衣倩 高健

摘 要：隨著機(jī)械加工業(yè)的快速發(fā)展和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益激烈，對(duì)設(shè)計(jì)的要求也越來(lái)越高。機(jī)械加工業(yè)在不斷改革創(chuàng)新的條件下，只有在不斷提高機(jī)械加工質(zhì)量的前提下，才能有效地保證產(chǎn)品性能，進(jìn)一步滿足現(xiàn)代發(fā)展的實(shí)際需要。分析了機(jī)械設(shè)計(jì)中材料的選擇、機(jī)械設(shè)計(jì)和制造產(chǎn)品的質(zhì)量要素、標(biāo)準(zhǔn)化和機(jī)加工潤(rùn)滑油的應(yīng)用以及影響機(jī)加工表面層物理機(jī)械性能的因素。

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計(jì);材料;標(biāo)準(zhǔn)化;潤(rùn)滑劑

前言：

為了在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中擴(kuò)大市場(chǎng)份額，提高生產(chǎn)效率，機(jī)械企業(yè)必須提高產(chǎn)品質(zhì)量。我國(guó)的機(jī)械設(shè)計(jì)與加工還存在許多不足之處。為了促進(jìn)機(jī)械設(shè)計(jì)更好的發(fā)展，必須完善這些不足，制定完善的管理措施，加強(qiáng)機(jī)械設(shè)計(jì)加工水平。

一.有效提高機(jī)械設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化水平

1.機(jī)械零件是機(jī)器的基本部件。對(duì)于機(jī)械零件的設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，標(biāo)準(zhǔn)化的作用是非常重要的。所謂零件標(biāo)準(zhǔn)化，就是通過(guò)零件的尺寸、結(jié)構(gòu)要素、材料性能、檢驗(yàn)方法、設(shè)計(jì)方法、圖紙要求，制定出人人都必須遵守的各種標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)化帶來(lái)的好處體現(xiàn)在：

（1）能以最先進(jìn)的方法在專(zhuān)門(mén)化工廠對(duì)那些用途最廣的零件進(jìn)行大量的、集中的制造，以提高質(zhì)量、降低成本。

（2）統(tǒng)一材料和零件的性能指標(biāo)，使其能夠進(jìn)行比較，并提高零件性能的可靠性。

（3）采用標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)及零、部件，可以簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)工作，縮短設(shè)計(jì)周期，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。

2.在設(shè)計(jì)階段做好標(biāo)準(zhǔn)化工作是降低產(chǎn)品成本的重要途徑。在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制下，制造商應(yīng)根據(jù)市場(chǎng)需求的變化，不斷更新產(chǎn)品品種，提高產(chǎn)品質(zhì)量，減少材料消耗，提高經(jīng)濟(jì)效益。為了實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)，標(biāo)準(zhǔn)化是必不可少的。必須采用標(biāo)準(zhǔn)化的方法，嚴(yán)格控制產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，使企業(yè)在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中生存和發(fā)展，加快新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)。

二.兼顧到機(jī)加工件表面層物理力學(xué)性能因素

在機(jī)械零部件加工生產(chǎn)的過(guò)程中，切削力和切削熱能夠?qū)α悴考砻嫖锢砹W(xué)性能產(chǎn)生影響。首先是表面層金相組織發(fā)生變化。磨削加工導(dǎo)致工作部位溫度升高導(dǎo)致表面層金相組織發(fā)生變化，過(guò)硬的砂輪會(huì)引發(fā)切削堵塞，建議使用軟砂輪，還要通過(guò)同時(shí)加大工件速度以及砂輪速度的方式避免工件表面溫度過(guò)高，輔之以高壓大流量冷卻的方式提高降溫效果以及消除砂輪切屑堵塞現(xiàn)象。其次是零部件加工表面冷作硬化，一些零部件在進(jìn)行加工時(shí)出現(xiàn)了表面層金屬的塑性變形狀況，導(dǎo)致晶體間出現(xiàn)滑移，晶格出現(xiàn)變形，引發(fā)晶粒出現(xiàn)變長(zhǎng)、破損以及出現(xiàn)纖維化狀況，導(dǎo)致材料強(qiáng)化，增加了強(qiáng)度與硬度。另外，零部件表面層殘余應(yīng)力也要引起注意，在對(duì)零部件材料進(jìn)行切削過(guò)程中，其表面組織因?yàn)槌霈F(xiàn)了形狀或者組織上的變化，表層和基體銜接處因相互平衡作用出現(xiàn)彈性應(yīng)力，主要為冷態(tài)塑性變形、熱態(tài)塑性變形、金相組織變化等方面因素導(dǎo)致。

三.潤(rùn)滑劑的特性及應(yīng)用

為了使工件得到所期望的幾何形狀、尺寸精度和表面質(zhì)量，需要對(duì)工件進(jìn)行切削、研磨、沖壓、軋制和拉拔等，金屬加工潤(rùn)滑劑是金屬在加工工藝過(guò)程中所使用的潤(rùn)滑冷卻材料。

1.潤(rùn)滑劑的作用和技術(shù)要求

我們使用的金屬切屑潤(rùn)滑劑的主要目的是：①延長(zhǎng)刀具的使用壽命;②保證和提高工件的加工尺寸精度;③改善工件表面的光潔度;④及時(shí)排除金屬屑，確保切削過(guò)程順利進(jìn)行;⑤及時(shí)帶走切屑熱，迅速均勻冷卻刀具和工件等;⑥防止機(jī)床和工件產(chǎn)生腐蝕和銹蝕;⑦提高切削加工效率，降低成本。為實(shí)現(xiàn)上述目的，要求金屬切屑潤(rùn)滑劑必須具備以下幾方面主要性能：

