機(jī)械制造工藝可靠性研究

【摘 要】產(chǎn)品的可靠性主要是通過(guò)研究設(shè)計(jì)、制造以及管理出來(lái)的，機(jī)械產(chǎn)品在設(shè)計(jì)中對(duì)產(chǎn)品的可靠性指標(biāo)有明確的要求，而機(jī)械產(chǎn)品的制造過(guò)程是通過(guò)科學(xué)的集成工藝要素將材料加工成為某一實(shí)用產(chǎn)品的過(guò)程，也是機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段產(chǎn)品可靠性實(shí)現(xiàn)的過(guò)程。機(jī)械產(chǎn)品的可靠性不僅與產(chǎn)品的設(shè)計(jì)具有重要的影響，而制造過(guò)程是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)可靠性的過(guò)程中，因此在機(jī)械產(chǎn)品只有綜合考慮各種因素對(duì)機(jī)械產(chǎn)品可靠性的影響，并采取相關(guān)的措施進(jìn)行控制，才能保證機(jī)械產(chǎn)品的可靠性。

【關(guān)鍵詞】機(jī)械制造；工藝可靠性；機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)；型面聯(lián)接

引言

機(jī)械制造過(guò)程主要是指利用各種技術(shù)、設(shè)備、工具對(duì)材料以及半成品進(jìn)行機(jī)械加工、處理，使之成為最終產(chǎn)品的制造過(guò)程。在制造的過(guò)程中，在保證機(jī)械可靠性以及其他性能的要求下，改善機(jī)械制造工藝，降低制造成本，從而滿足設(shè)計(jì)要求，保證制造出來(lái)的產(chǎn)品具有可靠性水平的能力。下面主要以機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的型面聯(lián)接作為例進(jìn)行研究機(jī)械制造工藝可靠性。

一、機(jī)械制造工藝可靠性的特征

（1）系統(tǒng)特性。機(jī)械產(chǎn)品工藝可靠性是一項(xiàng)相對(duì)比較系統(tǒng)的工程，機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)可靠性和工藝可靠性以及使用可靠性都是系統(tǒng)工程中重要的部分，三者是相互聯(lián)系、相互影響，并且根據(jù)工程理論進(jìn)行分析，系統(tǒng)主要由若干組成部分結(jié)合成的具有特定功能有機(jī)整體，機(jī)械制造過(guò)程的特點(diǎn)主要是使工藝可靠性分析涉及的面廣、復(fù)雜以及需要通過(guò)系統(tǒng)的方法進(jìn)行優(yōu)化組合，協(xié)調(diào)，才能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的可靠性。

（2）綜合特性。工藝可靠性是機(jī)械產(chǎn)品在制造的過(guò)程中，產(chǎn)品設(shè)計(jì)可靠性延伸，是產(chǎn)品可靠性的重要保證。機(jī)械產(chǎn)品的工藝可靠性應(yīng)與產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)過(guò)程以及其他要求進(jìn)行全面綜合的考慮。工藝可靠性應(yīng)與其他相關(guān)工作進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合，并充分做到資源共享、信息互通等，從而可以提高效率，節(jié)約制造以及設(shè)計(jì)成本。

（3）過(guò)程特性。工藝可靠性工作是貫穿機(jī)械產(chǎn)品的工藝設(shè)計(jì)、制造以及使用等產(chǎn)品從研究到使用的整個(gè)過(guò)程，因此應(yīng)該全面綜合進(jìn)行考慮，每一個(gè)階段都會(huì)有相應(yīng)工藝可靠性工作，因此應(yīng)該全面進(jìn)行分析機(jī)械產(chǎn)品的可靠性水平。

