專利名稱：噴丸處理方法中處理條件的設(shè)定方法與噴丸處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及噴丸處理方法中的碰撞痕跡分布圖的繪制方法與相關(guān)系統(tǒng)， 具體來說涉及利用計算機對噴丸處理方法處理面上的碰撞痕跡分布圖進行 模擬繪制的最優(yōu)化方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在噴丸處理方法中把噴射的粒狀噴射材料均勻地分布在加工對象的表 面是最重要的問題。因此，對它的評價通常是通過在經(jīng)過噴丸處理的加工對 象表面上任意設(shè)定的評價范圍的面積，亦即評價范圍面積和產(chǎn)生碰撞痕跡的 總面積之比即碰撞痕跡率來進行的。至今為止，對加工產(chǎn)品所要求的碰撞痕跡率進行的噴丸處理過程的條件 進行設(shè)定的方法， 一般都是通過經(jīng)驗來進行的。首先，在一定條件下進行噴 丸處理，然后對實際的加工產(chǎn)品處理面上的碰撞痕跡狀態(tài)進行確認(rèn)，通過測 量碰撞痕跡率來尋找最優(yōu)條件。對碰撞痕跡率進行測量的主要方法通常有標(biāo)準(zhǔn)測量法和簡易測量法。標(biāo) 準(zhǔn)測量法是對經(jīng)過噴丸處理的產(chǎn)品表面上隨機選取的評價范圍用顯微鏡進 行放大，做成20 50倍的放大照片，將有碰撞痕跡的部分或者是沒有碰撞痕 跡的部分剪下，通過稱量其重量比來求得碰撞痕跡率。而簡易測量法則是將經(jīng)過噴丸處理的產(chǎn)品表面或者是試片的處理表面，利用20 50倍的放大鏡、 顯微鏡等觀察器具進行觀察，同時將觀察結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)照片進行比較得到一個 大致的結(jié)果?；跍y量頻度和工時的考慮，實際上主要應(yīng)用的都是簡易測量 法。但是，簡易測量法中使用的標(biāo)準(zhǔn)照片是依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)測量法對碰撞痕跡率進 行測定得到的，而由于產(chǎn)品的不同，有碰撞痕跡的部分和沒有碰撞痕跡的部 分的區(qū)別是很困難的，并且在標(biāo)準(zhǔn)測量中由于操作者的不同存在產(chǎn)生偶然誤 差的可能，因此，在設(shè)定噴丸處理過程的條件時，都必須將實際的產(chǎn)品經(jīng)過 噴丸處理后進行碰撞痕跡率的測定。而且由于噴丸處理過程的條件、噴射材 料的粒徑、硬度及產(chǎn)品硬度的差異性等因素，使得每一個碰撞痕跡的面積、 線度和深度都不相同，因此，對于每個產(chǎn)品必須做很多的標(biāo)準(zhǔn)照片。特別是 用潤滑劑減少摩擦的噴丸處理得到的處理面上的碰撞痕跡率都非常小，因而 標(biāo)準(zhǔn)照片上的碰撞痕跡率測定范圍就必須大大增加。本發(fā)明是針對上述情況而進行的。其目的是提供一種在噴丸處理過程中 能通過設(shè)定各種碰撞痕跡產(chǎn)生條件及噴丸處理條件，并利用計算機對產(chǎn)品的 碰撞痕跡率和碰撞痕跡分布圖進行模擬繪制的方法及系統(tǒng)。本發(fā)明更進一步的目的是能提供一種可根據(jù)噴丸處理過程中所要求的 不同碰撞痕跡產(chǎn)生條件、噴丸處理條件和加工產(chǎn)品所要求的碰撞痕跡率，對 噴丸處理過程中的所有處理條件進行設(shè)定的方法及采用該方法的噴丸處理 裝置。發(fā)明內(nèi)容為了達到以上目的，本發(fā)明提出了一種繪制噴丸處理方法中處理面上的 碰撞痕跡分布圖的方法，即一種利用計算機模擬繪制噴丸處理方法中處理面 上的碰撞痕跡分布圖的方法，其特征在于，此方法包括，第一輸入過程將 碰撞痕跡單位面積、碰撞痕跡數(shù)和評價范圍的面積輸入計算機；第一碰撞痕 跡率計算過程由輸入的碰撞痕跡單位面積、碰撞痕跡數(shù)和評價范圍的面積，根據(jù)理論公式C-100U-exp(-A'N/As))計算出碰撞痕跡率，式中C:碰撞痕 跡率(％)， A:碰撞痕跡單位面積(平方毫米)，N:碰撞痕跡數(shù)(個*平方毫米 秒)，As:評價范圍面積(平方毫米)；第一計算過程由前面所輸入的碰撞 痕跡單位面積、碰撞痕跡數(shù)和評價范圍的面積，對利用繪圖裝置繪制碰撞痕 跡分布狀態(tài)所必要的繪圖碰撞痕跡單位面積、繪圖碰撞痕跡數(shù)及繪圖評價范 圍面積進行計算；第二計算過程為將具有上述繪圖碰撞痕跡單位面積的碰 撞痕跡的圖形僅用上述繪圖碰撞痕跡數(shù)在上述的繪圖評價范圍面積中顯示 而進行必要的計算；顯示或打印過程將第二計算過程的計算結(jié)果和上述碰 撞痕跡率通過繪圖裝置進行顯示或打印。