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南京理工大学t 程硕士学位论文j q m 预戍力锚固体夹片机械加工质量控制及制造技术研究 摘要 机械加工业已进入微利竞争时代，提高企业产品加工质量，降低产品不合格率和 生产成本，是当前机械加工业的重要战略措施，尤其对于生产管理欠规范、产品质量 不稳定的中小型加工企业，加强加工技术研究和生产精细化管理、提升管理水平、控 制产品质量，是当前急待研究和解决的课题。 本文根据机械加工质量分析的理论和方法，通过对九江职业技术学院机电设备厂 生产的夹片加工过程中出现的质量问题，以及在质量管理过程中存在的不足进行诊断 和分析，对该零件加工工艺改进等问题进行研究。借鉴i s 0 9 0 0 0 质量管理体系基本精 神，就现行的多品种小批量生产模式的中小型企业，如何建立适应批量生产、切合本 厂实际的质量管理和控制体系进行了探索和研究。 本文重点分析了预应力锚固体体系结构及其工作原理，以及其中的夹片零件功用 及结构，全面分析夹片零件的技术要求和该零件加工的关键技术要求。根据机械加工 质量分析基本理论和加工误差的统计分析方法，在对现有生产工艺所造成的误差进行 分析的基础上，总结和归纳出了加工误差出现的规律，结合产品加工工艺过程，分析 诊断加工误差的具体工艺原因。应用加工工艺制定的基本原则和方法，通过误差分组 等方法，改进了零件的加工工艺，大大减少了加工误差，提高了产品的生产效率和生 产质量。并通过借鉴i s 0 9 0 0 0 的基本精神，在多品种小批量生产的质量管理体系的基 础上创建了既适应工厂实际又能适应批量生产的质量管理体系，从根本上为企业控制 和稳定产品质量奠定了技术基础和质量控制保障。最后，本文从产品的合格率和加工 成本两方面对夹片工艺改进前后进行比较，验证了质量控制和管理体系的应用价值。 关键词：预应力锚，夹片，质量控制，质量管理，工艺技术 第1 页 南京理工大学工程硕士学位论文j o m 预应力锚固体夹片机械加工质量控制及制造技术研究 a b s t r a c t t h ee n t e r p r i s eo fm e c h a n i c a lp r o c e s s i n gh a se n t e r e dt h ec o m p e t i t i v ee r ao fl o w p r o f i t s i m p r o v i n gt h ep r o c e s s i n gq u a l i t yo ft h ep r o d u c t s ，l o w e r i n gt h er a t eo fu n q u a l i f i e d p r o d u c t sa n dr e d u c i n gt h ep r o d u c t i o nc o s t sa r ei m p o r t a n ts t r a t e g i cm e a s u r e sf o rt h e c u r r e n te n t e r p r i s eo fm e c h a n i c a lp r o c e s s i n g , e s p e c i a l l yf o rt h em i d d l eo rs m a l l - s i z e p r o c e s s i n ge n t e r p r i s e sw h o s ep r o d u c t i o nm a n a g e m e n t 锄l a c ko f s t a n d a r d sa n dw h o s e p r o d u c t sq u a l i t ya l en o ts t a b l e t os t r e n g t h e nt h e i rp r o c e s s i n gt e c l l i l o l o g yr e s e a r c ha n d m e t i c u l o u sm a n a g e m e n t , t op r o m o t et h e i rm a n a g e m e n tp r o f i c i e n c ya n dc o n u o lt h e i r p r o d u c t sq u a l i t ya r ct h ep r o b l e m sf o rt h e me a g e r t ob er e s e a r c h e da n ds o l v e d b a s e do nt h ea i l a l y m gt h e o r i e sa n da p p r o a c h e so fm e c h a n i c a lp r o c e s s i n gq u a l i t y , a f t e r d i a g n o s i n ga n da n a l y z i n gq u a l i t yp r o b l e m so c c u r r e di nt h ep r o c e s s i n go fc l a m p i n gc