基于可靠性建模技術(shù)的數(shù)控機(jī)床加工流程優(yōu)化設(shè)計(jì)

梁多玲

【摘要】機(jī)械加工流程設(shè)計(jì)優(yōu)化，不僅是工業(yè)企業(yè)和機(jī)械生產(chǎn)企業(yè)廣泛應(yīng)用的一項(xiàng)技術(shù)，也是很難控制的技術(shù)，同時(shí)還會(huì)存在一些流程加工問(wèn)題，使得機(jī)床的加工質(zhì)量失當(dāng)，不利工業(yè)企業(yè)的長(zhǎng)久發(fā)展。本文主要給予可靠性建模技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，探尋出數(shù)控機(jī)床加工流程優(yōu)化設(shè)計(jì)中的研究重點(diǎn)，以為工業(yè)企業(yè)和機(jī)械加工制造業(yè)的加工流程優(yōu)化設(shè)計(jì)提供可行性借鑒。

【關(guān)鍵詞】可靠性建模技術(shù) 數(shù)控機(jī)床 加工流程

【中圖分類號(hào)】G71 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2017）25-0234-02

【引言】

工藝可靠性，是指產(chǎn)品在設(shè)計(jì)過(guò)程中的可靠性指標(biāo)，最終付諸于接卸制造過(guò)程中并予以保障和實(shí)現(xiàn)。數(shù)控機(jī)床加工流程的優(yōu)化設(shè)計(jì)，正是基于可靠性建模技術(shù)，通過(guò)對(duì)機(jī)械制造過(guò)程中的動(dòng)態(tài)特征進(jìn)行分析，進(jìn)而結(jié)合實(shí)際的機(jī)械工業(yè)加工流程，探尋出基于可靠性建模技術(shù)的數(shù)控車床加工流程優(yōu)化設(shè)計(jì)。主要影響因素：

（1）產(chǎn)品孔位特征影響因素：產(chǎn)品的孔位特征是機(jī)械制造過(guò)程直接生成的對(duì)象，進(jìn)而在加工過(guò)程中形成孔位特征。

（2）機(jī)械制造工藝可靠性評(píng)定，利用機(jī)械制造過(guò)程試運(yùn)行過(guò)程中收集的數(shù)據(jù)和其他有關(guān)信息，進(jìn)而保障制造出來(lái)的產(chǎn)品的可靠性達(dá)到要求。

（3）關(guān)系定量：模糊方法確定孔位特征的相對(duì)重要度， 計(jì)算機(jī)輔助下的評(píng)價(jià)結(jié)果。

數(shù)控機(jī)床的制造過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜的動(dòng)態(tài)過(guò)程，從加工設(shè)備、加工工具、檢測(cè)設(shè)備到加工對(duì)象和工藝操作控制及人員。除了依據(jù)用戶需求，對(duì)生產(chǎn)資源、條件、原材料供應(yīng)和各階段任務(wù)等的綜合改進(jìn)外，還需要在先進(jìn)的制造系統(tǒng)中，完成生產(chǎn)任務(wù)。隨著批量生產(chǎn)的樣本率限制，最終產(chǎn)品的穩(wěn)定性和可靠性都受到極大程度的制約；由于數(shù)機(jī)床加工中受多種工藝因素和動(dòng)態(tài)因素影響，基于可靠性的建模技術(shù)成為數(shù)控機(jī)床加工流程優(yōu)化設(shè)計(jì)和的關(guān)鍵所在，本文就實(shí)際加工中采用的可靠性建模技術(shù)對(duì)數(shù)控機(jī)床加工流程進(jìn)行優(yōu)化。

一、數(shù)控機(jī)床可靠性水平

據(jù)機(jī)械行業(yè)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，中國(guó)機(jī)床產(chǎn)銷量和進(jìn)口量均居世界第一，無(wú)論是世界范圍內(nèi)的機(jī)械總消費(fèi)還是總生產(chǎn)量，總過(guò)的生產(chǎn)總額高于排名第二位日本的1.5 倍還多。然而從出口額來(lái)講，中國(guó)出口總額只占德國(guó)出口總額約36%。從性能指標(biāo)來(lái)講，與國(guó)外的機(jī)床性能指標(biāo)等同，但是從可靠性和精密度來(lái)講，距離國(guó)外的MTBF 1500多小時(shí)的可靠性水平還有約300小時(shí)的差距。

二、數(shù)控機(jī)床基本模型設(shè)計(jì)

（一）總線數(shù)控系統(tǒng)建模

通過(guò)網(wǎng)絡(luò)數(shù)控平臺(tái)分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)床加工流程的初步設(shè)計(jì)，通常以現(xiàn)場(chǎng)總線數(shù)控系統(tǒng)的基本模型設(shè)計(jì)出發(fā)，以現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)對(duì)執(zhí)行器發(fā)布延時(shí)和傳感器延時(shí)命令，而后聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床和各數(shù)控單元進(jìn)行全方位流程建模，有效的避免了生產(chǎn)無(wú)序化。夾緊力作用點(diǎn)的方法。由徑向夾緊改為軸向拉、壓方法夾緊，有效地避免徑向裝夾力。如（圖1）所示：基于現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的基本模型

（二）工藝曲線分析建模

基于性能穩(wěn)定的前提下，對(duì)機(jī)床工藝進(jìn)行分析，具體依據(jù)參數(shù)變化，對(duì)聲場(chǎng)工藝進(jìn)行實(shí)施調(diào)整和監(jiān)控。具體如圖2所示，

（三）擴(kuò)準(zhǔn)43mm孔組合機(jī)床及專用夾具設(shè)計(jì)

