专利名称：喷丸处理方法中的碰撞痕迹分布图的绘制方法与相关系统,以及处理条件的设定方法与 ...的制作方法
技术领域：
本发明涉及喷丸处理方法中的碰撞痕迹分布图的绘制方法与相关系统，具体来说涉及利用计算机对喷丸处理方法处理面上的碰撞痕迹分布图进行模拟绘制的最优化方法和系统。
背景技术：
在喷丸处理方法中把喷射的粒状喷射材料均匀地分布在加工对象的表面是最重要的问题。因此，对它的评价通常是通过在经过喷丸处理的加工对象表面上任意设定的评价范围的面积，亦即评价范围面积和产生碰撞痕迹的总面积之比即碰撞痕迹率来进行的。
至今为止，对加工产品所要求的碰撞痕迹率进行的喷丸处理过程的条件进行设定的方法，一般都是通过经验来进行的。首先，在一定条件下进行喷丸处理，然后对实际的加工产品处理面上的碰撞痕迹状态进行确认，通过测量碰撞痕迹率来寻找最优条件。
对碰撞痕迹率进行测量的主要方法通常有标准测量法和简易测量法。标准测量法是对经过喷丸处理的产品表面上随机选取的评价范围用显微镜进行放大，做成20～50倍的放大照片，将有碰撞痕迹的部分或者是没有碰撞痕迹的部分剪下，通过称量其重量比来求得碰撞痕迹率。而简易测量法则是将经过喷丸处理的产品表面或者是试片的处理表面，利用20～50倍的放大镜、显微镜等观察器具进行观察，同时将观察结果与标准照片进行比较得到一个大致的结果。基于测量频度和工时的考虑，实际上主要应用的都是简易测量法。
但是，简易测量法中使用的标准照片是依据标准测量法对碰撞痕迹率进行测定得到的，而由于产品的不同，有碰撞痕迹的部分和没有碰撞痕迹的部分的区别是很困难的，并且在标准测量中由于操作者的不同存在产生偶然误差的可能，因此，在设定喷丸处理过程的条件时，都必须将实际的产品经过喷丸处理后进行碰撞痕迹率的测定。而且由于喷丸处理过程的条件、喷射材料的粒径、硬度及产品硬度的差异性等因素，使得每一个碰撞痕迹的面积、线度和深度都不相同，因此，对于每个产品必须做很多的标准照片。特别是用润滑剂减少摩擦的喷丸处理得到的处理面上的碰撞痕迹率都非常小，因而标准照片上的碰撞痕迹率测定范围就必须大大增加。
本发明是针对上述情况而进行的。其目的是提供一种在喷丸处理过程中能通过设定各种碰撞痕迹产生条件及喷丸处理条件，并利用计算机对产品的碰撞痕迹率和碰撞痕迹分布图进行模拟绘制的方法及系统。
本发明更进一步的目的是能提供一种可根据喷丸处理过程中所要求的不同碰撞痕迹产生条件、喷丸处理条件和加工产品所要求的碰撞痕迹率，对喷丸处理过程中的所有处理条件进行设定的方法及采用该方法的喷丸处理装置。
发明内容
为了达到以上目的，在权利要求1中提出了一种绘制喷丸处理方法中处理面上的碰撞痕迹分布图的方法，即一种利用计算机模拟绘制喷丸处理方法中处理面上的碰撞痕迹分布图的方法，其特征在于，此方法包括，第一输入过程将碰撞痕迹单位面积、碰撞痕迹数和评价范围的面积输入计算机；第一碰撞痕迹率计算过程由输入的碰撞痕迹单位面积、碰撞痕迹数和评价范围的面积，根据理论公式C＝100{1-exp(-A·N/As)}计算出碰撞痕迹率，式中C碰撞痕迹率(％)，A碰撞痕迹单位面积(平方毫米)，N碰撞痕迹数(个·平方毫米·秒)，As评价范围面积(平方毫米)；第一计算过程由前面所输入的碰撞痕迹单位面积、碰撞痕迹数和评价范围的面积，对利用绘图装置绘制碰撞痕迹分布状态所必要的绘图碰撞痕迹单位面积、绘图碰撞痕迹数及绘图评价范围面积进行计算；第二计算过程为将具有上述绘图碰撞痕迹单位面积的碰撞痕迹的图形仅用上述绘图碰撞痕迹数在上述的绘图评价范围面积中显示而进行必要的计算；显示或打印过程将第二计算过程的计算结果和上述碰撞痕迹率通过绘图装置进行显示或打印。
在权利要求2中提出了一种绘制喷丸处理方法中处理面上的碰撞痕迹分布图的方法，即一种利用计算机模拟绘制喷丸处理方法中处理面上的碰撞痕迹分布图的方法，其特征在于，此方法包括，碰撞痕迹率输入过程将碰撞痕迹率输入计算机；碰撞痕迹存在比计算过程由输入的碰撞痕迹率，利用理论公式C＝100{1-exp(-A·N/As)}计算碰撞痕迹存在比K，式中C碰撞痕迹率(％)，A碰撞痕迹单位面积(平方毫米)，N碰撞痕迹数(个·平方毫米·秒)，As评价范围面积(平方毫米)，K碰撞痕迹存在比AN/As；第二输入过程在绘图碰撞痕迹单位面积、绘图碰撞痕迹数以及绘图评价范围面积的所有因素中，至少将其中两个输入计算机；第三计算过程由输入的绘图碰撞痕迹单位面积、绘图碰撞痕迹数以及绘图评价范围面积中至少两个因素，利用前面算出的碰撞痕迹存在比，计算利用绘图装置绘制碰撞痕迹分布状态图所必要的绘图碰撞痕迹单位面积、绘图碰撞痕迹数以及绘图评价范围面积；第四计算过程为将具有上述绘图碰撞痕迹单位面积的碰撞痕迹的图形仅用上述绘图碰撞痕迹数在上述的绘图评价范围面积中显示而进行必要的计算；显示或打印过程将第四计算过程的计算结果和上述碰撞痕迹率通过绘图装置进行显示或打印。
