邵秀美

摘 要：在社會(huì)發(fā)展中，單位想獲得較高的競(jìng)爭(zhēng)力，所依賴(lài)的便是高收入低成本的產(chǎn)品。機(jī)械設(shè)計(jì)作業(yè)占有舉足輕重的地位，不單單體現(xiàn)在它被作為生產(chǎn)預(yù)備作業(yè)的開(kāi)始，更在于它與產(chǎn)品品質(zhì)與投入息息相關(guān)文章剖析了在機(jī)械設(shè)計(jì)生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)原料的選擇，規(guī)范化的實(shí)施，關(guān)系到機(jī)械加工對(duì)于產(chǎn)品的作用。

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計(jì)；材料；標(biāo)準(zhǔn)化；冷作硬化

1 機(jī)械設(shè)計(jì)中對(duì)材料的選擇

1.1 機(jī)械零件材料的選擇應(yīng)滿(mǎn)足基本要求

1.1.1 產(chǎn)品功效的需求。原材料在產(chǎn)品使用中的體現(xiàn)就是產(chǎn)品的效果，被認(rèn)為是初步選擇時(shí)不可忽視的一點(diǎn)。不一樣的部件所規(guī)定的具體能效不同，有些部件需求是強(qiáng)度大，但是有的就要求耐磨，還有的沒(méi)有特殊要求。所以，在原材料選擇的時(shí)候，第一點(diǎn)要注重的就是對(duì)于效能的具體規(guī)定。

1.1.2 做工要細(xì)致。選材的可操作性能直接顯現(xiàn)的就是原料自身可以承受各種作業(yè)的需要，就是讓所選擇的原料在作業(yè)實(shí)施的時(shí)候第一時(shí)間可以塑造成型，而且在比較方便快速成型的基礎(chǔ)上還可以確保品質(zhì)優(yōu)良。

（1）熱加工作業(yè)品質(zhì)。熱加工作業(yè)說(shuō)的是鑄造作業(yè)、錘煉作業(yè)、焊接作業(yè)以及加熱作業(yè)。（2）切削作業(yè)效果。金屬切割加工作業(yè)效果大部分運(yùn)用刀具其效率大約在60分鐘，這個(gè)時(shí)間越長(zhǎng)說(shuō)明這個(gè)金屬的效能越優(yōu)越。

1.1.3 經(jīng)濟(jì)性能要求。部件原料的選擇應(yīng)該立足于用最少的成本換取最大的利益。因此，在確保產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)，在選擇部件原料時(shí)要本著節(jié)約成本的原則。

（1）原料花銷(xiāo)。原料花銷(xiāo)在產(chǎn)品總花銷(xiāo)中最多，高到百分之三十到百分之七十。（2）增強(qiáng)原料的使用效率。例如考慮精細(xì)作業(yè)、磨具作業(yè)降低切割作業(yè)導(dǎo)致的原料浪費(fèi)。（3）部件的作業(yè)與維護(hù)花銷(xiāo)必須最小。（4）運(yùn)用綜合用料。例如制造一個(gè)大的部件在關(guān)鍵部位使用貴重原料在不重要的部位可以適當(dāng)采用便宜的原料。（5）原料有效替換。在生產(chǎn)作業(yè)較多的情況下，應(yīng)結(jié)合我們?cè)锨闆r，原料資源要求比較多，盡可能杜絕使用稀缺原料，想辦法利用我們現(xiàn)有的材料來(lái)替代這些稀缺材料，當(dāng)然這些都是在確保品質(zhì)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。

1.2 機(jī)械零件材料選擇的方法

1.2.1 選材對(duì)產(chǎn)品壽命周期成本的影響?？梢悦黠@看出，原料的花銷(xiāo)很大程度上關(guān)系到產(chǎn)品使用時(shí)間，而這些和零部件之間息息相關(guān)。作業(yè)進(jìn)行時(shí)，必須在確保產(chǎn)品品質(zhì)的基礎(chǔ)上，運(yùn)用一些廉價(jià)的原料，很大程度上會(huì)縮短產(chǎn)品使用時(shí)間；如果采取成本花銷(xiāo)高但性能最優(yōu)越的原料，因?yàn)樗母鱾€(gè)零部件恰如其分，且運(yùn)作剛好，磨損較小等很多原因的關(guān)系反而這樣的產(chǎn)品使用時(shí)間更長(zhǎng)。

