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        機(jī)械加工工藝對零部件精度的影響研究

        2017-12-28 15:45:13徐偉三江學(xué)院
        數(shù)碼世界 2017年12期
        關(guān)鍵詞:工藝影響

        徐偉 三江學(xué)院

        機(jī)械加工工藝對零部件精度的影響研究

        徐偉 三江學(xué)院

        近年來,我國機(jī)械產(chǎn)業(yè)發(fā)展中融入了大量的科學(xué)技術(shù),極大的提升了生產(chǎn)效率。零部件生產(chǎn)是機(jī)械加工中的重要環(huán)節(jié),對整個機(jī)械加工領(lǐng)域的發(fā)展具有直接影響。鑒于此,本文簡要概述了機(jī)械加工工藝的相關(guān)內(nèi)容,并分析了機(jī)械加工工藝對零部件精度產(chǎn)生影響的具體因素,最后對降低機(jī)械加工工藝對零件精度影響途徑展開了探討,以供參考。

        機(jī)械加工工藝 零部件精度 影響

        1 機(jī)械加工工藝概述

        1.1 機(jī)械加工工藝過程

        機(jī)械加工工藝過程是指采用各種機(jī)械加工方法,直接改變加工對象的外形、尺寸、表面質(zhì)量以及力學(xué)性能,使之成為合格的零件的全過程。目前車、銑、刨、熱處理、沖壓、鑄造等為普遍應(yīng)用的機(jī)械加工方法。

        機(jī)械加工工藝過程是由若干個按一定順序排列的工序組成。工序又可細(xì)分為安裝、工位、工步、走刀等組成部分。①安裝。即裝夾加工對象,要想提升零部件加工精度,安裝的次數(shù)在同一工序中越少越好;②工位。機(jī)指在一次裝夾中,工件在機(jī)床上所占的每個位置。為減少工件裝夾的次數(shù),常采用各種回轉(zhuǎn)工作臺、回轉(zhuǎn)夾具或移動夾具,使工件在一次裝夾中,先后處于幾個不同的位置進(jìn)行加工。;③工步。即不改變加工表面、切削刀具、切削用量的工藝流程;④走刀。切削工具在被加工表面上移動一次.切下一層金屬的過程。

        有上述可知,零部件加工過程中,各個機(jī)械加工工藝流程擁有緊密的銜接,任何一個環(huán)節(jié)產(chǎn)生溫度控制不合理、受力不均等現(xiàn)象,都將導(dǎo)致零部件的加工精度受到影響。

        1.2 機(jī)械加工工藝路線

        提升加工工藝路線精確性,是高效完成機(jī)械加工、保證零部件精度的關(guān)鍵。應(yīng)對每一個加工環(huán)節(jié)進(jìn)行全面思考,確定工具和材料,同時明確速度、溫度等參數(shù)。加工工藝路線制定中,應(yīng)對加工基準(zhǔn)面進(jìn)行優(yōu)先加工,并對加工過程進(jìn)行細(xì)化處理,將整個加工過程劃分成若干層次。例如,在加工平面上的若干孔時,加工工藝路線應(yīng)按照先加工平面,后加工孔的順序進(jìn)行,確保二者的尺寸以及位置呈現(xiàn)出較高的精確度。分開操作粗加工與精加工環(huán)節(jié),對兩個加工過程中需要應(yīng)用的設(shè)備性能和類型進(jìn)行全面分析,通過提升設(shè)備匹配度以及加工路線的合理性來為零部件后續(xù)加工工作的順利進(jìn)行奠定良好的基礎(chǔ)。

        1.2.1 主軸材料選擇。

        45鋼通常被作為軸類零件的材料,在退火、正火、等熱處理措施基礎(chǔ)上,確保主軸材料有較好的切削性能。

        1.2.2 確定主要表面加工方法和加工方案。

        該軸大多是回轉(zhuǎn)表面,主要是采用車削和外圓磨削。由于該軸的公差等級較高(IT6),表面粗糙度值較?。≧a0.4μm),最終加工應(yīng)采用磨削。其加工方案可選擇為:粗車——半精車——磨削。

        1.2.3 劃分加工階段。

        該軸加工劃分為三個加工階段,即粗車(粗車外圓、鉆中心孔),半精車(半精車各處外圓、臺肩和修研中心孔等),粗精磨各處外圓。各加工階段大致以熱處理為界。

        1.2.4 熱處理工序的安排。

        若采用鍛件毛坯,必須安排退火或正火處理作為預(yù)先熱處理。該軸毛坯為熱軋鋼,可不安排預(yù)先熱處理;中間熱處理采用調(diào)質(zhì)處理。放在粗車后,半精車前進(jìn)行。以便使粗車產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力得以在調(diào)質(zhì)處理中消除。不需安排表面淬火等最終熱處理工序。

        1.2.5 擬訂機(jī)械加工工藝路線

        根據(jù)以上分析,制訂該傳動軸的機(jī)械加工工藝路線如下:

        下料→車兩端面,鉆中心孔→粗車各外圓→調(diào)質(zhì)→修研中心孔→半精車各外圓,車槽,倒角→車螺紋→劃鍵槽加工線→銑鍵槽→修研中心孔→磨削→檢驗。

        1.2.6 加工尺寸和切削用量

        傳動軸磨削余量可取0.5mm,半精車余量可選用1.5mm。加工尺寸可由此而定,見該軸加工工藝卡的工序內(nèi)容。

        車削用量的選擇,單件、小批量生產(chǎn)時,可根據(jù)加工情況由工人確定;一般可由《機(jī)械加工工藝手冊》或《切削用量手冊》中選取。

        2 機(jī)械加工工藝對零件精度影響的因素

        2.1 機(jī)械加工機(jī)床因素

        零件加工機(jī)床是實施機(jī)械加工的主體,因此零部件加工精度會受到機(jī)床精度的直接影響。機(jī)床長期使用過程中,會產(chǎn)生一定程度的磨損,如果缺乏有效的日常維護(hù),就會在加工零部件的過程中,產(chǎn)生一定程度上的幾何精度誤差。同時,在應(yīng)用機(jī)床展開零部件加工的過程中,通常需要涉及到多個設(shè)備,由此構(gòu)成的機(jī)床系統(tǒng),如果存在組合和安裝缺陷,就會在加工過程中影響零部件精度。由此可見,影響零部件精度的機(jī)床因素包括機(jī)床磨損、機(jī)床精度以及配套設(shè)備運行效率等。

        2.2 零件“受力”因素

        在每個機(jī)械加工工藝流程中,都會將一定的熱能和力作用在零部件上,在這一過程中,零部件會在過大的加壓基礎(chǔ)上發(fā)生變形,如果加壓不足,又會導(dǎo)致零部件產(chǎn)生位移,在不均勻受力的基礎(chǔ)上,會導(dǎo)致零部件產(chǎn)生加工誤差,最終影響其精度。同時,機(jī)械振動是機(jī)械加工過程中客觀存在的,在長時間對機(jī)械設(shè)備進(jìn)行應(yīng)用的過程中,幾何誤差在機(jī)械設(shè)備內(nèi)部會逐漸增加。針對零部件本身來講,在實際進(jìn)行機(jī)械加工前,如果其已經(jīng)存在焊接點或內(nèi)部裂紋,那么在機(jī)械加工受力的背景下,會降低零部件的精度。因此,過大、過小以及不均勻受力情況的存在,都將促使機(jī)械加工工藝對零部件精度造成嚴(yán)重影響。

        2.3 熱變控制因素

        將機(jī)械加工工藝應(yīng)用于零部件當(dāng)中,熱變控制通常包含兩方面內(nèi)容:一方面,高強(qiáng)度切割操作下,切割刀具長時間運行,會導(dǎo)致切割摩擦加劇,最終形成熱變。另外,機(jī)械加工中會產(chǎn)生極大的熱能,為了提升機(jī)械加工效率,不會頻繁替換相關(guān)加工工具,那么熱變會在機(jī)床、刀具中形成,最終促使零部件在被加工的過程中的精度受到影響;另一方面,零部件自身存在缺陷。在長時間切割零部件時,零部件內(nèi)部溫差會逐漸加大,此時自身就會在物理硬度以及形狀上發(fā)生變化,那么就無法在原始數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上對零部件進(jìn)行高精度加工。

        3 降低機(jī)械加工工藝對零件精度影響途徑

        3.1 減少外部干擾因素

        零部件加工過程中,外部干擾是影響其精度的關(guān)鍵問題。在減少外部干擾的過程中,必須高效展開安裝與維護(hù)機(jī)床的工作,提升機(jī)床運行穩(wěn)定性,才能夠在對零部件進(jìn)行加工的過程中形成較高的精度。工作人員應(yīng)定期檢修、維護(hù)加工系統(tǒng)中的傳送設(shè)備以及各種加工機(jī)床等,將機(jī)械物理損耗過程中產(chǎn)生的加工精度問題發(fā)生的概率降到最低。同時,還應(yīng)定期檢修機(jī)床各個組成部分,確保各部件能夠?qū)崿F(xiàn)高效銜接,提升機(jī)床運行穩(wěn)定性的同時,還能保證零部件加工精度。工作人員還必須開展部件殘存加工垃圾清理工作,從細(xì)節(jié)上對零部件加工精度進(jìn)行有效控制。

        3.2 加大溫度控制力度

        零部件加工過程中,溫度對其精度的影響較大,因此,必須加大溫度控制力度,嚴(yán)禁在機(jī)械加工過程中產(chǎn)生過低或過高的溫度。較明顯的溫度變化一般發(fā)生在砂輪磨削的工藝過程中,首先,當(dāng)形成較高溫度后,應(yīng)采取降溫處理措施,冷卻砂輪等切割刀具,此時可以安裝冷卻設(shè)備。在冷卻操作中,必須避免劇烈冷卻現(xiàn)象的產(chǎn)生,嚴(yán)禁使零部件發(fā)生破裂;其次,針對溫度過低問題,應(yīng)采取相應(yīng)的預(yù)熱處理措施。由此可見,針對熱變來講,相關(guān)工作人員應(yīng)給予預(yù)熱處理以及冷卻處理以高度的重視,實現(xiàn)對零部件機(jī)械加工過程中的溫度控制。

        3.3 嚴(yán)格控制工藝流程

        在零部件加工的過程中,要想對其精度進(jìn)行合理控制,就必須保證相關(guān)機(jī)械加工工藝流程得到嚴(yán)格控制。首先,工作人員應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)定加工工序展開操作,針對不同功能的零部件來講,應(yīng)對具體的機(jī)械加工工藝路線進(jìn)行全面設(shè)定,對工藝使用設(shè)備、各環(huán)節(jié)操作時間進(jìn)行嚴(yán)格規(guī)定。分別進(jìn)行精細(xì)加工與粗加工,并合理使用機(jī)械設(shè)備,才能夠提升零部件的精度;其次,在實際加工中,應(yīng)在加工孔前加工基準(zhǔn)面,確定兩者的相對位置,并合理利用機(jī)械設(shè)備,提升加工精度。另外,還必須對溫控環(huán)節(jié)加以重視,在對一批零部件進(jìn)行加工后,應(yīng)對機(jī)械設(shè)備的精度、性能等各項參數(shù)進(jìn)行校正,將機(jī)械誤差發(fā)生的概率降到最低,同時加大機(jī)械設(shè)備維護(hù)力度,將零部件精度受機(jī)械設(shè)備因素的影響降到最低。

        3.4 高效利用數(shù)控機(jī)床

        近年來,機(jī)械加工領(lǐng)域中開始應(yīng)用現(xiàn)代化信息和科學(xué)技術(shù),為了實現(xiàn)對機(jī)床的高效控制,計算機(jī)得到了廣泛應(yīng)用,數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用,極大的降低了機(jī)床運行過程中自身存在的誤差,因此在應(yīng)用數(shù)控機(jī)床進(jìn)行零部件加工的過程中,精度也得到了保障。在對數(shù)控機(jī)床進(jìn)行應(yīng)用的過程中,其不僅能夠高效控制精度,同時也能夠提升零部件加工效率,降低人力和物力資源成本。但是,在對數(shù)控機(jī)床進(jìn)行應(yīng)用的過程中,對相關(guān)技術(shù)和維護(hù)工作人員的專業(yè)技能以及計算機(jī)操作熟練程度都提出了更高的要求,因此,要想應(yīng)用數(shù)控機(jī)床加大對零部件精度的控制力度,培養(yǎng)綜合素質(zhì)較強(qiáng)的數(shù)控機(jī)床操作人員至關(guān)重要。

        4 結(jié)束語

        綜上所述,零部件加工過程中,需要對相關(guān)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行應(yīng)用,設(shè)備的性能、誤差以及熱變情況等會對零部件的精度造成嚴(yán)重影響。在這種情況下,要想從根本上提升零部件加工精度,就必須從機(jī)械加工工藝流程入手,通過合理的控制措施,提升零部件加工的效率和精度,為我國機(jī)械領(lǐng)域的全面發(fā)展奠定良好基礎(chǔ)。

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