工业发达国家去毛刺工艺发展历程与趋势发表时间:2025-03-25 14:50 工业发达国家去毛刺工艺发展一、去毛刺工艺发展的背景与重要性在机械切削加工金属的过程中,毛刺的产生是不可避免的,这使得去毛刺成为机械加工中极为常见的工艺之一。对于非专业人士而言,可能认为毛刺问题微不足道,但实际情况并非如此。随着工业化和自动化程度的不断提高,机械加工领域,特别是航空、航天、仪器、仪表等对精度要求极高的领域,机械零件制造精度要求日益严格,机构设计也朝着小型化方向发展。 机械零件在加工制造过程中产生的毛刺,会对零件的精度、使用性能、再加工定位、操作安全以及外观质量等诸多方面产生不良影响。同时,去毛刺需要耗费大量的时间和费用,这也成为降低生产成本的最大障碍之一。以美国为例,曾对400个工厂进行调查,其中71%的工厂去毛刺费用惊人,最高竟占生产成本的40%,美国每年去毛刺费用在20亿美元以上,有的年份高达60亿美元。在日本,TOYOTA汽车公司约有25%的工作人员直接或间接从事光整去毛刺工作,一辆高级小轿车有95%以上的零件需进行去毛刺及光整加工。因此,对去毛刺工艺的要求越来越高,去毛刺技术也受到了各工业发达国家的普遍重视。 二、早期去毛刺工艺的发展与探索早期的去毛刺工艺主要以手工作业为主,这种方式效率低下、劳动强度大,而且去毛刺的质量也难以保证。随着工业的发展,人们开始探索机械化去毛刺的方法。在去毛刺工艺发展的初期,可供选择的方法相对较少。1972年,去除毛刺的方法仅有22种,到1975年增加到30种。 一些工业发达国家开始重视去毛刺技术的研究,相继成立了许多专门研究机构,进行了大量实验研究。例如,国际标准化组织于1975年举办了第一届关于去毛刺、飞边的国际学术会议,之后,美国、西德、日本、前苏联等国家先后设立了许多专门研究机构和产品开发部门,推动了去毛刺技术的发展。美国制造工程师协会下设的“去毛刺、飞边及表面精加工技术委员会(BEST)”及日本精密机械学会1977年成立的去毛刺分会,对去毛刺技术在世界范围内的推广和应用起到了积极作用。 三、去毛刺工艺向机械化、自动化的转变随着科技的进步,去毛刺工艺逐渐由手工作业向机械化、自动化方向发展。机械化去毛刺设备的出现,大大提高了去毛刺的效率和质量。例如,机械刷去毛刺、磨粒喷射去毛刺、高压水去毛刺等方法,利用机械设备的动力和特定的工作原理,实现了对零件毛刺的去除。 自动化去毛刺技术的发展则更进一步,它结合了自动化控制技术和先进的传感器技术,能够根据零件的形状、尺寸和毛刺的分布情况,自动调整去毛刺的参数和路径,实现高效、精准的去毛刺操作。数控机床发展为柔性制造单元(FMC)、柔性制造系统(FMS)及功能完善的计算机集成制造系统(CIMS),加工生产率成倍提高,而去毛刺技术也在努力适应这种发展要求,为自动加工设备配套的去毛刺机械成为了研究的重点方向。到1990年,去毛刺的工艺方法已达70余种。 四、特种加工去毛刺技术的兴起特种加工去毛刺技术是利用特殊机械能、电能、化学能、电化学能、光能等进行加工的方法,这类方法可获得足够的零件加工精度,被广泛应用于对精度要求较高的零件去毛刺。 磨粒流去毛刺磨料流加工技术(AFM)是国外70年代末发展起来的一项精饰去毛刺新工艺,此工艺特别适合于刚刚进入精加工阶段的毛刺。它通过将含有磨粒的流体介质在一定压力下挤过零件的表面,利用磨粒的切削作用去除毛刺。 电化学去毛刺电化学去毛刺是利用电化学阳极溶解的原理,去除零件表面的毛刺。这种方法适用于形状复杂、难以用机械方法去除毛刺的零件,能够高效、精确地去除毛刺,同时不会对零件的基体造成损伤。 热能去毛刺热能去毛刺是利用高温使毛刺瞬间熔化或气化,从而达到去除毛刺的目的。该方法具有去毛刺速度快、效率高的优点,尤其适用于去除微小毛刺。 磁力研磨去毛刺磁力研磨去毛刺是利用磁场的作用,使磁性磨料在零件表面产生滚动和滑动,从而去除毛刺。这种方法可以对零件的内孔、外圆、平面等各种表面进行去毛刺加工,加工效果好,且能提高零件的表面质量。 五、去毛刺工艺的创新与持续发展随着工业的不断发展,对去毛刺工艺的要求也在不断提高。工业发达国家的科研人员不断进行创新,探索新的去毛刺方法和工艺。例如,在材料选择方面,尽可能选用无毛刺或小毛刺材料,因为塑性好的材料易产生毛刺,而硬质材料在切削时很少产生毛刺。在零件设计方面,在可能产生毛刺的边棱上增加凹槽、切口、圆角等,减少毛刺的发生;改变零件的几何形状,使毛边变为“非功能”。 同时,去毛刺工艺也在与其他先进技术进行融合,如人工智能、大数据等。通过人工智能算法,可以对去毛刺过程进行优化和控制,提高去毛刺的效率和质量;利用大数据技术,可以对去毛刺工艺的相关数据进行分析和挖掘,为工艺的改进和创新提供依据。 六、去毛刺工艺发展的未来趋势智能化发展未来的去毛刺工艺将朝着智能化方向发展。智能化去毛刺设备将具备自主感知、自主决策和自主执行的能力,能够根据零件的实时状态和加工要求,自动调整去毛刺的参数和策略。例如,通过安装传感器,实时监测零件的表面质量和毛刺情况,然后利用人工智能算法进行分析和决策,自动选择最佳的去毛刺方法和参数。 绿色环保随着环保意识的增强,去毛刺工艺也将更加注重绿色环保。未来的去毛刺方法将尽量减少对环境的污染,采用更加环保的加工介质和工艺。例如,开发无污染的磨料和切削液,减少废水、废气和废渣的排放。 集成化与一体化去毛刺工艺将与机械加工的其他工序进行更紧密的集成和一体化。在零件的加工过程中,实现去毛刺与切削、磨削等工序的同步进行,减少零件的周转时间和加工成本。例如,在数控机床的加工过程中,集成去毛刺功能,使零件在加工完成的同时,毛刺也得到去除。 微观与纳米尺度的去毛刺随着科技的发展,对零件的精度要求将越来越高,甚至达到微观和纳米尺度。未来的去毛刺工艺将能够满足这些高精度零件的去毛刺需求,开发出适用于微观和纳米尺度的去毛刺方法和设备。 上一篇去毛刺工艺的发展历程
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