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中图分类号:TU984 文献标识码:A 文章编号:
尽量减少各种不利因素对机械加工精度的影响,提高生产率,降低加工成本,已成为机械加工中值得深思的问题。
1.1 加工原理误差
主要是指采用了相似的成型或轮廓进行加工而产生的误差。这一加工方式虽然有原理上的误差,但是一般都可以简化机床结构或刀具形状,甚至提高生产效率等,都可以得到比较高的机械加工精度。所以,只要其误差不超过一定的范围,在机械加工生产中是可以得到比较广泛的运用的。
1.2 工艺系统的几何误差
如机床、夹具、刀具的制造误差,工件因定位和夹紧而产生的装夹误差,这一部分误差与工艺系统的初始状态有关。
1.2.1 机床的几何误差
对工件加工精度影响较大的机床误差有:主轴回转误差、导轨误差和传动链误差。机床的制造误差、安装误差和使用过程中的磨损是机床误差的根源。
1.2.2 夹具误差与装夹误差
夹具的作用是使工件相对于刀具和机床具有正确的位置,夹具误差主要是指夹具的定位元件、导向元件及夹具体等零件的加工与装配误差,它与夹具的制造和装配精度有关,直接影响工件加工表面的位置精度或尺寸精度,对被加工工件的位置精度影响最大。在设计夹具时,凡影响工件精度的有关技术要求必须给出严格的公差。粗加工用夹具一般取工件相应尺寸公差的1/5~1/10。精加工用夹具一般取工件相应尺寸公差的1/2~1/3。另外,夹具的磨损也将使夹具的误差增大,从而使工件的加工误差也相应增大。为了保证工件的加工精度,除了严格保证夹具的制造精度外,还必须注意提高夹具易磨损件的耐磨性,当磨损到一定限度以后,必须及时予以更换。
1.2.3 刀具误差
刀具误差是由于刀具制造误差和刀具磨损所引起的。机械加工中常用的刀具有:一般刀具、定尺寸刀具和成形刀具。一般刀具(如普通车刀等)的制造误差,对加工精度没有直接影响;定尺寸刀具(如钻头、铰刀、拉刀等)的尺寸误差直接影响被加工工件的尺寸精度;成形刀具和展成刀具(如成形车刀、齿轮刀具等)的制造误差,直接影响被加工工件表面的形状精度。另外,刀具安装不当或使用不当,也将影响加工精度。
1.3 工艺系统的动态误差
在加工过程中产生的切削力、切削热和摩擦,它们将引起工艺系统的受力变形、受热变形和磨损,影响调整后获得的工件与刀具之间的相对位置,造成加工误差,这一部分误差与加工过程有关,也称为加工过程误差。
1.3.1 定位误差
定位误差指的是由于工件在夹具上定位不准而造成的加工误差,它包括基准位移误差和基准不重合误差。一般情况下,加工过程的工序基准应与设计基准重合。在机床上对工件进行加工时,须选择工件上若干几何要素作为加工时的定位基准,如果所用的定位基准与设计基准不重合时,就会产生基准不重合误差。在采用调整法加工一批工件时,基准不重合误差等于定位基准相对于设计基准在工序尺寸方向上的最大变动量。采用试切法加工则不存在定位误差。而基准位移误差则是指工件在夹具中定位时,由于工件定位基面与夹具上定位元件限位基面的制造公差和最小配合间隙的影响,导致定位基准与限位基准不能重合,使各个工件的位置不一致,从而给加工尺寸所造成的误差。
1.3.2 工艺系统受力变形引起的误差
在进行零件加工时,加工工艺系统会在各种阻力的作用与反作用下产生一定程度的变形,使得了刀具、工件等位置发生一定的变化,也必然会造成机械零件加工误差的逐步增大。而这种因受力变形引起的误差,主要是由以下因素造成:
(1)机床的刚度。机床一般都是由很多零件、部件组成的,而这些零部件由于自身刚度不足等原因,必然会产生不同程度的误差。同时由于机床受到摩擦力、结合面接触变形、间隙过大等因素的影响,使得机床的整体刚度发生变化。
(2)加工零件自身的刚度。当加工零件自身的刚度相对于机床、刀具、夹具等来说比较低时,会由于机械零件自身的刚度不够而产生变形,进而导致了机械零件加工精度的降低。
例如车削细长轴时,在切削力的作用下,工件因弹性变形而出现“让刀”现象。随着刀具的进给,在工件的全长上切削深度将会由多变少,然后再由少变多,结果使零件产生腰鼓形。
1.3.3 工艺系统受热变形引起的误差
在机械零件加工过程中,其工艺系统一般都会受到各种热能的影响,进而产生了一定的温度,发生热变形,由于工艺系统热源分布的不均匀性及各环节结构、材料的不同,使工艺系统各部分的变形产生差异,这种热变形在很大程度上破坏了刀具、零件的正确位置以及运动等关系,从而产生了机械零件的加工误差,尤其对于精密加工,热变形引起的加工误差占总误差的一半以上。减少工艺系统热变形的途径:①减少工艺系统发热和采取隔热措施。②改善散热条件。③均衡温度场,加快温度场的平衡。④改善机床结构,合理选材,减小热变形。
1.3.4 内应力重新分布引起的误差
内应力是指外部载荷去除后,仍残存在工件内部的应力。
内应力是由于金属发生了不均匀的体积变化而产生的,体积变化的因素主要来自热加工或冷加工。有内应力的零件处于一种不稳定状态,一旦其内应力的平衡条件被打破,内应力的分布就会发生变化,从而引起新的变形,影响加工精度。减少或消除内应力的措施:①合理设计零件结构,尽量简化结构,使壁厚均匀、结构对称等,以减少内应力的产生。②合理安排热处理和时效处理。③合理安排工艺过程。
2 保证和提高机械加工精度的主要途径
保证和提高机械加工精度的主要途径大致可概括为以下几种:直接减小或消除误差法、转移误差法、补偿误差法、均分误差法、误差平均法、就地加工法。
2.1 直接减小或消除误差法。生产中应用较广的一种基本方法。它是在查明产生加工误差的主要因素之后,设法消除或减少这些因素。例如细长轴的车削,现在采用了大走刀反向车削法,基本消除了轴向切削力引起的弯曲变形。若辅之以弹簧顶尖,则可进一步消除热变形引起的热伸长的影响。
2.2 转移误差法。就是转移工艺系统的几何误差、受力变形和热变形等误差,使其从误差敏感方向转移到误差的非敏感方向。如磨削主轴锥孔保证其和轴颈的同轴度,不是靠机床主轴的回转精度来保证,而是靠夹具保证。
2.3 补偿误差法。人为地造出一种新的误差,去抵消或补偿原来工艺系统中存在的误差,尽量使两者大小相等、方向相反,从而达到减少加工误差,提高加工精度的目的。
2.4 均分误差法。在加工中,对于毛坯误差、定位误差引起的工序误差,可采取分组的方法来减少其影响。其实质就是把原始误差按其大小均分为n组,每组毛坯误差范围就缩小为原来的1/n,然后按各组分别调整加工。
2.5 误差平均法。利用有密切联系的表面之间的相互比较和相互修正或者利用互为基准进行加工,以达到很高的加工精度。在生产中,许多精密基准件(如平板、直尺、角度规、端齿分度盘等)都是利用误差平均法加工出来的。
关键词:假正品;产生原因、区间;解决措施
Key words: false genuine;the reason and interval;the solution
中图分类号:TH2 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2017)24-0126-02
0 引言
机械制造企业,在对机械零件进行机械加工的过程中,因零件的工艺基准与设计基准不重合时,需要利用工艺尺寸链计算工序尺寸和公差,在此过程中会出现工序尺寸超差而设计尺寸合格的“假废品”现象。此时工艺人员必须计算出“假废品”出现的区间,在此区间安排复检;具体方法是:设计尺寸便于直接测量的,直接测量判断其是否合格;不便于直接测量的,便测量其他相关尺寸最后推算出设计尺寸再判断其是否合格,以防止“假废品”被当做真废品扔掉而造成不必要的经济损失。
除“假废品”外,在机械产品的加工中,还有一种与其相似的“假正品”现象。其产生原因与“假废品”现象相同,都是由于在机械加工中工艺基准与设计基准不重合时利用工艺尺寸链计算工序尺寸和公差时出现的,只不过它正好和“假废品”现象相反,前者是工序尺寸超差而设计尺寸合格,而“假正品”则是工序尺寸合格而设计尺寸超差。对此我们做了一定的研究。
1 案例
如图1所示,是某矿山企业输送机上用压板零件局部简图,在用调整法镗削两孔O1、O2时,均以M面为定位基准,需标注镗削两孔的工序尺寸。因该零件加工后,在检验两孔孔距时,其测量不方便,试标注出测量尺寸A的大小及偏差。若A超差,可否直接判断该模板为废品?
