材料加工工艺

材料加工工艺（精选12篇）

材料加工工艺 篇1

1 激光是原子核外电子受激辐射经光放大而形成的光辐射。

它能有效地解决传统加工方法无法解决的问题, 尤其是那些高硬度、高脆性材料的切割加工。

1.1 激光切割的过程

激光是利用经过聚焦的高功率激光束 (常用C02连续或YAG脉冲激光) 照射被加工物体表面, 并辅助同轴喷射具有一定压力的气体 (可以是压缩空气、氧气或惰性气体如氮气、氩气等) , 光束的能量以及活性辅助气体与工件材质发生化学反应的反应热被材料吸收, 使材料熔化甚至汽化, 随着光束与工件的相对移动, 最终在工件上形成切缝。

1.2 激光切割的特点

与线切割、慢走丝、电脉冲等切割方法相比, 激光切割无磨损、零件不受外力, 效率高, 噪声低, 精度高, 生产成本低, 质量可靠等优点;与电子束相比, 激光加工不受电磁干扰。

目前所涉及激光切割加工的产品共30余种零件, 涵盖了静子环、导向器、扩压器、燃烧室、风扇机匣等产品;材料主要分为3类:不锈钢、钛合金、高温合金;加工的结构主要为切不同形状的孔。

2 激光切割原理与试验

2.1 激光切割

激光对材料的切割实质上就是对材料进行破坏。激光束打到工件表面, 工件表面就会吸收和反射激光, 这种吸收和反射主要取决于工件的材料种类。工件表面吸收激光能量, 使自身温度上升, 从而改变工件的结构和性能, 造成不可逆的破坏。

激光切割大致可分为汽化切割、熔化切割、氧助熔化切割和控制断裂切割四类。本文涉及到的激光切割属于熔化切割, 就是利用一定功率密度的激光束加热工件使之熔化, 形成孔洞, 同时依靠非氧化性辅助气流把孔洞熔融材料吹除、带走, 形成割缝。

2.2 试验条件

2.2.1 试验设备

本试验使用的激光切割设备为德国DMG公司的LASERTEC80FC。LASERTEC 80FC配备的激光器为Lasag系列的FLS352N激光发生器。

2.2.2 试片材料及规格

工艺试验是依据公司产品的材料、结构等特点进行制作, 材料主要为不锈钢、钛合金、高温合金, 每种的厚度都为 (1, 1.5, 2, 2.5, 3, 单位为mm) 。

2.2.3 去离子水浓度

去离子水浓度要求2微西门子以下, 最高不要超过5微西门子。

3 激光切割工艺试验方案

3.1 工艺试验问题点

工件在切割前, 要对工件的加工工艺点进行分析, 如工件的材料、厚度、切割路径、尺寸精度、切割质量因素影响 (含气体的种类、压力、纯度等) 等。零件的轮廓精度主要靠数控系统来保证。

零件的尺寸精度主要取决于工作台的机械精度和系统控制精度, 而影响切割表面质量的因素很多, 如激光、聚焦透镜、机械控制系统、材料、工艺参数等。

3.2 激光切割质量检验标准

切割质量主要对切口表面形貌 (波纹度、表面粗糙度) 、切口的垂直度、背面挂渣量、尺寸精度等要素来评价。我公司产品切口表面质量的检验方法有两种:一是目视检查;二是重熔层检查。

3.3 打孔点位置

激光切割要从一个起始点开始切割, 这个点被称为打孔点, 即指激光束开始一次完整的轮廓切割之前在板上击穿的一个很小的孔, 又被称为引弧孔或切割起始孔。对于一般精度较高的产品都将打孔点设置在板材废料区以保证加工质量, 同时要插入必要的切割引入、引出线。

3.4 光束半径补偿

由于激光束存在发散现象, 因此聚焦后不可能是一个几何点而是一个具有一定直径的光斑, 精密切割时为满足零件的尺寸要求必须对其进行半径的自动补偿, 在实际的激光切割中, 光斑直径一般在0.1-0.2mm, 自动补偿时激光束中心轨迹偏离理论轮廓一个光斑半径, 并对偏移后的中心轨迹进行处理。激光束的半径补偿同其他刀具半径补偿一样, 在程序中置入所采用的加工刀具的半径值。

3.5 激光功率

激光切割机在加工过程中存在最佳的功率范围, 当功率较小时, 光束的能量不足使金属快速熔化, 同时辅助气体的压力不能很快清除熔融金属, 使切割表面粗糙度增大;随着激光功率的增大, 开始获得较好的切口质量;当激光功率进一步增大时, 单位时间内切割光斑中心处的能量密度增大, 作用在材料单位面积上的激光能量增加, 产生的热量增加, 板材的熔化量也随着增大, 但由于熔化物流动性差, 致使熔渣不能及时排出, 而且辅助气体的流量不能足以及时冷却切口会使切口产生烧灼现象, 出现不规则纹理, 从而引起切口表面质量的下降。

3.6 切割速度

切割用的激光束能量呈高斯分布, 切割速度过高, 激光与材料相互作用的时间短, 作用于工件表面上起作用的有效的光斑面积减小, 切口宽度相应的减小, 而光束的照射点向切口前沿靠近, 切口前沿的熔化速度跟不上激光束的前移速度, 切口出现后拖线, 切口表面粗糙度增加和切口下部出现挂渣;切割速度过低, 激光与材料相互作用的时间加长, 对材料起作用的有效光斑的面积增大, 切口宽度自然随之增大, 而此时切割速度跟不上熔化速度, 过剩的反应热使切口发生过度熔化, 热影响区随之增大, 从而形成较宽的、不整齐的切口。

3.7 辅助气体种类、压力

激光切割需用辅助气体, 对辅助气体的基本要求是:进入切口的气流量要大, 速度要高, 主要涉及到辅助气体的种类、压力和纯度。辅助气体的主要作用有几点: (1) 充足的气体将熔融材料喷射带出; (2) 冷却作用; (3) 有利于提高工件对激光的吸收率; (4) 提高切割速度; (5) 获得更佳的切割质量。保护气体我们常用氮气、氩气和氧气, 压力为10-15Bar。

综上所述, 激光功率、切割速度、辅助气体压力等对切缝质量均有较大影响, 除此之外, 光束直径、散焦量等参数对切割质量均有一定程度的影响, 在试验中使用的设备为LASERTEC 80FC, 激光功率通过调节脉宽、频率、电压进行控制。进给速度、辅助气体压力在数控程序中自行设定。

4 激光切割试验及结果

本试验根据试验方案进行展开, 分别对不锈钢试片、高温合金试片和钛合金试片进行了激光切割试验。

将工艺试验中确定的工艺参数及数控程序用于加工相同材料及厚度的正式产品, 可得到相同的表面质量和尺寸精度, 所以在加工正式产品前一般都先对相同材料及厚度的试片进行试切, 以降低废品率和生产成本。

5 结论

本文针对不锈钢、钛合金、高温合金板材进行激光切割试验研究, 通过试验得出如下主要结论:

5.1 脉宽、频率、电压、激光功率、切割速度、保护气体压力等工艺参数的确定只与零件材料及厚度有关, 与切缝形状及大小无关。

5.2 在加工每批正式产品前, 先对相同材料及厚度的试片进行试切, 切割质量稳定后, 固化加工参数和数控程序。

在今后的工作中, 继续在航空产品中, 开展不同材料、不同厚度的激光切割试验, 建立激光切割工艺参数数据库;开展激光三维切割及打孔工艺技术研究。

总之, 在产品研制过程中, 激光加工工艺技术在某些方面将逐步替代, 而且一定会起到越来越关键的作用。

摘要：目前, 在航空发动机产品中, 很多零件需要进行孔的加工, 为了高效、准确的加工出高质量的孔, 激光切割无疑是较好的加工方法, 本文根据我公司研制产品结构及设计要求开展了针对航空产品加工孔时进行不同材料的工艺研究, 阐述了激光切割的基本原理, 确定了不同金属板材激光切割工艺试验方案, 得出了工艺试验研究的结论。

关键词：材料,激光切割,工艺研究

参考文献

[1]张永康.激光加工技术[M].北京:化学工业出版社, 2004.[1]张永康.激光加工技术[M].北京:化学工业出版社, 2004.

[2]LASERTEC80FC激光切割机培训教程.DMG公司培训教材.2008.[2]LASERTEC80FC激光切割机培训教程.DMG公司培训教材.2008.

材料加工工艺 篇2

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塑料齿轮正朝着更大的尺寸、更复杂的几何形状、更高强度的方向发展，同时高性能树脂和长玻纤填充的复合材料起到了重要的推动作用。

塑料齿轮在过去的50年里经历了从新型材料到重要的工业材料的一个变化历程。今天它们已经深入到许多不同的应用领域中，如汽车、手表、缝纫机、结构控制设施和导弹等，起到传递扭矩和运动形式的作用。除了现有的应用领域以外，新的、更难加工的齿轮应用领域将不断的出现，这种趋势还在深入发展中。

汽车工业已经成为塑料齿轮发展最快的一大领域，这一成功的变化是令人鼓舞的。汽车制造厂商正努力寻找各种汽车驱动的辅助系统，他们需要的是马达和齿轮等而不是功率、液压或者电缆。这种变化使得塑料齿轮深入应用到很多应用领域，从升降门、座位、跟踪前灯到刹车传动器、电动节气门段、涡轮调解装置等。

塑料动力齿轮的应用进一步拓宽。在一些大尺寸要求的应用领域，塑料齿轮经常用来替代金属齿轮，如使用塑料的洗衣机传动装置等，这改变着齿轮在尺寸上的应用限度。塑料齿轮也应用到其它很多领域，如通风和空调系统(HVAC)的减振驱动器、流动设施中的阀门传动、公共休息室中的自动冲扫器、小型航空器上用的控制表层稳定的动力螺旋器、军用领域中的螺砣仪以及操纵装置。大尺寸、高强度的塑料齿轮

由于塑料齿轮成型上的优势以及可以成型更大、高精度和高强度的特征，这是塑料齿轮得以发展的一个重要原因。早期的塑料齿轮发展趋势一般是跨度小于1英寸，传输能力不超过0.25马力的直齿轮。现在齿轮可以做成许多不同的结构，传输动力一般为2马力，直径范围为4-6英寸。预测到2010年，塑料齿轮成型直径可以达到18英寸，传送能力可以提高到10马力以上。

如何设计出一个齿轮构型，在传送动力最大化的同时让传送错误和噪音最小化，还面临着很多难题。这就对齿轮的同心性、齿形以及其它的特性提出了很高的加工精确要求。某些斜齿轮，可能需要复杂的成型动作来制造最终的产品，其它的齿轮在较厚部分需要使用芯齿来减少收缩。虽然很多成型专家使用了最新的聚合材料、设备和加工技术达到了生产新一代塑料齿轮的能力，但是对于所有的加工者来说，将面临的一个真正的挑战是如何配合制造这种整个高精度产品。

控制的难点

高精度齿轮允许的公差一般很难用美国塑料工业协会(SPI)所说明的“好”来形容。但是今天多数成型专家使用最新的配有加工控制单元的成型机器，在一个复杂的窗口上，控制成型温度的精度、注射压力以及其它的变量来成型精密的齿轮。一些齿轮成型专家使用更先进的方法，他们在型腔里安置温度和压力传感器来提高成型的一致性和重复性。精密齿轮的生产商也需要使用专业的检测设备，如用来控制齿轮质量的双齿侧面的滚动检测器、评估齿轮齿面以及其它特征的电脑控制检测器。但是拥有正确的设备仅仅是个开始。那些试图进入精度齿轮行业的成型商也必须调整他们的成型环境来确保他们生产的齿轮，在每一次注塑、每一次型腔都尽可能的一致。由于在生产精密齿轮的时候，技工的行为往往是决定性的因素，因此他们必须着力于对员工的培训和操作过程的控制。

由于齿轮的尺寸容易受季节性温度变换的影响，甚至打开门让一个叉车通过引起的温度波动都能影响齿轮的尺寸精度，因此模塑厂商需要严格控制成型区的环境条件。其它需要考虑的因素还包括：一个稳定的动力供给，可控制聚合物温度和湿度的适宜干燥设备，配有恒定的气流的冷却单元。有些场合使用自动化技术，通过一个反复的动作，将齿轮从成型的位置移开并放置在传送单元上，达到冷却方式的一致。

重要的成型冷却步骤

高精密零件的加工与一般成型加工的要求相比较，需要注意更多的细节问题以及达到精确测量水平所要求的测量技术。这一工具必须确保每一次成型的腔内成型温度和冷却速率相同。精密齿轮加工中最常见的问题是如何处理齿轮对称性冷却以及各模腔间一致性的问题。

精密齿轮的模具一般不超过4个型腔。由于第一代的模具只生产一个齿轮，很少有具体的说明，轮齿嵌入物经常用来减少二次切削的成本。

精密齿轮应该从齿轮中心位置的一个浇口处注入。多浇口易形成熔合线，改变压力分布和收缩，影响齿轮公差。对于玻纤增强的材料，由于纤维沿着焊接线成放射状排列，使用多浇口时易造成半径的偏心的“碰撞”。

一个成型专家能控制好齿槽处的变形，获得可控的、一致性的、均匀的收缩能力的产品是以良好的设备、成型设计、所用的材料伸展能力以及加工条件为前提的。在成型时，要求精密控制成型表面的温度、注射压力和冷却过程。其它的重要因素还包括壁厚、浇口尺寸和位置、填料类型、用量和方向、流速和成型内应力。

最常见的塑料齿轮是直齿、圆柱形蜗轮和斜齿轮，几乎所有用金属制造的齿轮都可以用塑料来制造。齿轮常用分瓣模腔来成型。斜齿轮加工时由于注射时必须让齿轮或者形成齿的齿轮环进行旋转，所以要求注意其细节。