1.2.2 作業(yè)手段的確定被認(rèn)為是原料確認(rèn)作業(yè)中一個(gè)不可忽視的元素，也就是說(shuō)可以把部位設(shè)計(jì)、原料確定和它能夠采用的作業(yè)手段當(dāng)作一個(gè)密不可分的個(gè)體來(lái)看。原料確定不單單要涉及到零部件作業(yè)的花銷(xiāo)，還必須考慮到這個(gè)作業(yè)路線(xiàn)所關(guān)系到的全部作業(yè)的花銷(xiāo)。

2 機(jī)械設(shè)計(jì)規(guī)范化是增強(qiáng)產(chǎn)品品質(zhì)減少花銷(xiāo)的重中之重

2.1 機(jī)械部件被認(rèn)為是整個(gè)器械的基礎(chǔ)，在器械部件設(shè)計(jì)作業(yè)中，規(guī)范化變得至關(guān)重要。部件規(guī)范化，是利用對(duì)部件大小、構(gòu)置基因、原料效果、檢測(cè)手段、設(shè)計(jì)手段、制圖需要等，確定出人們行事的準(zhǔn)則。規(guī)范化的好處在于：

2.1.1 可以用最好的方法在專(zhuān)業(yè)單位中對(duì)一些使用范圍最大的部件實(shí)施大批次、集中的作業(yè)，來(lái)增強(qiáng)品質(zhì)、減小花銷(xiāo)。

2.1.2 科學(xué)的原料與部件的功效標(biāo)準(zhǔn)，可以增強(qiáng)零部件功效。

2.1.3 運(yùn)用規(guī)范化構(gòu)置零部件，能夠精簡(jiǎn)設(shè)計(jì)作業(yè)，減少設(shè)計(jì)作業(yè)的時(shí)間，增強(qiáng)產(chǎn)品整體品質(zhì)。

2.2 搞好設(shè)計(jì)階段的標(biāo)準(zhǔn)化工作是降低產(chǎn)品成本的重要途徑

在社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的潮流中，生產(chǎn)單位緊跟時(shí)代發(fā)展，不停的變更產(chǎn)品，增強(qiáng)產(chǎn)品品質(zhì)，把資源花銷(xiāo)放到最小，增加整體收益。想要到達(dá)這些目標(biāo)，就必須實(shí)現(xiàn)規(guī)范化，一定實(shí)施規(guī)范方法，嚴(yán)肅產(chǎn)品設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。

3 影響機(jī)加工件表面層物理力學(xué)性能的因素

3.1 表面層金相組織的變化

機(jī)械作業(yè)整個(gè)程序中，在作業(yè)地點(diǎn)因?yàn)樽鳂I(yè)時(shí)需要的熱量大都變成了熱能讓作業(yè)原料整體體溫升高。這個(gè)具體溫度如果達(dá)到它所承受的極點(diǎn)，這個(gè)原料勢(shì)必會(huì)有一定的變化。普通的切削作業(yè)，切削熱度很多都隨著碎屑流失掉了，所以對(duì)產(chǎn)品作用不大。如果放在磨削作業(yè)中，因?yàn)椴糠治恢盟械那邢鳠嵋噍^于普通切削手段大很多，切削部位的溫度勢(shì)必使表層金屬變化。涉及到這一部分的原因有：