2 解题过程
3 结果分析
通过尺寸链的计算可以看出,测量尺寸A的公差为0.24,而设计尺寸80±0.1的公差为0.2,TA>T80,由此可知,若A超差,就可直接判定该压板因该尺寸不合格而为废品。若反过来,是否A合格,两孔中心距尺寸80±0.1mm就合格呢?现分析一下这个特例:假设压板加工好后测得A的实际尺寸为50.08mm,而两孔尺寸均为?准30.04mm,则两孔中心距为50.08+30.04=80.12(mm)。显然大于设计尺寸而超差,是不符合设计要求的,也就是该压板为废品。但工序尺寸是合格的,这就是前面提到的出现了“假正品”问题。若“假正品”问题不解决,工人将会将本工序产生的废品当做正品转入下一道工序继续进行加工,就会造成不必要的浪费。
4 解决措施
为此“假正品”问题的解决办法同“假废品”一样,他要求工艺人员在计算出工序尺寸和公差后,进一步将“假正品”出现的区间计算出并标明,保证工人在“假正品”出现的区间对工件进行复检,复检办法也同假废品一样,就是直接测量或推算出设计尺寸的实际值,将其与理论值相比较,若实际值在理论要求的范围内则为正品,否则即为废品,废品必须及时报废以免造成不必要的浪费。
那么“假正品”出现的区间如何计算?这是工艺人员应具备的基本能力,其 “假废品”区间的计算方法是将工序尺寸的公差比设计尺寸的公差减小的那一部分补出来,上下对称的补,补出的两部分即为“假废品”出现的区域,也就是要求复检的区域。同样的道理,“假正品”区间的确定办法是将工序尺寸的公差比设计尺寸的公差大出的部分减掉,上下对称的减,减去的两部分即为“假正品”出现的区域,也就是需要复检的区域。
以前述的例题为例。工序尺寸A的公差为0.24mm,设计尺寸的公差为0.2mm,工序尺寸的公差比设计尺寸的公差大0.04mm,所以将工序尺寸的公差从上向下减0.04mm,从下向上加0.04mm,分成三部分如下:
50区间为正品区,50与50为“假正品”出现的区域,即需复检区域。验证如下:
①当两孔为最大极限尺寸,测量尺寸A为50.06mm时,孔心距为80.1mm,出现最大极值。若A超过50.06mm,则出现废品,但若两孔尺寸小于最大极限尺寸,则有可能出现正品。若Amm大于50.1mm,则即使两孔为最小极限尺寸30mm,两孔中心距尺寸仍超差。
②两孔为最小极限尺寸,测量尺寸A为49.9mm时,孔心距为79.9mm,出现最小极值。若A小于49.9mm,则出现废品,但若两孔尺寸大于最小极限尺寸,则有可能出现正品。若A小于49.86mm,则即使两孔为最大极限尺寸,孔心距尺寸仍超差。由此得出结论:当测量尺寸A超出50mm范围时,能直接判断该模板为废品;当测量尺寸A=50mm时,压板为正品,无需检验;当测量尺寸A在50mm与50mm两个区间范围时,模板可能是正品,也可能是废品,必须复检。复检办法是:测出两孔和A的实际尺寸,推算出孔心距的实际值,与理论值比较判断其是否合格。若为正品则送入下一道工序继续进行加工,若为废品而且无法修复则可直接报废。
5 结语
综上所述,不论是“假废品”还是“假正品”,都是在机械加工生产过程中,所表现出来的实际的问题,严重影响着企业对产品质量的管理控制,是企业工艺人员必须认真对待的。在我们与某机械企业的机械加工工艺人员,一起将上述研究应用到机械零件的加工中,说明了尺寸链的计算是编制机械产品加工工艺中的重要环节,正确的计算与应用,就可以减少不必要的机械加工工时,达到缩短产品的生产周期,保证产品质量,进而提高经济效益的目的。
参考文献:
[1]吴拓.机械制造工艺与机床夹具[M].北京:机械工业出版社,2006.
关键词:机械零件;加工;工艺
在机械零件制造业中,由于组成零件的材料、结构和技术要求各不相同,各种工具的用途和性能也不同,所以各种零件的加工工艺是不同的。
1 机械零件加工工艺
1.1工艺概述
在加工机械零件之前首先要选料、确定毛坯。正确选择毛坯的删选加工方法,这样有利于提高机械零件加工的合格率和利用率。在选择毛坯时,应考虑零件的复杂程度、生产批量的大小、技术要求等方面的因素。在通常情况下,主要应以生产类型来决定。对零件进行工艺分析,分析零件的材质、热处理及机械加工的工艺性;分析零件主要加工尺寸、类型等方面的内容;分析加工零件的作用及技术要求。制订工艺路线;选择定位基准;确定各表面的加工方法。选择机床及工、夹、量、刃具。加工不同的机械零件要对机床以及相关工具进行调试与校准,争取做到开工前的设备准备充足,以免出现加工过程中的失误与材料浪费。
1.2工艺特征
对零件的特征进行全面、系统而准确地分类可以使工作人员能够更加方便地获取零件的工艺和制造方面的信息等。从加工的角度来对零件的特征进行分类,可分为形状特征、材料特征、精度特征、工艺特征、制造资源特征。
形状特征是零件的加工特征中最主要的、种类最多的特征,主要是用来描述零件中具有一定功能的几何形状。材料特征主要用于材料的类型、热处理要求与硬度值等信息的描述。精度特征用于描述加工零件的尺寸公差、形状公差、位置公差和表面粗糙度等方面的信息。工艺特征主要是对工序步骤、装夹定位、切削用量、加工余量和走刀路线等工艺规则的信息集合。制造资源特征是对机床设备、定位和夹具装置的资源集合。
2主要机械零件加工工艺分析
2.1轴类零件
轴类零件是旋转体零件,这种类型的零件在加工过程中是经常遇到的零件之一。根据轴类零件结构形状的不同,它可分为空心轴、阶梯轴、光轴和曲轴等。
2.1.1轴类零件一般加工要求
一是零件图工艺分析,要研究产品装配图,要做好技术要求的相关准备工作;二是精基准选择,尽可能选设计基准或装配基准作为定位基准,使定位基准与测量基准重合;三是粗基准选择,选牢固可靠表面为粗基准,应选非加工表面作为粗基准。同时,粗基准不可重复使用;四是渗碳件加工工艺路线,一定要做到加工顺序正确。因此,在制订工艺规程时,尽量采用先进加工方法,制订出合理的工艺规程。
2.1.2轴类零件加工的工艺分析
(1)轴类零件加工的工艺路线。轴类零件加工的工艺路线主要为:一是粗车D半精车D精车;二是粗车D半精车D粗磨D精磨;三是粗车D半精车D精车D金刚石车;四是粗车D半精D粗磨D精磨D光整加工。
(2)典型加工工艺路线。主要为:毛坯及其热处理D预加工D车削外圆D铣键槽D(花键槽、沟槽)D热处理D磨削D终检。
(3)轴类零件加工的定位基准和装夹。主要包括:以工件的中心孔定位。中心孔不仅是车削时的定为基准,又符合基准统一原则。以外圆和中心孔作为定位基准。这种定位方法能承受较大的切削力矩,是轴类零件最常见的一种定位方法。以带有中心孔的锥堵作为定位基准。锥堵和锥套心轴上的中心孔即是其本身制造的定位基准,又是空心轴外圆精加工的基准。生产中,锥堵安装后一般不得拆下和更换,直至加工完毕。以两外圆表面作为定位基准,可消除基准不重合而引起的误差。在加工空心轴的内孔时,可用轴的两外圆表面作槎ㄎ换准。
2.1.3保证加工精度的方法
采取相应的误差预防或误差补偿等有效的工艺可以控制对零件加工精度的影响。采用合适的切削液。切削液主要包括非水溶性切削液和水溶性切削液。刀具半径的选定。刀具较小时不能用较大的切削量加工,刀具的半径R比工件转角处半径大时不能加工。
2.2箱体类零件的加工工艺分析
箱体零件的典型加工路线为:平面加工-孔系加工-次要面加工。
(1)箱体加工定位基准的选择。一是粗基准的选择。一般宜选箱体的重要孔的毛坯孔作粗基准。由于铸造时内壁和轴孔是同一个型心浇铸的,因此实际生产中,一般以轴孔为粗基准。二是精基准的选择。精基准的选择一般优先考虑基准重合原则和基准同一原则。
(2)主要表面的加工方法选择。一是箱体的主要加工表面有平面和轴承支承孔。二是箱体上公差等级为IT 7级精度的轴承支承孔,一般需要经过3~4次加工。箱体平面的粗加工和半精加工主要采用刨削和铣削,也可采用车削。当孔的加工精度超过IT 6级,还应增加一道精密加工工序。
