论文部分内容阅读
摘 要：本文对军工机械设计精度的影响因素进行分析，并提出设计精度的控制措施。力求通过明确精度可靠度与度量方法、科学处理误差、做好机械设计精度评价等方式，使机械产品的质量、功效与性能充分满足军工产品要求，实现标准化设计与加工目标，综合考虑各项影响因素，优化设计与加工工序，有效控制机械精度，延长军工产品的使用寿命。
关键词：军工产品;机械设计;精度控制
引言：要想确保军工产品功效最大限度发挥，使机械系统中各零部件功能得到充分发挥，并全方位协调配合，这对系统精度提出严格要求，特别是各子系统的相应精度。对此，应采用标准设计加工方法，准确定位误差分布位置，并采取科学高效的误差处理方式，在确保机械精度的同时降低后续加工难度，节约贵重金属资源使用量，降低产品设计与制造的综合成本。
1军工机械设计精度的特殊要求与影响因素
近年来，我国各行业在精准度上的关注度逐渐提升，特别是航天、军工等行业不断完善。以军工机械产品为例，对此类产品精度提出更加严格要求，以气缸体孔精度为例，要求达到H6级标准，HRC50-60重载齿轮精度要求达到0.001false等等。军工产品精度对产品质量、功能具有较大影响，还会关系到产品能否满足军事行业需求。但在生产过程中，设备精度受影响的因素较多，主要影响因素包括系统几何误差、工件装夹误差、受力或受热变形导致的误差等等。其中，部件加工期间系统受切削力、热量等作用发生变形，使工件与刀具相对位置发生改变，对最终形状与尺寸精度造成不良影响。此外，设备在长期运行状态下势必会提高温度和磨损度，如若未能有效控制温度，这将直接影响机械精度，进而影响产品质量。对此，为保障产品质量满足军工机械设计要求，企业应注重机械设备的研发，可尽可能的提升加工精度，使设计标准尽量得到满足，将精度控制在合理范围内，促进产品质量质量提升[1]。
2军工机械设计精度控制有效措施
2.1明确精度可靠度与度量方法
军工产品对精度可靠度要求极为严格，该项指标是指部件在特定加工裝配条件下，实际精度对设计精度的满足概率。假设实际精度为c，则设计精度为[c]，因设计过程较为繁杂，受多种因素影响，要想使精度[c]的实际精度得到满足需要设定一个要求，该要求为随机事件，假设该事件为A，则产品相应精度的普通可靠度可用公式表示为：
在精度测量方面，主要涉及两个概念，即公差与误差。二者均为数量值，但前者代表的是零件质量指标，单纯为数量值，误差是在特定加工条件下，在诸多不确定因素共同影响下产生，误差大小与分布情况与生产条件相关。通常情况下，误差分析方式有两种，一种是忽视误差分布形式，只注重误差实际上下限;另一种是综合分析误差现实分布规律。站在技术层面来看，可采用概率法进行全面探究，不但要综合判断误差范围，还应对公差实际变化情况下涉及的统计规律进行分析。在精度可靠度测量后，还应确定误差位置，具体措施为：一是偏心分布。此种为单向分布方式，且非负值具有较强的随机性，如同射击中靶心与枪弹间误差一般;二是正态分布，也被称为是高斯分布，许多变量均满足这一分布要求。例如，将机床调整好后进行零件加工，在常规状态下，零件尺寸误差与正态分布较为相似。在等精度反复测量后，被测量误差也与正态分布相符;三是等概率分布，该模式下误差范围为等概率，如末尾数四舍五入。在齿轮传动系统中，受齿侧间隙影响产生的回程误差;军工仪器中回转部件偏心方向均近似360°范围内等概率分布[2]。
2.2科学处理误差
在军工机械设计期间，一旦产生误差应采取科学措施进行处理，对每级误差有效分配，使误差能够控制在特定范围内，且系统相关要求得到满足，并在此基础上明确不同零部件的精度要求，制定装配工艺。如若机械系统精度确定，便会降低系统少环概率，采用极值法分配精度，利用多环高精度机械系统合理分配精度。在精度分配方面，可利用统计算法来完成，公式如下：
根据设计精度确定相应的公差值，可将上述公式转变为：
式中，TN代表的是组成环公差;ai代表的是公差等级;ii代表的是公差单位;Ti代表的是系统精度;σi代表的是公差精度。经过上述演变后，公差值、公差等级、尺寸间的联系更加密切，与封闭系统相比，系统精度被更加明显的表现出来，且精度与公差之间存在反比关系，可直观展现系统质量水平。
2.3采取标准设计加工方法
