对机械设计加工过程中注意点的分析.doc

1、1对机械设计加工过程中注意点的分析【摘 要】：本文对机械设计制造中材料的选择，标准化的运用以及及机械加工中润滑剂的应用以及影响机加工件表面层物理力学性能的因素等作了简要的分析与研究，以保证机械加工设计制造中产品的质量。【关键词】：机械设计；材料；标准化；润滑剂 中图分类号：TH122 文献标识码： A 文章编号： 引言 在市场经济竞争中，企业如何你才能够占有一席之地，靠的就是低成本、高质量的产品。 影响产品成本、质量的因素有很多，但主要是与原料、设计与制造有关。生产技术准备工作的第一步即是机械设计的工作，它对于产品的成本与质量的影响非常大，如何做好机械设计中工作问题就显得尤为重要。 一、机械设

2、计加工中对材料的选择要求 在机械的设计与制造过程中，材料的选择直接影响到零件的及制造成本、使用寿命及使用性能。因此，材料的选择非常重要，一般选用材料时是参考其他相同或者类似的零件进行选择，为经验选材法，而当无相同或类似零件时，就需要根据计算及手册提供的数据来进行材料的选择，不管材料如何选择，都应该满足基本的性能、质量、使用的要求。 21.工艺性能的要求 材料的工艺性指的是材料本身适应各种加工工艺要求的能力，即要求所选择的材料在加工制造时，便于制造，同时必须保证质量，最终制造出成品来。金属的切削加工性能一般是用刀具耐用度为 60min 时的切削速度 V60 来表示，V60 越高则金属的切削性能越

3、好；材料的热加工工艺性能主要指锻造性能、铸造性能、热处理性能和焊接性能。 2.使用性能的要求 即材料在使用的过程中性能的表现，它是选材时应考虑满足的根本要求。不同的零件所要求的使用性能是不一样的，有的零件要求有比较高的耐磨性，有的零件则要求有比较高的强度，有的零件仅仅要求拥有漂亮的外观，而无性能方面的要求。因此，要准确地判断零件所要求的主要使用性能，确保材料选择的合理性是选材时首要的任务。 3.经济性能的要求 在满足使用性能的前提下，零件材料的选择要以最小的耗费取得最大的经济效益。材料的价格在产品的总成本中占有比较大比的比重，一般约占产品总成本的 30%70%；零件的维修与加工费用等要尽量的低

4、；要尽量的提高材料利用率，如用模锻、精铸、冷拉毛坯等都可以减少加工切削材料时的浪费，提高了材料的利用效率；采用组合的结构，如蜗轮齿圈其他部分则采用廉价的材料，而本身采用减磨性好的贵重金属；对生产批量大的零件要考虑材料的合理代用，尽量用高强度铸铁代替钢，用热处理方法等强化的碳钢代替合金。 机械零件材料选择的方法 3材料选择方法是机械制造方法的选择过程中一个不可分割的因素，即应将材料选择、结构设计及其可用的加工方法作为一个有机的整体看待。选材时应综合考虑其整个加工路线所涉及的全部加工工序之总成本。而不是仅仅考虑零件的某单项加工工序的成本。材料的选用情况极大地影响了产品的寿命周期成本各个组成部分。工

5、程实践当中，在保证产品合理的功能或性能的前提下，虽然一般的是选用材料价格比较便宜的，以达到降低产品寿命周期成本的目的，但与此同时我们更应考虑的是，有时若选用成本虽高但是其性能更优的材料，由于产品能源费用降低、维修费用减少、使用寿命延长、自重减轻等多方面的有利因素，从整个产品的寿命周期成本角度考虑反而是经济的。这就要求我们在对材料进行选择时，需经过多方面的对比，从而获得最大的经济效益。 机械设计标准化是提高产品质量降低成本的主要途径 所谓零件的标准化，就是通过对零件的尺寸、材料性能、设计方法、结构要素、制图要求、检验方法等，制定出大家共同遵守的各式各样的标准。 机械零件是机器的基本组成要素，于机

