制造精度（精选八篇）
制造精度 篇1
板料折弯机是一种使用广泛的板材加工设备。板料折弯机使用相对简单的通用折弯模具即能折出各种各样的复杂零件, 配备相应的工艺设备, 还可以完成冲槽、浅拉伸、冲孔、压波纹等工艺。另外, 它还具有模具简单、通用性好、调整和更换方便等特点, 可以灵活地实现各种板料成形工艺。现代制造技术是一个国家发展经济的重要手段之一, 而作为现代制造技术的一个重要分支, 精密机械制造技术的开发与研究也受到经济发达国家的高度重视。精密和超精密加工技术的发展和推广, 提高了整个机械制造业的加工精度和技术水平, 并普遍提高了机械产品的质量、性能和竞争力。相关产业对折弯加工的精度要求越来越高, 提高折弯精度已成为折弯机研发中一个亟待解决的课题。
折弯机的折弯精度是决定板件折弯质量的首要因素。板料加工误差的存在影响后续的装配、增加试修模以及成形后校形的工作量, 延长了产品的开发周期, 制约着渐进折弯成形的进一步推广和应用, 尤其是对用高强度高回弹钢板成形大型工件的应用[1,2]。因此分析板料折弯机加工误差产生的机理, 找出影响加工误差的主要因素, 提出提高折弯机加工精度的有效方法与措施, 对提高板料折弯机的市场竞争力与附加值有着重要的现实意义。
本文以江苏亚威机床股份有限公司PBH110-3100型数控板料折弯机为研究对象, 依据弹性力学理论, 建立折弯误差的分析模型, 分析机床制造精度对金属板材折弯精度的影响规律。
1 板材折弯精度定义及国家标准
根据国家标准GB/T 14349-93, 折弯机工作精度检验主要包含试件折弯角度及直线度两部分内容[3], 如表1所示。
工作精度检验时对试件的要求:
(1) 试件长度:工作台长度<2000mm时为工作台长度;工作台长度>2000mm~3200mm时为2000mm;工作台长度>3200mm时为3000mm。
(2) 试件宽度不应小于100mm。
(3) 试件厚度:公称力≤l000k N为2mm;公称力>1000~2500k N为3mm;公称力>2500~6300k N为4mm。
(4) 试件材料为A3钢板, 其抗拉强度σb≤450MPa。
2 工作台平面度 (纵向) 对折弯精度的影响分析
2.1 工件折弯角度精度
当工作台纵向存在平面度误差时, 其会影响上模刀具进入下模槽口的深度, 深度偏差ΔH的大小和工作台纵向平面误差a的大小相等。工作台平面度 (纵向) 对折弯角度误差的影响见图1[4]。
上模刀具进入下模槽口的深度偏差ΔH为:
工件的折弯角度为:
则折弯工件的角度偏差为:
2.2 工件折弯直线度精度
当工作台存在平面度误差时, 其平面度误差对折弯工件直线度误差的影响如图2所示。
折弯工件的直线度误差的大小与纵向平面度误差的大小相等。即:
2.3 工件折弯边线精度
工作台平面误差对边线精度无影响。
3 工作台平面度 (横向) 对折弯精度的影响
工作台横向平面度对折弯精度的影响与其纵向平面度对折弯精度的影响类似。
3.1 工件折弯角度精度
工件的折弯角度误差为:
3.2 工件折弯直线度精度
工件的折弯直线度误差为:
3.3 工件折弯边线精度
工作台横向平面度对折弯边线长度的精度无影响
4 滑块行程对工作面的垂直度对折弯精度的影响
4.1 工件折弯角度精度
滑块行程对工作面的垂直度对折弯精度的影响如图3所示。
当滑块行程对工作台面的垂直度偏差为t时, 滑块进入模具的深度H′为:
折弯工件的折弯角度为:
折弯工件的折弯角度误差为:
4.2 工件折弯直线度精度
当滑块行程对工作台面的垂直度偏差为t时, 折弯工件的直线度误差为:
4.3 工件折弯边线精度
当滑块行程对工作台面的垂直度偏差为t时, 上模偏移折弯中心线的距离S1为:
可求出:
实际折弯边线长度L′为:
折弯边线长度误差为:
5 结论
分析可得PBH110-3100型数控板料折弯机制造精度的各因素对工件折弯精度的影响如表2所示。
从分析表中可以得出折弯角度偏差约为工作台面平面度的3倍, 国家标准中对上模具安装面的平面度的要求较低, 其产生的折弯角度误差较大, 折弯机生产厂家可根据生产实际适当提高工作台平面度。而折弯角度受滑块行程对工作面垂直度的影响不大。工作台平面度会直接反映到折弯的直线度偏差上来, 折弯直线度误差受滑块行程对工作面垂直度的影响较小。
摘要：由于板料折弯机结构原理、折弯机自身制造精度、模具制造精度、被加工板材性能以及性能不均匀性等方面的原因, 板料加工不可避免存在角度误差、直线度误差与边长误差。板料加工误差的存在影响后续的装配、增加试修模以及成形后校形的工作量, 延长了产品的开发周期, 制约着渐进折弯成形的进一步推广和应用, 尤其是对用高强度高回弹钢板成形大型工件的应用。本文以江苏亚威机床股份有限公司PBH110-3100型数控板料折弯机为研究对象, 依据弹性力学理论, 建立折弯误差的分析模型, 分析机床制造精度对金属板材折弯精度的影响规律。研究结果对提高金属板材的折弯精度与可靠性, 提高产品的竞争力与附加值有着重要的现实意义。
关键词：机械设计,折弯机,机床制造精度,折弯精度,理论分析
参考文献
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[3]赵国伟.板料成形回弹的数值模拟与影响因素[J].锻压装备与制造技术, 2005, 40 (3) .
