基于工藝質(zhì)量的回轉(zhuǎn)體加工誤差分析及優(yōu)化

劉松

(廣東松山職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東韶關(guān) 512126）

基于工藝質(zhì)量的回轉(zhuǎn)體加工誤差分析及優(yōu)化

劉松

(廣東松山職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東韶關(guān) 512126）

機械加工中，影響產(chǎn)品質(zhì)量的因素較多，但工藝質(zhì)量對其影響最大。以回轉(zhuǎn)體加工為研究對象，在進(jìn)行數(shù)學(xué)建模的基礎(chǔ)上，通過抽樣檢查、數(shù)據(jù)分析、工藝計算、參數(shù)優(yōu)化、工藝驗證達(dá)到提高加工精度的目的，并在大量實踐的前提下，針對回轉(zhuǎn)體加工中因工藝能力不穩(wěn)定出現(xiàn)的加工誤差提出優(yōu)化方案。

工藝質(zhì)量；數(shù)據(jù)分析；方案優(yōu)化

實際生產(chǎn)中，影響產(chǎn)品質(zhì)量的因素是極其復(fù)雜的，而產(chǎn)品質(zhì)量是企業(yè)的生命線，良好的產(chǎn)品質(zhì)量，回報的就是更多的訂單、更大的利潤。文中從工藝質(zhì)量角度進(jìn)行分析，以達(dá)到優(yōu)化工藝參數(shù)、提高產(chǎn)品質(zhì)量的目的。

工藝質(zhì)量受系統(tǒng)性誤差和隨機性誤差影響，這些因素復(fù)雜且存在隨機性，只能通過對生產(chǎn)現(xiàn)場內(nèi)實際加工出的一批工件進(jìn)行測量，運用數(shù)理統(tǒng)計的方法加以處理和分析，即進(jìn)行工藝驗證，嘗試找到影響工藝質(zhì)量的因素，最終達(dá)到提高工藝質(zhì)量的目的。它是全面質(zhì)量管理的基礎(chǔ)。

工藝驗證的目的是判定現(xiàn)行工藝或裝備投產(chǎn)的新工藝能否穩(wěn)定地滿足產(chǎn)品的加工質(zhì)量要求。作者所在課題組以工藝驗證及工藝優(yōu)化為導(dǎo)向，在大量實踐研

究的基礎(chǔ)上，通過抽樣檢查、數(shù)據(jù)分析、工藝計算、參數(shù)優(yōu)化，以提高加工精度，確定其工藝能力和工藝能力系數(shù)，判別工藝過程是否穩(wěn)定，并得到回轉(zhuǎn)體加工工藝質(zhì)量的優(yōu)化方法。

1 研究載體

在生產(chǎn)中，對全部產(chǎn)品進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)控不符合生產(chǎn)實際，所以作者進(jìn)行抽樣檢查，并通過試驗優(yōu)化以往常用的對比檢測算法，使分析過程更簡單、結(jié)果更精確。

同時，回轉(zhuǎn)體零件作為機械加工中最常見的一種形式，在市場中占有較大比重，同時限于篇幅，以回轉(zhuǎn)體為主要研究對象進(jìn)行闡述。

表1 研究樣本數(shù)據(jù) mm

2 數(shù)據(jù)分析

(1）尺寸間隔確定，此組數(shù)據(jù)尺寸間隔為0.03 mm；

(2）將測得的零件尺寸進(jìn)行分組，見表2。

表2 樣本數(shù)據(jù)分組表

(3）參數(shù)計算

算術(shù)平均值

(4）構(gòu)建對比模型

以產(chǎn)品頻數(shù)和產(chǎn)品尺寸分散范圍作曲線分布圖，見圖1。

圖1 曲線分布圖

3 工藝優(yōu)化方案

3.1 估計不合格品率

按照正態(tài)分布模型，實測尺寸在xA～xB范圍內(nèi)的工件，就屬于合格品，超出范圍的就屬于廢品，算出超過此范圍的工件比率，就是廢品率。

3.2 計算成品率和廢品率

按照曲線圖分析，包括A、B兩部分，具體見圖1。

所以:FA+FB=0.491 8+0.477 2=0.969，那么合格率為96.69%，廢品率為3.1%。這算是廢品率較高的工藝方案。

3.3 工藝能力判斷和優(yōu)化

工藝能力判斷就是看加工的零件能不能滿足加工精度要求，即CP=，將設(shè)計要求中的公差范圍T與工藝能力6σ進(jìn)行比較，求出工藝能力系數(shù)CP。文中案例其工藝能力系數(shù)為0.733 33，因為CP＜1，所以不管如何調(diào)整，不合格產(chǎn)品不可避免。出現(xiàn)這種情況，證明了此次加工所采用的工藝方法不能達(dá)到要求，應(yīng)找到影響因素進(jìn)行優(yōu)化。但一個工藝路線的設(shè)計需要過程，在此過程中，又不能停工，故可以按如下方式優(yōu)化:

