论机械加工精度的影响因素和改进策略.pdf

I n t e r n a lC o m b u s t io nE n g in e P a r t s 4 5 论机械加工精度的影响因素和改进策略 刘佳 西安工业大学 西安7 1 0 0 2 1 摘要 在机械加工过程中 其精度的控制是非常高难的技术 机械加工精度与机械加工的质量有着密切的关系 是衡量机械质量 的重要指标 也就是说 机械加工精度越高 其加工误差越小 机械加工质量越高 本文主要分析影响机械加工精度的因素 从而提出 一些改进策略 希望能够提高机械加工的精度 关键词 机械加工精度 影响因素 改进策略 O 引言 随着经济水平的提高 科技发展的速度得到了大幅度 的提升 人们对于产品的质量提出了更高的要求 在机械 加工行业 加工精度程度直接关系着产品质量的高低 产 品质量与企业的经济效益密切相关 由于机械加工的过程 非常复杂 所涵盖的知识面也非常广 每个加工步骤对于 零件加工精度都有很大的影响 要想保证零件加工的精 度 要结合实际的施工需求 采取相应的加工工艺 只有提 高零件9 D T 的精度 将每个加工步骤出现误差的几率降到 最低 从而保证加工零件的质量 当前 对加工精度的研 究主要有两种方式 一种是单因素分析法 也就是只关注 对加工精度有最大影响的一种误差 其它情况下产生的 误差忽略不计 另外一种方法是统计分析法 也就是说从 某 L L 机械零件中 抽取出一部分零件 分析可能存在的 误差 进而解决相应的问题 统计分析法一般应用在批量 生产中 1 影响机械加工精度的因素 在机械m m 过程中 很多步骤都有可能出现问题 这 些问题导致误差的出现 进而导致机械加工精度受到影 响 进而使机械零件质量出现问题 在机械9 0T 前 要结合 实际的情况 对可能存在的误差进行控制 从而降低机械 加工精度出现问题的概率 1 1 工艺系统几何精度 工艺系统指的是机床 刀具 夹具和零件共同组合形 成一个体系 工艺系统几何精度对加工精度的影响主要来 自于几方面 分别为加工原理出现误差 调整的过程存在 误差 机床存在误差 夹具制造的过程存在误差和刀具存 在误差 在所有的误差中 最有可能出现误差的地方就是 应用加工原理方面 也就是在加工过程中 由于某个特定 的刀具模型需要沿着相似的加工路线产生的误差 特别是 一些复杂曲线在进行加工的过程中 存在一定的难度 这 些复杂曲线需要借助于简单的线型来代替 在这个过程 中 就很容易产生误差 基金项目 陕西省科技统筹创新项目 S iC p A 1 功能梯度材料的 电化学放电加工多场耦合仿真研究 N O 2 0 1 4 S Z S 2 0 一 Z O I 陕西省科技统筹创新项目 S iC p A 1 功能梯度材料 的电火花m m 技术研究 N O 2 0 1 4 S Z S 2 0 一P 0 5 作者简介 刘佳 1 9 9 0 一 女 陕西西安人 硕士研究生 助理工程 师 研究方向为机械工程 1 2 受力变形 在机械加工过程中 受到很多力的影响 比如 切削 力 夹紧力和重力 这些受力都有可能造成加工工艺系统 出现变形 使刀具和加工毛坯的相对位置出现移动 出现 机械加工误差 影响机械加工的精度 一旦加工工艺系统 出现变形 将导致机械的加工精度下降 影响机械零件的 质量 降低生产效率 在加工系统中 由于受力发生弹性变 形 其抵抗弹性变形的能力也相应的增强 在这种情况下 机械的9 0T 精度就会得到提升 1 3 热变形 在机械加工的过程中 每个步骤都会出现摩擦 这些 摩擦会导致零件温度上升 在热力的作用下 其加工系统 就会出现热变形现象 如果机械零件发生热变形 就会影 响加工零件的精度 使机械零件的质量降低 通过对热变 形产生的热源进行研究 可以发现主要受到内部热源和外 部热源的影响 内部热源指的是设备在加工过程中 极容 易产生摩擦热 外部热源指的是外在的温度发生变化引起 的热量 我国自动化技工技术飞快发展 使得热变形对于 机械加工精度有着重大的影响 2 改进机械加工精度的策略 机械9 D T 企业要想提高其精度 需要加大投入的资 金 组建科研队伍 对于机械加工精度这个课题进行深入 的研究 分析出现误差的因素 完善相应的工艺 对于提高 机械加工精度 可以从以下几个方面 2 1 减少出现误差 在机械加工精度中 直接减少误差 具体的操作 对 可能出现误差进行综合分析 查找出现误差的关键原 因 提高夹具的精度 机床的几何精度等等 将工艺磨 损 系统受力导致的误差降到最小 机床由于受热很容 易出现变形 进而就会导致出现加工误差 针对这个问 题 改进的策略是提高夹具和刀具对机床的精度 减少 相应的误差 2 2 就地加工法 在机械m T 过程中 就地加工法是非常普遍的一种方 式 在9 u r 第一个零件的时候 如果这个零件的精度没有 达到指定的要求 其工作人员需要就地加工 需要对零件 进行二次加工 将可能出现的误差消除 使加工精度符合 指定的要求 在a n T 的过程中 有些零件加工非常复杂 工 作人员需要进行反复修改 加工 才能打造合格的成品 4 6 基于S o l id W o r k s 的型材切割机滑套建模与有限元分析 T h eM o d e l in ga n dF in it eE l e m e n tA n a l y s iso ft h eS l id in gS l e e v ef o rC u t t in gM a ch in eb a s e do nS o l id W o r k s 周琦Z H O UQ i 常永飞C H A N GY o n g f e i 江阴职业技术学院机电工程系 江阴2 1 4 4 0 5 D e p a r t m e n to fM e ch a n ica la n dE l e ct r o n icE n g in e e r in g J ia n g y inP o l y t e ch n icC o l l e g e J ia n g y in2 1 4 4 0 5 C h in a 摘要 介绍了高温超薄型材切割机的工作原理 基于S o l idW o r k s 软件平台建立其三维实体模型 