衣倩 高健

摘 要：随着机械加工业的快速发展和市场竞争的日益激烈，对设计的要求也越来越高。机械加工业在不断改革创新的条件下，只有在不断提高机械加工质量的前提下，才能有效地保证产品性能，进一步满足现代发展的实际需要。分析了机械设计中材料的选择、机械设计和制造产品的质量要素、标准化和机加工润滑油的应用以及影响机加工表面层物理机械性能的因素。

关键词：机械设计;材料;标准化;润滑剂

前言：

为了在激烈的市场竞争中扩大市场份额，提高生产效率，机械企业必须提高产品质量。我国的机械设计与加工还存在许多不足之处。为了促进机械设计更好的发展，必须完善这些不足，制定完善的管理措施，加强机械设计加工水平。

一.有效提高机械设计标准化水平

1.机械零件是机器的基本部件。对于机械零件的设计来说，标准化的作用是非常重要的。所谓零件标准化，就是通过零件的尺寸、结构要素、材料性能、检验方法、设计方法、图纸要求，制定出人人都必须遵守的各种标准。标准化带来的好处体现在：

（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）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。

（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.在设计阶段做好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，制造商应根据市场需求的变化，不断更新产品品种，提高产品质量，减少材料消耗，提高经济效益。为了实现这些目标，标准化是必不可少的。必须采用标准化的方法，严格控制产品的设计，使企业在市场竞争中生存和发展，加快新产品的开发。

二.兼顾到机加工件表面层物理力学性能因素

在机械零部件加工生产的过程中，切削力和切削热能够对零部件表面物理力学性能产生影响。首先是表面层金相组织发生变化。磨削加工导致工作部位温度升高导致表面层金相组织发生变化，过硬的砂轮会引发切削堵塞，建议使用软砂轮，还要通过同时加大工件速度以及砂轮速度的方式避免工件表面温度过高，辅之以高压大流量冷却的方式提高降温效果以及消除砂轮切屑堵塞现象。其次是零部件加工表面冷作硬化，一些零部件在进行加工时出现了表面层金属的塑性变形状况，导致晶体间出现滑移，晶格出现变形，引发晶粒出现变长、破损以及出现纤维化状况，导致材料强化，增加了强度与硬度。另外，零部件表面层残余应力也要引起注意，在对零部件材料进行切削过程中，其表面组织因为出现了形状或者组织上的变化，表层和基体衔接处因相互平衡作用出现弹性应力，主要为冷态塑性变形、热态塑性变形、金相组织变化等方面因素导致。

三.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。

1.润滑剂的作用和技术要求

我们使用的金属切屑润滑剂的主要目的是：①延长刀具的使用寿命;②保证和提高工件的加工尺寸精度;③改善工件表面的光洁度;④及时排除金属屑，确保切削过程顺利进行;⑤及时带走切屑热，迅速均匀冷却刀具和工件等;⑥防止机床和工件产生腐蚀和锈蚀;⑦提高切削加工效率，降低成本。为实现上述目的，要求金属切屑润滑剂必须具备以下几方面主要性能：

（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。

（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）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。

（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%—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。

2.金属切削润滑剂的选择

选择金属切削润滑剂，首先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时，通常可以采用水溶性;对于供液困难或切削液不易达到切削区时采用纯油性金属切削液（如攻丝、内孔拉削等），其他情况下通常可采用水溶性金属切削液等。

其次，在选取了切削液类型后，还要根据被加工件材质及对工件的加工精度和粗糙度的要求等，初步选取切削液的品种。然后根据不同材质的不同特性选取不同的切削液产品，

由于机械设备在运行过程中，受载荷以及零件加工精度等方面的影响，摩擦和磨损是不可避免的。随着机械设备的工作条件日益苛刻，或工作强度的提高，对润滑剂性能的要求也越来越高，同时，往往要求一种润滑剂要具有多种功能。实践表明，润滑剂在减小机械磨损，延长机械使用寿命方面起着十分关键的作用。

四.结束语

在机械设计过程中，我们必须考虑所有情况，选择高性价比的材料，而合理使用润滑油时，降低成本处理到最低限度，提高设备使用寿命，不断提高生产的经济效益。此外，要加强设计过程，旨在加强员工的培训，提高专业技能和设计师的責任感的水平，以确保其设计过程中考虑到约束可以集成各方面的管理，从提高设计质量的根本。

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