導語：機械零件設(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)濟和科技的不斷發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)普遍實現(xiàn)了機械化。機械零件作為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)及機械設(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)代機械零件設(shè)計應(yīng)當遵循的主要原則，分析了機械加工工藝對零件質(zhì)量的影響。然后從實際角度出發(fā)，對機械零件設(shè)計優(yōu)化和加工工藝質(zhì)量提升策略進行探討，希望能為相關(guān)行業(yè)提供參考。

關(guān)鍵詞：機械零件；設(shè)計；加工工藝

在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，機械設(shè)備及各類生產(chǎn)系統(tǒng)都離不開各種機械零件。隨著現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模越來越大，精細化生產(chǎn)水平越來越高，機械化設(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。為了進一步提高機械零件質(zhì)量，有必要對機械零件的設(shè)計和加工工藝進行深入探究。

1機械零件設(shè)計應(yīng)當遵循的基本原則

1.1功能性原則。在一套機械設(shè)備及系統(tǒng)當中，任何一個零件都不是多余的，都在機械運行及相關(guān)生產(chǎn)活動中發(fā)揮相應(yīng)的作用。而機械零件設(shè)計是機械系統(tǒng)設(shè)計中不可或缺的一部分，機械設(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)云臺是當今精細化機械系統(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，任何機械系統(tǒng)的運行，都是多個裝置、零部件互相配合的結(jié)果。因此，在進行機械零件設(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)運行。尤其是在現(xiàn)代十分復(fù)雜的精細化機械系統(tǒng)的設(shè)計中，設(shè)計人員需要對大量的零部件進行協(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。需要強調(diào)的是，機械零部件的設(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，機械化水平不斷提高，各類機械系統(tǒng)都在逐步往小型化、精細化方向發(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、功能要求以及運行過程的充分考慮，對零件的造型、安裝位置、安裝方式進行科學設(shè)計，將能夠進一步實現(xiàn)機械化設(shè)備的精細化制造[2]。當然，從另一個角度來講，機械零件設(shè)計過程中還要考慮在滿足基本功能、運行穩(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，進而達到節(jié)約資源的目的。

2機械加工工藝技術(shù)對零件加工質(zhì)量的影響

2.1質(zhì)量控制的影響。任何機械零件的加工環(huán)節(jié)，都需要采用有效的管理機制，對加工工藝進行全過程的質(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，需要加強對加工工藝及加工過程的控制。為此，要嚴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)備的維護和管理[3]。2.2加工工藝先進性的影響。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)，都會導致零件加工的質(zhì)量無法達到實際使用的要求。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，導致生產(chǎn)出來的零件無法在機械設(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]。在精細化零件加工過程中，溫度、濕度、揚塵等環(huán)境因素，都可能直接影響加工質(zhì)量。比如，溫度的變化會導致原材料因熱脹冷縮而發(fā)生形變，而對精細化的零件來說，任何細微的形變都可能導致其相關(guān)參數(shù)精度不達標。而濕度過高的空氣中存在一些水蒸氣，加上空氣中揚塵的存在，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)計前準備。在當代零件設(shè)計領(lǐng)域中，需要針對機械零件的結(jié)構(gòu)、尺寸、材料等進行全方位的考慮，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)計按照單獨的標準開展設(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)的機械零件設(shè)計工作，現(xiàn)代精細化零部件設(shè)計除了要考慮前文提到的相關(guān)要素以外，還要對機械應(yīng)力、強度、溫度、電磁干擾等因素進行全面考慮，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。在當今的技術(shù)背景下，機械零件設(shè)計人員應(yīng)當積極加強對現(xiàn)代計算機設(shè)計軟件的應(yīng)用。比如，SiemensSolidEdge2020是一款在機械設(shè)計領(lǐng)域中比較常見的機械零件加工設(shè)計軟件，該軟件囊括了多種機械零件設(shè)計模塊，可以支持多種不同類型的機械零件設(shè)計工作。設(shè)計人員可以利用該軟件對零件進行三維造型設(shè)計，并通過三維圖像，對設(shè)計進行持續(xù)優(yōu)化。同時，該軟件還支持零部件在不同運動模式下的運行狀態(tài)模擬。設(shè)計人員可以通過模擬過程，評估軟件運行狀態(tài)、各部位的磨損情況，再將其納入整個機械系統(tǒng)的功能運行中進行分析，然后持續(xù)優(yōu)化，得到最優(yōu)設(shè)計方案。另外，一些機械零件設(shè)計軟件還支持相關(guān)力學參數(shù)的計算、模擬分析，可以幫助設(shè)計人員對零部件設(shè)計方案的可行性進行進一步的分析。當然，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，同時還可以給機械加工人員提供可視化的三維設(shè)計圖，為后續(xù)的機械加工提供支持。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)于機械零件的加工，首先需要對加工技術(shù)工藝進行升級和優(yōu)化。在自動化技術(shù)飛速發(fā)展的情況下，應(yīng)當積極引進基于現(xiàn)代PLC及微機控制的自動化加工車床，實現(xiàn)對機械零件的全自動加工。在這樣的加工系統(tǒng)當中，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?、運行頻率、荷載等進行精確控制，以實現(xiàn)對零件的自動化、精細化加工。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致加工質(zhì)量不達標。為此，需要針對機械零件的加工過程進行監(jiān)測，通過機械系統(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。當然，在機械零件的生產(chǎn)加工環(huán)節(jié)中，對相關(guān)人員的專業(yè)能力、工作模式進行監(jiān)督，強化工藝管理，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)當根據(jù)設(shè)計圖紙，對所需要的材料、設(shè)備、技術(shù)人員進行協(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行單獨設(shè)置、同步進行。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，而工序的有機分散，是為了提升機械零件加工的效率。3.3促進機械零件設(shè)計制造自動化。在傳統(tǒng)的機械零件加工產(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)計和加工工藝有機結(jié)合起來，利用智能化的生產(chǎn)模塊，實現(xiàn)機械零件的自動化、精細化加工[7]。

4結(jié)束語

綜上所述，在如今機械化產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展的背景下，大量精細化程度高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的機械系統(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，機械零件設(shè)計人員應(yīng)當嚴格遵循相應(yīng)的設(shè)計原則，積極利用現(xiàn)代先進設(shè)計軟件，提高機械零件的設(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、更合適的加工工藝，將自動化、智能化與一體化加工技術(shù)有機結(jié)合，加強對機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。

參考文獻：

[1]臧延斌.試論機械加工工藝對零件加工精度的影響[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計，2020（23）：664.

[2]邢玉釗，周全勝，鄒超.機械加工工藝對零件加工精度的影響及控制的思考[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計，2020（14）：4367.

[3]趙鵬.機械加工工藝對零件加工精度的影響及控制研究[J].百科論壇電子雜志，2020（7）：1768-1769.

[4]常立瑩.對于機械加工工藝對零件加工精度的影響研究[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計，2020（9）：673.

[5]張梅林.關(guān)于端蓋零件機械加工工藝的設(shè)計要點分析[J].內(nèi)燃機與配件，2019（24）：75-76.

[6]張成才.機械加工工藝對零件加工精度的影響及控制措施[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計，2020（1）：2636.

[7]侯賀天，曹亞亭.連桿零件的機械加工工藝規(guī)程和專用夾具設(shè)計分析[J].電子測試，2019（14）：122-123，121.

作者:曹敏 單位:常州鐵道高等職業(yè)技術(shù)學校