本發(fā)明提出了一種繪制噴丸處理方法中處理面上的碰撞痕跡分布圖的 方法，即一種利用計算機模擬繪制噴丸處理方法中處理面上的碰撞痕跡分布 圖的方法，其特征在于，此方法包括，碰撞痕跡率輸入過程將碰撞痕跡率 輸入計算機；碰撞痕跡存在比計算過程由輸入的碰撞痕跡率，利用理論公 式C=100{l-exp(-A 'N/As》計算碰撞痕跡存在比K，式中C:碰撞痕跡率(％)，A:碰撞痕跡單位面積(平方毫米)，N:碰撞痕跡數(shù)(個'平方毫米*秒)，AS: 評價范圍面積(平方毫米)，K:碰撞痕跡存在比AN/As;第二輸入過程在 繪圖碰撞痕跡單位面積、繪圖碰撞痕跡數(shù)以及繪圖評價范圍面積的所有因素 中，至少將其中兩個輸入計算機；第三計算過程由輸入的繪圖碰撞痕跡單 位面積、繪圖碰撞痕跡數(shù)以及繪圖評價范圍面積中至少兩個因素，利用前面 算出的碰撞痕跡存在比，計算利用繪圖裝置繪制碰撞痕跡分布狀態(tài)圖所必要 的繪圖碰撞痕跡單位面積、繪圖碰撞痕跡數(shù)以及繪圖評價范圍面積；第四計 算過程為將具有上述繪圖碰撞痕跡單位面積的碰撞痕跡的圖形僅用上述繪圖碰撞痕跡數(shù)在上述的繪圖評價范圍面積中顯示而進行必要的計算；顯示或 打印過程將第四計算過程的計算結(jié)果和上述碰撞痕跡率通過繪圖裝置進行 顯示或打印。本發(fā)明提出了一種繪制噴丸處理方法中處理面上的碰撞痕跡分布圖的 方法，即一種利用計算機模擬繪制噴丸處理方法中處理面上的碰撞痕跡分布圖的方法，其特征在于，此方法包括，第三輸入過程將噴丸處理方法的條 件輸入計算機；碰撞痕跡單位面積計算過程由上述輸入的噴丸處理方法的 條 件， 根 據(jù) 經(jīng) 驗 公 式 A = MD2/4 以 及 D = K, d. {1 - exp(K2. HVa/HVw)}/{l - exp(K3. V)}算出碰撞痕跡單位面積，式中K,、 K2、 K3:系數(shù)(有量綱)，A:碰撞痕跡單位面積(平方毫米)，D:碰撞痕跡 直徑(毫米)，HVa:噴射材料的硬度(HV)， d:噴射材料的粒徑(毫米)，v: 噴射速度(米/秒)，HVw:處理對象的硬度(HV);噴射痕跡數(shù)計算過程 由前面輸入計算機中的噴丸處理方法的條件，利用經(jīng)驗公式 N:K,.M/(p.d3/6.;0.(t/6O).As計算碰撞痕跡數(shù)，式中K4:系數(shù)(有量綱)，N: 碰撞痕跡數(shù)(個，平方毫米，秒)，M:噴射材料噴射量(千克/分鐘)，t:處 理時間(秒)，F(xiàn):噴射材料的密度(克/立方厘米)，As:評價范圍面積(平方 毫米)；第二碰撞痕跡率計算過程利用以上得到的碰撞痕跡單位面積、碰 撞痕跡數(shù)和任意設(shè)定的評價范圍面積，根據(jù)前面的理論公式 C40(Hl-exp(-A'N/As))計算碰撞痕跡率，式中C:碰撞痕跡率(％)， A:碰撞痕跡單位面積(平方毫米)，N:碰撞痕跡數(shù)(個，平方毫米*秒)，AS:評價范圍面積(平方毫米)；第五計算過程利用計算出的碰撞痕跡單位面積、碰撞痕跡數(shù)和任意設(shè)定的評價范圍面積，計算利用繪圖裝置顯示碰撞痕跡分布 狀態(tài)圖所必要的繪圖碰撞痕跡單位面積、繪圖碰撞痕跡數(shù)以及繪圖評價范圍面積；第六計算過程為將具有上述繪圖碰撞痕跡單位面積的碰撞痕跡的圖形僅用上述繪圖碰撞痕跡數(shù)在上述的繪圖評價范圍面積中顯示而進行必要的計算；顯示或打印過程將第六計算過程的計算結(jié)果和上述碰撞痕跡率通 過繪圖裝置進行顯示或打印。為了達到以上目的，本發(fā)明提出了一種噴丸處理方法中處理條件的設(shè)定 方法，其特征在于，由預(yù)設(shè)的碰撞痕跡單位面積和一定時間內(nèi)的碰撞痕跡數(shù)， 根據(jù)目標(biāo)碰撞痕跡率計算處理時間。為了達到以上目的，本發(fā)明提出了一種噴丸處理方法中處理條件的設(shè)定 方法，其特征在于，此方法包括下列步驟，由預(yù)設(shè)的噴射材料硬度、噴射材料粒徑、噴射材料噴射速度、處理對象硬度，計算碰撞痕跡單位面積的過程; 為獲得目標(biāo)碰撞痕跡率計算必要的碰撞痕跡數(shù)的過程；由碰撞痕跡數(shù)、噴射 量、噴射材料密度及上述噴射材料粒徑計算處理時間的過程。


圖1是本發(fā)明輸入碰撞痕跡單位面積、碰撞痕跡數(shù)和評價范圍面積時的 流程圖。圖2是本發(fā)明輸入碰撞痕跡率時的流程圖。 圖3是本發(fā)明輸入噴丸處理條件時的流程圖。圖4表示加工產(chǎn)品在噴射材料的噴射范圍內(nèi)通過n次的情況下的通過次 數(shù)與碰撞痕跡率關(guān)系的曲線圖。圖5表示為了減小碰撞痕跡率的誤差通過碰撞痕跡面積比R中碰撞痕跡 率的誤差曲線，碰撞痕跡面積比R的檢測結(jié)果圖。圖6是表示實施例1中利用繪圖裝置繪制的模擬碰撞痕跡分布圖和模擬 碰撞痕跡率的 一個例子的示圖。圖7是表示實施例2中利用繪圖裝置繪制的模擬碰撞痕跡分布圖和模擬 碰撞痕跡率的一個例子的示圖。圖8是作為本發(fā)明的比較例而列舉的實際進行噴丸處理時的碰撞痕跡分 布狀態(tài)的照片。圖9是實施本發(fā)明所提出的噴丸處理裝置的略圖。圖IO是實施本發(fā)明的流程圖的第1例。圖11是實施本發(fā)明的流程圖的第2例。圖12是實施本發(fā)明的流程圖的第3例。圖13是實施本發(fā)明的流程圖的第4例。
具體實施方式
