淺析機(jī)械設(shè)計(jì)與機(jī)械加工的誤差

齊闖

【摘 要】隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，機(jī)械工程成為人們關(guān)注的重點(diǎn)，人們對(duì)各種機(jī)械零件的精度要求也不斷的增高，一個(gè)不合格的零件可能會(huì)帶來不可挽回的損失。因此，機(jī)械加工的精度控制也越來越重要。機(jī)械加工的誤差分析是一個(gè)復(fù)雜而漫長的過程，不同的原因會(huì)造成不同形式的誤差，而相同的誤差也可能是由幾個(gè)不同的原因造成的?；诖?，本文就機(jī)械設(shè)計(jì)與機(jī)械加工的誤差進(jìn)行分析與研究，促進(jìn)其快速發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】機(jī)械設(shè)計(jì)；機(jī)械加工；誤差

引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國的現(xiàn)代化工業(yè)也獲得了前所未有的發(fā)展，對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)來說，機(jī)械設(shè)計(jì)和機(jī)械加工具有非常重要的地位，而在機(jī)械設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)和機(jī)械加工過程中所產(chǎn)生的誤差，更是與生產(chǎn)的質(zhì)量和效率息息相關(guān)。為了提高機(jī)械設(shè)計(jì)和機(jī)械加工的質(zhì)量，就必須減少誤差。導(dǎo)致誤差出現(xiàn)的因素有很多，設(shè)計(jì)因素以及不規(guī)范的加工操作，都會(huì)影響到精度，不利于工業(yè)生產(chǎn)的穩(wěn)定運(yùn)行。

一、機(jī)械設(shè)計(jì)與加工中的誤差分析及降低措施

對(duì)于機(jī)械產(chǎn)品來說，一般要經(jīng)歷產(chǎn)品的最初設(shè)計(jì)、產(chǎn)品的加工成型、產(chǎn)品的質(zhì)量檢測(cè)這三個(gè)階段。產(chǎn)品的設(shè)計(jì)階段是非常重要的階段，后期生產(chǎn)出來的產(chǎn)品質(zhì)量如何，與產(chǎn)品的設(shè)計(jì)水平有著很大的關(guān)系。因此，在選擇材料時(shí)，必須考慮到產(chǎn)品的用途，并設(shè)計(jì)和選擇合理的加工工藝，兼顧產(chǎn)品的先進(jìn)性和實(shí)用性，對(duì)于可能會(huì)影響到產(chǎn)品質(zhì)量的因素，進(jìn)行充分的考慮，事先做好防范的措施。好的設(shè)計(jì)理念需要科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)募庸すに噥韺?shí)現(xiàn)，而加工階段則是產(chǎn)品成型的重要階段，必須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙的工藝流程執(zhí)行操作，確保加工設(shè)備具有穩(wěn)定可靠的性能。需要注意的是，加工過程中，需要對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行測(cè)量，而測(cè)量精度準(zhǔn)確與否則直接影響到產(chǎn)品的精度。產(chǎn)品加工完成后，即進(jìn)入產(chǎn)品檢測(cè)階段，這同樣是一個(gè)不容忽視的環(huán)節(jié)，如果處理不當(dāng)，很可能把合格的產(chǎn)品誤檢測(cè)為不合格產(chǎn)品，而不合格的產(chǎn)品則被當(dāng)作合格產(chǎn)品來使用，進(jìn)而影響到生產(chǎn)的穩(wěn)定運(yùn)行。機(jī)械產(chǎn)品所經(jīng)歷的這三個(gè)階段，是一個(gè)有機(jī)的整體，而產(chǎn)品精度的問題也是貫穿于這三個(gè)階段，因此，在每一階段都必須嚴(yán)格按照規(guī)范進(jìn)行操作，只有這樣，才能提高產(chǎn)品的精度、減少誤差，從而確保產(chǎn)品的質(zhì)量。

二、機(jī)械設(shè)計(jì)的誤差分析

為降低產(chǎn)品的誤差，就必須提高設(shè)計(jì)階段的技術(shù)水平，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)會(huì)對(duì)接下來的產(chǎn)品加工和產(chǎn)品檢測(cè)造成很大影響，而設(shè)計(jì)圖紙則是整個(gè)生產(chǎn)過程的重要依據(jù)，為此，提高設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)水平和專業(yè)素質(zhì)，尤其是要對(duì)加工工藝的熟練掌握非常重要，否則就很可能設(shè)計(jì)出根本無法生產(chǎn)出來的產(chǎn)品或者無法保證產(chǎn)品所需的精度，為了提高設(shè)計(jì)效率、節(jié)省設(shè)計(jì)時(shí)間、縮短設(shè)計(jì)周期，必須在設(shè)計(jì)之初就綜合考慮好各種因素，提前防范，減少和盡量避免出現(xiàn)誤差。

