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薄壁零件因它具有重量輕,節(jié)約材料,結(jié)構(gòu)緊湊等特點而廣泛應(yīng)用于產(chǎn)品生產(chǎn)中。但薄壁零件的加工特別是在車削加工過程中,由于薄壁零件剛性原因,如果不采取措施,常常會因為夾緊力、車削力、車削熱、內(nèi)應(yīng)力、振動與變形等,使工件產(chǎn)生較大的變形,導致零件的加工質(zhì)量難以保證。
一、影響薄壁零件加工精度的因素
在機械加工中,零件的加工精度從根本上取決于工件和刀具在加工過程中相互位置的關(guān)系。在刀具和工件接觸過程中,工藝系統(tǒng)會產(chǎn)生各種誤差,影響零件的加工精度。歸根結(jié)底主要有以下三個方面:1.受力變形:因工件壁較薄,在夾緊力的作用下容易產(chǎn)生變形,從而影響工件的尺寸精度和形狀精度;2.受熱變形;因工件較薄,切削熱引起工件熱變形,使工件尺寸難于控制;3.振動變形:在切削力(特別是徑向切削力)的作用下,很容易產(chǎn)生振動變形,從而影響工件的尺寸精度、形狀、位置精度和表面粗糙度。
二、保證薄壁零件車削加工精度的措施
(一)提高薄壁零件的剛度。在加工過程中,提高零件與工裝的剛度是極其重要的。提高薄壁零件與工裝的接觸剛度,可減小加工過程中工件的變形,也可提高薄壁零件的工藝剛度。提高工件與工裝連接配合表面的加工精度(尺寸精度與幾何形狀精度)和加工表面粗糙度,使工件與工裝有效接觸面積增大也可提高接觸剛度。其次,在零件間預(yù)加載荷、消除配合間隙和造成局部預(yù)變形,可有效提高工件的工藝剛度。另外,采用具有較高彈性模具的材料或提高接觸表面硬度,都可以提高工件的工藝剛度。
(二)設(shè)計合理的夾具結(jié)構(gòu)。工件材料為銅合金,車削的最大直徑為61mm和最薄處的孔壁厚度為1.5mm的薄壁零件(圖一)。
當工件剛度成為生產(chǎn)加工的主要環(huán)節(jié)時,我們可以采用合適的夾具來提高零件的加工精度。因此,合理的夾具及裝夾方式對薄壁零件的加工精度有很大影響。
對于圖二所示的夾緊機構(gòu),安裝工件時,先卸下壓蓋4,將工件2裝到夾具體1上,再將壓蓋4裝上,緊固螺桿3,就可對工件進行軸向夾緊。其缺點是工件與夾具體配合過緊時,裝卸過程繁瑣;當工件與夾具體配合過松時,裝卸顯然比較容易,但因工件與夾具體配合時軸向夾緊間隙大,且工件在高速旋轉(zhuǎn)情況下產(chǎn)生一定的離心力,工件的加工精度也會大大降低。
(三)切削熱對加工的影響及控制。在加工過程中,刀具和工件接觸摩擦會產(chǎn)生大量的切削熱,切削熱使刀具和工件溫度急劇上升,從而造成它們的熱變形,嚴重影響工件的加工品質(zhì)。特別是薄壁零件的熱容量較小,極易在切削熱影響下產(chǎn)生變形,并導致零件尺寸增大。因此,在加工過程中要充分考慮到零件在溫升膨脹后的伸長問題。零件受溫度影響一般表現(xiàn)為軸向伸長或徑向膨脹。
軸套類零件壁的厚度越薄,其熱脹冷縮現(xiàn)象越顯著,又因為銅合金材料的熱膨脹系數(shù)較大,因此切削熱對零件精度影響很大。
下面通過計算來驗證溫度變化對工件變形引起的徑向膨脹的影響。
套筒類零件的外徑膨脹縮量λ=ad(t)=1.76×10-5,mm/(mm?℃)×50℃=0.066mm
式中,a=1.76×10-5,mm/(mm?℃)為銅合金的熱膨脹系數(shù);d=75mm。