制造精度 篇2
【摘要】船舶制造精度的技术，影响着船舶的制造质量以及制造效率，所以加强对船舶制造精度的管理，以及改善制造过程的控制技术，对于船舶制造的发展有着重要影响。本文阐述了船舶制造精度管理的定义，以及相关的管理步骤，并对制造过程中相关的控制技术展开分析，为精度管理在船舶制造中的应用提供了科学依据，肯定了其在船舶制造中的重要性。
【关键词】船舶制造；精度管理；过程控制技术
1、船舶制造精度管理的定义
所谓的精度管理在船舶制造中指的是运行现今科学的管理理念，对船舶制造进行控制，这样可以有效的减少施工过程中，对施工不到位的地方进行修正的工作量，以此提高船舶制造的生产效率以及生产质量，也可以减少相应的生产成本。
精度控制技术是整个精度管理中的核心，要想完成对传统船舶制造业的转型，需要将精度控制技术完整的应用到造船过程中，以满足现代造船模式的要求。我国现阶段的造船技术还处于发展阶段，和其他国家相比有一定的差距，尤其是我国造船的精度远远不如国家，这就要求我们加大对造船精度的管理控制。
和船舶设计，高效焊接等先进的造船技术一样，造船精度管理也是现代造船行业中一项关键的技术，在船舶制造中担任着重要的角色。通过先进的技术和科学的管理，对造船精度进行科学的分析和控制，提高船舶制造的生产效率，缩短造船的时间，在保证船舶质量的前提下，尽可能减少生产成本，最终是船舶制造带来的经济效益得到提升。
2、船舶制造精度管理的内容和主要步骤
造船精度管理的主要内容包括了三个方面，一个是制造精度补偿量的计算和分配，一个是对船舶制造过程进行控制，另一个就是制定一个科学合理的精度标准。要想完成对船舶制造精度的管理，需要从这三个方面着手。我们可以总结以往船舶制造上精度管理的经验教训，从国外引进先进的精度管理理念，实现我国船舶制造精度管理系统的成型。
2.1船舶制造的补偿量的计算与分配
在船舶制造过中，制造的补偿量是有固定的理论规定的，分配的量也有固定的要求。船舶制造过程的收缩量，决定了补偿量的实际数据，我们才能根据具体数据对补偿量进行有效的分配管理。科学的数据理论统计，成为了造船精度管理的前提。但是光是理论是不够的，还要有技术上的支持。造船精度的补偿量代替余量是整个制造精度管理的核心，我们可以以补偿量的原始数据为基础，通过数理统计的方法，统计相关的原始数据并加以整理，建立数据模型，以此计算出补偿量的准确数量。而在计算出补偿量数理之后，要求我们在船舶制造过程中进行补偿，把对应的空缺进行填补。接着通过概率法以及极值法对具体的补偿提出精确要求。按照要求对相应制造零件进行补偿，完成最终整体的补偿。
2.2对船舶制造过程的控制
船舶的制造精度受到测量水平以及测量工具等多种因素的共同影响，而船舶制造中所测量到的数据作为唯一的建造数据，造船测量技术的高低直接影响了船舶制造的精度是否精确，同时造船测量技术对于整个造船的质量也起到了监督管理的作用，是精度管理的一个重要研究对象。随着时代的不断发展，像非接触测量技术已经开始成熟，使船舶制造精度又有了新的提高，它是通过红外线技术，不用接触船体的焊点，所以精度更高。
精度控制在造船过程中一般分为两个部分，一个是在造船过程中出现意外状况，影响造船精度的提高时，我们要根据实际的情况，在能力范围内采取可行的控制行为，尽量减少对精度的影响，这种控制行为一般都是被动的。而另一個就是在出现影响造船精度的情况发生之前，尽量排除不稳定的因素，做好相关的预防手段，以主动行为控制造船精度不受影响。在实际的船舶制造中，科学的监督管理也是比不可少的，要将精度管理控制在一定范围内，这样船舶制造的精度才能有所保证，我国的造船事业才能得到新的突破。
2.3制定科学的精度标准
船舶制造行业作为一门比较特别的制造行业，对制造的精度有着格外严格的要求，这就要求我们制定一个科学合理的精度标准。船舶制造技术的先进以及科学的管理组成了我们所说的精度管理，有了一个有效的精度标准，才能保证生产的高效。而一个科学的精度标准是受制造企业的技术水平，生产设备，以及管理经验所决定的，只有三者达到要求，才能有一个有效的精度标准。另外制造成本也是精度管理所要考虑的一个重要方面，在制度精度标准的之后一定要有所考虑，不同的精度标准将会给船舶制造的成本带来不同的结果。有了科学的精度标准，船舶制造的精度管理才能更好的展开。
3、精度管理的重要性
船舶制造有着自身的特殊性，精度的控制和管理一直是我国造船行业比较薄弱的地方，大大影响着我国整体造船质量的提高。为了我国造船事业的长远发展，造船精度的管理研究应该受到重视。在加强人为管理控制的同时，还应跟进技术上的革新，建立一个科学的精度控制系统，确保造船产品的高质量高效率。船舶制造的技术人员也只有在详细了解造船精度管理的前提下，才能将船舶制造的先进水平应用到最大化。只有了解造船精度管理的主要组成内容，并对应采取管理措施，完善管理的水平，以先进的制造手段以及测量水平为基础，造船精度的提高为目的，精度管理水平不断的提高，才能满足现代化造船模式的需求，我国的船舶制造才能有新的生命力。
参考文献
[1]于昌利，初冠南，张喜秋.船舶制造精度管理及过程控制技术探讨[J].现代制造工程，2011，04：1-4+41.
[2]陈雷强，许陈刚，黄龙宝.船舶制造精度管理及过程控制技术分析[J].才智，2013，21：213.