(1）以系統(tǒng)誤差彌補，使曲線頂峰位置與公差帶中心重合，將偏差彌補，可以最大限度地降低不合格率。

(2）以系統(tǒng)誤差彌補，使曲線頂峰位置偏向一邊 (孔加工時曲線頂峰位置偏右、外圓加工時曲線頂峰位置偏右），雖然廢品率不會降低，但成為廢品的通過再加工可以重新合格，不過會將加工成本提高，所以此法并不多用。

此例中與中心相比存在峰值偏移，可能由于調(diào)刀引起的常值系統(tǒng)誤差。在開始調(diào)整刀具位置時，操作工人為了防止出現(xiàn)不可修廢品，往往調(diào)刀尺寸偏大，因而產(chǎn)生較大的偏移值，為提高合格率，可以繼續(xù)調(diào)整進(jìn)刀0.005 mm。

因為此例曲線頂峰位置偏右，軸類零件尺寸偏大，可以修復(fù)，反之不可修復(fù)。

通過分析曲線圖可知:

若CP＞1，就說明此加工工藝過程穩(wěn)定且精確，若調(diào)整正確，不會有廢品出現(xiàn)，但加工中有常值系統(tǒng)性誤差，就會使曲線頂峰位置與公差帶中心不重合，應(yīng)進(jìn)行優(yōu)化，使曲線頂峰位置與公差帶中心接近重合。

4 總結(jié)

工藝過程的穩(wěn)定并不意味著產(chǎn)品合格，還取決于設(shè)計所要求的公差范圍，根據(jù)經(jīng)驗:若工藝能力系數(shù)CP值夠大，無其他意外可以肯定生產(chǎn)的全是合格品，抽樣分析后，不用調(diào)整工藝路線一直用于加工，若再次檢測，曲線圖中出現(xiàn)異常，必須停機，進(jìn)行解決。若提高合格率有困難，只能落足在提高可修復(fù)廢品上，這對回轉(zhuǎn)體零件加工工藝安排來說比較好實現(xiàn)。

所謂異常，是指產(chǎn)品尺寸平均值x、標(biāo)準(zhǔn)差σ發(fā)生了變化，若處于中心值的頻數(shù)增加了，證明尺寸范圍縮小了，這是正效應(yīng)，應(yīng)找出根源，使之在工藝路線中固化，增強工藝穩(wěn)定性。若尺寸范圍變大，也可能刀具磨損，這是機械加工過程中不可避免的，應(yīng)及時調(diào)整，這種情況也不能認(rèn)為工藝是不穩(wěn)定的。

［1］劉守勇.機械制造工藝與機床夾具［M］.北京:機械工業(yè)出版社，2013.

［2］吳拓.機械制造工程［M］.北京:機械工業(yè)出版社，2010.

Machining Error Analysis and Optim ization of Rotary Body Based on Process Quality

LIU Song
(Guangdong Songshan Polytechnic College，Shaoguan Guangdong 512126，China）

Inmachinery processing，products quality was affected bymany factors，but itwas affectedmostby the process quality.Taking the rotary body processing as a research object，based onmathematicalmodeling，through sampling check，data analysis，technology calculation，parameter optimization and technology validation，improvement of processing precision was reached.And in the premise of a large amount of practice，aiming at the appeared processing errors due to non-stable process capacity in rotary body processing，the optimization program wasmade.

Process quality；Data analysis；Program optimization

TH161+.5

A

1001－3881(2014）10－081－2

10.3969/j.issn.1001-3881.2014.10.025

2013－04－13

2012年度廣東省高等職業(yè)教育教學(xué)改革項目重點研究項目 (20120202050）

劉松 (1982—），男，碩士，講師，工程師，研究方向為機械設(shè)計、制造工藝。E－mail:78441252@qq.com。