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中图分类号:TU984 文献标识码:A 文章编号:
在机械零件加工制造的过程中,会产生各种变形,因此,我们必须要严格按照相关的规定进行操作,在加工之前,做好各项准备工作,检查各项机械设备运行是否正常,避免局部高温现象,采取有效的措施,从而有效避免机械零件变形的发生。
1 机械零件加工中的变形
机械零件加工中的变形,简单来讲,就是指在加工的过程中,机械零件不受控制地发生了形状变化。通常情况下,机械零件加工中的变形,具体指形状变化、尺寸变化、位置要素变化等等。在对机械零件进行加工的过程中,变形是无法避免的。所以,我们要认真检查机械设备的磨损,设备的加工能力,工装夹具以及刀具是否选用合理,工艺文件是否齐全完备等,以达到减少因外力作用引起零件变形的目的。
2 变形的形成原因
2.1 内力作用影响了加工精度
在进行车床加工时,通常情况下,都会用车床的四爪卡盘,将零件卡紧,利用其向心内力的作用,对机械零件进行加工。同时,机械零件要加工的过程,也会受内径向力作用。所以,为了确保机械零件不松动,在对其加工过程中,务必要保证机械的切削力小于其夹紧力。当切削力减小时,其夹紧力也减小,同时,若是切削力增大,则夹紧力也需要相应地增加,这样,才能保持机械零件加工的受力稳定。但是,在卡爪松开之后,加工出来的机械零件,其几何形状与在机床上加工时的形状已经完全不同,而且偏差较大,通常情况下,会呈现多边形,甚至呈椭圆形。
从某种角度来分析,这是由于加工过于粗糙所造成的。一般来讲,这种情况下的形变是可以避免的,只需要将机械零件进行热处理,就可以有效地消除。可是,还有一个问题,因为在精车时,与粗加工相比,机械零件装夹方式仍然与其相同,因此,对于精车时的机械零件的加工变形的控制,必须要保留到磨削加工和精加工时进行。与此同时,在磨削加工时,其主要基于精车后变形后基准面的基础上进行的,所以在这个加工过程中,新的变形的产生,就是必然的。在后续工作过程中,比如:镗床加工内孔这一阶段,就会产生相应的偏差。因为,其是在磨削的基准面进行定位加工的,其最终的精镗内孔必然不精确。很显然,通过这样的方法,其所加工的机械零件的几何尺寸和精度,根本达不到图纸的要求。基于此,我们需一起研究新的装夹方式,改变其原始装夹方式。以热处理后的精车为入手点,在以后的每道加工工序时,采取有效的措施,保证装夹时机械零件避免对径向力的承受。比如:可以在专门在每道工序过程中设计专用的夹具,并要利用垂直轴向拉紧工件,进而有效地预防和解决由装夹引起的机械零件变形。
2.2 热处理后及加工后的变形
通常情况下,对于那些薄片类的机械零件,由于其长径比特别小,对其进行加工或者是热处理完毕之后,将其放置一定的时间,这类机械零件就会发生草帽型弯曲的现象,具体表现为:与四周相比,其一端的中间鼓出一部分,而且其形状看起来就像一顶草帽,所以,称这为草帽型弯曲。在经过检测后,与以前情况相比,会发现其平面会偏大;而对于那些具有较大长径比的零件来讲,其在进行热处理后,或者是在加工完毕之后,将其放置一段时间,机械零件就会发生一定程度的弯曲,在通过检测之后,会清楚的发现,与之前相比,其直线度会相对偏大;
这些情况的出现,主要是由于零件内部本身存在内应力。这些内应力的分布本身,应该是一种相对平衡的状态,所以零件的外形相对稳定。但是当加工完毕去除一些材料或热处理完毕后,其内应力发生变化,需要重新分布于一种新的平衡状态,所以致使零件外形发生变化。一般而言,热处理或加工完毕的拨叉类机械零件,叉脚会发生翘曲;但是铸铁件类机械零件,其平面变大,垂直度也会相应地变大。
2.3 外力作用下引起的弹性变形
一般来讲,主要分为 3 种:
2.3.1 由于机械零件结构中含有的薄片和悬臂,造成了对机械零件 的定位不当、装夹不合理。这样,由于刚性不强,必然会出现变形现象,进而达不到图纸的设计要求。
2.3.2 在机械零件进行切削的过程中,零件会在切削力作用的影响下,会产生弹性形变,通常把这种现象俗称为“让刀”现象。
2.3.3 在对长径比较大的机械零件加工时,由于在切削力的影响下,非夹紧的一侧,就会发生变形。
3 变形的应对措施
通过以上分析,我们可以看出,机械零件的变形情况各不相同,但是从其总的原因来讲,就是在应对外力作用情况所引起的零件弹性变形。因此,要解决这个问题,较好的措施就是要尽可能使用专用工装,减小装夹变形,提高机械零件在加工过程中的抗干扰能力,而且要尽量选择合理的加工参数和刀具。另外,还需要注意的是,在对机械零件进行热处理和加工后所产生的变形,可以采取以下应对措施:
3.1 对于毛坯品质要尽量提高,对机械零件的内部残余应力要尽量消除,并且要及时有效地处理铸件;
3.2 在机械零件加工完毕,保证机械零件的自然变形之后,再通过利用以上的方法,对其进行修整加工,可以说这是一种变形后再加工的方式;
3.3 通过限型热处理方式,增大机械零件的刚性,限制其变形,进而防止零件的过大变形。
4 机械零件加工的注意要点
为了有效地保证机械零件的加工品质,避免不必要的变形的产生,我们还需要注意以下问题:
4.1 科学合理的设计。在进行机械零件设计时,一方面,要仔细分析实现机构动作的有效策略,充分考虑如何提高机械零件的强度;另一方面,还要全面分析在机械零件加工制造的过程中,零件的刚度会不会变化、变形会不会产生,甚至于装配过程中会发生的问题。与此同时,还要对各种零部件进行合理地布置,使机械零件的受力情况得到改善,确保机械零件变形的减轻,尽量做到机械零件壁厚均匀,并且要采取有效措施减少热加工时的温度差异,进而避免机械零件变形。
4.2 严格的过程控制。在进行机械零件的加工制造时,重视机械零件的变形问题,一定要采取准确有效的加工方法,安排足够的消除内应力的工序,减少机械零件的残余应力。
4.3 要分工完成。在机械零件的加工过程中,一定要将其加工工序分为精加工和粗加工两个工序,而且为了保证机械零件内部应力的消除,必须要在两道工序之间,将机械零件存放一段时间;同时,还要保证在机械加工过程中工艺的基准性,这样,一方面可以保证日后便于修理,另一方面,可以有效地避免和减少由于加工过程中基准不一而造成的误差。
4.4 自然时效处理和人工时效处理。在进行机械零件加工中,对于那些比较复杂或者是重要的零件,在完成精加工之后,其首要任务就是进行一次人工时效处理或者是自然时效处理,其最终目的就是为了减少机械零件在加工之后的应力和变形。
5 结束语
在机械零件制造生产的过程中,受到各种因素的影响,会发生不同程度、不同形式的变形,影响到后续工作的进行,进而影响到品质安全、生产进度和经济效益。因此,我们要仔细分析机械零件加工中的变形原因,研究和探讨解决的办法。
参考文献:
[1] 黄天铭. 机械制造工艺学[M]. 重庆:重庆人民出版社,2009.
