中国设备工程期刊论文

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机械设计与机械加工中常见问题及改善措施论文

机械设计与机械加工中常见问题及改善措施论文

随着人们自身素质提升，接触到措施的地方越来越多，措施是指针对问题的解决办法、方式、方案、途径，可以分为非常措施、应变措施、预防措施、强制措施、安全措施。什么样的措施才是有效的呢？以下是我收集整理的机械设计与机械加工中常见问题及改善措施论文，欢迎阅读，希望大家能够喜欢。

【摘要】

机械设计与机械加工是一个复杂的制造过程，从最初的设计图纸到最后的成形产品，任何一个环节都将影响产品的最终性能。严格把控设计与加工工序，逐步提升设计与加工水平，有利于提高机械设计与机械加工产品的最终质量和生产效率。本文就机械设计与加工过程中存在的主要问题进行分析总结，并初步提出其解决措施。

【关键词】

机械设计;机械加工;加工精度;表面质量

1.引言

影响机械设计与机械加工的因素比较多，这些因素直接或者间接的影响着产品的质量。在这些看似复杂没有规律的影响因素中总能找出一些普遍性存在的问题，包括加工精度、零件表面质量、设计标准化、产品的性价比、润滑剂等。如何有效的去克服和减少这些普遍存在的问题，如何深入分析研究这些影响因素，对于一个加工企业的发展来说显得尤为重要。本文就机械设计加工过程中典型的机械加工精度问题、零件表面问题、设计标准化问题、性价比问题进行分析总结，并初步提出解决方案。

2.机械设计与机械加工中存在的问题

2.1机械设计结构与材料问题

机械结构与材料是影响机械加工的常见问题。同样效用的结构，设计思路不一样会导致加工难易程度不同，进而加工精度也会不同，这就提示着设计者在设计时不仅要考虑结构的效用还要考虑结构加工时的难易程度与加工的精度；至于材料方面，对于某个机器或机器部件来说可选用的材料可能有几种，各种材料的切削加工性各不相同，设计者在设计时不能仅考虑材料的可用性还要考虑材料的可切削性，从而提高产品的精度。

2.2设计标准化问题

机械零件标准化是制造企业需要共同遵循的标准，它包括零件尺寸、材料性能、加工工艺、检验要求等众多方面。设计者采用统一的标准结构及零部件，统一的材料和零件性能指标，可以大大减少设计周期，提高零件可靠性。

2.3机械加工精度问题

机械加工精度不高是加工企业普遍存在且难以解决的一个问题，机械加工与设计标准之间总存在着一定误差，从而影响加工精度。影响加工精度的主要因素可分为机械加工系统的几何误差，工件装夹误差，机械加工系统受力和受热变形引起的加工误差等。机械加工系统的几何误差包括机床、夹具和刀具等的制造误差、安装误差及使用过程中因磨损造成的误差[1]；工件装夹误差主要是定位不正确引起的误差；在加工过程中，加工系统受切削力和切削热量等作用产生变形，使工件与刀具之间的相对位置发生变化，影响工件最终的形状和尺寸精度。机械设计加工精度只能最大程度的提高，尽可能的去满足设计标准，把精度控制在允许标准范围内，进而不断地提升产品在生产阶段的整体质量。

2.4零件表面质量问题

零件的表面质量直接影响表面的微观几何形状和表面物理力学性能，表面质量越差，零件表面越粗糙，耐磨耐腐蚀性能越差，进而影响使用性能和使用寿命。目前影响零件表面质量的主要因素有刀具材料与工件材料的匹配问题、切削用量和工件材料的选用问题等。根据零部件的材料，选择相应的刀具进行切削，例如在实际生产中，硬质合金钢类的刀具常用于铸铁类零件加工，金属陶瓷刀具常用于超硬材料的加工等。对于塑性材料，如果选用较大的切削用量，难免会使零部件发生塑性变形，并且在在切屑加工结束时，刀具和零部件的分离会产生撕裂作用，影响零部件的表面质量。对于脆性材料，在切削过程中，容易产生断续的碎粒，影响零部件的表面质量。机械设计加工阶段，控制零件的表面质量，降低次品的出现几率，深入的分析表面质量的影响因素，对制造企业来说具有重要意义。

