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中圖分類號:TU984 文獻標識碼:A 文章編號:
盡量減少各種不利因素對機械加工精度的影響,提高生產率,降低加工成本,已成為機械加工中值得深思的問題。
1.1 加工原理誤差
主要是指采用了相似的成型或輪廓進行加工而產生的誤差。這一加工方式雖然有原理上的誤差,但是一般都可以簡化機床結構或刀具形狀,甚至提高生產效率等,都可以得到比較高的機械加工精度。所以,只要其誤差不超過一定的范圍,在機械加工生產中是可以得到比較廣泛的運用的。
1.2 工藝系統的幾何誤差
如機床、夾具、刀具的制造誤差,工件因定位和夾緊而產生的裝夾誤差,這一部分誤差與工藝系統的初始狀態有關。
1.2.1 機床的幾何誤差
對工件加工精度影響較大的機床誤差有:主軸回轉誤差、導軌誤差和傳動鏈誤差。機床的制造誤差、安裝誤差和使用過程中的磨損是機床誤差的根源。
1.2.2 夾具誤差與裝夾誤差
夾具的作用是使工件相對于刀具和機床具有正確的位置,夾具誤差主要是指夾具的定位元件、導向元件及夾具體等零件的加工與裝配誤差,它與夾具的制造和裝配精度有關,直接影響工件加工表面的位置精度或尺寸精度,對被加工工件的位置精度影響最大。在設計夾具時,凡影響工件精度的有關技術要求必須給出嚴格的公差。粗加工用夾具一般取工件相應尺寸公差的1/5~1/10。精加工用夾具一般取工件相應尺寸公差的1/2~1/3。另外,夾具的磨損也將使夾具的誤差增大,從而使工件的加工誤差也相應增大。為了保證工件的加工精度,除了嚴格保證夾具的制造精度外,還必須注意提高夾具易磨損件的耐磨性,當磨損到一定限度以后,必須及時予以更換。
1.2.3 刀具誤差
刀具誤差是由于刀具制造誤差和刀具磨損所引起的。機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(如普通車刀等)的制造誤差,對加工精度沒有直接影響;定尺寸刀具(如鉆頭、鉸刀、拉刀等)的尺寸誤差直接影響被加工工件的尺寸精度;成形刀具和展成刀具(如成形車刀、齒輪刀具等)的制造誤差,直接影響被加工工件表面的形狀精度。另外,刀具安裝不當或使用不當,也將影響加工精度。
1.3 工藝系統的動態誤差
在加工過程中產生的切削力、切削熱和摩擦,它們將引起工藝系統的受力變形、受熱變形和磨損,影響調整后獲得的工件與刀具之間的相對位置,造成加工誤差,這一部分誤差與加工過程有關,也稱為加工過程誤差。
1.3.1 定位誤差
定位誤差指的是由于工件在夾具上定位不準而造成的加工誤差,它包括基準位移誤差和基準不重合誤差。一般情況下,加工過程的工序基準應與設計基準重合。在機床上對工件進行加工時,須選擇工件上若干幾何要素作為加工時的定位基準,如果所用的定位基準與設計基準不重合時,就會產生基準不重合誤差。在采用調整法加工一批工件時,基準不重合誤差等于定位基準相對于設計基準在工序尺寸方向上的最大變動量。采用試切法加工則不存在定位誤差。而基準位移誤差則是指工件在夾具中定位時,由于工件定位基面與夾具上定位元件限位基面的制造公差和最小配合間隙的影響,導致定位基準與限位基準不能重合,使各個工件的位置不一致,從而給加工尺寸所造成的誤差。
1.3.2 工藝系統受力變形引起的誤差
在進行零件加工時,加工工藝系統會在各種阻力的作用與反作用下產生一定程度的變形,使得了刀具、工件等位置發生一定的變化,也必然會造成機械零件加工誤差的逐步增大。而這種因受力變形引起的誤差,主要是由以下因素造成:
(1)機床的剛度。機床一般都是由很多零件、部件組成的,而這些零部件由于自身剛度不足等原因,必然會產生不同程度的誤差。同時由于機床受到摩擦力、結合面接觸變形、間隙過大等因素的影響,使得機床的整體剛度發生變化。
(2)加工零件自身的剛度。當加工零件自身的剛度相對于機床、刀具、夾具等來說比較低時,會由于機械零件自身的剛度不夠而產生變形,進而導致了機械零件加工精度的降低。
例如車削細長軸時,在切削力的作用下,工件因彈性變形而出現“讓刀”現象。隨著刀具的進給,在工件的全長上切削深度將會由多變少,然后再由少變多,結果使零件產生腰鼓形。
1.3.3 工藝系統受熱變形引起的誤差
在機械零件加工過程中,其工藝系統一般都會受到各種熱能的影響,進而產生了一定的溫度,發生熱變形,由于工藝系統熱源分布的不均勻性及各環節結構、材料的不同,使工藝系統各部分的變形產生差異,這種熱變形在很大程度上破壞了刀具、零件的正確位置以及運動等關系,從而產生了機械零件的加工誤差,尤其對于精密加工,熱變形引起的加工誤差占總誤差的一半以上。減少工藝系統熱變形的途徑:①減少工藝系統發熱和采取隔熱措施。②改善散熱條件。③均衡溫度場,加快溫度場的平衡。④改善機床結構,合理選材,減小熱變形。
1.3.4 內應力重新分布引起的誤差
內應力是指外部載荷去除后,仍殘存在工件內部的應力。
內應力是由于金屬發生了不均勻的體積變化而產生的,體積變化的因素主要來自熱加工或冷加工。有內應力的零件處于一種不穩定狀態,一旦其內應力的平衡條件被打破,內應力的分布就會發生變化,從而引起新的變形,影響加工精度。減少或消除內應力的措施:①合理設計零件結構,盡量簡化結構,使壁厚均勻、結構對稱等,以減少內應力的產生。②合理安排熱處理和時效處理。③合理安排工藝過程。
2 保證和提高機械加工精度的主要途徑
保證和提高機械加工精度的主要途徑大致可概括為以下幾種:直接減小或消除誤差法、轉移誤差法、補償誤差法、均分誤差法、誤差平均法、就地加工法。
2.1 直接減小或消除誤差法。生產中應用較廣的一種基本方法。它是在查明產生加工誤差的主要因素之后,設法消除或減少這些因素。例如細長軸的車削,現在采用了大走刀反向車削法,基本消除了軸向切削力引起的彎曲變形。若輔之以彈簧頂尖,則可進一步消除熱變形引起的熱伸長的影響。
2.2 轉移誤差法。就是轉移工藝系統的幾何誤差、受力變形和熱變形等誤差,使其從誤差敏感方向轉移到誤差的非敏感方向。如磨削主軸錐孔保證其和軸頸的同軸度,不是靠機床主軸的回轉精度來保證,而是靠夾具保證。
2.3 補償誤差法。人為地造出一種新的誤差,去抵消或補償原來工藝系統中存在的誤差,盡量使兩者大小相等、方向相反,從而達到減少加工誤差,提高加工精度的目的。
2.4 均分誤差法。在加工中,對于毛坯誤差、定位誤差引起的工序誤差,可采取分組的方法來減少其影響。其實質就是把原始誤差按其大小均分為n組,每組毛坯誤差范圍就縮小為原來的1/n,然后按各組分別調整加工。
2.5 誤差平均法。利用有密切聯系的表面之間的相互比較和相互修正或者利用互為基準進行加工,以達到很高的加工精度。在生產中,許多精密基準件(如平板、直尺、角度規、端齒分度盤等)都是利用誤差平均法加工出來的。
關鍵詞:假正品;產生原因、區間;解決措施
Key words: false genuine;the reason and interval;the solution
中圖分類號:TH2 文獻標識碼:A 文章編號:1006-4311(2017)24-0126-02
0 引言
機械制造企業,在對機械零件進行機械加工的過程中,因零件的工藝基準與設計基準不重合時,需要利用工藝尺寸鏈計算工序尺寸和公差,在此過程中會出現工序尺寸超差而設計尺寸合格的“假廢品”現象。此時工藝人員必須計算出“假廢品”出現的區間,在此區間安排復檢;具體方法是:設計尺寸便于直接測量的,直接測量判斷其是否合格;不便于直接測量的,便測量其他相關尺寸最后推算出設計尺寸再判斷其是否合格,以防止“假廢品”被當做真廢品扔掉而造成不必要的經濟損失。
除“假廢品”外,在機械產品的加工中,還有一種與其相似的“假正品”現象。其產生原因與“假廢品”現象相同,都是由于在機械加工中工藝基準與設計基準不重合時利用工藝尺寸鏈計算工序尺寸和公差時出現的,只不過它正好和“假廢品”現象相反,前者是工序尺寸超差而設計尺寸合格,而“假正品”則是工序尺寸合格而設計尺寸超差。對此我們做了一定的研究。
1 案例
如圖1所示,是某礦山企業輸送機上用壓板零件局部簡圖,在用調整法鏜削兩孔O1、O2時,均以M面為定位基準,需標注鏜削兩孔的工序尺寸。因該零件加工后,在檢驗兩孔孔距時,其測量不方便,試標注出測量尺寸A的大小及偏差。若A超差,可否直接判斷該模板為廢品?
