典型表面常見的加工誤差分析.doc

1、教 師班級及授課日期授 課時 數(shù)5基 本課 題模塊三任務二 典型表面常見的加工誤差分析教學目的掌握外力引起的加工誤差掌握內(nèi)應力引起的加工誤差掌握誤差復映規(guī)律的定義掌握加工誤差的分析方法教 具 及掛 圖重 點 及難 點掌握加工誤差的分析方法教學方 法講 授教 學環(huán) 節(jié)教 學 內(nèi) 容一、組織教學二、復習提問1、機械加工精度的定義及內(nèi)容？2、獲得尺寸精度的方法？3、獲得形狀精度的方法？4、影響加工精度的因素，原始誤差的分類？三、講授新課任務導入：由于機械加工過程中工件受到外力、內(nèi)力、工藝裝備、環(huán)境因素以及人為因素等影響，不可避免出現(xiàn)加工誤差。加工誤差最終反映在零件的已加工表面上，如果這種加工誤差超出

2、了零件的技術要求，就會出現(xiàn)廢品。零件加工過程中一旦出現(xiàn)質(zhì)量問題，必須分析原因，提出改進措施。中國做為制造中心，如果出現(xiàn)質(zhì)量問題，很多情況下都會是批量質(zhì)量事故。研發(fā)系統(tǒng)普遍采用項目管理制，項目費的高低與項目質(zhì)量問題、進度等息息相關。汽車召回(RECALL)，就是投放市場的汽車，發(fā)現(xiàn)由于設計或制造方面的原因存在缺陷，不符合有關的法規(guī)、標準，有可能導致安全及環(huán)保問題，廠家必須及時向國家有關部門報告該產(chǎn)品存在問題、造成問題的原因、改善措施等，提出召回申請，經(jīng)批準后對在用車輛進行改造，以消除事故隱患。目前實行汽車召回制度的國家有美國、日本、加拿大、英 國、澳大利亞等。如一汽-大眾汽車有限公司、大眾進口汽

3、車銷售有限公司從2009年10月7日起，召回部分裝備6速DSG雙離合自動變速箱的09款國產(chǎn)邁騰、進口奧迪TT、進口大眾EOS、CC、R36、R36 Variant及GTI轎車，涉及車輛數(shù)量總計2760輛。 本次召回涉及部分裝備DSG變速箱的車輛，由于油液溫度傳感器可能向控制單元發(fā)送錯誤的溫度信號，有可能導致控制單元啟動變速箱保護模式，暫時中斷動力輸出。故障發(fā)生時，儀表板上的檔位指示燈會閃爍，同時剎車踏板指示燈亮起。一汽-大眾、大眾進口將對召回范圍內(nèi)的車輛進行免費維修，更新變速箱控制單元程序。吉利控股集團浙江豪情汽車制造有限公司自2009年9月20日起，召回2008年12月25日至2009年2月

4、14日期間生產(chǎn)的部分遠景JL7180型汽車，涉及車輛總計2175輛。本次召回范圍內(nèi)的車輛，由于動力轉向器進出油管總成中回油管連接處扣鉚工藝原因，造成部分回油管扣鉚深度過大，導致軟管損壞而產(chǎn)生漏油，進而導致轉向助力不足，方向操作困難，影響駕駛安全。吉利汽車將為用戶免費更換動力轉向器進出油管總成。本任務主要針對典型表面常見的加工誤差進行分析，研究如何減小加工誤差，提高零件的加工質(zhì)量。任務實施：一、機械加工誤差：加工精度和加工誤差是從不同角度來評定零件加工后的幾何參數(shù)準確程度，加工精度的高與低是用加工誤差的大小來判定的。加工誤差越小，加工精度就越高；反之越低。加工誤差是指加工后零件的實際幾何參數(shù)（尺