對于零件的軸向伸長所引起的變形,如果我們進行軸向的剛性壓緊,溫升后必然導致夾緊力的增大,變形難以控制。而在夾具中采用彈性裝置,錐度開口彈性套受軸向力左移過程中產(chǎn)生徑向均勻的彈性變形,使薄壁零件夾緊,很好的解決了軸向彈性變形的問題。
(四)減小切削力。在切削加工時,使零件產(chǎn)生變形的力主要是徑向切削力。零件在加工過程中所受徑向切削力的大小與所用的刀具及車削用量等有直接關(guān)系。刀具的選擇應(yīng)盡可能選擇主偏角大的刀具。但主偏角為90°的刀最好不要選用。因為主偏角為90°的車刀切削過程中雖然徑向分力幾乎為零但這種刀具極易產(chǎn)生扎刀現(xiàn)象。刀具的主偏角最好選擇在45°~75°之間。
因為粗加工產(chǎn)生的切削力可以通過對零件的熱處理進行徹底的消除。零件的粗加工時就要選擇小的切削深度和小的進給量。使用幾何參數(shù)正確的刀具,這樣可以減小切削力對零件的影響。
(五)選擇合理的切削液。金屬切削液在金屬切削過程中具有相當重要的作用。實踐證明,選用合適的金屬切削液,能降低切削溫度60-150℃,降低表面粗糙度1-2級,減小切削阻力15-30%,成倍的提高刀具使用壽命。并能把切削過程中產(chǎn)生的屑從切削區(qū)域沖走,因而提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。故在薄壁零件的切削過程中必須使用合適的切削液,以降低切削過程中產(chǎn)生的熱量堆積,提高表面質(zhì)量和加工精度,降低切削成本,對薄壁零件的切削起到事半功倍的作用。
關(guān)鍵詞:軸類零件 軸的設(shè)計 工藝規(guī)程
中圖分類號:TG51 文獻標識碼:A 文章編號:1003-9082 (2017) 04-0229-01
C器產(chǎn)品中的軸類零件是通用零件,應(yīng)用非常普遍。機器工作能力和工作質(zhì)量在很大程度上都與軸有關(guān),軸一旦失效,有可能造成嚴重后果。軸是組成機械結(jié)構(gòu)的重要零件之一。它是軸系零件中的主要零件,也是支撐軸上零件、傳遞運動和動力的關(guān)鍵部件。為了保證安裝在軸上的零件能正確地定位和固定,滿足軸的加工和裝配的要求,必須合理地定出軸各部分形狀和結(jié)構(gòu)尺寸,即進行結(jié)構(gòu)設(shè)計。
一、軸類零件加工的概述
軸是穿在軸承中間或車輪中間或齒輪中間的圓柱形物件,但也有少部分是方型的。軸是支承轉(zhuǎn)動零件并與之一起回轉(zhuǎn)以傳遞運動、扭矩或彎矩的機械零件。一般為金屬圓桿狀,各段可以有不同的直徑。機器中作回轉(zhuǎn)運動的零件就裝在軸上。 根據(jù)軸線形狀的不同,軸可以分為曲軸和直軸兩類。根據(jù)軸的承載情況,又可分為:轉(zhuǎn)軸、心軸、傳動軸。 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計是確定軸的合理外形和全部結(jié)構(gòu)尺寸,為軸設(shè)計的重要步驟。它由軸上安裝零件類型、尺寸及其位置、零件的固定方式,載荷的性質(zhì)、方向、大小及分布情況,軸承的類型與尺寸,軸的毛坯、制造和裝配工藝、安裝及運輸,對軸的變形等因素有關(guān)。設(shè)計者可根據(jù)軸的具體要求進行設(shè)計,必要時可做幾個方案進行比較,以便選出最佳設(shè)計方案,
