機械制造工藝下的合理化機械設計

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摘要：為提高企業綜合競爭力，保障機械產品質量，必須全面強化加工產品精密性，優化產品性能，以在激烈競爭的市場環境下占據有利地位。機械制造工藝關聯環節過于復雜，其中機械設計尤為關鍵。只有合理化機械設計，才可促使技術與制造環節不會發生意外，才能提高加工零件精確性，進而為擴展國際市場提供有力幫助。因此本文基于機械制造工藝詳細分析了合理化機械設計。

關鍵詞：機械制造工藝；合理化；機械設計

1機械制造工藝具體流程分析

機械制造工藝流程具體如圖1所示。

1.1程序設計

程序設計即明確產品加工制造程序與技術程序內容，制作程序即機械制造產品從原料轉變為產品的整個過程，其設計環節與內容豐富多元化，產品制造前需全方位做好原料與毛坯等準備工作，制作半成品，落實加工工藝，引進相關技術，同時包含包裝設計等，都需全面考慮。技術程序即明確產品類型、樣式、規格等，基于多節段程序與技術操作健全優化，促使機械加工問題與熱處理等獨特技術應用操作問題，都能嚴格遵守規定工藝流程完成實際操作，從而合理規劃與優化機械制造加工工藝流程。

1.2零件裝夾

在機械制造加工中，零件裝夾是最為關鍵的環節，此程序通過選擇正確位置于機床中固定毛坯材料，以促使機床制造加工工藝順利有序完成。零件裝夾需加緊穩定零部件毛坯，由于加工會向毛坯施加外力，所以科學合理地完成裝夾，可在順利加工生產的基礎上保障產品質量。而工藝設計需就產品加工應用需求，選取最佳裝夾方式。

1.3產品定位

機械制造加工工藝的產品定位方式各式各樣，其對有效實現機械零件產品生產質量要求發揮著關鍵性作用。明確定位標準，需全方位調查分析加工工藝理論與實踐經驗，以高度貼合產品加工要求，實現定位標準。

1.4加工精確度

對于產品工藝設計而言，加工精確度是其最為關注的重難點，與加工技術實踐應用程度息息相關，且直接影響著產品質量與加工過程。基于實際加工，合理設計并明確加工精確度，是進一步確定產品尺寸規格、形狀、切割位置、工藝流程的關鍵；而且有效控制加工精確度，可顯著優化產品工藝，提高加工質量。比如汽車零部件機械加工過程中，需在鍛坯加工時，有效控制溫度，合理調控正火溫度，以保障加工零部件的硬度，在硬度處于198-208HB的時候，應采用切削加工工藝，以確保產品質量，利用40CrMnMo材料切削時，可持續加熱到870℃，在保溫空冷作業之后，以660-680℃高溫完成回火，促使其與切削工藝要求明確相符，以提升加工精確度。

2基于機械制造工藝的合理化機械設計分析

2.1優化加工表面質量

為實現合理化機械設計，必須加強對加工表面質量的重視，特別是需要提升機械產品表層整體性。在機械產品生產加工過程中，表面質量與合格率問題息息相關，因此在機械設計中，必須提高機械加工表面質量。切削環節對于產品表面的影響不容忽視，需在設計中科學合理選擇切削操作操作工藝，需根據具體情況合理選擇切削液，并以均勻速度完成切削；選擇合適的刀具，為實現合理化機械設計，設計人員需詳細觀察零部件特性，基于不同部件情況選擇相應刀具，以縮減圓弧半徑與角度層面的偏差，其中修光刃與精車刀都是最佳選擇；合理化機械設計過程中，還需嚴格控制產品形變方式，由于部分零部件形變會導致機械表面質量下降，因此在設計時，應有效控制形變，以提高質量。

2.2實施標準合理化設計

在機械制造工藝中，隨著社會的機械需求與功能要求不斷提高，為提高機械制造工藝實施效率，機械設計應最大程度上推行標準合理化設計。將設計推動到標準化位置，設計人員可在統一設計標準下，設計出性能、結構、尺寸、規格等相一致的機械零部件。在零部件與質檢標準相符的同時，標準化生產會逐步轉變為規模化生產，可促進產品生產效率提升，還可節約加工成本，提高企業綜合競爭力與綜合效益。

