机械零件的精整与光饰技术
机械零件投入机械加工的每张图纸，都有去毛刺的技术要求，一般车、铣、刨、磨、镗等可编制常规工艺，都是通过标准机床来完成的。只有去毛刺工序，工艺人员往往无法编制工艺文件，只能采用锉刀、布轮、砂布、砂带等办法来去除毛刺。这样的弊病是：一，毛刺去除不均匀；二，容易形成二次毛刺；三，容易划伤其它部位；四，生产率低，污染严重；五，影响整机质量和性能。
随着科学技术的进步和生产的发展，人工去毛刺已不能适应现代市场竟争对产品质量和生产方式的要求，光整加工技术逐步取代了传统的去毛刺工艺，逐渐得到越来越多的人的重视。目前，有些企业机械零件的精整与光饰，已被技术人员编入图纸技术要求内容，并形成了标准工序。
各种机械加工，无论是切削加工，还是铸造、锻造、冲压等加工，几乎都不可避免在零件表面留下一定的缺陷，如表面不平、凸棱明显、刀痕波纹、飞边、毛刺、微观裂纹等。例如，单进行一个面铣刀削工序时就会在进刀面上形成进刀毛刺、进刀侧面毛刺，在出刀面上形成出刀端毛刺、侧面毛刺，在已加工表面上形成顶部毛刺等。这些缺陷会直接影响零件的外观质量及使用性能，严重造成整机质量及性能指标下降，使产品市场滑坡。
然而，只需增加一道光整加工工序就能解决这些问题。例如，一家生产煤气表的厂长说，他家生产的煤气表的每个零件都是合格的，但就是组装后累计尺寸达不到要求交不了货。这肯定是冲压引起的显微毛刺在作怪，待把所有的零件进行光整加工后全部都能交货。
经过几年来的理论研究、实验分析、生产验证和大量的工艺试验研究结果，凡应用机械零件的精整与光饰加工技术均可达到以下技术指标：
1、可靠地去除零件的机械加工毛刺，倒圆锐边与尖角；
2、有效地清除铸件、锻件和热处理件表面的残渣、杂质及氧化皮；
3、在原基础上细化零件加工表面粗糙度1-2级；
4、改善零件表面层应力状态，形成抗疲劳破坏的均匀压应力值；
5、改善零件表面层金相组织状态，提高表面显微硬度，形成耐磨损、抗疲劳的致密金属层；
6、提高零件清洁度，完成传动件的初期磨损，改善整机部分性能指标，缩短整机磨合期40%以上；
7、降低工艺成本，减轻工人劳动强度，提高生产效率，无污染，便于机械化和自动化生产。
近几年机械零件的精整与光饰开发出来的旋流式、离心式、叉轴式、卧式四大系列，十多种机型及大量辅料经投放市场，进行了数百种机械零件的精整与光饰的工艺试验研究，取得了较好效果，以及较好的经济和社会效益。
滚磨光整加工是将被加工零件置于盛有磨块和磨剂等介质的滚筒中，在复杂的相对运动下，游离状态的磨块始终以一定的压力对零件表面进行碰撞、滚压及微量磨削，从而细化表面粗糙度，去除加工毛刺和表面微观缺陷，改善表面物理机械性能，达到提高零件表面质量和改善使用性能的目的。当设备选定后，还必须确定合适的磨块种类、装入量、混合比、加工时间等参数才能获得理想的光整加工效果。
磨块特性包括 ：磨块的形状、尺寸大小、表面粒度、材质配比、烧结硬度及含沙量等。光整加工时要根据被光整零件的材料及要求，认真选择相对应的磨块特性；混合比是指磨块、磨剂、水和工件的混合比例。在使用离心机进行光整加工时，装入量（指磨块、磨剂、水和工件的总量）和工件比尤其重要。一般情况下，保证在光整加工过程中，磨块始终包容着每个被光整加工的零件；磨剂是根据被光整加工零件的材料（钢、铜、铝、不锈钢等）和要求来分种类。零件的材料不同所选的磨剂的种类也不相同。
当机械零件的精整与光饰加工要求确定后，所选设备的类型对光整加工效果影响最大。一般情况下先进行大概选择，然后再进行工艺试验，以确定光整加工最佳工艺方案（磨块、磨剂及光整加工时间等）。
光整加工实例和检测结果有以下几个例子可以论证：
一，某发动机厂单缸曲轴，材料为球铁，使用BJG-X400型旋流式光整加工，一次6根，光整时间15分，经测试各轴颈处尺寸精度等级未变，而表面质量明显提高。该零件经滚磨光整加工后，在装配和使用中取得以下明显的效果：
（1）由于表面细化了粗糙度，提高了显微硬度，产生了压应力，增强了疲劳强度，减少了零件使用中的断裂率，提高了使用寿命。
