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机械加工工艺对汽车零部件精度影响

摘要:汽车零部件精度是影响汽车整体品质、性能的关键因素之一,也是衡量汽车零部件加工工艺水平的指标之一,随着我国汽车产业的蓬勃发展,汽车零部件精度标准愈来愈严格,从而对机械加工工艺水平有了更高的要求。为扎实奠定汽车制造行业的发展基础,本文对机械加工工艺对汽车零部件精度的影响展开探究,分析优化工艺的技术路径以及精度控制策略,以供行业内参考与借鉴。

关键词:汽车零部件;机械加工工艺;精度

0引言

在中国工业“5.0”的时代背景下,制造业转型得到深化,进一步朝着智能化、规范化、标准化、精准化方向发展,全面提升我国制造业在国际上的综合竞争实力,汽车制造作为朝阳产业,其品质决定于各零部件质量与精度,因此,机械加工工艺的价值重大。为依靠技术力量带动汽车产业的兴盛发展,探究机械加工工艺对汽车零部件精度的影响有着重要现实意义。

1机械加工工艺概述

1.1工艺内涵

机械加工工艺是指利用加工技术、加工设备、加工工具对加工品尺寸、几何形状、产品性质进行改变,使加工的产品满足其他企业、设备、客户的使用需要。汽车零部件机械加工则是根据汽车制造需要加工符合规格标准、性能标准、尺寸标准、质量标准的能够构成汽车整体所需的各单元产品,对于精度有着严格要求,力求实现汽车组装过程中零部件之间完美匹配[1]。汽车零部件加工精度是指零件加工后尺寸、位置、形状等实际几何参数与理想几何参数的符合度,符合度越高则表示精度越高;加工精度可通过因素分析法、统计分析法总结出误差规律,判断误差出现原因,进而识别出影响精度的因素。

1.2工艺流程

机械加工工艺在汽车零部件加工中的应用及过程十分复杂,从加工前期至加工后期均为精度控制的关键阶段,极易出现各类突发问题,影响零部件最终加工效果。按照工艺具体内容划分可将工艺流程分为早期生产环节与后期加工环节,两者目标均为将原材料或半成品加工为成品机械,达到加工质量标准,但在工艺流程中并非单纯仅有生产与加工两个环节,还涉及到前期准备工作,如原材料的运输与存储,胚料的后期处理等,每个工艺流程内容都较为繁琐、细碎,涉及内容过多,且成品类型与性能不同对加工工艺流程也有着特殊的要求,因此,在具体操作中还需根据客户的要求制定工艺流程,在早期生产与后期加工两个大环节基础上进行细化,形成完成体系作为执行依据,不仅有利于精度控制,也使生产组织与生产流程更加严谨,提高加工效率,增强加工企业的竞争力[2]。

1.3工艺价值

机械加工工艺利用技术手段与设备生产出满足市场需求的机械产品是企业实现经济效益、发挥资源使用价值的基本方法。从实现企业经济效益角度来讲,目前我国绝大部分制造加工企业通过成本管理节约发展成本,而加工作为生产中占据企业发展大量成本的环节,实现高水平加工工艺是降低成本的核心,在先进工艺支持下,可高效、高质量加工成品,减少繁冗工序,提高加工集成化程度,从而节约人力、物力、财力等多项资源的投入,在提高品质的同时实现成本的有效控制。从发挥资源使用价值角度来讲,在汽车零部件生产过程中,高水平的机械加工工艺是保障零部件精度、质量的根本,可实现客户满意、保障汽车品质,而一旦加工工艺上出现问题,残次的零部件需要销毁浪费大量资源,同时也影响加工企业在市场的信誉与形象,造成不可挽回的损失[3]。因此,机械加工工艺对于生产加工企业来讲至关重要,不断提升工艺水平也是每一个企业的不懈追求。