以下是一般軸結(jié)構(gòu)設(shè)計原則:
1.軸的設(shè)計主要包括材料、結(jié)構(gòu)設(shè)計、性能設(shè)計與精度設(shè)計等。軸的設(shè)計內(nèi)容是確定軸的合理外形和全部尺寸。由于軸、軸上零部件(包括支承軸承)等構(gòu)成了軸系組件,故軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計需同時考慮軸上零部件的定位、固定、調(diào)整、裝拆等功能需求。軸的性能設(shè)計主要包括強度設(shè)計、剛度設(shè)計。軸的性能設(shè)計首先需進行其力學模型的簡化(根據(jù)其支承方式簡化為簡支梁和懸臂梁);其次根據(jù)其承載類型和工況確定其可能的失效形式,進而選用相應(yīng)的設(shè)計準則進行性能設(shè)計。軸的性能設(shè)計準則包括強度準則和剛度準則。高速軸常需要進行振動穩(wěn)定性設(shè)計。軸的振動穩(wěn)定性設(shè)計主要目的是避免軸振動過大,特別是發(fā)生共振。軸的精度設(shè)計,包括其尺寸公差和幾何公差。2.軸的加工工藝分析 軸類零件的加工工藝因其用途、結(jié)構(gòu)形狀、技術(shù)要求、產(chǎn)量大小的不同而有所差異。在日常的工藝工作中遇到的大量工作是一般軸的工藝編制。技術(shù)人員根據(jù)產(chǎn)品數(shù)量、設(shè)備條件和工人素質(zhì)等情況,確定采用的。二、軸的材料及選擇
1.軸的材料主要是碳素鋼和合金鋼。常用的碳素鋼為45鋼,一般應(yīng)進行正火或調(diào)質(zhì)處理,以改善其力學性能。合金鋼比碳素鋼具有更高的力學性能和熱處理性能,但對應(yīng)力集中的敏感性強,價格較貴,因此多用于高速、重載及要求耐磨、耐高溫或低溫等特殊條件的場合。由于在常溫下合金鋼與碳素鋼的彈性模量相差很小,因此,用合金鋼代替碳素鋼并不能明顯提高軸的剛度。
2.對于承受較大載荷、要求強度高、結(jié)構(gòu)緊湊或耐磨性較好的軸,可采用合金鋼。常用的有40Cr、20Cr、35SiMn等。應(yīng)當指出:當尺寸相同時,采用合金鋼不能提高軸的剛度,因為在一般情況下各種鋼的彈性模量相差不多;合金鋼對應(yīng)力集中的敏感性較高,因此軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計更要注意減少應(yīng)力集中的影響;采用合金鋼時必須進行相應(yīng)的熱處理,以便更好地發(fā)揮材料的性能。
3.軸的毛坯一般采用熱軋圓鋼或鍛件。對于形狀復雜的軸(如曲軸和凸輪軸等)也可采用鑄鋼或球墨鑄鐵,后者具有吸振性好,對應(yīng)力集中敏感性低和價格低廉等優(yōu)點。
三、軸類零件的設(shè)計要求
根據(jù)軸類零件的功用和工作條件,其設(shè)計技術(shù)要求主要在以下方面:
1.尺寸精度
軸類零件的主要表面常為兩類:一類是與軸承的內(nèi)圈配合的外圓軸頸,即支承軸頸,用于確定軸的位置并支承軸,尺寸精度要求較高,通常為IT 5~IT7;另一類為與各類傳動件配合的軸頸,即配合軸頸,其精度稍低,常為IT6~IT9。2.幾何形狀精度
主要指軸頸表面、外圓錐面、錐孔等重要表面的圓度、圓柱度。其誤差一般應(yīng)限制在尺寸公差范圍內(nèi),對于精密軸,需在零件圖上另行規(guī)定其幾何形狀精度。
3.相互位置精度
包括內(nèi)、外表面、重要軸面的同軸度、圓的徑向跳動、重要端面對軸心線的垂直度、端面間的平行度等。
4.表面粗糙度
軸的加工表面都有粗糙度的要求,一般根據(jù)加工的可能性和經(jīng)濟性來確定。支承軸頸常為0.2~1.6μm,傳動件配合軸頸為0.4~3.2μm。5.其他熱處理、倒角、倒棱及外觀修飾等要求。
四、軸類零件的熱處理
1.中碳鋼和中碳合金鋼??紤]到軸類零件的綜合力學性能要求,主要選用經(jīng)過軋制或鍛造的35、40、45、50、40Cr、40CrNi、40MnB鋼等,一般應(yīng)進行正火或調(diào)質(zhì);若軸頸處耐磨性要求高,可對軸頸處進行表面淬火。具體的鋼種應(yīng)根據(jù)載荷的類型、零件的尺寸和淬透性的大小決定。承受彎曲載荷和扭轉(zhuǎn)載荷的軸類,應(yīng)力的分布是由表面向中心遞減的,對淬透性要求不高;承受拉、壓載荷的軸類,應(yīng)力沿軸的截面均勻分布,應(yīng)選用淬透性較高的鋼。2.對承受沖擊載荷較大,對強韌性要求高時或要求進一步提高軸頸的耐磨性時,可選用20Cr、20CrMnTi等合金滲碳鋼并進行滲碳、淬火、低溫回火處理。
3.對于受力小、不重要的軸可選用Q235~Q275等普通質(zhì)量碳鋼。4.球墨鑄鐵和高強度灰鑄鐵可用來制作形狀復雜、難以鍛造成形的軸類零件,如曲軸等。
五、軸類零件加工工藝規(guī)程及注意點
工藝過程,在學校機械加工實習課中,軸類零件的加工是學生練習車削技能的最基本也最重要的項目,但學生最后完工工件的質(zhì)量總是很不理想,經(jīng)過分析主要是學生對軸類零件的工藝分析工藝規(guī)程制訂不夠合理。 軸類零件中工藝規(guī)程的制訂,直接關(guān)系到工件質(zhì)量、勞動生產(chǎn)率和經(jīng)濟效益。一零件可以有幾種不同的加工方法,但只有某一種較合理,在制訂機械加工工藝規(guī)程中,須注意以下幾點。
1.零件圖工藝分析中,需理解零件結(jié)構(gòu)特點、精度、材質(zhì)、熱處理等技術(shù)要求,且要研究產(chǎn)品裝配圖,部件裝配圖及驗收標準。2.滲碳件加工工藝路線一般為:下料鍛造正火粗加工半精加工滲碳去碳加工(對不需提高硬度部分)淬火車螺紋、鉆孔或銑槽粗磨低溫時效半精磨低溫時效精磨。3.粗基準選擇:有非加工表面,應(yīng)選非加工表面作為粗基準。對所有表面都需加工的鑄件軸,根據(jù)加工余量最小表面找正。且選擇平整光滑表面,讓開澆口處。選牢固可靠表面為粗基準,同時,粗基準不可重復使用。4.精基準選擇:要符合基準重合原則,盡可能選設(shè)計基準或裝配基準作為定位基準。符合基準統(tǒng)一原則。盡可能在多數(shù)工序中用同一個定位基準。盡可能使定位基準與測量基準重合。選擇精度高、安裝穩(wěn)定可靠表面為精基準。 工藝規(guī)程制訂得是否合理,直接影響工件的質(zhì)量、勞動生產(chǎn)率和經(jīng)濟效益。一個零件可以用幾種不同的加工方法制造,但在一定的條件下,只有某一種方法是較合理的。因此,在制訂工藝規(guī)程時,必須從實際出發(fā),根據(jù)設(shè)備條件、生產(chǎn)類型等具體情況,盡量采用先進加工方法,制訂出合理的工藝過程。
參考文獻
[1]楊叔子.機械加工工藝師手冊[M].北京:機械工業(yè)出版社,2004.
