汽車制造工藝學第四章 工件的機械加工質(zhì)量

1、1234BA567毛坯孔加工線找正線劃線找正安裝8采用符合質(zhì)量標準的設(shè)備、工藝裝備和標準技術(shù)等級工人，不延長加工時間9 機械加工過程中，由機床、工件、夾具和刀具所組成的封閉系統(tǒng)稱為機械加工工藝系統(tǒng)。10工件相對于刀具運動狀態(tài)下的誤差主軸回轉(zhuǎn)誤差導軌導向誤差傳動誤差引起工件加工誤差的根本原因是工藝系統(tǒng)存在著誤差，將工藝系統(tǒng)的誤差稱為工件加工誤差的原始誤差。原始誤差與工藝系統(tǒng)原始狀態(tài)有關(guān)的原始誤差(幾何誤差)與加工過程有關(guān)的原始誤差(過程誤差)原理誤差定位誤差調(diào)整誤差刀具誤差夾具誤差機床誤差工藝系統(tǒng)受力變形（包括夾緊變形）工藝系統(tǒng)受熱變形刀具磨損測量誤差工件殘余應(yīng)力引起的變形工件相對于刀具靜止狀態(tài)

2、下的誤差原始誤差構(gòu)成11SRh空間曲面數(shù)控加工滾刀12xxx2d 刀尖在水平面內(nèi)的運動軌跡不是一條直線，造成工件的軸向形狀誤差（圓柱度誤差）。13 刀尖在垂直平面內(nèi)的運動軌跡也不是一條直線，造成工件的軸向形狀誤差（圓柱度誤差）。可以忽略不計dy2d2yy14BHnr工作臺在運動過程中產(chǎn)生擺動。 刀尖運動軌跡為一條空間曲線，產(chǎn)生加工誤差（圓柱度誤差）。nBH2d例：車床H/B=2/3，n影響很大。15主軸n導軌fL工件產(chǎn)生圓柱度誤差例：車床導軌與主軸平行度誤差： Hx=Ltan 則，工件直徑誤差： d=2Hx=2Ltan16正視圖上導軌與主軸不平行n主軸導軌OBAfABO鞍形（軸剖面內(nèi)為雙曲線）

3、例：車床導軌與主軸平行度誤差：Hy=Ltan 則，工件直徑差：rLrHdy22)tan(2217例：橫向?qū)к壟c主軸夾角： 則，平面度誤差：=(d/2)tannf工件端面產(chǎn)生內(nèi)凹或外凸的平面度誤差18l 純軸向竄動圓柱既有圓柱度誤差，又有圓度誤差圓端面誤差n圓度誤差19車刀后刀面磨損對加工尺寸影響刀具磨損過程20 L0.056F710F7k620H 7g 6YZ 鉆孔夾具誤差分析21工藝系統(tǒng)受力變形引起加工誤差yFJps式中 Js工藝系統(tǒng)剛度； Fp吃刀抗力（切削力法向分力）； y工藝系統(tǒng)位移（切削合力作用下的位移）。22式中 Js 工藝系統(tǒng)剛度； Jjc 機床剛度； Jjj 夾具剛度； Jdj

4、 刀具剛度； Jg 工件剛度。gdjjjjc11111JJJJJs23)(1)(1)(1122推導省略dwtjpjJLxJLxLJyFJ變形隨受力點變化規(guī)律ytywydKFpAABBC C xLFAFByx機床的剛度不是一個定值，而是車刀位置的函數(shù)。因此，由于工藝系統(tǒng)彈性變形的影響，工件沿軸向的直徑將不是一致的。（2）可分別求出各特殊位置機床的剛度，如教材（3-5）式、（3-6）式、（3-7）式和（3-8）式。其中，一般以刀具位于工件中點處的剛度代表機床的剛度，即：）（5-31)11(411)(2dwtjJJJJL24兩頂尖裝夾卡盤裝夾25毛坯夾緊后鏜孔后松開后薄壁工件磨削26不同鏜孔方式27

5、ap1y1ap2y2毛坯希望加工的零件表面實際獲得的零件表面do）。為被吃刀量（切削深度為進給量；何形狀有關(guān)的系數(shù)；為與工件材料、刀具幾有關(guān)的系數(shù)，為主要與刀具幾何角度式中，即：pFcsFcbwbppsFcppswafCJfCaaJfCFFJyy；一般取)143()133(175. 02175. 021210.428123n ）（14375. 0-sFcbwJfC29封閉整體箱形結(jié)構(gòu)車床主軸預緊結(jié)構(gòu)30專用專用卡爪卡爪開口過開口過渡環(huán)渡環(huán)采用專用卡爪或開口過渡環(huán)，使得夾緊力均勻，減小夾緊變形采用專用卡爪或開口過渡環(huán)，使得夾緊力均勻，減小夾緊變形31 孔加工刀具（鉆頭、鉸刀、鏜刀）在使用中，通過

6、增設(shè)附加支承（鉆套、鏜套）來提高刀具剛度。工件鉆頭鉆模板鉆套nf鏜桿nf鏜刀工件鏜套32工藝系統(tǒng)熱源內(nèi)部熱源外部熱源切削熱摩擦熱環(huán)境熱源輻射熱33a） 車床受熱變形形態(tài)運轉(zhuǎn)時間 / h0 1 2 3 450150100200位移 /m20406080溫升 / zy前軸承溫升b） 溫升與變形曲線a）銑床受熱變形形態(tài)c）導軌磨床受熱變形形態(tài)34531.1 1040014.410()4.4()LLtmmm式中 L， D 長度和直徑熱變形量； L，D 工件原有長度和直徑； 工件材料線膨脹系數(shù)； t 溫升。LLtDDt35式中 X 變形撓度； L，S 工件原有長度和厚度； 工件材料線膨脹系數(shù)； t 溫升

