嚴(yán)翀

攀枝花鋼城集團(tuán)有限公司冶金輔料分公司 四川攀枝花 617000

我國(guó)社會(huì)和國(guó)家的發(fā)展，工業(yè)是最為重要的支柱產(chǎn)業(yè)之一。談及工業(yè)，無(wú)論是重工業(yè)還是輕工業(yè)，各式各樣的儀器設(shè)備都是其最為典型的代表形象。儀器設(shè)備的整體水平也從側(cè)面反映了一個(gè)國(guó)家整體的工業(yè)水平、科技水平。儀器設(shè)備整體水平中，機(jī)械設(shè)計(jì)是其重要的一個(gè)衡量維度。機(jī)械設(shè)計(jì)加工水平高，自然國(guó)家的儀器設(shè)備乃至整個(gè)工業(yè)都能飛速發(fā)展。在機(jī)械設(shè)計(jì)加工領(lǐng)域，材料的選擇和使用是最為重要的基礎(chǔ)性設(shè)計(jì)，直接決定整個(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)。

1 機(jī)械設(shè)計(jì)與機(jī)械加工論述

1.1 機(jī)械設(shè)計(jì)

機(jī)械設(shè)計(jì)通過(guò)對(duì)機(jī)械制造設(shè)備的工作機(jī)理進(jìn)行探究，然后通過(guò)各項(xiàng)工藝之間的契合制定出完整的工件生產(chǎn)文件，如材料、尺寸、潤(rùn)滑等工序。機(jī)械設(shè)計(jì)是機(jī)械生產(chǎn)的前提，同時(shí)也是機(jī)械設(shè)備質(zhì)量、性能的重要體現(xiàn)，機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程中，制定出完整的計(jì)劃可有效降低加工成本，提供設(shè)備的穩(wěn)定性。一般來(lái)講，針對(duì)同一個(gè)零部件進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，一般需制定多種設(shè)計(jì)方案，考慮到機(jī)械設(shè)備質(zhì)量性能與零部件的精準(zhǔn)性，技術(shù)人員應(yīng)對(duì)零部件設(shè)計(jì)圖紙的可行性進(jìn)行探究，確保整體加工階段進(jìn)行的完整性。從近幾十年的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變來(lái)分析，我國(guó)機(jī)械加工設(shè)計(jì)已經(jīng)取得重大突破，特別是在計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)的支持下，圖紙文件的設(shè)計(jì)也從傳統(tǒng)的紙張轉(zhuǎn)移到平臺(tái)系統(tǒng)中，技術(shù)人員可對(duì)設(shè)計(jì)文件多維度考量，提高設(shè)計(jì)的精準(zhǔn)度，減少后續(xù)加工工序的繁瑣度。

1.2 機(jī)械加工

機(jī)械加工是指零件由原料轉(zhuǎn)變?yōu)槌善返倪^(guò)程，通過(guò)對(duì)原料進(jìn)行尺寸、性能上的改變，為零件賦予新的功能屬性。不同零件所需的加工工序具有較大差異性，如復(fù)雜類零件需要經(jīng)過(guò)多種工序組合來(lái)實(shí)現(xiàn)加工，且每一項(xiàng)制作工藝必須遵循相應(yīng)的基準(zhǔn)才可實(shí)現(xiàn)有效契合。在現(xiàn)代化技術(shù)的支持下，機(jī)械加工由傳統(tǒng)的人工操作大部分進(jìn)入到自動(dòng)化、智能化操控中，工作人員只需通過(guò)指令參數(shù)的設(shè)定，便可令設(shè)備運(yùn)作來(lái)加工出所需的零件，提高產(chǎn)品加工質(zhì)量。

