機械加工工藝對汽車零部件精度的影響探討

栗長遠(yuǎn)

摘要：汽車零部件精度是影響汽車整體品質(zhì)、性能的關(guān)鍵因素之一，也是衡量汽車零部件加工工藝水平的指標(biāo)之一，隨著我國汽車產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，汽車零部件精度標(biāo)準(zhǔn)愈來愈嚴(yán)格，從而對機械加工工藝水平有了更高的要求。為扎實奠定汽車制造行業(yè)的發(fā)展基礎(chǔ)，本文對機械加工工藝對汽車零部件精度的影響展開探究，分析優(yōu)化工藝的技術(shù)路徑以及精度控制策略，以供行業(yè)內(nèi)參考與借鑒。

Abstract： The precision of automobile parts is one of the key factors that affect the whole quality and performance of automobile， and it is also one of the indexes to measure the processing technology level of automobile parts， the precision standard of automobile parts is more and more strict， so it has higher request to the level of machining technology. In order to lay a solid foundation for the development of automobile manufacturing industry， this paper probes into the influence of machining technology on the precision of automobile parts， and analyzes the technical path of optimizing technology and precision control strategy， so as to provide reference for the industry.

關(guān)鍵詞：汽車零部件;機械加工工藝;精度

Key words： auto parts;machining process;precision

中圖分類號：U466 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-957X（2022）03-0199-03

0 ?引言

在中國工業(yè)“5.0”的時代背景下，制造業(yè)轉(zhuǎn)型得到深化，進(jìn)一步朝著智能化、規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化、精準(zhǔn)化方向發(fā)展，全面提升我國制造業(yè)在國際上的綜合競爭實力，汽車制造作為朝陽產(chǎn)業(yè)，其品質(zhì)決定于各零部件質(zhì)量與精度，因此，機械加工工藝的價值重大。為依靠技術(shù)力量帶動汽車產(chǎn)業(yè)的興盛發(fā)展，探究機械加工工藝對汽車零部件精度的影響有著重要現(xiàn)實意義。

1 ?機械加工工藝概述

1.1 工藝內(nèi)涵

機械加工工藝是指利用加工技術(shù)、加工設(shè)備、加工工具對加工品尺寸、幾何形狀、產(chǎn)品性質(zhì)進(jìn)行改變，使加工的產(chǎn)品滿足其他企業(yè)、設(shè)備、客戶的使用需要。汽車零部件機械加工則是根據(jù)汽車制造需要加工符合規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)、性能標(biāo)準(zhǔn)、尺寸標(biāo)準(zhǔn)、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的能夠構(gòu)成汽車整體所需的各單元產(chǎn)品，對于精度有著嚴(yán)格要求，力求實現(xiàn)汽車組裝過程中零部件之間完美匹配[1]。汽車零部件加工精度是指零件加工后尺寸、位置、形狀等實際幾何參數(shù)與理想幾何參數(shù)的符合度，符合度越高則表示精度越高;加工精度可通過因素分析法、統(tǒng)計分析法總結(jié)出誤差規(guī)律，判斷誤差出現(xiàn)原因，進(jìn)而識別出影響精度的因素。

1.2 工藝流程

機械加工工藝在汽車零部件加工中的應(yīng)用及過程十分復(fù)雜，從加工前期至加工后期均為精度控制的關(guān)鍵階段，極易出現(xiàn)各類突發(fā)問題，影響零部件最終加工效果。按照工藝具體內(nèi)容劃分可將工藝流程分為早期生產(chǎn)環(huán)節(jié)與后期加工環(huán)節(jié)，兩者目標(biāo)均為將原材料或半成品加工為成品機械，達(dá)到加工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，但在工藝流程中并非單純僅有生產(chǎn)與加工兩個環(huán)節(jié)，還涉及到前期準(zhǔn)備工作，如原材料的運輸與存儲，胚料的后期處理等，每個工藝流程內(nèi)容都較為繁瑣、細(xì)碎，涉及內(nèi)容過多，且成品類型與性能不同對加工工藝流程也有著特殊的要求，因此，在具體操作中還需根據(jù)客戶的要求制定工藝流程，在早期生產(chǎn)與后期加工兩個大環(huán)節(jié)基礎(chǔ)上進(jìn)行細(xì)化，形成完成體系作為執(zhí)行依據(jù)，不僅有利于精度控制，也使生產(chǎn)組織與生產(chǎn)流程更加嚴(yán)謹(jǐn)，提高加工效率，增強加工企業(yè)的競爭力[2]。