（一）加工工藝

不同的加工工藝，對(duì)材料的物理性能會(huì)產(chǎn)生不同的影響，進(jìn)而影響到零件的誤差。因此，在選擇加工工藝時(shí)，要對(duì)材料的性能有充分的了解和認(rèn)識(shí)，并結(jié)合產(chǎn)品成型需要，分析在加工過程中材料可能發(fā)生的應(yīng)力變化，從而提高零件精度、降低誤差。

（二）可加工性

零件的可加工性是設(shè)計(jì)中比較容易忽視的問題，實(shí)際上，如果在零件的可加工性方面進(jìn)行充分的考慮，進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，簡化零件的形狀，使之便于加工成型，并根據(jù)精度要求的不同進(jìn)行位置的區(qū)分，則可以在很大程度上提高零件的精度，使誤差得以減少。

（三）材料問題

機(jī)械材料的選擇是機(jī)械設(shè)計(jì)中最先要考慮的問題，在選擇機(jī)械材料時(shí)，需要根據(jù)零件的用途進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計(jì)，在確保所需的性能指標(biāo)的情況下，還要兼顧材料的經(jīng)濟(jì)性要求，避免不必要的浪費(fèi)。

三、機(jī)械加工的誤差分析

（一）傳動(dòng)系統(tǒng)的誤差

機(jī)床內(nèi)部的傳動(dòng)系統(tǒng)是整個(gè)機(jī)床的運(yùn)動(dòng)核心。機(jī)床在加工工件時(shí)，工件從形狀規(guī)則的毛坯變成形狀各異的產(chǎn)品的過程正是通過該系統(tǒng)內(nèi)部一系列的傳動(dòng)元件，比如齒輪、蝸桿與絲桿等的緊密配合實(shí)現(xiàn)的。

在機(jī)床加工車螺紋、滾齒等對(duì)工件與刀具之間的傳動(dòng)比有嚴(yán)格要求的工件時(shí)，如果傳動(dòng)系統(tǒng)的精度較低，則工件的表面精度就難以達(dá)到要求。具體表現(xiàn)為齒間距不均勻、齒高不均勻或齒頂不在同一直線上，這會(huì)嚴(yán)重影響工件的使用性能。如果發(fā)現(xiàn)傳動(dòng)系統(tǒng)的精度較低，則一定要及時(shí)修理、調(diào)整。

（二）刀具、夾具和量具誤差

1.刀具誤差

刀具是加工時(shí)機(jī)床上與工件直接接觸的部件，直接影響著加工工件的精度。一般而言，在加工不同材質(zhì)的工件時(shí)，選擇對(duì)應(yīng)的刀具即可滿足加工的要求，但刀具在裝夾時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)一定誤差，比如刀具的刀刃頂尖與主軸回轉(zhuǎn)中心線不重合（主要在車端面時(shí)產(chǎn)生影響，端面中心可能會(huì)存在一段盲區(qū)）。此外，刀具具有一定的使用壽命，長時(shí)間使用后會(huì)出現(xiàn)磨損。因此，當(dāng)發(fā)現(xiàn)加工后工件表面不光滑時(shí)，應(yīng)及時(shí)更換刀具。

2.夾具誤差

夾具是機(jī)床的重要組成部分之一，工件在機(jī)床中的定位和夾緊是靠夾具實(shí)現(xiàn)的。夾具的主要作用是夾緊工件并確定其在機(jī)床中的位置，進(jìn)而可減少機(jī)床的加工誤差。夾具誤差主要表現(xiàn)為定位誤差，指在進(jìn)行某一道工序時(shí)，加工的工序基準(zhǔn)與工件的定位基準(zhǔn)不重合，比如鉆孔中心相比于設(shè)計(jì)中心存在偏移現(xiàn)象。

3.量具誤差

量具是用來確定工件尺寸的工具，但有時(shí)采用量具測(cè)得的工件尺寸與實(shí)際尺寸不符，這是因?yàn)榱烤咴陂L期使用后會(huì)出現(xiàn)磨損的現(xiàn)象。因此，在使用前，應(yīng)查看所使用量具的零點(diǎn)是否可讀零。