5、寸、形狀和表面的相互位置）對理想幾何參數(shù)的偏離程度。在實際加工過程中是無法消除加工誤差的，也沒有必要把每個零件加工得絕對精確。在滿足零件使用性能的前提下，可以允許零件有一定的加工誤差，這種誤差的大小是由設計人員根據(jù)零件的使用要求給出一個合理的范圍，即公差，一般用經(jīng)濟精度來衡量。經(jīng)濟精度是指在正常的條件下能實現(xiàn)的精度。機械加工工人根據(jù)零件的設計要求，利用現(xiàn)有的生產(chǎn)條件，采取適當?shù)墓に嚪椒▽⒘慵庸こ鰜?，質(zhì)量檢驗人員根據(jù)零件的圖樣要求進行檢驗。二、外圓表面常見的加工誤差與控制：1、腰鼓形圓柱度誤差：1）基本形式 兩端小中間大2）形成原因 主要發(fā)生在細長軸加工中，加工細長軸時，機床的剛度相對大，變形

6、可忽略不計，而工件的剛度小，變形主要發(fā)生在工件。在外力的綜合作用下，工件的加工誤差主要是由于加工過程中工件彎曲造成的。造成工件彎曲的主要因素有三個方面，一方面是背向力Fp將工件頂彎，另一方面是軸向切削力壓迫工件，造成壓桿不穩(wěn)定彎曲，第三方面是由切削熱引起工件的熱伸長，當尾座使用剛性頂尖時便會約束工件的伸長，使工件干涉彎曲。在三方面因素的共同作用下，工件因彈性變形而出現(xiàn)彎曲“讓刀”現(xiàn)象，在工件的全長上切削時，背吃刀量由大到小，再由小到大，最終使工件產(chǎn)生腰鼓形圓柱度誤差。3）改進措施A 增加工件的剛度 采用跟刀架，增加工件的剛度，可以有效減小工件的彈性變形；B 增大主偏角 背向力Fp是造成工件變形

7、的主要原因，F(xiàn)p=Fc cos r 增大主偏角可以減小Fp，從而減小工件變形；（刀具相關內(nèi)容：主偏角、副偏角、前角、后角等）C 避免出現(xiàn)工件軸向約束 采用彈性頂尖，保證工件受熱伸長時有一定的空間；D 采用反向進給 變軸向壓力為軸向拉力 進給方向由卡盤指向位置，軸向力對工件的作用是拉伸而不是壓縮，同時，尾座應用彈性回轉頂尖，既可消除軸向切削力把工件從切削點到尾座頂尖間的壓彎問題，又可消除熱伸長而引起的彎曲變形。2、馬鞍形圓柱度誤差： 1）基本形式 兩端大中間小2）形成原因 有以下三個方面A 加工細長軸時，當主偏角r在090時，背向力Fp向外，使細長軸向外產(chǎn)生彎曲變形，以至產(chǎn)生向外“讓刀”現(xiàn)象。如

8、果r在90180范圍，則背向力Fp向內(nèi)，使細長軸向刀具一側彎曲變形，以至產(chǎn)生“扎刀”現(xiàn)象。在工件的全長上切削時，背吃刀量由小到大，再由大到小，以至使工件產(chǎn)生；B 加工粗短軸時，在車床采用兩頂尖支承短而粗的工件進行車削時，因為工件剛度大，受力變形很小，可略去不計，機床的精度對工件加工精度的影響變得突出。工藝系統(tǒng)的變形主要是主軸箱、尾座和刀架的編寫。在背向力Fp的作用下，主軸箱、尾座和刀具都發(fā)生位移，實驗證明，在粗短軸全長上加工時，當?shù)毒呖拷沧鶗r，尾座的位移量較大；當?shù)毒呖拷鬏S箱時，主軸箱的位移量較大；當?shù)毒呶挥诠ぜ虚g時，尾座和主軸箱的水平位移量最小，最終形成馬鞍形誤差；C 機床誤差引起 如