本發(fā)明所涉及的噴丸處理方法是指用鋼、陶瓷等材料做成的粒狀噴射材 料通過利用離心力或流體壓力等方式的加速裝置高速地噴射在金屬、非金 屬、塑料等材料組成的加工產(chǎn)品的表面上，通過這樣的碰撞將其表面的異物 去除，并且由于噴射材料的碰撞使得產(chǎn)品表面經(jīng)過噴丸硬化使其疲勞強度增 加，也可用涂料或藥劑取代噴射材料通過噴涂裝置及藥劑噴霧裝置進行噴射 處理。本發(fā)明中的碰撞痕跡是指經(jīng)過噴丸處理過程中，噴射材料與加工產(chǎn)品的 碰撞而生成的非常淺的、深度可忽略的凹陷。通過改變在碰撞痕跡單位面積 的計算中所用的系數(shù)，在噴丸硬化過程中由于加工導(dǎo)致的形變所產(chǎn)生的殘留 應(yīng)力可形成一個影響范圍，進一步噴射出的涂料或藥劑也可以附著在加工產(chǎn)口 一叫工o本發(fā)明中所說的碰撞痕跡單位面積是指一個碰撞痕跡所占有的面積。本 發(fā)明中所說的碰撞痕跡分布狀態(tài)是指通過噴丸處理的產(chǎn)品表面上的碰撞痕 跡的樣子。本發(fā)明中所說的評價范圍是指能觀察到碰撞痕跡分布狀態(tài)的范 圍。本發(fā)明中所說的碰撞痕跡數(shù)是指噴丸處理過程中在任意的處理時間內(nèi)在 評價范圍中生成的碰撞痕跡的數(shù)目。本發(fā)明中所說的噴丸處理條件是指為了 得到一定碰撞痕跡單位面積和碰撞痕跡數(shù)所需的噴射材料的硬度、粒徑、噴 射材料噴射量以及噴射速度、加工產(chǎn)品的硬度以及處理時間等。在本發(fā)明中碰撞痕跡率是通過以下兩個方法得到的。第一個方法是將碰 撞痕跡單位面積、碰撞痕跡數(shù)以及評價范圍面積輸入計算機中利用理論公式C=100{l-exp(-A 'N/As"計算碰撞痕跡率。在本發(fā)明中，ex是為了表示方便， 代替exp(x)這樣一個x的函數(shù)。理論公式C=100{l-exp(-A N/As"是通過以下的方法得到的。式中C: 碰撞痕跡率(％)， A:碰撞痕跡單位面積(平方毫米)，N:碰撞痕跡數(shù)(個*平 方毫米*秒)，As:評價范圍面積(平方毫米)。也就是噴射材料所形成的噴射 范圍加工產(chǎn)品通過n次情況下，實測到的加工產(chǎn)品上的碰撞痕跡率的測定值 用d表示的話，碰撞痕跡率Cn可以通過l一 (l一d) n來確定(參照日刊工業(yè)新聞社出版的《噴丸處理的方法與效果》的第121頁)。圖4顯示了利 用上式進行計算的一個例子。在這一碰撞痕跡率的公式l一 (l一d) n，隨著處理時間的延長碰撞痕 跡率將趨近100%，可以表示為如下的公式。C=100{l-exp(-t/a)}，對該式以 時間t進行微分并代入t=0， CT(t=0)=(100/a)exp(-0/a>=100/a。將其表示為具 一定斜率的時間t的一次函數(shù)Cv(°/。)=C、t=(100/a)t 。該一次函數(shù) Cv(%)=C、t=(100/a)t是當(dāng)碰撞痕跡不存在相互重疊時的理想碰撞痕跡率Cv。設(shè)碰撞痕跡的展延面積為總碰撞痕跡面積Aa，當(dāng)Cv為100%時，由 Cv(n/。)-Aa/As-10()Q/?？芍?，Aa=As，即總碰撞痕跡面積Aa和評價范圍面積 As相等。此時根據(jù)Cv(%)=(100/a)t=100可知，t=a。由總碰撞痕跡面積Aa 與時間成比例的關(guān)系，可以有，Aa(t)=kt，并由Aa(t)-kt可知Aa(t=a)=ka=As， 可得到k-As/a。因此Aa(t)=(As/a)t。進而由總碰撞痕跡面積Aa可用碰撞痕 跡數(shù)N來表示出發(fā)，求出碰撞痕跡數(shù)N與時間的關(guān)系，Aa=AN=(As/a)t，以 及N=(As/A)(t/a)。因此(t/a)=(AN)/As ，由此可得上述的理論公式 O100{l-exp(-t/a)}。計算碰撞痕跡率的第二種方法是如下文所述。將噴丸處理的條件輸入計算機。接著碰撞痕跡單位面積計算過程由上述輸入的噴丸處理的條件，根 據(jù)經(jīng)驗公式八=;02/4以及0 = 1^.(1.{1- exp(K2 HVa/HVw)}/{l - exp(K3. V)}算出碰撞痕跡單位面積，式中Kp K2、 K3是系數(shù)(有量綱)，A:碰撞痕跡單位 面積(平方毫米)，D:碰撞痕跡直徑(毫米)，HVa:噴射材料的硬度(HV)， d:噴射材料的粒徑(毫米)，v:噴射速度(米/s)，HVw:加工產(chǎn)品的硬度(HV)。 然后，由前面輸入計算機中的噴丸處理方法的條件，利用經(jīng)驗公式 N:K4.M/^.d3/6.;r).(t/60).As計算碰撞痕跡數(shù)，式中K4:系數(shù)(有量綱)，N: 碰撞痕跡數(shù)(個'平方毫米，秒)，M:噴射量(千克/分鐘)，t:處理時間(秒)， F:噴射材料的密度(克/立方厘米)，As:評價范圍面積(平方毫米)。然后是 第二碰撞痕跡率計算過程，利用以上得到的碰撞痕跡單位面積、碰撞痕跡數(shù) 和任意設(shè)定的評價范圍面積，根據(jù)前面的理論公式C-100{l-exp(-A *N/As)}計算碰撞痕跡率，式中C:碰撞痕跡率(％)， A:碰撞痕跡單位面積(平方毫 米)，N:碰撞痕跡數(shù)(個，平方毫米，秒)，As:評價范圍面積(平方毫米)。在本發(fā)明中利用輸入的碰撞痕跡單位面積、碰撞痕跡數(shù)和評價范圍面 積，計算用繪圖裝置繪制碰撞痕跡分布狀態(tài)圖所必要的繪圖碰撞痕跡單位面 積、繪圖碰撞痕跡數(shù)以及繪圖評價范圍面積。此時，首先對各個數(shù)值進行修正。