机械加工工艺优化设计（精选12篇）
机械加工工艺优化设计 篇1
所谓数控机床加工工序的可靠度根据可靠性的定义, 指的是机床在工序所规定的条件下, 在规定的时间内加工出的零件合格的可靠程度。实际上要想提高零件加工的合格率, 就需要在工艺的规划设计中选用的数控机床具有较高的加工工序可靠度。但是其可靠度越高, 则生产出的零件的费用也就越多。因此在CAPY系统的设计中需要重点考虑的问题为:如何在加工工艺的规划设计中根据加工精度要求选用不同精度等级的数控机床, 从而使得工艺方案的可靠度最大、零件加工费用也最低。
影响工艺方案可靠度的因素主要有以下两个:一为方案中所选数控机床自身的可靠度;二为方案中的各加工工序的组合是否合理。而对于操作失误的问题, 可通过对操作人员进行相关培训即加强管理来减少失误率。
1 数控加工工艺特点
数控加工工艺主要有下面几个特点: (1) 在数控机床上进行工件加工时, 其加工工艺采用广义的工序, 因此数控机床与普通机床相比, 工件的加工情况是不同的, 其使用的道具、加工配备和录像都有区别。 (2) 每次加工所需的刀具都预调装在刀库上面, 所以要获得连续的加工过程, 在数控机床对工件进行加工时就需要刀具在安装及使用过程中都不需要中断工件加工过程。 (3) 加工精度较高。一般数控机床一次加工便可达到精度要求, 而不需要预先进行粗加工。
2 数控加工工艺决策规则
CNC加工程序的生成通过数控工艺的创成为其提供必要的工艺信息, 而数控工艺创成的机制与原理是数控工艺决策规则, 决策规则也是表征数控加工工艺CAPP系统的基础。以上数控加工工艺的特点决定了数控工艺决策在创成式CAPP系统中与普通机床的加工工艺决策不同, 数控加工工艺决策规则在创成式的CAPP系统中可归纳为以下几点。
(1) 在数控机床上对有精度要求的加工型面、位的工件加工可以一次完成, 所以与普通机床相比其建立有关工件型面、位的加工方法链有所不同。例如铣削时, 普通工艺决策中型面、位的加工方法链分为先去余量、再进行半精铣、最后进行精铣的过程, 而数控加工工艺的决策中将其广义地标定为数控铣, 实现时只是在CNC程序的设计中分几次走刀或者更换不同的刀具及切削同量。
(2) 当数控机床具有多个动力头和四个以上的坐标轴时, 通过工件的一次装夹便可完成在普通机床上需进行多次装夹才能完成的加工任务。因此在数控工艺决策时可确定加工内容为一道工序。
(3) 相比于普通机床加工, 数控加工中刀具在安装、配置及使用时是有区别的, 因此在决策中可遵循刀具的使用顺序以及配置和换刀情况, 在数控机床上将一般机床上所不能归并的工步归并成同一工步。
3 加工工艺的创成模型
数控加工工艺的创成模型如图1、2所示, 其建立主要包括: (1) 需要创建一个能够对所处理的对象特征进行完整描述的任务接受器, 从而使系统获得零件产品的生产目标。 (2) 设计零件知识库的主要目的是了解及区别所要处理的各种零件。 (3) 创建工艺知识库的主要目的是了解进行零件加工工艺时的约束条件。 (4) 设计一个接收编辑器, 通过它可以对零件知识库和工艺知识库中的内容进行更新。 (5) 建立制造资源与C N C-M E的关系模型, 通过匹配制造资源和C N C-M E来产生数控加工工艺基元C N C-W E。
4 数控加工工艺创成的过程
数控工艺创成的过程主要分为:正向离散、反向集中以及工艺路线生成这三个阶段。
(1) 正向离散为将零件分解成各个特征要素的阶段, 通过对零件特征信息库的搜索, 判断并读取特征参数, 再与各个特征加工方法进行匹配并优化, 最终确定数控加工方法 (即C N C-M E) 。
(2) 反向集中是各CNC-ME根据数据加工的特点进行归并而形成的工序、工步, 直到生成数控加工工艺过程的阶段。在确定各特征加工方法后, 根据数控机床的装夹方法、加工顺序、刀具配置、换刀顺序以及加工精度等情况, 利用工艺决策上的普通规则 (例如先主后次、先面后孔等) 对工序、工步进行归并和排序, 从而获得粗略的数控加工工艺过程。利用制造资源与C N C-ME的关系模型, 根据特征加工方法搜索数控机床的相关能力库, 并且根据数控车间、数控机床的技术参数及零件等信息对数控机床进行合理的选取。然后根据各特征参数对设计的工艺流程进行再次归并、排序, 并选取所需工艺装备 (如刀具、夹具、量具等) 创成数控加工工艺流程。最后在选取各种刀具的工艺参数、切削参数及走刀路线以形成C N C加工程序。
5 基于加工中心的数控加工工艺
5.1 合理选择加工零件
采用加工中心对零件进行加工可以提高加工质量, 从而使生产率大幅提高, 通过改善工艺管理及生产管理的方式以获得显著的经济效益。但并非所有零件都是适合采用加工中心来进行加工的。加工中心主要适用于可加工性差、加工结构复杂、工艺内容丰富、工序长、精度要求高, 并且在普通机床上加工时间长、效率低、工艺装备多、工艺流程长而且需要进行多次装夹和调整才能完成的零件。不能充分的发挥加工中心自动换刀功能的加工工序简单或单一的零件以及加工时间较长且刀具用量少的零件则不适合加工中心。
5.2 优化加工工艺路线
工艺路线对加工中心的加工精度、刀具数量、使用效率以及经济性等问题具有直接影响。加工中心的加工工艺方案在设计时, 应该在保证生产率及加工精度的前提下, 尽量做到集中工序、最少的空行程和其他辅助时间和最短的工艺路线。
6 结语
CAPP系统在促进生产工艺自动化和标准化方面有着不可估量的作用, 并且该系统日趋完善。但是要想充分地发挥CAPP系统的效率, 则需要经验丰富、素质较高的一线操作员和工艺技术人员。在机床的加工过程中存在许多误差因素, 提高机床的加工精度具有很强的实践性, 它与实际的生产工艺及生产条件有着很大关系。要想生产出精度较高的产品需要工艺人员不断的尝试并积累每次的工艺数据, 以验证设计数据并在以后的设计中予以更正。
摘要：通过对数控加工的特点、决策规则以及创成模型的分析进而对数控加工工艺创成过程进行介绍, 之后对基于加工中心的数控加工工艺进行了分析, 并说明机床加工过程中存在许多误差因素, 机床的加工精度的提高与实际的生产工艺及生产条件有很大关系。要想生产出精度较高的产品需要工艺人员不断的尝试并积累每次的工艺数据, 以验证设计数据并在以后的设计中予以更正。
关键词：加工,数控,工艺
参考文献
[1]胡伟.CAPP系统的设计和执行方案研究[J].机械工艺师, 2008.
[2]单新朝.鞋楦仿形数控编程技术的研究及系统开发[D].浙江大学, 2008.
机械加工工艺优化设计 篇2
数控加工（CNC）主要是靠工人操作加工中心、数控车铣、电火花线切割设备、螺纹切削机等相关数控设备来完成，数控加工由于是靠程序控制，因而比之手动加工，精度、效率都要高，已广泛应用于当前我国机械制造类行业中。不过，由于一些工序如操作台定位等仍需要人工来完成，因而在操作过程中，常存在一定的问题，从而导致原料浪费或质量问题等，增加了企业无谓的消耗，为提高企业收入，增加企业利润带来了较大困难。尤其是在当前竞争激烈、订单减少、增收乏力、效益低下的情形下，除了积极开拓市场，广开销售渠道外，最大限度节约成本，减少消耗已经成为了当前所有企业的共识。为此，当前大多数机械制造企业都将机加工过程中成本的控制和优化作为关注的焦点，以期采取更加优化的工艺达到减少消耗、增加产出的目的。本文仅就如何机加工过程中零件控制和优化的工艺成本进行探讨。
2机加工工艺成本控制的影响因素
工艺加工过程是将原材料加工成工业制成品的过程，它不仅是一项生产过程，同时又是原材料大量消耗和机械设备不断损耗的过程。因而，最大限度节约成本，减少原材料消耗无疑对于成本的控制具有重要意义。不过，在工艺的加工过程中，由于涉及的因素较多，如企业的工艺定位、技术方案的选择、加工设备的选型等，因而使得成本控制存在较大难度。
2.1企业的工艺定位不高
企业的工艺定位，就是指企业对自身在价值链中的定位。改革开放以来，虽然我国的制造业获得了快速发展，也出现了一些世界级的大型企业，但总体来说，我国的制造业大都处于价值链的低端，缺乏高精尖的自主知识产权核心技术，从而难以将工艺成本控制到最低限。如生产某种胸带调节扣的零件，所用材料为45#冷轧钢板，传统工序包括了平磨、线切割等12道工序，不仅周期长，质量不稳定，而且工时费较高，平均每个零件的费用达到了3元多，但对于一些工艺定位高的企业来说，使用精冲加工工艺，每件费用近需0.45元，工艺成本降低明显。
2.2工艺技术能力较低
工艺技术能力就是指当设计部门确定好工艺技术后，相关部门将设计好的形态和特性转变为具体实物的加工技术保证能力。工业技术能力较高，就可以最大限度保证生产出的产品质量合格，因而往往决定着企业在工艺成本上的投入量和企业产品产量。当前，大多数企业的工艺技术能力都是有保证的，有些企业工人所展现的工艺技术能力甚至得到了其他国家企业的高度赞同。不过不可否认的是，仍存在一些企业工业技术能力不高，仍遵循旧有经验和工艺技术能力的现象，从而无法保证加工精度，形成批量。
2.3工艺管理不科学
工艺管理是将工艺工作整个过程予以科学计划、组织和控制的过程，包括组织机构设置、工艺技术发展规划以及工业制度建立等。现代企业制度要求企业一定要建立起权责明晰的现代企业管理制度，对于工业管理来说，由于涉及的技术更加专业，因而要求管理方法必须科学合理，这就要求管理者首先必须具备较高的专业素养，其次还要求相关的管理制度必须健全、科学，但当前我国一些制造企业尤其是一些国有企业仍存在着较为严重的“官本位”思想，因此在组织机构设置上常出现外行领导内行的现象，在管理上，有时也难以严肃执行工艺纪律，甚至常常逾越制度行事，因而使工艺管理难以发挥应有的作用，从而增加了企业的成本。
2.4产品的工艺设计落后
产品的工艺设计体现在产品的工艺总方案中。工艺总方案涉及产品原材料、标准件的采购、外协外购件的确定、工艺特点、工种以及工艺分工要求、工艺生产流程计划安排等，是指导进行工艺技术准备、协调各部门持续开展工艺工作的依据。科学合理的工艺设计应体现出最优的经济效果，既工业投资与工艺成本的最优比率，对此应该综合衡量，但现有一些企业产品工艺设计理念落后，在选择工艺设计总方案中，单纯比较工艺成本而忽视了基本投资的回收期，导致工艺设计落后而难以达到降低成本的目的。
2.5其他影响因素
除却以上因素外，原材料的选材、设备的选型、工艺参数的设计等都可能会对工艺成本的高低具有重要的影响。如某型侧轨零件，加工完成后成品零件与试制时重量相差较大，难以使用，经分析后认为原材料的选材存在问题，于是直接与原材料供应商签署挤压成型技术协议，并确定验收标准，保证了零件
3机加工成本的控制途径
3.1加强原材料控制
