摘要：在我国社会经济发展不断进步的背景下，我国正朝向工业强国而前进。机械加工制造业作为工业经济中的重要基础组成部分，在近年来得到较大的发展，并成为了我国国民经济的支柱型产业。不过在现阶段机械制造加工产业的国际化竞争十分激烈，相关企业越来越重视其机械制造加工工艺和设计制造的改革和创新，而合理化的机械制造加工工艺是提高其运行安全性的基础保障。因此本文通过阐述机械设计制造以及机械制造加工工艺的流程，分析其合理化方案，并在此基础上提出机械制造加工工艺合理化的机械设计制造策略，旨在为相关企业提供借鉴和参考，进一步推动我国机械产业的可持续发展。
关键词：机械制造；加工工艺；合理化；机械设计
前言
随着科学技术的不断进步和发展，在机械制造加工行业内，为其提供了高效的发展途径，促使机械加工工艺的提升形成了良性的循环。不过在实际制造加工过程中，由于机械加工的本质属于设计与产品成品的转换，如果在这一过程中，出现手工工艺误差或者加工技术不达标等，就会严重降低机械加工产品的质量。在一定程度上阻碍了机械加工的发展。因此必须要对机械制造加工工艺进行合理化改善，并基于此采用科学的机械设计制造策略，以实现机械制造加工和设计行业的可持续发展。
1 机械设计制造概述
机械制造的概念是以人工为主要方式，将半成品与原材料进行组合式的加工，以生产出完整的机械产品成品。机械设计则是根据使用要求对机械的工作原理、结构、运动方式、力和能量的传递方式、各个零件的材料和形状尺寸、润滑方法等进行构思、分析和计算并将其转化为具体的描述以作为制造依据的工作过程；是开展机械制造的基础和前提，按照机械产品的性能需求，为制造加工提供科学准确的零部件尺寸、明确加工工艺和流程、并制定注意事项和解决策略等，为制造加工提供有效的指导，保障各项制造环节的有序开展。在当前阶段我国的机械制造领域中，一般是对半成品或者原材料进行加工和组合，经安装调试后可直接投入使用的机械产品，狭义理解就是从原材料到成品的全部过程。这一过程包含了原材料购置、运输和储存等，在机械加工时要根据实际情况进行产品的调试，以保障机械零件具有一致性。而在机械设计制造环节中，通过应用先进的现代化辅助技术，可以有效的提高机械设计制造的质量和效率，如采用CAD技术、CAE技术等，能够最大限度的提高机械设计制造的准确性和实效性。同时在设计制造的过程中，还越来越重视机械的智能化，促使机械制造能够按照既定的模式进行大规模的量化生产。除此之外，现代化的机械设计制造逐渐趋向结合不同的设计要素，在关注产品性能的同时，考虑其环保性能，降低能源消耗量。还要尽可能实现机械产品的回收设计，确保机械制造与设计达成良好的融合，以提高机械设计制造产品的功能性，发挥最大的经济效益和社会效益[1]。
2 机械制造加工工艺流程
机械加工工艺是指利用机械加工的方法，按照图纸的图样和尺寸，使毛坯的形状、尺寸、相对位置和性质成为合格零件的全过程，加工工艺是工艺人员进行加工前所需要做的工作，避免在加工过程中发生加工失误，造成经济损失。
由于机械制造是基于机械设计而开展的一项生产活动，所以其应当严格按照一定的标准工艺流程，以实现机械制造水平的提高。而在实际的机械制造加工过程中，一般要经过原料加工、工件装夹、工件定位以及加工精度控制等四个流程。其具体如下。
2.1 原料加工
机械制造的原料加工环节是其整个流程中的重要基础部分，主要包括对原料或半成品的保管、毛坯制造以及对机械零件进行加工和热处理等内容。其中对零件进行加工装配和做好性能调试、检测是至关重要的。这是因为零件加工是机械制造加工的核心，而且零件也是机械的组成部位，因此在机械加工流程中尤其要注重零件的加工质量，提高加工效率和精度，以提高加工工序标准化为目标，采取有效的加工措施，防止出现零件变形等不利现象[2]。
2.2 工件装夹
在机械加工过程中，为了保证加工精度，在加工前，应确定工件在机床上的位置，并固定好，以接受加工或检测。将工件在机床上或夹具中定位、夹紧的过程称为装夹。
