機(jī)械制造質(zhì)量要點(diǎn)

1、教學(xué)單元3 機(jī)械制造質(zhì)量一、機(jī)械制造質(zhì)量概述企業(yè)生產(chǎn)過程中，產(chǎn)品質(zhì)量被視作企業(yè)的生命線。產(chǎn)品質(zhì)量無論是對(duì)企業(yè)，還是對(duì)用戶，甚至對(duì)一個(gè)國(guó)家都有著重要的影響。用現(xiàn)代的質(zhì)量觀念來看，產(chǎn)品的高質(zhì)量是指產(chǎn)品在性能、可靠性、安全性、適應(yīng)性、經(jīng)濟(jì)性、實(shí)時(shí)性等方面全面滿足顧客需求，而要想實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的高質(zhì)量，就應(yīng)有相應(yīng)的設(shè)計(jì)質(zhì)量、制造質(zhì)量及服務(wù)質(zhì)量。其中，產(chǎn)品制造質(zhì)量是非常關(guān)鍵的重要的一環(huán)。1、產(chǎn)品制造質(zhì)量?jī)?nèi)涵產(chǎn)品制造質(zhì)量一般是指產(chǎn)品達(dá)到設(shè)計(jì)者理解的功能，符合產(chǎn)品設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的程度。它往往取決于兩個(gè)方面的因素：零件制造質(zhì)量及產(chǎn)品裝配質(zhì)量。零件制造質(zhì)量直接影響產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)亦影響著產(chǎn)品裝配質(zhì)量，因此，零件制造質(zhì)量既是產(chǎn)

2、品質(zhì)量的核心又是基礎(chǔ)。零件制造質(zhì)量包含加工精度和表面質(zhì)量?jī)蓚€(gè)方面，裝配質(zhì)量主要指裝配精度。（1）加工精度 指零件加工后的尺寸、形狀及各表面相互位置等參數(shù)的實(shí)際值與理想值相符合的程度，它們之間的偏離程度稱為加工誤差。加工精度的高低通過加工誤差數(shù)值的大小表達(dá)，精度高、誤差??；相反，誤差越大，則精度越低。由于生產(chǎn)中各種因素的影響，即使是同一生產(chǎn)條件下的同一批零件，其加工結(jié)果不可能絕對(duì)準(zhǔn)確和完全一致，即加工誤差不可避免。而從滿足產(chǎn)品工作要求和使用性能的角度出發(fā)，零件也并不要求加工絕對(duì)準(zhǔn)確，而是控制在零件設(shè)計(jì)和使用性能允許范圍之內(nèi)，這便是零件的“合格”。零件的加工精度包括尺寸精度（限制加工表面與其基準(zhǔn)間

3、尺寸誤差不超過一定范圍），幾何形狀精度（限制加工表面宏觀幾何形狀誤差，如圓度、圓柱度、平面度、直線度等），相互位置精度（限制加工表面與其基準(zhǔn)間的相互位置誤差，如平行度、垂直度、同軸度、位置度等）三方面。（2）表面質(zhì)量 指零件經(jīng)加工后表面層的幾何結(jié)構(gòu)和影響所及的與基體金屬性能發(fā)生變異的狀態(tài)。該表面層厚度一般只有0.050.15mm。表面質(zhì)量包含表面的幾何形狀，表面層物理機(jī)械性能的變化以及表面層的其他物理機(jī)械性能的變化幾方面。表面的幾何形狀特征由表面粗糙度和波度組成，見圖1-9。零件表層的起伏與理想光滑平面的微觀偏差為表面粗造度；介于宏觀偏差（以加工精度表達(dá)）與微觀偏差之間的為波度，波度一般由工藝

4、系統(tǒng)的振動(dòng)造成。圖1-9 表面粗糙度和波度表面物理機(jī)械性能的變化主要由三個(gè)方面：表面層的冷作硬化，指加工后的表面層金屬經(jīng)塑性變形硬度提高的現(xiàn)象。生產(chǎn)中一般對(duì)其硬度、深化層的深度及表層硬化的程度（硬度增加量與原基體硬度之比）進(jìn)行考量。表面層內(nèi)殘余應(yīng)力的大小、方向及分布情況。表面層金相組織的改變。表面層其他物理機(jī)械性能的變化主要指極限強(qiáng)度、導(dǎo)熱性和導(dǎo)磁性等變化。2、基準(zhǔn)的概念產(chǎn)品質(zhì)量與產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造質(zhì)量密切相關(guān)，而從產(chǎn)品的設(shè)計(jì)到產(chǎn)品制造的多個(gè)環(huán)節(jié)都涉及到基準(zhǔn)問題，所以，基準(zhǔn)是機(jī)械制造中應(yīng)用廣泛且不可忽略的一個(gè)重要概念?；鶞?zhǔn)指用來確定生產(chǎn)對(duì)象上幾何要素之間的幾何關(guān)系所依據(jù)的那些點(diǎn)、線或面。根據(jù)性質(zhì)

