導(dǎo)語：機(jī)械零件設(shè)計及加工工藝探析一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：隨著現(xiàn)代社會經(jīng)濟(jì)和科技的不斷發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)普遍實現(xiàn)了機(jī)械化。機(jī)械零件作為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)及機(jī)械設(shè)備中不可或缺的一部分，其設(shè)計及加工質(zhì)量將會對設(shè)備系統(tǒng)功能產(chǎn)生決定性的影響。文章闡述了現(xiàn)代機(jī)械零件設(shè)計應(yīng)當(dāng)遵循的主要原則，分析了機(jī)械加工工藝對零件質(zhì)量的影響。然后從實際角度出發(fā)，對機(jī)械零件設(shè)計優(yōu)化和加工工藝質(zhì)量提升策略進(jìn)行探討，希望能為相關(guān)行業(yè)提供參考。

關(guān)鍵詞：機(jī)械零件；設(shè)計；加工工藝

在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，機(jī)械設(shè)備及各類生產(chǎn)系統(tǒng)都離不開各種機(jī)械零件。隨著現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模越來越大，精細(xì)化生產(chǎn)水平越來越高，機(jī)械化設(shè)備及系統(tǒng)的零部件越來越多，相應(yīng)的精度質(zhì)量要求越來越高。在機(jī)械零件加工中，影響零件質(zhì)量的因素很多，而設(shè)計和加工工藝水平十分關(guān)鍵。為了進(jìn)一步提高機(jī)械零件質(zhì)量，有必要對機(jī)械零件的設(shè)計和加工工藝進(jìn)行深入探究。

1機(jī)械零件設(shè)計應(yīng)當(dāng)遵循的基本原則

1.1功能性原則。在一套機(jī)械設(shè)備及系統(tǒng)當(dāng)中，任何一個零件都不是多余的，都在機(jī)械運(yùn)行及相關(guān)生產(chǎn)活動中發(fā)揮相應(yīng)的作用。而機(jī)械零件設(shè)計是機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計中不可或缺的一部分，機(jī)械設(shè)計的基本原則就是要確保零件能夠?qū)崿F(xiàn)單一或多樣化的功能。例如，三軸增穩(wěn)云臺是當(dāng)今精細(xì)化機(jī)械系統(tǒng)中出現(xiàn)的新型功能性裝置，該裝置的核心功能是在系統(tǒng)運(yùn)動過程中讓其保持相對靜止的狀態(tài)。在這類裝置的設(shè)計中，每一個零部件的設(shè)計都需要為核心系統(tǒng)的穩(wěn)定而考慮，確保其能與其他零部件配合，使裝置能夠發(fā)揮核心云臺功能[1]。1.2協(xié)同性原則。顯然，任何機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)行，都是多個裝置、零部件互相配合的結(jié)果。因此，在進(jìn)行機(jī)械零件設(shè)計時，要充分考慮零件在系統(tǒng)模塊中扮演的角色，使之能夠和其他零部件協(xié)調(diào)運(yùn)行。尤其是在現(xiàn)代十分復(fù)雜的精細(xì)化機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計中，設(shè)計人員需要對大量的零部件進(jìn)行協(xié)調(diào)設(shè)計，確保其能夠在相關(guān)功能要求下發(fā)揮整體作用。需要強(qiáng)調(diào)的是，機(jī)械零部件的設(shè)計，需要考慮不同材質(zhì)、造型之間的契合度，還要考慮加工精度、誤差的影響，因此對設(shè)計人員的專業(yè)水平要求非常高。1.3節(jié)約性原則。如今，機(jī)械化水平不斷提高，各類機(jī)械系統(tǒng)都在逐步往小型化、精細(xì)化方向發(fā)展。如何在有限的空間內(nèi)滿足更多零部件的組裝、運(yùn)行要求，以及如何在滿足相關(guān)功能要求的基礎(chǔ)上減少系統(tǒng)的占用空間，都是機(jī)械零件設(shè)計人員需要考慮的問題。通過對空間要求、功能要求以及運(yùn)行過程的充分考慮，對零件的造型、安裝位置、安裝方式進(jìn)行科學(xué)設(shè)計，將能夠進(jìn)一步實現(xiàn)機(jī)械化設(shè)備的精細(xì)化制造[2]。當(dāng)然，從另一個角度來講，機(jī)械零件設(shè)計過程中還要考慮在滿足基本功能、運(yùn)行穩(wěn)定性等方面要求的基礎(chǔ)上，減少零部件生產(chǎn)的材料消耗，進(jìn)而達(dá)到節(jié)約資源的目的。

