零件精度與機(jī)械加工設(shè)計(jì)關(guān)系分析

劉琦+黃志遠(yuǎn)

摘 要：科技的發(fā)展對工藝加工水平的提高起到一定的促進(jìn)作用。同時(shí)也對零件的精度以及機(jī)械加工的設(shè)計(jì)提出更高的要求。目前，隨著數(shù)控機(jī)床以及自動(dòng)化技術(shù)的不斷引入，對零件的加工對機(jī)械以及相關(guān)程序的依賴性很高。因此，應(yīng)該從編程過程中對技術(shù)人員提高要求，保證質(zhì)量，才能不斷提高零件的加工精度，滿足更多領(lǐng)域的需要。本文將會對零件的精度進(jìn)行一定分析，同時(shí)闡述零件精度與機(jī)械加工設(shè)計(jì)之間的關(guān)系。

關(guān)鍵詞：零件精度；機(jī)械加工；設(shè)計(jì)

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

作為科學(xué)技術(shù)中的一個(gè)重要成分，零件加工技術(shù)一直朝著更精確的方向發(fā)展，這也離不開機(jī)械加工技術(shù)的不斷發(fā)展。當(dāng)前零件加工技術(shù)作為一項(xiàng)重要技術(shù)，已經(jīng)成為國與國之間綜合國力較量的一個(gè)重要方面。我國機(jī)械作業(yè)對零件的加工不斷改善，在很大程度上促進(jìn)國家發(fā)展，創(chuàng)造了很大的經(jīng)濟(jì)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(jī)床的誤差，刀具的誤差都會引起這一問題。機(jī)床因素作為其中影響最嚴(yán)重的一個(gè)因素，主要是由于隨著時(shí)間的累計(jì)，本身的磨損情況較為嚴(yán)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(yán)重的后果。再進(jìn)行切削加工時(shí)，由于機(jī)床的磨損，導(dǎo)致主軸回轉(zhuǎn)產(chǎn)生一定的誤差，最終導(dǎo)致尺寸不合適，成為廢件，造成嚴(yán)重的資源浪費(fèi)。由于刀具的材料屬性以及時(shí)間的磨損屬性，導(dǎo)致刀具在工作時(shí)也會發(fā)生一定的偏差，加床與刀具的偏差對整個(gè)零件的加工將會產(chǎn)生致命的傷害，這種誤差會被嚴(yán)重放大。

另外，機(jī)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(jìn)行誤差分析時(shí)，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(jī)械設(shè)計(jì)方案進(jìn)行不斷改進(jìn)，從而提高零件的加工精度。采取一定的補(bǔ)償措施通常是應(yīng)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(jī)床的具體情況采取相應(yīng)的措施，保證最后加工出來的零件在誤差范圍之內(nèi)，不至于造成資源的浪費(fèi)。另外，針對重要的零件，由于精度加工的要求較高，因此應(yīng)該盡可能使用機(jī)床磨損程度較小的機(jī)械進(jìn)行加工。目前隨著相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展，針對數(shù)控機(jī)床，已經(jīng)出現(xiàn)了專門的補(bǔ)償器械對零件的加工進(jìn)行控制。通過自動(dòng)化的方式，秩序?qū)?shù)進(jìn)行一定的調(diào)整，就可以對精度進(jìn)行控制。相信隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，這種控制技術(shù)會越來越成熟，越來越方便。

2 機(jī)械加工變形設(shè)計(jì)

受力變形是機(jī)械加工中常見的一種現(xiàn)象，由于在進(jìn)行加工操作時(shí)，必須對零件進(jìn)行一定的固定工作，因此導(dǎo)致零件必然受力。根據(jù)物理力學(xué)的統(tǒng)一理論，物體受力就會發(fā)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(jī)械對零件加工時(shí)必須出現(xiàn)的兩個(gè)力。這兩種力以及其他的作用力都會導(dǎo)致零件發(fā)生變形。這種變形的后果就會導(dǎo)致機(jī)床以零件的相對位置發(fā)生一定的變動(dòng)，這樣就導(dǎo)致加工尺寸不精確，產(chǎn)生誤差。另外，系統(tǒng)中的殘余應(yīng)力也會對其造成一定的不利影響，這些應(yīng)力主要來源于各種工藝以及相應(yīng)的結(jié)構(gòu)，并且這些外部因素消失后，仍會有部分的影響存在于構(gòu)件之內(nèi)，這就是殘余應(yīng)力，殘余應(yīng)力會對整個(gè)系統(tǒng)造成影響，因此，在加工時(shí)需要采取相應(yīng)的措施進(jìn)行控制。

2.1 受力變形設(shè)計(jì)

在使用機(jī)械對零件進(jìn)行加工時(shí)，外力會導(dǎo)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(tǒng)的本身出發(fā)，找到相關(guān)因素進(jìn)行解決，提高加床、刀具、夾具以及加工零件的強(qiáng)度，可以有效對變形現(xiàn)象進(jìn)行抵消，系統(tǒng)的強(qiáng)度會降低零件的變形程度；其次是系統(tǒng)之外進(jìn)行解決，通過減少負(fù)荷的方式，降低變形發(fā)生的情況。第一種方案的優(yōu)點(diǎn)就是可以提高加工精度同時(shí)保證工作效率，缺點(diǎn)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(jìn)行處理，提高部件的強(qiáng)度，是非常經(jīng)濟(jì)有效的改善措施。在企業(yè)中，應(yīng)該根據(jù)自身的情況以及對加工的要求，對成本以及精度進(jìn)行一定的衡量，保證自身的經(jīng)濟(jì)效益。

2.2 熱變形的設(shè)計(jì)

摩擦情況是零件加工時(shí)不能避免的現(xiàn)象，這種摩擦就會導(dǎo)致熱量的產(chǎn)生，這種熱效應(yīng)也會對零件的精度造成一定的影響，尤其是質(zhì)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(shí)加工的時(shí)間也是衡量熱量的一個(gè)重要因素，系統(tǒng)的熱變形，會導(dǎo)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(dǎo)致起床以及零件都發(fā)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(jìn)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(chǎn)生變形；補(bǔ)償法是常用的另外一種方式，通過對零件加工的實(shí)踐，采用物理方式將其朝著誤差產(chǎn)生的相反方向進(jìn)行一定的預(yù)設(shè)，在加工過程中就會產(chǎn)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(fā)揮作用。使用相應(yīng)的潤滑劑也可以實(shí)現(xiàn)效果。由于熱量的產(chǎn)生跟摩擦的時(shí)間成一定的正比關(guān)系，因此采用物理方式即降低切削次數(shù)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(guān)的零件巨頭特殊的材料特性，因此除了對加工溫度進(jìn)行降低之外，還應(yīng)該從隔離熱源的方式進(jìn)行加工，保證零件的加工環(huán)境，從而降低由于熱量造成的誤差。

3 結(jié)語

機(jī)械加工技術(shù)隨著科技的不斷進(jìn)步取得很大發(fā)展，促使我國國內(nèi)零件的加工精度不斷提高。在具體的機(jī)械加工過程中，由于工序的影響以及操作技術(shù)的原因，導(dǎo)致在一定程度上造成尺寸的失誤。這一點(diǎn)跟國外相比，我們依然有很大差距。應(yīng)該不斷研究相關(guān)的技術(shù)，不斷改善當(dāng)前的加工情況。同時(shí)注意對新材料的研發(fā)，利用特殊的材料特性進(jìn)行對應(yīng)的加工也是保證零件精度的重要方式。

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作者簡介：劉琦（1983-），男，河南許昌人，本科，助教，研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化。