探究基于机械制造工艺的机械设计优化策略 戴海涛

探究基于机械制造工艺的机械设计优化策略戴海涛
摘要：伴随着社会经济的快速发展，机械工业也迈入了新纪元。

更加严苛的标
准与工艺使得机械的制造与设计水平不断登上新的台阶，与此同时也面临着更大
的挑战。

以港口机械为例，我国的港口机械制造工艺与发达国家相比仍然存在不
小的差距，为使企业在全球化竞争中不处于弱势地位，则需要在机械设计初期便
结合机械制造工艺水平，尽可能将机械设计方案达到最优化。

本文结合机械制造
工艺的基础知识以及关键技术，重点探索重型机械尤其是港口机械设计优化的可
能性方案并提出相关建议，以期为机械设计制造相关的实际工作提供有力的参考。

关键词：机械制造；港口机械；机械设计优化
机械工业作为工业的重要分支与组成成分，关系到大众生活的方方面面，深
刻地影响到社会的生产创造。

故而优秀的机械设计与制造水平一直是工业上孜孜
以求的终极目标。

港口作为国家对外贸易与合作的重要窗口，肩负着运输、接收、转发、交易的重大使命，港口机械因其工作环境与强度的特殊要求，对机械本身
的工艺水平与设计能力提出了较高的要求，其要满足港口大运力，高稳定性，便
捷操控性与安全性的需求。

在现行的制造工艺水平难以短时间内发生跨越式发展
的前提下，合理而先进的机械设计便成为了重中之重。

一、机械制造工艺的关键技术
技术是影响机械制造水平的一个重要因素，也是当今制造业的重要组成部分。

制造过程本身繁杂不堪，牵涉众多，操作困难。

首先，工人需要用模锻来处理原
材料。

在这个过程中，零部件的调试和测试应该达到标准，否则将会为日后的安
装工作带来较大的困难。

除此之外，零件需要标准化的加工，对定位的要求是使
其相对于机床和工具保持固定。

目前零部件的定位有多种固定方式，如轴向固定、紧固螺钉和夹紧弹簧，都是零件定位方面广泛应用的方法。

但是，具体的定位方
案还需要根据零件本身和工具的适用性来选择，以此保证产品不会因定位问题而
发生故障。

与此同时，目前零件生产已经摆脱了小作坊式的落后局面，流水线作
业成为常态。

在大型装配线的运行中，零件的标准化要求显得尤为突出，在定位
过程中，合理的生产标准与规范必须是先行者。

零件的夹装定位是机械制造工艺中的另一关键技术。

从普遍的角度来说，为
了不改变零件在机械制造加工过程中的原始位置，需要使用特制的夹具进行完成
固定工作。

我们通常会在港口机械的加工车床上配备专用三爪自动定心夹头，以
达到既能夹紧零件，又能保持零件与刀具的平衡的目的。

该中心夹头内装有专用
定位元件，能将零件的形位公差控制在客观水平，以保证工作质量。

同时，采用
夹紧装置对零部件施加一定的轴向力，使其在轴向力的状态下保持稳定。

在夹紧
方法上，目前使用的大多数方法是直接对准、划线对准和夹紧。

技术人员需要结
合实际的生产情况，根据合理的的规模标准做出响应，以保证零件生产过程的规
范性与产品的可靠性。

制造过程中对精度的不断改良对于机械制造过程也至关重要。

港口机械在工
作的过程中多接触的多是货船、集装箱此类精密规范部件，为保证工作的平稳可靠，在港口机械的生产过程中精密控制可谓是其核心内容，它对于最终产品的质
量的影响因素主要包含原始的设计参数和实地的加工过程。