发动机制造精度与性能关系研究 篇3
提高发动机性能一致性,控制发动机关键尺寸的制造精度的一致性是一个重要方面。发动机制造精度的差异对压缩比有很大影响,压缩比又会影响发动机的动力性、经济性和可靠性[1]。但是在现代工程中,发动机的公差设计往往都是凭借经验,生产线也是根据图样要求进行工艺选择和开发,没有把产品设计和工艺设计很好地联系起来,导致部分尺寸加工精度要求过高而合格率降低,对性能至关重要的尺寸精度却没有得到应有的保证,发动机性能一致性差。因此,有必要研究影响压缩比的关键尺寸,计算由制造精度的差异引起的发动机压缩比变化,进而预测性能的变化。
不同型号的发动机,由于结构设计上的差异,影响压缩比的关键尺寸略微不同。本文以某一款发动机A为例,推导了其压缩比与零件尺寸的具体关系,分析了关键尺寸对压缩比的敏感性及实际的压缩比缸间差异,另外,用BOOST软件建立了仿真模型,得到了压缩比缸间差异与性能的关系,在仿真基础上建立了Kriging预测模型。从而实现了从尺寸到性能的直接预测。
1 压缩比与尺寸的关系推导
压缩比表示内燃机气缸中空气或者可燃混合气在压缩过程中被压缩的程度,是由内燃机的结构尺寸决定的[1]。气缸总容积包括燃烧室容积和气缸工作容积,而压缩比就是气缸总容积和燃烧室容积之比。下面以某一款发动机A为例推导压缩比与零件尺寸的具体关系,并分析关键尺寸的敏感性,以指导实际加工。
压缩比计算公式为:
undefined(1)
式中:Vh—气缸工作容积;
Vc—燃烧室容积;
V1—低于缸体顶面容积(缸体上表面到上止点活塞顶面所形成的柱状空间);
V2—缸盖燃烧室容积;
V3—活塞与缸孔配缸间隙容积;
V4—缸垫孔容积;
V5—活塞燃烧室容积。
各容积分别计算如下:
1) 低于缸体顶面容积V1
计算公式为:
undefined(2)
式中:d—气缸直径;
hm—缸体上表面到上止点活塞顶面距离;
hc—缸体上表面到曲轴孔中心的距离;
rc—曲轴回转半径;
hr—连杆中心距;
hp—活塞压缩高。
2) 缸盖燃烧室容积V2
由于缸盖燃烧室是铸造加工,目前工程上缸盖燃烧室容积都是通过滴定法或光学测量法获得。
3) 活塞与缸孔配缸间隙容积V3
此部分容积为相应的缸孔容积与活塞所占容积之差,计算公式为:undefined
式中:l—活塞第一道气环槽上环岸到顶面的距离;
d1—相应气环槽外径;
d2—活塞顶面圆直径 。
4) 缸垫孔容积V4
计算公式为:undefined
式中:dn—缸垫内孔径;
hn—缸垫厚度。
5) 活塞燃烧室容积V5
活塞同缸盖一样,也为铸造件,其燃烧室容积测量方法亦相同。
气缸工作容积计算公式为:
undefined(5)
式中:d—气缸直径;
rc—曲轴回转半径。
将式(2)～(5)代入式(1)得压缩比公式:
undefined(6)
至此,压缩比与各关键尺寸的数学关系已经确定。
2 关键尺寸敏感性分析
为了控制生产线上发动机压缩比的一致性,需要分析各个关键尺寸对压缩比的敏感性,以便结合实际的制造品质来确定需要改进的生产工序。根据式(6),对发动机A各主要尺寸进行敏感性分析,如表1所示。通过该表可以看到,以下7个参数的变化都使压缩比相对于原机压缩比变化超过1%,在生产中需要结合制造成本重点控制。
3 压缩比缸间差异分析
多缸汽油机气缸间的工作状况之间的差异称为缸间差异。产生汽油机缸间差异的原因有结构设计、制造误差、使用和循环变动等[2]。缸间差异对发动机性能有很大影响[3]。本文从制造误差的角度研究由制造精度的差异引起的压缩比缸间差异。通过对发动机A的关键尺寸的实际生产数据分析,计算得到各缸压缩比实际的波动如表2。
由表2可以看到,在实际生产条件下,各缸压缩比均值最大相差了0.091 6,这必然会引起发动机性能的波动。
4 压缩比与性能关系仿真分析及建模
4.1 发动机性能仿真分析
利用AVL中的BOOST软件建立仿真模型,根据发动机A的台架试验数据,调准模型,使其误差控制在3%以内。根据对发动机A压缩比缸间差异的实际分析,取整个波动范围内的压缩比数值共61组,根据建立的BOOST仿真模型模拟计算得到相应的性能数据(外特性)。
取压缩比10.1为例,其性能(功率、扭矩、燃油消耗率)随发动机转速的变化如图1所示(有数据标记部分为BOOST仿真结果,无标记部分为台架试验结果):
根据仿真结果,分别取额定转速功率,最小燃油消耗率,最大扭矩,可以得到它们与压缩比之间的关系。通过图2、图3、图4可以看到,随着压缩比的提高,发动机功率和扭矩都呈上升趋势,而燃油消耗率呈下降趋势。这说明在一定范围内提高压缩比可以改善燃烧状况[4],提高动力性和经济性。
4.2Kriging方法建模及预测