为了提高军工机械设计精度，应采取标准化方式进行设计与加工，并要选择优质的设计加工材料，才可满足军事需求。在零部件设计中，设计者应严格设定部件的各项参数，并由加工者依照指定的材料大小对零件批量生产。在标准化生产下确保产品质量符合军工产品相关规定，提高生产效率，节约成本投入。在加工材料挑选时，设计者应根据设备用途，选择不易变形的优质材料，使设备的整体性能得到切实保障。此外，设备生产流程受到机械设计、加工的直接影响，这就要求设计者采取措施缩短零部件生产周期，如若加工时间较长，可能导致零件受到周围温度、设备磨损等因素影响，使精度无法满足要求。对此，设计者应制定最佳生产流程，避免因生产流程过长使产品精度与品质受损，通过标准化精度设计，提高产品自身竞争力，推动军工行业可持续发展[3]。
2.4机械设计精度评价
军工产品对机械精度要求十分严格，这就要求对产品精度与误差分布情况综合分析后，对产品机械设计精度进行对比和评价，从中选出最为准确合理、与精度设计要求相符的方案。机械精度涉及到诸多变量，属于n维空间向量，且不同向量值一旦确定，便要获得系统精度评级结果。在设计期间，应对设计变量M（x）、人机变量M（X）、工艺变量M2（X）与测量变量M3（X）等综合分析。其中，M（x）代表的是机床设计特性相关变量;M2（X）代表的是与加工方式相关的变量;M（X）代表的是与机器操作相关的变量;M3（X）代表的是与数据测量相关变量。在上述几种变量的共同影响下，可对相同类别机械设计系统创建精度评价目标函数，并对各项评价变量函数进行列举。当X范围为[X0，X2，……，Xn]T时，目标函数可表示为Mj（X）=Mj（x1，x2，……，xn）。
结论：综上所述，为了提高我国军事实力，对军工产品的设计精度要求更加严格，这就要求设计者应严格遵循产品设计相关规定，选择优质的原材料，并通过明确精度可靠度与度量方法、科学处理误差、做好机械设计精度评价等方式等方式，优化设计与加工工序，使机械精度得到良好掌控，节约产品生产成本，促进其使用效率提升。
参考文献：
[1]孙晓东，郭宇.军工产品外包外协管理系统的研究[J].机械设计与制造工程，2019，041（021）：6-10，15.
[2]杨旸.机械设计中数据精度的影响[J].中国科技投资，2020，000（012）：218.
[3]姜天一.军工产品机械设计精度要求控制[J].工程技术（全文版），2019（11）：00223-00223.
（湖南兵器长城机械有限公司，湖南 娄底 417000）
关键词：军工产品;机械设计;精度控制
引言：要想确保军工产品功效最大限度发挥，使机械系统中各零部件功能得到充分发挥，并全方位协调配合，这对系统精度提出严格要求，特别是各子系统的相应精度。对此，应采用标准设计加工方法，准确定位误差分布位置，并采取科学高效的误差处理方式，在确保机械精度的同时降低后续加工难度，节约贵重金属资源使用量，降低产品设计与制造的综合成本。
1军工机械设计精度的特殊要求与影响因素
近年来，我国各行业在精准度上的关注度逐渐提升，特别是航天、军工等行业不断完善。以军工机械产品为例，对此类产品精度提出更加严格要求，以气缸体孔精度为例，要求达到H6级标准，HRC50-60重载齿轮精度要求达到0.001false等等。军工产品精度对产品质量、功能具有较大影响，还会关系到产品能否满足军事行业需求。但在生产过程中，设备精度受影响的因素较多，主要影响因素包括系统几何误差、工件装夹误差、受力或受热变形导致的误差等等。其中，部件加工期间系统受切削力、热量等作用发生变形，使工件与刀具相对位置发生改变，对最终形状与尺寸精度造成不良影响。此外，设备在长期运行状态下势必会提高温度和磨损度，如若未能有效控制温度，这将直接影响机械精度，进而影响产品质量。对此，为保障产品质量满足军工机械设计要求，企业应注重机械设备的研发，可尽可能的提升加工精度，使设计标准尽量得到满足，将精度控制在合理范围内，促进产品质量质量提升[1]。
2军工机械设计精度控制有效措施
2.1明确精度可靠度与度量方法
军工产品对精度可靠度要求极为严格，该项指标是指部件在特定加工裝配条件下，实际精度对设计精度的满足概率。假设实际精度为c，则设计精度为[c]，因设计过程较为繁杂，受多种因素影响，要想使精度[c]的实际精度得到满足需要设定一个要求，该要求为随机事件，假设该事件为A，则产品相应精度的普通可靠度可用公式表示为：
