关键词：机械加工；工艺；零件加工精度；影响
在对零件进行加工的过程中，机械加工工艺对零件加工精度产生很重要的影响，这些影响一般都是以直接的方式施加到零件加工环节中。机械加工工艺是一个系统工程，在这个工程中，存在着很多的部件，在这些部件的共同协环节中，构成了对机械进行加工的这一庞大系统。只有深入查找病因，并对其进行深入分析，才能保证零件在加工过程中的精度。
1.有关机械加工工艺的介绍
机械加工工艺是指在加工工艺流程的环节中，通过一定的方式来改变生产对象的尺寸、几何形状、性质和现对位置等，促使生产对象实现向成品或半成品过度的目的。其中实施中的机械加工工艺可具体分为工艺流程和工艺规程这两个方面。工艺规程主要是将工艺流程中的有关内容写成文件，方便查阅和借鉴。而工艺流程实质上就是机械加工工艺的具体实施过程。例如对设备的条件状况、人工素质状况以及产品数量等一些加工环节涉及到的信息进行确定。
2.零件加工工艺分析
对零件加工工艺进行分析内容可以从零件加工的环节着手，按照热处理、车削、插内花键、滚齿、热处理、万能磨、齿轮磨、这七道零件加工的环节来对其进行有关加工工艺方面的分析，以此来提高人们对零件加工工艺这一技术的认识。
2.1.热处理。此处热处理工序也成为初步热处理，主要是通过正火开即那个材质的稳定性进行提高，降低其在后续工作中发生变形的几率。
2.2.车削。车削工序主要是校正加紧左端，光平右端面，钻孔至?25mm；掉头，四爪头上活，校正外圆和端面跳动≤0.02mm并夹牢。
2.3.插内花键。加紧左端，校正右端面和端面跳动≤0.02mm，作标记的方向要与高点位置相一致，然后夹牢，最后在插入内花键直到符合图纸的要求为止。
2.4.滚齿。这道工序主要是校正和装夹工序同上，滚齿留磨量，去毛刺。
2.5.热处理。在加工环节中，将渗碳、淬火工艺达到图纸要求，同时，在该工序中，为保证个零件的表面间的相互位置精度，均匀后序加工余量，家少反映误差，宜采用统一校正基准和校正装夹。
2.6.万能磨。这道工序要求四爪夹头上活，夹住右端，校正左端外圆和端面跳动≤0.02mm；此工序的高点位置与工序2.车削中所作的标记方向一致并且要夹牢。
2.7.齿轮磨。要求在1：4000芯轴上活，装紧，校正齿位，把齿轮磨到和图纸上的要求即可送检入库。
3.机械加工工艺对零件加工精度的影响方面
3.1.机械加工工艺中，热变形对零件加工精度影响
这一环节对零件加工的精度影响相对与其他几个方面，程度更为严重。因为在这一施工环节中，操作人员对零件的操作性较小，仅仅是在加工前，将一些设备、工具和夹具等尽可能地按照要求来摆正，但在加热定型环节中，作出相应的技术调整存在着很大的困难。因为是对零件进行高温定型，所以在此环节中，还存在着工件受热变形、刀具受热变形和机床受热变形等情况，这些情况都会对零件加工的精度产生一定影响。
3.2.机械加工工艺中，几何变形对零件加工精度影响
机床、夹具、工具和工件四个部分共同构成了机械加工工艺这一系统，每一个环节的操作失误都会导致机械加工工艺系统问题的出现。机床轴向的摆动和主轴的径向都会对零部件的加工精度产生影响，因为在加工环节中，不同类型的零件对加工的要求是存在着一定的差异性，若是在加工环节中，机床的位置不对，夹具的角度出现偏差，对工件和工件的操作失误等情况，都会使所加工的零件发生几何变形。因此，在零件加工过程中要特别注意几何变形对零件精度的影响。
3.3.机械加工工艺中，受力变形对零件加工精度影响
零件在加工过程中，要承受着各方面施加过来的作用力，特别是在切削环节中，加工的零件必须要承受重力、切削力和夹紧力的作用。在这些力的作用下，零件发生了一些变化，零件的形状、尺寸、大小好相互之间位置与设计图纸中的标准存在差异，即零件因承受过大作用力而导致加工出的形状与设计要求之间出现一定的差异。为解决零件的受力变形问题，提高零件加工的精确度，操作人员必须对这一方面进行详细的研究并制定相应的解决对策。
结语：
机械加工工艺对零件的加工工作属于一项细致工作，对工作的精度要求极为严格。机械加工工艺的成熟度决定着其零件加工的精度情况，为保证零件精度，必须对机械加工工艺进行完善和提高。可以将一些现代化的先进技术与传统的机械加工工艺相结合，借助现代技术的强大优势，提高机械加工工艺，提高零件加工的精度。
【关键词】大型养路机械；零配件；加工工艺
0 前言
随着铁路大型养路机械的快速发展，它已经改变了铁路人的生产方式、管理模式乃至文化内涵。大型养路机械化水平已成为衡量各国铁路现代化程度的重要标志之一，中国已经成为大型养路机械的制造和使用大国。
大型养路机械既要符合铁路机车运行的基本要求，更是要实现它自身养护设备的主要功能。因此，铁路大型养路机械的构造比机车复杂许多倍，通常采用各种不同截面的金属材料经机械加工，焊接形成整个车体及工作装置承载结构，这些金属材料都是车体结构的重要构件。金属材料机械加工是车体制造工艺过程的重要工序，加工的零配件一般比较复杂，加工部位多，加工时间长，需用各种型号的机加工设备，而其中一些形状怪异、薄壁、超大型零件的机械加工更给大型养路机械的制造带来了很大的挑战，因此研究大型养路机械零配件的加工工艺技术，解决大型养路机械制造过程的难点问题，对保证大型养路机械的质量，提高生产效率具有很重要的意义。
1 机械加工简介
