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　　1：前言

　　本文就工業(yè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的零件的機(jī)械加工性做簡單的匯總。要想將機(jī)械加工的工藝性在一篇文章里就說清楚，是不可能的，至少不是筆者水平能達(dá)到的。

　　作為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)員，必須對通常的機(jī)械加工工藝和當(dāng)前主流工藝深入了解，否則可能畫出來的圖，加工廠做不了。

　　做不了還好，問題直接就體現(xiàn)出來了，就怕能做，但是需要復(fù)雜工藝和高昂成本，這是隱性的。等到廠家做完，要加工費(fèi)時(shí)，你會(huì)發(fā)現(xiàn)怎么這么貴?人家就會(huì)回答，為了達(dá)到什么什么指標(biāo)，必須如何如何加工，所以這么貴。

　　如果提前報(bào)價(jià)還可避免這個(gè)問題，但就我公司現(xiàn)狀來講，加工由物流負(fù)責(zé)，零件種類很多，許多“小東西”難以一一報(bào)價(jià)。有時(shí)就會(huì)出現(xiàn)上面的問題。所謂“小東西”，完全靠物流人員的主觀判斷。公司并沒有專門文件規(guī)定如何區(qū)分。

　　請閱讀者行家多多批評指教，不全面之處，煩請?zhí)岢?，不勝感謝!

　　2：機(jī)械加工的范疇

　　機(jī)械加工就是使用加工機(jī)械改變零件外形或零件性能。

　　這個(gè)定義太籠統(tǒng)了些，下面細(xì)分一下。總體上說，機(jī)械加工分為兩大類，一類是冷加工，一類是熱加工。二者區(qū)分的標(biāo)準(zhǔn)就在于是否改變零件材料的金相組織。有時(shí)兩者同時(shí)具有。比如鈑金折彎，同時(shí)獲得了變形區(qū)域的冷作硬化，如果不利，則需要退火或者回火來消除。

　　不改變金相組織的有切削加工、鈑金、線切割、電火花、腐蝕、激光加工等，相反就是熱加工了。通常說的冷加工就是切削加工和鈑金加工，它們的特點(diǎn)是具有改變零件外形。熱加工通常不改變形狀，但不是絕對的，會(huì)造成微觀改變，常見的就是各種熱處理、鍛造、鑄造、焊接、時(shí)效、表面處理等。

　　熟悉這些工藝對工業(yè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程師而言，至關(guān)重要。否則面對一個(gè)需求，不清楚如何實(shí)現(xiàn)，或者不清楚需要多大代價(jià)實(shí)現(xiàn)，那是不可想象的。

　　對每一類加工方式，都已被細(xì)分成一個(gè)行業(yè)了，因此，必須對這些行業(yè)深入了解。下面對每個(gè)常遇到的機(jī)械加工細(xì)分行業(yè)做個(gè)簡單介紹。

　　3：切削加工

　　最常見的就是加工中心了，它屬于銑削，能加工復(fù)雜形狀。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)者需要了解材料硬度、機(jī)床刀具范圍，在畫圖的時(shí)候考慮清楚是否有刀具空間。比如設(shè)計(jì)一個(gè)非直線的槽，寬只有3毫米，深度40毫米，那就很難實(shí)現(xiàn)，需要用電火花加工，成本比較高。

　　其次是車削，單件小批時(shí)使用普通車床，批量較大時(shí)選擇數(shù)控車床較好。具有異形回轉(zhuǎn)表面的優(yōu)先選用數(shù)控車床，也可制作專用刀具在普通車床上加工。車削仍然是考慮材料加工性和刀具空間，尤其是退刀槽等。

　　比較深入的問題也很多，例如螺紋加工，普通車床很難做到切入點(diǎn)的一致性，因此螺紋的有效長度會(huì)有差別，筆者設(shè)計(jì)的一個(gè)結(jié)構(gòu)中碰到這個(gè)問題，被迫作了一個(gè)結(jié)構(gòu)來消除這個(gè)差異。

　　有時(shí)做結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，需要實(shí)時(shí)詢問加工廠家，是否有這樣的刀具，是否有這樣的材料等。

　　其他還有刨、磨、鉆、拉、鏜等切削方法，不再一一列舉了。

　　對于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來說，要知道它們通常能達(dá)到的精度，數(shù)控銑和車床一般是0.01毫米，叫1絲或1道，再小就要增加費(fèi)用了，當(dāng)然再大也會(huì)降低費(fèi)用，只是不明顯了，一般來說，車和銑就是1絲的活。當(dāng)然也和零件尺寸有關(guān)，上面說的也就是200毫米以內(nèi)的小零件。至于磨床，可以掌握到0.25絲，就是2.5微米精度，這是通常的。這種情況一般是在室溫20攝氏度時(shí)測量，因?yàn)樘炖渚涂赡軐?dǎo)致零件不合格。

