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摘要：本文分析了机械零件加工产生加工误差的原因、保证和提高机械加工精度的主要途径等方面作了分析，供参考。
关键词：机械零件；加工精度；分析
中图分类号：TU984 文献标识码：A 文章编号：
尽量减少各种不利因素对机械加工精度的影响，提高生产率，降低加工成本，已成为机械加工中值得深思的问题。
1 机械零件加工产生误差的主要因素
1.1 加工原理误差
主要是指采用了相似的成型或轮廓进行加工而产生的误差。这一加工方式虽然有原理上的误差，但是一般都可以简化机床结构或刀具形状，甚至提高生产效率等，都可以得到比较高的机械加工精度。所以，只要其误差不超过一定的范围，在机械加工生产中是可以得到比较广泛的运用的。
1.2 工艺系统的几何误差
如机床、夹具、刀具的制造误差，工件因定位和夹紧而产生的装夹误差，这一部分误差与工艺系统的初始状态有关。
1.2.1 机床的几何误差
对工件加工精度影响较大的机床误差有：主轴回转误差、导轨误差和传动链误差。机床的制造误差、安装误差和使用过程中的磨损是机床误差的根源。
1.2.2 夹具误差与装夹误差
夹具的作用是使工件相对于刀具和机床具有正确的位置，夹具误差主要是指夹具的定位元件、导向元件及夹具体等零件的加工与装配误差，它与夹具的制造和装配精度有关，直接影响工件加工表面的位置精度或尺寸精度，对被加工工件的位置精度影响最大。在设计夹具时，凡影响工件精度的有关技术要求必须给出严格的公差。粗加工用夹具一般取工件相应尺寸公差的1/5～1/10。精加工用夹具一般取工件相应尺寸公差的1/2～1/3。另外，夹具的磨损也将使夹具的误差增大，从而使工件的加工误差也相应增大。为了保证工件的加工精度，除了严格保证夹具的制造精度外，还必须注意提高夹具易磨损件的耐磨性，当磨损到一定限度以后，必须及时予以更换。
1.2.3 刀具误差
刀具误差是由于刀具制造误差和刀具磨损所引起的。机械加工中常用的刀具有：一般刀具、定尺寸刀具和成形刀具。一般刀具（如普通车刀等）的制造误差，对加工精度没有直接影响；定尺寸刀具（如钻头、铰刀、拉刀等）的尺寸误差直接影响被加工工件的尺寸精度；成形刀具和展成刀具（如成形车刀、齿轮刀具等）的制造误差，直接影响被加工工件表面的形状精度。另外，刀具安装不当或使用不当，也将影响加工精度。
1.3 工艺系统的动态误差
在加工过程中产生的切削力、切削热和摩擦，它们将引起工艺系统的受力变形、受热变形和磨损，影响调整后获得的工件与刀具之间的相对位置，造成加工误差，这一部分误差与加工过程有关，也称为加工过程误差。
1.3.1 定位误差
定位误差指的是由于工件在夹具上定位不准而造成的加工误差，它包括基准位移误差和基准不重合误差。一般情况下，加工过程的工序基准应与设计基准重合。在机床上对工件进行加工时，须选择工件上若干几何要素作为加工时的定位基准，如果所用的定位基准与设计基准不重合时，就会产生基准不重合误差。在采用调整法加工一批工件时，基准不重合误差等于定位基准相对于设计基准在工序尺寸方向上的最大变动量。采用试切法加工则不存在定位误差。而基准位移误差则是指工件在夹具中定位时，由于工件定位基面与夹具上定位元件限位基面的制造公差和最小配合间隙的影響，导致定位基准与限位基准不能重合，使各个工件的位置不一致，从而给加工尺寸所造成的误差。
1.3.2 工艺系统受力变形引起的误差
在进行零件加工时，加工工艺系统会在各种阻力的作用与反作用下产生一定程度的变形，使得了刀具、工件等位置发生一定的变化，也必然会造成机械零件加工误差的逐步增大。而这种因受力变形引起的误差，主要是由以下因素造成：
（1）机床的刚度。机床一般都是由很多零件、部件组成的，而这些零部件由于自身刚度不足等原因，必然会产生不同程度的误差。同时由于机床受到摩擦力、结合面接触变形、间隙过大等因素的影响，使得机床的整体刚度发生变化。