[2] 王信义. 机械制造工艺学[M].北京:北京理工大学出版社,2010.
[3] 李亚松. 机械零件加工中的变形与应对措施[M]. 重庆:重庆人民出版社,2011.
关键词:教学改革 教学设计 项目化
中图分类号:G712 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)09(a)-0157-01
《机械零件普通加工》课程是我院数控技术专业核心课程,本文以《普通车工实训》、《普通铣工实训》课程为基础,通过对学生职业技能进行分析,采用按工作过程系统化的课程开发形式,开发出来的一门学习领域课程。课程内容以普通车削和普通铣削加工中的典型零件(加工难度为苏州市劳动局颁布的初级工标准)的加工为载体,采用任务驱动教学模式,在教学中运用理实一体相结合的项目教学法。
1 课程设计思路
课题组成员通过市场调研和举办企业、行业专家访谈会等形式确定了课程的开发思路:即模拟真实的企业工作环境,“基于工作过程”进行学习情境的设计,引入“任务驱动”的理念,将传统的“按学科体系设置教学章节”的模式转变成“基于企业真实零件加工过程设置学习项目和工作任务”的新模式,重构教学体系。课程突出对学生实践能力的训练,理论教学和技能训练交替进行。理论知识围绕工作任务的需要来选取,同时兼顾学生未来职业发展的需要。教学环节设计坚持“以学生为主体,以能力为本位”的教学理念,提高学生解决实际问题的综合能力。
2 课程内容设计
基于工作过程系统化的课程设计理念,以普通车削和铣削加工中典型加工项目(如车削加工中的外圆车削、镗孔、螺纹车削等)的基本训练和企业实际产品 “食品输送机传输轴部件”中的典型零件的加工组成教学单元,设计开发了6个学习情境,在学习的最后阶段又安排了一个学生创新实践的教学环节。这种课程内容的设计,有效解决了以单一零件为教学载体的项目化教学的局限性(注:有些项目化课程往往采用单一零件作为教学载体,由于零件在形状、精度等方面的局限性,容易出现学生只会分析、加工该零件,换了其他零件就不会分析和加工的情况)。教学内容组织上,将 “机制工艺”、“公差配合与测量技术”、“刀夹具技术”、“机床维护与保养”等课程中的知识点融入到具体教学单元中,教学目标明确,指向性强,解决了传统教学中学生不知道理论知识如何指导实践、服务于实践的问题。教学中采用与生产工艺同样的递进式工作流程,让学生真正做到“学做合一”。课程内容见表1。
3 考核评价体系的设计
高职教育具有职业教育和高等教育双重属性,所培养的应是满足生产、建设、管理、服务第一线需要的应用型人才,他们应具备良好的职业素质和实际操作技能。因此教育应以能力评价作为本位。《机械零件普通加工》课程在考核评价体系的设计上采取过程评价与理论、实操考核相结合的评价方式,设计有理论考核、实践操作考核、创新成果汇报+创新零件评比等考核环节。过程评价安排在每一个教学单元(项目)结束后进行,主要考核学生参与程度与表现情况,考核由授课教师和学生(分组)共同参与完成。考核评分见表2。
学生最终成绩=平时成绩×30%+实践操作考核成绩×30%+期末试卷考核成绩×30%+创新实践成绩×10%
这样的考核评价体系设计改变了传统教学评价方法,既考察了学生对知识和技能的掌握程度,又兼顾了对学生学习态度、团队合作、项目参与度、设备清洁保养等学习过程中表现的考核,全面考评了学生学习效果。
4 教学环境的设计
在教学环境的设计上,模拟真实的企业工作环境,遵循以“车间”代替“教室”、以“工位”代替“座位”的改革思路,将整个教学区域分化成理论教学区、小组讨论区、现场教学区、技能训练区、工具间(材料毛坯、工、量具领取室)5个区域。每个教学区均按教学需要配备有投影仪、供学生拆装实验用机床、工具书等教学设备和资料,形成了理论与实践、实习与实训、培训与技能鉴定等功能集于一体的教学综合体。在这样的基础之上,我们按照企业化的运作模式,制定了管理工作流程,实施现场定置管理与看板管理,在实训中还有意识的模拟企业工时定额管理制度,给学生灌输效率和质量意识,从而实现学生多层次、多维度、全仿真、最大化学习和实践效果,使学生能在真正意义上体验企业文化,感受企业的管理,实现零距离上岗。
参考文献
关键词:机械零件;加工精度;影响因素;应对策略
前言
近年来我国经济飞速发展,工业生产对于各项机械的需求量大大增加,其中以小型和微型的机械需求量最大。这样一来给机械零件的加工提出了更高的要求。机械零件加工过程中,其精度的控制是非常重要的,需要工作人员在机械需求基础上进行精细的量身定做,针对不同的需求,应用不同的加工技术,从而保证每一个机械零件都在精度要求的范围之内。加工过程中应注意到这一复杂繁琐的过程,甚至每一个细节都会对加工精度产生一定程度上的影响。
1 机械零件加工精度简介
在加工机械零件的过程中,其总体的精度主要受到三方面因素的影响,即形状、位置及尺寸精度。这三方面限制条件在整个加工过程中是相互制约和影响的关系。位置的公差不可以小于形状的公差,同时尺寸公差能够决定位置公差的范围。加工过程中所产生的误差数值通常能够充分代表加工的精度。加工零件的工作人员在进行零件加工之前,通常会拥有设计者对零件尺寸的严格要求数值,而经过加工之后的零件会同设计存在一定的偏差,这就是加工误差,它是客观存在的。同时,该误差越大则说明加工精度越小。在进行零件加工的过程中,一般需要经历不同的环节和步骤来完成,而每一个环节当中都会或多或少存在一定的误差,这些误差综合起来对加工精度的影响是非常大的,例如,装夹环节当中是很容易发生定位误差的,这是该零件的定位基准同设计基准无法重合的原因造成的;夹紧误差的存在是由于过大的夹紧力造成的等。这其中的每一个环节所产生的误差会随着加工流程的进行而不断积累,在最终的环节将严重影响零件的加工精度。现阶段我国在研究机械零件加工精度的过程中主要采用了两种手段,即单因素的分析法和统计分析法。其中前者是研究每一个环节中所产生的误差对加工精度所产生的影响程度,而这一过程中需要忽略掉其他环节误差影响。后者属于抽样调查,精度的分析是针对一批零件中的部分进行的,努力将其中存在的各种误差进行充分的研究,值得注意的是这种方法在批量生产当中具有较高的使用价值[1]。
2 影响因素
各个环节的加工手段都会对机械零件的加工精度产生影响,从而从根本上影响零件的质量。以下从受力变形、热变形和工艺系统几何精度三个角度来分析加工精度的影响因素。
2.1 受力变形
加工机械零件时,工艺系统的变形现象时常发生,这是受到多种外力影响的结果,如夹紧力和重力等。在这种情况下,会改变加工毛坯所对应的刀具位置,促使误差的出现,这是影响加工精度的重要因素之一。变形的工艺系统在影响加工精度的基础上,还会导致零件表面的质量降低,生产效率也会严重减小。通常情况下,弹性变形是工艺系统最易发生的受力变形,因此加强该系统当中弹性变形的抵抗能力,对提高加工精度具有重要作用[2]。
2.2 热变形
