軍工產品機械設計精度要求控制的研究

梁永安 鐘夫壽

摘 要：本文對軍工機械設計精度的影響因素進行分析，并提出設計精度的控制措施。力求通過明確精度可靠度與度量方法、科學處理誤差、做好機械設計精度評價等方式，使機械產品的質量、功效與性能充分滿足軍工產品要求，實現標準化設計與加工目標，綜合考慮各項影響因素，優化設計與加工工序，有效控制機械精度，延長軍工產品的使用壽命。

關鍵詞：軍工產品;機械設計;精度控制

引言：要想確保軍工產品功效最大限度發揮，使機械系統中各零部件功能得到充分發揮，并全方位協調配合，這對系統精度提出嚴格要求，特別是各子系統的相應精度。對此，應采用標準設計加工方法，準確定位誤差分布位置，并采取科學高效的誤差處理方式，在確保機械精度的同時降低后續加工難度，節約貴重金屬資源使用量，降低產品設計與制造的綜合成本。

1軍工機械設計精度的特殊要求與影響因素

近年來，我國各行業在精準度上的關注度逐漸提升，特別是航天、軍工等行業不斷完善。以軍工機械產品為例，對此類產品精度提出更加嚴格要求，以氣缸體孔精度為例，要求達到H6級標準，HRC50-60重載齒輪精度要求達到0.001false等等。軍工產品精度對產品質量、功能具有較大影響，還會關系到產品能否滿足軍事行業需求。但在生產過程中，設備精度受影響的因素較多，主要影響因素包括系統幾何誤差、工件裝夾誤差、受力或受熱變形導致的誤差等等。其中，部件加工期間系統受切削力、熱量等作用發生變形，使工件與刀具相對位置發生改變，對最終形狀與尺寸精度造成不良影響。此外，設備在長期運行狀態下勢必會提高溫度和磨損度，如若未能有效控制溫度，這將直接影響機械精度，進而影響產品質量。對此，為保障產品質量滿足軍工機械設計要求，企業應注重機械設備的研發，可盡可能的提升加工精度，使設計標準盡量得到滿足，將精度控制在合理范圍內，促進產品質量質量提升[1]。

2軍工機械設計精度控制有效措施

2.1明確精度可靠度與度量方法

軍工產品對精度可靠度要求極為嚴格，該項指標是指部件在特定加工裝配條件下，實際精度對設計精度的滿足概率。假設實際精度為c，則設計精度為[c]，因設計過程較為繁雜，受多種因素影響，要想使精度[c]的實際精度得到滿足需要設定一個要求，該要求為隨機事件，假設該事件為A，則產品相應精度的普通可靠度可用公式表示為：

在精度測量方面，主要涉及兩個概念，即公差與誤差。二者均為數量值，但前者代表的是零件質量指標，單純為數量值，誤差是在特定加工條件下，在諸多不確定因素共同影響下產生，誤差大小與分布情況與生產條件相關。通常情況下，誤差分析方式有兩種，一種是忽視誤差分布形式，只注重誤差實際上下限;另一種是綜合分析誤差現實分布規律。站在技術層面來看，可采用概率法進行全面探究，不但要綜合判斷誤差范圍，還應對公差實際變化情況下涉及的統計規律進行分析。在精度可靠度測量后，還應確定誤差位置，具體措施為：一是偏心分布。此種為單向分布方式，且非負值具有較強的隨機性，如同射擊中靶心與槍彈間誤差一般;二是正態分布，也被稱為是高斯分布，許多變量均滿足這一分布要求。例如，將機床調整好后進行零件加工，在常規狀態下，零件尺寸誤差與正態分布較為相似。在等精度反復測量后，被測量誤差也與正態分布相符;三是等概率分布，該模式下誤差范圍為等概率，如末尾數四舍五入。在齒輪傳動系統中，受齒側間隙影響產生的回程誤差;軍工儀器中回轉部件偏心方向均近似360°范圍內等概率分布[2]。

2.2科學處理誤差

在軍工機械設計期間，一旦產生誤差應采取科學措施進行處理，對每級誤差有效分配，使誤差能夠控制在特定范圍內，且系統相關要求得到滿足，并在此基礎上明確不同零部件的精度要求，制定裝配工藝。如若機械系統精度確定，便會降低系統少環概率，采用極值法分配精度，利用多環高精度機械系統合理分配精度。在精度分配方面，可利用統計算法來完成，公式如下：

根據設計精度確定相應的公差值，可將上述公式轉變為：

式中，TN代表的是組成環公差;ai代表的是公差等級;ii代表的是公差單位;Ti代表的是系統精度;σi代表的是公差精度。經過上述演變后，公差值、公差等級、尺寸間的聯系更加密切，與封閉系統相比，系統精度被更加明顯的表現出來，且精度與公差之間存在反比關系，可直觀展現系統質量水平。

2.3采取標準設計加工方法

為了提高軍工機械設計精度，應采取標準化方式進行設計與加工，并要選擇優質的設計加工材料，才可滿足軍事需求。在零部件設計中，設計者應嚴格設定部件的各項參數，并由加工者依照指定的材料大小對零件批量生產。在標準化生產下確保產品質量符合軍工產品相關規定，提高生產效率，節約成本投入。在加工材料挑選時，設計者應根據設備用途，選擇不易變形的優質材料，使設備的整體性能得到切實保障。此外，設備生產流程受到機械設計、加工的直接影響，這就要求設計者采取措施縮短零部件生產周期，如若加工時間較長，可能導致零件受到周圍溫度、設備磨損等因素影響，使精度無法滿足要求。對此，設計者應制定最佳生產流程，避免因生產流程過長使產品精度與品質受損，通過標準化精度設計，提高產品自身競爭力，推動軍工行業可持續發展[3]。

2.4機械設計精度評價

軍工產品對機械精度要求十分嚴格，這就要求對產品精度與誤差分布情況綜合分析后，對產品機械設計精度進行對比和評價，從中選出最為準確合理、與精度設計要求相符的方案。機械精度涉及到諸多變量，屬于n維空間向量，且不同向量值一旦確定，便要獲得系統精度評級結果。在設計期間，應對設計變量M（x）、人機變量M（X）、工藝變量M2（X）與測量變量M3（X）等綜合分析。其中，M（x）代表的是機床設計特性相關變量;M2（X）代表的是與加工方式相關的變量;M（X）代表的是與機器操作相關的變量;M3（X）代表的是與數據測量相關變量。在上述幾種變量的共同影響下，可對相同類別機械設計系統創建精度評價目標函數，并對各項評價變量函數進行列舉。當X范圍為[X0，X2，……，Xn]T時，目標函數可表示為Mj（X）=Mj（x1，x2，……，xn）。

結論：綜上所述，為了提高我國軍事實力，對軍工產品的設計精度要求更加嚴格，這就要求設計者應嚴格遵循產品設計相關規定，選擇優質的原材料，并通過明確精度可靠度與度量方法、科學處理誤差、做好機械設計精度評價等方式等方式，優化設計與加工工序，使機械精度得到良好掌控，節約產品生產成本，促進其使用效率提升。

參考文獻：

[1]孫曉東，郭宇.軍工產品外包外協管理系統的研究[J].機械設計與制造工程，2019，041（021）：6-10，15.

[2]楊旸.機械設計中數據精度的影響[J].中國科技投資，2020，000（012）：218.

[3]姜天一.軍工產品機械設計精度要求控制[J].工程技術（全文版），2019（11）：00223-00223.

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