機械設(shè)計與加工的誤差分析

摘 要：在機械設(shè)計與加工的過程中，誤差是影響產(chǎn)品質(zhì)量的主要因素，因此對誤差產(chǎn)生的原因和可以采取的措施進行分析顯得十分必要，文章通過對機械在加工過程中的變化規(guī)律的分析，提出了在機械設(shè)計和加工中采取合理的措施降低誤差。

關(guān)鍵詞：機械設(shè)計；加工；誤差分析；措施

1 引言

隨著社會的發(fā)展，人們對機械產(chǎn)品的精度要求越來越高，而降低機械產(chǎn)品的加工誤差是提高產(chǎn)品質(zhì)量和性能的直接途徑。在實際的工業(yè)生產(chǎn)中，每個零件的生產(chǎn)都是由各種類型的機床連續(xù)生產(chǎn)完成的，又因為各個零件的尺寸、形狀、規(guī)格和技術(shù)要求都不相同，所以在加工過程中難免會出現(xiàn)各種類型的誤差。如何降低這些影響產(chǎn)品質(zhì)量與性能的誤差呢？本文將從機械設(shè)計和加工兩個方面對如何降低誤差進行研究。

2 機械設(shè)計與加工的誤差分析及降低措施

2.1 機械設(shè)計與加工的誤差分析概述

一個零件從設(shè)計到加工直至成型要經(jīng)過三個階段，第一個階段是機械設(shè)計階段：一個零件的設(shè)計不僅僅是形狀的設(shè)計，還要考慮使用什么樣的材料，如何進行加工，加工過程中會產(chǎn)生什么樣的變化等等，這些都影響著零件的誤差；第二個階段是機械加工階段：加工過程是產(chǎn)生誤差的最主要過程，影響零件誤差的因素有加工設(shè)備誤差，加工工藝誤差，測量誤差等；第三個階段是檢測階段：零件完成后要進行質(zhì)檢，不合格的產(chǎn)品將進行報廢處理，檢測的工具、檢測方法和檢測人員的素質(zhì)都影響著零件的誤差。

2.2 機械設(shè)計的誤差分析

在機械設(shè)計過程中，要考慮到零件的誤差，為了降低零件的誤差，在機械設(shè)計過程中需要注意三個方面的問題：首先是機械零件的材料選擇問題，機械零件的材料要滿足其使用性能、工藝性能和經(jīng)濟性能；其次要選擇合適的加工方法，加工方法的不同，機械零件的物理性能也不一樣，比如零件的毛胚是采用鑄造，還是鍛造，采用何種熱處理方式，這些都將影響機械零件的加工誤差和機械的內(nèi)應力，最終影響機械零件的使用性能；再次要考慮零件的可加工性，將零件的形狀設(shè)計成易于加工的類型，將精度要求高的位置與精度要求低的位置區(qū)分開，使零件在滿足要求的情況下盡可能的降低產(chǎn)生誤差的可能。總體來說，設(shè)計與加工是相輔相成的，必須結(jié)合零件的加工工藝區(qū)設(shè)計，絕不能脫離加工單純?nèi)ピO(shè)計，那樣設(shè)計出來的零件必然是造價高且無實用意義的模型。

2.3 機械加工的誤差分析

雖然機械設(shè)計中會產(chǎn)生一小部分因各種原因造成的誤差，但最主要的誤差來源是機械加工，機械設(shè)計可以通過形狀等的改變對加工誤差進行一定程度上的補償，下面本文對機械加工中的誤差產(chǎn)生的幾個主要原因進行分析：