为了更直观地反映尺寸精度对性能的影响,从而给生产线的尺寸工艺调整提供优化理论依据,需要建立了从尺寸到性能的模型。首先需要建立从压缩比到性能的模型。工程优化中用到的模型一般是多项式响应面模型[5],人工神经网络模型[6]和Kriging模型[7]。Kriging方法是一种最优无偏估计的方法,对近似线性关系具有很好的拟合效果[8],另外,Kriging 模型的参数只需要根据设计样本进行一次计算即可确定[9]。从图2至图4可以看到,压缩比与性能呈近似线性关系,故采用Kriging方法建模。
利用Matlab dace工具箱,选择一阶线性回归函数和高斯关联函数,取49组BOOST仿真数据建立压缩比与性能之间的关联模型。模型输入为压缩比,输出为功率、扭矩、燃油消耗率。取剩余的12组数据来验证模型的准确性。本文仅以压缩比与功率之间的关系示例,如图5所示,Kriging模型预测功率与BOOST仿真功率基本吻合,预测误差较小,预测均方差见图6。
根据公式(6),对表1中的7个尺寸,在各自公差范围内取值,其余尺寸取设计基准值,计算得到压缩比值,再根据压缩比-性能Kriging 模型得到功率、扭矩、燃油消耗率的值。以表1中的7个关键尺寸为输入,以功率、扭矩、燃油消耗率为输出,建立从尺寸到性能的Kriging模型。由于模型为7维输入,不便用图表示,本文仅以一组尺寸数据作为随机输入,得到性能数据,与BOOST仿真数据作对比,以功率示例,结果如表3所示,尺寸-性能Kriging模型的预测功率与BOOST软件仿真功率相差了0.16%,可见
Kriging 模型的精确性。至此,从尺寸到性能的建模工作已经完成,可以作为工程上产品工艺优化的近似模型。
5 结论
以上论述了一种发动机制造精度与性能关系研究方法。该方法结合了产品设计与工艺设计,通过研究制造精度的差异引起的性能差异,建立了从尺寸到性能的Kriging预测模型,并得出以下结论:
1) 根据尺寸与压缩比关系可知,对压缩比有较大影响的尺寸有7个,主要有曲轴回转半径,活塞压缩高,连杆中心距等,对于每个尺寸,公差范围内的变化引起的发动机压缩比变化均超过1%。
2) 由于制造精度的差异引起的发动机压缩比缸间差异十分显著。对于发动机A可达到0.091 6,在性能上反映为功率最大波动4.3%,扭矩最大波动3.6%,燃油消耗率最大波动2.6%,因此必须对关键尺寸的制造精度进行控制。
3) 结合式(6)与BOOST软件仿真结果,建立了从尺寸到性能的Kriging预测模型,直观地反映了尺寸对性能的影响, 具有较高的精度,可以作为工程产品工艺优化的近似模型,节省了成本,提高了效率。
摘要：发动机制造精度的差异会影响发动机压缩比,而压缩比对发动机性能有很大影响。基于发动机零部件的实际配合关系,进行了关键尺寸对压缩比的敏感性分析,推测出由实际制造精度引起的压缩比缸间差异,进而用AVL发动机仿真软件模拟分析了压缩比对性能的影响,建立了从尺寸到性能的Kriging模型,为发动机从制造精度到性能的预测提供了理论分析方法,并为实际制造的尺寸精度控制提供指导。
关键词：压缩比,缸间差异,发动机性能,尺寸精度控制
参考文献
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高精度小直径高压无缝钢管制造工艺 篇4
关键词：高压,无缝钢管,制造工艺
0 引言
高精度小直径高压无缝钢管在液压系统、柴油机燃油系统中得到了广泛的应用。目前, 一般采用冷轧或冷拔毛管的方式来制造高精度小直径高压无缝钢管, 尽管也能达到技术要求, 但还存在如下问题:冷拔工艺虽然生产效率高, 但不可避免地会使材料内部缺陷扩展、组织结构疏松, 与冷轧工艺相比, 其所制造钢管的抗压能力、内外表面的质量等相对较低;而冷轧工艺虽能增加材料的致密性、表面质量好、尺寸精度高, 但存在着生产效率低的问题, 特别是对于小直径钢管, 须冷轧2至3道, 才能达到所需的技术要求, 很难满足高效生产的需要。为此, 作者提出了一种生产效率高、质量好、尺寸精度高、可适用于小直径高压无缝钢管制造的工艺, 并取得了良好的应用效果。
1 制造工艺
图1为高精度小直径高压无缝钢管的制造工艺流程, 它主要针对直径为Φ15mm~Φ30mm的毛管, 采取预处理、冷轧、无氧光亮退火、再次预处理、缩头、连续冷拔、无氧光亮热处理、校直和截头、无损检测和表面处理等技术措施。
具体操作步骤如下:
(1) 对直径为Φ15mm~Φ30mm毛管进行酸洗、磷化、皂化处理。
(2) 对经过预处理的钢管进行1道冷轧。
(3) 将经过1道冷轧后的钢管进行无氧光亮退火。
(4) 对经过无氧光亮退火处理的钢管再次进行酸洗、磷化、皂化处理。
(5) 对经过无氧光亮退火和预处理的钢管进行冷拔前的缩头加工。
(6) 对缩头加工后的钢管进行1道~3道的连续冷拔, 冷拔的道数根据材料允许的缩径量来决定, 并根据管径大小来确定是否采用冷拔短芯模。
(7) 对冷拔后的钢管进行无氧光亮正火或消除应力退火。
(8) 对热处理后的钢管进行校直和截头。
