机械零件论文十篇

导语：如何才能写好一篇机械零件论文，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

机械零件论文篇1

论文摘要：检测是对机械零件中包括长度、角度、粗糙度、几何形状和相互位置等尺寸的测量。机械零件的检测极为重要，它是把握产品质量的关键环节，检测人员必须在充分准备的基础上按照程序进行，并要分析误差的产生原因。

机械零件的技术要求很多,它有几何形状、尺寸公差、形位公差、表面粗糙度、材质的化学成份及硬度等。检测时先从何处着手,用哪些量具,采用什么样的先进方法,是检测中技术性很强的一个问题。为了使产品质量信得过,避免出现错检、误检和漏检,对此检测人员应遵守程序，做好各方面工作。

一、测前准备

1、阅读图纸。检验人员要通过对视图的分析,掌握零件的形体结构。首先分析主视图,然后按顺序分析其它视图。同时要把各视图由哪些表面组成,如平面、圆柱面、圆弧面、螺旋面等,组成表面的特征,如孔、槽等,它们之间的位置都要看懂、记清楚。检验人员要认真看图纸中的尺寸,通过看尺寸,可以了解零件的大小,看尺寸要从长、宽、高三个方向的设计基准进行分析,要分清定形尺寸、定位尺寸、关键尺寸,要分清精加工面、粗加工面和非加工面。在关键尺寸中,根据公差精度,表面粗糙度等级分析零件在整机中的作用，对于特殊零件,如齿轮、蜗轮蜗杆、丝杠、凸轮等有专业功能的零件,要会运用专业技术标准。掌握各类机械零件的国家标准,是检验人员的基本功。有表面需热处理的工序零件,应注意处理前后尺寸公差变化的情况。检验人员还应分析图纸中的标题栏，标题栏内标有所用材料零件名称,通过看标题栏,掌握零件所用材料规格、牌号和标准,从中分析材料的工艺性能,以及对加工质量的影响。工作中,我曾遇到这样一个问题，在铣床上加工一批不锈钢支架,因所选铣刀材料不对,造成加工表面粗糙度不好,并且效率较低,严重影响了产品精度与产品质量。我发现了问题严重性后,选择了合适材料的铣刀,试用后,速度又快,表面粗糙度又好。

2、分析工艺文件。工艺文件是加工、检验零件的指导书,一定要认真仔细查看。按照加工顺序,对每个工序加工的部位、尺寸、工序余量、工艺尺寸换算都要认真审阅,同时应了解关键工序的装夹方法,定位基准和所使用的设备、工装夹具刀具等技术要求。往往有个别操作者不按工艺中所制订的工序加工,从而对整个机械零件的加工后造成不合格的后果,这一问题常常又被检验人员所忽视。待安装时,不能使用,造成了成批产品报废。

3、合理选用量具、确定测量方法。当看清图纸和工艺文件后,下一步就是选取恰当的量具进行机械零件检测。根据被测工件的几何形状、尺寸大小、生产批量等选用。如测量圆柱台阶轴时,带公差装轴承部位,应选用卡尺、千分尺、钢板尺等；如测量带公差的内孔尺寸时,应选用卡尺、钢板尺、内径百分表或内径千分尺等。有些被测零件,用现有的量具不能直接检测,这就要求检测人员,根据一定的实践经验、书本理论知识,用现有的量具进行整改,或进行一系列检测工具的制作。

二、检测（测量）

1、合理选用测量基准。测量基准应尽量与设计基准、工艺基准重合。在任选基准时,要选用精度高,能保证测量时稳定可靠的部位作为检验的基准。如测量同轴度、圆跳动、套类零件以内孔,轴类零件以中心孔为基准；测量垂直度应以大面为基准；测量辊类零件的圆跳动以两端轴头下轴承的台阶(将两端轴承台阶放在“V”型铁上)为基准。

2、表面检测。机械零件的破坏,一般总是从表面层开始的。产品的性能,尤其是它的可靠性和耐久性,在很大程度上取决于零件表面层的质量。研究机械加工表面质量的目的就是为了掌握机械加工中各种工艺因素对加工表面质量影响的规律,以便运用这些规律来控制加工过程,最终达到改善表面质量、提高产品使用性能的目的，如磕碰、划伤、变形、裂纹等。细长轴、薄壁件注意变形、冷冲件要注意裂纹、螺纹类零件、铜材质件要注意磕碰、划伤等。对以上检测的机械零件,检测完后,都要认真作记录,特别是半成品,对合格品、返修品、报废产品要分清,并作上标记,以免混淆不清。

3、检测尺寸公差。测量时应尽量采用直接测量法,因为直接测量法比较简便,很直观,无需繁琐的计算，如测量轴的直径等。有些尺寸无法直接测量,就需用间接测量,间接测量方法比较麻烦,有时需用繁琐的函数计算,计算时要细心,不能少一个因素，如测量角度、锥度、孔心距等。当检查形状复杂,尺寸较多的零件时,测量前应先列一个清单,对要求的尺寸写在一边,实际测量的尺寸在另一边,按照清单一个尺寸一个尺寸的测量,并将测量结果直接填入实际尺寸一边。待测量完后,根据清单汇总的尺寸判断零件合格与否，这样既不会漏掉一个尺寸,又能保证检测质量。

4、检测形位公差。按国家标准规定有14种形位公差项目。对于测量形位公差时,要注意应按国家标准或企业标准执行，如轴、长方件要测量直线度，键槽要测量其对称度。

三、测量误差与原因分析

测量过程中,影响所得的数据准确性的因素非常多。测量误差可以分为三大类：随机误差、粗大误差、系统误差。

1、随机误差。在相同条件下,测量同一量时误差的大小和方向都是变化的,而且没有变化的规律,这种误差就是随机误差。引起随机误差的原因有量具或者量仪各部分的间隙和变形,测量力的变化,目测或者估计的判断误差。消除的方法主要是从误差根源予以消除(减小温度波动、控制测量力等),还可以按照正态分布概率估算随机误差的大小。

2、粗大误差。粗大误差是明显歪曲测量结果的误差。造成这种误差的原因是测量时精力不集中、疏忽大意,比如测量人员疏忽造成的读数误差、记录误差、计算误差,以及其他外界的不正常的干扰因素。含有粗大误差的测量值叫做坏值,应该剔除不用。

3、系统误差。在相同条件下,重复测量同一量时误差的大小和方向保持不变,或者测量时条件改变,误差按照一定的规律变化,这种误差为系统误差。引起系统误差的原因有量具或者量仪的刻度不准确,校正量具或者量仪的校正工具有误差,精密测量时环境的温度没有在20度(摄氏温度)。消除系统误差方法有,测量前必须对所有计量器具进行检定,应当对照规程进行修正消除误差。另外,保证刻度对准零位,必须测量前,仔细检查计量器具,保证足够的准确性。

机械零件论文篇2

流程影响机械制品质量的因素是多方面的，例如原材料质量、加工流程和工艺等，对于机械加工人员来说，必须严格按照规定的工艺和流程制造，尽量减少制造过程中外界因素造成的误差，下面针对机械加工工艺和其流程展开探讨。

1.1制定加工工艺加工机械之前需要一定准备工作，主要是整理和设计零部件工艺路线，准备好每一道工序所需的工具和材料等，制定完善的机械加工工艺路线需要注意两点：首先，粗加工和精加工不能混淆，必须按照加工工艺的不同，安排合适的热处理时间，并且需要使用合适的加工设备；第二，最好先加工基准面，机械加工分为很多道工序，一般情况下需要优先加工基准面，这样才能保证后续加工孔位置和平面的精准度。

1.2加工工艺流程机械零部件加工工艺流程分为两个部分，即前期加工工艺和后期加工工艺，这两个部分都要在技术监督下严格按照生产流程和工艺标准进行。通过加工原材料得到半成品，加工半成品后得到机械制品，但是除了加工半成品和原材料，还包括加工前的准备、输送与保存原材料、加工零部件毛坯等工序，可以看到，机械制造工作比较复杂。但是随着科学技术水平的提高，很多制造企业已经实现了制造自动化，运用科学的生产管理模式和先进的软件、硬件，实现机械制造的自动化、规范化和标准化，有效的提高了生产质量和生产效率，保证企业在激烈的市场竞争中有立足之地。