2機(jī)械加工工藝技術(shù)對零件加工質(zhì)量的影響

2.1質(zhì)量控制的影響。任何機(jī)械零件的加工環(huán)節(jié)，都需要采用有效的管理機(jī)制，對加工工藝進(jìn)行全過程的質(zhì)量管理。如果選用的加工工藝與零件本身特性不符，或是在使用相關(guān)工藝過程中，沒有做好相關(guān)參數(shù)的調(diào)整和檢查，都將影響零件的加工精度和質(zhì)量。在絕大多數(shù)零件加工環(huán)節(jié)中，對零件的加工精度都有非常高的要求，為了保證加工精度，需要加強(qiáng)對加工工藝及加工過程的控制。為此，要嚴(yán)格按照加工工藝技術(shù)要求以及設(shè)計圖紙開展加工作業(yè)，做好自動化加工設(shè)備的維護(hù)和管理[3]。2.2加工工藝先進(jìn)性的影響。一直以來，零件加工用到的各類技術(shù)都在不斷的更新和優(yōu)化，相關(guān)技術(shù)的更新優(yōu)化，核心目的就在于提升加工質(zhì)量。在具體加工過程中，如果仍然使用質(zhì)量較差的原材料以及相對落后的工藝技術(shù)，都會導(dǎo)致零件加工的質(zhì)量無法達(dá)到實際使用的要求。尤其是一些傳統(tǒng)的加工工藝，無法很好的保證零件加工精度，導(dǎo)致生產(chǎn)出來的零件無法在機(jī)械設(shè)備系統(tǒng)中發(fā)揮更好的作用。2.3環(huán)境因素的影響。在現(xiàn)代零件加工產(chǎn)業(yè)中，由于零件精度要求全面提升，環(huán)境因素對加工質(zhì)量的影響也越來越明顯[4]。在精細(xì)化零件加工過程中，溫度、濕度、揚(yáng)塵等環(huán)境因素，都可能直接影響加工質(zhì)量。比如，溫度的變化會導(dǎo)致原材料因熱脹冷縮而發(fā)生形變，而對精細(xì)化的零件來說，任何細(xì)微的形變都可能導(dǎo)致其相關(guān)參數(shù)精度不達(dá)標(biāo)。而濕度過高的空氣中存在一些水蒸氣，加上空氣中揚(yáng)塵的存在，可能會腐蝕零部件材料，或?qū)е铝悴考庸み^程中出現(xiàn)雜質(zhì)，影響加工質(zhì)量。因此，如今在部分高精度零部件加工中，都會通過現(xiàn)代技術(shù)創(chuàng)建一個恒溫、干燥、無雜質(zhì)的環(huán)境。