在权利要求3中提出了一种绘制喷丸处理方法中处理面上的碰撞痕迹分布图的方法，即一种利用计算机模拟绘制喷丸处理方法中处理面上的碰撞痕迹分布图的方法，其特征在于，此方法包括，第三输入过程将喷丸处理方法的条件输入计算机；碰撞痕迹单位面积计算过程由上述输入的喷丸处理方法的条件，根据经验公式A＝πD2/4以及D＝K1·d·{1-exp(K2·HVa/HVw)}/{1-exp(K3·V)}算出碰撞痕迹单位面积，式中K1、K2、K3系数(有量纲)，A碰撞痕迹单位面积(平方毫米)，D碰撞痕迹直径(毫米)，HVa喷射材料的硬度(HV)，d喷射材料的粒径(毫米)，v喷射速度(米/秒)，HVw处理对象的硬度(HV)；喷射痕迹数计算过程由前面输入计算机中的喷丸处理方法的条件，利用经验公式N＝K4·M/(ρ·d3/6·π)·(t/60)·As计算碰撞痕迹数，式中K4系数(有量纲)，N碰撞痕迹数(个·平方毫米·秒)，M喷射材料喷射量(千克/分钟)，t处理时间(秒)，F喷射材料的密度(克/立方厘米)，As评价范围面积(平方毫米)；第二碰撞痕迹率计算过程利用以上得到的碰撞痕迹单位面积、碰撞痕迹数和任意设定的评价范围面积，根据前面的理论公式C＝100{1-exp(-A·N/As)}计算碰撞痕迹率，式中C碰撞痕迹率(％)，A碰撞痕迹单位面积(平方毫米)，N碰撞痕迹数(个·平方毫米·秒)，As评价范围面积(平方毫米)；第五计算过程利用计算出的碰撞痕迹单位面积、碰撞痕迹数和任意设定的评价范围面积，计算利用绘图装置显示碰撞痕迹分布状态图所必要的绘图碰撞痕迹单位面积、绘图碰撞痕迹数以及绘图评价范围面积；第六计算过程为将具有上述绘图碰撞痕迹单位面积的碰撞痕迹的图形仅用上述绘图碰撞痕迹数在上述的绘图评价范围面积中显示而进行必要的计算；显示或打印过程将第六计算过程的计算结果和上述碰撞痕迹率通过绘图装置进行显示或打印。
为了达到以上目的，在权利要求7中提出了一种喷丸处理方法中处理条件的设定方法，其特征在于，由预设的碰撞痕迹单位面积和一定时间内的碰撞痕迹数，根据目标碰撞痕迹率计算处理时间。
为了达到以上目的，在权利要求8中提出了一种喷丸处理方法中处理条件的设定方法，其特征在于，此方法包括下列步骤，由预设的喷射材料硬度、喷射材料粒径、喷射材料喷射速度、处理对象硬度，计算碰撞痕迹单位面积的过程；为获得目标碰撞痕迹率计算必要的碰撞痕迹数的过程；由碰撞痕迹数、喷射量、喷射材料密度及上述喷射材料粒径计算处理时间的过程。
图1是权利要求范围中权利要求1的流程图。
图2是权利要求范围中权利要求2的流程图。
图3是权利要求范围中权利要求3的流程图。
图4表示加工产品在喷射材料的喷射范围内通过n次的情况下的通过次数与碰撞痕迹率关系的曲线图。
图5表示为了减小碰撞痕迹率的误差通过碰撞痕迹面积比R中碰撞痕迹率的误差曲线，碰撞痕迹面积比R的检测结果图。
图6是表示实施例1中利用绘图装置绘制的模拟碰撞痕迹分布图和模拟碰撞痕迹率的一个例子的示图。
图7是表示实施例2中利用绘图装置绘制的模拟碰撞痕迹分布图和模拟碰撞痕迹率的一个例子的示图。
图8是作为本发明的比较例而列举的实际进行喷丸处理时的碰撞痕迹分布状态的照片。
图9是实施本发明所提出的喷丸处理装置的略图。
图10是实施本发明的流程图的第1例。
图11是实施本发明的流程图的第2例。
图12是实施本发明的流程图的第3例。
图13是实施本发明的流程图的第4例。
具体实施例方式
本发明所涉及的喷丸处理方法是指用钢、陶瓷等材料做成的粒状喷射材料通过利用离心力或流体压力等方式的加速装置高速地喷射在金属、非金属、塑料等材料组成的加工产品的表面上，通过这样的碰撞将其表面的异物去除，并且由于喷射材料的碰撞使得产品表面经过喷丸硬化使其疲劳强度增加，也可用涂料或药剂取代喷射材料通过喷涂装置及药剂喷雾装置进行喷射处理。
本发明中的碰撞痕迹是指经过喷丸处理过程中，喷射材料与加工产品的碰撞而生成的非常浅的、深度可忽略的凹陷。通过改变在碰撞痕迹单位面积的计算中所用的系数，在喷丸硬化过程中由于加工导致的形变所产生的残留应力可形成一个影响范围，进一步喷射出的涂料或药剂也可以附着在加工产品上。
本发明中所说的碰撞痕迹单位面积是指一个碰撞痕迹所占有的面积。本发明中所说的碰撞痕迹分布状态是指通过喷丸处理的产品表面上的碰撞痕迹的样子。本发明中所说的评价范围是指能观察到碰撞痕迹分布状态的范围。本发明中所说的碰撞痕迹数是指喷丸处理过程中在任意的处理时间内在评价范围中生成的碰撞痕迹的数目。本发明中所说的喷丸处理条件是指为了得到一定碰撞痕迹单位面积和碰撞痕迹数所需的喷射材料的硬度、粒径、喷射材料喷射量以及喷射速度、加工产品的硬度以及处理时间等。
在本发明中碰撞痕迹率是通过以下两个方法得到的。第一个方法是将碰撞痕迹单位面积、碰撞痕迹数以及评价范围面积输入计算机中利用理论公式C＝100{1-exp(-A·N/As)}计算碰撞痕迹率。在本发明中，ex是为了表示方便，代替exp(x)这样一个x的函数。
