基于机械制造加工工艺合理化的机械设计制造探讨

孙彦超 ，任少蒙 ，杨立云

（河北机电职业技术学院，河北 邢台 054000）

机械设计是机械制造加工过程中的重要环节，相较于机械制造，机械设计拥有严格的设计规范，需要高度关注机械产品的功能、设计标准、材料等因素。从宏观层面来说，只有不断优化机械设计和制造工艺，改进工艺流程，合理利用机械设计策略，才能满足机械设计制造的要求。

1 机械制造加工工艺的内涵

机械制造是指对半成品或原材料进行加工、组合的过程。在机械制造过程中，相关工作人员需要严格按照机械设计及产品加工的相关要求，做好材料购买、运输、存储等工作，引入先进的技术和手段，在加工过程中进行科学调试，制造出合格的产品，确保机械零件的性能[1]。在现代科学技术的支持下，机械制造能够引入更多的先进技术，例如CAD技术、人工智能技术等，这些技术能够让机械制造按照既定模式实现大规模量产。另外，先进技术还能综合不同的设计要素，丰富机械的功能，更好地发挥机械的效益。

2 机械制造加工工艺的基本流程

2.1 机械生产过程

生产过程是指机械产品制造中原材料转化为成品的所有劳动过程，所有的机械产品都有自身的生产过程。生产环节是机械制造加工流程的基础环节，在机械制造加工工艺中占有十分重要的地位。机械生产包含了机器生产和零件生产，对于机器生产而言，生产过程包含了生产技术准备、毛坯制造、原材料及半成品运输、零件加工、部件装配、产品调试。机械包含了大量的零件，生产过程较为复杂，为全面提高生产效率，现代化的机械生产正在朝着专业化的方向发展，机械的生产往往需要多个工厂或车间共同完成。例如，在汽车的生产中，生产过程就包括了玻璃、电气设备、仪表、轮胎、发动机等，需要多个工厂协作，最终由汽车总装厂完成组装，形成汽车成品[2]。

2.2 零件处理

在机械制造加工流程中，零件的处理是机械组装之前的重要工作，对机械成品具有十分重要的作用。在开展零件加工处理时，工作人员需要重点检查零件的稳固性，避免因零件不稳而造成加工质量问题，提高零件的安全性[3]。在实践当中，不同机械产品的零件质量有较大差异，可以按照零件的质量，将零件分为重型零件、中型零件、轻型零件。不同机械产品的零件质量类别如表1所示。

表1 不同机械产品的零件质量类别

为全面提高零件处理的质量，工作人员首先要认真分析产品装配图、零件图，开展工艺审查，然后结合零件生产纲领确定出具体的生产类型，拟定零件加工工艺路线。此外，工作人员还需要结合零件处理的工序，选择出需要运用的机床装备或其他的工艺装备，例如刀具、量具、夹具、辅具等，全面做好零件处理工作。

2.3 机械定位

机械定位是机械制造加工流程中的关键环节，对机械制造的精度具有较大影响，只有高度重视机械定位，采用科学合理的定位方法，才能提高零件加工的精准性，满足零件加工的客观需求。在实践当中，工作人员需要结合零件的具体情况，确定科学的定位基准，完成定位工作。机械制造加工流程中的机械定位方式包含多种情况，分别是毛坯料外轮廓的定位、内孔定位等。目前，主要的定位方法可以分为三种，第一种是定位板、导板、定位销、定料销，这种方法可以用于毛坯料的外轮廓定位、内孔定位；第二种是导正销，这种定位方法简单可靠，可以用于多种情况下的孔定位；第三种是定距侧刃，这种方法是指利用侧刃切去条料旁边的少量材料，以达到定位的效果[4]。

3 机械制造加工中存在的问题

3.1 机械加工工艺落后

机械制造加工工艺直接决定了机械产品的质量，加工工艺的规范性和合理性会直接反映到机械加工水平上。相比于发达国家，我国的机械加工受传统观念影响比较严重，管理系统相对落后，工人素质不高，整个机械加工工艺存在制造程序不规范、不合理的问题[5]。在这种情况下，机械加工产品竞争力不足，无法达到国际先进水平。此外，由于我国机械加工工艺相对落后，所以很多机械加工企业难以协调加工质量和加工成本的关系，无法通过先进科技来提高加工质量、降低加工成本，这些问题不利于企业的长远发展。

3.2 产品外观存在不足

长期以来，在我国的机械制造加工行业中，“技术至上”的理念一直占据主导地位，企业对产品的外观造型不够重视，生产出的机械产品外观存在不足。在实践中，很多人认为机械制造产品的外观只能起到装饰产品、吸引他人注意力的作用，这是对外观的误解。实际上，机械产品的外观能够展现出产品的概念，体现产品的质量，对产品的功能具有一定影响。例如，单钢轮压路机在运行的过程中需要向下压实，并且向前移动，在外观设计上，设计人员需要将其设计为向前方倾斜的造型，驾驶室也要向前方倾斜，这样使用者才能更好地确定工作区，及时处理工作区域内存在的问题。当前，很多企业在机械产品的生产制造过程中容易忽略产品外观，有些产品的外观设计不够合理，容易产生磨损等情况，需要进行二次加工，耗费人力资源，这些都是比较现实的问题[6]。

3.3 缺乏环保意识

当今社会，人们的环保意识与日俱增，机械设计和制造需要融合绿色理念，最大程度地减少对外界环境的破坏，这样才能推动机械设计与制造的可持续发展。目前，我国针对机械制造与加工行业提出了相应的环保要求，对企业提出了多样化的环保标准，但依然有很多企业将自身的短期利益放在第一位，为实现短时间的经济利润增长，破坏自然环境，没有对落后的技术进行革新，存在高消耗、高污染等问题，绿色机械生产发展缓慢[7]。针对这种情况，机械制造企业需要进一步提高环保意识，优化机械设计与制造理念，更新机械制造技术，创新制造加工工艺，推动企业可持续发展。