机械加工是一种用加工机械对工件的外形尺寸或性能进行改变的过程。按被加工的工件的温度状态o分为冷加工和热加工。一般在常温下加工，并且不引起工件的化学或物相变化o称冷加工。一般在高于或低于常温状态的加工o会引起工件的化学或物相变化o称热加工。热加工常见有热处理o煅造o铸造和焊接。冷加工按加工方式的差别又可分为切削加工和压力加工。切削加工就是指用切削工具（包括刀具、磨具和磨料）把坯料或工件上多余的材料层切去成为切屑，使工件获得规定的几何形状、尺寸和表面质量的加工方法。通常情况下，大型养路机械零配件的机械加工指的是切削加工和热处理。
2 大型养路机械加工技术的发展方向及趋势
为了适应铁路大型养路机械向设备高效化、性能优异化、品种多样化、产品系列化、工作智能化、作业环保化等方向快速发展，大型养路机械加工技术也会做出相应的发展才能满足生产制造的需要。
2.1 精密超精密方向发展
加工精度的不断提高对提高大型养路机械产品的性能、质量和可靠性，改善零件的互换性，提高装配效率等都具有极其重要的作用。精密和超精密加工在尖端技术和现代武器制造中占有非常重要的地位，必将是大型养路机械加工技术发展的最主要方向之一。
2.2 自动化方向发展
自动化是先进制造技术的最重要部分之一，是机械制造业的发展方向。对大型养路机械制造来说多功能多工种的综合加工中心的形成，开始逐渐取代了常规的模拟控制技术。由于该技术易于控制、可靠性好、精度高等优点 ，也会大大加快大型养路机械的发展。
2.3 高速、超高速加工方向发展
切削加工技术是机械加工应用中最常用的手段之一，而高速、超高速则是对切削加工技术的一项重大挑战，也为大型机械加工技术的发展提供了方向。高速加工技术不仅可用于加工普通钢、铸铁、有色金属材料，还可用于加工各种高强度钢、高合金钢、钛合金钢和纤维强化复合材料等难加工材料。
3 大型养路机械零件机械加工工艺
3.1 回转面加工方法
每一种大型养路机械回转零件面都有很多加工方法，具体选择时应根据零件的材料、毛胚种类、结构形状、尺寸、加工精度、粗糙度、技术要求、生产类型及生产条件等因素来决定，以确保加工质量和降低生产成本。
1）回转面加工技术的要求
回转面的技术要求包括：尺寸与形状精度；位置精度；表面质量。
2）回转面基本加工工艺
3）典型回转面工艺方案分析
大型养路机械捣固系列车型的提轨夹钳螺纹套机械加工工艺。
夹钳螺纹套（见图2）材质为45#钢，为常用中碳调质结构钢，具有较高的强度和较好的切削加工性，经适当的热处理以后可获得一定的韧性、塑性和耐磨性。
螺纹套加工精度的高低，是控制其上下两端内孔同心度及与轴承外圈安装台阶平面垂直度的关键因素。夹钳螺纹套在捣固车作业施工中，既要在恶劣的环境中又要承受较大的作用力，故需粗精车加工分开，采用数控车床、磨床等提高加工精度，同时进行相应的热处理提高材料理化性能，具体加工工艺流程见图3。
3.2 孔加工方法
1）孔加工的技术要求
孔加工的技术要求包括：孔的尺寸与形状精度；孔的位置及表面精度。
2）孔加工基本工艺
孔常用的各种方法的加工工艺流程（见图5），加工工艺选择的基本原则见表1。
3）典型孔加工艺方案分析
DC-32捣固车捣固框支承体孔机加工工艺
捣固框架（见图6）是将捣固装置和主车架装配起来，让捣固装置实现横向移动和垂向运动，完成捣固功能的装置。支承体是承受整个捣固装置的受力部件，因此支承体孔加工精度的高低直接影响到捣固车的作业性能和使用年限。
由于支承体与捣固框是通过焊接连接成一体，或多或少都会产生焊接变形，当进行支承体孔的机加工时，为了保证支承体1和支承体2的孔中心轴形位尺寸满足设计要求，需进行装卡（见图7）找出两孔实际坐标后，才能进行下一道加工工序。具体加工工艺流程见图8。
3.3 平面加工方法
1）平面加工的技术要求
面加工的技术要求主要包括：形状精度；位置精度、尺寸精度以及平行度、垂直度等；表面质量等。
2）平面加工基本工艺
3）典型平面加工艺方案分析
高效振动筛框架支座平面机加工工艺工装设计
高效振动筛（见图10）是为了满足清筛机向高效化发展而设计的，高效振动筛改变了传统的振动方式，在增大振动筛振幅的同时，有效避免振动筛与车架产生共振，从而大大提高了清筛的效率。
为了实现振动筛的功能，只能进行焊后机加工，才能保证振动筛框架4个支座的平面度和安装孔的对称度。但由于振动筛框架超长，现有机床无法加工，只能设计专用工装（见图11），对其进行焊后机加工，才能保证支座平面所有的设计要求。
4 结束语
通过对机械加工及大型养路机械加工发展趋势的简要论述，着重对铁路大型养路机械零件机械加工基本工艺分析及典型工艺工装设计，及时有效地解决大型养路机械制造过程中的零件加工难题，保障了大型养路机械的图纸设计要求和生产工期要求，在生产中发挥了巨大作用。
【参考文献】
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关键词：往复杠杆；零件加工；加工工艺；机械加工技术；产品质量 文献标识码：A
中图分类号：TH161 文章编号：1009-2374（2015）04-0028-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2015.0297
1 概述
往复杠杆零件是一种模锻件，零件的外形轮廓不是很大，重量较轻，加工精度相对不是很高，但生产数量很大。对于往复零件的加工，由于面比孔容易加工，所以，在制定工艺规程时，需要先对面进行加工，再以面为基准对其他部位进行加工，然而加工的过程中必须采用专门的夹模。在对零件进行加工时使用专用的夹模，有助于提高劳动生产力，保证加工质量，降低劳动强度。