蜗轮运行时产生的噪音比直齿小，成型后通过旋出型腔或者用多个滑动机构移出。如果使用滑动机构，必须高精确操作，避免在齿轮上出现明显的分缝线。

新工艺和新树脂

更多的先进的塑料齿轮成型方法正在被开发出来。例如二次注射成型法，通过在轮轴和轮齿之间设计一个弹性体的方法，使齿轮运行起来更安静，在齿轮突然停止运转时，能够较好的吸收振动，避免轮齿损坏。轮轴可以被重新模塑上其它材料，可以选择柔韧性更好或者价值更高、自润滑效果更好的复合材料。同时研究了气辅法和注射压缩模塑法，作为改善轮齿质量、齿轮整体精度、减小内应力的一种方法。

除了齿轮本身以外，成型人员还需要注意齿轮的设计结构。结构中齿轮轴的位置必须成线性排列才能保证齿轮成一直线运行，即使在负荷和温度改变的情况下，因此结构的尺寸稳定性和精度是非常重要的。考虑到这个因素，应该使用玻纤增强材料或矿物填充的聚合物等材料做成具有一定刚性的齿轮结构。

现在，在精密齿轮制造领域，一系列的工程性热塑性塑料的出现给加工人员提供了比以前更多的选择机会。乙缩醛类、PBT和聚酰胺等最常用的材料，可以生产出优良的耐疲劳、耐磨损、光滑性、耐高切线应力强度性能，能承受诸如往复式马达运转等造成的振动负荷的齿轮设备。对于结晶性的聚合物必须在足够高的温度下成型，保证材料的充分结晶，否则在使用时由于温度升到成型温度以上，材料发生二次结晶而导致齿轮尺寸变化。

乙缩醛作为一个重要的齿轮制造材料广泛应用于汽车、器具、办公设备等领域，已有40多年的历史。它的尺寸稳定性能和高耐疲劳和抗化学性可承受温度高达90 ℃以上。和金属以及其它塑料材料相比，它具有优异的润滑性能。

PBT聚酯可制造出非常光滑的表面，不进行填充改性其最大工作温度可达150℃，玻纤增强后的产品工作温度可达170℃。与乙缩醛、其它类型塑料以及金属材料的产品比较，它运行良好，经常用于齿轮的结构中。

聚酰胺材料，与其它的塑料材料和金属材料比较，具有韧性好和经久耐用的性质，常用于涡轮传动设计和齿轮框架等应用领域。聚酰胺齿轮未填充时运行温度可达150℃，玻纤增强后的产品工作温度可达175℃。但是聚酰胺具有吸湿或润滑剂而造成尺寸变化的特征，使得它们不适合用于精密齿轮领域。

聚苯硫醚（PPS）的高硬度、尺寸稳定性、耐疲劳和耐化学性能的温度可达到200℃。它的应用正深入到工作条件要求苛刻的应用领域、汽车业以及其它终端用途等。

液晶聚合物(LCP)做成的精密齿轮尺寸稳定性好。它可以忍受高达220℃的温度，具有高抗化学性能和低成型收缩变化。使用该材料已经做出齿厚约0.066 mm的成型齿轮，相当于人头发直径的2/3大小。

热塑性弹性体能使齿轮运行更安静，做成的齿轮柔韧性更好，能够很好的吸收冲击负荷。例如，共聚酯类的热塑性弹性体做成的一个低动力、高速的齿轮，当保证足够的尺寸稳定性和硬度的时候，运行时允许出现一些偏差，同时能够降低运行噪音。这样的一个应用例子是窗帘传动器中使用的齿轮。

在温度相对较低、腐蚀性化学环境或者高磨损环境中，聚乙烯、聚丙烯和超高分子量聚乙烯等材料也已被用于齿轮生产。也考虑了其它的聚合材料，但在齿轮应用中受到了许多苛刻的限要求限制，例如聚碳酸酯润滑性能、耐化学性和耐疲劳性能不好；ABS和LDPE材料通常不能满足精密齿轮的润滑性能、耐疲劳性能、尺寸稳定性以及耐热、抗蠕变等性能要求。这样的聚合物大多数用于常规的、低负荷或者低速运转的齿轮领域。

使用塑料齿轮的优势

与同等尺寸的塑料齿轮相比，金属齿轮运行良好，温度和湿度变化时的尺寸稳定性好。但是与金属材料相比，塑料在成本、设计、加工和性能上具有很多优势。

与金属成型相比，塑料成型的固有的设计自由度保证了更高效的齿轮制造。可以用塑料成型内齿轮、齿轮组、蜗轮等产品，而这很难以一个合理的价格使用金属材料来成型。塑料齿轮应用领域比金属齿轮宽，因此它们推动了齿轮朝着承受更高负荷、传送更大动力的方向发展。塑料齿轮同时也是一种满足低静音运行要求的重要材料，这就要求有高精度、新型齿形和润滑性或柔韧性优异的材料出现。

塑料制造的齿轮一般不需要二次加工，所以相对于冲压件和机造件金属齿轮，在成本上保证了50%到90%水平的降低。塑料齿轮比金属齿轮轻、惰性好，可用在金属齿轮易腐蚀、退化的环境中，例如水表和化学设备的控制。

和金属齿轮相比，塑料齿轮可以偏转变形来吸收冲击载荷的作用，能较好的分散轴偏斜和错齿造成的局部负荷变化。许多塑料固有的润滑特征使得它们成了打印机、玩具和其它低负荷运转机构的理想齿轮材料，这里不包括润滑剂。除了运行在干燥的环境中，齿轮还可用油脂或油来润滑。

材料的增强作用

齿轮和结构材料的说明中，应该考虑到纤维和填料对树脂材料性能的重要作用。例如当乙缩醛共聚物填充25%的短玻纤（2mm或更小）的填料后，它的拉伸强度在高温下增大2倍，硬度升3倍。使用长玻纤（10 mm或者更小）填料可提高强度、抗蠕变能力、尺寸稳定性、韧性、硬度、磨损性能等以及其它的更多性能。因为可获得需要的硬度、良好的可控热膨胀性能，在大尺寸齿轮和结构应用领域，长玻纤增强材料正成为一种具有吸引力的备选材料。

塑料齿轮加工工艺及材料简介

塑料齿轮正朝着更大的尺寸、更复杂的几何形状、更高强度的方向发展，同时高性能树脂和长玻纤填充的复合材料起到了重要的推动作用。

塑料齿轮在过去的50年里经历了从新型材料到重要的工业材料的一个变化历程。今天它们已经深入到许多不同的应用领域中，如汽车、手表、缝纫机、结构控制设施和导弹等，起到传递扭矩和运动形式的作用。除了现有的应用领域以外，新的、更难加工的齿轮应用领域将不断的出现，这种趋势还在深入发展中。

汽车工业已经成为塑料齿轮发展最快的一大领域，这一成功的变化是令人鼓舞的。汽车制造厂商正努力寻找各种汽车驱动的辅助系统，他们需要的是马达和齿轮等而不是功率、液压或者电缆。这种变化使得塑料齿轮深入应用到很多应用领域，从升降门、座位、跟踪前灯到刹车传动器、电动节气门段、涡轮调解装置等。

塑料动力齿轮的应用进一步拓宽。在一些大尺寸要求的应用领域，塑料齿轮经常用来替代金属齿轮，如使用塑料的洗衣机传动装置等，这改变着齿轮在尺寸上的应用限度。塑料齿轮也应用到其它很多领域，如通风和空调系统(HVAC)的减振驱动器、流动设施中的阀门传动、公共休息室中的自动冲扫器、小型航空器上用的控制表层稳定的动力螺旋器、军用领域中的螺砣仪以及操纵装置。

大尺寸、高强度的塑料齿轮

由于塑料齿轮成型上的优势以及可以成型更大、高精度和高强度的特征，这是塑料齿轮得以发展的一个重要原因。早期的塑料齿轮发展趋势一般是跨度小于1英寸，传输能力不超过0.25马力的直齿轮。现在齿轮可以做成许多不同的结构，传输动力一般为2马力，直径范围为4-6英寸。预测到2010年，塑料齿轮成型直径可以达到18英寸，传送能力可以提高到10马力以上。

如何设计出一个齿轮构型，在传送动力最大化的同时让传送错误和噪音最小化，还面临着很多难题。这就对齿轮的同心性、齿形以及其它的特性提出了很高的加工精确要求。某些斜齿轮，可能需要复杂的成型动作来制造最终的产品，其它的齿轮在较厚部分需要使用芯齿来减少收缩。虽然很多成型专家使用了最新的聚合材料、设备和加工技术达到了生产新一代塑料齿轮的能力，但是对于所有的加工者来说，将面临的一个真正的挑战是如何配合制造这种整个高精度产品。

沙发大中小发表于 2009-6-10 16:05 只看该作者

控制的难点

高精度齿轮允许的公差一般很难用美国塑料工业协会(SPI)所说明的“好”来形容。但是今天多数成型专家使用最新的配有加工控制单元的成型机器，在一个复杂的窗口上，控制成型温度的精度、注射压力以及其它的变量来成型精密的齿轮。一些齿轮成型专家使用更先进的方法，他们在型腔里安置温度和压力传感器来提高成型的一致性和重复性。

精密齿轮的生产商也需要使用专业的检测设备，如用来控制齿轮质量的双齿侧面的滚动检测器、评估齿轮齿面以及其它特征的电脑控制检测器。但是拥有正确的设备仅仅是个开始。那些试图进入精度齿轮行业的成型商也必须调整他们的成型环境来确保他们生产的齿轮，在每一次注塑、每一次型腔都尽可能的一致。由于在生产精密齿轮的时候，技工的行为往往是决定性的因素，因此他们必须着力于对员工的培训和操作过程的控制。

由于齿轮的尺寸容易受季节性温度变换的影响，甚至打开门让一个叉车通过引起的温度波动都能影响齿轮的尺寸精度，因此模塑厂商需要严格控制成型区的环境条件。其它需要考虑的因素还包括：一个稳定的动力供给，可控制聚合物温度和湿度的适宜干燥设备，配有恒定的气流的冷却单元。有些场合使用自动化技术，通过一个反复的动作，将齿轮从成型的位置移开并放置在传送单元上，达到冷却方式的一致。

重要的成型冷却步骤

高精密零件的加工与一般成型加工的要求相比较，需要注意更多的细节问题以及达到精确测量水平所要求的测量技术。这一工具必须确保每一次成型的腔内成型温度和冷却速率相同。精密齿轮加工中最常见的问题是如何处理齿轮对称性冷却以及各模腔间一致性的问题。

精密齿轮的模具一般不超过4个型腔。由于第一代的模具只生产一个齿轮，很少有具体的说明，轮齿嵌入物经常用来减少二次切削的成本。

精密齿轮应该从齿轮中心位置的一个浇口处注入。多浇口易形成熔合线，改变压力分布和收缩，影响齿轮公差。对于玻纤增强的材料，由于纤维沿着焊接线成放射状排列，使用多浇口时易造成半径的偏心的“碰撞”。

一个成型专家能控制好齿槽处的变形，获得可控的、一致性的、均匀的收缩能力的产品是以良好的设备、成型设计、所用的材料伸展能力以及加工条件为前提的。在成型时，要求精密控制成型表面的温度、注射压力和冷却过程。其它的重要因素还包括壁厚、浇口尺寸和位置、填料类型、用量和方向、流速和成型内应力。

最常见的塑料齿轮是直齿、圆柱形蜗轮和斜齿轮，几乎所有用金属制造的齿轮都可以用塑料来制造。齿轮常用分瓣模腔来成型。斜齿轮加工时由于注射时必须让齿轮或者形成齿的齿轮环进行旋转，所以要求注意其细节。

蜗轮运行时产生的噪音比直齿小，成型后通过旋出型腔或者用多个滑动机构移出。如果使用滑动机构，必须高精确操作，避免在齿轮上出现明显的分缝线。

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板凳大中小发表于 2009-6-10 16:05 只看该作者

新工艺和新树脂

更多的先进的塑料齿轮成型方法正在被开发出来。例如二次注射成型法，通过在轮轴和轮齿之间设计一个弹性体的方法，使齿轮运行起来更安静，在齿轮突然停止运转时，能够较好的吸收振动，避免轮齿损坏。轮轴可以被重新模塑上其它材料，可以选择柔韧性更好或者价值更高、自润滑效果更好的复合材料。同时研究了气辅法和注射压缩模塑法，作为改善轮齿质量、齿轮整体精度、减小内应力的一种方法。

除了齿轮本身以外，成型人员还需要注意齿轮的设计结构。结构中齿轮轴的位置必须成线性排列才能保证齿轮成一直线运行，即使在负荷和温度改变的情况下，因此结构的尺寸稳定性和精度是非常重要的。考虑到这个因素，应该使用玻纤增强材料或矿物填充的聚合物等材料做成具有一定刚性的齿轮结构。

现在，在精密齿轮制造领域，一系列的工程性热塑性塑料的出现给加工人员提供了比以前更多的选择机会。乙缩醛类、PBT和聚酰胺等最常用的材料，可以生产出优良的耐疲劳、耐磨损、光滑性、耐高切线应力强度性能，能承受诸如往复式马达运转等造成的振动负荷的齿轮设备。对于结晶性的聚合物必须在足够高的温度下成型，保证材料的充分结晶，否则在使用时由于温度升到成型温度以上，材料发生二次结晶而导致齿轮尺寸变化。

乙缩醛作为一个重要的齿轮制造材料广泛应用于汽车、器具、办公设备等领域，已有40多年的历史。它的尺寸稳定性能和高耐疲劳和抗化学性可承受温度高达90 ℃以上。和金属以及其它塑料材料相比，它具有优异的润滑性能。