(3)箱体加工顺序的安排。由于箱体上的孔分布在平面上,所以先加工平面对孔加工有利。对于次要孔与主要孔相交的孔系,必须先完成主要孔的精加工,再加工次要孔。车床主轴箱体的孔系也可选择在卧式加工中心上加工,因为减少了装夹次数,提高生产率。
2.3齿轮零件的加工工艺分析
2.3.1普通精度齿轮加工工艺分析
齿轮在加工过程中可以分为若干个加工环节。第一阶段是齿坯最初进入机械加工的阶段。第二阶段是齿形的加工,是保证齿轮加工精度的关键阶段。第三阶段是热处理阶段,主要对齿面的淬火处理。最后阶段是齿形的精加工。应对定位基准面进行修整,以修整过的基准面定位进行齿形精加工,可以使定位准确可靠,以达到精加工的目的。
2.3.2齿轮加工工艺过程分析
(1)基准的选择。一般基准的选择可分为:对于空心轴,用两端孔口的斜面定位;带轴齿轮主要采用顶点孔定位;孔径大时则采用锥堵。对带孔齿轮在齿面加工时常采用以下两种定位、夹紧方式。为了减少齿轮加工过程中的定位误差,在加工齿轮时应注意:一是需要加工的齿轮定位端面与定位孔或外圆应在一次装夹中加工出来;二是需要加工的齿轮在内孔定位时,其配合间隙应近可能减少,以利于精确度的提高;三是需要加工的齿轮、车床应选择基准重合、统一的定位方式。
(2)齿轮毛坯零件的加工处理。齿轮零件的加工应注意对其毛坯的加工处理,当齿轮毛坯零件以齿顶圆直径作为测量基准时,必须严格控制齿顶圆的尺寸精度。保证齿轮毛坯零件定位端面和定位孔或外圆相互的垂直度。需要提高齿轮内孔的制造精度,减小与夹具心轴的配合间隙。
(3)齿形及齿端加工。齿形加工方案的选择取决齿轮精度等级、设备条件、表面粗糙度、硬度等。齿轮的齿端加工有倒圆、倒尖、倒棱和去毛刺等方式。齿端加工必须在淬火之前进行,通常都在滚(插)齿之后,剃齿之前安排齿端加工。
3 机械加工工艺对加工精度的影响
3.1热变形对加工精度的影响
有三种热变形会对加工精度产生较大的影响:第一种,刀具热变形对加工精度的影响。降低刀具热变形常会使用以下两个方法:在刀具上涂抹剂;选用合理的切削参数。第二种,机床热变形对加工精度的影响。所以女要采取相应措施降低因机床热变形对加工精度的影响。第三种,工件热变形对加工精度的影响。
3.2受力变形对加工精度的影响
解决这类问题的方法是适当地减小作用在工艺系统上的外力,增加工艺系统的刚度,这样就可适当缓解外力对加工工艺系统的影响。
3.3几何精度对加工精度的影响
前言
机械产品的性能多种多样,其中耐用性与可靠性在很大程度上需要依靠精良的机械加工工艺。一个机械零件往往需要经过许多加工工艺才能完成,并且还要根据零件的大小、生产技术指标等因素选择具体的加工方式,进行针对性的加工。
1.机械加工过程中的误差形成分类
1.1定位过程与机床制造中形成的误差
位误差主要是在定位制造过程中出现数据误差或基准不能重合等原因造成的;机床制造过程中造成误差的原因分为三种:一是传动链误差,也就是传动链两端的传动元件之间进行相对运动所造成,而且随着传动链不断运动,产生的磨损过大,也会形成误差;二是导轨误差,导轨在运动中的磨损不平衡容易造成误差出现;三是主轴误差,主轴在瞬间回转的过程中会产生平均变动量,这种现象产生的误差会影响加工零件的精确度。
1.2刀具的几何误差和受力形变误差
刀具在经过长期的切削工作后会形成磨损情况,逐渐改变工件的形状与尺寸。刀具的自身尺寸与形状会形成刀具几何误差,从而在加工工件时影响工件的加工精度。例如在煤矿机的加工中,如果工件在切削时刚度不足就容易产生形变,这种形变误差对于机械加工而言影响是非常大的。此外,在切削过程中,力度大小会不断变化,也会造成受力形变的误差。
2.加工过程中的误差补偿法分析
误差补偿也就是在加工过程中,最大限度的降低加工误差情况,制造出一种与之前误差不同的新误差形式,补偿加工工艺中的原始误差。例如在制造数控机床的滚珠丝杆时,机械师可以刻意的将螺距磨小,在装配时产生的拉伸力会将螺距拉长,这时螺距就会达到标准大小,从而补偿原始误差。
2.1直接减少误差
工作人员在明确发现误差情况以后,可以直接采取改进措施。例如,在切削细长轴时,工件受到剧烈温度影响而产生形变,工作人员可以进行反向切削的方式直接将形变减小;在磨削薄片工件的两个端片时,可以将所有工件都利用环氧树脂粘强剂粘连在同一块平板上,将工件与平板都固定在吸盘上,上端面磨平之后取下,以上端面磨削程度为基准对其它平面进行磨平,可以直接减少薄片形变。
2.2有效误差分组
在机械加工过程中,每个工序的工艺能力和加工精度都是标准化的,但是对于加工半成品时很难控制其精度。因此可以将半成品的尺寸按照误差大小分为几个小组,以减少误差情况。机械师可以刻意调整工件与刀具之间的位置,以缩小工件的尺寸范围达到降低误差的目的。
3.加工工艺原则及要求
3.1矿零件加工工艺原则
矿机械零件的加工工艺直接关系到煤矿的生产效率。在这一过程中,很多因素都与煤矿的安全生产息息相关,在一定程度上还能直接决定煤矿的生产效率。因此,在设计矿机械的零件时,一方面应根据其规格、零件的大小以及零件的质量进行仔细的检查。另一方面,应在规范工艺原则的前提下,积极改进零件加工技术水平,有效保证其加工精度,从而提高矿机械零件的有效利用率。在矿机械零件的加工过程中,对其加工工艺的要求也是十分严苛的。主要包括以下几点:
(1)确立目标。矿机械零件的加工是建立在机械设置的整体要求之上的。只有当零件满足矿机械的要求,才能保证煤矿的生产效率。
(2)确保质量。在机械加工前,应严格把好原材料的质量关,包括零件的质地和耐热性等情况,确保原材料的质量,是矿机械零件加工的先决条件。
(3)确定毛坯。在矿机械零件的加工工艺中,对毛坯的质量也有很好的要求,确定合适的毛坯能大大促进矿产事业的发展。
4.制定工艺路线
在全方位了解相关零件特征的基础上,应清晰的了解零件表面的处理方式,只有这样才能为零件加工提供更好的基础。完成这一项工作之后,应将零件划分成不同的类型,其划分类型主要包括精度、粗糙程度及其区域分布。再根据划分情况制定加工工艺路线。
在整个加工过程中,应注重设备的选择,加工设备的质量与零件的加工质量是密不可分的。其设备的选择根据零件生产量的不同也不尽相同。如需大批量的生产矿零件,应选择专用的工具夹和通用机床;如需小批量的生产矿零件,对于零件的切削用量应由主控人员来操作。总的来看,在矿零件的成产中,不能轻易更改相关零件的规格和切削用量,只有这样,才能保证矿零件生产的安全性和合理性。
4.1矿零件加工工艺的要求
煤矿机械零件加工工艺中应始终遵循“两高一低”原则,高品质、高质量及低成本。应在保证加工质量的基础上,最大限度地减少生产成本,从而提高煤矿生产的经济效益。其要求应包含以下几个方面:
(1)技术前提。优质的加工技术是煤矿生产的先决条件。即使现阶段的煤矿产业得到了一定的发展,但是其整体技术水平还是较落后,所以,应以提高矿机械零件的加工技术为己任。
(2)设备的引进。在矿机械零件的生产过程中,先进的设备与机械是必不可少的条件之一。应尽可能拓宽自身的视野,向西方发达国家引起先进的设备,以促进我国煤矿事业的发展。
(3)加工理念的树立。在矿机械零件加工中,应积极提倡加工自动化与机械化,引导相关人员树立正确的加工理念,积极的学习先进技术,为更好地加工矿机械零件提供有效保障。
5.结束语
随着国际机械加工工艺技术的不断进步,我国机械加工技术水平不断提高。技术是煤矿效益的基本前提,尽管煤矿产业的发展较为快速,但是其机械加工工艺水平发展较为缓慢。因此必须学习国际先进技术、引进先进设备,大力提高机械加工工艺水平,以提高质量为前提,降低生产成本,全面提高煤矿生产的经济效益。
参考文献:
[1]姜利平.煤矿零件机械加工误差分析与工艺要求浅谈[J].科技创新与应用,2013,(05):125.
