机械设计与机械加工误差探究

许海童

摘 要：随着科学技术的飞速发展，我国现代化工业的发展也得到了惊人的进步。机械设计和机械加工作为工业生产中的关键点，在具体实施过程中不可避免地会产生误差，这直接影响机械生产的质量和效率。本文就机械设计和机械加工的误差进行研究，对造成误差的因素进行分析总结，并提出相应的降低误差的措施。

关键词：机械设计;机械加工;误差分析

中图分类号：TH122;TH16文献标识码：A文章编号：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 机械设计和机械加工概述

随着我国经济的飞速发展，各行业的发展都得到了进一步提升，尤其是机械制造业，已经进入一个新的发展阶段。我国是工业制造大国，在机械化生产的大时代，机械自动化生产已经成为一个时代的标志。在此大环境下，机械生产被大范围应用于各行各业，而人们对机械生产的效率和质量提出了更高的要求，机械设计和机械加工需要向更高水平迈进。而促进机械设计和机械加工进步的关键因素之一是减少设计加工过程中的误差[1-2]。

在实际机械加工过程中，在进行加工之前，需要根据实际要求选择合适规格的加工机械，一般会采用机床完成大部分加工工作。除此之外，加工设计人员需要根据方案和图纸，制定科学合理的工序，选择合适的加工技术。在该过程中，有效减少机械设计和机械加工过程中存在的误差非常重要，这是保障机械加工质量的关键，也是机械加工工艺进一步发展的核心要素。只有保证加工质量，才能更好地助力机械加工行业的发展。在机械设计过程中，合适的设计能有效降低加工难度，帮助加工人员高效完成加工工作。

在现今的机械生产行业要求下，以往单一的机械化生产理论已经不能满足行业需求，为了提高机械产品的质量和性能，必须要想办法减少机械设计和机械加工的误差，这已经成为机械生产行业最为关注的问题。因为机械生产行业的特点，误差的发生是不可避免的，造成误差的因素多种多样，例如，机械产品的结构、材料性质、尺寸大小和型号等，都会造成误差，并且没有办法完全消除。因此，在实际机械生产中，要尽可能采取措施减少误差的产生。为了达到这个目的，在生产之前，必须进行精细分析，对误差产生的原因进行总结，从而采取有效措施降低误差。

2 机械设计中的误差分析及降低误差的措施

对机械产品生产而言，完成一个质量合格的机械产品，需要经历设计、加工、质量检测三个阶段。机械设计作为机械产品生产的初始阶段，设计水平会影响后续的加工环节和产品最终质量。因此，在进行设计时，需要考虑产品各方面的性质和用途，在保证产品质量的同时，保证产品的先进性和实用性[3-5]。对于可能影响产品质量的因素，在设计阶段就要对其进行充分考虑，并通过设计将影响产品质量的因素降到最低。优秀的设计要配合优秀的加工工艺才能达到最终的设计目的，所以设计时也要考虑实际所具有的加工条件。

为了提高产品质量，降低设计中的误差十分关键。机械设计技术水平的重要体现依据是设计图纸，从设计图纸中可以直接看出设计质量，而设计图纸的质量与设计人员的专业水平息息相关。因此，要想提高機械设计水平，关键要提高设计人员的设计水平，尤其是设计人员对机械产品的掌握度，如果设计人员对所设计的机械产品不熟悉，那么设计出来的产品质量也就无从谈起。除此之外，保证设计人员的专业水平达到要求后，在进行设计之初，还需要考虑各方面因素，减少误差，以下是常见的造成机械设计误差的原因和解决措施。

2.1 机械材料造成的误差和解决措施

在进行设计时，要充分考虑材料因素，机械材料的选择决定设计方向，若材料选择不当，误差就会产生。在选择材料时，需要和机械的具体用途相匹配，然后再选择合理的设计，在保证材料性能达到使用指标的前提下，还需要考虑材料的选用是否经济实用，以降低机械生产的成本。

2.2 加工工艺的选择造成的误差和解决措施

加工工艺的选择属于机械设计中的重要一环。在进行机械零件加工过程中，加工工艺选择正确与否，会直接影响加工质量。机械零件加工对精密度的要求极高，加工时必须符合加工标准，这样加工出来的零件质量才能得到保证。例如，使用数控机床加工可以提高加工效率，同时减少人力，因此，人为因素导致的误差也就相对减少。因此，在选择加工工艺时，设计人员要对机械材料的性能有足够的了解，然后根据机械产品的需求，分析在加工时机械材料可能产生的性能变化，然后调整加工工艺，适配机械材料的应力变化，进而达到提高机械产品生产精度和降低生产误差的目的。

2.3 机械零件的可加工性造成的误差和解决措施

在机械零件设计阶段，零件的可加工性是最容易被设计人员忽视的问题。在实际机械产品加工中，如果在设计阶段就充分考虑零件的可加工性，然后据此优化设计方案，简化机械零件的形状，使机械零件满足功效的同时便于加工成型，同时根据具体的零件精度要求进行区分，这样就能最大限度地提高零件的精度，降低误差。

在实际机械加工过程中，在选择加工工艺时，要考虑零件机械的可加工性，根据其形状精确度和位置精确度，选择与此匹配的加工工艺。除此之外，为了有效降低误差，还要考虑零件机械材料本身的性质。

3 机械加工中的误差分析及降低误差的措施

加工阶段是机械产品成型的重要阶段，加工过程中必须严格按照设计阶段得出的设计图纸和加工工序进行，以保证加工质量，减少加工过程中可能产生的误差。只有将每个阶段的误差降到最低，把握每个阶段的关键，才能让机械产品生产质量得到进一步提高。接下来对机械加工阶段的误差和降低误差的措施进行简单分析。

3.1 机床自身运转所导致的误差和解决措施

机床作为一种生产机械，它在提高加工效率的同时，也难以避免地会造成误差，并且误差会随着机床使用时间的增加而增加。就目前情况来看，机床导致的误差主要有传动链误差、主轴和导轨位置偏离误差。对于主轴误差，主要是在进行机械产品加工回转时，因为回转误差的存在，会对机械产品的同轴度、挠度、圆跳动等产生影响，使机械产品精度降低。对于导轨位置偏离误差，主要是因为机床的导轨位置直接决定了机械产品的加工精度，导轨位置偏离丝毫都会对机械产品的加工造成严重后果。因此，在安装导轨时，要严加注意，在保证自身精度满足要求后，尽量不出现安装误差，并且在投入使用后，注意导轨长时间使用产生的形变。对于传动链误差，因为传动链为机床运转提供动量，所以造成的误差显而易见，在机床运转中，要时刻注意传动链的工作状态，降低不利影响。

3.2 机床用具导致的误差和解决措施

机床用具分为刀具和夹具。在实际机械生产过程中，夹具产生的误差大于刀具。随着使用时间的增加，刀具会产生磨损。因此，要注意做好刀具的维护，发现刀具损坏严重，要及时更换。夹具作为机床加工的重要辅助工具，它主要对零件和机床的位置进行控制，出现误差时十分明显，在误差产生后需要及时做出调整。典型夹具结构如图1所示，夹具实物如图2所示。

3.3 机械加工过程中的定位误差和解决措施

机械加工过程中的定位误差，主要是基准点不重合和定位副自身误差这两项因素导致的。在实际机械加工过程中，基准点的定位精准度十分重要，定位时，要严格按照设计时的基准点完成定位，尽可能达到实际定位的基准点和设计中的基准点重合，如果产生偏离，机械产品的精度就会受到影响。

基准点不重合主要发生在定位基准选择过程中。所谓定位基准，就是指在机械加工过程中，所需加工的零件和机械刀具正对位置所处的表面。在实际零件机械加工工艺中，选择何种性质的表面作为定位基准进行加工，都難以避免定位误差，选择合适的定位基准，可以有效减少定位误差的发生。因此，加工设计人员需要根据需求和实际情况进行选择。

定位副是由基准面和夹具的定位面所形成的。如果夹具定位面的精准度不足或者存在杂物，定位副都会出现误差，继而导致加工误差的产生。因此，需要尽力保证基准面和夹具定位面精准。

3.4 粗糙度误差和解决措施

加工过程中对粗糙度的控制问题，也是造成误差的主要因素。粗糙度需要控制在合理范围，不同的机械产品具有不同的粗糙度要求。工作环境恶劣且加工要求较低的机械零件，倘若粗糙度较小，产品性能的实用性就不高。而对于加工要求较高的机械零件，需要尽可能减小粗糙度。在机械加工中，粗糙度的控制属于比较复杂的环节，在实际加工过程中，需要考虑多种因素，对粗糙度进行调节和控制。

4 结语

工业生产是我国经济发展的重要产业，机械生产质量是保证工业生产的关键。因此，为了保证机械生产质量，进一步提高机械产品质量，相关人员需要在机械设计和机械加工阶段加强研究，尽可能降低两个阶段可能产生的误差，不断提高我国机械生产水平，为国家的长足发展提供保障。

参考文献：

[1]王超，赵岩松.新形势下机械设计与机械加工的误差分析探究[J].工程技术（全文版），2016（12）：264.

[2]刘国庆.机械设计与机械再加工的技术探究[J].建筑工程技术与设计，2017（26）：102.

[3]赵岩.持续运行下机械加工制造的综合误差控制技术研究[J].机械设计与制造工程，2018（9）：100-104.

[4]张宇.机械设计制造及其自动化应用发展探究[J].湖北农机化，2020（1）：14.

[5]张占平，王永.机械设计与机械加工的误差分析[J].工程技术（文摘版），2016（8）：92-93.