2 解題過程
3 結果分析
通過尺寸鏈的計算可以看出,測量尺寸A的公差為0.24,而設計尺寸80±0.1的公差為0.2,TA>T80,由此可知,若A超差,就可直接判定該壓板因該尺寸不合格而為廢品。若反過來,是否A合格,兩孔中心距尺寸80±0.1mm就合格呢?現分析一下這個特例:假設壓板加工好后測得A的實際尺寸為50.08mm,而兩孔尺寸均為?準30.04mm,則兩孔中心距為50.08+30.04=80.12(mm)。顯然大于設計尺寸而超差,是不符合設計要求的,也就是該壓板為廢品。但工序尺寸是合格的,這就是前面提到的出現了“假正品”問題。若“假正品”問題不解決,工人將會將本工序產生的廢品當做正品轉入下一道工序繼續進行加工,就會造成不必要的浪費。
4 解決措施
為此“假正品”問題的解決辦法同“假廢品”一樣,他要求工藝人員在計算出工序尺寸和公差后,進一步將“假正品”出現的區間計算出并標明,保證工人在“假正品”出現的區間對工件進行復檢,復檢辦法也同假廢品一樣,就是直接測量或推算出設計尺寸的實際值,將其與理論值相比較,若實際值在理論要求的范圍內則為正品,否則即為廢品,廢品必須及時報廢以免造成不必要的浪費。
那么“假正品”出現的區間如何計算?這是工藝人員應具備的基本能力,其 “假廢品”區間的計算方法是將工序尺寸的公差比設計尺寸的公差減小的那一部分補出來,上下對稱的補,補出的兩部分即為“假廢品”出現的區域,也就是要求復檢的區域。同樣的道理,“假正品”區間的確定辦法是將工序尺寸的公差比設計尺寸的公差大出的部分減掉,上下對稱的減,減去的兩部分即為“假正品”出現的區域,也就是需要復檢的區域。
以前述的例題為例。工序尺寸A的公差為0.24mm,設計尺寸的公差為0.2mm,工序尺寸的公差比設計尺寸的公差大0.04mm,所以將工序尺寸的公差從上向下減0.04mm,從下向上加0.04mm,分成三部分如下:
50區間為正品區,50與50為“假正品”出現的區域,即需復檢區域。驗證如下:
①當兩孔為最大極限尺寸,測量尺寸A為50.06mm時,孔心距為80.1mm,出現最大極值。若A超過50.06mm,則出現廢品,但若兩孔尺寸小于最大極限尺寸,則有可能出現正品。若Amm大于50.1mm,則即使兩孔為最小極限尺寸30mm,兩孔中心距尺寸仍超差。
②兩孔為最小極限尺寸,測量尺寸A為49.9mm時,孔心距為79.9mm,出現最小極值。若A小于49.9mm,則出現廢品,但若兩孔尺寸大于最小極限尺寸,則有可能出現正品。若A小于49.86mm,則即使兩孔為最大極限尺寸,孔心距尺寸仍超差。由此得出結論:當測量尺寸A超出50mm范圍時,能直接判斷該模板為廢品;當測量尺寸A=50mm時,壓板為正品,無需檢驗;當測量尺寸A在50mm與50mm兩個區間范圍時,模板可能是正品,也可能是廢品,必須復檢。復檢辦法是:測出兩孔和A的實際尺寸,推算出孔心距的實際值,與理論值比較判斷其是否合格。若為正品則送入下一道工序繼續進行加工,若為廢品而且無法修復則可直接報廢。
5 結語
綜上所述,不論是“假廢品”還是“假正品”,都是在機械加工生產過程中,所表現出來的實際的問題,嚴重影響著企業對產品質量的管理控制,是企業工藝人員必須認真對待的。在我們與某機械企業的機械加工工藝人員,一起將上述研究應用到機械零件的加工中,說明了尺寸鏈的計算是編制機械產品加工工藝中的重要環節,正確的計算與應用,就可以減少不必要的機械加工工時,達到縮短產品的生產周期,保證產品質量,進而提高經濟效益的目的。
參考文獻:
[1]吳拓.機械制造工藝與機床夾具[M].北京:機械工業出版社,2006.
關鍵詞:機械零件;加工;工藝
在機械零件制造業中,由于組成零件的材料、結構和技術要求各不相同,各種工具的用途和性能也不同,所以各種零件的加工工藝是不同的。
1 機械零件加工工藝
1.1工藝概述
在加工機械零件之前首先要選料、確定毛坯。正確選擇毛坯的刪選加工方法,這樣有利于提高機械零件加工的合格率和利用率。在選擇毛坯時,應考慮零件的復雜程度、生產批量的大小、技術要求等方面的因素。在通常情況下,主要應以生產類型來決定。對零件進行工藝分析,分析零件的材質、熱處理及機械加工的工藝性;分析零件主要加工尺寸、類型等方面的內容;分析加工零件的作用及技術要求。制訂工藝路線;選擇定位基準;確定各表面的加工方法。選擇機床及工、夾、量、刃具。加工不同的機械零件要對機床以及相關工具進行調試與校準,爭取做到開工前的設備準備充足,以免出現加工過程中的失誤與材料浪費。
1.2工藝特征
對零件的特征進行全面、系統而準確地分類可以使工作人員能夠更加方便地獲取零件的工藝和制造方面的信息等。從加工的角度來對零件的特征進行分類,可分為形狀特征、材料特征、精度特征、工藝特征、制造資源特征。
形狀特征是零件的加工特征中最主要的、種類最多的特征,主要是用來描述零件中具有一定功能的幾何形狀。材料特征主要用于材料的類型、熱處理要求與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、形狀公差、位置公差和表面粗糙度等方面的信息。工藝特征主要是對工序步驟、裝夾定位、切削用量、加工余量和走刀路線等工藝規則的信息集合。制造資源特征是對機床設備、定位和夾具裝置的資源集合。
2主要機械零件加工工藝分析
2.1軸類零件
軸類零件是旋轉體零件,這種類型的零件在加工過程中是經常遇到的零件之一。根據軸類零件結構形狀的不同,它可分為空心軸、階梯軸、光軸和曲軸等。
2.1.1軸類零件一般加工要求
一是零件圖工藝分析,要研究產品裝配圖,要做好技術要求的相關準備工作;二是精基準選擇,盡可能選設計基準或裝配基準作為定位基準,使定位基準與測量基準重合;三是粗基準選擇,選牢固可靠表面為粗基準,應選非加工表面作為粗基準。同時,粗基準不可重復使用;四是滲碳件加工工藝路線,一定要做到加工順序正確。因此,在制訂工藝規程時,盡量采用先進加工方法,制訂出合理的工藝規程。
2.1.2軸類零件加工的工藝分析
(1)軸類零件加工的工藝路線。軸類零件加工的工藝路線主要為:一是粗車D半精車D精車;二是粗車D半精車D粗磨D精磨;三是粗車D半精車D精車D金剛石車;四是粗車D半精D粗磨D精磨D光整加工。
(2)典型加工工藝路線。主要為:毛坯及其熱處理D預加工D車削外圓D銑鍵槽D(花鍵槽、溝槽)D熱處理D磨削D終檢。
(3)軸類零件加工的定位基準和裝夾。主要包括:以工件的中心孔定位。中心孔不僅是車削時的定為基準,又符合基準統一原則。以外圓和中心孔作為定位基準。這種定位方法能承受較大的切削力矩,是軸類零件最常見的一種定位方法。以帶有中心孔的錐堵作為定位基準。錐堵和錐套心軸上的中心孔即是其本身制造的定位基準,又是空心軸外圓精加工的基準。生產中,錐堵安裝后一般不得拆下和更換,直至加工完畢。以兩外圓表面作為定位基準,可消除基準不重合而引起的誤差。在加工空心軸的內孔時,可用軸的兩外圓表面作槎ㄎ換準。
2.1.3保證加工精度的方法
采取相應的誤差預防或誤差補償等有效的工藝可以控制對零件加工精度的影響。采用合適的切削液。切削液主要包括非水溶性切削液和水溶性切削液。刀具半徑的選定。刀具較小時不能用較大的切削量加工,刀具的半徑R比工件轉角處半徑大時不能加工。
2.2箱體類零件的加工工藝分析
箱體零件的典型加工路線為:平面加工-孔系加工-次要面加工。
(1)箱體加工定位基準的選擇。一是粗基準的選擇。一般宜選箱體的重要孔的毛坯孔作粗基準。由于鑄造時內壁和軸孔是同一個型心澆鑄的,因此實際生產中,一般以軸孔為粗基準。二是精基準的選擇。精基準的選擇一般優先考慮基準重合原則和基準同一原則。
(2)主要表面的加工方法選擇。一是箱體的主要加工表面有平面和軸承支承孔。二是箱體上公差等級為IT 7級精度的軸承支承孔,一般需要經過3~4次加工。箱體平面的粗加工和半精加工主要采用刨削和銑削,也可采用車削。當孔的加工精度超過IT 6級,還應增加一道精密加工工序。