(9) 对校直和截头后的钢管进行无损探伤检测。
(10) 对探伤检测确认无缺陷的钢管进行镀锌、军绿色钝化或发黑处理。
2 结论
将冷轧工艺与冷拔工艺有机结合起来, 既充分发挥了冷轧工艺能增加材料的致密性、表面质量好、尺寸精度高的优点, 又保持了冷拔工艺生产效率高的优势;特别是对于高精度、小直径、抗高压无缝钢管的制造具有显著的经济和社会效益。
参考文献
制造精度 篇5
1 船舶制造精度中3D激光测量技术的基本原理分析
1.1 激光测角测距的原理分析
一般而言, 激光测量主要是充分利用激光波速的稳定以及直线传播的特点, 对两点间激光传播所延迟的时间进行测量, 并在此基础上分析出直线的距离。一般仪器中的读数装置、竖直度盘以及水平度盘在进行测量时, 其主要是利用读数传感器以及编码盘进行角度测量。
1.2 船舶3D模型的建立
一般船舶在制造过程中, 必须要设计出虚拟的三维模型, 其主要就是以CAD等相关软件为基础, 进行船舶的设计。船舶在实际的制造过程中, 首先就是对船体结构形状的设计, 其必须要对船体结构上点的位置进行现场测量, 并利用CAD软件, 将空间各个不同的点做成三维模型, 从而形成3D模型。在实际制造以及虚拟设计过程中, 船体结构的一致性是对船舶制造精度的具体反映, 一般要想有效控制船舶结构的精度, 必须要控制好实际测量模型与设计模型之间的对比。3D模型的设计作为船舶精度制造的前提, 因此在设计过程中, 坐标原点应是船体基线船中心, X轴方向是船体基线向船首方向, Z轴方向是垂直于船体基平面竖直向上方向, Y轴的确定可以采用以右手系法。
一艘船舶的形成使用许多分段拼装而成, 一般船厂在分段制造船体时, 一般在放置制造时, 往往采用分段倾倒的方式, 这样能够将分段的制造高度有效降低。因此在实际测量船体的分段时, 必须要结合实际的情况建立适当的坐标系。一般可以单独建立各分段的坐标系, 并充分利用坐标变换软件, 从而形成相应地坐标系。具体来说, 常使用的坐标系有两种:一是船体分段2点式 (O-X) 坐标系;二是船体分段3点式 (O-XZ) 坐标系。
(1) 船体分段2点式 (O-X) 坐标系。其坐标系中的原点就是测量的第1点, X轴方向是第1点指向的第2点, Z轴方向为全站仪竖直方向, Y轴可以采用右手系法, 如图1所示。
(2) 船体分段3点式 (O-XZ) 坐标系。其坐标系中的原点就是测量的第1点, X轴方向是第1点指向的第2点, Z轴方向 (XOZ平面) 为第3点, Y轴可以采用右手系法, 如图2所示。
将船体的分段坐标系结合船体3D坐标系, 其能够建立船舶的整体设计模型。此外, 在船舶制造精度中充分利用激光测量技术, 能够有效实现实测模型与船舶模型3D建模。由于使用的仪器设备不相同, 因此实测模型与设计模型会存在精度误差。
2 船舶结构激光测量精度的分析
一般激光测量仪器在进行测量时, 必须要考虑到如观察时所产生的误差, 并估算误差的大小。这样能够在实际测量时, 测量出船舶结构上坐标点各类误差的大小。一般而言, 船舶结构在测量时主要采用O-XYZ坐标系, 在估算其实际测量坐标点各方向误差, 有以下公式:
其中距离测量中的误差用mD表示, 竖直角测量中的误差用mV表示, 水平角测量中的误差用mH表示, 仪器改正常数为ρ=206 265。此外, 在现场仪器测量中误差mD=±0.2", mV=±0.4", mH=±0.4", 由于竖直角V与水平角H相同时, 其误差最大, 因此可以采用激光全站仪测量来计算误差。
3 结束语
一般在建立船舶模型时, 充分利用3D激光测量技术, 并对其制造过程中所涉出现的分段制造问题加以分段船舶坐标模型。在船舶制造精度中应用3D激光测量技术, 并与3D实测模型和设计模型相互结合, 能够有效控制船舶制造过程中的精度。传统的钢尺量距相较于激光测量技术而言, 其存在着较大的误差, 因此为了有效提高船舶制造中的精度, 可以采用3D激光测量技术, 这样能有效促进我国船舶制造业的高精度制造, 促进船舶制造业的健康稳定发展。
摘要：社会经济的发展以及科学技术的进步, 促进了船舶制造行业的发展。就现阶段而言, 随着工业化进程的加快, 船舶制造业企业要想增强自身的综合竞争实力, 必须要不断提高自身的技术水平, 提高船舶制造精度。一般船舶制造精度的提高与改善主要依赖于3D激光测量的方法, 因此在3D激光测量技术在船舶制造精度中应用较为广泛。本文就对船舶制精度中3D激光测量技术的应用进行深入分析与探讨。
制造精度 篇6
由于面齿轮传动体积小、重量轻、高承载能力、低噪音、高可靠性、长寿命等方面的优点,在国外已经广泛应用。目前,国内对面齿轮的研究,只停留在对面齿轮齿面特点的理论研究阶段,而对面齿轮加工制造工艺研究仅限于插齿加工仿真阶段[2]。
本文对某型号高精度薄壁面齿轮加工制造误差进行研究,针对面齿轮零件形状复杂、径向刚度很低的特点,分析其在切削力、切削热及夹紧力的作用下变形特点,进而设计一种满足面齿轮加工精度要求的面齿轮加工专用夹具。