1.3 工藝價值

機械加工工藝?yán)眉夹g(shù)手段與設(shè)備生產(chǎn)出滿足市場需求的機械產(chǎn)品是企業(yè)實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益、發(fā)揮資源使用價值的基本方法。從實現(xiàn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益角度來講，目前我國絕大部分制造加工企業(yè)通過成本管理節(jié)約發(fā)展成本，而加工作為生產(chǎn)中占據(jù)企業(yè)發(fā)展大量成本的環(huán)節(jié)，實現(xiàn)高水平加工工藝是降低成本的核心，在先進(jìn)工藝支持下，可高效、高質(zhì)量加工成品，減少繁冗工序，提高加工集成化程度，從而節(jié)約人力、物力、財力等多項資源的投入，在提高品質(zhì)的同時實現(xiàn)成本的有效控制。從發(fā)揮資源使用價值角度來講，在汽車零部件生產(chǎn)過程中，高水平的機械加工工藝是保障零部件精度、質(zhì)量的根本，可實現(xiàn)客戶滿意、保障汽車品質(zhì)，而一旦加工工藝上出現(xiàn)問題，殘次的零部件需要銷毀浪費大量資源，同時也影響加工企業(yè)在市場的信譽與形象，造成不可挽回的損失[3]。因此，機械加工工藝對于生產(chǎn)加工企業(yè)來講至關(guān)重要，不斷提升工藝水平也是每一個企業(yè)的不懈追求。

2 ?機械加工工藝與汽車零部件精度關(guān)系分析

通俗來向，機械加工工藝是利用特殊的工藝手段按照汽車制造企業(yè)需求改變加工對象形狀、性質(zhì)、尺寸的手段，加工過程中需滿足加工零件、機械制造設(shè)備、加工標(biāo)準(zhǔn)以及零部件精度等諸多要求，其中零部件尺寸、形狀的精度越高，在汽車制造中零部件間的匹配度越高[4]。目前，由于機械加工企業(yè)資質(zhì)良莠不齊，汽車零部件加工精度問題備受關(guān)注，其中不乏因精度低導(dǎo)致大批車輛使用后出現(xiàn)質(zhì)量問題。而規(guī)范加工精度則需要通過工藝技術(shù)的改進(jìn)與工藝流程的優(yōu)化，此外還需考慮零部件加工過程中人員、設(shè)備操作、加工產(chǎn)品設(shè)置等諸多因素對精度產(chǎn)生的影響。

汽車零件是一種流通于市場的商品，其由機械加工制造產(chǎn)生，其本身則以形狀、尺寸等信息展現(xiàn)特性，且只有達(dá)到汽車制造的標(biāo)準(zhǔn)要求才能產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)與使用價值。

因此，機械加工工藝與汽車零部件精度之間關(guān)系密切，加工工藝決定汽車零部件精度，只有按照精度要求準(zhǔn)確加工才能成功生產(chǎn)具有使用價值的汽車零部件;同時，零件的精度不斷調(diào)整，對加工工藝水平的要求也不斷提升，兩者在此關(guān)系下相互影響。