2.5产品性价比问题

在市场竞争中，产品的价格和产品质量一样也重要。在保证产品质量的前提下，提高产品的性价比，才能提高市场竞争力。影响产品性价比的因素主要包括三个方面，首先由于机械加工精度不高、加工过程的自动化水平较低等造成了零部件的质量参差不齐，废品率较高；其次，由于加工设备落后和操作人员不熟练造成零部件的生产周期较长，生产效率较低，导致生产成本较高；最后，由于机械零部件标准化程度较低，造成其后期的维修及替换成本较高。

3.改善措施

3.1科学地选择材料

材料包括零部件材料和刀具材料两方面。零部件的材料直接影响使用性能，在选用时，首先利用经验依据零部件的使用性能选择一系列材料，然后再根据经济型、美观性等确定最终的材料。例如，蜗轮蜗杆传动效率较低、散热性能较差，失效形式主要为磨损、胶合及点蚀，因此在选择蜗杆蜗轮的材料时，材料副应该具有良好的减磨和跑合性能、抗胶合性能。在实际的生产中，涡轮齿圈的材料一般选用青铜或铸铁，而蜗杆常选用合金钢或碳钢。刀具的材料是根据工件的材料及加工方法来确定的，例如45钢锻件在粗车时，选用YW材质的刀具，而在精车时，选用YT15材质的刀具。

3.2遵循科学地加工工艺

科学地设计工艺路线，不仅可以提高零部件的质量，而且还可以提高零部件的性价比。在制定工艺路线时，一方面，尽可能的提高生产的自动化水平，减少人工的操作，降低人为因素的影响；另一方面，尽可能减少零部件加工工序，尽量一次性加工和处理，提高加工精度和加工效率。最重要的是，根据零部件的具体使用性能，选择适当的最终工序加工方法，改变工件表层的残余应力的性质[2]。例如，在工作中受交变载荷作用的工件，为了提升其抗疲劳强度，应该选择使工件产生残余压应力而避免残余拉应力的最终工序加工方法，而对于相对滑动的两工件，为了提高工件抵抗滑动摩擦的能力，应该选择使工件表面存在拉应力的最终工序工艺。另外，在实际生产中，常采用滚压加工的方法提高工件的承载能力和疲劳强度，采用喷丸强化的方法提高工件的疲劳强度和使用寿命。

3.3设计合理的切削用量

在机械设计与加工过程中，程序员运用模具数控程序设计时，首当其冲应当对各道工序的切削用量进行明确。而在选择切削用量时，应当将可能对切削产生影响的各项因素进行综合考虑，合理地设计和确定切削用量。一般而言，影响切削条件的因素有：机床、工具、以及工件的刚性；切削速度、切削深度、切削进给率；工件精度及表面粗糙度；刀具预期寿命及最大生产率；切削液的种类、冷却方式；工件材料的硬度及热处理状况；工件数量；机床的寿命等等。在众多因素中南，设置切削速度和切削深度是最为重要的两大因素[3]。为了提高工件的加工效率，在满足质量要求的前提下，尽可能地提高刀具的切削速度，并且尽可能使切削深度等于工件的加工余量。另外，还要尽可能的缩短刀具和工件的挤压时间，最大程度的降低工件塑性变形。只有合理的设置，才能确保各环节不出问题，从而更大的提高效率。

3.4科学地选用润滑剂

润滑剂在整个加工过程中起到冷却与润滑的作用[4]。在切削加工过程中，切削液的使用起到了很好的冷却和润滑作用。但是，如果润滑剂选择存在失误或者没有控制好润滑剂的使用量，便会带来一些负面影响。一般而言，在常见的切削、研磨、冲压以及拉拔等加工工艺，在加工区域会产生大量的热能，这对刀具的使用寿命和精度控制都是不利的[5]。根据工件的材料及加工方法，科学地选择润滑剂可以改善工件表层的热变形，提高加工质量和加工效率。例如45#钢工件在切削加工时，不能选择水溶液作为润滑剂，从经济成本角度出发，乳化液较切削油成本低，因此选择乳化液作为润滑剂。