2零部件精度影响因素分析下面将从几个方面，分析零部件精度受到的影响因素。

2.1加工工艺影响一般情况下，零部件加工都是使用机床，机床精度就成为了零部件精度的影响因素之一，简单来说，机床控制加工刀具的速度和其他变化，而零部件直接受到加工刀具的作用，表面几何精度受到机床主轴回转误差的直接影响，如果机床存在主轴回转误差或者其他方面的精度问题，都会给零部件尺寸和外形带来较大的误差；再者，如果机床主轴径向、轴向发生轻微震动，也会影响零部件精度，举例来说，单纯的主轴角度摆动会造成零部件的圆柱度误差，而径向圆跳动则会造成圆度误差，但是圆度误差不会造成平面误差。所以，要保证零部件加工精度，要尽量增加机床主轴设计、安装、制造的精度，减少机床运行时的主轴偏差。除了使用刀具加工零部件，还需要使用专业夹具固定零部件，夹具精度也会影响零部件精度。夹具制造、安装都会产生误差，在使用过程中还会产生变形、磨损，这些都是造成夹具误差的因素，但是诸如使用中磨损等因素往往不被人们注意。在加工零部件的过程中，如果发现夹具有偏差，就需要及时采取措施调整，一般情况下可以采用补偿技术来减小误差，保证误差在可接受的范围内；部分机床自带补偿装置，直接使用补偿装置修正夹具误差即可。造成误差的原因是多方面的，矫正误差也并不见得一定准确，我们需要针对不同的情况采取不同的措施。

2.2受力形变影响使用设备加工零部件时，设备会受到一定的外力作用，长此以往，设备材料会发生“疲劳”现象，发生不可逆转的形变，机械加工中，设备会受到重力、切削力等其他多种作用力，导致加工设备变形。现在机械制造企业大多数使用数控机床进行零部件加工，程序步骤、数值都预定好，但是由于加工设备产生形变，预定的数值和实际不相符合，夹具、刀具位置会发生变化，从而导致零部件的尺寸和几何误差，在零部件加工过程中，有几个方面的因素会造成受力形变误差：工件刚度：如果刀具、机床等设备的刚度远比零部件高，加工过程中刀具和机床就会对零部件产生外力造成其形变，影响零部件精度；刀具刚度：如果内型加工刀杆和外圆车刀强度有较大差异，刀杆就会受到外力产生形变，对加工孔精度产生影响。在零部件加工过程中，我们可以采用措施减小误差，例如：增强加工设备刚度，尽量使用抗压、抗拉性能较好的高强度材料等。

2.3残余应力影响在零部件加工过程中会产生残余应力，例如锻造、铸造毛坯以及冷却时，由于毛坯各个组成部分材料不同，因此冷却速度也会有差异，材料伸缩速度差异造成形变。针对这种问题，可以采用包括震动时效和热时效在内的人工时效，什么是热时效？就是将零部件放在加热炉内加热，达到规定温度后和炉子共同冷却以消除应力。

3提高精度的若干措施

3.1误差补偿对于零部件加工过程中，设备的原始误差，我们可以采用误差补偿法，简单来说，就是人工制造一些误差，消除设备本身误差带来的影响以提高零部件精度；抑或制造误差来抵消设备误差。

3.2降低原始误差这是最基本的做法，主要是提高夹具、机床、刀具等设备本身的精度，减小、消除设备应力，尽量让设备和零部件不受外力影响以减小形变。针对不同的影响零部件精度的因素，我们应采取不同的措施。

4结束语

机械零件论文篇3

关键词：零部件 可靠性 优化设计

中图分类号：TH122 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）12（c）-0083-01

1 机械零部件可靠性设计的作用

可靠性设计是指以形成产品可靠性为目标的设计技术，又称概率设计，将外载荷、承受能力、零部件尺寸等各设计参数看作随机性的变量，并服从一定的分布，应用数理统计、概率论与力学理论，综合所有随机因素的影响，得出避免零部件出现破坏概率的相关公式，由此形成与实际情况相符合的零部件设计，确保零部件的可靠性和结构安全，控制失效的发生率在可接受的范围内。概率设计法的作用体现在两个问题的解决。首先，分析计算根据设计而进行，确定了产品的可靠度；其次，根据任务提出的可靠性指标，确定零部件的参数，从而帮助设计者和生产者对零部件可靠性有清晰明确的了解。

2 机械零部件可靠性优化设计现状

目前，主要使用可靠性优化设计方法还是传统的设计方法。这种方法在设计机械零件时，一般都将零件的强度、应力和安全系数都是当作是单值的，将安全系数与根据实际使用经验规定的某一数值相比较，如果前者大于后者，就说明零件是安全的。但是由于没有考虑到各参数的随机性，把各个设计参数看成是单一的确定值，因此并不能预测零部件可靠运行的概率，很难与客观实际的最优化方案相符，设计人员也不好把握其设计产品的可靠性。

以概率论和数理统计等作为工具的可靠性设计方法，避开了主观的人为因素在设计过程中的影响，外界条件变化得到了从整体上的把握，设计结果更贴近客观情况。可靠性设计广泛应用在机械零部件可靠性设计的各种问题中，更科学地解决了许多繁琐的传统设计方法有心无力的问题。

3 机械零部件可靠性设计方法

机械零部件可靠性的设计不仅需要的是与时俱进、把脉时代的创新精神，更需要把握零部件质量保证和可靠性优化设计的科学方法。机械零部件可靠性设计是基于传统机械设计以及其他的优化设计方法进行的，由于机械产品有着千差万别的功能和结构相异之处，因此，机械零部件可靠性的设计方法以及优化方式的选择需要因地制宜。

3.1 权衡与耐环境设计

权衡设计是对可靠性、质量、体积、成本等要素进行综合衡量后，制定出最佳方案的设计方法。耐环境设计也是进行综合考虑的一种优化设计方式，从机械零部件生产之初，就将零部件在整个寿命周期内可能遭遇的各种环境影响考虑在内，包括运输的碰撞、空气干湿程度对设备的作用、设备保养合理程度等，通过对这些环境因素的分析，在零部件生产用料和生产技艺上加以优化，从而进行保护和保证零部件自身乃至机械设备的可靠性。

3.2 预防故障设计法

机械设备的运作是整体性运作，处于完整的串联式系统中。实现“整体功能大于部分功能之和”的目标，优化机械设备的可靠性，首先需要优化零部件的可靠性。机械设备的零部件需要进行严格的选择和控制，对外购件需要严格把控，标准件和通用件要优先选用。选用之前要对零部件进行分析验证，最大程度利用故障分析成果，以成熟的经验和经过分析验证证实的方案。

3.3 简化与余度设计

简化设计指的是在满足特定功能的条件下，设计应该合理简化，如零部件的数量尽量避免冗余。所谓“多个香炉多只鬼”，越复杂越容易出现错误和故障，可靠性的优化就更无从谈起了。这不仅是可靠性优化设计的一个基本原则，也是避开故障、提高可靠性的最有效方式。简化意味着减少不必要的部分，而并非依靠少部分超负荷承担大部分的工作，零部件的简化需要从整体着眼，仔细分析零部件的组合与配合的最佳方式。余度设计则是从整体入手，类似于计算机中的备份功能。通过对完成规定功能设置重复的结构、备件等，以防局部故障或失效时，机械设备整体系统依然保存着规定的功能。

3.4 概率设计法

将应力一强度干涉理论作为基础原理支撑，把应力和强度作为服从一定分布的随机变量处理。处理设计对象中与设计有关的参数、变量等部分，成为服从特定的统计规律的随机变量，建立符合可靠性设计标准的概率数学模型，通过概率与数理统计理论和强度理论，得出在给定条件下零部件产生破坏的概率公式，求出在给定的可靠度中零部件的尺寸、寿命等，使其在符合要求并且得出最好的设计参数。这种方法巧妙地填补了常规设计的缺陷，而且较为贴近生产实际。

4 结语

综上所述，机械可靠性设计的方法是在传统方法以及旁支方式上得到发展与完善的。成功的机械零部件可靠性优化设计，在把握设计参数的随机性、多参数的设计以及在设计中预测该零部件的可靠度等问题上都有全局性思路的贯穿。想要在国际市场竞争上占据一席之地，拥有良好的可靠性是我国机械产品生产商努力的大方向，机械零部件的可靠性优化设计其重要性不言而喻。因此，在对这个问题进行研究时，不仅要有创新的思想，还要有科学可靠的设计方法。

参考文献

[1] 徐祺祥.机械产品的可靠性分析—— 介绍FMEA和FTA分析法[J].机械设计与研究，1984（1）.

