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影响零部件加工精度因素的分析

发表时间：2020/12/28 来源：《基层建设》2020年第24期作者：刘召

[导读] 摘要：近年来随着我国工业的不断发展，零部件在精度方面的加工要求也在不断地提高，但零部件在加工过程中存在众多因素的影响，导致加工结果不能满足理论要求，如果在加工过程中不能进行合理的规避和减小影响，会导致加工质量不能满足设计需求，甚至对整体设备造成质量、安全等诸多方面的影响。

        精诚工科汽车系统有限公司顺平压铸分公司河北省保定市 071000
        摘要：近年来随着我国工业的不断发展，零部件在精度方面的加工要求也在不断地提高，但零部件在加工过程中存在众多因素的影响，导致加工结果不能满足理论要求，如果在加工过程中不能进行合理的规避和减小影响，会导致加工质量不能满足设计需求，甚至对整体设备造成质量、安全等诸多方面的影响。因此对零部件加工精度的管控势在必行。本文章将对影响零部件加工精度因素进行分析并就如何规避和减小影响进行探讨。
        关键词：零部件；加工精度；因素；影响
        目前生产过程中对设备的精密性有着很高的要求，标准更是不断提高，因此需要从最基础的零部件加工开始着手，提高加工精度，更好保证设备的精密性。但是在加工过程中受到众多因素的影响，零部件加工经常因多种误差，最终导致设备精密性无法保证，因此必须进行合理的规避和减小影响。
        一、零部件加工精度的影响因素分析
        1.设备精度
        设备精度主要包含定位精度和重复定位精度。定位精度是指零部件或刀具等实际位置与标准位置（理论位置、理想位置）之间的差距，差距越小，说明设备定位精度越高，是零件加工精度能够保证的前提。重复定位精度指在相同条件下（比如同一台设备上，应用同一加工程序）加工一批零件所得到的连续结果的一致程度，是保证零部件加工一致性的重要条件。
        理论上来说设备定位位置与设备本身给出的位置是一致的，但是设备制造过程中不同零部件之间的配合间隙及零部件的加工精度会影响设备的理论位置，导致理论位置与实际位置存在差异，在零部件的加工过程中这种差异导致零部件的精度不能达到理论要求，甚至导致零部件无法达到使用条件，进而影响零部件所在的设备使用性能。
        重复定位精度影响零部件的二次加工，大部分加工精度较高位置需要粗、精加工甚至粗、半精、精加工，重复定位精度影响设备每次加工停留位置，设备的停留位置直接决定了再次加工的加工质量，进而影响零部件的加工精度。
        影响设备精度的还有主轴定位精度、主轴跳动、设备闭环系统、设备设计刚性等。
        2.刀具精度
        刀具精度一般包含了刀具的制作精度和使用及管理模式。刀具制作精度一般根据刀具加工材料、加工形式及加工质量，对刀具进行定性分析得出刀具制作最适合尺寸，进而得到刀具制作精度。刀具的制作精度直接影响零部件的加工精度，是刀具保证的最基本要求。
        刀具在使用过程中频繁的与零部件进行摩擦接触，此过程中存在微小的刀具磨损，长时间使用会影响刀具的精度，在刀具磨损达到一定程度时需要进行修磨或报废，这个过程就是刀具的使用寿命，刀具的正确使用和管理可在很大的程度上保证零部件的加工精度。
        3.加工工艺
        加工工艺是指利用传统机械加工的方法，按照图纸的技术要求和加工尺寸要求，使毛坯的形状、尺寸、相对位置和性质成为合格零件的全过程，是根据工艺流程实施相关操作，得到半成品以及成品的全过程。
        零部件成品可以采用多种工艺完成加工，但不同工艺保证加工精度和表面质量也存在很大差异，加工过程中常见的有车、铣、刨、磨、镗。外圆和内孔的加工工艺，车削加工工艺优于其他加工工艺，但部分零部件由于外形限制，无法使用车削加工，可以选择粗、精镗加工替代。零部件表面质量加工，磨床加工优于其他加工工艺，但磨床加工局限性大、成本高且加工效率低，一般选择铣削加工替代。
        4.外界环境
        外界环境主要包含温度、湿度、润滑、冷却等因素。其中加工过程中温度的影响引起的误差占据30%到40%，温度变化主要包含了加工整体温度的变化和加工局部温度的变化。
        加工整体温度的变化一般体现在白班夜班温度变化、四季温度变化和加工地域的温度变化。零部件加工时一般分为白夜班，其中白班温度较夜班高，产品特性在两班加工时出现不一致问题导致加工精度不一致。同一零部件在温度较高的夏天和温度较低的冬天加工时，产品特性的变化也会影响加工精度。

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同一类型或同一种零部件加工如分别在南方和北方加工时，由于地域差异导致的温度变化同样会影响产品加工精度。
        加工局部温度变化主要体现为零部件热变形，刀具热变形等。零部件加工系统主要由设备、夹具、零部件以及刀具构成，零部件在加工过程中会持续受到切削力，局部产生大量热量，导致零部件局部温度急剧升高，产生变形，进而使零部件在加工完毕冷却后加工精度无法保证。
        另外外界环境还包含了加工过程中刀具的润滑、设备和刀具的冷却、切削液的浓度变化等。
        二、规避和减小零部件加工精度影响因素策略
        1.合理选择加工设备，定期对设备进行校准和保养
        目前加工设备种类众多，设备选型要根据零件的加工精度要求合理选择，加工精度低的选择中低端设备加工，加工精度高的选择高端设备加工。中低端设备由于考虑到生产成本和竞争关系，在全闭环控制的配套上进行了简化，减少了设备的部分功能，此类设备即使后期增加相应配套也无法发挥正常作用，所以在设备选择过程中要根据零部件加工精度选择合适的加工设备。
        在合理选择设备之后，设备的定期校准和保养也占用了重要因素。设备定期校准可有效监控设备加工情况，提前发现设备异常，并进行纠正，保证加工的顺利进行，定期检测设备运行精度，合理进行间隙补偿，制定合理的设备保养周期可保证设备平稳运行，减少停机时间，提高加工效率和加工精度。
        2.合理选择刀具，制定刀具管理系统
        不同零件的加工过程中，刀具的选择也是多样化的，根据零部件的加工精度选择不同精度的刀具至关重要，加工过程中粗精区分，粗加工用于去除大部分加工余量和修正精加工基准并保留合理的加工余量，精加工保证加工尺寸精度，提高零部件合格率，同时也需要根据加工材料和加工要求选择刀片材质。
        在刀具使用过程中，制定刀具寿命管理，刀具更换记录及刀具对刀检测记录。刀具寿命管理保证刀具在使用过程中避免出现正常磨损导致的加工精度降低的现象，刀具更换记录了刀具在使用过程中出现问题，进而在后期进行规避，刀具对刀检测记录可保证刀具在更换前后零部件加工的一致性。
        3.合理规划加工工艺
        零部件在加工工艺规划初期选择合理的加工工艺，工艺排布按照先基准后其他、先粗后精、先面后孔、先定位后定型。
        先基准后其他是指现安排被设定为精基准的面及孔的加工，后以精基准为定位基准加工其余内容。先粗后精是指先对毛坯进行去量加工，去除毛坯大部分加工余量且留有加工余量，后对零部件半成品进行精加工，保证加工精度。先面后孔是指先对被加工孔的面进行加工，确定孔的位置，再加工孔。先定位后定型是指在加工前先确定零部件的定位位置和基准位置，后确定零部件的最终型态。
        4.减小外界环境变化
        零部件的物理性能受外界环境的影响较大，最终也会影响加工精度，控制外界环境的变化可在一定程度上减小零部件加工误差。控制外界环境的变化的最好办法就是将加工环境与外界环境进行一定程度上的隔绝，减小外界环境对加工环境的影响。目前主要控制手段就是建立恒温恒湿车间，恒温恒湿车间以恒定或接近恒定的温湿度控制保证零部件毛坯的物理性能稳定，同时也可以减小加工过程中环境对零部件的影响，进而提高加工精度。
        除此之外还可对零部件毛坯进行恒温处理，切削液恒温处理、加工设备恒温处理（如加工中心主轴丝杠冷却系统）、切削液浓度控制及刀具冷却系统控制。
        结束语：
        对于现在工业发展来说，保证零部件加工精度已颇为关键，提高加工精度是保证各种精密仪器更好运行的关键所在，因此对影响零部件加工因素的分析需更加深入，并在此基础上制定合理的规避和减小影响的措施。通过对设备精度、刀具精度、加工工艺和外界环境四方面进行有限的控制，同时合理的制作管理系统，可以尽量减少零部件加工过程中产生的误差，提高加工精度。
        参考文献：
        [1]秦大同、谢里阳.现代机械设计手册.北京：化学工业出版社，2011.1.