机械加工工艺论文：机械加工工艺规划实施绿色制造技术的研究和探究机械加工工艺对加工精度的影响

绿色工艺规划技术是一种专门用于解决产品制造加工过程中资源消耗和环境问题的方法。绿色制造中急需解决的关键技术之一就是基于绿色制造的机械加工工艺规划问题，即产品加工过程中的废物流及其影响问题，它在国际上受到了各方面的高度重视。进行机械加工时，许多因素都有可能影响最终的加工精度。机械加工工艺整体水平的优劣直接关系到了产品加工精度的高低，从而对整个机械产品的性能产生较大影响。

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0　引言

在机械加工过程中，零件加工精度是保证零件加工质量的核心部分。加工精度是指通过加工得到零件的实际尺寸、位置等参数与理想参数相符合的程度。在技术条件一定的情况下，通过改进机械加工工艺，无疑会对完善加工工艺、提高加工精度、降低废品率、增加经济效益。

1　机械加工工艺简介

通常所说的机械加工工艺，指的就是：按照加工工艺流程，通过合适的途径改变生产产品的几何形状、尺寸、相对位置以及特性等，完成对生产的加工或半加工。工艺规程就是将工艺过程按照有关规定写成工艺文件，用来指导或规范产品的整个生产过程。

1.1　机械加工工艺过程

机械加工生产过程所包含的内容非常多，包括原材料的运输、保存，加工准备阶段，毛坯制作和产品的热处理等工作。工艺过程就是直接改变原材料的几何形状、尺寸和特性变成成品的过程。该过程是机械加工中的关键环节，它由若干个按顺序排列的工序组成。按生产类型可以大致将机械加工分为三类：单件生产、成批生产和大量生产。

1.2　机械加工工艺路线制定机械加工工艺规程的制定主要由以下几方面确定

1.2.1　规范合理的零件加工工艺路线

1.2.2　各工序所需的工序尺寸

1.2.3　完成各工序需要的机床设备，制定工艺路线主要坚持的原则

（1）对于基准面优先加工，在加工过程中，先平面后孔的加工次序，这是为了保证平面和孔有足够的相对位置精度；

（2）加工过程中有粗加工和精加工，分开加工注意次序，根据具体的零件选择合适的加工设备与热处理方法。

2　一些机械加工工艺对加工精度影响的具体原因

2.1　工艺系统的几何精度对加工精度的影响

工艺系统主要包括机床、工件、刀具和夹具等。工艺系统的几何精度会影响到零件的加工精度。首先是机床的影响，由于机床自身制造时会存在误差，加工出来的零件的形状以及位置精度便会不足。然后是刀具的影响，因为刀具加工时直接与工件接触，时间长了，刀具的磨损便会十分严重。还有是夹具的影响，在零件加工过程中，需要将零件进行固定后才能进行加工，这时就需要使用夹具。夹具的误差主要有以下几个方面：一是夹具本身的制造误差，二是使用过程当中产生的定位误差和安装误差，三是长期使用后的磨损误差。刀具出厂时由于制造工艺的问题自身也可能存在一定的误差，但是这种误差可以通过机床的调整而进行调节。因此对于加工零件来说没有直接的影响。在整个系统当中，为了将零件进行有效的固定，使其保持和刀具之间一定的位置，这就需要使用夹具，夹具的误差主要包括出厂时的制造误差以及在使用过程中产生定位误差以及安装位置不准确造成的误差。

2.2　工艺系统的热变形对加工精度的影响

2.2.1　工件热变形对精度的影响

一般来说工件热变形在精加工中影响比较严重，特别是长度长、而精度要求高的零件。为减少这些误差可以采取的措施：在切削时使用充分的切削液减少表面升温。也可采取误差补偿法：在装夹工件时使工件表面产生微量的夹紧变形，以此来减少切削时工件单面受热而拱起的误差，或降低切削用量以减少切削热和摩擦热，也可以采用粗加工后停机以待热量散发后再进行精加工。

