机械设计加工中常见技术问题与应对策略

廖培勇

摘要：随着科技水平的提高和科技转化为生产力水平的提高，企业的生产越来越趋向于机械化，机械设计加工是现代工业发展的一项重要内容，对技术性、技巧性都有着很高的要求，面对现代多元化的需求，在机械设计加工中还会涉及到一些改良和优化性内容。本文将对机械设计加工中一些需要注意的关键性问题进行分析，并针对性的提出一定的应对策略，希望可以推动我国机械设计加工水平的持续提升。

关键词：机械设计加工;注意;策略

我国社会生产水平的提高对机械设计加工提出了更高的要求，面对越来越激烈的市场竞争，想要为消费者提供更加高质量的产品，应在机械设计加工的过程中，制定完善的计划，对一些关键环节进行严格的控制，保障机械产品生产的顺利完成。而对于其中存在的问题，则要积极寻求解决方案，如此才能推动机械产品质量的不断提升。

1 机械设计加工中需要注意的问题分析

机械设计加工是针对零件局部区域或是整体零部件进行的较为专业的技术设计，在具体操作的过程中，工作人员需要始终贯彻机械设计加工的科学理念，以具体的设计规范为参考，在明确把握零部件特点和用途的基础上进行综合性分析，针对性的开展设计加工。就目前来看，机械设计加工可以分为新型设计和变形设计两种类型，前者是采用新技术和新工艺开展设计工作，产出符合全新质量要求的零部件。后者则是通过对机械零部件的变形设计和加工，赋予其全新的特征和性能，拓展其运用范围，使其能够适用于不同的环境和工况之下。

现代机械设计加工过程中涉及的影响因素众多，既有主观因素也有客观因素，都可能会引发一定的问题。本文将对其中需要注意的一些问题进行阐述分析。

1.1 操作流程方面的问题

操作是机械设计加工中涉及的关键性问题，操作流程的合理性直接关系着机械产品的质量。因此在机械设计加工中，技术人员需要对零部件加工实际操作可能与标准操作出现的偏差进行预估，这些偏差和可能是测量工具误差、工艺系统受力情况、人为因素、刀具机床磨损等多方面因素造成。不论如何都要尽可能地进行预先计算，如此才能针对可能出现的误差在操作中做好防控，尽可能地将误差控制到最低，提高机械设计加工的精确度。

1.2 质量监督问题

机械设计加工对零部件质量有着极高的要求，因为它直接决定着产品生产的成败，影响着产品耐用性、耐磨性等方面的性能以及使用寿命。若是存在严重质量问题，则可能会引发严重的后果。材料是影响机械设计加工质量的一项重要因素，材料的选用与处理都会影响到实际加工操作。如脆性材料的特性使得其在加工过程中容易出现折断现象，导致产品表面出现大量的细碎。此外，机械产品在冷却之后在进行硬加工或是机械产品制作的过程中也容易导致产品材料组织结构发生改变，影响到机械产品表面的光滑度[1]。

机械产品加工过程中，质量上最难控制的一方面就是表面质量，而它则显著影响着产品的使用性能，如产品的承重性能、耐磨性、抗腐蚀性等在一定程度上取决于其表面的粗糙度，而且长期使用表面粗糙度不合格的产品会对机械产生严重的损害。因此在机械设计加工的过程中，必须要考虑产品的表面质量因素，最主要的有两项，其一是加工材料的特质以及切削用量，一般来讲产品加工所用材料的韧性越强、塑性越好，成品表面的粗糙度也就越高。同时，产品切削用量越大，材料出现变形的风险也就越高，相应的成品表面的粗糙度也越高。其二是机械设计加工技术，为了保障产品加工的表面质量。在选择适合的加工技术时，需要围绕所使用材料的性质和工件的速度开展。

1.3 产品变形问题

变形是机械设计加工过程中十分常见的一项问题，机械产品的变形主要体现在产品性质、大小以及位置等方面。结合实践来看，机械产品出现变形的原因主要有三点：其一，机械产品加工过程中产生极高的内力会将产品牢牢固定，使其被卡爪紧紧抓住，形成内径向力为机械产品的削割创造条件，保障加工作业的完成。而在整个过程中，机械产品的形状较最初状态已经发生了一定的改变，成为多边形状或是椭圆。其二，经过热处理之后的机械产品，其零部件很容易出现中间高、两边低的情况，简单来讲即弯曲。其三，在对机械产品进行切、削、割等处理时，会产生弹性问题，导致机械产品发生变形情况。针对上述机械产品设计和加工中出现的变形问题，可以采用一些先进的技术或是设备予以避免。

