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机械加工工艺可靠性研究

发布时间:2019/12/24    来源: 本站

在机械加工领域,加工工艺可靠性直接影响机械加工精度、质量,进而对机械产品性能、寿命产生影响,甚至影响机械产品功能的实现。本文深入研究了机械加工工艺影响因素,分析了包括定位误差、零件误差、夹具误差、刀具误差和机床误差等方面影响形式及表现,并针对机械加工工艺可靠性影响因素提出应对措施,以期提高机械加工工艺精度和可靠性,提高机械产品加工质量。 
1  机械加工工艺可靠性概述 
不同的产品其所对应的加工工艺流程也不同,在每个产品加工制作之前都需要工作人员依据设备当前的情况、生产人员的人数、产品的所需数量等制定相对应的产品加工工艺流程。机械加工工艺通俗的来讲就是将毛坯加工成各种使用的零件的过程,改造毛坯的尺寸和形状,使其达到组装成部件的标准。加工工艺是在加工工艺流程的基础上对毛坯的形状、尺寸以及材料性质进行加工的过程,使毛坯成为成品或半成品。 
机械加工工艺可靠性根据专家所下定义,是指在规定的工艺条件下,按照规定的工艺持续生产出符合技術要求的产品的能力。机械加工工艺可靠性与人、机、材、法、测等多种方面有关。人指进行机械加工的人,机指实现机械加工的机器设备,材指机械加工所需要的各种材料,法指进行机械加工所需要的方法和规程,测指对机械加工出的产品进行检验。 
2  影响加工工艺可靠性的因素 
机械加工工艺可靠性是产品质量与性能可靠性的重要保障。专家研究显示影响加工工艺可靠性因素主要是由于机械加工误差造成的。机械加工误差包括毛坯零件定位的误差、毛坯零件自身材料加工的误差、夹具的误差、刀具的误差以及机床的误差,其中机床误差中主轴误差是影响机器零件加工误差的主要因素。 
2.1 机械加工误差 
2.1.1 定位误差 
机械加工工艺中产生的定位误差是由于机器设备中的零件加工时,设计基准与定位基准未吻合导致的。定位误差的衡量方式一般是采用毛坯零件定位面与定位基准之间是否存在缝隙或者是定位符自身的误差造成毛坯零件的晃动程度。定位误差与机械加工方法有着直接的关系,并且在使用调整法加工毛坯零件时更会产生定位的误差。 
2.1.2 毛坯零件误差 
在对毛坯零件进行加工时,毛坯件的硬度低于机床、夹具与刀具,所以毛坯零件在进行切割加工方式时更容易出现变形的现象,进而影响了毛坯零件的加工精度,不同的加工方式对于毛坯零件的影响程度和变形程度也存在差异。所以说在机械加工毛坯零件时切割力度的变大变小对于毛坯零件的误差的产生有较大影响。 
2.1.3 夹具误差 
夹具的主要功能是将等待进行机械加工的毛坯零件与机械加工用具刀具夹于正确的位置,夹具的过松或过紧都会产生不同的工艺效果,所以说夹具对于毛坯零件机械加工的结果有一定程度的影响。 
2.1.4 刀具误差 
刀具在机械加工工艺程序上起着至关重要的作用,刀具的误差主要是因为刀具在长期进行机械加工中出现某些磨损程度,在对毛坯零件进行切割时对毛坯零件加工后的形状与尺寸产生误差。刀具的误差大小还与所使用的刀具形状也有一定关系,大多数时候使用普通的刀具进行机械加工不会对毛坯零件产生影响,反倒是使用定制尺寸的刀具进行机械加工会对毛坯零件产生误差影响。 
2.1.5 机床误差 
机床中包含多个零部件,机床的误差多与各个零部件有关,包括传动链间的误差、导轨的误差以及主轴回转存在的误差。传动链间的误差的产生是因为传动链在进行制造与装配时出现的误差以及机床使用时间长产生的磨损导致的误差;导轨误差是因为导轨在长期使用过程中造成的磨损为主,在制造与安装导轨时产生的磨损占较小一部分;主轴误差是因为主轴的同轴度误差、回转误差导致的,并且主轴误差是影响机器零件加工误差最主要的因素。 
2.2 缺少可靠性知识 
由于我国对于机械加工工艺可靠性的研究水平较低,还处在初级阶段,也未能引起人们对机械加工工艺可靠性的重视。将对影响机械产品质量的重点放在对机械产品的设计阶段,往往忽视了机械产品加工过程中会出现的众多影响加工工艺可靠性的问题,即使发现了问题也无法及时去纠正。 
3  提高机械加工工艺可靠性的途径 
通过对影响机械加工工艺可靠性的因素进行研究分析得知,影响加工工艺可靠性的主要原因是机械加工时存在的数目误差和对可靠性的认知理解不充分造成的。为提高机械加工工艺可靠性,可以使用一套科学的可靠性方法对其进行研究分析。 
3.1 使用科学方法 
影响机械加工工艺可靠性的因素有很多,而且各种因素之间存在关联,所以单单使用一种方法对其进行定位与描述较为困难,因此需要多种研究方法进行综合应用分析,包括定性与定量两种方法。 
定性研究方法包括故障树分析法,主要是对可能引起故障的众多因素进行研究分析,随之画出故障树,每一种可能的结果都进行排列组合。故障树分析法是在分析机械加工故障原因的基础上对机械加工工艺可靠性建立模型,进而计算出现问题的概率,再进行解决问题。定性研究在机械加工工艺可靠性中占据重要作用。 
3.2 提高加工精度 
由于机械加工过程中出现的误差而导致机械加工工艺可靠性受到较严重影响,在实际进行加工的过程中应该按照先粗后细、先主后次的原则对加工毛坯材料进行加工。并且在机械加工过程中应当保证设计基准与定位基准相互重合,尽可能达到消除不重合误差的效果。在机械加工中可以采用误差补偿法、误差分组法和直接减少误差法来减小机械加工工艺的误差,提高其可靠性。 
误差补偿法是指采取一定的措施来补偿过去加工工艺中存在的误差,减小误差造成的不良影响;误差分组法是指将毛坯材料按照存在误差的大小多少进行分组,根据分组情况对不同程度误差的材料运用不同的加工设备和修复手法,以使每一组加工工艺产品的误差达到最小;直接减少误差法是指对造成机械加工工艺误差的原因进行分析,对影响加工精度的因素进行改进,进而达到减小误差的结果。 
3.3 加强对其理解 
目前很多企业对于机械可靠性研究还仅仅围绕着机械设计阶段,对于机械加工工艺的可靠性却还没有涉及到。在机械加工工艺过程中,机器设备的老化、加工材料的不合适以及生产环境的不稳定对于机械加工工艺的可靠性都会造成一定程度的影响。 
3.4 建立评价标准 
机械加工工艺的过程中的变量是指机械加工中的工位特征,但这些变量会在工艺产品的加工过程中进行相互作用,只有对这些变量建立完善的评定指标、了解这些变量的影响,才能对机械加工工艺可靠性进行完善工作。 
4  结语 
机械加工工艺不仅需要有先进的工艺,更要具有可靠性,机械加工工艺可靠性的研究还处于初级阶段,无论是哪一个机械加工企业想要发展,获得更多的市场占有率与产品生产率,都要重视机械加工工艺可靠性的研究,以此来推动机械加工行业的长远发展。 


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