机械加工工艺对零件制作精度的影响及控制措施

王修亮，杨 涛

（延边职业技术学院，吉林 延边 133000）

随着机械制造加工技术的进步与发展，在推进各行业发展方面起着重要作用，在这样的背景下对零件加工精度提出更高的要求。机械零件加工时一批次会生产很多零部件，受到各类因素影响会出现质量问题，直接影响到机械设备质量。所谓机械加工工艺即零件毛坯改造过程中选择的加工工艺，以满足标准要求。机械加工工艺需要更改毛坯形状、尺寸等，因此会影响到零件加工精度，甚至会给加工单位造成经济损失。这就需要全面了解各方面因素，通过分析影响加工精度的因素，调整机械加工工艺，提高零件加工质量。

1 机械加工工艺与零件制作精度的分析

1.1 内涵分析

1.1.1 机械加工

机械加工工艺指的是操作人员利用机械设备按照相应的项目需要加工产品时采用的方法和处理流程。在具体加工时，通常会将零件加工分为粗加工和精细加工两个阶段，从而更好地满足精度方面的需要。

1.1.2 零部件加工精度

零部件的加工精度在很大程度上决定了机械设备制造质量，零部件加工时依据实际需求进行，通过采取相应的措施做好加工精度的控制工作。但在实际加工中，误差不可消除，因此需要将误差控制在合理的范围内，确保加工零件的总体质量。

1.2 具体要求

加工机械零部件，要求达到极高精度要求，确保达到较高的整体配合度，为机械整体性能实现提供保障。采用机械加工工艺，将通过各类加工设备、技术改变工件尺寸大小、几何形状和性质等，要求达到机械零部件制造参数标准。

而零部件加工划分为前期、中期、后期，流程烦琐，从材料选择到设备环境等各方面因素存在都会干扰加工质量。所以在完成零部件粗加工后，需要开展进一步精加工，结束加工后需要开展质量检查，确认加工误差在规定范围内，可以满足后续规范性组合要求。严格按照机械生产相关标准进行零部件加工，需要考虑机械加工工艺带来的影响，进而采取有效措施提高零部件精度。

2 机械加工工艺对零件制作精度的影响

当前，机械加工过程中，影响零件精度的因素较多，不同因素造成的影响程度有所不同，具体体现在以下几个方面。

2.1 零件定位偏差

零件加工时如果定位不准出现偏差，就会影响到零件加工效果。机械加工作业时经常出现没有按照设计图纸准确定位零件而出现误差的情况，也就是定位误差，这种误差较为常见，任何一种零部件加工时都可能出现。传统定位作业时通过定位调整方式保证精度，但这种定位调整方式本身存在误差，容易造成偏差出现，继而影响到零件加工质量。

2.2 零件加工误差

机械加工时设备需要运转，运转过程中则会产生摩擦力，受到摩擦力影响设备会出现相对位移，继而造成零件加工误差的出现。这类误差主要体现为以下几点。

2.2.1 加工设备的主轴产生误差

主要因为主轴转动速度与角度不均衡造成的，出现这种情况后不但会出现加工误差，还会磨损机械设备，情况严重时直接影响到后期零件加工；出厂方通常会对设备进行精度标定。但因为实际生产时需要采用较多大型机械加工设备，需要在现场安装，同时安装流程较为烦琐，导致各部分装配容易出现错差，导致设备几何误差较大。如主轴为机床核心动力源，旋转状态将直接影响刀具和工件相对位置大小，安装时存在偏差将导致主轴回转时发生中心轴线偏离问题，继而引发较大几何误差。发生这一情况，将导致使用机床加工出的全部零部件存在精度值下降问题。

2.2.2 导轨原因造成误差

机械设备正常运行的基础设备就是导轨，经过长时间使用后导轨难免出现磨损，如果不能及时更换，难免会影响到零件加工质量，造成零部件偏差的问题。

2.2.3 传动链造成误差

机械加工设备中传动链起到能量传递的作用，如果运行时出现两端不同步的情况，就会造成设备磨损，继而引发误差，最终影响到零部件加工质量。

2.3 零件几何误差

所谓几何误差，即工作人员进行零件加工时，不规范操作刀具或夹具造成的。

2.3.1 刀具造成的误差

零件加工时操作刀具，没有发现刀具的磨损，直接影响到加工质量。或是刀具选择不当，选择的刀具与设计要求不符合，造成几何误差的出现。

2.3.2 夹具影响造成误差

技术人员进行机械加工时，没能熟练应用夹具，出现机械设备与刀具之间存在孔隙，受到这种情况影响会造成几何误差出现，影响零件加工质量。

2.4 出现变形误差

机械加工时生产与制作的零件本身存在较低的轻度系数，实际加工时容易出现变形等情况，这也是常见的一种加工误差。如在发动机气缸盖加工方面，机械系统持续运行一段时间后，可能出现刀杆和外圆车刀刚度不一致问题，引发刀杆结构变形，最终导致缸盖表面精度下降问题。而该部件加工精度低，将引发汽车燃烧室密闭性下降问题。

