機械設計與機械加工誤差探究

許海童

摘 要：隨著科學技術的飛速發展，我國現代化工業的發展也得到了驚人的進步。機械設計和機械加工作為工業生產中的關鍵點，在具體實施過程中不可避免地會產生誤差，這直接影響機械生產的質量和效率。本文就機械設計和機械加工的誤差進行研究，對造成誤差的因素進行分析總結，并提出相應的降低誤差的措施。

關鍵詞：機械設計;機械加工;誤差分析

中圖分類號：TH122;TH16文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2021）07-0045-03

Research on the Error of Mechanical Design and Machining

XU Haitong

（Dongguan Institute of Technology City College，Dongguan Guangdong 523000）

Abstract： With the rapid development of science and technology， the development of China's modern industry has also made extraordinary progress. As the key point of industrial production， mechanical design and machining is inevitably produce errors in the specific implementation process， which directly affects the quality and efficiency of mechanical production. This paper studied the error of mechanical design and machining， analyzed and summarized the factors causing the error， and put forward the corresponding measures to reduce the error.

Keywords： mechanical design;machining;error analysis

1 機械設計和機械加工概述

隨著我國經濟的飛速發展，各行業的發展都得到了進一步提升，尤其是機械制造業，已經進入一個新的發展階段。我國是工業制造大國，在機械化生產的大時代，機械自動化生產已經成為一個時代的標志。在此大環境下，機械生產被大范圍應用于各行各業，而人們對機械生產的效率和質量提出了更高的要求，機械設計和機械加工需要向更高水平邁進。而促進機械設計和機械加工進步的關鍵因素之一是減少設計加工過程中的誤差[1-2]。

在實際機械加工過程中，在進行加工之前，需要根據實際要求選擇合適規格的加工機械，一般會采用機床完成大部分加工工作。除此之外，加工設計人員需要根據方案和圖紙，制定科學合理的工序，選擇合適的加工技術。在該過程中，有效減少機械設計和機械加工過程中存在的誤差非常重要，這是保障機械加工質量的關鍵，也是機械加工工藝進一步發展的核心要素。只有保證加工質量，才能更好地助力機械加工行業的發展。在機械設計過程中，合適的設計能有效降低加工難度，幫助加工人員高效完成加工工作。

在現今的機械生產行業要求下，以往單一的機械化生產理論已經不能滿足行業需求，為了提高機械產品的質量和性能，必須要想辦法減少機械設計和機械加工的誤差，這已經成為機械生產行業最為關注的問題。因為機械生產行業的特點，誤差的發生是不可避免的，造成誤差的因素多種多樣，例如，機械產品的結構、材料性質、尺寸大小和型號等，都會造成誤差，并且沒有辦法完全消除。因此，在實際機械生產中，要盡可能采取措施減少誤差的產生。為了達到這個目的，在生產之前，必須進行精細分析，對誤差產生的原因進行總結，從而采取有效措施降低誤差。

2 機械設計中的誤差分析及降低誤差的措施

對機械產品生產而言，完成一個質量合格的機械產品，需要經歷設計、加工、質量檢測三個階段。機械設計作為機械產品生產的初始階段，設計水平會影響后續的加工環節和產品最終質量。因此，在進行設計時，需要考慮產品各方面的性質和用途，在保證產品質量的同時，保證產品的先進性和實用性[3-5]。對于可能影響產品質量的因素，在設計階段就要對其進行充分考慮，并通過設計將影響產品質量的因素降到最低。優秀的設計要配合優秀的加工工藝才能達到最終的設計目的，所以設計時也要考慮實際所具有的加工條件。

為了提高產品質量，降低設計中的誤差十分關鍵。機械設計技術水平的重要體現依據是設計圖紙，從設計圖紙中可以直接看出設計質量，而設計圖紙的質量與設計人員的專業水平息息相關。因此，要想提高機械設計水平，關鍵要提高設計人員的設計水平，尤其是設計人員對機械產品的掌握度，如果設計人員對所設計的機械產品不熟悉，那么設計出來的產品質量也就無從談起。除此之外，保證設計人員的專業水平達到要求后，在進行設計之初，還需要考慮各方面因素，減少誤差，以下是常見的造成機械設計誤差的原因和解決措施。

2.1 機械材料造成的誤差和解決措施

在進行設計時，要充分考慮材料因素，機械材料的選擇決定設計方向，若材料選擇不當，誤差就會產生。在選擇材料時，需要和機械的具體用途相匹配，然后再選擇合理的設計，在保證材料性能達到使用指標的前提下，還需要考慮材料的選用是否經濟實用，以降低機械生產的成本。

2.2 加工工藝的選擇造成的誤差和解決措施

加工工藝的選擇屬于機械設計中的重要一環。在進行機械零件加工過程中，加工工藝選擇正確與否，會直接影響加工質量。機械零件加工對精密度的要求極高，加工時必須符合加工標準，這樣加工出來的零件質量才能得到保證。例如，使用數控機床加工可以提高加工效率，同時減少人力，因此，人為因素導致的誤差也就相對減少。因此，在選擇加工工藝時，設計人員要對機械材料的性能有足夠的了解，然后根據機械產品的需求，分析在加工時機械材料可能產生的性能變化，然后調整加工工藝，適配機械材料的應力變化，進而達到提高機械產品生產精度和降低生產誤差的目的。

2.3 機械零件的可加工性造成的誤差和解決措施

在機械零件設計階段，零件的可加工性是最容易被設計人員忽視的問題。在實際機械產品加工中，如果在設計階段就充分考慮零件的可加工性，然后據此優化設計方案，簡化機械零件的形狀，使機械零件滿足功效的同時便于加工成型，同時根據具體的零件精度要求進行區分，這樣就能最大限度地提高零件的精度，降低誤差。

在實際機械加工過程中，在選擇加工工藝時，要考慮零件機械的可加工性，根據其形狀精確度和位置精確度，選擇與此匹配的加工工藝。除此之外，為了有效降低誤差，還要考慮零件機械材料本身的性質。

3 機械加工中的誤差分析及降低誤差的措施

加工階段是機械產品成型的重要階段，加工過程中必須嚴格按照設計階段得出的設計圖紙和加工工序進行，以保證加工質量，減少加工過程中可能產生的誤差。只有將每個階段的誤差降到最低，把握每個階段的關鍵，才能讓機械產品生產質量得到進一步提高。接下來對機械加工階段的誤差和降低誤差的措施進行簡單分析。

3.1 機床自身運轉所導致的誤差和解決措施

機床作為一種生產機械，它在提高加工效率的同時，也難以避免地會造成誤差，并且誤差會隨著機床使用時間的增加而增加。就目前情況來看，機床導致的誤差主要有傳動鏈誤差、主軸和導軌位置偏離誤差。對于主軸誤差，主要是在進行機械產品加工回轉時，因為回轉誤差的存在，會對機械產品的同軸度、撓度、圓跳動等產生影響，使機械產品精度降低。對于導軌位置偏離誤差，主要是因為機床的導軌位置直接決定了機械產品的加工精度，導軌位置偏離絲毫都會對機械產品的加工造成嚴重后果。因此，在安裝導軌時，要嚴加注意，在保證自身精度滿足要求后，盡量不出現安裝誤差，并且在投入使用后，注意導軌長時間使用產生的形變。對于傳動鏈誤差，因為傳動鏈為機床運轉提供動量，所以造成的誤差顯而易見，在機床運轉中，要時刻注意傳動鏈的工作狀態，降低不利影響。

3.2 機床用具導致的誤差和解決措施

機床用具分為刀具和夾具。在實際機械生產過程中，夾具產生的誤差大于刀具。隨著使用時間的增加，刀具會產生磨損。因此，要注意做好刀具的維護，發現刀具損壞嚴重，要及時更換。夾具作為機床加工的重要輔助工具，它主要對零件和機床的位置進行控制，出現誤差時十分明顯，在誤差產生后需要及時做出調整。典型夾具結構如圖1所示，夾具實物如圖2所示。

3.3 機械加工過程中的定位誤差和解決措施

機械加工過程中的定位誤差，主要是基準點不重合和定位副自身誤差這兩項因素導致的。在實際機械加工過程中，基準點的定位精準度十分重要，定位時，要嚴格按照設計時的基準點完成定位，盡可能達到實際定位的基準點和設計中的基準點重合，如果產生偏離，機械產品的精度就會受到影響。

基準點不重合主要發生在定位基準選擇過程中。所謂定位基準，就是指在機械加工過程中，所需加工的零件和機械刀具正對位置所處的表面。在實際零件機械加工工藝中，選擇何種性質的表面作為定位基準進行加工，都難以避免定位誤差，選擇合適的定位基準，可以有效減少定位誤差的發生。因此，加工設計人員需要根據需求和實際情況進行選擇。

定位副是由基準面和夾具的定位面所形成的。如果夾具定位面的精準度不足或者存在雜物，定位副都會出現誤差，繼而導致加工誤差的產生。因此，需要盡力保證基準面和夾具定位面精準。

3.4 粗糙度誤差和解決措施

加工過程中對粗糙度的控制問題，也是造成誤差的主要因素。粗糙度需要控制在合理范圍，不同的機械產品具有不同的粗糙度要求。工作環境惡劣且加工要求較低的機械零件，倘若粗糙度較小，產品性能的實用性就不高。而對于加工要求較高的機械零件，需要盡可能減小粗糙度。在機械加工中，粗糙度的控制屬于比較復雜的環節，在實際加工過程中，需要考慮多種因素，對粗糙度進行調節和控制。

4 結語

工業生產是我國經濟發展的重要產業，機械生產質量是保證工業生產的關鍵。因此，為了保證機械生產質量，進一步提高機械產品質量，相關人員需要在機械設計和機械加工階段加強研究，盡可能降低兩個階段可能產生的誤差，不斷提高我國機械生產水平，為國家的長足發展提供保障。

參考文獻：

[1]王超，趙巖松.新形勢下機械設計與機械加工的誤差分析探究[J].工程技術（全文版），2016（12）：264.

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[3]趙巖.持續運行下機械加工制造的綜合誤差控制技術研究[J].機械設計與制造工程，2018（9）：100-104.

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[5]張占平，王永.機械設計與機械加工的誤差分析[J].工程技術（文摘版），2016（8）：92-93.