6、械零件设计工作来说，标准化的作用是非常重要的。标准化带来的优越性主要表现在以下几个方面：（1）采用标准化结构的零部件，可以缩短设计的周期，简化设计的工作，提高了设计的质量。 （2）统一零件与材料的性能指标，使其能够进行比较，提高了零件性能的可靠性。 （3）能在专门化的工厂以最先进的方法对那些用途最广的零件进行集中的、大量的制造，提高产品质量的同时也降低了生产成本。 在市场经济的体制下，生产厂家应根据市场的不同需求及需求量的4变化，不断地更新产品的品种，降低消耗的物资，提高产品的质量，以提高企业的经济效益。这些目的的实现都离不开机械设计的标准化，搞好机械设计阶段的标准化工作是降低生产产品成本的重

7、要途径，必须用标准化手段从严把好产品设计这一关，加快新产品的开发，才能使企业在市场的竞争中求得生存和发展。 四、影响机加工工件表面层物理力学性能的因素 机械加工过程中由于工件受到切削热和切削力的作用，其表面层的物理力学性能将产生很大的变化，这些变化主要表现为表面层金相组织的变化、表面层出现的残余应力及硬度的变化。 1.表面层金相组织的变化 由于消耗的热量在加工过程中绝大部分转化为热能，使加工工件的表面温度升高。当温度超过金相组织变化的临界点时，表面层的金相组织就会发生变化。一般，切削热大部分被切屑带走，因此影响也较小，但对磨削加工来说由于单位面积上产生的切削热比一般切削方法大几十倍，切削区的高

8、温将引起表面层金属的相变。 2.表面层的残余应力 切削过程中金属材料的表层组织发生组织或形状变化时，在基体材料与表层金属交界处将会产生相互平衡的弹性应力，该应力就是表面残余应力，其产生主要有以下三种原因：（1）切削时产生高温会引起表面层金相组织的变化，由于金相组织不同，其密度也有所不同，表面层金相组织变化引起体积变化，当表面层体积膨胀时，因受到基体的限制，产生了压应力表面层体积缩小，则产生拉应力。 （2）在切削力作用下，5冷态塑性变形引起的残余应力，已加工表面发生强烈的塑性变形，表面层金属的体积发生变化，此时基体金属受到影响而处于弹性变形的状态。切削力去除以后，基体金属开始恢复，但受到已产生塑

9、性变形的表面层不能恢复到原来状态，因而在表面层产生残余应力。 （3）热态塑性变形引起的残余应力，工件被加工表面在切削热的作用下产生热膨胀，此时，基体金属的温度比较低，因此表层产生热压应力。当切削过程结束时，表面温度下降，由于表层已产生热塑性变形并受到基体的限制，因而产生残余拉应力。 3.加工表面的冷作硬化 加工过程中表面层金属产生塑性变形，晶体间产生剪切滑移，严重扭曲晶格，并产生晶粒的纤维化拉长和破碎，引起材料的强化，其硬度和强度均有所提高，这种变化的结果称为冷作硬化。加工表面层冷作硬化指标以硬化程度、硬化层深度及表面层的显微硬度表示，一般硬化程度越大硬化层的深度也越大。 五、润滑捐的特性及应

10、用 为了使工件得到所期望的表面质量、几何形状和尺寸精度。需要对工件进行研磨、切削、拉拔冲压和轧制等，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.润滑剂的目的 使用的金属切屑润滑剂的主要目的是：(1) 防止加工工件和机床之间产生锈蚀和腐蚀；(2)改善加工工件表面的光洁度；(3)及时带走产生的切屑热，迅速均匀冷却加工工件和刀具等；（4）延长刀具的使用寿命；6(5)提高切削加工的效率，以降低生产成本;(6)保证和提高工件的加工尺寸精度；(7)及时排除金属屑，确保切削过程顺利进行。 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要求及条件，初步判断选取水溶性

11、或纯油性切削润滑剂。通常我们可以根据常规经验进行选取，另外，还可以根据机床供应商的推荐来选择。对于使用硬质合金刀具进行高速切削时，通常采用的是水溶性的金属切削液：对于切削液不容易达到切削区或供液困难时可以采用纯油性的金属切削液 结语 总之，为了更好满足企业的发展需求，这就要求我们在机械设计的过程中，对选择材料的标准化提高到一个新的水平，在加工过程中，减少影响表面层物理力学性能的因素。努力把我们加工成本降到合理的水平，从而提高企业的经济效益。 参考文献： 1李占周.金属切削用润滑剂的使用及发展趋势.东方电机,2009(1). 2何社全.工程机械产品的满意性设计J.建筑机械化,2010(02).