①要对原材料的具体使用数量进行正确计算，然后按照预算选材，避免材料的浪费。②要加强监管，严把原材料质量。坚决杜绝质量不合格、以次充好，乃至多料少料原材料的进入。③要严格执行交货时间，避免因原材料交货不及时，影响生产进度，增加人员成本。
3.2根据产品设计阶段和批量不同，合理改进毛坯技术状态
毛坯类型不仅对毛坯本身的制造工艺质量有较大影响，而且还对零件机械加工的效率有很大的影响。为此一定要毛坯技术状态予以合理改进，提高毛坯工艺质量。如某侧盖零件，在试制时采用的是25棒料，但由于工艺成本大幅度提高，因此，在批量试生产阶段，改进了毛坯的技术状态，采用压铸件毛坯，使得工艺成本得以大幅降低。
3.3尽量使用现代数控技术
人工由于相对数控技术更容易出现误差，因而在加工过程中，应尽可能地选择数控技术来代替人工工艺，如一些划线和定位孔，可以在数控加工时把下道工艺的位置给体现出来。对于某些只能需要人工来完成的工艺，应尽可能地避免机械工人疲劳操作产生操作误差，使得工艺质量难以保证。
3.4合理选配机器设备，优化装夹及工艺参数
零件加工设备的选择应该以适合工艺为最高原则。对于单件或小批量零件的生产来说，可以选择传统的通用设备。在大批量生产中，尽可能选择组合机床、多工位机床、专用机床等设备进行批量生产，以提高生产效率。对于精度要求严格的零件，在加工时，一定避免因切削速度过快，导致零件参数存在误差，质量达不到要求而成为不合格品，应通过调整进给量和切削深度等工艺参数，增加机械加工时间，确保产品质量达标，减少因质量不合格而造成的损失。
4结语
机械加工工艺优化设计 篇3
奶酪素有“奶黄金”之称。项目执行伊始，马特森·本特先生详细了解了项目单位现有生产设备安装及运行情况，实地考察了本地部分养殖场，进行了相应的数据采集和比对分析，在此基础上，围绕企业发展所需，重点从材料选择、温度控制、包装储藏、设备清洗、营养保持等方面提出了具体的改进建议。此外，马特森·本特先生还帮助企业开发了4个风味系列的奶酪，具体传授了相应的生产工艺及发酵方法。此项目的顺利执行，对帮助项目单位优化奶酪加工工艺，加快产品开发，提升市场竞争力均具有重要意义。
据悉，马特森·本特先生具有四十余年的奶酪研发和产品销售经验，现为瑞典工程师协会成员。新疆阿什里食品有限公司于2011年向国家外国专家局申请了“荷兰高达（Gouda）奶酪生产加工工艺技术指导”项目，并于当年获批立项。该公司已于2010年邀请荷兰奶酪专家威廉·伯格先生帮助完成了工厂的设计建造、设备的选型订购、安装和调试。（昌吉州外专局朱敏供稿）
首批457人获IPMA初、中级职业资格认证
6月14日上午，由国家外国专家局培训中心主办的“首批高自考人力资源管理专业国际职业资格认证双证书颁发仪式”在北京外国专家大厦隆重举行，共有457名自学考试人力资源管理专业学生荣获美国国际人力资源管理初、中级职业资格认证（IPMA）。据悉，这是培训中心首次颁发IPMA初、中级证书（IPMA—CE、IPMA-CM）。
该“双证书”项目是高等教育自学考试课程设计上的一个大胆创新，由培训中心与北京教育考试中心合作推出，即高等教育自学考试人力资源管理专业和美国国际人力资源管理职业资格认证（IPMA）。在我国高等教育自学考试课程体系中引入国际先进、成熟、适用的职业资格证书课程，把学历教育与职业教育两者有机地结合起来。
自2011年1月，由国家外国专家局培训中心委托，北京大学主考的人力资源管理专业首次开考以来，该“双证书”已经成为双证书自考项目单年度招生人数最多的项目之一，报考学员近万人。这种模式不仅提高了学生的理论知识，更重要的是培养了学生实操能力。
此外，国家外国专家局培训中心还与国资委合作组织了多期IPMA高级职业资格认证培训班，每年有五六百人参加培训，目前有近千人获得高级证书IPMA-CP，受到国有企业的普遍欢迎。
国家外国专家局培训中心、国资委群工局、北京教育考试院自考办的领导共同出席了本次颁证仪式。同时，还有16家助学机构、获奖学员的企业代表和本次获得证书的学员代表也参加了本次颁证仪式。
（张晓供稿）
机械加工工艺优化设计 篇4
关键词：煤矿机械,液压支架涂装工艺,优化改进
我国在煤炭开采工作中, 煤矿机械设备在综采工作中用的是综采液压支架, 它已经成为我国煤炭开采生产的主要设备。它适合在环境恶劣的情况下进行高效率的工作, 随着煤炭开采需求增加, 液压支架涂装正处于高负荷运转, 有时在环境非常恶劣的情况下质量很大程度上得不到保证。科技在进步, 涂装工艺相对变得落后, 液压支架涂装需要进行优化和改进。随着煤矿机械在中国的迅速发展, 设计者对设备的外观和质量的要求也比较高, 所以原来的液压支架涂装已经满足不了现在的需要, 改进势在必行。支架涂装是工作中一个非常重要的环节, 面临的市场形势和思想观念在一定程度上要彻底的改变, 在技术设计上也要进行优化改进。支架涂装应该根据煤矿机械不同的发展, 进行适时的改变。
1 液压支架涂装的特点
液压支架工件它的结构件分为两个部分, 分别是:立柱和千斤顶。立柱、千斤顶虽然是机械加工件, 但是在喷绘工艺上需要采用二次喷涂工艺, 也就是说, 底涂后开始对其加工和组装, 装配完了以后要对整个设备面上进行喷涂面漆。在此过程中, 工件运输需要采用积放式输送机, 工艺相对不复杂。下面主要对结构件的涂装工艺设计进行一个详细的探讨。液压支架的结构分为两个部分, 它主要是由两个大小不同的结构件装配而成的, 结构件的品种比较多, 在规格上也比较复杂, 质量也不一样, 相差很远。在现在的市场上存在着对此种装配不确定性的因素, 所以, 导致在生产的过程中不能以稳定的生产速度进行, 生产的稳定性比较难以控制。液压支架的这些特性决定了涂装工艺的一些特殊性。
2 液压支架涂装存在的问题
我们经过对液压支架涂装的实际考察和理论分析等, 发现液压支架涂装在技术和使用上存在以下几个很重要的问题, 这些问题对以后液压支架涂装在技术的发展方面有很多的阻碍:顺序为顶梁、底座、掩护梁。组装工艺:在这些所有的组装工艺中, 出现了以下问题:1) 在组装过程中掩护梁对孔连接底座时, 这方面不是很到位, 如果是单一用导链没有办法让掩护测量定位, 如果是用单体柱对掩护梁进行推顶时, 掩护梁受到过大的力, 就会出现大幅度的晃动, 这导致它的精确度降低, 在对孔的时候变的异常的困难。在顶梁和掩护梁对孔连接的时候, 起吊的高度往往变得比标准的高度高很多, 由于高度过高, 安装人员在操作时就变的非常困难, 无法完成这么高的作业, 直接造成了安装人员在操作时的安全度, 安全系数直接降低;2) 检验程序复杂。在对工件进行检验的时候, 检验程序比较复杂, 会占用很多的时间。在支架开始组装的这一过程, 需要很多次检验销子的对接问题, 检验的次数过多, 这就浪费了很多的时间;3) 销子孔对正时, 人员闲置现象。对正销子是单独作业, 不许要太多的人员, 在组装过程中就会出现人员不能协调的问题, 有的人员闲置;4) 当销子对正, 准备安装的时候, 销子一开始很顺利, 一般安装到三分之一的时候, 阻力变到最大, 这时候需要用锤子不断的敲打销子, 知道它完全装进为止, 在这段安装的过程中用的时间较长, 也浪费了人力;5) 在多人操作把顶梁和掩护梁起到预定位置的时候, 人员之间技术的熟练程度不同和之前的默契程度也不够, 使顶梁和掩护梁不能一次完成任务, 需要几次才能把它们起吊到预定位置, 这样很大程度上浪费了时间, 影响了销子对正时间。
3 涂装中固定式涂装工艺的优化改进
3.1 敞开式涂装设计改进方案
敞开式涂装方案是很大一部分煤矿机械都采用的方案, 它是近期人们通过以前的涂装方法改进过来的。这种改进后又进行了进一步的设计, 它最大的功能就是可以在车间内把工件一次性吊装到位, 然后依次完成清理、晾干等程序后运出车间。这种方案有很大的优点, 就是车间内部没有建立独立的清理室、烘干室, 降低了成本。
3.2 运用固定式涂装改进设计
主要是对敞开式涂装方案缺点的优化和改进。厂方在节约成本和节省资源的情况下, 建立了一个抛丸清理室和一个喷漆室。这种涂装的优点是对涂装的生产环境是一个大大的改善, 比如, 在此之前的漆雾、粉尘等一些污染环境的物资在经过改进以后环境有了很大的改善, 一些废气也得到了有效的治理, 实现了柔性化的生产。
3.3 移动式涂装改进设计
现在移动涂装方案采用的是6工位漆雾捕集装置, 然后在6工位的基础上配合4套组合式整体移动功能喷漆室工作。通过改进后, 该方案有效的结合了敞开式涂装和固定式涂装的功能, 在吊运的过程中, 实现了在多功能室内对结构件的清理、喷漆等一些流程的工作。这样的好处是提高了面积利用率, 有效的减少了对结构件吊运的次数和结构件在吊运过程中的时间。这种方案的改进设计也有它适用的范围, 它主要用在液压支架厂, 原因是液压支架厂的年产量在7500台以下, 完全可以保证这种涂装方案对产量的供应。
3.4 自动化式涂装改进设计方案
如果是在7500台以上的液压支架生产厂, 就属于是大批量生产的范围, 大批量生产的要求非常的高, 移动式和固定式都不能满足市场的需要, 需要在他们的基础上设计出一种自动化输送程序较高的涂装方案, 国内实验证明可行的是自行葫芦输送机输送涂装。设计这种方案的优点是不用人的控制, 直接用计算机进行对输送、储存等一些程序的有效控制, 这种方案的柔性化生产程度比较高。
4 涂装工艺设计
在对涂装工艺车间进行设计的时候, 把涂装车间分成了两个跨, 两跨中间有一些辅助性的设备。涂装车间北面与焊装车间连接, 南侧和总装间接的进行连接。两跨之间的设备主要是循环水池间和空调间。在涂装车间两跨西面布置了抛丸设备, 南跨区域北边是喷漆室, 南边是底漆烘干, 两跨有安全走道。这样的设计, 把各个不同的功能区域很清晰的划分开来, 让人们一目了然。
5 结论
随着煤炭的需求量增大, 煤矿机械涂装技术也随着开采工作量增大而不断进步, 在很大的煤炭开采工作中, 需要生产出大批量的煤矿机械设备, 完全可以按照它的特性大批量的生产使用。涂装技术给煤炭开采事业带来了很快的发展, 提高了煤矿机械产品在国内市场的影响力, 对煤炭开采事业与可持续发展提供了动力, 也推动了煤矿机械的较快发展。在各个地区的煤炭生产过程中, 在采煤的过程中主要是采用大型液压支架、带式输送机等一些能在高负荷环境下运转的采煤设备。在采煤用的煤矿机械, 他们在生产的过程中, 需要对机械严密的加工, 这也是煤矿机械在制造过程中的重要的一个环节, 在此制造中一定要把握好设备的质量, 设备的质量和安全性是否能够得到保证, 这完全取决于制造加工中的技术水平。
参考文献
[1]刘进, 赵玉兰.高端液压支架制造工艺方案的探讨[J].科技传播, 2010 (23) :126.