2 往复杠杆零件机械加工简介
往复杠杆零件的机械加工，首先要对往复杠杆零件进行分析，了解往复杠杆零件在机械设备中的作用，然后运用机械制造技术解决往复杠杆零件在机械加工中的定位、夹紧等工作，确定相关的工艺尺寸和选择合理的加工机床及刀具，保证往复杠杆零件的加工质量。
在机械对工件进行加工时，为了确保加工效率，提高工件精度，必须正确地安装工件，使工件相对机床切削形成运动和刀具具体正确的位置，这个过程叫做“定位”，为了防止受切削力、惯性力、重力等力的作用而破坏工件的正确位置，就必须对工件施加一定的夹紧力，这个过程叫“夹紧”，机床对工件的定位和夹紧就需要各类夹具，所以，夹具的使用对零件加工工艺有着重要的意义。
3 对加工零件的分析
在对零件进行加工时，必须对零件进行全面的分析，以确保使用合理的加工工序对零件进行加工，保证零件的加工质量。
3.1 零件的作用
在对零件进行加工前，必须了解零件在机械设备中的位置、零件的具体作用，确保零件正确加工。往复零件是一种随处可见的零件，主要是用于机械设备上实现往复运动，通过往复杠杆上的装配连接在主动零件上与从动零件之间，将主动零件的运动传递或转换，通过从动零件，将相应的运动或力传递到下一级的运动部件。往复杠杆零件机械运行过程中，承受着交变载荷的作用，所以，对往复杠杆的力学性能的要求相对比较高；往复杠杆上与主动零件和从动零件配合、接触的部位，对其尺寸、形状、位置精度和表面的硬度有着严格的要求。
3.2 零件材料的选用
往复杠杆零件的材料一般选用45度钢，这种钢属于优质碳素结构钢，此种钢经过处理后有良好的综合机械性能和加工工艺性能，对于零件材料主要是根据零件的使用环境来选用，同时还得兼顾材料的工艺性和价值性。45度钢的主要参数如表1所示：
表1
4 零件加工工艺
4.1 零件毛坯的制造
往复杠杆零件的材料为45度钢，考虑到往复杠杆零件在运行中经常做往复运动，往复杠杆零件在工作过程中需承受交变载荷，因此选用锻件，使得金属纤维尽量不被切断，保证零件工作的可靠性。每年往复杠杆零件的产量非常大，而且生产零件的轮廓尺寸不大，则可以采用模锻成型，从而提高生产率，保证零件加工精度。
4.2 零件加工工艺的过程
经过上述分析可以得知，杠杆零件的主要加工面有平面、孔以及槽。通常来说，保证平面的加工精度相对保证孔系的加工精度要容易，所以，对于该零件的加工来说，加工过程中的主要问题是保证孔的尺寸精度与位置精度，合理地处理孔与平面之间的相互关系以及槽的尺寸精度，根据上面的技术条件分析可得，往复杠杆零件的尺寸精度、形状精度以及位置精度要求相对而言不是很高，所以，对于其加工精度也不是很高。
4.3 确定零件表面加工方案
对于零件表面的加工，都要有一个加工方案。一个好的零件加工机构，不仅应该达到设计要求，而且要有好的机械加工工艺，并且能够保证零件加工的质量，同时减少加工的劳动量。加工工艺的方案设计和加工工艺是密不可分的。对于往复杠杆零件的加工工艺的设计来说，应当选择能够同时满足平面、孔系和槽加工精度要求的加工方法。对于零件加工，不仅要从加工精度和加工效率两方面考虑，而且还要适当考虑零件加工的成本。
4.4 加工工艺基准面的选择
基准面的选择又可分为粗基准选择和精基准选择。
粗基准选择：（1）粗基准选择时，应当保证各加工表面有足够的余量，使得加工表面和不加工表面之间的尺寸和位置符合图纸的要求。选择不加工表面为粗基准，主要是为了保证加工面与不加工面的相互位置关系的精度；（2）粗基准一般只使用一次，尤其是主要定位基准，防止产生较大的位置误差。保证往复杠杆零件在整个加工过程中基本上采用统一的基准定位；（3）若需要保证工件的某些重要表面的加工余量均匀，就应当选择该表面做粗基准。
精基准选择：精基准的选择原则有：（1）基准重合原则，尽可能地选择设计基准作为定位基准，这样可以防止定位基准与设计基准不重合而引起的基准误差；（2）基准统一原则，在加工过程中尽可能选用统一的定位基准，统一的基准有助于保证各表面间的位置精度，避免由于基准转换带来的误差；（3）还应当选择工件精度高、尺寸较大的表面作为精基准，以保证位置的稳定可靠。
对于往复杠杆零件精基准的选择，要有利于保证工件的加工精度并使装夹精准。当设计精准与工序基准不重合时，应当进行尺寸转换。粗精准的选择，应当采用零件的上、下平面作为定位的粗精准，使得零件达到准确定位。
5 零件的夹具
往复杠杆零件的专门夹具对零件的加工意义重大。为了提高劳动生产效率，降低操作人员的劳动强度，则需要针对具体工序设计专门的夹具。
5.1 定位基准的选择
往复杠杆零件的形状为对称型零件，然而，加工槽宽的两个端面也具有一定的对称性，并且该端面能够保证零件对称基准面尺寸准确，为了确保零件对称基准面尺寸的标准，可以考虑采用零件槽的外端面来定位，用作加工槽宽的基准。槽的外端面相邻台阶及孔的外端面可以采用定位销来定位，则限制了零件的一个自由度；夹具底面的两个支撑面限制零件的三个自由度；槽外端相邻的台阶面的定位挡块限制零件的两个自由度。最后采用作用于零件上平面的移动压板对往复杠杆零件进行夹紧，然后配合各个定位块就能满足对零件的加工要求，保证往复杠杆零件的加工精度。
5.2 夹具的设计和操作