2 材料選擇是機(jī)械設(shè)計(jì)加工的關(guān)鍵

儀器設(shè)備的功能性、安全可靠性等性能是其最為關(guān)鍵的特性，而儀器設(shè)備要想功能性、經(jīng)濟(jì)性等整體保持高水平，優(yōu)質(zhì)的機(jī)械材料的選用是關(guān)鍵。機(jī)械設(shè)計(jì)加工中，材料選擇得當(dāng)，再配以合適的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，機(jī)械設(shè)備必然在工作性能、使用壽命等方面有優(yōu)異的表現(xiàn)，從而在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中得以脫穎而出。相反，機(jī)械材料選擇錯(cuò)誤，相同設(shè)計(jì)下設(shè)備的性能必然大打折扣。材料選擇除了能直接影響機(jī)械設(shè)備的性能，對(duì)其經(jīng)濟(jì)性、綠色環(huán)保等方面的指標(biāo)也有顯著影響。好的材料選用，在滿足機(jī)械設(shè)備的功能性要求基礎(chǔ)上，能大幅度降低用料成本、加工制造成本以及使用過(guò)程中的故障率，極大提高機(jī)械設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性。此外，從源頭重視和選用綠色環(huán)保的材料，也能大幅提升機(jī)械設(shè)備成品的環(huán)保性，從而在當(dāng)前可持續(xù)發(fā)展的大趨勢(shì)下使得設(shè)備獲得更大的競(jìng)爭(zhēng)力。綜上所述，機(jī)械設(shè)計(jì)加工中，重視材料的選擇意義重大[1]。

3 機(jī)械設(shè)計(jì)和機(jī)械加工中存在的問(wèn)題

3.1 零件表面質(zhì)量難以保證

深入分析研究機(jī)械加工零件表面質(zhì)量的影響因素，對(duì)零件表面質(zhì)量的提高以及次品率的降低有著重要的作用。目前，機(jī)械設(shè)計(jì)加工的切削用量和材料的性質(zhì)是影響零件表面質(zhì)量的主要因素，越大的切削用量會(huì)造成越大的材料變形和表面粗糙度。在機(jī)械加工過(guò)程中，使用刀具加工塑性零件時(shí)會(huì)由于受力而使得加工零件產(chǎn)生變形，而且零件和刀具的切隔分離還會(huì)產(chǎn)生受力作用，從而對(duì)零件的表面質(zhì)量產(chǎn)生影響。在進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)加工時(shí)，產(chǎn)品的冷卻變形以及零件內(nèi)部組織發(fā)生的變化等多種因素也會(huì)對(duì)加工零件的物理性能產(chǎn)生影響。

3.2 產(chǎn)品性價(jià)比較低

機(jī)械設(shè)計(jì)是一項(xiàng)較為專業(yè)和精細(xì)的工作，而在加工過(guò)程中容易受到相關(guān)因素的影響，從而對(duì)產(chǎn)品的合格率產(chǎn)生影響。這就要求加工人員具有優(yōu)秀的專業(yè)能力和強(qiáng)烈的責(zé)任心，不斷對(duì)機(jī)械加工技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)。但是在實(shí)際生產(chǎn)之中，不少企業(yè)會(huì)由于成本的原因而應(yīng)用欠先進(jìn)的加工技術(shù)，這就使得產(chǎn)品的性價(jià)比較低，企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力大幅度下降。

3.3 材料與結(jié)構(gòu)不對(duì)稱

對(duì)于機(jī)械加工來(lái)講，文件設(shè)計(jì)與自身機(jī)械性能影響加工質(zhì)量最主要的因素，以機(jī)械結(jié)構(gòu)為基底，如從不同角度進(jìn)行設(shè)計(jì)與分析，產(chǎn)生的加工難度也具有較大差異性，同時(shí)，加工精度、成品性能也略有不同。在此種問(wèn)題下，要求設(shè)計(jì)者必須對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行全方面了解，清楚的認(rèn)知到機(jī)械加工過(guò)程中每一個(gè)機(jī)械部件所產(chǎn)生效果。從材料方面來(lái)講，不同材質(zhì)原料間性能的差異性，決定著零件本身的質(zhì)量性能，如切削工藝、打磨工藝等，都將在一定程度上改變零件的質(zhì)量。

