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摘要:本文主要分析了机械设计加工中需要注意的问题:机械设计标准化方面的问题;机械设计加工材料方面应注意的问题;机械加工润滑剂使用问题;机械设计加工中的误差问题。通过对常见问题的分析,指出了机械设计加工过程中的注意事项,希望对机械设计加工的实际工作能够起到借鉴作用。
关键词:机械设计;机械加工;问题;策略
1.机械设计加工流程
机械设计(machinedesign)是指根据使用要求对机械的工作原理、结构、运动方式、力和能量的传递方式、各个零件的材料和形状尺寸、润滑方法等进行构思、分析和计算并将其转化为具体的描述以作为制造依据的工作过程。机械设计的一般流程见图1所示。
图1 机械设计的一般流程
2机械设计加工中需要注意的问题分析
2.1机械设计标准化方面的问题
机械设计标准化是指将产品(特别是零部件)的质量、规格、性能、结构等方面的技术指标加以统一规定,并作为标准来执行。机械设计标准化的好处主要有以下几种:①减轻设计者工作量,有利于提高设计质量、节省设计时间,缩短生产周期;②减少刀具和量具的规格,便于机械产品的设计与制造;③便于组织标准件的规模化、专门化、易于保证产品质量,大大节约生产材料,降低生产成本;④提高机械零件的互换性,便于机械产品的维修与保养;⑤便于国家的宏观管理与调控以及国内、外贸易;⑥便于评价机械产品质量,解决经济纠纷。在机械设计过程中,机械设计标准化不但有利于降低物资消耗,更有利于机械产品的不断创新,需要切实贯彻。零件是机械产品构成的基本要素,机械零件的标准化有利于生产材料的统一和产品性能指标的提升,在机械产品的设计阶段,对零件的材料、尺寸、性能等指标进行调查研究,根据调查数据,制定行业共同遵守的标准。在机械设计加工的过程中,应切实贯彻机械设计的标准化,有助于企业降低产品成本,提高产品质量。标准化的推行为机械零件的设计提供了依据,同事也给设计人员提出了更多要求。以汽车座椅设计为例:汽车座椅不但是外观件、功能件、还是3C件,因此在设计过程中所遵循的标准较多,具体有GB11552《乘用车内部凸出物》、GB11550《汽车座椅头枕强度要求和试验方法》、GB15083《汽车座椅、座椅固定装置及头枕强度要求和试验方法》,GB8410《汽车内饰中面临的实际问题。
2.2机械设计加工材料方面应注意的问题
在机械设计加工过程中,材料的选择直接影响着零件的使用寿命和产品性能,在实际选择中应根据产品要求,选择最适合的材料,通过全面分析零件的性能要求、寿命要求等,仔细审查,制定合理的用材方案,确保材料性能参数等数据满足机械零件的设计要求。在材料的选择方面,主要应注意以下几个方面:①材料性能。通过对机械零件的使用情况进行分析不难发现,机械零件的使用性能包括美观性、耐磨性、高强度性等,在选择材料的过程中,应根据零件的用途确定其使用性能,有针对性的进行选择。②工艺性能。工艺性能又称为加工性能,是指材料在加工过程中适应生产工艺要求的能力。材料的锻造性、弯曲性、淬透性等都属于材料的工艺性能。③经济性能。材料的实际选择过程中,在满足技术参数的基础上,应以获取最大的经济效益为原则,对材料的价格、利用率、加工费、维修费等进行评估,选取环保型、高性价比的材料和加工工艺。以在支座上装配定位销为例,定位销经过底板和支座连接,支座和定位销装配,要保证定位销端面的位置度,必须把底板、支座、定位销这三个单件的尺寸加工的非常精确(底板和支座用一圆柱销和一菱形销定位),并且装配的质量要求很高,才能很好的保证定位销的位置度。定位销的材料考虑:CrWMn(HRC55-60)和45#(HR35),选用CrWMn(HRC55-60),装配如果定位销位置度不合格,需要补充加工一刀,因材料的高硬度,很难加工;如果选用45#(HR35),因材料不耐磨,用久了销子端面会磨损。针对上述情况,首先应考虑定位销的强度要小于需定位零件的强度,这样在大的剪切力发生时,是定位销受损失,而非零件损坏,如选用高强度的定位销,那么发生意外时,零件受损的损失必然大于定位销受损带来的损失。其次定位销应选择标准件,安装定位销的孔,需用铰刀进行绞制加工,有与定位销配套的铰刀,要将所有的零件安装(或调试)到最佳状态后紧固,这时才能绞制孔。
2.3机械加工润滑剂使用问题
在机械加工过程中,通过对工件进行切削、拉拔、轧制、研磨等操作,使其达到设计要求的几何参数、尺寸精度、表面质量。在这一过程中,被消耗的能量大部分转化为了切削热,不仅会损伤刀具,还会使工件出现局部烧伤,另外,在加工过程中不可避免的会产生磨屑、粉末等物质,对机械加工造成不良影响,为了达到更好的效果,金属加工润滑剂的使用必不可少。润滑剂具有清洁性能、润滑性能、冷却性能和防锈性能。润滑剂的使用可以改善工件表面的光洁度,保证切削顺利进行,有效延长刀具的使用寿命,同时可以提高工件加工精度,提高切削的加工效率,降低企业的生产成本,另外还有防止工件腐蚀、锈蚀等作用。选择润滑剂时,首先应根据加工工艺的要求,初步确定润滑剂的类型。
2.4机械设计加工中的误差问题
机械加工过程中,误差不可避免,机械加工产生的误差主要分为以下几种:①由于机床磨损产生的误差;②刀具的几何误差;③夹具的几何误差;④定位误差;⑤工艺系统受力变形引起的误差;⑥工艺系统刚度及其对加工精度误差影响;⑦工艺系统受热变形引起的误差。机床磨损会导致机床的工作精度下降,工件精度必然出现偏差。刀具的几何误差主要是指采用定尺寸刀具、成形刀具、展成刀具加工时产生的误差,对于一般刀具,如车刀等的制造误差对工件加工精度无影响。夹具的几何误差对工件加工中的位置精度有很大影响。机械加工工艺系统在切削力、传动力、夹紧力等的综合作用下,工件和刀具间的相对位置发生变化,从而造成加工精度下降。工艺系统受热变形引起的误差对工件影响较大,占工件误差的四到七成,当单位时间内,散发出的热量与传入的热量不相等时,工艺系统受热变形。
结束语
机械设计加工操作当中,要充分注重从多方面进行考虑分析,注重设计加工要点的把握,只有如此才能真正的有助于促进设计加工的整体质量水平,从而促进其良好发展。上文中对机械设计加工的相应探究,能从一定程度上对机械设计加工有更深的认识,从而能在理论层面促进其发展,为机械设计加工的发展提供有益发展思路。
参考文献:
[1]孟雨平.农业机械设计加工中应注意的问题分析[J].科技经济导刊,2019,27(02)
[2]张帆.浅谈机械设计加工中应注意的几个问题[J].南方农机,2018,49(19)