1零件精度加工过程中的图像拟合
在零件加工的过程中,通过计算机的仿真模拟现实中的零件加工过程,在运用过程中,首先需要对其特征及其数据进行采集。本文主要是通过零件处理的相关技术来对零件进行定位,进一步的获得零件具体的边缘数据信息,对此采取相应的方式方法,获取相应的零件参数数据。通过对原型结构零件进行计算机的仿真模拟操作,运用最小二乘法的方法来对该圆形零件进行拟合,从而能够较为准确的获得圆形结构零件的参数信息。通过对其进行相关的科学实验原理的分析,而这需要从中获得相应的变量关系,首先是先从一种数据中(x1,,y1)(i=1,2,3…q)中来提取相应的自变量x以及和自变量相对应的y变量,它们之间的函数关系可以标识为y=G(x)。我们都知道在观测的数据中,其自身带有一定的随机性的特征,因此在实际的计算中不必对函数y=G(x)中的所有点都要求经过区间(x1,y1)但是在对定点x1的误差要求在规定的范围内实现其值的最小化。而刚才所说的最小二乘法的具体工作原理可以表示为,如果在其中也存在一定数据变量关系(x1,,y1)(i=1,2,3…q),需要在相关函数空间内寻找一个相对应的函数y=Z1(x)的函数关系,经过计算使其误差平方和为:而公式中Z(x)=βqU0(x)+βyU1(x)+…βqUq(x)其中(p<q)从公式中我们可以看出,零件在边缘数据值可以作为其内在的圆孔的边缘的测量点集(x1,,y1)(i=1,2,3…q),我们可以通过一种假设来得到相应的结果,比如它的圆心为W0(X0,Y0),半径我们可以设置为r,通过计算我们可以得出函数G(x)在可描点W(x,y)到相对应的二次曲线G(x)=0之间的代数距离,为了能更好的求解,可以把上面的公式进行变换:函数G(x)的可描点W(x,y)到二曲线G(x)=0的代数距离然后将零部件界点进行曲线拟合,得出零件的半径和圆心坐标
2拟合补差技术在计算机仿真模拟零件精度加工的运用
在操作过程中,是通过相应的运算手段来获得相应的拟合参数,根据这些参数的具置进行相应的补差补偿,零件在角度上的误差还有直径上的误差,这对于零件本身来说起到至关重要的作用。零件在各个圆孔的位置的误差在一定条件上存在关联关系,通过对单件零件的误差减少该零件的容差范围,在一定程度上可以判断其零件是否合格,因此,在一定容差的范围内能够较好的实现零件的径向误差和补偿误差,还能够较好的得到较为理想的分析位置,实现最为准确的数据信息。在我们通过对其角度误差获得相应的补差补偿的相关分析之后,如果处在中间位置并且处于大于正常范围内的孔的位置,并且其位置小于容差的范围内时,就可以采用利用该点的空间位置对那些均衡分布的孔的位置进行相应的位置补偿,补偿还还有一定的技术要求,在进行补偿后的位置差额应保持在最小值的范围内,其具体的过程主要表现在以下几点:首先,先进行最大位置孔的寻找,找到后进行其偏差方向的判断θ,然后在进一步通过计算找出它的补偿的长度L,在本文的具体造作中运用其最大补偿值然后除以9的方法来作为零件的原始步长,在实际测量中得到中间孔的直径值和理论标准中的中间孔的直径相差然后再除以二,就可得到零件在相对相对条件下的最大补偿值的参数。其次,将标准模板的角度向θ进行移动,移动的距离要求为步长L,再经过计算就可以得出相应的位置参数值。分析移动前和移动后的位置参数的最大误差值,然后在对移动后的最大位置差额的相应绝对值进行观察,看其是否存在变小的情况,如果存在变小的情况,就还从第一步开始计算,或者是直接返回到原来的位置上去,在返回的过程中要将原来的步长缩小一半,再进行相应步奏的返回。最后,如果是测算出的步长在实际中小于目标精度范围Q,或者是计算出来的最大的位置差参数小于实际存在的位置差值P,这样的话就可以不用对其进行相应的位置补偿措施。零件的径向的补差补偿的具体流程如图所示图中所出现的Q值和P值可以根据实际需要适时作出相应的参数调整。
3计算机实验仿真结果分析
本文通过对零件精度加工中的参数计算,对圆形零件的运用计算机仿真模拟零件进行图像对比分析,在具体运算中能够较好的体现出准确性的特征,体现计算机仿真模拟的有效性。首先通过现实中所采用的测量工具对本次试验的圆形零件进行细致测量,在测量的次数上要达到九次以上,然后看起测量结果看起是否存在偏差,从中可以看出没有较为明显的差异。然后进行计算机仿真模拟的测量,使用计算机仿真模拟进行测量的次数不应低于五次,将获得数据通过表1:进行相应的描述,将零部件进行不同角度多方位的旋转并进行细致观察,将获得的数据通过内容进行表达,相对应的计算机仿真效果图也用进行叙说。在我们进行计算机技术和相应的图像处理技术,对圆形零件进行模拟的过程中,由于其内在的背景光具不同于其他设备的多样性和随机选择性,在一定条件下容易使所使用的摄像设备出现一定范围内的效果波动现象,有可能导致所获取的计算机仿真数据存在一定的误差,在运用计算机仿真设备中,也会对圆形零件的测量上也会存在一定程度的误差想象,而从中就可以得出相应的结论,通过实验得出的圆形零件的孔径的波动值范围要小于0.005mm,而在相关位置上的偏差也小于标准参数范围,但是他们都在正常的差值范围之内。我们可以通过进行分析得出,圆形零件在各个孔的位置波动和计算机仿真测量值差不多,都是在标准参数值的范围之内,在标准波动差值在范围上接近零差值,所以从中我们可以看出计算机仿真模拟零件加工的各项参数指标,在一定条件下满足相关标准指标的参数要求,因此,计算机仿真模拟设备具有较好的应用价值,其在具体参数也与实际标准参数类同或者接近,其应用前景是比较广阔的。
机械加工技术中传统的加工技术是粗加工,冲压模具加工是精加工,机械零件在精加工技术的加工下,将其质量进行提升。对于机械制造业来讲冲压模具是一种较为特殊的机械零件加工设备,通过压力对机械零件进行加工制造。本文针对现代冲压模具在机械零件精加工中的应用进行分析研究。
1、机械零件使用冲压模具进行精加工的优点
随着我国工业生产技术的不断提升,机械制造业的生产技术、生产设备都在不断的更新和进步,冲压模具是通过压力实现对机械零件的加工制造,和其他的机械零件加工生产方法有所不同,冲压模具为机械零件的精加工创造非常多的优点。
第一,冲压模具可以将机械零件的表面光洁度进行提升。机械零件表面的光洁度是其采购商看机械产品以后的第一影响,机械产品的其他指标、性能等都需要进行测量后进行判断,机械产品的光洁度可以直接的观察到。经过冲压模具加工后的机械产品,表面非常的光亮,将产品的质量提升。
第二,冲压模具可以完成工件的配合。零件的尺寸配合是机械产品加工的核心,经过冲压模具加工出来的机械工件尺寸,达到工件设计图上的误差要求后,才算合格。经过冲压模具加工冲压加工过的机械零件,公差在一定程度上进行缩小,保证各个工件可以按照装配的要求组合在一起。