（2）加工零件自身的刚度。当加工零件自身的刚度相对于机床、刀具、夹具等来说比较低时，会由于机械零件自身的刚度不够而产生变形，进而导致了机械零件加工精度的降低。
例如车削细长轴时，在切削力的作用下，工件因弹性变形而出现“让刀”现象。随着刀具的进给，在工件的全长上切削深度将会由多变少，然后再由少变多，结果使零件产生腰鼓形。
1.3.3 工艺系统受热变形引起的误差
在机械零件加工过程中，其工艺系统一般都会受到各种热能的影响，进而产生了一定的温度，发生热变形，由于工艺系统热源分布的不均匀性及各环节结构、材料的不同，使工艺系统各部分的变形产生差异，这种热变形在很大程度上破坏了刀具、零件的正确位置以及运动等关系，从而产生了机械零件的加工误差，尤其对于精密加工，热变形引起的加工误差占总误差的一半以上。减少工艺系统热变形的途径：①减少工艺系统发热和采取隔热措施。②改善散热条件。③均衡温度场，加快温度场的平衡。④改善机床结构，合理选材，减小热变形。
1.3.4 内应力重新分布引起的误差
内应力是指外部载荷去除后，仍残存在工件内部的应力。
内应力是由于金属发生了不均匀的体积变化而产生的，体积变化的因素主要来自热加工或冷加工。有内应力的零件处于一种不稳定状态，一旦其内应力的平衡条件被打破，内应力的分布就会发生变化，从而引起新的变形，影响加工精度。减少或消除内应力的措施：①合理设计零件结构，尽量简化结构，使壁厚均匀、结构对称等，以减少内应力的产生。②合理安排热处理和时效处理。③合理安排工艺过程。
2 保证和提高机械加工精度的主要途径
保证和提高机械加工精度的主要途径大致可概括为以下几种：直接减小或消除误差法、转移误差法、补偿误差法、均分误差法、误差平均法、就地加工法。
2.1 直接减小或消除误差法。生产中应用较广的一种基本方法。它是在查明产生加工误差的主要因素之后，设法消除或减少这些因素。例如细长轴的车削，现在采用了大走刀反向车削法，基本消除了轴向切削力引起的弯曲变形。若辅之以弹簧顶尖，则可进一步消除热变形引起的热伸长的影响。
2.2 转移误差法。就是转移工艺系统的几何误差、受力变形和热变形等误差，使其从误差敏感方向转移到误差的非敏感方向。如磨削主轴锥孔保证其和轴颈的同轴度，不是靠机床主轴的回转精度来保证，而是靠夹具保证。
2.3 补偿误差法。人为地造出一种新的误差，去抵消或补偿原来工艺系统中存在的误差，尽量使两者大小相等、方向相反，从而达到减少加工误差，提高加工精度的目的。
2.4 均分误差法。在加工中，对于毛坯误差、定位误差引起的工序误差，可采取分组的方法来减少其影响。其实质就是把原始误差按其大小均分为n组，每组毛坯误差范围就缩小为原来的1/n，然后按各组分别调整加工。
2.5 误差平均法。利用有密切联系的表面之间的相互比较和相互修正或者利用互为基准进行加工，以达到很高的加工精度。在生产中，许多精密基准件（如平板、直尺、角度规、端齿分度盘等）都是利用误差平均法加工出来的。
2.6 就地加工法。在机械加工和装配中，有些精度问题牵涉到很多零部件的相互关系，如单纯依靠提高零部件的精度来满足设计要求，有时不仅困难，甚至不可能。而采用就地加工法（也称自身加工修配法）就可以较好地解决这种难题。
3 结束语
机械零件的加工精度和表面质量决定了机械零件的加工质量，也是保证机械产品质量的基础。我们通常所说的机械加工精度是指由设计人员根据零件的使用要求合理规定的，由工艺人员根据设计要求和生产条件等，通过采取适当的工艺方法来保证的加工误差所允许的范围。在这里有必要正确区分机械零件的加工误差与加工精度。所谓加工误差，就是指机械零件加工以后的实际几何参数与标准几何参数偏差的大小。而加工精度，则是指机械零件加工以后的实际几何参数与标准几何参数相符合的程度。一般情况下。存在的偏差越小，则表明机械零件的加工精度就越高，反之则低。因此，机械零件加工精度的高低，一般是以机械零件加工误差的大小来反映的。