工件装夹在机械制造加工环节中，主要是保障工件的摆放位置准确、合理，并使其在加工过程中保持位置不变。具体工艺步骤是将工件有效的固定在加工机床或者夹具上，再根据实际的工作需求，选择适当的装夹方式，通常情况下，可以采用直接找正装夹、夹具装夹或者划线找正等方法，进一步提高工件的装夹质量，能够促进机械制造加工水平的有效提升。
2.3 工件定位
确定工件在机床或夹具中正确位置的过程称为定位。
机械制造加工流程中的工件定位是指按照具体的工作需求，确定各个工件的位置，然后对工件进行找正，以便于更加精确的定位工件在机械中的位置，更好的发挥零部件性能，提高机械产品的整体运行质量。相关人员在这一流程中，可以选用直接找正法、装夹找正法和划线找正法等。
2.4 加工精度控制
工件经过加工后的几何参数（尺寸、几何形状以及相互位置等参数）的实际值与理论值的符合程度称为加工精度。
在机械制造加工最后的流程则是对加工精度采取有效控制，一般机械加工精度会表现在零部件的形状、尺寸和所在位置以及表面质量等方面。相关操作人员即可应用自动控制法、试切法或者调整法等来提高机械制造加工的准确度，最大限度的提高机械产品的制造加工质量[3]。
3 机械制造加工工艺合理化方案
机械制造加工工艺合理化意味着整个加工过程更加的科学和规范,机械设计制造的关键点在于要考虑到工艺的实际需求情况。合理化的前提是机械设计与技术能够实现有机的融合,机械设计过程中需要注意到产品加工精度的提升,外观的美感,同时需要创新技术手段等,进而推动行业的高速发展。[7]
在现阶段，我国社会发展进入新时期，并且在经济全球化进程不断推进的形势下，机械制造加工企业要想提高综合竞争力，则要充分提升机械设计制造质量和加工效率，保障机械设计具有良好的精确度，促使制造加工工艺得到优化。由此，需要制定机械制造加工工艺合理化方案，对各个机械设计环节进行科学安排以及合理规划。
3.1 充分利用科学系统方法
机械制造加工工艺合理化首先则是要充分利用科学系统的方法，因为机械设计对机械加工的质量和效率具有巨大影响。所以在开展制造设计工作时，应当全面考虑机械制造的各种需求，以保障每个制造加工步骤可以有序进行。所以相关人员应当了解和掌握机械制造加工各个环节的重要内容，尤其是在细节的处理和把控上，必须要给予足够的关注和重视。建立机械制造加工系统化分析方法，针对产品的运行性能需求指导设计和制造加工程序，确保机械设计制造具有一定的科学性。
3.2 机械设计要满足实际工艺需求
机械设计的质量直接解决机械制造加工的实际水平和效率，因此机械设计的各个环节都应当以机械制造加工工艺为基础，总结机械设计的要点、质量影响因素、功能设置等，并严格按照其工艺要求开展设计调整和优化。所以机械设计人员要在设计之前，充分熟悉和掌握各个制造加工环节，结合自身的知识储备和设计经验，合理制定机械制造加工设计方案。同时在机械设计的过程中，还要与从事机械制造加工的操作人员进行及时的沟通交流，以便于掌握机械零部件的加工生产全过程，积极考虑和采纳制造加工人员的合理化建议，对工艺方案进行改善调整，充分提高机械设计和加工质量[4]。
3.3 重视机械设备的安装调试
机械设备的安装调试是机械加工制造的最后环节，相关人员必须要严格按照加工制造的流程对设备产品性能进行检查和测试。如果在这一过程中发现其存在质量问题，应当及时采取有效的补救和修复措施进行解决。同时在安装调试机械设备时，设计人员需要积极参与，积累丰富的经验，研究机械设计和制造加工中还需进一步完善的地方。并在安装调试后客观评价机械产品的功能性能和质量，不断在机械设计中改进方案，以确保机械设计制造加工工艺具有合理性。
4 机械制造加工工艺合理化的机械设计制造策略
在科学技术发展的支持下，越来越多的科技元素投入到机械设计制造中，在很大程度上提高了机械制造工艺的要求。
