1 前言

隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的高速發(fā)展，人民生活水平的提高，中國(guó)建筑行業(yè)發(fā)展迅速，鋁型材的需求量不斷增加，因此，鋁合金擠壓模具設(shè)計(jì)、制造和生產(chǎn)的需求量也不斷增加。

鋁型材產(chǎn)品在各行各業(yè)中都得到廣泛應(yīng)用，并且產(chǎn)品不斷地向著多樣化和復(fù)雜化發(fā)展，對(duì)產(chǎn)品的加工精度要求也越來(lái)越高。擠壓模具是擠壓工藝過(guò)程的基礎(chǔ)，不僅決定擠壓產(chǎn)品的形狀、尺寸精度和表面狀態(tài)。質(zhì)量要求愈來(lái)愈高，對(duì)模具的加工要求也隨之提高。加工精度是加工的最大要求，所以該如何有效提高模具的加工精度成為當(dāng)今一項(xiàng)較難解決的問(wèn)題。

1.1 模具加工質(zhì)量包括加工精度及表面質(zhì)量

加工精度是加工后零件表面的實(shí)際尺寸、形狀、位置三種幾何參數(shù)與圖紙要求的理想幾何參數(shù)的符合程度。理想的幾何參數(shù)，對(duì)尺寸而言，就是平均尺寸；對(duì)表面幾何形狀而言，就是絕對(duì)的圓、圓柱、平面、錐面和直線等；對(duì)表面之間的相互位置而言，就是絕對(duì)的平行、垂直、同軸、對(duì)稱等。零件實(shí)際幾何參數(shù)與理想幾何參數(shù)的偏離數(shù)值稱為加工誤差。

加工精度與加工誤差都是評(píng)價(jià)加工表面幾何參數(shù)的術(shù)語(yǔ)。加工精度用公差等級(jí)衡量，等級(jí)值越小，其精度越高；加工誤差用數(shù)值表示，數(shù)值越大，其誤差越大。加工精度高，就是加工誤差小，反之亦然。

任何加工方法所得到的實(shí)際參數(shù)都不會(huì)絕對(duì)準(zhǔn)確，從零件的功能看，只要加工誤差在零件圖要求的公差范圍內(nèi)，就認(rèn)為保證了加工精度。

機(jī)器的質(zhì)量取決于零件的加工質(zhì)量和機(jī)器的裝配質(zhì)量，零件加工質(zhì)量包含零件加工精度和表面質(zhì)量?jī)纱蟛糠謾C(jī)械加工精度是指零件加工后的實(shí)際幾何參數(shù)（尺寸、形狀和位置）與理想幾何參數(shù)相符合的程度。它們之間的差異稱為加工誤差。加工誤差的大小反映了加工精度的高低。誤差越大加工精度越低，誤差越小加工精度越高。

2 影響加工精度的主要方面

2.1 尺寸精度

指加工后零件的實(shí)際尺寸與零件尺寸的公差帶中心的相符合程度。

尺寸精度是用尺寸公差來(lái)控制的。尺寸公差是切削加工中零件尺寸允許的變動(dòng)量。在基本尺寸相同的情況下，尺寸公差與愈小，則尺寸精度愈高。

2.2 形狀精度

指加工后的零件表面的實(shí)際幾何形狀與理想的幾何形狀的相符合程度。 評(píng)定形狀精度的項(xiàng)目有直線度、平面度、圓度、圓柱度、線輪廓等6項(xiàng)。形狀精度是用形狀公差來(lái)控制的，各項(xiàng)形狀公差，除圓度、圓柱度分13個(gè)精度等級(jí)外，其余均分12個(gè)精度等級(jí)。1級(jí)最高，12級(jí)最低。

（1）直線度

圖1為給定平面內(nèi)的直線度公差帶

圖2為給定一個(gè)方向上的直線度公差帶

圖3為給定兩個(gè)方向上的直線度公差帶

（2）平面度

圖4為平面度公差帶

（3）圓度

圖5為圓度公差帶

（4）圓柱度

圖6為圓柱度公差帶

（5）線輪廓度

圖7為線輪廓度公差帶

（6）面輪廓度

圖8為面輪廓度公差帶

2.3位置精度

指加工后零件有關(guān)表面之間的實(shí)際位置精度差別。 評(píng)定位置精度的項(xiàng)目有平行度、垂直度、傾斜度、同軸度、對(duì)稱度、位置度、圓跳動(dòng)和全跳動(dòng)等八項(xiàng)。位置精度是用位置公差來(lái)控制的，各項(xiàng)目的位置公差亦分為12個(gè)精度等級(jí)。

（1）平行度

圖9為以平面為基準(zhǔn)的平行度公差帶

（2）垂直度

圖10為以軸線為基準(zhǔn)的垂直度公差帶

（3）傾斜度

圖11為傾斜度公差帶

（4）同軸度

圖12為同軸度公差帶

（5）對(duì)稱度

圖13為對(duì)稱度公差帶

（6）位置度

圖14為軸孔線的位置度

（7）徑向圓跳動(dòng)

圖15為徑向圓跳動(dòng)公差帶

（8）端面圓跳動(dòng)

圖16為端面圓跳動(dòng)公差帶

（9）徑向全跳動(dòng)

圖17為徑向全跳動(dòng)公差帶

（10）端面全跳動(dòng)

圖18為軸向全跳動(dòng)公差帶

3 尺寸精度、形狀精度和位置精度的關(guān)系

通常在設(shè)計(jì)機(jī)器零件及規(guī)定零件加工精度時(shí)，應(yīng)注意將形狀誤差控制在位置公差內(nèi)，位置誤差又應(yīng)小于尺寸公差。即精密零件或零件重要表面，其形狀精度要求應(yīng)高于位置精度要求，位置精度要求應(yīng)高于尺寸精度要求。

4 影響加工精度的原因

4.1 加工原理誤差

加工原理誤差是指采用了近似的刀刃輪廓或近似的傳動(dòng)關(guān)系進(jìn)行加工而產(chǎn)生的誤差。加工原理誤差多出現(xiàn)于螺紋、齒輪、復(fù)雜曲面加工中。

4.2 調(diào)整誤差

機(jī)床的調(diào)整誤差是指由于調(diào)整不準(zhǔn)確而產(chǎn)生的誤差。

4.3 機(jī)床誤差

機(jī)床誤差是指機(jī)床的制造誤差、安裝誤差和磨損。主要包括機(jī)床導(dǎo)軌導(dǎo)向誤差、機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)誤差、機(jī)床傳動(dòng)鏈的傳動(dòng)誤差。

4.4 夾具的制造誤差和磨損

夾具的誤差主要指：（1）定位元件、刀具導(dǎo)向元件、分度機(jī)構(gòu)、夾具體等的制造誤差；（2）夾具裝配后，以上各種元件工作面間的相對(duì)尺寸誤差；（3）夾具在使用過(guò)程中工作表面的磨損。

圖19

如上圖19所示，上圖為三爪自定心卡盤裝假盤套工作的情形，其中圖（a）為裝夾前工件的形狀；圖(b)為夾緊后的形狀；圖（c）為內(nèi)孔加工完后未卸下的形狀；圖（d）為卸下工件，彈性變形恢復(fù)后的形狀，此時(shí)夾具誤差反映到加工表面內(nèi)孔上。因此，加工薄壁零件時(shí)，夾緊力應(yīng)在工件圓周上均布分布，采用液性塑料夾具可達(dá)到這種要求。

4.5 工藝系統(tǒng)受力變形

工藝系統(tǒng)在切削力、夾緊力、重力和慣性力等作用下會(huì)產(chǎn)生變形，從而破壞了已調(diào)整好的工藝系統(tǒng)各組成部分的相互位置關(guān)系，導(dǎo)致加工誤差的產(chǎn)生，并影響加工過(guò)程的穩(wěn)定性。主要考慮機(jī)床變形、工件變形以及工藝系統(tǒng)的總變形。

（1）切削力對(duì)加工精度的影響

只考慮機(jī)床變形，對(duì)加工軸類零件來(lái)講，機(jī)床受力變形使加工工件呈兩端粗、中間細(xì)的鞍形，即產(chǎn)生圓柱度誤差。只考慮工件變形，對(duì)加工軸類零件來(lái)講，工件受力變形使加工后工件呈兩端細(xì)、中間粗的鼓形。而對(duì)加工孔類零件來(lái)講，單獨(dú)考慮機(jī)床或工件的變形，加工后工件的形狀與加工的軸類零件相反。

圖20

如上圖20所示，車削加工中，車床部件中受熱最多有變形最大的是主軸箱，上圖虛線表示車床的熱變形，車床主軸前軸承的溫升最高，影響加工精度最大的是主軸軸線的抬高和傾斜。

4.6加工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境影響

加工現(xiàn)場(chǎng)往往有許多細(xì)小金屬屑，這些金屬屑如果存在與零件定位面或定位孔位置就會(huì)影響零件加工精度，對(duì)于高精度加工，一些細(xì)小到目視不到的金屬屑都會(huì)影響到精度。目前這個(gè)影響因素會(huì)被識(shí)別出來(lái)但并無(wú)十分到位的方法來(lái)杜絕，往往對(duì)操作員的作業(yè)手法依賴很高。其次對(duì)機(jī)床的清理工作一定要到位，盡量避免不必要的影響。

5 獲得加工精度的方法

5.1 對(duì)工藝系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整

(1)試切法調(diào)整

通過(guò)試切—測(cè)量尺寸—調(diào)整刀具的吃刀量—走刀切削—再試切，如此反復(fù)直至達(dá)到所需尺寸。此法生產(chǎn)效率低，主要用于單件小批生產(chǎn)。

(2)調(diào)整法

通過(guò)預(yù)先調(diào)整好機(jī)床、夾具、工件和刀具的相對(duì)位置獲得所需尺寸。此法生產(chǎn)率高，主要用于大批大量生產(chǎn)。

5.2 減小刀具磨損

在刀具尺寸磨損達(dá)到急劇磨損階段前就必須重新磨刀，不要等到刀具徹底磨損后才磨刀，這樣會(huì)對(duì)工件造成極大的傷害，對(duì)加工精度影響較大。

5.3 減小工藝系統(tǒng)的受力變形

主要從：提高系統(tǒng)的剛度，特別是提高工藝系統(tǒng)中薄弱環(huán)節(jié)的剛度；減小載荷及其變化

(1)提高系統(tǒng)剛度

①合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

a)    盡量減少連接面的數(shù)目；

b)    防止有局部低剛度環(huán)節(jié)出現(xiàn)；

c)    應(yīng)合理選擇基礎(chǔ)件、支撐件的結(jié)構(gòu)和截面形狀。

②提高連接表面的接觸剛度

a)    提高機(jī)床部件中零件間結(jié)合面的質(zhì)量；

b)    給機(jī)床部件以預(yù)加載荷；

c)提高工件定位基準(zhǔn)面的精度和減小它的表面粗糙度值。

③采用合理的裝夾和定位方式

a)    減小載荷及其變化

b)    合理選擇刀具幾何參數(shù)和切削用量，以減小切削力；

c)    毛胚分組，盡量使調(diào)整中毛胚加工余量均勻。

6 結(jié)束語(yǔ)

分析模具在加工中誤差存在的主要原因及影響，從而提出如果提高加工精度的有效措施。在機(jī)械加工中，誤差是不可避免的，要在模具領(lǐng)域中作出一定的成績(jī)，首先要在加工中下功夫，要想加工得好，首先要從加工精度及表面質(zhì)量著手。只有對(duì)誤差產(chǎn)生的原因進(jìn)行詳細(xì)分析，并采取相應(yīng)的預(yù)防措施，結(jié)合好的方法，從而減少加工誤差，提高模具加工精度，提高加工水平。