2.5 残余应力影响

机械零件加工时任何一个环节都有可能发生摩擦现象，出现摩擦意味着温度升高，热力影响到加工系统也会发生热变情况。当机械零件出现变形后，会直接影响加工设备零件与刀具，不利于加工精度提升。实际中热变形难以避免，但机床、刀具频繁发生热变形，与工艺合理性有直接关系。如刀具进给参数不合理，将导致切割产生的摩擦热量过多，引发零件变形问题。而刀具材质不同，受热后产生的变形并不相同，未能选择适合的刀具，将引发更大热变形，严重影响加工精度。此外，使用的机床难以与加工零部件匹配，如零部件过长，引发机床局部升温，就会导致零部件内外温度线型较大，降低零件加工精度的同时，导致机床结构被破坏。

3 机械加工工艺对零件制作精度影响的控制措施

就机械加工当前存在的问题，为了进一步提升生产加工的精度，确保生产质量更好地满足市场要求，需要做好以下几个方面的工作。

3.1 做好直接误差控制，提高零件加工质量

客观角度分析直接误差包括两部分，即定位误差与制作误差，直接误差相比于其他误差来说控制难度较大。设备加工人员可以采取有效措施控制与减小直接误差。

（1）加工技术人员作业开始前，需要做好相应准备工作，全面分析机械加工过程中存在的直接误差，制定相应的预案，尽量降低误差与制作误差的概率，确保零部件加工的质量。

（2）实时监控机械加工作业全过程，及时修复部分出现直接误差的零件。如薄壁零件加工时，这些零部件容易出现磨损误差，针对这类情况，技术人员可以在吸盘上提前打磨所需要的工具与零件，直到符合设计图纸要求为止。通过这种方式加工的零部件精度较高，且有着极强的刚度，实际使用时不容易出现变形情况，大幅度提升零件加工质量。

3.2 严格控制加工流程，减少外力的干扰

3.2.1 做好加工流程控制

为了有效避免机械设备质量和几何精度误差因素对工件的影响，需要在设备入厂时根据相应的标准和工艺需要对工件进行严格检验，确保设备符合加工要求。之后需要根据加工的具体方案做好试生产工作，目的在于更好地了解机械加工的调试情况。对于试生产过程中发现的问题，需要保证在批量生产前做好调整，通过严格控制机械加工流程，确保机械加工工艺和流程能够符合工件的加工精度要求，同时还能节约工程的生产成本，降低零件的不合格率。此外，通过合理设置铣床加工流程，做好编程设计工作，及时调整不足，确保铣床加工零部件表面的光滑性。

3.2.2 避免外界因素干扰

在工件加工的过程中，工艺生产精度容易受到摩擦力、挤压力等因素的影响，因此在正式进行生产前，需要专业的技术人员对加工零件需要的机械设备进行检查，及时做好修正工作，通过测试，确保机械设备对零件施加的力在合理的范围之内。对于机械加工而言，摩擦力不可避免，因此需要设定好摩擦力的控制参数，根据机械设备的生产特点，及时对作用面进行打磨，从而有效减少外力的干扰。外力的影响可以采取相应的措施进行调整，但不能消除，在实际生产中，经验丰富的生产人员能够通过调整机械加工工艺系统，对外力进行相应的转移处理，从而降低加工造成的负面效果，提升工艺加工的灵活性。

3.3 合理控制加工温度，做好偏差补偿与转移

3.3.1 控制好加工温度

通过合理控制机械加工温度，可以保证设备加工精度。在机械加工中工艺系统内部温度过高不仅会影响零件精度，还会降低机械设备的使用寿命，增加故障的发生率，难以确保机械设备的正常运行。因此操作人员需要及时采取有效措施控制机械加工系统中产生的热量。

比如，数据机床在高速旋转的过程中，打磨零件会释放大量的热量，这些热作用于零件上会出现不同程度的形变问题，为了避免这种现象的出现可以使用冷水给机械设备降温，或者在系统内部增加冷水循环机制，利用冷却机制降低加工制造过程中产生的热量，合理控制机械加工的温度，不仅能够节约用水，还能延长机械设备的使用寿命，确保零件的加工精度能够满足相应的标准。此外，一旦加工过程中出现高温情况，就会造成零件变形，最常见的方式就是使用冷水降温。

3.3.2 采用补偿法和转移法

（1）补偿法，就是刻意地制造出一种新的人造误差，用新的人造误差去抵消当前的原始误差。原始的正误差用人造的负误差来抵消，而原始的负误差用人造的正误差来抵消。如大型机床设备龙门铣床，铣头的重量过大会使横梁产生弯曲变形。可采用误差补偿法，在刮研横梁导轨时故意将导轨刮成“向上凸”的几何形状，来抵消横梁因为铣头自重而产生的下垂，从而达到标准要求。

实际零部件加工时虽然技术人员可以控制误差，但却无法完全消除误差，针对这类误差需要分析其成因，及时采取补偿措施，避免这些误差引发的后果，通过误差补偿提高加工质量。加工人员需要及时补偿机械误差，因此切入点选择零件误差出现的初始点，通过增加材料的方式改善零件加工过程中出现的误差，达成补偿机械误差与加工、生产过程中的零件误差，提高零部件加工的准确性，虽然这种方式可以补偿机械加工零件的误差，但也会造成成本增加，需要进一步完善补偿、无偿的措施。

（2）转移法，是采取措施将误差转移到不影响加工精度的部位。在大型龙门铣床的结构中也可以采用转移法来转移变形部位。如在横梁上再安装一根承重的附加梁，用附加梁来承受铣头的重量，横梁就不再承重，将横梁的变形转移到了附加梁上。这样一来，附加梁的受力变形对加工精度不会造成影响。

实际中零件加工过程中，经常会出现前一批零件加工各项指标满足设计要求，紧接着另一批零件却出现较大误差，直接影响到机械加工作业的整体质量。针对这种情况，机械加工人员可以引入误差分组方法，将机械误差造成的负面影响控制在最小氛围内，具体操作为：加工人员按照误差相似性原理将需要加工的原材料进行分组，接着工作人员缩小每一小组内的机械误差。通过这种误差分组方式，采取针对性的处理措施，有效降低与控制设备加工过程中出现的误差，控制材料成本，实现提高机械企业效益的目的。

3.4 发挥信息技术作用，提高零件加工效率

3.4.1 网络协同技术

针对传统机械工程操作而言，不仅消耗时间、需要大量劳动力，而且产出效率低下。但是随着现代科技的发展、技术的进步，网络信息技术开始应用于日常生产生活的各个领域，机械工程也不例外。将网络信息技术和机械工程发展相融合，不仅大幅度提升生产效率，同时节约成本，提升现有资源的利用率，而且对产业发展有极大推动作用。

比如，在开展机械试验时，相关工作人员可以借助计算机网络协同技术，针对相关数据和操作进行实时监控，掌握其动态变化的基础上，方便工作人员针对数据和结果展开分析和核对，针对异常情况能够及时发现并纠正，提升试验数据准确性的同时，加快试验进度，确保机械性能的稳定提升。

3.4.2 模拟样机技术

在传统机械工程发展中，针对样机的制作大多是按照图纸设计要求进行组装，在组装完成后再对其现有性能进行多次试验和设计改进，整个过程不仅消耗时间，而且需要花费大量精力，但有时付出和收获还不一定成正比，导致机械性能一直无法取得预期效果。

而且，针对试验阶段的样机制作和设计而言，很多地方还不成熟，性能尚不稳定，这对试验及操作人员生命安全造成一定威胁。但是模拟样机技术完全不存在上述隐患，并且能够针对上述问题进行有效回避。模拟样机技术不仅能针对现有数据展开模拟和分析，同时通过电脑验算以及反复试验，针对各项数据缺陷进行完善，最终设计出最完美的方案，实现样机性能的有效提升，甚至在整个试验过程中，对其中的风险进行有效规避，而且还能帮助设计者寻找最佳替代材料，降低设计制作成本，全面提升机械工程的研发效率。

3.4.3 评价系统

在现代机械工程研发过程中，还需要针对整个机械产品的使用效果进行系统、科学且有效的评价，如此才能推进机械工程的快速发展，实现环境保护和经济效益的全面提升。因此，针对整个研发过程而言，必须设计一套完整的、具有针对性的评价系统，能够按照机械工程发展需求推进研发过程及结果，并对此展开有效评价，在保证机械工程研发成果的基础上提升研发效率，推动研发速度。

另外，整个评价系统的设置一定要科学，能够解决当前机械工程发展所面临的实际问题。对此，相关工作人员在针对研发系统进行更新以及完善时，一定要遵循机械生产效率以及绿色环保理念，对所有指标进行有效融合，得到一个完整且有效的评价体系标准，确保各项评价指标的科学性以及客观性，推动机械工程逐渐向绿色发展指标靠拢。

4 结束语

总之，零件加工过程中的误差不可避免，但却可以采取措施降低误差，将其控制在允许范围内。需要根据实际情况分析影响零件加工精度的因素，对加工各环节进行严格控制，提高工件加工质量与效率。加工技术人员要综合考虑各方面因素，减少加工误差，利用实时补偿、分化误差等方式控制误差，进一步提高零件加工精确度。此外，要及时总结归纳各类影响因素，提前制订预控方案，提高零部件加工质量。