（2）由于清除了零件的全部毛刺，并对非加工表面也进行了滚磨，便于装配，提高了整机的清洁度。
（3）由于零件经滚磨加工，已完成了零件使用时的初期磨合，提高了整机的使用性能。
（4）零件加工后，在高倍放大镜下观察，可见轴颈表面有微小压痕，此压痕有利于存油，从而减少了起动时表面的磨损。
（5）应用滚磨工序取代了原有的油孔口抛光、轴颈圆弧处滚压、轴颈抛光和去毛刺等四道工序，降低了加工成本，提高了加工效率。
二，某动力机厂480凸轮轴加工情况同例1。该零件去除所有毛刺，使用时减少了气门顶杆与凸轮面的划伤。
三，某厂齿轮泵的齿轮，材料40Cr，在BJG-L80离心式滚磨机上加工20分钟，加工后精度未变，表面质量测试结果如表4所示。该零件装配后，噪声降低2dB，减少了端面与泵体的划伤，提高了齿轮泵的使用性能。
多点压力成型技术
随着生产力水平的不断提高及制造业的飞速发展，对金属板类件制品的需求也在快速增长。机械制造、航空航天、船舶舰艇、各种车辆、压力容器乃至建筑装潢、城市雕塑等许多领域，对三维曲面板类件都有大量需求。板类件的三维曲面成形，通常需要模具成形或手工制造的方式来实现。但模具的制造费用昂贵，加工周期较长，不利于产品的更新换代，制约着制造业的快速发展。而手工成形又存在质量差、效率低、劳动强度大等缺点。在市场竞争越来越激烈的今天，板类件的生产迫切需要快速柔性的先进制造设备。
多点压力成形机是把塑性成形技术和计算机技术结合为一体的先进制造设备，可省去产品开发与制造过程中因模具设计、制造、调试和修改等复杂过程所耗费的时间和资金，显著缩短了研制及生产周期，对产品的更新换代能做出快速的响应。
1．基本原理
多点压力成形机是以计算机辅助设计、辅助制造和辅助测试(CAD/CAM/CAT) 技术为主要手段的高技术集成系统。其基本原理是把传统的整体模具离散成一系列规则排列、高度可调的冲头群，各冲头的高度可由计算机随意控制，根据零件的目标形状调整冲头快速地构造出所需的成形曲面，从而实现板类件的快速、柔性和数字化成形。图1 所示为多点成形原理。
基本的多点压力成形设备由三大部分组成，即CAD/CAM 软件系统、计算机控制系统及多点成形主机( 如图2所示) 。其中，多点成形主机是多点成形系统的核心。而CAD/CAM 软件系统是根据成形件的目标形状进行几何造型及成形工艺计算等，并通过计算机控制系统调整冲头的高度位置，构造成形面，然后控制加载机构成形出所需的零件。由于成形面的重构过程及工艺参数的选择等均由计算机控制，因此多点成形过程容易实现自动化。如果结合针对成形结果的测量技术，还可实现闭环成形，进一步提高产品精度。nextpage
2．鸟巢建筑工程中的应用
在北京2008年奥运会用国家体育馆——鸟巢建筑工程中，就采用了大量由弯扭形钢板焊接而成的箱形构件，其各部件的弯扭形状与尺寸都不一样，所用高强度钢板的厚度10mm到60mm不等，回弹量的变化也很大。如果采用模具成形，将花费巨额的模具制造费用；若采用水火弯板等手工方法成形，则很难实现连续的圆滑成形，不易保证成形精度。
采用多点成形技术后，不仅实现了与模具成形类似的成形效果，节约了巨额的模具费用，成形效率还提高了数十倍。该技术实现了中厚板类件从设计到成形过程的数字化，圆满解决了鸟巢建筑工程中钢构件加工的世界难题。图3为鸟巢建筑工程用箱形单元及成形件的照片。
图3 鸟巢建筑工程用箱形单元及成形件的照片
鸟巢建筑工程用多点成形机的上下冲头群采用9×9的布置方式，一次成形尺寸为1350mm×1350mm。可以同时调整所有冲头，从一个成形面变化到另一个成形面，只需2分钟左右。由于采用了分段成形方式，所以大部分实际成形件的长度达6～10m。
北京奥运会国家体育馆（鸟巢工程）中的弯扭板件，“在世界建筑设计史上具有开创性的意义”。
3．流线型车头的制造
高速列车流线型车头外覆盖件通常要分成50～80块不同曲面，每一块曲面都要分别成形后进行拼焊。按原工艺，生产新车型的模具就需6～8个月。而采用无模多点成形机，几天的时间就可以完成一台新型车头覆盖件的成形，大大缩短了新产品的开发周期，提高了成形效率与成形质量；同时，显著降低了工人的劳动强度，改善了工作环境。