在精度测量方面，主要涉及两个概念，即公差与误差。二者均为数量值，但前者代表的是零件质量指标，单纯为数量值，误差是在特定加工条件下，在诸多不确定因素共同影响下产生，误差大小与分布情况与生产条件相关。通常情况下，误差分析方式有两种，一种是忽视误差分布形式，只注重误差实际上下限;另一种是综合分析误差现实分布规律。站在技术层面来看，可采用概率法进行全面探究，不但要综合判断误差范围，还应对公差实际变化情况下涉及的统计规律进行分析。在精度可靠度测量后，还应确定误差位置，具体措施为：一是偏心分布。此种为单向分布方式，且非负值具有较强的随机性，如同射击中靶心与枪弹间误差一般;二是正态分布，也被称为是高斯分布，许多变量均满足这一分布要求。例如，将机床调整好后进行零件加工，在常规状态下，零件尺寸误差与正态分布较为相似。在等精度反复测量后，被测量误差也与正态分布相符;三是等概率分布，该模式下误差范围为等概率，如末尾数四舍五入。在齿轮传动系统中，受齿侧间隙影响产生的回程误差;军工仪器中回转部件偏心方向均近似360°范围内等概率分布[2]。
2.2科学处理误差
在军工机械设计期间，一旦产生误差应采取科学措施进行处理，对每级误差有效分配，使误差能够控制在特定范围内，且系统相关要求得到满足，并在此基础上明确不同零部件的精度要求，制定装配工艺。如若机械系统精度确定，便会降低系统少环概率，采用极值法分配精度，利用多环高精度机械系统合理分配精度。在精度分配方面，可利用统计算法来完成，公式如下：
根据设计精度确定相应的公差值，可将上述公式转变为：
式中，TN代表的是组成环公差;ai代表的是公差等级;ii代表的是公差单位;Ti代表的是系统精度;σi代表的是公差精度。经过上述演变后，公差值、公差等级、尺寸间的联系更加密切，与封闭系统相比，系统精度被更加明显的表现出来，且精度与公差之间存在反比关系，可直观展现系统质量水平。
2.3采取标准设计加工方法
为了提高军工机械设计精度，应采取标准化方式进行设计与加工，并要选择优质的设计加工材料，才可满足军事需求。在零部件设计中，设计者应严格设定部件的各项参数，并由加工者依照指定的材料大小对零件批量生产。在标准化生产下确保产品质量符合军工产品相关规定，提高生产效率，节约成本投入。在加工材料挑选时，设计者应根据设备用途，选择不易变形的优质材料，使设备的整体性能得到切实保障。此外，设备生产流程受到机械设计、加工的直接影响，这就要求设计者采取措施缩短零部件生产周期，如若加工时间较长，可能导致零件受到周围温度、设备磨损等因素影响，使精度无法满足要求。对此，设计者应制定最佳生产流程，避免因生产流程过长使产品精度与品质受损，通过标准化精度设计，提高产品自身竞争力，推动军工行业可持续发展[3]。
2.4机械设计精度评价
军工产品对机械精度要求十分严格，这就要求对产品精度与误差分布情况综合分析后，对产品机械设计精度进行对比和评价，从中选出最为准确合理、与精度设计要求相符的方案。机械精度涉及到诸多变量，属于n维空间向量，且不同向量值一旦确定，便要获得系统精度评级结果。在设计期间，应对设计变量M（x）、人机变量M（X）、工艺变量M2（X）与测量变量M3（X）等综合分析。其中，M（x）代表的是机床设计特性相关变量;M2（X）代表的是与加工方式相关的变量;M（X）代表的是与机器操作相关的变量;M3（X）代表的是与数据测量相关变量。在上述几种变量的共同影响下，可对相同类别机械设计系统创建精度评价目标函数，并对各项评价变量函数进行列举。当X范围为[X0，X2，……，Xn]T时，目标函数可表示为Mj（X）=Mj（x1，x2，……，xn）。
结论：综上所述，为了提高我国军事实力，对军工产品的设计精度要求更加严格，这就要求设计者应严格遵循产品设计相关规定，选择优质的原材料，并通过明确精度可靠度与度量方法、科学处理误差、做好机械设计精度评价等方式等方式，优化设计与加工工序，使机械精度得到良好掌控，节约产品生产成本，促进其使用效率提升。
参考文献：
[1]孙晓东，郭宇.军工产品外包外协管理系统的研究[J].机械设计与制造工程，2019，041（021）：6-10，15.
[2]杨旸.机械设计中数据精度的影响[J].中国科技投资，2020，000（012）：218.
[3]姜天一.军工产品机械设计精度要求控制[J].工程技术（全文版），2019（11）：00223-00223.
（湖南兵器长城机械有限公司，湖南 娄底 417000）