1 某型号面齿轮结构特点
某型号面齿轮结构图如图1所示。
加工面齿轮时,插齿刀上下往复运动并围绕自身轴线转动,同时面齿轮围绕自身轴线转动来完成面齿轮的插齿加工。加工过程中,面齿轮同时承受轴向力Fa、径向切削力Fr和周向力Ft(如图2所示)。本面齿轮材料为普通铝LY12,为薄壁元件,刚性差,在切削力下极易变形,同时插齿刀运动要求给面齿轮加紧和定位带来了麻烦。
2 面齿轮加工误差性能分析
2.1 面齿轮加工受力计算
从上面分析可以知道,面齿轮加工过程中主要承受3个力,分别是轴向力Fa,径向切削力Fr和周向力Ft。目前对插齿加工中受力的计算还没有精确的公式,由于齿轮加工属于金属切削范畴,其切削机理与车削机理相似,因此本文借助于车削切削力计算公式和齿轮传动受力计算公式分析齿轮加工过程中的受力情况。
根据经验公式得到,在切削过程中,主切削力也即插齿加工中的径向切削力Fr为[3]:
其中,CFr为工件材料和切削条件对轴向力、径向力、周向力(以下简称三个分力)的影响系数,本计算中取50;xFr为背吃刀量ap对三个分力的影响指数,本计算取1;yFr为进给量f对三个分力的影响指数,本计算取1;nFr为切削速度vc对三个分力的影响指数,本计算取0,KFr为各种因素对三个分力影响的修正系数的乘积,本计算中取1.5。
切削过程中的吃刀抗力即插齿过程中的轴向力Fa为:
周向力Ft计算公式为:
目前还没有相关的资料介绍对于切削LY12时轴向力和周向力公式中系数及指数的取值,本文借用一下经验公式[3]:
2.2 面齿轮加工变形计算机仿真
在面齿轮实际加工过程中,由于面齿轮受力特点,轴向和周向定位较困难,为此对面齿轮零件结构进行改进,改进后的面齿轮形状如图3所示。修改后的面齿轮结构可以很方便地限制轴向自由度、周向自由度。面齿轮加工完毕以后,把内部腹板在车床上车削掉,即可完成面齿轮的加工。
由于面齿轮材料为LY12,因此在式(1)中,CFr取50,xFr取1,yFr取1,nFr取0,KFr取1.5[3],加工背吃刀量最大值ap=1mm,进给量最大取f=0.45mm/dst。则计算得到面齿轮加工径向最大切削力Fr=331.1N。因此,Fa=66.2～231.85N,Ft=66.2～198.7N。取Fa=231.85N,Ft=198.7N,弹性模量为71000MPa,泊松比为0.31,将A面和B面进行全约束,借助于有限元分析软件对加工中的变形进行分析,分析结果如图4所示。
从上面计算可知,面齿轮加工过程中,最大变形量为1.295×10-3mm。可满足零件图尺寸精度要求。
2.3 面齿轮加工夹具的设计
根据面齿轮加工变形的计算机仿真中的约束方法和计算结果,设计面齿轮加工夹具如图5所示。夹具体1与面齿轮尺寸为Φ790+0.04的孔采用小间隙配合,既保证了面齿轮加工过程中由切削力引起的变形问题,又便于面齿轮加工后的装卸,夹具体与面齿轮腹板面接触,限制了面齿轮轴向串动自由度。六个螺钉2和六个压板4把面齿轮7与夹具体1连接在一块,通过螺钉施加对面齿轮的轴向压紧力,同时限制了面齿轮周向自由度。调心轴6主要为夹具与工作转台粗定位而设置,便于面齿轮加工中夹具的找正。调心轴通过三个螺钉5与夹具体连接。测量轴3是为面齿轮加工专用量具而设置,来控制面齿轮加工量。
1.夹具体2.螺钉3.测量轴4.压板5.螺钉6.调心轴7.面齿轮
面齿轮插齿夹具的设计具有以下特点:
(1)面齿轮夹具结构紧凑,装卸方便,通过形状简单的几个夹具零件组合,即可完成面齿轮插齿加工需求。
(2)针对面齿轮工件的定位基准和尺寸精度设置与其相对应的定位和加紧方式,保证了面齿轮尺寸精度及形状精度。
(3)本夹具可以推广应用到加工轴向尺寸小的薄壁零件。
2.4 面齿轮加工变形测量
根据设计的面齿轮夹具,对面齿轮进行加工,加工后测量发现,最大变形量为1×10-3mm,与计算机仿真结果非常逼近,满足零件加工精度要求。
3 结语
根据计算结果,所设计的专用夹具,能确保满足工件加工精度要求。该夹具经过实际加工结果测量,加工零件变形量为0.001mm。
摘要：某型号面齿轮为薄壁零件,插齿加工过程中受切削力极易变形。针对面齿轮的结构特点,分析了面齿轮加工过程受力情况,借助于车削力计算公式计算了插齿切削力的大小,利用有限元法计算了加工过程中的变形量,根据计算结果设计了一种面齿轮插齿专用夹具,实践证明该夹具具有结构简单,制造方便,夹紧变形小,加工时能确保满足工件加工精度要求等特点,可推广使用。
关键词：面齿轮,薄壁,插齿切削力,夹具
参考文献
[1]朱如鹏,潘升材,高德平.面齿轮传动的研究现状与发展[J].南京航空航天大学学报,1997,26(3):357-361.
[2]付自平,朱如鹏.正交面齿轮加工的计算机仿真[J].机械工程师,2005(9):68-70.