(3)箱體加工順序的安排。由于箱體上的孔分布在平面上,所以先加工平面對孔加工有利。對于次要孔與主要孔相交的孔系,必須先完成主要孔的精加工,再加工次要孔。車床主軸箱體的孔系也可選擇在臥式加工中心上加工,因為減少了裝夾次數,提高生產率。
2.3齒輪零件的加工工藝分析
2.3.1普通精度齒輪加工工藝分析
齒輪在加工過程中可以分為若干個加工環節。第一階段是齒坯最初進入機械加工的階段。第二階段是齒形的加工,是保證齒輪加工精度的關鍵階段。第三階段是熱處理階段,主要對齒面的淬火處理。最后階段是齒形的精加工。應對定位基準面進行修整,以修整過的基準面定位進行齒形精加工,可以使定位準確可靠,以達到精加工的目的。
2.3.2齒輪加工工藝過程分析
(1)基準的選擇。一般基準的選擇可分為:對于空心軸,用兩端孔口的斜面定位;帶軸齒輪主要采用頂點孔定位;孔徑大時則采用錐堵。對帶孔齒輪在齒面加工時常采用以下兩種定位、夾緊方式。為了減少齒輪加工過程中的定位誤差,在加工齒輪時應注意:一是需要加工的齒輪定位端面與定位孔或外圓應在一次裝夾中加工出來;二是需要加工的齒輪在內孔定位時,其配合間隙應近可能減少,以利于精確度的提高;三是需要加工的齒輪、車床應選擇基準重合、統一的定位方式。
(2)齒輪毛坯零件的加工處理。齒輪零件的加工應注意對其毛坯的加工處理,當齒輪毛坯零件以齒頂圓直徑作為測量基準時,必須嚴格控制齒頂圓的尺寸精度。保證齒輪毛坯零件定位端面和定位孔或外圓相互的垂直度。需要提高齒輪內孔的制造精度,減小與夾具心軸的配合間隙。
(3)齒形及齒端加工。齒形加工方案的選擇取決齒輪精度等級、設備條件、表面粗糙度、硬度等。齒輪的齒端加工有倒圓、倒尖、倒棱和去毛刺等方式。齒端加工必須在淬火之前進行,通常都在滾(插)齒之后,剃齒之前安排齒端加工。
3 機械加工工藝對加工精度的影響
3.1熱變形對加工精度的影響
有三種熱變形會對加工精度產生較大的影響:第一種,刀具熱變形對加工精度的影響。降低刀具熱變形常會使用以下兩個方法:在刀具上涂抹劑;選用合理的切削參數。第二種,機床熱變形對加工精度的影響。所以女要采取相應措施降低因機床熱變形對加工精度的影響。第三種,工件熱變形對加工精度的影響。
3.2受力變形對加工精度的影響
解決這類問題的方法是適當地減小作用在工藝系統上的外力,增加工藝系統的剛度,這樣就可適當緩解外力對加工工藝系統的影響。
3.3幾何精度對加工精度的影響
前言
機械產品的性能多種多樣,其中耐用性與可靠性在很大程度上需要依靠精良的機械加工工藝。一個機械零件往往需要經過許多加工工藝才能完成,并且還要根據零件的大小、生產技術指標等因素選擇具體的加工方式,進行針對性的加工。
1.機械加工過程中的誤差形成分類
1.1定位過程與機床制造中形成的誤差
位誤差主要是在定位制造過程中出現數據誤差或基準不能重合等原因造成的;機床制造過程中造成誤差的原因分為三種:一是傳動鏈誤差,也就是傳動鏈兩端的傳動元件之間進行相對運動所造成,而且隨著傳動鏈不斷運動,產生的磨損過大,也會形成誤差;二是導軌誤差,導軌在運動中的磨損不平衡容易造成誤差出現;三是主軸誤差,主軸在瞬間回轉的過程中會產生平均變動量,這種現象產生的誤差會影響加工零件的精確度。
1.2刀具的幾何誤差和受力形變誤差
刀具在經過長期的切削工作后會形成磨損情況,逐漸改變工件的形狀與尺寸。刀具的自身尺寸與形狀會形成刀具幾何誤差,從而在加工工件時影響工件的加工精度。例如在煤礦機的加工中,如果工件在切削時剛度不足就容易產生形變,這種形變誤差對于機械加工而言影響是非常大的。此外,在切削過程中,力度大小會不斷變化,也會造成受力形變的誤差。
2.加工過程中的誤差補償法分析
誤差補償也就是在加工過程中,最大限度的降低加工誤差情況,制造出一種與之前誤差不同的新誤差形式,補償加工工藝中的原始誤差。例如在制造數控機床的滾珠絲桿時,機械師可以刻意的將螺距磨小,在裝配時產生的拉伸力會將螺距拉長,這時螺距就會達到標準大小,從而補償原始誤差。
2.1直接減少誤差
工作人員在明確發現誤差情況以后,可以直接采取改進措施。例如,在切削細長軸時,工件受到劇烈溫度影響而產生形變,工作人員可以進行反向切削的方式直接將形變減??;在磨削薄片工件的兩個端片時,可以將所有工件都利用環氧樹脂粘強劑粘連在同一塊平板上,將工件與平板都固定在吸盤上,上端面磨平之后取下,以上端面磨削程度為基準對其它平面進行磨平,可以直接減少薄片形變。
2.2有效誤差分組
在機械加工過程中,每個工序的工藝能力和加工精度都是標準化的,但是對于加工半成品時很難控制其精度。因此可以將半成品的尺寸按照誤差大小分為幾個小組,以減少誤差情況。機械師可以刻意調整工件與刀具之間的位置,以縮小工件的尺寸范圍達到降低誤差的目的。
3.加工工藝原則及要求
3.1礦零件加工工藝原則
礦機械零件的加工工藝直接關系到煤礦的生產效率。在這一過程中,很多因素都與煤礦的安全生產息息相關,在一定程度上還能直接決定煤礦的生產效率。因此,在設計礦機械的零件時,一方面應根據其規格、零件的大小以及零件的質量進行仔細的檢查。另一方面,應在規范工藝原則的前提下,積極改進零件加工技術水平,有效保證其加工精度,從而提高礦機械零件的有效利用率。在礦機械零件的加工過程中,對其加工工藝的要求也是十分嚴苛的。主要包括以下幾點:
(1)確立目標。礦機械零件的加工是建立在機械設置的整體要求之上的。只有當零件滿足礦機械的要求,才能保證煤礦的生產效率。
(2)確保質量。在機械加工前,應嚴格把好原材料的質量關,包括零件的質地和耐熱性等情況,確保原材料的質量,是礦機械零件加工的先決條件。
(3)確定毛坯。在礦機械零件的加工工藝中,對毛坯的質量也有很好的要求,確定合適的毛坯能大大促進礦產事業的發展。
4.制定工藝路線
在全方位了解相關零件特征的基礎上,應清晰的了解零件表面的處理方式,只有這樣才能為零件加工提供更好的基礎。完成這一項工作之后,應將零件劃分成不同的類型,其劃分類型主要包括精度、粗糙程度及其區域分布。再根據劃分情況制定加工工藝路線。
在整個加工過程中,應注重設備的選擇,加工設備的質量與零件的加工質量是密不可分的。其設備的選擇根據零件生產量的不同也不盡相同。如需大批量的生產礦零件,應選擇專用的工具夾和通用機床;如需小批量的生產礦零件,對于零件的切削用量應由主控人員來操作??偟膩砜矗诘V零件的成產中,不能輕易更改相關零件的規格和切削用量,只有這樣,才能保證礦零件生產的安全性和合理性。
4.1礦零件加工工藝的要求
煤礦機械零件加工工藝中應始終遵循“兩高一低”原則,高品質、高質量及低成本。應在保證加工質量的基礎上,最大限度地減少生產成本,從而提高煤礦生產的經濟效益。其要求應包含以下幾個方面:
(1)技術前提。優質的加工技術是煤礦生產的先決條件。即使現階段的煤礦產業得到了一定的發展,但是其整體技術水平還是較落后,所以,應以提高礦機械零件的加工技術為己任。
(2)設備的引進。在礦機械零件的生產過程中,先進的設備與機械是必不可少的條件之一。應盡可能拓寬自身的視野,向西方發達國家引起先進的設備,以促進我國煤礦事業的發展。
(3)加工理念的樹立。在礦機械零件加工中,應積極提倡加工自動化與機械化,引導相關人員樹立正確的加工理念,積極的學習先進技術,為更好地加工礦機械零件提供有效保障。
5.結束語
隨著國際機械加工工藝技術的不斷進步,我國機械加工技術水平不斷提高。技術是煤礦效益的基本前提,盡管煤礦產業的發展較為快速,但是其機械加工工藝水平發展較為緩慢。因此必須學習國際先進技術、引進先進設備,大力提高機械加工工藝水平,以提高質量為前提,降低生產成本,全面提高煤礦生產的經濟效益。
參考文獻:
[1]姜利平.煤礦零件機械加工誤差分析與工藝要求淺談[J].科技創新與應用,2013,(05):125.
