摘要：機(jī)械設(shè)計是根據(jù)使用要求對專用機(jī)械的工作原理、結(jié)構(gòu)、運(yùn)動方式、力和能量的傳遞方式、各個零件的材料和形狀尺寸、潤滑方法等進(jìn)行構(gòu)思、分析和計算并將其轉(zhuǎn)化為具體的描述以作為制造依據(jù)的工作過程。文章發(fā)表在《科協(xié)論壇》上，是機(jī)械設(shè)計論文發(fā)表范文，供同行參考。

　　關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計,設(shè)計制造,機(jī)械制造,設(shè)計制造技術(shù)

　　由機(jī)械設(shè)計和計算機(jī)專業(yè)人員共同開發(fā)的計算機(jī)軟件，能夠反映和描述機(jī)械產(chǎn)品在實(shí)際工況下的各種損傷、失效和破壞的機(jī)理，可以定量分析和計算機(jī)械零件和機(jī)械的動態(tài)行為，并形成固定的設(shè)計程序，這就是專業(yè)的現(xiàn)代設(shè)計方法。

　　1機(jī)床導(dǎo)軌和傳動鏈誤差

　　導(dǎo)軌影響著機(jī)床上各種部件的相對位置關(guān)系，也是保證機(jī)床運(yùn)動的基本標(biāo)準(zhǔn)。車床在導(dǎo)軌的精度方面主要有以下三個要求：水平面直線度、垂直面直線度、前后導(dǎo)軌平行度。在由導(dǎo)軌引起的誤差中，除了導(dǎo)軌本身會存在一定誤差外，加工時間過久或保養(yǎng)不好導(dǎo)致的導(dǎo)軌的不均勻磨損也是造成導(dǎo)軌誤差的重要原因之一。

　　2提高加工精度的主要途徑

　　2.1直接減少誤差法

　　直接減少原始誤差，是指在搞明白誤差的主要來源之后，查出相關(guān)的出現(xiàn)誤差的原因，并直接對這些影響因素采取有效措施的方法。例如：在生產(chǎn)過程中，熱量和力量的改變會使細(xì)長軸的車削發(fā)生彎曲或者變形，這時就可采用反向切削法，并在頂尖出安裝彈簧，就能夠減少或消除熱伸長所產(chǎn)生的危害。

　　2.2原始誤差轉(zhuǎn)移法

　　原始誤差轉(zhuǎn)移法，是把那些能夠影響加工精度的原始誤差因素，通過某種特定的方式，轉(zhuǎn)移到影響因素相對比較少，或者是基本沒有影響的加工精度方向上面去。例如，在轉(zhuǎn)塔車床工作的時候，機(jī)床需要經(jīng)常性的旋轉(zhuǎn)，因此對于保持旋轉(zhuǎn)精度很難做到精準(zhǔn)控制。針對這種情況，在實(shí)際生產(chǎn)過程中，可以采用所謂的“立刀”安裝法，即把會影響加工精度的刀刃的切削基面放在對加工精度影響較小的垂直面內(nèi)。

　　2.3誤差補(bǔ)償法

　　誤差補(bǔ)償法在數(shù)控機(jī)床上使用較為普遍，其基本原理是：將影響加工精度的有關(guān)誤差數(shù)據(jù)計算并整理好，并將其統(tǒng)一存放于數(shù)據(jù)表中，這樣當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)完成一次操作之后，加工人員就可以根據(jù)坐標(biāo)的位置來查找新的誤差補(bǔ)償值，從而實(shí)現(xiàn)對坐標(biāo)軸附加運(yùn)動的有效控制，有效地提升加工的精度。在此過程中，當(dāng)原始誤差表現(xiàn)為負(fù)值時，人為的誤差就取正值;當(dāng)原始誤差表現(xiàn)為正值時，人為的誤差就取負(fù)值。

　　2.4均化誤差法

　　在實(shí)際生產(chǎn)過程中，常常會出現(xiàn)這種情況：本工序的加工精度穩(wěn)定，工序能力也足夠，但毛坯的精度太低，所以導(dǎo)致定位誤差或復(fù)映誤差太大，因而使加工精度不能得到保證。這種時候，就可以使用均化誤差法對誤差進(jìn)行處理。所謂均化原始誤差法，就是指在加工過程中將誤差分成若干均等分，即根據(jù)誤差大小將工件分組，這樣每組工件的誤差就可得到有效減少。然后再按這些分組相應(yīng)地調(diào)整刀具和工件之間的相對位置，從而縮小整批工件的尺寸分散范圍，再在加工過程中其不斷對工件進(jìn)行微量切削，使高點(diǎn)不斷被磨掉，逐步提高工件的精度。

