机械设计加工中常见问题及优化措施

摘要；在机械制造领域，设计与加工环节的质量直接影响产品性能和企业市场竞争力。本文系统剖析机械设计环节存在的设计理念与需求脱节、计算参数选择不当、软件应用不足及图纸表达不规范等问题，深入分析机械加工环节中设备故障、工艺缺陷、人员技能短板和原材料质量波动等难题，并针对性地提出优化措施。通过加强需求调研、规范设计流程、提升人员技能，旨在解决机械设计加工常见问题，提高生产效率与产品质量，为机械制造行业的高质量发展提供理论参考与实践指导。

关键词：机械设计；机械加工；常见问题；优化措施；制造质量

引言

机械制造作为国家工业体系的重要基石，在国民经济发展中占据关键地位。从航空航天的精密零部件，到日常生活的各类机械产品，其性能与质量均依赖于机械设计加工的精准度与可靠性。随着制造业智能化、数字化转型加速，市场对机械产品的精度、效率和个性化需求日益增长，机械设计加工面临着更高的挑战。

一、机械设计环节常见问题分析

1.1 设计理念与需求脱节

部分设计团队在项目开展前，未充分调研市场需求与用户反馈，导致设计成果与实际应用脱节。某农机企业曾因未深入了解南方水田作业需求，设计的收割机在实际使用中出现陷地、转弯半径过大等问题，产品上市后销量不足预期的 30%。设计过程中对行业前沿技术应用滞后，如在新能源汽车零部件设计中，未能及时融入轻量化设计理念，导致产品能耗指标不达标。

1.2 设计计算与参数选择不合理

零部件出现因机械设计人员在设计零部件时出现力学计算错误或计算时选择错误的材料参数等问题而导致产品质量出现问题。如果压力容器在设计时没有严格遵循相关的设计计算标准，就会导致压力容器在受到超大压力时产生炸裂。对于零件设计错误的现象体现在零部件公差配合方面，比如精密仪器设计时，零部件轴、孔之间的间隙过大，就会在使用时导致仪器设备出现剧烈的振动和噪声的现象。

1.3 设计软件应用不熟练与兼容性问题

随着CAD/CAM等绘图软件的广泛应用，提高了设计效率，但是有的设计人员对设计软件功能掌握不深，不能合理应用，浪费了软件功能优势。某模具设计企业由于设计师不熟悉曲面建模功能，从而使复杂模具设计周期增加40%。

1.4 设计图纸表达不规范

设计图样是生产加工的直接依据，对图样中的视图漏做或标注不清等情况造成生产误认，从而引发经济损失。某机械加工公司由于螺纹规格模糊不清，造成大批量的螺纹销产成后配套无法装配，200余万元的材料报废。

二、机械加工环节常见问题分析

2.1 加工设备故障与精度下降

主要原因是使用期限过长及维护保养不良造成的。某汽车零部件有限公司使用的数控车床由于长时间未做滚珠丝杠的润滑保养，造成丝杠传动精度降低，加工出的产品为轴类工件，出现圆柱度误差超差，误差范围是标准精度的0.03mm，造成整批产品报废。另外，由于校准不及时而影响了设备加工精度，例如激光切割设备焦点位置偏离，造成切割后断面垂直度偏差增大。

2.2 加工工艺不合理

不合理的加工方法选取会降低生产效率以及产品质量。钛合金零件加工过程中如采取普通切削方法，则会使刀具磨损严重、表面质量粗糙度不合要求。某航空企业的零件采用了超声振动切削加工工艺，刀具磨损寿命比传统切削提高了3倍，表面粗糙度Ra值从6.3μm降到了0.8μm。工艺路线的不合理设计增加工件的装夹次数以及加工时间。

2.3 操作人员技能与责任心不足

员工不熟练是引起加工差错的关键。某五金厂新员工作业，不了解数控编程，输入数值有误的进给速度，使铣削过程出现变形。有的作业人员疏忽大意、草率从事，不履行自检环节，不良品传给了下道工序，某阀门制造厂员工没有检验密封面的表面，导致最终的成品有15%出现了漏水的问题。