机械制造工艺设计概述 篇5
1、制定工艺规程的原则
（1）目标方面的科学性
制订工艺规程的首要原则是确保质量，即加工出符合设计图样规定的各项技术要求的零件。 “优质、高产、低耗”是制造过程中不懈追求的目标。但质量、生产率和经济性之间经
常互相矛盾，可遵循“质量第一、效益优先、效率争先”这一基本法则，统筹兼顾，处理好这些矛盾。
在保证质量可靠的前提下，评定不同工艺方案好坏的主要标志是工艺方案的经济性。“效益优先”就是通过成本核算和相互对比，选择经济上最合理的方案，力争减少制造时的材料和能源消耗，降低制造成本。 “效率争先”就是争取最大限度地满足生产周期和数量上的要求。
（2）实施方面的可行性
应充分考虑零件的生产纲领和生产类型，充分利用现有生产技术条件，使制订的工艺切实可行，尤其注意不要与国家环境保护明令禁止的工艺手段等要求相抵触，并尽可能做到平
衡生产。
（3）技术方面的先进性
要用可持续发展的观点指导工艺方案的制订，既应符合生产实际，又不能墨守成规，在通过必要的工艺试验的基础上，积极采用国内外适用的先进技术和工艺。
（4）劳动方面的安全性
树立保障工人实际操作时的人身安全和创造良好文明的劳动条件的思想，在工艺方案上注意采取机械化或自动化等措施，并体现在工艺规程中，减轻工人的劳动强度。
此外，工艺规程还应做到正确、完整、统一和清晰，所用术语、符号、计量单位和编号等都应符合相应标准以方便直接指挥现场生产和操作，
2、制订工艺规程的原始资料
在编制零件机械加工工艺规程之前，要进行调查研究，了解国内外同类产品的有关工艺状况，收集必要的技术资料，作为编制时的依据和条件。
（1）技术图样与说明性技术文件，包括：零件的工作图样和必要的产品装配图样，针对技术设计中的产品结构、工作原理、技术性能等方面作出描述的技术设计说明书，产品的验
收质量标准等。
（2）产品的生产纲领及其所决定的生产类型。 （3）毛坯资料，包括：各种毛坯制造方法的特点，各种钢材和型材的品种与规格，毛坯图等，并从机械加工工艺角度对毛坯生产提出要求。在无毛坯图的情况下，需实地了解毛坯的形状、尺寸及力学性能等。
（4）现场的生产条件，主要包括：毛坯的生产能力、技术水平或协作关系，现有加工设备及工艺装备的规格、性能、新旧程度及现有精度等级，操作工人的技术水平，辅助车间制
造专用设备、专用工艺装备及改造设备的能力等。
（5）国内外同类产品的有关工艺资料，如工艺手册、图册、各种标准及指导性文件。
3、制订工艺规程的步骤
（1）产品装配图和零件图的工艺性分析，主要包括零件的加工工艺性、装配工艺性、主要加工表面及技术要求，了解零件在产品中的功用。
（2）确定毛坯的类型、结构形状、制造方法等。
（3）拟定工艺路线。
（4）确定各工序的加工余量，计算工序尺寸及公差。
（5）选择设备和工艺装备。
（6）确定各主要工序的技术要求及检验方法。
（7）确定切削用量及计算时间定额。
（8）工艺方案的技术经济分析。
机械加工工艺优化设计 篇6
关键词：轮毂；夹爪；夹紧位置；夹紧力
中图分类号：TG519.1 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）23-0026-03
广东巨轮模具股份有限公司是我校主要校企合作单位，该公司主要生产汽车轮胎模具及相关配件。在生产加工轮毂过程中，由于生产的工件未能达到图纸要求而被迫增加一道工序。在大批量生产中，增加一道工序将对整个产品的生产周期和所投入的资金都造成一定的影响。为提高工效、降低成本，根据校企合作精神，本人对该公司的夹爪及工艺进行技术攻关，取得一定成效。
1 原来的工艺与问题
广东巨轮公司在2009年底购买了沈阳第一机床厂所生产的CK516B数控立车，用于轮毂车削加工。加工工艺是参照德国公司的工艺进行的。首先装夹毛坯Ф380 mm的外圆进行加工小端，再装夹已加工好的Ф280 mm外圆，加工大端，然后转至五工位钻孔，但试产时的结果令人失望。
经过详细地对所出现问题的分析，原来是当时设备在出厂时的小端夹头压力设定为32 kgf/cm2，而大端夹头压力设定为24 kgf/cm2。把零件加工完毕后，采用三坐标检测仪进行检测，经过检测后得出大端法兰面的端面跳动严重超差，误差在0.1 mm左右，如图1所示。
为此，厂里的技术员把大端夹头的压力分别调小到
23 kgf/cm2、21 kgf/cm2、18 kgf/cm2，但是所加工出的轮毂法兰面跳动仍然超出图纸所示要求，就是采用最小的压力夹紧，所加工出的轮毂跳动仍达到0.06 mm，还是达不到图纸要求。所以技术员再次按照正常轮毂毛坯的硬度和强度进行夹紧力与切削力的精确计算后，得出结果是：如果把压力降至15 kgf/cm2后，仍然可以夹持得稳的。所以在降低压力后，连续稳定地加工了多个轮毂，且全部合格，跳动均在0.03～0.05 mm之间。
调试到了这个阶段可以说是较为圆满了，但始料不及的是，由于个别毛坯的强度和硬度起了变化。所以出现了刚执行程序到粗车Ф176 mm端面的时候，突然把整个重达20多公斤的工件顶出夹爪，飞向刀架，造成了价值11万元的意大利DUPLOMATIC八工位电动刀架严重损坏。如果忽略生产设备和毛坯质量的不同，就直接生搬硬套地采用德国的工艺，那是行不通的。特别是我们国产的毛坯料和德国的毛坯料在铸造工艺上存在着技术上的差异。德国的毛坯料在外形尺寸上比较准确，而且加工余量很少，在材质上也非常稳定。而国产的毛坯料远远达不到这种技术要求，除了在加工余量上比较大外，连毛坯的硬度和强度也存在较大的差异，所以碰到较硬的毛坯料时，产生的精度误差问题也就出现了。
虽然经过多次的分析和调试，但调试的进展情况还是让我们陷入了困境。因为轮毂大端压力增大则变形，使之端面跳动不合格；压力减小则夹不稳，造成工件和机床的损坏；而从德国进口毛坯则成本过高，同时在供应时间上也极不灵活。而公司则要求严格按照图纸公差生产，确保质量。
最后，工程师们因多次调试失败和刀架损毁严重而不愿再继续调试了。所以在数控车加工前增加一工序，即先用普通车床夹大端Ф176 mm毛坯外圆粗加工Ф380±0.2外圆，然后再将大端的夹爪更换成小端夹爪，夹Ф380 mm的外圆，将压力调回20 kgf/cm2。
2 问题的发现
在技术员们消极地面对加工问题的情况下，2010年5月，巨轮公司请求我校对其进行技术攻关，提高轮毂组的工效，降低成本。他们的竞争对手与他们厂的同类车轴价格相差3 000多元，原因就是他们的成本居高不下。而轮毂的生产效率也较低。只有提高生产效率，才能立于不败之地。
因此我想到必须提速耗时最长的工序部分，因为最慢的则正好又是加工轮毂的大端部分，尤其是轮毂的大端部分。我在加工时，意外地发现问题，当夹爪夹紧轮毂时的瞬间，都存在着一种不平整的抖动现象。于是我用塞尺反复测量三个定位块和轮毂之间的间隙。同时重复用百分表在车削好的法兰面上去检查同一点夹紧和放松的情况。发现整个轮毂总是存在着上升和倾斜的现象，尽管这上升和倾斜的尺寸很小，相差都在0.02 mm以内。
这个发现让我想起最初调试工艺的情况。如果这边0.02 mm，那边0.02 mm，多个误差累积下，那么端面0.05 mm的跳动就很难保证了。反过来，如一一得以控制，那么普通车这一工序则就可以省去。
首先将原来夹Ф280 mm的夹爪更换上，然后用一个已经加工好的轮毂放在定位块和夹爪间，反复观察。同时自制了一个直角扁铁来辅助测量。即先将扁铁的一直角边固定在夹爪上，在夹爪不受力的状态下使另一边垂直；然后夹紧轮毂，在悬空一直角边取100 mm进行测量，高点和低点竟相差0.05 mm，如图2所示。
当然，这0.05 mm应该是夹爪底部联接件在受很大力后存在的间隙和夹爪与工件受力后的弹性变形所组成的。因此我推算出夹爪夹紧面的倾斜量为：40×（0.05/100）=0.02 mm。同时，还存在另一个问题，就是夹头端面与轮毂小端法兰面的间隙有5 mm左右。而根据轮毂所夹的位置，如果能够尽量往Ф280 mm圆的根部夹紧的话，那么它的变形量将进一步减小。
3 解决问题
综合上面所出现的问题，可以分三步进行解决：
①重新调整夹爪、定位块和工件之间的相对位置，使轮毂的变形量达到减小。因为轮毂的形状和尺寸是固定的，所以只能从夹爪和定位块来改变。