零件的加工过程中,各个环节会出现摩擦等现象,导致温度上升,在热力的作用下加工系统就会发生热变形现象。一旦变形发生,会严重影响加工设备的刀具及零件等,从而导致加工精度的降低。对热变形产生的热源进行分析,主要存在内部热源和外部热源两种。前者指的是加工设备刀具工作过程中所产生的摩擦热和切削热;后者指的是太阳光和辐射等外部温度变化所产生的热量。近年来我国的自动化加工技术取得了巨大的进步,同时也促使热变形对我国机械零件加工精度的影响越来越大。尤其是那些对精度要求较高的零件当中,热变形的影响更加严重。
3 工艺系统几何精度
在进行零件加工的过程中,需要夹具、刀具和机床等各个部件充分的进行配合,从而形成一个连续运转的系统,这就是工艺系统。该系统的计划精度能够从加工的原理、调整和刀具等误差对加工精度产生严重的影响。其中加工原理误差造成的危害最大,因加工零件时不同形状的刀具无法完全按照规定的路线运作,从而会产生一定的误差。例如,直线插补功能是数控铣床唯一的功能,如果想要促使一段曲线在平面上进行加工,只能运用多个较短的直线来形成进近似要求的曲线[3]。
4 应对策略
4.1 加工误差的补偿
该方法是以抵消原有误差为出发点来制造一个人为的误差,两种误差要具有相同的大小和相反的方向,从而达到相互抵消的目的来提高加工精度。在某些作业环境中,该补偿值是固定的数值,应用起来相对方便,而多数情况下该值是经常变化的,因此会通过以下两种方式来进行补偿。首先,进行在线检测。实时测量零件尺度,加强对刀具及各个设备位置的控制,促使零件始终在规定范围内进行加工。其次,偶件自动配磨。以一个精度较高的零件作为基础来制作其它零件,同样对零件尺寸进行实时测量并同基准零件进行对比。这种方法能够有效促进加工效率的提升[4]。
4.2 就地加工机械零件
这种方法以二次加工零件为目标。当首次加工无法促使零件达到一定的精度时,就会对其进行二次加工,而二次加工最有效、直接的方法就是进行就地加工,这样做的目的是减少因环境的变化而导致零件误差增加。而一些机械的产品,也可以先将各个零件进行组装,之后再进行精加工,这样就能够从整体上来降低误差[5]。
4.3 原始误差的减小
这种方法是最直接进行加工精度保护的手段,加工机械零件时,对误差产生的原始原因进行充分的调查和研究,从而有针对性的采取有效措施来对原始误差进行消除,达到最大程度促使误差减小的目的。例如,在细长轴的加工过程中,该零件加工过程中非常容易产生变形及振动,在对此加以研究的基础上,发现加工过程中刀具的加工抗力会使该零件表面发生弯曲,要想有效的解决这一误差,应采用精粗加工交替进行的方式,促使辅助支撑得以增加,从而促使刀具和进给量的选择更加合理。在这一方法下变形现象减少,切削的过程也更加稳定。
5 结束语
机械的质量会受到机械零件质量的严重影响,而机械零件的质量又会受到其加工精度的影响。因此提高机械零件的加工精度势在必行,这是促进我国工业长期发展的基础条件。因此应及时对影响机械零件加工精度的原因进行查找、分析和研究,并有针对性的采用相应手段来减小误差。现阶段我国应用加工误差的补偿、就地加工机械零件和原始误差的减小等方法有效提高了零件的加工精度。
参考文献
[1]邓天凯.关于机械零件加工精度的影响因素及应对策略探讨[J].科技风,2015,11:88.
[2]江敦清.浅谈机械加工工艺对零件加工精度的影响[J].黑龙江科技信息,2010,16:7.
[3]张淑琴.影响机械零件加工精度的因素及其控制方法[J].同煤科技,2008,2:41-42.
【关键词】课程开发教学实施改革建议
【中图分类号】G712 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2014)2-0065-02
一、引言
我国职业教育中,课程建设与职业需求之间的接轨一直以来都是十分重要的课题,而《机械零件的普通铣削加工》在我国职业教育中更为重要,是实施教育改革的重点方向。该课程的主要目的是为了培养学生的实际操作能力以及综合职业能力。形成该课程开发以及教学实施改革建议的主要材料是调研报告以及笔者多年的教学实践经验总结,调研报告的主要来源是生产企业一线高级技师、职业教育研究专家、在校教师以及学生,学生中有毕业后从事工作的,也有在校学生,主要的调研内容是了解他们对该课程的要求与认识。
二、制定课程目标
(一)《机械零件的普通铣削加工》的总体目标
通过普通铣削加工训练,学生对机械制造的过程更充分的进行了解。学生在掌握制造工艺知识的基础上,在操作技能上得到训练。尤其是操作铣床加工机械方面。要求学生深入了解知识的三个方面,一是典型零件的铣削方法,二是主要设备的工作原理和典型机构,三是在铣削加工中所采用的工具,并对安全操作技术进行简要介绍。通过对这三方面知识的了解,可以对铣床的操作进行加工,并对这些零件尺寸进行分析,同时对零件铣削完成之后,进行评估,通过评估从而完成整个过程的训练,最终培养学生的综合素质,以求更好的适应未来的职业发展。
(二)课程的具体目标
在课程开发中,先集中学生的实际学习,然后再到实际操作训练,因此学生不仅要对机械零件识图进行了解,还要拥有能够独立完成整个工作过程的专业能力。这些专业能力包括六个方面,第一方面是熟悉铣削加工问题,设备以及安全操作都应当操作规范,对零件铣削的加工要掌握充分的工艺知识。这些具体目标可以从三个方面进行细致划分,一是专业能力,二是方法能力,三是社会能力。专业能力有是否能够掌握常规零件的数控铣削或者做好相关的工艺准备,是否能够正确选用刀具、夹具以及量具等;方法能力包括信息的收集能力、制定完善工作计划的能力、完成学习任务或者进行工作反思与评价;社会能力,即通过教学设计与教学改革加强学生的团队工作能力、沟通能力、小组成员写作能力以及责任意识。
(三)课程内容的选取与组织
笔者在选择课程内容的过程,本着系统化的教学理念,在选择教学情境时,应当满足以下三个要点,一是根据企业对相关人才的要求而制定特定的学习情境;二是根据中级数控铣工具体要掌握的技能安排情境设计。三是根据学生今后学习数控专业的需求。当学习情境选择的标准确定之后,要对具体学习单元与教学进行分析。
(四)学习具体任务安排
本次教学改革与设计中,笔者安排了三个学习任务。学习任务一是垫铁的铣削,学习任务二是压板的铣削,学习任务三是V形块的铣削。三个学习任务步骤均为:第一,学习目标、内容结构、学习任务描述、学习准备、学习拓展、小词典、思考题、小提示以及工具介绍,第二,对学习任务进行计划与实施,在制定任务计划与实施过程中,仍然涉及有学习拓展、小词典、思考题以及小提示等环节。
三、基于工作过程的课程开发思路
(一)设计理念
具体来讲,在开发本课程,并进行教学实施设计时,所依托的教学原则主要有三个:第一,根据相关企业多年的实践经验;第二,以学生可持续发展为前提。课程内容设计过程中,要针对职业岗位进行,对与职业岗位直接相关知识、技能以及态度方面的内容给予充分肯定,还要对学生的职业发展能力予以充分考虑。将职业资格的标准以及职业岗位的要求同时考虑进去。在设计过程中,还要具有一定的前瞻性,即要根据科技发展的动态,将科技发展内容,转化为课程内容,使得整个课程设计生动活泼起来。第三,在课程开发过程中,注重人的全面发展,以人的全面发展观为主要的课程设计原则。在工作过程中,要实现课程体系的系统化,通过知识的合理排序,使得课程体系越来越完善,从学习目标到学习任务计划的实施,整个过程不仅包括内容结构的安排、学习准备,还包括学习拓展、学习提示以及小词典等内容。