h i p s p r o d u c e db yt h em e c h a n i c a la n de l e c t r i c a le q u i p m e n tp l a n ti nj i u j i a n gv o c a t i o n a la n d t e c h n i c a lc o l l e g ea n dt h ei n s u f f i c i e n c ye x i s t e di nt h ep r o c e s so fq u a l i t ym a n a g e m e n t , t h i s a r t i c l em a k e ss o m er e s e a r c h e so nh o wt oi m p r o v et h ep r o c e s s i n gt e c l l l l o l o g yo ft h ep a r t b yu s i n gt h eb a s i cs p i r i t so fi s 0 9 0 0 0q u 且l i t ym a n a g e m e n ts y s t e mf o rr e f e r c n c , e , t h e a r t i c l em a k e ss o m ee x p l o r a t i o n sa n dr e s e a r c h e so nh o wt ob u i l dt h eq u a l i t ym a n a g e m e n t a n dc o n t r o ls y s t e mw h i c hf i ti nw i t ht h eb a t c h - p r o d u c t i o na n da c t u a ls i t u a t i o no ft h ep l a n t i nt h ep r e s e n tm i d d l eo rs m a l le n t e r p r i s e s 、 r i t l lv a r i o u sk i n d so f p r o d u c t sa n ds m a l lb a t c h e s t h i sa r t i c l ep a y ss p e c i a la t t e n t i o nt ot h ea n a l y s i so ft h ec o n s t r u c t i o na n dw o r k i n g p r i n c i p l e so ft h ep r e s t r e s s i n gf o r c ea n c h o rs o l i ds y s t e ma n di t sc l a m p i n gc h i p s f u n c t i o n a n dc o n s t r u c t i o n i ta l s om a k e st h ew h o l ea n a l y s i so ft h et e c h n o l o g i c a lr e q u i r e m e n t sa n d c r u c i a lt e c h n o l o g i c a lr e q u i r e m e n t so ft h ep a r ti np r o c e s s i n g a c c o r d i n gt ot h eb a s i c t h e o r i e so nm e c h a n i c a lp r o c e s s i n gq u a l i t ya n a l y s i sa n dt h es t a t i s t i c a la n a l y z i n gm e t h o do f t h ep r o c e s s i n ge l t o l ，3 ，t h i sa r t i c l es u m su pa n di n d u c e st h el a w so ft h eo c c u r r e n c eo ft h e p r o c e s s i n ge r r o r so nt h eb a s i so f t h ea n a l y s i so f t h ee r r o r sc a u s e db y t h ep r e s e n tp r o d u c t i o n c r a f t b yc o m b i n i n gt h et e c h n o l o g i c a lp r o c e s so f t h ep r o d u c t sp r o c e s s i n g , i ta n a l y z e sa n d d i a g n o s e st h es p e c i f i ct e c h n o l o g i c a lc a l i s e so f t h ep r o c e s s i n ge r r o r s b ya p p l y i n gt h eb a s