5、的不同，基準(zhǔn)有尺寸基準(zhǔn)和位置基準(zhǔn)兩種，分別用于尺寸的標(biāo)注和表面間相互位置的要求，根據(jù)作用的差異，基準(zhǔn)又分為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)兩大類。設(shè)計(jì)基準(zhǔn)指在設(shè)計(jì)圖紙上用以確定零件間位置關(guān)系及自身結(jié)構(gòu)所采用尺寸（或表面位置）的起始位置，它們可以是點(diǎn)，也可以是線或面。如圖1-10（a）所示的鉆套軸線O-O是各外圓表面及內(nèi)孔的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，端面A是端面B和端面C的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，內(nèi)孔表面D的軸心線是40h6外圓表面的徑向跳動(dòng)和端面B的端面跳動(dòng)的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。同樣，圖1-10（b）中的F面是C面和E面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，也是兩孔垂直度和C面平行度的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)；A面為B面的距離尺寸及平行度設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。圖1-10 基準(zhǔn)分析示例作為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)的點(diǎn)

6、、線、面在工件上不一定具體存在，例如表面的幾何中心、對(duì)稱線、對(duì)稱面等，而常常由某些具體表面來體現(xiàn)，這些具體表面稱為基面。工藝基準(zhǔn)指零件在工藝過程中所采用的基準(zhǔn)。根據(jù)環(huán)節(jié)和作用的不同，工藝基準(zhǔn)又有工序基準(zhǔn)、定位基準(zhǔn)、測(cè)量基準(zhǔn)及裝配基準(zhǔn)之分。（1）工序基準(zhǔn) 指在零件加工圖（工序圖）上用來確定本工序加工表面位置的基準(zhǔn)。如圖1-11（a）所示A為加工表面，母線至A面的距離h為工序尺寸，位置要求為A面對(duì)B面的平行度（沒有標(biāo)出則包括在h的尺寸公差內(nèi)）。所以母線為本工序的工序基準(zhǔn)。有時(shí)確定一個(gè)表面需要幾個(gè)工序基準(zhǔn)。如圖1-11（b）所示，E孔為加工表面，要求其中心線與A面垂直，并與B面及C面保擇距離L1，L

7、2，因此表面A、表面B和表面C均為本工序的工序基準(zhǔn)。圖1-11 工序基準(zhǔn)和工序尺寸（2）定位基準(zhǔn) 指在加工用作工件定位的基準(zhǔn)，是獲得零件尺寸的直接基準(zhǔn)，在加工中占有很重要的地位。加工中若采用未經(jīng)機(jī)械加工的面作工件定位面，則該定位基準(zhǔn)稱粗基準(zhǔn)；已加工過的表面作定位基準(zhǔn)稱精基準(zhǔn)。例如，圖1-10（a）所示的零件的內(nèi)孔套在心軸上加工40h6外圓時(shí)，內(nèi)孔中心線即為定位基準(zhǔn)。加工一個(gè)表面時(shí)，往往需要數(shù)個(gè)定位基準(zhǔn)同時(shí)使用。如圖1-11（b）所示的零件，加工E孔時(shí)，為保證對(duì)A面的垂直度，要用A面作為定位基準(zhǔn)；為保證L1，L2的距離尺寸，用B、C面作為定位基準(zhǔn)。作為定位基準(zhǔn)的點(diǎn)線面在工件上不一定存在，但必須由

