沈陽(yáng)優(yōu)尼斯智能裝備有限公司 遼寧 沈陽(yáng) 110142

引言

經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展帶來(lái)了社會(huì)的進(jìn)步，在社會(huì)轉(zhuǎn)型的大背景之下，我國(guó)工業(yè)發(fā)展的勢(shì)頭更猛。當(dāng)前的社會(huì)背景對(duì)機(jī)械類(lèi)零件的加工質(zhì)量提出了更高的要求，因此，機(jī)械和工業(yè)等生產(chǎn)行業(yè)應(yīng)當(dāng)對(duì)零件的加工和設(shè)計(jì)提出更高的標(biāo)準(zhǔn)。在當(dāng)前的機(jī)械零件加工領(lǐng)域還存在一些亟待解決的問(wèn)題，這些問(wèn)題值得我們研究并提出解決方案。

1 機(jī)械零件設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)遵循的基本原則

1.1 功能性原則

在一套機(jī)械設(shè)備及系統(tǒng)當(dāng)中，任何一個(gè)零件都不是多余的，都在機(jī)械運(yùn)行及相關(guān)生產(chǎn)活動(dòng)中發(fā)揮相應(yīng)的作用。而機(jī)械零件設(shè)計(jì)是機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)中不可或缺的一部分，機(jī)械設(shè)計(jì)的基本原則就是要確保零件能夠?qū)崿F(xiàn)單一或多樣化的功能。例如，三軸增穩(wěn)云臺(tái)是當(dāng)今精細(xì)化機(jī)械系統(tǒng)中出現(xiàn)的新型功能性裝置，該裝置的核心功能是在系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中讓其保持相對(duì)靜止的狀態(tài)。在這類(lèi)裝置的設(shè)計(jì)中，每一個(gè)零部件的設(shè)計(jì)都需要為核心系統(tǒng)的穩(wěn)定而考慮，確保其能與其他零部件配合，使裝置能夠發(fā)揮核心云臺(tái)功能。

1.2 協(xié)同性原則

顯然，任何機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)行，都是多個(gè)裝置、零部件互相配合的結(jié)果。因此，在進(jìn)行機(jī)械零件設(shè)計(jì)時(shí)，要充分考慮零件在系統(tǒng)模塊中扮演的角色，使之能夠和其他零部件協(xié)調(diào)運(yùn)行。尤其是在現(xiàn)代十分復(fù)雜的精細(xì)化機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員需要對(duì)大量的零部件進(jìn)行協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)，確保其能夠在相關(guān)功能要求下發(fā)揮整體作用。需要強(qiáng)調(diào)的是，機(jī)械零部件的設(shè)計(jì)，需要考慮不同材質(zhì)、造型之間的契合度，還要考慮加工精度、誤差的影響，因此對(duì)設(shè)計(jì)人員的專(zhuān)業(yè)水平要求非常高。

1.3 節(jié)約性原則

如今，機(jī)械化水平不斷提高，各類(lèi)機(jī)械系統(tǒng)都在逐步往小型化、精細(xì)化方向發(fā)展。通過(guò)對(duì)空間要求、功能要求以及運(yùn)行過(guò)程的充分考慮，對(duì)零件的造型、安裝位置、安裝方式進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)，將能夠進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)機(jī)械化設(shè)備的精細(xì)化制造。當(dāng)然，從另一個(gè)角度來(lái)講，機(jī)械零件設(shè)計(jì)過(guò)程中還要考慮在滿足基本功能、運(yùn)行穩(wěn)定性等方面要求的基礎(chǔ)上，減少零部件生產(chǎn)的材料消耗，進(jìn)而達(dá)到節(jié)約資源的目的。

2 機(jī)械加工工藝技術(shù)對(duì)零件加工質(zhì)量的影響

2.1 外部因素的影響

外部因素主要是受力問(wèn)題。零件在加工過(guò)程中一旦零件在各個(gè)方向受力存在著異常，很容易使得加工出來(lái)的零件出現(xiàn)變形等問(wèn)題，使得加工零件的尺寸參數(shù)和設(shè)計(jì)圖紙存在著一定的誤差，從而影響到最終的精度。但是這種受力問(wèn)題是一種普遍存在的問(wèn)題，是因?yàn)榧庸み^(guò)程中需要刀具和夾具的相關(guān)配合和固定，但是隨著機(jī)床長(zhǎng)期運(yùn)行，會(huì)導(dǎo)致刀具和夾具不可避免地出現(xiàn)磨損和位移，這樣使得刀具在加工過(guò)程中容易出現(xiàn)相應(yīng)的偏移，導(dǎo)致零件最終加工出現(xiàn)的產(chǎn)品和實(shí)際要求的精度存在著一定的差距。另一方面，在加工過(guò)程中各個(gè)軸承、刀具以及零件之間都會(huì)存在著很大的摩擦，導(dǎo)致零件表面受到不同程度的影響，從而產(chǎn)生一定的形變，而且摩擦作用會(huì)使得零件表面出現(xiàn)大量的熱量，使得零件不同區(qū)域的溫度不同，從而產(chǎn)生相應(yīng)的熱變形，對(duì)加工精度造成一定的影響。

