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现代机械制造工艺及精密加工技术和超精密定位技术

2020-06-30 19:50:48

  <一>、现代机械制造工艺及精密加工技术

  1、现代机械制造工艺

  现代机械制造工艺涉及的范围较广。例如焊、钳、车、铣等。就现代机械制造工艺中常见的现代机械制造焊接工艺探讨和分析。现代机械制造焊接工艺主要有以下几种:一是气体保护焊;二是电阻焊;三是埋弧焊;四是螺柱焊;五是搅拌摩擦焊。

  (1)现代机械制造气体保护焊焊接工艺分析

  所谓气体保护焊焊接工艺,大理石平板主要是指以电弧为热源的一种焊接工艺,该焊接工艺的主要特征就是被焊接物体的保护介质是气体。其工作原理是:在焊接过程中,会在电弧四周形成气体保护层,并将电弧和熔池与空气相分割,从而的预防有害气体对焊接产生影响的同时确保电弧稳定、充分的燃烧。通常情况下,使用较多的就是二氧化碳气体保护焊,将二氧化碳作为保护气体,这是由于二氧化碳的价格较为低廉,被广泛的使用于现代机械制造业之中。

  (2)现代机械制造电阻焊焊接工艺分析

  所谓电阻焊焊接工艺,主要是指把被焊接的物体紧压在正负电极之间,再对其进行通电,借助电流经过被焊物体的接触面其附近形成的效应,对其进行加热直至熔化,使其与金属结为一体的一种压力焊接工艺。该焊接工艺具有很多优点,例如焊接质量高、机械化程度高、加热时间短、无有害气体的污染和无噪声等优点。因而被广泛的应用于现代机械制造业。例如、航空航天、汽车、家电等。而缺点就是设备成本高、维修难度大、缺乏的无损检测技术的支持。

  (3)现代机械制造埋弧焊焊接工艺分析

  所谓埋弧焊焊接工艺,简单的来说,就是在焊剂层下燃烧电弧而进行焊接的一种焊接工艺。该焊接工艺分为自动和半自动两种焊接方式。自动埋弧焊只需焊接小车负责送进焊丝和移动电弧,而半自动埋弧焊需要胡械送进焊丝,且移动电弧需要人工手动完成,后者因劳动成本大目前几乎己经被淘汰。例如在焊接钢筋时,传统的主要采用手工电弧焊,也就是半自动埋弧焊,而目前己经被电渣压力焊所替代,由于其具备生产率高、焊缝质量高且劳动条件好的特点。值得一提的是,选用这种焊接工艺进行焊接时,应注重焊剂的选择,尤其的焊剂的碱度,这是因为焊剂碱度是体现工艺性能、冶金性能和电流种类以及可焊钢材等级的重要技术标准。

  (4)现代机械制造螺柱焊焊接工艺分析

  所谓螺柱焊焊接工艺,就是把螺柱的一端同管件或板件的表面相接触目引通电弧直至接触面熔化,再给予螺住的压力而完成焊接的一种焊接工艺。该焊接工艺可分为两种焊接方式,即储能式与拉弧式。由于前者焊接时熔深较小。因而主要应用于薄板的焊接,而后者则刚好相反,则主要应用在一些重工业之中。二者的共同点就的单面焊接。具备不需打孔、钻洞、粘结、攻螺纹以及铆接等优点,尤其是不需打孔和钻洞,采用这一焊接工艺不会漏气漏水,因而被广泛的应用在现代机械制造业中。

  (5)现代机械制造搅拌摩擦焊焊接工艺分析

  搅拌摩擦焊焊接工艺是上世纪九十年代初由英国的TWI焊接研究所开发而来,俗称FSW。上世纪末的较后几年间在铁路、飞机、车辆以及船舶等机械制造业中得到了广泛的应用,且应用领域在不断的扩张。该焊接工艺的优点就在于焊接时不需要除了焊接搅拌头之外的任何焊接消耗性材料。比如,焊丝、保护气体、焊条和焊剂等统统不要。尤其是在焊接铝合金时,一个焊接搅拌头能焊八百米的焊缝且焊接的温度较低。