关键词：机械零件；加工精度；分析
中图分类号：TU984 文献标识码：A 文章编号：
尽量减少各种不利因素对机械加工精度的影响，提高生产率，降低加工成本，已成为机械加工中值得深思的问题。
1 机械零件加工产生误差的主要因素
1.1 加工原理误差
主要是指采用了相似的成型或轮廓进行加工而产生的误差。这一加工方式虽然有原理上的误差，但是一般都可以简化机床结构或刀具形状，甚至提高生产效率等，都可以得到比较高的机械加工精度。所以，只要其误差不超过一定的范围，在机械加工生产中是可以得到比较广泛的运用的。
1.2 工艺系统的几何误差
如机床、夹具、刀具的制造误差，工件因定位和夹紧而产生的装夹误差，这一部分误差与工艺系统的初始状态有关。
1.2.1 机床的几何误差
对工件加工精度影响较大的机床误差有：主轴回转误差、导轨误差和传动链误差。机床的制造误差、安装误差和使用过程中的磨损是机床误差的根源。
1.2.2 夹具误差与装夹误差
夹具的作用是使工件相对于刀具和机床具有正确的位置，夹具误差主要是指夹具的定位元件、导向元件及夹具体等零件的加工与装配误差，它与夹具的制造和装配精度有关，直接影响工件加工表面的位置精度或尺寸精度，对被加工工件的位置精度影响最大。在设计夹具时，凡影响工件精度的有关技术要求必须给出严格的公差。粗加工用夹具一般取工件相应尺寸公差的1/5～1/10。精加工用夹具一般取工件相应尺寸公差的1/2～1/3。另外，夹具的磨损也将使夹具的误差增大，从而使工件的加工误差也相应增大。为了保证工件的加工精度，除了严格保证夹具的制造精度外，还必须注意提高夹具易磨损件的耐磨性，当磨损到一定限度以后，必须及时予以更换。
1.2.3 刀具误差
刀具误差是由于刀具制造误差和刀具磨损所引起的。机械加工中常用的刀具有：一般刀具、定尺寸刀具和成形刀具。一般刀具（如普通车刀等）的制造误差，对加工精度没有直接影响；定尺寸刀具（如钻头、铰刀、拉刀等）的尺寸误差直接影响被加工工件的尺寸精度；成形刀具和展成刀具（如成形车刀、齿轮刀具等）的制造误差，直接影响被加工工件表面的形状精度。另外，刀具安装不当或使用不当，也将影响加工精度。
1.3 工艺系统的动态误差
在加工过程中产生的切削力、切削热和摩擦，它们将引起工艺系统的受力变形、受热变形和磨损，影响调整后获得的工件与刀具之间的相对位置，造成加工误差，这一部分误差与加工过程有关，也称为加工过程误差。
1.3.1 定位误差
定位误差指的是由于工件在夹具上定位不准而造成的加工误差，它包括基准位移误差和基准不重合误差。一般情况下，加工过程的工序基准应与设计基准重合。在机床上对工件进行加工时，须选择工件上若干几何要素作为加工时的定位基准，如果所用的定位基准与设计基准不重合时，就会产生基准不重合误差。在采用调整法加工一批工件时，基准不重合误差等于定位基准相对于设计基准在工序尺寸方向上的最大变动量。采用试切法加工则不存在定位误差。而基准位移误差则是指工件在夹具中定位时，由于工件定位基面与夹具上定位元件限位基面的制造公差和最小配合间隙的影響，导致定位基准与限位基准不能重合，使各个工件的位置不一致，从而给加工尺寸所造成的误差。
1.3.2 工艺系统受力变形引起的误差
在进行零件加工时，加工工艺系统会在各种阻力的作用与反作用下产生一定程度的变形，使得了刀具、工件等位置发生一定的变化，也必然会造成机械零件加工误差的逐步增大。而这种因受力变形引起的误差，主要是由以下因素造成：
（1）机床的刚度。机床一般都是由很多零件、部件组成的，而这些零部件由于自身刚度不足等原因，必然会产生不同程度的误差。同时由于机床受到摩擦力、结合面接触变形、间隙过大等因素的影响，使得机床的整体刚度发生变化。
（2）加工零件自身的刚度。当加工零件自身的刚度相对于机床、刀具、夹具等来说比较低时，会由于机械零件自身的刚度不够而产生变形，进而导致了机械零件加工精度的降低。
例如车削细长轴时，在切削力的作用下，工件因弹性变形而出现“让刀”现象。随着刀具的进给，在工件的全长上切削深度将会由多变少，然后再由少变多，结果使零件产生腰鼓形。
1.3.3 工艺系统受热变形引起的误差
在机械零件加工过程中，其工艺系统一般都会受到各种热能的影响，进而产生了一定的温度，发生热变形，由于工艺系统热源分布的不均匀性及各环节结构、材料的不同，使工艺系统各部分的变形产生差异，这种热变形在很大程度上破坏了刀具、零件的正确位置以及运动等关系，从而产生了机械零件的加工误差，尤其对于精密加工，热变形引起的加工误差占总误差的一半以上。减少工艺系统热变形的途径：①减少工艺系统发热和采取隔热措施。②改善散热条件。③均衡温度场，加快温度场的平衡。④改善机床结构，合理选材，减小热变形。
1.3.4 内应力重新分布引起的误差
内应力是指外部载荷去除后，仍残存在工件内部的应力。
内应力是由于金属发生了不均匀的体积变化而产生的，体积变化的因素主要来自热加工或冷加工。有内应力的零件处于一种不稳定状态，一旦其内应力的平衡条件被打破，内应力的分布就会发生变化，从而引起新的变形，影响加工精度。减少或消除内应力的措施：①合理设计零件结构，尽量简化结构，使壁厚均匀、结构对称等，以减少内应力的产生。②合理安排热处理和时效处理。③合理安排工艺过程。
2 保证和提高机械加工精度的主要途径
保证和提高机械加工精度的主要途径大致可概括为以下几种：直接减小或消除误差法、转移误差法、补偿误差法、均分误差法、误差平均法、就地加工法。
2.1 直接减小或消除误差法。生产中应用较广的一种基本方法。它是在查明产生加工误差的主要因素之后，设法消除或减少这些因素。例如细长轴的车削，现在采用了大走刀反向车削法，基本消除了轴向切削力引起的弯曲变形。若辅之以弹簧顶尖，则可进一步消除热变形引起的热伸长的影响。
2.2 转移误差法。就是转移工艺系统的几何误差、受力变形和热变形等误差，使其从误差敏感方向转移到误差的非敏感方向。如磨削主轴锥孔保证其和轴颈的同轴度，不是靠机床主轴的回转精度来保证，而是靠夹具保证。
2.3 补偿误差法。人为地造出一种新的误差，去抵消或补偿原来工艺系统中存在的误差，尽量使两者大小相等、方向相反，从而达到减少加工误差，提高加工精度的目的。
2.4 均分误差法。在加工中，对于毛坯误差、定位误差引起的工序误差，可采取分组的方法来减少其影响。其实质就是把原始误差按其大小均分为n组，每组毛坯误差范围就缩小为原来的1/n，然后按各组分别调整加工。
2.5 误差平均法。利用有密切联系的表面之间的相互比较和相互修正或者利用互为基准进行加工，以达到很高的加工精度。在生产中，许多精密基准件（如平板、直尺、角度规、端齿分度盘等）都是利用误差平均法加工出来的。
2.6 就地加工法。在机械加工和装配中，有些精度问题牵涉到很多零部件的相互关系，如单纯依靠提高零部件的精度来满足设计要求，有时不仅困难，甚至不可能。而采用就地加工法（也称自身加工修配法）就可以较好地解决这种难题。
3 结束语
机械零件的加工精度和表面质量决定了机械零件的加工质量，也是保证机械产品质量的基础。我们通常所说的机械加工精度是指由设计人员根据零件的使用要求合理规定的，由工艺人员根据设计要求和生产条件等，通过采取适当的工艺方法来保证的加工误差所允许的范围。在这里有必要正确区分机械零件的加工误差与加工精度。所谓加工误差，就是指机械零件加工以后的实际几何参数与标准几何参数偏差的大小。而加工精度，则是指机械零件加工以后的实际几何参数与标准几何参数相符合的程度。一般情况下。存在的偏差越小，则表明机械零件的加工精度就越高，反之则低。因此，机械零件加工精度的高低，一般是以机械零件加工误差的大小来反映的。