PBT聚酯可制造出非常光滑的表面，不进行填充改性其最大工作温度可达150℃，玻纤增强后的产品工作温度可达170℃。与乙缩醛、其它类型塑料以及金属材料的产品比较，它运行良好，经常用于齿轮的结构中。

聚酰胺材料，与其它的塑料材料和金属材料比较，具有韧性好和经久耐用的性质，常用于涡轮传动设计和齿轮框架等应用领域。聚酰胺齿轮未填充时运行温度可达150℃，玻纤增强后的产品工作温度可达175℃。但是聚酰胺具有吸湿或润滑剂而造成尺寸变化的特征，使得它们不适合用于精密齿轮领域。

聚苯硫醚（PPS）的高硬度、尺寸稳定性、耐疲劳和耐化学性能的温度可达到200℃。它的应用正深入到工作条件要求苛刻的应用领域、汽车业以及其它终端用途等。

液晶聚合物(LCP)做成的精密齿轮尺寸稳定性好。它可以忍受高达220℃的温度，具有高抗化学性能和低成型收缩变化。使用该材料已经做出齿厚约0.066 mm的成型齿轮，相当于人头发直径的2/3大小。

热塑性弹性体能使齿轮运行更安静，做成的齿轮柔韧性更好，能够很好的吸收冲击负荷。例如，共聚酯类的热塑性弹性体做成的一个低动力、高速的齿轮，当保证足够的尺寸稳定性和硬度的时候，运行时允许出现一些偏差，同时能够降低运行噪音。这样的一个应用例子是窗帘传动器中使用的齿轮。

在温度相对较低、腐蚀性化学环境或者高磨损环境中，聚乙烯、聚丙烯和超高分子量聚乙烯等材料也已被用于齿轮生产。也考虑了其它的聚合材料，但在齿轮应用中受到了许多苛刻的限要求限制，例如聚碳酸酯润滑性能、耐化学性和耐疲劳性能不好；ABS和LDPE材料通常不能满足精密齿轮的润滑性能、耐疲劳性能、尺寸稳定性以及耐热、抗蠕变等性能要求。这样的聚合物大多数用于常规的、低负荷或者低速运转的齿轮领域。

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地板大中小发表于 2009-6-10 16:06 只看该作者

使用塑料齿轮的优势

与同等尺寸的塑料齿轮相比，金属齿轮运行良好，温度和湿度变化时的尺寸稳定性好。但是与金属材料相比，塑料在成本、设计、加工和性能上具有很多优势。

与金属成型相比，塑料成型的固有的设计自由度保证了更高效的齿轮制造。可以用塑料成型内齿轮、齿轮组、蜗轮等产品，而这很难以一个合理的价格使用金属材料来成型。塑料齿轮应用领域比金属齿轮宽，因此它们推动了齿轮朝着承受更高负荷、传送更大动力的方向发展。塑料齿轮同时也是一种满足低静音运行要求的重要材料，这就要求有高精度、新型齿形和润滑性或柔韧性优异的材料出现。

塑料制造的齿轮一般不需要二次加工，所以相对于冲压件和机造件金属齿轮，在成本上保证了50%到90%水平的降低。塑料齿轮比金属齿轮轻、惰性好，可用在金属齿轮易腐蚀、退化的环境中，例如水表和化学设备的控制。

和金属齿轮相比，塑料齿轮可以偏转变形来吸收冲击载荷的作用，能较好的分散轴偏斜和错齿造成的局部负荷变化。许多塑料固有的润滑特征使得它们成了打印机、玩具和其它低负荷运转机构的理想齿轮材料，这里不包括润滑剂。除了运行在干燥的环境中，齿轮还可用油脂或油来润滑。

材料的增强作用

齿轮和结构材料的说明中，应该考虑到纤维和填料对树脂材料性能的重要作用。例如当乙缩醛共聚物填充25%的短玻纤（2mm或更小）的填料后，它的拉伸强度在高温下增大2倍，硬度升3倍。使用长玻纤（10 mm或者更小）填料可提高强度、抗蠕变能力、尺寸稳定性、韧性、硬度、磨损性能等以及其它的更多性能。因为可获得需要的硬度、良好的可控热膨胀性能，在大尺寸齿轮和结构应用领域，长玻纤增强材料正成为一种具有吸引力的备选材料。

塑料齿轮在绝大多数的应用领域内，多采用（POM）和尼龙（PA66）。其主要原因是它们具有较非结晶态塑料更优良的抗疲劳性、高强度、高耐磨性。

塑料齿轮相对于金属齿轮存在很多优势：塑料齿轮具有质量轻、工作噪音小、耐磨损、无需润滑、可以成型较为复杂的形状，大批量生产成本较低等优点。但是由于塑料材质的局限，塑料齿轮存在着精度低，使用寿命短等缺点，随着新材料的应用以及制造技术的发展，塑料齿轮的精度越来越高了寿命也越来越强，塑料齿轮目前广泛用于汽车仪表，大灯调节器传动，打印机，复印机传动，VCM镜头传动等领域。

深圳兆威市一家专业生产塑料齿轮的厂家，对于塑料齿轮的设计生产，我们在精度上严格要求，以至于我们现在塑料齿轮的精度达到了JGMA 0级。我们拥有先进的生产技术，先进的仪器设备，在产品的设计生产上我们要求严格，精益求精，在不懈的努力和追求下，产品能够满足广大客户的需求。

在2007年以突破0.1mm的注塑成型被深圳市科技局授予高新技术企业称号，以微量精密的注塑在2009年与橡胶模具国家工程研究中心共同创建了国内首家“微细精密注塑成型与模具技术中心” 并且通过与索尼、松下、三洋等国际知名企业的合作，直接参与国际化竞争，使公司的技术能力、管理水平不断提升。

相对金属齿轮，塑料齿轮具有质量轻、工作噪音小、耐磨损无需润滑、可以成型较复杂的形状、大批量生产成本低等优点。但由于塑料本身具有收缩、吸水，相对金属强度也比较弱，对工作环境要求高，对

温度较为敏感等特性。因而，塑料齿轮同时就有精度低、寿命短、使用环境高等缺点。随着新材料的应用及制造技术的发展，塑料齿轮的

精度越来越高，寿命也越来越长，并广泛应用于仪器、仪表、玩具、汽车、打印机等行业。

直齿轮：加工容易，便于提高精度，是齿轮中最基本的形式。

斜齿轮：重合度大，传动平稳，适于高速重载传动，缺点是传动过程中产生轴向力。

人字齿轮：可视为有两个螺旋角相同而旋向相反的斜齿轮所组成，它除具有斜齿轮的特点外，还能够自相平衡传动过程中产生的轴向力，从而可以采用大的 螺旋角，进一步提高承载能力平衡性。

塑料齿轮加工工艺及材料简介

2007-1-30 19:12:00 【文章字体：

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塑料齿轮正朝着更大的尺寸、更复杂的几何形状、更高强度的方向发展，同时高性能树脂和长玻纤填充的复合材料起到了重要的推动作用。

塑料齿轮在过去的50年里经历了从新型材料到重要的工业材料的一个变化历程。今天它们已经深入到许多不同的应用领域中，如汽车、手表、缝纫机、结构控制设施和导弹等，起到传递扭矩和运动形式的作用。除了现有的应用领域以外，新的、更难加工的齿轮应用领域将不断的出现，这种趋势还在深入发展中。

汽车工业已经成为塑料齿轮发展最快的一大领域，这一成功的变化是令人鼓舞的。汽车制造厂商正努力寻找各种汽车驱动的辅助系统，他们需要的是马达和齿轮等而不是功率、液压或者电缆。这种变化使得塑料齿轮深入应用到很多应用领域，从升降门、座位、跟踪前灯到刹车传动器、电动节气门段、涡轮调解装置等。

塑料动力齿轮的应用进一步拓宽。在一些大尺寸要求的应用领域，塑料齿轮经常用来替代金属齿轮，如使用塑料的洗衣机传动装置等，这改变着齿轮在尺寸上的应用限度。塑料齿轮也应用到其它很多领域，如通风和空调系统(HVAC)的减振驱动器、流动设施中的阀门传动、公共休息室中的自动冲扫器、小型航空器上用的控制表层稳定的动力螺旋器、军用领域中的螺砣仪以及操纵装置。

大尺寸、高强度的塑料齿轮

由于塑料齿轮成型上的优势以及可以成型更大、高精度和高强度的特征，这是塑料齿轮得以发展的一个重要原因。早期的塑料齿轮发展趋势一般是跨度小于1英寸，传输能力不超过0.25马力的直齿轮。现在齿轮可以做成许多不同的结构，传输动力一般为2马力，直径范围为4-6英寸。预测到2010年，塑料齿轮成型直径可以达到18英寸，传送能力可以提高到10马力以上。

如何设计出一个齿轮构型，在传送动力最大化的同时让传送错误和噪音最小化，还面临着很多难题。这就对齿轮的同心性、齿形以及其它的特性提出了很高的加工精确要求。某些斜齿轮，可能需要复杂的成型动作来制造最终的产品，其它的齿轮在较厚部分需要使用芯齿来减少收缩。虽然很多成型专家使用了最新的聚合材料、设备和加工技术达到了生产新一代塑料齿轮的能力，但是对于所有的加工者来说，将面临的一个真正的挑战是如何配合制造这种整个高精度产品。

控制的难点

高精度齿轮允许的公差一般很难用美国塑料工业协会(SPI)所说明的“好”来形容。但是今天多数成型专家使用最新的配有加工控制单元的成型机器，在一个复杂的窗口上，控制成型温度的精度、注射压力以及其它的变量来成型精密的齿轮。一些齿轮成型专家使用更先进的方法，他们在型腔里安置温度和压力传感器来提高成型的一致性和重复性。

精密齿轮的生产商也需要使用专业的检测设备，如用来控制齿轮质量的双齿侧面的滚动检测器、评估齿轮齿面以及其它特征的电脑控制检测器。但是拥有正确的设备仅仅是个开始。那些试图进入精度齿轮行业的成型商也必须调整他们的成型环境来确保他们生产的齿轮，在每一次注塑、每一次型腔都尽可能的一致。由于在生产精密齿轮的时候，技工的行为往往是决定性的因素，因此他们必须着力于对员工的培训和操作过程的控制。

由于齿轮的尺寸容易受季节性温度变换的影响，甚至打开门让一个叉车通过引起的温度波动都能影响齿轮的尺寸精度，因此模塑厂商需要严格控制成型区的环境条件。其它需要考虑的因素还包括：一个稳定的动力供给，可控制聚合物温度和湿度的适宜干燥设备，配有恒定的气流的冷却单元。有些场合使用自动化技术，通过一个反复的动作，将齿轮从成型的位置移开并放置在传送单元上，达到冷却方式的一致。

重要的成型冷却步骤

高精密零件的加工与一般成型加工的要求相比较，需要注意更多的细节问题以及达到精确测量水平所要求的测量技术。这一工具必须确保每一次成型的腔内成型温度和冷却速率相同。精密齿轮加工中最常见的问题是如何处理齿轮对称性冷却以及各模腔间一致性的问题。

精密齿轮的模具一般不超过4个型腔。由于第一代的模具只生产一个齿轮，很少有具体的说明，轮齿嵌入物经常用来减少二次切削的成本。

精密齿轮应该从齿轮中心位置的一个浇口处注入。多浇口易形成熔合线，改变压力分布和收缩，影响齿轮公差。对于玻纤增强的材料，由于纤维沿着焊接线成放射状排列，使用多浇口时易造成半径的偏心的“碰撞”。

一个成型专家能控制好齿槽处的变形，获得可控的、一致性的、均匀的收缩能力的产品是以良好的设备、成型设计、所用的材料伸展能力以及加工条件为前提的。在成型时，要求精密控制成型表面的温度、注射压力和冷却过程。其它的重要因素还包括壁厚、浇口尺寸和位置、填料类型、用量和方向、流速和成型内应力。

最常见的塑料齿轮是直齿、圆柱形蜗轮和斜齿轮，几乎所有用金属制造的齿轮都可以用塑料来制造。齿轮常用分瓣模腔来成型。斜齿轮加工时由于注射时必须让齿轮或者形成齿的齿轮环进行旋转，所以要求注意其细节。

蜗轮运行时产生的噪音比直齿小，成型后通过旋出型腔或者用多个滑动机构移出。如果使用滑动机构，必须高精确操作，避免在齿轮上出现明显的分缝线。

新工艺和新树脂

更多的先进的塑料齿轮成型方法正在被开发出来。例如二次注射成型法，通过在轮轴和轮齿之间设计一个弹性体的方法，使齿轮运行起来更安静，在齿轮突然停止运转时，能够较好的吸收振动，避免轮齿损坏。轮轴可以被重新模塑上其它材料，可以选择柔韧性更好或者价值更高、自润滑效果更好的复合材料。同时研究了气辅法和注射压缩模塑法，作为改善轮齿质量、齿轮整体精度、减小内应力的一种方法。

除了齿轮本身以外，成型人员还需要注意齿轮的设计结构。结构中齿轮轴的位置必须成线性排列才能保证齿轮成一直线运行，即使在负荷和温度改变的情况下，因此结构的尺寸稳定性和精度是非常重要的。考虑到这个因素，应该使用玻纤增强材料或矿物填充的聚合物等材料做成具有一定刚性的齿轮结构。

现在，在精密齿轮制造领域，一系列的工程性热塑性塑料的出现给加工人员提供了比以前更多的选择机会。乙缩醛类、PBT和聚酰胺等最常用的材料，可以生产出优良的耐疲劳、耐磨损、光滑性、耐高切线应力强度性能，能承受诸如往复式马达运转等造成的振动负荷的齿轮设备。对于结晶性的聚合物必须在足够高的温度下成型，保证材料的充分结晶，否则在使用时由于温度升到成型温度以上，材料发生二次结晶而导致齿轮尺寸变化。