  2、精密加工技术

  精密加工技术有很多,例如:精密切削技术、模具成型技术、超精密研磨技术、微细加工技术以及纳米技术等。结合工作实际,主要就精密切削技术进行简单的分析。该技术直接用切削方法获得高精度的方法。然而要用切削方法获得高精度和高水平的表面相糙度,排除机床、刀具、工件和外界等因素的影响。例如为提高机床加工精度,机床具有刚度高、热变形小和抗振性能良好的特点。又例如为了提高机床加工精度,机床配套的平台基座、导轨等部件,可以采用花岗石替代铸铁,花岗石平台和构件热变形小,可以减小环境误差影响。

  总之,现代机械制造工艺及精密加工技术是影响机械制造行业发展的关键,因此,我们应该充分认识到加强现代机械制造工艺及精密加工技术探究的重要性,不断创新现代机械制造工艺,提高精密加工技术,以便很好地为现代机械制造与加工事业发展服务。

  <二>、超精密定位技术

  超精密定位技术是精密机械与精密仪器中的关键技术,无论大行程的精密定位,还是小范围内的对准,都离不开精密定位技术,超精密定位系统包括超精密位移机构、检测装置与控制系统3部分。超精密位移机构使工作台产生运动,检测装置进行运动信息的采集和反馈,控制器通过反馈信息与目标信息进行比较产生控制信号,控制超精密位移机构的运动。

  三维超精密定位系统与一维定位控制系统相同,由驱动机构、执行机构、测量传感机构和控制系统组成,三维系统的执行机构和传感机构可以通过使用一维直线定位系统进行3个方向的叠加而成,或通过其他藕合结构来实现,也就是说三维定位系统中会出现3套或多套执行机构和传感机构,如何控制他们共同工作达到定位,实现3轴联动是该系统的一个主要问题。因此,大理石构件在选择系统的位移执行机构、传感机构时可以参考现在已有的纳米级二维工作台和直线定位系统所采用的方案,而控制方法和控制器的选择则要考虑选择适合控制多被控对象的复杂系统并能实现高精度控制的方案。

  传统的“旋转电机+滚珠丝杠”驱动方式,从电机主轴到工作台之间存在许多中间环节,如联轴器、丝杠、螺母、轴承等。这些中间环节,不仅加大系统的转动惯量,影响系统运动特性,而且会产生摩擦、弹性变形、滞后和非线性误差,影响加工精度。

  直线驱动元件能够实现“直接驱动零传动”很适合应用于超精密定位系统。直线驱动系统了动力源和工作台之间的所有中间传动环节。目前应用的超精密直线精密驱动元件主要有:直线电机、音圈电机、压电陶瓷驱动器和超声波电机。其中直线电机和音圈电机都是通过电磁原理将电力转化为直线运动;压电陶瓷驱动器则是利用原料的物理特性,实现直线推力输出;超声波电机利用压电陶瓷条的高频振动特性,利用干摩擦将微小振幅转化为连续输出,可以提供无行程限制的的连续直线位移输出,前2者的运动驱动力远大于后2种压电陶瓷驱动器。

  从驱动技术的研究和应用程度来看,直线电机和压电陶瓷的运动学分析、控制技术都比较成熟,应用于超精密机床或者定位平台的研究也较深入,许多家企业都有相关的产品出售,并达到较高精度。超声波电机在国内尚处于起步研究阶段,但在已经出现产品,并逐渐应用于大行程高精度系统之中。因为依靠摩擦力驱动,系统动态因素复杂,能够实现其长时间稳定输出控制的方案尚在研究中。

  综合以上的3个方面来看,采用直线电机和压电陶瓷的直线驱动方案,技术相对成熟,可以尽量简化开发过程。目前许多大行程超精密的定位系统都是采用这2种驱动方式协同合作而实现的。但随着研究的深入,技术的革新,音圈电机和超声波电机拥有很好的应用前景。


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