在碰撞痕跡率都相同的情況下，由上述的公式可得AN/As=AD ，ND/AsD= 一定的關(guān)系，為了滿足該表達式可對參數(shù)進行任意的修正。這里顯示具有相 同碰撞痕跡率、增大比例的評價范圍，且碰撞痕跡率在該大比例下沒有改變。 在本發(fā)明中，執(zhí)行計算以在繪圖評價范圍面積中顯示具有繪圖碰撞痕跡 單位面積的繪圖碰撞痕跡數(shù)的碰撞痕跡圖案。這時，計算機利用修正后的值， 通過顯示屏或繪圖儀等繪圖裝置在面積為AsD的繪制范圍中，以面積為As 的單元圖象在由隨機數(shù)決定的位置上進行繪制，將這一過程通過N次同樣的操作即可得到碰撞痕跡模擬分布狀態(tài)同時表示出碰撞痕跡率。這里根據(jù)繪圖 裝置的屏幕或繪圖紙的尺寸，設(shè)置合理的適于觀察的模擬圖像的繪制面積 AsD，為了得到較高的精度，繪圖面積AsD與繪圖碰撞痕跡單位面積AD的 比即R=AsD/AD的值最好在100以上。下面說明這個驗證的結(jié)果。對于碰撞痕跡，在一定的評價范圍內(nèi)僅由已決定的碰撞痕跡進行模擬繪 制的時候，繪圖碰撞痕跡單位面積AD與繪制面積AsD相比不是十分小的情 況下，由于相互重疊將會導(dǎo)致誤差，導(dǎo)致模擬繪制出的碰撞痕跡率與目標(biāo)碰 撞痕跡率間將產(chǎn)生誤差。為此進行了以下的驗證。驗證條件為碰撞痕跡面積比R=AsD/AD的值在 20 600之間，并將碰撞痕跡率的設(shè)定值設(shè)定為50%，此時碰撞痕跡率的變 化相對碰撞痕跡數(shù)的變化大；以及設(shè)定為98%，此時碰撞痕跡率的變化相對 碰撞痕跡數(shù)的變化小。碰撞痕跡分布狀態(tài)的模擬繪制結(jié)果分別用n=10的結(jié) 果模擬繪制，由繪制有碰撞痕跡的面積利用圖象處理軟件對碰撞痕跡率進行 測定，求出與碰撞痕跡率初設(shè)值的差。由這些差算出標(biāo)準(zhǔn)差cx。其結(jié)果表示 于圖5。根據(jù)圖5，在R〉300的范圍，同時^7<1%，則具有較高的精度。而且隨著繪圖碰撞痕跡數(shù)的增加，碰撞痕跡率設(shè)定為98%， cr〈l。/。的條件，在 R>100的范圍都可以毫無問題的使用，可以根據(jù)所要求顯示的碰撞痕跡率與 所要求的精度改變碰撞痕跡面積比R。 實施例l將碰撞痕跡單位面積A-0.24平方毫米，碰撞痕跡數(shù)N=500個 平方毫 米'秒，評價范圍面積As=100平方毫米輸入計算機，由理論公式 C-100(l-exp(-A'N/As》算出碰撞痕跡率C，其值為70%。并由輸入的碰撞 痕跡單位面積，碰撞痕跡數(shù)和評價范圍面積，對利用繪圖裝置繪制碰撞痕跡 分布狀態(tài)所必須的繪圖碰撞痕跡單位面積、繪圖碰撞痕跡數(shù)和繪圖評價范圍 面積進行計算，繪圖碰撞痕跡單位面積為8平方毫米、繪圖碰撞痕跡數(shù)為500 個、繪圖評價范圍面積為3326.4平方毫米。此時的碰撞痕跡存在比為413.6。 這一結(jié)果用繪圖裝置進行顯示其結(jié)果見圖6。實施例2將噴丸處理的條件設(shè)定為噴射材料的粒徑0.6毫米、密度7.85克/立方厘 米、硬度HV700、噴射量8千克/分鐘、噴射速度60米/秒、加工產(chǎn)品硬度 400HV、處理時間分別是2、 3、 4、 5、 6、 9秒，這些數(shù)據(jù)分別輸入計算機 中。并將碰撞痕跡面積比R設(shè)為120、系數(shù)Kt設(shè)為0.75、系數(shù)K2設(shè)為-0.5、 系數(shù)&設(shè)為-0.02、系數(shù)K4設(shè)為100，這些設(shè)置完的值輸入計算機。利用計算機根據(jù)經(jīng)驗公式 A-;02/4 以及 D = K,. d. {1 - exp(K2. HVa/HVw)}/{l - exp(K3. V)}算出碰撞痕跡單位面積，并根據(jù)經(jīng)驗公式N-K,.M/(^d3/6.;r).(t/60).As計算出碰撞痕跡數(shù)。然后根據(jù)得到的碰撞痕跡單位面積、碰撞痕跡數(shù)和任意設(shè)定的評價范圍面積，由理論公式 C=100{l-exp(-A ，N/As))計算出碰撞痕跡率，并由得到的碰撞痕跡單位面積、 碰撞痕跡數(shù)和人為設(shè)定的評價范圍面積，計算出利用繪圖裝置顯示碰撞痕跡 分布狀態(tài)所需要的繪圖碰撞痕跡單位面積、繪圖碰撞痕跡數(shù)和繪圖評價范圍 面積。接著，為將具有該繪圖碰撞痕跡單位面積的碰撞痕跡的圖形僅以上述 繪圖碰撞痕跡數(shù)在該繪圖評價范圍面積中顯示而進行必要的計算，將以上結(jié)果和碰撞痕跡率通過繪圖裝置進行顯示或者打印出如圖7所示的模擬圖像。 設(shè)定處理時間為3秒的實際噴丸處理后的碰撞痕跡分布狀態(tài)結(jié)果如圖8所不。