　　3結(jié)語

　　在機(jī)械加工過程中，不可避免會出現(xiàn)一些誤差，工作人員只有結(jié)合具體的工作情況，對可能造成誤差出現(xiàn)的原因進(jìn)行詳盡的剖析，才能制定相應(yīng)計劃，采取相應(yīng)的對策，減小加工誤差，進(jìn)而真正提高加工的精度，保證機(jī)械產(chǎn)品的性能和質(zhì)量。

　　1符合機(jī)器功能需求

　　無論何種產(chǎn)品，其開發(fā)目的都是為了滿足迎合用戶的某種特定需求，并表現(xiàn)出某種主要功能，嚴(yán)格來說，產(chǎn)品不同則其主要功能也有所不同。簡單而言，此類產(chǎn)品能夠以不同方式處理輸入的信息、能量和物質(zhì)，進(jìn)而輸出特定性質(zhì)的信息、能量和物質(zhì)。所以，機(jī)械自動化系統(tǒng)首先應(yīng)具備處理信息、能量與物質(zhì)的途徑，進(jìn)而輸出特定性質(zhì)的信息、能量及物質(zhì)，符合機(jī)器功能需求。

　　2基于先進(jìn)技術(shù)持續(xù)創(chuàng)新

　　應(yīng)以系統(tǒng)或者產(chǎn)品的主功能差異性為依據(jù)來對系統(tǒng)以及產(chǎn)品實(shí)施分類。主要為物料加工、搬運(yùn)，將信息、能量與物質(zhì)輸入并進(jìn)行加工處理，改變了形態(tài)與物質(zhì)的產(chǎn)品或系統(tǒng)可稱之為加工機(jī)，例如紡織機(jī)械、輕工機(jī)械、食品加工或印刷機(jī)械、交通運(yùn)輸機(jī)械以及各類機(jī)床等。而以能量轉(zhuǎn)換為中心，輸入信息及能量，并以另一種方式輸出能量的產(chǎn)品或系統(tǒng)可稱之為動力機(jī)，例如輸出機(jī)械能的水輪機(jī)、電動機(jī)以及內(nèi)燃機(jī)等屬于原動機(jī);而涉及到聲音、文字、圖像以及數(shù)據(jù)的產(chǎn)品如辦公器械、計算機(jī)、儀表儀器以及傳真機(jī)等屬于信息機(jī)。

　　除上述必須的各類主功能以外，機(jī)械自動化系統(tǒng)還應(yīng)具備構(gòu)造功能、控制功能、檢測功能以及動力功能等其他各類內(nèi)部功能。從上文所述功能構(gòu)成原理分析來看，這不僅便于機(jī)械自動化各類產(chǎn)品的分析或者設(shè)計，同時更有利于拓展思維，為創(chuàng)新和創(chuàng)造發(fā)明奠定基礎(chǔ)。除此之外，加工模塊主功能不同，那么其運(yùn)動方式也存在差異，構(gòu)成的機(jī)械用途也就各不相同。

　　3結(jié)語

　　隨著近年來機(jī)械自動化技術(shù)的不斷發(fā)展，其產(chǎn)品將逐步取代和占據(jù)傳統(tǒng)機(jī)電產(chǎn)品的地位。相比于傳統(tǒng)機(jī)電產(chǎn)品，機(jī)械自動化產(chǎn)品具有更高的產(chǎn)品附加值以及功能水平，將會在生產(chǎn)過程中創(chuàng)造更高的經(jīng)濟(jì)效益。

　　1依據(jù)三維成形的3D打印原理

　　依據(jù)三維成形方法的3D打印機(jī)，首先把定量的原材料粉末狀物由原料存放桶輸送出，在加工平臺上把這些粉末狀物經(jīng)滾筒碾壓為薄層，之后在需要打印的區(qū)域通過噴頭噴出已經(jīng)調(diào)和好的粘合劑。原材料粉末狀物遇到調(diào)和好的粘合劑之后會快速凝結(jié)固化。這樣在打印完一層之后，工作臺根據(jù)程序的設(shè)定會自動下降設(shè)定的距離，依據(jù)計算機(jī)設(shè)定的值不斷進(jìn)行打印循環(huán)，最終完成三維模型的三維成形打印，然后清除打印機(jī)工作臺上的沒有固化的粉末。

