蔡燕華+韓杰

摘 要 機(jī)械設(shè)計(jì)是機(jī)械工程的中重要組成部分，設(shè)計(jì)水平的高低關(guān)系到產(chǎn)品的性能研發(fā)時(shí)間的長(zhǎng)短和產(chǎn)生的效益等。機(jī)械加工要合理選擇材料這樣才能滿足工業(yè)生產(chǎn)的要求，可以有效的提高產(chǎn)品質(zhì)量。

關(guān)鍵詞 機(jī)械設(shè)計(jì)加工；注意問(wèn)題；材料選擇

中圖分類號(hào)：TH12 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）02-0071-01

隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，企業(yè)要想在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地，就要提高產(chǎn)品的質(zhì)量，在生產(chǎn)過(guò)程中還要不斷降低企業(yè)的生產(chǎn)成本。機(jī)械設(shè)計(jì)工作的重要性，不僅體現(xiàn)在生產(chǎn)技術(shù)上，而且還會(huì)影響到產(chǎn)品的質(zhì)量。

1 現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)特點(diǎn)比較

隨著科技的不斷的發(fā)展，計(jì)算機(jī)應(yīng)用的領(lǐng)域越來(lái)越廣泛?，F(xiàn)在機(jī)械設(shè)計(jì)會(huì)融會(huì)多領(lǐng)域的知識(shí)，它是一種綜合交叉學(xué)科，與傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)相比，現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)有很多優(yōu)點(diǎn)。

1）傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)思維比較被動(dòng)，現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)有較強(qiáng)的自主性。傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)依靠的以往的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，思維方式比較落后。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們需要不斷更新自己的觀念，要運(yùn)行科學(xué)技術(shù)創(chuàng)造出新的產(chǎn)品。

2）傳統(tǒng)設(shè)計(jì)注重機(jī)械本身的預(yù)定功能?，F(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)要置身在大系統(tǒng)中，而且要對(duì)系統(tǒng)做出合理設(shè)計(jì)，并將系統(tǒng)功能進(jìn)行合理分配。在機(jī)械設(shè)計(jì)中要考慮到人的心理因素，做好最好的機(jī)械設(shè)計(jì)方案。

3）現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)強(qiáng)化了傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求。在機(jī)械設(shè)計(jì)中有限單元的斷裂的研究成果在現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)中得到了廣泛的應(yīng)用。在現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域中設(shè)計(jì)者要不斷強(qiáng)化自己的設(shè)計(jì)能力。

4）傳統(tǒng)設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)、耗費(fèi)大，現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)周期短、對(duì)能源耗費(fèi)小。傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)要根據(jù)預(yù)先設(shè)計(jì)的方案進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后制定設(shè)計(jì)方案。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法耗費(fèi)的時(shí)間的比較長(zhǎng)，耗費(fèi)的資金比較多?，F(xiàn)代的機(jī)械設(shè)計(jì)方法要結(jié)合一定的條件，運(yùn)用科學(xué)的優(yōu)化方法和原理設(shè)計(jì)出最佳方案。

5）傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)受思維約束，在現(xiàn)代的設(shè)計(jì)中利用計(jì)算機(jī)改變了這種現(xiàn)狀。傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)需要很長(zhǎng)的時(shí)間，現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)可以減少時(shí)間，提高工作效率。在做出設(shè)計(jì)方案時(shí)利用計(jì)算機(jī)可以完善后續(xù)工作，設(shè)計(jì)師可以及時(shí)修改方案。通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)可以對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化。

2 影響工件表面層物理力學(xué)性能因素

機(jī)械加工中零件容易受到切削力的作用，表面的力學(xué)性能會(huì)發(fā)生很到的改變。造成材料使用性能降低。產(chǎn)生這一現(xiàn)象的主要原因表面層的硬度發(fā)生變化導(dǎo)致材料表面出現(xiàn)殘余應(yīng)力。

2.1 表面層組織發(fā)生變化

在機(jī)械加工的過(guò)程中，受溫度的影響在加工過(guò)程中會(huì)消耗大量的熱量，這些熱量會(huì)轉(zhuǎn)換成熱能是表面的溫度不斷升高，當(dāng)溫度超過(guò)物體表面的臨界點(diǎn)后，物體相應(yīng)的組織就會(huì)發(fā)生變化，一般在切削中產(chǎn)生的熱量都會(huì)被切屑帶走，對(duì)組織的影響會(huì)比較小。在加工過(guò)程中由于表面產(chǎn)生的熱量會(huì)很多，切削時(shí)引起表面層的變化。影響切削的因素有：

1）砂輪材料硬度高，造成鈍化的顆粒不易脫落，砂輪容易堵塞，所以在加工中一般要選取軟砂輪。

2）當(dāng)磨削深度加大時(shí)，零件表面的溫度就會(huì)上升，會(huì)導(dǎo)致燒傷的情況發(fā)生，零件縱向增量變大時(shí)，切削區(qū)的溫度會(huì)不斷上升，但一部分熱量會(huì)被帶走，不會(huì)造成嚴(yán)重的燒傷。但提高生產(chǎn)速度會(huì)增大零件表面的粗糙程度，提高砂輪的轉(zhuǎn)速會(huì)避免這種情況的發(fā)生。事實(shí)證明，提高砂輪的轉(zhuǎn)速可以減輕零件表面的燒傷程度。