第三,冲压模具可以为机械制造业带来经济效益。面对全球经济化的发展趋势,我国的机械制造业面临着巨大的生存压力。机械生产加工企业需要将机械加工生产技术和设备进行更新,将机械的生产方式进行改进,进而将机械的生产、加工质量进行提升,促进企业经济效益的提升[1]。
第四,冲压模具将机械生产、加工技术进行改进。冲压模具对机械零件进行精加工,可以将机械零件的精度、质量提升,同时提高机械产品的使用性能。机械零件精加工技术是机械制造业的一次技术革新,推动了机械制造业的改革。
现代冲压模具根据机械零件加工方式的不同,可以分为冲剪模具、弯曲模具、成型模具、压缩模具等,冲压模具的不同冲压加工方式,有不同的加工优势,不仅可以将机械零件的公差减小,提升机械产品的加工精度,还可以将机械生产成本降低,提高企业的经济效益,所以冲压模具在机械生产中的位置是其他机械生产设备无法替代的,冲压模具的冲压加工将工件的加工速度提升,而且操作方便,有很高的安全性。
2、机械零件精加工中现代冲压模具的应用
2.1机械零件精加工流程的安全操作
对机械零件精加工是提高机械零件精度的要求,也是提升机械制造企业经济效益的要求,只有将机械零件的精度提升,才可以提升机械的生产质量,提高经济效益。冲压模具精加工,通过冲压将机械零件进行加工,在零件精加工过程中要严格的按照零件生产加工工序进行,在精加工过程中要注意安全,不仅要注意工件的加工安全,还要注意安全操作。冲压模具的精加工分为四个环节,冲压模具的精加工流程图如下:
(1)生产。生产即工作台操作,冲压模具的冲压生产是在工作台上的进行的,机械工件的精加工需要控制好凹凸模,凹凸模是冲压模具的重要结构,在进行机械零件精加工之前,先将机械零件可以承受的冲压进行确定,以防冲压过大或者过小造成机械零件精加工精度降低,失去精加工的意义。安装在工作台上的机械零件要具有超强的稳定性,避免在冲压生产加工中将其从工作台上冲出。
(2)定位。将机械零件进行准确的定位可以保证机械产品的精度,如果进行冲压生产的工件在工作台上没有固定好,在进行冲压加工时,工件就会发生偏离,进而将工件的加工精度降低。工件在工作台上安装以后,需要进行准确的定位,从冲压模具的结构、冲压的安全性、操作控制等方面进行考虑,合理的对精加工零件进行定位。
(3)导向。导向结构负责冲压模具的上下冲压路线,在工件精加工过程中需要保证凹凸模在冲压加工时满足标准要求。冲压模具中常用的导向装置是导柱,起到固定装置的作用,同时要保证在精加工过程中导柱要和模块、压料板之间有一定的距离,防止因为冲压超程而造成导柱的损坏。
(4)固定。在冲压模具固定部件有很多,例如螺钉、螺母、弹簧等,每一个部件在其中都发挥着巨大的作用,在冲压模具使用前,要先对其各部件的完整性、安全性进行检查,在精加工过程中要及时的对各个零件进行调整[2]。冲压模具的冲压很大,如果工件没有固定好,在冲压加工过程中就会发生偏移,影响其加工精度,所以将其工件安全的固定在工作台上进行冲压生产,并保证冲压模具各部件的安全和完整。
2.2机械零件精加工技术
在机械零件生产中机械精加工是一个严密的工序,机械零件的精加工需要保证其精度达到要求,才可以体现精加工的作用,机械零件精加工过程中需要操作人员结构一定的先进技术完成精加工生产。当前我国的机械零件精加工技术有磨削加工、切割加工、表面加工、机械制图等技术。
(1)磨削加工技术。磨削加工技术需要借助一定的磨床设备完成,经过磨削处理后的工件,再安装到冲压模具上进行精加工,这样可以保证机械零件的加工精度。而常规的机械零件加工方法会给零件带来不同的问题,比如表面粗糙、精度低等,这些问题在冲压模具精加工中不会出现。
(2)切割加工技术。我国机械生产、制造企业已经开始进行机械自动化生产,在机械自动化生产中数控技术是常用的自动化技术,切割加工技术是数控技术中的一种,在冲压模具精加工中,现使用切割加工技术对机械工件进行切割,将其多余的部分进行切除,为冲压加工提供方便。
(3)表面加工技术。在机械零件完成精加工后,零件上可能出现不同程度上的磨痕,这些磨痕是由在进行冲压加工中冲压过于集中造成的,如果没有技术对这些磨痕进行处理,就会影响到机械零件的加工质量。机械零件完成冲压加工以后,使用表面加工技术对其中出现的磨痕等表面问题进行处理,保证机械工件表面的光滑,不影响其加工质量。
所谓的纹理分析技术其实质上是一种基于图像处理与模式识别双重功能的一种新型分析手段,而它的分析原理则是利用一定的图像处理技术从被检测物件上提取出物件固有的纹理特征,然后再通过对这些特征的识别处理从而获得被测物件的定性描述的过程。在现今的机械零件加工工艺中, 零件表面所产生的纹理虽然在整体上表现出某种规律性的变化,但是其局部却又是十分随意的。
其实不论是对于零件的纹理识别,还是对于识别之后的数据处理,这些复杂的工序都离不开计算机的辅助,现如今,计算机对于机械零件表面的纹理分析与识别已经成为众多学者探讨研究的课题。以往对于机械零件的区分,都是采用计算机对于图像的识别处理技术,先由计算机识别器通过多次扫描处理将零件的所有局部纹理都统一存入计算机中,然后通过计算机的图像快速匹配技术将之前扫描所得到的区域性图像整合拼接起来,这样才可以识别出机械零件的全貌。而这一切都离不开计算机的全程参与。【1】
针对以往这种零件识别技术缓慢繁琐的问题,本文就将讨论如何单从区分机械零件表面的加工工艺就可以快速地区分机械零件的方法。目前对于这种新型识别方法的理论研究还比较少,所以为了解决传统纹理识别方法不能有效地分析机械零件纹理这一困局,此次研究通过考察大量经过不同处理工艺所加工的机械零件产品,在对其零件表面纹理分析的基础上,大胆建立了一种名为“16点纹理圆模型”的计算方法,同时还突破性的提出了一种识别各类加工手段的函数算法。
1.机械零件表面纹理特征提取
在工厂加工各类机械零件时,由于切割刀具会因各种外界因素的干扰而在实际的行径过程中会出现一些微妙的偏离,而这种微妙的偏离就会在被打磨零件上形成某种具有一定走向的特殊纹路,并且这种纹路在零件的表面会表现出某种规律性。【2】为了更好的获得零件局部的纹理特征,自此便引入了一种叫做“纹理圆”的思想。
纹理圆示意图是一个通过车削工艺加工而成的零件圆端面图, 他的纹理方向为螺旋型,而以零件上某点为圆心,以一定长度为直径在零件上做圆所得到的圆圈,就被称为“纹理圆”。
在这个人为的“纹理圆”上,就有:
(其中dB:角度为B的直径。B=π/m,2π/m,…mπ/m。在所绘“纹理圆”的每条直径上,每隔一个像素长度取一点,共2w+1个像素点,这些像素点灰度值为fB(i),像素坐标为(xB(i),yB(i)))