2机械加工工艺与汽车零部件精度关系分析

通俗来向,机械加工工艺是利用特殊的工艺手段按照汽车制造企业需求改变加工对象形状、性质、尺寸的手段,加工过程中需满足加工零件、机械制造设备、加工标准以及零部件精度等诸多要求,其中零部件尺寸、形状的精度越高,在汽车制造中零部件间的匹配度越高[4]。目前,由于机械加工企业资质良莠不齐,汽车零部件加工精度问题备受关注,其中不乏因精度低导致大批车辆使用后出现质量问题。而规范加工精度则需要通过工艺技术的改进与工艺流程的优化,此外还需考虑零部件加工过程中人员、设备操作、加工产品设置等诸多因素对精度产生的影响。汽车零件是一种流通于市场的商品,其由机械加工制造产生,其本身则以形状、尺寸等信息展现特性,且只有达到汽车制造的标准要求才能产生经济与使用价值。因此,机械加工工艺与汽车零部件精度之间关系密切,加工工艺决定汽车零部件精度,只有按照精度要求准确加工才能成功生产具有使用价值的汽车零部件;同时,零件的精度不断调整,对加工工艺水平的要求也不断提升,两者在此关系下相互影响。

3机械加工工艺中影响汽车零部件精度的因素

3.1物理环境

在机械加工工艺生产汽车零部件过程中,物理环境对精度影响最大且具有不可逆性。现代机械加工通常采用机电一体化数控机床,加工前需按照生产要求进行参数设定,一旦参数设定出现失误,与零部件加工要求存在误差则会直接影响精度;且在使用置放实践过长的设备时,其各方面性能因长时间不运转而发生变化,这种变化无法短时间内进行客观了解,但会影响设备的具体运行以及零件加工效果。

3.2热变形

热变形是加工生产中频繁出现的影响精度现象,在汽车零部件加工中,两种情况可发生热变形,一种是刀具造成,另一种则是加工中因受热变形。其中刀具在高频次的切削过程中,因受力与反复摩擦产生大量热量,与加工对象接触过程中,传递热量,当超过加工对象耐受上限时,则会使加工对象出现变形,导致最终零件精度不达标[5]。同时,机械加工过程中,机械设备各部件在反复摩擦过程中温度不断上升,也将传递出大量热量,改变零件形状,从而影响零件精度。

3.3受力变形

机械加工过程中,工件本身具备重量产生一定重力,刀具在运行过程中产生一定切削力与摩擦力,机械设备运行时间过长会因变形产生一定挤压力,这些外力均可作用到加工对象上,导致加工对象出现不同程度的变形,从而无法保证精度。同时,外力作用不仅直接作用加工对象,也可通过作用刀具等加工工具影响精度,例如,汽车零部件加工中使用刀具与夹具在硬度参数上存在差异,这种差异下产生的外力作用可使刀具在加工中变形,进而影响加工对象精度;而加工对象硬度与刀具硬度不一致时,也会因存在的差异发生变形[6]。此外,机床运行过程中,压力过大将使加工平面出现非水平方向的切斜,影响刀具操作的精准度,导致最终加工产品进度不合标准。

3.4几何误差

零件机械加工过程中影响精度因素众多,而几何误差具有出现频率高、影响严重的特征,几何误差的出现与机床主轴回转相关,机床主轴是零件加工过程中的动力来源,影响刀具、加工对象所处位置,动力是否充足通过加工零部件表面平滑度即可判断;但随着机床使用年限的增加,主轴回转线的中心轴线将偏离原线,导致几何误差出现,在此条件下进行零件加工,将出现批量零件精度不达标问题。

3.5其他因素

除上述因素外,在汽车零部件机械加工过程中仍有其他因素可对精度造成影响。具体来讲:生产线布局,机械加工企业的生产线布局多为输送带式,将所要加工对象经输送带传送到各个作业平台,这种自动化的输送运输装置大大提高加工效率,但也带来新的问题,如孤岛作业现象、在制品数量庞大等,均对加工条件与环境存在影响,诱发诸多因素降低零件加工精度。外界因素,工艺技术与流程是导致零件精度下降的关键因素,但环境、人为等外界因素产生的影响也不可忽视。例如,在加工零件过程中加工材料质量差、现场环境温度过高、人员操作不当、配置刀具等设备与加工对象不匹配等均可影响零件精度。

4优化机械加工工艺的技术路径

4.1优化物理环境

针对影响零件加工精度的材料、尺寸、性质等物理因素,可逐一进行优化。需要技术人员在机械加工前全面识别影响零件加工的因素,逐一展开分析与探究,并根据加工实际情况,及时确定设备、工件保养维护方案,处理生产工具异常、修正加工生产参数;并根据加工精度标准与要求,定期组织巡检,一旦发现问题工件必须立即停止应用,更换磨损程度严重的刀具、夹具等。同时,强化操作人员的质量意识,在生产过程中严格控制精度,并成为物理特性统计分析的主要主体,在零件加工中及时总结物理环境特征汇报给技术人员;同时,要求加工操作人员能够正确判断机床运行状态、刀具使用状态、环境变化,当发生异常改变时,需及时采取措施调整,降低对零件精度的影响;加工中有设备与工件出现异常、故障需及时上报给技术人员,待分析异常对零件质量与精度无影响后,可继续使用,若存在影响则需要维修与排障。

4.2控制热变形

热变形不仅影响零件精度,也使零件美观性下降,而热变形主要由过高的温度或热量引起,降温是控制热变形的关键。在现有技术条件下,热变形控制可采取以下手段:第一,在机床采购上应选择具有良好散热功能产品,使加工中机床自身快速消散热量,避免热量传递给加工对象;第二,当加工过程中发现机床出现局部过热情况,可采取热源隔离或降温处理,减少热量传递,降低零件变形程度;第三,强制冷却热源,通过外部手段优化机床散热性能;第四,改进机床内部,实现热对称,使机床内部热量处于均匀分布状态,避免局部过热问题;第五,机床运行过程中密切监测温度变化,当温度超过设定标准,可利用外部手段改善温度环境,如利用空调、风扇等可降温设备。加工现场温度环境的控制,对于提升零件加工精度有着重要意义,在此过程中,加工人员也要不断积累经验,根据设备运行特点,做好温度把控,及时对温度进行有效调整,最终实现零件加工温度达标的目标。

4.3平衡受力

为有效控制多种作用力对零件精度的影响,在机械加工中需要对零件受力情况进行系统总结与深入分析,制定全方位控制方案,可借助现代化技术手段监督加工对象受力情况,当受力异常可发出警报或提示,以便及时调整;也可利用信息技术手段在机床控制程序中增加压力控制功能模块,不仅可在显示仪上全程显示加工对象压力变化,也可预警压力过高情况。目前,已有零部件加工企业进行加工工件压力测控实践,如某企业在进行汽车制动盘加工过程中,则对抽检同批次多个制动盘的受力情况,采集数据进行分析后,对受力情况作出综合调整,使该批次零件精度显著提升。同时,加工对象的受力也受刀具、夹具的影响,应谨慎选择工具,确保质量的同时,性能参数也要符合加工标准,且加工中根据零件加工精度要求也可合理调整加工对象位置,确保受力平衡。

4.4规范装配机床

机床运行中主轴中心轴线偏离是导致几何误差的直接原因,而为避免几何误差产生规范装配机床十分必要,在装配过程中,应严格按照机床厂家提供的装配说明书进行操作,不得随意调整装配程序与步骤,切忌装配人员根据个人经验操作;完成装配后定期进行机床维护,处理运行中存在的异常,并为主轴添加润滑油,保持运行的连贯性、顺畅性,缩小主轴回转过程中产生的误差;按照厂家提供的保养说明书定期聘请专业人员进行机床养护,及时更换磨损严重零件,确保整体性能稳定。

4.5有效协调加工现场

外部环境因素对零件精度的影响与加工现场管理、协调工作效果有着密切关系,应针对施工现场操作标准、工艺流程做出严格规范,组织监督管理队伍到现场了解具体落实情况,指导现场有序加工,加强各操作台之间的联系,对现场资源进行统一调配、环境进行统一调整,全面实现标准化与规范化加工。

5汽车零部件机械加工精度的控制策略

5.1加强工艺流程与生产现场控制

完善的管控制度是推进机械加工生产顺利进行的关键,也是工艺产品精度与质量的坚实保障。在汽车零部件机械加工过程中,需制定严格的工艺流程图,详细制定每个流程的操作标准,作为落实管控工作的重要依据,其中流程图需充分体现零部件加工对性能、精度、质量、尺寸等各个方面的要求,在现场管理中认真核对各项参数,监督流程执行效果;并根据流程图制定加工工作计划,统一加工时间,对零件精度进行统一化控制,确保统一生产批次产品质量、精度均达到标准。

5.2完善机械加工设备质量控制体系

机械加工生产过程中,高效、先进的设备是确保工艺顺利实施、产品精度与质量的前提和基础,但目前受多方面因素影响,机械加工设备质量控制体系并不完善,严重影响工艺实施效果。基于此,应不断加大资金投入力度,为研发提供充足的经费支持,创新生产设备,优化设备功能,提高生产效率,与先进工艺相匹配;同时,设备更新也是质量控制的重要一环,应根据生产需要与工艺要求选择合适设备,在采购前,应制定采购计划,对设备的性能、功能、参数等进行详细分析,按照采购计划筛选市场上符合要求的厂家,并与厂家取得联系,对设备展开详细了解,将所获设备信息统计整理形成比对方案,选择性价比高、满足工艺与生产需要的设备;此外,设备使用后稳定运行质量主要依靠维养工作,长时间高负载运转状态下设备易出现异常,零件间因摩擦产生损耗,均增加设备运行压力,严重则影响运行效果与使用寿命,因此,必须保障维养工作的及时性,按照周、月、季度、年度四个标准进行不同范围的维养工作,每周的维养工作则以处理设备微小异常为主,维持运行状态稳定;每月的维养工作则需处理不影响设备运行的故障,涉及相关零件的拆卸;每季度的维养工作则以设备整体检修为主,更换磨损严重零件,精密仪表、设施校准等;每年度的维养工作则进行设备的综合维养,全面处理设备异常,评估设备运行状态、磨损状态,及时更新零部件,优化与升级控制系统等。

5.3落实加工人员技能培训

加工技术人员是操作机械加工工艺、操控设备与加工工件的行为主体,最终加工成品的精度离不开加工人员的努力,但当下通过多渠道可以了解到加工技术人员存在技能水平不足、专业能力欠缺等问题,在生产加工过程中,对现场已经出现的影响零件精度因素无法快速识别与判断,导致损失直接发生。因此,加工人员技能培训受到诸多生产企业的重视,而确保技能培训工作的落实及效果则是实现加工人员能力提升的重中之重。以浙江金驹汽车零部件有限公司为例,每年定期组织汽车零部件加工技能培训工作,包括理论培训与实操培训两个部分。理论培训过程详细讲解加工设备、工艺流程、产品加工注意事项等内容,使加工人员了解具体工作原理;实操培训部分,组织现场实际操作培训,对设备的功能项、工艺的标准化操作进行示范与指导,纠正加工人员操作上存在的错误,并利用实践强化其对生产标准化、规范化的认知。完成培训后组织考核,其中理论考试在最终总成绩中占比40%、实操考试在最终总成绩中占比60%,60分为及格,未能及格者需经过二次培训,若培训后考核仍未通过考虑调离岗位。培训工作的落实使该公司培养了一支高素质、高能力的加工操作队伍,为确保零件精度提供了强有力的保障。

6结束语

综上所述,近年来我国汽车产业迎来了新的发展机遇,蓬勃发展的汽车制造业迈向了新的发展阶段,对汽车零部件的精度、质量有了更严格与更高标准的要求。而机械加工工艺作为影响零部件精度的直接因素与关键因素,需引起行业重视,应充分了解机械加工工艺的内涵、与零部件精度的关系、重要价值以及工艺中影响精度的主要因素,做出有效优化与控制,从而提高工艺水平,确保汽车零部件精度达标。

参考文献:

[1]谢迎侠,李建娜.分析零件加工中汽车机械加工工艺对精度的影响[J].内燃机与配件,2020(20):70-71.

[2]程金东.汽车零部件加工工艺研究[J].河南科技,2020,39(29):40-42.

[3]杨良超.试论机械加工工艺对汽车零部件精度的影响[J].时代农机,2020,47(06):57-58.

[4]汪宇.浅谈机械加工工艺对汽车零部件精度的影响[J].时代汽车,2020(05):93-94.

[5]陈凯镔.机械加工工艺对汽车零部件精度的影响研究[J].内燃机与配件,2019(23):113-114.

[6]梁博.浅谈机械加工工艺对汽车零部件精度的影响[J].内燃机与配件,2019(21):112-113.

作者:栗长远 单位:安徽亳州新能源学校

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