乙缩醛作为一个重要的齿轮制造材料广泛应用于汽车、器具、办公设备等领域，已有40多年的历史。它的尺寸稳定性能和高耐疲劳和抗化学性可承受温度高达90 ℃以上。和金属以及其它塑料材料相比，它具有优异的润滑性能。

PBT聚酯可制造出非常光滑的表面，不进行填充改性其最大工作温度可达150℃，玻纤增强后的产品工作温度可达170℃。与乙缩醛、其它类型塑料以及金属材料的产品比较，它运行良好，经常用于齿轮的结构中。

聚酰胺材料，与其它的塑料材料和金属材料比较，具有韧性好和经久耐用的性质，常用于涡轮传动设计和齿轮框架等应用领域。聚酰胺齿轮未填充时运行温度可达150℃，玻纤增强后的产品工作温度可达175℃。但是聚酰胺具有吸湿或润滑剂而造成尺寸变化的特征，使得它们不适合用于精密齿轮领域。

聚苯硫醚（PPS）的高硬度、尺寸稳定性、耐疲劳和耐化学性能的温度可达到200℃。它的应用正深入到工作条件要求苛刻的应用领域、汽车业以及其它终端用途等。

液晶聚合物(LCP)做成的精密齿轮尺寸稳定性好。它可以忍受高达220℃的温度，具有高抗化学性能和低成型收缩变化。使用该材料已经做出齿厚约0.066 mm的成型齿轮，相当于人头发直径的2/3大小。

热塑性弹性体能使齿轮运行更安静，做成的齿轮柔韧性更好，能够很好的吸收冲击负荷。例如，共聚酯类的热塑性弹性体做成的一个低动力、高速的齿轮，当保证足够的尺寸稳定性和硬度的时候，运行时允许出现一些偏差，同时能够降低运行噪音。这样的一个应用例子是窗帘传动器中使用的齿轮。

在温度相对较低、腐蚀性化学环境或者高磨损环境中，聚乙烯、聚丙烯和超高分子量聚乙烯等材料也已被用于齿轮生产。也考虑了其它的聚合材料，但在齿轮应用中受到了许多苛刻的限要求限制，例如聚碳酸酯润滑性能、耐化学性和耐疲劳性能不好；ABS和LDPE材料通常不能满足精密齿轮的润滑性能、耐疲劳性能、尺寸稳定性以及耐热、抗蠕变等性能要求。这样的聚合物大多数用于常规的、低负荷或者低速运转的齿轮领域。

使用塑料齿轮的优势

与同等尺寸的塑料齿轮相比，金属齿轮运行良好，温度和湿度变化时的尺寸稳定性好。但是与金属材料相比，塑料在成本、设计、加工和性能上具有很多优势。

与金属成型相比，塑料成型的固有的设计自由度保证了更高效的齿轮制造。可以用塑料成型内齿轮、齿轮组、蜗轮等产品，而这很难以一个合理的价格使用金属材料来成型。塑料齿轮应用领域比金属齿轮宽，因此它们推动了齿轮朝着承受更高负荷、传送更大动力的方向发展。塑料齿轮同时也是一种满足低静音运行要求的重要材料，这就要求有高精度、新型齿形和润滑性或柔韧性优异的材料出现。

塑料制造的齿轮一般不需要二次加工，所以相对于冲压件和机造件金属齿轮，在成本上保证了50%到90%水平的降低。塑料齿轮比金属齿轮轻、惰性好，可用在金属齿轮易腐蚀、退化的环境中，例如水表和化学设备的控制。

和金属齿轮相比，塑料齿轮可以偏转变形来吸收冲击载荷的作用，能较好的分散轴偏斜和错齿造成的局部负荷变化。许多塑料固有的润滑特征使得它们成了打印机、玩具和其它低负荷运转机构的理想齿轮材料，这里不包括润滑剂。除了运行在干燥的环境中，齿轮还可用油脂或油来润滑。

材料的增强作用

谈数控加工指令及加工工艺 篇3

目前，随着生产和技术的发展，产品更新换代更为频繁，品种多、批量小以及形状复杂，精度高的零件越来越多。为合理解决多品种、小批量生产的实际需要，同时也为了提高产品质量，提高生产率和改善劳动条件，在机械切削加工的企业已逐步使用数控机床来进行切削加工。而数控机床是一种以数字量作为指令信息形式，通过计算机对这种信息进行处理而实现自动控制的机床，是计算技术、电子技术、自动控制、伺服驱动、精密测量和精密机械结构等新技术的综合应用。它已成为金属切削机床的发展方向，但是数控机床的编程操作比较复杂，对数控编程操作人员素质要求较高，同时数控机床价格比较昂贵，一旦编程操作不慎，发生碰撞，其后果不堪设想。因此编程操作人员必须经过专业培训。近几年来，全球制造业向中国转移，以及国内制造企业的不断发展壮大，面向制造企业的技能型人才呈现供不应求的局面，企业亟需大量有理论基础和实践的实用型人才来提升企业的竞争力而举办各类各样的培训班。但是在培训班上，初学数控编程的学员对理解数控加工指令及加工工艺往往存在困难。笔者根据教学体会，谈一下怎样才能理解好数控编程加工指令及加工工艺。

二、加工指令及加工工艺

首先，数控加工工艺及程序编制教程对指令为读者作了如下解释：快速定位（G00）：G00X__Z__，刀具分别以各轴快速进给速度移动到X、Z值点上。

直线插补（G01）：G01X__Z__F__刀具以指令的进给速度移至坐标值为X、Z的点上。例如，如图1所示G01X45Z-20F30（A—B）：

圆弧插补G02（顺时针）和G03（逆时针）：G02（G03）X__Z__R__F__，刀具以F速度沿半径R移至圆弧终点X、Z点上。例如，如图2所示G03X50Z-10R10F100（A—B）：

接下来是教程对上述加工指令的应用进行举例，

如图3所示。

O0001

G00 X100Z100；定起刀点

M03 S800 T0101；主轴正转，调1号刀

G00X35Z0； 快速定位至端面加工起点

G01X0Z0F100 ；车端面至圆弧R15的起点

G03X21.88Z-24.92R15F80；加工R15圆弧面

G02X26Z-32.81R5F80；加工R5圆弧面

G01X26Z-36.81F80； 加工圆26外圆面

G01X32Z-36.81F80； 加工台阶面

G01X32Z-45F80； 加工圆32外圆面

G00X100Z100； 回起刀点

M05； 主轴停止

M30； 程序結束

从上面所列的内容看，教程只让读者了解指令的定义及格式。但是，我们都知道车削加工常用的毛坯多为圆棒料，从圆棒料到零件之间有加工余量大小的问题。在确定背吃刀量（即切削深度aP）时，一般是先把精加工（半精加工）余量扣除，然后把剩下的粗加工余量尽可能一次切除。如果粗加工余量较大，机床功率不足，刀具强度较低，应分几次切除余量，否则会损坏刀具。对加工尺寸精度，表面粗糙度要求较高的工件，如果增大背吃刀量aP，则切削力增大得较快，引起切削加工的振动，会使加工零件的表面质量下降，所以吃刀深度要合理。因此，初学数控编程的学员往往会问：数控加工余量大时如何加工？所以单从指令进行讲解会使读者产生疑惑与困难。

三、改进方法

笔者认为在讲解加工指令的同时应讲解加工工艺，以便读者理解接受所讲的加工指令。在普通车床加工零件，车床加工的切削用量，工序工步安排以及走刀路线等内容，往往都是由操作工人决定，操作工人会按零件图样的技术要求，按一定的切削深度，逐层把毛坯的余量切除，不会因吃刀深度太大而损坏车刀，从而保证加工零件的质量。而数控加工的所有工序工步，切削用量，走刀路线，加工余量和所用的尺寸及类型等都要编入程序中，编程可参照普通车床的逐层加工过程的原理，使用有关的加工指令把加工过程逐层编写出来即可。所以笔者在讲授数控加工指令时，会结合普通机加工的切削用量进行一起比较分析。如上面所列的数控加工例子，应在讲解有关G01，G02，G03等指令时，要讲吃刀深度问题，若吃刀深度过大，可分层应用有关加工指令逐层编程加工，最后一次走刀才按照零件图样的尺寸进行编程。这样可避免初学数控加工的学员误解数控加工工艺与数控加工指令的关系而产生困惑。经过按每次走刀的吃刀深度，逐层加工编程之后，初学数控编程的学员已经对加工指令有了初步的认识，然后对车削加工余量较大，一个表面需要进行多次反复加工的零件，为简化编程可使用固定循环指令（如G71、G72、G73、G84等）编程加工，若精度要求比较高的零件再配合精车循环（G70）进行编程加工。例如车削如图4所示的台阶工件，直径从45mm车至25mm，台阶长度为35mm。

那么在讲解这个零件加工的有关数控加工指令时，可参照普通车床分层切削过程的方式，应用有关的数控加工编程指令对这个零件进行分层编写车削程序， 程序如下：

……

N20 G00 X50 Z2 T0101；刀具快速移动到S

N30 G01 X40 F80； 车削第1次进刀，背吃刀量2.5mm

N40 Z-35；切削

N50 G00 X50； 退刀

N60 Z2；返回(50，2)的坐标点

N70 G00 X35；车削第2次进刀，背吃刀量2.5mm

N80 G01Z-35 F80； 切削

N90 G00 X50； 退刀

N100Z2；返回(50，2)的坐标点

N110 G00 X30；车削第3次进刀，背吃刀量2.5mm

N120 G01 Z-35 F80；切削

N130 G00 X50；退刀

N140Z2；返回(50，2)的坐标点

N150 G00 X25； 车削第4次进刀，背吃刀量2.5mm

N160 G01 Z-35 F80； 切削

N170 G00 X50； 退刀

N180 G00 X100 Z100； 返回换刀点（100，100）上

……

从对这个零件进行分层循环加工的过程中，可从上述有关数控编程看出，数控循环车削过程包括了“切入—切削—退刀—返回”等4个动作，每次进刀深度都为2.5mm。它与普通车床手动加工相一致。这样讲解就方便初学数控编程的学员理解加工指令与加工工艺。在此基础上为减少编程工作量和进一步提高编程水平，可用循环指令（GSK980T车床数控系统）编写这个零件车削程序如下：

……

N20 G00 X50 Z2 T0101；刀具快速移动到S点

N30G71U2.5R0.5； 粗车循环开始，背吃刀量2.5mm，退刀量0.5mm

N40 G71 P50 Q70 U0.3 W0.2 F80；

N50 G00 X25；参加粗车循环的第一段程序

N60 G01 X25 Z-35 F80；

N70 G01 X50 Z-35； 参加粗车循环的最后一段程序

N80 G00 X100 Z100；返回换刀点(100，100)上

N90 T0202；调精车刀

N100 G70 P50 Q70； 精车N50~N70所指定程序段到尺寸

N110 G00 X100 Z100； 返回换刀点(100，100)上

M30； 程序结束

或者采用TUN120CNC车床G84纵向车削循环编程如下：

N20 G00 X50 Z2； 刀具快速至S点

N30 G84 X25 Z-35 D32500F 100； D32500为分层切削深度

总而言之，在给初学数控编程的学员讲解数控加工指令时，应把数控加工指令及加工工艺综合在一起进行讲授，从简单到复杂讲解有关数控加工指令。

四、总结

钛合金材料的机械加工工艺综述 篇4

1 钛合金材料的特点及应用重要性

钛合金, 一种发展于20世纪50年代的金属材料, 具有着良好的耐蚀型与耐热性。自钛合金材料出现以后, 世界各国均将注意力投向了其应用特性上, 并通过大量的研究开发, 将钛合金材料加工制作成多种产品, 促进了人类的精神文明与物质文明建设。

客观来说, 钛合金材料具有着强度高、耐蚀耐热性好、化学活性大的特点, 将其应用于机械加工领域时, 可通过机械加工制作得出各种各样的产品零件。但需要注意的是, 由于钛合金材料不同于其他金属材料, 其本身所具有的导热系数小、弹性模量低以及化学活性强等性能特点使其机械加工变得困难, 而这一点正是我们在钛合金机械加工中需要注意的重要事项。为此, 笔者建议在进行钛合金材料机械加工时, 务必要严守加工处理工艺的加工原则, 控制好每一道加工工序的质量, 达到保证钛合金机械加工顺利进行的目的。

2 钛合金材料的机械加工原则

对于钛合金材料来说, 如果其在机械加工过程中没有遵循相关的切削加工原则来实施加工切削工作, 那么其最后所获得的钛合金成品质量必然会受到影响。笔者通过对以往钛合金机械加工经验的总结与分析, 得出在机械加工中, 钛合金材料应该严格遵循以下几项基本原则:

2.1 刀具材料的选择合理性

刀具材料是钛合金切削加工中的必备工具, 选择时应针对待加工材料的性能、具体的加工方法以及加工技术等多方面的内容来合理选择。只有保证了刀具材料选择的合理性, 钛合金机械切削加工才可顺利进行。需要注意的是, 刀具材料的选择除了要考虑技术合理性以外, 还要考虑到经济合理性。在满足了机械加工技术条件以后, 还要尽量降低加工成本, 多选择价格相对较低廉的, 耐磨性好的刀具材料。

2.2 改善机械切削条件

实际加工时, 要尽量采取措施保证钛合金机械切削条件的优质性, 尽可能的提高“机床-夹具-刀具”这一加工系统的刚性。另外, 要注意调整好机床各部分结构之间的间隙, 减小主轴的径向跳动。最后, 为了更好的满足钛合金机械加工工艺的要求, 要尽量缩短刀具切削部分的长度, 是在保证容屑量充足的前提下尽量增大刀具的刃厚度, 达到提高刀具刚度和强度的目的。