当得到上述所有相关数据时,运用“双线性插值法” 计算出所绘“纹理圆”直径上的各个像素点灰度值fB(i), 然后再通过这些计算出的像素灰度值得出标准差S(dB),而其最小值所对应的那条直径所构成的角度H,就是此“纹理圆”的整体纹理方向。【3】
2.机械零件表面纹理特征分析
2.1. “16点纹理圆” 模型。
该模型的计算方法是通过再被测零件上按上述方法依次绘制出16个直径统一,大小适中的“纹理圆”,并在这些所绘制出的“纹理圆”上统计整合出S(dB)(直径像素灰度值标准差)、Z(特征参数)、O(x,y)(圆心坐标) 等参数的具体数值,具体的数据定义和参数说明如下:
2.2.基于“16点纹理圆”模型的纹理特征分析。
之所以要在对零件的纹路识别处理上引入“16点纹理圆”模型的理念,是因为在实际的机械零件制造过程中,负责切割打磨的道具不但会受到自身性质的影响,还会偶发性的受到环境中各类因素的突发性影响,这就会使所加工出来的零件在其纹路上也会表现出一些不确定性,此时“16点纹理圆”模型的理念的引入,就很好的解决了这种偶发性的数据偏差。
现就对如今较为常见的4种零件加工工艺进行分析。
2.2.1. “磨削平面纹理”特征分析。
整个零件表面呈 “斑点状”,且纹理圆的方向性不是很强。
2.2.2. “车削端面纹理”特征分析。
该纹理近似“圆形”,由于在对其进行统计分析时容易出现较大误差,所以在具体的数据处理阶段需对相关资料进行筛选。【4】
2.2.3.“铣削平面纹理”特征分析。
纹理结果是一种“螺旋型”的纹路,并且该种工艺所加工的零件在统计分析中的随意性较强且没有特定的范围。
2.2.4. “刨削平面纹理”特征分析。
“直条形” 纹理,由于零件表面的纹理方向较近,为了减少误差,就要适时选择参数较好的纹理圆来计算Z(特征参数)。
3.基于16点纹理圆模型的加工工艺识别
3.1.利用算法描述与流程图。
本次课题性研究所利用的探究手法是大连调取相关实验数据,再引进新型计算公式,得出了一种新型的识别机械零件加工工艺的算法。
3.2.采用部分实验数据与结果分析。
表1为某零件上的一个“纹理圆”的直径像素灰度值的标准差。
通过一系列的相关测试,结果表明该零件所扫描图像的纹理特征在整体上呈现出“点斑状”, 表明该零件的加工工艺是“磨削”型且与实际的加工工艺温和。而这恰恰与新型“16点纹理圆理论模型”的计算结果是一致的。【5】说明“16点纹理圆理论模型”具有一定的可信度。
4.结语
本文通过对以往零件工艺判断手法的分析发现了其中的不足。而在此基础上建立起了一套新型的“16点纹理圆模型”,并由此提出了一种新型的机械零件工艺识别法。该种算法不但解决了零件偶发性误差的问题,同时也大幅度强化了工艺判断的过程,具有较大的应用前景与推广意义。
参考文献
[1] 张佳阳,张志胜,史金飞等.一种机械零件表面加工工艺的自动识别方法研究[J].仪器仪表学报,2010,31(8):1763-1768
[2] 孙保友.影响机械零件表面加工质量的因素及改善表面质量对策[J].中外企业家,2010,(6):174-175
中图分类号TH13 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2014)111-0148-02
在机械加工制造业中,在零件视觉检测中,对零件表面纹理进行提取和分析,对表面加工工艺进行识别已经是视觉检测系统中的一项重要应用。国内外的专家都对此加以关注并从多角度进行相关的研究,因为视觉范围有限,加上高精度的测量要求,目前对零件表面的视觉测量也往往是以零件部分图像的匹配度和拼接分析来对零件整体的表面加工特征进行分析,以此来判断零件表面的加工工艺和加工质量。机械零件在加工的过程中刀具的行程会在零件的表面制造出具有明显方向性的纹理,对表面纹理特征进行提取和分析是模式识别和处理方面的一种重要的方法,以此得出零件表面的处理过程,识别加工工艺。机械零件表面的纹理常见的有直条形、圆形和螺旋形等等,具有明显的方向性,通过对纹理的形、密度和方向等因素进行纹理的分析,识别表面加工工艺,为视觉测量中的图像匹配提供判断依据。
1 机械零件表面纹理特征的提取
1.1 机械零件表面纹理特征的产生
在对机械零件进行加工的过程中,通常采用车削、刨削、铣削、磨削等加工工艺进行零件表面的加工制造,但是在加工的过程中因为受刀具行程的作用会在零件表面产生出多种形状的纹理,如直条形、圆形和螺旋形等,其中以圆形纹理最为常见,本文即以圆形纹理为例,分析讨论纹理特征的提取和分析。
1.2 纹理特征的数字化表达
图 1 圆形纹理及局部解析
本文以圆形纹理为例,如上图1中的(a),首先分别在模板图和待匹配图中取若干个有重合可能的圆形,根据图像的大小来确定所选取的纹理圆的直径d,每个纹理圆圆心之间的长度大于圆形直径的一半。在各个纹理圆上取n条直径将纹理圆等分成2n个部分。如图1中的(b)图,纹理圆的解析,以此为例,将圆心设定为,两条直径之间的角度为,设定此角度的直径为,在直径上取以一个像素为间隔的多个像素点,则一条直径上总共会有像素点的总数为(2w+1)个,像素点的坐标为,则可计算像素点的灰度值,关系式如下:
(1)
(2)
根据灰度值的结果,来进一步计算灰度值标准差,具体关系式如下:
(3)
根据计算结果取最小的标准差所对应的直径角度为此纹理圆的方向角,再通过择优的方法计算平均值,得出工件表面整体纹理角度,从而得出模板图像的纹理走向。
1.3 纹理走向变化规律的分析
我们对两张图像进行对比,第一张图像为水平角度拍摄,第二张图像为模拟工件抖动拍摄,按不同角度进行旋转拍摄。对两张图象的有重合可能性的纹理进行分析和计算,绘制纹理角度变化曲线图。我们选择不同的部分重复进行拍摄和对比的过程,拟出局部图像的旋转纹理变化曲线图,然后对两张相邻局部的图像纹理进行匹配,先计算图像的纹理走向再进行旋转角度的确定。
2 零件加工工艺的识别流程
通过对大量纹理的提取和分析,建立了纹理圆的模型,在此基础上,设计出一种自动识别加工工艺的算法。机械零件表面加工工艺的自动识别流程如下:
对试验用纹理圆直径上的各个像素的灰度值标准差加以检测,测试结果都符合正态分布的要求,此机械零件图像表现为点斑状的纹理特征,与纹理圆理论模型是相适应的,自动识别加工工艺方法为磨削加工,与实际采用磨削加工的工艺相吻合,说明此种方法实际有效。
3 结论
机械零件表面的纹理特征对判断零件表面的加工工艺具有重要的参考作用,本文通过对纹理特征的提取和分析,解读零件表面纹理的数字表达,通过计算和分析,研究纹理走向的变化规律,从而建立纹理圆模型,设计一种自动识别加工工艺的方法和流程。测试表明,此方法能够正确识别零件表面采用车削、铣削、刨削和磨削四种加工方式中的哪种加工方法,为视觉测量的图像匹配开辟了一条新路。
