梁永安 鐘夫壽

摘 要：本文對軍工機械設(shè)計精度的影響因素進行分析，并提出設(shè)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(xué)處理誤差、做好機械設(shè)計精度評價等方式，使機械產(chǎn)品的質(zhì)量、功效與性能充分滿足軍工產(chǎn)品要求，實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計與加工目標(biāo)，綜合考慮各項影響因素，優(yōu)化設(shè)計與加工工序，有效控制機械精度，延長軍工產(chǎn)品的使用壽命。

關(guān)鍵詞：軍工產(chǎn)品;機械設(shè)計;精度控制

引言：要想確保軍工產(chǎn)品功效最大限度發(fā)揮，使機械系統(tǒng)中各零部件功能得到充分發(fā)揮，并全方位協(xié)調(diào)配合，這對系統(tǒng)精度提出嚴(yán)格要求，特別是各子系統(tǒng)的相應(yīng)精度。對此，應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計加工方法，準(zhǔn)確定位誤差分布位置，并采取科學(xué)高效的誤差處理方式，在確保機械精度的同時降低后續(xù)加工難度，節(jié)約貴重金屬資源使用量，降低產(chǎn)品設(shè)計與制造的綜合成本。

1軍工機械設(shè)計精度的特殊要求與影響因素

近年來，我國各行業(yè)在精準(zhǔn)度上的關(guān)注度逐漸提升，特別是航天、軍工等行業(yè)不斷完善。以軍工機械產(chǎn)品為例，對此類產(chǎn)品精度提出更加嚴(yán)格要求，以氣缸體孔精度為例，要求達(dá)到H6級標(biāo)準(zhǔn)，HRC50-60重載齒輪精度要求達(dá)到0.001false等等。軍工產(chǎn)品精度對產(chǎn)品質(zhì)量、功能具有較大影響，還會關(guān)系到產(chǎn)品能否滿足軍事行業(yè)需求。但在生產(chǎn)過程中，設(shè)備精度受影響的因素較多，主要影響因素包括系統(tǒng)幾何誤差、工件裝夾誤差、受力或受熱變形導(dǎo)致的誤差等等。其中，部件加工期間系統(tǒng)受切削力、熱量等作用發(fā)生變形，使工件與刀具相對位置發(fā)生改變，對最終形狀與尺寸精度造成不良影響。此外，設(shè)備在長期運行狀態(tài)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(chǎn)品質(zhì)量。對此，為保障產(chǎn)品質(zhì)量滿足軍工機械設(shè)計要求，企業(yè)應(yīng)注重機械設(shè)備的研發(fā)，可盡可能的提升加工精度，使設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)盡量得到滿足，將精度控制在合理范圍內(nèi)，促進產(chǎn)品質(zhì)量質(zhì)量提升[1]。

2軍工機械設(shè)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(chǎn)品對精度可靠度要求極為嚴(yán)格，該項指標(biāo)是指部件在特定加工裝配條件下，實際精度對設(shè)計精度的滿足概率。假設(shè)實際精度為c，則設(shè)計精度為[c]，因設(shè)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(shè)定一個要求，該要求為隨機事件，假設(shè)該事件為A，則產(chǎn)品相應(yīng)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(shù)量值，但前者代表的是零件質(zhì)量指標(biāo)，單純?yōu)閿?shù)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(chǎn)生，誤差大小與分布情況與生產(chǎn)條件相關(guān)。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(xiàn)實分布規(guī)律。站在技術(shù)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(yīng)對公差實際變化情況下涉及的統(tǒng)計規(guī)律進行分析。在精度可靠度測量后，還應(yīng)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(fù)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(tài)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(diào)整好后進行零件加工，在常規(guī)狀態(tài)下，零件尺寸誤差與正態(tài)分布較為相似。在等精度反復(fù)測量后，被測量誤差也與正態(tài)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(shù)四舍五入。在齒輪傳動系統(tǒng)中，受齒側(cè)間隙影響產(chǎn)生的回程誤差;軍工儀器中回轉(zhuǎn)部件偏心方向均近似360°范圍內(nèi)等概率分布[2]。