關(guān)鍵詞:顫動;薄壁零件;非線性理論
引言
薄壁零件是指零件的壁厚小于2mm的零件,主要用于航天航空、機械制造等領(lǐng)域。但由于薄壁零件剛度低、結(jié)構(gòu)復雜、工藝性差、加工余量大,在切削熱、切削力及殘余應(yīng)力等因素的影響下極易發(fā)生變形和切削顫動。刀具與工件之間的顫動,不僅會破壞加工系統(tǒng)的使用壽命,嚴重時還會使切削加工無法進行,延緩了整個產(chǎn)品的制造周期,大大降低了加工效率。目前整體薄壁結(jié)構(gòu)零件制造技術(shù)的水平,已經(jīng)成為衡量世界各國工業(yè)發(fā)展水平的重要標志之一。本文通過回顧了切削顫動的研究歷史,在為機械加工過程中減小或消除加工顫動提供了有益的參考。
1.切削顫動的機理研究
切削顫動的機理研究構(gòu)成了切削顫動理論的內(nèi)容。各種類型的顫動,根據(jù)其產(chǎn)生的機理,可歸納為下述幾點:
(1)切削厚度變化的再生效應(yīng);
(2)振型關(guān)聯(lián)效應(yīng);
(3)進給速度變化的切入效應(yīng);
(4)刀具工作角度的動態(tài)變化效應(yīng);
(5)切削力隨切削速度增加而減少的下降特性;
(6)刀具的刀面與工件之間的摩擦系數(shù),隨相對運動速度增加而減少的下降特性。
在實際中,切削過程受許多復雜因素的影響,使其發(fā)生顫動的大多是上述多個因素共同作用的結(jié)果。所以,許多學者近些年一直著力于研究切削顫動的復雜情形,并且提出了一些新的理論和分析方法。
切削因為受到許多因素的影響,所以并不是一個確定的過程。通過將切削系統(tǒng)視為一隨機的振動系統(tǒng),并且用時間序列的分析方法建立工況下的切削系統(tǒng)模型,進而進行顫動分析,這為切削顫動的研究開辟了新的途徑。這種研究方法的結(jié)果更為接近實際,因為分析信號來源于工況下的切削過程。
2.切削顫動的非線性分析理論
切削過程的動態(tài)特征與機床機構(gòu)系統(tǒng)的動態(tài)特征,在切削顫動的線性理論中假定為線性的。然而在實際中出現(xiàn)的,如顫振振幅穩(wěn)定性、有限振幅不穩(wěn)定性、起振閥與消振閥的分離等是切削顫動的線性無法解釋的。當其線性項無法被系統(tǒng)的非線性特性直接取得時,必須采用非線性的理論進行穩(wěn)定的分析。并且只有非線性理論才能解釋切削顫動中的有限振幅不穩(wěn)定性的問題。通過歸納,影響切削顫動的幾個非線性的因素為:
(1)機床機構(gòu)中的非線性剛度;
(2)切削力的非線性特征;
(3)后角限制;
(4)刀刃運動軌跡的一部分越出工件材料之外。
3.切削顫動研究中存在問題
盡管開展了大量的工作研究,關(guān)于切削顫動的研究仍不是很成功。主要表現(xiàn)在以下幾個方面:
(1)理論欠完善,由于物理模型過于簡單,不能完整的描述切削系統(tǒng)的動態(tài)特征。首先,研究中將切削系統(tǒng)簡化為一維的系統(tǒng),而事實上大多是三維切削。其次,假定切削系統(tǒng)是線性系統(tǒng),而事實上非線性是比較明顯的。因此這方面的研究還很不充分。
(2)切削系統(tǒng)動態(tài)特征難以準確確定。首先,切削過程的動態(tài)特性未能得到完整而準確的描述。目前,切削機理研究還不完善,因此用理論計算方法來確定切削力的特性很難保證其正確性;而在用試驗方法識別參數(shù)時,又受到切削顫動理論的假設(shè)條件限制,對復雜的切削過程描述過于簡單,對切削過程非線性特性的描述及識別缺乏研究。其次,機床機構(gòu)的動態(tài)特性也沒能準確的描述。有許多結(jié)合部及相對運動環(huán)節(jié),在機床機構(gòu)系統(tǒng)中,其特性很難計算分析。靜態(tài)與空運轉(zhuǎn)激振試驗與實際切削狀態(tài)差別很大。因此,機床機構(gòu)系統(tǒng)非線性描述與參數(shù)識別,尚是一個有待研究的問題。