通過以上的說明可知，本發(fā)明中所述的碰撞痕跡分布圖的繪制方法，即 利用計算機模擬繪制噴丸處理方法中處理面上的碰撞痕跡分布圖的方法，其特征在于，此方法包括，第一輸入過程將碰撞痕跡單位面積、碰撞數(shù)和評 價范圍的面積輸入計算機；第一碰撞痕跡率計算過程根據(jù)理論公式C-100U-exp(-A'N/As))計算出碰撞痕跡率，式中C:碰撞痕跡率(％)， A:碰撞痕跡單位面積(平方毫米)，N:碰撞痕跡數(shù)(個，平方毫米，秒)，AS:評 價范圍面積(平方毫米)；第一計算過程由前面所輸入的碰撞痕跡單位面積、 碰撞數(shù)和評價范圍的面積，對利用繪圖裝置繪制碰撞痕跡分布狀態(tài)所必要的 繪圖碰撞痕跡單位面積、繪圖碰撞痕跡數(shù)及繪圖評價范圍面積進行計算；第 二計算過程為將具有上述繪圖碰撞痕跡單位面積的碰撞痕跡之圖形僅以上 述繪圖碰撞痕跡數(shù)在上述的繪圖評價范圍面積中顯示而進行必要的計算；顯 示或打印過程將第二計算過程的計算結(jié)果和上述碰撞痕跡率通過繪圖裝置 進行顯示或打印。本發(fā)明中所述的碰撞痕跡分布圖的繪制方法，即利用計算 機模擬繪制噴丸處理方法中處理面上的碰撞痕跡分布圖的方法，其特征在 于，此方法包括，碰撞痕跡率輸入過程將碰撞痕跡率輸入計算機；碰撞痕 跡存在比計算過程由輸入的碰撞痕跡率，利用理論公式 C=100{l-exp(-A N/As"計算碰撞痕跡存在比K，式中C:碰撞痕跡率(％)， A:碰撞痕跡單位面積(平方毫米)，N:碰撞痕跡數(shù)(個*平方毫米，秒)，As: 評價范圍面積(平方毫米)，K:碰撞痕跡存在比AN/AS;第二輸入過程將 繪圖碰撞痕跡單位面積、繪圖碰撞痕跡數(shù)以及繪圖評價范圍面積的所有因素 中，至少將其中兩個輸入計算機；第三計算過程由輸入的繪圖碰撞痕跡單 位面積、繪圖碰撞痕跡數(shù)以及繪圖評價范圍面積中至少兩個因素，利用前面 算出的碰撞痕跡存在比，計算利用繪圖裝置繪制碰撞痕跡分布狀態(tài)圖所必要 的繪圖碰撞痕跡單位面積、繪圖碰撞痕跡數(shù)以及繪圖評價范圍面積；第四計算過程為將具有上述繪圖碰撞痕跡單位面積的碰撞痕跡的圖形僅用上述繪 圖碰撞痕跡數(shù)在上述的繪圖評價范圍面積中顯示而進行必要的計算；顯示或 打印過程將第四計算過程的計算結(jié)果和上述碰撞痕跡率通過繪圖裝置進行 顯示或打印。在噴丸處理過程中按照設(shè)定的碰撞痕跡生成條件利用計算機都 可以對產(chǎn)品的碰撞痕跡率和碰撞痕跡分布圖進行模擬繪制，因此不需要進行 實際的噴丸處理過程，僅僅在桌面上即可對產(chǎn)品的最后的加工結(jié)果進行確 認(rèn)，得到非常好的效果。本發(fā)明中所述的繪制噴丸處理方法中處理面上的碰撞痕跡分布圖的方 法，即利用計算機模擬繪制噴丸處理方法中處理面上的碰撞痕跡分布圖的方 法，其特征在于，此方法包括，第三輸入過程將噴丸處理方法的條件輸入 計算機；碰撞痕跡單位面積計算過程由上述輸入的噴丸處理方法的條件， 根據(jù)經(jīng)驗公式A = ;dD2 / 4以及D = K,. d. {1 - exp(K2 HVa/HVw)}/{l - exp(K3. V)}算出碰撞痕跡單位面積，式中，K,、 K2、 K3:系數(shù)(有量綱)，A:碰撞痕跡 單位面積(平方毫米)，D:碰撞痕跡直徑(毫米)，HVa:噴射材料的硬度(HV)， d:噴射材料的粒徑(毫米)，v:噴射速度(米/秒)，HVw:處理對象的硬度(HV);碰撞痕跡數(shù)計算過程由前面輸入計算機中的噴丸處理方法的條件， 利用經(jīng)驗公式N:^K4.M/^.d3/6.;r).(t/60).As計算碰撞痕跡數(shù)，式中，系 數(shù)(有量綱)，N:碰撞痕跡數(shù)(個'平方毫米'秒)，M:噴射量(千克/分鐘)， t:處理時間(秒)，F(xiàn):噴射材料的密度(克/立方厘米)，As:評價范圍面積 (平方毫米)；第二碰撞痕跡率計算過程利用以上得到的碰撞痕跡單位面積、 碰撞痕跡數(shù)和任意設(shè)定的評價范圍面積，根據(jù)前面的理論公式C-10(Hl-exp(-A.N/As》計算碰撞痕跡率，式中，C:碰撞痕跡率(％)， A: 碰撞痕跡單位面積(平方毫米)，N:碰撞痕跡數(shù)(個，平方毫米'秒)，As:評 價范圍面積(平方毫米)；第五計算過程利用以上得到的碰撞痕跡單位面積、 碰撞痕跡數(shù)和任意設(shè)定的評價范圍面積，計算利用繪圖裝置繪制碰撞痕跡分 布狀態(tài)圖所必要的繪圖碰撞痕跡單位面積、繪圖碰撞痕跡數(shù)以及繪圖評價范 圍面積；第六計算過程為將具有上述繪圖碰撞痕跡單位面積的碰撞痕跡的圖形僅用上述繪圖碰撞痕跡數(shù)在上述的繪圖評價范圍面積中顯示而進行必 要的計算；顯示或打印過程將第六計算過程的計算結(jié)果和上述碰撞痕跡率 通過繪圖裝置進行顯示或打印。從而按照任意設(shè)定的噴丸處理條件，利用計 算機都可以對產(chǎn)品的碰撞痕跡率和碰撞痕跡分布圖進行模擬繪制，因此，對 于各種各樣的產(chǎn)品都可以按照希望的碰撞痕跡分布狀態(tài)簡單的設(shè)定噴丸處 理的條件，達到非常實用的效果。在以下的實施例中，本發(fā)明通過任意設(shè)定的噴丸處理條件都可以根據(jù)所 需要的加工產(chǎn)品的目標(biāo)碰撞痕跡率，對于各種產(chǎn)品可以獲得希望的碰撞痕跡 分布狀態(tài)。亦即本發(fā)明是一種對噴丸處理中處理條件的設(shè)定方法，其特征在 于，由預(yù)設(shè)的碰撞痕跡單位面積以及一定時間內(nèi)的碰撞痕跡數(shù)，計算達到目 標(biāo)碰撞痕跡率所需的處理時間。實施例3圖9為本發(fā)明所使用的噴丸處理系統(tǒng)的說明圖。