2.2 內(nèi)部因素的影響

內(nèi)部因素主要人為因素造成的誤差問(wèn)題。雖然現(xiàn)在機(jī)床的智能化水平很高，減少了對(duì)于人為經(jīng)驗(yàn)的依賴(lài)，但是在一些參數(shù)的設(shè)置方面還是需要操作人員的經(jīng)驗(yàn)。這就對(duì)操作人員的能力提出了一定的要求，各種物理參數(shù)和運(yùn)動(dòng)參數(shù)的設(shè)置直接影響機(jī)械零件加工的質(zhì)量和精度問(wèn)題[1]。另外加工設(shè)備自身精度的限制問(wèn)題，不同廠家不同價(jià)格的加工設(shè)備使用的控制算法和加工精度程度不同，這樣加工精度就存在著很大的差異。但是設(shè)備在長(zhǎng)時(shí)間使用之后都會(huì)出現(xiàn)各種機(jī)械磨損等問(wèn)題，需要做好機(jī)械設(shè)備的維護(hù)和保養(yǎng)工作。對(duì)于磨損厲害的一些零件要定期更換，盡可能減少誤差。

3 機(jī)械零件設(shè)計(jì)優(yōu)化

3.1 設(shè)計(jì)前準(zhǔn)備

在當(dāng)代零件設(shè)計(jì)領(lǐng)域中，需要針對(duì)機(jī)械零件的結(jié)構(gòu)、尺寸、材料等進(jìn)行全方位的考慮，并同步考慮零件具體應(yīng)用系統(tǒng)的要求。具體來(lái)講，要針對(duì)關(guān)鍵零件和非關(guān)鍵零件的設(shè)計(jì)按照單獨(dú)的標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)展設(shè)計(jì)工作，確保相應(yīng)的設(shè)計(jì)方案符合實(shí)際要求。相對(duì)于傳統(tǒng)的機(jī)械零件設(shè)計(jì)工作，現(xiàn)代精細(xì)化零部件設(shè)計(jì)除了要考慮前文提到的相關(guān)要素以外，還要對(duì)機(jī)械應(yīng)力、強(qiáng)度、溫度、電磁干擾等因素進(jìn)行全面考慮，確保零件的各部分參數(shù)符合實(shí)際應(yīng)用要求。設(shè)計(jì)期間應(yīng)當(dāng)主張結(jié)合實(shí)際需求，最大限度降低生產(chǎn)加工失效的可能性，提高零件的可靠性。設(shè)計(jì)人員需要秉承可靠性設(shè)計(jì)的基本原則，執(zhí)行符合基本要求的設(shè)計(jì)方案。

3.2 設(shè)計(jì)過(guò)程管理

任何時(shí)候，單純依靠人力進(jìn)行數(shù)值計(jì)算和設(shè)計(jì)，都無(wú)法很好的保證設(shè)計(jì)方案的可行性。在當(dāng)今的技術(shù)背景下，機(jī)械零件設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)積極加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)代計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)軟件的應(yīng)用。比如，Siemens Solid Edge2020是一款在機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域中比較常見(jiàn)的機(jī)械零件加工設(shè)計(jì)軟件，該軟件囊括了多種機(jī)械零件設(shè)計(jì)模塊，可以支持多種不同類(lèi)型的機(jī)械零件設(shè)計(jì)工作[2]。設(shè)計(jì)人員可以利用該軟件對(duì)零件進(jìn)行三維造型設(shè)計(jì)，并通過(guò)三維圖像，對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行持續(xù)優(yōu)化。同時(shí)，該軟件還支持零部件在不同運(yùn)動(dòng)模式下的運(yùn)行狀態(tài)模擬。設(shè)計(jì)人員可以通過(guò)模擬過(guò)程，評(píng)估軟件運(yùn)行狀態(tài)、各部位的磨損情況，再將其納入整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)的功能運(yùn)行中進(jìn)行分析，然后持續(xù)優(yōu)化，得到最優(yōu)設(shè)計(jì)方案。另外，一些機(jī)械零件設(shè)計(jì)軟件還支持相關(guān)力學(xué)參數(shù)的計(jì)算、模擬分析，可以幫助設(shè)計(jì)人員對(duì)零部件設(shè)計(jì)方案的可行性進(jìn)行進(jìn)一步的分析。當(dāng)然，可以看出，設(shè)計(jì)軟件的應(yīng)用，可以大幅度提高設(shè)計(jì)效率和設(shè)計(jì)質(zhì)量，同時(shí)還可以給機(jī)械加工人員提供可視化的三維設(shè)計(jì)圖，為后續(xù)的機(jī)械加工提供支持。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在如今機(jī)械化產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展的背景下，大量精細(xì)化程度高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的機(jī)械系統(tǒng)逐步出現(xiàn)在人們的生產(chǎn)活動(dòng)中。加強(qiáng)對(duì)機(jī)械零件加工的全過(guò)程監(jiān)測(cè)和質(zhì)量控制，才能全面提高機(jī)械零件設(shè)計(jì)水平和加工質(zhì)量，為社會(huì)的持續(xù)發(fā)展做出關(guān)鍵的貢獻(xiàn)。