而为提高机械设计水平，相关人员则需及时转变观念和设计理念，基于机械制造加工工艺合理化，采用科学的机械设计制造策略和措施，以发挥其指导作用，推动机械制造行业的向前发展。综合机械制造加工合理化方案，可以通过严格遵循机械设计标准和准则、充分把握加工制造精度、注重机械设计制造的表面质量以及落实可持续发展的绿色制造理念等策略，提高机械设计制造的整体水平[5]。
4.1 严格遵循机械设计标准和准则
机械设计的基本要求是：在完成规定功能的前提下，性能好、效率高、成本低；在规定使用期间内安全可靠、操作方便、维护简单和造型美观等。
机械设计制造质量的提高，应严格遵循其相应的准则，即是标准化准则、安全性准则、技术性能准则和可靠性准则。其是根据我国行业标准、企业标准以及国家标准而制定的机械设计准则。与机械设计有关的主要标准有概念标准化、实物形态标准化、方法标准化等。标准化准则是指在机械设计的全过程中的所有行为，都要满足上述标准化的要求。机械设计人员要根据概念标准开展设计工作，按照机械产品实物的形态采取标准化的改良措施，同时还要注重机械设备产品制造加工操作的规范性。在执行程度上可以分为推荐执行以及必须执行两类，推荐执行大多是对机械设计方案进行改善改良的合理化指导建议，而必须执行是为保障产品功能和性能，所必须采取的设计内容和加工措施；而遵循安全性准则的主要目的是保障制造加工操作人员的人身安全，实现产品设备的正常、高效运转。另外一方面，安全性准则也不仅仅是针对人身安全，还注重对环境的影响，旨在实现污染有效预防及零部件的平稳运行，降低设备能耗，形成绿色环保的设备制造加工模式，深入贯彻落实可持续发展战略；技术性能准则通常是机械设计制造过程中，对其所应用的技术进行规范，达到相关标准和要求。遵循技术性准则的主要目标是保障各项机械设计技术的执行得到规范，从而确保机械产品的整体质量得到提高，实现机械制造加工的合理化和科学化，稳定发挥机械产品的实际应用性能和功能。比如在齿轮零件的生产加工工艺中，其技术要求为无毛刺、无飞边、氧化层取出、齿轮精度符合设计工艺等级等，将公差误差控制在允许范围内，有效处理锐角和钝角等，以保障机械设计制造的合理性[6]。可靠性是产品或零部件在规定的使用条件下，在预期的寿命内能完成规定功能的概率。可靠性准则就是指所设计的产品、部件或零件应能满足规定的可靠性要求。
4.2 充分把握加工制造精度
在机械制造工艺中对其产品质量影响最大的即是加工精度，而在当前的设计制造中，由于人为因素、设备因素以及技术水平等，在一定程度上会导致机械制造加工质量存在缺陷。因此在机械设计制造过程中，设计人员与制造加工人员应当形成良好的配合和联系，针对产生误差的原因进行共同探讨，制定有效的解决策略及措施，尽可能的降低误差发生率，以提高机械制造加工精度。
机械加工误差是指零件加工后的实际几何参数（几何尺寸、几何形状和相互位置）与理想几何参数之间偏差的程度。零件加工后实际几何参数与理想几何参数之间的符合程度即为加工精度。加工误差越小，符合程度越高，加工精度就越高。加工精度与加工误差是一个问题的两种提法。所以，加工误差的大小反映了加工精度的高低。在实际机械加工制造中，产生误差的主要原因有机床的制造误差、刀具的几何误差、夹具的几何误差、定位误差、工艺系统受力变形产生的误差、工艺系统受热变形引起的误差、调整误差、测量误差、和内应力等。由此，机械设计人员和制造加工操作人员要基于共同研究和总结的工作机制，将相应的注意事项和解决措施标注在制造的要求内，比如产生制造加工误差的主要原因及处理方案、对制造设备的维护检测方法、工装夹具和量具等，从而将设计制造的误差控制在最小范围内，确保产品设备能够正常、高效的运转，提高产品的加工制造精度。比如在钳工装配零件的加工流程中，先要对零件进行良好的固定，而且不仅仅是要保障其具有较好的装配条件，还要确保其在夹装时，不会对零部件造成严重的损伤，以发挥各方面性能，实现机械加工制造的精度符合实际设计需求，提高产品质量。
4.3 注重机械设计制造的表面质量
