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        精密機械結(jié)構(gòu)強度和精度可靠性設(shè)計研究

        2019-10-31 10:53:24蔣馨
        魅力中國 2019年45期
        關(guān)鍵詞:研磨模具電阻

        蔣馨

        (貴州航天南??萍加邢挢熑喂荆F州 遵義 563000)

        現(xiàn)代化機械設(shè)計制造工業(yè)的發(fā)展可以推動我國現(xiàn)代化建設(shè),可以讓我國機械設(shè)計制造工業(yè)水平得到提升。而在機械加工中,精密加工技術(shù)占有重要地位,隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展,人們對于機械產(chǎn)品的要求也在隨之提升,探討現(xiàn)代化機械設(shè)計制造工藝及精密加工技術(shù),改造傳統(tǒng)機械加工工藝,可以推動機械制造行業(yè)的進一步發(fā)展。

        一、精密機械結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計概述

        傳統(tǒng)的機械設(shè)計方法主要是設(shè)計滿足機械結(jié)構(gòu)的使用要求和性能要求,基本原理是結(jié)構(gòu)在承受外在載荷時,其承受的計算應力小于該結(jié)構(gòu)所使用材料的許用應力。在保證產(chǎn)品安全可靠方面,一般是利用工程設(shè)計的經(jīng)驗,選擇安全系數(shù)來修正結(jié)構(gòu)的許用應力,以降低結(jié)構(gòu)出現(xiàn)故障的概率。機械設(shè)備中,機械結(jié)構(gòu)的尺寸由于加工工藝的影響存在一定的離散性,結(jié)構(gòu)材料的性能也不是一成不變的,制造過程中的各個工藝環(huán)節(jié)也存在一定的不確定性,因此機械結(jié)構(gòu)自身的性能是存在隨機性的。此外,機械結(jié)構(gòu)實際承受的載荷也會存在一定的隨機性,有些還會隨著時間的變化而變化。所以在進行機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計和分析時,要充分地考慮這些不確定因素的影響,才能使設(shè)計出來的機械結(jié)構(gòu)更合理、更可靠??煽啃栽O(shè)計方法就是充分地考慮了機械結(jié)構(gòu)的尺寸、材料性能和載荷數(shù)據(jù)等的分散性,以概率統(tǒng)計為數(shù)學基礎(chǔ)進行設(shè)計的??煽啃栽O(shè)計的基本任務(wù)是結(jié)合系統(tǒng)的特殊性研究適用的可靠性設(shè)計方法,定量地給出產(chǎn)品或零部件的可靠性情況,根據(jù)要求的可靠度水平設(shè)計符合要求的結(jié)構(gòu)或選擇合適的設(shè)計方案,從而保證系統(tǒng)的可靠性。

        二、精密機械結(jié)構(gòu)強度和精度可靠性設(shè)計研究

        (一)精密研磨技術(shù)

        研磨作為工件加工的最后一道工序,對研磨技術(shù)有較高的要求,尤其是對表面粗糙度有較高要求的工件而言,因為研磨加工的表面為最終表面,所以對研磨精度有更高的要求。對集成電路基板上的硅片加工有著較高的精度要求,表面粗糙度要小于2mm,而傳統(tǒng)的研磨技術(shù)已經(jīng)無法滿足這種加工精度的要求,需要進行原子級拋光才能滿足要求。為了達到加工精度的要求,各種新型研磨技術(shù)應運而生。線修整固著磨料研磨和化學機械研磨都能對原件加工有較高的精度。

        (二)電阻焊接技術(shù)

        電阻焊接技術(shù)主要指的是在兩電極之間壓緊焊工件,通過電流,利用電流流經(jīng)工件接觸面與鄰近區(qū)域產(chǎn)生電阻熱,可以讓其加工為塑性狀態(tài)與熔化狀態(tài),進而形成金屬結(jié)合。如電阻、電流密度、電極壓力、電極材料和端面形狀、通電時間等因素均會對電阻焊接技術(shù)的使用造成影響,其中焊接壓力、焊接電流與焊接時間為主要三大影響因素。如果焊接壓力過大,那么電阻焊接觸電阻就會減少,對融合產(chǎn)生影響,如果焊接壓力過小,就有可能產(chǎn)生氣泡;如果焊接電流過大,焊接部位就會變形,表面就會變污,如果焊接電流過小,那么焊接部位熱量相對不足,會對焊接強度造成影響;如果焊接時間過大,其就會有較大熱量損失,會讓焊機、電極受到損耗,如果焊接時間過小,那么就有可能影響焊接充分性和焊點強度?,F(xiàn)階段,依照焊接電流種類,可以將電阻焊接技術(shù)分為交流電流、直流電流和脈沖電流3種類型;依照對接頭形式與工藝方法,可以將其分為搭接電阻焊、對接電阻焊兩種類型;依照電源能量種類,可以將其分為電容儲能與磁場儲能兩種類型。