因夹爪接下来需要进行车削，所以必须要先准备一工件作为夹爪的支承块。而且定位块要高出夹爪，所以先进行拆除。拆除好后，先夹爪夹紧着支承块，再对车削工艺进行改进。首先车削夹爪的端面，选取高度最低的一个夹爪后，再降低0.3 mm左右，然后将三个夹爪端面车成同一高度。其次对夹爪的外边进行车削。因为改进后的夹爪端面与轮毂法兰的间隙只有0.5 mm，而在轮毂的正常加工过程中，很容易把夹爪外边车到或撞到。所以要把夹爪的外边先车削一小台阶，5 mm的深度和Ф375 mm的直径。然后把定位块装回，并且要调整好定位块高度，高出夹爪端面高度0.8～0.9 mm左右，然后把定位块锁紧固定好。最后在夹爪端面上把车刀升高0.5 mm，把定位块端面车一刀，这样，就改变了轮毂的夹紧位置，如图3所示。
②解决夹紧轮毂时出现的抖动、上升问题。夹爪在受力后的底部与夹爪夹紧面之间会形成一力偶，导致各联接件产生微量的弹性变形，从而引起夹头向后仰。而夹紧轮毂时，夹爪面不是同时接触工件的，就会产生抖动现象。另外，在夹紧时的瞬间夹头表面和轮毂的接触面先是面接触的，然后夹头向后仰，转变为线接触，从而导致工件向上产生极微小的高度。假如夹紧时先由线接触，然后再转变为面接触，那么夹爪就会很牢地把工件抠紧。
所以把夹爪车削一个锥度，使其夹紧由线到面；同时，面接触时尽量消除夹爪向后仰，以及夹爪与毛坯之间的弹性变形量。另外，法兰端面到Ф280 mm外圆面有一刀尖圆弧R1.2 mm。为了避开刀尖产生圆弧，要倒一个1×45 ？觷的角。加工好后将夹爪和定位块进行去锐倒棱，如图4所示。
③将夹紧压力20 kgf/cm2下调至设备最低安全压力18 kgf/cm2，以减小工件法兰面的变形量。
先解决好这三步后，接下来重新对刀、改程序和试加工了。在程序和刀补都准确无误后，就拿小端已加工好的轮毂（Ф380 mm外圆未加工）进行试加工。
加工情况非常稳定，工件加工好后送三坐标进行全面测量，结果与图纸要求完全一致，并且最难解决的法兰面跳动在0.04 mm。
接下来连续加工了10多件，其跳动都在0.035～0.045 mm之间。加工后的轮毂效果图如图5和图6所示。
4 重新更改工艺后的生产情况
在更改工艺后，省去了普通车削这一工序，全部由数控机床完成。而且法兰面跳动也一直保持在0.035～0.045 mm之间。
5 结 语
经过这次夹爪的改进，将难解决的问题解决了，省去了普通车削这一工序，从而优化了工艺。同时，为下一步优化加工程序、提高加工速度打下了基础，使轮毂组重新走回了较为科学、合理的工艺。并且，本次的工艺改进为该公司节省了加工时间、缩短了加工周期，从而提高了该公司的生产效率，降低了成本。根据初步测算，经过改进后，省了两台普通车床，四个车工，另节省了工人工资、刀具消耗、车床电费等，一年下来最少可以节约10万元左右。
参考文献：
机械加工工艺流程优化研究 篇7
一、了解机械加工行业的发展问题, 明确发展方向
机械加工, 即使用加工机械对工件的外形尺寸和内部性能进行改变, 分为冷加工和热加工, 应用范围较广, 常见的有切削加工、压力加工、焊接、锻造等加工方式。机械加工几乎囊括了生活中的方方面面, 但目前我国的机械加工行业却存在两个巨大的问题。
一是自主研发能力差。一方面, 在机械产品产量上, 我国俨然已经成为世界制造中心, 这与我国的廉价的劳动力有很大的关系;另一方面, 我国自主研发的能力很差, 很多产品没有科技含量, 或者只是拿来外国的设计在中国制造, 成为巨大的加工厂。
二是制造业的信息化水平落后。主要体现在数控系统研发停滞不前, 光电一体化水平较低等方面。例如, 我国某大型纺织厂设备陈旧, 目前所使用的纺织机械还是5年前的设备。因为先进的纺织机械价格比较昂贵, 因此该厂购置较少。新的设备要比老的设备优良, 且具有较高、较先进的工艺。与老式络筒机和自动络筒机相比, 自动络筒机一般采用先进控制元器件, 重新设计了络筒工艺过程, 大大提高了电气智能化水平, 加强了生产稳定性。而在实际生产中, 捻接的成功率也从原来的85%提高到95%, 毛羽和条干等技术指标也达到了高端用户的要求。
由此可见, 机械加工行业的发展要与电子、计算机、微型机械等技术密切结合起来。只有这样, 才能提升机械产品的技术含量和产品附加价值。如今, 机械制造业的全球化趋势也使机械加工业有了很大的变化, 机械制造公司拥有全球范围内的零部件加工网络, 前500强中许多企业所采用的“单品种, 大批量”的生产方式已成为机械行业未来的发展方向。
二、以提高生产效益为出发点
1. 引进先进设备, 不断淘汰落后的生产工艺。
在生产过程中, 直接改变原材料 (或毛坯) 形状、尺寸和性能, 使之成为成品的过程, 称为工艺过程。汽车半轴的作用是差速器与驱动轮之间传递扭矩的通道, 内端是花键与半轴齿轮的键连接, 外端则是与轮毂通过连接盘进行连接。下面, 笔者以汽车半轴工艺流程为例, 分析先进设备和新的生产工艺对生产过程的影响。
(1) 选择毛坯。选取40Cr锻件为毛坯料, 保证零件工作的可靠性。
(2) 选择加工基准面。汽车半轴有两个工作基准面:一端为带有花键的小轴, 一端为带有圆盘的大轴。
(3) 工艺路线。即下料、剪料→用摆碾机摆帽→喷丸机喷砂→粗校直毛坯杆→钻床钻小端中心孔→粗车大外圆、车大孔→铣床铣两端面钻中心孔→经车小端面→冷滚轧花键→热处理→精校正→磁力探伤→手工过扣套齿→清洗涂油。
与过去的半轴锻件胎模锻造相比, 新工艺采用冷滚轧花键和摆碾机、喷丸机, 提高了生产效率以及零件的疲劳强度。采用100%的磁力探伤机, 能够保证汽车半轴无裂痕和折痕, 避免了汽车在恶劣环境下断裂, 提高了驾驶的安全性。新工艺的应用改变了锻件精度低、胎模易坏的缺陷, 改善了工件表面质量, 大大降低了废品率, 减轻了工人的劳动强度, 降低了生产成本, 提高了生产率, 适用于大规模生产。随着科学的不断进步, 不断引进先进的设备, 是优化工艺流程最快捷有效的途径, 将来会有越来越多的新设备应用于生产中。
2. 提高技术人员待遇, 保护知识产权。
(1) 提高技术人员待遇。目前, 我国技术人员的待遇普遍较低, 人才流失严重。一名优秀的机械工程师的成长往往需要付出10~20年的艰辛努力, 但是目前优秀的技术人员的待遇却远远比不上销售人员, 这就在客观条件上促使技术人员流失到其他赚钱比多的工作, 导致行业优秀技术人员严重缺乏, 限制了整个机械加工行业的发展, 更谈不上研发能力的创新。
(2) 保护知识产权。我国普遍存在全面无原则的仿制加工现象, 这说明我们国家的知识产权保护制度如同虚设。这种行为不仅损害了发明人的权益, 从长远来看, 也是国家技术领域的空前灾难。单从机械行业来看, 国产的钢材质量远远赶不上国外进口的质量好, 这就说明了我国基础性的学科得不到有效的重视。技术人员在投入大量的精力和时间以后, 往往还没有来得及享受到新发明、新创造带来的成果, 其成果就已被别人剽窃。
国家应该将提高技术人员的待遇和保护知识产权放到今后的工作计划中去。只有这样, 才能让有才之士没有后顾之忧, 全身心地投入研究中, 振兴民族工业。
3. 加强对一线工人的继续教育, 建立健全激励机制, 激发工人创新工艺的热情。
从整体水平来看, 我国的机械加工行业虽然也有小幅度的进步, 但是, 一线工人缺少理论指导, 创新受到限制;从长远来看, 需要抓住事物本源, 全力加强对一线工人的继续教育。一线工人由于深入实践, 对机械加工中的工艺流程了如指掌, 能够洞察到实际操作中工艺流程的缺陷, 及时反馈更为合理、有效的工艺路线供设计人员参考。工人作为一线创新人才, 往往能在工作实践中提出较为合理的建议, 因此, 使这些高级蓝领成为工艺创新优先受益者, 让更多的“工人发明家”出现在一线工人这个庞大的群体中, 将会大大激发工人的创新热情, 为企业带来更多的效益。
三、结论建议
大齿圈加工工艺优化 篇8
关键词：大齿圈,变形,冷、热配合,工艺控制,公法线留磨量
引 言
大齿圈的直径大、壁薄, 在冷热加工过程中易产生各种不规则变形, 变形控制困难。特别是硬齿面大齿圈热加工变形大, 椭圆度、平面扭曲、外圆和内孔的胀量也特别大, 甚至有的薄壁齿圈胀量超过余量, 工艺控制及刀具设计都比较困难。为此, 需要控制和掌握不同直径的齿圈热加工变形规律以减少变形, 稳定冷热加工工艺。
1 大齿圈加工工艺
在重载齿轮传动中, 大齿圈薄壁类零件的热处理要求一般有两种。第一种是调质处理HB280～320 (即软齿面) 。第二种是渗碳淬火处理HRC58～62及调质后氮化处理 (即硬齿面) 。针对这两种不同的齿面热处理要求所采用的冷热加工工艺完全不同。目前, 宝钢集团苏冶重工有限公司 (以下简称“苏冶重工”) 大齿圈模数有8～28, 大齿圈结构形式有外斜齿、内齿、外斜齿/内齿3种类型。