[2] 何周琴.机械零部件可靠性设计之概率设计法[J].自动化与仪器仪表，2010（3）.

[3] 王新刚，张义民，王宝艳.机械零部件的动态可靠性分析[J].兵工学报，2009（11）.

[4] 王正.零部件与系统动态可靠性建模理论与方法[D].东北大学，2007.

[5] 赵淑莹，杨晨升.基于可靠性的机械零部件设计研究[J].机械工程师，2010（3）.

[6] 王新刚.机械零部件时变可靠性稳健优化设计若干问题的研究[D].东北大学，2009.

机械零件论文篇4

关键词 机械加工零件；表面纹理；缺陷检测

中图分类号TH13 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）96-0151-02

0引言

在当今工业生产中，对机械加工零件进行必要的检测，保证其质量是非常有必要的，其已经成为了有效控制产品质量的重要手段。在工业生产的过程中，检测机械零件的质量，对其质量进行严格的控制已经被广泛的应用了。

1 对机械加工零件表面纹理缺陷进行检测的必要性

机械加工生产是现代工业的重要内容。在竞争力非常激烈的今天，工业生产需要不断革新、保证质量来提高自身的市场竞争力。机械加工零件对于机械的重要性不言而喻。如果零件质量不达标，就会影响机器的运行，甚至还会带来难以挽回的结果。

在实际加工过程中，受到了刀具形成变化以及材料特点等影响，零件的表面都会出现这样或者那样的问题，比如零件方向不准确、反光的特性非常差等问题。对机械加工零件表面进行检测时，其表面也会存在着微小的纹理缺陷，这些问题往往是无法逃避我们的眼睛的。然而，纹理缺陷利用计算机进行检测却是非常困难的，这对保证零件的质量是非常不利的。因此，加强对机械零件的表面纹理的检测力度是经济发展的要求，更是社会发展的必然选择，是非常有必要的。

2 机械加工零件表面纹理缺陷检测系统分析

3 机械加工零件表面纹理特征分析

4 缺陷纹理提取方法

对图像进行滤波处理，可以有效抑制背景纹理的图像。相反，此时那些存在缺陷的纹理图像则会被极大的增强，从而使人们能够更清楚地区分开缺陷纹理与背景纹理，区分的时候是通过利用阈值分割方法来进行的。值得注意的是，在使用这种方法进行区分时会出现一些情况，一方面是存在缺陷目标，另一方面还存在着噪声点。也正因为如此，需要在使用过程中进行必要的处理，以此来达到消除掉噪声产生的影响。在处理的时候，一定要认清噪声点与纹理缺陷，两者的主要区别在于，纹理缺陷是存在有一定的形状的，而噪声点反映在二值图像上是随机分布的孤立点，其分布是随机的。

实践应经证明：开运算对于消除细小的噪声以及平滑较大物体边界有着显著的效果。通过对图像进行相应的开运算，能够有效地消除孤立点。此外，由于开运算会经历一个先腐蚀、后膨胀的过程，还可以将因为图像分割而造成的误差有效消除掉。

值得一提的是，在瑕疵、玷点的傅里叶频谱中所显现出来的纹理基本上是随机的，当采用滤波的方式处理完后，其纹理的信息会被有效保存，不至于丢失的很多。不仅如此，经过滤波处理后的图像，其纹理缺陷与其背景的灰度是有着非常大的差距的。也正因为如此，这种方法对机械加工零件的瑕疵、玷点的检测正确率可以保持在一个较高的水平上。此外，因为零件表面的划痕是有方向性的特点的，如果划痕与机械加工的纹理的方向是一致的时候，此时就很难检测出来，进而使检测正确率下降。

5结论

机械加工零件的表面存在有纹理缺陷，这对零件的质量有着非常大的影响。采用有效的检测手段，将这些缺陷检测出来是非常有必要的。通过利用机械加工零件表面纹理图像检测的视觉检测方法，将缺陷纹理分离出来，可以使检测率大大提升，具有较强的实用性。

参考文献

[1]秦丽萍，林克正，师晶.缺陷检测中的边缘检测[A]；黑龙江省计算机学会2007年学术交流年会论文集[C]，2007.

机械零件论文篇5

关键词：机械零件 优化设计 可靠性

提升机械零件的可靠性，需要从设计的环节解决机械产品固有的可靠性要求，同时还需要在制造过程中提供可靠保证。面对市场的激烈竞争，机械产品需要具备良好的可靠性指标，才能拥有最基础的立足根本，由此可见机械零件的可靠性优化设计至关重要。机械零件的设计应该跟随时代的发展适当的创新，同时体现出时代的特色，注重零件的使用质量和安全可靠，掌握科学合理的优化设计技巧。

一、机械零件可靠性优化设计的意义

可靠性对于机械零件来说具有至关重要的影响，主要是指通过形成产品的可靠性作目标的设计方案，同时也被称作概率设计，主要是涵盖了外荷载、承受能力及想相关尺寸等具体的指标，在服从随机因素的基础上，避免零部件出现破坏，从而形成合理的科学的设计方案，保证机械零件的可靠性和结构的安全可靠，控制好失效的发生概率。优化设计方案的提出，可以依照具体的计算展开设计的过程，确保产品的可靠程度，同时根相关的任务指标，确立可靠性标准，同时归纳零件的具体参数，帮助设计人员和生产者更好的掌握零件设计的可靠性原则。

二、机械零件可靠性优化设计的现状分析

现阶段，依靠可靠性优化设计的方案仍然较为传统，因此在设计零件的时候，还是会将零件的具体强度、应力和安全系数等作为单值分析，把安全系数和根据具体使用的某一数值进行比较分析，发现如果前者相较于后者更大，则证明零件符合安全标准。但是并没有分析各个参数存在的随机性，将各个设计参数看作是单一的确定值，无法准确的预测零部件可靠运行的实际概率，所以难以客观的选出最优方案，相关的设计人员也难以把握设计产品的可靠性。

通过概率论和数理统计的方式，可以准确的分析零件的可靠性设计技巧，这个过程就避开了主观人为因素的影响，同时，也能更加准确的把握外界条件的变化，确保设计的结果更加贴合客观情况。可靠性的设计被广泛的运用于机械零件可靠性优化设计的多种问题中，通过更加科学的方案，解决了诸多较为繁琐的传统设计方式带来的不便，更有助于满足现代社会对于精巧设计的需求。

三、机械零件可靠性优化设计的具体方案

机械零件可靠性优化设计的具体方案应该跟随时代的发展不断创新，同时也需要时刻关注零件的具体质量，确保在可靠性设计的时候，更好的掌握科学的方式方法。机械零件的可靠性优化设计相较于传统的机械设计方案来说，更有助于综合分析机械产品的功能和结构形态，体现出因势利导的优势。

（一）权衡与耐环境设计

权衡设计对于机械零件的可靠性影响深远，因此可以综合分析零件的质量、体积和成本等各个要素，确保制定出更为合理科学的设计方案。耐环境设计则可以综合分析，涉及到机械零件的诞生到运用，在机械零件生产之初，可以充分考虑到零件在整个寿命周期内所能遭遇到的各种环境，其中涉及到运输的碰撞问题、空气的干湿程度对机械零件产生的影响，经过对相关环境因素的综合分析，可以对零件生产过程中的用料、技艺等适当优化，由此确保零件自身和整个设备的安全可靠。