它还可能导致错误。

当机械零件的形位数据出现较大偏差时，可能会将生产过程导入错误的发展方向，更有甚者，会使生产线崩溃，产品随之报废。

一旦在处理过程中港口机械的主轴
在工作中产生一定的位移，那么对于产品本身来讲将会是灾难性的后果。

目前我
国大型港口机械专用轴承还处于比较落后的地位，其强度与精度皆难以满足港口机械的标准，在港口机械的设计制造过程中要尤为注意这一点。

二、机械设计优化策略
（一）提高机械加工精度
由于系统误差与人为误差的存在，机械加工的结果很难尽善尽美。

为了将误差控制在可接受的范围内，则需要在生产过程中严格遵守生产规范，认真分析误差产生的可能来源，对加工过程中的精度控制提出更高的要求。

在港口机械的制造过程中，由于港口机械本身一般会较为巨大，而较大的体积一般会产生较大的误差。

为了保证生产的港口机械的可靠性，我们一方面需要通过提高测量的标准水平，在设计之初便将误差控制在合理的范围之内；另一方面，误差产生的来源是多元化的，材质本身，加工方式，外部环境等都会对误差产生影响，我们要通过科学有效地方法来减小此类误差。

通过设计过程中的高标准严要求与科学的方法来提高加工精度，减小误差。

有针对性地采取措施，尽量减小误差。

误差补偿法是目前加工制造中常用的减小误差的方法。

它可以通过均匀化和均匀化原始误差来减少误差。

（二）提高工具性能
“工欲善其事，必先利其器”。

在港口机械的加工过程中，自动化与标准化是基本要求，选用合理精密的工具是港口机械的设计制造中不可或缺的一环。

以数控机床为例，数控机床是加工港口机械中使用频率最高的器械之一，加工港口机械的数控机床一定要事先进行检验，保证其加工水平可以达到国家标准及以上方可投入使用。

老旧的不合格机床的问题在于其在加工过程中无法保证各工作部位的一致性，各部件运行发生不平稳现象，由此导致加工过程不同步，给定位与夹装带来了一定困难，无形之中延缓了工作进程。

除此之外，数控机床的脉冲频率与灵敏度也是影响机械加工过程的重要参数，在港口机械的设计过程中要考虑到实际的加工机械带来的影响，尽量从设计的角度减少加工误差。

三、机械设计优化趋势
（一）绿色设计理念
目前，绿色设计与制造的理念已经深入人心，并被合理应用到机械设计中，在可预见的未来，将成为炙手可热的设计理念。

对于港口机械来说，其多是工作于水域、滨海地区，水污染与海洋污染的严峻性对港口机械的排放标准与工作污染水平提出了更高的要求。

而绿色设计概念在设计中的应用，不仅可以降低环境的污染水平，而且可以提高机械设计的效率，可谓节能高效，一举两得。

同时，绿色设计理念还会反向助力机械加工工艺的发展，提高机械的加工效率。

而要做到绿色设计，一方面要求是牢记绿色设计的概念并将其作为设计时的指导思想，争取形成一套独立的设计体系；另一方面是要在工艺的装配，原材料的选择更加向新型无害的绿色材料上倾斜，以此来减少工作污染以及日后的环境负担，提高设计的综合效益。

（二）增强设计标准化水平
在过去，由于科技水平以及教育水平的限制，机械设计一直处于比较粗放的发展模式，缺乏统一的标准，规范的流程以及科学的原则，致使机械设计方向很难形成一套独立而又行之有效的系统。

而今机械工业与科技水平不断突破瓶颈，过去的设计制造方式已经不能满足现行的设计要求。

机械设计和加工的标准化已经是一个呼之欲出的重大命题。

标准化设计模式的应用将使得设计中所涉及到的规格、尺寸、工艺等参数有机结合起来，有利于设计体系的形成与设计效率的提
高。

除此之外，规范化的设计流程将大大降低设计成本，提升设计的水平与质量。

四、结束语
综上所述，港口机械的设计制造一直是机械领域研究的重点问题，通过绿色
设计理念的指导，设计标准化水平、工具性能以及加工性能的提高，可以有效提
高机械工业的设计水平。

除此之外，机械工业也应主动追寻行业最新科技发展方向，用发展的眼光审视自身的设计制造水平，不断为自身发展添加新的驱动力。

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