機(jī)械設(shè)計與機(jī)械加工誤差探究

許海童

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，我國現(xiàn)代化工業(yè)的發(fā)展也得到了驚人的進(jìn)步。機(jī)械設(shè)計和機(jī)械加工作為工業(yè)生產(chǎn)中的關(guān)鍵點，在具體實施過程中不可避免地會產(chǎn)生誤差，這直接影響機(jī)械生產(chǎn)的質(zhì)量和效率。本文就機(jī)械設(shè)計和機(jī)械加工的誤差進(jìn)行研究，對造成誤差的因素進(jìn)行分析總結(jié)，并提出相應(yīng)的降低誤差的措施。

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計;機(jī)械加工;誤差分析

中圖分類號：TH122;TH16文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1003-5168（2021）07-0045-03

Research on the Error of Mechanical Design and Machining

XU Haitong

（Dongguan Institute of Technology City College，Dongguan Guangdong 523000）

Abstract： With the rapid development of science and technology， the development of China's modern industry has also made extraordinary progress. As the key point of industrial production， mechanical design and machining is inevitably produce errors in the specific implementation process， which directly affects the quality and efficiency of mechanical production. This paper studied the error of mechanical design and machining， analyzed and summarized the factors causing the error， and put forward the corresponding measures to reduce the error.

Keywords： mechanical design;machining;error analysis

1 機(jī)械設(shè)計和機(jī)械加工概述

隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，各行業(yè)的發(fā)展都得到了進(jìn)一步提升，尤其是機(jī)械制造業(yè)，已經(jīng)進(jìn)入一個新的發(fā)展階段。我國是工業(yè)制造大國，在機(jī)械化生產(chǎn)的大時代，機(jī)械自動化生產(chǎn)已經(jīng)成為一個時代的標(biāo)志。在此大環(huán)境下，機(jī)械生產(chǎn)被大范圍應(yīng)用于各行各業(yè)，而人們對機(jī)械生產(chǎn)的效率和質(zhì)量提出了更高的要求，機(jī)械設(shè)計和機(jī)械加工需要向更高水平邁進(jìn)。而促進(jìn)機(jī)械設(shè)計和機(jī)械加工進(jìn)步的關(guān)鍵因素之一是減少設(shè)計加工過程中的誤差[1-2]。

在實際機(jī)械加工過程中，在進(jìn)行加工之前，需要根據(jù)實際要求選擇合適規(guī)格的加工機(jī)械，一般會采用機(jī)床完成大部分加工工作。除此之外，加工設(shè)計人員需要根據(jù)方案和圖紙，制定科學(xué)合理的工序，選擇合適的加工技術(shù)。在該過程中，有效減少機(jī)械設(shè)計和機(jī)械加工過程中存在的誤差非常重要，這是保障機(jī)械加工質(zhì)量的關(guān)鍵，也是機(jī)械加工工藝進(jìn)一步發(fā)展的核心要素。只有保證加工質(zhì)量，才能更好地助力機(jī)械加工行業(yè)的發(fā)展。在機(jī)械設(shè)計過程中，合適的設(shè)計能有效降低加工難度，幫助加工人員高效完成加工工作。

在現(xiàn)今的機(jī)械生產(chǎn)行業(yè)要求下，以往單一的機(jī)械化生產(chǎn)理論已經(jīng)不能滿足行業(yè)需求，為了提高機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量和性能，必須要想辦法減少機(jī)械設(shè)計和機(jī)械加工的誤差，這已經(jīng)成為機(jī)械生產(chǎn)行業(yè)最為關(guān)注的問題。因為機(jī)械生產(chǎn)行業(yè)的特點，誤差的發(fā)生是不可避免的，造成誤差的因素多種多樣，例如，機(jī)械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、材料性質(zhì)、尺寸大小和型號等，都會造成誤差，并且沒有辦法完全消除。因此，在實際機(jī)械生產(chǎn)中，要盡可能采取措施減少誤差的產(chǎn)生。為了達(dá)到這個目的，在生產(chǎn)之前，必須進(jìn)行精細(xì)分析，對誤差產(chǎn)生的原因進(jìn)行總結(jié)，從而采取有效措施降低誤差。

