淺談機械設計加工

淺談機械設計加工

　　在機械設計加工中，要注重對材料進行科學選擇，滿足使用性能、工藝性能以及經濟性能的需求，以標準化設計有效降低生產成本和提升產品質量，對影響機加工件表面物理力學性能的因素進行全面分析，有效發(fā)揮潤滑劑作用，實現(xiàn)機械設計加工質量的成效。
　　
　　在市場經濟中，企業(yè)要在競爭中處于不敗之地，靠的就是高質量、低成本的產品。機械設計工作的重要性，不僅在于它是生產技術準備工作的第一步，而且還在于它將嚴重影響產品的質量和成本，雖然影響產品成本的因素很多，但主要與設計、制造和原料有關。[1]在當前的市場競爭中，質量是核心競爭力，對于機械產品而言，企業(yè)應當提高設計加工水平，從科學選擇材料、提高設計生產標準化水平以及合理運用潤滑劑等方面綜合入手，提升機械設計加工水平。

　　1、有效提高機械設計標準化水平
　　
　　在機械設計加工中，標準化是當前發(fā)展的重要趨勢，標準化主要通過設置共同標準，規(guī)范機械零件尺寸、性能與結構等，為提高生產質量和降低生產成本奠定基礎。要從設計環(huán)節(jié)就著手提高標準化水平，運用標準化手段把好產品設計關口，對使用較多的零件實施標準化生產，生產中對性能指標以及原材料等方面進行統(tǒng)一規(guī)范，所生產的零部件要在尺寸、結構等方面進行規(guī)范，進一步簡化設計與生產，降低成本，提高質量，提升機械產品的綜合競爭力。[2]
　　
　　2、CAD/CAM技術在機械設計與加工中的應用
　　
　　2.1、CAD/CAM技術在機械設計的應用
　　
　　2.1.1、零件的建模設計
　　
　　零件的建模就是考慮如何采用合適的特征，通過正確的組合方法形成零件模型的過程。零件與特征之間的關系主要呈現(xiàn)層次關系，這需要設計者除了具有清晰的空間思維能力外，還要掌握和積累一些必要的零件建模技巧，使建模的靈活性得到增強，從而提高零件建模的效率。另一方面，在零件建模過程中還應充分考慮零件模型的可調整性。當代產品市場競爭十分激烈，用戶的品位和要求千變萬化，因此廠商必須不斷改進或者調整產品設計以適應市場需求。為此，在零件設計過程當中必須兼顧今后調整的需求，在零件設計中添加適當?shù)目刂埔蛩兀岣吡慵O計的可調整性。
　　
　　2.1.2、裝配建模設計
　　
　　在機械產品生產過程中，需要將零件裝配成部件，再將部件裝配成機器。一個復雜機器可以看成是由多個部件所組成，復雜部件可以看成是由多個組件所組成，組件則由多個零件組成。這是對機器的一種層次描述，采用這種描述可以為機器的設計、制造和裝配帶來很大方便。同樣，機器的計算機裝配模型也可以表示成這種層次關。在計算機上將裝配體的層次各種零、部件組合在一起形成一個完整裝配體的過程即裝配建?；蚍Q裝配設計，回轉、直線運動機構（裝配鉤是由兩個子裝配（驅動部分和傳動部分）以及一個零件（活塞缸）組成。一個裝配體系記錄了零部件之間的全部結構關系，以及零部件之間的裝配約束關系。
　　
　　2.2、CAD/CAM技術在機械加工中的應用
　　
　　目的是進行產品加工制造所必需的所有準備工作，主要包括工藝設計、用于零件加工的數(shù)控編程、用于零件裝配的機器人編程等的準備工作。工藝設計，即研究和確定產品的零件加工所應采用的加工方法、加工順序和加工設備等。工藝設計是經驗性較強的工作，以往必須由經驗豐富的人員來完成，而現(xiàn)在可將加工的經驗數(shù)據存儲在計算機數(shù)據庫中，通過與計算機對話，即使經驗很少的操作者也能進行工藝設計。數(shù)控編程，即在數(shù)控機床上進行加工零件的程序編制工作。目前計算機在NC程序編制中的應用也在不斷發(fā)展，使編程工作比以前要簡單得多。機器人編程，即編制機器人驅動控制程序以完成零件裝配工作。由于目前在大中型企業(yè)甚至中小企業(yè)大多數(shù)加工是由數(shù)控機床來完成的，很多零件部件的裝配工作由機器人來完成，因此數(shù)控編程和機器人編程顯得非常重要。利用計算機編程，可以使編程工作得到大大簡化。