1.4 市场竞争问题

当前阶段，我国机械产品市场的竞争十分激烈，想要在这样的市场环境下立足，机械产品的不仅要性能优越，其产品也应适宜。这就需要机械产品生产商不断提高设计与加工水平，不断探索全新的产品开发模式，提高机械产品的性价比，如此才能不断提高自身的市场竞争力。

1.5 材料选用问题

机械设计加工的选材对其质量优劣的影响十分显著，机械产品材料最基本的要求就是要具备耐加工性和一定的强度，这样可以方便加工操作中的尺寸裁剪，同时也可以保障加工作业的安全性。

1.6机械加工精度误差问题

机械加工作业对精度有着极高的要求，稍有误差就可以会影响到零部件的正常使用。结合工作实践来看，机械加工中比较常见的精度误差主要有机床零部件磨损误差、刀具夹具误差、外部环境引起的机械变形等。机械设计加工的精度误差是无法完全避免的，所有应通过合理的措施将其控制在允许范围内，这就需要对误差产生的原因进行分析，针对性的采取防控措施，最大程度的减少误差的产生，实现产品质量的提高。

2 提高機械设计加工水平的有效措施

针对上文中所涉及的机械设计加工中需要注意的问题，为了确保设计加工作业的顺利开展，应在此过程中采取一定的改进和控制措施，具体内容如下。

2.1 对材料进行合理的选择

材料选用的合理性以及质量直接影响着机械设计加工的效益，想要保障机械产品生产质量，必须要正确合理的选择材料。一般情况下，机械设计加工所选择的材料除了要具备最基本的加工性能之外，还需符合机械产品生产的相关要求，同时考虑到生产制作的经济性。在具体选材的过程中，可以从材料的铸造性能、压力和加工性能、切削加工性能、热处理性能多诸多方面进行综合考虑，结合实际情况选择最佳材料。不同机械产品的设计加工要求不同，所选的材料也存在差异性，合理的材料选搭，才能保障机械产品生产的质量[2]。

对于机械加工设计而言，科学选择材料的意义有二，一方面选材关系着成本，乃至于影响着企业的发展。当前机械设计领域的产品类型十分多样，前期设计的合理性决定了最终的质量，只有保障材料的合理应用才能获得理想的加工成果。另一方面选材决定了机械产品的质量，在机械设计加工领域，不同材料相互作用的情况十分常见，在前期设计工作中，对材料进行合理选用是产品性能的重要保障，可以有效减少加工过程中存在的不利因素，避免质量问题的发生。

以目前机械设计加工领域的发展情况来看，科学选材的要点有三：其一，对材料应用价值进行合理分析。机械设计加工是一个实用特征极其鲜明的领域，而很多工作人员却未能有效的认清各类材料的实际应用价值，造成其基本功能达不到预期标准。充分认清材料的价值是发挥其价值的前提，否则只会造成资源浪费。金属材料是机械设计加工领域最常采用的一类材料，相较于其他门类的材料，金属材料的韧性、强度都更强，经济性也十分良好。而且随着科学技术的不断发展，越来越多的新型金属材料被人们所发现，这就需要设计人员不断拓展自身的知识面，对各类金属材料的属性和价值进行精准的把握，在此基础上实现材料的科学选用。

其二，秉持绿色环保的理念。在现代社会中，可持续发展理念正在逐步渗透到社会各行各业中，传统的机械设计加工对环境存在严重的破坏，同时资源浪费的现象也普遍存在。因此在新时期下，机械设计加工的材料选用必须要贯彻绿色环保的理念，尽可能的选择无污染的材料。同时，所选择的材料还应该具备可重复利用、可降解、应用效率高、成本低、能耗小等特性，如此就可以从源头上减少机械设计加工的环境污染，促进其绿色发展。

其三，重视材料选择的性能性原则。机械设计加工的材料选用与其本身所具有的天然功能之间存在紧密的联系，不同材料性能的差异性决定了其各自应用领域的不同。因此，在机械设计加工中，工作人员要在产品功能、性能要求的基础上对各具性能的材料进行筛选。除此之外，还需考虑材料的安全性，确保其无毒无害，不会对人体、环境产生污染。

2.2 对生产技术进行优化

生产技术的优劣直接影响着机械设计加工的实施效果，在长期的发展中，机械设计加工生产理念不断更新，针对机械产品生产的监控强度也越来越高。为了进一步提高机械设计加工的市场竞争力，必须要对现有的基础设施建设进行整合，大力推动机械设计加工工艺的研发推广，紧跟时代步伐。就目前来看，机械设计加工工艺技术开始呈现出绿色发展的趋势，现有的绿色制造工艺主要包括少无切削加工工艺、干式加工工艺、特种加工工艺三类。其中干式加工工艺的内容最为丰富，应用也较为广泛，可以进一步分为切削和磨削两类。切削包括干式切削和准干式切削。磨削包括干式磨削和准干式磨削。