2.3有效提升加工精確度

機械制造加工時，差異具有客觀性，難以全部消除，關鍵在于如何有效降低差異，提升機械零部件加工精確度。提升機械零部件加工精確度的重點是，深層分析與論證差異存在的主要原因，確定各原因間的潛在關聯性，以有效降低差異性，提升誤差防控有效性，從而確保產品加工精確度。提升機械產品加工精確度與集合精確度的關鍵是針對性、個性化優化調整夾具，以先進測量工具與技術，提升加工精確度，合理降低誤差，最大程度上避免加工誤差引發不良現象，具體確定誤差生成原因。機械零部件加工誤差產生的原因主要有內部應力、刀具磨損、熱變形等，而提升機械加工精確度的常用方法具體包括：轉移原始誤差法、均化原始誤差法、誤差補償法、分化原始誤差法，加工精確度的提高流程具體如圖2所示。

2.3.1刀具磨損控制在機械制造加工中，刀具劃分為兩類，即尺寸刀具與成形刀具，其尺寸與形狀都與精確度息息相關。所以有明確規范指出夾具標準誤差應嚴格控制于零部件1/3內。在機械制造加工過程中，技術人員應提前控制誤差，技術人員可根據規定與標準，針對具體使用需求，科學制定合理可行的設計方案。就存在誤差的零件而言，可采用補償法加以彌補，技術人員可在后續生產中，人為制造誤差，使得二者中和，從而降低誤差，使之趨向于0。

2.3.2受力變形控制機械制造工藝系統在重力與加緊力等要素共同作用下，會導致機床零件發生形變，且嚴重影響正常運行。針對系統剛度而言，詳細分析數據，促使其與系統位移、吃刀抗力間構建密切聯系。具體表達式即：f代表剛度；Gq代表吃刀抗力；j代表位移量。在具體加工時，車床頂層承受的應力偏小，所以位移量與形變程度都可直接忽視。但是機床尾座與刀具位置出，零部件形變相對嚴重，會直接影響機床性能。機床形變量具體即：受力點發生變化后，機床形變程度也會呈現出不同趨勢。所以，在設計時，應持續提升機床強度，縮減工藝系統總荷載量，減少變化程度。

2.3.3熱形變控制機床運行時，機械摩擦振動生產熱能，導致工藝系統與零部件溫度增高。對此，在合理化機械設計時，應針對易發生熱形變的位置，增加冷卻液，以熱量傳遞方式，降低關鍵零部件熱形變壓力，以確保正常穩定運行。同時應科學使用機床，在既定運轉時間段之后，需以充足時間休息調整降溫。此外，還需加快工件進給，有效控制熱量傳導。

2.4推行綠色環保化設計

綠色環保設計理念不僅可降低機械設計對于周圍環境的污染，還可提高機械設計成功率。基于綠色設計理念，可提升機械加工效率，促進機械制造工藝發展，并在傳統機械制造工藝中融入全新綠色環保元素。因此，只有始終堅持綠色環保設計理念，以其為指導，合理利用系統化設計理念，以綠色環保材料為原料，注重原料利用率，降低損耗，才可提升效率。而且基于此理念，可最大程度上減少對于周圍環境的污染，從而提高機械設計與機械制造加工的整體效益，進而滿足企業與社會等多元化需求。

3結語

綜上所述，在機械制造工藝發展中，引進合理化機械設計，既能提升機械制造工藝水平，又能減少資源消耗，提高機械制造效率，節約成本，因此合理化機械設備倍受青睞。并且，二者結合不僅可以實現機械制造工藝合理化，還可促使設計理念不斷更新完善，從而真正意義上提高機械設計實施標準，優化機械制造加工精確度與質量，延長機械產品使用壽命，為企業帶來良好綜合效益。

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作者：申永紅 單位：陜西國防工業職業技術學院