噴丸處理裝置包括，輸 入目標(biāo)碰撞痕跡率和噴丸處理條件的輸入設(shè)備1，對噴丸處理條件進行存儲 的存儲設(shè)備2，由基于上述存儲方法讀出的數(shù)據(jù)計算達到加工產(chǎn)品表面獲得 目標(biāo)碰撞痕跡率所需要的處理時間的計算設(shè)備3，以及對噴丸處理裝置在利 用上述計算方法所算出的處理時間內(nèi)工作進行控制的控制設(shè)備4。還具有夾 持產(chǎn)品5的夾持設(shè)備6，以及正對上述加工產(chǎn)品5并按照上述噴丸處理條件 對噴射材料進行加速的噴射材料加速設(shè)備J。噴射材料加速設(shè)備J中有供應(yīng)壓縮空氣的設(shè)備7和與其相連接的壓縮空 氣出氣閥8。該壓縮空氣出氣閥8通過加壓倉9以及噴射材料存儲倉閥門10 相連接，通過這樣的直接連接將混合部分11連接起來。該壓縮空氣出氣閥8 及噴射材料存儲倉閥門10與控制設(shè)備4進行電氣連接?；旌喜糠?1與輸送 管道12及噴嘴13相連，通過噴嘴將噴射材料對產(chǎn)品5進行噴射。其中噴射 材料加速設(shè)備N可以是這里敘述的使用空氣的方法，也可以是不使用空氣的 方法。關(guān)于在噴丸處理裝置中得到處理時間方法的說明。首先在輸入過程中，通過上述輸入設(shè)備1進行輸入，在存儲設(shè)備2中輸進碰撞痕跡單位面積、一 定時間中的單位評價面積上的碰撞痕跡數(shù)、該種情況的處理時間和目標(biāo)碰撞 痕跡率。計算機由計算設(shè)備3，根據(jù)從存儲設(shè)備2中讀出的數(shù)據(jù)計算獲得加工產(chǎn) 品表面的目標(biāo)碰撞痕跡率所需的處理時間。將碰撞痕跡單位面積A、每單位 面積的碰撞痕跡數(shù)N個 平方毫米 秒、評價面積As平方毫米等參數(shù)設(shè)定 為碰撞痕跡單位面積A-0.24平方毫米、碰撞痕跡數(shù)N400個平方毫米*秒、 處理時間5秒、評價范圍面積As=100平方毫米、目標(biāo)碰撞痕跡率C70%， 輸入計算機。然后根據(jù)理論公式C-100U-exp(-A 'N/As"計算出達到目標(biāo)碰 撞痕跡率所要求的碰撞痕跡數(shù)為500，達到目標(biāo)碰撞痕跡率所要求的處理時 間為5X(500/100)=25秒。利用控制設(shè)備4對噴丸處理裝置按上述計算設(shè)備3算出的處理時間工作 進行控制。由此通過輸入的碰撞痕跡單位面積、 一定處理時間每單位評價面積的碰 撞痕跡數(shù)和目標(biāo)碰撞痕跡率即可簡單地決定處理時間，并可按照這一時間進 行噴丸處理。實施例4采用與實施例3相同的噴丸處理裝置。在該裝置中，輸入以下的噴丸處 理條件，噴射材料粒徑、噴射材料密度、噴射材料硬度、噴射量、噴射材料 速度、加工產(chǎn)品硬度及目標(biāo)碰撞痕跡數(shù)。由此計算機根據(jù)經(jīng)驗公式A-W2/4 以及D = K, .d {1 -exp(K2. HVa/HVw)}/{l -exp(K3 V)}算出碰撞痕跡單位面積(碰撞痕跡單位面積計算過程)，基于上面的過程所算出的碰撞痕跡單位面積及 目標(biāo)碰撞痕跡率和任意設(shè)定的評價范圍面積，由前面的理論公式 C=100{l-exp(-A N/As"算出每單位評價面積的碰撞痕跡數(shù)。然后根據(jù)上面的計算過程所算出的每單位評價面積的碰撞痕跡數(shù)根據(jù) 經(jīng)驗公式N:K,.M/(p.d3/6.;r).(t/60).As算出處理時間。與實施例l相同，計算機由計算設(shè)備3，根據(jù)從存儲設(shè)備2中讀出的數(shù)據(jù)計算獲得加工產(chǎn)品表面的目標(biāo)碰撞痕跡率所需的處理時間。然后利用控制設(shè)備4對噴丸處理裝置按上述計算設(shè)備3算出的處理時間工作進行控制。 由此根據(jù)輸入的噴丸處理條件，噴射材料粒徑、噴射材料密度、噴射材料硬度、噴射量、噴射材料速度、加工產(chǎn)品硬度及目標(biāo)碰撞痕跡數(shù)即可簡單地決定處理時間，并按該時間進行噴丸處理。 實施例5采用與實施例3相同的噴丸處理裝置。在該裝置中輸入以下的噴丸處理 條件，噴射材料粒徑、噴射材料密度、噴射材料硬度、處理時間、噴射材料 速度、加工產(chǎn)品硬度及目標(biāo)碰撞痕跡數(shù)。計算機根據(jù)經(jīng)驗公式A-My/4以及 D = K,. d. {1 -exp(K2 HVa/HVw)}/{l -exp(K3 V)}算出碰撞痕跡單位面積(碰撞痕跡單位面積計算過程)，基于上面的過程所算出的碰撞痕跡單位面積及目標(biāo) 碰撞痕跡率和任意設(shè)定的評價范圍面積由前面的理論公式 C=100{l-exp(-A N/As"算出每單位評價面積的碰撞痕跡數(shù)。然后根據(jù)上面的計算過程所算出的每單位評價面積的碰撞痕跡數(shù)，根據(jù) 經(jīng)驗公式N-K4.M/(/ .d3/6.;r).(t/60).As算出噴射量。與實施例l類似，計算機由計算設(shè)備3，根據(jù)從存儲設(shè)備2中讀出的數(shù) 據(jù)計算獲得加工產(chǎn)品表面的目標(biāo)碰撞痕跡率所需的噴射量。然后利用控制設(shè) 備4對噴丸處理裝置按上述計算設(shè)備3算出的噴射量工作進行控制。