3機(jī)械零件設(shè)計優(yōu)化及加工工藝質(zhì)量提升策略

3.1設(shè)計優(yōu)化策略。3.1.1設(shè)計前準(zhǔn)備。在當(dāng)代零件設(shè)計領(lǐng)域中，需要針對機(jī)械零件的結(jié)構(gòu)、尺寸、材料等進(jìn)行全方位的考慮，并同步考慮零件具體應(yīng)用系統(tǒng)的要求。具體來講，要針對關(guān)鍵零件和非關(guān)鍵零件的設(shè)計按照單獨的標(biāo)準(zhǔn)開展設(shè)計工作，確保相應(yīng)的設(shè)計方案符合實際要求。相對于傳統(tǒng)的機(jī)械零件設(shè)計工作，現(xiàn)代精細(xì)化零部件設(shè)計除了要考慮前文提到的相關(guān)要素以外，還要對機(jī)械應(yīng)力、強(qiáng)度、溫度、電磁干擾等因素進(jìn)行全面考慮，確保零件的各部分參數(shù)符合實際應(yīng)用要求。設(shè)計期間應(yīng)當(dāng)主張結(jié)合實際需求，最大限度降低生產(chǎn)加工失效的可能性，提高零件的可靠性。設(shè)計人員需要秉承可靠性設(shè)計的基本原則，執(zhí)行符合基本要求的設(shè)計方案[5]。3.1.2設(shè)計過程管理。任何時候，單純依靠人力進(jìn)行數(shù)值計算和設(shè)計，都無法很好的保證設(shè)計方案的可行性。在當(dāng)今的技術(shù)背景下，機(jī)械零件設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)積極加強(qiáng)對現(xiàn)代計算機(jī)設(shè)計軟件的應(yīng)用。比如，SiemensSolidEdge2020是一款在機(jī)械設(shè)計領(lǐng)域中比較常見的機(jī)械零件加工設(shè)計軟件，該軟件囊括了多種機(jī)械零件設(shè)計模塊，可以支持多種不同類型的機(jī)械零件設(shè)計工作。設(shè)計人員可以利用該軟件對零件進(jìn)行三維造型設(shè)計，并通過三維圖像，對設(shè)計進(jìn)行持續(xù)優(yōu)化。同時，該軟件還支持零部件在不同運(yùn)動模式下的運(yùn)行狀態(tài)模擬。設(shè)計人員可以通過模擬過程，評估軟件運(yùn)行狀態(tài)、各部位的磨損情況，再將其納入整個機(jī)械系統(tǒng)的功能運(yùn)行中進(jìn)行分析，然后持續(xù)優(yōu)化，得到最優(yōu)設(shè)計方案。另外，一些機(jī)械零件設(shè)計軟件還支持相關(guān)力學(xué)參數(shù)的計算、模擬分析，可以幫助設(shè)計人員對零部件設(shè)計方案的可行性進(jìn)行進(jìn)一步的分析。當(dāng)然，可以看出，設(shè)計軟件的應(yīng)用，可以大幅度提高設(shè)計效率和設(shè)計質(zhì)量，同時還可以給機(jī)械加工人員提供可視化的三維設(shè)計圖，為后續(xù)的機(jī)械加工提供支持。3.2加工質(zhì)量提升策略。3.2.1升級加工技術(shù)工藝。關(guān)于機(jī)械零件的加工，首先需要對加工技術(shù)工藝進(jìn)行升級和優(yōu)化。在自動化技術(shù)飛速發(fā)展的情況下，應(yīng)當(dāng)積極引進(jìn)基于現(xiàn)代PLC及微機(jī)控制的自動化加工車床，實現(xiàn)對機(jī)械零件的全自動加工。在這樣的加工系統(tǒng)當(dāng)中，編程人員根據(jù)加工圖紙和要求，編寫相關(guān)加工程序。然后，加工人員根據(jù)設(shè)計圖紙，將相關(guān)參數(shù)錄入系統(tǒng)中[6]。中央控制器或控制程序?qū)嚨兜慕嵌?、運(yùn)行頻率、荷載等進(jìn)行精確控制，以實現(xiàn)對零件的自動化、精細(xì)化加工。3.2.2做好加工監(jiān)測。零部件的加工，可能會受到多種因素的影響而導(dǎo)致加工質(zhì)量不達(dá)標(biāo)。為此，需要針對機(jī)械零件的加工過程進(jìn)行監(jiān)測，通過機(jī)械系統(tǒng)的顯示終端，實時觀測相關(guān)數(shù)值、參數(shù)，一旦發(fā)現(xiàn)異常，則需要停止加工，分析原因。當(dāng)然，在機(jī)械零件的生產(chǎn)加工環(huán)節(jié)中，對相關(guān)人員的專業(yè)能力、工作模式進(jìn)行監(jiān)督，強(qiáng)化工藝管理，也是確保加工質(zhì)量的關(guān)鍵。3.2.3做好工序集中和分散。如果加工環(huán)節(jié)確定了加工工藝和方式，應(yīng)當(dāng)根據(jù)設(shè)計圖紙，對所需要的材料、設(shè)備、技術(shù)人員進(jìn)行協(xié)調(diào)安排，并制定有效的加工計劃。在這個過程中，應(yīng)當(dāng)做好各類工序的集中和分散，集中是指多個技術(shù)人員或資源集中于一個加工環(huán)節(jié)開展加工活動，而分散則是指對相對獨立的加工步驟進(jìn)行單獨設(shè)置、同步進(jìn)行。工序的集中是為了確保各部分參數(shù)、工藝符合設(shè)計要求，而工序的有機(jī)分散，是為了提升機(jī)械零件加工的效率。3.3促進(jìn)機(jī)械零件設(shè)計制造自動化。在傳統(tǒng)的機(jī)械零件加工產(chǎn)業(yè)中，涉及到的零件設(shè)計和加工工藝都相對獨立，兩者之間的協(xié)同性比較差，如果溝通過程存在問題，將會導(dǎo)致設(shè)計方案無法得到很好的落實，影響產(chǎn)品質(zhì)量。為此，可以要積極研發(fā)機(jī)械設(shè)計和加工工藝一體化的加工系統(tǒng)，將零件設(shè)計和加工工藝有機(jī)結(jié)合起來，利用智能化的生產(chǎn)模塊，實現(xiàn)機(jī)械零件的自動化、精細(xì)化加工[7]。

4結(jié)束語

綜上所述，在如今機(jī)械化產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展的背景下，大量精細(xì)化程度高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的機(jī)械系統(tǒng)逐步出現(xiàn)在人們的生產(chǎn)活動中。針對相關(guān)機(jī)械零件的設(shè)計與加工，面臨著更高的功能性和精度方面的要求。為此，機(jī)械零件設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格遵循相應(yīng)的設(shè)計原則，積極利用現(xiàn)代先進(jìn)設(shè)計軟件，提高機(jī)械零件的設(shè)計質(zhì)量。而加工單位需要根據(jù)設(shè)計圖紙，采用更先進(jìn)、更合適的加工工藝，將自動化、智能化與一體化加工技術(shù)有機(jī)結(jié)合，加強(qiáng)對機(jī)械零件加工的全過程監(jiān)測和質(zhì)量控制。只有這樣，才能全面提高機(jī)械零件設(shè)計水平和加工質(zhì)量，為社會的持續(xù)發(fā)展做出關(guān)鍵的貢獻(xiàn)。

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作者:曹敏 單位:常州鐵道高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校