i c p r i n c i p l e sa n da p p r o a c h e sf o r m u l a t e db yt h ep r o c e s s i n gt e c h n o l o g ya n db yt h ea p p r o ho f d i v i d i n ge r r o l 瞎i n t og r o u p s ，t h ep r o c e s s i n gt c c i l n o l o g yo ft h ep a r t i s i m p r o v e d , t h e p r o c e s s i n ge r r o r sa l er e d u c e dg r e a t l ya n dt h ep r o d u c t i o ne f f i c i e n c ya n dp r o d u c t sq u a l i t y a r er a i s e d b yu s i n gt h e b a s i c s p i r i t so fi s 0 9 0 0 0q u a l i t ym a n a g e m e n ts y s t e mf o r r e f e r e n c e , t h eq u a l i t ym a n a g e m e n ts y s t e mw h i c ha d a p t st ob o t ht h er e a l i t yo f t h ep l a n ta n d 第1 1 页 南京理工大学工程硕士学位论文 j q m 预戍力锚固体夹片机械加工质壁控制及制造技术研究 t h eb a l c hp r o c e s sh a sb e e ne s t a b l i s h e db a s e do nt h eq u a l i t yr l l a n a g e m e n ts y s t e mw i t h i nt h e p r o d u c t i o n 、i t hv a r i o u sk i n d sa n ds m a l lb a t c h e s h e n c et h et e c h n o l o g i c a lf o u n d a t i o ni s l a i da n dq u a l i t yc o n t r o lg u a r a n t e ei se s t a b l i s h e df o rt h ee n t e r p r i s et oc o n t r o la n ds t a b i l i z e t h ep r o d u c t sq u a l i t yf u n d a m e n t a l l y e v e n t u a l l y , t h ea r t i c l em a k e st h ec o m p a r i s o nb e “v e e nb e f o r ea n da f t e rt h et e c h n o l o g i c a l i m p r o v e m e n to f t h ec l a m p i n gc h i p sf r o mt w oa s p e c t so f t h er a t eo f q u a l i f i e dp r o d u c t sa n d t h ep r o c e s s i n gc o s to ft h ep r o d u c t , a n di ta l s ot e s t sa n dv e r i f i e st h ea p p l i e dv a l u eo ft h e q u a l i t yc o n t r o la n dm a n a g e m e n ts y s t e m k e yw o r d s ：p r e s t r e s s i n gf o r c e 咖h o r c l a m p i n gc h i p s ，q u a l i t yc o n t r o l ，q u a l i t y m a n a g e m e n t , t e c h n o l o g i c a ls k i l l 第页 声明 本学位论文是我在导师的指导下取得的研究成果，尽我所知，在本学位论文中，除 了加以标注和致谢的部分外，不包含其他人已经发表或公布过的研究成果，也不包含我 为获得任何教育机构的学位或学历而使用过的材料。与我一同工作的同事对本学位论文 做出的贡献均已在论文中作了明确的说明。 i 皿 研究生签名：蚴 纱年一月矿日 学位论文使用授权卢明 南京理工大学有权保存本学位论文的电子和纸质文档，可以借阅或上网公布本学位 论文的全部或部分内容，可以向有关部门或机构送交并授权其保存、借阅或上网公布本 学位论文的全部或部分内容。对于保密论文，按保密的有关规定和程序处理。 研究生签名：缝堑矿年，月j 铂 南京理工大学工程硕士学位论文j q m 预戍力锚固体夹片机械加丁质基控制及制造技术研究 1 绪论 1 1 研究背景 机械产品加工已进入微利时代，市场对企业的生产过程的规范管理和精细操作要 求越来越高。