3.4 加工精度問(wèn)題

加工精度是相對(duì)于機(jī)械設(shè)備系統(tǒng)來(lái)講的，企業(yè)在進(jìn)行加工時(shí)，產(chǎn)品質(zhì)量性能越高，證明其在社會(huì)市場(chǎng)中競(jìng)爭(zhēng)力也就越強(qiáng)。然而現(xiàn)場(chǎng)加工與預(yù)期設(shè)計(jì)是存在一定誤差的，且此類誤差不可避免，除上文提到的系統(tǒng)磨損原因，還包括系統(tǒng)內(nèi)部的熱變形、受力點(diǎn)形變、機(jī)械裝夾問(wèn)題等因素。如設(shè)計(jì)人員并未考慮到零部件本身的承受能力，采取錯(cuò)誤的加工方式，在切削過(guò)程將加大熱變形產(chǎn)生的幾率，令零部件與加工刀具之間產(chǎn)生相對(duì)位置，此種情況將直接令零部件產(chǎn)生較大的誤差。此外，如操作人員在裝夾過(guò)程中零部件錯(cuò)誤裝夾時(shí)，則必然造成額外的加工事故，嚴(yán)重增加了加工成本。

3.5 基準(zhǔn)化問(wèn)題

機(jī)械零件的設(shè)計(jì)是以市場(chǎng)需求為主的，產(chǎn)品在制作過(guò)程中，應(yīng)嚴(yán)格遵循基準(zhǔn)的設(shè)計(jì)參數(shù)，如尺寸、性能、工藝等，確保每一項(xiàng)操作工序的規(guī)范性。然而，在實(shí)際加工過(guò)程中，受到多方面因素的影響，產(chǎn)品實(shí)際加工階段并未能滿足預(yù)期設(shè)計(jì)階段，如機(jī)械設(shè)備經(jīng)由長(zhǎng)時(shí)間的加工，設(shè)備零部件造成一定的磨損，導(dǎo)致加工精度下降，盡管可將成品質(zhì)量控制在有效誤差內(nèi)，在一定程度上仍然降低零件的性能質(zhì)量。特別是對(duì)于精密化零部件來(lái)講，即便是加工過(guò)程出現(xiàn)幾微米的誤差，也可能造成嚴(yán)重的蝴蝶效應(yīng)。這就需要設(shè)計(jì)者在圖紙?jiān)O(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)針對(duì)產(chǎn)品及設(shè)備進(jìn)行全方面考慮，然后逐步檢測(cè)可能發(fā)生的問(wèn)題，盡可能的減少設(shè)計(jì)與加工周期，最大限度的提升產(chǎn)品質(zhì)量[2]。

4 機(jī)械設(shè)計(jì)和機(jī)械加工中相關(guān)問(wèn)題的解決策略

4.1 制定科學(xué)合理的加工流程

對(duì)于機(jī)械設(shè)計(jì)加工，可通過(guò)制定科學(xué)有效的加工流程來(lái)降低加工成本，并有效保障加工產(chǎn)品的質(zhì)量，大幅度縮短機(jī)械加工周期，使產(chǎn)品質(zhì)量由于加工時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而受到影響的情況得以避免。對(duì)于機(jī)械設(shè)計(jì)加工操作，應(yīng)當(dāng)一次性完成，避免影響零件的加工質(zhì)量，這就需要選擇合適的加工方法和加工工序。

4.2 材料選取方面

材料選取主要以刀具材料、部件材料為主。對(duì)于成品的零部件來(lái)講，材料的質(zhì)量性能直接決定著后續(xù)的應(yīng)用，為此，在對(duì)刀具材料進(jìn)行選擇時(shí)，應(yīng)先依據(jù)原材料特性、加工工藝等來(lái)正確擇取，例如在對(duì)鍛件鋼制材料進(jìn)行粗加工時(shí)，應(yīng)選擇YW 的刀具，而在進(jìn)行精加工后，則應(yīng)選取T15 的刀具。在對(duì)部件材料進(jìn)行選擇時(shí)，其主要是以應(yīng)用性能為主，在保證質(zhì)量的前提下，最大限度的降低成本損耗。同時(shí)，應(yīng)對(duì)部件的加工時(shí)間與加工工序等進(jìn)行分析，確保材料質(zhì)量性能滿足使用需求。此外，設(shè)計(jì)人員應(yīng)依據(jù)產(chǎn)品的加工數(shù)量，正確計(jì)算刀具材料加工期間所產(chǎn)生自然損耗，盡量縮減加工誤差，降低生產(chǎn)成本。