（二）预防故障设计法

机械设备在实际运作的过程中，往往需要调动整体运作，所以始终处于串联式的系统中。为了实现整体功能之和大于部分功能之和的目标，需要适当的优化机械零件的可靠性设计，通过对机械零件的严格挑选和控制，加之对外购零件的严格分析，可以及时明确零件本身存在的主要问题。在选用相关的零件时，还应该经过分析与验证的过程，确保在最大的程度上分析故障成果，利用较为成熟到位的经验适当分析验证零件的可靠性。

（三）简化及余度的设计

简化设计主要是指在满足了特定的功能基础上，设计的过程必须要适当的简化，比如零部件的数量应该适当的减少，避免出现冗余的情况。在机械设备运用的过程中，如果涉及到的零部件较多，则越容易出现一系列的问题和错误，可见可靠性的优化设计极为重要。简化和余度设计属于可靠性优化设计的基本原则，能够有效的避免故障并提升可靠性。简化的过程就是适当的减少不必要的部分，但是并不是减少超负荷的工作，零部件的简化应该从全方位的角度分析，仔细的分析零件的组合和具体的配合方式。余度设计需要适当的结合整体分析，也可以将其看作是备份过程。经过对完成功能设置重复的结构和备件等，确保因为局部的故障问题，影响机械设备整体系统的稳定性。

（四）概率设计法

这种方式主要是通过应力-强度干涉理论的指导作用，将应力和强度变作是分布随机变量的处理。处理设计的对象是机械零件的参数和变量部分，同时也应该符合特定的统计规律随机变量，确保构建起更为合理的可靠性设计标准概率数学模型。经过概率和数理统计理论的应用，在给定的条件下，得出零件发生破坏时的概率公式，由此计算出相应的尺寸和寿命等，确保设计出更符合要求的参数。这种方式可以及时弥补常规设计的缺陷，同时又能及时贴近生产的实际过程。

结语

综合分析，机械可靠性优化设计就是对传统设计方式的发展和完善。机械零件的可靠性优化设计能够及时掌握相关参数的随机性，同时也能在设计的过程中，及时预测零部件的可靠程度，确保更好的实现全局性的贯穿。为了更好的在竞争中占有一席之地，机械零件生产商应该注重可靠性优化设计的实践，通过正视机械零件可靠性的优化设计的重要性，在展开相关课题的讨论时，适当的加入创新思想，从而更贴合时代的发展需要。

参考文献

[1]赵雷.关于CAD技术在机械可靠性优化设计中的应用分析[J].科技展望，2015，36：45.

[2]帅宗良.汽车机械式变速器的可靠性优化设计[J].电子技术与软件工程，2015，04：256.

机械零件论文篇6

关键词：结构设计 重要性 轴的结构设计 思考

中图分类号：TH133.2 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）05（a）-0073-01

机械结构设计是机械设计的重要组成部分，各种分析计算试验的目的，都是为了把结构设计和制造得更好，工作的最终结果都要落实在结构设计方面。但是许多人往往花费大量的时间和精力，把机械设计的重点放在分析和计算方面，对结构设计相对缺乏关注。其中一个原因是因为现有的理论计算系统完整，容易理解和应用，而结构设计由于影响因素较多，涉及的方面复杂，不能够完整总结结构设计的规律；另外还由于设计者的结构设计经验不足，在设计时往往草率匆忙。这些情况直接影响了机械的整体质量，因此，有必要把结构设计重视起来。

该文主要讨论机械结构设计的重要性、设计实例和提高设计水平的思考。

1 结构设计的重要性

机械的结构设计是将机械的构型、设思以及机械系统的运动方案简图综合起来，再具体转化为具有合理结构的零部件的过程。

在机械设计中，结构设计与理论计算一样占有极其重要的地位。这是由于一台机械上的所有零件尺寸，只有一小部分是由理论计算决定的，而设计者往往需要根据整机的功能、强度、刚度以及加工性、安装、调试、维修等方面的要求，进行综合分析考虑，然后做出判断，进而确定机械结构中大量的形状、尺寸以及零件间的相对位置关系。所以说结构设计涉及了许多领域，结构设计具有复杂性综合性。

结构设计的重要性如下：

（1）结构是机械方案设计的具体体现。机械方案设计的结果都是以一定的结构形式表现出来，根据结构设计最终来完成零部件的加工、装配，满足机械产品的功能要求。

（2）结构设计是进行科学计算的基础。这是因为在机械设计中，计算是针对特定的机械结构进行的。

（3）影响机械结构设计的因素有很多，比如有材料的选择、尺寸和形状的确定、加工工艺和装配工艺的确定等等，结构设计的合理与否将直接决定机械的成本高低。

由上所述可知，合理进行机械的结构设计是显著提高产品质量的重要手段，结构设计是非常重要的。下面以轴的结构设计为例，来说明机械结构设计的应用。

2 轴的结构设计

轴的结构设计的任务，就是对轴进行合理设计，确定全部结构外形及其尺寸。影响轴结构的相关因素有很多，如在机器中轴的安装位置和要求，轴上零件的装配方案，轴上作用力和分布情况；轴上零件的相互位置及其固定方式；轴承的类型及其安装固定方式，轴的加工制造及装配工艺等要求。设计前有些因素是知道的，有些因素则是在设计过程中逐步确定的。轴的结构设计比较复杂，具有较大的灵活性和多样性，往往根据具体的工作情况而变化，对轴的结构来说，没有标准的设计形式。

但是在进行轴的结构设计时，不论遇到何种情况，都要满足下面几点设计要求：轴和轴上零件有确定的工作位置；轴上的零件便于安装拆卸和调整；轴的结构设计还要使轴具有良好的加工工艺性。

轴的结构设计过程：

（1）拟定轴上零件的装配方案。轴结构设计的前提要先拟定轴上零件的装配方案，来决定轴的形式。也就是要预先确定出主要零件在轴上的装配顺序、装配方向以及各零件之间的相互关系。要先设计出几个方案，进行分析对比，最后选择最佳的方案。

（2）轴上零件的定位。轴上零件的轴向定位主要采用套筒、轴肩、圆螺母、轴承端盖、轴端挡圈等来确定。轴上零件的周向定位常用的有键连接、销连接、花键连接、过盈配合、紧定螺钉等。

（3）轴的各段直径和长度的确定。在确定了轴上零件的装拆方案和定位以后，轴的形状就基本确定了。一般按轴所承受的扭矩估算出直径，并作为轴的最小直径，然后再根据前面轴上零件的装配和定位，逐步计算出各段轴的直径和长度。对于有配合要求的轴段，要按照设计手册采用标准直径；各轴段的长度的确定，主要根据轴上零件的宽度等；同时还要考虑零件的装配调整空间等。

（4）设计时还要考虑减少应力集中，满足制造安装的一些要求等等。

3 提高机械结构设计水平的思考

设计者在进行机械结构设计时，往往有很多困惑，尤其是初学者，除了按照常规的方法进行结构设计外，怎样才能设计出精美的机器零件，提高结构设计水平呢？下面和大家分享一下笔者的思考

（1）注重细节，总结教训。机械设计能够成功，设计者除了有扎实的基本功，还要有设计经验和阅历，更要认真地分析使用者的要求，研究和细化机械使用的全过程和可能出现的问题，并根据设计的案例进行归纳，吸取教训总结经验，这样才能设计出合理的机器。

（2）考虑制造安装，简化维修环节。机械结构的设计贯穿于设计、制造以及使用和维修的整个过程，任何疏忽都会酿成大错。一个好的设计是离不开制造的，对加工制造过程了解的越多，越有利于提高结构设计的水平。另外好的设计也要注重设备的维修性，更换部件时不要拆除全部机器，尽量将维修过程简化。

（3）不断学习，取长补短。设计者在结构设计时，要多参考一些成功的设计案例，多看一些设计的书籍和资料，逐步完善设计理念，采百家之长，这样设计时自然信手拈来。设计者只有通过不断地加强学习，才能够提高结构设计的质量。

4 结语

结构设计在机械设计方面具有举足轻重的作用。对于一个机械设计来说，整个机械的质量、寿命、成本等，与机器的结构设计密切相关。设计师在机械结构设计中，除了必要的设计能力，还需要严谨的科学态度，只有不断地学结，不断地积累经验，才能不断地进步。本篇文章仅是对有关机械结构设计的一些粗浅的认识，旨在提醒机械设计者在进行机械设计的过程中，重视对结构设计的把握，进而设计出更加科学、合理、完美的机械。

参考文献

[1] 吴宗泽.机械结构设计[M].北京：机械工业出版社，2011.