(3)試驗技術(shù)有待進一步發(fā)展。就目前的測試設(shè)備與技術(shù)水平而論,開展此方面的工作還有許多困難,特別是動態(tài)切削力的測量及處于工件與刀具之間的切削點的相對位移的測量。這有待于試驗方法的創(chuàng)新和試驗技術(shù)的發(fā)展。
4.未來發(fā)展動向
目前,切削顫動的檢測與控制技術(shù)還處于發(fā)展之中。由于目前的顫動檢測與控制技術(shù)是建立在切削顫動的線性分析理論基礎(chǔ)之上,因此不可避開切削顫動理論研究而獨立發(fā)展??紤]切削顫動的非線性特征,還是一個嶄新的問題。但是隨著人們對切削顫動機理認識的不斷深入,切削顫動的檢測及控制技術(shù)會更加的可靠和有效。
5.結(jié)束語
薄壁零件的加工極易發(fā)生切削顫動,因此是生產(chǎn)實踐中的一大難題,切削顫動會影響切削過程、零件質(zhì)量及生產(chǎn)率。本文回顧了切削顫動的機理研究歷史,并分析了切削顫動的非線性分析理論,分析了切削顫動研究中目前存在的問題及未來發(fā)展動向。
參考文獻:
[1]于駿一,吳博達.機械加工震動的診斷.識別與控制[M].北京,清華大學出版社,1994
因此,定位基準的選擇是一個很重要的工藝問題。那么用數(shù)控加工中心加工零件時,我們?nèi)绾芜x擇定位基準呢?下面就簡單的介紹一下:
1、所選基準應(yīng)能保證工件的定位準確,裝卸工件方便,能迅速完成工件的定位和夾緊,夾緊可靠,且夾具結(jié)構(gòu)簡單。
2、數(shù)控加工中心所選定的基準與各加工部位的各個尺寸運算簡單,盡量減少尺寸鏈計算,避免或減少計算環(huán)節(jié)和計算誤差。
3、保證各項加工精度。在具體確定零件的定位基準時,要遵循下列原則:
(1)工件坐標系原點即“編程零點”與零件定位基準不一定非要重合,但兩者之間必須要有確定的幾何關(guān)系。工件坐標系原點的選擇主要考慮便于編程和測量。對于各項尺寸精度要求較高的零件,確定定位基準時,應(yīng)考慮數(shù)控加工中心坐標原點能否通過定位基準得到準確的測量。
(2)當在數(shù)控加工中心上既加工基準又完成各工位的加工時,其定位基準的選擇需考慮完成盡可能多的加工內(nèi)容。為此,要考慮便于各個表面都被加工的定位方式,如對于箱體,最好采用一面兩銷的定位方式,以便刀具對其他表面的加工。
(3)盡量選擇零件上的設(shè)計基準作為定位基準。這就要求在粗加工時,考慮以怎樣的粗基準把精基準的各面加工出來,即數(shù)控加工中心上使用的各個定位基準應(yīng)在前面普通機床或其它機床中加工完成,這樣容易保證各個工位加工表面相互之間的精度關(guān)系。
關(guān)鍵詞:機械加工工藝;零件加工精度;熱變形
機械加工工藝,即利用機械加工的相關(guān)辦法更改毛坯,使其逐漸與零件的生產(chǎn)標準相吻合,主要包括了更改毛坯的形狀、尺寸等方面。通常情況下,機械加工工藝越合理、越到位,則對應(yīng)的零件加工精度也就越高。因此,加強對機械加工工藝對零件加工精度影響的分析,無疑對于從基礎(chǔ)工藝層面提高零件加工的精度具有重要的作用和意義。
1機械加工概述
機械加工工藝是指,在機械加工的具體工藝流程當中,借助某種方式方法改變生產(chǎn)對象的位置、大小以及形狀和性質(zhì)等屬性,進而將生產(chǎn)對象轉(zhuǎn)變?yōu)榘氤善坊虍a(chǎn)成品的工藝流程[1]。簡單來說,機械加工的流程主要為,從最初的粗加工到精加工,再到機械裝配和檢驗,最后,對通過檢驗的零件進行包裝。在機械加工過程中,所實施的工藝從總體上來看可分為工藝流程與工藝規(guī)程兩方面,其中,工藝流程是機械加工工藝的全部實施過程,工藝規(guī)程,即將工藝流程中所涉及的相關(guān)內(nèi)容以文件形式呈現(xiàn),便于后續(xù)相關(guān)工作的查閱和借鑒。對機械加工工藝流程進行如下說明:機械加工工藝流程則是使毛坯相合格產(chǎn)成品轉(zhuǎn)變的過程,該過程主要由零件加工流程與零件加工步驟共同構(gòu)成,不同的加工流程與加工步驟所對應(yīng)的標準和規(guī)范也不盡相同,而不同的機械加工標準和規(guī)范則共同構(gòu)成了機械加工工藝。例如,在對毛坯進行加工的過程中,需要對毛坯的粗糙度、具體工序等相關(guān)數(shù)據(jù)進行規(guī)定和說明,從而形成毛坯的粗加工工藝。對機械加工規(guī)程進行分析如下:機械加工規(guī)程,即零件加工企業(yè)在對其加工工藝過程進行選取時所產(chǎn)生的一系列工藝文件。對零件加工企業(yè)進行分析可知,其在對零件加工工藝過程進行選取時,盲目性較小,企業(yè)大都能夠從自身的實際生產(chǎn)情況,如機械加工人員的技術(shù)水平、職業(yè)素養(yǎng)以及零件加工的設(shè)備、工況等角度出發(fā),科學制定出符合企業(yè)盛產(chǎn)目標的機械加工規(guī)程。通常情況下,一般的機械加工工藝規(guī)程主要涵蓋了零件加工的加工工序、路線和所用設(shè)備等。綜上所述,在具體的零件加工過程中,機械加工的工藝流程可被定義為零件加工的生產(chǎn)路線,而其工藝規(guī)程著是對零件加工生產(chǎn)工作所進行的一系列指導,由此,機械加工工藝會直接決定零件加工的精度。
2機械加工工藝對零件加工精度的影響
2.1內(nèi)部因素影響
基于內(nèi)因的機械加工工藝對零件加工精度的影響主要表現(xiàn)在以下三方面:(1)機械加工工藝系統(tǒng)的生產(chǎn)制造與相關(guān)標準和零件加工需求發(fā)生偏離,從而導致其從出廠時刻起便難以滿足零件加工精度的要求;(2)機械加工工藝系統(tǒng)在安裝使用時,因自身安裝標準存在差異,加之操作的精細化水平較低,定位不準,導致零件加工精度大打折扣;(3)機械加工工藝系統(tǒng)在長期應(yīng)用過程中,某些部位出現(xiàn)嚴重磨損,從而導致零件加工的精度大幅下降,例如,在機床以及刀具等設(shè)備出廠時,未滿足相關(guān)生產(chǎn)標準,或是在組裝和使用過程中發(fā)生碰撞、磨損而導致內(nèi)部構(gòu)件松動或失靈,從而影響零件加工精度[2]。降低內(nèi)部因素影響的處理辦法為:因基于內(nèi)因的機械加工工藝對零件加工精度造成的影響主要表現(xiàn)為機械加工工藝系統(tǒng)自身的問題,例如,相關(guān)機械設(shè)備在出廠時便存在誤差,或是在使用過程中的定位不準、磨損等造成的誤差,故可采用相關(guān)補償技術(shù)減小誤差,提高零件加工的精度。例如,在智能化、自動化數(shù)控機床中配置由正規(guī)廠家生產(chǎn)的專業(yè)校正軟件,若當前投入使用的機床存在工藝誤差,則可在校正軟件中輸入機床誤差的補償工具,從而將相關(guān)誤差予以最大程度的降低,而后,再使其投入到有關(guān)工作中。除此之外,當機床發(fā)生磨損后,為避免其對零件加工精度產(chǎn)生影響,可在參考相關(guān)校正數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,以手動的方式設(shè)置螺母,從而使構(gòu)件誤差和系統(tǒng)自身誤差得以良好補償,從整體上確保零件加工精度的提升。
2.2外部因素影響