9、果車床的導軌與主軸回轉軸線在垂直面內(nèi)的平行度存在誤差，加工出來軸的外表面就會形成雙曲面回轉體，也就是通常所說的馬鞍形誤差。3）改進措施A 對于細長軸加工時形成的馬鞍形誤差，可采用與腰鼓形加工誤差改進措施相同的方法；B 對于粗短軸加工時形成的馬鞍形誤差，可通過改進刀具幾何參數(shù)、減小切削深度來減小徑向切削力，以及增強機床剛度等方面采取措施；C 對于機床誤差形成的馬鞍形誤差，應加強機床導軌的保護與保養(yǎng)，以減少導軌磨損，延長導軌的使用壽命。定期檢修，保證機床的精度。3、錐形圓柱度誤差：1）基本形式 一頭大一頭小2）形成原因 有以下三個方面A 車床導軌與主軸回轉軸線在水平面內(nèi)存在平行度誤差，加工出來的軸

10、就會產(chǎn)生錐度誤差；B 車床尾座中心線與主軸回轉軸線不在同一直線上。如果車床尾座中心線向遠離刀具一側偏移，則加工出來的軸就產(chǎn)生左小右大的錐形誤差；反之，若車床尾座中心線向靠近刀具一側偏移，則加工出來的軸的左大右?。籆 主軸純角度擺動 是指主軸實際回轉軸線與平均回轉軸線成一定的傾斜角度，但其交點位置固定不變的運動。3）改進措施A 定期檢修機床，保證機床導軌與主軸回轉軸線在水平面內(nèi)的平行度符合要求；B 在使用車床前，應檢查尾座中心線與主軸回轉軸線是否在同一直線上；C 調(diào)整主軸軸承間隙，消除主軸純角度擺動。4、毛坯誤差復映：復映：重復地反映出來 1）基本形式 工件已加工表面的誤差與毛坯形狀誤差相似2）

11、形成原因 因毛坯形狀誤差造成切削力大小變化引起加工誤差3）改進措施 改進工藝措施，增加進給次數(shù)，采用誤差分組法加工在車床上加工短軸時，當工藝系統(tǒng)確定后，一般來說其剛度近于不變，刀具與工件之間相對正確位置的改變通常由于外力的作用造成的。在加工有橢圓形狀誤差的軸時，加工前將刀尖調(diào)整到規(guī)定尺寸位置，車削時工件每轉一轉，切削深度將不斷變化。當車到有橢圓形狀誤差毛坯的長軸處理論切削深度最大，此時切削力最大，工藝系統(tǒng)的變形也最大；而當車到橢圓的短軸處時理論切削深度最小，此時切削力最小，工藝系統(tǒng)的變形也最小。由于切削深度變化導致徑向切削力的相應變化，并在Fmax和Fmin之間往復變化。當系統(tǒng)的剛度不變時，這

12、種變化的切削力作用在工藝系統(tǒng)上，使工藝系統(tǒng)在這種變化的切削力作用下發(fā)生相應的變形。 在切削過程中，由于毛坯本身的幾何形狀誤差或材料的硬度不均勻，引起切削力的不斷變化，促使工藝系統(tǒng)產(chǎn)生相應的變形，這種變形最終改變了刀尖與工件間原來已調(diào)整好的相對位置，造成在工件表面保留了與毛坯表面相似的形狀誤差，這種現(xiàn)象稱為毛坯誤差復映。（在加工過程中，由于工件毛坯加工余量或材料硬度的變化，引起切削力和工藝系統(tǒng)受力變形的變化，因而使工件產(chǎn)生的變形。）5、直線度誤差：1）基本形式 軸的回轉中心線不成一直線，彎曲變形2）形成原因 A 工件在加工過程中，需要切除掉大量金屬，因而會產(chǎn)生較大的切削力和切削熱，同時也需要較大