(二)设计思路
在课题设计思路上,主要有三条主线,一是以能力为本位开发课程,二是以工作过程为导向开发课程,三是以企业平台开发课程。针对以能力本位为基础,在课程开发与教学改革过程中,相关课题改革人员不能够闭门造车,而应当对岗位所要求的知识与技能有着充分的了解,在此基础上,针对课程,进行开发与课程实施改革。企业专家之间针对该理论实践进行集中探讨,为课程设计以及教学奠定材料基础。针对以工作过程为导向开发课程,要明确整个学习过程,首先制定学习目标,即对学习任务进行分配,随后对主要的内容结构进行重点阐述,并对学习要准备的工具以及相关图纸进行提醒与要求,要添加学习拓展环节。其次,目标的计划与实施,将主要环节介绍清楚之后,要注意添加小提示、小词典以及学习拓展;最后进行评价反馈,自我评价、小组评价以及教师评价等环节。针对企业平台的开发,在课程开发的过程中,相关人员要根据自己对企业的了解,教学过程中,将企业对人才的要求作为课程开发与教学设计的重要依据。
四、总结
目前为止,职业院校的专业课更加注重实践,因此如何改进"基础"课是其中重要工程,在课程开发与设计过程中,除了要做好相关的工作之外,还要做好评价工作,在教学工作中不断发现问题,最终不断解决问题。
参考文献:
[1] 叶婷.深化《机械设计基础》课程改革推进工作过程系统化课程的开发[J]. 中国科技信息,2008(15)
[2] 毕子家.由对高职教育的思考,启发高职语文课程设计――基于工作过程导向的课程开发[J]. 今日科苑, 2009(20)
[3] 尉鹏博,韩银锋.基于工作过程的课程体系开发与课程设计的探究[J]. 科技资讯, 2008(31)
关键词:机械加工零件;加工;常见问题;控制办法
自改革开放之后,中国经济水平得到了快速的发展,机械化水平成程度逐渐提高,各种机械设备在我国得到了广泛的使用。在这样的大背景下,国人对于机械设备零件的加工质量便有了更高的要求,每一个零部件的质量和所组成的机械设备质量之间有着极为密切的关联性。所以相关技术人员在从事零件表面机械加工的过程当中,应采取有效的质量控制手段,保障所生产的零部件符合相关的质量要求,这样才能使自身得到可持续发展。
一、对机械加工零件表面质量产生影响的原因分析
机械加工零件其表面质量,往往同该零件的整体质量有着极为密切的关联性,若机械零件的表面质量无法得到保障,必定会在机械运转的过程当中,产生诸多的问题。认识和了解常见的机械零件的表面质量问题产生原因,对于增强机械零件整体质量,有着直接的联系。结合个人经验,本文认为造成机械零件表面质量出现问题的原因主要有以下两个方面。
1.机械加工零件表面粗糙度对零件质量产生的影响。在机械加工零件当中,其零件表面的粗糙性会对该零件产生直接的质量影响,分析造成粗糙度差异的原因,主要是因为机械零件加工材料的特点和在切削作业当中对材料使用量存在有差异形成的。若机械零件在生产过程当中,材料的质量存在有差异性,便会直接对所制作机械零件的质量产生决定性影响。例如:若机械零件在生产过程当中,所使用的材料是塑性材料,那么在针对刀具进行加工作业的过程当中,便很容易出现塑性变形现象,又因为在切削作业的过程当中,又会对零部件产生撕裂分离作用,所以零件表面的粗糙程度便会得到增加。所选择的机械零件材料的韧性材料越优秀,在零件加工和的过程中便会产生更加剧烈的塑性形变,致使零件的表层结构更加粗糙。而如果所选择的机械零件材料是脆性材质,针对零件进行切削作业的过程中,这些材料便会呈现出小颗粒状,同样也会增加机械零件自身的表面粗糙性。在零件加工的过程当中,针对切削的使用量同样会对机械零件表层的粗糙程度产生影响,如脆性材质的机械零件原材料在加工的过程当中,不会对切割作业的速度有很高的要求,而在针对塑性材料零件进行生产加工的过程当中,切割作业如果作业面深度较低时,会在一定程度上提高零件表面的粗糙性。打磨作业针对零件自身粗糙性的影响程度受到数学几何理论和零件表面金属材料的塑性形变两种外因的印象,在打磨作业过程当中,砂轮上的颗粒分布、运转速度会对零件表面的粗糙程度产生一定的影响。
2.机械加工零件表面机械性对零件质量产生的影响。许多机械专家认为,零件外表当中的物理机械性能是衡量零件质量的另一个重要因素。而对零件表面机械性能产生影响的原因是多元化的,这就意味着对零件表面机械性产生影响的原因多样也是多样化的。首先,一些外加因素致使所加工零件的表面冷作硬化、针对零件的切削速度和切削刀具的选择不慎重,同样会让零件表面的机械性能不够理想,由此对零件的质量产生严重影响。还有就是,部分外界原因导致零件在进行机械加工的过程中,其表面结构发生了变化,例如在温度超过一定限制之后,金属材料自身的金相组织会发生很大程度的变化,导致这些零件在投入生产使用的过程当中,强度和硬度无法达到作为零件的相关质量要求。并且在零件使用的过程中,有着极高的裂纹产生可能,这就是被该行业工作人员称之为的“打磨烧伤”。最后,在零件进行机械加工的过程当中,其表面会产生残留的应力,这是因为技术人员在针对零件进行切割作业的过程当中,不可避免地产生了一定程度的塑性变形,导致零件表面当中的金属比容显著升高。此时,这些零件自身体积会得到明显增大,零件的表层金属便出现了一些残留的应力。这对于零件的质量影响是巨大的,特别是针对很多小型零件来说,这种影响往往是非常致命的。
二、机械加工零件表面质量的控制手段
从上文分析当中不难发现,零件表面质量对于零件自身性能的展现有着十分巨大的影响。很多情况下,越是精密程度越高的零件,对其表面质量的要求便会越高,因此,针对零件机械加工中的表面质量控制,是该行业所有技术人员所必须要思考的一个重要问题。
1.拟定科学性的零件机械加工技术流程。零件的加工制作技术针对零件的整体质量的影响是不言而喻的,目前,因为零件机械加工过程不能符合表面质量标准的相关要求,并且还有人为原因造成对机械表面质量影响的原因,知识零件在机械加工的过程当中,其表面质量无法达到相关的行业标准。基于此种情况,应制定有效合理的零件机械加工流程规范,才能针对这一问题进行解决。首先,针对零件的机械加工时间一定要短,过长的加工时间很有可能对零件造成不好的影响,并且在零件加工之前,需要对零件的品质进行定位。只有这样,才能在最短的时间当中,一次性生产出足量的、质量合格的零件产品。
2.针对切削作业当中的参数进行正确选择。在机械加工零件的而过程当中,技术人员所设置的切削作业参数往往对零件表面质量有着极为重大的影响。不合理的参数选择,会极大程度提升所加工零件的表面粗糙性,降低零件的整体质量。因此在切削作业开展之前,技术人员必须要你针对机械的参数进行合理的设置,如切削作业时前角的度数,若前角度数增加,会降低切削力、但是也会降低切削过程中所产生的零件形变。再有就是在切削过程中,对切削液进行合理的使用,以求降低零件和刀具之间所产生的摩擦力。这样会在很大程度上,降低在进行切削作业过程当中零部件的温度,使得机械加工零件的质量得到更好的保障。