夹具的形状都是根据零件外形来设计的，在夹具设计时，应当注意提高劳动生产率，因此，对于零件加工应采用机动夹紧而不是手动夹紧，这是提高劳动生产效率的一个重要途径，在本道工序的专用铣床夹具就选择气动夹紧方式，这道工序由于是精加工，所以切削力不是很大，为了夹紧工件，没有必要采用较大的气缸直径，但是，为了尽可能降低切削力可以采取相对适应的措施，而目前采用的措施有三种：（1）提高毛坯的制造精度，以降低切削深度，降低切削力度；（2）选择一种比较合理的斜楔夹紧机构，最大可能地增加夹紧机构的扩力比；（3）在条件允许的情况下，适当提高压缩空气的工作压力，使得气缸推力增大。
在夹具上装有对刀块，可以使夹具在一批零件的加工之前有很好的对刀，同时，夹具底面上的一对定位键可以使整个夹具在机床工作台上有一个正确的安装装置，有利于铣削加工。由于往复杠杆零件铣槽宽专用夹具在进行切削加工时，切削力主要是由夹具体底面支撑板来承受，对夹紧力的要求相对不是很高，采用气动式移动压板夹紧就能够达到快速夹紧的效果，所以，从经济加工的角度来看，采用机动夹紧就可以满足要求，操作也相对比较简单，且效率相对比较高。
6 结语
通过本文的概述，可以大致了解到往复杠杆零件的机械加工工艺。本文主要对零件的加工难易度、材料、零件毛坯、零件加工基准面等方面进行分析，通过对往复杠杆零件的分析后，确定了零件的材料、尺寸、加工工序，进而确保加工工艺对零件的加工质量，并根据需要，制定出合理的加工工序。
参考文献
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关键词：机械加工；加工工艺；规定
工件加工的工艺规程内容包括各个工作车间内每一道加工工序及所有参与加工过程的设备；产出工件的规格和产品后续检验；对生产时间的控制及工人生产能力的评定等方面。工件加工的工艺规程主要有两种卡片，工艺卡片和工序卡片。在检验过程中还有检验要序卡片，调整工件规格的机床调整卡片。工艺卡片主要用于加强生产理论知识，细化生产编制。由于其内容的限制，并不能在实际生产中对工人的劳动进行直接指导。工序卡片是针对每一道工序量身定制的，可以直接应用到生产当中，对工人的劳动进行有效指导，保证产品的生产数量和工艺水平。
1.机械加工工艺规程的制订原则
制定机械加工工艺流程的原则是在保障产品质量的同时，提高产品的生产量，缩短生产时间，以降低生产成本。一般情况下，零件的加工过程会有若干种不同的方案符合生产要求。这就需要根据自身实际情况，综合考量工件标准，进行精确的预算准备以选择最优方案，达到有效降低成本的目的，让每一分钱都花在刀刃上。节省开支并不等同于缩减工艺水准。要充分利用资源条件，尽量发挥自身优势，通过吸取国外先进经验，或是国内同行业之间的交流帮助，保证产品的工艺和质量。要注意在工艺流程的原则中，工人的利益是最重要的。要通过引进高度自动化的机械来减轻工人的劳动强度，降低生产风险，创造出符合规范的劳动环境。工艺规程是指导生产的重要保障，具有很大的影响力。必须要注意规程的制定是否符合实际情况，详细的规格数据是否符合标准要求。要保证完整实现图纸到零件的过渡，不得擅自改动图纸甚至零件的规格。
2.机械加工执行前所需的步骤
机械加工在执行前处理程序，首次进行了确定刀起点位置。对刀是常有的运营商是头痛的事情没有自测装置（经济型数控），需要工作，尤其是当多个刀片加工，还需要刀测量值。通常，常用的方法有：刀点刀方法保存点动按钮在控制面板，将点轻触工件表面（包括X和Z方向分两个时间点移动），一个计数器复位，然后回到需要设置初始位置的初始值（X，Z设计）、复位和得到初始位置再次。反过来，确定初始位置的每一刀，在尝试处理来调整设计的精确位置（起点）。这种方法不需要任何辅助设备，操作方便，但很长一段时间，特别是在每个磨削工具必须再次重置。该方法适用于简单的过程或第一次安装和调试。操作者应充分熟悉机械加工知识，如何尝试，掌握相关的知识，采用该方法的过程尽可能集中处理，多用几次，自然会显示其优势。在过程中，单位处理时间增长，两个设备安排面对面，我们将实现两个装置，一个操作员效率得到大大提高，也得到了良好的质量保证。
3.机械加工问题及对策
3.1主要问题
在机械加工运作过程中，经常要进行冷热处理的作业。例如使用液氮冷却轴承使其收缩，装配完成后再利用加热使工件完整契合到一起；火车的车轮也是利用同样的原理进行装配。按照作业时零件自身温度的不同，可以将加工分为冷热两种。冷加工也就是在常温下进行加工，一般用于切削作业；热加工是指温度低于或高于常温，通过温度变化来使工件产生物理变化以完成装配。一般用于锻造和焊接。此外，还需要注意运动部件的问题：有惯性冲撞的运动部件必须采取可靠的缓冲措施，防止因惯性而造成伤害事故。凡易造成伤害事故的运动部件均应封闭或屏蔽，机械加工或采取其他避免操作人员接触的防护措施。机械加工设备根据需要应设置可靠的限位装置。为避免挤压伤害，直线运动部件之间或直线运动部件与静止部件之间的距离必须符合规定。机械加工设备必须对可能因超负荷发生损坏的部件设置超负荷保险装置。机械加工高速旋转的运动部件应进行必要的静平衡或动平衡试验。以操作人员所站立平面为基准，凡高度在2m以内的各种传动装置必须设置防护装置，高度在2m以上物料传输装置和带传动装置应设置防护装置。
3.2预弯加工