用于高速列车流线型车头覆盖件制造的2000kN多点成形机，上下冲头群采用28×20的布置方式，一次成形尺寸为840mm×600mm。该设备机架采用C型结构，分段成形时在宽度方向可以成形一次成形面宽度的2.5倍，长度方向只要成形后的工件不与机架干涉，就可以成形无限长的工件。
4．颅骨修复体个性化成形
这项技术首先根据CT断层照片完成颅骨修补部位的三维曲面处理，然后进行修复体的曲面造型，工艺参数优化，最后将设计好的修复体数据直接传输到多点成形机上制造出修复体。目前，采用多点成形技术塑形的颅骨修复体已应用于北京、天津、长春、哈尔滨等地多家医院的数百例临床手术中。
5．钛合金板成形
我国新一代潜艇的外板用钛合金材料，成形后的回弹极大，用传统的方法很难成形；采用多点成形设备较好地解决了钛合金成形问题。洛阳725所已利用该设备加工了数件潜艇钛合金外板，缩短了生产周期。
6．医学工程中的钛网板塑形
在医学工程中，人脑受损伤后，颅骨缺损部位需要植入钛网板进行修补。采用多点成形技术，很好地解决了钛板塑形问题。这项技术首先根据CT断层照片完成颅骨修补部位的三维重建，然后进行修复体的数字设计、模拟装配、优化工艺参数，最后将设计好的修复体数据直接传输到无模多点成形设备上制造出修复体见图4。目前，已成功用于200多例临床手术。
图4 钛板塑形数据处理过程
7．薄板件、大曲率件及特殊形状样件成形
多点压力成形技术还解决了利用柔性压边装置实现薄板多点成形的技术难题，成形出了多种曲率大、形状复杂，厚度仅为0.5毫米的薄板件，同时实现了大变形量下的无缺陷成形，获得使用模具很难实现的大曲率马鞍形工件，而且加工出总扭曲角度超过360度的扭曲形样件。
节能减排的化学镀镍-磷合金技术
化学镀镍技术是一种不需要外加直流电源，在金属表面的自催化作用下，经控制化学还原法进行的金属沉积过程。经过不断研发和经验的积累，化学镀镍已进入技术成熟、性能稳定、功能多样、用途广泛，在很多行业都可推广应用。
按照镀层中磷含量的不同，化学镀镍又分为低磷（1-4%wt）、中磷（5-9% wt）和高磷（9-12% wt）。目前中磷镀层应用较多：化学镀镍镀层为非晶态Ni-P合金，具有优秀的均匀性、硬度、耐磨和耐蚀性等综合物理化学性能。可以在形状复杂、尺寸要求精密的零件表面得到均匀的镀层，包括盲孔、深孔零件和长径比很大的管件。操作简便，投资规模可大可小，不需要直流电源。Ni-P合金镀层具有优良的物理和化学性能，主要性能技术指标如下：
1、表面硬度高，耐磨性能好：其表面硬度在Hv（0.1）550左右，经适当的热处理可达Hv900-1000（相当于HRc =55-72），处理后的机械零部件，耐磨性能良好，使用寿命长，一般可提高3-4倍，有的可达8倍以上。
2、镀层的厚度极其均匀，处理的零部件不受形状限制，不变形。特别适用于形状复杂、深孔、盲孔及精度要求高的细小及大型部件的表面强化处理。
3、具有优良的抗腐蚀性能：耐蚀性强，能耐多种化学介质的腐蚀，如常温非氧化性酸，非氧化性盐，高温浓烧碱，氯化氢，硫化氢，氯气及乳酸、甲酸等有机酸和有机溶剂。在某些介质中Ni-P镀层优于钛合金、不锈钢及哈氏合金。
4、处理后的零部件，表面光洁度高，表面光亮，不需重新机械加工和抛光，即可直接装机使用。
5、镀层与基体有良好的结合力，在钢上为350~450Mpa.。镀层不易剥落，其结合力比电镀硬铬和离子镀要高。
6、Ni-P镀层对钢的磨擦系数为0.38，有较低的磨擦系数。密度7.8g/cm3左右 ，熔点85℃左右。内应力小于7Mpa,电阻率约90μm.cm。
7、可处理的基体材料广泛：可以在钢铁、合金钢、铝、铜、塑料、陶瓷、玻璃上上镀。
8、生产过程中废水少，和电镀镍不同，化学镀镍液中镍离子浓度一般只有4~6克/升，镀液中使用的是以食品添加剂为主的络合剂，并且不添加铅、镉、汞、六价铬等有害物质。而电镀镍镀液中镍离子含量高达50~60克/升，因此清洗水中镍含量极高，有的电镀液还含有剧毒的氰化物、氟化物等。