1.1 大齿圈 (软齿面) 调质加工工艺
齿部精切齿和磨齿在调质处理以后进行, 不受热处理变形影响。其主要变形形式是切削加工变形。消除切削应力、减少加工变形、保证齿面切削加工后的调质硬度是工艺优化的关键所在。
(1) 调质处理的齿圈一般采用中碳钢或中碳合金钢。
由于受材料淬透性能影响, 大模数齿圈的吃齿深度往往要超过材料淬透性能深度, 影响了齿面硬度, 所以必须采用开坯粗滚齿或粗插齿的方法来保证调质后的齿面硬度, 常用于模数≥12的齿轮进行开坯加工。
(2)
当齿圈直径大于Φ1 000mm、壁厚小于100 mm时 (具体要看结构形式) , 由于冷加工切削应力大, 切削加工时的车削、滚齿加工及夹紧方法易造成加工变形和内应力积累, 使加工后椭圆度和尺寸改变, 所以必须将半精车和精车分开, 并增加稳定化处理工序, 消除内应力后再精加工, 以保证产品质量的稳定性。
1.2 大齿圈 (硬齿面) 齿面氮化处理及渗碳淬火工艺
1.2.1 大齿圈的氮化处理工艺
氮化处理的大齿圈与普通齿轮一样, 主要在氮化之前完全消除机加工内应力, 减小氮化后变形 (热前内应力越小, 变形也越小) 。一般需氮化处理的齿轮在模数m≤3时, 由于吃刀深度较小, 切削应力相对较小, 可以不增加稳定化处理来消除内应力。但大齿圈、薄壁类零件热后容易变形而影响齿圈精度, 所以必须采用稳定化处理以减少热后变形, 保证齿圈精度。对于6级及6级以上的内、外齿在氮化处理后要增加精磨工序。
1.2.2 大齿圈的渗碳淬火工艺
齿圈经渗碳淬火后, 由于材料、模数和直径大小、渗碳深度、齿圈结构形式及热处理工艺方法的不同, 会出现各种胀量和变形。要掌握各种齿圈热处理变形规律难度较大。渗碳淬火大齿圈除了直径及模数大小的不同之外, 也存在薄壁的问题。它的变形远大于一般齿轮的胀量且差距极大。要找出各种结构、直径大小、壁厚大小大齿圈变形规律的数据, 需长期积累数据, 在热处理工艺、装炉形式稳定的基础上, 才能优化冷加工的工艺路线, 制定冷加工合理的加工余量, 确保最后精加工 (磨齿) 的质量。
1.3 大齿圈加工变形特点
通过对苏冶重工近来生产的渗碳淬火后需磨齿的大齿圈的跟踪和统计分析, 总结其变形特点为:
(1) 大齿圈产品直径范围Φ800～2 800 mm、齿根圆至内孔单边壁厚范围88～172 mm、齿宽范围220～945 mm。经渗碳淬火后, 直径方面胀量2～4 mm, 最大达6 mm, 椭圆度大部分在1.5～2.5 mm范围内, 上、下带锥度端面跳动 (翘曲) 最大达4 mm。由此可以看出, 热处理胀量同直径、壁厚、齿宽及结构的影响较大。
处理措施:热处理胀量在工艺加工中可以预先车小, 找出胀量规律。但椭圆度过大会影响后期磨齿, 必须控制在2 mm范围内, 若超过范围须采取感应局部回火处理来解决椭圆度。
(2) 热前公法线Wk的留磨量难以确定。由于加热后的各种变形将影响公法线长度的椭圆度和锥度, 有些磨量依靠热后胀量来决定, 而它的胀量又与直径、模数、齿宽、壁厚相互关联。
处理措施:根据经验数据预留磨量。
(3) 大齿圈各种变形造成斜齿螺旋角倒齿 (增大β) , 严重影响最后磨齿, 导致齿向方向局部出现黑皮。
处理措施:在工艺上必须采取补救措施, 适当减小螺旋角。
2 渗碳淬火硬齿面大齿圈工艺优化措施
(1) 热前车削必须考虑到薄壁大齿圈变形, 如加大内孔余量 (即增加壁厚) 来减少渗碳淬火后变形。
(2) 热处理后胀量较大, 须按直径大小及壁厚大小把齿顶圆直径在渗碳淬火前预先车小1.5～2.5 mm。
(3) 热处理后胀量及端面翘曲影响较大, 齿宽相对也要胀大。因此须将齿宽预先车小1～2 mm, 并留出热后车削台阶。
(4) 渗碳淬火后, 必须测量椭圆度和端面翘曲, 并控制在2 mm范围内, 采取局部矫直措施。
(5) 加大壁厚减少渗碳淬火变形后, 精车余量增加, 相应机加工应力增大, 淬火后须采用半精车和精车, 并在半精车后增加稳定化处理, 以消除机加工应力。
(6) 公法线长度留余量必须考虑热后胀量, 并按模数、直径、壁厚大小来考虑。当直径在2 m以上、壁厚在80～100 mm时, 公法线长度不能留余量且还要滚小, 以胀量来取代磨量。一般大齿圈留磨量不大于0.5 mm。
(7) 热后找正是冷加工工序的关键, 一般齿轮找正节圆跳动4点, 由于齿圈热变形大、直径大, 精加工必须找正在最佳位置8个点, 同时在齿宽方向找正2处, 变成16个点, 尽量找到最小误差位置, 以弥补热处理缺陷。
(8) 大齿圈受结构薄壁影响, 热后易产生翘曲、倒齿现象, 热前滚齿时螺旋角必须减小, 一般控制在30′～1°30′。
3 结束语
轴箱体二次加工工艺优化 篇9
轴箱体作为列车轮对与构架相连接的重要组成部分, 在承受着整车重力同时还承担着传递牵引力作用, 因此对其质量、尺寸精度要求十分严格。此次轴箱体加改是基于需在其上平面位置M20孔内更换钢丝螺套, 且在M20螺纹旁 (50mm×50mm) 位置处加工Φ80+0.015mm的工艺孔, 该轴箱体为铸铁材质, 列车在线路运行一段时间后, 其表面状态存在很大锈迹, 原内孔加工基准面也存在很大的磨损。
2 加改原加工工艺
工件X轴、Y轴方向采用轴箱体内筒定位, 采用压板进行压紧, Z轴方向采用对工件进行找正的方式进行。由于工件结构的限制以及运营磨耗影响, 选取的找正面为弹簧盘面 (图1) , 找正采用百分表找正, 距离远, 找正时费时费力, 且存在读数上的误差, 而且找正后的压紧容易造成工件转动, 需要多次进行找正, 找正后, 调用程序进行加工。
因为选取的找正面为弹簧盘底面, 长时间的运行磨耗, 以及锈迹的影响。距离远, 找正费时费力, 找正不准易造成加工后定位销孔位置不准确, 试验加工期间Φ8mm孔因位置尺寸超差造成轴箱体报废8个, 质量很难得到保证。
3 钢丝螺套配合
钢丝螺套为保护有色金属螺纹孔而发展的嵌入物, 它是由高强度、高精度、高表面质量的耐蚀菱形界面的钢丝绕制而成, 适用于螺纹连接, 旋入并紧固在被连接件之一的螺纹孔中, 形成标准内螺纹。该轴箱体上部钢丝螺套采用Cr-Ni不锈钢材料。通过强度和材料的组合, 在通常情况下使用, 具有较高的硬度及较好的表面粗糙度。
4 螺纹配合
紧固螺纹是机械制造业中应用最为广泛的螺纹。它主要应用于各种机械、仪器中的可拆联接, 当内外螺纹相互旋合后, 它们靠牙侧面的摩擦力来保证有一定的联接强度, 在工作中不会过早地损坏和自动松脱。这种结合, 内、外螺纹牙侧间的最小间隙等于或者接近于零。
5 工艺优化方案
此次加工属于二次加工, 在选取定位基准时可充分考虑以内孔定位为主, 同时加以辅助的配合。因为加改的轴箱体上端存在螺纹孔且螺纹孔中安装新的钢丝螺套, 钢丝螺套安装后需经过塞规检测合格, 因此加工工艺优化决定采用轴箱体内孔定位, 以钢丝螺套孔作为辅助定位。
通过图纸分析, 首先制作一个与钢丝螺套配合的外螺纹导柱 (图2) , 使之旋入轴箱体钢丝螺套后螺纹之间间隙趋近于零 (图3) , 同时外螺纹导柱长度深入轴箱体内部长30mm, 并以此来作为一个辅助定位。另外考虑加工过程中切屑液容易造成外螺纹导柱旋转时滑脱, 工艺优化时考虑在定位螺栓后端滚花处理, 起到防滑的作用。
要通过外螺纹导柱深入轴箱体内部30mm部分快速进行定位, 原有工装上需增加快速定位块 (图4) 。通过分析讨论、位置计算, 在原有工装位置上增加一个定位导柱, 使之充分与外螺纹导柱30mm长度的外圆相配合定位。外螺纹导柱与定位导柱在轴箱体内部配合的定位图如图5所示。
具体工艺操作流程:
将轴箱体利用内孔定位放置工装上, 外螺纹导柱直接旋入轴箱体顶部钢丝螺套内部, 旋紧后通过旋转轴箱体, 使深入轴箱体内部30mm的导柱与工装内定位导柱密贴达到辅助定位的目的, 快速定位后直接对轴箱体进行夹紧, 方便快捷, 大大节约了找正时间, 效率提高了将近5倍。
通过工艺优化后, 在后期的批量生产中加改轴箱体数量共480个, 未发生Φ8mm孔位置度超差的质量问题, 产品质量得到了很好的保证。加工辅助时间大大减少, 缩短了标准工时时间, 减少了动作浪费, 使得生产线趋向于平准化、均衡化。
参考文献
[1]张宝珠.典型精密零件机械加工工艺分析及实例[M].北京:机械工业出版社, 2013.