卷板时平板两端各有一段长度由于接触不到上辊而不发生弯曲，称为剩余直边，工艺上将平板开始弯曲的最小力臂叫做理论剩余直边，其大小与设备结构及其弯曲形式（对称弯曲，不对称弯曲）有关。对中的目的是使工件母线与辊筒轴平行，防止产生扭斜。卷圆是产品成形的主过程，分一次进给与多次进给两种，卷制厚板常用多次进给。矫圆的目的是尽可能使整圆曲率均匀一致，保证产品质量。将虎钳的钳口取掉，另加工两个M4的螺纹孔，将两块与钳口平齐厚1.5mm的钢板2，用铝埋头铆钉铆上厚0.8mm的硬黄铜板3将其用M4埋头螺钉1紧固到钳口上，形成经久耐用的软钳口。这样还可以保护零件被夹坏，还具有互换性。当内六角扳手1柄短，不能着力时，可将内径比扳手略大一点的管从一段铣槽将扳手插入槽内，可当作长柄。
3.3平面加工
箱体、盘形和板形零件的主要表面是平面。平面的技术要求除了表面粗糙度以外.常常还要考虑其形状和位置精度。平面可用车、铣、刨和磨等方法加工。轴套类和盘类零件的端平面，通常在车床上一次装夹后与外圆或内孔同时加工出来。刨削适用于单件小批生产或加工狭长的平面。铣削加工具有较高的生产率，在成批大量生产中均以铣代刨。平面磨削是平面精加工的方法。如果是精加工淬火工件或薄片工件的平面。则采用磨削加工。对于一个零件。乃至它的某一个表面。都不能只用一种加工方法完成，但在一定的条件下，总是有一种方案最经济合理。工艺过程的制订，就是根据零件的技术要求、生产批量和现有加工条件，尽可能零部件按图样要求进行热处理后，需作酸洗、钝化处理。
参考文献：
关键词：机械加工零件；表面纹理；缺陷；检测与机械加工
零件的其他质量问题相比，表面纹理缺陷问题的检测难度较高。在实际的检测过程中，如果某零件存在表面纹理缺陷，则除了异常纹理之外，机械加工零件本身的背景纹理会对检测结果产生干扰。正确的机械加工零件表面纹理缺陷检测结果建立在背景纹理与缺陷纹理得到合理区分的基础上。
1机械加工零件表面纹理缺陷的引发原因
从本质角度来讲，引发机械加工零件表面纹理出现缺陷的原因主要包含以下几种：
1.1技术设备因素
机械加工设备会对零件的质量产生直接影响。与先进设备相比，使用时间较长（接近使用年限）的生产加工设备更容易使得零件出现表面纹理缺陷。如果生产企业的资金充足，应该尽量选用先进的生产设备，并通过对设备的合理养护，避免生产设备对零件质量产生影响[1]。
1.2外部影响因素
除了加工流程本身之外，外部因素也可能会对机械加工零件的质量产生一定影响。例如，加工生产人员的误操作可能使得零件表面出现划痕。为了保证零件的质量，在零件的加工生产过程中，需要利用有效的措施对整个过程进行合理管理。
1.3加工流程因素
通常情况下，一个零件需要经过多个加工环节才能加工完成。当整个加工流程中的任意一个环节出现异常时，最终获得的零件产品都可能存在表面纹理缺陷[2]。
2机械加工零件表面纹理缺陷的检测
这里以机械加工零件表面纹理缺陷检测系统为例，分别从以下几方面入手，对机械加工零件表面纹理缺陷的检测进行分析：
2.1基于纹理缺陷检测系统的检测流程
纹理缺陷检测系统的原理为：机械加工零件表面的纹理具有较为显著的方向性特点。当零件表面的这种特点被破坏时，被检测零件存在纹理缺陷的概率相对较高。机械加工零件表面纹理缺陷检测系统的检测流程主要包含以下几个步骤：第一，通过傅里叶变换技术对机械加工零件进行初步处理，获得相应的零件表面纹理图片。第二，通过频域滤波器将纹理方向性从图片中清除，获得新的图片。第三，利用傅里叶反变换技术对上述步骤所得图片进行处理，得到最终处理结果（此时零件背景纹理已经与缺陷纹理完全分离开来）[3]。
2.2基于纹理缺陷检测系统检测方法的有效性分析
为了判断机械加工零件表面纹理缺陷检测系统的有效性，这里以KHong检测法为参照，对同一批机械加工零件进行检测分析：
2.2.1检测对象。为了更好地验证这两种检测方法的有效性，这里选用两种不同的纹理缺陷零件。进行检测：第一，人工合成纹理缺陷零件。这种零件是指，原本的零件本身不存在质量问题，后期利用人工合成的方式将缺陷纹理附着在零件表面，使得零件由质量合格的零件转化成纹理缺陷零件。第二，纹理缺陷零件。这种零件的纹理缺陷是由机械生产加工过程的抛光、磨削等操作引发的[4]。为了将KHong检测法和零件表面纹理缺陷检测系统检测法的检测结果更加直观地呈现出来，这里对表面缺陷纹理进行了归类：用字母Q表示零件的划痕缺陷；用字母W表示零件的瑕疵缺陷（缺陷纹理的面积占整个零件面积的比例相对较小）；用字母E表示零件的玷点缺陷（缺陷纹理面积占整个零件面积的比例相对较大）。
2.2.2两种不同检测方法的检测结果。零件表面纹理缺陷检测系统检测法和KHong检测法所得的检测结果如表1所示。由表1可知，零件表面纹理缺陷检测系统检测法的检测结果更加可靠。因此，对于机械加工零件生产企业而言，当生产环节结束之后，可以利用机械加工零件表面纹理缺陷检测系统这种检测方法，将表面纹理存在问题的零件检测出来，以此提升零件的质量[5]。
2.2.3机械加工零件表面纹理缺陷系统检测法存在的不足。通过对机械加工零件表面纹理缺陷系统检测流程的分析可以发现：这种检测方法主要存在以下几种不足：第一，划痕检测方面。当机械加工零件表面的划痕与零件本身的纹理方向相同时，运用这种检测方法很难将零件表面存在的划痕检测出来。第二，IFFT和FFT方面。与机械加工零件的其他检测方法相比，零件表面纹理缺陷检测系统的检测速度相对较快（基本已经实现缺陷的实时性检测）。通过对系统运行时间的分析可以发现，虽然这种方法所需的整体时间较短，但仅在IFFT和FFT两方面，就已经占据了90%以上的时间。从这个角度来讲，虽然该检测系统的时间分配并不合理，但同时也从侧面表明：这种检测方法在耗时方面仍然存在着较大的提升空间。