随着国家经济体制改革不断深入，企业的改革和改制后出现两种明显的 趋势：一种是企业规模越来越大，生产能力越来越强，这类企业不仅设备先进，生产 管理规范，有定型的产品且产品质量稳定，有很好的市场信誉，产品在市场竞争中处 于优势。另一种是出现了一大批规模较小、实力较弱的企业，这类企业中有很大一部 分企业不仅设备落后，而且各项管理缺乏规范，制度不完备，产品质量稳定性较差， 没有很好的，有市场i i i 景的产品，其主页是为一些大型专业制造企业进行配套零部件 生产。这样就出现：一个专业制造企业的同一零件会有多个配套协作厂与其配套生产， 同一个小型企业又同时为多个专业企业作配套加工，这样市场竞争更加直接和激烈， 尤其是表现在价格和质量上，进一步分析可知：这部分企业中的民营企业，由于经营 方式灵活，员工身份不同于国营，企业员工管理难度减轻，管理成本较低，产品的价 格在市场竞争中也有一定的价格优势，余下的一批规模小的国有企业，由于多方面原 因，其管理体制，机构设置等都有不科学的地方，设备简陋，技术和生产能力不强， 企业生产质量管理不规范，没有进行i s 0 9 0 0 0 质量标准论证，没有健全的管理体系， 产品质量稳定性较差，一方面市场信誉较低，另一方面由于产品不合格率较高导致生 产成本高，产品利润低。在外协加工市场竞争中处劣势，抢占市场能力差，生产任务 不饱满，企业效益差。因此，苦练内功，规范内部各项管理，提升企业的工作水平和 工作质量足这类企业生存的前提条件，同时，紧跟市场形势，抢占有市场前景的配套 产品或零件是这类企业重要经营战略。 近年来。随着国家的经济的发展和基础设施建设步伐的加快，预应力锚固体体系 结构得到越来越广泛的应用，尤其是桥梁建筑、房屋建设等施工过程中，锚固体需求 量不断增大，该系列产品非常适合中小型企业生产，很多中小型机械制造企业都看到 了该产品的生产的市场前景。尤其是市场经济打破了以前的行业垄断的生产局面后， 相当多的非桥梁设备制造企业参与该系列产品的加工生产。 九江职院机电设备厂，是一家以普通机床设备为主的国有中小型机械加工企业， 长期为船舶工业有关企业或研究所生产配套产品或零部件，属于典型多品种小批量生 产的的中小型国有企业，由于存在同类企业相类似的缺陷，近年来，生产任务不足， 为扩大生产任务，参与了有市场前景的锚固体系产品中的关键零件硖片零件加工 的市场竞争的行列。但九江职院机电设备厂所面临竞争就是价格和质量的竞争，竞争 的结果就是产品的生产企业获得的利润越来越微。九江职院机电设备厂加工制造的夹 第l 页 南京理工大学工程硕士学位论文 j q m 预虑力锚固体夹片机械加工质量控制及制造技术研究 片零件型号为j q m l 5 预应力夹片零件，结构比较简单、体积小、但技术要求高。零 件材料占产品产值量较小，产值主要来自零件的加工费，是典型的量多、值低、检验 量大的零件。由于该厂长期从事多品种小批量的军品生产，像类似性质的企业那样， 缺乏批量生产质量监测和质量控制体系，在夹片生产过程中，产品合格率一直难以提 高，不合格率均在3 - 4 之间。从2 0 0 4 年1 1 月份九江职院机电设备厂交检的三批 零件进行统计分析情况看( 表1 1 ) ，不合格率平均为3 2 9 ，在同类型生产企业中， 不合格率偏高，且每批零件质量不稳定，零件出现的误差形式也无明显的规律可循( 如 表1 1 ) 。导致九江职院机电设备厂在同类企业中没有明显的竞争优势。因此，该厂对 如何满足需方质量要求作出的规定，并形成适应于供方操作的文件( 编制质量计划： 确定和配备必要的控制手段、过程、设备、工艺装备、资源和技能；确保设计、生产 过程、安装、售后服务、检验及试验程序等) 和有关管理文件的相融性，更新质量控 制、检验技术手段，保持产品质量稳定是该厂目前必须研究和要解决的重要课题。 表1 12 0 0 4 年i 1 月产品出库检验情况 爰数 不合格类硝 批 总数不合格比例 平牙比例烂牙比例外表面拉伤比例 l7 0 0 02 1 03 0 0 1 8 02 5 7 1 6o 2 4o 0 6 27 0 0 02 0 82 9 7 0 , 61 8 19 0 5 2 51 3 2o i 35 9 4 3 2 3 84 0 0 1 4 62 4 6 8 41 4 8o o l 合计1 9 9 4 36 5 63 2 9 5 0 72 5 4 1 2 5o 6 1 40 0 7 1 2 夹片零件加工的技术及质量管理现状 夹片是锚固体结构的关键零件，锚固体预应力效果主要取决于该夹片零件精度和 品质。由于每一个锚固体中组配装若干个夹片零件，因此，夹片零件市场需求量比锚 固体的锚具大若干倍，且夹片零件属于小件加工，切削加工工艺并非十分复杂，一般 机械加工企业基本可以实现，只是合格率高低的问题。目i ；i ，参与生产夹片零件的企 业除桥梁设备制造企业外，还有很多其它行业的机械制造企业。大部分生产企业所采 用的加工工艺基本上可分为两类： 一类是桥梁设备制造企业，通过改造通用机床设备( 改造普通车床为靠模车床夹 片的车零件外锥圆) ，且采按工序分散的原则安排工艺路线，工序较多，工艺路线相 对较长，尽管这种方法不需要新购效率高、性能好的数控机床，一次性投资少，生产 效率高，但加工零件时由于受刀具磨损、人工水平、工艺多等因素的影响，零件加工 质量也有不稳定情况产生，而且一旦出现废品，就有可能是一批。 