1零件精度加工過程中的圖像擬合
在零件加工的過程中,通過計算機的仿真模擬現實中的零件加工過程,在運用過程中,首先需要對其特征及其數據進行采集。本文主要是通過零件處理的相關技術來對零件進行定位,進一步的獲得零件具體的邊緣數據信息,對此采取相應的方式方法,獲取相應的零件參數數據。通過對原型結構零件進行計算機的仿真模擬操作,運用最小二乘法的方法來對該圓形零件進行擬合,從而能夠較為準確的獲得圓形結構零件的參數信息。通過對其進行相關的科學實驗原理的分析,而這需要從中獲得相應的變量關系,首先是先從一種數據中(x1,,y1)(i=1,2,3…q)中來提取相應的自變量x以及和自變量相對應的y變量,它們之間的函數關系可以標識為y=G(x)。我們都知道在觀測的數據中,其自身帶有一定的隨機性的特征,因此在實際的計算中不必對函數y=G(x)中的所有點都要求經過區間(x1,y1)但是在對定點x1的誤差要求在規定的范圍內實現其值的最小化。而剛才所說的最小二乘法的具體工作原理可以表示為,如果在其中也存在一定數據變量關系(x1,,y1)(i=1,2,3…q),需要在相關函數空間內尋找一個相對應的函數y=Z1(x)的函數關系,經過計算使其誤差平方和為:而公式中Z(x)=βqU0(x)+βyU1(x)+…βqUq(x)其中(p<q)從公式中我們可以看出,零件在邊緣數據值可以作為其內在的圓孔的邊緣的測量點集(x1,,y1)(i=1,2,3…q),我們可以通過一種假設來得到相應的結果,比如它的圓心為W0(X0,Y0),半徑我們可以設置為r,通過計算我們可以得出函數G(x)在可描點W(x,y)到相對應的二次曲線G(x)=0之間的代數距離,為了能更好的求解,可以把上面的公式進行變換:函數G(x)的可描點W(x,y)到二曲線G(x)=0的代數距離然后將零部件界點進行曲線擬合,得出零件的半徑和圓心坐標
2擬合補差技術在計算機仿真模擬零件精度加工的運用
在操作過程中,是通過相應的運算手段來獲得相應的擬合參數,根據這些參數的具置進行相應的補差補償,零件在角度上的誤差還有直徑上的誤差,這對于零件本身來說起到至關重要的作用。零件在各個圓孔的位置的誤差在一定條件上存在關聯關系,通過對單件零件的誤差減少該零件的容差范圍,在一定程度上可以判斷其零件是否合格,因此,在一定容差的范圍內能夠較好的實現零件的徑向誤差和補償誤差,還能夠較好的得到較為理想的分析位置,實現最為準確的數據信息。在我們通過對其角度誤差獲得相應的補差補償的相關分析之后,如果處在中間位置并且處于大于正常范圍內的孔的位置,并且其位置小于容差的范圍內時,就可以采用利用該點的空間位置對那些均衡分布的孔的位置進行相應的位置補償,補償還還有一定的技術要求,在進行補償后的位置差額應保持在最小值的范圍內,其具體的過程主要表現在以下幾點:首先,先進行最大位置孔的尋找,找到后進行其偏差方向的判斷θ,然后在進一步通過計算找出它的補償的長度L,在本文的具體造作中運用其最大補償值然后除以9的方法來作為零件的原始步長,在實際測量中得到中間孔的直徑值和理論標準中的中間孔的直徑相差然后再除以二,就可得到零件在相對相對條件下的最大補償值的參數。其次,將標準模板的角度向θ進行移動,移動的距離要求為步長L,再經過計算就可以得出相應的位置參數值。分析移動前和移動后的位置參數的最大誤差值,然后在對移動后的最大位置差額的相應絕對值進行觀察,看其是否存在變小的情況,如果存在變小的情況,就還從第一步開始計算,或者是直接返回到原來的位置上去,在返回的過程中要將原來的步長縮小一半,再進行相應步奏的返回。最后,如果是測算出的步長在實際中小于目標精度范圍Q,或者是計算出來的最大的位置差參數小于實際存在的位置差值P,這樣的話就可以不用對其進行相應的位置補償措施。零件的徑向的補差補償的具體流程如圖所示圖中所出現的Q值和P值可以根據實際需要適時作出相應的參數調整。
3計算機實驗仿真結果分析
本文通過對零件精度加工中的參數計算,對圓形零件的運用計算機仿真模擬零件進行圖像對比分析,在具體運算中能夠較好的體現出準確性的特征,體現計算機仿真模擬的有效性。首先通過現實中所采用的測量工具對本次試驗的圓形零件進行細致測量,在測量的次數上要達到九次以上,然后看起測量結果看起是否存在偏差,從中可以看出沒有較為明顯的差異。然后進行計算機仿真模擬的測量,使用計算機仿真模擬進行測量的次數不應低于五次,將獲得數據通過表1:進行相應的描述,將零部件進行不同角度多方位的旋轉并進行細致觀察,將獲得的數據通過內容進行表達,相對應的計算機仿真效果圖也用進行敘說。在我們進行計算機技術和相應的圖像處理技術,對圓形零件進行模擬的過程中,由于其內在的背景光具不同于其他設備的多樣性和隨機選擇性,在一定條件下容易使所使用的攝像設備出現一定范圍內的效果波動現象,有可能導致所獲取的計算機仿真數據存在一定的誤差,在運用計算機仿真設備中,也會對圓形零件的測量上也會存在一定程度的誤差想象,而從中就可以得出相應的結論,通過實驗得出的圓形零件的孔徑的波動值范圍要小于0.005mm,而在相關位置上的偏差也小于標準參數范圍,但是他們都在正常的差值范圍之內。我們可以通過進行分析得出,圓形零件在各個孔的位置波動和計算機仿真測量值差不多,都是在標準參數值的范圍之內,在標準波動差值在范圍上接近零差值,所以從中我們可以看出計算機仿真模擬零件加工的各項參數指標,在一定條件下滿足相關標準指標的參數要求,因此,計算機仿真模擬設備具有較好的應用價值,其在具體參數也與實際標準參數類同或者接近,其應用前景是比較廣闊的。
機械加工技術中傳統的加工技術是粗加工,沖壓模具加工是精加工,機械零件在精加工技術的加工下,將其質量進行提升。對于機械制造業來講沖壓模具是一種較為特殊的機械零件加工設備,通過壓力對機械零件進行加工制造。本文針對現代沖壓模具在機械零件精加工中的應用進行分析研究。
1、機械零件使用沖壓模具進行精加工的優點
隨著我國工業生產技術的不斷提升,機械制造業的生產技術、生產設備都在不斷的更新和進步,沖壓模具是通過壓力實現對機械零件的加工制造,和其他的機械零件加工生產方法有所不同,沖壓模具為機械零件的精加工創造非常多的優點。
第一,沖壓模具可以將機械零件的表面光潔度進行提升。機械零件表面的光潔度是其采購商看機械產品以后的第一影響,機械產品的其他指標、性能等都需要進行測量后進行判斷,機械產品的光潔度可以直接的觀察到。經過沖壓模具加工后的機械產品,表面非常的光亮,將產品的質量提升。
第二,沖壓模具可以完成工件的配合。零件的尺寸配合是機械產品加工的核心,經過沖壓模具加工出來的機械工件尺寸,達到工件設計圖上的誤差要求后,才算合格。經過沖壓模具加工沖壓加工過的機械零件,公差在一定程度上進行縮小,保證各個工件可以按照裝配的要求組合在一起。