3结论
就机械加工零件而言，表面纹理缺陷问题的检测难度较高。为了保证检测结果的可靠性，这里对零件表面纹理缺陷检测系统检测法的检测过程进行了详细分析。实验结果表明：在检测对象完全一致的情况下，系统检测法的检测结果正确性优于KHong检测法。
作者:李霞 单位:重庆工业职业技术学院
参考文献
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关键词：机械加工；零件设计；精度
机械加工过程中，零件加工的质量是最重要的，质量不达标不仅表现在外观上，还表现在零件的使用寿命上。质量的好坏怎么评判，那就是精度。精度是零件加工质量好坏的最重要指标。因此，讲到汽车机械加工就要了解零件加工精度的影响因素，才能针对这些影响因素设计出相应的有效方案来提高精度，从而保证质量。针对影响精度的因素，在汽车机械加工设计中要注意以下几点。
1几何精度问题分析
几何精度是在加工过程中的误差引起的。像机床的误差，刀具的误差等等。机床由于使用时间磨损影响，会引起加工的机件精度产生偏差，它对加工精度的影响是最大的。比如在切削汽车底板的过程中，使用时间久了主轴回转会出现误差，从而导致底板的尺寸不准确，不能满足精确度这个要求，如图1刀具长时间使用也会产生同样的问题，刀具使用时会磨损，在加工零件时刀具的相对位置就会改变，加工出来的零件自然就会产生误差了。还有机床上零件的夹具也会对加工零件的精确度产生影响。所以，只有将这些误差产生的原因分析到位了，才能更好地控制误差对零件加工的影响，提高零件的精度，如图2所示。误差产生的原因分析到位了，然后解决是下一步的设计了。减小误差对零件的影响主要的办法是采取补偿措施，汽车加工人员可以根据机床的情况采取不同补偿技术，将汽车零件精度控制在要求的范围之内。要求精度很高的零件要使用磨损情况小的机床来加工。对于有些数控的机床，现在有一些专门的补偿器来控制加工零件的精度。只需要输入补偿数据，补偿器就能在机床加工零件时减小误差来提高精度。随着技术的不断更新，补偿措施操作更为方便快捷，控制也更加灵活。
2机械加工变形设计
在加工过程中零件受力是必然的，这就产生了另外一个问题：受力变形。在力学理论中，物体受到外力就会产生变形，如图4所示。一般情况下，外力越大对受力物体的影响越大，变形越严重。在机械零件加工过程中，刀具切削零件时有切削力，夹具在夹持零件时有夹紧力等等，这些力都会使零件在加工过程中产生变形。变形带来的是：与机床加工工具的相对几何位置就会有变化，在加工过程中零件的尺寸就不能完全满足要求，误差就产生了。同时系统中还存在残余应力：构件在制造过程中，将受到来自各种工艺等因素的作用与影响；当这些因素消消失之后，若构件所受到的上述作用与影响不能随之而完全消失，仍有部分作用与影响残留在构件内，则这种残留的作用与影响称为残留应力或残余应力。这种残余应力也会使系统变形，所以在加工设计时，需要解决受力变形对零件带来的影响。
2.1受力变形设计
加工中很多外力都会影响零件变形。那么怎么解决呢？原则就是降低受力变形。有两种方案：一是从系统本身解决，不论是机床刀具还是夹具或者是加工零件只要它们的强度大，受外力的影响就越小。所以系统强度足够了就能承受外力从而减小受力变形的影响；二是从系统外解决，减小负荷，避免产生变形。方法一的优点是能满足加工精度的要求，还不影响加工效率，但是也是有缺点：增加加工成本。加强系统的强度并不是要求所以部件强度很大，只需加强容易发生变形的部件强度即可，这也是最经济有效的解决方法。所以在零件精度要求和经济成本之间平衡，需要企业自己权衡了，既要满足零件精度要求也要尽量降低加工设计成本。
2.2热变形的设计
零件加工的过程中摩擦是必然的，产生的热对精度的影响也是不容忽略的。不同的热量对精度的影响也不同，但是都会引起系统热变形，导致零件与加工工具相对位置变化，产生误差。热变形就是机床部件和零件的热变形。其中零件热变形对精度的影响是最大的。在汽车零件加工中会有车铣刨磨等等工序，每一道工序都会产生热变形，特别是又细又长的汽车零件受热变形更加明显。为了防止热变形保证零件的精度，其中的一个办法就是冷却。在加工过程中不间断地冷却，就不会产生温度差进而产生变形。另外还有就是补偿法，就是如果零件热变形往左偏，加工之前就先向右掰，就会使加工的误差相互抵消掉，保证了零件的精度。还有刀具的热变形对精度也是有一些影响的。刀具主要是用来切削汽车零件的，产生的热会在这个过程中越来越多，引起的变形也随着时间的长短而不同。解决这个影响因素的办法就是降温减少热的产生。还有就是使用剂，减少热量。另外最简单的方法就是减少切削的次数，就会较少的产生热量，提高零件的精度。还有一个对加工精度有影响的因素也是影响最小的因素：机床机件热变形。加床在运动过程中同样产生热量，带来的问题就是固定在机床上的刀具或者夹具的相对位置就会随之改变，刀具或者夹具位置变化带来的就是零件相对位置变化，一连串的位置变化导致汽车零件的精度不满足要求是很有可能的。降低机床对零件精度的影响办法很多，减少热量，增加散热是最常见的办法。使用冷却液促进散热、增加散热装备、将机床的热源隔离、也可以在恒温环境下加工零件等等都是有效减少机床热变形对精度影响的办法。
3总结