2.2.2　刀具热变形对加工精度的影响

主要由切削热引起的。连续切削时，刀具的热变形在切削初始阶段增加很快，随后变得较缓慢，经过不长时间后便趋于平衡状态。为减少热变形应合理选择切削用量和刀具的几何参数，并给予充分的冷却润滑。

2.2.3　机床热变形对精度的影响

机床在工作过程中，受到内外热源的影响，各部分温度将逐渐升高。由于各部件的热源不同，分布不均匀，以及机床结构的复杂性，因此各部件的温升不同，而且同一部件不同位置发生变化，破坏了机床原有的几何精度而造成加工误差。对机床热变形我们可以从以下几个方面进行解决：一是减少产热，从此角度出发可以隔离热源或者改善热源降低产热；二是增加散热，从此角度出发，可以采取合适的冷却方法，充分吸收加工过程中散发的热量；三是控制环境温度恒定，或者使机床加速达到热平衡的状态，从而减少机床热变形对加工精度的影响。

2.3　工艺系统的受力变形对加工精度的影响

工艺系统在进行高强度的加工过程中会受到各种力的作用，在长期的受力状态下，工艺系统会发生轻微的变形。工艺系统的刀具等部件的相对位置是在设备静止的情况进行调整的，而随着工艺系统受力变形，这就会导致刀具等部件的相对位置发生变化，使得切削过程当中刀具的运动轨迹也出现相应的改变，从而导致加工精度下降。针对这种原因引起的加工误差，可以通过降低整个系统的受力来完成。早实际的操作过程当中可以采取以下几种方式：第一，增强整个工艺系统的刚度，从而有效地提升对外力作用的抵抗。第二，降低工艺系统的载荷，从而防止出现变形。

3　机械加工工艺对加工精度的应用办法

3.1　解决加工精度内在因素的办法

可采取一定的补偿技术来对，设备出厂本身所带的误差、使用中的因磨损产生的误差进行控制，来确保构件误差在实践中，能达到其可接受的范围之内。正常来看，在高精度的机床设备系统中，其会配置有相应的误差补偿控制构件，使用单位以及工作人员能够根据加工需求对其做一定的矫正。可采用：（1）一些专业的矫正软件，来专门用作机床各构件磨损的技术矫正，一般的普通机床而言，其磨损校正只有通过参考校正尺数据、手动操作设置补偿螺母来实现系统及构件的误差补偿；（2）在实际的生产实践中，可输入相应的补偿数据，再由软件自行运行，便可实现参数的修改；（3）采用软件编程，例如：CAD、CAPP、CAM、DNC、EDM、PDM、MES、MPM 等 PLM 软件产品。选择[加工]―[其它加工]―[铣螺纹加工]命令，一般包括：粗加工第一刀、粗加工第二刀、粗加工第三刀、粗加工第四刀、精加工、程序结束、宏程序名、起始高度、终止深度、螺距、循环等11的步骤，并根据所加工的螺纹填写好加工参数。

3.2　解决加工精度外在因素的办法

可通过调整工艺加工系统的受力，来对被加工零件精度进行把控，从而使整个系统的受力均衡。具体的做法主要有：（1）改造工艺系统本身相对薄弱的构件及部件进行改造，来提升工艺系统本身的刚度，提高系统对外部受力的抵抗性能，切实防止加工系统因受力而发生形变，导致加工误差。（2）可通过缩短整个工艺系统的载荷量，减少系统外力的大小，从根本上实现设备的变形预防。（3）机械加工工艺系统在运行中会产生导致系统发生形变的热应力、切削应力。因此，为减少热应力，一定要对热加工的零件进行退火处理，严格避免粗加工所产生的额外应力，确保工作零误差。

4　结语

为尽快提高我国机械加工技术水平、增强竞争力，我们要在现代综合集成制造技术的基础上，融合先进的管理理念和信息技术进而有效提高产品加工精度。虽然我国的科学技术在飞速发展，加工工艺技术也在不断的提高，为了使加工精度保持允许的误差范围内，这就要求相关工作人员不断的试验、仔细的分析研究，提高加工工艺技术水平，提高加工精度。

参考文献

［1］陈晓光.机械加工工艺对加工精度影响的研究[J].赤子，2013（05）：208.