第三,沖壓模具可以為機械制造業帶來經濟效益。面對全球經濟化的發展趨勢,我國的機械制造業面臨著巨大的生存壓力。機械生產加工企業需要將機械加工生產技術和設備進行更新,將機械的生產方式進行改進,進而將機械的生產、加工質量進行提升,促進企業經濟效益的提升[1]。
第四,沖壓模具將機械生產、加工技術進行改進。沖壓模具對機械零件進行精加工,可以將機械零件的精度、質量提升,同時提高機械產品的使用性能。機械零件精加工技術是機械制造業的一次技術革新,推動了機械制造業的改革。
現代沖壓模具根據機械零件加工方式的不同,可以分為沖剪模具、彎曲模具、成型模具、壓縮模具等,沖壓模具的不同沖壓加工方式,有不同的加工優勢,不僅可以將機械零件的公差減小,提升機械產品的加工精度,還可以將機械生產成本降低,提高企業的經濟效益,所以沖壓模具在機械生產中的位置是其他機械生產設備無法替代的,沖壓模具的沖壓加工將工件的加工速度提升,而且操作方便,有很高的安全性。
2、機械零件精加工中現代沖壓模具的應用
2.1機械零件精加工流程的安全操作
對機械零件精加工是提高機械零件精度的要求,也是提升機械制造企業經濟效益的要求,只有將機械零件的精度提升,才可以提升機械的生產質量,提高經濟效益。沖壓模具精加工,通過沖壓將機械零件進行加工,在零件精加工過程中要嚴格的按照零件生產加工工序進行,在精加工過程中要注意安全,不僅要注意工件的加工安全,還要注意安全操作。沖壓模具的精加工分為四個環節,沖壓模具的精加工流程圖如下:
(1)生產。生產即工作臺操作,沖壓模具的沖壓生產是在工作臺上的進行的,機械工件的精加工需要控制好凹凸模,凹凸模是沖壓模具的重要結構,在進行機械零件精加工之前,先將機械零件可以承受的沖壓進行確定,以防沖壓過大或者過小造成機械零件精加工精度降低,失去精加工的意義。安裝在工作臺上的機械零件要具有超強的穩定性,避免在沖壓生產加工中將其從工作臺上沖出。
(2)定位。將機械零件進行準確的定位可以保證機械產品的精度,如果進行沖壓生產的工件在工作臺上沒有固定好,在進行沖壓加工時,工件就會發生偏離,進而將工件的加工精度降低。工件在工作臺上安裝以后,需要進行準確的定位,從沖壓模具的結構、沖壓的安全性、操作控制等方面進行考慮,合理的對精加工零件進行定位。
(3)導向。導向結構負責沖壓模具的上下沖壓路線,在工件精加工過程中需要保證凹凸模在沖壓加工時滿足標準要求。沖壓模具中常用的導向裝置是導柱,起到固定裝置的作用,同時要保證在精加工過程中導柱要和模塊、壓料板之間有一定的距離,防止因為沖壓超程而造成導柱的損壞。
(4)固定。在沖壓模具固定部件有很多,例如螺釘、螺母、彈簧等,每一個部件在其中都發揮著巨大的作用,在沖壓模具使用前,要先對其各部件的完整性、安全性進行檢查,在精加工過程中要及時的對各個零件進行調整[2]。沖壓模具的沖壓很大,如果工件沒有固定好,在沖壓加工過程中就會發生偏移,影響其加工精度,所以將其工件安全的固定在工作臺上進行沖壓生產,并保證沖壓模具各部件的安全和完整。
2.2機械零件精加工技術
在機械零件生產中機械精加工是一個嚴密的工序,機械零件的精加工需要保證其精度達到要求,才可以體現精加工的作用,機械零件精加工過程中需要操作人員結構一定的先進技術完成精加工生產。當前我國的機械零件精加工技術有磨削加工、切割加工、表面加工、機械制圖等技術。
(1)磨削加工技術。磨削加工技術需要借助一定的磨床設備完成,經過磨削處理后的工件,再安裝到沖壓模具上進行精加工,這樣可以保證機械零件的加工精度。而常規的機械零件加工方法會給零件帶來不同的問題,比如表面粗糙、精度低等,這些問題在沖壓模具精加工中不會出現。
(2)切割加工技術。我國機械生產、制造企業已經開始進行機械自動化生產,在機械自動化生產中數控技術是常用的自動化技術,切割加工技術是數控技術中的一種,在沖壓模具精加工中,現使用切割加工技術對機械工件進行切割,將其多余的部分進行切除,為沖壓加工提供方便。
(3)表面加工技術。在機械零件完成精加工后,零件上可能出現不同程度上的磨痕,這些磨痕是由在進行沖壓加工中沖壓過于集中造成的,如果沒有技術對這些磨痕進行處理,就會影響到機械零件的加工質量。機械零件完成沖壓加工以后,使用表面加工技術對其中出現的磨痕等表面問題進行處理,保證機械工件表面的光滑,不影響其加工質量。
所謂的紋理分析技術其實質上是一種基于圖像處理與模式識別雙重功能的一種新型分析手段,而它的分析原理則是利用一定的圖像處理技術從被檢測物件上提取出物件固有的紋理特征,然后再通過對這些特征的識別處理從而獲得被測物件的定性描述的過程。在現今的機械零件加工工藝中, 零件表面所產生的紋理雖然在整體上表現出某種規律性的變化,但是其局部卻又是十分隨意的。
其實不論是對于零件的紋理識別,還是對于識別之后的數據處理,這些復雜的工序都離不開計算機的輔助,現如今,計算機對于機械零件表面的紋理分析與識別已經成為眾多學者探討研究的課題。以往對于機械零件的區分,都是采用計算機對于圖像的識別處理技術,先由計算機識別器通過多次掃描處理將零件的所有局部紋理都統一存入計算機中,然后通過計算機的圖像快速匹配技術將之前掃描所得到的區域性圖像整合拼接起來,這樣才可以識別出機械零件的全貌。而這一切都離不開計算機的全程參與?!?】
針對以往這種零件識別技術緩慢繁瑣的問題,本文就將討論如何單從區分機械零件表面的加工工藝就可以快速地區分機械零件的方法。目前對于這種新型識別方法的理論研究還比較少,所以為了解決傳統紋理識別方法不能有效地分析機械零件紋理這一困局,此次研究通過考察大量經過不同處理工藝所加工的機械零件產品,在對其零件表面紋理分析的基礎上,大膽建立了一種名為“16點紋理圓模型”的計算方法,同時還突破性的提出了一種識別各類加工手段的函數算法。
1.機械零件表面紋理特征提取
在工廠加工各類機械零件時,由于切割刀具會因各種外界因素的干擾而在實際的行徑過程中會出現一些微妙的偏離,而這種微妙的偏離就會在被打磨零件上形成某種具有一定走向的特殊紋路,并且這種紋路在零件的表面會表現出某種規律性?!?】為了更好的獲得零件局部的紋理特征,自此便引入了一種叫做“紋理圓”的思想。
紋理圓示意圖是一個通過車削工藝加工而成的零件圓端面圖, 他的紋理方向為螺旋型,而以零件上某點為圓心,以一定長度為直徑在零件上做圓所得到的圓圈,就被稱為“紋理圓”。
在這個人為的“紋理圓”上,就有:
(其中dB:角度為B的直徑。B=π/m,2π/m,…mπ/m。在所繪“紋理圓”的每條直徑上,每隔一個像素長度取一點,共2w+1個像素點,這些像素點灰度值為fB(i),像素坐標為(xB(i),yB(i)))