3.按照材料特征选择对应刀具。道具的合理选择对于零件的表面质量影响是巨大的,合理进行刀具的甄选可以对零件的表面质量起到明显的控制效果。在这一过程中,操作人员必须要注意的是,并不是价格越贵的刀具,在对零件材料进行切削作业的过程当中效果越好。选择合适的材料,不但能够为企业节约大量的经济成本,其切削作业效果也会变得更好。
4.加工程序安排科学化。正确的加工顺序同样对于零件的表面质量有着极为重要的影响,所以,在对零件进行表面加工的过程当中,技术人员需要根据零件的材质和性能特征,科学的安排机械加工顺序。这样能够有效降低零件在加工过程当中残余应力的出现几率,保障零件在投入使用过后收获到比较理想的效果。
三、结语
机械所进行的正常运转离不开零件的帮助,因此零件对于机械来说有着极为重要的作用,而零件的表面质量对于零件的性能来说,又有着决定性的作用。基于此种背景,本文分析了机械加工零件过程当中,可能对零件表面质量产生影响的原因,并建设性的提出了相关的对应措施。希望能够给予该行业相关技术人员带来帮助,为我国的经济建设发展,贡献出自己的一份力量。
作者:张天赐 单位:西京学院万钧书院
参考文献:
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[2]赵永生.浅谈影响机械加工表面质量的因素与应对措施[J].中国高新技术企业,2016,02:77-78.
[3]崔瑶,胥强.机械加工表面质量的影响因素及其控制措施[J].科技传播,2013,11:52+36.
[4]王永亮.机械加工表面质量的影响因素分析及其控制措施[J].机电信息,2013,15:120-121.
关键词:机械加工;零件设计;精度
机械加工过程中,零件加工的质量是最重要的,质量不达标不仅表现在外观上,还表现在零件的使用寿命上。质量的好坏怎么评判,那就是精度。精度是零件加工质量好坏的最重要指标。因此,讲到汽车机械加工就要了解零件加工精度的影响因素,才能针对这些影响因素设计出相应的有效方案来提高精度,从而保证质量。针对影响精度的因素,在汽车机械加工设计中要注意以下几点。
1几何精度问题分析
几何精度是在加工过程中的误差引起的。像机床的误差,刀具的误差等等。机床由于使用时间磨损影响,会引起加工的机件精度产生偏差,它对加工精度的影响是最大的。比如在切削汽车底板的过程中,使用时间久了主轴回转会出现误差,从而导致底板的尺寸不准确,不能满足精确度这个要求,如图1刀具长时间使用也会产生同样的问题,刀具使用时会磨损,在加工零件时刀具的相对位置就会改变,加工出来的零件自然就会产生误差了。还有机床上零件的夹具也会对加工零件的精确度产生影响。所以,只有将这些误差产生的原因分析到位了,才能更好地控制误差对零件加工的影响,提高零件的精度,如图2所示。误差产生的原因分析到位了,然后解决是下一步的设计了。减小误差对零件的影响主要的办法是采取补偿措施,汽车加工人员可以根据机床的情况采取不同补偿技术,将汽车零件精度控制在要求的范围之内。要求精度很高的零件要使用磨损情况小的机床来加工。对于有些数控的机床,现在有一些专门的补偿器来控制加工零件的精度。只需要输入补偿数据,补偿器就能在机床加工零件时减小误差来提高精度。随着技术的不断更新,补偿措施操作更为方便快捷,控制也更加灵活。
2机械加工变形设计
在加工过程中零件受力是必然的,这就产生了另外一个问题:受力变形。在力学理论中,物体受到外力就会产生变形,如图4所示。一般情况下,外力越大对受力物体的影响越大,变形越严重。在机械零件加工过程中,刀具切削零件时有切削力,夹具在夹持零件时有夹紧力等等,这些力都会使零件在加工过程中产生变形。变形带来的是:与机床加工工具的相对几何位置就会有变化,在加工过程中零件的尺寸就不能完全满足要求,误差就产生了。同时系统中还存在残余应力:构件在制造过程中,将受到来自各种工艺等因素的作用与影响;当这些因素消消失之后,若构件所受到的上述作用与影响不能随之而完全消失,仍有部分作用与影响残留在构件内,则这种残留的作用与影响称为残留应力或残余应力。这种残余应力也会使系统变形,所以在加工设计时,需要解决受力变形对零件带来的影响。
2.1受力变形设计
加工中很多外力都会影响零件变形。那么怎么解决呢?原则就是降低受力变形。有两种方案:一是从系统本身解决,不论是机床刀具还是夹具或者是加工零件只要它们的强度大,受外力的影响就越小。所以系统强度足够了就能承受外力从而减小受力变形的影响;二是从系统外解决,减小负荷,避免产生变形。方法一的优点是能满足加工精度的要求,还不影响加工效率,但是也是有缺点:增加加工成本。加强系统的强度并不是要求所以部件强度很大,只需加强容易发生变形的部件强度即可,这也是最经济有效的解决方法。所以在零件精度要求和经济成本之间平衡,需要企业自己权衡了,既要满足零件精度要求也要尽量降低加工设计成本。
2.2热变形的设计
零件加工的过程中摩擦是必然的,产生的热对精度的影响也是不容忽略的。不同的热量对精度的影响也不同,但是都会引起系统热变形,导致零件与加工工具相对位置变化,产生误差。热变形就是机床部件和零件的热变形。其中零件热变形对精度的影响是最大的。在汽车零件加工中会有车铣刨磨等等工序,每一道工序都会产生热变形,特别是又细又长的汽车零件受热变形更加明显。为了防止热变形保证零件的精度,其中的一个办法就是冷却。在加工过程中不间断地冷却,就不会产生温度差进而产生变形。另外还有就是补偿法,就是如果零件热变形往左偏,加工之前就先向右掰,就会使加工的误差相互抵消掉,保证了零件的精度。还有刀具的热变形对精度也是有一些影响的。刀具主要是用来切削汽车零件的,产生的热会在这个过程中越来越多,引起的变形也随着时间的长短而不同。解决这个影响因素的办法就是降温减少热的产生。还有就是使用剂,减少热量。另外最简单的方法就是减少切削的次数,就会较少的产生热量,提高零件的精度。还有一个对加工精度有影响的因素也是影响最小的因素:机床机件热变形。加床在运动过程中同样产生热量,带来的问题就是固定在机床上的刀具或者夹具的相对位置就会随之改变,刀具或者夹具位置变化带来的就是零件相对位置变化,一连串的位置变化导致汽车零件的精度不满足要求是很有可能的。降低机床对零件精度的影响办法很多,减少热量,增加散热是最常见的办法。使用冷却液促进散热、增加散热装备、将机床的热源隔离、也可以在恒温环境下加工零件等等都是有效减少机床热变形对精度影响的办法。
3总结
由于经济社会的飞速发展,带来了机械加工技术的不断进步。虽然在一定程度上能够保证零件的加工精度,但是还有很多待进一步研究,上文讲到在机械加工设计中,工序较多并且加工设计环节具有复杂性和细致性,对设计人员和操作人员要求较高。操作人员需要做好准备和调整工作,避免在操作中受到热变形、几何变形以及受力变形等的影响。另外不同的零件在加工设计中的要求有所不同,操作人员需要结合实际情况对工序进行改进与完善,还要积极采取先进技术和现代设备,以提高汽车零件精度,增加经济效益,促进机械加工在汽车等领域更好地发展。
参考文献:
[1]何红伟.机械加工工艺对加工精度影响的研究[J].中国新技术新产品,2013(02):150~152.