3）冷卻方式的才用磨削去熱量過(guò)高而引起的灼傷，由于在砂輪的表面會(huì)產(chǎn)生大量的氣流層，不利于切削液的形成，所以切削液不能進(jìn)入切削區(qū)。在零件的加工過(guò)程中可以采用大流量的冷卻方式增加零件表面的冷卻效果，可以對(duì)砂輪的表面進(jìn)行沖洗，使砂輪不被切削屑所堵塞。

2.2 加工表面冷卻硬化

在對(duì)零件的加工過(guò)程中會(huì)導(dǎo)致金屬表面變形，是晶體切塊下滑嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致扭曲，使顆粒變得纖維化，材料的強(qiáng)度和硬度都會(huì)有所提高，零件表面就會(huì)發(fā)生硬化現(xiàn)象。零件加工的表面的硬化指標(biāo)以硬化層的深度，表面層的硬化程度表示。硬化程度越大，硬化層的深度也就越深。影響硬化的主要因素有：

1）切削速度增大，刀具與零件接觸的時(shí)間比較短，塑性小。速度在增大的時(shí)候溫度也會(huì)跟著升高，有利于硬化的恢復(fù)，切削力增加，塑性變形的程度也會(huì)增加。硬化程度會(huì)加深。當(dāng)進(jìn)給量減少時(shí)，零件被擠壓的次數(shù)會(huì)增多，硬化程度也會(huì)加大。

2）刀具半徑的增加，對(duì)零件表面的擠壓程度會(huì)增大，冷卻程度會(huì)增加，從而使刀具的磨損程度增加，可以使工件的可塑性減少。

3）工件材料硬度越低，塑性變形就越大，切削后的硬化現(xiàn)象越嚴(yán)重。

3 機(jī)械設(shè)計(jì)加工材料的選擇

3.1 機(jī)械零件要滿足設(shè)計(jì)的要求

機(jī)械零件的選擇要滿足實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性的特點(diǎn)。在性能方面要根據(jù)零件的使用情況進(jìn)行選擇。還要考慮到零件強(qiáng)度和耐磨性。在工藝性能方面要考慮到加工工藝的要求，采用熱加工的方式對(duì)材料進(jìn)行鍛造和焊接處理，在經(jīng)濟(jì)方面要盡可能的降低采購(gòu)成本，提高材料的利用率。

3.2 機(jī)械零件的選擇方法

機(jī)械材料的選擇對(duì)產(chǎn)品的影響很大，在選擇零件時(shí)，要保證材料價(jià)格低廉。使用的周期長(zhǎng)，節(jié)能效果好。所以在材料選擇時(shí)要綜合考慮，要選擇性價(jià)比高的材料，降低生產(chǎn)成本。

4 潤(rùn)滑劑的特點(diǎn)和使用

為了保證零件的形狀和質(zhì)量，需要對(duì)零件進(jìn)行研磨切割處理。潤(rùn)滑劑是對(duì)零件進(jìn)行處理時(shí)不可缺少的材料，合理使用潤(rùn)滑劑可以提高零件的精度減少對(duì)刀具的磨損，排除切割過(guò)程中的金屬屑。能夠提高零件的加工效率，降低企業(yè)的生產(chǎn)成本。潤(rùn)滑劑要具備以下功能。

1）潤(rùn)滑劑的冷卻功能。在零件的加工過(guò)程中消耗的能量會(huì)轉(zhuǎn)變成熱能，這會(huì)加大刀具的磨損程度，還會(huì)使零件發(fā)生灼傷，這會(huì)對(duì)零件的精度造成影響。。想要解決這種問(wèn)題就要使用潤(rùn)滑劑來(lái)減少摩擦產(chǎn)生的熱量。

2）潤(rùn)滑劑的潤(rùn)滑性能。刀具在進(jìn)行切割時(shí)會(huì)承受切割力的作用，使用潤(rùn)滑劑可以減少刀具和金屬屑的摩擦，可以降低能耗從而延長(zhǎng)刀具的使用壽命。

5 結(jié)束語(yǔ)

隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，機(jī)械行業(yè)的發(fā)展呈現(xiàn)多樣化的特點(diǎn)。因此在機(jī)械加工過(guò)程中要綜合考慮各種情況，在對(duì)材料進(jìn)行選擇時(shí)要選擇性價(jià)比高的材料，在機(jī)械加工的過(guò)程中要合理使用潤(rùn)滑劑，這樣可以提高設(shè)備的使用壽命，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

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作者簡(jiǎn)介

蔡燕華（1983-），女，講師，碩士研究生，研究方向：數(shù)控加工、機(jī)械加工。

韓杰（1978-），男，講師，本科，研究方向：機(jī)械加工、機(jī)床夾具。endprint