當得到上述所有相關數據時,運用“雙線性插值法” 計算出所繪“紋理圓”直徑上的各個像素點灰度值fB(i), 然后再通過這些計算出的像素灰度值得出標準差S(dB),而其最小值所對應的那條直徑所構成的角度H,就是此“紋理圓”的整體紋理方向?!?】
2.機械零件表面紋理特征分析
2.1. “16點紋理圓” 模型。
該模型的計算方法是通過再被測零件上按上述方法依次繪制出16個直徑統一,大小適中的“紋理圓”,并在這些所繪制出的“紋理圓”上統計整合出S(dB)(直徑像素灰度值標準差)、Z(特征參數)、O(x,y)(圓心坐標) 等參數的具體數值,具體的數據定義和參數說明如下:
2.2.基于“16點紋理圓”模型的紋理特征分析。
之所以要在對零件的紋路識別處理上引入“16點紋理圓”模型的理念,是因為在實際的機械零件制造過程中,負責切割打磨的道具不但會受到自身性質的影響,還會偶發性的受到環境中各類因素的突發性影響,這就會使所加工出來的零件在其紋路上也會表現出一些不確定性,此時“16點紋理圓”模型的理念的引入,就很好的解決了這種偶發性的數據偏差。
現就對如今較為常見的4種零件加工工藝進行分析。
2.2.1. “磨削平面紋理”特征分析。
整個零件表面呈 “斑點狀”,且紋理圓的方向性不是很強。
2.2.2. “車削端面紋理”特征分析。
該紋理近似“圓形”,由于在對其進行統計分析時容易出現較大誤差,所以在具體的數據處理階段需對相關資料進行篩選?!?】
2.2.3.“銑削平面紋理”特征分析。
紋理結果是一種“螺旋型”的紋路,并且該種工藝所加工的零件在統計分析中的隨意性較強且沒有特定的范圍。
2.2.4. “刨削平面紋理”特征分析。
“直條形” 紋理,由于零件表面的紋理方向較近,為了減少誤差,就要適時選擇參數較好的紋理圓來計算Z(特征參數)。
3.基于16點紋理圓模型的加工工藝識別
3.1.利用算法描述與流程圖。
本次課題性研究所利用的探究手法是大連調取相關實驗數據,再引進新型計算公式,得出了一種新型的識別機械零件加工工藝的算法。
3.2.采用部分實驗數據與結果分析。
表1為某零件上的一個“紋理圓”的直徑像素灰度值的標準差。
通過一系列的相關測試,結果表明該零件所掃描圖像的紋理特征在整體上呈現出“點斑狀”, 表明該零件的加工工藝是“磨削”型且與實際的加工工藝溫和。而這恰恰與新型“16點紋理圓理論模型”的計算結果是一致的?!?】說明“16點紋理圓理論模型”具有一定的可信度。
4.結語
本文通過對以往零件工藝判斷手法的分析發現了其中的不足。而在此基礎上建立起了一套新型的“16點紋理圓模型”,并由此提出了一種新型的機械零件工藝識別法。該種算法不但解決了零件偶發性誤差的問題,同時也大幅度強化了工藝判斷的過程,具有較大的應用前景與推廣意義。
參考文獻
[1] 張佳陽,張志勝,史金飛等.一種機械零件表面加工工藝的自動識別方法研究[J].儀器儀表學報,2010,31(8):1763-1768
[2] 孫保友.影響機械零件表面加工質量的因素及改善表面質量對策[J].中外企業家,2010,(6):174-175
中圖分類號TH13 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708(2014)111-0148-02
在機械加工制造業中,在零件視覺檢測中,對零件表面紋理進行提取和分析,對表面加工工藝進行識別已經是視覺檢測系統中的一項重要應用。國內外的專家都對此加以關注并從多角度進行相關的研究,因為視覺范圍有限,加上高精度的測量要求,目前對零件表面的視覺測量也往往是以零件部分圖像的匹配度和拼接分析來對零件整體的表面加工特征進行分析,以此來判斷零件表面的加工工藝和加工質量。機械零件在加工的過程中刀具的行程會在零件的表面制造出具有明顯方向性的紋理,對表面紋理特征進行提取和分析是模式識別和處理方面的一種重要的方法,以此得出零件表面的處理過程,識別加工工藝。機械零件表面的紋理常見的有直條形、圓形和螺旋形等等,具有明顯的方向性,通過對紋理的形、密度和方向等因素進行紋理的分析,識別表面加工工藝,為視覺測量中的圖像匹配提供判斷依據。
1 機械零件表面紋理特征的提取
1.1 機械零件表面紋理特征的產生
在對機械零件進行加工的過程中,通常采用車削、刨削、銑削、磨削等加工工藝進行零件表面的加工制造,但是在加工的過程中因為受刀具行程的作用會在零件表面產生出多種形狀的紋理,如直條形、圓形和螺旋形等,其中以圓形紋理最為常見,本文即以圓形紋理為例,分析討論紋理特征的提取和分析。
1.2 紋理特征的數字化表達
圖 1 圓形紋理及局部解析
本文以圓形紋理為例,如上圖1中的(a),首先分別在模板圖和待匹配圖中取若干個有重合可能的圓形,根據圖像的大小來確定所選取的紋理圓的直徑d,每個紋理圓圓心之間的長度大于圓形直徑的一半。在各個紋理圓上取n條直徑將紋理圓等分成2n個部分。如圖1中的(b)圖,紋理圓的解析,以此為例,將圓心設定為,兩條直徑之間的角度為,設定此角度的直徑為,在直徑上取以一個像素為間隔的多個像素點,則一條直徑上總共會有像素點的總數為(2w+1)個,像素點的坐標為,則可計算像素點的灰度值,關系式如下:
(1)
(2)
根據灰度值的結果,來進一步計算灰度值標準差,具體關系式如下:
(3)
根據計算結果取最小的標準差所對應的直徑角度為此紋理圓的方向角,再通過擇優的方法計算平均值,得出工件表面整體紋理角度,從而得出模板圖像的紋理走向。
1.3 紋理走向變化規律的分析
我們對兩張圖像進行對比,第一張圖像為水平角度拍攝,第二張圖像為模擬工件抖動拍攝,按不同角度進行旋轉拍攝。對兩張圖象的有重合可能性的紋理進行分析和計算,繪制紋理角度變化曲線圖。我們選擇不同的部分重復進行拍攝和對比的過程,擬出局部圖像的旋轉紋理變化曲線圖,然后對兩張相鄰局部的圖像紋理進行匹配,先計算圖像的紋理走向再進行旋轉角度的確定。
2 零件加工工藝的識別流程
通過對大量紋理的提取和分析,建立了紋理圓的模型,在此基礎上,設計出一種自動識別加工工藝的算法。機械零件表面加工工藝的自動識別流程如下:
對試驗用紋理圓直徑上的各個像素的灰度值標準差加以檢測,測試結果都符合正態分布的要求,此機械零件圖像表現為點斑狀的紋理特征,與紋理圓理論模型是相適應的,自動識別加工工藝方法為磨削加工,與實際采用磨削加工的工藝相吻合,說明此種方法實際有效。
3 結論
機械零件表面的紋理特征對判斷零件表面的加工工藝具有重要的參考作用,本文通過對紋理特征的提取和分析,解讀零件表面紋理的數字表達,通過計算和分析,研究紋理走向的變化規律,從而建立紋理圓模型,設計一種自動識別加工工藝的方法和流程。測試表明,此方法能夠正確識別零件表面采用車削、銑削、刨削和磨削四種加工方式中的哪種加工方法,為視覺測量的圖像匹配開辟了一條新路。