理论公式C＝100{1-exp(-A·N/As)}是通过以下的方法得到的。式中C碰撞痕迹率(％)，A碰撞痕迹单位面积(平方毫米)，N碰撞痕迹数(个·平方毫米·秒)，As评价范围面积(平方毫米)。也就是喷射材料所形成的喷射范围加工产品通过n次情况下，实测到的加工产品上的碰撞痕迹率的测定值用C1表示的话，碰撞痕迹率Cn可以通过1-(1-C1)n来确定(参照日刊工业新闻社出版的《喷丸处理的方法与效果》的第121页)。图4显示了利用上式进行计算的一个例子。
在这一碰撞痕迹率的公式1-(1-C1)n，随着处理时间的延长碰撞痕迹率将趋近100％，可以表示为如下的公式。C＝100{1-exp(-t/a)}，对该式以时间t进行微分并代入t＝0，C`(t＝0)＝(100/a)exp(-0/a)＝100/a。将其表示为具一定斜率的时间t的一次函数Cv(％)＝C`t＝(100/a)t。该一次函数Cv(％)＝C`t＝(100/a)t是当碰撞痕迹不存在相互重叠时的理想碰撞痕迹率Cv。
设碰撞痕迹的展延面积为总碰撞痕迹面积Aa，当Cv为100％时，由Cv(％)＝Aa/As＝100％可知，Aa＝As，即总碰撞痕迹面积Aa和评价范围面积As相等。此时根据Cv(％)＝(100/a)t＝100可知，t＝a。由总碰撞痕迹面积Aa与时间成比例的关系，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。进而由总碰撞痕迹面积Aa可用碰撞痕迹数N来表示出发，求出碰撞痕迹数N与时间的关系，Aa＝AN＝(As/a)t，以及N＝(As/A)(t/a)。因此(t/a)＝(AN)/As，由此可得上述的理论公式C＝100{1-exp(-t/a)}。
计算碰撞痕迹率的第二种方法是如下文所述。将喷丸处理的条件输入计算机。接着碰撞痕迹单位面积计算过程由上述输入的喷丸处理的条件，根据经验公式A＝πD2/4以及D＝K1·d·{1-exp(K2·HVa/HVw)}/{1-exp(K3·V)}算出碰撞痕迹单位面积，式中K1、K2、K3是系数(有量纲)，A碰撞痕迹单位面积(平方毫米)，D碰撞痕迹直径(毫米)，HVa喷射材料的硬度(HV)，d喷射材料的粒径(毫米)，v喷射速度(米/s)，HVw加工产品的硬度(HV)。然后，由前面输入计算机中的喷丸处理方法的条件，利用经验公式N＝K4·M/(ρ·d3/6·π)·(t/60)·As计算碰撞痕迹数，式中K4系数(有量纲)，N碰撞痕迹数(个·平方毫米·秒)，M喷射量(千克/分钟)，t处理时间(秒)，F喷射材料的密度(克/立方厘米)，As评价范围面积(平方毫米)。然后是第二碰撞痕迹率计算过程，利用以上得到的碰撞痕迹单位面积、碰撞痕迹数和任意设定的评价范围面积，根据前面的理论公式C＝100{1-exp(-A·N/As)}计算碰撞痕迹率，式中C碰撞痕迹率(％)，A碰撞痕迹单位面积(平方毫米)，N碰撞痕迹数(个·平方毫米·秒)，As评价范围面积(平方毫米)。
在本发明中利用输入的碰撞痕迹单位面积、碰撞痕迹数和评价范围面积，计算用绘图装置绘制碰撞痕迹分布状态图所必要的绘图碰撞痕迹单位面积、绘图碰撞痕迹数以及绘图评价范围面积。此时，首先对各个数值进行修正。在碰撞痕迹率都相同的情况下，由上述的公式可得AN/As＝AD·ND/AsD＝一定的关系，为了满足该表达式可对参数进行任意的修正。这里显示具有相同碰撞痕迹率、增大比例的评价范围，且碰撞痕迹率在该大比例下没有改变。
在本发明中，执行计算以在绘图评价范围面积中显示具有绘图碰撞痕迹单位面积的绘图碰撞痕迹数的碰撞痕迹图案。这时，计算机利用修正后的值，通过显示屏或绘图仪等绘图装置在面积为AsD的绘制范围中，以面积为As的单元图象在由随机数决定的位置上进行绘制，将这一过程通过N次同样的操作即可得到碰撞痕迹模拟分布状态同时表示出碰撞痕迹率。这里根据绘图装置的屏幕或绘图纸的尺寸，设置合理的适于观察的模拟图像的绘制面积AsD，为了得到较高的精度，绘图面积AsD与绘图碰撞痕迹单位面积AD的比即R＝AsD/AD的值最好在100以上。下面说明这个验证的结果。
对于碰撞痕迹，在一定的评价范围内仅由已决定的碰撞痕迹进行模拟绘制的时候，绘图碰撞痕迹单位面积AD与绘制面积AsD相比不是十分小的情况下，由于相互重叠将会导致误差，导致模拟绘制出的碰撞痕迹率与目标碰撞痕迹率间将产生误差。
为此进行了以下的验证。验证条件为碰撞痕迹面积比R＝AsD/AD的值在20～600之间，并将碰撞痕迹率的设定值设定为50％，此时碰撞痕迹率的变化相对碰撞痕迹数的变化大；以及设定为98％，此时碰撞痕迹率的变化相对碰撞痕迹数的变化小。碰撞痕迹分布状态的模拟绘制结果分别用n＝10的结果模拟绘制，由绘制有碰撞痕迹的面积利用图象处理软件对碰撞痕迹率进行测定，求出与碰撞痕迹率初设值的差。由这些差算出标准差σ。其结果表示于图5。根据图5，在R＞300的范围，同时σ＜1％，则具有较高的精度。而且随着绘图碰撞痕迹数的增加，碰撞痕迹率设定为98％，σ＜1％的条件，在R＞100的范围都可以毫无问题的使用，可以根据所要求显示的碰撞痕迹率与所要求的精度改变碰撞痕迹面积比R。