参考文献
中图分类号:TG580.692 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2016)11(b)-0083-02
在精密机械零件的制作与加工的进程中,全面地提升精密机械零件精细加工质量是极为关键的,其设计了多样化的加工技术。而去毛刺与抛光两大问题一直被视为精密机械零件自动化生产进程中最大的弊病[1]。宇航产品要求10倍显微镜下观测无微小毛刺,零件表面不能有任何划伤,毛刺作为多余物一旦掉落就会严重影响卫星的安全性能。只有在高端新工艺、新技术的辅助下,机械产品的应用性能与外部美观度才有所保障。磨粒流加工、热能去毛刺和电化学加工3种新工艺技术在对金属零件表面进行处理之时取得了良好的效果[2]。
1 分析各类精密机械零件去毛刺与抛光加工的重要意义
在工业化以及自动化进程不断加速的局势中,只有机械零件毛刺在去除的情况下其零件表面的质量才会相应f 提升,也就是说无论是在产品的性能还是在装配与外观的质量以及使用年限上均达到改良与优化的效果[3]。例如在航空发电机机械系统传动中,只有去除毛刺,才会有效地规避传动系统卡死问题的出现;此外,在切削加工和装配的环节,毛刺和锐边消除以后才会强化机械零件抗疲劳的能力,从而延长机械设备使用的年限。总之,去毛刺和提高表面精度是机械零件在生产制造过程中不可缺少的工序,其可能会消耗一定的人力、物力以及财力,但是在优化产品性能方面发挥关键性的作用,可以认为去毛刺工艺环节的有效落实可以推动机械制造企业可持续发展前进的历程。
2 探究精密机械零件的去毛刺
2.1 机械去毛刺
这是一种借助切削加工去毛刺的方法,只有在加工刀具与被加工零件的毛刺或导角部位相切时,才能达到去除毛刺的目的。
2.1.1 基本工作原理
即动力刷去毛刺,这种加工方法在操作之时是极为简易的,面对经机械加工之后的零件,对其去毛刺之时,对刷子可以采用手工操作的措施,也可以使用机械操作的方法,一旦应用的是机械操纵刷子去除零件表面的毛刺,可以被称之为动力刷去毛刺或机械刷去毛刺。对动力刷的工作原理进行概述,可以将其视为一种多刃切削工具,每条刷丝都在同步地进行切削工序。在实际的加工环节中,刷子始终与精密机械零件处于旋转运动或直线往复运动这类相对运动的状态中,刷丝能够对零件产生多次的压接、摩擦、切削和弹性冲击的效果,最终达到去毛刺与抛光加工的加工目标。
2.1.2 动力刷机械去毛刺特征
优点:去毛刺效果良好,不会使机械零件表面产生划痕,同时达到倒圆、抛光、去锈的效果;可以有效地增强零件耐磨性和抗疲劳性,从而延长其使用的年限;刷子种类具有多样性的特点,可以安置于机械设备之中;在加工成本上体现经济性的特点,同时易于操控。
缺点:机械零件以及刷子的外部构造等因素,均有可能成为去除复杂型腔内部隐蔽毛刺的屏障,此时细微孔和窄缝处的毛刺很难被彻底清除;一旦毛刺高度大于300 mm,该工艺技术就无法达到对其去除的目标;此外,动力刷使用的时长是极为短暂的。
2.2 挤压珩磨去毛刺
2.2.1 基本工作原理
应用挤压一种半固态的成粘弹性的磨料介质(一般由基料、磨料和添加剂组成)渗透于待加工零件的棱边、表面从而产生磨蚀作用,实现去毛刺、倒圆和表面抛光目的。磨料的最大挤压力=介质受阻通道的横截面积×机床挤压力×100%。这一新型技术在对机械零件进行加工之前,要将零件放置于特殊设计的封闭夹具内,一定的压力和流量的共同作用下珩磨介质往复通过零件,在反作用力作用下,零件被加工部位在径向受到一定力度的挤磨、切削,从而实现去毛刺、倒圆和抛光的目标。
2.2.2 挤压珩磨去毛刺特征
优点:适用范围广;在加工环节具有方向性;精加工时间短。
缺点:不适用于较小盲孔或容积较小的空腔零件;大型的机械零件难以加工;在对机械零件加工之时存在浪费材料的现象。
3 阐述三种新工艺应用的具体实例
3.1 磨粒流加工应用实例
以0.2 mm为直径的小孔、以1.5 mm为直径的齿轮、以25 mm为半径的通道,或者是直径为12 mm的叶轮在加工的环节中均可以采用磨粒流加工技g。也就是说,在不同尺寸精密机械零件制作与加工的过程中均可以采用这一类型的工艺技术。但是技术人员在对这一加工工艺进行应用的过程中,如果面对的对象是大型机械设施的某个零件,应该做好技术应用前期准备工作,即安设专门化的输送通道。
在卫星系统进排气管、进气门、增压腔、喷油器、喷油嘴、气缸头零部件的精加工环节,该工工艺技术拥有较高的应用率。比如说在专门2工位磨粒流的生产线上粗糙的气缸头铸造件实现被精细加工的目标,优化了生产效率(30件/h)。有关数据显示该加工工艺的应用,使气缸头铸造零件表面的粗糙度从Ra4μm或Ra5μm降至到Ra0.4μm,可见降幅是极为显著的;此外该加工技术在卫星系统进排气管结构上的应用,可以有效地使废气排放量减少8%,发动机功率有6%的增幅,汽车行驶的距离是原先的1.05倍。
3.2 热能去毛刺加工工艺
该类型的去毛刺加工工艺技术最大的特点就是能够完全地依据制造者的主观意念去清除处于任何位置的毛刺,甚至可以延伸至人工无法涉及的方位,比如所机械零件的交界位置、盲孔里的毛刺等,正因如此,该工艺技术中在航空零部件和五金配件去毛刺与抛光加工环节的应用体现出巨大的实用价值。此外,该去毛刺工艺最大的优势是最大限度地压缩了机械设备整体的加工费用,使生产制造产业在单位时间内生产出更多数量的零配件,有效地规避了重复加工现象的出现。
3.3 电化学加工工艺
电化学抛光工艺技术具体在那些具有高纯净度标准的零件、人体手术植入构件、瓶模或者是形状各异对策不锈钢零件中有广泛的应用。这里笔者重点提及的内容是ECM仅仅满足常规加工方法的需求,在形状特殊化轮廓(例如柴油机的燃油喷油器喷油嘴的腔体)以及边角形状的零件加工环节是难以适用的。而ECD应用在安全气囊推进系统内表面的通孔和汇流板内部阶梯相交孔这类工件上之时,在对孔和边角进行去毛刺之时存在较大的难度系数;ECP可以大幅度地提高铣削三维轮廓(滚针轴承的滚针)表面的抛光效果。
4 结语
总之,机械零件欲要实现精加工的目标,去毛刺与抛光加工工艺技术就必须及时地引进与应用,但是技术人员在对磨粒流加工、热能去毛刺和电化学加工技术应用之时,一定要对机械零件的形状、尺寸等因素进行综合的分析[4],同时坚持经济性的原则,从而选择最优质的工艺技术,使卫星零件和机械零件的性能达到全面优化的目标,为我国制造行业获得更为宽阔的发展空间。
参考文献
[1] 赵奔,魏凯,刘超,等.高压开关液压机构零件热能法去毛刺工艺研究[J].高压电器,2013(3):134-138.