由于经济社会的飞速发展，带来了机械加工技术的不断进步。虽然在一定程度上能够保证零件的加工精度，但是还有很多待进一步研究，上文讲到在机械加工设计中，工序较多并且加工设计环节具有复杂性和细致性，对设计人员和操作人员要求较高。操作人员需要做好准备和调整工作，避免在操作中受到热变形、几何变形以及受力变形等的影响。另外不同的零件在加工设计中的要求有所不同，操作人员需要结合实际情况对工序进行改进与完善，还要积极采取先进技术和现代设备，以提高汽车零件精度，增加经济效益，促进机械加工在汽车等领域更好地发展。
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首先要实现其自身应用环节的分析，要分析其铝合金材料的韧性、粘附性及其相关塑性。这样就有利于我们日常机械加工环节的优化。由于其自身的性质，切屑不容易产生分析，进程在切削过程中出现刀瘤的现象。因为其铝合金薄壁件自身较差的刚性，在机械过程中也容易出现变形的现象。由于铝的线膨胀系数的影响，在日常切削加工环节中，出现热变形的几率是比较大的。并且由于铝合金材料自身的较低的硬度性。在机械加工过程中，也容易出现划伤的现象，从而满足日常工作的需要。加工基准选择，粗基准的选择尽量选用光洁、平整、面积较大的表面,基准面上的飞边、毛刺、浇冒口残留凸起部分应去除掉,以保证定位准确,夹紧可靠。精基准应尽量与设计基准、装配基准、测量基准一致。且工艺上应充分考虑加工中零件的稳定性,定位准确性,夹紧可靠性。粗加工，由于铝合金零件加工尺寸精度和表面粗糙度不容易达到高精度要求,在加工过程中,首先对各加工面的加工余量,尤其是形状复杂的薄壁零件,在精加工前予以去除。结合铝合金材料特点,通过分析零件加工机理。在工件的加工过程中，为了满足日常工作的需要，需要实现其工件表层质量的提升，这需要实现相关环节的优化，比如进行工件表面施工环节的优化，避免出现加工硬化的状况。由于其切削过程中相关热量的影响，其切削变形是比较常见的，这样不利于加工环节的尺度误差的控制，一旦超出标准范围，就会出现工件变形的现象，为此要实现其铣刨加工模式的应用，以满足日常工作的需要。通过选用低转速、小切削深度、适宜进给量的方法,保证加工的尺寸精度,对于特殊形状的部位,采用镗床进行粗加工,同时加冷却液对工件进行冷却,以降低切削热对加工精度的影响。另外,对于形状复杂、壁厚变化较大的铸造铝合金零件,增加低温热处理,以消除内应力,减少由于零件加工后应力重新分布所引起的变形。
2在机械加工过程中，促进其整体加工环节的优化是非常必要的
通过对其成型阶段精加工环节的优化，可以满足日常工作的需要。这有利于保证铝合金零件成本精度的有效控制，实现其表面粗糙度的有效控制，从而满足该零件机械加工的需要。要针对铝合金材料的相关特点，实现其相关零件设备的有效应用，保证其精加工工序环节的优化。该环节的开展，需要应用一系列的设备工具，比如数显铣床。在精加工作业中，为了解决一些麻烦，需要保证其切削控制的控制，实现其刀量的有效控制，这就需要实现对刀具的有效选择，刀具需要具备一定的刚度，这样有利于保证下序工作环节精度的提升。工件装夹过程中,尽量减少装夹次数,实行一次定位成型,施加较小的夹紧力,以减小人为误差。在加工中,高速切削会产生大量切削热,尽管切屑能带走大部分热量,但在刃前区仍能产生极高温度,由于铝合金熔点偏低,使得刃前区常常处于半熔化状态,使工件在切削点处的强度受高温影响大幅度下降,容易产生铝合金零件在加工过程中形成的凸凹缺陷。因此,在精加工过程中,通常选用性能好,粘度低,冷却性能好的煤油做切削液。在刀具的同时,及时带走切削热,降低刀具刃前区及零件加工面的温度,减小零件温度变形。
3在零件应用过程中，通过对其机械加工规范的遵守，实现其工作环节的质量效率的提升
由于铝合金薄壁零件的自身刚度性质的影响，会比较容易出现装夹变形的现象，为了满足日常的设计需要，要保证其加工面的平面度环节的优化，从而避免出现波浪面及其鼓型面的现象。这就需要做好积极的加工准备工作，促进其螺杆高度的有效控制，保证其支撑力的有效应用，通过对上述程序的控制，可以促进零件的整体刚度的提升。夹紧时,使各压板的作用点围绕支撑螺杆中心对称布置,且各作用点的夹紧力尽可能一致,以消除夹紧变形,获得满意的加工精度。铝合金薄壁件在切削过程中,如何消除和减少零件的变形问题,与诸多因素有关系。实践证明,在保证零件毛坯质量,合理安排粗、精加工工序的前提下,注意各工序去除干净毛刺。夹紧时夹压处加垫油纸,夹紧力度适当等细节,完全能够加工出令人满意的薄壁铝合金零件。
4结束语
关键词：机械加工；零件表面；纹理缺陷；检测
目前，对于机械加工零件纹理缺陷进行稳定可靠的检测并分类，具有一定的挑战性，并且具有重要的意义和价值。因此，对机械加工零件表面纹理缺陷检测的探讨有其必要性。
一、研究背景
在竞争高度激烈的现代化工业生产中，机械加工零件表面纹理缺陷检测已经成为产品质量检测与控制的一种重要方法和手段。但是在现代化的机械加工产业中，加工时由于受到各种因素的影响，导致刀具发生了变化，加上材料本身的特性、振动，必然就会出现刀具损伤以及抛光处理不全理等问题，最终在刀具的表现形成擦伤、方向不正、外观变形、反光特性不理想。而这些微小的缺陷大多数情况下通过人的肉眼就可以识别，尤其是对于纹理缺陷，通常人对其的反应敏感而又灵活，但是要想对其进行数学描述是存在着一定难度的。因此，对于工件缺陷检测和分类就成为当前的一项重要工作的任务。