4.总结

在十三五规划期间，制造企业要想快步的迈向中高端，提高核心的市场竞争力，必须能提高自己的加工水平，制造出更高质量更高性价比的产品。除了更加精密的制造设备，制造企业还需要尽量去改善机械设计与机械加工过程存在的问题，优化自己的机械设计与机械加工过程。具体而言，应尽可能地从科学地选择材料、遵循科学地加工工艺、设计合理的切削用量、科学地选用润滑剂等多个方面入手，确保机械设计和机械加工的每一个过程不出现问题，最终保证制造出的产品符合标准规范，满足各行各业对机械类产品的需求。

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[5]滕军生.刍议机械设计中的常见问题及改善[J].企业技术开发,2014,15:30+34.

摘要 ：

机械设计制造工艺及精密加工技术在现代化制造行业中占据着重要地位, 精密化的机械加工可以有效提高机械零件的尺寸精度和表面质量, 进而满足现代化机械生产的各种需求。论文分析了机械设计制造的概况, 介绍了精密化机械加工的种类和特点, 列举了几项精密加工技术在制造业中的应用, 点明了制造行业发展精密化加工的重要性。

关键词 ：

机械设计; 制造工艺; 精密加工技术;

1 引言

随着科学技术的不断进步, 各种机械设备对于零件精度的要求越来越高, 同时伴随经济全球化的发展, 制造业的市场竞争日益激烈, 制造行业想要在市场中站稳脚步, 不断发展, 就必须提高自身产品的质量。大力发展现代化机械制造工艺精密化加工技术是提高机械加工产品质量的关键措施, 所以制造业要想在激烈的市场竞争中站稳脚跟, 提高市场竞争力, 就必须对精密加工技术展开深入的研究。

2 机械设计制造工艺的概况

现阶段我国的机械设计制造工艺主要是通过机器设备采取切削、铣削、钻、磨等加工方式, 对零件毛坯进行加工, 最终使毛坯达到设计要求, 用于生产。传统的机器设备在控制零件尺寸精度以及整体质量方面还有所欠缺。随着现代化机械加工技术的发展, 更多先进的机械加工技术应用到机械制造当中, 其中精密化的机械加工技术可以有效提高机械零件的表面质量和尺寸精度。进行精密化机械加工技术研究就需要从机械制造设备方面入手, 只有不断改善机械设备的工作性能和设备自身的精度, 才能从根本上减少零件加工过程中的误差。此外, 现代化的机械加工设备还与电气控制技术完美融合, 电气控制代替人工控制, 也是提高机械加工精度的有效措施[1]。

3 现代精密加工技术种类

3.1 纳米技术

纳米技术是融合了工程技术、物理学以及其他高新学科的现代化加工技术。随着我国现代化机械加工技术的发展, 我国的纳米技术也取得了一系列的成就, 比如现代的机械加工设备已经可以在硅片上加工出纳米级的线条, 这不仅有利于机械加工制造行业的发展同时对于我国信息技术、电子技术的发展也起到了积极作用, 利用纳米加工技术, 可以显着提高信息储备工作和电子产品加工与制造工作的质量。

3.2 超精密研磨技术

目前, 超精密研磨技术在各种集成电路板的加工制造中的应用比较广泛, 现代化的产品对于零件的加工精度要求非常高, 传统的研磨、抛光技术已经无法满足加工需求, 因此, 超精密的研磨加工技术应运而生。随着加工制造技术的不断发展, 超精密研磨技术也在不断优化与提高, 例如, 在如今的超精密加工技术中已经拓展出了一种弹性发射的加工技术, 应用原子级别的加工方式, 进一步提高了机械加工的精度, 推动了我国机械制造行业的发展[2]。