該設(shè)計(jì)內(nèi)容的建模，能依據(jù)疲勞強(qiáng)度校核完全系數(shù)，通過(guò)對(duì)該工藝的設(shè)計(jì)建模，可實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)床、夾具、刀具、工藝流程等方面的合理設(shè)計(jì)和選擇，對(duì)提高工作效率和產(chǎn)品質(zhì)量，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。圖3：專用夾具設(shè)計(jì)安裝

（四）主軸建模設(shè)計(jì)

主軸建模設(shè)計(jì)依托密封區(qū)基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)箱體內(nèi)空氣壓力的反彈，確保了密封區(qū)間隙中的空氣向外部的流通，避免了粉塵污染對(duì)機(jī)械壽命和生產(chǎn)流程的耽誤。詳見圖4所示：精密數(shù)控車床主軸熱誤差建模

三、數(shù)控機(jī)床加工流程優(yōu)化設(shè)計(jì)

在數(shù)控機(jī)床的加工中，可靠性建模技術(shù)是比較重要的環(huán)節(jié)，合理的選擇建模模型，對(duì)提高加工可靠性、質(zhì)量以及確保流暢精度和機(jī)械壽命，提高生產(chǎn)效率，具有直接的影響意義和價(jià)值。

（一）零件工藝改進(jìn)

選用合適的刀具，確保徑向切削力可靠且符合生產(chǎn)。合理選擇切削用量，減小切削深度，增加走刀次數(shù)，適當(dāng)提高進(jìn)給量，以提高加工流程精度。為確保工藝流程可靠，對(duì)粗、精車分開進(jìn)行，確保夾緊力和工件的自然冷卻時(shí)間和熱變形符合生產(chǎn)流程。提升工件剛性，采用減震措施達(dá)到消振和減振作用。如圖5：數(shù)控機(jī)床套筒零件加工圖

（二）主軸工藝改進(jìn)

主軸工藝改進(jìn)必須依托于適當(dāng)?shù)募庸し椒?、選擇適當(dāng)?shù)募庸すば?、制定最?yōu)加工路線。加工精度和工件的表面粗糙度必須滿足設(shè)計(jì)的要求和原則。上述建模中，無(wú)論是通過(guò)設(shè)置的編程基準(zhǔn)，還是加工表面光的一次裝夾完成，除了充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的主軸效能外，還要保證坐標(biāo)方向和夾具的坐標(biāo)方向彼此間相對(duì)的固定以及與坐標(biāo)系的尺寸和零件之間的關(guān)系來(lái)最大限度的節(jié)省生產(chǎn)時(shí)間。主軸工藝的改進(jìn)，是繼車削工藝優(yōu)化后，通過(guò)建模實(shí)現(xiàn)對(duì)表面粗糙度和尺寸精度的公差檢測(cè)，除了將主軸跳動(dòng)公差和同軸度公差控制在0.01m m和？準(zhǔn)0.005m m的合格范圍內(nèi)外，還根據(jù)已有的建模結(jié)果，實(shí)現(xiàn)對(duì)圖紙的設(shè)計(jì)要求，以最大限度的滿足了生產(chǎn)效率。如圖6：心軸類數(shù)控機(jī)床加工流程

（三）數(shù)控機(jī)床工序卡的制定

數(shù)控車床具有價(jià)格高、性能好的特點(diǎn)。工序的復(fù)雜度和工作任務(wù)的復(fù)雜度，除需要在車床編程上改進(jìn)工步問(wèn)題以提高生產(chǎn)效率外，還需要充分考慮好數(shù)控加工工序中有關(guān)加工內(nèi)容、刀具的對(duì)接和切換以及原點(diǎn)、車削參數(shù)、編程說(shuō)明等的管理。如圖7：數(shù)控機(jī)床專用夾具設(shè)計(jì)工序卡

【結(jié)論】

無(wú)論是數(shù)控機(jī)床的主軸還是零部件加工工藝改進(jìn)，除了在實(shí)際加工生產(chǎn)中，很好的解決交給你個(gè)流程中出現(xiàn)的可靠性不足缺點(diǎn)外，還要依據(jù)建立的模型對(duì)具體加工參數(shù)進(jìn)行改進(jìn)。根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需要。合理安排機(jī)場(chǎng)使用，尤其避免胡亂使用機(jī)床破壞生產(chǎn)。在實(shí)際生產(chǎn)中，最大限度的發(fā)揮機(jī)械生產(chǎn)特性，最大限度的獲得生產(chǎn)回報(bào)。在具體的建模和實(shí)際的實(shí)踐生產(chǎn)中，無(wú)論是理論還是憑空想象，都需要通過(guò)建立模型和實(shí)踐來(lái)全面提高加工流程和工藝實(shí)踐，以最大限度的提高生產(chǎn)治療和產(chǎn)出效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]王國(guó)強(qiáng)，張根保，洪濤等.基于任務(wù)的數(shù)控機(jī)床加工過(guò)程可靠性建模技術(shù)研究[J].中國(guó)機(jī)械工程，2013，24（10）：1296-1302.

[2]彭衛(wèi)文.重型數(shù)控機(jī)床可靠性建模與評(píng)估技術(shù)研究[D].電子科技大學(xué)，2015.

[3]陸愛(ài)明.面向高端制造裝備的高速精密定位平臺(tái)控制技術(shù)研究[D].合肥工業(yè)大學(xué)，2013.

[4]康麗娜.數(shù)控機(jī)床可靠性建模技術(shù)研究及應(yīng)用[D].重慶大學(xué)，2015.

[5]徐徐.高檔數(shù)控機(jī)床精度分配設(shè)計(jì)與優(yōu)化方法及應(yīng)用研究[D].浙江大學(xué)，2013.