[2]高延新.螺纹精度与检测技术手册[M].北京:机械工业出版社, 2012.
[3]HB 5513-1996, 普通型钢丝螺套[S].
机械加工工艺优化设计 篇10
在精密加工行业,对于尺寸小或几何形态特殊的结构化表面难以使用工具进行接触式光整加工[1],如抛光和研磨。固—液两相磨粒流加工[2]方法,如磨粒水射流抛光[3]、磁流变抛光[4]、磁射流抛光[5]、电流变液抛光[6]等的出现很好地弥补了传统加工方法的不足,这些方法利用磨粒流与加工表面接触时的壁面效应形成磨粒对表面的微切削从而实现表面光整加工[7],由于磨粒流可形成良好的仿形接触,因此在曲面和异型面加工中体现出优势。从加工机理看,挤压珩磨和磨粒水射流抛光都属于“硬性”磨粒流强力加工。所谓硬性磨粒流是指磨粒流具有强黏度或强冲击力。硬性磨粒流加工方法需要对磨粒流施加强大的挤压力或喷射动力,使工件表面受到磨粒的强力刮削或冲击碰撞,它虽然加工效率高,但在磨粒强力作用下,不能获得良好的表面粗糙度,且在表面会留下具有明显方向性的加工痕迹。对于此问题,我们提出了“软性”磨粒流加工方法。软性磨粒流是一种弱黏度的固—液两相磨粒流,因此具有更好的流动性并可实现湍流流动。相比硬性磨粒流,软性磨粒流具有如下几个特点:①软性磨粒流中磨粒颗粒体积分数比较小,一般在0.1~0.3之间,而且黏度小,因此,软性磨粒流可以在复杂的微小的沟槽等结构内部流动,无孔不入,仿形性较好;②通过在工件表面构建约束流道,软性磨粒流可以实现循环利用;③由于软性磨粒流颗粒体积分数小,黏度小,故在流道中可以轻易地实现湍流流动,利用湍流的壁面效应实现表面的微力微量切削,不会导致结构化表面的机械变形。
1 软性磨粒流数学模型
1.1 软性磨粒流加工工艺分析
在固—液两相软性磨粒流加工过程中,材料的去除最主要是因为近壁区磨粒对工件表面的切削作用。磨粒的动能来自磨粒流提供的动压力,近壁区的磨粒流的动压力越大,则磨粒进入边界层并且对壁面碰撞的能量也越大,其中磨粒对壁面的碰撞作用是微量切削作用的主要因素。磨粒对加工表面的碰撞可分解为垂直于工件表面的法向碰撞和平行于工件表面的水平碰撞。法向碰撞使得磨粒嵌入工件表面的凹槽,水平碰撞使得磨粒对工件表面的突起进行磨削,从而达到材料去除的目的。由此可以看出,近壁区磨粒流的动压力与加工的材料去除率有关。湍动能是描述湍流程度的一个物理量,湍动能的大小代表湍流发展的程度。在近壁区,湍动能的大小也可以用来描述磨粒颗粒无序运动的程度。湍动能越大,颗粒的无序运动越强烈,越不容易在工件表面形成方向性条纹,加工效果就越好。由此可以看出,近壁区磨粒流的湍动能与工件的加工精度有关。研究组现有的研究成果[8,9,10,11]表明,当湍动能大于95m2/s2时,工件表面能获得较好的纹理形态。
评价工件加工效果的指标除了加工表面粗糙度外,还有加工表面整体粗糙度的均匀性。理想的加工效果应该是粗糙度达到预定值,工件表面各个点的粗糙度均匀一致。但实际加工过程中却无法得到满意的均匀度,往往在工件表面靠近入口处的粗糙度比较小,而远离出口处的粗糙度比较大。这都与加工过程中磨粒流的湍流特性有关。基于以上两点分析,本文提出,软性磨粒流加工过程中,好的湍流形态应该是沿流道轴向方向,近壁区的动压力和湍动能达到一定的强度(保证材料去除率和良好的表面加工形貌),动压力分布和湍动能分布越均匀越好,这样就使得流道上各点的材料去除率与加工精度更加均匀,从而达到更加均匀的粗糙度。
软性磨粒流加工过程中,随着加工时间的增加,泵发热所释放的热量会使得磨粒流的温度越来越高,甚至高达60℃左右,在如此高的温度下,磨粒流的载体液体的黏度势必会随着温度的升高而大幅度减小,黏度的大幅度减小势必会造成近壁区磨粒流动压力和湍动能的变化,从而对加工效果造成不可预知的后果。若要保持磨粒流温度恒定,就需要在储液槽中装一套换热装置,而软性磨粒流实验加工平台中,受加工装置的限制,在储液槽中安装一套换热装置较为困难。另外,换热装置价格比较昂贵,体积庞大,操作复杂,会极大地增加实验的成本。因此有必要寻找一种经济可行的解决方法。本文以软性磨粒流为研究对象,基于可实现k-ε湍流模型与黏性流体力学相关理论,对直流道内工件表面近壁区的动压力分布与湍动能分布进行研究,并研究了磨粒流加工过程中因黏度减小而造成的近壁区动压力和湍动能的变化,一定程度上认识了黏度变化对磨粒流加工所带来的影响。进一步提出了一种可行的方法来对软性磨粒流进行湍流形态的调控,以补偿黏度变化造成的不利影响,使得工件具有良好的加工效果,并为以后的计算机湍流调控提供理论依据。
1.2 软性磨粒流数学模型
软性磨粒流加工过程中,磨粒流处于湍流状态。k-ε为双方程湍流模型,其中k代表湍动能,ε代表湍动能耗散率。当时均应变率特别大时,有可能导致负的正应力,为了使流动符合湍流的物理定律,需要对正应力进行某种数学约束,可实现k-ε模型[12,13,14]很好地解决了这个问题,所以本文采用可实现k-ε双方程湍流模型对流体进行进一步分析。在可实现k-ε模型中,关于湍动能k和湍动能耗散率ε的输运方程如下:
式中,GK为由平均速度梯度引起的湍动能;Gb为由浮力影响引起的湍动能;YM为可压缩流体脉动膨胀对总的耗散率的影响量,由于软性磨粒流是不可压缩流体,因此公式中,YM项应该去除;t为时间;ρ为流体密度;xixj为张量坐标;ui为速度矢量u在3个坐标轴方向的分量;μt为湍流黏性系数;μ为流体动力黏度;E为应变率;υ为流体运动黏度;C1ε、C2ε、C3ε、C2、A0为经验常数,C1ε=1.44,C2ε=1.9,C3ε=0.09,C2=1.9,A0=4.0;σk、σε分别为湍动能和湍动能耗散率对应的普朗特数,σk=1.0,σε=1.2;Ωij为转动速率;
2 软性磨粒流数值模拟
2.1 计算对象及网格划分
本文利用约束模块与被加工表面组合构成长方形截面约束流道,采用三维实体结构模拟流道,计算区域和网格划分由GAMBIT2.3.16前处理器生成。流道网格划分示意如图1所示。
2.2 数值计算初始条件设置
为了实现对固-液两相软性磨粒流加工时近壁区的数值模拟,本文采用3D单精度稳态隐式压力基求解器,利用压力耦合方程的半隐相容(SIMPLEC)算法进行求解,湍流模型采用可实现k-ε模型,两相流模型采用Mixture模型。边界条件中,入口条件为速度入口,出口条件为outflow。
约束流道中,流道长度为100mm,流道宽度为10mm,高度为5mm。软性磨粒流中固体相为SiC颗粒,颗粒体积分数为0.1。为了使磨粒均匀地分布于流体中且能有效地减少对泵的磨损,液体相采用工业常用的46号抗磨损液压油,密度为855kg/m3,在40℃时的运动黏度为46mm2/s,通过测量液压油在其他温度时的黏度,根据黏度-温度公式μ=μ0e-λ(θ-θ0)(μ0和θ0取40℃时的黏度和温度),计算得系数λ=0.026,代入并简化得液体相的黏度-温度公式为μ=0.131e-0.026t。
2.3 数值计算结果及讨论
首先研究温度对湍动能和动压力分布的影响。本文对相同速度(90m/s)不同温度下的流态进行仿真,对流道中工件近壁区的湍动能分布和动压力分布进行对比。仿真参数如表1所示。
表1中,水力直径的计算方法为Dh=4A/P(A为流道的横截面积,P为流道的横截面周长);表中的雷诺数是以水力直径计算的雷诺数,计算方法为Reh=ρDhv/μ(v为流道截面速度)。一般认为,当流道中Reh>4000时,流道中流体达到湍流形态。表1中的湍流强度为流道核心湍流强度,经验公式为I=0.16Re-0.125。取离工件表面0.5mm处截面为观察截面,即截面y=-0.002m。湍动能仿真结果如图2~图5所示,可以看出,湍动能分布沿轴向呈明显的区域性,从左往右逐渐增大,分别记为区域一、区域二、区域三。由20℃时的湍动能分布可以看出,此时区域一、二、三之间界限明显, 随着温度的增加,区域一、
二、三的界限逐渐模糊,也就是说,湍动能分布变得均匀。
动压力仿真结果如图6~图9所示,可以看出,动压力在工件表面区域沿轴向的分布规律为:入口处到一定区域内,动压力比较大,记这部分为区域A;在中间部分,动压力有所减小,这是因为流体流动时由于黏度等的存在而产生了能量损失,记这部分为区域B;在出口区域,动压力又有所增大,这是符合流体力学理论的,记这部分为区域C。当温度为20℃时,动压力分布呈明显的不均匀性;当温度为30℃时,动压力的分布较之20℃更加均匀。
对图2~图9进一步分析,列出表2。由表2可以看出,温度与湍动能大小成反比关系,当温度升高时,工件表面处湍动能有所减小,减小的程度与黏度减小程度成正相关性,黏度减小越多,湍动能也减小得越多。究其原因,是因为温度升高时,流体黏度减小,流体内部阻力减小,各点速度趋向均匀,速度梯度降低,而湍动能的产生主要来源于速度梯度,速度梯度越小,产生的脉动速度越小,则湍动能越小。由表2还可以看出,随着温度的升高,区域一、二、三之间湍动能的差距越来越小,说明湍动能的分布越来越均匀。
温度的升高对动压力的大小没有影响,但是对比20℃和30℃时区域A、B、C的动压力分布情况可以看出,当温度升高时,动压力的分布趋向均匀。事实上,速度越低,这种趋势越明显。