2.4 原材料质量不稳定

采购环节原材料的质量把关不到位也会产生质量问题。某铸造车间购买的生铁因生铁中含硫量过高而造成该厂铸件出现热裂现象，损失了大量的合格铸件，占总铸件数的25%；存放方式和保管不妥也会带来质量问题，如金属板在入库前没有采取防潮措施，金属板表面生锈后，后续加工的零部件耐腐蚀性能下降。

三、机械设计加工常见问题的优化措施

3.1 优化设计环节的措施

3.1.1 加强需求调研与沟通

搭建用户-市场-设计的三方互动机制，调查、收集需求，某工程机械企业开展挖掘设备设计前，在矿山、工地实地调研了解工况，在真实工况下改善操作界面及结构布局，推出设备在市场上占有比例提升了12%。定期对业界技术动态进行跟踪，并运用到相关设计中。

3.1.2 规范设计计算与参数选择

建立规范化的设计计算流程，采用ANSYS等有限元软件进行力学仿真验证。压力容器设计做到GB150规范要求，建立材料参数数据库，保证选用正确性。建立设计审核制度，进行重要参数三级复核，避免计算差错。

3.1.3 提升设计人员软件应用能力

组织定做软件培训，聘请专业人员进行培训演练。某机械设计院实行传帮带学习方法，一般新进人员在3个月内学会复杂的曲面建模和装配设计。制订软件使用流程和数据转化流程，避免相互不匹配。

3.1.4 严格图纸审核与规范管理

统一图样制图规范，确定图框格式和视图技术要求。实施产品数据管理（PDM）系统对图档的版本管理和权限管理，实行图档唯一。实施设计—校对—审核—批准四把关制度，对图纸差错率高于1%的设计员进行专项培训。

3.2 优化加工环节的措施

3.2.1 加强设备维护与更新

制定设备预防性维护计划，进行定时检测保养关键部分。精密机械厂利用振动监测技术，提前将轴承故障隐患捕捉在案，设备故障率降低了60%。根据生产需求及时升级设备，更新引进五轴联动加工中心等设备，提高复杂零件加工能力。

3.2.2 优化加工工艺方案

借鉴DEFORM等工艺仿真软件优化加工参数，应用低温切削、高速铣削等新工艺对钛合金等难加工材料进行加工。构建工艺数据库，积累成功经验以及经验参数供工艺设计参考。复杂类零件实施并行工程理念，优化工艺路线，减少装夹次数与加工时间。

3.2.3 强化操作人员培训与管理

制定分层级培训，新员工只有经过理论与实操考试合格后才允许上岗；某汽车零部件公司采用技能积分制，使员工通过技能升级获得晋升以及奖励，把操作不良率降低45%；加大生产过程中监管，采用MES实时监督加工过程中的加工参数，对违章操作实时警示。

3.2.4 严格原材料质量管控

强化供应商选择评价制度，实地到原材料供应商开展考察和评价。制订原材料检测规范，使用光谱分析仪进行成分分析检测，不合格的原材料坚决予以退货。加强材料存贮，对于易氧化、易潮湿的材料实施密封真空包装和温度、湿度恒控贮藏，确保材料质量性能的稳定。

结语

机械设计加工中的问题涉及多个环节，需从设计理念更新、工艺优化、人员管理等方面系统改进。通过实施上述优化措施，可有效提升产品质量与生产效率，推动机械制造行业向智能化、精细化方向发展。未来，随着数字化技术的深入应用，机械设计加工将进一步实现全流程协同与智能化管控，为制造业高质量发展注入新动能。

参考文献

[1]梅光庆.机械设计加工中常见问题及优化措施[J].模具制造，2025，25（03）：219-221.

[2]庄荣.机械设计与加工制造的常见问题及优化措施[J].造纸装备及材料，2021，50（09）：114-115.