基于工艺质量的回转体加工误差分析及优化

刘松

(广东松山职业技术学院，广东韶关 512126）

基于工艺质量的回转体加工误差分析及优化

刘松

(广东松山职业技术学院，广东韶关 512126）

机械加工中，影响产品质量的因素较多，但工艺质量对其影响最大。以回转体加工为研究对象，在进行数学建模的基础上，通过抽样检查、数据分析、工艺计算、参数优化、工艺验证达到提高加工精度的目的，并在大量实践的前提下，针对回转体加工中因工艺能力不稳定出现的加工误差提出优化方案。

工艺质量；数据分析；方案优化

实际生产中，影响产品质量的因素是极其复杂的，而产品质量是企业的生命线，良好的产品质量，回报的就是更多的订单、更大的利润。文中从工艺质量角度进行分析，以达到优化工艺参数、提高产品质量的目的。

工艺质量受系统性误差和随机性误差影响，这些因素复杂且存在随机性，只能通过对生产现场内实际加工出的一批工件进行测量，运用数理统计的方法加以处理和分析，即进行工艺验证，尝试找到影响工艺质量的因素，最终达到提高工艺质量的目的。它是全面质量管理的基础。

工艺验证的目的是判定现行工艺或装备投产的新工艺能否稳定地满足产品的加工质量要求。作者所在课题组以工艺验证及工艺优化为导向，在大量实践研

究的基础上，通过抽样检查、数据分析、工艺计算、参数优化，以提高加工精度，确定其工艺能力和工艺能力系数，判别工艺过程是否稳定，并得到回转体加工工艺质量的优化方法。

1 研究载体

在生产中，对全部产品进行质量监控不符合生产实际，所以作者进行抽样检查，并通过试验优化以往常用的对比检测算法，使分析过程更简单、结果更精确。

同时，回转体零件作为机械加工中最常见的一种形式，在市场中占有较大比重，同时限于篇幅，以回转体为主要研究对象进行阐述。

表1 研究样本数据 mm

2 数据分析

(1）尺寸间隔确定，此组数据尺寸间隔为0.03 mm；

(2）将测得的零件尺寸进行分组，见表2。

表2 样本数据分组表

(3）参数计算

算术平均值

(4）构建对比模型

以产品频数和产品尺寸分散范围作曲线分布图，见图1。

图1 曲线分布图

3 工艺优化方案

3.1 估计不合格品率

按照正态分布模型，实测尺寸在xA～xB范围内的工件，就属于合格品，超出范围的就属于废品，算出超过此范围的工件比率，就是废品率。

3.2 计算成品率和废品率

按照曲线图分析，包括A、B两部分，具体见图1。

所以:FA+FB=0.491 8+0.477 2=0.969，那么合格率为96.69%，废品率为3.1%。这算是废品率较高的工艺方案。

3.3 工艺能力判断和优化

工艺能力判断就是看加工的零件能不能满足加工精度要求，即CP=，将设计要求中的公差范围T与工艺能力6σ进行比较，求出工艺能力系数CP。文中案例其工艺能力系数为0.733 33，因为CP＜1，所以不管如何调整，不合格产品不可避免。出现这种情况，证明了此次加工所采用的工艺方法不能达到要求，应找到影响因素进行优化。但一个工艺路线的设计需要过程，在此过程中，又不能停工，故可以按如下方式优化:

(1）以系统误差弥补，使曲线顶峰位置与公差带中心重合，将偏差弥补，可以最大限度地降低不合格率。

(2）以系统误差弥补，使曲线顶峰位置偏向一边 (孔加工时曲线顶峰位置偏右、外圆加工时曲线顶峰位置偏右），虽然废品率不会降低，但成为废品的通过再加工可以重新合格，不过会将加工成本提高，所以此法并不多用。

此例中与中心相比存在峰值偏移，可能由于调刀引起的常值系统误差。在开始调整刀具位置时，操作工人为了防止出现不可修废品，往往调刀尺寸偏大，因而产生较大的偏移值，为提高合格率，可以继续调整进刀0.005 mm。

因为此例曲线顶峰位置偏右，轴类零件尺寸偏大，可以修复，反之不可修复。

通过分析曲线图可知:

若CP＞1，就说明此加工工艺过程稳定且精确，若调整正确，不会有废品出现，但加工中有常值系统性误差，就会使曲线顶峰位置与公差带中心不重合，应进行优化，使曲线顶峰位置与公差带中心接近重合。

4 总结

工艺过程的稳定并不意味着产品合格，还取决于设计所要求的公差范围，根据经验:若工艺能力系数CP值够大，无其他意外可以肯定生产的全是合格品，抽样分析后，不用调整工艺路线一直用于加工，若再次检测，曲线图中出现异常，必须停机，进行解决。若提高合格率有困难，只能落足在提高可修复废品上，这对回转体零件加工工艺安排来说比较好实现。

所谓异常，是指产品尺寸平均值x、标准差σ发生了变化，若处于中心值的频数增加了，证明尺寸范围缩小了，这是正效应，应找出根源，使之在工艺路线中固化，增强工艺稳定性。若尺寸范围变大，也可能刀具磨损，这是机械加工过程中不可避免的，应及时调整，这种情况也不能认为工艺是不稳定的。

［1］刘守勇.机械制造工艺与机床夹具［M］.北京:机械工业出版社，2013.

［2］吴拓.机械制造工程［M］.北京:机械工业出版社，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年度广东省高等职业教育教学改革项目重点研究项目 (20120202050）

刘松 (1982—），男，硕士，讲师，工程师，研究方向为机械设计、制造工艺。E－mail:78441252@qq.com。