2.3 做好切屑的控制

鉴于钛合金材料具有着其他金属材料没有的性能特点, 所以在切削加工时, 钛合金材料经切削后所产生的切屑数量相对较多, 这对钛合金的切削加工进度有所影响。因此在实际加工时一定要注意控制钛合金切屑的产生数量, 要采取适当的断屑措施来保证刀具切削的顺利进行。

3 机械加工技术分析

钛合金机械加工包括车削、钻削、铣削、攻丝、磨削和电火花加工等。国外不断研究钛合金加工技术, 并已取得一些成果。

3.1 切削液

使用切削液, 可以把刀刃的热量带走和冲走切屑, 以降低切削力, 因此, 有效的冷却和合理的应用切削液是提高生产率和改善被加工零件表面质量的主要方向之一。一般使用的切削液有三类, 即水或碱性水溶液, 水基可溶性油质溶液和非水溶性油质溶液。

3.2 刀具材料选择

由于钛合金导热系数低、塑性低、加工硬化倾向高等特性, 故在加工中切削力大、切削温度高, 导致刀具易磨损, 寿命减低, 所以要选用硬性好、耐磨性高的刀具材料。

3.3 零件加工后表面残余应力的处理

经过机械加工的钛合金零件表面产生应力, 这种应力的大小与切削加工条件有关。

消除应力退火处理是在400℃、450℃、500℃、550℃、600℃和650℃分别加热保温5min、15min、30min、45min、60min、120min和240min后空冷进行, 完全消除应力, 退火中避免吸氢, 钛合金零件退火需在真空炉内进行, 既能消除应力, 又能除氢。

结束语

本篇文章对钛合金材料机械加工原则以及加工工艺作了浅要的论述, 经分析讨论后得出以下三点结论:1) 钛合金材料在进行机械切削加工时, 要尽量选择散热性好和抗高温性能好的刀具材料;2) 钛合金加工时要严格控制好切削用量和切屑数量;3) 钛合金材料进行切削加工后, 加工所得到的钛合金成品必然继续充分的冷却。

参考文献

[1]邹浩波, 张宇, 戴丽玲.高速切削加工的刀具材料及其合理选择[J].机械工人.冷加工, 2005 (4) .

材料加工工艺 篇5

-机械加工、电加工、超声波加工、激光加工及复合加工介绍

内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展.陶瓷材料根据性能要求不同有不同加工方法。目前主要加更方法包括机械加工、电加工、超声波加工、激光加工及复合加工几大类。下面简要介绍下几种陶瓷材料加工方法。

1、陶瓷材料的机械加工

陶瓷材料机械加工主要包括车削加工、磨削加工、钻削加工、研磨和抛光等。

（1）陶瓷材料的车削加工

车削加工主要是用金刚石刀具切削高硬度、高耐磨性的陶瓷材料。多晶金刚石刀具难以产生光滑的切削刃,一般只用于粗加工;对陶瓷材料精车削时,使用天然单晶金刚石刀具,切削时采用微切削方式。由于陶瓷材料硬度和脆性非常大,车削加工难以保证其精度要求,故车削加工应用不多,基本上还处于研究阶段。（2）陶瓷材料的磨削加工

陶瓷材料的磨削加工是目前已有加工方法中应用最多的一种。磨削加工所用砂轮一般选用金刚石砂轮。对金刚石砂轮磨削机理不同学者有不同的解释，但总的来看有一点是共同的,即脆性断裂是形成材料去除的主要原因。磨削加工中,切屑的清除是一大问题,一般采用冷却工作液清洗。冷却液不仅起到冲洗切屑粉末的作用,而且可以降低磨削区温度,提高磨削质量,减少磨粒周围粘结剂的热分解等。磨削液一般选用清洗性能好、粘度低的磨削液。金刚石砂轮因其选用结合剂种类、磨粒浓度的不同有不同的磨削特性。金刚石颗粒大小是影响陶瓷工件表面质量的又一主要原因。颗粒愈大,所加工表面粗糙度愈大,但加工效率愈高。

（3）陶瓷材料的钻削加工

陶瓷材料钻削多采用掏料钻。掏料钻的结构为一环形金刚石砂轮焊接到一中空的钢管上,焊接工艺为银焊。当钻削陶瓷材料时,金刚石砂轮高速旋转,利用端面的金刚石磨粒切削材料。（4）研磨和抛光

在工业生产的某些领域,仅靠磨削是达不到陶瓷件表面光洁度要求的,通常要采用研磨和抛光。另一方面,陶瓷材料韧性较小,脆性较大,其强度很容易受表面裂痕的影响。加工表面愈粗糙,表面裂纹愈大,愈易产生应力集中,工件强度愈低。因此,研磨不仅是为了达到一定的粗糙度和高的形状精度,而且也是为了提高工件的强度。抛光是采用软质抛光器和细粉磨粒以较低的压力作用于工件的一种精加工过程。

2、陶瓷材料的电加工

电火花加工主要是通过电极间放电产生高温熔化和汽化蚀除材料,因此材料的可加工性主要取决于材料的热学性质,如熔点、比热、导热系数等,而材料的力学性能影响较小。电火花加工适合于超硬导电材料的加工。由于大多数陶瓷材料是电的绝缘体,以往很少用电火花加工法加工。但近年来许多高性能陶瓷中都含有TiC等导电材料,使得电火花加工成为可能。

（1）加工导电性陶瓷

陶瓷中的相当一部分具有一定的导电性，因而可用电火花直接加工。常用加工方法有电火花线切割加工和电火花成型加工。以电火花线切割和成型加工为基础，还可衍生出其它方式的加工方法，如电火花内外围和平面磨削，刀具的刃磨，电火花铣槽，齿轮及螺纹的电火花加工等。

（2）加工非导电性陶瓷

非导电性陶瓷不具有导电性，不能直接作为电极对另一方进行电火花加工。对此，一般采用电解液法和高电压法来创造产生火花放电的条件，对非导电陶瓷进行加工。

电解液法实际上是电解电火花复合加工，它是目前研究得最多的方法。这种方法通常是利用电化学反应时在工具电极上产生的气泡，形成电解液中火花放电所需的非导电相，通过气泡放电的热作用来蚀除工件，其中电解作用和化学作用也起了重要的影响。但电解液法气体相形成速度慢，放电击穿延时长，大量消耗电解能，因而加工效率低、能耗大。对此，有人提出以高速旋转的齿电极的气流吸附及涡流作用，或用可控充气的技术等方法来解决。

高电压法是在尖电极与平板电极间放入绝缘的工件，两极加以高频高压脉冲电源，由于两极间存在寄生电容，使得尖电极附近部分绝缘被破坏，发生辉光放电，从而达到加工的目的。一般使用的电压为5000—6000V，最高为12000V，频率为数十千赫到数十兆赫。

3、陶瓷材料的超声波加工

超声波加工就是利用振动频率超过16 000 Hz的工具头,产生0.01~0.1的振幅,通过悬浮液磨料对工件进行加工使其成形的一种加工方法。悬浮液磨料以极高的速度强力冲击加工表面,在被加工表面造成很大的局部单位面积压力,使工件局部材料发生变形,当达到其强度极限时,材料将发生破坏而变成粉末被打击下来,这是超声波加工工件的主要作用。其次还有悬浮液磨料在工具头高频振动下对工件表面的抛磨作用,以及工作液进入被加工材料裂缝处,加速机械破坏的作用。

4、陶瓷材料的激光加工

激光加工是利用高能量密度(108~ 1010w/cm2)的均匀激光束作为热源,在加工陶瓷材料表面局部点产生瞬时高温,局部点熔融或汽化而去除材料。激光加工是一种无接触、无摩擦式加工技术,加工过程中不需模具,通过控制激光束在陶瓷材料表面的聚焦位置,实现三维复杂形状材料的加工。一般激光钻孔和切割所需激光功率为150W~15kW。但同放电加工一样,由于陶瓷材料热导率低,高能束可能会在材料表面产生热应力集中,形成微裂纹、大的碎屑、甚至材料断裂。

5、陶瓷材料的复合加工

复合加工通常具有较高的材料去除率和或加工质量,是当前机械加工技术发展趋势之一。目前陶瓷复合加工的方法很多,如电解电火花复合磨削、磁力研磨抛光、超声机械磨削、电解电火花线切割、超声电火花复合加工和充气电解放电复合加工等。这些复合加工方法通常能获得较好的加工质量或较高的加工效率,因此陶瓷的复合加工是解决陶瓷材料加工问题的最有效的途径。

陶瓷材料具有轻质、高强、超硬、耐高温、耐磨、耐腐蚀、化学稳定性好等优良特性。但由于其同时具有高脆、断裂韧性低、弹性模量高等特点。因此硬脆性的陶瓷材料很难进行铣、刨、磨、抛、钻孔等加工,同时高昂的机加工费用和较差的加工精度也限制了其作为工程材料在航天航空、石油化工、仪器仪表等领域的广泛应用。通常精密陶瓷零部件的机加工费用甚至约占总成本的90%。通常利用复相增韧、组分搭配、结构设计等制备技术，在尽可能少牺牲力学性能的前提下提高材料的可加工性能。

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宝葫芦加工工艺 篇6

1彩色葫芦。烧一锅沸水，加入少许骨胶(木工用胶)，待溶化后再加入适量颜料(橘黄或玫瑰红均可)，颜色深浅根据需要决定。然后将葫芦倒入锅内，用木棒上下翻动，使葫芦着色均匀后捞出沥水，倒在竹席上晾干，再用干净白布擦拭。即可光滑明亮，色彩鲜艳。

2贴花葫芦。贴花是一项精巧的加工艺术，图案花样繁多，如山水花鸟、仕女寿星、龙风金鱼、猛虎熊猫等。都适宜葫芦贴用。常用贴花纸有两种：一是家具贴花纸。这种贴花纸图案规格较大，只适宜大葫芦贴用。方法是：用TO1-14快干脂胶清漆(化工商店有售)在葫芦的贴花部位(葫芦下肚的凸处)刷一遍，将贴花纸的正面(印画的一面)贴于刷漆部位，按平展，勿使折皱，20分钟后揭去贴花纸，美丽的图案即贴印在葫芦上面。二是瓷用贴花纸(即瓷器上的贴花)。这种贴花规格较多，适宜大中小葫芦的贴用。方法是：用酒精在葫芦的贴花部位刷一遍，立即将图案的正面贴在葫芦上，按平展，半分钟后即干燥，然后在贴花部位相对的另一面用国画颜料题写上吉祥祝辞或诗句。再刷一遍清漆，晾干即成。

3化学题字烫画。烫画是一种高档次的加工工艺，而且必须有一定的美术功底和专用的烙画工具，难度较大。现介绍化学烫画法，效果虽不及电烙画，但简便易学。方法是：取1份浓硫酸，徐徐倒入4份清水中(切不可将水倒入硫酸中)，用毛笔蘸稀硫酸书写或绘画，然后放在煤油灯罩上方烘烤，马上就会显现出黄褐色的字画来。温度越高字迹颜色越深。操作时要戴好手套。注意安全。书写内容可自拟。如“新年大吉”、“万事如意”等。烫画内容可以从连环画上、报纸上、火柴盒上选取。用铅笔及复写纸将图画描印在葫芦上，然后用毛笔蘸稀疏酸沿线条描画，然后进行烘烤即成。

材料加工工艺 篇7

在高度机械化的社会的背景下, 人们需要高情感价值的设计。高情感价值的具体表现之一就是对手工艺的重视, 以及自然的韵律感、动感与立体感。编织的手工操作部分是机器无法取代的, 正是手工操作产生了一种有人情味的亲近感。裘皮编织制品也有手工附加值, 裘皮编织服装要比整皮服装的价格高出许多。

19世纪末工艺美术运动中最主要的设计师莫里斯, 他认为一个设计师必须了解与其设计有关的特殊的生产过程, 这一点很重要, 否则将事倍功半。另一方面, 要了解特殊材料的性能, 并用它们来表现材质本身的自然美感。莫里斯的初衷是反对机器生产, 鼓励艺术家参加手工艺创作, 但莫里斯的理论中重视艺术设计手工情趣的部分对今天的裘皮设计仍有启发意义。

1、平编式工艺设计

平编式工艺是基本的缠绕式工艺, 其特点是毛条与底网结合紧密, 正反面都有毛, 毛条缠绕时将底绒翻转出来, 充分体现底绒的特点。但设计中为了突出针毛, 引伸出了另一种工艺, 即平编式工艺。毛条平穿过底网, 与缠绕式相反, 它的特点是只有一面都有毛, 并充分反映出针毛部分的美感。

平编式中有单面平编和双面平编两种具体的设计方向。单面平编指在编织过程中所有毛条的皮板朝向反面, 毛被朝向正面。单面平编常与绕编工艺混合使用。双面平编指在编织过程中一部分毛条的皮板朝向反面, 毛被朝向正面时, 另一部分毛条皮板朝向正面, 毛被朝向反面, 这种正反交替可以产生两面相同、互补或截然不同的效果。双面平编常用来设计正反两面穿服装。

2、串绳式工艺设计

串绳式工艺是把小块裘皮先制成毛球或卷筒, 再用细绳串连或编结起来。串绳编织主要的部分是制作毛球或卷简。普通材料制作圆球的方法是将裘皮切成圆形小块, 把圆形小块的边缘用线抽拉, 形成圆球。这样制作毛裘, 不仅浪费原料, 而且不圆顺饱满。结合力学原理的一种简单易行的制作毛球方法是:将裘皮裁成菱形小块, 并只固定皮张的四角, 然后翻折过来。既省料、易裁剪, 又有很饱满的效果。卷筒制作是把毛条切成知形小块, 然后以机械平缝或手工连结两侧边的方法形成一个圆柱形。毛球和卷筒制作完成后, 用丝带、皮革条等细绳穿过空隙, 细绳的连接处可以编结, 也可以把接口隐藏在毛球或卷筒内。卷筒和毛球也经常单独作为裘皮编织的装饰作用。