[2]杨晓东,袁同斌.机械加工工艺对加工精度影响研究[J].科学论坛,2013(94):246~248.
[关键词]机械;加工工艺;零部件表面完整性;影响
中图分类号:TH161.1 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)29-0023-01
1 零部件表面完整性
零件的加工表面完整性是指:在机械工艺加工过程中,由于受控制的加工方法的影响,导致成品的表面状态或性能没有任何损伤,甚至有所加强的结果。于是,机械零件“表面完整性”要求零件经过机械加工后表面层完整无损,零件表面层的机械物理性能、金相组织等 均能满足使用要求,并确保具有一定的使用寿命。
1.1 机械零件“表面完整性”要素
任何零件在加工后,都不能到达预期的完美效果。在此针对表面纹理的形式、方向对密封性的影响总会存在着微观的偏差。为此,在机械工艺加工过程中,我们提出了零件的“表面完整性”.其有两点点判定要素:一是加工表面的几何特征。如粗糙度,加工表面缺陷。缺陷的种类很多,在切削过程中产生最多的就是毛刺。二是加工表层材料的性能。如反映表层的塑性变形与加工硬化、表层的残余应力及表层的金相组织变化等方面的物理力学性;反映表面锈蚀、光学性能等要求及其特殊性能。都是机械零件“表面完整性”的重要要素。对于某一单一零件,应根据具体要求选取评价要素内容作为具体评价指标。
1.2 机械零件“表面完整性”评价指标体系
表面完整性是从加工表面的几何纹理状态和表面受扰材料区的物理、化学、力学性能变化两个方面来评价和控制表面质量。其评价指标可归纳为如下五类:一是表面的纹理形貌:包括表面粗糙中欧的、表面波度和表面纹理方向。二是表面缺陷:包括加工毛刺、飞边、宏观裂纹、表面撕裂和皱折等缺陷。三是微观组织和表面冶金学、化学特性:包括金相组织、微观裂纹和表层化学性能。四是表面力学性能:包括加工硬化程度和深度、残余应力的大小、方向及分布情况。五是表面的其他工程技术特性:包括电子性能变化(电导率、磁性及电阻变化)、光学性能变化(对光的反射性能如光亮度等)。
2 机械加工工艺对零部件表面完整性的影响
2.1 刀具对零部件表面完整性的影响
刀具的影响是在机械加工工艺中对于零部件表面完整性影响的最重要因素。在对于刀具的影响中,切削加工影响零部件表面的粗糙度,适当增大刀具的前角以减小切削时的塑性变形程度。零件表面成形时,被加工工件的廓形是刀具的刃形(或者刃形的投影)“复印”出来的,或者被加工工件的廓形是切削刃在切削运动过程中,连续位置的包络线。刀具的运用技术有利于保证加工后零件上的点、线、面的实际位置与理想位置的完美符合程度。于是,不难发现,刀具的重要性。
2.2 切削对零部件表面完整性的影响
零件的加工过程,就是零件表面经加工获得符合要求的零件表面的过程。切削加工中,由于振动、刀痕以及刀具与工件之间的摩擦,在工件已加工表面不可避免地留下一些微小峰谷。零件表面上这些微小峰谷的高低程度称为表面粗糙度,也称微观不平度。以较高的切削速度切削塑性材料,可以减小进给量,来提高表面光洁度。零件表面的类型和要求不同,采用的加工方法也不一样。包括:车削加工(各种回转表面。如外圆、内圆、螺纹)、钻削加工(孔)、 铣削加工(平面、键槽、螺旋槽)、刨削加工(平面、V 型槽 )磨削加工(外圆、内圆、锥面、平面),此外还有各种切削技术与规范。合理的运用这些技术,有利于零部件表面完整性的提高。
2.3 机械加工工艺中的表面光整加工技术
在整个机械制造的过程中表面的光整加工的环节对部件表面的完整性有着非常重要的作用,可以很好的改善零部件的质量。在部件取得相应的尺寸和几何标准之后,那些可以改善零部件质量的工艺或者方法我们称之为表面的光整加工技术。光整的操作可以分为磨具对部件表面的碰撞、滚压、挤压等,其可以显著的提高表面变质层的厚度来使得部件的耐磨性得到增加。光整加工,可以使得微观表面的尖峰,宏观表面的毛刺、尖角、锐边以及清除锈蚀等得以消除,大大增加了部件的完美程度。光整技术是指对部件的每一个表面进行一套完整的流程的处理,这样可以完善旧的工艺,比如粗磨、非精磨、精磨、砂带抛光、毛毡卡瓦抛光等。
2.4 零部件制造过程中机械设备的质量
机械加工产品的质量机械设备,工序所用的设备及刀具、夹具、量具和辅助工具的质量关乎零部件的加工质量与经济价值。而零部件的加工质量是保证产品质量的基础。零部件表面的完整性包括几何参数包括几何形状、尺寸和相互位置三个方面。而机械的优良好坏,直接影响着零部件的质量问题。零部件的要求极其严格。每一道工序的制作都甚为重要。机械设备性能的好坏影响着表面完整性的精确地。好的机械设备能有效避免表面粗糙、毛刺、飞边、宏观裂纹、表面撕裂微观裂纹、塑性变形、变相、晶间腐蚀、麻点、撕裂、皱折、积屑瘤、融化和再沉积层、选择性腐蚀等缺陷。在零部件的表面完整性的提高中,机械加工中,多方面的因素都对工艺系统产生影响,从而造成各种各样的原始误差。理论上应采用理想的加工原理和完全准确的操作来获得零部件表面的完整性。但在实践操作中,完全精确的加工原理,常常很难实现这些原始误差,一部分与工艺系统本身的结构状态有关,一部分与机械设备有关。
2.5 机械加工工艺中原材料选择技术
机械加工的原材料是机械加工的主体。原材料质量的好坏直接决定了加工的质量好坏。如果机械加工的原材料发生问题,那么就算外在条件多好,有多高的技术水平,一切都是空谈的。原材料质量的一重大参考条件,就是零部件的表面完整性。我们要选择最合适的原材料进行有效的加工。对制作模具的原材料进行严格的质量把关,防止模具出现早期失效的热处理开裂的现象。
2.5 拟订工艺路线的合理性
在设计工艺的过程中,拟定工艺路线至关重要。要科学的使用零件加工工艺。①是要了解现有的一些加工的处理方式,并且可以科学的进行选择使用。②是要了解并处理好各表面的加工次序和热处理的安排。制定工艺操作准则,首先要加工基准面,对加工阶段的原则进行区分,进行先面后孔和光整加工的原则。在制造机械零部件的时候首先要了解设计对零部件的要求,如果在技术要求时有热处理和材料性能的要求的话,应在毛坯时进行。如果对表面的加工有要求,这需要在精加工完成后操作。尽最大的努力选择被加工表面的设计基准作为精基准,这样可以有效防止因基准不够准确造成的误差,科学的安排加工余量,使得表面加工余量的均匀得到保障,在复杂的制造过程中,科学的工艺路线可以使其质量得到保障。
3 结束语
由于机械加工表面对机器零件的使用性能如耐磨性、接触刚度、疲劳强度、配合性质、抗腐蚀性能及精度的稳定性等有很大的影响,因此对机器零件的重要表面应提出一定的表面质量要求,而表面的完整性控制又是保证表面质量的重要环节,因此加强对机械加工中表面完整性的研究,具有重要的意义。文章主要从五个方面对机械加工中影响零部件完整性的因素进行了分析。
参考文献
[1] 陈家芳, 顾霞琴. 典型零件机械加工工艺与实例[M]. 上海科学技术出版社, 2010.