3.4 设备精度有待提升

与西方发达国家相比，我国的机械制造加工行业发展时间较短，所以在设计和制造层面还存在诸多问题。在生产设备的精度上，我国很多企业都存在生产设备精度不足的问题，所加工的机械产品容易出现质量问题，检验部门难以完成科学的检验工作，市场当中流通着大量不合格的机械产品。除了生产加工设备精度不足之外，机械产品的精度还会受到温度、热平衡等方面因素的影响。例如，某工厂使用精密数控机床进行高精密加工，每天开机加工的首件产品经常出现精度不合格的问题。此外，在工厂休假一段时间后，首批产品的加工精度不稳定，失败概率较高，这是由于机床没有进行预热，温度难以维持在稳定的状态。因此，机械产品加工精度不足的原因包括设备原因和技术原因，生产企业需要高度重视这两个因素，不断优化机械制造加工技术[8]。

4 机械制造加工工艺合理化的机械设计与制造措施

4.1 创新机械制造过程

为优化机械制造加工工艺，企业首先需要关注机械产品的加工程序，设计出合理的加工过程，对机械制造加工工艺进行优化和调整。在先进信息技术的支持下，机械制造加工可以引入计算机辅助设计、计算机辅助制造等，这些技术是自动化技术、微电子技术、传感技术、现代信息技术在机械制造行业中的具体展现。在实践当中，工作人员可以融合计算机自动编写操作与人工操作，充分发挥计算机技术的作用，通过数据来控制整个机械制造的过程，提高工作人员对机械制造过程的控制效果，实现机械加工的自动化，有效减少人工投入，提高机械制造加工的科学性、准确性。在零件加工方面，工作人员需要高度重视零件的切削状态，通过调整参数、更换切削工具等方法，提高零件的加工质量[9]。通过引入现代科技，优化零件加工方法，不仅可以提升机械制造与加工工艺，提高企业生产效率，产品的性能也能得到增强。

4.2 优化产品外观设计

在机械制造加工的过程中，最为关键的是产品形式、功能、材料等方面的协调统一。其中，产品的外观造型设计是非常关键的环节，只有科学设计产品的外观造型，综合考虑产品材质、功能等方面的因素，才能提高产品价值。对于机械产品而言，机械的表面与内部构造紧密相连，如果外观设计存在问题，那么内部构件也有可能存在尺寸误差。因此，在机械产品的外观设计方面，设计人员需要高度重视产品的外观造型，通过外观造型展现出产品的运行方式。例如，在装载机的造型设计方面，设计人员可以在外观上倾向后桥和配重，展现出产品的重心，让消费者通过造型去理解产品的概念[10]。

4.3 融合绿色环保理念

在机械制造加工中，企业需要解决以往存在的高消耗和高污染等问题，最大程度地减少对自然资源和能源的消耗，杜绝资源浪费。在机械制造和加工的过程中，大部分的能源和资源都具有不可再生性。目前，很多资源开发殆尽，机械制造加工需要积极引入节能环保理念，杜绝无休止的开采。作为机械制造企业，需要向员工渗透绿色环保理念，将环保意识融合于机械产品加工的各个流程当中。首先，在机械制造的原材料购买环节，企业需要选择环保的原材料，加强对原材料的审查。其次，在机械制造加工的过程中，企业需要科学制定生产计划，充分考虑环境因素，避免出现资源浪费等现象，推动机械制造行业长远发展。最后，机械制造加工工艺还需要改进生产工艺，提高产品质量，实施低碳生产，这样才能让产品顺利投入使用，避免后期的产品浪费。

4.4 有效控制加工精度

机械的加工精度包含了尺寸精度、几何形状精度、相互位置精度等。在以往的机械制造加工中，很多企业的生产线都存在加工误差，使不合格的机械产品流入到市场当中，严重影响机械产品的应用效果。为减少机械产品的误差，企业需要通过多种方式控制机械产品的加工精度。例如，在机械产品加工的尺寸精度控制方面，工作人员可以采用试切法，通过“试切—测量—调整—再试切”的过程，最终获得规定的尺寸精度，这种方法可以应用在单件产品的生产制造当中。在机械产品加工的几何形状精度控制方面，工作人员需要高度重视机床的精度和刀具的精度，这两个因素是影响零件几何形状的关键因素，在实践当中，常用的控制方法包括刀尖轨迹法、刀具法等。在机械制造加工的位置精度控制方面，工作人员可以通过控制夹具精度、控制机床精度等方法，提高机械位置精度。除此之外，机械制造加工的相关工作人员还需要提高加工技术水平，高度重视机床温度、外界环境因素的影响，采用科学的机床预热方法，增强机械产品质量的稳定性。

5 结束语

近年来，我国机械制造加工工艺获得了快速发展，机械产品在社会生产生活中的作用也逐渐凸显，通过应用机械产品，提高了人们的生产生活效率，同时也提升了各个行业的机械化水平。机械加工制造工艺的主要流程包括机械生产、零件处理、机械定位等。当前，我国机械制造加工工艺还存在诸多不足，主要体现在机械制造加工工艺落后、产品外观不足、企业缺乏环保意识、设备精度有待提升等方面。为彻底解决这些问题，机械制造加工企业需要优化机械设计制造流程，引入先进的信息技术，规范机械设计制造标准，引入绿色环保理念，科学控制机械产品的精度，以推动整个行业的稳步发展。