随着现代机构加工要求的不断提高，机械加工零件表面纹理缺陷检测也得到广泛应用，并且这些检测方法多种多样，包括基于结构分析的方法，滤波器检测法等，在特定的环境下，这些缺陷方法具有良好的应用效果，但是也存在着一定的不足，如滤波器检测法，需要以样本估计参数为标准，为此，要想进行非监督分割并不适用，结构分析法在进行随机性纹理图分割时，其效果不佳，与此同时，大多数的检测方法主要是用于检测尺寸较大的缺陷，所以在对一些尺寸较小的缺陷进行检测时，其效果较差，同时，一些表面的缺陷信息无法预先得知，所以现有的纹理检测方法适应性不足。鉴于以上问题，必须要引入一种有效的检测方法，即利用共生矩阵提取加工表面的纹理加特征向量，采用均值算法，对其进行聚类分析，从而得到准确的缺陷信息。
二、缺陷检测
机械加工零件表面纹理缺陷检测，在实际检测时主要采用荧光光源系统、摄像机、显微镜等，并结合计算机系统，进行机械零件表面纹理的数据的采集，通过快速傅里叶变换的作用，转换成频谱图像，同时，不宁采用频域滤波器进行处理，其根本目的就是为上增强缺陷纹理图像的清晰度，抵制背景纹理，然后，通过快速傅里叶将其还原成为空间域图像，并在此基础上，采用图像形态学运算和图像分割法，将背景纹理图像与缺陷纹理图像分离，具体的纹理缺陷检测系统力图如图1所示：
系统能在线对生产制造过程中产生的表面瑕疵进行高速、精确的检测，并且能根据表面瑕疵的特征，实时截图瑕疵保存，按客户要求可以实时在线报警提示、记录保存瑕疵坐标位。
三、纹理特征
在机械加工中，如刨削、磨削、铣削等工艺加工出的零件表现，由于整个刀具行程的影响，就会在零件表面形成不同的纹理，这些纹理方向性较强，多数情况下呈现条纹状分布，图2就是一些具有代表性的典型的纹理。
对机械加工零件表面的纹理图像有一定的了解后，其还对应着频谱幅值图，具体如图3所示：
根据图3的显示情况来分析，我们可以知道，图像能量主要分布于纹理的垂直方向上，从图中显示可以看出些区域像素点的频谱幅值相对较大，并呈现线性变换，也正是因为如此，空域图像的信息就可以完全无损地保持到频域中，而对于其方向上的纹理属性而言，则主要集中反映在频谱图中与纹理方向垂直的方向上，为此，从这个角度来分析，若是采用滤波器抑制频谱能量集中区域，这个区域的能量就是抑制，与之相应的其对应纹理特征也会削弱，以此来使得缺陷纹理增强，有利于更好的识别与分类。
四、检测算法
对于滤波后的图像，背景纹理图像被抑制，那么缺陷纹理图像则增强，这样，就可以采用简单的分割方法进行图像分享，从而将背景纹理与缺陷纹理区分开不。而在图像分割后，除了缺陷目标抑止，还有相应的噪声点，为此，还需要对其进行进一步的处理，具体从以下方面入手：
1.提取纹理图像特征
机械加工零件表面纹理缺陷检测中最为关键的一步就是纹理图像特征的提取，主要是由于其所得到的图像还需要用于后续图像处理，如图像分割、模式识别等，在提取图像时，可以采用二阶统计度量，即利用统计像素的空间关系，得到共生矩阵，同时，在提取图像时还要通过计算机系统的处理，整合机械零件表面纹理数据，经过傅里叶变换，对其特征进行进一步的区分。同时，考虑到噪声是随机性的，为此，图像上就会出现随机分布的孤立点，然后再对其进行开运算处理，这样，既可以将这些孤立点消除，又可以将分割图像时所产生的误差而消除。
2.纹理图像分割
当缺陷特征转换成频谱图像后，采用频域滤波器进行处理，由于其分割为非监督纹理分割问题，为此，就需要采用基于目标函数的聚类方法，其中，使用最为广泛的就是C-均值聚类方法，其主要原理就是将样本进行划分，使得各个样本与其所在的各类均值误差平方差最小，在此基础上，引入聚类分析，就可以得到以下模糊矩阵：
通过以上处理，就可以增强缺陷纹理图像的清晰度，并且最佳分割的条件下还原成为空间域图像。另外，针对传统方法中的缺点和不足，采小波重构方法对机械零件表面缺陷图像分割，并采用级数分解方法，对纹理图像进行分角，增强图像分辨率，同时，还要应用某些细节对其进行优化处理，或者是图像重建，在图像重建过程中，均匀的纹理图像可以移除，而将缺陷部的图像保留下来，最后采用数学形态工具，实施图像形态学处理，一方面，可以提高缺陷提取与检测的精确度，另一方面，可以强化图像侵害的完整性与可视性。
3.缺陷检测算法
根据机构匣工零件表面图像特点，利用共生矩阵，计算出测度平均值，将其作为纹理特征向量，并根据瑕疵点图片在线显示，实时表面缺陷质量监视，同时，确定最佳的聚类数，利用图像处理板卡，保证图像处理数据的稳定和图像拍摄的精度，然后对缺陷信息自动分类和统计，分析缺陷产生的原因，及时的发现问题，具体的算法步骤为：一是计算4个方向上的共生矩阵，取其平均值；二是设置初始分类数；三是确定初始聚类中心；四是计算聚类中心以及隶属度矩阵，调节系数为0.75；五是根据目标函数得到确定的最佳聚类数。
结语：
总而言之，本文提出一种基于传统方法上改进的一种机械加工零件表面纹理缺陷检测方法。该方法通过对图像能量的分析，明确其纹理的垂直方向的能量分布情况，结合区域像素点的频谱幅值，得到空域图像信息，并且通过共生矩阵，明确纹理属性，最后采用滤波器抑制频谱能量集中区域，使得缺陷纹理增强，有利于更好的识别与分类，该方法的应用，不仅实现缺陷图像与背景图像的分离，而且为缺陷的形状分类和缺陷等级分类的进一步判断奠定了良好的依据。
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