制造精度 篇7
1 分析机械加工精度的影响因素
1.1 机床自身所带来的误差
机械加工的过程中,零件成型是通过一定的道具一次性完成的,因此,对于零件加工精度的要求与机床自身的精度具有十分密切的联系,机床误差而导致零件加工中产生误差主要有3种:第一种是主轴的回转而带来的误差,机床中的主轴作为零件加工中的基准,如主轴发生误差,那么零件加工的精度就会受到影响,从而导致误差的产生;第二种是导轨误差[1],导轨是确定零件相对位置的关系,同时也作为机床整体运行的基础,由于导轨在生产制造中会存在一定误差,再加上其在安装中质量也会受到影响,从而使机床的精度下降;第三种是传动链中发生误差,传动链两端在工作中所传动的元件之间会发生一定的磨损,从而导致误差的发生。
1.2 加工中工具所带来的误差
第一是刀具中发生几何误差,对于零件的加工精度而言,刀具误差所带来的精度影响非常大,由于加工中所使用的刀具具有不同特点,尤其是加工一些特殊的零件时,需要使用比较特殊的刀具,由此产生的误差,进而影响零件的加工精度,但是对于一般刀具而言,其在加工中所带来的误差却是十分小,不会对零件的加工精度带来直接影响,对于精度要求不高的零件,甚至这些误差就能够忽略不计。第二是夹具中几何误差的发生,在零件的加工中,需要使用夹具这一工具,其主要作用在于保证机床与刀具之间始终居于正确位置,保证它们二者不发生移动或者偏转,从而能够使零件的加工更加精准,一旦机床或者刀具的位置发生偏移,就会使零件的加工精度受到极大影响,因此夹具在零件的加工中,如果发生误差就会对加工的精度带来较大的影响。
1.3 内应力引起发生的误差
内应力是指机械在不受到任何外力的作用下,其内部所存在的应力。机械加工如果所加工的零件发生内应力,就会使工件金属居于极度不稳定的状态[2],从而发生向上或向下变化,这就会使零件发生变形,从而无法达到机械零件所需要的精度。产生内应力的原因主要有两个:第一个是由于机械加工中,需要对一些零件实施加热处理,由于零件厚度出现不均匀或在冷却中出现不均等,这都会促使内应力的产生;第二个是零件长轴的细长形状,在车削加工之后,零件之中产生一定的内应力,从而导致零件发生弯曲,难以实现较高的精度。
1.4 工艺系统在受力与受热作用下而引起误差
工艺系统在受热中会发生变形,从而导致对机械零件的加工精度影响较大,尤其是对于精密加工与大件加工,由于受热而发生变形,从而引起的加工误差可以达到总误差的40%~70%,随着机床、工件以及刀具不断地接受热源,从而使得温度越来越高,使变形发生越来越严重,从而使得加工精度出现较大的误差。再者由于系统受到传送力与重力等外力作用,也会使零件的加工精度出现不同程度变形的情况,由于这种变形引起零件加工的精度产生误差,主要有两个原因:第一个是零件的刚度,在工艺的系统中,工件的刚度与机床、刀具相比一般会比较低,因此,在切削力作用下,易使零件刚度出现不足,从而引起机械加工发生变形。第二个是刀具的刚度,外圆车刀加工一些零件表面时,刚度较大其引起的变形则可以忽略不计,而镗直径小、刀杆刚度差,因此变形对孔加工的精度有较大的影响。
2 改进机械加工工艺的方法
2.1 重视处理机械加工中的各种误差
第一可以对原始误差进行分化处理,为了提高零件加工的精度,一般可以对加工中的原始误差实施分化[3],从而达到加工精度的提高,因此根据误差的反映规律,在进行机械加工中,要测量上一道加工工序中的零件尺寸,并根据不同零件的尺寸将其分组,然后将每一组的零件尺寸在范围方面不断地缩小误差,最后再根据每组零件的相关要求与规定允许出现的误差范围,使用刀具准确进行调整,从而确保每组零件的尺寸都满足误差允许出现的范围,这样使加工中的原始误差有效分散,从而提升加工精度。第二是对原始误差实施均化处理,如果加工零件的表面有较高要求,那么可以在加工过程中,将原始误差逐步分化,主要通过机械加工平均化处理被加工零件的表面误差,从而使得误差不断缩小,其依据是对具有密切关联的零件表面实施比较与检查,然后找出其中所存在的差异再修正,这样能够将原始误差实现均化的处理目的。第三将原始误差做出转移处理,该方法是将机械加工中产生的原始误差,从机械中比较敏感方向进行转移至不敏感方向,使得不同原始误差能够在机械零件中产生不同反应。由于反应敏感方向有一定的差异性,而机械的这种方向敏感性对机械加工精度有重要影响,运用一定的方法将敏感方向误差转移至不敏感的方向,就可以有效地提高机械加工的精度。
2.2 对机械加工所发生的误差实施补偿
在机械加工中出现的误差,可以通过全面地分析,例如对加工工具的分析、机床的分析以及工件分析等,从而根据零件的具体要求将误差控制在一定的范围中,从而提高加工的精度。而对机械加工出现的原始误差,可以用误差补偿法来达到减少误差的目的,主要有两种方法:第一种方法是误差补偿法,在机械加工中,通过人为地制造出一些新的误差,从而将这些新的误差补偿在工艺系统原始的误差中,这样能够有效减少机械加工中的误差产生;第二种方法是抵消误差法,其主要利用机械加工中的一种原始误差与另一种原始误差之间通过一定的方式进行部分抵消或是全部抵消,从而提高机械加工中零件的精度。
2.3 需要优化加工的工艺
提高机械加工的工艺对于提高加工的精度具有重要的作用,因此需要加大对机械加工工艺的提升与创新加工方法[4]。一方面可以通过引进先进的机械设备,代替老化的加工设备,因为老化的加工设备中许多的零件磨损比较严重,从而使得加工的精度也极大地降低,因此定期地更换设备是保证精度的一个方法,同时还需要对机械设备进行及时地维护与保养,从而延长机械加工设备的工作寿命;另一方面还可以在加工工艺方法方面进行研究与创新,从而全面地提高机械加工的精度。
3 结语
机械加工精度的影响因素比较多,因此需要不断地研究这些影响因素,有针对性采取措施避免不良的影响,从而提高加工精度,达到减少加工误差的发生,进而促进机械加工实现零误差的目标。
摘要：近年来我国社会经济不断地发展,这对我国的机械制造业带来许多有利的影响,尤其是在零件加工方面,众所周知,零件的加工是机械设备的重要部分,但是在实际的加工中,它会受到各种因素影响,从而导致其精度产生一定的误差或者是位置发生一些偏移等,这就导致零件的尺寸、形状都难以满足机械的实际需要。该文主要分析机械加工精度的影响因素,然后提出一些改进方法。
关键词：机械加工,精度,加工,制造,影响
参考文献
[1]杨春晖.机床加工制造过程中的技术探析[J].数字技术与应用,2015(9):220.
[2]付继红,冯帮军.机械装备控制加工精度的做法及相关经验总结[J].科技创新与应用,2015(31):109.
[3]赵强.机械加工工艺的技术误差问题及对策分析[J].轻工科技,2016(2):61-62.