二、具體產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的工藝可靠性分析

（1）方形型面的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。型面聯(lián)接是一種無(wú)鍵連接的形式，其聯(lián)接方式主要是通過(guò)軸以及相應(yīng)的輪轂沿著光滑的非圓表面接觸，聯(lián)接表面可以是錐形、柱形以及其他表面形式，其中錐形聯(lián)接面不僅可以傳遞轉(zhuǎn)矩，而且還可以采用軸向力，而柱形既可以傳遞轉(zhuǎn)矩。比如在進(jìn)行設(shè)計(jì)減速箱組件的軸襯嵌件之間只需要傳遞轉(zhuǎn)矩，因此在設(shè)計(jì)的過(guò)程中對(duì)于型面之間的聯(lián)接采用柱形就可以滿足要求，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，為了減少設(shè)計(jì)的難度以及復(fù)雜程度，可以采用方形型面進(jìn)行聯(lián)接如下圖所示：

其中d1、d2、er是重要的參數(shù)，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中可以通過(guò)查找標(biāo)準(zhǔn)或者相關(guān)手冊(cè)得到減速器組件的輸出軸直徑d1=12mm，然后根據(jù)DIN32712的標(biāo)準(zhǔn)，可以查出d2=9mm，根據(jù)尺寸可以設(shè)計(jì)出減速箱組件的輸出軸方軸段局部圖如圖2所示；然后根據(jù)設(shè)計(jì)的配合要求設(shè)計(jì)出波輪組件的軸襯方嵌件圖，如圖3所示：

（2）可靠性分析

在設(shè)計(jì)的過(guò)程中對(duì)于減速器組件的波輪組件軸襯嵌件和輸出軸之間的聯(lián)接采用方形型面聯(lián)接，這種聯(lián)接方式屬于靜聯(lián)接，通過(guò)查找并確定其相關(guān)的重要參數(shù)和尺寸之后，進(jìn)行強(qiáng)度校核：聯(lián)接面最大的壓強(qiáng)條件為：

其公式中T表示轉(zhuǎn)矩，T=17N?m；lt表示結(jié)合長(zhǎng)度此處取3mm；dr表示計(jì)算直徑，dr=d2+2e；er表示剖面的偏心度，此處取值為0.75mm；Pp表示許用壓強(qiáng)，此時(shí)處于軸雙向旋轉(zhuǎn)，因此受到較大的沖擊，并且結(jié)構(gòu)的方形表面熱處理采用調(diào)質(zhì)熱處理，Pp的取值為0.45 P0，其中P0=200Mpa。把尺寸參數(shù)帶人公式可以得到：

Pp=0.45×200=90Mpa，即P＜Pp，強(qiáng)度條件滿足設(shè)計(jì)要求。

三、制造過(guò)程中對(duì)工藝可靠性影響

機(jī)械產(chǎn)品的可靠性主要是受到設(shè)計(jì)、部件質(zhì)量以及制造過(guò)程中成品率的影響，Bosacchiz根據(jù)相應(yīng)的影響因素提出一些措施保證制造過(guò)程中產(chǎn)品可靠性：為了保證產(chǎn)品的工藝可靠性在通過(guò)控制制造過(guò)程提高產(chǎn)品的成品率，從而產(chǎn)品的工藝可靠性，還可以在制造的過(guò)程中通過(guò)優(yōu)化部件質(zhì)量，提高產(chǎn)品工藝可靠性，在設(shè)計(jì)階段應(yīng)充分考慮產(chǎn)品的可靠性以及測(cè)試性。

如上述結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，如果把波輪組件的軸襯嵌件，設(shè)計(jì)為花鍵聯(lián)接的形式，不僅在設(shè)計(jì)的過(guò)程中復(fù)雜，而且在制造的的過(guò)程中工藝的可靠性很難保證，并且花鍵需要專門(mén)的材料進(jìn)行設(shè)計(jì)，這樣不僅增加難度，而且極大程度上造成成本上升以及經(jīng)濟(jì)增加，因此設(shè)計(jì)中采用型面進(jìn)行聯(lián)接，不僅可以滿足強(qiáng)度條件，滿足工藝可靠性，制造以及加工簡(jiǎn)單，可以保證制造的工藝可靠性，對(duì)降低經(jīng)濟(jì)損失也具有重要的作用。參考文獻(xiàn)

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