实施例1将碰撞痕迹单位面积A＝0.24平方毫米，碰撞痕迹数N＝500个·平方毫米·秒，评价范围面积As＝100平方毫米输入计算机，由理论公式C＝100{1-exp(-A·N/As)}算出碰撞痕迹率C，其值为70％。并由输入的碰撞痕迹单位面积，碰撞痕迹数和评价范围面积，对利用绘图装置绘制碰撞痕迹分布状态所必须的绘图碰撞痕迹单位面积、绘图碰撞痕迹数和绘图评价范围面积进行计算，绘图碰撞痕迹单位面积为8平方毫米、绘图碰撞痕迹数为500个、绘图评价范围面积为3326.4平方毫米。此时的碰撞痕迹存在比为413.6。这一结果用绘图装置进行显示其结果见图6。
实施例2将喷丸处理的条件设定为喷射材料的粒径0.6毫米、密度7.85克/立方厘米、硬度HV700、喷射量8千克/分钟、喷射速度60米/秒、加工产品硬度400HV、处理时间分别是2、3、4、5、6、9秒，这些数据分别输入计算机中。并将碰撞痕迹面积比R设为120、系数K1设为0.75、系数K2设为-0.5、系数K3设为-0.02、系数K4设为100，这些设置完的值输入计算机。
利用计算机根据经验公式A＝πD2/4以及D＝K1·d·{1-exp(K2·HVa/HVw)}/{1-exp(K3·V)}算出碰撞痕迹单位面积，并根据经验公式N＝K4·M/(ρ·d3/6·π)·(t/60)·As计算出碰撞痕迹数。然后根据得到的碰撞痕迹单位面积、碰撞痕迹数和任意设定的评价范围面积，由理论公式C＝100{1-exp(-A·N/As)}计算出碰撞痕迹率，并由得到的碰撞痕迹单位面积、碰撞痕迹数和人为设定的评价范围面积，计算出利用绘图装置显示碰撞痕迹分布状态所需要的绘图碰撞痕迹单位面积、绘图碰撞痕迹数和绘图评价范围面积。接着，为将具有该绘图碰撞痕迹单位面积的碰撞痕迹的图形仅以上述绘图碰撞痕迹数在该绘图评价范围面积中显示而进行必要的计算，将以上结果和碰撞痕迹率通过绘图装置进行显示或者打印出如图7所示的模拟图像。设定处理时间为3秒的实际喷丸处理后的碰撞痕迹分布状态结果如图8所示。
通过以上的说明可知，权利要求1中所述的碰撞痕迹分布图的绘制方法，即利用计算机模拟绘制喷丸处理方法中处理面上的碰撞痕迹分布图的方法，其特征在于，此方法包括，第一输入过程将碰撞痕迹单位面积、碰撞数和评价范围的面积输入计算机；第一碰撞痕迹率计算过程根据理论公式C＝100{1-exp(-A·N/As)}计算出碰撞痕迹率，式中C碰撞痕迹率(％)，A碰撞痕迹单位面积(平方毫米)，N碰撞痕迹数(个·平方毫米·秒)，As评价范围面积(平方毫米)；第一计算过程由前面所输入的碰撞痕迹单位面积、碰撞数和评价范围的面积，对利用绘图装置绘制碰撞痕迹分布状态所必要的绘图碰撞痕迹单位面积、绘图碰撞痕迹数及绘图评价范围面积进行计算；第二计算过程为将具有上述绘图碰撞痕迹单位面积的碰撞痕迹之图形仅以上述绘图碰撞痕迹数在上述的绘图评价范围面积中显示而进行必要的计算；显示或打印过程将第二计算过程的计算结果和上述碰撞痕迹率通过绘图装置进行显示或打印打印。权利要求2中所述的碰撞痕迹分布图的绘制方法，即利用计算机模拟绘制喷丸处理方法中处理面上的碰撞痕迹分布图的方法，其特征在于，此方法包括，碰撞痕迹率输入过程将碰撞痕迹率输入计算机；碰撞痕迹存在比计算过程由输入的碰撞痕迹率，利用理论公式C＝100{1-exp(-A·N/As)}计算碰撞痕迹存在比K，式中C碰撞痕迹率(％)，A碰撞痕迹单位面积(平方毫米)，N碰撞痕迹数(个·平方毫米·秒)，As评价范围面积(平方毫米)，K碰撞痕迹存在比AN/As；第二输入过程将绘图碰撞痕迹单位面积、绘图碰撞痕迹数以及绘图评价范围面积的所有因素中，至少将其中两个输入计算机；第三计算过程由输入的绘图碰撞痕迹单位面积、绘图碰撞痕迹数以及绘图评价范围面积中至少两个因素，利用前面算出的碰撞痕迹存在比，计算利用绘图装置绘制碰撞痕迹分布状态图所必要的绘图碰撞痕迹单位面积、绘图碰撞痕迹数以及绘图评价范围面积；第四计算过程为将具有上述绘图碰撞痕迹单位面积的碰撞痕迹的图形仅用上述绘图碰撞痕迹数在上述的绘图评价范围面积中显示而进行必要的计算；显示或打印过程将第四计算过程的计算结果和上述碰撞痕迹率通过绘图装置进行显示或打印。在喷丸处理过程中按照设定的碰撞痕迹生成条件利用计算机都可以对产品的碰撞痕迹率和碰撞痕迹分布图进行模拟绘制，因此不需要进行实际的喷丸处理过程，仅仅在桌面上即可对产品的最后的加工结果进行确认，得到非常好的效果。