机械产品的合格率是衡量其设计制造质量的重要指标，也是反映产品生产质量的重要指标。产品的表面质量是影响合格率的主要因素之一，如果在机械产品表面存在划痕等缺陷，则会导致产品的合格率降低。因此相关人员必须要采取有效的策略对其表面质量进行控制，首先，应在机械设计制造过程中制定科学合理的切削操作方案，而在机械制造加工时，由于选用不同的加工工艺，会促使零部件在不同的生产流程中产生一定的划痕，对材料的表面质量造成极大的影响。比如在对零部件进行切削后，会在其表面产生不同程度的变形现象，所以相关制造加工操作人员要严格控制刀面磨损的宽度，科学准确的评估切削用量。一般情况下，当进给量比较小时，需要提高切削速度，可以选择较为高效的切削液以确保切削质量。综合来看，机械制造加工操纵人员需要把握好切削流程，选择适当的、高效率的切削液，合理把控切削的速度，尽可能的保护材料的表面质量，减少出现表面积削瘤的概率。
其次，机械制造加工操作人员也应当根据加工材料的不同合理选择切削刀具，当前机械制造加工过程中，对材料的生产一般选用精车刀和修光刃等，但因为不同刀具的负偏角和顶端圆弧半径等存在较大的差异性，操作人员要掌握加工零部件的属性，比如某零件要求刀具的刀尖处圆弧半径较大，修光刃的副偏角相对较小，则可以选择精车刀或宽刃精刨刀等，提高加工零部件的切削质量，而避免材料表面的质量出现划痕和损伤等问题。因此在机械制造设计时，加工操作人员还需严格按照零部件的生产要求，选择适当的切削刀具。
最后，制造加工人员应降低零件材料发生变形的几率，即是在生产机械零部件的过程中，充分考虑材料的内应力因素，对导致材料变形的原因进行深入分析，并采取有效的控制手段，从而避免对材料的表面质量造成破坏。因此通过对机械制造产品表面质量的严格控制，则可以提高产品合格率，提高企业的经济效益。
4.4 落实可持续发展的绿色制造理念
虽然机械制造加工行业创造了较大的社会价值和经济价值，但在其生产加工过程中，也耗费了大量的能源和资源，对当前的自然环境和生态环境造成了较大的影响。所以在机械制造加工领域内，必须要落实可持续发展的绿色制造理念，通过控制机械制造加工过程，以尽量减少污染和资源浪费状况。在此基础上，机械制造企业要制定完善的长期稳定发展计划，在机械产品的加工环节、生产周期、产品属性以及环境属性方面，采取绿色环保改进措施，实现生产与环境的和谐统一。除此之外，还需在机械生产制造中，大力推广应用绿色加工工艺、环保型材料等，并要加强对机械产品或者废气半成品的回收利用，通过在机械产品中增加绿色零部件以提高其使用性能、延长使用期限，实现机械制造业的可持续发展。
4.5 创新制造加工技术手段
在社会经济以及科学技术不断前进发展的趋势下，机械制造加工和设计制造也逐渐趋向自动化和智能化。因此为保障机械产品制造加工符合市场需求，即要创新制造加工手段，提升机械产品性能、革新机械设计理念。在实际的机械设计工作中，设计人员要应用新的设计理念和设计方案，结合当前的绿色环保理念，降低机械产品的能源消耗量，优化产品性能。并且要利用新进的科学检测技术对产品的功能和质量进行全面的评价和测评，充分提高机械产品的制造加工品质，将机械制造加工工艺的合理化与机械设计制造密切相关，不断创新制造加工技术，促进企业在市场中平稳、快速发展。
结束语
综上所述，机械制造加工和机械设计制造对我国的国民经济增长具有重要的推动作用，其机械产品在各行业中的应用也有利于提高社会生产力和生产效率。因此必须要重视对机械制造设计和加工的合理优化，相关机械制造企业要立足于当前的新时代发展趋势，引进现代化理念和科学技术对制造加工工艺进行升级和改善，并通过严格遵循机械设计标准和准则、充分把握加工制造精度、注重机械设计制造的表面质量以及落实可持续发展的绿色制造理念等策略，促进机械制造加工整体工艺水平得到提高，进一步提升产业效率，增加社会效益和经济效益。
参考文献
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