3 ?機械加工工藝中影響汽車零部件精度的因素

3.1 物理環(huán)境

在機械加工工藝生產(chǎn)汽車零部件過程中，物理環(huán)境對精度影響最大且具有不可逆性?，F(xiàn)代機械加工通常采用機電一體化數(shù)控機床，加工前需按照生產(chǎn)要求進(jìn)行參數(shù)設(shè)定，一旦參數(shù)設(shè)定出現(xiàn)失誤，與零部件加工要求存在誤差則會直接影響精度;且在使用置放實踐過長的設(shè)備時，其各方面性能因長時間不運轉(zhuǎn)而發(fā)生變化，這種變化無法短時間內(nèi)進(jìn)行客觀了解，但會影響設(shè)備的具體運行以及零件加工效果。

3.2 熱變形

熱變形是加工生產(chǎn)中頻繁出現(xiàn)的影響精度現(xiàn)象，在汽車零部件加工中，兩種情況可發(fā)生熱變形，一種是刀具造成，另一種則是加工中因受熱變形。其中刀具在高頻次的切削過程中，因受力與反復(fù)摩擦產(chǎn)生大量熱量，與加工對象接觸過程中，傳遞熱量，當(dāng)超過加工對象耐受上限時，則會使加工對象出現(xiàn)變形，導(dǎo)致最終零件精度不達(dá)標(biāo)[5]。同時，機械加工過程中，機械設(shè)備各部件在反復(fù)摩擦過程中溫度不斷上升，也將傳遞出大量熱量，改變零件形狀，從而影響零件精度。

3.3 受力變形

機械加工過程中，工件本身具備重量產(chǎn)生一定重力，刀具在運行過程中產(chǎn)生一定切削力與摩擦力，機械設(shè)備運行時間過長會因變形產(chǎn)生一定擠壓力，這些外力均可作用到加工對象上，導(dǎo)致加工對象出現(xiàn)不同程度的變形，從而無法保證精度。同時，外力作用不僅直接作用加工對象，也可通過作用刀具等加工工具影響精度，例如，汽車零部件加工中使用刀具與夾具在硬度參數(shù)上存在差異，這種差異下產(chǎn)生的外力作用可使刀具在加工中變形，進(jìn)而影響加工對象精度;而加工對象硬度與刀具硬度不一致時，也會因存在的差異發(fā)生變形[6]。此外，機床運行過程中，壓力過大將使加工平面出現(xiàn)非水平方向的切斜，影響刀具操作的精準(zhǔn)度，導(dǎo)致最終加工產(chǎn)品進(jìn)度不合標(biāo)準(zhǔn)。

3.4 幾何誤差

零件機械加工過程中影響精度因素眾多，而幾何誤差具有出現(xiàn)頻率高、影響嚴(yán)重的特征，幾何誤差的出現(xiàn)與機床主軸回轉(zhuǎn)相關(guān)，機床主軸是零件加工過程中的動力來源，影響刀具、加工對象所處位置，動力是否充足通過加工零部件表面平滑度即可判斷;但隨著機床使用年限的增加，主軸回轉(zhuǎn)線的中心軸線將偏離原線，導(dǎo)致幾何誤差出現(xiàn)，在此條件下進(jìn)行零件加工，將出現(xiàn)批量零件精度不達(dá)標(biāo)問題。

3.5 其他因素

除上述因素外，在汽車零部件機械加工過程中仍有其他因素可對精度造成影響。具體來講：生產(chǎn)線布局，機械加工企業(yè)的生產(chǎn)線布局多為輸送帶式，將所要加工對象經(jīng)輸送帶傳送到各個作業(yè)平臺，這種自動化的輸送運輸裝置大大提高加工效率，但也帶來新的問題，如孤島作業(yè)現(xiàn)象、在制品數(shù)量龐大等，均對加工條件與環(huán)境存在影響，誘發(fā)諸多因素降低零件加工精度。外界因素，工藝技術(shù)與流程是導(dǎo)致零件精度下降的關(guān)鍵因素，但環(huán)境、人為等外界因素產(chǎn)生的影響也不可忽視。例如，在加工零件過程中加工材料質(zhì)量差、現(xiàn)場環(huán)境溫度過高、人員操作不當(dāng)、配置刀具等設(shè)備與加工對象不匹配等均可影響零件精度。