权利要求3中所述的绘制喷丸处理方法中处理面上的碰撞痕迹分布图的方法，即利用计算机模拟绘制喷丸处理方法中处理面上的碰撞痕迹分布图的方法，其特征在于，此方法包括，第三输入过程将喷丸处理方法的条件输入计算机；碰撞痕迹单位面积计算过程由上述输入的喷丸处理方法的条件，根据经验公式A＝πD2/4以及D＝K1·d·{1-exp(K2·HVa/HVw)}/{1-exp(K3·V)}算出碰撞痕迹单位面积，式中，K1、K2、K3系数(有量纲)，A碰撞痕迹单位面积(平方毫米)，D碰撞痕迹直径(毫米)，HVa喷射材料的硬度(HV)，d喷射材料的粒径(毫米)，v喷射速度(米/秒)，HVw处理对象的硬度(HV)；碰撞痕迹数计算过程由前面输入计算机中的喷丸处理方法的条件，利用经验公式N＝K4·M/(ρ·d3/6·π)·(t/60)·As计算碰撞痕迹数，式中，K4系数(有量纲)，N碰撞痕迹数(个·平方毫米·秒)，M喷射量(千克/分钟)，t处理时间(秒)，F喷射材料的密度(克/立方厘米)，As评价范围面积(平方毫米)；第二碰撞痕迹率计算过程利用以上得到的碰撞痕迹单位面积、碰撞痕迹数和任意设定的评价范围面积，根据前面的理论公式C＝100{1-exp(-A·N/As)}计算碰撞痕迹率，式中，C碰撞痕迹率(％)，A碰撞痕迹单位面积(平方毫米)，N碰撞痕迹数(个·平方毫米·秒)，As评价范围面积(平方毫米)；第五计算过程利用以上得到的碰撞痕迹单位面积、碰撞痕迹数和任意设定的评价范围面积，计算利用绘图装置绘制碰撞痕迹分布状态图所必要的绘图碰撞痕迹单位面积、绘图碰撞痕迹数以及绘图评价范围面积；第六计算过程为将具有上述绘图碰撞痕迹单位面积的碰撞痕迹的图形仅用上述绘图碰撞痕迹数在上述的绘图评价范围面积中显示而进行必要的计算；显示或打印过程将第六计算过程的计算结果和上述碰撞痕迹率通过绘图装置进行显示或打印。从而按照任意设定的喷丸处理条件，利用计算机都可以对产品的碰撞痕迹率和碰撞痕迹分布图进行模拟绘制，因此，对于各种各样的产品都可以按照希望的碰撞痕迹分布状态简单的设定喷丸处理的条件，达到非常实用的效果。
在以下的实施例中，本发明通过任意设定的喷丸处理条件都可以根据所需要的加工产品的目标碰撞痕迹率，对于各种产品可以获得希望的碰撞痕迹分布状态。亦即本发明是一种对喷丸处理中处理条件的设定方法，其特征在于，由预设的碰撞痕迹单位面积以及一定时间内的碰撞痕迹数，计算达到目标碰撞痕迹率所需的处理时间。
实施例3图9为本发明所使用的喷丸处理系统的说明图。喷丸处理装置包括，输入目标碰撞痕迹率和喷丸处理条件的输入设备1，对喷丸处理条件进行存储的存储设备2，由基于上述存储方法读出的数据计算达到加工产品表面获得目标碰撞痕迹率所需要的处理时间的计算设备3，以及对喷丸处理装置在利用上述计算方法所算出的处理时间内工作进行控制的控制设备4。还具有夹持产品5的夹持设备6，以及正对上述加工产品5并按照上述喷丸处理条件对喷射材料进行加速的喷射材料加速设备J。
喷射材料加速设备J中有供应压缩空气的设备7和与其相连接的压缩空气出气阀8。该压缩空气出气阀8通过加压仓9以及喷射材料存储仓阀门10相连接，通过这样的直接连接将混合部分11连接起来。该压缩空气出气阀8及喷射材料存储仓阀门10与控制设备4进行电气连接。混合部分11与输送管道12及喷嘴13相连，通过喷嘴将喷射材料对产品5进行喷射。其中喷射材料加速设备N可以是这里叙述的使用空气的方法，也可以是不使用空气的方法。
关于在喷丸处理装置中得到处理时间方法的说明。首先在输入过程中，通过上述输入设备1进行输入，在存储设备2中输进碰撞痕迹单位面积、一定时间中的单位评价面积上的碰撞痕迹数、该种情况的处理时间和目标碰撞痕迹率。
计算机由计算设备3，根据从存储设备2中读出的数据计算获得加工产品表面的目标碰撞痕迹率所需的处理时间。将碰撞痕迹单位面积A、每单位面积的碰撞痕迹数N个·平方毫米·秒、评价面积As平方毫米等参数设定为碰撞痕迹单位面积A＝0.24平方毫米、碰撞痕迹数N＝100个·平方毫米·秒、处理时间5秒、评价范围面积As＝100平方毫米、目标碰撞痕迹率C70％，输入计算机。然后根据理论公式C＝100{1-exp(-A·N/As)}计算出达到目标碰撞痕迹率所要求的碰撞痕迹数为500，达到目标碰撞痕迹率所要求的处理时间为5×(500/100)＝25秒。
利用控制设备4对喷丸处理装置按上述计算设备3算出的处理时间工作进行控制。
由此通过输入的碰撞痕迹单位面积、一定处理时间每单位评价面积的碰撞痕迹数和目标碰撞痕迹率即可简单地决定处理时间，并可按照这一时间进行喷丸处理。
实施例4采用与实施例3相同的喷丸处理装置。在该装置中，输入以下的喷丸处理条件，喷射材料粒径、喷射材料密度、喷射材料硬度、喷射量、喷射材料速度、加工产品硬度及目标碰撞痕迹数。由此计算机根据经验公式A＝πD2/4以及D＝K1·d·{1-exp(K2·HVa/HVw)}/{1-exp(K3·V)}算出碰撞痕迹单位面积(碰撞痕迹单位面积计算过程)，基于上面的过程所算出的碰撞痕迹单位面积及目标碰撞痕迹率和任意设定的评价范围面积，由前面的理论公式C＝100{1-exp(-A·N/As)}算出每单位评价面积的碰撞痕迹数。
然后根据上面的计算过程所算出的每单位评价面积的碰撞痕迹数根据经验公式N＝K4·M/(ρ·d3/6·π)·(t/60)·As算出处理时间。
与实施例1相同，计算机由计算设备3，根据从存储设备2中读出的数据计算获得加工产品表面的目标碰撞痕迹率所需的处理时间。然后利用控制设备4对喷丸处理装置按上述计算设备3算出的处理时间工作进行控制。
由此根据输入的喷丸处理条件，喷射材料粒径、喷射材料密度、喷射材料硬度、喷射量、喷射材料速度、加工产品硬度及目标碰撞痕迹数即可简单地决定处理时间，并按该时间进行喷丸处理。
