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机械设计与机械加工论文 篇1：
机械设计与机械加工中常见问题及改善措施研究
【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兩方面。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，在加工区域會产生大量的热能，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。
参考文献
[1]任妙芳.浅析机械加工精度的影响因素及提高措施[J].机械研究与应用，2010（04）.
[2]周纪.机械加工件表面层物理学性能改变的主要成因及处理措施[J].知识经济，2010（19）.
[3]周立.机械设计加工中应注意的问题分析[J].城市建设理论研究，2015（2）.
[4]何战洋，詹士会.关于机械设计加工中常见问题思考[J].科技致富向导，2013，29：145+153.
[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.
作者简介
赵泓荀，1990年6月生，满族，籍贯辽宁省西丰县，武汉理工大学在读研究生，研究方向：机械结构分析、机械疲劳损伤。
作者：赵泓荀 赵多兴
机械设计与机械加工论文 篇2：
机械设计与机械加工中常见问题及改善措施分析
摘要：近年来，工业产业的优化升级，为与之对应的机械加工行业提出更高的基准，技术人员、操控设备等必须进行不断的革新，才可最大程度提高机械产品的加工精度，促进行业领域的发展。然而，在机械设计与加工中，往往出现成品与预期设计图纸不符合的情况，影响此类问题的因素很多，如待加工零件表层质量问题、加工参数问题、零件基准化问题等。针对上述问题，机械加工企业必须采用较为合理的管控手段，对每一项加工工序进行严格审核，提高产品加工质量，为我国加工工业的发展奠定坚实基础。
关键词：机械设计;机械加工;常见问题;改善措施分析
引言
对于机械设计加工，设计人员应当对质量这一最终目标和要求予以充分的考虑，重视其中出现的问题，提高加工精度、水平和质量，以满足市场的要求。
一、机械设计与机械加工论述
（一）机械设计
机械设计通过对机械制造设备的工作机理进行探究，然后通过各项工艺之间的契合制定出完整的工件生产文件，如材料、尺寸、润滑等工序。机械设计是机械生产的前提，同时也是机械设备质量、性能的重要体现，机械设计过程中，制定出完整的计划可有效降低加工成本，提供设备的稳定性。一般来讲，针对同一个零部件进行设计时，一般需制定多种设计方案，考虑到机械设备质量性能与零部件的精准性，技术人员应对零部件设计图纸的可行性进行探究，确保整体加工阶段进行的完整性。从近几十年的设计转变来分析，我国机械加工设计已经取得重大突破，特别是在计算机软件技术的支持下，图纸文件的设计也从传统的纸张转移到平台系统中，技术人员可对设计文件多维度考量，提高设计的精准度，减少后续加工工序的繁琐度。
（二）机械加工
机械加工是指零件由原料转变为成品的过程，通过对原料进行尺寸、性能上的改变，为零件赋予新的功能属性。不同零件所需的加工工序具有较大差异性，如复杂类零件需要经过多种工序组合来实现加工，且每一项制作工艺必须遵循相应的基准才可实现有效契合。在现代化技术的支持下，机械加工由传统的人工操作大部分进入到自动化、智能化操控中，工作人员只需通过指令参数的设定，便可令设备运作来加工出所需的零件，提高产品加工质量。
二、机械设计加工中存在的问题
（一）操作流程缺乏预案
机械加工操作流程是否规范，决定着产品的质量，制定科学、有效的操作预案是十分必要的。在机械加工设计之前，对在加工过程中可能发生的情况和不可抗力做出准确的预判。经过严格的测算，预估出理论计算数值与正常操作之间的误差，尽可能地将这种误差值降到最低点。造成误差的原因多种多样，既有人为的主观因素，也有一些客观因素。如机器年久失修，腐蚀严重。设备发热导热，工具本身的因素，系统受力不均衡等多方面客观情况。虽然误差的出现不可避免，但是仍然要竭尽所能，规避风险，将误差降至最小范围内，确保机械加工的产品更加精准。
（二）缺乏完善的质量监控体系
