机械科学与技术
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浅谈机械加工工艺

  摘要:机械加工工艺在机械加工占有极其重要的地位,由于其复杂性决定了从事机加工人员必须达到一定水平。本文通过一下的讨论来说明了一些机械工艺设计和工艺艺术设计的步骤和方法,并向大家展示一个机械加工的工艺流程的全过程,充分体现机械加工的便捷,同时彰显工艺艺术的价值性。


  关键词:机械加工 工艺规程 设计方法 发展


  随着时代的前进人们开始意识到,纵使手工业再发达,不发展机械类工业等于是杯水车薪。从此机械加工便被人们所熟知,而在此基础上时代的进步,人们对于机械产品也有了更高的要求,美观,精密,质地渐渐成为了衡量机械产品的好坏尺度,这便是机械加工所体现的工艺艺术。机械加工工艺是指用机械加工的方法改变毛坯的形状、尺寸、相对位置和性质使其成为合格零件的全过程,加工工艺是工人进行加工的一个依据。机械加工工艺就是在工艺流程的基础上,改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等,使其成为成品或半成品。


  对于加工的复杂性,决定了从事机加工人员(无论是普通机加工还是数控编程加工)必须达到一定水平。


  1.机械加工工艺规程


  1.1 工艺规程是指导施工的技术性文件


  一般而言,工艺规程包括零件加工的工艺路线,各工序的具体加工内容,工时定额以及所采用的设备和工艺设备等。而工艺规程则主要表现在:产品的特征,质量的参照及依据标准,原材料辅助原料特征以及用于生产的质量标准和主要经济指标和成品质量指标的检查项目及次数另外专用器材特征及质量标准。


  1.2 工艺规程是指导生产的主要技术文件


  每一项机械加工需要制定的生产计划、人员的调度,检验加工的零件,核算加工成本,都是以工艺规程为核心,并严格按照其使用及操作说明逐步成形的。而处理生产中的问题,通常是以工艺规程作为共同依据。如若加工时出现质量事故,应该及时以工艺规程为依据来判定各有关单位和人员的责任。


  1.3 工艺规程是新建机械制造类厂的基本技术文件


  工艺规程先制定出机械加工车间所需机床的种类和数量,然后在车间进行具体的布置,接着依据工艺规程和摆放的机床物确定车间的面积大小,以及以后所需要的人工和动力等辅助需求等。不仅如此,加工车间还可以适时地把现代科学技术融合进加工工艺艺术里,加工出新的机械加工艺术。


  2.机械加工产生误差主要原因


  2.1 机床的几何误差


  加工中刀具相对于工件的成形运动一般都是通过机床完成的,因此,工件的加工精度在很大程度上取决于机床的精度。机床制造误差对工件加工精度影响较大的有:(1)主轴回转误差;(2)导轨误差;(3)传动链误差。


  2.2 刀具的几何误差


  刀具误差对加工精度的影响随刀具种类的不同而不同。采用定尺寸刀具成形刀具展成刀具加工时,刀具的制造误差会直接影响工件的加工精度;而对一般刀具,其制造误差对工件加工精度无直接影响。


  2.3 定位误差


  一是基准不重合误差。在零件图上用来确定某一表面尺寸、位置所依据的基准称为设计基准。二是定位副制造不准确误差。


  2.4 工艺系统受力变形产生的误差


  (1)工件刚度。工艺系统中如果工件刚度相对于机床、刀具、夹具来说比较低,在切削力的作用下,工件由于刚度不足而引起的变形对加工精度的影响就比较大。(3)刀具刚度。外圆车刀在加工表面法线(y)方向上的刚度很大,其变形可以忽略不计。镗直径较小的内孔,刀杆刚度很差,刀杆受力变形对孔加工精度就有很大影响。(3)机床部件刚度。机床部件由许多零件组成,机床部件刚度迄今尚无合适的简易计算方法,目前主要还是用实验方法来测定机床部件刚度。变形与载荷不成线性关系,加载曲线和卸载曲线不重合,卸载曲线滞后于加载曲线。两曲线线间所包容的面积就是载加载和卸载循环中所损耗的能量,它消耗于摩擦力所做的功和接触变形功;第一次卸载后,变形恢复不到第一次加载的起点,这说明有残余变形存在,经多次加载卸载后,加载曲线起点才和卸载曲线终点重合,残余变形才逐渐减小到零。


  2.5 工艺系统受热变形引起的误差


  工艺系统热变形对加工精度的影响比较大,特别是在精密加工和大件加工中,由热变形所引起的加工误差有时可占工件总误差的50%。


  2.6 调整误差


  在机械加工的每一工序中,总要对工艺系统进行这样或那样的调整工作。由于调整不可能绝对准确,因而产生调整误差。在工艺系统中,工件、刀具在机床上的互相位置精度,是通过调整机床、刀具、夹具或工件等来保证的。


  3 提高加工精度的工艺措施


  3.1 减少原始误差


  提高加工零件所使用机床的几何精度,提高夹具、量具及工具本身精度,控制工艺系统受力、受热变形产生的误差,减少刀具磨损、内应力引起的变形误差,尽可能减小测量误差等均属于直接减少原始误差。


  3.2 误差补偿法


  对工艺系统的一些原始误差,可采取误差补偿的方法以控制其对零件加工误差的影响。


  (1)误差补偿法:该方法是人为地造出一种新的原始误差,从而补偿或抵消原来工艺系统中固有的原始误差,达到减少加工误差,提高加工精度的目的。


  (2)误差抵消法:利用原有的一种原始误差去部分或全部地抵消原有原始误差或另一种原始误差。


  3.3 分化或均化原始误差


  为了提高一批零件的加工精度,可采取分化某些原始误差的方法。对加工精度要求高的零件表面,还可以采取在不断试切加工过程中,逐步均化原始误差的方法。


  (1)分化原始误差(分组)法:根据误差反映规律,将毛坯或工序的工件尺寸经测量按大小分为n组,每组工件的尺寸范围就缩减为原来的1/n。然后按各组的误差范围分别调整刀具相对工件的准确位置,使各组工件的尺寸分散范围中心基本一致,以使整批工件的尺寸分散范围大大缩小。


  (2)均化原始误差:这种方法的过程是通过加工使被加工表面原有误差不断缩小和平均化的过程。均化的原理就是通过有密切联系的工件或工具表面的相互比较和检查,从中找出它们之间的差异,然后再进行相互修正加工或基准加工。


  3.4 转移原始误差


  该方法的实质就是将原始误差从误差敏感方向转移到误差非敏感方向上去。转移原始误差至非敏感方向。各种原始误差反映到零件加工误差上的程度与其是否在误差敏感方向上有直接关系。


  4 结语


  总之,在机加工过程中,产生误差是不可避免的。只有对误差产生的原因进行详细分析,才能采取相应的预防措施以尽可能地减少加工误差,从而有效提高机加工的精度。


  参考文献:


  [1]李国栋《机械加工工艺路线的拟定》,2011.9


  [2]苏文玉《浅谈机械加工的工艺规程》,2010.(8)


  [3]梁炳文《机械加工工艺与窍门精选》北京:机械工业出版社,2004.


  [4]《我国快速成形制造技术的发展与展望》1004-132Ⅹ(2000)10-1081-03.


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