4.3 選擇合適的刀具和潤(rùn)滑劑

在機(jī)械設(shè)計(jì)加工過(guò)程中，刀具極大程度上影響著機(jī)械加工的生產(chǎn)過(guò)程。不同材料有著不同刀具的選擇要求，應(yīng)當(dāng)根據(jù)表面硬度和粗糙程度選擇合適的刀具。應(yīng)當(dāng)選擇合適的潤(rùn)滑劑，比如有純油性潤(rùn)滑劑和水溶性潤(rùn)滑劑，而在進(jìn)行機(jī)械加工時(shí)，高速鋼刀的低速切削和硬度鋼刀的高速切削可使用純油性潤(rùn)滑劑。

4.4 切削加工方面

當(dāng)前，機(jī)械設(shè)計(jì)與切削加工中，多數(shù)以自動(dòng)化為主，通過(guò)相應(yīng)的參數(shù)設(shè)定對(duì)零部件進(jìn)行大批量加工。切削加工作為零部件產(chǎn)品加工中的重要工序，在對(duì)零部件產(chǎn)品的切削用量進(jìn)行計(jì)算時(shí)，應(yīng)對(duì)零部件的性能進(jìn)行多角度分析，避免零件加工出的成品與預(yù)期設(shè)計(jì)存在較大的誤差。從機(jī)械加工角度來(lái)看，刀具、切削工序、切削類型等與產(chǎn)品質(zhì)量具有較大關(guān)聯(lián)性，如想最大限度的提高零部件加工質(zhì)量，可從切削速率與深度為出發(fā)點(diǎn)，將材料的韌性、剛度、熱處理形式等作為輔助條件，降低零部件生產(chǎn)的消耗量，同時(shí)也提高各項(xiàng)零部件加工過(guò)程中精度性，實(shí)現(xiàn)高效率、智能化的生產(chǎn)加工。

4.5 創(chuàng)新觀念，提升產(chǎn)值

技術(shù)是第一生產(chǎn)力，只有不斷提升企業(yè)的生產(chǎn)加工技術(shù)，才能生產(chǎn)出質(zhì)量上乘、價(jià)格低廉的機(jī)械設(shè)計(jì)產(chǎn)品。要大膽出新，勇于改革創(chuàng)新，發(fā)揮主觀能動(dòng)性，要具有工匠情懷，要不遺余力的做好每一項(xiàng)工作。在機(jī)械加工設(shè)計(jì)的過(guò)程中，合理控制加工成本，加強(qiáng)對(duì)于生產(chǎn)過(guò)程中的質(zhì)量監(jiān)督，增強(qiáng)企業(yè)員工的安全責(zé)任意識(shí)，堅(jiān)持“保質(zhì)量出精品” 的原則，切實(shí)有效地將機(jī)械設(shè)計(jì)制造工作落到實(shí)處。只有產(chǎn)品過(guò)硬，才能提升機(jī)械設(shè)計(jì)制造加工產(chǎn)品的知名度，才能夠在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中占得一席之地[3]。

4.6 提升機(jī)械設(shè)計(jì)技能

隨著經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，企業(yè)以及消費(fèi)者對(duì)于機(jī)械設(shè)計(jì)加工產(chǎn)品的要求也越來(lái)越高。我們必須要不斷進(jìn)取，要針對(duì)產(chǎn)品的性能不停地完善機(jī)械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、大小以及功能，使機(jī)械產(chǎn)品更加精準(zhǔn)，力求使每一個(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)產(chǎn)品都達(dá)到極致。機(jī)械設(shè)計(jì)工作者要制定科學(xué)、統(tǒng)一的機(jī)械設(shè)計(jì)制造流程，提高員工的業(yè)務(wù)能力和水平，盡最大可能提升產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量。設(shè)計(jì)加工每一個(gè)環(huán)節(jié)都要做到絲絲入扣。例如，在機(jī)械設(shè)計(jì)加工之前，要組織專家和行業(yè)管理者進(jìn)行專業(yè)會(huì)談，制定完善的產(chǎn)品設(shè)計(jì)規(guī)劃書。在機(jī)械加工設(shè)計(jì)過(guò)程中，嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)劃書的尺寸大小和形狀，確保不出紕漏，保障機(jī)械設(shè)計(jì)加工過(guò)程的順利進(jìn)行，也為產(chǎn)品質(zhì)量嚴(yán)把 “第一道” 關(guān)卡。