　　2依據(jù)熔融固化技術(shù)的3D打印原理

　　依據(jù)熔融固化技術(shù)的3D打印機(jī)，首先把三維實(shí)體模型導(dǎo)入到3D打印機(jī)的電腦程序中，經(jīng)過打印機(jī)的控制程序自動規(guī)劃出打印頭的運(yùn)動路線。接著在電腦的程序的指導(dǎo)下打印頭自動依據(jù)三維實(shí)體的運(yùn)動路徑在加工平面上噴出每一層的剖面，這時經(jīng)供絲裝置把絲狀的原材料送至打印噴頭，并把已經(jīng)熔化的原材料絲狀物噴出，凝聚在工作臺上。

　　3機(jī)械制造領(lǐng)域的應(yīng)用

　　3D打印技術(shù)即“增材制造”，是利用材料多層疊加方法，由平面工作臺自動升降把零部件從無到有地制造出來的先進(jìn)零部件加工方法，它完全不同于傳統(tǒng)的零部件加工方法，在機(jī)械零部件制造領(lǐng)域引發(fā)了重大改觀。

　　3.1產(chǎn)品開發(fā)速度加快

　　過去開發(fā)一個產(chǎn)品，尤其是具有復(fù)雜形狀的零部件，需要較多的生產(chǎn)設(shè)備，例如，專用機(jī)床、工裝夾具、專業(yè)的生產(chǎn)人員等等，這樣才能完成一個零部件的加工生產(chǎn)，然而經(jīng)過加工生產(chǎn)的產(chǎn)品不一定能滿足市場的需要。還需要經(jīng)過市場的長時間檢驗(yàn)，對所設(shè)計的產(chǎn)品進(jìn)行多次的修改，從而滿足市場的需要，這樣的生產(chǎn)過程周期較長，然而增材制造技術(shù)是加工人員節(jié)省了時間，也擺脫了對加工設(shè)備的束縛，一臺3D打印機(jī)即可完成所有的制造工序進(jìn)而完成零件的生產(chǎn)。

　　3.2設(shè)計理念轉(zhuǎn)變

　　與傳統(tǒng)零部件加工方式進(jìn)行比較，以前結(jié)構(gòu)冗雜的零部件通過3D打印機(jī)可以很容易的加工出來，這樣需要加工的零部件的穩(wěn)定性與集成度得到提高，使產(chǎn)品的加工與設(shè)計過程得到了大大的簡化。具有形狀復(fù)雜、批量小的航空類零部件形狀千變?nèi)f化、穩(wěn)定性要求高。原來由300多個零件組成，通過3D打印技術(shù)可以把它簡化為三個主要的零件，提高了安全可靠性;通用公司應(yīng)用3D打印技術(shù)制造航空航天與船舶葉輪等關(guān)鍵制件。

　　4總結(jié)

　　為了滿足零部件強(qiáng)度、剛度、精度等要求，我們需要不斷的提高零部件在機(jī)械制造加工中的打印質(zhì)量，進(jìn)而逐步改進(jìn)與完善我國的3D打印技術(shù)。國家通過加大對研究機(jī)構(gòu)的扶持力度，完善3D打印聯(lián)盟的組建，加強(qiáng)3D打印技術(shù)的教育培訓(xùn)工作，從而提升我國的3D打印技術(shù)水平。當(dāng)然，我們還要汲取發(fā)達(dá)國家的先進(jìn)增材制造技術(shù)，使我國的3D打印技術(shù)與軌跡接軌。

　　自然科學(xué)職稱論文發(fā)表：《科協(xié)論壇》雜志系經(jīng)國家新聞出版總署批準(zhǔn)，面向國內(nèi)、外公開發(fā)行的正式出版物，屬于大型的科技類學(xué)術(shù)期刊。1986年創(chuàng)刊，大16開本，半月刊。本刊以各學(xué)科(特別是前沿學(xué)科、熱點(diǎn)學(xué)科、新興學(xué)科、交叉學(xué)科)發(fā)展趨勢、各學(xué)科的原創(chuàng)性論文和各行業(yè)在自主創(chuàng)新方面的最新進(jìn)展報告為主體，同時探討我國科技經(jīng)濟(jì)發(fā)展的戰(zhàn)略、政策和管理問題，開展有關(guān)科技與經(jīng)濟(jì)結(jié)合、技術(shù)分析與評價、科技人才開發(fā)與使用、科技引導(dǎo)社會發(fā)展等問題研究。分為上半月刊新聞版和下半月刊學(xué)術(shù)版。