        (三)納米加工技術(shù)

        納米加工技術(shù)主要指的是納米級精度加工、納米級表層加工,在納米加工技術(shù)中,去除分子、原子,對其進行搬遷與重組為重要內(nèi)容。納米加工技術(shù)是我國現(xiàn)代化機械精密加工技術(shù)中的重點內(nèi)容,如在激光核聚變反射鏡、多面棱鏡、大型天梯望遠鏡反射鏡、計算機磁盤等構(gòu)件的加工生產(chǎn)中,都可以對其進行納米級加工,與此同時,這種納米加工技術(shù)的發(fā)展可以進一步促進我國電子業(yè)、機械業(yè)、光學業(yè)、半導體業(yè)、測量技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展。依照加工方式,可以將納米加工技術(shù)分為磨料加工、切削加工、復合加工與特種加工這4種主要類型,與此同時,還可以將其分為傳統(tǒng)加工、非傳統(tǒng)加工與復合加工。其中傳統(tǒng)加工主要指的是刀具切削加工,利用固有磨料與游離磨料進行加工;非傳統(tǒng)加工主要指的是應用多種能量來加工、處理材料;復合加工主要指的是復合應用多種加工方法。在納米級加工技術(shù)中,可以對其進行機械加工、化學腐蝕、復合加工、能量束交工以及隧道掃描顯微技術(shù)加工,在機械加工中,可以利用單晶金剛石刀具完成切削,利用CBN(CubicBoronNitride,立方氮化硼)砂輪與金剛石砂輪對其進行超精密磨削。

        (四)精密機構(gòu)轉(zhuǎn)接軸可靠性設(shè)計

        橢偏儀屬于一種精密測量儀器,其中變角機構(gòu)為帶動儀器測量臂改變測量角度的運動機構(gòu),其精度保持性是儀器需要重點考慮的問題。某型橢偏儀變角機構(gòu)示意圖如圖2所示,采用一個并聯(lián)的曲柄連桿機構(gòu),滑塊為主動件帶動連桿,作用力經(jīng)連桿傳遞給轉(zhuǎn)接軸,轉(zhuǎn)接軸帶動從動轉(zhuǎn)臂完成變角。轉(zhuǎn)接軸是變角機構(gòu)的一個重要組成部分,起連接連桿與轉(zhuǎn)臂的作用,承載了轉(zhuǎn)臂的所有重量,是機構(gòu)中重要的薄弱環(huán)節(jié)之一。對于精密機械設(shè)備,精度是一個不容忽視的因素,該軸的變形會直接影響整個機構(gòu)的傳遞精度。因此,在進行轉(zhuǎn)接軸的可靠性設(shè)計時,須同時考慮強度和精度的可靠性。

        (五)模具成型技術(shù)

        模具加工制造廣泛應用于汽車、家電、儀表生產(chǎn)等工業(yè)領(lǐng)域中,模具成型技術(shù)有效提高了加工精度?,F(xiàn)階段,電解加工在模具成型技術(shù)中能達到微米級的精度,有效提升工件表面的質(zhì)量,尤其是對較為復雜的腔型模具加工也有很大的幫助。模具成型技術(shù)的應用有效推動我國機械制造技術(shù)的進步,為促進我國工業(yè)制造水平奠定良好的基礎(chǔ)。

        結(jié)語

        機械制造工藝和精密加工技術(shù)是工業(yè)生產(chǎn)中的重要組成部分,隨著工業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展,機械制造工藝和精密加工技術(shù)也會不斷進步。精密加工技術(shù)的概念具有相對性,隨著市場需求的變化,對加工精度、效率、質(zhì)量等方面還會有更高的要求,精密加工技術(shù)始終處于在變化中不斷升級的過程。

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