4.7 加大對(duì)機(jī)械設(shè)備的保養(yǎng)

大量數(shù)據(jù)結(jié)果顯示，重視機(jī)械設(shè)備的保養(yǎng)可以提升機(jī)械生產(chǎn)加工的工作效率達(dá)30%-50%。做好機(jī)械設(shè)備保養(yǎng)工作，也可以降低機(jī)械設(shè)備使用過(guò)程中的磨損。如果在機(jī)械加工工作完畢之后，及時(shí)用潤(rùn)滑劑保養(yǎng)機(jī)械設(shè)備，不但可以清理掉內(nèi)部的殘屑，還可以有效延長(zhǎng)設(shè)備的使用年限，降低購(gòu)置設(shè)備的成本，為企業(yè)帶來(lái)更大的經(jīng)濟(jì)效益。

4.8 積極探索新型材料的特性，加大選用力度

機(jī)械設(shè)計(jì)加工，無(wú)外乎是安全性能和經(jīng)濟(jì)效益這兩者之間的對(duì)抗和平衡。優(yōu)秀的機(jī)械設(shè)計(jì)，必然是在性能和經(jīng)濟(jì)上取得了良好的平衡。尤其是隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)、科技以及社會(huì)主義市場(chǎng)化制度的不斷前進(jìn)，市場(chǎng)化競(jìng)爭(zhēng)逐漸成了企業(yè)乃至行業(yè)發(fā)展的主流趨勢(shì)，各行業(yè)的市場(chǎng)化競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)越來(lái)越高，競(jìng)爭(zhēng)壓力也越來(lái)越大。要在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中站穩(wěn)腳跟，對(duì)機(jī)械設(shè)備相關(guān)企業(yè)而言，進(jìn)行設(shè)計(jì)改進(jìn)，產(chǎn)品升級(jí)是必須。當(dāng)前機(jī)械設(shè)備的眾多改進(jìn)趨勢(shì)中，輕量化、環(huán)?；约案呖萍蓟内厔?shì)越來(lái)越明顯。而隨著材料技術(shù)的提升，復(fù)合材料、高分子材料等新型材料在耐腐蝕、輕量化等方面有卓越的性能優(yōu)勢(shì)。為了有效促進(jìn)機(jī)械設(shè)備的更新升級(jí)，積極選用例如復(fù)合型材料、高分子非金屬材料等新型材料來(lái)替代傳統(tǒng)的金屬材料，是一個(gè)十分有效的方法。

4.9 專業(yè)人才方面

工作人員作為技術(shù)施行的重要載體，對(duì)于工作人員來(lái)講，其操作工序決定著最終操控結(jié)果，盡管目前執(zhí)行的是自動(dòng)化、智能化，但在實(shí)際加工過(guò)程中，要想最大限度的提高產(chǎn)品加工效率，需對(duì)設(shè)備操控人員進(jìn)行專業(yè)化培訓(xùn)，保證相應(yīng)的操控技能可滿足加工生產(chǎn)需求。在現(xiàn)場(chǎng)加工操控過(guò)程中，工作人員應(yīng)對(duì)成品部件、原料、工序等進(jìn)行正確了解，明確加工生產(chǎn)過(guò)程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題，然后制定相應(yīng)的管控策略，確保每一項(xiàng)操控工序與設(shè)計(jì)參數(shù)相符。同時(shí)，工作人員應(yīng)定期對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)磨損度較大的零件進(jìn)行分析，查驗(yàn)?zāi)骋粋€(gè)生產(chǎn)周期內(nèi)機(jī)械設(shè)備的損耗，并及時(shí)對(duì)部件進(jìn)行更換處理，確保每一項(xiàng)工序的設(shè)定，可發(fā)揮出應(yīng)有的價(jià)值，為企業(yè)創(chuàng)造出更多的經(jīng)濟(jì)效益。

5 結(jié)語(yǔ)

對(duì)于機(jī)械設(shè)計(jì)加工過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，應(yīng)當(dāng)做到靈活多變，具體問(wèn)題具體分析，才能夠針對(duì)性地予以解決，從而有效提升加工產(chǎn)品質(zhì)量，促進(jìn)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。