參考文獻
中圖分類號:TG580.692 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2016)11(b)-0083-02
在精密機械零件的制作與加工的進程中,全面地提升精密機械零件精細加工質量是極為關鍵的,其設計了多樣化的加工技術。而去毛刺與拋光兩大問題一直被視為精密機械零件自動化生產進程中最大的弊病[1]。宇航產品要求10倍顯微鏡下觀測無微小毛刺,零件表面不能有任何劃傷,毛刺作為多余物一旦掉落就會嚴重影響衛星的安全性能。只有在高端新工藝、新技術的輔助下,機械產品的應用性能與外部美觀度才有所保障。磨粒流加工、熱能去毛刺和電化學加工3種新工藝技術在對金屬零件表面進行處理之時取得了良好的效果[2]。
1 分析各類精密機械零件去毛刺與拋光加工的重要意義
在工業化以及自動化進程不斷加速的局勢中,只有機械零件毛刺在去除的情況下其零件表面的質量才會相應f 提升,也就是說無論是在產品的性能還是在裝配與外觀的質量以及使用年限上均達到改良與優化的效果[3]。例如在航空發電機機械系統傳動中,只有去除毛刺,才會有效地規避傳動系統卡死問題的出現;此外,在切削加工和裝配的環節,毛刺和銳邊消除以后才會強化機械零件抗疲勞的能力,從而延長機械設備使用的年限。總之,去毛刺和提高表面精度是機械零件在生產制造過程中不可缺少的工序,其可能會消耗一定的人力、物力以及財力,但是在優化產品性能方面發揮關鍵性的作用,可以認為去毛刺工藝環節的有效落實可以推動機械制造企業可持續發展前進的歷程。
2 探究精密機械零件的去毛刺
2.1 機械去毛刺
這是一種借助切削加工去毛刺的方法,只有在加工刀具與被加工零件的毛刺或導角部位相切時,才能達到去除毛刺的目的。
2.1.1 基本工作原理
即動力刷去毛刺,這種加工方法在操作之時是極為簡易的,面對經機械加工之后的零件,對其去毛刺之時,對刷子可以采用手工操作的措施,也可以使用機械操作的方法,一旦應用的是機械操縱刷子去除零件表面的毛刺,可以被稱之為動力刷去毛刺或機械刷去毛刺。對動力刷的工作原理進行概述,可以將其視為一種多刃切削工具,每條刷絲都在同步地進行切削工序。在實際的加工環節中,刷子始終與精密機械零件處于旋轉運動或直線往復運動這類相對運動的狀態中,刷絲能夠對零件產生多次的壓接、摩擦、切削和彈性沖擊的效果,最終達到去毛刺與拋光加工的加工目標。
2.1.2 動力刷機械去毛刺特征
優點:去毛刺效果良好,不會使機械零件表面產生劃痕,同時達到倒圓、拋光、去銹的效果;可以有效地增強零件耐磨性和抗疲勞性,從而延長其使用的年限;刷子種類具有多樣性的特點,可以安置于機械設備之中;在加工成本上體現經濟性的特點,同時易于操控。
缺點:機械零件以及刷子的外部構造等因素,均有可能成為去除復雜型腔內部隱蔽毛刺的屏障,此時細微孔和窄縫處的毛刺很難被徹底清除;一旦毛刺高度大于300 mm,該工藝技術就無法達到對其去除的目標;此外,動力刷使用的時長是極為短暫的。
2.2 擠壓珩磨去毛刺
2.2.1 基本工作原理
應用擠壓一種半固態的成粘彈性的磨料介質(一般由基料、磨料和添加劑組成)滲透于待加工零件的棱邊、表面從而產生磨蝕作用,實現去毛刺、倒圓和表面拋光目的。磨料的最大擠壓力=介質受阻通道的橫截面積×機床擠壓力×100%。這一新型技術在對機械零件進行加工之前,要將零件放置于特殊設計的封閉夾具內,一定的壓力和流量的共同作用下珩磨介質往復通過零件,在反作用力作用下,零件被加工部位在徑向受到一定力度的擠磨、切削,從而實現去毛刺、倒圓和拋光的目標。
2.2.2 擠壓珩磨去毛刺特征
優點:適用范圍廣;在加工環節具有方向性;精加工時間短。
缺點:不適用于較小盲孔或容積較小的空腔零件;大型的機械零件難以加工;在對機械零件加工之時存在浪費材料的現象。
3 闡述三種新工藝應用的具體實例
3.1 磨粒流加工應用實例
以0.2 mm為直徑的小孔、以1.5 mm為直徑的齒輪、以25 mm為半徑的通道,或者是直徑為12 mm的葉輪在加工的環節中均可以采用磨粒流加工技g。也就是說,在不同尺寸精密機械零件制作與加工的過程中均可以采用這一類型的工藝技術。但是技術人員在對這一加工工藝進行應用的過程中,如果面對的對象是大型機械設施的某個零件,應該做好技術應用前期準備工作,即安設專門化的輸送通道。
在衛星系統進排氣管、進氣門、增壓腔、噴油器、噴油嘴、氣缸頭零部件的精加工環節,該工工藝技術擁有較高的應用率。比如說在專門2工位磨粒流的生產線上粗糙的氣缸頭鑄造件實現被精細加工的目標,優化了生產效率(30件/h)。有關數據顯示該加工工藝的應用,使氣缸頭鑄造零件表面的粗糙度從Ra4μm或Ra5μm降至到Ra0.4μm,可見降幅是極為顯著的;此外該加工技術在衛星系統進排氣管結構上的應用,可以有效地使廢氣排放量減少8%,發動機功率有6%的增幅,汽車行駛的距離是原先的1.05倍。
3.2 熱能去毛刺加工工藝
該類型的去毛刺加工工藝技術最大的特點就是能夠完全地依據制造者的主觀意念去清除處于任何位置的毛刺,甚至可以延伸至人工無法涉及的方位,比如所機械零件的交界位置、盲孔里的毛刺等,正因如此,該工藝技術中在航空零部件和五金配件去毛刺與拋光加工環節的應用體現出巨大的實用價值。此外,該去毛刺工藝最大的優勢是最大限度地壓縮了機械設備整體的加工費用,使生產制造產業在單位時間內生產出更多數量的零配件,有效地規避了重復加工現象的出現。
3.3 電化學加工工藝
電化學拋光工藝技術具體在那些具有高純凈度標準的零件、人體手術植入構件、瓶?;蛘呤切螤罡鳟悓Σ卟讳P鋼零件中有廣泛的應用。這里筆者重點提及的內容是ECM僅僅滿足常規加工方法的需求,在形狀特殊化輪廓(例如柴油機的燃油噴油器噴油嘴的腔體)以及邊角形狀的零件加工環節是難以適用的。而ECD應用在安全氣囊推進系統內表面的通孔和匯流板內部階梯相交孔這類工件上之時,在對孔和邊角進行去毛刺之時存在較大的難度系數;ECP可以大幅度地提高銑削三維輪廓(滾針軸承的滾針)表面的拋光效果。
4 結語
總之,機械零件欲要實現精加工的目標,去毛刺與拋光加工工藝技術就必須及時地引進與應用,但是技術人員在對磨粒流加工、熱能去毛刺和電化學加工技術應用之時,一定要對機械零件的形狀、尺寸等因素進行綜合的分析[4],同時堅持經濟性的原則,從而選擇最優質的工藝技術,使衛星零件和機械零件的性能達到全面優化的目標,為我國制造行業獲得更為寬闊的發展空間。
參考文獻
[1] 趙奔,魏凱,劉超,等.高壓開關液壓機構零件熱能法去毛刺工藝研究[J].高壓電器,2013(3):134-138.