2 機(jī)械設(shè)計中的誤差分析及降低誤差的措施

對機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)而言，完成一個質(zhì)量合格的機(jī)械產(chǎn)品，需要經(jīng)歷設(shè)計、加工、質(zhì)量檢測三個階段。機(jī)械設(shè)計作為機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)的初始階段，設(shè)計水平會影響后續(xù)的加工環(huán)節(jié)和產(chǎn)品最終質(zhì)量。因此，在進(jìn)行設(shè)計時，需要考慮產(chǎn)品各方面的性質(zhì)和用途，在保證產(chǎn)品質(zhì)量的同時，保證產(chǎn)品的先進(jìn)性和實用性[3-5]。對于可能影響產(chǎn)品質(zhì)量的因素，在設(shè)計階段就要對其進(jìn)行充分考慮，并通過設(shè)計將影響產(chǎn)品質(zhì)量的因素降到最低。優(yōu)秀的設(shè)計要配合優(yōu)秀的加工工藝才能達(dá)到最終的設(shè)計目的，所以設(shè)計時也要考慮實際所具有的加工條件。

為了提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低設(shè)計中的誤差十分關(guān)鍵。機(jī)械設(shè)計技術(shù)水平的重要體現(xiàn)依據(jù)是設(shè)計圖紙，從設(shè)計圖紙中可以直接看出設(shè)計質(zhì)量，而設(shè)計圖紙的質(zhì)量與設(shè)計人員的專業(yè)水平息息相關(guān)。因此，要想提高機(jī)械設(shè)計水平，關(guān)鍵要提高設(shè)計人員的設(shè)計水平，尤其是設(shè)計人員對機(jī)械產(chǎn)品的掌握度，如果設(shè)計人員對所設(shè)計的機(jī)械產(chǎn)品不熟悉，那么設(shè)計出來的產(chǎn)品質(zhì)量也就無從談起。除此之外，保證設(shè)計人員的專業(yè)水平達(dá)到要求后，在進(jìn)行設(shè)計之初，還需要考慮各方面因素，減少誤差，以下是常見的造成機(jī)械設(shè)計誤差的原因和解決措施。

2.1 機(jī)械材料造成的誤差和解決措施

在進(jìn)行設(shè)計時，要充分考慮材料因素，機(jī)械材料的選擇決定設(shè)計方向，若材料選擇不當(dāng)，誤差就會產(chǎn)生。在選擇材料時，需要和機(jī)械的具體用途相匹配，然后再選擇合理的設(shè)計，在保證材料性能達(dá)到使用指標(biāo)的前提下，還需要考慮材料的選用是否經(jīng)濟(jì)實用，以降低機(jī)械生產(chǎn)的成本。

2.2 加工工藝的選擇造成的誤差和解決措施

加工工藝的選擇屬于機(jī)械設(shè)計中的重要一環(huán)。在進(jìn)行機(jī)械零件加工過程中，加工工藝選擇正確與否，會直接影響加工質(zhì)量。機(jī)械零件加工對精密度的要求極高，加工時必須符合加工標(biāo)準(zhǔn)，這樣加工出來的零件質(zhì)量才能得到保證。例如，使用數(shù)控機(jī)床加工可以提高加工效率，同時減少人力，因此，人為因素導(dǎo)致的誤差也就相對減少。因此，在選擇加工工藝時，設(shè)計人員要對機(jī)械材料的性能有足夠的了解，然后根據(jù)機(jī)械產(chǎn)品的需求，分析在加工時機(jī)械材料可能產(chǎn)生的性能變化，然后調(diào)整加工工藝，適配機(jī)械材料的應(yīng)力變化，進(jìn)而達(dá)到提高機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)精度和降低生產(chǎn)誤差的目的。

2.3 機(jī)械零件的可加工性造成的誤差和解決措施

在機(jī)械零件設(shè)計階段，零件的可加工性是最容易被設(shè)計人員忽視的問題。在實際機(jī)械產(chǎn)品加工中，如果在設(shè)計階段就充分考慮零件的可加工性，然后據(jù)此優(yōu)化設(shè)計方案，簡化機(jī)械零件的形狀，使機(jī)械零件滿足功效的同時便于加工成型，同時根據(jù)具體的零件精度要求進(jìn)行區(qū)分，這樣就能最大限度地提高零件的精度，降低誤差。

在實際機(jī)械加工過程中，在選擇加工工藝時，要考慮零件機(jī)械的可加工性，根據(jù)其形狀精確度和位置精確度，選擇與此匹配的加工工藝。除此之外，為了有效降低誤差，還要考慮零件機(jī)械材料本身的性質(zhì)。

3 機(jī)械加工中的誤差分析及降低誤差的措施

加工階段是機(jī)械產(chǎn)品成型的重要階段，加工過程中必須嚴(yán)格按照設(shè)計階段得出的設(shè)計圖紙和加工工序進(jìn)行，以保證加工質(zhì)量，減少加工過程中可能產(chǎn)生的誤差。只有將每個階段的誤差降到最低，把握每個階段的關(guān)鍵，才能讓機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量得到進(jìn)一步提高。接下來對機(jī)械加工階段的誤差和降低誤差的措施進(jìn)行簡單分析。

3.1 機(jī)床自身運轉(zhuǎn)所導(dǎo)致的誤差和解決措施

機(jī)床作為一種生產(chǎn)機(jī)械，它在提高加工效率的同時，也難以避免地會造成誤差，并且誤差會隨著機(jī)床使用時間的增加而增加。就目前情況來看，機(jī)床導(dǎo)致的誤差主要有傳動鏈誤差、主軸和導(dǎo)軌位置偏離誤差。對于主軸誤差，主要是在進(jìn)行機(jī)械產(chǎn)品加工回轉(zhuǎn)時，因為回轉(zhuǎn)誤差的存在，會對機(jī)械產(chǎn)品的同軸度、撓度、圓跳動等產(chǎn)生影響，使機(jī)械產(chǎn)品精度降低。對于導(dǎo)軌位置偏離誤差，主要是因為機(jī)床的導(dǎo)軌位置直接決定了機(jī)械產(chǎn)品的加工精度，導(dǎo)軌位置偏離絲毫都會對機(jī)械產(chǎn)品的加工造成嚴(yán)重后果。因此，在安裝導(dǎo)軌時，要嚴(yán)加注意，在保證自身精度滿足要求后，盡量不出現(xiàn)安裝誤差，并且在投入使用后，注意導(dǎo)軌長時間使用產(chǎn)生的形變。對于傳動鏈誤差，因為傳動鏈為機(jī)床運轉(zhuǎn)提供動量，所以造成的誤差顯而易見，在機(jī)床運轉(zhuǎn)中，要時刻注意傳動鏈的工作狀態(tài)，降低不利影響。

3.2 機(jī)床用具導(dǎo)致的誤差和解決措施

機(jī)床用具分為刀具和夾具。在實際機(jī)械生產(chǎn)過程中，夾具產(chǎn)生的誤差大于刀具。隨著使用時間的增加，刀具會產(chǎn)生磨損。因此，要注意做好刀具的維護(hù)，發(fā)現(xiàn)刀具損壞嚴(yán)重，要及時更換。夾具作為機(jī)床加工的重要輔助工具，它主要對零件和機(jī)床的位置進(jìn)行控制，出現(xiàn)誤差時十分明顯，在誤差產(chǎn)生后需要及時做出調(diào)整。典型夾具結(jié)構(gòu)如圖1所示，夾具實物如圖2所示。

3.3 機(jī)械加工過程中的定位誤差和解決措施

機(jī)械加工過程中的定位誤差，主要是基準(zhǔn)點不重合和定位副自身誤差這兩項因素導(dǎo)致的。在實際機(jī)械加工過程中，基準(zhǔn)點的定位精準(zhǔn)度十分重要，定位時，要嚴(yán)格按照設(shè)計時的基準(zhǔn)點完成定位，盡可能達(dá)到實際定位的基準(zhǔn)點和設(shè)計中的基準(zhǔn)點重合，如果產(chǎn)生偏離，機(jī)械產(chǎn)品的精度就會受到影響。

基準(zhǔn)點不重合主要發(fā)生在定位基準(zhǔn)選擇過程中。所謂定位基準(zhǔn)，就是指在機(jī)械加工過程中，所需加工的零件和機(jī)械刀具正對位置所處的表面。在實際零件機(jī)械加工工藝中，選擇何種性質(zhì)的表面作為定位基準(zhǔn)進(jìn)行加工，都難以避免定位誤差，選擇合適的定位基準(zhǔn)，可以有效減少定位誤差的發(fā)生。因此，加工設(shè)計人員需要根據(jù)需求和實際情況進(jìn)行選擇。

定位副是由基準(zhǔn)面和夾具的定位面所形成的。如果夾具定位面的精準(zhǔn)度不足或者存在雜物，定位副都會出現(xiàn)誤差，繼而導(dǎo)致加工誤差的產(chǎn)生。因此，需要盡力保證基準(zhǔn)面和夾具定位面精準(zhǔn)。

3.4 粗糙度誤差和解決措施

加工過程中對粗糙度的控制問題，也是造成誤差的主要因素。粗糙度需要控制在合理范圍，不同的機(jī)械產(chǎn)品具有不同的粗糙度要求。工作環(huán)境惡劣且加工要求較低的機(jī)械零件，倘若粗糙度較小，產(chǎn)品性能的實用性就不高。而對于加工要求較高的機(jī)械零件，需要盡可能減小粗糙度。在機(jī)械加工中，粗糙度的控制屬于比較復(fù)雜的環(huán)節(jié)，在實際加工過程中，需要考慮多種因素，對粗糙度進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制。

4 結(jié)語

工業(yè)生產(chǎn)是我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要產(chǎn)業(yè)，機(jī)械生產(chǎn)質(zhì)量是保證工業(yè)生產(chǎn)的關(guān)鍵。因此，為了保證機(jī)械生產(chǎn)質(zhì)量，進(jìn)一步提高機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量，相關(guān)人員需要在機(jī)械設(shè)計和機(jī)械加工階段加強(qiáng)研究，盡可能降低兩個階段可能產(chǎn)生的誤差，不斷提高我國機(jī)械生產(chǎn)水平，為國家的長足發(fā)展提供保障。

參考文獻(xiàn)：

[1]王超，趙巖松.新形勢下機(jī)械設(shè)計與機(jī)械加工的誤差分析探究[J].工程技術(shù)（全文版），2016（12）：264.

[2]劉國慶.機(jī)械設(shè)計與機(jī)械再加工的技術(shù)探究[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計，2017（26）：102.

[3]趙巖.持續(xù)運行下機(jī)械加工制造的綜合誤差控制技術(shù)研究[J].機(jī)械設(shè)計與制造工程，2018（9）：100-104.

[4]張宇.機(jī)械設(shè)計制造及其自動化應(yīng)用發(fā)展探究[J].湖北農(nóng)機(jī)化，2020（1）：14.

[5]張占平，王永.機(jī)械設(shè)計與機(jī)械加工的誤差分析[J].工程技術(shù)（文摘版），2016（8）：92-93.