基于工藝質量的回轉體加工誤差分析及優化

劉松

(廣東松山職業技術學院，廣東韶關 512126）

基于工藝質量的回轉體加工誤差分析及優化

劉松

(廣東松山職業技術學院，廣東韶關 512126）

機械加工中，影響產品質量的因素較多，但工藝質量對其影響最大。以回轉體加工為研究對象，在進行數學建模的基礎上，通過抽樣檢查、數據分析、工藝計算、參數優化、工藝驗證達到提高加工精度的目的，并在大量實踐的前提下，針對回轉體加工中因工藝能力不穩定出現的加工誤差提出優化方案。

工藝質量；數據分析；方案優化

實際生產中，影響產品質量的因素是極其復雜的，而產品質量是企業的生命線，良好的產品質量，回報的就是更多的訂單、更大的利潤。文中從工藝質量角度進行分析，以達到優化工藝參數、提高產品質量的目的。

工藝質量受系統性誤差和隨機性誤差影響，這些因素復雜且存在隨機性，只能通過對生產現場內實際加工出的一批工件進行測量，運用數理統計的方法加以處理和分析，即進行工藝驗證，嘗試找到影響工藝質量的因素，最終達到提高工藝質量的目的。它是全面質量管理的基礎。

工藝驗證的目的是判定現行工藝或裝備投產的新工藝能否穩定地滿足產品的加工質量要求。作者所在課題組以工藝驗證及工藝優化為導向，在大量實踐研

究的基礎上，通過抽樣檢查、數據分析、工藝計算、參數優化，以提高加工精度，確定其工藝能力和工藝能力系數，判別工藝過程是否穩定，并得到回轉體加工工藝質量的優化方法。

1 研究載體

在生產中，對全部產品進行質量監控不符合生產實際，所以作者進行抽樣檢查，并通過試驗優化以往常用的對比檢測算法，使分析過程更簡單、結果更精確。

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

表1 研究樣本數據 mm

2 數據分析

(1）尺寸間隔確定，此組數據尺寸間隔為0.03 mm；

(2）將測得的零件尺寸進行分組，見表2。

表2 樣本數據分組表

(3）參數計算

算術平均值

(4）構建對比模型

以產品頻數和產品尺寸分散范圍作曲線分布圖，見圖1。

圖1 曲線分布圖

3 工藝優化方案

3.1 估計不合格品率

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

3.2 計算成品率和廢品率

按照曲線圖分析，包括A、B兩部分，具體見圖1。

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

3.3 工藝能力判斷和優化

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

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

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

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

因為此例曲線頂峰位置偏右，軸類零件尺寸偏大，可以修復，反之不可修復。

通過分析曲線圖可知:

若CP＞1，就說明此加工工藝過程穩定且精確，若調整正確，不會有廢品出現，但加工中有常值系統性誤差，就會使曲線頂峰位置與公差帶中心不重合，應進行優化，使曲線頂峰位置與公差帶中心接近重合。

4 總結

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

所謂異常，是指產品尺寸平均值x、標準差σ發生了變化，若處于中心值的頻數增加了，證明尺寸范圍縮小了，這是正效應，應找出根源，使之在工藝路線中固化，增強工藝穩定性。若尺寸范圍變大，也可能刀具磨損，這是機械加工過程中不可避免的，應及時調整，這種情況也不能認為工藝是不穩定的。

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

［2］吳拓.機械制造工程［M］.北京:機械工業出版社，2010.

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

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

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

Process quality；Data analysis；Program optimization

TH161+.5

A

1001－3881(2014）10－081－2

10.3969/j.issn.1001-3881.2014.10.025

2013－04－13

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

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