3、毛条在底网上的排列与转化设计

在编织设计中, 毛条在底网上的排列及二者之间的相互转化, 亦能赋予裘皮新的外观。毛条在底网上的排列设计, 底网和毛条的结合过程中, 根据毛条在底网上的规则排列分布和章法布局, 可拓展为直线设计和花式设计两种。

直线排列式设计, 行行编和隔行编是直线排列设计的方式。行行编指毛条在底网的所有纵向或横向直线纱线上都有缠绕, 一般要求毛条切割得比较细, 外观一般细腻均匀, 又可以达到仿整皮或抽刀的效果。

花样式排列设计, 隔行编织毛条缠绕一部分纵向或横向直线纱线, 行与行 (条与条) 之间凹凸有致, 形成一种编织单位的反复和变化, 显示出秩序感和节奏感。花式排列的变化非常多, 其中有“之”字形花式、锯齿形花式、麦穗花式、菱形花式和玫瑰花花式等。而且不同的花式之间可以互相套用, 比如玫瑰花花式套菱形花式, 大菱形花式套小菱形花式。

毛条和底网结构之间的转化, 毛皮和底网通常在软硬、厚薄和质感特征上存在很大的差异, 裘皮编织方法把不同的材料有机的结合在一起, 这种结合正是裘皮编织的最大创新之处。裘皮编织显现的是皮张的零散效果, 它代表了一些新的裘皮工艺的共性, 区别于抽刀等传统的方法。裘皮编织根本上是一种重构式的设计, 平面图像或色彩元素可以打散再重新组合, 材质或结构也可以打散再重新组合, 现代设计的最终视觉效果通常不追求完整。裘皮编织中的“散”是过程也是目的, 它以一种“散乱的活力”, 彻底改变了裘皮的皮张原貌, 反映出裘皮领域内设计和审美要求上不同于以往的全新变化。“为什么将东西打碎时, 它们看起来比完整时更丰富?”也许裘皮编织正是在整与散、分与合、破与立之间完成了设计上创新。

二、裘皮的材料创新

1、裘皮的碎料组合

裘皮的碎料组合法设计, 在裘皮修整以及缝制服饰品过程中, 从揉制裘皮及剪下的边缘和小块皮, 例如:头尾、四肢和腹部等小块裘皮都属边角余料, 边角余料应按种类、大小、颇色、毛被稠密度、光泽和卷曲状态, 皮板厚薄, 柔软性继续分选, 然后制作相应的裘皮产品。加工边角余料时, 从仓库领取经过分选的余料, 用水略微回潮, 然后抨皮平展。仔细按颜色, 毛被稠密度, 或其它特征进行选配, 并拼接成一定尺寸的褥子, 然后再裁制成各种毛皮制品, 它的优点是变废为宝, 降低裘皮服装生产成本;增加边角料的使用率, 根据毛向, 形状可组合出富于变化及意想不到的肌理效果。总之, 裘皮下脚料的综合利用是一项很有价值和意义的工作。碎料的材料与色彩组合应遵循一定的法则, 它的发展是一个从简单到复杂、从低级到高级的过程, 可以把形式美的法则理解为一种创作的方法, 也可理解为欣赏与评价作品的一个角度, 或是作为一种美的形态来对待。形式美的法则包括:比例、均衡、韵律、强调、统一, 比例和强调是组合的手段。组合时的材料比例、色彩冷暖分配不应相等得有主次之分、并且有突出与强调的重点。均衡与韵律是组合的目的, 最大特点是在支点的两侧造型要素不必相等, 彻底打破呆板之感而具有活泼、跳跃、节奏、运动、丰富的造型意味, 而统一则是碎料组合的结论, 它表现在造型、款式、要素、构图的整体, 材料搭配组合的统一, 组合的风格与流行的统一。整体的统一使艺术作品显得更加完美, 作为裘皮服装的材料再造也是相通的, 它并非是裘皮材料各要素之间机械相加, 而是通过多样及变化性来最终表现的。

单一碎料组合, 主要是由单一品种、同一部位的裘皮材料组合而成。组合后产生有组织的立体浮雕效果。貂皮与狐皮是裘皮服装使用最多的材料, 貂皮的组合材料较碎, 只适合整皮使用。而狐皮的组合材料面积较大, 如后腿等部位可做切割、打散处理, 进行第二次再造。单一品种组合, 一般都是拼接成60cm×120cm的褥子再制作成裘皮服装。

多种碎料组合, 这是新的材料组合法, 比起单一材料组合制作更简单、方便, 在拼接时应遵循设计学的原理。在选料上可选兔、狐、貉等不分部位、不分大小、不分品种、不分色彩的原料自由组合, 但原材料的比例分配是重点, 比例不可等同。对比的运用可达到凸凹不平、大小不等立体空间感和艺术性的造型。在色彩方面, 变化比较丰富, 多种颜色依照形式美的原则应有主有次的组合成成品褥子, 再制作成品。这种组合方法也适用于各种裘皮服装, 也是提高产品附加值。

碎料组合后期再造, 主要指在碎料组合后, 如何提高碎料在服装中的使用率。由于碎料在拼接时会遇到毛向及毛的长度、厚度及色差的影响, 特别是狐毛会产生高低不等的效果, 主要方法有:染色法、印花法、剪毛法等。这样可使碎料具有整体感、统一感。

2、裘皮材料与面料结合

与面料结合法, 在裘皮解构设计的方法中, 不同面料之间的混合配搭, 同样能给人们耳目一新的感觉, 给人们带来新的视觉效果。这也是本文探讨裘皮解构设计的一个重要的手段。

<1>狐毛与真丝面料结合

该方法是将狐毛切割成大小相等的方块或细条, 这种方块或细条可根据需要自行改变宽度与长度。每块狐毛必需按顺序缝在真丝面料上, 依如切割毛皮的排列方向, 这种工艺方法适用于双面穿的服装中。目的是要制造出一种轻巧别致与柔软的面料。选用具有幻彩效果真丝面料, 质地较稳固, 不能太薄。裘皮颜色应与真丝面料颜色相配, 这样才能显出独特的品味及产生瞩目的效果。

<2>裘皮与皮革结合

该方法是根据SAGA推行的再造方法演变而来, 主要是仿青紫兰獭兔皮和皮革结合, 这种方法直接影响裘皮使用的数量, 皮革条的宽度影响视觉效果。

<3>裘皮与针织结合

材料加工工艺 篇8

关键词：案例教学,材料加工工艺,橡胶

《材料加工工艺学》是材料科学与工程相关专业的专业必修课程, 主要讲授内容包括:金属的冷加工 (车、钳、刨、铣、磨等) 和热加工 (铸造、锻压) ;无机非金属材料的原料处理、成型和热处理;高分子材料的配料、成型、修饰等[1]。这是一门理论与实践结合非常紧密的课程。通过本门课程的学习, 同学们能够将前期众多基础课程的理论知识与后期的工作实践活动很好的联系起来, 减少学校理论学习与企业生产实践的衔接间隙。但是在教学中, 很难实现到材料加工现场实现参观教学或现场教学。因此案例教学成为众多教学方法最为师生青睐的教学方法[2,3,4]。笔者从自身教学出发, 以橡胶加工工艺的教学为例, 介绍了轮胎作为案例的教学实践情况。

1 教学过程及内容

1.1 复习导入

作为橡胶的加工工艺学习的基础, 同学们应该已经学习了高分子材料的结构、性能以及聚合的相关知识。通过复习前面几次课学习的内容, 建立旧课新课之间的联系。告诉大家本次课要学习的是一种具体的橡胶制品—轮胎。通过学习, 希望大家了解轮胎这种常见物品的原材料、结构和制造流程。并通过学习总结出橡胶的加工工艺。

1.2 讲授新课

轮胎是非常常见的日用品, 但是同学们对其内部构造并不熟悉。新课的第一部分内容就是先通过大屏幕上的轮胎剖面图, 学习轮胎的结构。轮胎剖面组如图1所示, 包括气密层、帘子布层、钢丝带束层、胎圈钢丝、胎肩、胎侧、胎面等。

作为新课的第二部分内容, 是要求大家根据轮胎剖面图总结出轮胎的原材料。包括橡胶、钢材、纤维和添加剂。橡胶是用量最大的原料。钢材主要用于胎圈钢丝, 也可以用于制作帘子布。除钢材外, 纤维是最常用的帘子布用材。添加剂则是无法从轮胎剖面图中直观看到的一种轮胎原料, 它在橡胶应用中很重要。橡胶材料要想得到应用, 有很多性能需要改善。比如老化, 这是高分材料的一大弱点。为了防止轮胎在应用中因为老化而失效, 需要在橡胶中添加防老剂。类似的, 为了改善塑性, 需要加增塑剂;为了降低成本, 需要加填料。防老剂、增塑剂、填料、防焦剂, 硫化机等等这些为了改善橡胶某一方面的性能而添加到里面的东西, 我们统称为助剂, 或者添加剂。

接下来新课的第三部分内容就是在已介绍完轮胎原料的基础, 学习怎样将其制造成轮胎, 并由此提炼出橡胶的加工工艺:塑炼———混炼———压出和压延———成型———硫化 (交联) 。塑炼就是采用力的、热的等多种作用, 破坏橡胶的交联结构, 即破坏了它的弹性, 从而使得橡胶具有了比较好的可塑性, 便于后续工艺的加工成型。塑炼是橡胶加工工艺的第一步, 也是难点之一。其后的混炼就是把橡胶和添加剂混合均匀的过程。压出和压延就是通过相应设备使得混炼胶形成复杂断面或者简单片状的形态。接下来的一个工序是把构成制品的各部件, 通过黏贴、压合等方法组合成具有轮胎形状的整体, 此为成型。成型过程可以通过视频资料的学习, 加深同学们的印象。最后一步橡胶加工工艺是硫化, 也是本堂课的难点之二。硫化是将塑炼破坏的橡胶的弹性, 通过恢复交联状态而重新赋予。

1.3 课堂小结

进行整堂新课内容的总结, 并指出橡胶的加工工艺是本堂课的重点, 塑炼和硫化是难点。要求大家课后做针对性的复习。

1.4 作业布置

内容略。

2 教学方法

案例教学属于一种非常行之有效的教学方法。选取典型的橡胶制品———轮胎, 通过其相关知识的学习, 进行橡胶加工工艺的案例教学。通过轮胎制造过程的学习, 总结归纳出橡胶加工的主要工艺。为了更好的理解轮胎制造过程, 在此之前先进行轮胎构造和原材料的学习。案例教学为本堂课的总体设计, 要具体实现, 还要依靠多种其他教学方法。比如讲授法、演示法、问答法和启发法等。各种教学方法在课堂中的典型应用时机如图2所示。

讲授法作为最常规的教学方法, 与其他教学方法紧密结合并贯穿课堂始终。比如轮胎各部分构造的讲述、橡胶通过塑炼工艺破坏弹性获得塑性的讲解、从轮胎的制造过程归纳总结出橡胶加工工艺的讲演。通过讲授法的运用将各种教学方法有机结合在一起, 实现知识的有效传授。

演示法是弥补课堂内教学的不足、向同学们形象展示相关教学内容的过程。在本堂课的教学中, 在讲述轮胎结构的时候, 利用多媒体教学系统进行了轮胎剖面图的幻灯片展示;在讲授轮胎制造过程的时候, 利用多媒体教学系统进行了教学视频的放映。所选取的视频资料与所要教学的内容贴合的非常紧密, 很好的服务了教学。

启发法与问答法的结合应用, 可以让教师更好的掌握学生们的知识掌握情况。笔者在本堂课的教学中, 有两处启发———问答法的典型应用。一处为轮胎原料教学时, 启发大家回顾高分子材料基本性能的缺点以及改进的必要, 结合正在学习的《助剂概论》课程内容, 指出几种添加剂 (即助剂) 的名称, 并明确其为轮胎的原料之一。另一处为塑炼工艺讲解时, 通过贴合生活的实例, 启发同学们得出橡胶塑性差的结论, 进一步启发大家得出橡胶加工需要改善塑性的需求, 由此指出塑炼是橡胶加工工艺的首要步骤。启发过程中, 通过学生们参差不齐的回答发现, 大家对橡胶的塑性理解不深刻, 从而做了针对性的补充讲解。

3 教学手段

在现如今的课堂上, 一课本、一粉笔外加一黑板已经成了让人难以接受的教学画面。信息化技术的全面发展, 使得学生们对知识传授手段的要求越来越高。为了使知识更形象、更生动, 笔者也一直注意教学手段的多样化, 并通过多媒体教学系统得到了实现。采用彩色、清晰的动态图片展示轮胎的剖面图;通过紧密贴合教学内容的网络视频资源, 供大家学习轮胎制造过程;注意板书和多媒体课件的有机结合。

关于板书和多媒体课件结合方面, 笔者认为最好的方式是多媒体课件服务于板书。应该以板书为主, 将同学们的注意力始终吸引在教师身上, 这样更利于思路的引领和知识的传授。过多的内容展现在课件上, 容易导致同学们注意力不集中。课件包含的信息应该是板书无法准确、生动传递的方面。

4 教学目标

通过以上教学方法和手段, 可以很好的完成新知识的传授, 实现本堂课的教学的目标。

知识与技能目标:通过本堂课的学习, 掌握轮胎的结构、轮胎制备所需的原材料以及橡胶的加工工艺等知识;提高自主分析和解决问题的能力。

过程与方法目标:通过本堂课的学习, 使同学们感受轮胎的制造过程、体会不同课程间的内在联系、学会从具体制品提炼相关材料一般性理论的方法等。

情感、态度、价值观目标:通过本堂课的学习, 使同学们培养主动学习的兴趣、体会科学技术在日常生活中的神奇作用、学会用发展的眼光看待问题。

5 结论及展望

教学质量是学校赖以生存的根本, 卓越的教学效果应该成为每一位教师不断追求的目标。笔者从自身课堂教学出发, 介绍了案例教学法的具体实践过程。案例教学已经在越来越到的教师的教学实践中体现了其独特的优势。在今后的教学中, 教师应该注重优质案例的选择, 以及相应多媒体资源的开发, 这样才能使得案例教学在今后的教学中发挥更重要的作用。

参考文献

[1]谢建新.材料加工技术的发展现状与展望[J].机械工程学报, 2003, 39 (9) :29-34.

[2]闫冰洁.案例教学在材料力学教学中的应用[J].科技情报开发与经济, 2007, 17 (7) :256-257.

[3]钱方明.改进案例教学, 提高案例教学质量[J].嘉兴学院学报, 2002, 14 (S1) :206-207.

材料加工工艺 篇9

粘接类产品——拐角和端头粘接

●应用

-两个挤出产品 (橡胶、TPE或其中之一) 间的成型密封;

-在挤出密封条上增加功能件 (装配接头) 或制品外观的最后成型。

●生产工艺

-嵌入式成型

●产品

-S a n t o p r e n e T P V121-65/79W233:粘接EPDM和TPV, 标准级;

-S a n t o p r e n e T P V121-65B200:粘接EPDM和TPV,

具有更高的粘接强度;

-S a n t o p r e n e T P V1 2 1-7 0/8 0 B 2 3 0:粘接E P D M和TPV, 低COF表面;

●代替EPDM橡胶。

成本较低, 性能优异。

●主要优势

与EPDM相比,

-成本有效性高;

-良好的密封性;

-优异的抗紫外线老化性;

-与EPDM有良好的粘接性;

-触感柔软 (感觉起来像橡胶) ;

-不需要二次加工;

-不反光;

-生产周期短 (热塑性生产工艺) ;

-平滑, 类似橡胶表面 (无模糊现象) ;

-美观, 能粘接到EPDM挤出条上, 并与其他密封条相匹配 (W233/B200) ;

-摩擦系数低, 无需二次涂层处理 (B230) 。

粘接类产品——金属粘接

●应用

-无需底涂或粘接剂, 直接与金属之间以化学方式粘接。

●生产工艺

-十字头挤出和共挤出。

●产品

-S a n t o p r e n e T P V8291-85TL

●代替

粘接TPV时, 无需对金属表面进行底涂和粘接剂处理。

●特殊要求

-金属表面不得潮湿、有油和油脂;

-通过火焰处理或标准溶剂清洗的方法去掉油;

-无需进行其他表面改性。

环保, 工艺步骤少

●主要优势

-对金属/TPV具有优异的粘接性能;

-无需使用溶剂型底涂产品/粘接剂;

●环保

●减少工艺步骤节省成本。

●未来应用

-低级的门、窗密封条;

-金属支撑带密封;

-门饰板;

-任何通过十字头挤出或共挤出工艺生产出来的金属/TPV匹配零件。

粘接类产品—可粘接尼龙

●应用描述

-与尼龙6、玻纤增强尼龙6、尼龙6和尼龙66共混材料直接进行化学粘结。

●生产工艺

-嵌入式注射成型;

-双头 (2K) 注射成型。

●产品

-Santoprene TPV 8191-60B500/x8191-75B500:黑色, 邵尔A硬度分别为60和75;

-Santoprene TPV 8291-60B500/x8291-75B500:颜色可变, 邵尔A硬度分别为60和75;

-S a n t o p r e n e T P V191-55/70/85PA:黑色, 邵尔A硬度分别为55、70和85;

-S a n t o p r e n e T P V8291-55/70/85PA:颜色可变, 邵尔A硬度分别为55、70和85。

●代替

-EPDM

-涂覆EPDM或氯丁橡胶的金属部件。

节约成本, 降低重量

●关键优势

-与尼龙6 (PA6) 、含有玻纤的PA6及PA6+PA66共混材料的粘接性能优异;

-用于代替涂覆EPDM或氯丁橡胶的金属部件时, 有显著的节省成本、减轻重量的作用;

-优异的密封性能;

-良好的耐热老化性和耐油老化性;

-触感柔软, 类似橡胶;

-无需使用溶剂型底涂产品和粘接剂;

-降低了模具工装设计的复杂性 (无需机械式互锁结构) 。

未来应用于:正时罩盖密封、天窗支架衬垫、加热暖风管路、把手。

粘接类产品—可粘接热塑性塑料 (ETP)

●应用描述

-与PC、ABS、ASA和PMMA类热塑性工程塑料直接进行化学粘接

●生产工艺

-2K注射成型 (B100类产品) ;

-2K或嵌入式注射成型, 以及与热塑性塑料的共挤出成型 (B150类产品) 。

●产品

-S a n t o p r e n e T P V8191-55B100:黑色, 邵尔硬度A为55, 能与TPV和PP材料进行粘接, 无需干燥;

-S a n t o p r e n e T P V291-60/75B150:颜色可变, 邵尔硬度A分别为60和75, 具有很高的粘接强度, 需要干燥;

-Santoprene TPV X191-60/75B150:黑色, 邵尔硬度A分别为60和75, 具有很高的粘接强度, 需要干燥。

●代替

-EPDM

-SEBS材料

-TPU或COPE材料

设计灵活, 部件简单

●关键优势

-与PC、ABS、PC/ABS、ASA和PMMA材料粘接性能优异;

-粘接强度不受加工温度和零件壁厚限制, 大大提高了设计自由度;

-优异的密封性能;

-在不同环境条件下, 粘接强度保持率很高;

-触感柔软, 类似橡胶;

-无需粘接剂或机械式互锁结构。

●未来应用

-轻量化密封产品;

-电机罩盖密封;

-成型仪表板面板按钮或开关;

-仪表板面板指轮开关;

-任何可以用2K注射成型方式生产的热塑性工程塑料和TPV的配合面。

特殊成型产品—快速生产

●应用描述

-对于壁厚大于23 mm的零件, 能大大缩短注射成型生产周期。

●生产工艺

-嵌入式注射成型;

-2K注射成型

●产品:M500

-S a n t o p r e n e T P V x 1 2 1-xxM500, 邵尔硬度A分别为55、65和80。

●代替

-EPDM

通过提高生产效率降低成本

●关键优势

-能大大提高厚壁零件的生产效率;

-生产时间能缩短20%30%;

-良好的密封性能;

-优异的抗紫外线老化性能;

-触感柔软, 类似橡胶;

-无需二次处理;

-不反光。

●未来应用

-插头;

-保险杠;

-密封圈;

特殊成型产品—抗刮擦、耐磨损

●应用描述

-适用于既提高抗刮擦和耐磨损性能、又具有低摩擦系数的产品。

●生产工艺

-嵌入式注射成型

-2K注射成型

●产品

-Santoprene TPV 121-70M350

●代替

-EPDM

触感柔软、外观质量提高

●关键优势

-同标准TPV材料相比, 提高了抗刮擦性和耐磨损性;

-摩擦系数低;

-美观;

-触感柔软, 类似橡胶;

-“自我复原”性很好

●松弛时无表面磨损

●未来应用

-缝隙填充材料;

-包装玻璃;

-任何需要改善摩擦磨损性, 且又要求低摩擦系数的成型产品。

总结-引领创新

●对于传统的需要橡胶、金属和粘接剂的零件, 公司的粘接类产品TPV材料可以提供多种解决办法。

●公司的特种成型产品性能独特, 可以灵活设计汽车成型零件。

●在许多汽车零件上, 新型材料可用于改善性能, 并提供独特的设计方式。

硬质/软质材料组合产品

人们每天都在使用将硬质材料与软质材料灵活组合在一起应用的产品, 这类产品益处多多。

零部件设计疑问

●自己能将产品成型到零件上吗?

●如果涉及到零件性能, 客户的真正需求有哪些?

-零件之间的密封?

-初始粘接?

-永久粘接?

-声学要求?

-振动控制?

-零件重量?

-防腐性?

-耐磨损性?

计算机辅助设计生产的成本分析

●产品数量

-每月4 000件。

●附件

-1个支架;

-1个小管子;

-1个大管子。

●成型方式

-橡胶注射成型

-Santoprene TPV 3D吹塑成型

-Santoprene TPV注射成型

成型方式成本比较

案例:PP+Santoprene应用

-腰线密封

-共挤出, 低摩擦系数

-植绒或滑动涂层

零件重新设计-系统节省

-硬质:PP+20%滑石粉, 黑色, 添加抗紫外线稳定剂

-软质:Santoprene, 高流动性材料代替-减少生产周期

-2K注射成型

-嵌件成型

-2K设备和1种工具零件集成-降低成本

自动设备挤出

-门模块

-长玻纤增强PP结构

-Santoprene TPV密封唇

-扶手和把手

-2K注射成型

代替PVC, 低散发性空气传输/发动机仓内

-连续的2K吹塑成型

-2K设备和1种工具

回顾

热塑性弹性体 (TPE) 定义

将热固性塑料和热塑性塑料的特性综合在一起。

TPE合成物

●所有的TPE材料都包含硬质嵌段和软质嵌段

●硬质嵌段提供工程塑料特性:

-撕裂强度

-拉伸强度

-模量

-耐热性

●软质嵌段提供弹性:

-硬度

-压缩变形/拉伸变形

-弹性

-低温性能

TPE材料的关键优势

●成本/性能

●设计灵活;

●减轻重量;

●工作温度范围宽;

●生产工艺简单;

●零件质量/尺寸稳定一致;

●可再回收利用。

动态硫化热塑性弹性体 (TPV) 定义

●热塑性弹性体动态硫化 (TPV)

-含有化学交联的橡胶嵌段, 使用动态硫化法生产。

●动态硫化

-将热塑性聚合物及合适的可反应橡胶聚合物在熔融状态下紧密地混合起来, 生产含有化学交联橡胶嵌段的TPE材料。与同样的非交联化合物相比, 该材料在性能上接近热固性橡胶。

什么是SantopreneTM TPV材料?

●公司全部产品都可以用通用术语进行说明

●品牌

●埃克森美孚化学产品

●超越产品本身……

-质量和可信赖性;

-全球服务和支持;

-投资增长;

-知识范围广且有深度;

-经验丰富。

总结

●Santoprene TPV材料持续提供致力于减轻整车重量的创新解决办法。

●与传统热固性橡胶相比, Santoprene TPV材料能明显减轻重量。

●汽车上许多弹性部件都可以利用这项材料优势, 无论内饰、发动机仓内、底盘还是车身密封条领域。

材料加工工艺 篇10

1. 工艺研究的微观系统

机械工艺学研究的主要对象之一是机械加工工艺系统。普通机械加工工艺系统的组成:机床、夹具、道具与工件。 (图1)

数控加工工艺系统的组成:数控机床、夹具、刀具、工件与测量反馈系统。 (图2)

2. 现代机械制造的工艺组织

2.1 现代机械制造工艺的工序组成。

(1) 工序类型如图3所示

(2) 总体机加工工艺路线组成情况: (1) 全部有普通机床加工工序组成, (2) 普通机床加工工序和数控机床加工工序组成, (3) 全部有数控机床加工工序组成。

在现代机械制图工艺路线设计中数控加工工序一般都是穿插于零件加工的整个工艺过程中。而数控加工工艺路线设计仅是几道数控工艺过程的具体描述, 因而需要与其他机床加工工艺衔接好。

2.2 总体机加工工艺路线图的拟定。

总体机加工工艺路线图的拟定原则:基准现行;先粗后精;先主后次;先面后空。

3. 数控加工的工艺设计

数控加工的工艺设计主要包括一下几个方面的内容:选择适合在数控机床上加工的零件, 分析被加工的零件的图纸, 明确加工内容和技术要求, 确定零件的加工方案, 制定零件的加工工艺线路, 设计数控加工程序, 选择零件的定位基准、夹具和道具, 确定工步和切削用量, 并应根据数控加工的要求, 调整数控加工工序的内容和加工路线, 选择对刀点、换刀点, 确定所选用的刀具和刀具补偿值等;还要处理数控机床上部分工艺指令等。

3.1 选择适合的数控加工零件。

随着数控机床的快速发展, 数控机床在制造业的普及率不断提高, 但不是所有的零件都适合在数控机床上加工, 一般应该按适应程度将零件分为一下三类:

(1) 最适合类: (1) 形状复杂, 加工精度要求高的零件; (2) 具有复杂曲线或曲面轮廓的零件; (3) 具有难测量、难控制进给、难控制尺寸型腔的壳体或盒型的零件; (4) 必须在一次装夹中完成铣、镗或攻丝等多道工序的零件。对于此类零件应把数控加工作为首选方案。

(2) 较适应类: (1) 零件价值较高, 在通用机床上加工时容易受人为因素干扰而影响加工质量的零件; (2) 在通用击穿上加工时必须制造复杂专用工装的零件; (3) 需要多次更改设计后在能定型的零件; (4) 在通用机床上加工需要做长时间调整的零件; (5) 在通用机床上加工时, 生产率很低或工人体力劳动强度很大的零件。此类零件加工还要考虑生产效率和经济效益, 一般情况下把他们作为数控加工的主要对象。

(3) 步适应类: (1) 生产批量大的零件 (步排除个别工序采用数控机床加工) ; (2) 装夹困难或完全靠找正正定位来保证加工精度的零件; (3) 加工余量极步稳定而且数控机床上无在线检测系统可自动调整零件坐标位置的零件; (4) 必须用特定的工艺装备协调加工的零件。这类零件如果采用数控加工, 在生产力和经济效益方面一般无明显改善, 一般不用把此类零件作为数控加工的对象。

3.2 确定数控加工的内容。

在选择并决定某个零件进行数控加工后, 并非另加的所用工序都采用数控加工, 并非零件所有的加工工序都采用数控加工, 因此有必要对零件的加工进行仔细的分析, 弄清楚零件的结构形状、尺寸和技术要求, 选择那些最适合、最需要进行数控加工的特征和工序, 即确定零件的哪些表面需要进行数控加工, 需要哪些工序, 采用哪些类型机床和刀具。同时, 还要结合本单位的实际情况, 立足解决问题、攻克难关、提高生产效率和充分发挥数控加工的优势。此外, 选择数控加工的内容时, 还应综合考虑生产批量、生产周期、生产成本和工序间周转情况等。

3.3 数控加工工艺过程和工艺路线的拟定。

数控加工中的工艺问题的处理与普通加工基本相同, 但又有其特点, 因此在设计零件的数控加工工艺时, 既要遵循普通加工工艺的原则和方法, 又要考虑数控加工本身的特点和零件变成要求, 一般来说, 数控加工的工序要求比普通机床加工的内容要多, 数控加工的工部要求的更加详尽。数控加工工艺处理的内容主要又:零件的工艺性分析、工艺过程和工艺路线的确定、装夹方法的确定、刀具选择和切削用量的确定等。

(1) 数控工序的划分。工序的划分和走刀路线的确定直接关系刀数控机床的使用效率、加工精度、刀具数量和经济性等问题, 应尽量做到工序集中、工艺路线最短、机床的停顿时间和辅助时间最少, 要在一次装夹中尽可能完成所有工序的内容。

工序划分的原则为: (1) 先粗后精。 (2) 一次定位。 (3) 先面后孔。

(2) 数控工序内的工步划分。数控工序内的工步划分主要从加工精度和加工效率两发面考虑。再一个工序内长需要采用不同的刀具和切削用量, 对不同的表面进行加工。为了便于分析和描述较复杂的工序, 在工序内可细分工步。

工步划分的原则是: (1) 现粗后精:工步安排要总寻先粗后精的原则, 先进行取出两最大的粗加工, 在安排一些局部余量较大的半精加工, 最后精加工; (2) 先面后孔:对于既有铣面又有镗孔的零件, 可先铣面再镗孔, 可以提高孔的加工精度; (3) 减少换刀:在数控加工中, 应尽可能按刀具进入加工位置的顺序集中刀具, 即在不影响加工精度的前提下, 减少换刀次数, 减少空行程, 节省辅助时间, 在以道工步中尽可能使用同一把刀具完成所有可能进行的加工部位。

(3) 在数控机床上加工零件, 每刀工序中每道工步的走刀路线确定都十分重要, 应为他不仅与被加工零件的表面粗彩度有关, 而且与尺寸精度和位置精度以及加工效率都有关, 过长的走刀路线还会影响机床的寿命, 刀具的寿命等。走刀路线的选择, 既要考虑生产效率, 又要考虑到生产质量。其基本原则是在保证加工精度和表面粗糙度的前提下, 通过优化, 尽量缩短加工路线, 减少空行程时间, 提高生产率, 同时有利于数值计算, 减少程序段和程序工作量。

4. 结束语

材料加工工艺 篇11

关键词 机械加工工艺 加工精度 影响分析

技工精度，即加工完成零件成品的尺寸、结构、形状等参数与理想标准的符合程度，其零件自身的符合程度越高就意味着零件的精确度越高，加工工艺也就越精良。机械加工工艺是零件加工的工艺基础，也是影响加工工艺“精度”的一项重要指标。影响机械加工过程零件品质的因素是多种多样的，给机械零件的生产加工带来了诸多问题，也造成了企业的不同程度上的损失，应在传统与新型管理理念相辅相成的条件下来对机械加工技术进行逐步的改良。

一、机械加工工艺对于加工精度的影响因素

机械加工工艺对于加工精度的影响主要体现在：（1）加工精度内在因素；（2）加工精度的外在因素两大部分。

1、加工精度的内在影响因素

影响加工精度的内在因素主要是，机械加工工艺系统本身的几何精度。由于加工部件是在机床的控制之下来实现零件的加工的，因此，工艺系统的整体几何精度应与机床的精度密切想合。加入机床的本身构建存在精度不准确的问题，则被加工零件的大小、比例、形状等，都会出现一定范围的偏差。例如：（1）机床的主轴，一旦其轴向或者径向摆动出现问题，就可能造成回转误差，进而导致被加工零件不符合相关精度标准。（2）机床在长期的运行使用过程中，往往会出现一定程度的磨损，尤其是带有刀具的设备在使用中，更是会出现不同程度的磨损，也会在某种程度上影响其自身的精准度。假若刀具在出厂制造的过程中，就存在一些因制造不利带来的误差，则其在使用的过程中，可通过机床的调整，消除误差。

2、加工精度的外在影响因素

加工精度的外在影响因素主要有：系统运行中所产生的受力变形，即由于在实际云翔强度较大的机械加工工艺系统中，各部件的长期受力，在长期受力的影响下，导致各个部件的位置、形状均会发生轻微的变形。例如：加工工艺中所使用的刀具、夹具等构件，均会在长期受力的条件下使本身的工作轨迹发生变化，导致构体自身的工作轨迹发生变化，最终导致被加工零件的尺寸、及形状等精度都会受到影响。

二、机械加工工艺对加工精度的应用措施

机械加工工艺提高其精度的相关措施有：

1、解决加工精度内在因素的措施

可采取一定的补偿技术来对，设备出厂本身所带的误差、使用中的因磨损产生的误差进行控制，来确保构件误差在实践中，能达到其可接受的范围之内。正常来看，在高精度的机床设备系统中，其会配置有相应的误差补偿控制构件，使用单位以及工作人员能够根据加工需求对其做一定的矫正。可采用：（1）一些专业的矫正软件，来专门用作机床各构件磨损的技术矫正，一般的普通机床而言，其磨损校正只有通过参考校正尺数据、手动操作设置补偿螺母来实现系统及构件的误差补偿；（2）在实际的生产实践中，可输入相应的补偿数据，再由软件自行运行，便可实现参数的修改；（3）采用软件编程，例如：CAD、CAPP、CAM、DNC、EDM、PDM、MES、MPM 等 PLM 软件产品。选择【加工】—【其它加工】—【铣螺纹加工】命令，一般包括：粗加工第一刀、粗加工第二刀、粗加工第三刀、粗加工第四刀、精加工、程序结束、宏程序名、起始高度、终止深度、螺距、循环等11的步骤，并根据所加工的螺纹填写好加工参数。

2、解决加工精度外在因素的措施

可通过调整工艺加工系统的受力，来对被加工零件精度进行把控，从而使整个系统的受力均衡。具体的做法主要有：（1）改造工艺系统本身相对薄弱的构件及部件进行改造，来提升工艺系统本身的剛度，提高系统对外部受力的抵抗性能，切实防止加工系统因受力而发生形变，导致加工误差。（2）可通过缩短整个工艺系统的载荷量，减少系统外力的大小，从根本上实现设备的变形预防。（3）机械加工工艺系统在运行中会产生导致系统发生形变的热应力、切削应力。例如：零件被切削时该工序形成的切削应力也会作用于加工系统，致使整个系统在无外力情况下也会产生形变。因此，为减少热应力，一定要对热加工的零件进行退火处理，严格避免粗加工所产生的额外应力，确保工作零误差。

三、结束语

基于我国国内市场经济改革的基础上，相关的机械加工单位，必须要在一定的精度研究中对机械的加工业的发展做铺垫。应在传统与新型管理理念相辅相成的条件下来对机械加工技术进行逐步的改良，提高所加工零件的精密度，最大程度减小不合格产品的产生率，实现企业经济效益的增加和企业市场竞争力的增强。

参考文献：

[1]黄晓波.机械加工工艺对加工精度的影响[J].海门市三厂职业教育中心校，2013，09（13）：02-04.

[2]刘敏.机械加工工艺系统对加工精度的影响探索[J].哈尔滨电机厂有限责任公司制造工艺部，2013，24（25）：01-02.

机械加工工艺对加工精度影响研究 篇12

加工工艺的水平影响机械加工工程的效率, 工艺系统中有很多部件, 每一个部件都影响着整个工程的质量。然而在加工过程中会产生一系列不良的影响因素, 比如说多余的热量合和各种力等, 它们很可能导致加工零件的精度降低, 甚至导致整个工程的质量降低。影响加工零件精度的因素主要包括:几何精度、受力变形和热变形。

1 加工精度的主要影响因素——几何精度

机械加工工艺是一个很复杂的过程, 参与工艺的操作有很多, 也就是说影响加工精度的因素有很多, 比如说机床本身存在一些几何误差, 加工方法的偏差, 磨制刀具的磨损误差等等。下面我们将介绍几点主要的影响因素。

几何精度中最重要的就是机床本身的误差因素, 它对整个工程都有一定的影响力。这主要是由于加工刀具是由机床来控制的, 并制造不同的工程零件。如果机床本身存在一些制造工艺的问题, 就会引发主轴回转的偏差, 从而导致零件的尺寸等性质出现问题, 影响了零件的精度。如果制造工艺不良, 还会引起导轨误差。机床的移动机件的相对位置是受导轨控制的, 如果导轨出现问题, 加工工艺就会出现问题。导轨误差主要包括有三种误差类型, 第一个是直线度误差, 第二个是扭曲度误差, 第三个是相互位置误差。加工过程中, 为了尽可能地减少导轨误差的影响, 则需要从结构、材料、润滑方式、保护装置等方面着手。制造工艺不良引起的传动链误差是指因为传动设备的生产、加工和安装等误差而引起的传动链两边相对运动误差。为避免这种误差可以采用减少传动链的长度或者减少一些不必要的元件等方法。还有就是机床在长时间的工作中由于磨损而引起的误差。尤其是刀具磨损的不均匀性影响更为严重, 它会发生位置的偏移, 因而造成零件形状的微妙变化, 精度也因此下降。

2 加工精度的主要影响因素——受力变形

2.1 工艺系统所受外力的影响

工艺系统包括机床、工件、工具和夹具, 在进行切削加工时, 由于夹紧力、切削力以及重力作用的影响, 会发生一定程度的变形, 使得已经调整好静态位置的工件和刀具、切削过程所需要的几何关系发生改变, 刀具的运动轨迹也出现相应的改变, 从而导致误差的产生。当遇到这种情况的时候, 可以采用减轻系统受力程度的方法来减小误差。在实际应用中有以下几种方法:一是加强工艺系统刚度, 以便于更好的抵抗外来压力。二是减小负荷, 以免变形情况的发生。一般情况都是主要提高系统中最脆弱的部件的刚度, 从而更好的防止变形, 减小误差。

2.2 多余的应力影响

除了以上几种情况以外, 多余的应力也会使系统产生变形, 这种变形主要来自热处理、切削加工等, 它们会使系统即使没有外力也产生变形。对加工工艺的受力情况进行分析后, 操作人员需要尽可能的将工艺系统受力变形降到最低, 从而保证加工精度。在进行实际操作的时候, 工作人员主要负责将系统的刚度提高, 并减轻载荷, 来提高零件的加工精度和生产效率。加工师最主要的就是提升系统的刚度, 提高方法主要包括提高联接表面的接触刚度、合理设计部件结构、正确使用加工方法等。

3 加工精度的主要影响因素——热变形

3.1 加工过程中的热量

机械零件的加工过程会产生很多的热量, 各种形式的热量都会对零件的加工过程产生影响, 从而影响零件的加工精度。由不同种热量而引起的热变形会使刀具和机件之间的关系发生变化, 甚至受到破坏, 导致零件的加工精度下降, 加工系统存在误差。

3.2 刀具热变形

不仅加工过程产生的热量会对精度有影响, 刀具的热变形也会影响零件的加工精度。尤其是在刚开始进行切削的时候, 这种变形发生的很快, 之后会越来越慢, 一段时间以后就会趋于平缓。这时候需要我们去采用合理的几何参数来减少刀具热变形引起的误差。

3.3 机床热变形

机床的热变形也会对精度产生影响。机床在工作过程中, 受到内外热源的影响, 各部分温度将逐渐升高。由于各部件的热源不同, 分布不均匀, 以及机床结构的复杂性, 因此机床各部件的温升不同, 而且同一部件不同位置的温升也不相同, 形成不均匀的温度场, 使机床各部件之间的相互位置发生变化, 破坏了机床原有的几何精度而造成加工误差。不同类别的机床的热源也不一样。有以下几种方法可以降低机床热变形的作用, 比如说减少热量的产生, 可以通过减少摩擦作用来减少热量的发生。还可以通过强制加冷和吸热的方法来增加散热。也可以采用粗加工后停机以待热量散发后再进行精加工。

车床类机床的主要热源是主轴箱中的轴承、齿轮、离合器等传动副的摩擦使主轴箱和床身的温度上升, 从而造成了机床主轴抬高和倾斜。大型机床如导轨磨床、龙门铣床等长床身部件, 其温差的影响也是很显著的。减少这种误差的主要方法有以下几种:第一, 将热源与部件隔离。可以将热源与主机分开放置, 也可以通过一定的润滑作用来减少摩擦发热。第二, 可以强制加冷。第三, 采用合理的机床部件结构及装配基准。第四, 加快机床的热平衡速度, 以便于更好的掌握加工精度。第五, 控制环境温度。

4 结语

由于我国社会飞速发展, 经济水平的不断提升, 加工工艺技术也有了相应的提高, 为了使加工精度保持在合理的范围内, 我们要不断的进行试验并仔细探究, 提高加工工艺技术水平, 减少误差的发生。

参考文献

[1]何红伟.机械加工工艺对加工精度影响的研究[J].中国新技术新产品.2013.04

[2]刘志刚.试析机械加工工艺对加工精度的影响[J].科技创新导报.2012.29