机械设计基础 探析机械设计加工中应注意的问题
时间：2019-04-21 03:24:17 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
在市场经济中, 企业要在竞争中处于不败之地，靠的就是高质量、低成本的产品。机械设计工作的重要性，不仅在于它是生产技术准备工作的第一步, 而且还在于它将严重影响产品的质量和成本， 虽然影响产品成本的因素很多，但主要与设计、制造和原料有关。
1 机械设计中对材料的选择
1.1机械零件材料的选择应满足基本要求
1.1.1 使用性能要求。材料在使用过程中的表现, 即使用性能, 是选材时应考虑满足的根本要求。不同零件所要求的使用性能是很不一样的,有的零件主要要求高强度, 有的则要求高的耐磨性, 有的甚至无严格的性能要求,仅仅要求有美丽的外观。因此, 在选材时, 首要的任务就是准确地判断零件所要求的主要使用性能。
1.1.2工艺性能要求。材料的工艺性反映的是材料本身能够适应各种加工工艺要求的能力,即要求所选材料在加工制造时首先能够造出成品来,并且能够便于制造、同时必须保证质量。①热加工工艺性能热加工工艺性能主要指铸造性能、锻造性能、焊接性能和热处理性能。②切削加工性能金属的切削加工性能一般用刀具耐用度为60min 时的切削速度V60来表示,V60越高,则金属的切削性能越好。
1.2机械零件材料选择的方法
1.2.1选材对产品寿命周期成本的影响显然， 材料的选用极大地影响了产品寿命周期成本的各个组成部分。工程实践中，在保证产品合理功能(或性能) 的前提下，虽然一般是选用价格便宜的材料，可降低产品的寿命周期成本；但同时我们更应注意的是，有时若选用成本虽高但性能更优的材料，由于产品的自重减轻、使用寿命延长、维修费用减少、能源费用降低等多方面的有利因素，从产品寿命周期成本角度考虑，反而是经济的。
1.2.2制造方法的选择是材料选择过程中一个不可分割的因素，即应将结构设计、材料选择及其可用的加工方法作为一个有机的整体看待。选材时不仅要考虑零件的某单项加工工序的成本，更重要的是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。
2 机械设计标准化是提高产品质量降低成本的主要途径
2.1机械零件是机器的基本组成要素，对于机械零件设计工作来说,标准化的作用是很重要的。所谓零件的标准化，就是通过对零件的尺寸、结构要素、材料性能、检验方法、设计方法、制图要求等, 制定出各式各样的大家共同遵守的标准。标准化带来的优越性表现在:
2.1.1能以最先进的方法在专门化工厂对那些用途最广的零件进行大量的、集中的制造，以提高质量、降低成本。
2.1.2统一材料和零件的性能指标，使其能够进行比较，并提高零件性能的可靠性。
2.1.3采用标准结构及零、部件，可以简化设计工作，缩短设计周期，提高设计质量。
2.2搞好设计阶段的标准化工作是降低产品成本的重要途径在市场经济体制下, 生产厂家应根据市场的需求变化， 不断更新产品品种，提高产品质量，降低物资消耗，提高经济效益。要达到这些目的， 都离不开标准化， 必须用标准化手段, 从严把好产品设计这一关, 才能使企业在市场竞争中求得生存和发展, 加快新产品开发。
3 润滑剂的特性及应用
为了使工件得到所期望的几何形状、尺寸精度和表面质量，需要对工件进行切削、研磨、冲压、轧制和拉拔等，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。
3.1润滑剂的技术要求
要求金属切屑润滑剂必须具备以下几方面主要性能：
3.1.1冷却性能。在金属切削加工过程中，所消耗的能量，绝大部分(90％以上)都转变成切削热，它不但使刀具容易磨损，而且使工件容易产生局部烧伤或发暗，影响工件表面的加工精度及加工质量。因此，要求金属切削润滑剂能够首先通过减轻摩擦来减少热量的产生。二是通过切削液的热传导、对流和汽化进行散热。
3.1.2润滑性能。刀具在切削工件的瞬间，通常承受着极大的切削力作用，金属切削润滑剂良好的润滑性可以减小刀具前刀面与切屑、后刀面与工件表面之间或砂轮与材料间的摩擦与磨损，降低摩擦系数，防止刀具与切屑或工件间的粘着。减少功率消耗，延长刀具的使用寿命，从而使工件获得良好的表面光洁度；更重要的是减少切削过程中产生积屑瘤（即刀瘤）的机会。
3.1.3清洗性能。金属在切削（或磨削）过程中，油污、细小的切屑、金属粉末和砂轮砂粒等互相粘结，并粘附在工件、刀具和机床上，影响工件的加工质量，降低刀具和砂轮的使用寿命，影响机床的精度。因此，金属切削润滑剂应具有良好的清洗作用，减少细小的切屑及金属粉末等的粘结以利清洗，同时迅速将细小的切屑及金属粉末等及时冲走。
3.1.4防锈性能。水基型金属切削润滑剂在使用过程中大部分是水（约占80％到98％），为锈蚀的产生提供了有利的环境，其中的极压剂和某些表面活性剂往往会加剧金属的锈蚀；所以要求水基型金属切削润滑剂必须具备一定的防锈性能，使工件在加工过程中和加工后的短时间内不产生锈蚀。
3.2金属切削润滑剂的选择
选择金属切削润滑剂， 要根据切削加工的工艺条件及要求，初步判断选取纯油性或水溶性切削润滑剂。通常我们可以根据机床供应商的推荐来选择；其次，还可以根据常规经验进行选取，如使用高速钢刀具进行低速切削时，通常采用纯油性，使用硬质合金刀具进行高速切削。
总之，在市场经济中，为了更好满足企业的发展，机械产品越来越先进，品种越来越多。这就要求我们在机械设计当中，对材料的选择、标准化的应用提高到一个新的认识，在加工过程中，减少影响表面层物理力学性能的因素以及润滑剂的合理运用。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]梁耀能.机械工程材料[M].南理工大学出版社，2002，2
[2]胡家秀.机械设计基础[M].机械工业出版社，2001，6
[3]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
作者简介:
钱陈韵，湖北省荆州市人，现就读于长江大学工程技术学院机械设计制造及其自动化专业。研究方向：机械自动化。
