機(jī)械加工工藝技術(shù)的誤差分析及策略分析

陳艷艷

摘要：隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，機(jī)械產(chǎn)品逐漸走入社會(huì)公眾的日常生產(chǎn)生活，其產(chǎn)品種類以及制作工藝都得到了極大地提升。在此背景下，機(jī)械產(chǎn)品的加工工藝技術(shù)也隨之發(fā)展，由于不同產(chǎn)品所需要的零部件型號(hào)以及類型不同，因此機(jī)械產(chǎn)品及其零部件的加工勢(shì)必要經(jīng)過(guò)多重工序，應(yīng)用不同的機(jī)械加工工藝。該文從機(jī)械加工工藝技術(shù)的誤差分析出發(fā)，對(duì)目前機(jī)械加工工藝技術(shù)的誤差分析進(jìn)行簡(jiǎn)要論述，并對(duì)如何解決機(jī)械加工工藝技術(shù)誤差進(jìn)行分析研究。

關(guān)鍵詞：機(jī)械加工加工工藝誤差分析機(jī)械產(chǎn)品

中圖分類號(hào)：TH16文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ?文章編號(hào)：1672-3791（2022）05（a）-0000-00

Error Analysis and StrategyAnalysis of Machining Technology

CHEN Yanyan

（HebiPolytechnic，Hebi，Henan Province，458030 China）

Abstract： With the rapid development of China's economy， mechanical products have gradually entered the daily production and life of the public， and their product types and production processes have been greatly improved. In this context， the processing technology of mechanical products has also been developed. As different products require different types and types of parts， the processing of mechanical products and their parts is bound to go through multiple processes and apply different mechanical processing techniques. . This article starts from the error analysis of mechanical processing technology， briefly discusses the error analysis of current mechanical processing technology， and analyzes and studies how to solve the technical errors of mechanical processing technology as follows.

Key Words： Machining; Processing technology; Error analysis; Mechanical products

基于社會(huì)公眾對(duì)精密度高、產(chǎn)品質(zhì)量高的機(jī)械產(chǎn)品的需求，該文從機(jī)械加工工藝技術(shù)的誤差分析出發(fā)，對(duì)目前機(jī)械加工工藝技術(shù)的誤差分析進(jìn)行簡(jiǎn)要論述，并對(duì)如何解決機(jī)械加工工藝技術(shù)誤差進(jìn)行分析研究。

1? 機(jī)械加工工藝技術(shù)簡(jiǎn)述

1.1? 機(jī)械加工工藝技術(shù)

與傳統(tǒng)生產(chǎn)相比，機(jī)械加工工藝的復(fù)雜度、精密度以及機(jī)械化程度都有所提升，復(fù)雜的工序要求生產(chǎn)線必須嚴(yán)格按照機(jī)械產(chǎn)品以及零部件的設(shè)計(jì)圖紙完成生產(chǎn)制作，因此，企業(yè)以及相關(guān)部門需要加強(qiáng)對(duì)機(jī)械加工工藝的管理，不斷提高機(jī)械加工工藝的加工水平以及技術(shù)水平。

1.2? 機(jī)械加工工藝技術(shù)應(yīng)用原則

企業(yè)以及生產(chǎn)部門應(yīng)當(dāng)從機(jī)械加工流程出發(fā)，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)圖紙的基礎(chǔ)上，結(jié)合本企業(yè)以及生產(chǎn)部門的具體生產(chǎn)能力、機(jī)械加工工藝的具體應(yīng)用情況，制定相應(yīng)的機(jī)械加工流程。此外，企業(yè)以及相關(guān)部門也應(yīng)當(dāng)結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際制定更加合理的加工工藝安排，通過(guò)合理的工藝安排以及生產(chǎn)流程提高機(jī)械產(chǎn)品的整體質(zhì)量以及精密度、生產(chǎn)水平。一般而言，機(jī)械加工的主要生產(chǎn)流程為粗加工產(chǎn)品原材料、半精加工產(chǎn)品、精加工產(chǎn)品，并進(jìn)行零部件裝配。

在機(jī)械產(chǎn)品加工生產(chǎn)中，企業(yè)以及相關(guān)生產(chǎn)部門應(yīng)當(dāng)堅(jiān)持以下基本原則，以此來(lái)提高產(chǎn)品的整體質(zhì)量以及加工生產(chǎn)的效率。