8、相應(yīng)的實(shí)際表面來體現(xiàn)。這些實(shí)際存在的表面稱為定位基面。為定位的方便，專門設(shè)計(jì)（還有可能不在零件本體上）的定位基準(zhǔn)稱附加基準(zhǔn)。如軸類零件上專為定位而設(shè)計(jì)的頂尖孔，航空發(fā)動(dòng)機(jī)蝸輪葉片前端的“毛頭”（葉片加工后被切除，見圖1-12）便是典型的附加基準(zhǔn)。圖1-12 渦輪葉片（3）測(cè)量基準(zhǔn) 指在加工中或加工后用來測(cè)量工件形狀、位置和尺寸所用的基準(zhǔn)。如圖1-10（a）所示，以內(nèi)孔套在心軸上去檢驗(yàn)40h6外圓的徑向跳動(dòng)和端面B的端面跳動(dòng)，內(nèi)孔中心線為測(cè)量基準(zhǔn)。（4）裝配基準(zhǔn) 指在裝配時(shí)用來確定零件或部件在產(chǎn)品中相對(duì)位置的基準(zhǔn)。如圖1-11（b）所示的支撐塊，底面F為裝配基準(zhǔn)。二、獲得規(guī)定質(zhì)量的方法獲得零件的

9、規(guī)定質(zhì)量，可選擇的加工方法很多，事實(shí)上，任何一種加工方法能獲得的零件制造質(zhì)量都有一個(gè)相當(dāng)大的范圍。高精度的獲得往往會(huì)以高成本作代價(jià)，不適當(dāng)?shù)母呔纫蠹凹庸し椒ù_定都會(huì)導(dǎo)致加工成本急劇上升。因此，對(duì)不同加工方法達(dá)到的質(zhì)量要求應(yīng)在特定的基礎(chǔ)上充分考慮加工的經(jīng)濟(jì)性。1、經(jīng)濟(jì)精度與經(jīng)濟(jì)粗糙度由大量的資料統(tǒng)計(jì)結(jié)果看，任何一種特定的加工方法，其加工誤差與加工成本之間有著如圖1-13所示的關(guān)系。即：若想獲得較高的加工精度（小的加工誤差）則加工成本則要加大；反之，若使加工成本降低，必然會(huì)帶來誤差的加大、精度的降低。并且，任何一種加工方法都存在一個(gè)不可再小的誤差極限和成本極限。曲線的AB段明顯表達(dá)了加工誤差與

10、加工成本間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。因此，該范圍內(nèi)精度范圍便是該加工方法的經(jīng)濟(jì)精度范圍。圖1-13 加工誤差與加工成本之間的關(guān)系所以，經(jīng)濟(jì)加工精度是在正常生產(chǎn)條件下（采用符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備、工裝，標(biāo)準(zhǔn)的工人技術(shù)等級(jí)，合理的加工時(shí)間），某種加工方法所能達(dá)到的加工精度。同樣，經(jīng)濟(jì)表面粗糙度亦是在正常生產(chǎn)條件下，某種加工方法所能保證的表面粗糙度范圍。書中所提到的加工精度、表面粗糙度均指經(jīng)濟(jì)精度和經(jīng)濟(jì)粗糙度。生產(chǎn)中，各種典型表面的加工方法所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度和經(jīng)濟(jì)粗糙度等級(jí)，在相關(guān)機(jī)械加工工藝手冊(cè)中均能查閱。2、獲得規(guī)定尺寸精度的方法（1）試切法操作工人在每一次走刀前先對(duì)刀，然后通過試切測(cè)量調(diào)整再試切的循環(huán)反復(fù)過程，

11、直到被加工尺寸達(dá)到規(guī)定要求為止的加工方法稱試切法。試切法不需要復(fù)雜的裝置，但生產(chǎn)率較低，加工精度取決于操作者的技術(shù)水平，不穩(wěn)定，通常只適用于單件小批生產(chǎn)。（2）調(diào)整法按規(guī)定的尺寸預(yù)先調(diào)整好刀具和工件在機(jī)床上的相對(duì)位置及進(jìn)給行程，并在一批零件的加工過程中保持這個(gè)相對(duì)位置不變，從而自動(dòng)獲得所需尺寸精度。調(diào)整法又可分為靜調(diào)整法和動(dòng)調(diào)整法兩類。靜調(diào)整法指在不切削的情況下用對(duì)刀塊、樣件、行程擋塊或凸輪來調(diào)整刀具位置。圖1-14為在車床上用行程擋塊來調(diào)整加工的情況。圖1-14 在車床上用行程擋塊來調(diào)整加工動(dòng)調(diào)整法指按試切法加工一個(gè)或一組零件，試切合格，調(diào)整完畢。這種調(diào)整與靜調(diào)整相比，考慮了加工中的影響因素