2.3.1 機床自身運轉(zhuǎn)的制造誤差

機床本身也是一種機械，其性能隨著使用壽命的增長會產(chǎn)生一些誤差，主要包括主軸回轉(zhuǎn)誤差、導軌的位置誤差、傳動鏈的傳遞誤差，其中主軸的回轉(zhuǎn)誤差是指主軸的實際回轉(zhuǎn)軸線與其理論回轉(zhuǎn)軸線之間的變動所產(chǎn)生的誤差，對回轉(zhuǎn)件的加工精度起到很大的影響，零件的同軸度、撓度、圓跳動等都受到很大的影響；導軌的位置誤差來源于兩個方面，一是導軌的安裝誤差，二是導軌自身的制造誤差和長時間使用的變形誤差，導軌的位置是機床運轉(zhuǎn)的基本依據(jù)，其位置誤差極大的影響著零件的加工；傳動鏈是整個機床運轉(zhuǎn)的能量傳遞體系，傳動出現(xiàn)誤差將影響機器的相對運轉(zhuǎn)，鏈條與機器傳動件之間的摩擦等，也是影響機械加工的主要誤差原因之一。

2.3.2 機床用具的誤差

機床的用具分為兩種，一種是刀具，刀具在使用過程中不可避免的出現(xiàn)自身的磨損，從而導致零件出現(xiàn)誤差，不同的機床使用的刀具不一樣，對零件的誤差造成的影響也不一樣，總體來說，一般的刀具對機械加工的誤差是極小的，另一種是夾具，機床夾具是機械加工的必須輔助設(shè)備，主要用于控制刀具、零件和機床的位置，所以它產(chǎn)生的誤差要遠遠大于刀具。

2.3.3 機械加工過程中的定位誤差

機械加工中的定位誤差主要出現(xiàn)在基準點不重合和定位副本身存在誤差兩個方面。在機械零件加工過程中，必須有精準的基準點，一般與設(shè)計中的基準點重合，若選用的基準點與設(shè)計基準點不一致，就會產(chǎn)生較大的誤差；定位副是工件的基準面與夾具的定位面組成，若夾具的定位面制造不精確或粘有雜物，就會產(chǎn)生較早的制造誤差。

2.3.4 加工過程中的系統(tǒng)誤差

在機械加工過程中，如果工件材料的剛度低于機床或機床用具的剛度，工件就會因為切削力的作用而變形，從而導致誤差。這種誤差是可以避免的，機械設(shè)計人員應該一開始就考慮到，對加工工藝進行一定的限制。

2.4 降低誤差的措施

要降低零件的誤差需要從三個方面著手：一是減少加工中的直接誤差，對機械加工中可能出現(xiàn)的誤差進行削弱或消除，可以在設(shè)計時對這部分誤差進行考慮，或者加工時選擇合適的機床和夾具；二是對避免不了的誤差進行補償，即根據(jù)已知的誤差量，通過添加原料或加工尺寸留下余量（原本30mm的尺寸按31mm加工）等對誤差進行彌補。三是對產(chǎn)生誤差的零件進行分組使用，這種誤差處理方法較為簡單，也較為經(jīng)濟，這種方法的原理是對已經(jīng)加工好的半成品或成品，將大的誤差分為較細微的小的誤差段，根據(jù)這些小的誤差段對零件進行匹配或進一步的加工，如加過誤差偏大的銷就要配一個誤差偏大的銷孔進行匹配。

除了這些產(chǎn)生誤差的因素外，還有許多其它的因素（如人為操作因素）以及相應的措施，本文因為篇幅關(guān)系就不在此一一介紹了。

3 結(jié)束語

在機械設(shè)計和加工中，誤差是不可避免的一種現(xiàn)象，然而誤差卻可以降低或削弱，本文通過對機械設(shè)計與加工中的誤差產(chǎn)生的原因進行詳細的分析，提出了相應的預防措施，或通過設(shè)計時進行避免、或加工時進行補償、或產(chǎn)生誤差后進行分組處理，為提高零件的精度提供了有效的借鑒。

參考文獻

[1]馮義連.淺析影響機械零件加工精度的主要因素[J].科教文匯，2008（9）：262-264.

[2]翟道美，易廣斌.影響機械工程加工精度的因素分析[J].黑龍江科技信息，2009（05）.

[3]陳永濤，郭雙全.淺析機械加工精度影響因素與提高途徑[J].科技資訊，2010（15）.