另一类是非桥梁设备制造企业，通过采用普通机床和数控有机结合，普通机床车 第2 页 南京理工大学工程硕十学位论文j q m 预戍力锚固体夹片机械加工质量控制及制造技术研究 端面和孔，数控车床车锥面和外圆，这种方法工序相对集中，工艺路线较短，尽管数 控机床加工质量相对稳定，但生产产量受限制，零件加工质量与数控加工前后的普通 机床加工质量有密切联系，特别是定位表面的加工，产品的合格率也不尽人意。 近阶段这些制造企业只能就工艺措施上的问题进行分析和改进，产品质量在某一 时段有提高，但产品质量始终处于不稳定状态，不合格率时高时低。根据对现成工艺 过程和质量管理过程进行分析，是加工全过程多品种因素存在的综合结果，可归纳为 如下几个方面原因： ( 1 ) 现成工艺路线较长，涉及的人和设备多，因此在加工过程中影响加工质量的 因素较多且不确定，各道工序的工序能力( 该工序满足加工精度的能力) 大小不均， 会造成工序和工序之间加工能力不平衡，有的能力不足，有的能力过剩，而零件加工 质量又是直接受加工能力不足的那道工序制约。 ( 2 ) 由于加工批量大、值低、检验项目多且采用人工测量，测量工作量大，因此， 各工序间的检测一般是采取首检和抽检的办法进行质量控制，这样会导致出现如下问 题： 必须科学和规范地制定首检和抽检程序和时间、数量。数量少不准确，数量多费 时费力，人工费用高； 由于是抽检，检验时间不确定，加工过程中出现的质量问题不能及时发现，更不 能事先控制加工质量，导致加工质量出现失控状态，一旦出现废品，就会形成成批报 废； 由于加工过程中随机性误差和系统性误差同时存在，检测时，很难把随机性误差 和变值系统性误差区分开，不能在加工过程中及时提出质量问题的资料，更不能准确 地判断产生加工误差的直接原因一原始误差。因而，不能及时采取有效措施进行质量 控制。 ( 3 ) 产品质量检验的结果，仅仅是作为判断该道工序的零件的加工结果，并没有 进行统计分析，丝毫不能作为判断该工序的工序能力，分析生产是处在正常状态还是 处在非正常状态的依据，而不能对产品生产进行有效的质量控制，致使加工质量失控。 ( 4 ) 没有及时采集机床设备和工夹量具的精度数据，不能及时控制随机性误差， 因而在加工能力的保障方面不能及时采取有效的措施。 ( 5 ) 现成的质量控制和诊断方法是使用于小批量生产类型的方法，即试切法和因 数分析法，而批量生产是用调整法控制质量的，该厂没有与该方法配套的质量诊断方 法。产品出现加工误差后，分析诊断手段不太适用。 ( 6 ) 批量生产要求生产处在正常的状态，必须建立生产状态的预测和控制措施， 而现成的小批量生产现成管理手段没有相应的措施。 第3 页 南京理工大学工程硕七学位论文j o m 预应力锚同体夹片机械加工质量控制及制造技术研究 综合上述分析，当前生产夹片零件的企业所存在的技术问题和质量管理中所暴露 出的这些缺陷，主要是缺乏类似专业生产企业批量生产的规范的质量诊断方法和管理 水平。如何借鉴专业生产企业规范管理的基本精神，提高生产现场的加工技术诊断能 力，实现中小型国有企业的规范管理和精细操作，降低企业生产成本，增强企业竞争 力是当前这类型国有机加工企业的急待研究和解决的课题。本文将对九江职业技术学 院机电设备厂生产的夹片零件的加工技术进行深入分析，并对加工质量进行全面诊 断。在此基础上，结合工厂的具体实际，借鉴i s 0 9 0 0 0 质量管理和质量保证系列 标准的基本精神，研究建立类似专业制造企业且适合该厂生产实际的质量控制措施和 质量管理体系，并根据机械加工工艺理论和精度分析方法结合数控机床设备的优越性 对夹片加工技术进行改进，提高产品合格率和企业竞争力，并为同类企业的加工技术 提高和质量管理体系的建立提供有价值的参考。 1 3 机械加工质量及质量管理概念 1 3 1 机械加工质量 机械产品质量是由零件加工质量和装配质量决定的，零件的加工质量是由零件的 机械加工精度和表面质量决定的，装配质量是由装配工艺和装配设备决定。机械加工 精度是指零件经过机械加工以后的实际几何参数与理想参数相符合程度1 1 1 。它们之间 的差异称为加工误差。加工误差的大小反映了加工精度的高低。误差越大加工精度越 低；误差越小加工精度越高1 2 1 。 机械加工精度由三个方面组成： ( 1 ) 尺寸精度：指加工后零件的实际尺寸与公差尺寸的公差带中心的相符合程度。 ( 2 ) 形状精度：指加工后的零件表面的实际几何形状与理想的几何形状的相符合 程度。 ( 3 ) 位置精度：指加工后的零件有关表面之间的实际位置与理想位置相符合程度。 ( 4 ) 零件加工表面质量包括零件表面粗糙度和零件表面状态，即塑性变形、显微 硬度变化、微观裂纹、残余应力等。 在机械加工过程中，刀具和工件加工表面之间的位置关系合理时。加工表面的精 度就能达到加工要求，否则就不能达到加工精度要求。加工精度分析就是诊断加工精 度不能满足要求时各种因素，即研究各种原始误差产生的可能性，并采取有效的工艺 措旋进行克服和纠正，尽量保证刀具和工件加工表面间的合理位置关系，减少加工误 差，提高加工精度【2 】。 在机械加工中，机床，夹具、工件和刀具构成一个完整的系统，称为工艺系统【2 1 。 第4 页 南京理工大学工程硕士学位论文 j o m 预应力锚固体夹片机械加工质量控制及制造技术研究 由于工艺系统本身的结构和状态、操作过程以及加工过程中的物理力学现象而产生刀 具和工件之间的相对位置关系发生偏移的各种因素称为原始误差闭。它可以照样，放 大或缩小地反映给工件，使工件产生加工误差而影响零件加工精度。一部分原始误差 与切削过程有关；一部分原始误差与工艺系统本身的初始状态有关。这两部分误差又 受环境条件、操作者技术水平等因素的影响。 1 3 2 加工误差的性质 不管足什么工艺因素所产生的加工误差从其性质看可分为两大类，即系统性误差 和随性机误差。 ( 1 ) 系统性误差 在顺次加工一批工件中，工件误差的大小和方向保持不变，或按一定规律变化。 前者称为常值系统性误差，后者称为变值系统性测1 l 差。如加工原理误差，机床、刀 具、夹具的制造误差，机床的受力变形等引加工误差均于加工时间无关，其大小和方 向在一次调整中也基本不变，故都属于常值系统性误差。机床、夹具、量具等磨损引 起的加工误差，在一次调整的加工中也均无明显的差异，故也属于常值系统性误差。 ( 2 ) 随机性误差 在依次加工一批工件时，加工误差的大小或方向成不规则的变化的误差称为随机 性误差1 3 1 。误差复映，工件的残余应力引起变形产生的加工误差部属于随机性误差。 随机误差虽然是不规则地变化的，但只要统计的数量足够多，仍可找出一定的变化规 律来。 对于上述两类不同性质的误差，因为影响因素不一样，所以其解决的途径是不一 样的。一般来说对常值系统性误差，可以在查明其大小和方向后，通过相应的调整或 维修工艺装备等办法来解决。有时还可以人为地给一常值误差去抵消本来的常值系统 性误差。对变值系统性误差可以在弄清误差变化规律后，通过自动连续补偿和自动周 期补偿等办法解决。至于随机性误差，由于没有明显的变化规律，只能通过统计分析 去寻找规律，从而对其产生的根源采取适当的措施，以减小其大小。 1 3 3 质量管理的基本概念 质量( 品质) 是反映产品满足明确或隐含需要能力的特征和特性的总和【4 l 。美国 著名的质量管理权威朱兰( j m t w r a n ) 给质量如下的定义：“质量就是适应性”【4 1 。 产品质量从形式过程来说包括：产品设计过程质量、制造过程质量、使用过程质 量。制造过程质量是指按设计要求，通过生产工序制造后实际达到的实物质量，是设 计质量的实现，是制造过程中，操作工人、技术装备，原料、工艺方法以及环境条件 第5 页 南京理工大学t 程硕十学位论文j q m 预戍力锚固体夹片机械加工质量拧制及制造技术研究 等因素的综合产物。 为保证产品或服务满足质量要求【4 】，把企业的组织机构、职责权限、工作方法或 程序，技术力量和业务活动、资金和资源、信息等协调统一起来形成的一个有机整体， 称质量体系。具体来说，为了生产符合市场和用户需要的产品而在企业内部建立起来 的质量体系，一般被称为质量管理体系。 质量管理体系含有为实施质量管理的影响产品质量的组织机构、质量职责和权 限、工作程序、过程、人员和资源等六个部分。它是质量管理的组织保证，包括确定 管理方针、目标、领导职责与质量管理职能，质量机构的设置，并通过质量体系的质 量策划、质量控制、质量保证和质量改进来实现所有管理职能的全部活动罔。各级管 理者的职责，各种机构的职能之间实现纵向与横向密切联系，形成质量工作网络与质 量信息传递与反馈系统。质量管理体系由若干要素控制并进行纠正，是一个有机的综 合体。 不同的企业，不同的生产规模质量管理体系不同，但根据国际标准化组织的多年 探索，国际标准化发布i s 0 9 0 0 0 系列标准化质量管理和和质量保证进入了规范化、程 序化和国际化的阶段。目前大部分企业都进行了质量体系论证，企业的质量管理进入 了规范管理的阶段。 1 3 4 质量控制技术 质量控制是指为了满足质量要求所采取的贯穿于质量形成全过程的各环节作业 技术和活动，主要是通过采集的生产信息从多个方面分析工序的运作状况，以及根据 对产品质量等级的确定来进行生产调度唧。内容主要足生产工艺在线控制，对采集的 检测数据进行定性和定量分析，就质量问题进行追朔。即确定控制计划与标准、实施 控制计划与标准，并在实施过程中进行连续监视和验证，纠正不符合计划与程序现象， 排除质量形成过程中的不良因素与偏离规范现象，恢复其正常状态。 质量控制技术是质量管理的核心，要全面实行质量管理必须进行质量控制，但是 零件加工是各道工序组成，工序质量控制又是质量控制的基础，研究工序质量控制技 术是实现质量管理目标的基本步骤。 工序质量体现了工作质量和企业管理水平，是控制和决定产品质量的关键。目前 工序质量控制技术研究主要在两个方面：统计过程控制的过程诊断分析；质量预测控 制。其中，统计过程控制( s p c ) 是批量生产模式中工序质量控制的有效工具和方法， 它包括三个方面：过程监督、误差因素诊断分析和系统校正【卯。 