13、的夾緊力，在這些力和熱的共同作用下，引起零件產(chǎn)生彎曲變形；B 經(jīng)過粗加工、半精加工后，零件的外形與毛坯的外形發(fā)生了很大的變化，零件的內(nèi)應力重新分布，導致零件發(fā)生彎曲變形。3）改進措施A 劃分加工階段，使零件的變形發(fā)生在粗加工、半精加工階段，以便在精加工階段得以修正；B 在加工工藝過程中安排退火、時效等熱處理工藝，消除內(nèi)應力，減小工件的完全變形；C 改進刀具幾何形狀，適當增大主偏角，采用硬質(zhì)材料刀具，減小徑向切削分力，控制零件的彎曲變形。6、同軸度誤差：1）基本形式 被測兩軸頸的軸線不在同一直線上2）形成原因 A 選擇工藝方法不當。如果采用中間大直徑表面為定位基準裝夾加工一端后，再掉頭裝夾加工另

14、一端，這時由于安裝誤差造成加工后兩軸頸之間產(chǎn)生同軸度誤差；B 加工時選擇的基準不一致。如果加工軸頸一端采用大徑外圓定位，加工另一端采用兩中心孔定位，則加工時由于選擇的基準不一致而導致兩軸頸之間產(chǎn)生同軸度誤差。C 機床精度低也是造成同軸度誤差的原因之一。3）改進措施A 加工兩端軸頸均采用兩中心孔作為統(tǒng)一的定位基準，并在精加工之前修正中心孔，提高定位基準的定位精度，可以有效提高兩軸頸的同軸度。B 保證機床精度能夠滿足零件的加工精度要求。三、內(nèi)圓表面常見的加工誤差與控制 1、圓度誤差：1）基本形式 在橫截面上孔的形狀變成橢圓或產(chǎn)生其他形式的圓度誤差2）形成原因 常發(fā)生在使用鏜床加工零件內(nèi)孔的情況下，

15、在鏜床上加工孔時造成圓度誤差的原因有：A 主軸純徑向跳動造成橢圓狀圓度誤差 主軸的純徑向跳動是指主軸實際回轉軸線相對于主軸回轉軸線在空間作平行移動。在鏜床上加工孔時，主軸純徑向跳動導致中心線在x坐標方向作簡諧振動，主軸每轉一周其軸心線在x坐標軸上振動一個周期，最終鏜出的孔呈橢圓形；B 主軸的純角度擺動造成橢圓狀圓度誤差 主軸的純角度擺動誤差對工件的形狀精度影響很大，鏜孔時，孔將呈橢圓形。3）改進措施A 提高主軸回轉運動精度 除了提供機床的制造精度外，在日常使用過程中，需要經(jīng)常維護機床精度，及時調(diào)整主軸間隙，保持機床處于良好的工作狀態(tài)；B 設法使回轉精度不依賴于機床主軸。如在鏜床上加工箱體類零件

16、的孔時，可采用鏜模夾具加工，刀桿與主軸為浮動聯(lián)接，這些措施使得刀桿的回轉精度與機床主軸回轉精度無關，工件的加工精度僅由刀桿和導套的配合質(zhì)量決定，保證工件的加工精度。2、圓柱度誤差：1）基本形式 在全長上呈錐度或其他形式的圓柱度誤差2）形成原因 當在內(nèi)圓磨床以橫向切入法磨孔時，由于內(nèi)圓磨頭呈懸臂狀態(tài)，主軸受力后因剛度不足產(chǎn)生彎曲變形，工件孔會出現(xiàn)帶錐度的圓柱度誤差。3）改進措施A 在滿足工藝要求的情況下盡量減小刀具的懸臂長度，提高刀架剛度。B 適當減小背吃刀量，減小變形敏感方向的切削分力。C 采用縱磨法加工。3、垂直度誤差：1）基本形式 端面與內(nèi)孔的軸線不垂直2）形成原因 機床主軸的純軸向竄動。