3.3 模具技术

机械制造行业的加工方式有很多种, 除了对零件直接进行机械加工之外, 还可以通过模具成型的方式完成零件的加工工作。目前, 许多电气设备中的关键零件都是通过模具加工的方式制造而成的, 为了提高零件的精度, 就需要对模具进行优化和改进, 提高模具的加工精度。通过精密化加工技术对模具的精度加以改进, 进而提高零件的尺寸精度与表面质量, 使设备的性能得到进一步的提高。

4 现代化机械设计制造工艺及精密加工技术特点

4.1 关联性

机械产品的制造过程不仅需要先进的生产制造技术还需要有科学、合理的制造工艺作为加工过程的技术指导, 因此, 机械设计制造工艺与精密化加工技术之间有着密切的关联性。机械加工工作是由加工技术和加工工艺结合之后完成的, 合理的加工工艺能够有效提高机械零件的精度和质量, 而先进的机械加工技术则是在更进一步地提高零件或产品的整体质量。

因此, 在实际的加工过程当中, 要注意两者之间的关联性, 结合精密化加工技术的特点制定出更加科学合理的加工工艺, 进而提高加工效率, 使制造企业快速发展[3]。

4.2 系统性

现代化的机械加工制造工作是一项系统性的工作, 例如产品的加工工艺、加工技术以及之后的销售、保养、检修工作, 都是紧紧围绕产品的精度要求和质量进行的。随着各行各业对于产品要求的不断提高, 为了减少产品制造过程中的误差, 现代化机械制造设备中逐渐融入了一些高科技的电子技术, 通过自动控制代替人工控制, 进而使整个机械制造的过程更加的系统化, 现代机械设计制造工艺与精密加工技术之间的关联性也得到了体现。在进行机械产品设计时, 需要不断促使技术完善, 保证整个生产过程的高效性。

4.3 全球性

经济全球化的进程不断深入, 我国制造行业不仅仅要在国内市场站稳脚步, 更重要的是不断开辟国际市场, 通过学习和引进国际上的先进机械制造技术, 提升我国制造业的技术水平, 最终迎合全球化的发展趋势。机械制造工艺及精密加工技术也包含着全球化的特点, 随着“工业4.0”时代的到来, 世界各国都加大了对于制造业的研究力度, 我国的制造行业应该抓住这次机遇, 努力提高自己的制造水平, 最终在国际市场上占据不败之地。

5 机械设计制造工艺及精密加工技术的应用

5.1 超精密研磨技术

通过将超精密研磨技术与传统的研磨加工技术相比较, 可以发现, 超精密的研磨技术加工工序明显减少, 但加工质量却有了显着的提高, 超精密研磨技术主要是利用原子级的抛光硅片对零件进行加工, 省去了磨削、研磨以及抛光等加工过程, 可以一次性的完成对零件的加工, 有效缩短了加工时间, 提高了生产效率和生产质量。目前, 我国已经将超精密研磨技术应用在各个加工制造领域, 例如太阳能电池板、高清液晶显示器等, 极大程度地推进了我国高新技术产业的.发展。

5.2 微细加工技术

现如今, 大多数的机械设备正朝着细微化、精细化的方向发展, 所以其内部零件的体积也在不断缩小, 变得更加精致, 传统的机械加工设备在生产大型机械零件的方面有明显的优势。大多数大型机械零件尺寸精度要求比较低, 所以对加工设备的要求也相对较低, 但是随着机械加工细微化的发展, 传统的加工设备已经无法顺利完成机械加工任务。细微化的机械零件主要用于高新产业当中, 所以对零件的精度要求非常高, 只有应用精密化的机械加工才可以生产出符合要求的机械零件。

6 结语

随着我国政府对于现代化制造业的重视程度不断提高, 通过传统的机械加工技术与加工工艺生产出的机械零件已经无法满足人们对于产品质量和精度的要求, 只有大力发展新型的机械制造工艺和技术才能使我国的制造业不断发展, 创造更多的社会效益和经济效益。现代制造业在经营过程中, 只有学习先进的技术和经验, 不断将处于科学前沿的制造技术应用到实际生产中, 才能使企业更快的发展与进步, 最终实现“中国制造2025”的战略目标。