过程控制足对控制图的状态进行判断，确定加工过程是否处于控制状态；如果加 工过程失控，必须及时对误差因素进行诊断和分析，查明加工过程失控的主要因素； 第6 页 南京理t 大学工程硕士学位论文 j q m 预庵力锚固体夹片机艟加丁质量挣制及翻造技术研究 根据查明的原因，对加工工艺参数进行调整或对工艺系统进行微量补偿控制，使加工 过程重新处于控制状态 质量预测控制是根据当前的加工信息预测系统下一个时刻的状态的控制技术【5 1 。 因为传统上所使用的s p c 属于滞后控制，只有当加工过程处于异常状态时，上述方 法才能起作用，是一种“出现问题，分析问题，解决问题”的过程很难满足零废品率的 需求。而质量预测控制能超前控制，是一种“预测将要出现的问题，解决问题的过程”。 预测控制的关键技术是建立预测模型，一方面，它决定着系统的控制精度；另一方面。 加工过程的复杂性、时变性和非线性，很难建立精确的预测模型。本文将通过统计分 析和预测控制的思维方法进行结合，在预控方面进行探索。 1 4 本论文主要研究内容 针对九江职业技术学院机电设备厂生产的夹片零件生产中存在的技术问题和质 量管理问题，本文主要研究以下内容： 一，分析预应力锚固体体系结构和工作原理以及在建筑工程中的应用地位，深入 分析夹片零件功用及结构，全面掌握了夹片零件的技术要求，掌握零件加工的关键技 术要求和质量的重要性。 二，根据机械加工质量分析基本理论和方法，对九江职业技术学院机电设备厂现 有的夹片加工误差进行统计分析，总结和归纳加工误差出现规律，结合零件加工工艺 过程，诊断了造成加工误差的的具体工艺原因。遵循机械加工工艺制定的基本原则和 方法，通过误差分组等提高加工精度的方法控制和提高夹片的加工精度，并通过零件 单件加工成本计算分析，改进了零件的加工工艺，较好地实现传统设备加工工序与数 控加工工序合理衔接，适当缩短零件加工工艺路线，减少加工误差出现的环节，减少 了制造成本。 三，分析该厂现成的小批量生产类型的质量控制措施和质量管理体系存在的问 题，根据质量管理的基本理论和借鉴i s 0 9 0 0 0 质量标准的基本精神，构建适应批量生 产的切合本厂实际的质量监控和管理体系：建立体系、健全机构、明确职责、规范程 序。 四、研究新的质量管理体系，经过工艺改进和实施新的质量管理体系后，通过对 该厂夹片零件加工质量的统计，关键工序质量分析，关键工序加工能力计算，关键工 序生产过程稳定性分析，验证新工艺和新体系所取得的成效，提出了中小型国有企业 如何实施规范管理和精细操作的研究方向。 本论文研究的结构如下图所示。 第7 页 南京理工大学工程硕士学位论文j q m 预戍力锚固体夹片机械加工质量控制及制造技术研究 j q m l 5 锚固体体系及 夹片零件概述 j q m l 5 锚夹片零件 加工工艺及质量分 析 质量管理和质量控制基 本知识 适应夹片生产的质量 管理体系及夹片工艺 技术研究 新工艺和质量管理体系 建立夹片零件加工制统 计及评价 图i 1 论文研究结构图 第8 页 南京理工大学t 程硕士学位论文j q m 预戍力锚固体夹片机械加工质壁控制及制造技术研究 2 夹片加工工艺及夹片加工质量分析 2 1j q m l 5 锚固体系应用介绍 2 1 。1 预应力概念及应用 夹片是锚固体系结构中的关键零件，是实施预应力执行件，尽管锚固体结构多种 多样，但其配装的夹片结构基本相同，在分析夹片零件的工艺时应结合锚固体的应用、 结构特点进行分析，以掌握夹片零件的加工技术要点。 预应力是指为了改善结构或构件在各种使用条件下的工作性能和提高其强度，在 其使用前预先施加的永久性内应力【6 l l 。预应力的设想起源于人们对木桶加箍，以及对 木轮施加缩紧的轮箍。通过各国技术人员的研究，引入混凝土结构构件中。实验成功 了预应力混凝土楼板及梁。随着预应力钢材和预应力张拉锚固件体系技术的发展和应 用，以及预应力混凝土技术的不断提高，预应力混凝土结构被广泛地应用于桥梁、建 筑、水工结构、地下工程、核反应壳、海洋工作平台以及其它特种构筑物。我国推广、 应用预应力技术起步于5 0 年代，从研制成第一根预应力混凝土轨枕到1 2 m 跨 1 0 0 m 跨预应力混凝土铁路桥，公路从t 型钢构到预应力混凝土悬臂浇注箱形变 截面连续梁再到预应力混凝土斜拉桥，都说明了预应力技术在公路、铁路上用途越来 越广。 2 1 2j q m 锚具结构及施力原理 j q m 锚具，是楔片锚具体系中的一种，属于n 类性能的锚具，可用于各种预应 力工程的各种受力部位。本体系的锚具，夹片都是一个锚固单元锚固一个预应力筋的 单元，用单个或多个锚固单元组合成锚固钢铰线束或钢丝束嘲，如图2 1 所示。 i 比恻f u 图2 1 锚具装配示意图 第9 页 南京珲工大学工程硕士学位论文j q m 预应力锚固体夹片帆槭加工质量拧翻及翻造技术研究 在每个锚固单元内，锚具的圆锥孔内( 锚环) 都是一组( - - 片或三片) 楔片锚固 预应力筋。楔片外表面为圆锥体，内表面有齿( 等腰梯形、直角形，锯齿形、饲圆弧 形) 以增加楔片与预应力筋的机械啮合能力，利用尖劈作用，使楔片和预应力筋回缩 进入锥孔时，越楔越紧。