［2］何红伟.机械加工工艺对加工精度影响的研究[J].中国新技术新产品,2013,04:152.

［责任编辑：薛俊歌］

1.沈阳沈水机械设备有限公司 2.沈阳桃李面包股份有限公司[摘要]绿色制造作为现代企业的一种先进制造模式，其主要目标是减少资源消耗、降低环境影响。它是人类社会实施可持续发展战略的重要部分，是可持续发展在现代制造业中的应用和体现。制造过程是直接造成资源消耗，产生环境污染物以及造成职业健康与安全问题的主要环节之一。在制造过程中，如何减少资源消耗和降低环境影响，是开展绿色制造研究的主要目标之一。机械加工过程作为一种最为典型的制造过程，在将原材料或半成品转化为形状、尺寸、精度满足要求的成品或零部件的同时，不仅消耗了大量的能量与资源，并产生了大量的废料、噪声等环境污染。

1．绿色制造的定义及发展趋势

1.1绿色设计的定义

绿色制造的目标是指在产品的整个生命周期中，使产品从最初的设计、制造、包装、运输、使用到最终报废处理时对环境的负作用最小，资源效率最高，并使企业的经济效益和社会效益达到相互协调优化。绿色制造是一个现代制造模式，它综合考虑了对环境的影响和对资源的使用效率两个方面。绿色加工不论是对小的加工环境还是对大的生态环境都无毒副作用或把副作用降低到最小。为了达到无公害的环保要求，绿色加工技术使加工过程中产生的废气、废液和废渣等废物在链条末端加以回收或自然降解。

1.2绿色制造的发展趋势

迄今为止，在国内，绿色制造的内涵、主要研究内容以及理论体系和框架已逐步形成，对面向绿色制造的工艺参数优化、工艺种类规划、工艺评价与决策以及干切削技术等也进行了初步的研究，这些已有的技术成果为进一步深入研究奠定了良好的理论基础。

面向机械加工工艺规划的绿色制造的研究将呈以下发展趋势：

（1）全球化——地球环境的任何部分都是相互联系、相互制约的，地球上各要素也都是相互依存、相互牵制的，任何国家或国家（或地区）集团都不可能脱离地球却又独享其舒适的环境，世界各国必须同舟共济。这各原则就是国际社会普遍认可的地球整体性原则。全球制造已成为制造技术发展的趋势。

（2）社会化——绿色制造的研究和实施需要政府、企业和全社会的公民共同努力和参与，用通过市场经济的手段来对绿色制造实施导向，政府的行为是通过立法和制定行政法规、经济政策来制约企业行为。

（3）集成化——与绿色制造有关的问题领域包括3部分：第一，产品制造的问题；第二，资源优化的问题；第三，环境影响的问题，包括产品从制造到使用及至报废对环境的影响过程。要真正有效地实施绿色制造，必须从系统和集成的角度来研究绿色制造涉及到的这3部分内容的相关问题。

（4）智能化——绿色设计是一个决策过程，它具有多特征、多变量、多目标的特点和具有不确定性。在这种情况下，人工智能（AI）和智能制造技术，包括知识系统、模糊系统和神经网络系统等，将在绿色制造研究中发挥十分重要的作用。绿色制造的决策目标体系TQCSER是现有制造系统TQCS（即产品上市时间T、产品质量Q、产品成本C和为用户提供的服务S四个方面）目标体系与环境影响E和资源消耗R的集成。

（5）信息化——绿色制造过程中的信息流是最活跃的，它无时不有、无处不在。而物质流与能源流均在信息流指挥下运动。信息技术与绿色制造的结合是制造业重要发展趋势之一，信息获得、信息处理、信息流动将在绿色制造中发挥越来越重要的作用。

