机械产品加工质量问题探究

赵刚

【摘 要】随着社会经济与科技的不断发展，人们的生活越来越离不开机械产品的陪伴。在各种机械加工过程中，不可避免的会产生许多影响加工精度的因素，导致产品的质量受到一定的影响。加工工艺就是众多影响因素之一，而且不同的加工工艺也会对工艺的质量产生不同的影响。

【关键词】机械装配工艺；质量；问题探讨

装配是机械生产中的主要步骤，虽然装配的应用设备较少，如今高效的工艺品不多，但装配工艺却是不可小觑的重要环节。机械加工工艺水平越高，相应零件的精度也就越高，相关零件之间的吻合度也就越高。因此，如何利用多种加工工艺使工件的精度达到质量要求，减少各种因素对加工精度的影响，成为我们首要考虑的问题。

1 机械系统与生物学的结构相似性

上世纪中期仿生学的概念被提出，这是一门根据生物结构、功能以及作用原理，通过特殊的工程技术手段，实现机械特殊功能的学科。人类的胳膊就像机械臂一样，也可以抽象的看作是有很多个连杆、转动关节以及牵引装置所构成。在结构上，二者有着非常多的相似之处。这实际上就是仿生学的一个研究内容。按照系统论的相关理论可以看出，生物体均是由很多种具有不同功能的器官所组成的，如呼吸器官、消化器官等等；这些器官又是由很多种组织所构成，如肌肉组织、神经组织等等；每一个组织又可以细分为很多种细胞，如白细胞、红细胞等等；多种化学元素又共同构成了每一个细胞。这些细分方式是按照不同组成部分的形态来划分的，相较于传统机械系统而言，也就是按照不同结构来进行划分的。假设生物体的划分是从不同结构所起到的作用角度来进行划分，那么生物体中的肌肉所起到的作用就是传递能量，并且可以将生物体按照肌肉所起的不同的作用进行细分。所以，有些研究人员就基于这个思想，将一个生物体划分为多层次结构。相应的，机械产品如果也按照功能来進行划分，那么也具有多层次结构：机械装配结构、机械外形、机械的每一个基本组成零件。

2 工艺系统影响加工质量的内在因素

2.1 几何精度导致的加工质量问题

零件的加工精度通常是指零件完工后的实际几何参数对理论几何参数的符合程度。工艺系统中包括机床、工件、工具和夹具等。

2.2 机床存在的问题

加工床、传动链和工件导轨等部分构成了机床，其中导致出现系统误差的因素主要包括因主轴旋转速率出现问题而不能保持恒速状态、传动链松动或者过紧、加工过程受热变形的机床器件、受力不均匀（或者受力过大、过小）工件的各个部位等。在进行削割的过程中，机床存在的一系列问题会造成零件的形状和所在的位置存在一定的误差，甚至出现错误，进而造成精度上的极大差别，最后导致质量问题。

2.3 导轨存在的误差

为了使机床的移动部件更好地移动到相应的位置，引入了导轨。如果导轨出现问题，将直接影响零件的精度，常见的导轨误差有三类：第一，直线度误差。第二，扭曲度误差。第三，相互位置误差。

3 工艺系统影响加工精度的外在因素

3.1 工艺系统受力变形产生误差

在生产零件的过程中，高强度的加工会受到很多力的作用。这些力可能导致零件的轻微变形，影响零件的精确度，工艺系统中残余的应力也会导致系统发生变形。

3.2 工艺系统受热变形产生误差

热处理环节是很重要的步骤，热影响也会导致工艺系统产生一定的变形。热变形体现在三个方面：第一，工件热变形。第二，机床热变形。第三，刀具热变形。工件热变形对加工精度会产生较为重要的影响，特别是对长度较长、精度要求较高的零件产生影响。工作过程中的机床会受到内外热源的较大影响，致使各部分温度逐步升高。各个零件的热源不同，其灵敏性也不同，再加上机床结构的复杂性，就造成机床各部件的升温幅度不同。由于同一部件的热敏不同，因而会形成不均匀的温度场，导致机床位置结构发生变化，破坏了机床原有的几何精度，进而产生加工误差。刀具热变形产生的误差主要是由切削热引起的，零件需要不停的被加工，对于这样的情况，在加工系统进行制作时，最好加强润滑油的使用，减少各构件之间的摩擦，同时可以利用冷却水等方式对部件进行降温，这样能够更有效率的吸收加工过程中产生的热量，从而促进相关工作全面展开。

3.3 编程的数据处理产生的影响

对于一些计算，有些数据会有较大偏差，因此，应及时将数据整合，删除一些不正确的数据，这样就可减少误差，进而减少精度的不准确性。

3.4 人员方面的问题

机械工艺加工是个需要严谨工作精神的领域，每个人都需要有严谨、认真的工作态度，然而一些员工的疏忽、对流程的不认真，以及对整个技术的不熟悉与不擅长都会导致误差扩大化。

4针对内部因素和外部因素提出的解决方法

4.1 减少各种部件的误差

刀具方面：应该慎重选择切削用量和所用道具的几何参数，提供充足的冷却润滑用品。可以对加工器件予以改进，应用质量较好、加工精度较高的加工器件，最大程度的减小误差，最好是在实行改进方案前，将原始数据进行分析，根据不同的情况采取不同的对策。对于较为精密仪器的加工，最好采用专业的精密仪器。

4.2 针对受力因素的解决方案

在实际生产中，主要从两方面减少误差：第一，提高系统刚度。第二，减少载荷及其变化。最有效的措施是增强工艺系统中薄弱环节的刚度，提高刚度需要有合理的结构设计，连接表面的接触刚度需要满足一定的条件，要采用合理的装夹和加工方式。

4.3 针对受热因素的解决方案

在削磨一些零件时，为减少其产热引起的误差，可以在切削时选用较为充分的切削液，降低表面升温，还可以在装夹工作时，让工件表面有微量的夹紧变形，从而减少切削时单面产热发生形变而产生的误差。除此之外，还可以待热量散去再进行下一步操作。

4.4 提高机械加工水平

提高机械水平就要引进新技术，新兴起的 3D 设计及打印技术在机械加工领域都较为流行。新技术有着独特的特点和优势，可以利用 3D 技术达到更高的设计精度，采用此技术还可以以立体的形式打印出来，便于修改。

4.5 增强加工人员的素质

员工要深入了解整个加工流程，以免发生状况时不知如何处理。要提高员工技能，只有这样才能加工出更为精密的零件。此外，可以对员工进行培训，使员工的知识面更为广阔。

5 结语

国际机械加工工艺技术在不断提高，我国机械加工工艺也在不断发展与完善。若想增强企业在同领域中的竞争力，就需要不断提高机械装配工艺的质量，从而满足企业的预期目标，辅以外部人员的协调工作，我国机械加工工艺一定会向更好的方向发展。

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（作者单位：中国第一重型机械股份公司）