下面研究速度对湍动能和动压力分布的影响。本文对相同温度(30℃)下不同速度的流态进行了仿真,对流道中工件近壁区的湍动能分布和动压力分布进行了对比,仿真参数如表3所示。
取离工件表面0.5mm处截面为观察截面,即截面y=-0.002m,湍动能仿真结果如图10~图13所示。由图10~图13可以看出,等截面直流道内,湍动能沿流道轴向方向逐渐增大,说明湍流沿流道轴向发展得越来越好。当速度增大时,湍动能也增大,这是因为速度增大时,湍流更加剧烈,分子无序运动程度更高,脉动程度更大,湍动能也就越大。从图中可以看出,无论什么速度下,湍动能在流道内都无法达到均匀分布,只能在一定程度上得到改善,这是符合实际情况的。直观上还可以看出,湍动能在流道内分布有三块区域,并且三块区域沿轴向分布。不同速度下3块区域面积大小也不一样。从左到右分别记这三块区域为区域1、区域2、区域3。
动压力仿真结果如图14~图17所示。由图14~图17可以直观地看出,动压力的分布从左到右呈区域分布,在入口处,动压力比较大,记为区域a,中间部分动压力逐渐衰竭,记为区域b,在出口处,动压力又有所增大,记为区域c。
对以上湍动能和动压力分布图作更深入的分析,列出区域1、2、3和区域a、b、c的实际数值,如表4所示。由表4可以看出,随着速度的增大,湍动能也增大,区域1、2、3之间湍动能的差距也有所增大,到v=90m/s时达到一个临界点,在v=90m/s之前,湍动能增大的幅度达到最大,而区域1、2、3之间的湍动能大小的差距与v=80m/s时相比并没有增大;v=90m/s之后,湍动能增大的幅度大幅减小,而区域1、2、3之间的湍动能大小的差距大幅增大。而此时,区域1、2、3的湍动能大小都超过了95m2/s2,可以在工件表面形成较好的加工形貌。综上所述,相对来说,v=90m/s时的湍动能分布是最理想的。
对比表4中动压力分布可以看出,随着速度的增大,动压力的大小也逐渐增大,而且区域a、b、c的动压力大小差距越来越小,也就是说,相同温度下,速度越大,动压力分布越均匀。对比4个速度下的动压力分布均匀度,发现v=90m/s时,动压力分布比较均匀,达到临界点。
2.4 分析与拓展
由以上对湍动能分布和动压力分布的分析可知,在t=30℃、v=90m/s时工件表面近壁面处的湍动能分布和动压力分布相对来说均较为理想,那么求得30℃下的最优速度为90m/s。依据此方法可以找出其他温度下的最优速度。
软性磨粒流加工过程中,温度变化范围为20℃~60℃,在温度变化区间内,取9个温度进行分析仿真,用上述方法求出其分别对应的最优速度,列于表5。
以温度为横坐标、速度为纵坐标,在坐标系里面列出这些点并连接曲线,如图18所示。由表5和图18可以看出,在前一段区域内,黏度下降的幅度与最优速度增加的幅度成正相关性,当黏度下降到一个临界点时,最优速度的增加量随黏度的下降大幅增加。所以当温度为60℃时,出于泵的散热问题和最优速度的非线性增长问题的考虑,应该停止加工,等磨粒流冷却后再继续加工。
利用Origin数据处理软件对以上曲线进行数学公式的拟合,可以得出温度与最优速度之间的关系式:
vbest=-7.5+6.49θ-0.144θ2+0.001 21θ3 (14)
以此公式为基础,建立计算机自动控制系统,随着软性磨粒流加工的进行,温度逐渐升高,通过计算机实时计算当前的最优流速,进而控制泵的流量来实时控制流道中的流速,以确保流道中的流速在每个时刻都是最优化的,从而确保湍动能和动压力分布达到最优化。
3 加工实验
本实验采用隔膜泵将粒径为10μm的SiC颗粒与46号抗磨损液压油组成磨粒流冲入流道加工20h。加工工件材料为45钢。采用两个相同的加工工件分别进行实验,工件经粗抛后其表面粗糙度Ra=0.6μm。工件1不进行流速调节,工件2以上文给出的9个温度—速度点进行速度调节。速度调节以变频器控制泵的输入电压的频率从而控制泵的转速来实现。
加工过后,分别在两个工件表面入口2cm(点1)和6cm(点2)处同一位置取点,对比粗糙度和表面加工形貌。未调速和调速后工件两点处表面加工形貌如图19和图20所示。
(a)点1 (b)点2
(a)点1 (b)点2
由图19可以看出,未调速时,点1处沿流速方向有明显的加工痕迹,因为此处湍流未充分发展,湍动能不大,颗粒无序化运动程度不高;点2处表面形貌较为杂乱,无序化程度较高,所以加工精度较高,但是点2处有两道明显的原始残留的划痕,说明点2处材料去除量不够,这是因为动压力沿流速方向衰竭,此处动压力较小,材料去除率较小。用粗糙度仪测得点1处表面粗糙度值Ra=0.275μm,点2处表面粗糙度值Ra=0.126μm。点1和点2处加工不均匀度较大,与仿真结果较为吻合。
由图20可以看出,调速后,点1处表面沿流速方向的加工痕迹明显变少,点2处无序性虽然比点1处高,但是差距较未调速时明显缩小。点2处还有少量的原始残留刻痕,但是较未调速时有明显改观。经测量,点1处粗糙度值Ra=0.163μm,点2处粗糙度值Ra=0.118μm。可以看出,调速后,点1和点2处的表面加工形貌和材料去除量都有所改善,最重要的是,调速后,两点处的表面加工形貌和材料去除率较未调速时更加均匀,这表明,经过调速,工件表面的加工均匀度有了较大的提升。
4 结论
(1)软性磨粒流加工中,工件表面近壁面处的湍动能随速度的增大而增大,速度越大,湍动能分布越不均匀,对加工效果越不利,但是速度过小就无法产生足够强度的湍动能;动压力随速度的增大而增大,速度越大,动压力分布越均匀,当速度达到一定程度时,动压力分布均匀度就达到极限,此时动压力分布整体上较为均匀。
(2)工件表面近壁面处的湍动能随温度的升高而降低,温度越高,湍动能分布越均匀,湍动能越小。动压力的大小受温度的影响不大,但是温度会影响动压力的分布,温度越高,动压力分布越均匀,当温度达到一定值时,动压力分布均匀度不再提高,此时动压力分布整体上较为均匀。
(3)对于每个不同的温度,存在一个最优速度,相对于其他速度来说,能最大程度上满足湍动能和动压力的强度和均匀度要求,使得工件表面加工效果得到有效的提升。
(4)通过对9个温度点的流速调节,工件表面加工效果变得更加均匀,验证了本文方法的可行性。通过对流速的优化和控制,可以实现加工表面加工精度和均匀度的提高。
机械加工工艺优化设计 篇11
另外，由于发酵乳随着保藏期的延长，后发酵造成的酸度过度不易被人们所接受，因此本研究通过展示酸度、pH和感官指标在保藏期内的变化规律，预测了“果粒型”活性乳酸菌发酵乳的货架期，为今后指导发酵乳生产提供参考。
材料与方法
材料。 生牛乳（无抗奶），白砂糖，直投冻干式菌株：由嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌组成；草莓酱椰果粒；甜炼奶。
仪器。BS-224S电子天平；SW-CJ-IF型无菌超净工作台；LRH-250A 型恒温培养箱；PHS-25型酸度计；BCD-133EZL冰箱JHG-Q-P高压均质机；YX280A手提式不锈钢蒸汽消毒器，MJ-176NR型多功能搅拌机；XJB-4230型组合称量自动包装机
试验方法。工艺流程 生牛乳检验→调配→预热→均质（压力200bar，温度75℃）→消毒（95℃，300s）→降温→接种→发酵（42℃，5～6h）→多次检验→终止发酵→冷却（18℃）→添加果粒→罐装
操作要点 。生牛乳的选择 选择的生牛乳其色泽洁白或白中微黄，不得呈深黄或其他颜色，奶液均匀，不应在瓶底出现豆腐脑状沉淀物质，无抗生素添加，不得检出防腐剂、过氧化氢、硝酸银、有害金属及掺杂物质。具有天然的乳香味而不应有异常气味。调配 按照配方要求，75℃溶解甜炼奶、白砂糖。均质、杀菌 均质温度70℃，压力200bar。95℃保温300s杀菌。发酵 发酵温度42℃，隔一段时间测一次酸度和pH，当酸度达到75～80℃，终止发酵，过冷，过冷温度18℃。添加果粒、罐装 添加一定量的草莓酱椰果粒，搅拌均匀后，罐装。
感官评价
根据产品的口感、色泽和滋味、组织状态等指标进行综合评价，参与评定的专业人员为10人，取平均值。
发酵乳在贮存过程中理化性质及感官指标变化
将按照最佳工艺生产出来的发酵乳，贮存在冰箱中（温度4℃）。每天取3杯样品测定酸度、pH，并进行感官评价。试验时间24天。
结果与分析
单因素试验结果
由图1可知，当甜炼奶添加量≤4%时，随着甜炼奶的增加，发酵乳感官评分呈现增加的趋势。但当甜炼奶添加量>4%，发酵乳感官状态逐渐变差。发酵乳质量最好的是添加4%的甜炼奶。
白砂糖添加量影响到发酵乳的口感，加糖量太低，就会造成过酸的口感，加糖量过高，则口感又过甜。由图2可知，随着白砂糖添加量的增加，感官评分呈现的是先上升后下降趋势。最后得出白砂糖添加量为8%满意度最好。
发酵时间不同，对发酵乳风味影响很大。由图3可知，当发酵乳发酵时间为5h时，产品感官评分最高。
草莓酱椰果果粒添加量太少，食用起来没有太大感觉，但添加量过大，果粒对发酵乳组织状态和凝乳状态产生较大的不良影响。由图4可知，最合适的果粒添加量为7%～9%。
响应面试验
依据设定的试验因素和水平，Box-Benhnken中心组合试验结果见表2。