4 ?優(yōu)化機械加工工藝的技術(shù)路徑

4.1 優(yōu)化物理環(huán)境

針對影響零件加工精度的材料、尺寸、性質(zhì)等物理因素，可逐一進(jìn)行優(yōu)化。需要技術(shù)人員在機械加工前全面識別影響零件加工的因素，逐一展開分析與探究，并根據(jù)加工實際情況，及時確定設(shè)備、工件保養(yǎng)維護(hù)方案，處理生產(chǎn)工具異常、修正加工生產(chǎn)參數(shù);并根據(jù)加工精度標(biāo)準(zhǔn)與要求，定期組織巡檢，一旦發(fā)現(xiàn)問題工件必須立即停止應(yīng)用，更換磨損程度嚴(yán)重的刀具、夾具等。同時，強化操作人員的質(zhì)量意識，在生產(chǎn)過程中嚴(yán)格控制精度，并成為物理特性統(tǒng)計分析的主要主體，在零件加工中及時總結(jié)物理環(huán)境特征匯報給技術(shù)人員;同時，要求加工操作人員能夠正確判斷機床運行狀態(tài)、刀具使用狀態(tài)、環(huán)境變化，當(dāng)發(fā)生異常改變時，需及時采取措施調(diào)整，降低對零件精度的影響;加工中有設(shè)備與工件出現(xiàn)異常、故障需及時上報給技術(shù)人員，待分析異常對零件質(zhì)量與精度無影響后，可繼續(xù)使用，若存在影響則需要維修與排障。

4.2 控制熱變形

熱變形不僅影響零件精度，也使零件美觀性下降，而熱變形主要由過高的溫度或熱量引起，降溫是控制熱變形的關(guān)鍵。在現(xiàn)有技術(shù)條件下，熱變形控制可采取以下手段：第一，在機床采購上應(yīng)選擇具有良好散熱功能產(chǎn)品，使加工中機床自身快速消散熱量，避免熱量傳遞給加工對象;第二，當(dāng)加工過程中發(fā)現(xiàn)機床出現(xiàn)局部過熱情況，可采取熱源隔離或降溫處理，減少熱量傳遞，降低零件變形程度;第三，強制冷卻熱源，通過外部手段優(yōu)化機床散熱性能;第四，改進(jìn)機床內(nèi)部，實現(xiàn)熱對稱，使機床內(nèi)部熱量處于均勻分布狀態(tài)，避免局部過熱問題;第五，機床運行過程中密切監(jiān)測溫度變化，當(dāng)溫度超過設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)，可利用外部手段改善溫度環(huán)境，如利用空調(diào)、風(fēng)扇等可降溫設(shè)備。加工現(xiàn)場溫度環(huán)境的控制，對于提升零件加工精度有著重要意義，在此過程中，加工人員也要不斷積累經(jīng)驗，根據(jù)設(shè)備運行特點，做好溫度把控，及時對溫度進(jìn)行有效調(diào)整，最終實現(xiàn)零件加工溫度達(dá)標(biāo)的目標(biāo)。

4.3 平衡受力

為有效控制多種作用力對零件精度的影響，在機械加工中需要對零件受力情況進(jìn)行系統(tǒng)總結(jié)與深入分析，制定全方位控制方案，可借助現(xiàn)代化技術(shù)手段監(jiān)督加工對象受力情況，當(dāng)受力異?？砂l(fā)出警報或提示，以便及時調(diào)整;也可利用信息技術(shù)手段在機床控制程序中增加壓力控制功能模塊，不僅可在顯示儀上全程顯示加工對象壓力變化，也可預(yù)警壓力過高情況。目前，已有零部件加工企業(yè)進(jìn)行加工工件壓力測控實踐，如某企業(yè)在進(jìn)行汽車制動盤加工過程中，則對抽檢同批次多個制動盤的受力情況，采集數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后，對受力情況作出綜合調(diào)整，使該批次零件精度顯著提升。同時，加工對象的受力也受刀具、夾具的影響，應(yīng)謹(jǐn)慎選擇工具，確保質(zhì)量的同時，性能參數(shù)也要符合加工標(biāo)準(zhǔn)，且加工中根據(jù)零件加工精度要求也可合理調(diào)整加工對象位置，確保受力平衡。