7、。28LtXS平面加工熱變形X/ 4LS221.120003886000.022 ()LtXSmm此值已大于精密導軌平面度要求。加工時上表面升溫，工件向上拱起，磨削時將中凸部分磨平，冷卻后工件下凹。高600mm，長2000mm的床身，若上表面溫升為3，則變形量為：36max1ce式中 熱伸長量； max 達到熱平衡熱伸長量； 切削時間； c 時間常數(shù)（熱伸長量為熱平衡熱伸長量約63%的時間，常取34分鐘）。(min)車刀熱變形曲線連續(xù)切削升溫曲線冷卻曲線間斷切削升溫曲線（m）maxb0c0.63max37加工中心熱對稱結(jié)構(gòu)立柱38車床主軸箱定位面位置選擇y-zyzz均衡立柱前后壁溫度場3940

8、BACB部分比A、C部分厚A、C部分冷卻快，先凝固；B部分冷卻慢，后凝固。先凝固的A、C部分阻止B部分凝固收縮。B受拉應(yīng)力，A、C受壓應(yīng)力。使用時，A部開口，A內(nèi)壓應(yīng)力消失，B、C內(nèi)應(yīng)力重新分配，鑄件變形。41其大小和方向在一批次加工中均不改變。如加工原理誤差，機床、夾具、刀具的制造誤差，工藝系統(tǒng)在均勻切削力作用下的受力變形，調(diào)整誤差。誤差大小和方向按一定規(guī)律變化。如機床、夾具、刀具在熱平衡前的熱變形，刀具磨損等因素引起的加工誤差。42將數(shù)理統(tǒng)計中分析隨機誤差的正態(tài)分布曲線法用于機械加工誤差的分析。（1）該方法是加工一批工件后隨機測量工件的實際尺寸，作出尺寸分布曲線，一般情況下，分布曲線符合正

9、態(tài)分布。然后根據(jù)分布曲線相對尺寸公差帶的位置和形狀分析和計算加工誤差的性質(zhì)和大小。均方根偏差算術(shù)平均值n1i2in1iin/)xx(nxxx43xy0 xy0a）=0.5=1=2b）， 對正態(tài)分布曲線的影響 1x2xx3xxx44隨機誤差分散范圍。，常值系統(tǒng)誤差，所測尺寸算術(shù)平均值尺寸公差帶中心，尺寸公差，圖中，隨系6)(xXT45上式表征了隨機變量x落在區(qū)間（，x）上的概率。dzezFxxzzz02221)(,則有為中間變量令對于不同的z值的F(z)，可由表3-1查得。dxexFxxx221)(21)(由于正態(tài)分布函數(shù)的表達式為：46 在一批零件的加工過程中，依次測量每個零件的加工尺寸，并按

10、順序記入以零件號為橫坐標、零件尺寸為縱坐標的圖標中。sDm66序號尺寸上圖為在車床上采用調(diào)整法加工一批零件軸頸獲得的點圖。按加工順序?qū)崪y尺寸，畫點圖進行分析。47【例】無心磨銷軸外圓，要求直徑 ，抽樣檢查尺寸接近正態(tài)分布， ，試分析計算誤差，并計算合格品率及廢品率。12-0.016-0.043 005. 0,974.11x【解】1）作尺寸實際分布圖和尺寸公差帶圖Q銷軸直徑尺寸分布圖11.959 11.974 11.98911.957 11.9705 11.984【例】無心磨銷軸外圓，要求直徑 ，抽樣檢查尺寸接近正態(tài)分布， ，試分析計算誤差，并計算合格品率及廢品率。12-0.016-0.043

11、005. 0,974.11x005. 0,974.11x48Q銷軸直徑尺寸分布圖11.959 11.974 11.98911.957 11.9705 11.9842005. 0974.11984.11xxz 查表3-1，有：A=0.9542 A/2=0.9542/2=0.4771 不合格品率：Q=0.5-0.4771=2.29% 合格品率：P=1-2.29%=97.71%3）計算合格品率及廢品率2）分析誤差性質(zhì)及計算誤差大小mmXx0035. 09705.11974.11系mm03. 0005. 066隨4）改進措施： 提高工序能力（如改換高精度機床）。 重新調(diào)整機床，使公差帶中心與分布中心盡

12、可能接近。mm019. 003. 0210035. 021隨系綜49車削時切屑殘留面積的高度frHvfrb）Hfa）vfrr50rrfHctgctg28fHrf 減小， 減小 ，r增大，表面粗糙度值減小。51切削45鋼時切削速度與粗糙度關(guān)系100120v（m/min）020406080140表面粗糙度Rz（m）481216202428收縮系數(shù)Ks1.52.02.53.0積屑瘤高度 h（m） 0200400600hKsRz52阻尼材料裝在車床尾座上的摩擦式減振器535455Ra（m）初始磨損量重載荷輕載荷表面粗糙度與初始磨損量關(guān)系冷硬程度磨損量T7A鋼冷硬程度與耐磨性關(guān)系：降低表面粗糙度值能改善零件的使用性能。56（1）求工藝系統(tǒng)的剛度JsjjdjgjcsJJJJJ11111因為 ，此時只考慮機床剛度，所以機床剛度就等于工藝系統(tǒng)剛度，即Jjc=Js。 在車床上加工時，機床的剛度隨刀具的位置變化而變化，但一般取刀具位于工件中點處的剛度代表，