生产质量是企业生存与发展的命脉，是企业的立业之本。技术人员要加强责任感，严把质量关。要树立工匠精神，要把生产质量放在心中，质量的好坏直接影响产品的工艺。由于生产材料特性的缘故，塑性材料制作的机械产品很容易变形，会导致产品表面不平滑。另外，一些脆性材料的特点也会造成产品表面出现很多附着物，产品容易折断。生产加工过程中，由于压力变大也会改变产品的组织结构，导致机械产品表面凹凸不平。为了提高机械加工产品的质量，必须要考虑到每个加工设计产品的材料属性，精准定位，严把质量关，确保机械加工设计出来的每一个产品都是合格的，将产品的损耗率降至最低。
（三）产品变形
在机械加工过程中经常会出现产品变形的情况，主要集中在位置、大小、性质等三方面的改变上。首先，为了使机械加工的产品被牢牢地控制在卡机上，使机械在加工产品的时候可以控制住，要求在加工的時候要产生强大的内力。但是，就会出现一个弊端，在加工完成的时候机械产品由于内力的作用，就会偏离原来的样子，变成新的形状。其次，在受热的过程中，零部件由于受到温度的影响，产品可能会出现弯曲的情况，造成中间高、两边低的现象。可以通过科学有效的方法，采用高效的机械设备，尽量降低机械产品变形的程度。
三、机械设计加工中相关问题的解决策略
（一）制定科学合理的加工流程
对于机械设计加工，可通过制定科学有效的加工流程来降低加工成本，并有效保障加工产品的质量，大幅度缩短机械加工周期，使产品质量由于加工时间过长而受到影响的情况得以避免。对于机械设计加工操作，应当一次性完成，避免影响零件的加工质量，这就需要选择合适的加工方法和加工工序。
（二）选择合适的加工材料
对于加工零件的材料，需要进行合理的选择，科学合理的加工材料不仅能够使产品设计加工质量得到有效提高，降低生产成本，还能对机械设计加工的使用需求以及工艺性能得到满足。对于材料的选择，应当对材料的性价比进行充分的考虑，在降低成本的同时提高产品的质量，有效提高企业的市场竞争力。
（三）选择合适的刀具和润滑剂
在机械设计加工过程中，刀具极大程度上影响着机械加工的生产过程。不同材料有着不同刀具的选择要求，应当根据表面硬度和粗糙程度选择合适的刀具。应当选择合适的润滑剂，比如有纯油性润滑剂和水溶性润滑剂，而在进行机械加工时，高速钢刀的低速切削和硬度钢刀的高速切削可使用纯油性润滑剂。
（四）选择合适的切削参数
对于机械设计加工过程，切削参数选择得合理与否也对产品质量产生重要的影响。对于零件的切削过程，应当对加工零件的材质属性和特点进行有效的判断，然后对切削参数进行合理的设置，使表面加工过程中产生的积屑和残留大幅度减少，降低切削产生的力度和温度。
（五）提升机械设计技能
随着经济水平的不断提高，企业以及消费者对于机械设计加工产品的要求也越来越高。我们必须要不断进取，要针对产品的性能不停地完善机械产品的结构、大小以及功能，使机械产品更加精准，力求使每一个机械设计产品都达到极致。机械设计工作者要制定科学、统一的机械设计制造流程，提高员工的业务能力和水平，尽最大可能提升产品的生产质量。设计加工每一个环节都要做到丝丝入扣。例如，在机械设计加工之前，要组织专家和行业管理者进行专业会谈，制定完善的产品设计规划书。在机械加工设计过程中，严格执行规划书的尺寸大小和形状，确保不出纰漏，保障机械设计加工过程的顺利进行，也为产品质量严把“第一道”关卡。
结语
综上所述，机械加工设计中，技术人员需通过产品性能来适配各项操作工序，确保各项加工工序可形成精准契合，提高产品的质量。在现场加工中，影响零部件加工质量的因素较多，为减少企业的生产成本，应从材料选取、工艺选取、切削加工、润滑剂与冷却剂、专业人才等方面，进行相应考量，依据产品性能制定较为完善的管控计划，进一步提高加工质量。期待在未来发展过程中，机械加工与现代化技术进行深度融合，真正的实现自动化、精度化加工。
参考文献：
[1]龚玲丽，刘超.我国机械数控加工技术现状及提升对策探讨[J].内燃机与配件，2020（01）：62-63.
[2]胡素芳.机械设计加工中常见问题及解决策略初探[J].中国设备工程，2019（20）：92-93.
[3]王少鹏，胡裕祺，徐晓东.试述机械加工过程中常见问题及优化措施[J].南方农机，2019，50（09）：143.
[4]张珂.浅谈机械加工领域中丝锥的应用[C].河南省汽车工程学会.第十五届河南省汽车工程科技学术研讨会论文集.河南省汽车工程学会：河南省汽车工程学会，2018：259-261.