4.4 規(guī)范裝配機床

機床運行中主軸中心軸線偏離是導(dǎo)致幾何誤差的直接原因，而為避免幾何誤差產(chǎn)生規(guī)范裝配機床十分必要，在裝配過程中，應(yīng)嚴(yán)格按照機床廠家提供的裝配說明書進(jìn)行操作，不得隨意調(diào)整裝配程序與步驟，切忌裝配人員根據(jù)個人經(jīng)驗操作;完成裝配后定期進(jìn)行機床維護(hù)，處理運行中存在的異常，并為主軸添加潤滑油，保持運行的連貫性、順暢性，縮小主軸回轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的誤差;按照廠家提供的保養(yǎng)說明書定期聘請專業(yè)人員進(jìn)行機床養(yǎng)護(hù)，及時更換磨損嚴(yán)重零件，確保整體性能穩(wěn)定。

4.5 有效協(xié)調(diào)加工現(xiàn)場

外部環(huán)境因素對零件精度的影響與加工現(xiàn)場管理、協(xié)調(diào)工作效果有著密切關(guān)系，應(yīng)針對施工現(xiàn)場操作標(biāo)準(zhǔn)、工藝流程做出嚴(yán)格規(guī)范，組織監(jiān)督管理隊伍到現(xiàn)場了解具體落實情況，指導(dǎo)現(xiàn)場有序加工，加強各操作臺之間的聯(lián)系，對現(xiàn)場資源進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)配、環(huán)境進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)整，全面實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化與規(guī)范化加工。

5 ?汽車零部件機械加工精度的控制策略

5.1 加強工藝流程與生產(chǎn)現(xiàn)場控制

完善的管控制度是推進(jìn)機械加工生產(chǎn)順利進(jìn)行的關(guān)鍵，也是工藝產(chǎn)品精度與質(zhì)量的堅實保障。在汽車零部件機械加工過程中，需制定嚴(yán)格的工藝流程圖，詳細(xì)制定每個流程的操作標(biāo)準(zhǔn)，作為落實管控工作的重要依據(jù)，其中流程圖需充分體現(xiàn)零部件加工對性能、精度、質(zhì)量、尺寸等各個方面的要求，在現(xiàn)場管理中認(rèn)真核對各項參數(shù)，監(jiān)督流程執(zhí)行效果;并根據(jù)流程圖制定加工工作計劃，統(tǒng)一加工時間，對零件精度進(jìn)行統(tǒng)一化控制，確保統(tǒng)一生產(chǎn)批次產(chǎn)品質(zhì)量、精度均達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。

5.2 完善機械加工設(shè)備質(zhì)量控制體系

機械加工生產(chǎn)過程中，高效、先進(jìn)的設(shè)備是確保工藝順利實施、產(chǎn)品精度與質(zhì)量的前提和基礎(chǔ)，但目前受多方面因素影響，機械加工設(shè)備質(zhì)量控制體系并不完善，嚴(yán)重影響工藝實施效果?；诖耍瑧?yīng)不斷加大資金投入力度，為研發(fā)提供充足的經(jīng)費支持，創(chuàng)新生產(chǎn)設(shè)備，優(yōu)化設(shè)備功能，提高生產(chǎn)效率，與先進(jìn)工藝相匹配;同時，設(shè)備更新也是質(zhì)量控制的重要一環(huán)，應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)需要與工藝要求選擇合適設(shè)備，在采購前，應(yīng)制定采購計劃，對設(shè)備的性能、功能、參數(shù)等進(jìn)行詳細(xì)分析，按照采購計劃篩選市場上符合要求的廠家，并與廠家取得聯(lián)系，對設(shè)備展開詳細(xì)了解，將所獲設(shè)備信息統(tǒng)計整理形成比對方案，選擇性價比高、滿足工藝與生產(chǎn)需要的設(shè)備;此外，設(shè)備使用后穩(wěn)定運行質(zhì)量主要依靠維養(yǎng)工作，長時間高負(fù)載運轉(zhuǎn)狀態(tài)下設(shè)備易出現(xiàn)異常，零件間因摩擦產(chǎn)生損耗，均增加設(shè)備運行壓力，嚴(yán)重則影響運行效果與使用壽命，因此，必須保障維養(yǎng)工作的及時性，按照周、月、季度、年度四個標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行不同范圍的維養(yǎng)工作，每周的維養(yǎng)工作則以處理設(shè)備微小異常為主，維持運行狀態(tài)穩(wěn)定;每月的維養(yǎng)工作則需處理不影響設(shè)備運行的故障，涉及相關(guān)零件的拆卸;每季度的維養(yǎng)工作則以設(shè)備整體檢修為主，更換磨損嚴(yán)重零件，精密儀表、設(shè)施校準(zhǔn)等;每年度的維養(yǎng)工作則進(jìn)行設(shè)備的綜合維養(yǎng)，全面處理設(shè)備異常，評估設(shè)備運行狀態(tài)、磨損狀態(tài)，及時更新零部件，優(yōu)化與升級控制系統(tǒng)等。

5.3 落實加工人員技能培訓(xùn)

加工技術(shù)人員是操作機械加工工藝、操控設(shè)備與加工工件的行為主體，最終加工成品的精度離不開加工人員的努力，但當(dāng)下通過多渠道可以了解到加工技術(shù)人員存在技能水平不足、專業(yè)能力欠缺等問題，在生產(chǎn)加工過程中，對現(xiàn)場已經(jīng)出現(xiàn)的影響零件精度因素?zé)o法快速識別與判斷，導(dǎo)致?lián)p失直接發(fā)生。因此，加工人員技能培訓(xùn)受到諸多生產(chǎn)企業(yè)的重視，而確保技能培訓(xùn)工作的落實及效果則是實現(xiàn)加工人員能力提升的重中之重。

以浙江金駒汽車零部件有限公司為例，每年定期組織汽車零部件加工技能培訓(xùn)工作，包括理論培訓(xùn)與實操培訓(xùn)兩個部分。理論培訓(xùn)過程詳細(xì)講解加工設(shè)備、工藝流程、產(chǎn)品加工注意事項等內(nèi)容，使加工人員了解具體工作原理;實操培訓(xùn)部分，組織現(xiàn)場實際操作培訓(xùn)，對設(shè)備的功能項、工藝的標(biāo)準(zhǔn)化操作進(jìn)行示范與指導(dǎo)，糾正加工人員操作上存在的錯誤，并利用實踐強化其對生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化的認(rèn)知。完成培訓(xùn)后組織考核，其中理論考試在最終總成績中占比40%、實操考試在最終總成績中占比60%，60分為及格，未能及格者需經(jīng)過二次培訓(xùn)，若培訓(xùn)后考核仍未通過考慮調(diào)離崗位。培訓(xùn)工作的落實使該公司培養(yǎng)了一支高素質(zhì)、高能力的加工操作隊伍，為確保零件精度提供了強有力的保障。

6 ?結(jié)束語

綜上所述，近年來我國汽車產(chǎn)業(yè)迎來了新的發(fā)展機遇，蓬勃發(fā)展的汽車制造業(yè)邁向了新的發(fā)展階段，對汽車零部件的精度、質(zhì)量有了更嚴(yán)格與更高標(biāo)準(zhǔn)的要求。而機械加工工藝作為影響零部件精度的直接因素與關(guān)鍵因素，需引起行業(yè)重視，應(yīng)充分了解機械加工工藝的內(nèi)涵、與零部件精度的關(guān)系、重要價值以及工藝中影響精度的主要因素，做出有效優(yōu)化與控制，從而提高工藝水平，確保汽車零部件精度達(dá)標(biāo)。

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