实施例5采用与实施例3相同的喷丸处理装置。在该装置中输入以下的喷丸处理条件，喷射材料粒径、喷射材料密度、喷射材料硬度、处理时间、喷射材料速度、加工产品硬度及目标碰撞痕迹数。计算机根据经验公式A＝πD2/4以及D＝K1·d·{1-exp(K2·HVa/HVw)}/{1-exp(K3·V)}算出碰撞痕迹单位面积(碰撞痕迹单位面积计算过程)，基于上面的过程所算出的碰撞痕迹单位面积及目标碰撞痕迹率和任意设定的评价范围面积由前面的理论公式C＝100{1-exp(-A·N/As)}算出每单位评价面积的碰撞痕迹数。
然后根据上面的计算过程所算出的每单位评价面积的碰撞痕迹数，根据经验公式N＝K4·M/(ρ·d3/6·π)·(t/60)·As算出喷射量。
与实施例1类似，计算机由计算设备3，根据从存储设备2中读出的数据计算获得加工产品表面的目标碰撞痕迹率所需的喷射量。然后利用控制设备4对喷丸处理装置按上述计算设备3算出的喷射量工作进行控制。
由此根据输入的喷丸处理条件，喷射材料粒径、喷射材料密度、喷射材料硬度、处理时间、喷射材料速度、加工产品硬度及目标碰撞痕迹数即可简单地决定喷射量，并按该喷射量进行喷丸处理。
实施例6采用与实施例3相同的喷丸处理装置。在该装置中，输入喷射材料硬度、喷射材料粒径、处理时间、加工产品硬度、喷射量、喷射材料密度及目标碰撞痕迹数作为喷丸处理条件。
由此计算机根据经验公式N＝K4·M/(ρ·d3/6·π)·(t/60)·As算出每单位评价面积的碰撞痕迹数，基于上面的过程所算出的每单位评价面积的碰撞痕迹数及目标碰撞痕迹数和任意设定的评价范围面积，由前面的理论公式C＝100{1-exp(-A·N/As)}算出碰撞痕迹单位面积。
然后根据经验公式A＝πD2/4以及D＝K1·d·{1-exp(K2·HVa/HVw)}/{1-exp(K3·V)}算出喷射材料速度。
与实施例1相似，计算机由计算设备3，根据从存储设备2中读出的数据计算获得加工产品表面的目标碰撞痕迹率所需的喷射材料速度。然后利用控制设备4对喷丸处理装置按上述计算设备3算出的喷射材料速度工作进行控制。
在本实施例中通过因特网上的远程通讯终端将喷射材料硬度、喷射材料粒径、处理时间、加工产品硬度、喷射量、喷射材料密度及目标碰撞痕迹数进行输入。然后利用别处的计算设备进行计算，并将算出的喷射速度返回上述通讯终端，利用这些数据操作喷丸处理装置。
通过输入的喷丸处理条件，即喷射材料粒径、喷射材料密度、喷射材料硬度、喷射量、喷射材料速度、加工产品硬度及目标碰撞痕迹数即可简单地决定喷射材料速度，并按照该喷射速度进行喷丸处理。
而且，不需要进行实际的喷丸处理，可以对喷丸处理条件进行多次测试。借助绘图，可以通过视觉的方法对喷丸处理条件进行简单的评价。
产业化应用的可能性在本发明中喷丸处理方法是指适用于用钢、陶瓷内等材料做成的粒状喷射材料通过利用离心力或流体压力等加速装置高速地喷射在金属、非金属、塑料等材料制成的加工产品的表面上，通过碰撞将其表面的异物去除，并且由于喷射材料的碰撞使得产品表面经过喷丸硬化使其疲劳强度增加，也可用涂料或药剂取代喷射材料通过喷涂装置或药剂喷雾装置进行喷射的过程。
权利要求
1.一种利用计算机模拟绘制喷丸处理方法中处理面上的碰撞痕迹分布图的方法，其特征在于，此方法包括，第一输入过程将碰撞痕迹单位面积、碰撞痕迹数和评价范围的面积输入计算机，第一碰撞痕迹率计算过程由输入的碰撞痕迹单位面积、碰撞痕迹数和评价范围的面积，根据理论公式C＝100{1-exp(-A·N/As)}计算出碰撞痕迹率，式中C碰撞痕迹率(％)A碰撞痕迹单位面积(平方毫米)N碰撞痕迹数(个·平方毫米·秒)As评价范围面积(平方毫米)，第一计算过程由前面所输入的碰撞痕迹单位面积、碰撞痕迹数和评价范围的面积，计算利用绘图装置绘制碰撞痕迹分布状态所必要的绘图碰撞痕迹单位面积、绘图碰撞痕迹数及绘图评价范围面积，第二计算过程为将具有上述绘图碰撞痕迹单位面积的碰撞痕迹的图形仅以上述绘图碰撞痕迹数在上述的绘图评价范围面积中显示而进行必要的计算，显示或打印过程将第二计算过程的计算结果和上述碰撞痕迹率通过绘图装置进行显示或打印。
2.一种利用计算机模拟绘制喷丸处理方法中处理面上的碰撞痕迹分布图的方法，其特征在于，此方法包括，碰撞痕迹率输入过程将碰撞痕迹率输入计算机，碰撞痕迹存在比计算过程由输入的碰撞痕迹率，利用理论公式C＝100{1-exp(-A·N/As)}计算碰撞痕迹存在比K，式中C碰撞痕迹率(％)A碰撞痕迹单位面积(平方毫米)N碰撞痕迹数(个·平方毫米·秒)As评价范围面积(平方毫米)K碰撞痕迹存在比AN/As第二输入过程将绘图碰撞痕迹单位面积、绘图碰撞痕迹数以及绘图评价范围面积中的至少两个输入计算机，第三计算过程由输入的绘图碰撞痕迹单位面积、绘图碰撞痕迹数以及绘图评价范围面积中至少两个因素和前面算出的碰撞痕迹存在比，计算利用绘图装置绘制碰撞痕迹分布状态图所必要的绘图碰撞痕迹单位面积、绘图碰撞痕迹数以及绘图评价范围面积，第四计算过程为将具有上述绘图碰撞痕迹单位面积的碰撞痕迹的图形仅以上述绘图碰撞痕迹数在上述的绘图评价范围面积中显示而进行必要的计算，显示或打印过程将第四计算过程的计算结果和上述碰撞痕迹率通过绘图装置进行显示或打印。