由此根據(jù)輸入的噴丸處理條件，噴射材料粒徑、噴射材料密度、噴射材 料硬度、處理時間、噴射材料速度、加工產(chǎn)品硬度及目標(biāo)碰撞痕跡數(shù)即可簡 單地決定噴射量，并按該噴射量進行噴丸處理。實施例6采用與實施例3相同的噴丸處理裝置。在該裝置中，輸入噴射材料硬度、 噴射材料粒徑、處理時間、加工產(chǎn)品硬度、噴射量、噴射材料密度及目標(biāo)碰 撞痕跡數(shù)作為噴丸處理條件。由此計算機根據(jù)經(jīng)驗公式N = K4. M /(P ■ d3 / 6. ;r). (t / 60). As算出每單位評價面積的碰撞痕跡數(shù)，基于上面的過程所算出的每單位評價面積的碰撞痕跡數(shù) 及目標(biāo)碰撞痕跡數(shù)和任意設(shè)定的評價范圍面積，由前面的理論公式C=100{l-exp(-A N/As))算出碰撞痕跡單位面積。然 后 根 據(jù) 經(jīng) 驗 公 式 A = ^D2/4 以 及 D = K, d {1 -exp(K2. HVa/HVw)}/{l - exp(K3. V)}算出噴射材料速度。與實施例l相似，計算機由計算設(shè)備3，根據(jù)從存儲設(shè)備2中讀出的數(shù) 據(jù)計算獲得加工產(chǎn)品表面的目標(biāo)碰撞痕跡率所需的噴射材料速度。然后利用 控制設(shè)備4對噴丸處理裝置按上述計算設(shè)備3算出的噴射材料速度工作進行 控制。在本實施例中通過因特網(wǎng)上的遠(yuǎn)程通訊終端將噴射材料硬度、噴射材料 粒徑、處理時間、加工產(chǎn)品硬度、噴射量、噴射材料密度及目標(biāo)碰撞痕跡數(shù) 進行輸入。然后利用別處的計算設(shè)備進行計算，并將算出的噴射速度返回上 述通訊終端，利用這些數(shù)據(jù)操作噴丸處理裝置。通過輸入的噴丸處理條件，即噴射材料粒徑、噴射材料密度、噴射材料 硬度、噴射量、噴射材料速度、加工產(chǎn)品硬度及目標(biāo)碰撞痕跡數(shù)即可簡單地 決定噴射材料速度，并按照該噴射速度進行噴丸處理。而且，不需要進行實際的噴丸處理，可以對噴丸處理條件進行多次測試。 借助繪圖，可以通過視覺的方法對噴丸處理條件進行簡單的評價。產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的可能性在本發(fā)明中噴丸處理方法是指適用于用鋼、陶瓷內(nèi)等材料做成的粒狀噴 射材料通過利用離心力或流體壓力等加速裝置高速地噴射在金屬、非金屬、 塑料等材料制成的加工產(chǎn)品的表面上，通過碰撞將其表面的異物去除，并且 由于噴射材料的碰撞使得產(chǎn)品表面經(jīng)過噴丸硬化使其疲勞強度增加，也可用 涂料或藥劑取代噴射材料通過噴涂裝置或藥劑噴霧裝置進行噴射的過程。
權(quán)利要求
1、一種噴丸處理方法中處理條件的設(shè)定方法，其特征在于，其包括通過輸入一預(yù)設(shè)的碰撞痕跡單位面積A和預(yù)設(shè)時間內(nèi)每一評價范圍面積As上的碰撞痕跡數(shù)，根據(jù)公式C＝100{1-exp(-A·N/As)}，計算碰撞痕跡率C(％)；并且利用計算得到的碰撞痕跡率C和預(yù)設(shè)時間，計算欲得到目標(biāo)碰撞痕跡率所需的處理時間。
2、 一種噴丸處理方法中處理條件的設(shè)定方法，其特征在于，其包括， 由預(yù)設(shè)的噴射材料硬度、噴射材料粒徑、噴射材料噴射速度、處理對象硬度，根據(jù)公式A-兀D2/4禾n D = K,. d {1 - exp(K2' HVa/HVw)}/{l - exp(K3 V)}，計算碰撞痕跡單位面積的過程，其中 k,、 k2、 k3:系數(shù)(有量綱)， A:碰撞痕跡單位面積(平方毫米)， D:碰撞痕跡直徑(毫米)， HVa:噴射材料的硬度(HV)， d:噴射材料的粒徑(毫米)， V:噴射速度(米/秒)， HVw:處理對象的硬度(HV);由一預(yù)設(shè)時間內(nèi)的碰撞痕跡單位面積A、評價范圍面積As、和每一評價 范圍面積As上的碰撞痕跡數(shù)N，根據(jù)公式C-100(l-exp(-A'N/As》，計算為 獲得目標(biāo)碰撞痕跡率所必要的碰撞痕跡數(shù)的過程，由碰撞痕跡數(shù)N、噴射量M、噴射材料密度P、上述噴射材料粒徑d和 評價范圍面積As，根據(jù)公式N:K4.M如.d3/6.;r).(t/⑨).As，計算處理時間t 的過程，其中k4:系數(shù)(有量綱)，N:碰撞痕跡數(shù)(個"平方毫米"秒)，M:噴射材料噴射量(千克/分鐘)， t:處理時間(秒)， P:噴射材料密度(克/立方厘米)。
3、 一種采用權(quán)利要求1或2中所述的處理條件的設(shè)定方法的噴丸處理 裝置，其特征在于，此裝置包括，輸入目標(biāo)碰撞痕跡率以及噴丸處理方法處理條件的輸入設(shè)備， 存儲噴丸處理方法中的處理條件的存儲設(shè)備，根據(jù)存儲設(shè)備中的數(shù)據(jù)計算處理時間以獲得目標(biāo)碰撞痕跡率的計算設(shè)備，對噴丸處理裝置按上述計算設(shè)備算出的處理時間工作進行控制的控制 設(shè)備，適用于這一產(chǎn)品的上述噴丸處理條件下的噴射材料加速設(shè)備。
