基于圓柱銷加工尺寸測量及誤差統(tǒng)計系統(tǒng)的研究

張肄冕 趙子嵐 楊詣卿 石丁瑞 劉成斌 蔡沛儒 張悅

摘? 要：現(xiàn)代圓柱銷的加工主要依靠操作者的經(jīng)驗，缺乏系統(tǒng)有效的理論指導，對工人的技術(shù)水平要求高，生產(chǎn)效率低。通過對工件的裝夾方式、切削速度和切削用量對圓柱銷尺寸誤差的影響研究后，我們可以建立一個加工尺寸測量及誤差統(tǒng)計系統(tǒng)。利用此系統(tǒng)我們可以同時保證其加工質(zhì)量及加工效率。

關(guān)鍵詞：圓柱銷車削? 尺寸統(tǒng)計? 誤差分析

中圖分類號：TH161 ? ?文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2019）11（c）-0092-02

圓柱銷軸向開槽，兩頭端部有倒角，用于零件之間的定位、連接、固定等。圓柱銷的材質(zhì)：圓柱銷目前多應(yīng)用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼為原材料制造。圓柱銷主要用于定位和連接，依靠過盈配合固定在銷孔內(nèi)。國內(nèi)外學者不斷地對圓柱銷車削加工進行探討與研究。其中，國外學者對圓柱銷車削加工的研究較少，且主要集中于機理研究，這有助于圓柱銷車削加工的研究。國內(nèi)更多是集中于加工工藝方面的研究，提出了許多實用的操作技巧。通過理論分析定量研究圓柱銷車削加工時的尺寸誤差從而建立系統(tǒng)，并用其指導工程實踐，對于圓柱銷類工件車削加工具有重要的理論意義和應(yīng)用價值。

1? 主要研究工作

通過建立計算機輔助加工尺寸測量及誤差統(tǒng)計系統(tǒng)，對每一次車削加工零件尺寸進行測量并同時統(tǒng)計其誤差量，進而找出其誤差分布規(guī)律，并以此來分析其工藝過程穩(wěn)定性和建立尺寸誤差模型，然后建立一個加工尺寸測量及誤差統(tǒng)計系統(tǒng)。這就使得圓柱銷加工能在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，顯著提高加工效率。

（1）基于圓柱銷的誤差分析。

影響其加工尺寸的分兩類誤差，即系統(tǒng)誤差和隨機誤差。而我們要研究的是系統(tǒng)誤差，圓柱銷加工時由于機床幾何誤差、裝夾誤差，以及工藝系統(tǒng)受力受熱的變形和工件內(nèi)應(yīng)力的分布不均會使其精度受影響。機床幾何誤差包括機床主軸幾段軸頸的同軸度誤差、軸承本身的各種誤差、軸承之間的同軸度誤差、主軸繞度等。它們影響主軸徑向回轉(zhuǎn)精度進而影響圓柱銷加工精度。

（2）圓柱銷加工誤差的測量工具分析。

現(xiàn)代加工圓柱銷尺寸測量與誤差統(tǒng)計分析技術(shù)受限于當前設(shè)備而不能及時實現(xiàn)實時尺寸與誤差同時測量分析，以便于減少二次測量帶來的誤差對進度的影響，而圓柱銷此類零件在各大機械產(chǎn)品中很常用，其精度問題十分重要。該系統(tǒng)的設(shè)計是為了圓柱銷加工尺寸的測量和誤差統(tǒng)計同時進行，并即時更換零件。其效率將遠超傳統(tǒng)系統(tǒng)。

（3）即時記錄。

利用計算機來做一個云數(shù)據(jù)統(tǒng)計系統(tǒng)，我們通過提前輸入標準尺寸數(shù)據(jù)，在實地機加零件的數(shù)據(jù)錄入后，與之比對來判斷工件合格與否，以及分析其實際誤差，尋找變量，建立統(tǒng)計圖探究規(guī)律。我們需要編輯一個數(shù)據(jù)系統(tǒng)來實現(xiàn)此類功能。由于我們所記錄的數(shù)據(jù)性質(zhì)單一，關(guān)系簡單，因此我們打算采用傳統(tǒng)軟件Excel來實現(xiàn)這一功能。目前我們正在采用此類軟件進行數(shù)據(jù)記錄，擬合曲線的模擬實驗，它們的結(jié)果符合我們的預期要求。具體系統(tǒng)模型及仿真結(jié)果見圖1、圖2。

（4）系統(tǒng)仿真原理。

采集樣本，剔除異常數(shù)據(jù)，確定尺寸分組數(shù)和組距，然后根據(jù)上述來繪制工件尺寸實際分布圖，根據(jù)公式來完成上面操作：此數(shù)據(jù)剔除;樣本數(shù)較少時，利用無偏估計量s代替。工序能力系數(shù)公式為：。具體見圖3。

2? 結(jié)語

制造業(yè)是國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)是國家創(chuàng)造力競爭力和綜合國力的重要體現(xiàn)。它不僅為現(xiàn)代工業(yè)社會提供物質(zhì)基礎(chǔ)，為信息與知識社會提供先進裝備和技術(shù)平臺，也是實現(xiàn)軍事變革和國防安全的基礎(chǔ)機械裝備制造，也是制造業(yè)中最重要的組成部分之一。因此，對于基本件加工精度的控制與研究是有很大意義的，國家的發(fā)展需要此類創(chuàng)新。

參考文獻

[1] 吳風和.基于Excel的機械加工誤差統(tǒng)計分析系統(tǒng)[J].燕山大學學報，2002（3）：280-282.

[2] 張鵬.加工誤差統(tǒng)計分析實驗的計算機數(shù)據(jù)采集與處理[J].實驗室研究與探索，2003（1）：79-82.

[3] 朱正心.機械制造技術(shù)[M].北京：機械工業(yè)出版社，1999.

[4] 陽立庚.硬質(zhì)合金棒材加工過程中圓柱度的控制[J].工藝與技術(shù)，2018（33）：105-106.

[5] 王麗.數(shù)控加工中的誤差分析及補償方法[J].機床與液壓，2011（10）：53-68.