3.一种利用计算机模拟绘制喷丸处理方法中处理面上的碰撞痕迹分布图的方法，其特征在于，此方法包括，第三输入过程将喷丸处理方法的条件输入计算机，碰撞痕迹单位面积计算过程由上述输入的喷丸处理方法的条件，根据经验公式A＝πD2/4以及D＝K1·d·{1-exp(K2·HVa/HVw)}/{1-exp(K3·V)}算出碰撞痕迹单位面积，式中K1、K2、K3系数(有量纲)A碰撞痕迹单位面积(平方毫米)D碰撞痕迹直径(毫米)，HVa喷射材料的硬度(HV)d喷射材料的粒径(毫米)v喷射速度(米/秒)HVw处理对象的硬度(HV)碰撞痕迹数计算过程由前面输入计算机中的喷丸处理方法的条件，利用经验公式N＝K4·M/(ρ·d3/6·π)·(t/60)·As计算碰撞痕迹数，式中K4系数(有量纲)N碰撞痕迹数(个·平方毫米·秒)M喷射量(千克/分钟)，t处理时间(秒)F喷射材料的密度(克/立方厘米)As评价范围面积(平方毫米)第二碰撞痕迹率计算过程利用计算得到的碰撞痕迹单位面积、碰撞痕迹数和任意设定的评价范围面积，根据前面的理论公式C＝100{1-exp(-A·N/As)}计算碰撞痕迹率，式中C碰撞痕迹率(％)A碰撞痕迹单位面积(平方毫米)N碰撞痕迹数(个·平方毫米·秒)As评价范围面积(平方毫米)第五计算过程利用计算得到的碰撞痕迹单位面积、碰撞痕迹数和任意设定的评价范围面积，计算利用绘图装置绘制碰撞痕迹分布状态图所必要的绘图碰撞痕迹单位面积、绘图碰撞痕迹数以及绘图评价范围面积，第六计算过程为将具有上述绘图碰撞痕迹单位面积的碰撞痕迹的图形仅以上述绘图碰撞痕迹数在上述的绘图评价范围面积中显示而进行必要的计算，显示或打印过程将第六计算过程的计算结果和上述碰撞痕迹率通过绘图装置进行显示或打印。
4.一种利用计算机模拟绘制喷丸处理方法中处理面上的碰撞痕迹分布图的系统，其特征在于，此系统包括，第一输入装置用于输入碰撞痕迹单位面积、碰撞痕迹数和评价范围面积，第一碰撞痕迹率计算装置用于由输入的碰撞痕迹单位面积、碰撞痕迹数和评价范围面积，根据理论公式C＝100{1-exp(-A·N/As)}计算碰撞痕迹率，第一计算装置用于利用以上输入的碰撞痕迹单位面积、碰撞痕迹数和评价范围面积，计算利用绘图装置绘制碰撞痕迹分布状态图所必要的绘图碰撞痕迹单位面积、绘图碰撞痕迹数以及绘图评价范围面积，第二计算装置用于为将具有上述绘图碰撞痕迹单位面积的碰撞痕迹的图形仅以上述绘图碰撞痕迹数在上述的绘图评价范围面积中显示而进行必要的计算，显示或打印装置是指将第二计算装置的计算结果和上述碰撞痕迹率进行显示的第一绘图装置或者进行打印的第一打印装置。
5.一种利用计算机模拟绘制喷丸处理方法中处理面上的碰撞痕迹分布图的系统，其特征在于，此系统包括，碰撞痕迹率输入装置用于输入碰撞痕迹率，碰撞痕迹存在比计算装置用于由输入的碰撞痕迹率，根据理论公式C＝100{1-exp(-A·N/As)}计算碰撞痕迹存在比，第二输入装置用于输入绘图碰撞痕迹单位面积、绘图碰撞痕迹数以及绘图评价范围面积中的至少两个，第三计算装置用于由输入的绘图碰撞痕迹单位面积、绘图碰撞痕迹数以及绘图评价范围面积中的至少两个和利用前面算出的碰撞痕迹存在比，计算利用绘图装置绘制碰撞痕迹分布状态图所必要的绘图碰撞痕迹单位面积、绘图碰撞痕迹数以及绘图评价范围面积，第四计算装置用于为将具有上述绘图碰撞痕迹单位面积的碰撞痕迹的图形仅以上述绘图碰撞痕迹数在上述的绘图评价范围面积中显示而进行必要的计算，显示或打印装置是指将第四计算装置的计算结果和上述碰撞痕迹率进行显示的第二绘图装置或者进行打印的第二打印装置。
6.一种利用计算机模拟绘制喷丸处理方法中处理面上的碰撞痕迹分布图的系统，其特征在于，此系统包括，第三输入装置用于输入喷丸处理方法各种条件，碰撞痕迹单位面积计算装置用于由输入的喷丸处理方法的条件，根据经验公式A＝πD2/4以及D＝K1·d·{1-exp(K2·HVa/HVw)}/{1-exp(K3·V)}算出碰撞痕迹单位面积，碰撞痕迹数计算装置用于利用经验公式N＝K4·M/(ρ·d3/6·π)·(t/60)·As计算碰撞痕迹数，第二碰撞痕迹率计算装置用于利用计算得到的碰撞痕迹单位面积、碰撞痕迹数和任意设定的评价范围面积，根据前面的理论公式C＝100{1-exp(-A·N/As)}计算碰撞痕迹率，第五计算装置用于利用计算得到的碰撞痕迹单位面积、碰撞痕迹数和人为设定的评价范围面积，计算利用绘图装置绘制碰撞痕迹分布状态图所必要的绘图碰撞痕迹单位面积、绘图碰撞痕迹数以及绘图评价范围面积，第六计算装置用于为将具有上述绘图碰撞痕迹单位面积的碰撞痕迹的图形仅以上述绘图碰撞痕迹数在上述的绘图评价范围面积中显示而进行必要的计算，显示或打印装置是指将第六计算装置的计算结果和上述碰撞痕迹率进行显示的第三绘图装置或者进行打印的第三打印装置。