机械零件论文篇7

关键词：起重机械；疲劳断裂；可靠性；新进展

引言

起重机械的工作环境多变且复杂，在其使用期限内要承受数百万次以上的交变应力的循环作用。因此，疲劳断裂往往会成为一种常见的破坏形式。用理论的理想工作环境进行疲劳分析，能确定零部件和工程构件的使用寿命，而起重机械的复杂工作环境导致的不确定因素增加，使得理论上的疲劳寿命的准确性大打折扣。因此，需要结合疲劳学可靠性理论，综合统计和概率进行起重机械断裂疲劳可靠性分析具有重要的意义。

1.疲劳断裂理论

材料或结构失效的主要原因与形式包括变形、断裂、腐蚀，磨损、变性，其中断裂最为常见，危害性也最大，在很多情况下可能造成灾难性事故。在断裂事故中又以疲劳断裂为多为害，且多属性低应力脆性断裂，易失察失防。

工程中有许多金属零部件和工程构件，例如传动轴、滚动轴承、齿轮、弹簧、叶片等都是在变动载荷下工作的。按照不同的变动载荷作用方式，金属零件承受的应力可分为循环应力和交变应力两种。金属零部件在交变应力作用下，虽然所承受的应力小于材料的抗拉强度甚至小于材料的屈服强度，但经过较长时间的工作后会产生裂纹，甚至会突然发生完全断裂，这种现象称为金属的疲劳断裂。引起疲劳断裂的原因，一般认为是由于零部件的结构形状设计制造不合理，即在零件中的最薄弱的部位存在转角、孔、槽、螺纹等形状的突变而造成过大的应力集中，或者材料本身强度较低的部位，例如原有裂纹、软点、脱碳、夹杂、刀痕等缺陷处，在交变或循环应力的反复下产生了疲劳断裂，并随着应力的循环周次的增加，疲劳裂纹不断扩展，使零件承受载荷的有效面积不断减小，最后当减小到不能承受外加载荷的作用时，零件即发生突然断裂。

2.起重机械整车结构疲劳的数据样本采集与载荷谱编制

疲劳载荷包括周期载荷和非周期载荷，在多数情况下，作用在起重机械零部件和工程构件上的载荷是随变的，基于随机载荷的不确定性，需要用统计的方法对其进行处理，处理后的载荷-时间-历程被称为载荷谱。载荷谱能反映零部件的载荷变化情况，反映真实的工作状态。应用疲劳载荷谱，可以提高零部件和工程构件的抗疲劳强度，在零部件寿命预测上也大有帮助。通过在各种工况下的实际测验，收集起重机械的运行数据样本，经过统计分析可以获得起重机械的疲劳载荷谱。在编制疲劳载荷谱的过程中，要合理恰当地处理机械零部件承受的随机疲劳载荷，遵循遵守损伤等效原则。

运用人工智能进行疲劳载荷谱编制，能完整表达载荷历程的损伤特性。利用此方法，搜索各个顺序效应箱，遵循雨流技术和统计学原则，把循环逐级插入载荷序列中。处理载荷历程，需要对载荷循环进行提取，对载荷历程的载荷顺序效应要有明确表明。要满足原历程与载荷循环的等同性、载荷顺序效应的一致性，通常可采用分段处理装箱的方法。

3.运用随机有限元法进行随机结构分析

近二十年来，随机有限元法逐渐发展为一种新的工程数值计算方法。它的优点在于综合考虑随机参数的影响，因此在动力问题、符合材料力学、计算结构件的可靠度和非线性问题等领域得到了广泛的应用，在机械疲劳断裂可靠性分析方面也有显著的作用。起重机工况的复杂多变，使得许多不确定性因素影响起重机械的零部件和工程构件性能，作用在零部件局部的应力应变随机而变，这些随机变量恰好符合随机有限元法的研究范畴。

运用随机有限元法可以计算金属结构的可靠度，结合随机有限元法与可靠性分析可以得到疲劳裂纹扩展的规律。对疲劳断裂可靠性的分析，可以基于神经网络、基于支持向量机、基于混合遗传算法。神经网络函数适用于解决隐式极限状态方程，具有更高的逼近能力和普遍适应性；使得编程更加容易，同时也提高了计算精度。支持向量机是一种机器学习算法，它基于统计学习理论，小样本学习能力是它的突出优点，适用于结构可靠性分析。起重机械疲劳试验受限于试验时间和试验经费，因而用于疲劳试验的试件通常较少，而统计学要求大量的试验样本数据，故而起重机械小样本疲劳实验不能予以满足。基于支持向量机的疲劳断裂可靠性分析方法可以解决起重机械小样本试验数据问题，它能以较高的精度逼近真实的功能函数，减少隐式功能函数分析的次数，具有较高的工程实用性。混合遗传算法在起重机疲劳断裂可靠性分析中已经得到初步运用，它不受目标函数是否连续、线性、可微调等条件的限制，同时也弥补了遗传算法的一些不足。混合遗传算法优化结果较好，能减少迭代的次数，提高搜索效率。

4.起重机械疲劳断裂可靠性分析

起重机械的疲劳断裂过程为：局部出现高塑性区、萌生断断裂纹、短短裂纹扩散、长短裂纹扩散、零部件和机械构件功能失效。机械结构收外界应变影响，为平衡外载而引起外形的变化。局部应变评价通常用于服役起重机械的强度评估，随着随机有限元法在起重机械疲劳断裂分析领域的广泛应用，局部应变法得以推广。

二十世纪六十年代以来，传统疲劳断裂可靠性分析一步一步开拓发展，但是随着起重机械的快速发展，传统疲劳断裂可靠性分析的方法体现出了越来越严重的缺点，渐渐无法满足起重机械安全性的要求。二十世纪九十年代，应变疲劳法应运而生；应变疲劳法在起初的开拓探索阶段尚不成熟，二十一世纪出现的广义极大似然疲劳试验法，能以较少的试样数据获取概率应变疲劳性能数据，它不同于经典极大似然法，受限于在参考载荷水平之外单试样和单项幂指数疲劳关系的要求。新的广义极大似然疲劳试验法以及随机应变载荷疲劳可靠性模型的提出，形成了起重机械疲劳断裂可靠性分析的新方法和新理论。

参考文献：

[1]陈卫国.试论起重机械疲劳断裂可靠性的心进展.科技风，2012（21）

机械零件论文篇8

关键词：机械设计；课程教学；工科院校

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）23-0050-02

“机械设计”作为机械类本科学生一门十分重要的专业基础课，在机械类专业学生的培养体系中占有十分重要的地位。该课程既是“机械制图”“材料力学”“理论力学”“机械原理”等先导基础课程的具体应用，也是后续各种专业课的基础，在整个培养体系中起到承上启下的桥梁作用。[1]该课程的教学效果不仅影响学生相关专业课程的学习质量，也对学生应用及创新能力的培养具有至关重要的作用。

一、“机械设计”教学现状分析

“机械设计”作为机械类专业学生的一门核心课程，自建国初期就在国内各工科院校机械类专业普遍开设，至今已有60余年的历史。虽然经过了漫长的时代变迁和教育体系的不断改革，但“机械设计”课程在机械类专业本科教育体系中的地位没有丝毫改变，且在一定程度上还得到了强化。不仅在课程内容的广度与深度上有了较大的拓展，而且在教学模式上也进行了较大的变革。但总体而言，“机械设计”课程的教学水平仍与当前人才培养目标的总体要求存在较大差距。主要表现在以下几个方面：