4、 一種采用權(quán)利要求1或2中所述的處理條件的設(shè)定方法的噴丸處理 裝置，其包含對噴丸處理裝置在所定的處理時間內(nèi)對產(chǎn)品表面進行噴丸處理 工作進行控制的控制設(shè)備，以及適用于本產(chǎn)品的上述噴丸處理條件下的噴射 材料加速設(shè)備，其特征在于，此裝置還包括，能根據(jù)上述處理時間的目標(biāo)碰撞痕跡率、任意噴丸處理條件下的碰撞痕 跡單位面積和一定時間內(nèi)的碰撞痕跡數(shù)，計算達到上述產(chǎn)品表面上的碰撞痕 跡率所需要的處理時間的計算設(shè)備。
5、 一種噴丸處理方法中處理條件的設(shè)定方法，其特征在于，此方法包括，由預(yù)設(shè)的噴射材料硬度、噴射材料粒徑、噴射材料噴射速度、處理對象 硬度，根據(jù)公式A=ttD2/4和D = K,.d. {1 -exp(K2 HVa/HVw)}/{l -exp(K3 V)}，計算碰撞痕跡單位面積的過程，其中 k。 k2、 k3:系數(shù)(有量綱)， A:碰撞痕跡單位面積(平方毫米)，D:碰撞痕跡直徑(毫米)， HVa:噴射材料的硬度(HV)，d:噴射材料的粒徑(毫米)，V:噴射速度(米/秒)，HVw:處理對象的硬度(HV);由一預(yù)設(shè)時間內(nèi)的碰撞痕跡單位面積A、評價范圍面積As、和每一評價 范圍面積As上的碰撞痕跡數(shù)N，根據(jù)公式C400(l-exp(-A'N/As"，計算為 獲得目標(biāo)碰撞痕跡率所必要的碰撞痕跡數(shù)的過程，其中C:碰撞痕跡率(％)，A:碰撞痕跡單位面積(平方毫米)，N:碰撞痕跡數(shù)(個*平方毫米*秒)，As:評價范圍面積(平方毫米)；由碰撞痕跡數(shù)N、處理時間t、噴射材料密度P 、上述噴射材料粒徑d 和評價范圍面積As，根據(jù)公式N:K4.M/(/7.d3/6.;r).(t/60).As，計算噴射量M的過程，其中k4:系數(shù)(有量綱)，N:碰撞痕跡數(shù)(個*平方毫米*秒)，M:噴射材料噴射量(千克/分鐘)， t:處理時間(秒)， p:噴射材料密度(克/立方厘米)。
6、 一種噴丸處理方法中處理條件的設(shè)定方法，其特征在于，此方法包括，由預(yù)設(shè)的噴射材料噴射量M、處理時間t、噴射材料密度P、噴射材料 粒徑d，根據(jù)公式N-K4.M/(廣d3/6《).(t/60).As，計算碰撞痕跡數(shù)的過程，其中k4:系數(shù)(有量綱)，N:碰撞痕跡數(shù)(個，平方毫米*秒)，M:噴射材料噴射量(千克/分鐘)， t:處理時間(秒)， P:噴射材料密度(克/立方厘米)， d:噴射材料粒徑(毫米)， AS:評價范圍面積(平方毫米)；由碰撞痕跡數(shù)N、評價范圍面積AS和目標(biāo)碰撞痕跡率C，根據(jù)公式C=100{l-exp(-A'N/As)}，計算為獲得目標(biāo)碰撞痕跡率C所必要的碰撞痕跡單 位面積A的過程，其中C:目標(biāo)碰撞痕跡率(％)，A:目標(biāo)碰撞痕跡單位面積(平方毫米)；由碰撞痕跡單位面積A、噴射材料硬度HVa、上述噴射材料粒徑d、處 理對象硬度 HVw ， 根據(jù)公式 A=tiD2/4 和 D = K,.d. {l -exp(K2. HVa/HVw)}/{l - eXp(K3 V)}，計算噴射材料噴射速度V的過程，其中k,、 k2、 k3:系數(shù)(有量綱)， D:碰撞痕跡直徑(毫米)， HVa:噴射材料的硬度(HV)， HVw:處理對象的硬度(HV), V:噴射速度(米/秒)。
7、 一種如權(quán)利要求2、 5或6所述的噴丸處理方法中處理條件的設(shè)定方 法，其特征在于，給定的噴射量、處理時間、噴射材料密度、噴射材料粒徑，噴射材料硬 度、噴射材料噴射速度、處理對象硬度、碰撞痕跡數(shù)和要求的碰撞痕跡率都 可以通過接入網(wǎng)絡(luò)如因特網(wǎng)的通信終端進行輸入，在別的地方通過一定的計 算裝置進行計算，得到的處理時間、噴射量、噴射速度返回輸入終端。
全文摘要
噴丸處理過程中，由給定的碰撞痕跡生成條件和噴丸處理條件，及產(chǎn)品的碰撞痕跡率提供了對處理條件進行簡單地設(shè)定的方法以及裝置。方法是由預(yù)設(shè)的碰撞痕跡單位面積以及一定時間中的碰撞痕跡數(shù)得到目標(biāo)碰撞痕跡率計算處理時間、噴射量、噴射材料速度。由預(yù)設(shè)的噴射材料硬度、噴射材料粒徑、噴射材料速度、加工產(chǎn)品硬度計算碰撞痕跡單位面積的計算過程與由預(yù)設(shè)的目標(biāo)碰撞痕跡率算出必要的碰撞痕跡數(shù)的計算過程，與由碰撞痕跡數(shù)、噴射量、噴射材料密度和上述噴射材料粒徑，計算處理時間的計算過程。
文檔編號B24C3/00GK101219529SQ20081000847
公開日2008年7月16日 申請日期2003年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月28日
發(fā)明者巖田恭一 申請人:新東工業(yè)株式會社