7.一种喷丸处理方法中处理条件的设定方法，其特征在于，由预设的碰撞痕迹单位面积和一定时间内的碰撞痕迹数，计算得到目标碰撞痕迹率所需的处理时间。
8.一种喷丸处理方法中处理条件的设定方法，其特征在于，此方法包括，由预设的喷射材料硬度、喷射材料粒径、喷射材料喷射速度、处理对象硬度、计算碰撞痕迹单位面积的过程，根据要求的碰撞痕迹率计算必要的碰撞痕迹数的过程，由碰撞痕迹数、喷射量、喷射材料密度及上述喷射材料粒径计算处理时间的过程。
9.一种喷丸处理装置，其特征在于，此装置包括，输入目标碰撞痕迹率以及喷丸处理方法中的处理条件的输入设备，存储喷丸处理方法中的处理条件的存储设备，根据存储设备中的数据计算处理时间以获得目标碰撞痕迹率的计算设备，对喷丸处理装置按上述计算设备算出的处理时间工作进行控制的控制设备，适用于这一产品的上述喷丸处理条件下的喷射材料加速设备。
10.一种喷丸处理装置，此装置包括，对喷丸处理装置在所定的处理时间内对产品表面进行喷丸处理工作进行控制的控制设备，与适用于本产品的上述喷丸处理条件下的喷射材料加速设备，其特征在于，包括能根据上述处理时间的目标碰撞痕迹率、任意喷丸处理条件下的碰撞痕迹单位面积和一定时间内的碰撞痕迹数，计算达到上述产品表面上的碰撞痕迹率所需要的处理时间的计算设备。
11.一种喷丸处理装置，此装置中的计算设备使用权利要求7或8所述的处理条件的设定方法，其特征在于，此装置包括，输入目标碰撞痕迹率以及喷丸处理方法处理条件的输入设备，存储喷丸处理方法中的处理条件的存储设备，根据存储设备中的数据计算处理时间以获得目标碰撞痕迹率的计算设备，对喷丸处理装置按上述计算设备算出的处理时间工作进行控制的控制设备，适用于这一产品的上述喷丸处理条件下的喷射材料加速设备。
12.一种喷丸处理装置，该装置中的计算设备使用权利要求7或8所述的处理条件的设定方法，其包含对喷丸处理装置在所定的处理时间内对产品表面进行喷丸处理工作进行控制的控制设备，以及适用于本产品的上述喷丸处理条件下的喷射材料加速设备，其特征在于，此装置还包括，能根据上述处理时间的目标碰撞痕迹率、任意喷丸处理条件下的碰撞痕迹单位面积和一定时间内的碰撞痕迹数，计算达到上述产品表面上的碰撞痕迹率所需要的处理时间的计算设备。
13.一种喷丸处理方法中处理条件的设定方法，其特征在于，此方法包括，由预设的喷射材料硬度、喷射材料粒径、喷射材料喷射速度、处理对象硬度，计算碰撞痕迹单位面积的过程，计算为获得目标碰撞痕迹率所必要的碰撞痕迹数的过程，由碰撞痕迹数、处理时间、喷射材料密度及上述喷射材料粒径计算喷射量的过程。
14.一种喷丸处理方法中处理条件的设定方法，其特征在于，此方法包括，由预设的喷射材料喷射量、处理时间、喷射材料密度、喷射材料粒径，计算碰撞痕迹数的过程，计算为获得目标碰撞痕迹率所必要的碰撞痕迹单位面积的过程，由碰撞痕迹单位面积、喷射材料硬度、上述喷射材料粒径、处理对象硬度计算喷射材料喷射速度的过程。
15.一种喷丸处理装置，此装置包含根据所定的处理时间、喷射材料喷射量和喷射材料喷射速度，对喷丸处理装置在产品表面进行喷丸处理工作进行控制的控制设备，以及适用于本产品的上述喷丸处理条件下的喷射材料加速设备，其特征在于，还包括，能根据上述处理时间的目标碰撞痕迹率、任意喷丸处理条件下的碰撞痕迹单位面积和一定时间内的碰撞痕迹数，计算达到上述产品表面上的碰撞痕迹率所需要的处理时间的计算设备。
16.一种如权利要求15所述的喷丸处理装置，其特征在于，上述计算设备中喷丸处理条件由下列相关表达式进行计算(1)碰撞痕迹数＝f(喷射量、处理时间、喷射材料密度、喷射材料粒径)(2)目标碰撞痕迹率＝f(碰撞痕迹数、碰撞痕迹单位面积)(3)碰撞痕迹单位面积＝f(喷射材料硬度、喷射材料粒径、喷射材料喷射速度、处理对象硬度)
17.一种如权利要求8、13或14所述的喷丸处理方法中处理条件的设定方法，其特征在于，给定的喷射量、处理时间、喷射材料密度、喷射材料粒径，喷射材料硬度、喷射材料喷射速度、处理对象硬度、碰撞痕迹数和要求的碰撞痕迹率都可以通过接入网络的通信终端进行输入，在别的地方通过一定的计算装置进行计算，得到的处理时间、喷射量、喷射速度返回输入终端。
全文摘要
喷丸处理过程中，由给定的碰撞痕迹生成条件和喷丸处理条件，及产品的碰撞痕迹率提供了对处理条件进行简单地设定的方法以及装置。方法是由预设的碰撞痕迹单位面积以及一定时间中的碰撞痕迹数得到目标碰撞痕迹率计算处理时间、喷射量、喷射材料速度。由预设的喷射材料硬度、喷射材料粒径、喷射材料速度、加工产品硬度计算碰撞痕迹单位面积的计算过程与由预设的目标碰撞痕迹率算出必要的碰撞痕迹数的计算过程，与由碰撞痕迹数、喷射量、喷射材料密度和上述喷射材料粒径，计算处理时间的计算过程。
文档编号B24C1/00GK1688413SQ03824618
公开日2005年10月26日 申请日期2003年8月28日 优先权日2002年8月28日
发明者岩田恭一 申请人:新东工业株式会社