（1）冷卻性能

在金屬切削加工過(guò)程中，所消耗的能量，絕大部分（90%以上）都轉(zhuǎn)變成切削熱，它不但使刀具容易磨損，而且使工件容易產(chǎn)生局部燒傷或發(fā)暗，影響工件表面的加工精度及加工質(zhì)量。因此，要求金屬切削潤(rùn)滑劑能夠首先通過(guò)減輕摩擦來(lái)減少熱量的產(chǎn)生。二是通過(guò)切削液的熱傳導(dǎo)、對(duì)流和汽化進(jìn)行散熱。

（2）潤(rùn)滑性能

刀具在切削工件的瞬間，通常承受著極大的切削力作用，金屬切削潤(rùn)滑劑良好的潤(rùn)滑性可以減小刀具前刀面與切屑、后刀面與工件表面之間或砂輪與材料間的摩擦與磨損，降低摩擦系數(shù)，防止刀具與切屑或工件間的粘著。減少功率消耗，延長(zhǎng)刀具的使用壽命，從而使工件獲得良好的表面光潔度;更重要的是減少切削過(guò)程中產(chǎn)生積屑瘤（即刀瘤）的機(jī)會(huì)。

（3）清洗性能

金屬在切削（或磨削）過(guò)程中，油污、細(xì)小的切屑、金屬粉末和砂輪砂粒等互相粘結(jié)，并粘附在工件、刀具和機(jī)床上，影響工件的加工質(zhì)量，降低刀具和砂輪的使用壽命，影響機(jī)床的精度。因此，金屬切削潤(rùn)滑劑應(yīng)具有良好的清洗作用，減少細(xì)小的切屑及金屬粉末等的粘結(jié)以利清洗，同時(shí)迅速將細(xì)小的切屑及金屬粉末等及時(shí)沖走。

（4）防銹性能

水基型金屬切削潤(rùn)滑劑在使用過(guò)程中大部分是水（約占80%—98%），為銹蝕的產(chǎn)生提供了有利的環(huán)境，其中的極壓劑和某些表面活性劑往往會(huì)加劇金屬的銹蝕;所以要求水基型金屬切削潤(rùn)滑劑必須具備一定的防銹性能，使工件在加工過(guò)程中和加工后的短時(shí)間內(nèi)不產(chǎn)生銹蝕。

2.金屬切削潤(rùn)滑劑的選擇

選擇金屬切削潤(rùn)滑劑，首先要根據(jù)切削加工的工藝條件及要求，初步判斷選取純油性或水溶性切削潤(rùn)滑劑。通常我們可以根據(jù)機(jī)床供應(yīng)商的推薦來(lái)選擇;其次，還可以根據(jù)常規(guī)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行選取，如使用高速鋼刀具進(jìn)行低速切削時(shí)，通常采用純油性，使用硬質(zhì)合金刀具進(jìn)行高速切削時(shí)，通?？梢圆捎盟苄?對(duì)于供液困難或切削液不易達(dá)到切削區(qū)時(shí)采用純油性金屬切削液（如攻絲、內(nèi)孔拉削等），其他情況下通?？刹捎盟苄越饘偾邢饕旱?。

其次，在選取了切削液類(lèi)型后，還要根據(jù)被加工件材質(zhì)及對(duì)工件的加工精度和粗糙度的要求等，初步選取切削液的品種。然后根據(jù)不同材質(zhì)的不同特性選取不同的切削液產(chǎn)品，

由于機(jī)械設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中，受載荷以及零件加工精度等方面的影響，摩擦和磨損是不可避免的。隨著機(jī)械設(shè)備的工作條件日益苛刻，或工作強(qiáng)度的提高，對(duì)潤(rùn)滑劑性能的要求也越來(lái)越高，同時(shí)，往往要求一種潤(rùn)滑劑要具有多種功能。實(shí)踐表明，潤(rùn)滑劑在減小機(jī)械磨損，延長(zhǎng)機(jī)械使用壽命方面起著十分關(guān)鍵的作用。

四.結(jié)束語(yǔ)

在機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們必須考慮所有情況，選擇高性價(jià)比的材料，而合理使用潤(rùn)滑油時(shí)，降低成本處理到最低限度，提高設(shè)備使用壽命，不斷提高生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。此外，要加強(qiáng)設(shè)計(jì)過(guò)程，旨在加強(qiáng)員工的培訓(xùn)，提高專(zhuān)業(yè)技能和設(shè)計(jì)師的責(zé)任感的水平，以確保其設(shè)計(jì)過(guò)程中考慮到約束可以集成各方面的管理，從提高設(shè)計(jì)質(zhì)量的根本。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫愛(ài)芳.用現(xiàn)代CAD技術(shù)改造機(jī)械設(shè)計(jì)課程[J].河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校學(xué)報(bào).1997.

[2]李良軍，龍振宇.創(chuàng)新教育在機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)教學(xué)中的運(yùn)用[J].高等建筑教育.2003.

[3]彭和平.略論機(jī)械設(shè)計(jì)系列課程的教學(xué)創(chuàng)新[J].太原大學(xué)學(xué)報(bào).2004.