再论机械设计加工中应注意的几个问题

　　摘要：在机械设计加工中，前期的设计与选材是非常重要的。必须要注重对材料的科学选择，满足使用性能、工艺性能以及经济性能的需求，以标准化设计有效的降低生产成本和提升产品质量，对影响机加工件表面、物理、力学性能的因素进行全面分析，充分发挥润滑剂作用，提高机加件的精度和质量。

　　关键词：机械 设计加工 分析研究

　　一、科学选择机械零件材料要机械零件材料选择的主要方法

　　机械零件材料的选择对于产品周期、生产成本等方面影响较大，有些产品零件在选择材料时候，保证性能的前提下选用相对廉价的材料，但是使用周期缩短，有些材料成本较高，但是质量更优，使用周期长、维修费用低、节能效果更好，经济性反而提高。因此，在材料的选择上要结合产品实际使用的具体情况，进行全面综合研究，选取性价比最高的材料。实际生产中，材料的选择还要兼顾到制造与生产工艺，结合加工生产方式进行综合考虑，既要核算不同材料加工成本，还要考虑到与此相关联的全部工序成本，选取最为科学的材料。并形成科学有序的材料选择论证分析报告。[1]

　　二、有效提高机械设计标准化水平

　　1、机械零件是机器的基本组成要素，对于机械零件设计工作来说，标准化的作用是非常重要的。所谓零件的标准化，就是通过对零件的尺寸、结构要素、材料性能、检验方法、设计方法、制图要求等，制定出各式各样的大家共同遵守的标准。

　　2、搞好设计阶段的标准化工作是降低产品成本的重要途径。在市场经济体制下，生产厂家根据市场的需求变化，不断更新产品品种，提高产品质量，降低物资消耗，提高经济效益。要达到这些目的，都离不开标准化，必须用标准化手段，从严把好产品设计这一关，才能使企业在市场竞争中求得生存和发展，加快新产品开发。

　　三、兼顾到机加工件表面层物理力学性能因素

　　在机械零部件加工生产的过程中，切削力和切削热能够对零部件表面物理力学性能产生影响。首先是表面层金相组织发生变化。磨削加工导致工作部位温度升高导致表面层金相组织发生变化，过硬的砂轮会引发切削堵塞，建议使用软砂轮，还要通过同时加大工件速度以及砂轮速度的方式避免工件表面温度过高，辅之以高压大流量冷却液的方式，提高降温效果以及消除砂轮切屑堵塞现象。另外，零部件表面层残余应力也要引起注意，在对零部件材料进行切削过程中，其表面组织因为出现了形状或者组织上的变化，表层和基体衔接处因相互平衡作用出现弹性应力，主要为冷塑性变形、热塑性变形、金相组织变化等方面因素导致。

　　四、润滑剂的特性及应用

　　为了使工件得到所期望的几何形状、尺寸精度和表面质量，需要对工件进行切削、研磨、冲压、轧制和拉拔等，金属加工润滑剂是金属在加工工艺过程中所使用的润滑冷却材料。

　　1、润滑剂的作用和技术要求

　　我们使用的金属切屑润滑剂的主要目的是：（1）延长刀具的使用寿命；（2）保证和提高工件的加工尺寸精度；（3）改善工件表面的光洁度；（4）及时排除金属屑，确保切削过程顺利进行；（5）及时带走切屑热，迅速均匀冷却刀具和工件等；（6）防止机床和工件产生腐蚀和锈蚀；（7）提高切削加工效率，降低成本。为实现上述目的，要求金属切屑润滑剂必须具备以下几方面主要性能：

　　1.1 冷却性能

　　在金属切削加工过程中，所消耗的能量，绝大部分(90％以上)都转变成切削热，它不但使刀具容易磨损，而且使工件容易产生局部烧伤或发暗，影响工件表面的加工精度及加工质量。因此，要求金属切削润滑剂能够通过减轻摩擦来减少热量的产生。二是通过切削液的热传导、对流和汽化进行散热。

　　1.2 润滑性能

　　刀具在切削工件的瞬间，通常承受着极大的切削力作用，金属切削润滑剂良好的润滑性可以减小刀具前刀面与切屑、后刀面与工件表面之间或砂轮与材料间的摩擦与磨损，降低摩擦系数，防止刀具与切屑或工件间的粘着。减少功率消耗，延长刀具的使用寿命，从而使工件获得良好的表面光洁度；更重要的是减少切削过程中产生积屑瘤的机会。[2]

　　1.3 清洗性能

　　金属在切削（或磨削）过程中，油污、细小的切屑、金属粉末和砂轮砂粒等互相粘结，并粘附在工件、刀具和机床上，影响工件的加工质量，降低刀具和砂轮的使用寿命，影响机床的精度。因此，金属切削润滑剂应具有良好的清洗作用，减少细小的切屑及金属粉末等的粘结以利清洗，同时迅速将细小的切屑及金属粉末等及时冲走。

　　1.4 防锈性能

　　水基型金属切削润滑剂在使用过程中大部分是水（约占80％—98％），为锈蚀的产生提供了有利的环境，其中某些表面活性剂往往会加剧金属的锈蚀；所以要求水基型金属切削润滑剂必须具备一定的防锈性能，使工件在加工过程中和加工后的短时间内不产生锈蚀。[3]

　　2、金属切削润滑剂的选择

　　选择金属切削润滑剂，首先要根据切削加工的工艺条件及要求，初步判断选取纯油性或水溶性切削润滑剂。通常我们可以根据机床供应商的推荐来选择；其次，还可以根据常规经验进行选取，如使用高速钢刀具进行低速切削时，通常采用纯油性，使用硬质合金刀具进行高速切削时，通常可以采用水溶性；对于供液困难或切削液不易达到切削区时采用纯油性金属切削液（如攻丝、内孔拉削等），其他情况下通常可采用水溶性金属切削液等。

　　由于机械设备在运行过程中，受载荷以及零件加工精度等方面的影响，摩擦和磨损是不可避免的。随着机械设备的工作条件日益苛刻，或工作强度的提高，对润滑剂性能的要求也越来越高，同时，往往要求一种润滑剂要具有多种功能。实践表明，润滑剂在减小机械磨损，延长机械使用寿命方面起着十分关键的作用。

　　参考文献：

　　[1]杨瑞成.机械工程材料[M].重庆：重庆出版社.2010.14-16

　　[2]郭桂萍，王德佩. 机械设计基础[M]. 北京：机械工业出版社.2011.33-35

　　[3]陈宏均. 机械加工工艺手册[M].北京：机械工业出版社.2011.16-17

　　胡志军 傅煜平

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