1.教材内容陈旧，不符合时代要求

现行的《机械设计》教材的基本框架与数十年前其前身“机械设计”课程基本一致，在内容上虽然局部有所增减，但主体内容并无较大变化，基本仍是以介绍各种通用零部件的设计计算为主，所采用的方法仍以传统的经验设计与简化计算为主。[2]然而随着现代科技的不断进步，各种先进设计技术如有限元技术、可靠性设计技术、数字仿真技术等均已广泛应用于机械设计领域，这些技术在如今的绝大多数机械设计教材中都没有提及，个别教材虽有所介绍，但纯属介绍性质一笔带过，没有具体阐述。相反，一些在实际应用中已被淘汰的陈旧技术与方法仍被广泛采用，从而造成了理论学习与实际应用的脱节。

2.教学内容过度松散，关联性不足

任何一种机器都是由各种零件组合而成的，机器的性能虽与单个零件的工作性能有一定关系，但其总体性能与工作寿命并不是由单个零件决定的，而取决于整个装配体的综合性能。因此，机械设计不仅要关注各种零件的设计方法，更要关注各种零件之间的关联与协调，应以机器的总体性能作为考查设计方案的主要指标。现有的“机械设计”教学中，除轴的设计中考虑了其他零件因素外，其余零件的设计均基于自身的结构特点与工作性能，没有将零件之间的关联性纳入设计考虑范畴，导致零件设计与机器设计关联度不够，在实际应用时，难以达到机器总体性能与零件性能的最佳匹配。

3.教学方法落后，教学效果不理想

目前各高校“机械设计”课程教学基本仍以传统的灌输式的授课方法为主。由于课程内容多，教师基本上是满堂灌，而学生被动听，很少有机会进行互动。[3]由于课程涉及的内容十分广泛，涉及到通用机械的绝大多数零件，对每一类零件又涵盖了从基本概念介绍、工作性能分析及结构设计计算等各方面的内容，如果不能做到提纲挈领，主次分明，会给学生的学习带来困惑，让他们感觉不着边际、没有重点。对于学生而言，课堂上绝大多数时间要听课和记笔记，课后时间则忙于完成作业，很少有机会对所学内容进行深入理解与体会，一旦遇到实际设计问题，则往往感觉茫然无措、无从下手。

4.知识传授与能力培养脱节

现有的《机械设计》教材与授课内容的重点放在相关理论和方法的介绍方面，对应用能力与创新能力的培养普遍重视不足。[4]“机械设计”课程的主要任务是介绍通用机械零件的一般设计思路与方法，并用于生产实际。因此，该课程不应只是简单地介绍各种零件的一般设计流程，还应结合具体案例介绍同类零件的设计要点，对实际设计过程中的难点及技巧问题进行重点介绍。绝大多数教师在授课与安排课后作业时比较注重基本概念的掌握，但对学生在设计思路与设计技巧方面的训练较少，导致学生实际应用能力不足。[5]

二、有效提高“机械设计”课程教学质量的措施

要有效解决目前“机械设计”课程教学中的各种问题，须从教材建设、教学内容与教学方法改革等多个方面进行综合考虑，研究一套系统完善、行之有效的课程教学体系。具体而言，应从以下几个方面着手：

1.强化教材与教学体系建设

教材是教师教学与学生学习的主要工具，对课程教学质量具有决定性作用。作为一门机械学科的经典课程，经过近六十年的发展，在教材体系结构和内容方面一直在不断地调整和完善，由西北工业大学主编、高等教育出版社出版的《机械设计》教材属于比较经典的版本，目前已更新到第九版。由邱怀宣主编、同属高等教育出版社的教材已更新到第四版。其他还有许多版本的教材，这些教材各有特色，但在体系结构与内容上均大同小异，也都存在技术内容更新不及时、关联性不足等问题。为了适应时展对教学内容的要求，应加大力度进行教材建设与教学内容改革。应跳出传统机械设计教学体系的束缚，根据现实技术与培养目标要求重新组织教材的体系结构，剔除已经过时的技术与方法，将各种已经成熟并广泛应用的最新设计理念与方法纳入机械设计教学范畴。从机械设计的总体目标出发，即对各种零件的设计思路与方法进行详细介绍，同时对设计中如何处理不同零件之间的协调与配合问题进行讨论，从而增加教材在内容上的关联性，避免相互割裂。

2.深化教学内容与教学方法的改革

现行“机械设计”课程中各种零件的设计方法仍沿用几十年前的传统设计方法，受当时技术条件的限制，为了便于和简化计算，零件设计多以经验法为主。这些方法在原理上并不完善，比如，斜齿圆柱齿轮与直齿锥齿轮的设计计算是利用直齿圆柱齿轮的相关理论来实现的，然而斜齿轮与锥齿轮的几何结构、受载特性和啮合机理与直齿轮有本质上的差别，因此，采用这种转化方法设计出的结果与实际情况有很大的偏差。不仅如此，直齿圆柱齿轮的设计计算也不是按实际应用情况进行的，其实际齿形渐开线齿廓，但设计时按柱体悬臂梁进行计算，且设计过程中使用了大量的经验参数，因此设计结果也只是经验值。为了保证零件的可靠性，只能通过增加安全系数来保证，从而导致设计出的零件尺寸偏大，不仅经济性不好，且对整机性能产生重要影响。随着CAD、CAE等现代设计技术的不断发展和完善，各种复杂零件的精确设计与仿真分析可以很容易地实现，采用PROE、ANSYS等应用软件可以精确完成各种齿轮、带传动、链传动、弹簧等复杂零件的精确造型、运动学分析、动力学分析等各种仿真分析，可以对这些零件进行精确设计。这些先进的技术目前均已在机械制造工程领域广泛应用，但目前国内的“机械设计”课程教学基本很少涉及。因此，需配合教材建设对现行的教学内容进行改革，强化各种现代设计方法的教授与应用，并在此基础上进行教学方法的改革。抛弃传统的教师灌输式教学、学生被动学习，上课记笔记、课后赶作业的教学模式，充分利用多媒体技术和虚拟仿真技术强化教师与学生的互动，激发学生的学习兴趣与学习热情，把部分流程式的课后作业转换为能培养创新思维与动手能力的应用设计，强化学生使用各种现代设计工具的能力。

3.发挥虚拟仿真技术在课程教学中的作用

虚拟仿真技术由于具有逼真模拟现实事物与环境、可进行交互操作等优点，已在全世界各个领域中广泛应用。在机械领域，仿真分析已成为机械设计的一个重要手段，它不仅可以直观呈现各种机械零件的实体结构，实现各种机构的运动仿真与干涉检查，还可以对各种机器及组成机器的各个零件进行静、动力学仿真分析，从而有效缩短设计周期，提高设计质量与效率。因此，在“机械设计”教学中必须充分发挥虚拟仿真技术的作用，一方面利用仿真技术在课堂上把各种零件的结构及运动学及动力学特性直观地呈现给学生，加速学生对相关知识的理解、消化与吸收；另一方面利用虚拟仿真技术建立网上虚拟实验室，完成各种因条件限制而无法开设的实验，有效弥补目前“机械设计”课程教学中实验设备欠缺、实验种类偏少的不足；此外，鼓励学生参与机械设计教学内容相关的虚拟设计，建立资源库，不仅可以丰富教学素材，也可以提高学生的学习兴趣与应用能力。

4.课程设计与课堂教学相融合

传统的“机械设计”课程教学分为理论教学与实践教学两部分，理论教学通过课堂授课完成，实践教学则在课程结束后通过课程设计来完成。由于课堂教学与课程设计相分离，因此在理论学习阶段，主要强调基础知识和基本概念的掌握，对应用缺乏认识，由于各种机械零件在结构、功能和设计方法方面具有相对独立性，因此所学知识往往是零碎、孤立的，没有很好的融合，在课程设计阶段难以有效地进行综合应用。课程设计通常为3～4周，一般安排在学期末，学生为了应对期末考试，难以专心完成课程设计，真正投入课程设计的时间并不多。许多同学在完成课程设计时基本是机械地照搬课程设计指导书的步骤与方法，缺乏对设计课程的深入思考与设计方案的精心设计，没有充分发挥课程设计应有的功能。为了有效解决该问题，应将课程设计与课堂教学进行融合。课堂教学一开始，就将设计题目下达到学生，让学生对设计对象与目标有明确的了解。在课堂教学过程中，在涉及到课程设计的每一部分内容时，教师进行适当介绍，让学生提前思考，待全部课堂教授完成时，学生已对设计内容有了全面认识，甚至有了明确的思路与方案，在后面的课程设计阶段即可做到有的放矢，少走弯路。不仅可以有效提高课程设计的效率，也会大大提高课程设计的质量与效果。

三、结论

“机械设计”课程教学是一项复杂的系统工程，涉及到教师与学生、课程教材与实验设备、课堂教授与课后作业、理论学习与实践训练等多方面的内容。要有效提高该课程的教学质量，必须不断深化课程教学改革，强化教材与教学方法改革，改进课程设计及实验教学模式，建立一套符合社会需求与时展的课程教学体系。

参考文献：

[1]郝秀红，邱雪松，王琼，等.机械设计课程设计教学改革初探[J].教学研究，2011，34（3）：51-54.

