零件精度與機械加工設計關系分析

劉琦+黃志遠

摘 要：科技的發展對工藝加工水平的提高起到一定的促進作用。同時也對零件的精度以及機械加工的設計提出更高的要求。目前，隨著數控機床以及自動化技術的不斷引入，對零件的加工對機械以及相關程序的依賴性很高。因此，應該從編程過程中對技術人員提高要求，保證質量，才能不斷提高零件的加工精度，滿足更多領域的需要。本文將會對零件的精度進行一定分析，同時闡述零件精度與機械加工設計之間的關系。

關鍵詞：零件精度；機械加工；設計

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.12.041

作為科學技術中的一個重要成分，零件加工技術一直朝著更精確的方向發展，這也離不開機械加工技術的不斷發展。當前零件加工技術作為一項重要技術，已經成為國與國之間綜合國力較量的一個重要方面。我國機械作業對零件的加工不斷改善，在很大程度上促進國家發展，創造了很大的經濟效益以及社會效益。

1 幾何精度問題分析

加工過程中由于誤差的存在，就會形成幾何精度問題。機床的誤差，刀具的誤差都會引起這一問題。機床因素作為其中影響最嚴重的一個因素，主要是由于隨著時間的累計，本身的磨損情況較為嚴重，從而造成零件加工的偏差。就一汽車地板加工為例，幾何精度問題就會造成很嚴重的后果。再進行切削加工時，由于機床的磨損，導致主軸回轉產生一定的誤差，最終導致尺寸不合適，成為廢件，造成嚴重的資源浪費。由于刀具的材料屬性以及時間的磨損屬性，導致刀具在工作時也會發生一定的偏差，加床與刀具的偏差對整個零件的加工將會產生致命的傷害，這種誤差會被嚴重放大。

另外，機床零件的夾具以及固定工具也會對零件的加工精度造成一定的不利影響。因此，在進行誤差分析時，只有保證全面分析誤差的成因，才能采用合適的方式以及機械設計方案進行不斷改進，從而提高零件的加工精度。采取一定的補償措施通常是應對零件加工誤差的主要手段，就一汽車零件加工為例，加工人員可以按照機床的具體情況采取相應的措施，保證最后加工出來的零件在誤差范圍之內，不至于造成資源的浪費。另外，針對重要的零件，由于精度加工的要求較高，因此應該盡可能使用機床磨損程度較小的機械進行加工。目前隨著相關技術的不斷發展，針對數控機床，已經出現了專門的補償器械對零件的加工進行控制。通過自動化的方式，秩序對參數進行一定的調整，就可以對精度進行控制。相信隨著科學技術的不斷發展，這種控制技術會越來越成熟，越來越方便。

2 機械加工變形設計

受力變形是機械加工中常見的一種現象，由于在進行加工操作時，必須對零件進行一定的固定工作，因此導致零件必然受力。根據物理力學的統一理論，物體受力就會發生形變。這種形變的效果隨著施加力的增加逐漸變得明顯。切削力以及夾緊力是機械對零件加工時必須出現的兩個力。這兩種力以及其他的作用力都會導致零件發生變形。這種變形的后果就會導致機床以零件的相對位置發生一定的變動，這樣就導致加工尺寸不精確，產生誤差。另外，系統中的殘余應力也會對其造成一定的不利影響，這些應力主要來源于各種工藝以及相應的結構，并且這些外部因素消失后，仍會有部分的影響存在于構件之內，這就是殘余應力，殘余應力會對整個系統造成影響，因此，在加工時需要采取相應的措施進行控制。

2.1 受力變形設計

在使用機械對零件進行加工時，外力會導致零件的變形。通常會采用以下兩種方案降低這種變形效果，從而提高加工精度。首先是在系統的本身出發，找到相關因素進行解決，提高加床、刀具、夾具以及加工零件的強度，可以有效對變形現象進行抵消，系統的強度會降低零件的變形程度；其次是系統之外進行解決，通過減少負荷的方式，降低變形發生的情況。第一種方案的優點就是可以提高加工精度同時保證工作效率，缺點是在一定程度上增加了成本；第二種方案可以具有針對性的進行處理，提高部件的強度，是非常經濟有效的改善措施。在企業中，應該根據自身的情況以及對加工的要求，對成本以及精度進行一定的衡量，保證自身的經濟效益。

2.2 熱變形的設計

摩擦情況是零件加工時不能避免的現象，這種摩擦就會導致熱量的產生，這種熱效應也會對零件的精度造成一定的影響，尤其是質地較軟的零件比如鋁合金材料等。不同的熱量對零件精度的影響程度不同，同時加工的時間也是衡量熱量的一個重要因素，系統的熱變形，會導致零件以及加工工具相對位置的變化，造成尺寸上的誤差。熱變形會導致起床以及零件都發生一定的變形，對精度的影響很大。這種情況對于精工輕薄的零件誤差更為明顯。為了降低熱變形對零件以及起床的影響，通常會采用冷卻的方式進行緩解。在加工過程中，通過不斷的冷卻，降低溫度的偏差，就不會產生變形；補償法是常用的另外一種方式，通過對零件加工的實踐，采用物理方式將其朝著誤差產生的相反方向進行一定的預設，在加工過程中就會產生抵消作用，從而保證零件的精度。降溫防止變形還要作用于刀具之上，共同發揮作用。使用相應的潤滑劑也可以實現效果。由于熱量的產生跟摩擦的時間成一定的正比關系，因此采用物理方式即降低切削次數也是降低熱源的重要措施之一。另外對于汽車零件的加工，由于相關的零件巨頭特殊的材料特性，因此除了對加工溫度進行降低之外，還應該從隔離熱源的方式進行加工，保證零件的加工環境，從而降低由于熱量造成的誤差。

3 結語

機械加工技術隨著科技的不斷進步取得很大發展，促使我國國內零件的加工精度不斷提高。在具體的機械加工過程中，由于工序的影響以及操作技術的原因，導致在一定程度上造成尺寸的失誤。這一點跟國外相比，我們依然有很大差距。應該不斷研究相關的技術，不斷改善當前的加工情況。同時注意對新材料的研發，利用特殊的材料特性進行對應的加工也是保證零件精度的重要方式。

參考文獻：

[1]王堅，侯春林.機械加工工藝的節能問題[J].應用能源技術，2005（03）：78-79.

[2]李銀.淺析機械加工精度的因素[J].機械管理開發，2011（01）：39-40.

作者簡介：劉琦（1983-），男，河南許昌人，本科，助教，研究方向：機械設計制造及其自動化。