下图为夹片单元受力分析图： a 为楔片锥孔的坡度 量为楔片与锥孔的摩擦角 y 为楔片与预应力筋的摩擦角 图2 2 楔片( 夹片) 单元受力分析图 为保证锚固可靠，应满足 n t g r _ f( n 为右向正压力)( 2 1 ) 又 r s i n ( a + l ) = f r c o s ( 口+ p 产h h = n f = n 缓雠+ 助( 2 刀 ( 2 2 ) 代( 2 1 )n t g t _ _ n t g a + p ) 即t 研銎颤a 十p ) t 叶pc 2 3 ) 为保证( 2 3 ) 式成立，必须增大t 值，即增加夹片和预应力筋之间的摩擦因此。 楔片上制造了尖齿。在夹片制造过程中，尖齿形良好，不得有烂丝，乱扣和平齿现象 在增加t 值的同时，尽量减小叶p 值，但a 值过小造成楔片对预应力筋夹持力，咬 伤过大，使预应力筋的强度和延伸性不能充分发挥。因此，n 值以5 5 0 7 5 为宜；为 降低p 值，应增加楔片和锚环圆锥面的硬度，降低圆锥面的表面粗糙度在实际使 用过程中，在圆锥面上涂石墨、石蜡、二硫化铜等润滑剂，以保证自锚在夹片楔紧 预应力筋时，夹片位于比锚孔圆弧半径小的位置。这时，夹片以其锥面母线与锚孑l 锥 面母线相切，夹片一直沿锚孔锥面母线平移，能稳定地夹持预应力筋。在夹片继续深 入锚孔，越过两锥面完全吻合的位置后，夹片以其最外边的棱线与锥孔表面接触，夹 片和锥孔的夹角大于锥孔夹角，夹片上翘，造成仅有前段和预应力筋接触的情况，使 预应力筋因咬伤过重而提前拉断或因夹持不牢而滑脱。因此，在夹片各棱角翻造倒角， 夹片小端制造小锥孔及圆弧，避免这一现象的发生，尽管夹片结构简单。但在生产过 程中，每一微小时的质量问题，都会造成重大损失和伤亡后果。 薹1 0 翼 南京理工大学工程硕士学位论文 j o m 预戍力锚固体夹片机械加丁质量控制履制造技术研究 2 1 3 预应力锚工作过程 预应力锚固体是两件一组，对钢绞线( 预应力筋) 进行施加预应力的，工作过程 如图( 2 3 ) 所示，在给钢绞线施加预应力时，液压千斤顶给涨力锚施加涨力，通过涨力 锚孔内的夹片( 内齿圆弧点) 的内齿咬紧钢铰线，使钢铰线受到轴向拉力，产生伸长 ( 变形) ，通过测量其伸长量控制涨力大小。在钢铰线伸长过程中，预应力锚中的夹 片( 内为锯型尖齿) 在轴向随钢铰线微变退出锚环( 受垫板控制在7 m m 以内) 。此时， 夹片内齿在钢铰线上轻轻滑过，不会刮伤钢铰线外圆，当液压千斤顶停止工作时，外 涨力消失。钢铰线弹性收缩在夹片内进行反方向相对滑动，在夹片内齿作用下，推动 夹片进入锚具锥孔内并进行楔紧自锚。内齿与钢铰线越咬越紧。 i i 比倒12 0 图2 3 预应力锚旆力原理图 斤顶 一 锚 不同系列的锚固体预紧相应根钢绞线，对应需要装配相应组夹片，即在每个锚固 体单元内，锚具的每圆锥孔里都是用一组夹片对预应筋进行锚固【6 l 。夹片( 图2 4 ) 是锚固体系中的关键零件，是决定锚固体系结构自锚性能和自跟进性能好坏的主要零 件，其外表面为高精度圆锥体，内表面是锯齿形螺纹，以增强夹片和预应筋间的机械 啮合能力，通过内表面齿型的尖劈作用，在夹片和预应筋压缩进入锥孔时，根据楔块 原理，越进越紧。因此，夹片的品质和机械加工精度不仅直接决定锚固体系的质量与 可靠性，而且事关工程建筑中的安全问题。 第l l 页 南京理工大学工程硕七学位论文j o m 预戍力锚固体夹片机械加工质量控制及制造技杰毋堕 l o l 簧i o 吐5 x 4 _ 5 z 2 夹片零件技术要求分析 其余 1 5 磨锐边1 x 4 5 。 每片四处 图2 4 夹片零件图 锚固体系中的央片零件( 图2 4 ) 是锚固体系的关键件，为薄壁锥套类零件，内 表面是一锯齿形牙型，外锥表面有环槽和纵槽，根据锚固体施力工作原理和自锚过程 分析，夹片的加工质量是锚固体实现自锚和预紧的关键零件，其几何尺寸必须达到下 面几点技术要求： ( 1 ) 为增加楔片和预应力筋之间的摩擦，应严格控制夹片内表面的尖齿齿形和尖齿齿 根尖的尺寸精度。 ( 2 ) 增加楔片和锚环圆锥孔配合面的硬度，表面渗碳层o 4t o n i - - 0 6 m m ，淬火硬度 h r c 5 8 - , 6 2 ，降低圆锥面的表面粗糙度r a l 6 ，并在夹片的边缘制造倒角以保证自锚、 自松。 ( 3 ) 严格保证夹片和锚环孔的配合几何尺寸关系，在加工过程中严格保证锥面的几何 角度。 ( 4 ) 为了保证内齿的牙型完整，在加工工艺过程中应控制外锥与内孔底孔的同轴 第1 2 薨 秒 一珍 下i刊ii-。一 南京理工大学工程硕士学位论文i o m 预戍力锚固体夹片机械加丁质量挣制及制造技术研究 度在o 2 0 以内，以保证在攻丝时牙型一致和完整。 ( 5 ) 夹片的工作表面内牙面，其预应效果主要是牙齿精度，因此牙型完整和一致是该 零件加工的技术关键。 2 3 夹片零件机械加工工艺分析及工艺过程 2 3 1 夹片加工加工工艺分析 九江职业技术学院机电设备厂现有设备是普通车床和普通铣床和钻床几十台， c k 6 1 5 0 数控车床一台，设备总体加工精度能力一般。设备按机群式布置，在考虑工 艺时，可以将所有设备和数控设备有机结合起来。 夹片是一短锥套类零件，内孔有要求比较高的锯型螺纹，外圆是表面租糙度要求 较高的锥面，如图2 4 所示。在加工过程中主要考虑的问题是； ( 1 ) 夹片内表面的尖齿齿形和尖齿齿根的尺寸精度，不得有烂牙和平牙； ( 2 ) 严格保证锥面的几何角度； ( 3 ) 在加工过程中应严格保证外圆中心与内孔中心的同轴度在o 2 0 范围内。 ( 4