對機械加工工藝進行分析可知,在加工過程中,系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)因受力而產(chǎn)生形變的問題,在增加所加工零件誤差的同時,也對機械加工工藝系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和系統(tǒng)自身壽命產(chǎn)生了嚴重影響?;诖?,將基于外因的機械加工工藝對零件加工精度的影響總結(jié)為以下幾方面:(1)運行強度較大,因所用刀具和夾具或其他相關(guān)構(gòu)件長期承受較大的負荷,從而導致機械加工系統(tǒng)共本身具有較大的運行強度,故在長期運行過程中,相關(guān)構(gòu)件則易因受外部作用力而發(fā)生形變或位置偏移,降低零件加工精度;(2)機械加工工藝系統(tǒng)的各個部件面臨多方受力,降低零件加工精度。在系統(tǒng)運行更過程中,相關(guān)構(gòu)件一方面會受到來自系統(tǒng)自身的作用力,另一方面,還會承受加工零件對其施加的外部力,而還需說明的是,除了這兩種作用力外,構(gòu)件彼此間的摩擦力也是導致其發(fā)生變形、位置偏移的關(guān)鍵原因,在各種外力的作用下,最終導致零件加工精度大幅下降;(3)對機械加工工藝進行分析可知,在整個工藝流程過程中,機械加工的工藝體系不僅會受到自身和外部作用力的影響,進而導致零件加工精度下降,而且還會受到相關(guān)設(shè)備和工具熱變形的影響,進一步導致所加工的零件難以滿足相關(guān)工藝規(guī)程中對零件加工的精度要求,在降低零件加工精度的同時,也不利于零件加工企業(yè)的長期、穩(wěn)定發(fā)展。對基于熱變形的零件加工精度下降進行如下分析:在機械加工的熱處理環(huán)節(jié)中,大都利用溫度使零件材料的材質(zhì)更具穩(wěn)定性,防止零件在后續(xù)加工中發(fā)生形變[3]。但在這一過程中,相關(guān)熱量不僅包括了外部加熱,而且還包括了刀具、機床運作過程中所產(chǎn)生的熱作用,從而導致系統(tǒng)構(gòu)件與零件因均因受到溫度過高影響而發(fā)生熱變形,從而不利于零件加工精度的提高。降低外部因素影響的處理辦法為:(1)可通過對機械加工工藝協(xié)同自身相對薄弱的構(gòu)件進行改進,從而提高構(gòu)件剛度及其對相關(guān)作用力的抵抗性能,降低因受力而發(fā)生形變和位置便宜的幾率;(2)根據(jù)零件加工工作的實際情況降適當降低系統(tǒng)運行的載荷量,即在不影響生產(chǎn)進度的前提下,減輕系統(tǒng)工作量,進而減少來自各方面的外力,使機械加工工藝的整個流程能夠順利完成對零件的高精度加工;(3)對于機械加工中構(gòu)件和零件所發(fā)生的熱變形問題,可在加熱過程中將油滴入構(gòu)件連接處以及各構(gòu)件與零件連接處,一方面,使得各構(gòu)件、零件間的連接處較為光滑,而減少相互作用的摩擦力,降低因摩擦力導致的構(gòu)件、零件位置偏移問題;另一方面,通過滴入油,進而降低各構(gòu)件和零件連接處因摩擦而產(chǎn)生的熱量,以此來降低或消除熱變形對零件加工精度造成的影響。除此外,還可借助冷卻水等強制降溫方法將機械加工過程中所產(chǎn)生的熱量進行吸收,降低系統(tǒng)構(gòu)件與零件發(fā)生熱變形的幾率,并提高零件精度。
3結(jié)論
本文通過對機械加工的概念進行說明,進而分別從內(nèi)部因素與外部因素兩方面對機械加工工藝對零件加工精度所造成的影響展開了深入研究,研究結(jié)果表明,基于內(nèi)因的機械加工工藝對零件加工精度的影響主要表現(xiàn)在機械加工系統(tǒng)自身出廠精度和磨損方面,而基于外因的機械加工工藝對零件加工精度的影響主要體現(xiàn)在機械加工系統(tǒng)構(gòu)件的受力形變以及構(gòu)件與零件的受熱變形等。未來,還需進一步加強探究機械加工工藝對零件加工精度影響的力度,為確保零件加工精度的全面提升奠定良好基礎(chǔ)。
作者:許振珊 李陸星 單位:濟寧職業(yè)技術(shù)學院機電工程系
參考文獻:
[1]高晚生.基于機械加工工藝對零件加工精度影響對策的研究[J].科技視界,2015,12(16):85.