赵 冬

（宿州职业技术学院，安徽 宿州 234000）

随着我国经济的发展，科学技术水平的提升，对机械制造过程中的零件质量也提出了更高要求。零件结构越来越复杂，结构形式也呈现多样化，这给机械加工技术提出了一定的挑战。在加工前，对零件结构进行科学的设计，发挥零件的设计功能，能够有效改善零件加工中的工艺技术问题。对零件结构进行合理设计能够在一定程度上解决机械加工效益与质量问题，在生产中，由于设计方案不当，产品零件经常出现无法加工的问题，不但会影响生产进度，还会损害企业经济效益。所以，合理设计零件结构就有着显著的意义。加工出低消耗、高性能的机械零件能够进一步提高生产效率。

1 成本考虑

工厂生产的目的是为了获得经济效益，提高经济效益的方法除了可通过增加收入来实现，还能通过降低生产成本来实现这一目标。机械加工零件具有一定的生产成本控制弹性，零件结构的合理设计能够最大限度的降低生产成本。

1.1 合理设计可有效减少加工的次数

在加工机械零件时，材料运输是其中的一项重要环节。在车间地面、流水线，零件加工是流转的，会消耗一定的物力、人力资源，如果没有对加工工序进行合理设计，就会增加加工成本。对机械加工零件进行合理设计需要简化工序，实现减少加工成本的目标。

1.2 合理设计可提高生产速度及节约材料

在机械加工的过程中，需要进行金属切削，这需要消耗一定的时间成本，会浪费大量材料。如果零件结构十分复杂，会增加切削量，提升切削体积，也会使机械加工成本增加。如果零件结构又薄又均匀，不仅会节约切削时间，促进机械加工，使刀具磨损更加均匀，切屑量大幅降低，材料损耗也因此降低，能对加工成本进行有效控制。与此同时，当砂轮、刀具与工件进行加工过程中，会受到零件复杂程度的影响，对加工进度造成一定的阻碍，不但会使刀具与零件出现损伤，还会造成经济损失。基于此，在对零件进行设计时，要为提高加工进度进行合理设计，防止由于加工进度而出现的成本流失。

1.3 合理设计对零件加工精度的影响

加工精度是指在完成加工后，零件尺寸、形状、位置等能够与设计数据相符，是影响零件加工品质的重要因素。在机械加工精度中，会受到不同因素的影响，尤其是加工中的受热与受力而产生的变形。在机械加工时，零件由于结构的不同所产生的变形影响也会有不小的差异。例如腔体零件内部为空腔状态，在去除空腔内部余量时，零件不可避免的会出现内缩，进而导致零件出现变形。所以在对空腔零件进行优化设计时，可进一步提升抗变形能力。可以将零件调整为盒的形状，用闭口代替开口端结构。还可以加强零件薄弱环节，增设加强筋，改进零件整体结构，防止其出现变形。

2 机械加工零件结构的合理设计

数控技术主要是借助数字化的程序来控制设备的自动化加工技术。伴随着国内控制技术不断地进步发展，数控技术控制功能变得日益多样化，预先设定好的系统程序可实现自动控制设备操作，通过计算机信息化系统来替代传统硬件逻辑的电路装置设备，实现信息数据存储、处理等，并借助数据信息传输至计算机的终端，开展数据信息的运算及逻辑判断分析，实现自动化控制设备各项功能。机械加工通常包含的内容较多，零件加工往往占据重要位置。伴随着国内机械加工操作期间数据机床的广泛应用，使用数控机床已经逐渐成为了零件加工的主流。在数控机床加工过程中，零件加工所需时间及整体质量均会受到该数控程序自身的影响，操作工对零件加工质量方面的影响相对较小一些。故数控加工期间，怎样编制科学有效的数控加工操作程序，将对于零件加工整体质量起着至关重要的作用。程序自身编程及加工通常会受机床零件的结构所影响或者制约。故合理的设计零件结构这一举措的重要性不容忽视，是数控加工零件质量的前提保证，以下为具体措施：

2.1 编制程序

伴随着国内现代化信息技术日益迅猛发展，现如今机械加工业取向智能化、自动化，借助加工程序来控制零件的加工处理，编制系统程序通常是以零件具体结构形式为基础实施的具体加工操作。故广大设计师们在设计零件结构过程中，先明确好零件的实际使用性能，再尽量简化零件结构，在零件结构优化设计中要充分考虑到加工工艺过程，这样可有效减少数控加工编程的复杂程度。这其中主要包含着设定好零件具体尺寸、分析零件几何图形、分析零件结构内所存在着相交或平行的关系等，以确保零件的质量性能为前提条件，使得数控加工编程更为快速准确地掌握编程相应坐标，统一零件加工编程、设计及加工工艺等。设计师标注零件尺寸过程中，需尤为注意的是要确保编程原点与零件加工基准尺寸相符合，便于后期减少换算的工作量，提高设计效率及质量，也进一步提升零件结构整体设计的科学合理性。

2.2 装夹加工设计

零件加工操作期间，零件的装夹是影响加工精度的一个重要因素，根据零件的不同结构尺寸，有的可以实现一次装夹完成零件全部加工过程，但是有的零件加工需进行多次装夹，进而影响零件实际加工的精度。由于数控机床实际加工期间不可人为性地做出任何调整，故设计零件结构期间，设计师应当尽可能地确保工件定位的可靠性，充分考虑到后期零件加工过程的装夹问题，尽量减少装夹次数。针对零件加工工艺中，应使零件的加工基准与编程基准重合，并将其作为定位的基本点，确保零件经过多次装夹后还可回归至基本点位置，便于加工精度的有效提升，充分满足于一次性针对零件的表面做各种加工处理操作的现实需求及各项标准，全面提升零件加工整体设计的科学合理性。

2.3 优化零件结构设计

材料的不同，所具备的性能也不同，所以在选定材料后，要掌握好材料的工艺性能。例如在某产品选择铸铁材料进行制造时，由于铸铁具有较好的铸造性能，所以要采取铸造生产，此时，零件的结构形式要满足铸造需求，最好选择薄壁结构形式，如果选择实心铸铁结构一般是不合理的。而如果用45钢铸造凸轮轴，其铸造性能要好于锻造性能，如果将凸轮轴设计成空心结构，会增加成本，而且工艺性能也不符合需求，因此机械加工零件结构性能要与材料保持一致。

2.4 协调生产工艺过程

机械加工零件结构要符合生产工艺过程，符合加工工艺路线。如果选择铸铁铸造箱体时，箱体结构要符合砂型工艺需求，例如，零件壁要均匀，在拐角处要留有圆角，可通过加强筋增加箱体韧性。在箱体设计时，要考虑到磨削、铣削等工艺要求，而且在拐角处要有退刀槽。

2.5 优化毛坯成形工艺

在铸造成形时，造型工艺具有多变性，会生产出结构复杂的机械零件。可通过中空结构提升机械零件的韧性，降低材料用量。例如在设计箱体时，如果通过焊接方法，会导致内腔过于复杂，增加生产难度。可以选择毛坯成形法，在设计机械零件时注意切削加工，会降低生产难度，节约生产成本。

3 结语

综上所述，通过以上分析论述能够更加深刻地认识到合理设计机械加工的零件结构这一举措重要性及具体实施办法。对于机械零件生产制造工作来说，零件结构设计起到了重要的作用，只有通过合理的结构设计，才能保证加工工作顺利进行。以加工技术条件为基础，通过改进设计工艺，能够提高加工精度，降低产品残次率，减少人力物力浪费，提高企业经济效益。