12、，其精度會(huì)高于靜調(diào)整法。調(diào)整法加工只對(duì)一批零件進(jìn)行抽樣檢查，以助質(zhì)量控制，生產(chǎn)率大大提高，但加工精度取決于調(diào)整過程中的測(cè)量、調(diào)整操作等因素，對(duì)工人技術(shù)水平要求較高。一般適用于大批大量生產(chǎn)。（3）定尺寸刀具法用具有一定尺寸精度的刀具來保證工件被加工部位尺寸。如鉆孔、鉸孔、拉孔和攻絲等。這種方法，通常應(yīng)用于零件的內(nèi)表面加工和批量生產(chǎn)。（4）主動(dòng)測(cè)量法加工中，邊加工邊測(cè)量加工尺寸，達(dá)到加工要求時(shí)，立即停止機(jī)床工作，這種方法稱為主動(dòng)測(cè)量法。圖1-15為在外圓磨床上進(jìn)行主動(dòng)測(cè)量的情況。圖1-15 主動(dòng)測(cè)量法目前，主動(dòng)測(cè)量法已采用在線檢測(cè)及數(shù)字顯示技術(shù)而實(shí)現(xiàn)適時(shí)控制，具有加工精度高、廢品率低、質(zhì)量穩(wěn)定、生

13、產(chǎn)率高的優(yōu)點(diǎn)，主要用于大批量生產(chǎn)。（5）自動(dòng)控制法利用測(cè)量裝置、進(jìn)給裝置和控制系統(tǒng)，使工件在加工過程中，自動(dòng)測(cè)量、進(jìn)給、補(bǔ)償，當(dāng)工件達(dá)到要求的尺寸時(shí)，自動(dòng)停止加工。具體方法有自動(dòng)測(cè)量和數(shù)字控制。這種方法在自動(dòng)加工機(jī)床和生產(chǎn)自動(dòng)線上廣泛應(yīng)用，生產(chǎn)率高工件的尺寸精度易于保證。3、獲得形狀精度的方法（1）軌跡法利用切削運(yùn)動(dòng)中刀具刀尖的運(yùn)動(dòng)軌跡形成工件被加工表面的形狀，如工件外圓車削加工中，工件作旋轉(zhuǎn)主運(yùn)動(dòng)，刀具作軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，刀尖相對(duì)于工件的運(yùn)動(dòng)軌跡即形成了工件的外圓柱面。（2）成形法利用成形刀具刀刃的幾何形狀切削出工件的形狀，這種加工方法中，工件的形狀精度與刀刃的形狀精度和刀具的安裝精度有關(guān)。（3

14、）展成法利用刀具和工件作展成切削運(yùn)動(dòng)時(shí)，刀刃在被加工表面上的包絡(luò)面形成工件的加工表面。這種加工方法，工件的形狀精度與機(jī)床展成運(yùn)動(dòng)中的傳動(dòng)鏈精度有關(guān)。（4）相切法指利用刀具旋轉(zhuǎn)的軌跡切出工件形狀的方法。加工中，刀具與工件表面相切，切削刃運(yùn)動(dòng)軌跡的包絡(luò)形成工件形狀。此時(shí)，刀具尺寸及運(yùn)動(dòng)精度均影響工件形狀精度。4、獲得位置精度的方法機(jī)械加工中，零件表面的相互位置精度主要取決于在裝夾中工件的定位方式按生產(chǎn)批量、加工精度的要求和工件大小，工件的安裝方式主要有兩種。（1）直接找正安裝用劃針、百分表等直接在機(jī)床上找正工件的位置。這種方法工件定位的精度高，但操作比較麻煩，生產(chǎn)的效率低，因此一般只適用于：形狀比較簡(jiǎn)單的零件，采用直接找正安裝，定位方便；生產(chǎn)批量較小，采用夾具不經(jīng)濟(jì)時(shí)，如單件小批生產(chǎn)的加工車間，修理、試制、工具車間等；工件定位精度要求較高，采用夾具不能保證精度時(shí)。（2）劃線找正安裝按用零件圖的設(shè)計(jì)要求，采用劃針、劃規(guī)等劃線工具，在毛坯上先畫出中心線，對(duì)稱線及各待加工表面的加工線，并打上樣沖眼，然后按劃好的線找正工件在機(jī)床上的正確位置。劃線找正安裝精度低又費(fèi)時(shí)，而且對(duì)劃線工的技術(shù)水平要求很高，因此一般只適用于：生產(chǎn)批量較小時(shí)；形狀復(fù)雜，尺寸、重量都很大的工件，如機(jī)床的床身加工，通常都是先在加工位置劃好線，然后按劃線找正、加工；毛坯尺寸公差很大，表面很粗糙，一般無法使用