1.2.1? 基準(zhǔn)先行原則

基準(zhǔn)先行是指生產(chǎn)部門在加工機(jī)械產(chǎn)品以及具體零部件時(shí)，應(yīng)當(dāng)將加工基準(zhǔn)面作為前序環(huán)節(jié)，基準(zhǔn)面加工一方面能夠有效避免后續(xù)加工出現(xiàn)數(shù)據(jù)錯(cuò)誤、產(chǎn)品質(zhì)量瑕疵等問(wèn)題，另一方面也能夠有效提高產(chǎn)品的精準(zhǔn)度，為后續(xù)生產(chǎn)加工打下良好的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)[1]。

1.2.2? 先孔后面原則

先孔后面原則主要體現(xiàn)在對(duì)連桿以及箱體等產(chǎn)品的加工當(dāng)中，為了保證孔與平門的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，保證產(chǎn)品生產(chǎn)的精準(zhǔn)度，并提高生產(chǎn)加工效率，必須堅(jiān)持先加工孔后加工面的原則。

1.2.3? 從實(shí)際出發(fā)原則

從實(shí)際出發(fā)原則是指生產(chǎn)部門應(yīng)當(dāng)根據(jù)不同產(chǎn)品的實(shí)際加工需求選擇更合適的生產(chǎn)環(huán)節(jié)、加工工藝以及具體的機(jī)械設(shè)備。例如在粗加工環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)主要是對(duì)產(chǎn)品材料進(jìn)行初步處理，較少涉及產(chǎn)品精度，因此可以選擇精度較低但效率高、功率大的機(jī)械設(shè)備。而在精加工環(huán)節(jié)，其對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量以及精度要求較高，此時(shí)則需要選擇精度較高的機(jī)械設(shè)備。

1.2.4? 生產(chǎn)部門也應(yīng)當(dāng)適時(shí)選擇、合理選擇產(chǎn)品加工的熱處理工序

針對(duì)部分對(duì)原材料的內(nèi)應(yīng)力有要求的產(chǎn)品加工，熱處理工序應(yīng)當(dāng)在粗加工與精加工之間進(jìn)行，而針對(duì)部分強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品整體性能的零部件加工，熱處理工序則需要在加工之后進(jìn)行。

2? 機(jī)械加工工藝的誤差分析

機(jī)械產(chǎn)品對(duì)加工工藝的精度有較高的要求，但受制于當(dāng)前技術(shù)設(shè)備以及成本等多重原因，機(jī)械加工工藝依舊存在誤差，針對(duì)機(jī)械加工工藝的常見(jiàn)誤差，分析研究如下。

2.1? 定位誤差分析

定位誤差分析主要包括基準(zhǔn)不重合、定位生產(chǎn)不準(zhǔn)確等問(wèn)題，這是機(jī)械加工工藝的常見(jiàn)誤差。在機(jī)械加工工藝中，定位主要是指將工件固定在機(jī)床，并保證工件與刀具結(jié)合緊密、精準(zhǔn)，工作人員以此來(lái)保證機(jī)械加工工藝的定位準(zhǔn)確，保證產(chǎn)品加工的精度以及整體生產(chǎn)效率。一旦機(jī)械加工的生產(chǎn)設(shè)備定位不準(zhǔn)，不僅會(huì)導(dǎo)致機(jī)械產(chǎn)品的后續(xù)生產(chǎn)環(huán)節(jié)準(zhǔn)確度、精度下降，更有可能出現(xiàn)安全事故，不利于企業(yè)的安全生產(chǎn)，更不利于企業(yè)對(duì)機(jī)械產(chǎn)品加工的整體管理。

2.2? 幾何誤差分析

由于機(jī)械產(chǎn)品要求加工工藝的精度以及準(zhǔn)確度，因此生產(chǎn)環(huán)節(jié)必須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙以及生產(chǎn)規(guī)劃、工藝流程展開(kāi)，生產(chǎn)部門應(yīng)當(dāng)根據(jù)機(jī)械產(chǎn)品的具體要求選擇合適的加工工藝以及生產(chǎn)設(shè)備、刀具等。因此，在機(jī)械產(chǎn)品加工工藝中，由于生產(chǎn)設(shè)備的主要部件產(chǎn)生形變而出現(xiàn)的誤差，即幾何誤差。幾何誤差的常見(jiàn)原因有機(jī)床主軸形變、刀具形變等，對(duì)此簡(jiǎn)述如下。

首先，在機(jī)械產(chǎn)品加工中，機(jī)床是主要生產(chǎn)設(shè)備之一，而機(jī)床主軸能夠傳動(dòng)產(chǎn)品材料以及零部件，保障生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)流程的順利進(jìn)行，是機(jī)床的重要零部件，如果機(jī)床主軸出現(xiàn)形變會(huì)直接影響產(chǎn)品加工的工件的相對(duì)位置，進(jìn)而導(dǎo)致加工誤差。機(jī)床作為產(chǎn)品加工工藝的重要設(shè)備，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間長(zhǎng)，因此在機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中也極易出現(xiàn)誤差。由于機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間長(zhǎng)，因此其內(nèi)部的熱源熱量極有可能導(dǎo)致機(jī)床發(fā)生溫度變化，進(jìn)而影響機(jī)床部分材料的結(jié)構(gòu)，出現(xiàn)形變，導(dǎo)致機(jī)械加工工藝出現(xiàn)誤差[2]。

其次，刀具、夾具的誤差分析。刀具與夾具是機(jī)械產(chǎn)品加工工藝的重要工具，也是應(yīng)用范圍最廣的工具之一，這些工具由于在使用過(guò)程中不可避免地會(huì)出現(xiàn)磨損等情況，因此也常出現(xiàn)加工工藝的誤差。一般而言，刀具在使用時(shí)的磨損并不會(huì)完全導(dǎo)致機(jī)械產(chǎn)品加工工藝出現(xiàn)誤差，一旦刀具、夾具的磨損超過(guò)磨損范圍，工作人員必須及時(shí)更換新的刀具和夾具，否則會(huì)出現(xiàn)加工工藝的誤差。除此之外，即使是同一機(jī)械產(chǎn)品的零部件加工，也會(huì)應(yīng)用到不同的刀具和夾具，這些不同種類的刀具放在不同的加工流程當(dāng)中會(huì)有不同的效果，產(chǎn)品的加工工藝對(duì)不同的刀具也有不同的要求[3]。例如在精密位置加工中，其加工工藝要求相應(yīng)的刀具具有較高精度，因此工作人員需要特別關(guān)注此部分刀具的磨損情況以及誤差情況。而普通位置受到刀具磨損的誤差影響較小，因此工作人員可以根據(jù)刀具所處的不同位置合理安排更新周期。

在機(jī)械加工時(shí)，為了保證產(chǎn)品的精度，必須嚴(yán)格按照工藝流程以及加工圖紙使用夾具，利用夾具精準(zhǔn)找到產(chǎn)品以及零部件的具體加工位置，進(jìn)而保障機(jī)械產(chǎn)品的加工。但在實(shí)際生產(chǎn)中，由于工作人員的疏忽以及不合規(guī)操作，在生產(chǎn)中由于夾具使用不正確導(dǎo)致機(jī)械加工工藝出現(xiàn)幾何誤差的情況十分常見(jiàn)。

2.3? 變形誤差分析

在機(jī)械產(chǎn)品加工時(shí)，被加工產(chǎn)品的剛度也是影響加工工藝精度的重要因素。部分機(jī)械產(chǎn)品的加工工件性能不同，剛度較低的工件在規(guī)劃加工流程時(shí)就應(yīng)當(dāng)充分考慮到產(chǎn)品工件性能和剛度對(duì)加工流程的影響。例如：車床切入內(nèi)孔的操作一般為橫向切入法，此時(shí)如果產(chǎn)品工件的剛度不足，導(dǎo)致工件變形，則勢(shì)必會(huì)影響到機(jī)械產(chǎn)品的加工工藝，降低產(chǎn)品的精度以及質(zhì)量[4]。

3? 影響機(jī)械加工工藝技術(shù)誤差的因素分析

在機(jī)械加工中，常見(jiàn)的工藝系統(tǒng)誤差、定位誤差以及機(jī)械誤差、制造誤差等都有不同的影響因素。

第一，工藝系統(tǒng)的誤差與加工工藝流程規(guī)劃以及工藝系統(tǒng)的設(shè)置都有十分緊密地聯(lián)系，一旦工藝系統(tǒng)缺乏科學(xué)性、合理性，就會(huì)出現(xiàn)加工工藝誤差。此外，機(jī)械產(chǎn)品的原材料剛度、力度等情況也會(huì)出現(xiàn)誤差，材料的形變會(huì)導(dǎo)致工藝系統(tǒng)出現(xiàn)誤差以及運(yùn)行故障等問(wèn)題，不僅會(huì)降低產(chǎn)品本身的精度和質(zhì)量，更有可能發(fā)生安全事故。

第二，定位誤差作為最常見(jiàn)的誤差之一，定位基準(zhǔn)是保證后續(xù)生產(chǎn)工序合理、精準(zhǔn)的前提，一旦定位基準(zhǔn)和設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不一致，就會(huì)出現(xiàn)定位誤差。

第三，幾何誤差的主要影響因素分別是機(jī)床、刀具和夾具，關(guān)鍵零部件的磨損、老化都會(huì)影響機(jī)械加工工藝的精準(zhǔn)度。機(jī)床的誤差主要是通過(guò)生產(chǎn)部門嚴(yán)格執(zhí)行加工工藝流程，嚴(yán)格落實(shí)各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié);刀具和夾具的誤差則與其自身在使用過(guò)程中的磨損有著緊密地聯(lián)系，因此需要工作人員及時(shí)更換磨損嚴(yán)重的刀具和夾具。

4? 機(jī)械加工工藝的誤差解決策略分析

如上文所述，在機(jī)械加工工藝中，由于不同設(shè)備運(yùn)行以及刀具、夾具磨損導(dǎo)致的誤差不僅會(huì)降低產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量，更有可能會(huì)發(fā)生安全事故，因此，為了提高產(chǎn)品生產(chǎn)效率、生產(chǎn)質(zhì)量，降低安全事故發(fā)生的可能性，企業(yè)以及相關(guān)部門必須重視機(jī)械加工工藝的誤差問(wèn)題。

4.1? 誤差分組及標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)

對(duì)于機(jī)械加工工藝而言，誤差分組不僅能夠合理控制加工工藝出現(xiàn)誤差的概率，更能夠減少安全事故發(fā)生的概率。在加工流程中，由于不同工藝環(huán)節(jié)導(dǎo)致的誤差不同，因此技術(shù)人員可以通過(guò)定期檢修、合理排查的方式進(jìn)行誤差排除。管理人員應(yīng)當(dāng)根據(jù)具體機(jī)械產(chǎn)品的加工流程分析加工環(huán)節(jié)的薄弱點(diǎn)，并對(duì)加工流程中的薄弱點(diǎn)以及可能出現(xiàn)誤差的生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行分組，重點(diǎn)跟進(jìn)能夠通過(guò)有效手段降低誤差的組別，并通過(guò)更新設(shè)備、提高加工技術(shù)等方式控制加工工藝的誤差[5]。

除此之外，為了減少甚至避免機(jī)械產(chǎn)品加工出現(xiàn)誤差，企業(yè)也可以建立標(biāo)準(zhǔn)化、體系化的加工工藝流程，合理安排相關(guān)程序，具體包括建立技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)以及巡檢標(biāo)準(zhǔn)等，通過(guò)制度標(biāo)準(zhǔn)完善機(jī)械產(chǎn)品的加工工藝環(huán)節(jié)，提升加工工藝的整體質(zhì)量以及生產(chǎn)效率、標(biāo)準(zhǔn)化水平。在具體細(xì)節(jié)上，企業(yè)應(yīng)當(dāng)做好預(yù)案機(jī)制，保證具體工作人員能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)誤差并進(jìn)行誤差排除，減少誤差對(duì)機(jī)械產(chǎn)品加工的影響。

4.2? 變形誤差處理

在機(jī)械產(chǎn)品加工工藝中，由于刀具、夾具磨損、變形以及產(chǎn)品工件變形導(dǎo)致誤差的情況較為常見(jiàn)，對(duì)此，企業(yè)應(yīng)當(dāng)從減少外力對(duì)加工產(chǎn)品以及加工流程中的零部件、加強(qiáng)對(duì)溫度等條件因素的控制兩方面出發(fā)進(jìn)行誤差解決。

首先，針對(duì)機(jī)械產(chǎn)品加工工藝的零部件磨損、老化等問(wèn)題，企業(yè)以及相關(guān)部門可以在機(jī)械加工的工藝流程設(shè)計(jì)中盡可能地減少摩擦力、擠壓力等外力對(duì)零部件的影響。在加工前，負(fù)責(zé)人員應(yīng)當(dāng)排查生產(chǎn)工序的零部件是否符合要求，固定零件的質(zhì)量、性能是否符合后續(xù)生產(chǎn)的要求，一旦出現(xiàn)零部件質(zhì)量不合格，需要及時(shí)更換相應(yīng)零部件，并做好零部件固定工作。針對(duì)設(shè)備零部件在日常生產(chǎn)中的摩擦、老化問(wèn)題，本文認(rèn)為技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)根據(jù)產(chǎn)品加工工藝流程及時(shí)檢修設(shè)備零部件，并做好零部件更換工作。

其次，在機(jī)械產(chǎn)品加工中，部分產(chǎn)品由于材料等因素的限制，在部分生產(chǎn)環(huán)節(jié)會(huì)出現(xiàn)由于受熱而變形的問(wèn)題。對(duì)此，技術(shù)人員及可以采用冷卻液對(duì)受熱材料進(jìn)行降溫，及時(shí)散熱。冷卻液能夠保證機(jī)械產(chǎn)品加工的局部溫度處于穩(wěn)定值，有效減少工件的形變問(wèn)題。

4.3? 其他誤差處理

在機(jī)械產(chǎn)品加工工藝中，由于客觀技術(shù)問(wèn)題以及工藝流程設(shè)計(jì)問(wèn)題，難免出現(xiàn)原始誤差。在發(fā)生原始誤差時(shí)，技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)及時(shí)排查誤差出現(xiàn)的原因，并利用不同技術(shù)手段盡可能地減少原始誤差。例如，由于刀具精密度不足、焊接工藝技術(shù)落后等原因出現(xiàn)的原始誤差，技術(shù)人員可以更換精密度更高的刀具，或采用更加先進(jìn)的自動(dòng)化焊接工藝來(lái)減少原始誤差。

在原始誤差處理中，對(duì)加工工藝流程的監(jiān)控更能夠有效避免由于原始誤差導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量不合格等問(wèn)題。部分無(wú)法消除的原始誤差在經(jīng)過(guò)合理規(guī)劃后并不會(huì)對(duì)加工工藝產(chǎn)生實(shí)質(zhì)影響，對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量以及生產(chǎn)流程影響較小，但為了避免在加工過(guò)程中由于原始誤差超出規(guī)定范圍而出現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量不合格的問(wèn)題，企業(yè)可以采用自動(dòng)監(jiān)控與員工定時(shí)巡檢結(jié)合的方式監(jiān)控原始誤差的范圍值情況。在產(chǎn)品加工前，企業(yè)也可以采用補(bǔ)償誤差的方式減少原始誤差。例如在數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)中，滾珠絲桿產(chǎn)生的誤差可以采用減少絲桿絲螺距、拉伸絲桿絲的螺距等方式控制滾珠絲桿的整體誤差[6]。總而言之，由于原始誤差產(chǎn)生的原因眾多，不同產(chǎn)品加工工藝流程、不同生產(chǎn)設(shè)備都會(huì)產(chǎn)生原始誤差，在加工流程規(guī)劃階段，企業(yè)就應(yīng)當(dāng)做好原始誤差計(jì)算工作，盡可能地降低原始誤差對(duì)機(jī)械產(chǎn)品加工的影響[7]。

5? 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在機(jī)械制造業(yè)高速發(fā)展的背景下，機(jī)械加工工藝成為行業(yè)發(fā)展的重要技術(shù)。對(duì)此，該文從機(jī)械加工工藝的誤差分析出發(fā)，對(duì)常見(jiàn)的定位誤差、幾何誤差以及變形誤差進(jìn)行簡(jiǎn)要分析，并通過(guò)分析機(jī)械加工工藝流程以及導(dǎo)致誤差出現(xiàn)的原因等方式，論述了如何合理解決加工工藝誤差。

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