17、機床主軸的純軸向竄動對內(nèi)、外圓加工沒有影響，但所加工的端面卻與內(nèi)外圓不垂直。主軸每轉一周，就要沿軸向竄動一次，向前竄動的半周中形成右螺旋面，而向后竄動的半周中形成左螺旋面，最后切出如同端面凸輪一樣的形狀，并在端面中心附近出現(xiàn)一個凸臺。在加工端面時，由于主軸每轉一周就要沿軸向竄動一次，會使車出的端面與內(nèi)孔軸線不垂直。3）改進措施A 對采用滾動軸承支承的主軸，需對滾動軸承進行預緊，可以消除主軸的軸向間隙，并產(chǎn)生微量過盈，提高軸承的接觸剛度，從而提高主軸的回轉精度。B 對采用滑動軸承支承的主軸，則需調(diào)整主軸端的調(diào)整螺母，消除軸向間隙。端面與回轉表面軸線的垂直度誤差不只發(fā)生在內(nèi)圓表面加工，同樣也會發(fā)生

18、在外圓表面加工，處理方法相同。四、平面常見的加工誤差與控制 1、基本形式 平面度誤差2、形成原因 A 導軌在垂直面內(nèi)的直線度誤差 在平面磨床、銑床和龍門刨床上加工平面時，由于導軌在垂直面內(nèi)（垂直方向為誤差敏感方向）的直線度誤差，在加工過程中，刀具在平面的全長上會高低起伏，導軌誤差將直接反映到被加工的零件平面上，造成平面度誤差；B 工件不均勻受熱 在銑、刨、磨平面時，工件都是單面受熱，由于工件上下表面之間溫差產(chǎn)生的熱效應導致零件彎曲變形，造成平面度誤差；C 內(nèi)應力引起彎曲變形 加工過程中，內(nèi)應力重新分布引起彎曲變形，也會造成平面度誤差；D 裝夾不當引起彎曲變形 裝夾方法或夾緊部位不當，將會引起夾

19、緊變形，產(chǎn)生加工誤差。在平面磨床上加工薄板工件，如果直接將工件放工作臺上并采用電磁鐵吸力夾緊，因翹曲無法磨平而導致平面度誤差。3）改進措施A 平時注意維護機床導軌，減小磨損，如果導軌磨損導致工件超出規(guī)定精度范圍，應及時修理，恢復機床精度；B 在磨削工件時，使用冷卻液；C 劃分加工階段，并在粗加工、半精加工后松開工件，安排適當?shù)膶嵭幚恚荒ハ鞅“骞ぜr，在工件與電磁工作臺之間墊一薄橡皮，即可將工件磨平。五、齒輪常見的加工誤差與控制 1、齒形誤差：1）基本形式 齒形與漸開線不相符。標準漸開線齒輪的齒形應該是漸開線，所謂漸開線是指在平面上，一條動直線（發(fā)生線AB），沿著一個固定的基圓作純滾動時，此直

20、線上一點（K）的軌跡稱為圓的漸開線。標準漸開線齒輪的每一個齒都是由兩條對稱的漸開線組成的。由于有原始誤差的存在，加工后實際齒形并非漸開線，而是由若干短線組成的折線。2）形成原因A 當采用成形法加工時，成形刀具的制造誤差引起齒形誤差；B 加工原理誤差 當采用展成法加工時，齒廓是由滾刀作展成切削運動而加工出來的。 滾刀的基本蝸桿有：漸開線、阿基米德和法向直廓三種。從理論上講，加工漸開線齒輪應用漸開線蝸桿，但其制造困難。而阿基米德蝸桿軸向剖面的齒形為直線，容易制造，生產(chǎn)中常用阿基米德蝸桿滾刀代替漸開線蝸桿滾刀，由于滾刀切削刃形狀誤差，滾齒時會直接引起加工誤差。同時，由于滾刀切削刃數(shù)有限，滾切出的齒形不是連續(xù)光滑的漸開線，而是由若干短線組成的折線。C 滾刀的制造誤差和機床