　　
　　3、科學選擇機械零件材料
　　
　　機械零件材料要保證滿足設計要求。確定為機械零件加工材料應當滿足使用性能、工藝性能以及經濟性能要求。在使用性能方面，要依據零件使用要求選擇材料，依據零件對強度、耐磨性等方面性能指數(shù)進行研究，確定與此相吻合的性能材料；在工藝性能方面，要結合加工工藝需求，采用熱加工工藝的材料要具有符合標準的鑄造、鍛造、焊接以及熱處理方面的性能，符合加工條件，運用切削加工工藝的材料要具有較好的切削性；在經濟性能方面，要盡可能在保障質量的基礎上降低采購成本，發(fā)揮可利用率高的材料作用，以普通、性能相似的材料取代稀缺或者進口材料，提高生產經濟性。
　　
　　3.1、機械零件選擇的使用性能要求
　　
　　材料在使用過程中的表現(xiàn)，即使用性能，是選材時應考慮滿足的根本要求。不同零件所要的使用性能是很不一樣的，有的零件主要要求高強度，有的則要求高的耐磨性，有的甚至無嚴格的性能要求，僅僅要求有美麗的外觀。因此，在選材時，首要的任務就是準確地判斷零件所要求的主要使用性能。
　　
　　3.2、機械零件選擇的工藝性能要求
　　
　　材料的工藝性反映的是材料本身能夠適應各種加工工藝要求的能力，即要求所選材料在加工制造時首先能夠造出成品來，并且能夠便于制造、同時必須保證質量。
　　
　　（1）熱加工工藝性能。熱加工工藝性能主要指鑄造性能、鍛造性能、焊接性能和熱處理性能。
　　
　?。?）切削加工性能。金屬的切削加工性能一般用刀具耐用度為60min時的切削速度V60來表示，V60越高，則金屬的切削性能越好。
　　
　　3.3、機械零件選擇的經濟性能要求
　　
　　零件材料的選擇要以最小的耗費取得最大的經濟效益。同時，在滿足使用性能的前提下，選用材料還應注意盡量降低零件的總成本。
　　
　　（1）材料價格。材料價格在產品總成本中占較大比重，達30%～70%。
　　
　　（2）提高材料的利用率。如用精鑄、模鍛、冷拉毛坯，可以減少切削加工面材料的浪費。
　　
　?。?）零件的加工和維修費用等要盡量低。
　　
　?。?）采用組合結構 如蝸輪齒圈采用減磨性好的貴重金屬，而其他部分采用廉價的材料。
　　
　　（5）材料的合理代用 對生產批量大的零件，要考慮我國資源狀況，材料來源要豐富，盡量避免采用我國稀缺而需進口的材料；盡量用高強度鑄鐵代替鋼，用熱處理方法等強化的碳鋼代替合金。
　　
　　4、有效發(fā)揮潤滑劑作用
　　
　　在對金屬材料進行加工使之成為所需零部件的過程中，需要金屬加工潤滑劑進行有效冷卻。在切削、研磨、沖壓、軋制等操作中使用金屬潤滑劑，能夠提高刀具使用期限，提高工件生產精密度，提高零部件表面光潔效果，將金屬碎屑及時清除，驅散熱量，減緩機床及工件腐蝕程度，并且對于提升生產效率、壓降生產成本等方面發(fā)揮作用。
　　
　　綜上所述，在機械設計與加工領域，要想提高產品競爭力，必須要在質量方面下功夫，企業(yè)應當在材料科學選擇、實施標準化生產模式以及統(tǒng)籌考慮表面層物理力學性能因素、科學運用潤滑劑等方面著手，進一步壓降成本、提高質量，獲得更大的效益。