2.2科學(xué)處理誤差

在軍工機械設(shè)計期間，一旦產(chǎn)生誤差應(yīng)采取科學(xué)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(nèi)，且系統(tǒng)相關(guān)要求得到滿足，并在此基礎(chǔ)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(tǒng)精度確定，便會降低系統(tǒng)少環(huán)概率，采用極值法分配精度，利用多環(huán)高精度機械系統(tǒng)合理分配精度。在精度分配方面，可利用統(tǒng)計算法來完成，公式如下：

根據(jù)設(shè)計精度確定相應(yīng)的公差值，可將上述公式轉(zhuǎn)變?yōu)椋?/p>

式中，TN代表的是組成環(huán)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(tǒng)精度;σi代表的是公差精度。經(jīng)過上述演變后，公差值、公差等級、尺寸間的聯(lián)系更加密切，與封閉系統(tǒng)相比，系統(tǒng)精度被更加明顯的表現(xiàn)出來，且精度與公差之間存在反比關(guān)系，可直觀展現(xiàn)系統(tǒng)質(zhì)量水平。

2.3采取標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計加工方法

為了提高軍工機械設(shè)計精度，應(yīng)采取標(biāo)準(zhǔn)化方式進行設(shè)計與加工，并要選擇優(yōu)質(zhì)的設(shè)計加工材料，才可滿足軍事需求。在零部件設(shè)計中，設(shè)計者應(yīng)嚴(yán)格設(shè)定部件的各項參數(shù)，并由加工者依照指定的材料大小對零件批量生產(chǎn)。在標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)下確保產(chǎn)品質(zhì)量符合軍工產(chǎn)品相關(guān)規(guī)定，提高生產(chǎn)效率，節(jié)約成本投入。在加工材料挑選時，設(shè)計者應(yīng)根據(jù)設(shè)備用途，選擇不易變形的優(yōu)質(zhì)材料，使設(shè)備的整體性能得到切實保障。此外，設(shè)備生產(chǎn)流程受到機械設(shè)計、加工的直接影響，這就要求設(shè)計者采取措施縮短零部件生產(chǎn)周期，如若加工時間較長，可能導(dǎo)致零件受到周圍溫度、設(shè)備磨損等因素影響，使精度無法滿足要求。對此，設(shè)計者應(yīng)制定最佳生產(chǎn)流程，避免因生產(chǎn)流程過長使產(chǎn)品精度與品質(zhì)受損，通過標(biāo)準(zhǔn)化精度設(shè)計，提高產(chǎn)品自身競爭力，推動軍工行業(yè)可持續(xù)發(fā)展[3]。

2.4機械設(shè)計精度評價

軍工產(chǎn)品對機械精度要求十分嚴(yán)格，這就要求對產(chǎn)品精度與誤差分布情況綜合分析后，對產(chǎn)品機械設(shè)計精度進行對比和評價，從中選出最為準(zhǔn)確合理、與精度設(shè)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(tǒng)精度評級結(jié)果。在設(shè)計期間，應(yīng)對設(shè)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(shè)計特性相關(guān)變量;M2（X）代表的是與加工方式相關(guān)的變量;M（X）代表的是與機器操作相關(guān)的變量;M3（X）代表的是與數(shù)據(jù)測量相關(guān)變量。在上述幾種變量的共同影響下，可對相同類別機械設(shè)計系統(tǒng)創(chuàng)建精度評價目標(biāo)函數(shù)，并對各項評價變量函數(shù)進行列舉。當(dāng)X范圍為[X0，X2，……，Xn]T時，目標(biāo)函數(shù)可表示為Mj（X）=Mj（x1，x2，……，xn）。

結(jié)論：綜上所述，為了提高我國軍事實力，對軍工產(chǎn)品的設(shè)計精度要求更加嚴(yán)格，這就要求設(shè)計者應(yīng)嚴(yán)格遵循產(chǎn)品設(shè)計相關(guān)規(guī)定，選擇優(yōu)質(zhì)的原材料，并通過明確精度可靠度與度量方法、科學(xué)處理誤差、做好機械設(shè)計精度評價等方式等方式，優(yōu)化設(shè)計與加工工序，使機械精度得到良好掌控，節(jié)約產(chǎn)品生產(chǎn)成本，促進其使用效率提升。

參考文獻(xiàn)：

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

[2]楊旸.機械設(shè)計中數(shù)據(jù)精度的影響[J].中國科技投資，2020，000（012）：218.

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

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