[2]莫海军，吴上生，蓝民华，等.机械设计教材中几个问题的探讨[J].机械设计与研究，2009，25（3）：117-120.

[3]师素娟.机械设计课程教学方法改革与探索[J].华北水利水电学院学报，2006，22（1）：55-57.

机械零件论文篇9

关键词 数控设备；高效加工；特征优势；机械零件；产品；制造；应用；分析

中图分类号：TG659 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）22-0003-01

在机械加工领域中，应用数控设备实现的机械零件以及机械产品的高效加工手段，是一种将传统的加工制造技术与数字化技术相结合应用在机械零件以及机械产品加工领域中的先进加工制造技术，它是机械加工制造数字化与信息化的一种重要体现，与传统机械加工制造技术相比，具有相对突出的应用特征与优势。随着计算机信息技术的不断发展提升，机械加工制造的信息化水平也得到了快速的发展提升，数控机床作为机械加工制造信息化的一种重要手段，在机械加工制造领域中的应用实现越来越多，并且越来越广泛。另一方面，在加工制造技术的不断发展推动下，机械零件以及产品加工过程中，不仅进行加工的对象越来越多样化和复杂化，并且对于产品加工精度以及功能、效率等的要求也越来越高，而数控设备高效加工对于产品加工的这一需求有很好的满足和实现，下文就将结合某机械加工企业的产品加工制造任务，在对于普通设备与数控设备的加工特征优势进行对比情况下，对于数控设备的高效加工进行分析论述。

1 机械产品加工制造的实际需求

以某企业机械零件等产品加工制造的实际任务为例，该企业在机械产品加工制造过程中承揽了某型号纯铜质材的外协产品，该零件产品的外形相对比较小，并且形状结构较为复杂，在实际加工制造中，具有较为突出的加工制造难点。尤其是使用普通的设备进行加工，很难对于该零件产品的图样需求进行满足和实现，使该零件产品的加工制造面临着实际的困难需求。

首先，进行该零件产品的加工制造中，由于该零件是一种纯铜材质的零件，而纯铜的材料的强度与硬度都相对比较低，因此，在进行零件的装夹以及切削过程中，一旦出现装夹力度过紧或者是切削的作用力过大等，都会导致零件产品在加工制造中出现变形等情况问题，或者是造成零件产品的表面出现夹伤，影响零件产品加工制造质量与效果。而另一方面，由于纯铜材料的塑性比较高，在切削过程中发生的变形作用比较大，容易与刀具发生黏结，造成加工事故与问题发生，为了避免这一情况与问题的发生，在进行该企业的所需的零件产品加工制造中，应注意选择高速钢或者是钨钴类材质比较硬的合金作为铣刀材料，并且在铣削过程中采用50 m/min至100 m/min的切削速度进行加工制造，以避免问题发生，影响零件产品加工制造质量。

其次，由于该企业进行加工制造的零件产品本身比较小并且形状复杂，因此，进行切削加工中不容易进行装夹，这也是该零件产品加工制造中面临的一个实际困难。由于该企业进行加工制造的零件产品从外形上看，像一个人体的脚，并且零件的厚度仅有5 mm，再加上零件外形的不规则性特征，使用普通的机械加工设备很难完成加工制造任务，而通过数控机床设备进行零件外形的切削加工，又需要使用专门的装夹机具或者是留工艺的夹头来帮助实现加工制造。根据这一情况，再加上该企业对于此类零件产品加工制造数量较少，进行该零件产品的加工制造中，为节约加工制造成本，提高加工制造的效率，决定利用数控加工设备中的车、铣以及钻等设备功能，实现该零件产品的一次加工成型，以完成零件产品加工需求。

2 数控设备在机械零件中的高效加工分析

2.1 普通设备进行机械零件加工的工艺流程分析

通常情况下，在机械零件的加工制造中，应用普通设备进行机械零件的加工制造，其工艺流程主要为下料、外形铣隔、钻孔以及切断、去毛刺、检验等。对于上述企业需要加工制造的外协零件来讲，首先，在下料环节，进行下料加工的棒料单件尺寸为33 mm×25 mm，并且在下料加工过程中棒料两端面需要各自留有1 mm余量空间，切断尺寸为2 mm，下料中的工艺夹头尺寸设置为15 mm；其次，进行机械零件的外形铣隔中，要使用软三抓将工艺夹头夹持在数控铣床上，以进行零件外形的加工，同时进行点钻孔设置，并保障位置准确；再次，需要在普通车床上将工艺夹头切断，期间注意保证零件的厚度为5 mm，然后再由钳工进行零件产品的毛刺去除，对于经机械加工的零件的所有毛刺去除；最后进行加工零件的质量检验。

2.2 数控设备进行机械零件高效加工的工艺流程分析

应用数控设备进行机械零件以及产品的加工制造时，其工艺流程主要包括下料以及铣外形、钻孔、切断、去毛刺和检验，与普通设备进行机械零件加工的工艺流程基本相似。

首先，应用数控设备进行上述企业所需的外协产品加工制造时，进行零件产品的下料制作中，进行下料的尺寸仍然为33 mm×25 mm的棒料，并且在棒料两端各预留1 mm的余量，切断3 mm，不使用工艺夹头，利用三爪自动心卡盘装夹工件，进行自动定心后，进行加工制造零件材料的装夹实现，这种装夹方式不仅装夹效率比较高，并且在实际装夹中考虑到零件材料的特殊性，可以使用软三爪进行棒料的装夹实现。然后在零件产品的加工过程中，进行零件产品的材料毛坯装夹完成后，进行车外圆，然后进行钻孔位置的设置并进行钻孔实施，最后，进行零件产品腰形槽以及外形部分的铣削，最后进行2 mm的切断加工。值得注意的是，利用数控设备进行机械零件加工制造中，对于坐标原点的选择实施，应在进行零件加工制造程序编制设置前，根据加工制造零件的具体情况进行坐标原点的选择，通常情况下，对于X轴的零件原点多设置在工件轴线上，而Z轴原点多根据工件设计的基础标准设置在工件轴向右端面。如图1所示，即为上述某企业零件产品的坐标原点设计示意图。

图1 零件产品的坐标原点设计示意图

3 结束语

总之，应用数控设备进行零件产品的加工制造，不仅零件加工精度与加工效率有很大保障提升，并且能够满足较为复杂的零件产品加工需求，还能够在一定程度上降低零件加工的成本，具有比较突出的特征优势，值得予以关注和研究。

参考文献

[1]高国红，孙玉刚.提高数控加工中心切削效率的途径[J].才智，2011（21）.

[2]吕明珠，刘世勋.数控加工中心电磁兼容（EMC）测试方法的研究[J].电工技术，2011（08）.

[3]陈伟琪.浅谈数控加工中心的定位精度检测与补偿[J].计量与测试技术，2011（06）.