2.机械加工工艺规划

2.1机械加工工艺规程

生产零件必须满足“优质、高产、低耗、低成本、清洁、安全”的要求，因此，零件的工艺过程就必须按照机械制造工艺学原理和方法，并结合生产实际和具体生产条件予以确定，并形成工艺文件，而不能仅凭经验来确定，这种工艺文件有工艺过程卡片和工序卡片两种格式。工艺规程是指规定机械产品或零件制造工艺过程和操作方法的相关工艺文件。其中的机械加工工艺规程是指零件机械加工工艺过程和操作方法的工艺文件。

机械加工工艺规程是指挥现场生产的依据；是新产品投产前，进行有关的技术准备、生产准备的依据；是新建、扩建或改建厂房（车间）的依据，它是机械加工过程的主要技术文件。工艺规程的制定主要包括以下两部分：拟定工艺路线和各道工序的具体操作内容。拟定工艺路线确定各工序的加工方法和顺序。最后按照规定的格式编写成工艺文件。

2.2工艺规划

制定机械加工工艺规程就称为工艺规划。工艺规划也可称为工艺设计，是生产技术准备的第一步，它是连接产品设计与制造之间的纽带和桥梁。工艺规划所设计的工艺规程是用来指导工装设计、制造、加工方法和决定零件加工路线的主要根据，工艺规划是生产中的一个关键环节，它对组织生产、保证产品质量、缩短生产周期、提高劳动生产率、降低加工成本以及改善劳动环境和条件、优化使用和节约资源、减少废物排放、降低环境影响都有着直接的影响。

一般而言，工艺规划主要包括以下几个步骤：。

1）拟定生产纲领；2）确定生产类型；3）对零件进行工艺分析；4）确定毛坯制造方法（如型材、锻件、铸件、焊接件、冲压件、粉末冶金件、塑料压制件等形式）；5）选择定位基准、拟订工艺路线；6）确定各工序使用的设备及工装夹具；7）确定加工余量及工序尺寸；8）确定切削用量及时间定额；9）填写工艺规程文件。

由以上9个步骤可知，工艺规划的工作内容包括工艺路线规划和工序规划两部分。前者主要有：加工方法的选择、定位基准的选择、加工阶段的划分和加工顺序的安排；后者则包括：加工余量和工序尺寸的确定、工艺装备（包括机床、刀具、夹具、量具、检具及辅具等）的选择、切削液的选择、时间定额的确定以及切削用量的合理选择等。

3.机械加工工艺规划实施绿色制造技术的研究

3.1绿色加工技术

机械制造中的绿色加工技术包含以下若干方面：一是减少物料资源（如实体原材料、辅助原材料）消耗的技术；二是如何使用清洁或可再生能源的技术；三是如何降低能耗的技术；四是废弃物的再生与利用技术；五是减少有害废弃物和排放物的技术。将上述绿色技术具体运用于零件制造工艺技术中，就形成零件的绿色加工技术体系。

3.2绿色制造工艺规划技术国内外研究

绿色工艺规划问题从本质上说就是一种关于决策的问题。它是绿色制造的重要组成部分。绿色工艺规划虽然是以传统的工艺技术为基础，但是它结合了材料科学、控制技术、表面技术等新技术，是一种现代工艺规划方法，它重点在于考虑制造加工过程的环境影响和资源消耗问题，其目的是通过对制造加工工艺方法、规划设计和过程的优化选择，制定出绿色工艺实施方案，从而提高原材料的利用率，减少能源的消耗，降低零件制造成本，减少废弃物的产生。

结论

绿色工艺规划技术是一种专门用于解决产品制造加工过程中资源消耗和环境问题的方法。绿色制造中急需解决的关键技术之一就是基于绿色制造的机械加工工艺规划问题，即产品加工过程中的废物流及其影响问题，它在国际上受到了各方面的高度重视。

参考文献

[1]刘飞,陈晓慧,张华.绿色制造[M].北京:中国经济出版社,1998

[2]向东.绿色制造在国民经济中的作用和战略意义[J].机器人技术与应用,2004（2）:5—7