对机械设计加工生产技术进行优化的策略如下：

其一，对参数进行合理的设置。机械产品设计加工的过程中会使用到很多设备工具，这些设备工具参数的设置也是产品质量控制的关键点。如削割的速度和深度均会对机械产品的表面产生影响，因此有必要对削割参数，如速度、时间、深度等进行合理的设置，以保障机械产品表面的光滑性。

其二，对处理工具进行合理应用。工具的合理应用可以有效提高机械设计加工的效果，对于机器加工中无法满足要求的部位，可以采用小刀或是其他工具进行适当完善，提高机械产品生产加工的精确性。

其三，对机械加工工艺规程进行合理的制定。工艺规程的合理性直接影响着机械产品加工的表面质量，制定工艺规程有助于促进机械产品综合性能的提高，同時降低加工作业的总成本。在工艺规程制定的过程中，需要特别注意加工时长的控制，避免因用时过长导致加工零件出现问题。除此之外，针对产品加工过程中出现的残存应力，也要进行适当的处理。在进行切削作业的过程中，金属件在高温高压条件下回出现形态和内部结构的变化，切削机械和金属材料接触的过程中会产生相互的弹性应力，并在零件表面形成残余应力。具体如图1所示。针对不同的产生原因，所采取的方法也不同。冷态塑性变形引起残余应力，其原因是切削过后金属受到塑性变形表面层的限制，以至于恢复不到原先的状态。而热态塑性变形则是因工件在加工过程中受切削热作用出现膨胀，在表层形成热压应力。切削完成后，其表面温度下降，而表层已产生的热塑性变形并未受到基体的限制。对于残余应力，最好的应对方法就是减少机械设计加工材料表面物质性质的变化，因为过高的温度和切削作用力会对产品造成不可逆的伤害，因此在加工作业中一定要进行严格的控制。

2.3 提高设计水平

想要获得更符合时代需求，性能更加优越的机械产品，其设计必须要从性能入手，根据实际操作特点进行优化提升，充分满足尺寸、结构、功能等方面的要求，同时尽可能地降低产品生产过程的消耗，通过统一化的机械产品设计增强产量和质量。例如，在机械设计加工前期，一定要组织技术人员和专家对机械产品设计进行分析、优化、改进完善，使其更好地符合产品尺寸和形状要求，为批量加工生产奠定基础。

切削参数的设置是设计中的一项重要内容，切削用量包含在其中，而根据上文内容可知，切削用量影响着产品加工的表面质量。因此设计人员需要对切削参数进行合理的设置，需要特别注意的包括切削速度、力度两项，这两项参数的合理设置可以有效减少产品加工过程中表面产生的积屑。在速度参数设置方面，应在保障加工质量的基础上，尽可能的加快切削速度，这样是为了缩短道具和工件的挤压时间，进而避免产品发生塑性变形。

除此之外，在进行大批量机械产品生产加工之前，要组织技术人员和专家组进行机械设计加工的模拟实验，对加工生产整个过程中可能会出现的问题进行分析总结，进而针对性的采取一定的优化措施，确保产品生产质量。此外，在进行新产品研发的过程中，也可以采用模拟实验的方式，对产品性能以及缺陷进行分析，促进产品的完善。

2.4 做好设备的保养维护

对于机械产品过程中使用到的机械设备，为了确保其性能良好以及加工作业中的稳定运行，一定要做好保养工作，如运行过程中的散热，即使添加润滑剂降低机械设备的磨损。此外，根据生产情况对机械设备中的碎屑进行清理。科学有效的保养措施可以有效减少机械设备的磨损和消耗，延长机械设备的使用寿命，提高机械产品生产加工的质量[3]。

3 结语

现代机械产品设计加工是一项工艺复杂的项目，其影响因素包括诸多方面，许多方面的问题都可能会对产品质量产生影响，针对这种情况，必须加强对设计和生产过程的控制，尤其是一些关键性节点和因素，如此既能够提高机械产品的性能和寿命，还可以降低成本投入。

参考文献：

[1]万忠政.机械设计加工中应注意的问题及解决措施[J].现代制造技术与装备，2017（11）：109+111.

[2]杨迪.机械设计加工中常见问题及解决对策[J].科技风，2017（10）：167.

[3]邹颖.探究机械设计加工中应注意的几个问题[J].中国战略新兴产业，2017（20）：166-167.