近年來數控技術發展十分迅猛,數控機床的普及率也越來越高。但僅有數控機床,并不能加工出高質量的零件,因為數控機床的執行是最終要通過程序完成的。編寫合格的程序才是零件在數控機床上完成加工的關鍵。
《機械零件數控加工》是高職數控專業的核心課程,它采取項目教學的方式,培養學生的數控編程加工的職業能力。但是在學生完成學習項目的過程中,出現一些問題。下面我們就學生在使用GSK928TDB車床數控系統編程中出現的問題進行分析,共同探討數控編程的教學思路,找出相應的解決辦法。
一、明確數控編程及加工步驟
在《機械零件數控加工》教學過程進行到一定階段,學生初步掌握了一定的編程命令,但在完成學習項目的編程部分時,發現一部分同學不知如何下手。
以上的問題,比較容易出現在完成第一個項目的過程中,究其原因,主要還是由于對數控編程的步驟不清楚,思路不清晰造成的。在教學過程中,一定要把數控編程的步驟講透,形成一個很清晰的流程:
第一步:首先閱讀零件圖紙,幫助學生分析零件的輪廓形狀,明確圖紙的技術要求、工件的材料、加工性能以及工件數量等;
第二步:根據零件圖紙的要求制定加工工藝,其內容包括確定刀具的運動方向、運動軌跡、確定和分配加工余量、切削用量(主軸轉速、進給量、吃刀深度)以及輔助功能(換刀、主軸正轉或反轉、切削液開或關),從而制定大致工藝步驟;
第三步:分析尺寸,對編程中出現的數值進行計算,對可能出現的誤差進行分析。
第四步:根據零件圖和制定的工藝內容,再按照所用數控系統規定的指令代碼及程序格式進行數控編程;
第五步:將編寫好的程序,輸入到數控機床的數控裝置中。運行程序,加工出符合圖紙要求的零件。
從以上數控加工的過程中可以看出,數控編程的步驟可謂環環相扣,我們在教學過程中一定要引導學生學會從零件圖紙著手,逐一推進,這樣反復訓練,學生自然會找到數控編程的訣竅。
二、加大工藝分析力度,引導學生正確編程
學生在實施“簡單軸類零件的數控加工”項目時,我們發現學生的加工工藝方案設計有問題,比如不退刀、不回到安全位置就進刀,直接后果可能導致撞刀,以及不知如何選擇零件加工的路徑等問題。
這個問題說明學生在工藝分析和制定加工工藝方案時有困難。工藝分析是數控加工過程中較為復雜又重要的環節,與加工程序的編制、零件的加工質量有著密切的關系。零件在加工之前必須進行周到、縝密的工藝分析。數控機床加工工藝比普通機床加工工藝更為復雜,更為詳盡。在教學中主要強調以下幾個方面:
1、熟悉數控加工工藝的特點
(1)數控加工工藝的內容十分具體。許多具體的工藝問題如工步的劃分、對刀點、換刀點、走刀路線等不能像普通機床加工時可根據操作工人自己的經驗和習慣自行決定,而應成為必須認真考慮的內容,并正確地選擇編入加工程序中。
(2)數控加工的工藝處理相當嚴密。實踐證明,數控加工中出現差錯或失誤的主要原因是加工工藝方面考慮不周或計算與編程時出現錯誤,所以要求編程人員必須具備較扎實的工藝基礎知識和較豐富的工藝設計經驗。
2、引導學生安排合理的加工路線
加工路線是指數控機床加工過程中,刀具相對于零件的運動軌跡和方向。合理地安排加工路線對于數控加工是非常重要的。加工路線的恰當選擇不僅可以提高加工效率,還可提高加工質量。而學生往往不能清楚地確定最佳加工路線,在教學過程中必須正確引導學生妥善安排加工路線。在教學中,應針對零件的加工中經常容易出現的典型結構的加工路線進行比較分析講解。
例如:錐面的加工路線分析:
(1)階梯切削路線。在圖a中,加工中刀具沿著平行于Z軸的方向加工,可以使用G90或G71指令,此種加工路線,刀具切削運動的路線最短。
(2)平行于錐面的切削路線。在圖b中,每次刀具沿平行于錐面的傾斜方向加工。按此路線加工,刀具切削運動的距離較短,但每次切削的初始位置的確定較復雜。
(3)斜線加工路線。在圖c中,每次切削從右端開始加工到左端錐頂。它只需確定每次背吃刀量a,和最大吃刀量,編程方便。計算較復雜,且刀具切削運動的路線較長。
以上只是我們列舉的一種常見的加工路線,在教學中應告訴學生,在實際加工中,要根據具體的加工情況選擇合理的加工路徑。
3、教會學生確定合理的切削用量
一個完整的數控加工程序,還必須考慮加工時切削用量的選用,切削用量主要包括數控機床的主軸轉速、進給速度、背吃刀量等。在教學中應幫助學生掌握合理選擇切削用量的原則:粗加工時,一般以提高生產率為主。精加工時應主要保證加工精度,并兼顧切削效率、經濟性和加工成本。只有學生弄清楚以上內容,進行數控編程才會得心應手,這也是數控編程教學中我們著重講解的知識點,數控編程是機械加工知識的綜合應用,在教學過程中要循序漸進,讓學生在不斷練習的過程中逐步找到編程的技巧。
以上是我們在實際教學過程中的一些體會,其目的在于讓學生不僅明確了數控編程的方法和步驟,而且知道了其重點在于數控加工工藝的分析,如加工路線和加工工藝等的選擇。這樣,通過完成本課程的每個項目,學生就能真正掌握機械零件的數控編程。
參考文獻:
隨著社會的不斷發展進步,忽視學生個性發展的統一規格教育的弊端不斷顯露出來,造成大學教學出現費時低效的局面。隨著教育改革的不斷發展,差異性教育符合了現代教育理念,針對學生的個體差異,以及教育部因材施教的教學原則,從以學生為本,滿足學生需求的基本目的出發進行分層教學,使不同層次的學生都能在自己的“最近發展區”內獲得發展。
因此在我國高等院校,尤其是高職院校中,綜合分析多種情況,進行分層教學的的研究越來越廣泛,并且不斷深入。現針對我校的具體情況進行分析和研究,并通過實驗,得出實驗結果并進行分析。
1 學生個體發展的不同要求進行分層教學
我院屬高等職業技術院校,存在很多鮮明的特點。招生生源多樣化;招生的學生思
想活躍,差異較大;學生能力水平不以及機械零件數控加工這門課程本身的特點等等,都為實施分層教學提供了必要依據和可操作性。
1.1高職院校招生途徑和生源多樣化。
現我院的招考途徑主要有自主招生,單考單招、國家高考統一招生等幾種方式,每種招
生方式對學生的能力考核和要求都是不同的;就生源上講,有普高生和中職生。由于高中階段教育側重不同,普高生和中職生在理論掌握和動手能力等方面都有很大的不同。因此,重視這種不同,根據各自不同的特點進行分層教學是非常必要的。
1.2學生自身特性的差異。
學生自身能力差異在實訓實踐課堂表現會更加明顯,往往這種差距比較大,這也為我們
分層教學提供了條件。數控加工實訓課程是一門動手能力要求很強的實踐課。而由于我們招生生源的不同,中職生和普高生在實踐經驗和動手能力方面存在著很大的差異,這給我們提供了分層教學的理論基礎。
1.3學生職業生涯規劃的不同。
高職學生對自己的職業生涯已經有了基本的規劃。因此學生對課程內容的難度需求會有不同。進行分層教學可以使學生有目的的進行學習。
2 《機械零件數控加工》課程特殊性的需要
近年來隨著職業學校招生途徑的多樣化,不同生源之間文化水平和技能水平差距越來越大,普通的統一的課題教學模式和內容已經不能滿足不同水平學生的學習需求。特殊的課程教學模式和要求更加適合分層教學模式
2.1目前我們的數控加工實訓課程存在的主要問題。
統一的教學內容不適合個人能力上存在梯度的學生。數控加工實訓課堂教學內容一樣,但高職學校的學生的能力和需求差距很大。比如原中職的同學,已經掌握基本的設備操作方法,能加工普通的機械零件;但普通高中升上來同學,數控機械設備還是第一次見到,可以說是零基礎能力,相對后期的學習壓力就會很大。
2.2統一的教學方式,學習效果不好。
現在統一規格的教學內容,在教學和實踐過程當中,往往是幾個會做的同學包辦所有零件的加工。這樣就會造成水平高的同學沒有更進進步,水平低的同學沒有學到知識。同學之間的能力差距會越來越大。
2.3課堂氛圍不活躍。
由于同組的人能力相差懸殊,缺乏互相的學習、溝通和協作。
2.4考核評價激勵作用不足。
由于學生的能力和未來的就業方向的差異,同樣的考核評價體系起不到足夠的激勵作用。
3 分層教學形式的確定和實施
通過分析我校學生的各方面特點,以及根據《機械零件數控加工》課程的具體特性,以大一第二學期的某班級學生為主體,我們制定了分層教學模式,并進行了實驗。
3.1以學生為本,滿足學生需求
根據學生的不同水平進行層次的劃分。在了解學生的生源、能力、學習意愿的基礎上把
學生初步分層幾組,進行分層次的教學和輔導,經過一段時間后,根據學生學習的狀況可以進行二次的分層,即實現動態的分層,滿足不同時間段學生的真實需求。同時要注意分層的隱形性,考慮到學生自尊心和自信心的保護。
3.2因材施教,打造飽滿課堂
根據學生的分層,教師進行教學目標分層,重新進行了教學整體設計和單元設計,從而完成教學內容的分層;在上課過程中對學生進行分層的輔導。充分把握輔導時間和輔導內容,使整個課堂人盡其才,充滿生機和活力。
3.3分層考核,有效激勵。
對學生課程考核進行分層。消除以前的順序排名制,進行分層次順序排名。對每個層次優秀的學生進行同等的激勵,對在同一層次里成績提高的學生進行特別的獎勵。這樣使得學生能夠充滿學習的渴望,不斷要求進步。使考核真正對學生進步起到激勵作用。
3.4 實施結果分析
通過一個學期的分層教學。試驗班級和其他并行班級相比,學習熱情和學習效果都有了明顯的提高。在教學過程檢查記錄中發現,課堂熱情和課堂紀律和學生參與度都是比較高的;在課程結束后的數控中級考證中成績也明顯優于其他班級。
因此,分層教學在《機械零件數控加工》課程中的應用是非常必要的。同時此種學方式也適用于其他以操作訓練為主的實訓課程中。
參考文獻: