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摘要：分析機(jī)械設(shè)計(jì)加工過(guò)程中需要注意的相關(guān)問(wèn)題，通過(guò)關(guān)注均化、轉(zhuǎn)移、分化原始誤差方法來(lái)提高機(jī)械產(chǎn)品精度，探討機(jī)械設(shè)計(jì)中零件材料的選擇問(wèn)題，高度關(guān)注機(jī)械加工過(guò)程中的精度問(wèn)題，同時(shí)要重視金屬加工過(guò)程中潤(rùn)滑劑的性能，正確選擇切削液。

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計(jì)加工;關(guān)鍵影響事項(xiàng);產(chǎn)品精度

社會(huì)的發(fā)展和經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，為市場(chǎng)的持續(xù)發(fā)展注入了新的能量，同時(shí)給市場(chǎng)主體帶來(lái)了新的發(fā)展機(jī)遇和挑戰(zhàn)。機(jī)械加工企業(yè)要在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中占有一席之地，必須不斷提高自身的競(jìng)爭(zhēng)水平，增加提高和實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的能力。作為機(jī)械設(shè)計(jì)加工企業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵和核心競(jìng)爭(zhēng)力，機(jī)械設(shè)計(jì)加工產(chǎn)品的質(zhì)量決定著機(jī)械設(shè)計(jì)加工企業(yè)能否在市場(chǎng)的洪流中屹立不倒。因此，提高機(jī)械設(shè)計(jì)加工的質(zhì)量成為機(jī)械設(shè)計(jì)加工企業(yè)保持競(jìng)爭(zhēng)力和發(fā)展力的根本要素。機(jī)械加工產(chǎn)品的生產(chǎn)環(huán)節(jié)包括物料管理、設(shè)備校準(zhǔn)、工藝管理等。這些環(huán)節(jié)與加工產(chǎn)品的質(zhì)量息息相關(guān)，要求企業(yè)必須在加工生產(chǎn)過(guò)程中重視整個(gè)產(chǎn)品的加工環(huán)節(jié)，從細(xì)節(jié)出發(fā)，制定合理的工藝保證流程，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)加工產(chǎn)品的高質(zhì)量。

1機(jī)械設(shè)計(jì)加工過(guò)程中需要注意的相關(guān)問(wèn)題

機(jī)械類(lèi)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)加工，最終目的是通過(guò)機(jī)械切削或其他有效方式，制備符合圖紙要求的合格零部件，并從中獲得原材料到零部件的價(jià)值提升，從而獲得一定的經(jīng)濟(jì)效益。因此，在設(shè)計(jì)加工過(guò)程中，一方面要盡可能降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，另一方面要注重加工品質(zhì)，提高成品率和生產(chǎn)效率。1.1機(jī)械設(shè)計(jì)加工產(chǎn)品的精度要求。機(jī)械設(shè)計(jì)加工產(chǎn)品的精密度，是判斷一個(gè)機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量高低的決定性因素。但機(jī)械產(chǎn)品的精密度實(shí)現(xiàn)不是一件簡(jiǎn)單的事情，諸多因素都會(huì)導(dǎo)致其精密度降低。一是仕樣的設(shè)計(jì)，如退刀槽和越程槽在零件設(shè)計(jì)中是否合理采用，將影響零件加工過(guò)程中精度的實(shí)現(xiàn)。例如，磨削砂輪越程槽的采用，砂輪的柱面和端面之間有個(gè)圓角，如果沒(méi)有在仕樣設(shè)計(jì)時(shí)采用砂輪越程槽進(jìn)行處理，那么在磨削臺(tái)階軸的外徑和臺(tái)階端面時(shí)，夾角處沒(méi)法磨到所需的精度和粗糙度。退刀槽和砂輪越程槽的工藝需求基本相當(dāng)，它們都是在軸的根部和孔的底部做出環(huán)形溝槽，從加工工藝改善的角度實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品精度的提升。二是夾具與道具所帶來(lái)的誤差問(wèn)題。夾具的誤差會(huì)對(duì)加工部件的精度造成極大影響，而夾具的制造工作本身會(huì)因?yàn)槎ㄎ徽`差的存在而呈現(xiàn)不同的形式，如定位誤差、安裝誤差、分度誤差以及夾具本身的磨損等，都會(huì)直接影響工件定位，繼而誘發(fā)形成誤差。刀具的誤差指的是因?yàn)榈毒叻N類(lèi)的不同而造成的制造誤差，不會(huì)對(duì)加工精度造成直接影響，但因?yàn)槌叽缇鹊淖兓瘯?huì)被體現(xiàn)在刀具的形狀制作中，形成相應(yīng)誤差。同時(shí)，刀具磨損度的產(chǎn)生也會(huì)加大加工零件的尺寸誤差。三是機(jī)械設(shè)計(jì)加工過(guò)程中的加工環(huán)境。由于受到外在熱力的影響，機(jī)械加工系統(tǒng)易發(fā)生變形，影響精密度；由于受到外力影響，機(jī)械加工系統(tǒng)易發(fā)生變形，降低精密度；夾具和刀具長(zhǎng)期使用后產(chǎn)生的磨損，都會(huì)影響精密度的實(shí)現(xiàn)；制造過(guò)程中產(chǎn)生的誤差；選擇的刀具不符合產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求；機(jī)床長(zhǎng)期使用后產(chǎn)生的磨損；運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的誤差等，都會(huì)造成機(jī)械產(chǎn)品加工產(chǎn)生誤差。在機(jī)械設(shè)計(jì)加工中，這些誤差難以消除，只能在設(shè)計(jì)加工過(guò)程中深入分析和研究誤差的原因，及時(shí)采取有效措施，最大程度提高機(jī)械設(shè)計(jì)加工精度，提高機(jī)械設(shè)計(jì)加工產(chǎn)品的質(zhì)量。1.2機(jī)械產(chǎn)品的表面質(zhì)量難以達(dá)到要求。機(jī)械產(chǎn)品的表面質(zhì)量難以達(dá)到要求的主要原因如下。一是物料選用不合理或選用物料自身品質(zhì)不達(dá)標(biāo)。物料的選用不合理，物料的自身性能缺陷將導(dǎo)致后續(xù)加工無(wú)法實(shí)現(xiàn)部件功能和表面質(zhì)量要求；物料自身品質(zhì)缺陷，是由于市場(chǎng)上存在以次充好、以回收再生替換原生材質(zhì)，這樣的物料自身存在缺陷、一致性較差，在加工過(guò)程中很難實(shí)現(xiàn)部件功能和表面質(zhì)量要求。對(duì)此，設(shè)計(jì)之初應(yīng)根據(jù)部件機(jī)能合理選材，在加工制造之初應(yīng)嚴(yán)把物料品質(zhì)，拒絕不良物料流入加工環(huán)節(jié)。二是加工過(guò)程中切削速率與物料性能不匹配。不同材質(zhì)的機(jī)加工切削速率不同。對(duì)應(yīng)這一問(wèn)題，一般都會(huì)采用適切的方式，以達(dá)成表質(zhì)量為目標(biāo)，盡可能提高切削速率。三是切削量、刀具選擇與物料性能不匹配。在制作機(jī)械產(chǎn)品零件時(shí)，為了確保產(chǎn)品表面質(zhì)量達(dá)到要求，根據(jù)材料屬性，需選擇合適的切削用量和刀具。材料如果屬于塑性材質(zhì)，切削量過(guò)大，將導(dǎo)致刀具對(duì)工件的切削增大，材質(zhì)塑性變形，導(dǎo)致加工部件質(zhì)量不佳。四是熱變形對(duì)加工精度的影響。在進(jìn)行機(jī)械加工時(shí)，工藝系統(tǒng)中的不同熱源會(huì)形成不同形式的熱變形。當(dāng)工藝系統(tǒng)的熱源分布出現(xiàn)不均勻時(shí)，也會(huì)對(duì)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的材料操作造成誤差，繼而對(duì)既定的刀具與工具的位置與運(yùn)動(dòng)關(guān)系產(chǎn)生變動(dòng)。其中，當(dāng)機(jī)床受到熱源影響時(shí)，不同位置的溫度變化不同，也會(huì)讓熱源分布的不均勻性與機(jī)床結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性成為機(jī)床部件熱變形的誘發(fā)因素，使得機(jī)床原有的位置關(guān)系難以固定，從而相應(yīng)產(chǎn)生精度變化。因?yàn)榈毒叩某叽巛^小，且存在極大的升溫變化，會(huì)形成熱伸長(zhǎng)與加工誤差。粗加工時(shí)，刀具的熱變形對(duì)加工精度的影響可忽略不計(jì)。對(duì)于加工要求較高的零件，刀具的熱變形對(duì)加工精度影響較大，會(huì)使加工表面產(chǎn)生形狀誤差。1.3機(jī)械設(shè)計(jì)加工產(chǎn)品的性?xún)r(jià)比較低機(jī)械設(shè)計(jì)加工產(chǎn)品的性?xún)r(jià)比，指的是產(chǎn)品的性能與產(chǎn)品成本之比。性能越好，成本越低，性?xún)r(jià)比就越高。但是，由于沒(méi)有綜合考慮和分析可能造成機(jī)械設(shè)計(jì)加工產(chǎn)品質(zhì)量降低的因素，導(dǎo)致在生產(chǎn)過(guò)程中，為了確保產(chǎn)品質(zhì)量，不得不增加生產(chǎn)成本，最終導(dǎo)致產(chǎn)品性?xún)r(jià)比較低。在激烈競(jìng)爭(zhēng)的市場(chǎng)環(huán)境中，這樣的產(chǎn)品無(wú)疑很難得到客戶(hù)的青睞，也難以實(shí)現(xiàn)企業(yè)的利益。精密度是機(jī)械設(shè)計(jì)加工產(chǎn)品達(dá)標(biāo)的關(guān)鍵要求，而要實(shí)現(xiàn)較高的精密度，必然要求設(shè)計(jì)加工人員具備專(zhuān)業(yè)性和較高的責(zé)任心，確保在加工過(guò)程中能夠從專(zhuān)業(yè)角度盡可能分析可能存在的影響因素，進(jìn)而優(yōu)化設(shè)計(jì)加工工藝，提高加工技術(shù)和方法，進(jìn)而保障零件質(zhì)量。但是，實(shí)際的機(jī)械設(shè)計(jì)加工過(guò)程中，很多企業(yè)依然采用比較落后的加工設(shè)備，設(shè)計(jì)加工的產(chǎn)品性?xún)r(jià)比較低，多種設(shè)計(jì)加工成本都很高，在激烈社會(huì)主義市場(chǎng)環(huán)境下，企業(yè)的綜合競(jìng)爭(zhēng)力很低，不僅影響機(jī)械設(shè)計(jì)加工產(chǎn)品的使用性能，而且影響機(jī)械設(shè)計(jì)加工企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

2機(jī)械設(shè)計(jì)加工中應(yīng)當(dāng)注意的事項(xiàng)

2.1均化、轉(zhuǎn)移、分化原始誤差等方法來(lái)提高機(jī)械產(chǎn)品精度。一是均化原始誤差。在加工零件表面時(shí)，針對(duì)加工精度的要求，可以在不斷的實(shí)踐加工中，逐步明確對(duì)原始誤差的產(chǎn)生幅度。通過(guò)對(duì)原始誤差進(jìn)行均化，繼而借助加工操作，不斷縮小加工表面的原有誤差。這一操作的原理本身與工件之間的比較與檢查相關(guān)聯(lián)，為此可以選擇不斷修正加工與基準(zhǔn)加工的方式達(dá)到這一加工目的。二是對(duì)原始誤差進(jìn)行轉(zhuǎn)移，將誤差敏感方向轉(zhuǎn)移到非敏感方向。因?yàn)樵颊`差的產(chǎn)生與誤差敏感方向緊密相關(guān)。因此，加工中通過(guò)這樣的轉(zhuǎn)移方式，能夠很好地提升加工精度。例如，在進(jìn)行分度、轉(zhuǎn)位加工時(shí)，因?yàn)榉侄绒D(zhuǎn)位的誤差會(huì)對(duì)部件的表面精度加工產(chǎn)生影響，所以需要對(duì)切削刀具進(jìn)行位置明確，確保能夠以一個(gè)適當(dāng)?shù)奈恢脕?lái)對(duì)部件表面進(jìn)行切向，然后最大程度降低因分度轉(zhuǎn)位帶來(lái)的加工精度誤差。三是分化原始誤差的存在影響了零部件加工精度?？梢赃x擇一些分化原始誤差的方式進(jìn)行處理。按照誤差形成規(guī)律，將毛坯工件通過(guò)測(cè)量的形式按照大小分組，以此調(diào)整不同分組的誤差范圍，提升刀具與工件的位置準(zhǔn)確度，使不同分組的工件尺寸的分散范圍中心保持一致，達(dá)到降低尺寸分散范圍太大的問(wèn)題。例如，在對(duì)工齒進(jìn)行加工時(shí)，為了保證加工的齒圈與內(nèi)齒的齒孔處于同一個(gè)軸度，可以選擇按照軸心類(lèi)型進(jìn)行定位。因?yàn)榫妄X輪工件而言，加工齒圈與內(nèi)齒之間的位置精度將會(huì)直接受這批齒輪內(nèi)孔與軸心的配合間隙的影響，所以可以通過(guò)降低間隙倍數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)加工精度的提升。2.2機(jī)械設(shè)計(jì)中零件材料的選擇問(wèn)題。一件完整的機(jī)械產(chǎn)品是由多個(gè)零件產(chǎn)品組合而成的。機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量的高低，直接受零件產(chǎn)品質(zhì)量好壞的影響，而零件材料的選擇又直接關(guān)系零部件設(shè)計(jì)加工質(zhì)量能否實(shí)現(xiàn)。因此，在進(jìn)行零件材料選擇時(shí)，要認(rèn)真考慮，謹(jǐn)慎選擇。機(jī)械零件的材料選擇必須滿(mǎn)足機(jī)械設(shè)計(jì)使用所需，確保使用操作的要求能夠達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。在進(jìn)行設(shè)計(jì)、施工時(shí)，要按照機(jī)械零件的使用需求選擇材料，然后根據(jù)材料的強(qiáng)度、耐磨度開(kāi)展一系列測(cè)試工作，從中選擇達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的材料；加強(qiáng)對(duì)加工工藝的認(rèn)識(shí)，優(yōu)化材料選擇，如材料只有本身具有較好的切削性，才能更好地滿(mǎn)足切削工藝的操作；材料本身的抗熱性能較強(qiáng)，才能更好地適應(yīng)焊接與熱處理工作的開(kāi)展。此外，懂得合理選擇性?xún)r(jià)比更高的材料來(lái)降低生產(chǎn)活動(dòng)的成本。當(dāng)然，這需要滿(mǎn)足材料本身所應(yīng)該達(dá)到的相關(guān)質(zhì)量要求，只有這樣才能最大化經(jīng)濟(jì)價(jià)值，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)有生產(chǎn)工作的成本控制。2.3重視金屬加工過(guò)程中潤(rùn)滑劑的性能，正確選擇切削液。一是不同材料，根據(jù)不同的加工精度、加工設(shè)備，應(yīng)選擇的切削液不同。例如，粗車(chē)時(shí)加工余量較大，因而切削深度和進(jìn)給量都較大。切削阻力大，產(chǎn)生大量切削熱，刀具磨損也較嚴(yán)重，主要應(yīng)選擇用以冷卻作用為主并具有一定清洗、潤(rùn)滑和防銹作用的水基切削液，將切削熱及時(shí)帶走，降低切削溫度，從而提高刀具耐用度，一般選用極壓乳化液效果更好。極壓乳化液除冷卻性能好之外，還具備良好的極壓潤(rùn)滑性，可明顯延長(zhǎng)刀具使用壽命，提高切削效率。使用水基切削液時(shí)，要注意機(jī)床導(dǎo)軌面的保養(yǎng)。再如，精車(chē)時(shí)，切削余量較小，切削深度只有0.05～0.8mm，進(jìn)給量小，要求保證工件的精度和粗糙度。精車(chē)時(shí)由于切削力小、溫度不高，所以宜采用高濃度（10%以上）的乳化液和含油性添加劑的切削液。對(duì)于精度要求很高的車(chē)削如精車(chē)螺紋，要采用菜籽油、豆油或其他產(chǎn)品作潤(rùn)滑液才能達(dá)到精度要求。二是在機(jī)械零部件加工過(guò)程中，為了制作符合要求的零部件，需要對(duì)導(dǎo)入材料進(jìn)行不同工序的加工，包括材料切削、研磨，沖壓、軋制和拉拔等。這些加工活動(dòng)必須利用潤(rùn)滑劑予以輔佐進(jìn)行。潤(rùn)滑劑能夠有效冷卻被加工的金屬材料產(chǎn)生的溫度，同時(shí)能夠起到潤(rùn)滑效果，促進(jìn)加工活動(dòng)的進(jìn)行。金屬加工潤(rùn)滑劑通過(guò)減少刀具同機(jī)械零部件的摩擦等方式來(lái)延長(zhǎng)刀具的使用期限，提高加工機(jī)械產(chǎn)品的精密度，增強(qiáng)機(jī)械零部件表面的光潔度，同時(shí)還能夠及時(shí)降低熱度，清除金屬碎屑，減緩機(jī)床的腐蝕程度，最終達(dá)到提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本、增加經(jīng)濟(jì)利益的目的。2.4高度關(guān)注機(jī)械加工過(guò)程中的精度問(wèn)題。作為機(jī)械產(chǎn)品的核心要素，精度問(wèn)題必須引起加工人員的高度重視。產(chǎn)品精度的確保和實(shí)現(xiàn)，是機(jī)械產(chǎn)品得以滿(mǎn)足市場(chǎng)需求的必要條件，同時(shí)也是企業(yè)精細(xì)化發(fā)展的必然要求。一旦發(fā)生精度不符合要求的情況，不僅會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品的廢棄，而且會(huì)嚴(yán)重?fù)p害企業(yè)利益、企業(yè)信譽(yù)度和競(jìng)爭(zhēng)力。因?yàn)槿斯げ僮鞅旧硪约捌渌恍┛陀^因素的影響，加工活動(dòng)中產(chǎn)生的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)差是存在的，而這也是機(jī)械設(shè)計(jì)中較常見(jiàn)卻難以解決的問(wèn)題，表現(xiàn)為刀具、夾具等加工出現(xiàn)外形及使用方法的誤差，加工后的工具磨損引發(fā)機(jī)床幾何誤差等。另外，當(dāng)生產(chǎn)工藝本身的溫度出現(xiàn)過(guò)高或者過(guò)低時(shí)，也會(huì)誘發(fā)誤差的產(chǎn)生等。

3結(jié)語(yǔ)

機(jī)械設(shè)計(jì)加工企業(yè)在開(kāi)展加工活動(dòng)時(shí)，首先需要充分理解加工對(duì)象的設(shè)計(jì)意圖，從而制定合理的加工工藝和工序流程；其次在加工設(shè)備選用方面，要盡可能采用與加工對(duì)象相匹配的先進(jìn)設(shè)備，選擇合適的工裝夾具、刀具、潤(rùn)滑劑、切削液，需充分考慮影響工件品質(zhì)的各種因素。

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作者:李春偉 莫善軍 單位:1.五羊-本田摩托（廣州）有限公司 2.中山大學(xué)