　　4：其他冷加工

　　指鈑金、線切割、電火花、腐蝕、激光加工等，這些加工方式各有各的局限性，也各有各的優(yōu)點(diǎn)。比如線切割，必須針對能導(dǎo)電的金屬，但優(yōu)點(diǎn)也很多，能切出很復(fù)雜的平面圖形、加工與材料硬度無關(guān)、能一次加工許多層薄的零件、基本不改變金屬的金相組織等。激光加工則只能切除很少的材料，一半用來刻字或花紋。鈑金包括沖壓、折彎兩大類，其中包括拉伸，子彈殼就屬于拉伸成形。電火花加工一般面對硬度較高的材料，比如模具淬火后，必須用電火花或腐蝕的方法進(jìn)行精加工，然后再用拋光、電鍍形成完美的形腔。

　　5：熱處理、鍛造、鑄造、焊接、時(shí)效、表面處理等熱加工

　　有人將時(shí)效分為熱時(shí)效和振動(dòng)時(shí)效，然后把熱時(shí)效放到熱處理里面，我認(rèn)為是對的，不影響本文這么分類。但有些工程師習(xí)慣將表面陽極氧化也放到熱處理里面，筆者個(gè)人認(rèn)為這么做就不好了，因此本文寧可將表面處理單獨(dú)分開。

　　熱處理主要是淬火、退火，熱時(shí)效其實(shí)就是退火的一種，可以通過加熱的溫度高低和冷卻的時(shí)間長短來控制金屬材料的金相組織形態(tài)，可以變得很硬，也可變得很軟。冷深拉伸時(shí)，必須分多次拉伸，中間加入多次退火處理，就是為了消除冷作硬化。

　　鍛造的目的是改善零件形狀，使得切削余量小，節(jié)省材料。另一個(gè)目的是改變金屬內(nèi)部金相組織，消除鑄造等造成的內(nèi)部金屬金相不均勻性。例如高速鋼，必須用鍛造達(dá)到完全擊碎內(nèi)部晶粒，使得材料變得非常一致，就像生活中揉面團(tuán)一樣。又比如曲軸，在達(dá)到材料一致的同時(shí)，能使細(xì)的地方和粗的地方的加工余量大致一致，節(jié)省了許多昂貴的材料。一般鍛造的時(shí)候，在零件最終形狀的基礎(chǔ)上加上合理余量，就是毛坯的形狀，這個(gè)形狀是工藝員設(shè)計(jì)的，必須符合鍛造工藝要求。

　　鑄造是將材料液化，然后注入形腔冷卻成形，分金屬鑄造、注塑、壓鑄等。一個(gè)有趣的現(xiàn)象是，ABS材料注塑和硅膠注塑又分成兩個(gè)行業(yè)，ABS注塑是冷卻成形，而硅膠注塑是加熱成形。

　　時(shí)效是利用足夠長的時(shí)間來振動(dòng)零件或者在某溫度保溫零件，使零件的金相組織發(fā)生緩慢變化的工藝。比如振動(dòng)時(shí)效，主要是消除內(nèi)應(yīng)力，它們由冷作硬化、焊接、鑄造等造成。

　　表面處理則種類繁多，例如陽極氧化改變金屬表面顏色和耐磨性、防水性等。發(fā)藍(lán)工藝強(qiáng)化表面硬度、防銹。滲碳、滲氮、軟氮化都是大幅度提高表面一定厚度的硬度、韌性、抗疲勞特性、防水性等，軟氮化就是碳氮共滲。封釉、封塑、噴漆、烤漆是在零件表面附著一層涂料，注意表面需提前處理以便涂料附著牢固。拋光、火花紋是通過微量切削改變表面外觀的方法，其中火花紋還能在表面形成分布均勻的硬點(diǎn)區(qū)域，能提高耐磨性。比如機(jī)床的導(dǎo)軌，需要打火花紋來形成存油微坑，同時(shí)靠形成局部硬點(diǎn)區(qū)域來提高耐磨性。電鍍則在導(dǎo)電零件表面形成致密的一薄層電鍍金屬，一般有鍍金、銀、鋅、鎳、鉻等，電鍍行業(yè)的厚度單位叫麥，1麥就是百萬分之一英寸，可方便地記為微英寸，是0.0254微米。