运用Design-Expert7软件对试验数据进行回归分析，得感官评分值（Y）的回归关系式：
Y=90.20+2.00*A+0.33*B+1.42*C-0.75*D+5.00*A*B-6.25*A*C+3.25*A*D+2.75*B*C-3.25*B*D+2.75*C*D-6.72*A2-3.47*B2-0.60*C2-4.35*D2。
由回归模型方差分析的结果表明，建立的数学模型是显著的，失逆项不显著，表明该数学模型可以很好的拟合试验的真实情况，可以用其预测不同发酵条件下的发酵乳的感官评分。回归模型决定系数R2=0.9940，校正决定系数R2Adj=0.9881。由此可见，回归方程可以比较准确地描述各因素与响应值之间的真实关系，可以利用该回归方程确定最佳配方组成（表3）。
由表2和表3可知，甜炼奶添加量、白砂糖添加量、发酵时间、草莓酱椰果粒添加量对发酵乳的感官品质的影响均达到了显著水平。经试验模型分析，A、B、C、D最适值分别为：3.8%、8.55%、6h、8.05%，感官评分值为91.9197。但考虑到实际情况，将最佳原料配方修正为：甜炼奶添加量为4%，白砂糖添加量8%，发酵时间6h，椰果粒添加量8%。作进一步试验验证，结果表明，在最佳发酵状态下，感官评分值为91（与预测值相差不大）。
响应面图形的等高线表明（图4、图5），四个因素两两之间有较明显的交互作用。
产品质量检测结果
感官检测结果 产品色泽均匀一致，呈乳白色，椰果呈白色；具有椰果草莓发酵乳特有的滋味、气味；组织状态细腻、均匀，无乳清析出；添加的果粒具有其特有的组织状态。
理化检测结果
由表5产品理化结果，表明产品的理化指标完全符合GB19302-2010所规定的要求。
微生物检测结果
由表6产品微生物检测结果，表明产品的细菌卫生学指标符合GB19302-2010所规定的要求。“果粒型”活性乳酸菌发酵乳中的乳酸菌数显著高于普通发酵乳的乳酸菌数。
从图6中可以看出，发酵乳在第2d发生后酸化，且随着天数的增加，后酸化越来越严重，发酵乳的后酸化主要是由于发酵剂菌体继续生长繁殖造成的，乳酸菌消耗剩余的乳糖生产乳酸，从而导致了酸度的升高。GB19302-2010中对成品发酵乳酸度规定：要求酸度不小于70T，根据一般人的消费习惯发酵乳酸度一般控制在70～110T之间。当产品贮存到20d后，酸度超过110T。因此，确定20天内产品较佳。
由图 7可知：pH总的变化呈下降趋势，前9天变化最大，此后略有回升，后又急剧下降。发酵乳在刚发酵结束后，其pH值为4.10左右，在贮存第二十天后变为3.70。通常发酵乳最佳pH是3.7～4.2，为了保险期间，我们确定产品货架期为18天。
贮存中感官品质的变化
图8可以看出，在前6天的贮存期内，感官评分呈现的是上升趋势，第5天，口感达到最适状态。第7天后，产品后味偏酸，但其它正常。18天过后，发酵乳感官评分值达80分，20天过后，发酵乳感官评分值低于70分，25天时，产品出现析水现象。在结合酸度和pH，确定18天为产品货架期。
结论
通过单因素试验和响应面法优化得到“果粒型”活性乳酸菌发酵乳的最佳发酵工艺条件为：甜炼乳添加量4%，白砂糖添加量8%，发酵时间6h，椰果粒添加量8%。获得的发酵乳色泽均匀一致，呈乳白色，椰果呈白色；具有草莓椰果发酵乳特有的滋味、气味；组织状态细腻、均匀，无乳清析出。感官评价、理化指标、微生物检测等均符合发酵乳国家标准（GB19302-2010）。通过产品在4℃保藏期内酸度、pH和感官评分的变化趋势，确定了该产品的货架期为18天。“果粒型”活性乳酸菌发酵乳是一种新型的发酵乳，具有较高的营养价值，能满足更多消费者的口味需求。
（作者单位：深圳市晨光乳业有限公司）
机械加工工艺优化设计 篇12
当前, 我国加工产业正处于转型状态, 在机械加工的过程中, 机床的运用十分广泛。数控加工机组是现代机械加工产业当中的核心, 而模具则是数控加工当中的核心构件。因此, 模具本身的设计和质量与加工行业的发展息息相关。
1 数控技术的发展情况
目前我国的经济技术正处于高速进步当中, 人们的日常需求越来越趋向多样化, 也使得生活当中对于日用品及其它产品的要求越来越高, 而这就导致现代产品的更新换代速度较快, 加工企业小批量生产业务增加。同时, 当前我国轻加工业的生产速度也在不断攀升, 各类日用品的消耗速度也较快, 那么对模具本身的精度要求更高。但当前我国相关模具设计和生产方面仍存在一定的问题, 对模具的使用和制造产生一定的阻碍, 亟待解决[1]。
2 数控铣加工技术的特点
(1) 能力强。对于数控铣加工技术来讲, 其具备较强的复杂加工能力, 在飞机、轮船等制造过程中, 均会应用到数控铣加工技术。其加工质量同产品质量及性能间密切联系。该技术能够进行普通加工技术所无法进行的复杂加工任务。
(2) 质量优。该技术属于数字化技术, 能够在程序操控下完成自行加工操作, 从而防止由于人为因素导致的加工误差等问题。另外, 如果加工期间参数出现错误, 铣加工技术能够借助数控系统对其进行校正、补偿, 从而确保加工顺利进行。
(3) 效率高。与传统的模具零部件加工技术进行比较发现, 数控铣加工技术在进行模具零件加工时效率更高, 特别是针对一些五面体零部件及柔性单元零部件, 一次操作就能够完成多数位置的处理, 可以高效降低因为重复加工而导致的误差出现概率, 同时增快加工速度[2]。
(4) 柔性好。良好的柔性主要表现在对不同零部件模具进行加工期间, 仅需要调整设定程序, 就可以对不同种类的元件进行加工, 从而避免了专门制定工装夹具的问题。由此, 也在很大程度缩减了产品生产及加工的时间, 更适合现代社会小零部件生产的需求。
3 对模具数控编程的基本流程进行优化
在进行模具零部件加工期间, 数控铣加工技术从本质上分析依旧需要在数控机床上操作, 那么, 就需要对数控的编程流程进行控制, 从而确保加工的质量。一般情况下, 流程主要包括准备、方案、编程、定型四个阶段[3]。 (1) 准备阶段。在进行零部件加工前, 需要预先做好准备工作, 编程人员仔细阅读、分析相关数据信息后, 需要对数控编程程序进行制作、处理; (2) 方案阶段。在完成准备阶段后, 编程人员就需要结合车间现有资源, 即刀具、机床、设备、生产能力等条件编订生产零部件模具的相关规程。 (3) 编程阶段。此阶段是整个基本流程中最为重要的环节。程序编订期间, 结合零部件的特性, 构思加工方法及过程, 另外, 需要系统考虑加工机床及车间的情况, 选取合适的夹具等零件, 同时在选定方案的前提上借助计算机计算出相应的运动轨迹。之后利用仿真软件进行认证, 调整刀轨, 进而确保程序的正确性。 (4) 定型阶段。此阶段不仅是数控流程编订的最后阶段, 而且也是极为关键的验收阶段。该阶段较为常用的程序包括CLS格式文件及PRT格式文件。
4 对模具数控刀具进行优化
在进行模具零部件加工期间, 刀具具有十分重要的作用, 为了保障加工质量, 需要对刀具进行优化, 可以从以下两方面入手:其一, 合理选择刀具的类别及型号。刀具在数控铣加工技术中被广泛应用, 主要用于切割模具的成型面, 一般来讲, 较为常用的刀具类别包括球头刀、平头刀等, 型号一般在满足模具零部件质量基础上选用大型号的刀具;其二, 合理选择刀具的材质。在选择刀具的材质方面, 需要结合零部件的原材料及切削要求进行挑选, 尽量避免出现硬质刀具无法完全发挥切割功能而出现浪费的问题。在生产一些形状复杂、硬度较高的零部件时, 尽量选择高速钢材质的刀具, 进而确保符合耐磨性及切割速度、刚想强度等方面的需求[4]。
5 对模具数控零件进行优化
(1) 优化加工方法。在加工模具零部件期间, 首要注意的内容就是确保切割刀能够平稳的在斜面的运行, 不可以出现突然转变运动轨迹的问题, 另外, 保证刀具切割斜面、圆弧等位置时速度稳定。当切割刀同零部件的倾斜面接触时, 会出现一定摩擦, 从而发生共振问题, 那么就需要对切割的长度及切入角进行控制, 减少共振情况发生。
(2) 优化切削量。在进行数控铣加工技术操作期间, 切削量的多少与模具零部件整体质量之间存在紧密关联, 因此, 需要对切削量及切削的速度进行调控, 进而保证零部件表面光滑, 加工质量符合要求。通常来讲, 切削的数量需要建立在零部件原料刚性强度允许的基础上, 保证加工深度同切削深度相统一, 从而降低走刀概率, 提高加工质量。
(3) 优化内斜面。当对模具零部件的内斜面进行铣加工处理时, 需要对入刀方法进行优化, 以往多采取竖直入刀, 就需要相应降低切割的速度, 同时模块零部件表面也较粗糙, 刀具受损较严重。可以采用螺旋入刀的方法, 能够获得良好的切割效果, 但是需要注意入刀的半径。
6 总结
总而言之, 本文对模具零部件应用数控铣加工技术的方法、特点等内容进行了分析, 提出了优化措施, 目的在于更好的提高铣加工技术的水平, 保证零部件加工质量, 降低成本投入, 为生产企业增加经济收益。
参考文献
[1]刘汉华.数控铣加工模具零件工艺优化策略研究[J].科技创新与应用, 2015 (08) :64.
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