机械零件论文篇10

【关键词】机械制造；零部件设计；现代思想；科学发展

一、机械零部件传统的设计局限

传统机械零部件的设计带来了运用中出现的许多问题：零部件容易腐蚀损坏；零部件容易疲劳损坏，断裂、表面剥落等；零部件容易摩擦损坏等等。这些问题的出现，都是机械零部件传统的设计局限性所产生的。机械机械零部件设计是人类为了实现某种预期的目标而进行的一种创造性活动。传统机械机械零部件设计的特点是以长期经验积累为基础，通过力学、数学建模及试验等所形成的经验公式、图表、标准及规范作为依据，运用条件性计算或类比等方法进行设计。传统设计在长期运用中得到不断的完善和提高，目前在大多数情况下仍然是有效的设计方法，但是它有很多局限：在方案设计时凭借设计者有限的直接经验或间接经验，通过计算、类比分析等，以收敛思维方式，过早地确定方案。这种方案设计既不充分又不系统，不强调创新，因此很难得到最优方案；在机械零部件设计中，仅对重要的零部件根据简化的力学模型或经验公式进行静态的或近似的设计计算，其他零部件只作类比设计，与实际工况有时相差较远，难免造成失误；传统设计偏重于考虑产品自身的功能的实现，忽略人―机―环境之间关系的重要性；传统设计采用手工计算、绘图，设计的准确性差、工作周期长、效率低。

二、创新思维机械零部件的设计思想

机械零部件设计的本质是创造和革新。现代机械机械零部件设计强调创新设计，要求在设计中更充分地发挥设计者的创造力，利用最新科技成果，在现代设计理论和方法的指导下，设计出更具有生命力的产品。

（一）运用创造思维

设计者的创造力是多种能力、个性和心理特征的综合表现，它包括观察能力、记忆能力、想象能力、思维能力、表达能力、自控能力、文化修养、理想信念、意志性格、兴趣爱好等因素。其中想象能力和思维能力是创造力的核心，它是将观察、记忆所得信息有控制地进行加工变换，创造表达出新成果的整个创造活动的中心。创造力的开发可以从培养创新意识、提高创新能力和素质、加强创新实践等方面着手。设计者不是把设计工作当成例行公事，而是时刻保持强烈的创新愿望和冲动，掌握必要创新方法，加强学习和锻炼，自觉开发创造力，成为一个符合现代设计需要的创新人才。

（二）运用发散思维

发散思维又称辐射思维或求异思维等。它是以欲解决的问题为中心，思维者打破常规，从不同方向，多角度、多层次地考虑问题，求出多种答案的思维方式。例如，若提出“将两零部件联结在一起”的问题，常规的办法有螺纹联结、焊接、胶接、铆接等，但运用发散思维思考，可以得到利用电磁力、摩擦力、压差或真空、绑缚、冷冻等方法。发散思维是创造性思维的主要形式之一，在技术创新和方案设计中具有重要的意义。

（三）运用创新思维

创造力的核心是创新思维。创新思维是一种最高层次的思维活动，它是建立在各类常规思维基础上的。人脑在外界信息激励下，将各种信息重新综合集成，产生新的结果的思维活动过程就是创新思维。机械机械零部件设计的过程是创新的过程。设计者应打破常规思维的惯例，追求新的功能原理、新方案、新结构、新造型、新材料、新工艺等，在求异和突破中体现创新。

三、科学的进行机械零部件设计

（一）把握机械零部件设计的主要内容

机械零部件设计是机械设计的重要组成部分，机械运动方案中的机构和构件只有通过零部件设计才能得到用于加工的零部件工作图和部件装配图，同时它也是机械总体设计的基础。机械零部件设计的主要内容包括：根据运动方案设计和总体设计的要求，明确零部件的工作要求、性能、参数等，选择零部件的结构构形、材料、精度等，进行失效分析和工作能力计算，画出零部件图和部件装配图。机械产品整机应满足的要求是由零部件设计所决定的，机械零部件设计应满足的要求为：在工作能力上要求具体有强度、刚度、寿命、耐磨性、耐热性、振动稳定性及精度等；在工艺性上要求加工、装配具有良好的工艺性及维修方便；在经济性上的要求主要指生产成本要低。此外，还要满足噪声控制、防腐性能、不污染环境等环境保护要求和安全要求等。这些要求往往互相牵制，需全面综合考虑。

（二）严格计算机械零部件的失效形式

机械零部件由于各种原因不能正常工作而失效，其失效形式很多，主要有断裂、表面压碎、表面点蚀、塑性变形、过度弹性变形、共振、过热及过度磨损等。为了保证零部件能正常工作，在设计零部件时应首先进行零部件的失效分析，预估失效的可能性，采取相应措施，其中包括理论计算，计算所依据的条件称为计算准则，常用的计算准则有：一是强度准则。强度是机械零部件抵抗断裂、表面疲劳破坏或过大塑性变形等失效的能力。强度要求是保证机械零部件能正常工作的基本要求。二是刚度准则。刚度是指零部件在载荷（下转第57页）（上接第58页）的作用下，抵抗弹性变形的能力。刚度准则要求零部件在载荷作用下的弹性变形在许用的极限值之内。三是振动稳定性准则。对于高速运动或刚度较小的机械，在工作时应避免发生共振。振动稳定性准则要求所设计的零部件的固有频率与其工作时所受激振源的频率错开。四是耐热性准则。机械零部件在高温工作条件下，由于过度受热，会引起润滑油失效、氧化、胶合、热变形、硬度降低等问题，使零部件失效或机械精度降低。因此，为了保证零部件在高温下正常工作，应合理设计其结构及合理选择材料，必要时须采用水冷或气冷等降温措施。五是耐磨性准则。耐磨性是指相互接触并运动零部件的工作表面抵抗磨损的能力。当零部件过度磨损后，将改变其结构形状和尺寸，削弱其强度，降低机械精度和效率，以致零部件失效报废。因此，机械设计时应采取措施，力求提高零部件的耐磨性。

（三）正确选择机械零部件表面粗糙度

表面粗糙度是反映零部件表面微观几何形状误差的一个重要技术指标，是检验零部件表面质量的主要依据；它选择的合理与否，直接关系到产品的质量、使用寿命和生产成本。机械零部件表面粗糙度的选择方法有3种，即计算法、试验法和类比法。在机械零部件设计工作中，应用最普通的是类比法，此法简便、迅速、有效。应用类比法需要有充足的参考资料，现有的各种机械设计手册中都提供了较全面的资料和文献。最常用的是与公差等级相适应的表面粗糙度。在通常情况下，机械零部件尺寸公差要求越小，机械零部件的表面粗糙度值也越小，但是它们之间又不存在固定的函数关系。在实际工作中，对于不同类型的机器，其零部件在相同尺寸公差的条件下，对表面粗糙度的要求是有差别的。这就是配合的稳定性问题。在机械零部件的设计和制造过程中，对于不同类型的机器，其零部件的配合稳定性和互换性的要求是不同的。在设计工作中，表面粗糙度的选择归根到底还是必须从实际出发，全面衡量零部件的表面功能和工艺经济性，才能作出合理的选择。

（四）全面优化机械零部件设计方法

要充分运用机械学理论和方法，包括机构学、机械动力学、摩擦学、机械结构强度学、传动机械学等及计算机辅助分析的不断发展，对设计的关键技术问题能作出很好的处理，一系列新型的设计准则和方法正在形成。计算机辅助设计（CAD）是把计算机技术引入设计过程，利用计算机完成选型、计算、绘图及其他作业的现代设计方法。CAD技术促成机械零部件设计发生巨大的变化，并成为现代机械设计的重要组成部分。目前，CAD技术向更深更广的方向发展，主要表现为以下基于专家系统的智能CAD；CAD系统集成化，CAD与CAM（计算机辅助制造）的集成系统（CAD/CAM）；动态三维造型技术；基于并行工程，面向制造的设计技术（DFM）；分布式网络CAD系统。 【参考文献】

[1]王启，等．常用机械零部件可靠性设计[M]．北京：机械工业出版社，1996．

[2]隋明阳．机械设计基础[M]．北京：机械工业出版社，2002．

[3]赵冬梅．机械设计基础[M]．西安：西安电子科技大学出版社，2004．