作者：周丽霞
机械设计与机械加工论文 篇3：
新形势下机械设计与机械加工的误差分析
摘要：在机械产品进行加工的过程中，产品在机械加工和对于加工技术的要求存在着差异性，因此在真正的生产过程中需要进一步结合产品实际的特点和用途对加工工艺进行一定的改良，这样才能够提高产品的使用性能。所以机械加工时候的精度问题会影响到机械零件的外观和使用的寿命，为此我们必须要加强对机械设计和加工的认识，避免存在误差。本文就针对机械设计和机械加工误差做出进一步的分析。
关键词：机械设计;机械加工;误差分析
随着社会的发展和科技的进步，我国的工业在一定程度上取得了一定的发展。而在工业生产中机械加工和机械设计占据着重要的位置。但是在机械加工和设计环节也会出现一些误差，而这些误差的存在会直接影响到生产的质量和效率，为了能够进一步提升生产的质量我们必须要找到一些办法尽可能减少存在的误差。本文将针对存在误差的原因进行分析，从而找到一些解决的办法，进一步降低误差，提高生产的精度，希望本文的探究能够给大家提供借鉴。
一、机械加工设计存在误差原因分析
（一）加工原理存在误差
在进行机械加工的过程中有的时候我们需要采用近似加工的办法。但是因为这种方法的应用就有可能导致误差的出现。另外在生产的过程中如果选择使用一些近似刀具轮廓也可能会导致产生一定的误差。首先采用这种近似加工方法可能会出现误差主要是因为在进行加工的过程中，工件和刀具都是存在着一定的位置关系的，基本上存在的关系和位置都是固定的，而且也可以明确在加工的过程中零部件的尺寸和大小，但是在真正的生产加工中，这个关系并不能够实现加工的精度，虽然我们保证了原有的明确好的关系和位置，但是也不能够保证不会存在加工原理上面存在的误差，比如如果机床和夹具的形状比较的复杂，那么造成的误差可能也就会越大。再有一方面就是近似刀具轮廓造成的误差。我们想要让工件更加符合设计的要求，让生产的刀具的刃口尺寸和生产完全一致几乎是不可能的。而且在生产中如果我们选择了一些成型的道具去进行复杂的曲面加工往往也无法达到相关的要求。有的时候我们为了加工的方便选择的一些刀具也可能会造成比较大的误差的存在。
（二）机床制造误差
在机床制造的过程中也有可能会存在误差情况。一方面就是导轨误差。主要是在制造机床的过程中，主要的零部件的位置还有运动肌醇出现了异常，而且制造的精度对于机床成型之后的位置关系有着直接的影响。比如水平面还有垂直面就有可能出现导轨直线度的误差，或者在垂直面上面出现导轨平行度误差等等。
（三）工艺系统受热变形引起的误差
在机械加工的过程中，因为表面的摩擦可能会产生大量的热能，这样就会导致一些零部件因为受热而出现变形，那么当零部件出现了变形后自然就会出现一些误差。
二、机械设计与加工预防误差的方法
（一）减少加工生产的直接误差
减少加工生产中的直接误差是降低机械设计加工误差最为重要的一种方式。很多的直接误差需要借助预防的手段进行误差的降低。比如在进行机械加工的过程中，因为热量还有力度的影响，导致一些零件变形，像是轴车变形，这时候可以对轴车进行对切，对切的方向我们选择走刀的反方向，这样可以利用弹簧的作用避免轴车出现变形。如果在机械加工中遇到了零件比较薄的情况，我们可以在这些零件还处于自由灵活状态的情况下进行加固处理，使得平整板和环氧酯可以更好的结合，加强工件的硬度，降低其生产中可能出现的磨损的概率，避免直接误差的产生。
（二）减少温度变形
因为温度的影响也可能会导致一些工件变形，从而产生生产的误差，为了能够减少误差我们就需要减少温度变形。其中比较常用的一种方法就是使用冷却液。这样能够降低工件局部的温度，从而降低变形的概率。刀具温度变形这个问题我们就可以借助冷却液来降低变形概率。借助冷却液能够让刀具快速的降低温度，散去一定的热量，从而减少了在切割时候产生的摩擦热。同时为了能够更好地控制机床的热变形我们的方法还有很多，比如减少机床和热源之间的联系，借助润滑剂降低热量产生等等。或者在零部件安装一些散热的装置。都是可以有效的降低热量变形造成的误差的。
（三）在操作生产中需要坚持一定的原则
为了更好地减少误差的产生我们在生产操作的过程中也需要坚持一定的原则。首先要能够把精加工和粗加工分开进行，这样才能够保证零件生产的精度。在进行粗加工的时候我们会进行大量的切割，这样毛坯会受到一些外力，从而使得表面出现硬化，使得一些工件产生一定的内应力。而且如果粗加工和精加工同时，也会降低零部件的精度，所以在完成了粗加工后就需要进行实效处理，这样才能够降低内应力。其次就是选择合适的机械设备，进行粗加工我们主要就是为了可以减少加工余量，为后面的精加工做好准备，所以在设备的选择上也有着较高的要求。最后就是要选择合理的热处理的工序。在进行热处理的时候我们同样需要坚持一定的原则。为了完善金属切削性能热处理需要在加工生产之前完成，比如正火等等。消化內应力的热处理这个工序需要在粗加工后和精加工之前完成。提高零部件性能的热处理就需要在加工之后进行等等。只有坚持了一定的加工生产原则，才能够进一步避免误差的产生。
结束语：
随着当前国际机械加工设计技术不断地提升，机械加工工艺水平也得到了一定的提高。所以我国也应该重视机械设计和加工，保证现代化工业进一步的发展。而为了能够更好地提升加工的效率和质量，需要做好减少设计加工误差的问题，要能够采取有效的控制误差的方法，不断地提高加工设计工艺技术，保证机械产品的质量，延长使用寿命，确保机械加工工业可以健康的发展。
参考文献：
[1]第九届全国机械设计年会征文通知[J];机械设计;2003年03期
[2]全国机械设计教学研讨会征文通知[J];机械设计;2003年03期
[3]彭和平;略论机械设计系列课程的教学创新[J];太原大学学报;2004年03期
作者：竺益坡 张伟伟 魏凯 吕钢 叶剑