利用软件自带的有限元分析s i m u l a t io n 模块 建立了滑套的有限元分析模型 通过进行静力分析 研究滑套在静压载荷作用下的最大应力和位移分布规律 对滑 套进行模态分析 分析滑套的不同振型对切割精度的影响 研究结果为进一步提高型材切割机的加工精度以及整机设计提供了理 论依据 A b s t r a ct T h isp a p e rin t r o d u ce dt h ew o r k in gp r in cip l eo fh ig ht e m p e r a t u r es u p e rt h ins e ct io ncu t t in gm a ch in e a n de s t a b l is h e dt h e t h r e e d im e n s io n a ls o l idm o d e lo fp l a t f o r mb a s e do nt h eS o l idW o r k ss o f t w a r e B yu s in gt h ef in it ee l e m e n ta n a l y s iss im u l a t io nm o d u l eo ft h e s o f t w a r e t h ef in it ee l e m e n ta n a l y s ism o d e lo ft h es l id in gs l e e v ew a se s t a b l is h e d B ys t a t ic a n a l y s is s t u d ie do nt h em a x im u ms t r e s sa n d d is p l a ce m e n td is t r ib u t io no fs l id in gs l e e v eu n d e rh y d r o s t a t icp r e s s u r e a n dt h em o d a la n a l y s iso ft h es l id in gs l e e v ew a sa l s oca r r ie do u t t h e in f l u e n ceo fd if f e r e n tv ib r a t io nm o d e so nt h ecu t t in ga ccu r a cyisa n a l y z e d T h er e s u l t so fr e s e a r chim p r o v e dt h em a ch in in gp r e cis io no ft h e cu t t in gm a ch in e a n da l s op r o v id e dat h e o r e t ica lb a s isf o rt h ew h o l em a ch in ed e s ig n 关键词 S o l id W o r k s 型材切割机 滑套 有限元分析 K e yw o r d s S o l id W o r k s cu to f fm a ch in e s l id in gs l e e v e f in it ee l e m e n ta n a l y s is O 引言 高温超薄型材切割机是一种结构简单 操作方便 生 产效率高 且能够应对特殊型材的高精度自动切割设备 它的主要作用是实现对热剪炉中挤压成型的易变形高温 4 5 0 C 以上 超薄铝型材的同步跟踪和定长切割 目前该 设备主要用于机械 建筑 电力电子等行业 厚度在0 3 0 8 m m 的高温薄型型材加工 S o l id W o r k s 是一款基于 W in d o w s 开发的三维C A D C A E C A M 软件 是目前市场上 主流的三维设计软件之一1 1 I 该软件更加实用 绘图功能优 秀 界面友好 操作简单 它的出现带动了三维机械开发软 件前进的脚步 本文以某公司的高温超薄型材同步切割机为例 用 S o l id W o r k s 软件及其自带的S im u l a t io n 插件 对高温超薄 型材同步切割机中的关键零件滑套进行有限元静态和模 态分析 为以后进一步进行高温超薄型材切割机其他零部 件和整机的有限元分析做准备 1 切割机工作原理及滑套三维建模 根据热剪炉和薄型铝型材的加工工艺要求 高温超薄 作者简介 周琦 1 9 8 1 一 男 江苏江阴人 硕士 江阴职业技术学 院机电工程系讲师 主要研究方向为机械产品创新设 计 虚拟制造技术 型材切割机的主体设计为台式结构 为实现全自动切割过 程 其机械结构主要由机架 工作进给和切割进给三大部 分组成 具有结构布局简单 操纵便利等特点 其工作原理如下 工作进给部分由液压马达带动齿轮 齿条机构实现运动 通过变频器控制电动机平稳运转 行 程开关的设置实现行走部分的精准定位 切割进给部分由 液压系统实现顺序动作进行切割 液压缸控制锯片纵向移 动完成切割过程 很好的实现了对型材的同步追踪和定长 切割功能 采用西门子S 7 2 0 0 型P L C 作为控制系统核 心 控制电气与液压回路 实现对设备的机电液一体化控 制 且能够进行手动与自动控制的选择 有效应对生产过 程中的生产控制要求 采用S o l id W o r k s 软件建立滑动套筒的三维实体模型 在建立模型过程中对模型进行了简化 忽略了如螺纹 键 槽等局部结构特征 2 滑套的静态特性分析 使用S o l id W o r k s 的S im u l a t io n 插件 在算例顾问的菜 单中新建一个算例 类型选择静态 按以下四个步骤对滑 套的工作环境进行模拟设置 2 定义材料属性 选择滑套的材料为合金钢 材料的 机械性能为 盯h 6 5 0 M P a 盯 3 6 0 M P a 盯一 2 7 0 M P a 下一l 2 3 转移补充误差法 这种方法是一种全新的方式 人们为了减少原始误差 出现的一种抵消方法 将加工误差降到最低 提高加工精 度 在加工过程中 如果固有的误差出现了负值数据 那么 这个误差