（三）加工工藝造成的誤差

加工工藝造成的誤差主要體現(xiàn)在加工過程中，主要指在整個(gè)工藝系統(tǒng)中，各個(gè)部位因機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的熱量而出現(xiàn)了熱變形。熱變形在機(jī)床加工中是一種較為常見的現(xiàn)象，熱變形對(duì)精度要求較低的加工工件的影響并不大，但在精密加工中，熱變形會(huì)引起較大的誤差，進(jìn)而對(duì)工件產(chǎn)生巨大的影響。熱變形主要包括機(jī)床熱變形、刀具熱變形和工件熱變形。在機(jī)床加工中，刀具受熱后會(huì)伸長，導(dǎo)致加工所得尺寸變??；工件熱變形是指工件熱膨脹導(dǎo)致加工時(shí)尺寸相比于變形前較大，進(jìn)而導(dǎo)致加工所得尺寸變小。熱變形的情況一般是因工藝方案不合理、主軸轉(zhuǎn)速不合理或沒有選擇合適的冷卻方案而引起的。

四、提高機(jī)械加工精度的具體方法

（一）減少原始誤差

原始誤差是機(jī)床加工過程中所普遍存在的，這種誤差也是不可避免的，但是可以通過提高機(jī)床的物力效果、提高夾具精確度以及增強(qiáng)刀具的強(qiáng)度等措施降低因?yàn)槲锢硪蛩囟鴮?dǎo)致的原始誤差的發(fā)生，具體到機(jī)械加工的流程中，應(yīng)該根據(jù)不同的情況采取不同的措施提高機(jī)床加工的精度，比如對(duì)于表面成型的零件，要在降低工具誤差和刀具安裝上著手，降低誤差的發(fā)生，而對(duì)于屬于精密零件的則要從機(jī)床的幾何精度、刀具形狀以及工具熱量變形等方面入手，想方設(shè)法消除或者減少這些因素的存在。

（二）轉(zhuǎn)移原始誤差

轉(zhuǎn)移原始誤差說白了就是將原始誤差從誤差敏感方向轉(zhuǎn)移到非敏感方向，原始誤差在零件的敏感程度上與其方向有直接的關(guān)系，如果誤差出現(xiàn)在零件的敏感部位，比如在精密零件的表面中出現(xiàn)磨槽感，就會(huì)影響零件的使用性能，因此轉(zhuǎn)移原始誤差的方法就是在加工中將這些誤差通過其它工藝轉(zhuǎn)移到不影響機(jī)械產(chǎn)品性能方面上，比如在機(jī)床加工零件的精度達(dá)不到要求時(shí)，可以在工藝或者夾具等著手，創(chuàng)造條件，使機(jī)床的幾何誤差轉(zhuǎn)移到不影響零件精度上。

（三）對(duì)誤差進(jìn)行分化和均化

為了進(jìn)一步降低機(jī)械加工誤差，提高精度，可以采取均化原始誤差的方法，分化法就是根據(jù)誤差的規(guī)律，進(jìn)而將毛坯工序進(jìn)行分類，然后在誤差范圍內(nèi)進(jìn)行定位，從而將機(jī)械加工零件的尺寸誤差在整體上縮小。均化法就是通過加工是零件的表面誤差不斷地平均化和縮小化，這種方法就是通過對(duì)比相似工件，查找問題，然后在進(jìn)行相互的修改與加工，例如對(duì)配合精度要求很高的軸和孔，常采用研磨工藝。研具本身并不要求具有高精度，但它能在和工件作相對(duì)運(yùn)動(dòng)過程中對(duì)工件進(jìn)行微量切削，高點(diǎn)逐漸被磨掉最終使工件達(dá)到很高的精度。

結(jié)束語

現(xiàn)代工業(yè)化社會(huì)中，機(jī)械設(shè)計(jì)與加工對(duì)工業(yè)生產(chǎn)的高效運(yùn)行具有重要的作用，機(jī)械設(shè)計(jì)與加工的精度直接關(guān)系到生產(chǎn)的質(zhì)量和效率，所以要提高機(jī)械設(shè)計(jì)與加工的質(zhì)量，減少誤差。在設(shè)計(jì)與加工的過程中，因?yàn)樵O(shè)計(jì)因素或者加工生產(chǎn)過程中的操作不規(guī)范，都會(huì)影響到精度而出現(xiàn)誤差，進(jìn)而影響到工業(yè)生產(chǎn)的穩(wěn)定運(yùn)行。文章對(duì)于機(jī)械設(shè)計(jì)與加工過程中影響誤差的因素進(jìn)行了分析，然后提出了降低的措施，對(duì)于提高機(jī)械設(shè)計(jì)與加工的精度具有重要的意義。

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