3.1.1 砂輪材料。對(duì)于硬度太高的砂輪，鈍化磨料顆粒不易脫落，砂輪容易被切削堵塞。因此，一般用軟砂輪好。

3.1.2 磨削用量。當(dāng)磨削深度增大時(shí)，工件表面及表面下不同深度的溫度都將提高，容易造成燒傷；當(dāng)工件縱向進(jìn)給量增大時(shí)，磨削區(qū)溫度增高，但熱源作用時(shí)間減小，因而可減輕燒傷。但提高工件速度會(huì)導(dǎo)致其表面粗糙度值增大。提高砂輪速度可彌補(bǔ)此不足。實(shí)踐證明，同時(shí)提高工件速度和砂輪速度可減輕工件表面燒傷。

3.1.3 冷卻方式。采用切削液帶走磨削區(qū)熱量可避免燒傷。但由于旋轉(zhuǎn)的砂輪表面上產(chǎn)生強(qiáng)大的氣流層，切削液不易附著，以致沒(méi)有多少切削液能進(jìn)入磨削區(qū)。因此，可采用高壓大流量的冷卻方式，一方面可增加冷卻效果，另一方面可以對(duì)砂輪表面進(jìn)行沖洗，使切屑不致堵塞砂輪。

3.2 加工表面的冷作硬化

3.2.1 切削用量。切削速度增大，刀具與工件接觸擠壓時(shí)間短，塑性變形小。速度大時(shí)溫度也會(huì)增高，有助于冷硬的恢復(fù)，冷硬較弱。進(jìn)給量增大時(shí)切削力增加，塑性變形也增加，硬化加強(qiáng)。但當(dāng)進(jìn)給量較小時(shí)，由于刀具刃口圓角在加工表面單位長(zhǎng)度上的擠壓次數(shù)增多，硬化程度也會(huì)增大。

3.2.2 刀具。刀具刃口圓弧半徑增加，對(duì)表層擠壓作用大，使冷硬增加；刀具副后刀面磨損增加，對(duì)已加工表面摩擦增大，使冷硬增加；刀具前角加大可減小塑性變形，使冷硬減小。

3.2.3 工件材料。工件材料的硬度越低，塑性變形越大，切削后冷作硬化現(xiàn)象越嚴(yán)重。

3.3 表面層的殘余應(yīng)力的原因

3.3.1 冷態(tài)塑性變形引起的殘余應(yīng)力。在切削力作用下，已加工表面發(fā)生強(qiáng)烈的塑性變形，表面層金屬體積發(fā)生變化，此時(shí)基體金屬受到影響而處于彈性變形狀態(tài)。切削力去除后，基體金屬趨向恢復(fù)，但受到已產(chǎn)生塑性變形的表面層的限制，恢復(fù)不到原狀，因而在表面層產(chǎn)生殘余應(yīng)力。

3.3.2 熱態(tài)塑性變形引起的殘余應(yīng)力。工件被加工表面在切削熱的作用下產(chǎn)生熱膨脹，此時(shí)基體金屬溫度較低，因此表層產(chǎn)生熱壓應(yīng)力。當(dāng)切削過(guò)程結(jié)束時(shí)，表面溫度下降，由于表層已產(chǎn)生熱塑性變形并受到基體的限制，因而產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力。

3.3.3 金相組織變化引起的殘余應(yīng)力。切削時(shí)產(chǎn)生高溫會(huì)引起表面層金相組織變化。由于不同的金相組織有不同的密度，表面層金相組織變化引起體積變化，當(dāng)表面層體積膨脹時(shí)，因受到基體的限制，產(chǎn)生了壓應(yīng)力。表面層體積縮小，則產(chǎn)生拉應(yīng)力。

總之，在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)中，為了更好滿(mǎn)足企業(yè)的發(fā)展，機(jī)械產(chǎn)品越來(lái)越先進(jìn)，品種越來(lái)越多。這就要求我們?cè)跈C(jī)械設(shè)計(jì)當(dāng)中，對(duì)材料的選擇、標(biāo)準(zhǔn)化的應(yīng)用提高到一個(gè)新的認(rèn)識(shí)，在加工過(guò)程中，減少影響表面層物理力學(xué)性能的因素努力把我們加工成本降到合理的水平，從而提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

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