关键词:机械加工工艺;零件加工精度;热变形
机械加工工艺,即利用机械加工的相关办法更改毛坯,使其逐渐与零件的生产标准相吻合,主要包括了更改毛坯的形状、尺寸等方面。通常情况下,机械加工工艺越合理、越到位,则对应的零件加工精度也就越高。因此,加强对机械加工工艺对零件加工精度影响的分析,无疑对于从基础工艺层面提高零件加工的精度具有重要的作用和意义。
1机械加工概述
机械加工工艺是指,在机械加工的具体工艺流程当中,借助某种方式方法改变生产对象的位置、大小以及形状和性质等属性,进而将生产对象转变为半成品或产成品的工艺流程[1]。简单来说,机械加工的流程主要为,从最初的粗加工到精加工,再到机械装配和检验,最后,对通过检验的零件进行包装。在机械加工过程中,所实施的工艺从总体上来看可分为工艺流程与工艺规程两方面,其中,工艺流程是机械加工工艺的全部实施过程,工艺规程,即将工艺流程中所涉及的相关内容以文件形式呈现,便于后续相关工作的查阅和借鉴。对机械加工工艺流程进行如下说明:机械加工工艺流程则是使毛坯相合格产成品转变的过程,该过程主要由零件加工流程与零件加工步骤共同构成,不同的加工流程与加工步骤所对应的标准和规范也不尽相同,而不同的机械加工标准和规范则共同构成了机械加工工艺。例如,在对毛坯进行加工的过程中,需要对毛坯的粗糙度、具体工序等相关数据进行规定和说明,从而形成毛坯的粗加工工艺。对机械加工规程进行分析如下:机械加工规程,即零件加工企业在对其加工工艺过程进行选取时所产生的一系列工艺文件。对零件加工企业进行分析可知,其在对零件加工工艺过程进行选取时,盲目性较小,企业大都能够从自身的实际生产情况,如机械加工人员的技术水平、职业素养以及零件加工的设备、工况等角度出发,科学制定出符合企业盛产目标的机械加工规程。通常情况下,一般的机械加工工艺规程主要涵盖了零件加工的加工工序、路线和所用设备等。综上所述,在具体的零件加工过程中,机械加工的工艺流程可被定义为零件加工的生产路线,而其工艺规程着是对零件加工生产工作所进行的一系列指导,由此,机械加工工艺会直接决定零件加工的精度。
2机械加工工艺对零件加工精度的影响
2.1内部因素影响
基于内因的机械加工工艺对零件加工精度的影响主要表现在以下三方面:(1)机械加工工艺系统的生产制造与相关标准和零件加工需求发生偏离,从而导致其从出厂时刻起便难以满足零件加工精度的要求;(2)机械加工工艺系统在安装使用时,因自身安装标准存在差异,加之操作的精细化水平较低,定位不准,导致零件加工精度大打折扣;(3)机械加工工艺系统在长期应用过程中,某些部位出现严重磨损,从而导致零件加工的精度大幅下降,例如,在机床以及刀具等设备出厂时,未满足相关生产标准,或是在组装和使用过程中发生碰撞、磨损而导致内部构件松动或失灵,从而影响零件加工精度[2]。降低内部因素影响的处理办法为:因基于内因的机械加工工艺对零件加工精度造成的影响主要表现为机械加工工艺系统自身的问题,例如,相关机械设备在出厂时便存在误差,或是在使用过程中的定位不准、磨损等造成的误差,故可采用相关补偿技术减小误差,提高零件加工的精度。例如,在智能化、自动化数控机床中配置由正规厂家生产的专业校正软件,若当前投入使用的机床存在工艺误差,则可在校正软件中输入机床误差的补偿工具,从而将相关误差予以最大程度的降低,而后,再使其投入到有关工作中。除此之外,当机床发生磨损后,为避免其对零件加工精度产生影响,可在参考相关校正数据的基础上,以手动的方式设置螺母,从而使构件误差和系统自身误差得以良好补偿,从整体上确保零件加工精度的提升。
2.2外部因素影响
对机械加工工艺进行分析可知,在加工过程中,系统经常出现因受力而产生形变的问题,在增加所加工零件误差的同时,也对机械加工工艺系统运行的稳定性和系统自身寿命产生了严重影响。基于此,将基于外因的机械加工工艺对零件加工精度的影响总结为以下几方面:(1)运行强度较大,因所用刀具和夹具或其他相关构件长期承受较大的负荷,从而导致机械加工系统共本身具有较大的运行强度,故在长期运行过程中,相关构件则易因受外部作用力而发生形变或位置偏移,降低零件加工精度;(2)机械加工工艺系统的各个部件面临多方受力,降低零件加工精度。在系统运行更过程中,相关构件一方面会受到来自系统自身的作用力,另一方面,还会承受加工零件对其施加的外部力,而还需说明的是,除了这两种作用力外,构件彼此间的摩擦力也是导致其发生变形、位置偏移的关键原因,在各种外力的作用下,最终导致零件加工精度大幅下降;(3)对机械加工工艺进行分析可知,在整个工艺流程过程中,机械加工的工艺体系不仅会受到自身和外部作用力的影响,进而导致零件加工精度下降,而且还会受到相关设备和工具热变形的影响,进一步导致所加工的零件难以满足相关工艺规程中对零件加工的精度要求,在降低零件加工精度的同时,也不利于零件加工企业的长期、稳定发展。对基于热变形的零件加工精度下降进行如下分析:在机械加工的热处理环节中,大都利用温度使零件材料的材质更具稳定性,防止零件在后续加工中发生形变[3]。但在这一过程中,相关热量不仅包括了外部加热,而且还包括了刀具、机床运作过程中所产生的热作用,从而导致系统构件与零件因均因受到温度过高影响而发生热变形,从而不利于零件加工精度的提高。降低外部因素影响的处理办法为:(1)可通过对机械加工工艺协同自身相对薄弱的构件进行改进,从而提高构件刚度及其对相关作用力的抵抗性能,降低因受力而发生形变和位置便宜的几率;(2)根据零件加工工作的实际情况降适当降低系统运行的载荷量,即在不影响生产进度的前提下,减轻系统工作量,进而减少来自各方面的外力,使机械加工工艺的整个流程能够顺利完成对零件的高精度加工;(3)对于机械加工中构件和零件所发生的热变形问题,可在加热过程中将油滴入构件连接处以及各构件与零件连接处,一方面,使得各构件、零件间的连接处较为光滑,而减少相互作用的摩擦力,降低因摩擦力导致的构件、零件位置偏移问题;另一方面,通过滴入油,进而降低各构件和零件连接处因摩擦而产生的热量,以此来降低或消除热变形对零件加工精度造成的影响。除此外,还可借助冷却水等强制降温方法将机械加工过程中所产生的热量进行吸收,降低系统构件与零件发生热变形的几率,并提高零件精度。
3结论
本文通过对机械加工的概念进行说明,进而分别从内部因素与外部因素两方面对机械加工工艺对零件加工精度所造成的影响展开了深入研究,研究结果表明,基于内因的机械加工工艺对零件加工精度的影响主要表现在机械加工系统自身出厂精度和磨损方面,而基于外因的机械加工工艺对零件加工精度的影响主要体现在机械加工系统构件的受力形变以及构件与零件的受热变形等。未来,还需进一步加强探究机械加工工艺对零件加工精度影响的力度,为确保零件加工精度的全面提升奠定良好基础。
作者:许振珊 李陆星 单位:济宁职业技术学院机电工程系
参考文献:
[1]高晚生.基于机械加工工艺对零件加工精度影响对策的研究[J].科技视界,2015,12(16):85.
关键词:零件精度;机械加工;设计
作为科学技术中的一个重要成分,零件加工技术一直朝着更精确的方向发展,这也离不开机械加工技术的不断发展。当前零件加工技术作为一项重要技术,已经成为国与国之间综合国力较量的一个重要方面。我国机械作业对零件的加工不断改善,在很大程度上促进国家发展,创造了很大的经济效益以及社会效益。
1几何精度问题分析
加工过程中由于误差的存在,就会形成几何精度问题。机床的误差,刀具的误差都会引起这一问题。机床因素作为其中影响最严重的一个因素,主要是由于随着时间的累计,本身的磨损情况较为严重,从而造成零件加工的偏差。就一汽车地板加工为例,几何精度问题就会造成很严重的后果。再进行切削加工时,由于机床的磨损,导致主轴回转产生一定的误差,最终导致尺寸不合适,成为废件,造成严重的资源浪费。由于刀具的材料属性以及时间的磨损属性,导致刀具在工作时也会发生一定的偏差,加床与刀具的偏差对整个零件的加工将会产生致命的伤害,这种误差会被严重放大。另外,机床零件的夹具以及固定工具也会对零件的加工精度造成一定的不利影响。因此,在进行误差分析时,只有保证全面分析误差的成因,才能采用合适的方式以及机械设计方案进行不断改进,从而提高零件的加工精度。采取一定的补偿措施通常是应对零件加工误差的主要手段,就一汽车零件加工为例,加工人员可以按照机床的具体情况采取相应的措施,保证最后加工出来的零件在误差范围之内,不至于造成资源的浪费。另外,针对重要的零件,由于精度加工的要求较高,因此应该尽可能使用机床磨损程度较小的机械进行加工。目前随着相关技术的不断发展,针对数控机床,已经出现了专门的补偿器械对零件的加工进行控制。通过自动化的方式,秩序对参数进行一定的调整,就可以对精度进行控制。相信随着科学技术的不断发展,这种控制技术会越来越成熟,越来越方便。
2机械加工变形设计
受力变形是机械加工中常见的一种现象,由于在进行加工操作时,必须对零件进行一定的固定工作,因此导致零件必然受力。根据物理力学的统一理论,物体受力就会发生形变。这种形变的效果随着施加力的增加逐渐变得明显。切削力以及夹紧力是机械对零件加工时必须出现的两个力。这两种力以及其他的作用力都会导致零件发生变形。这种变形的后果就会导致机床以零件的相对位置发生一定的变动,这样就导致加工尺寸不精确,产生误差。另外,系统中的残余应力也会对其造成一定的不利影响,这些应力主要来源于各种工艺以及相应的结构,并且这些外部因素消失后,仍会有部分的影响存在于构件之内,这就是残余应力,残余应力会对整个系统造成影响,因此,在加工时需要采取相应的措施进行控制。
2.1受力变形设计
在使用机械对零件进行加工时,外力会导致零件的变形。通常会采用以下两种方案降低这种变形效果,从而提高加工精度。首先是在系统的本身出发,找到相关因素进行解决,提高加床、刀具、夹具以及加工零件的强度,可以有效对变形现象进行抵消,系统的强度会降低零件的变形程度;其次是系统之外进行解决,通过减少负荷的方式,降低变形发生的情况。第一种方案的优点就是可以提高加工精度同时保证工作效率,缺点是在一定程度上增加了成本;第二种方案可以具有针对性的进行处理,提高部件的强度,是非常经济有效的改善措施。在企业中,应该根据自身的情况以及对加工的要求,对成本以及精度进行一定的衡量,保证自身的经济效益。
2.2热变形的设计
摩擦情况是零件加工时不能避免的现象,这种摩擦就会导致热量的产生,这种热效应也会对零件的精度造成一定的影响,尤其是质地较软的零件比如铝合金材料等。不同的热量对零件精度的影响程度不同,同时加工的时间也是衡量热量的一个重要因素,系统的热变形,会导致零件以及加工工具相对位置的变化,造成尺寸上的误差。热变形会导致起床以及零件都发生一定的变形,对精度的影响很大。这种情况对于精工轻薄的零件误差更为明显。为了降低热变形对零件以及起床的影响,通常会采用冷却的方式进行缓解。在加工过程中,通过不断的冷却,降低温度的偏差,就不会产生变形;补偿法是常用的另外一种方式,通过对零件加工的实践,采用物理方式将其朝着误差产生的相反方向进行一定的预设,在加工过程中就会产生抵消作用,从而保证零件的精度。降温防止变形还要作用于刀具之上,共同发挥作用。使用相应的剂也可以实现效果。由于热量的产生跟摩擦的时间成一定的正比关系,因此采用物理方式即降低切削次数也是降低热源的重要措施之一。另外对于汽车零件的加工,由于相关的零件巨头特殊的材料特性,因此除了对加工温度进行降低之外,还应该从隔离热源的方式进行加工,保证零件的加工环境,从而降低由于热量造成的误差。
3结语
机械加工技术随着科技的不断进步取得很大发展,促使我国国内零件的加工精度不断提高。在具体的机械加工过程中,由于工序的影响以及操作技术的原因,导致在一定程度上造成尺寸的失误。这一点跟国外相比,我们依然有很大差距。应该不断研究相关的技术,不断改善当前的加工情况。同时注意对新材料的研发,利用特殊的材料特性进行对应的加工也是保证零件精度的重要方式。
作者:刘琦 黄志远 单位:许昌职业技术学院
参考文献: