机械加工工艺对零件加工精度的影响分析

机械加工工艺对零件加工精度的影响分析

魏文鹏 黄公波

中车青岛四方机车车辆股份有限公司  山东青岛  266000

摘要：在制造业中，零件的加工精度直接影响到产品的性能和质量，因此机械加工工艺对零件加工精度具有重要影响，其是保证产品质量的关键因素。基于此，本文针对机械加工工艺对零件加工精度的影响进行研究，分析不同加工工艺对零件加工精度的影响因素，以期为机械制造行业的技术人员提供一定的参考，进一步分析零件加工精度的影响，推动机械制造行业的发展。

关键词：机械加工工艺；零件加工精度；影响分析；工艺措施

    机械加工工艺是指在机械加工过程中所采用的各种方法和技术，包括切削、磨削、车削等。而零件的加工精度直接影响着整个机械装置的性能和质量，随着科学技术的飞速发展，机械制造行业对零件加工精度的要求越来越高。机械加工工艺作为保证零件加工精度的关键因素，越来越受到业界的关注。因此，研究机械加工工艺对零件加工精度的影响具有重要的理论和实践意义。

1.切削工艺对零件加工精度的影响

切削工艺是零件加工过程中的关键环节之一，它直接影响到零件的尺寸精度、表面质量和生产效率[1]。

一方面，刀具的选择。刀具的材料、几何形状和刃磨质量等都会对切削过程的稳定性和精度产生影响。例如，刀具材料的硬度和韧性会影响刀具的耐磨性和抗冲击性能，从而影响切削过程的稳定性；刀具的几何形状，如刀尖半径、刃口形状等，会影响切削过程中的应力分布和切削力，从而影响切削精度；刃磨质量会影响刀具的锐利程度和表面粗糙度，从而影响切削表面的质量。

另一方面，切削参数的设置对零件加工精度的影响。切削参数主要包括切削速度、切削深度和角度等。切削速度过快会导致刀具磨损加剧，从而影响零件的尺寸精度和表面质量。根据实际生产经验，切削速度的选择应根据材料性质、刀具类型和零件结构等因素综合考虑，一般控制在30-50m/min之间。例如，对于45钢材料，其切削速度应控制在30-40m/min之间，以保证零件加工精度的要求；切削深度过大会导致零件表面粗糙度增加，影响零件的尺寸精度和表面质量。同时，过大的切削深度还会导致刀具寿命缩短，增加生产成本。因此，在选择切削深度时，应根据零件的结构、材料性质和加工要求等因素综合考虑，一般在2-8mm之间；切削角度的选择对零件加工精度也有很大的影响。如前角、后角、刃倾角等参数的合理选择，可以有效提高刀具的使用寿命和零件的表面质量。例如，对于硬质合金刀具，其前角应控制在10°-15°之间，后角应控制在5°-15°之间。

2磨削工艺对零件加工精度的影响

磨削加工是通过磨料颗粒对工件表面进行微量切削，以获得高精度、高表面质量的加工方法。砂轮的选择应根据零件的材料、形状、尺寸和加工要求来选择。一般来说，硬度较高的砂轮适用于加工硬度较高的材料，如淬硬钢；而硬度较低的砂轮适用于加工硬度较低的材料，如铜合金[2]。

砂轮的安装也会影响加工精度，如砂轮的径向跳动应控制在2μm以内，否则会导致零件加工表面质量下降。砂轮在磨削过程中会逐渐磨损，导致砂轮的半径减小，从而影响加工精度。砂轮磨损后，应及时更换新的砂轮，并重新对砂轮进行检查和修整，以保证砂轮的几何形状和尺寸准确。当砂轮磨损后，其有效半径降低约0.5mm时，应及时更换新的砂轮。

磨削参数的选择对零件加工精度有很大影响。主要包括磨削深度、磨削速度和进给量等。磨削深度过大会导致零件表面烧伤，影响加工精度；磨削速度过快会导致砂轮磨损过快，影响加工精度；进给量过大会导致零件变形，影响加工精度。根据实际经验，一般推荐磨削深度为0.1-0.3mm，磨削速度为30-80m/s，进给量为0.05-0.15mm/r。

3.铣削与钻削工艺对零件加工精度的影响

铣削与钻削工艺是机械加工工艺中常用的加工方法。铣削是通过刀具的旋转和进给运动，对工件表面进行切削和刮削的过程，而钻削则是通过刀具的旋转和进给运动，在工件内部形成孔洞的过程。这两种工艺在零件加工中具有重要作用，因为它们可以有效地提高零件的加工精度。采用铣削工艺加工出来的零件，其尺寸精度一般可以达到0.01mm，形状精度则可以达到0.02mm。相比于铣削，钻削的接触面积要小得多，采用钻削工艺加工出来的零件，其尺寸精度一般可以达到0.02mm，形状精度则可以达到0.05mm[3]。

刀具是铣削与钻削工艺中的关键因素，其选择和使用直接影响到零件的加工精度。选择合适的刀具可以提高切削效率，降低加工成本，同时也可以减小零件表面的粗糙度和尺寸误差。根据实际生产经验，刀具直径的选择通常为工件材料硬度的1/2至1/3，切削速度的选择则取决于工件材料的性质和切削深度。例如，对于硬质合金材料（如钨钢），其切削速度应控制在80-120m/min之间；而对于一般钢材（如45钢），切削速度可控制在200-300m/min之间。

对于切削参数的设定，一般涵盖切削速度、进给量、切削深度等，这些参数的设定直接影响到零件的加工精度。一般来说，切削速度越高，切削力越大，但过高的速度会导致工件表面粗糙度增大，尺寸误差增大；进给量过大会导致刀具磨损加剧，影响加工精度；切削深度过大则会使工件表面产生裂纹，降低零件的强度和耐用性。对于一般钢材的钻孔加工，切削速度可设定为100-150m/min，进给量可设定为0.05-0.1mm/r，切削深度可设定为3-5mm。

4.冲压工艺对零件加工精度的影响

冲压工艺是一种通过压力使材料发生塑性变形，从而获得具有一定形状和尺寸的零件的加工方法。在机械加工过程中，冲压工艺主要用于生产各种类型的零件，如板金件、外壳、框架等[4]。

冲压模具是实现冲压工艺的关键工具，其设计和制造质量直接影响到零件的加工精度。根据统计数据，模具设计中的尺寸偏差会导致零件实际尺寸与设计尺寸之间的偏差达到2mm~3mm。

而对于冲压工艺参数的选择，比如冲压力、冲速度、冲模间隙等，可以直接影响到零件的成形质量和尺寸精度。例如，冲压力过大可能导致零件表面产生裂纹，影响零件的强度和使用寿命；冲速度过快可能导致零件表面粗糙度增加，影响零件的外观质量。合理的冲压工艺参数可以使得零件的实际尺寸与设计尺寸之间的偏差控制在1mm以内。

冲压后的零件表面可能存在一定的毛刺和瑕疵，这些毛刺和瑕疵会影响零件的外观质量和使用性能。因此，在冲压后需要进行去毛刺和表面处理。根据统计数据，采用砂轮磨削法处理零件表面的毛刺，可以将毛刺宽度控制在0.1mm以内；采用抛光法处理零件表面的瑕疵，可以将表面粗糙度控制在Ra 6.3μm以内。

结语：综上所述，机械加工工艺在零件加工过程中起着至关重要的作用，其不仅影响着零件的加工精度，还直接关系到产品的质量和性能。切削、磨削、铣削、钻削和冲压等工艺方法的选择和应用，对零件的加工精度产生着深远的影响。通过合理选择和运用这些工艺方法，可以有效地提高零件的表面质量、尺寸精度和形状精度，从而满足各种工程应用对零件性能的高要求，为各行各业提供更加优质、高效的产品。

参考文献：

[1]王道青.机械加工对金属零件加工精度的影响[J].世界有色金属,2022(17):19-21.

[2]郭在云.机械加工工艺对零件加工精度的影响刍议[J].中国设备工程,2022(14):93-95.

[3]时小广.数控加工工艺对化工设备零件加工精度的影响——评《数控机床加工工艺及设备》[J].化学工程,2022,50(07):8.

[4]王修亮,杨涛.机械加工工艺对零件制作精度的影响及控制措施[J].科技创新与应用,2022,12(17):120-123.