参考文献

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引言

近些年来,我国科技水平不断提高,与此同时对机械加工与设计的要求也相应提高。为了在激烈的市场竞争中获得一席之地,机械的加工与设计不仅需要提高其工作效率,也要在高效率工作下,严格保证其质量。在这种情况下,机械加工与设计人员需要做好严格的生产与检验工作。在机械加工与设计之前做好详细的考虑,保证机械生产与加工每个步骤有序完成。并采用现代技术降低损耗,高质高量的完成生产。在工作中遇到问题,不要恐慌,积极应对,在机械开展工作之前应该做好备案,减少问题发生的概率,努力生产出最优产品。

1中小型机械加工与设计中存在的问题

机械加工与设计中,总会出现各种各样的问题。可能是操作人员的操作问题,有可能是机器的磨损等问题。机械设计师应该对问题进行总结分析,减少问题发生的概率。本文对中小型机械设计与加工中常出现的问题进行了总结。

1.1操作过程中易出现的问题

操作误差:机械加工与设计的整个操作流程关系到产品的质量,因此应该引起关注。在机械加工与设计时不可避免的总会出现实际操作与标准操作之间的差距。这些问题的产生不是人为的原因,而是因为机械的老化或工艺系统受力情况等原因造成的。工作人员为了保证机械设计与加工正常操作,提高产品质量,应该在机械工作之前,做好预估,虽然这样在实际工作之前,还是难免有误差,但是在做好预案的前提下出现的误差会降到最小,机械设计加工数据也会更准确。产品变形:在机械设计与加工时操作过程中还经常出现的一个问题是产品变形的问题。产品的变形是因为机械大小、位置、性质等原因发生的变化。关于产品的变形原因可归结为以下三个方面:一是机械产品加工过程中,会有强大的内力将其吸住进行加工,但是当工作完成之后,卡爪会放下加工后的产品,形成冲力,造成产品的变形;二是机械产品在进行热处理后,因为其物理特性,很容易出现中间高、两边低的情况;三是机械在进行加工操作时,因为其本身的误差造成的产品变形,但是工作人员可以通过提前预案,控制误差,减少可能造成产品变形的因素,如使用高质量的加工器材减少造成产品变形的可能性。

1.2产品质量方面易出现的问题

材料选择上:机械设计与加工材料的选择至关重要。材料选择的好生产出来的产品质量才能过硬。如果材料选择质量较差,那么在机械设计与加工过程中出现问题的概率较大,影响整个加工生产,影响产品的质量。机械设计与加工的材料的选择须注意两个方面,一方面为材料的硬度,另外一方面是材料的耐加工性。如果材料的硬度不够,那么生产出来的产品不耐用,如果材料的耐加工性不强,那么在加工的过程中极容易造成产品的变形。如某加工厂在材料的选择时,没有充分考虑到材料的铸造性能,结果材料在加工中,因为熔点较高,结晶温度过大,造成产品难生产,生产出来的产品不达标,给加工厂造成巨大损失。质量监管上:在机械加工与设计中,应确保零件质量的完好无损,若在机械设计加工之时,零件质量不能保证,不能正常完成工作,那么生产出来的产品可能是无用的,甚至延误整个工期,造成整体系统性能效率的降低,让机械产品的使用年限大大的降低。在机械设计与加工时应注意塑性的材料其产品很容易变形,因此造成切割质量产品表面不够光滑,而硬性材料因为其硬度过于大,因此在切割时容易出现细碎;在机械产品冷却之后进行加工也可能出现组织结构变形的问题,导致生产出来的产品粗糙、不光滑。因此,在在机械加工时应严守质量问题,保证生产出来的产品是光滑的,寿命周期长的。

1.3新技术的开发与应用

市场经济体制下,要想在市场上获得一席之地,就必须不断提高劳动生产率。机械设计与加工市场同样如此,也应不断提高其劳动生产效率,降低生产成本,生产出价格低、质量好的产品,这样才能在激烈的市场竞争中脱颖而出。机械设计与加工应不断提高机械产品的质量,扭转传统的产品开发模式,加快产品生产速度,从而在市场中因为其独特的优势而被认可。

2中小型机械设计与加工问题解决措施

虽然在中小型机械设计与加工中存在各种各样的问题,但是问题的出现必有其原因,因此工作人员应勤于在机械设计与加工之前做好预案,出现问题时做好总结,以提高机械设计与加工出来的产品质量的保证。

2.1机械设计与加工操作问题具体办法

模拟实验:在进行大批量产品生产之前,可进行试验模拟,观看模拟中可能出现的问题,从而早做打算,提出解决方案。这样在生产过程中才能减少问题发生的概率,提高生产产品的质量,降低损耗。新型的机械产品开发也能够使用这样的模拟实验,强化新型机械的设计理念,提高机械产品的劳动生产率,从而生产出质量更好的产品,通过模拟,找好问题的所在,提高劳动生产率,提高产品质量。

设置合理参数:机械设计与加工中,需设置合理的参数,合理的参数的设置能够保证生产出来的产品表面光滑,时间耐用。参数的科学设置直接关系到机械工作中切削的深度、速度、时间等问题,因此在机械开展工作之前,应首先确定好削割的时间、速度、深度等数值,从而保证机械的精细化作业。

利用处理工具:机械加工设计中,需科学的使用处理工具,根据生产的产品与机械的工作选择合适的处理工具,加快产品生产的进度与精度。如在机械加工不能触及的地方,可选择小刀等精细工具进行加工,从而保证生产的产品精细,精准。

2.2机械设计与加工产品质量问题解决办法

谨慎选择材料:在机械设计与加工之前,应做好材料的选择,材料选择得好能够提高产品的质量,降低生产的难度,降低生产的消耗,从而提高整个的劳动效率。在材料的选择上应主要从材料的加工性能、切削性能、热处理性能几个方面做重点考虑,并结合实际的生产需要选择不同质地的生产材料,为不同的机器选择不同的材料,这样在保证机械设计与加工正常工作的前提下,生产出来的产品质量是达标的。

定期保养设备:机械设计与加工中所使用到的设备应定期保养,保证机械正常作业。如清理机械周围的碎屑,使用中注意机器散热、定期进行维护等。如有部分机械在使用一段时间之后,就会发出声响,运转不顺畅,这种情况下,可使用润滑剂加快机械的运转,保证机械产品的质量,延长其寿命。例如有某工厂的机械设备应使用时间过长,热度极速上升,影响使用寿命,发现这种情况之后,其工作人员使用润滑剂对设备进行了冷却,从而延长了刀具使用的寿命,降低了生产中的损耗。

2.3机械设计与加工致力于提高新技术

着力于提高生产技术:在整个机械设计与加工中,其劳动生产效率的提高是根本,因此厂家应着力于跟上时代的步伐,不断的开拓新的技术理念,加强机械生产效率的监管,致力于在不降低产品质量的情况下提高劳动生产效率,提升市场竞争力,提高市场占有率。可优化整套机械设计与加工设备,大力弘扬机械设计加工工艺的推广,让整个的产品设计符合市场的需要,符合时代的要求。

提高设计水平:机械设计与加工是一项高精准化作业,也是一项复杂的劳动,不断的提高其精准度,提高其劳动生产率,降低消耗,提高生产出来的产品是机械设计与加工的主要目标。不断提高机械的设计水平从而让机械根据已设定好的统一标准进行作业,提高整个工程产品的产量与质量。如在开展机械设计加工之前,有固定的组织机构进行商讨,制定出一整套的产品生产计划,并让机械按照统一的计划进行生产,从而保证生产出来的质量上乘。

3结论

综上所述,可以看出,在中小型机械设计与加工过程中,首先认真对待材料的选择,其次,致力于劳动生产技术的提高,使用新技术、新方法进行生产;再次使用处理工具,处理机械处理不了的问题;设置参数,确定切割深度、切割时间等;定期对设备保养,保证设备的正常运转;进行模拟实验,将可能发生的问题做好预案,减少问题发生的概率。采取以上措施,强化中小型机械设计与加工的精准度与工作效率,促进产品质量的提升。

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