制造精度 篇8
1 选择合适的方法, 提高齿轮齿形精度
仿型法是我国在现阶段齿轮成型铣刀的刃型的成型的最常用方法, 这种方法有很多缺点:成型的精度很低、工艺非常复杂、制造的成本也相对较高。大部分的重磨基本上都是采用的这种方法, 但是该法容易引起刃磨误差大而且后角可能会不均匀, 大大降低了齿轮的制造精度。一般说来, 齿轮的齿形制造精度主要由铣刀的刃型成形和修磨中铣刀刃型曲线的加工精度决定, 所以, 在制造过程中有效提高齿轮齿形精度的方法是提高齿轮铣刀的刃型制造精度和重磨精度。
2 正确选择刀具, 提高CAD/CAM的设计效果
刀具的正确选择在CAD/CAM技术中也起着非常重要的作用。在借助CAD/CAM软件进行数控编程时, 刀具的选择极大地影响着零件的生产质量, 甚至可能影响到机床的运行过程。所以, 程序员在设计程序时, 一定要正确选择刀具, 保证设计的最终效果。
在刀具的选择中, 我们一般比较重视刀具的两个方面的性能:一是铣刀的刚性要好, 这样既能保证生产效率的提高, 又能满足数控铣床在加工过程中不容易调整其切削用量的特点;二是铣刀的耐用度要尽量高, 减少换刀和调刀的次数, 节约生产时间。
3 确定好切削用量和切削速度, 保证制造的精度和准度
CAD/CAM程序设计的过程中, 程序员要根据设计的需要确定每一道工序中需要的切削量, 并将这些量按照程序的设定编制在程序中以便于以后调用。刀具的切削用量主要有切削速度、侧吃刀量或背吃刀量及进给速度等几点。每一种不同的加工方法, 所需要的切削用量是不同的, 所以我们要正确选取适合的切削用量。选取切削用量的一般方法是要确保刀具性能的充分发挥、最大限度地提高设备的生产效率、满足设计要求的零件的表面粗糙度和零件的加工精度。
(1) 确定切削的速度。切削速度过慢时, 可以起到保护刀具的作用, 但是却降低了生产效率;切削速度过快时, 刀具负载加大, 容易加速刀具的磨损, 进而影响到刀具的切削速度。我们可以采取加大大铣刀直径的方法, 达到提高刀具善散热量的效果, 从而使刀具的切削速度得到相应的提高。
(2) 确定刀具的进给速度。数控机床在切削用量中的一个很重要的因素是进给速度F, 选却进给速度的标准基本上是根据元件的材料性质、元件表面的粗糙程度及其零件的加工精度要求。加工轮廓的过程中, 当接近拐角的地方要相应地降低进给量, 这样才能解决由于工艺系统发生形变或者惯性的原因导致轮廓拐角处出现“超程”或“欠程”的现象。
4 刀具的理论刃形以及加工轨迹的计算
在铣刀刃形CAM中, 可以用刀位点的运动轨迹来描述CNC工具磨床对铣刀刃形修磨的应用砂轮上的确定点。应用制造工程师的公式曲线功能可以计算出标准渐开线的齿型, 可以根据铣刀的设计精度来确定其计算的点数。根据过渡曲线与有效齿形应圆滑过渡的要求, 以及其他几种不同的情况, 设计并确定过渡曲线, 计算出公切点并组合, 即可完成刀具的刃型设计。
5 实体铣刀的建模以及加工仿真
对于齿轮铣刀的毛坯和容屑槽设计原则, 我们一般是以齿轮铣刀的特征信息和刃型信息来对其进行刀体的特征设计。通过这个方法可以设计出刀具的前后两个刀面, 并且可以用阵列命令完成刀具的整体造型设计。
在加工的过程中, 通过弦长对法向等距线进行曲线逼近的方法合成刀位点的运动轨迹, 其中, 弦的长度采用误差控制法来计算。对于不同的设计精度要求, 我们可以通过选择不同的程序段的长度来进行调整, 进行刃形曲线逼近。通过对刃形曲线的最小曲率半径和刃形的公差的的比较可以确定最小节点的间距, 此间距即可当做整个刃形曲线的节点间距用于工件的加工。
6 实体铣刀刃型的成形与修磨
尖齿成型铣刀的刃磨程序比较复杂, 一般可以将其分为刃型的成形以及重磨刃型两个步骤。刃磨程序工艺一般为:回转面修磨、刃型精磨以及后刀面修磨三个方面。另外, 在刃磨的过程中, 由于油石平整度或者与刃口贴合不完全等误差限制, 必须要启用缓冲保护机制才能实现局部的微力和微量切削, 缓冲效果与刃磨效果成正比。正确使用CAD/CAM技术能使刀具的制造精度、耐用度及其齿轮的加工精度得到明显的提高。
7 我国CAD/CAM技术的现状在未及来机械制造业中的发展趋势
我国的CAD/CAM技术经过近几十年的发展中取得了非常丰硕的成绩, 目前该技术已经被广泛地用于我国企业的生产建设中, 而我国的CAD/CAM软件开发水平也逐渐与国外先进水平靠拢。但是, 从整体上说, 我国的CAD/CAM技术不论是从产品开发还是到产品的销售和使用范围, 都与发达国家有着不小的差距。CAD/CAM技术已经成熟并将长期被广泛使用, 我们要在现有基础上, 立足实际, 放眼全球, 争取在全球CAD/CAM技术竞争中保持稳步前进。
摘要：本文详述了CAD/CAM这一产业革命中扮演着主力的新技, 从CAD/CAM的各项功CAD/CAM运用于机械制造中通过一定的方法提高刀具制造精度。笔者介绍了CAD/CAM在刀具设计、加工、及其后续改进中的使用和设计理念, 论述了CAD/CAM技术在提高刀具制造方面的巨大价值。另外, 本文也在阐述CAD/CAM的在阐述了CAD/CAM技术运用的各个功能后, 对该技术在未来的发展前景做了展望, 指出在CAD/CAM强有力的辅助技术的支撑下, 我国的机械设计与制造将会迎来下一个新世纪。
关键词：CAD/CAM技术,齿轮铣刀,刃形,加工轨迹,齿形分析
参考文献
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