近年来数控技术发展十分迅猛,数控机床的普及率也越来越高。但仅有数控机床,并不能加工出高质量的零件,因为数控机床的执行是最终要通过程序完成的。编写合格的程序才是零件在数控机床上完成加工的关键。
《机械零件数控加工》是高职数控专业的核心课程,它采取项目教学的方式,培养学生的数控编程加工的职业能力。但是在学生完成学习项目的过程中,出现一些问题。下面我们就学生在使用GSK928TDB车床数控系统编程中出现的问题进行分析,共同探讨数控编程的教学思路,找出相应的解决办法。
一、明确数控编程及加工步骤
在《机械零件数控加工》教学过程进行到一定阶段,学生初步掌握了一定的编程命令,但在完成学习项目的编程部分时,发现一部分同学不知如何下手。
以上的问题,比较容易出现在完成第一个项目的过程中,究其原因,主要还是由于对数控编程的步骤不清楚,思路不清晰造成的。在教学过程中,一定要把数控编程的步骤讲透,形成一个很清晰的流程:
第一步:首先阅读零件图纸,帮助学生分析零件的轮廓形状,明确图纸的技术要求、工件的材料、加工性能以及工件数量等;
第二步:根据零件图纸的要求制定加工工艺,其内容包括确定刀具的运动方向、运动轨迹、确定和分配加工余量、切削用量(主轴转速、进给量、吃刀深度)以及辅助功能(换刀、主轴正转或反转、切削液开或关),从而制定大致工艺步骤;
第三步:分析尺寸,对编程中出现的数值进行计算,对可能出现的误差进行分析。
第四步:根据零件图和制定的工艺内容,再按照所用数控系统规定的指令代码及程序格式进行数控编程;
第五步:将编写好的程序,输入到数控机床的数控装置中。运行程序,加工出符合图纸要求的零件。
从以上数控加工的过程中可以看出,数控编程的步骤可谓环环相扣,我们在教学过程中一定要引导学生学会从零件图纸着手,逐一推进,这样反复训练,学生自然会找到数控编程的诀窍。
二、加大工艺分析力度,引导学生正确编程
学生在实施“简单轴类零件的数控加工”项目时,我们发现学生的加工工艺方案设计有问题,比如不退刀、不回到安全位置就进刀,直接后果可能导致撞刀,以及不知如何选择零件加工的路径等问题。
这个问题说明学生在工艺分析和制定加工工艺方案时有困难。工艺分析是数控加工过程中较为复杂又重要的环节,与加工程序的编制、零件的加工质量有着密切的关系。零件在加工之前必须进行周到、缜密的工艺分析。数控机床加工工艺比普通机床加工工艺更为复杂,更为详尽。在教学中主要强调以下几个方面:
1、熟悉数控加工工艺的特点
(1)数控加工工艺的内容十分具体。许多具体的工艺问题如工步的划分、对刀点、换刀点、走刀路线等不能像普通机床加工时可根据操作工人自己的经验和习惯自行决定,而应成为必须认真考虑的内容,并正确地选择编入加工程序中。
(2)数控加工的工艺处理相当严密。实践证明,数控加工中出现差错或失误的主要原因是加工工艺方面考虑不周或计算与编程时出现错误,所以要求编程人员必须具备较扎实的工艺基础知识和较丰富的工艺设计经验。
2、引导学生安排合理的加工路线
加工路线是指数控机床加工过程中,刀具相对于零件的运动轨迹和方向。合理地安排加工路线对于数控加工是非常重要的。加工路线的恰当选择不仅可以提高加工效率,还可提高加工质量。而学生往往不能清楚地确定最佳加工路线,在教学过程中必须正确引导学生妥善安排加工路线。在教学中,应针对零件的加工中经常容易出现的典型结构的加工路线进行比较分析讲解。
例如:锥面的加工路线分析:
(1)阶梯切削路线。在图a中,加工中刀具沿着平行于Z轴的方向加工,可以使用G90或G71指令,此种加工路线,刀具切削运动的路线最短。
(2)平行于锥面的切削路线。在图b中,每次刀具沿平行于锥面的倾斜方向加工。按此路线加工,刀具切削运动的距离较短,但每次切削的初始位置的确定较复杂。
(3)斜线加工路线。在图c中,每次切削从右端开始加工到左端锥顶。它只需确定每次背吃刀量a,和最大吃刀量,编程方便。计算较复杂,且刀具切削运动的路线较长。
以上只是我们列举的一种常见的加工路线,在教学中应告诉学生,在实际加工中,要根据具体的加工情况选择合理的加工路径。
3、教会学生确定合理的切削用量
一个完整的数控加工程序,还必须考虑加工时切削用量的选用,切削用量主要包括数控机床的主轴转速、进给速度、背吃刀量等。在教学中应帮助学生掌握合理选择切削用量的原则:粗加工时,一般以提高生产率为主。精加工时应主要保证加工精度,并兼顾切削效率、经济性和加工成本。只有学生弄清楚以上内容,进行数控编程才会得心应手,这也是数控编程教学中我们着重讲解的知识点,数控编程是机械加工知识的综合应用,在教学过程中要循序渐进,让学生在不断练习的过程中逐步找到编程的技巧。
以上是我们在实际教学过程中的一些体会,其目的在于让学生不仅明确了数控编程的方法和步骤,而且知道了其重点在于数控加工工艺的分析,如加工路线和加工工艺等的选择。这样,通过完成本课程的每个项目,学生就能真正掌握机械零件的数控编程。
参考文献:
随着社会的不断发展进步,忽视学生个性发展的统一规格教育的弊端不断显露出来,造成大学教学出现费时低效的局面。随着教育改革的不断发展,差异性教育符合了现代教育理念,针对学生的个体差异,以及教育部因材施教的教学原则,从以学生为本,满足学生需求的基本目的出发进行分层教学,使不同层次的学生都能在自己的“最近发展区”内获得发展。
因此在我国高等院校,尤其是高职院校中,综合分析多种情况,进行分层教学的的研究越来越广泛,并且不断深入。现针对我校的具体情况进行分析和研究,并通过实验,得出实验结果并进行分析。
1 学生个体发展的不同要求进行分层教学
我院属高等职业技术院校,存在很多鲜明的特点。招生生源多样化;招生的学生思
想活跃,差异较大;学生能力水平不以及机械零件数控加工这门课程本身的特点等等,都为实施分层教学提供了必要依据和可操作性。
1.1高职院校招生途径和生源多样化。
现我院的招考途径主要有自主招生,单考单招、国家高考统一招生等几种方式,每种招
生方式对学生的能力考核和要求都是不同的;就生源上讲,有普高生和中职生。由于高中阶段教育侧重不同,普高生和中职生在理论掌握和动手能力等方面都有很大的不同。因此,重视这种不同,根据各自不同的特点进行分层教学是非常必要的。
1.2学生自身特性的差异。
学生自身能力差异在实训实践课堂表现会更加明显,往往这种差距比较大,这也为我们
分层教学提供了条件。数控加工实训课程是一门动手能力要求很强的实践课。而由于我们招生生源的不同,中职生和普高生在实践经验和动手能力方面存在着很大的差异,这给我们提供了分层教学的理论基础。
1.3学生职业生涯规划的不同。
高职学生对自己的职业生涯已经有了基本的规划。因此学生对课程内容的难度需求会有不同。进行分层教学可以使学生有目的的进行学习。
2 《机械零件数控加工》课程特殊性的需要
近年来随着职业学校招生途径的多样化,不同生源之间文化水平和技能水平差距越来越大,普通的统一的课题教学模式和内容已经不能满足不同水平学生的学习需求。特殊的课程教学模式和要求更加适合分层教学模式
2.1目前我们的数控加工实训课程存在的主要问题。
统一的教学内容不适合个人能力上存在梯度的学生。数控加工实训课堂教学内容一样,但高职学校的学生的能力和需求差距很大。比如原中职的同学,已经掌握基本的设备操作方法,能加工普通的机械零件;但普通高中升上来同学,数控机械设备还是第一次见到,可以说是零基础能力,相对后期的学习压力就会很大。
2.2统一的教学方式,学习效果不好。
现在统一规格的教学内容,在教学和实践过程当中,往往是几个会做的同学包办所有零件的加工。这样就会造成水平高的同学没有更进进步,水平低的同学没有学到知识。同学之间的能力差距会越来越大。
2.3课堂氛围不活跃。
由于同组的人能力相差悬殊,缺乏互相的学习、沟通和协作。
2.4考核评价激励作用不足。
由于学生的能力和未来的就业方向的差异,同样的考核评价体系起不到足够的激励作用。
3 分层教学形式的确定和实施
通过分析我校学生的各方面特点,以及根据《机械零件数控加工》课程的具体特性,以大一第二学期的某班级学生为主体,我们制定了分层教学模式,并进行了实验。
3.1以学生为本,满足学生需求
根据学生的不同水平进行层次的划分。在了解学生的生源、能力、学习意愿的基础上把
学生初步分层几组,进行分层次的教学和辅导,经过一段时间后,根据学生学习的状况可以进行二次的分层,即实现动态的分层,满足不同时间段学生的真实需求。同时要注意分层的隐形性,考虑到学生自尊心和自信心的保护。
3.2因材施教,打造饱满课堂
根据学生的分层,教师进行教学目标分层,重新进行了教学整体设计和单元设计,从而完成教学内容的分层;在上课过程中对学生进行分层的辅导。充分把握辅导时间和辅导内容,使整个课堂人尽其才,充满生机和活力。
3.3分层考核,有效激励。
对学生课程考核进行分层。消除以前的顺序排名制,进行分层次顺序排名。对每个层次优秀的学生进行同等的激励,对在同一层次里成绩提高的学生进行特别的奖励。这样使得学生能够充满学习的渴望,不断要求进步。使考核真正对学生进步起到激励作用。
3.4 实施结果分析
通过一个学期的分层教学。试验班级和其他并行班级相比,学习热情和学习效果都有了明显的提高。在教学过程检查记录中发现,课堂热情和课堂纪律和学生参与度都是比较高的;在课程结束后的数控中级考证中成绩也明显优于其他班级。
因此,分层教学在《机械零件数控加工》课程中的应用是非常必要的。同时此种学方式也适用于其他以操作训练为主的实训课程中。
参考文献: