误差消除对策（共7篇）
误差消除对策 篇1
0前言
在人们对产品质量要求的不断提高下,为了提高检测的精度,缩短检测的时间,在目前对不锈钢成分的检测当中,应用了光电直读光谱仪来代替传统的化学检测方法,但是在检测的过程中,对由于测试的方法、环境和测试人员的水平问题,使检测结果产生一定的误差,在这样的情况下,需要对其中误差产生的原因进行分析,并且根据这样的原因,采取相关的对策来提高检测的整体精度。
1光电直读光谱仪的工作原理
在对物质的成分进行检测的过程中,由于在不同的物质当中,存在有不同的属性,在这样的情况下,物质当中的不同组成成分,在一定条件下发射的光谱特征不同,人们就可以利用这样的属性,来对不同的物质进行区别。光具有一定的波动性质,光的颜色不同,所产生的波长也就不同,按照波长的不同,可以将其进行相应的排列,这样的光就是所谓的光谱,而相应的物质能够对光谱进行发射,并且不同的物质能够对光进行相应的吸收和散射,根据这样的情况,可以对物质所发出的光谱用分光仪器进行检测,以此来对其中的组成成分进行确定。从目前的情况来看,利用光电直读光谱仪来对物质成分进行检测的过程中,其自动化程度较高,同时分析的速度较快,能够满足人们目前的检测需要,另外,利用光电光谱法可以在同一条件下来对不同含量的元素进行同时检测,而且检测的结果精度较高,使用的成本较高,根据以上使用优势,利用光电直读光谱仪来对物质中的成分进行检测,已经普遍被人们所接受,并且进行应用,其主要应用范围包括金属机械加工、建筑材料、电池和石油化工等行业,一般情况下,光电直读光谱应用最广的领域为钢铁行业,其中不锈钢中元素的标准值和标准误差体现如表1。
2光电直读光谱仪检测不锈钢成分中误差的产生原因
在利用光电直读光谱仪来对不锈钢的成分进行检测的过程中,存在着这样一种问题,同一个测量人员,在利用同样的测量方法和测量仪器,来对同一样品进行多次的检测,其检测结果不能保证完全相同,在这样的情况下可以看出,检测误差的产生是不可避免的,其中产生误差的原因有很多,其主要原因在于光谱的性能不稳定,另外是所检测物品表面的处理不符合相关的标准,在进行检测的过程中,激发光源是其中最为重要的一部分,其主要作用是为了使样品进行蒸发和激发,但是在实际的检测当中,不锈钢的蒸发或者激发之间没有明显的界线,这些过程几乎是在同步进行的,在这样的情况下,都会对检测结果造成一定程度的影响;除了光源激发的条件之外,检测的对象也会对检测结果造成影响,在进行检测的过程中,不能仅仅使用一种检测条件来对不锈钢中的成分进行分析,比如分析钢铁的工作条件,就不适合对有色金属进行分析;另外是在其中氩气进行放电的过程中,氩气的纯度会引起检测结果出现误差,另外样品本身会使氩气的放电的情况下引入一定量的氧气,从而会检测结果产生一定的影响。
另外,造成误差的原因还包括以下几下方面:首先是不锈钢当中和合金元素含量较高,这样会对其中非金属元素的含量造成影响,在这样的情况下,会造成非金属元素含量的测量结果不准确;其次在对不锈钢成分进行检测的过程中,其中非金属元素的分析通道会落到紫外区,在这样的情况下,就会引起分析结果的偏差;最后,在对不同的不锈钢种类进行检测的过程中,由于使用的仪器为同一台光谱仪,在这样的情况下会引起操作台的分析电极污染,从而造成其中的合金元素含量检测结果偏高,导致检测结果的不合理。
3光电直读光谱仪检测不锈钢成分中的误差消除对策
针对以上检测误差的产生原因,在具体的检测过程中,需要对其中的各个环节进行把握,在对打程度上保证检测结果的精确程度,一般情况下,其误差消除对策包括以下方面。
3.1正确取样
在进行光谱分析的时候,其中取样的方法和对样品的处理结果,也会对检测的精度产生一定的影响,在进行炉前分析的时候,需要对炉中的样品进行快速的红切,一旦发现样品出现有裂纹和气孔的情况,就需要进行重新选样,在对低碳钢进行检测的时候,为了进一步提高其中碳含量检测结果的准确度,需要将红料放在流水当中进行急速的冷却,以此来使样品形成马氏体和奥氏体;对于碳含量较高的不锈钢来说,需要在对其进行切割之后采取暖冷,这样可以避免样品产生裂缝;在对铸铁和球墨进行检测分析的过程中,需要保证样品进行充分的白口化,其中的取样温度、冷却速度和脱模时间需要按照相应的标准来进行确定;在对不同材料进行分析的时候,需要根据材料的不同性质,来采取不同的研磨工具,以此来去除样品表面的氧化层,保证检测结果的整体精度。
3.2提高操作人员的检测水平
在检测的过程中,工作人员是其中的主导者,操作人员的专业水平和操作能力直接决定了检测的准确程度,在这样的情况下,需要保证操作人员对样品和分析方法有着足够深的认识,另外,也需要保证操作人员的整体操作熟练程度;同时,也需要检测人员需要较深的质量控制意识,在这样的情况下,就能够对检测过程中的各个环节进行相应的控制;最后,由于分析过程所用的时间较长,这就需要检测人员的身体素质和心理素质达到相应的标准,才能专心的来完成整个检测工作。
3.3检测设备
为了提高检测分析结果的精度,消除其中的误差,需要对其中所使用的设备进行相应的保养,一般情况下,所使用的设备主要包括样品加工设备和分析检测仪器,在实际的检测过程中,需要保证其中分光计的整体精度,达到检测所需要的标准,另外也需要对光源的性能进行严格把握;针对不同样品的特性,来选择不同的样品加工设备,并且需要保证在引入样品的时候,不影响氩气系统的整体稳定程度;最后,需要定期对相关仪器进行保养,并且对仪器的整体精度进行调整。
3.4样品和检测环境
在对样品进行检测之前,需要根据相关的规定,来对样品的代表性、热处理状态和组织结构状态进行分析,另外需要对样品成分的均匀性进行及时控制,保证组成结构的统一性,在对样品进行磨制的过程中,需要根据样品的性质来采取合适的方法;另外,需要对进行样品检测环境的温度、湿度照明和电磁干扰等条件进行严格控制,以此来保证仪器的整体稳定性。
4结束语
在利用光电直读光谱仪来对不锈钢中成分进行检测的过程中,由于样品、操作人员、检测仪器和检测方法等方面的影响,会使检测的结果出现一定程度的误差,这就需要操作人员具有丰富的操作经验,并且保证设备和样品处于标准的检测状态,以此来保证检测的整体精度。
参考文献
[1]柴艳英,詹会霞.光电直读光谱仪测定不锈钢中元素含量不确定度评定[J].科技创新与生产力,2014,(2):110-112.
[2]高鹏.光电直读光谱仪对不锈钢检测中的误差分析[D].沈阳:东北大学,2014.
[3]项小平.光电直读光谱仪对钢铁成分分析值误差的管理[J].企业家天地月刊,2005(4):20-21.
[4]葛晶晶.光电直读光谱误差产生的原因及分析[J].化工管理,2016,(17).
[5]陶兰桂,辛连红,李成贤等.光电直读光谱仪分析的误差分析[J].中国机械,2014,(2):204-204.
[6]廉恩常.光电直读光谱仪的工作原理及误差分析[J].中国计量,2010,(7):96-97.
初探物理实验系统误差的消除 篇2
我们知道,误差分为偶然误差和系统误差,偶然误差是环境、实验者本身等偶然因素引起的,实验结果可能变大,也可能变小,偶然误差只可能减小,不可能消灭,减小的方法是多次测量取平均或用图象处理实验数据.而系统误差是由于实验原理本身不完善、实验器材本身不精确造成的,实验结果不是偏大就是偏小,但我们如果完善实验原理,不考虑器材本身不精确造成的误差的话,系统误差是可以消除的,如电学实验中,误差主要来源电表内阻的影响,下面以电学实验为例,探讨消除系统误差的几种方法:
一、用“替代法”消除系统误差
例1要测一个电阻Rz,有如下器材:读数不准的电流表A,定值电阻R0,滑线电阻器R1,电阻箱R2,单刀单掷开关S1,单刀双掷开关S2,电源、导线若干.
(1)在图1框中作出电路图,并标明器材代号.
(2)写出主要步骤及Rx的表达式.
解析:(1)电路如图1所示.
(2)主要步骤:
①把单刀双掷开关打到a,读取电流表指针指的格数N.
②把单刀双掷开关打到b,调节电阻箱R2,使电流表指针还指在N格,读出电阻箱的阻值为R,则Rx=R.
点评:“替代法”既是物理实验的方法,又是研究物理问题的方法,是中学物理中常用的方法,如:质点、力的合成与分解、等效重力场……
二、用“补偿法”消除系统误差
例2某同学用下列器材测量一电阻丝的电阻Rx:电源E,适当量程的电流表电压表各一只,滑线变阻器R,电阻箱RP,开关S1、S2,导线若干.他设计的电路图如图(a)所示,具体做法:先闭合S1,断开S2,调节R和RP,使电流表和电压表示数合理,记下两表示数为I1,U1;再保持RP阻值不变,闭合S2,记下电流表和电压表示数为I2、U2.
(1)请你帮他按电路图在实物图(b)上连线;
(2)写出被测电阻Rx=______(用两电表的读数表示);
(3)此实验中因电流表、电压表都不是理想电表,则使被测电阻Rx的测量值______真实值(选填“大于、小于或等于”).
解析:(1)如图3所示.
(2)先闭合S1,断开S2,调节R和RP,使电流表和电压表示数合理,记下两表示数为I1,U1;设电压表内阻为RV
再保持RP不变,闭合S2,记下电流表和电压表示数为I2、U2.
所以
(3)“等于”
例3在“测金属丝电阻率”的实验中,用电流表和电压表测金属丝电阻,由于电表有内阻,不论用内接还是外接,都会产生系统误差,若按如图4所示的实验电路进行测量,可以消除系统误差,主要操作过程是:
第一步:先将R2的滑动触头调到最左边,单刀双掷开关S2向1闭合,闭合开关S1,调节滑动变阻器R1和R2,使电压表和电流表读数尽量大一些,读出此时电压表和电流表的读数U1和I1.
第二步:保持两滑动变阻器滑动触头位置不动,将单刀双掷开关S2向2闭合,读出此时电压表和电流表的读数U2和I2.则,待测电阻丝的电阻Rx=______.
解析:第一步对应的等效电路如图5甲:
第二步对应的等效电路如图乙:RA+R1=U2/I2
由以上两式可得:
例4如图6是测电源E的电动势和内阻的实验电路,E'为辅助电源,G为灵敏电流计.试写出实验步骤及电动势和内阻的表达式.
解析:(1)闭合开关S1、S2,调节滑动变阻器R、R',使灵敏电流计的示数为零,这时A、B两点电势φA=φB,读出电流表和电压表的示数I1和U1,此时流过电源E的电流的精确值为I1,电源E的路端电压的精确值为U1.
(2)改变滑动变阻器R、R'的阻值,重新使得灵敏电流计的系数为零,读出电流表和电压表的示数I2和U2.
(3)电源E的电动势和内阻分别为:
点评:“补尝法”是一种比较精确测电压、电流、电动势和电阻的方法,它可消除因电表内阻而带来的系统误差,也是物理学习中的重要的解题方法.
三、用“计算法”消除系统误差
例5某同学要用“伏安法”测定一个待测电阻Rx(阻值约为200Ω)的阻值,实验室提供了如下器材:电池组E(电动势为3 V,内阻不计);
电流表A1(量程为0～10 mA,内阻r1约为40～60Ω);
电流表A2(量程为0～500μA,内阻为r2=1000Ω);
滑动变阻器R1(阻值范围为0～20Ω,额定电流为2 A);
电阻箱R2(阻值范围为0～9999Ω,额定电流为1 A);开关S,导线若干.
(1)实验中应尽可能的考虑更加准确地测量Rx的阻值,在右方框中画出测量Rx阻值的电路图,并在图中标明各器材的代号.
(2)写出Rx的表达式Rx=______,并指明各量的意义.
解析:(1)题目要求“准确测量”,目的是不存在因电表内阻产生的系统误差,如图7所示.
(2)Rx=I2(r2+R0)/(I1-I2)其中I1、I2是两安培表的读数,r2是电流表A1的内阻,R0是变阻箱的读数.
例6小灯泡灯丝的电阻会随温度的升高而变大.某同学为研究这一现象,用实验描绘小灯泡的伏安特性曲线.实验可供选择的器材有:
(A)小灯泡⊗(“2.5 V,1.2 W”)
(B)电流表(量程:0～0.6 A,内阻为1Ω)
(C)电压表(量程:0～3 V,内阻未知)
(D)滑动变阻器(0～10Ω,额定电流1 A)
(E)滑动变阻器(0～5Ω,额定电流0.5 A)
(F)电源(E=3 V,内阻不计)
(G)定值定阻R0(阻值R0=6Ω)
(H)开关一个和导线若干
(1)要求小灯泡两端的电压从零开始变化,且能尽量消除系统误差,在方框内画出实验电路图.
(2)实验中,应该选用的滑动变阻器是______(填写器材前字母代号).
(3)按照正确的电路图,该同学测得实验数据如下:(I是的示数,U是的示数,U灯是小灯泡两端的实际电压).请通过计算补全表格中的空格,然后在方格图中画出小灯泡的伏安特性曲线.
(4)该同学将与本实验中一样的两个小灯泡以及给定的定值电阻R0三者一起串联接在本实验中提供的电源两端,则每个灯泡的实际功率是______W.
解析:(1)电路如图9
(2)(D)(3)
(4)在同一坐标系中作出2U+IR0=E的图线,根据此图线与灯泡的U-I图线的交点可得此时灯泡的电压U=0.6 V,电流I=0.3A.所以,灯泡的实际功率为P=UI=0.18 W.
点评:“计算法”把电压表或电流表看成能读数的电阻参与电路计算,与其说是实验,不如说它是一个计算题.这种方法是消除系统误差的主要方法,在设计性实验中要优先考虑.
四、“理论修正”消除系统误差
例7在测电源的电动势和内阻实验中,由于所用电表不是理想的,测量时必定存在系统误差.为消除系统误差,实验按如图11所示电路进行操作:闭合电键S1后,先将单刀双掷开关S2置于1,多次改变滑动变阻器滑片的位置,测量多组U、I的数据,在坐标系中作出U-I图线(如图12中A线所示),然后将单刀双掷开关置于2,多次改变滑动变阻器滑片的位置,同样测量多组U、I的数据,作出U-I图线(如图中B线所示).A、B两线在坐标轴上的纵、横截距分别是为U1、U2、I1、I2,则该电源的电动势E=______,内电阻=______.
解析:在“伏一安”测电源电动势和内阻的实验中,有两种方案:
方案一:由于伏特表的分流(电源的电流测不准)引起系统误差,实际在某一电压下,I实>I安,当R=0,即UV=0,I实=I安,得到如图13所示的实验图线和理论修正图线.故E测
方案二:由于电流表的分压(电源的两端电压测不准)引起系统误差,实际在某一电流下,U实>U伏,当IA=0时,U实=U伏=E,得到如图所示的实验图线和理论修正图线.故E测=E,r测>r.
根据以上分析:在U—I坐标系中作出修正后的理论图线C,则,电动势E=U1,内阻r=U1/I2.
消除水利工程中测量误差的方法 篇3
1 水利工程中测量误差的形成原因分析
一般来讲, 导致水利工程测量结果出现误差的原因大致有三种, 即外界因素、主观因素和仪器因素。这是因为外界环境、人员素质能力和仪器精确度都是各不相同的, 任何一项因素发生变化, 都可能使测量存在较大误差。
1.1 外界因素
由于水利工程建设是一项室外大型基础设施建设, 因此在对其进行测量时也必然是在室外进行。这样一来外界自然环境变化就会给测量工作带来一定的干扰, 如风力大小、光线明暗、水体折射等等, 这些都容易引起测量误差。
当水利工程测量需要运用立尺进行测量时, 若有风吹过, 就会时立尺上端发生位移, 这样就会导致测量前后存在误差。或者是刮风时测量仪器的水准气泡发生晃动, 也会使测量结果存在较大误差。在一些山区修建水利工程时, 有时会因为树木过于茂密或阴天等原因, 使得光线较弱, 测量人员在读数时很难看准。而当光线过强时, 又会因为仪器表面反光而难以看准测量数据, 而引起测量误差。由于水利工程测量还需要进行水下测量, 而水能折射这一特点也使得测量误差常常发生。尤其是进行深水测量时, 还需要在水中放置一个尺垫用作转点, 此时则更易形成较大的测量误差。
当然, 外界因素对水利工程测量误差所带来的影响远远不止这几种, 还有其他很多因素都可能会导致测量存在误差, 例如土地是否平整, 温度湿度是否发生变化等等。
1.2 主观因素
无论是操作测量仪器, 或是进行测量读数, 都是由测量人员来进行的。因此测量人员本身的素质高低、能力大小、对仪器的掌握程度、工作时的认真态度等等主观因素都会对测量结果产生直接影响。现如今有些勘测单位的测量人员并没有进行专业的培训, 其对仪器的性能、特点、使用方法、读数方法等都不太了解, 对一些精密仪器的保护不到位使仪器发生损坏, 这些问题都很有可能导致测量结果发生误差。另外, 在工程施工质量检验过程中, 很少会关注到测量工作质量, 这样也会使建设人员轻视测量工作, 使得测量误差长期难以消除。
1.3 仪器因素
进行测量工作, 必须要辅以一定的测量仪器和测量工具才能完成。而测量工具或测量仪器的精准度大小则会直接影响测量误差的大小。目前虽然有相对较为精准的测量仪器, 但有些单位受资金影响不能及时更换先进仪器, 而使用相对较为落后的仪器进行测量, 必然会引起较大的误差。另外, 仪器操作不当也会引起测量误差。
2 提高水利工程测量水平的对策
2.1 认识测量工作的重要性
测量工作是一切工程实施的关键所在, 在工程中起指导作用, 测量人员要认识到测量工作的重要性, 要彻底铲除敷衍的思想, 避免测量出现自我捏造数据的现象, 树立高质量、高标准观念, 培养质量取胜的思想, 将一丝不苟的思想贯穿于测量工作的整个过程中, 确保工程整体质量。
2.2 加大高科技仪器的引进
水利工程项目规模不断扩大, 对施工要求越来越高, 以往的测量方法和仪器远远达不到工程需求, 有些仪器由于误差太大已经被淘汰。企业要及时引进先进仪器, 提高测量水平以适应快速、高效发展节奏。比如GPS全球卫星定位系统, 能克服传统测量方法作业强度大, 效率低, 周期长等缺点, 并提高测量工程的作业效率。其高精度、观测时间短、自动化程度高、不易受天气影响等特点, 大大改善了传统测量的弊端, 提高测量水平。
2.3 做好测量前准备
充分、可行、切实的准备工作是确保测量工作井然有序进行的前提, 企业要做好测量前的准备工作, 要成立测量专业技术委员会。配备专人负责, 明确各自职责, 制定工程测量管理制度, 准备测量所需资料和设备, 制定好测量计划, 确保每日行程清晰, 人员分配明确, 避免准备不充分影响测量或导致测量不准确。
2.4 提高测量人员综合素质
高科技的仪器需要专业人员正确操作才能发挥其作用, 才能达到最佳效果。测量工作既辛苦, 又需要专业水准高, 对测量人员的要求也比较高, 他们使用、维护、保养等技能决定仪器的使用效果和寿命。要通过各种技能培训提高他们的业务水平和职业道德, 使他们能够在艰苦的环境中依旧认真负责, 对工作精益求精。
2.5 减少误差的产生
测量误差来源广泛, 涉及面广, 对数据的准确性影响很大, 要在实际中千方百计减少误差的产生。比如遇大风时, 可以将仪器放低, 多测量重复读数, 或抓住风小的机会读数:在光线太弱时, 可借助外光 (手电或火机) 读数, 光线太强时, 避免让水准尺正面对光, 人造阴影减少尺面反光, 使读数精确;水准仪测量地面点高程时, 立尺是一项十分重要的工作, 但又容易倾斜, 测量时使水准气泡居中, 通过使尺子垂直, 必要时可用摇尺法, 都能达到减少误差的效果。
2.6 采用数字化测量
随着现代科技的发展以及计算机辅助设施Auto CAD技术的广泛应用。数字化测图技术也在不断地发展。数字化测量是以传统的白纸测图原理为基础, 以全站仪、计算机及外围设备为工具, 采用数字库技术和图形处理的测量方法。由于其数据都是自动记录, 误差小, 点位精度高, 内容丰富。
结束语
减小和消除误差的方法都是以增加实践或采取更多的步骤为代价。在测量中操作熟练, 才能提高观测的速度, 采取规范的办法, 严格执行正确步骤, 才能得到正确结果。
摘要：水利工程建设是一项利国利民的基础设施建设, 其不但能够实现良好的防洪抗旱, 充分利用水资源的调节作用, 还能达到促进农业、水电业增收的经济效益。为此, 水利工程建设一直以来都备受人们关注。在水利工程建设中, 不可避免的要进行各种地质勘探和数据测量。但目前在水利工程测量工作中却存在一项常见问题, 就是测量误差问题。测量误差会给水利工程建设带来一定的困扰。现主要通过简单分析水利工程测量误差的成因, 来详细探讨水利工程测量误差的消除方法。
关键词：水利工程,测量误差,成因,消除方法
参考文献
[1]孙霞, 范世勇.水利工程施工测量技术探讨[J].中国水运 (下半月) , 2011 (11) .
发动机连杆弯曲度误差的消除 篇4
问题提出
对某连杆生产线一段时间内的不合格品数量统计发现, 在该生产期间, 连杆大小头孔轴线平行度 (弯曲) 不合格品数量巨大, 占全部不合格品总量的94%, 是当前急需解决的主要质量问题。
问题确认及不合格品处理措施
对精镗连杆大/小头孔加工工序, 八副夹具各安排加工50件, 共加工400件, 全数测量连杆大小头孔轴线平行度 (弯曲) , 经统计分析发现弯曲度为正值有393件, 其中不合格60件, 负值有七件全部合格。
正值表示连杆B面 (为定位面) 在下、A面在上时, 连杆杆身向下凹;负值示连杆A面 (为定位面) 在下、B面在上时, 连杆杆身向下凹。
不合格品处理方法:弯曲度为正值不合格时将连杆A面在下B面在上放置在平板上, 用橡胶榔头敲击B面杆身。若弯曲度为负值不合格, 则将连杆B面在下、A面在上放置在平板上, 用橡胶榔头敲击A面杆身。
连杆大、小头孔精加工原理
图1所示为该连杆加工装夹定位要求。该工件的精加工是在一台组合数控镗铣机床上完成, 有四个加工工位 (见图2~图5) , 使用三个工位, 四工位珩磨大头孔工艺已取消, 每个工位有两副夹具。
1) 一工位为上/下料工位, 工件小头部位通过V形块粗定位, 然后大、小头的心轴进行定位:小头心轴限制两个自由度, 大头心轴限制一个自由度, A面定位限制三个自由度。在此工位完成对小头B面铣薄 (2.5±0.06) mm。
2) 在二工位, 机械手反转工件进行二次定位并装夹, 工件小头部位通过V形块粗定位, 然后大、小头的心轴进行定位:小头心轴限制两个自由度, 大头心轴限制一个自由度, B面定位大头两个定位块、小头一个定位块高出大头定位块2.5mm, 共限制三个自由度。在此工位完成两个工步:对小头A面铣薄2.5mm, 然后大/小头孔内的心轴退出定位后半精镗大头孔。
3) 在三工位, 工件仍延用二工位的定位和装夹, 完成对大、小头孔的精镗。
连杆大、小头孔轴线平行度 (弯曲) 超差原因调查
检测五件弯曲度超差的连杆, 发现大小头B面高度差2.5mm, 尺寸分布均靠近上公差限, 要求操作工调整此尺寸至公差下限附近后, 弯曲度超差件数量有较大幅度下降。由此得出, 大小头B面高度差2.5mm尺寸分布是造成连杆弯曲的一个原因。
对已隔离的1621件弯曲度超差的连杆按其锻造模具号进行分类 (见附表) 。从附表中可见, 不同模具锻造的连杆精加工后, 导致大、小头孔轴线平行度 (弯曲) 超差的影响程度有较大差异, 其原因可能是模具制造精度、使用后的磨损程度等存在差异, 可以确定毛坯模具质量状态是影响连杆弯曲度的一个原因。该原因将使锻钢材质的连杆毛坯产生初始弯曲度, 在后续的金属切削加工过程中不能完全消除此原始弯曲度。但由于连杆毛坯图样对大小头孔轴线平行度没有要求, 目前只能做到当发现某型号模具锻造的连杆弯曲度超差数量过大时, 及时通知供应商检修模具或更换新模具。
加工时人为地将工件反方向摆放后, 加工两件, 弯曲度均为负值, 初步说明夹具夹紧时将工件压弯变形。
对夹具磨损情况进行检查, 对八副夹具中某一夹具定位块加垫0.05mm厚铜皮, 试加工50件连杆, 结果33件大小头孔轴线平行度超差。对该夹具先压紧大头, 则小头B面与定位块有约0.02mm的间隙;松开大头, 先夹紧小头再夹紧大头加工两件, 弯曲度全都超差。由此初步得出结论:夹具大/小头定位块磨损造成工件定位面与夹具定位块之间有间隙, 夹紧后连杆杆身弯曲是造成连杆大、小头孔平行度 (弯曲) 超差的一个原因。大小头B面高度差2.5mm尺寸分布均靠近上公差限将使定位间隙加大, 增大了弯曲度超差的可能性。
连杆金属加工弯曲机理分析
图6演绎了连杆精镗大/小头孔过程, 由于定位块与工件之间存在间隙, 造成加工后的连杆大小头孔轴线弯曲度的机理。图6a示意一工位加工后的状态。图6b示意二工位。若定位块滑动后与小头端面完全接合, 此时不会压弯连杆。图6c示意当小头定位块磨损与小头端面存在间隙或大头定位块磨损致小头比大头升高δ时, 在夹紧力作用下连杆弯曲。图6d示意绿色线条表示小头孔或大头孔加工后的轴线, 理论上与另一孔轴线平行 (取决于设备上大、小头刀具主轴的平行度, 由于该设备为从德国进口, 设备验收时已将两轴平行度调整很好, 可忽略此平行度误差) , 但已与定位端面不垂直 (红色线条表示垂直于定位面的理想轴线) 。图6e示意加工后夹紧力消失, 连杆弹性恢复, 但大小头孔轴线已不平行了。结果是定位面方向扩大, 非定位面方向收小呈“八”字形。
根据上述分析, 小头定位块与小头端面存在间隙δ或将小头顶升δ时, 在夹紧力作用下连杆弯曲, 造成加工后小头孔轴线与大头孔轴线有夹角, 且定位面方向为夹角放大方向, 即平行度为正值, 直观感觉为连杆弯曲, 且向定位方向拱起, 返工方法就是敲击此拱起方向的连杆杆身。实际B面为定位面, 对平行度超差的连杆返工就是敲击B面杆身。也能解释将A面作为定位面的试验结果要敲击A面杆身进行返工的原因。
结语
综上所述, 毛坯自身弯曲度和夹具定位面高度差较大是造成此问题的两个主要原因, 因此确定下列改进措施:统计发现某模号毛坯连杆弯曲度超差件较多时, 通知毛坯供应商更换模具;制作新的夹具定位块作为备件, 定期检查夹具定位面高度差, 当发现此差值过大时更换夹具定位块。
采取上述措施后, 连杆大、小头孔轴线平行度 (弯曲) 超差不合格件数量大幅下降, 每班仅十多件, 效果十分显著。
误差消除对策 篇5
双点或四点压力机的曲柄转动的同步性问题直接影响滑块的运动精度。引起滑块倾斜的因素主要有连杆结点偏差、曲柄转角相位差、曲柄半径的长度误差、连杆长度误差等。其中曲柄半径的长度误差是影响滑块运行精度一个非常重要的因素。下面, 将简要介绍一下曲柄半径的长度误差引起滑块的倾斜情况以及在机加工过程中消除该误差的工艺方法。
2曲柄半径的长度误差引起滑块的倾斜
通用压力机的工作机构大多采用曲柄滑块机构。由图1可知, 滑块的位移S与曲柄转角α之间有以下关系式:
其中:S为滑块行程、α为曲柄转角、R为曲柄半径、λ为连杆系数 (R/L) 。
这样, 对闭式双点压力机而言, 其传动机构原理如图
2 所示, 设两曲柄半径 (偏心套的偏心距) 分别为R、R1, 则两曲轴引起的滑块行程可通过上式表达如下:
左边的曲轴引起的滑块行程为
右边的曲轴引起的滑块行程为
则滑块倾斜为 (如图2)
由式 (1) 可知, 滑块的最大倾斜将发生在α=180°即上死点处。
现以我厂H36-400闭式双点压力机为例, 偏心套偏心距R=200±0.05, 假设左边偏心套在加工时严重超差, 其偏心距 (曲柄半径) R1=200+0.60、λ=R/L=0.2, α=180°代入式 (1) 可得
从计算结果可见, 曲柄半径的长度误差对滑块倾斜度的影响是很大的。所以, 在加工偏心套时, 一台机床两偏心套其偏心距尺寸相互偏差不得超过0.02mm, 否则滑块的运行精度很难保证。
3 消除曲柄半径的长度误差的工艺方法
我厂生产的闭式双点压力机, 曲柄机构多采用偏心套结构 (如图3) , 其加工工艺与通常的曲轴 (如图4) 加工有极大不同。图4所示曲轴的曲柄半径可通过在数控镗床上走座标打偏心孔来保证, 而偏心套的偏心距 (曲柄半径) , 在我厂的加工工艺中, 是靠专用工装来保证的。
3.1 车偏心套专用工装
如图5所示, 该工装主要由定位盘、定位芯轴、定位键、配重块等组成, 定位原理遵循六点定位原则。其中定位芯轴与偏心套的主轴孔配合, 保证了偏心距;定位键与偏心套的定位键槽配合, 保证偏心方向。
该工装关键工艺方案: (1) 在车床上车出定位盘两端面及外圆。 (2) 在数控龙门铣床上, 用寻边器校定位盘外圆, 确定定位盘中心。 (3) 走座标, 保证偏心距及公差要求, (钻) 镗出定位芯轴用的定位孔。 (4) 铣出定位盘上定位键槽, 保证方向性。 (5) 固定定位芯轴及定位键。
3.2 偏心套的加工工艺
如图6所示, 因偏心套形状不规则, 回转半径大, 加工时基本上在立车上进行车削。
主要机加工工艺方案: (1) 车偏心套各部, 主轴孔加工至图纸要求, 与连杆瓦配合的偏心外圆 (如图3) 暂不加工。 (2) (上专用工装) 四爪卡工装定位盘外圆, 百分表校定位盘上平面, 端面跳动控制在0.08mm以内, 保证水平。 (3) 百分表校定位盘外圆, 径向跳动控制在0.05mm以内, 保证工装定位盘与立车回转工作台同心。 (4) 上偏心套, 主轴孔与定位芯轴配合, 定位键槽与定位键配合, 压紧。 (5) 粗、精车偏心外圆, 并滚压至图纸要求。
4 结语
上述使用专用工装加工偏心套的工艺方法方便、实用, 可以有效地保证偏心套的偏心距 (曲柄半径) 偏差, 以达到消除曲柄半径长度误差给压力机精度带来的影响。并在数十台大型闭式双点压力机上得到了验证, 有效地缩短了产品的生产周期, 保证了机床的精度。
参考文献
[1]何德誉.曲柄压力机[M].北京:机械工业出版社, 1987.
误差消除对策 篇6
笔者发现该企业生产的一种产品上有一段波形螺纹, 它的剖切面是正、反圆弧相切的波浪形, 如图1所示。企业目前所用加工程序编程方法是借助于软件自动编程, 然后手动修改去掉多余指令再补充所需指令。对编程人员技术要求较高, 而软件只生成精加工程序段, 操作人员在加工时要通过人为修改磨损值来进行粗精加工;并且加工的成品存在过切和少切现象, 螺纹形状有误差。
笔者希望结合工作实际经验, 对异形螺纹的结构和普通数控刀片进行研究, 分析干涉原因, 利用宏程序功能解决此类问题, 使一般的编程人员就可熟练应用, 有效提高产品合格率和生产效率。
1 加工过程分析
运用宏程序变量编程, 列出圆弧的参数方程, 通过控制圆弧角度范围, 来实现控制圆弧的加工范围, 计算出各角度对应的X和Z坐标值, 然后在该点运行G92螺纹指令, 逐点拼接出一段完整的波形螺纹, 我们也将这种加工方法称为“逐点拼接法”1。
因G92指令采用的是“直进法”进刀, 车刀的三面刃都参加切削, 在加工波峰时, 由于螺距较长, 牙间余量没有去除, 车刀所受的切削力较大, 机床振动强烈, 排屑比较困难, 车刀磨损加剧, 如果一次加工完成表面有明显刀痕, 表面粗糙值较大。
我们改善切削方式, 将螺纹起点提前一个螺距, 在毛坯外进刀, 粗车加工采用分层切削的方式, 如图2所示, 即先将X向分成若干层, 然后在每层Z向又分成若干刀进行粗加工, 去除牙间的大部分余量, 最后再按轮廓进行精车切削。这样即减小了背吃刀量, 刀具受力得到改善, 又使排屑比较顺畅, 切削平稳, 螺纹表面粗糙值降到了Ra=1.6μm以下, 大大提高了加工精度, 加工单件产品所需要时间较原来缩短2~3min。
2 刀尖过切分析
通常在编写程序时, 均是以假想刀尖点切削工件, 而假想刀尖为实际不存在的点。普通数控车刀片的刀尖是一圆弧形, 其刀尖半径R有0.2mm、0.4mm、0.8mm等多种。按假想刀尖编写出的程序在车削外圆、内孔等与Z轴平行的表面时, 是没有误差的, 但在车削右端面、锥度及圆弧时会发生少切或过切现象2。数控系统提供有刀尖圆弧半径补偿功能, 可以很好的解决这一问题, 但在螺纹加工中不允许使用刀尖半径补偿功能, 这样加工出的螺纹就会出现如图3所示阴影部分的干涉现象, 造成加工出的波形螺纹外径和牙槽宽不符合图纸要求的尺寸。
我们对刀尖加工轨迹进行分析, 如果以刀尖圆弧圆心编程, 在计算X和Z坐标时考虑刀尖半径, 对刀时在X和Z方向让出一个刀尖半径的磨损值, 就可以很好的解决过切问题, 原理和系统的半径补偿功能一致。以刀尖圆心编程如图4所示, 加工凸圆弧时加上刀尖圆弧半径, 凹圆弧减去刀尖圆弧半径, 加工的轨迹和波形螺纹外型完全吻合。
3 程序编制
圆的参数议程为:X=R*COSθ, Y=R*SINθ, 转换成车床坐标为:X=R*SINθ, Z=R*COSθ。起刀点选在凸圆弧的顶部进刀, 并提前一个螺距, 沿着圆弧轮廓加工, 利用两个循环实现X向的分层加工和Z向的分段加工, 直到整个轮廓拼接完毕。
因波形螺纹为左旋螺纹, 加工方向由左向右, 工件坐标原点设在零件右端面中心, 程序如下:
4 螺纹加工
我们将所编程序还是复制到原数控机床进行加工;在刀具的摩耗值里, X和Z的摩耗分别输入-0.4 (刀尖半径) ;主轴转速为100~120r/min。精加工中的角度变量变化1度相当于一次吃刀量0.12mm, 加工出的产品螺纹表面光洁、刀纹均匀, 表面粗糙度值Ra降到1.6μm以下, 较之前更低;粗精加工一次完成, 工人操作更加方便, 并避免了螺纹形状误差问题。
我们又用该程序试车同类产品的其他型号波形螺纹, 通过改变#10~#17的变量值, 即将相应的变量改为要加工的波形螺纹尺寸值, 无需修改程序内容, 就可完成程序的编制, 实现了程序的模块化, 降低了对操作工人的技术水平要求。
5 结束语
通过对波形螺纹的形状和加工出现的形状误差问题进行探讨和研究, 我们改进加工工艺, 编制出合理的加工宏程序, 有效避免了螺纹的形状误差问题, 并增加了宏程序的通用性。此方法还可运用到加工梯形螺纹、复合螺纹等异形螺纹中。解决了零件的实际加工精度问题, 降低了成本, 提高了经济效益。
参考文献
[1]陈洪涛.数控加工工艺与编程[M].北京:高等教育出版社, 2006.
误差消除对策 篇7
随着科学技术的不断发展, 机械行业的加工精度也随着有了更进一步的发展和延伸, 尤其是最近几年, 机械加工领域对精准度的要求又有了更加严格的要求。在我国机械加工行业有很多企业在精密机床的加工精度方面已经走到了世界的前列, 然而就其总体水平来说, 我国生产水平还是相比要落后西方发达国家。在机械加工工作中, 加工误差是影响加工精度和生产效能的主要因素之一。加工误差是指零件加工后的实际几何参数与理想几何参数之间的偏离程度。无论是从理论还是从实践上来看, 加工误差都是一个不可避免、难以克服的现实性难题。尽管我们无法避免加工误差, 但我们也要想尽办法解决加工误差的问题, 将其控制在合理的可接受范围之内, 就必须要清楚地界定加工误差的概念, 分析引起加工误差的主要原因, 并在此基础上探求减少或降低加工误差的行之有效的措施。
2 加工误差产生的主要原因
加工精度是衡量机器零件加工质量的一个重要指标。在机械加工实践中, 加工误差主要是由机械加工工艺系统产生的原始误差所导致的。由机床、夹具、刀具和工件组成的机械加工工艺系统会产生各种各样的误差, 这些误差在各种不同的工作条件下都会以各种不同的方式反映为工件的加工误差。
2.1 机床的制造误差
机床的制造误差主要包括主轴回转误差、导轨误差和传动链误差.主轴回转误差是指主轴各瞬间的实际回转轴线相对其平均回转轴线的变动量, 它将直接影响被加工工件的精度。主轴回转误差产生的主要原因有主轴的同轴度误差、轴承本身的误差、轴承之间的同轴度误差、主轴绕度等。导轨是机床上确定各机床部件相对位置关系的基准, 也是机床运动的基准。导轨本身的制造误差、导轨的不均匀磨损和安装质量是造成导轨误差的重要因素。传动链误差是指传动链始末两端传动元件间相对运动的误差.它是由传动链中各组成环节的制造和装配误差, 以及使用过程中的磨损所引起的。
2.2 刀具的几何误差
任何刀具在切削过程中, 都不可避免地要产生磨损, 并由此引起工件尺寸和形状地改变。正确地选用刀具材料和选用新型耐磨地刀具材料, 合理地选用刀具几何参数和切削用量, 正确地刃磨刀具, 正确地采用冷却液等, 均可有效地减少刀具地尺寸磨损。必要时还可采用补偿装置对刀具尺寸磨损进行自动补偿。
2.3 定位误差
一是基准不重合误差。在零件图上用来确定某一表面尺寸、位置所依据的基准称为设计基准。在工序图上用来确定本工序被加工表面加工后的尺寸、位置所依据的基准称为工序基准。在机床上对工件进行加工时, 须选择工件上若干几何要素作为加工时的定位基准, 如果所选用的定位基准与设计基准不重合就会产生基准不重合误差。二是定位副制造不准确误差。夹具上的定位元件不可能按基本尺寸制造得绝对准确, 它们的实际尺寸 (或位置) 都允许在分别规定的公差范围内变动。工件定位面与夹具定位元件共同构成定位副, 由于定位副制造得不准确和定位副间的配合间隙引起的工件最大位置变动量, 称为定位副制造不准确误差。
2.4 受力变形产生的误差
一是工件刚度。工艺系统中如果工件刚度相对于机床、刀具、夹具来说比较低, 在切削力的作用下, 工件由于刚度不足而引起的变形对加工精度的影响就比较大。二是刀具刚度。外圆车刀在加工表面法线方向上的刚度很大, 其变形可以忽略不计。镗直径较小的内孔, 刀杆刚度很差, 刀杆受力变形对孔加工精度就有很大影响。三是机床部件刚度。机床部件由许多零件组成, 机床部件刚度迄今尚无合适的简易计算方法, 目前主要还是用实验方法来测定机床部件刚度。变形与载荷不成线性关系, 加载曲线和卸载曲线不重合, 卸载曲线滞后于加载曲线。两曲线间所包容的面积就是加载和卸载循环中所损耗的能量, 它消耗于摩擦力所做的功和接触变形功;第一次卸载后, 变形恢复不到第一次加载的起点, 这说明有残余变形存在, 经多次加载卸载后, 加载曲线起点才和卸载曲线终点重合, 残余变形才逐渐减小到零。
2.5 工艺系统热变形产生的误差
包括机床、刀具和工件热变形以及环境温度变化所产生的误差。在加工过程中, 由于受切削热、摩擦热以及工作场地周围热源的影响, 工艺系统的温度会产生复杂的变化, 工艺系统会发生变形, 改变了系统中各组成部分的正确相对位置, 导致了加工误差的产生。
2.6 调整误差
在机械加工的每一工序中, 总要对工艺系统进行这样或那样的调整工作。由于调整不可能绝对地准确, 因而产生调整误差。在工艺系统中, 工件、刀具在机床上的互相位置精度, 是通过调整机床、刀具、夹具或工件等来保证的。当机床、刀具、夹具和工件毛坯等的原始精度都达到工艺要求而又不考虑动态因素时, 调整误差的影响, 对加工精度起到决定性的作用。
3 机械加工误差消除措施
由于影响加工精度的因素诸多, 不易有效控制, 因此提高加工精度减小加工误差较为困难, 尤其是对单件、小批生产的企业。笔者根据多年的实践经验得到一些启示, 仅供参考。
3.1 直接减少误差法
提高零件加工所使用机床的几何精度, 提高夹具、量具及工具本身精度, 控制工艺系统受力、受热变形、刀具磨损及内应力引起的变形和测量误差等均属于直接减少原始误差。为了提高机械加工精度, 需对产生加工误差的各项原始误差进行分析, 根据不同情况对造成加工误差的主要原始误差采取不同的措施解决。对于精密零件的加工应尽可能提高所使用精密机床的几何精度、刚度和控制加工热变形;对具有成形表面的零件加工, 则主要是如何减少成形刀具形状误差和刀具的安装误差。
3.2 误差补偿法
误差补偿法, 是人为地造成的一种新误差, 去抵消原来工艺系统中的原始误差。当原始误差是负值时人为的误差就取正值, 反之取负值, 并尽量使两者大小相等;或者利用一种原始误差去抵消另一种原始误差, 也是尽量使两者大小相等, 方向相反, 从而达到减少加工误差, 提高加工精度的目的。就是人为地造出一种新的原始误差, 去抵消原来工艺系统中同有的原始误差, 从而减少加工误差, 提高加工精度。
3.3 转移误差。
这种方法的实质就是将原始误差从误差敏感方向转移到误差非敏感方向上去。各种原始误差反映到零件加工误差上的程度与其是否在误差敏感方向上有直接关系。若在加工过程中设法使其转移到加工误差的非敏感方向, 则可大大提高加工精度。例如, 对具有分度或转位的多工位加工工序, 由于分度转位的误差将直接影响零件有关表面的加工精度, 若此时将切削刀具安装到适当位置, 使分度转位误差处于零件加工表面的切向, 这样即可大大减小分度转位误差对加工精度的影响。
3.4 误差分组法
生产中会遇到这种情况:本工序加工精度是稳定, 工艺能力也足够, 但毛坯或上工序加工半成品粗度发生了变化 (精度太低) , 引起定位误差或复映误差过大, 不能保证工序精度, 要求提高毛坯精度或上工序加工精度, 往往不经济。这时可采用误差分组示, 把毛坯 (或半成品) 尺寸按误差大小分为n组, 每组毛坯误差就缩小为原来1/n, 然后按各组尺寸分别调整刀具与工件相对位置或调整定位元件, 就可大大缩小整批工件尺寸分布范围。这种方法比起直接提高本工序加工精度要简便易行一些。
结语。
总之, 减少加工误差、提高加工精度对于机械加工工作来说是至关重要的。但是在机械加工中, 误差是不可避免的, 只有对误差产生的原因进行详细的分析, 有的放矢, 多管齐下, 才能最大限度地减少误差、提高精度, 进而提高机械加工工作的效率。
摘要：在机械加工中, 加工误差会影响机械加工精度, 通过误差分析, 可找出产生误差的主要原因, 从而采取相应的工艺措施减少加工误差, 可提高加工精度。
关键词：机械加工,误差,制造
参考文献
[1]郑修本.机械制造工艺学.北京:机械工业出版社, 2004.
[2]李华.机械制造技术.北京:高等教育出版社, 2000.