机械模具加工精度控制探析

蔡奇豪

摘要：本文通过对影响机械模具加工精度的主要因素的分析，探讨了提高机械模具加工精度的措施。

关键词：机械模具；加工；精度；控制；探析

一、机械模具加工精度的概念及内容

机械模具的加工精度是指加工后零件的实际几何参数（尺寸、形状和位置）与理想几何参数的一致程度。它们之间的差异称为加工误差。加工误差的大小反映了加工精度的高低。误差越大，加工精度越低，误差越小，加工精度越高。

机械模具的加工精度包括三个方面：尺寸精度是指被加工零件的实际尺寸与零件尺寸公差带中心的符合程度，形状精度是指实际几何形状和理想几何形状。加工零件的表面形状。位置精度是指加工后零件相关表面之间的实际位置和理想位置。

在相同的生产条件下，同一种机械模具加工方法加工出来的一批零件的尺寸、形状和表面位置，由于加工要素的影响，不会完全一致，总会存在一定的加工误差。 .同时，在满足要求的公差范围的前提下，应采用合理、经济的加工方法，提高机械模具加工的生产率和经济性。

二、机械模具加工误差的主要原因

1.机床几何误差

在机械模具的加工中，刀具相对工件的成形运动一般由机床完成。因此，工件的加工精度很大程度上取决于机床的精度。机床制造误差对工件的加工精度影响很大：主轴旋转误差、导轨误差和传动链误差。机床在使用中的磨损也会降低机床的工作精度。

(1)主轴旋转错误。机床主轴是装夹工件或刀具的基准，向工件或刀具传递运动和动力。主轴旋转误差将直接影响被加工工件的精度。

(2)导轨误差。导轨是确定机床上各机床部件相对位置关系的基准，也是机床运动的基准。除了导轨本身的制造误差外，导轨的不均匀磨损和安装质量也是造成导轨误差的重要因素。导轨磨损是机床精度下降的主要原因之一。

(3)传动链错误。传动链的误差是指传动链首尾各传动元件之间相对运动的误差，一般用传动链末端元件的角度误差来衡量。

2.刀具的几何误差

刀具误差对加工精度的影响因刀具类型而异。使用固定尺寸刀具、成型刀具、合成刀具进行加工时，刀具的制造误差将直接影响工件的加工精度；而对于一般刀具，制造误差对工件的加工精度没有直接影响。夹具的几何误差：夹具的作用是使工件相对于刀具和机床夹具保持在正确的位置，因此夹具的制造误差对工件的加工精度影响很大。

3.定位误差

一是参考偏差误差。用于确定零件图上表面尺寸和位置的基准称为设计基准。在工艺图上用来确定本工序加工面尺寸和位置的基准称为工艺基准。在机床上加工工件时，选择工件上的几个几何元素作为加工时的定位基准。如果选择的定位基准与设计基准不重合，则会出现基准错位错误。

二是定位副制造误差不准。夹具上的定位元件不能按基本尺寸制造绝对精度，其实际尺寸允许在各自规定的公差范围内变化。工件定位面与夹具定位元件共同构成定位对。由定位副制造不准确和定位副之间的配合间隙引起的工件最大位置偏差称为定位副制造不准确误差。

4.工艺系统受力变形引起的误差

(1) 切削过程中受力点位置变化引起的

加工误差。在切削过程中，工艺系统的刚度随着切削力位置的变化而变化，从而引起系统变形的差异，造成加工表面的形状误差。

（2）切削力大小变化引起的加工误差

工件的毛坯形状虽然有粗糙的零件形状，但它在表层材料的尺寸、形状和硬度上都有很大的误差。毛坯的这些误差使切削深度在加工过程中不断变化，从而导致切削力发生变化，进而引起工艺系统的相应变形，使零件保留与工件表面相似的形状或尺寸误差。加工后的空白。

5.机床加工系统热变形引起的误差

机床加工系统的热变形对加工精度的影响很大，特别是在精密加工和大型加工中，热变形引起的加工误差有时可占工件总误差的50%。机床、工具和工件受到各种热源的影响，它们的温度会逐渐升高。同时，它们还通过各种传热方式向周围的材料和空间散发热量。

6.调整误差

在机械模具加工的每一道工序中，总是需要对工艺系统进行这样或那样的调整。由于调整不可能绝对准确，因此会出现调整错误。在工艺系统中，通过调整机床、刀具、夹具或工件来保证工件和刀具在机床上的相互位置精度。当机床、刀具、夹具和工件毛坯的原始精度在不考虑动态因素的情况下全部满足工艺要求时，调整误差的影响对加工精度起着决定性的作用。

三、提高机械模具加工精度的技术措施

1.减少原误差

提高加工零件所用机床的几何精度，提高夹具、量具和刀具本身的精度，控制工艺系统受力和热变形引起的误差，减少内应力引起的刀具磨损和变形误差，并最大限度地减少测量误差。属于直接减少原误差。为了提高加工精度，需要对产生加工误差的原始误差进行分析，根据不同情况对引起加工误差的主要原始误差采取相应的解决方案。对于精密零件的加工，应尽可能提高所用精密机床的几何精度、刚度和热变形；对于有成形面零件的加工，主要是如何减小成形刀具的形状误差和刀具的安装误差。

2.误差补偿方法

对于加工系统的一些原始误差，可以采用误差补偿的方法来控制其对零件加工误差的影响。

误差补偿法：这种方法是人为地制造新的原始误差，以补偿或抵消原工艺系统所固有的原始误差，从而减少加工误差，提高加工精度。

错误取消方法：使用原始原始错误部分或完全取消原始原始错误或另一个原始错误。

3. 区分或同质化原始错误

为了提高一批零件的加工精度，可以采用区分一些原始误差的方法。对于加工精度要求较高的零件表面，也可以采用在连续试切过程中逐步平均原始误差的方法。

微分原始误差（分组）法：根据误差反映规律，测量毛坯或工序的工件尺寸，按尺寸分成n组，每组工件的尺寸范围缩小到原来的1n。然后根据每组工件的误差范围调整刀具相对工件的准确位置，使各组工件尺寸分散范围的中心基本一致，使整批的尺寸分散范围工件数量大大减少。

平均原始误差：该方法的过程是通过加工不断减少和平均加工表面的原始误差。均质化的原理是通过对密切相关的工件或刀具表面的相互比较和检查，找出它们之间的差异，然后进行相互校正加工或基准加工。

4.转移原来的错误

该方法的本质是将原始误差从误差敏感方向转移到误差不敏感方向。将原来的误差转移到不敏感的方向。各种原始误差在零件加工误差中体现的程度，直接关系到它们是否在误差敏感的方向上。如果在加工过程中尝试将其转移到加工误差不敏感的方向上，可以大大提高加工精度。将原始误差转移到对加工精度没有影响的其他方面。

总之，在机械模具加工过程中，误差是不可避免的。只有详细分析产生误差的原因，才能采取相应的预防措施，尽可能减少加工误差，从而有效提高机械模具的加工精度。

参考文献：

[1]朱政红.影响机械模具加工精度的集中因素[J].工艺与装备，2008（11）.

[2]徐萍.浅谈如何提高机械模具加工精度[J].甘肃冶金，2009（7）.