第二章汽車零件的機(jī)械加工質(zhì)量

1、第第2章章 汽車零件的機(jī)械加工質(zhì)量汽車零件的機(jī)械加工質(zhì)量 汽車由成千上萬個(gè)零件組成，零件的質(zhì)汽車由成千上萬個(gè)零件組成，零件的質(zhì)量決定著汽車的質(zhì)量。量決定著汽車的質(zhì)量。 汽車零件的機(jī)械加工質(zhì)量影響著汽車零件汽車零件的機(jī)械加工質(zhì)量影響著汽車零件的使用壽命、工作性能和可靠性，保證汽車零的使用壽命、工作性能和可靠性，保證汽車零件的機(jī)械加工質(zhì)量是保證汽車整車質(zhì)量極其重件的機(jī)械加工質(zhì)量是保證汽車整車質(zhì)量極其重要的環(huán)節(jié)。要的環(huán)節(jié)。 制定工藝規(guī)程的前提條件是必須保證產(chǎn)品制定工藝規(guī)程的前提條件是必須保證產(chǎn)品質(zhì)量，所以了解保證機(jī)械加工質(zhì)量的基本理論質(zhì)量，所以了解保證機(jī)械加工質(zhì)量的基本理論是合理制定工藝規(guī)程的基本保

2、證。是合理制定工藝規(guī)程的基本保證。2.1 汽車零件機(jī)械加工質(zhì)量的基本知識(shí)汽車零件機(jī)械加工質(zhì)量的基本知識(shí) 零件的機(jī)械加工質(zhì)量包括兩個(gè)方面：零件的機(jī)械加工質(zhì)量包括兩個(gè)方面： 1.加工精度與加工誤差加工精度與加工誤差 2.表面質(zhì)量。表面質(zhì)量。1.加工精度與加工誤差加工精度與加工誤差 加工精度加工精度是指零件加工后的實(shí)際幾何參數(shù)（尺寸、是指零件加工后的實(shí)際幾何參數(shù)（尺寸、形狀及各表面間的相互位置等參數(shù)）與理想幾何參形狀及各表面間的相互位置等參數(shù)）與理想幾何參數(shù)的符合程度數(shù)的符合程度。 根據(jù)幾何參數(shù)的不同，加工精度可以劃分為尺寸精度、形狀精度和位置精度三類根據(jù)幾何參數(shù)的不同，加工精度可以劃分為尺寸精度、

3、形狀精度和位置精度三類:l尺寸精度尺寸精度，尺寸精度指零件的直徑、長(zhǎng)度、寬度和，尺寸精度指零件的直徑、長(zhǎng)度、寬度和表面距離等尺寸的實(shí)際值和理想值的符合程度。表面距離等尺寸的實(shí)際值和理想值的符合程度。l形狀精度形狀精度，形狀精度指零件表面或線的實(shí)際形狀與，形狀精度指零件表面或線的實(shí)際形狀與理想形狀的符合程度。例如直線度、平面度、圓柱理想形狀的符合程度。例如直線度、平面度、圓柱度、圓度、線輪廓度和面輪廓度等。度、圓度、線輪廓度和面輪廓度等。l位置精度位置精度，位置精度指零件表面或線的實(shí)際位置和，位置精度指零件表面或線的實(shí)際位置和理想位置的符合程度。例如平形度、垂直度、同軸理想位置的符合程度。例如平

4、形度、垂直度、同軸度、對(duì)稱度等。度、對(duì)稱度等。l三者之間的聯(lián)系：三者之間的聯(lián)系： 形狀公差應(yīng)限制在位置公差之內(nèi)，而位置公差一般形狀公差應(yīng)限制在位置公差之內(nèi)，而位置公差一般應(yīng)限制在尺寸公差之內(nèi)應(yīng)限制在尺寸公差之內(nèi)2.1 汽車零件機(jī)械加工質(zhì)量的基本知識(shí)汽車零件機(jī)械加工質(zhì)量的基本知識(shí) 與加工精度相對(duì)應(yīng)的，還有另一個(gè)概念，那就是與加工精度相對(duì)應(yīng)的，還有另一個(gè)概念，那就是加工誤差。零件加工后的實(shí)際幾何參數(shù)與理想幾何參加工誤差。零件加工后的實(shí)際幾何參數(shù)與理想幾何參數(shù)之間的偏離程度被稱為加工誤差。加工精度與加工數(shù)之間的偏離程度被稱為加工誤差。加工精度與加工誤差都是評(píng)價(jià)加工表面幾何參數(shù)的專業(yè)術(shù)語，加工精誤差都

5、是評(píng)價(jià)加工表面幾何參數(shù)的專業(yè)術(shù)語，加工精度用公差等級(jí)衡量，等級(jí)值越小，其精度越高；加工度用公差等級(jí)衡量，等級(jí)值越小，其精度越高；加工誤差用數(shù)值表示，數(shù)值越大，其誤差越大。加工精度誤差用數(shù)值表示，數(shù)值越大，其誤差越大。加工精度高，就表明加工誤差小，反之亦然。高，就表明加工誤差小，反之亦然。 每一種零件都有相對(duì)應(yīng)的加工精度要求，也就是每一種零件都有相對(duì)應(yīng)的加工精度要求，也就是允許存在一定的加工誤差的，只要零件的加工誤差在允許存在一定的加工誤差的，只要零件的加工誤差在產(chǎn)品加工誤差規(guī)定的范圍之內(nèi)，就認(rèn)為零件是滿足精產(chǎn)品加工誤差規(guī)定的范圍之內(nèi)，就認(rèn)為零件是滿足精度要求的合格的產(chǎn)品。度要求的合格的產(chǎn)品。

6、2.1 汽車零件機(jī)械加工質(zhì)量的基本知識(shí)汽車零件機(jī)械加工質(zhì)量的基本知識(shí) 2表面質(zhì)量表面質(zhì)量 經(jīng)過機(jī)械加工后的零件表面，總存在一定經(jīng)過機(jī)械加工后的零件表面，總存在一定的微觀幾何形狀的偏差，表面層的物理力學(xué)性的微觀幾何形狀的偏差，表面層的物理力學(xué)性能也發(fā)生變化。能也發(fā)生變化。機(jī)械加工后零件的表面質(zhì)量機(jī)械加工后零件的表面質(zhì)量是是指機(jī)械加工后零件表面層的狀況，它包括指機(jī)械加工后零件表面層的狀況，它包括: 1.加工表面的微觀幾何形狀特征加工表面的微觀幾何形狀特征 2.表面層的物理機(jī)械性能變化特征兩個(gè)方面表面層的物理機(jī)械性能變化特征兩個(gè)方面。2.1 汽車零件機(jī)械加工質(zhì)量的基本知識(shí)汽車零件機(jī)械加工質(zhì)量的基本知

7、識(shí) l加工后的表面幾何形狀，總是以加工后的表面幾何形狀，總是以“峰峰”、“谷谷”交替交替的形式偏離理想的表面。這是由于在機(jī)械加工過程中，的形式偏離理想的表面。這是由于在機(jī)械加工過程中，刀痕、切屑過程中的切削分離時(shí)的塑性變形，工藝系刀痕、切屑過程中的切削分離時(shí)的塑性變形，工藝系統(tǒng)的某些振動(dòng)，刀具與被加工表面的摩擦等造成的。統(tǒng)的某些振動(dòng)，刀具與被加工表面的摩擦等造成的。根據(jù)偏離的誤差又有宏觀和微觀之分。根據(jù)偏離的誤差又有宏觀和微觀之分。l（工藝裝備工藝裝備是指產(chǎn)品制造時(shí)所使用的刀具、夾具、量是指產(chǎn)品制造時(shí)所使用的刀具、夾具、量檢具、輔具、模具等各種工具的總稱。檢具、輔具、模具等各種工具的總稱。工藝

8、系統(tǒng)工藝系統(tǒng)由機(jī)由機(jī)床、夾具、刀具、工件按一定的結(jié)構(gòu)形成組合而成，床、夾具、刀具、工件按一定的結(jié)構(gòu)形成組合而成， )2表面質(zhì)量表面質(zhì)量1）加工表面的微觀幾何形狀）加工表面的微觀幾何形狀2.1 汽車零件機(jī)械加工質(zhì)量的基本知識(shí)汽車零件機(jī)械加工質(zhì)量的基本知識(shí) 2表面質(zhì)量表面質(zhì)量（1）表面的微觀幾何形狀）表面的微觀幾何形狀 加工表面的微觀幾何形狀特征加工表面的微觀幾何形狀特征是通過加工是通過加工表面的表面的表面粗糙度、波度、加工表面的紋理方表面粗糙度、波度、加工表面的紋理方向和缺陷向和缺陷四個(gè)方面來共同衡量的。四個(gè)方面來共同衡量的。表面粗糙度表面粗糙度波度波度加工表面的紋理方向加工表面的紋理方向缺陷缺

9、陷2.1 汽車零件機(jī)械加工質(zhì)量的基本知識(shí)汽車零件機(jī)械加工質(zhì)量的基本知識(shí) 如圖所示。如圖所示。表面粗糙度表面粗糙度是波距是波距L小于小于1MM的表面微小波紋；的表面微小波紋；表面表面波度波度是指波距是指波距L在在120MM之間的表面波紋。之間的表面波紋。通常情況下，當(dāng)通常情況下，當(dāng) L/H（波距（波距/波高）波高）50時(shí)為表面粗糙度，時(shí)為表面粗糙度，L/H=501000時(shí)為表面時(shí)為表面波度，二者都屬于表面質(zhì)量。波度，二者都屬于表面質(zhì)量。波距大于波距大于10MM時(shí)，屬于形狀誤差時(shí)，屬于形狀誤差（宏觀幾何形狀誤差），是加工精度的指標(biāo)。（宏觀幾何形狀誤差），是加工精度的指標(biāo)。表 面 粗 糙度高表面粗糙

10、度寬波度寬波度高紋理方向缺陷 表面粗糙度表面粗糙度 表面粗糙度主要是由刀具的形狀以及切削過程中塑性變形和振動(dòng)等因素引起的，在理想切削條件下，由于切削刃的形狀和進(jìn)給量的影響，在加工表面上遺留下來的切削層殘留面積就形成了理論表面粗糙度表面粗糙度。 表2-1 表面粗糙度符號(hào) .表面波度表面波度 表面波度主要是由加工過程中工藝系統(tǒng)的低頻振動(dòng)引起的周期性形狀誤差。 紋理方向紋理方向 紋理方向是指切削刀痕的方向，它取決于所采用的加工方法。. 缺陷缺陷 缺陷是在表面?zhèn)€別位置上隨機(jī)出現(xiàn)的，包括沙眼、夾雜、氣孔、裂痕等。2）表面層的物理機(jī)械性能變化l（1）表面層的冷作硬化）表面層的冷作硬化 零件在機(jī)械加工過程中

11、，表面層金屬產(chǎn)生強(qiáng)烈的塑性變形，使表零件在機(jī)械加工過程中，表面層金屬產(chǎn)生強(qiáng)烈的塑性變形，使表面層的硬度和強(qiáng)度都有提高，這種現(xiàn)象稱為冷作硬化。面層的硬度和強(qiáng)度都有提高，這種現(xiàn)象稱為冷作硬化。l（2）表面層的殘余應(yīng)力）表面層的殘余應(yīng)力 零件在機(jī)械加工過程中，受切削冷塑性變形和切削熱塑性變形的零件在機(jī)械加工過程中，受切削冷塑性變形和切削熱塑性變形的影響，使加工表層會(huì)產(chǎn)生殘余應(yīng)力。若殘余應(yīng)力超過了材料的極影響，使加工表層會(huì)產(chǎn)生殘余應(yīng)力。若殘余應(yīng)力超過了材料的極限強(qiáng)度，就會(huì)產(chǎn)生裂紋，微觀裂紋會(huì)給零件帶來嚴(yán)重的隱患。限強(qiáng)度，就會(huì)產(chǎn)生裂紋，微觀裂紋會(huì)給零件帶來嚴(yán)重的隱患。l（3）表面層金相組織變化）表面層金

12、相組織變化 零件在機(jī)械加工過程中，尤其是磨削時(shí)產(chǎn)生的高溫，會(huì)引起零件零件在機(jī)械加工過程中，尤其是磨削時(shí)產(chǎn)生的高溫，會(huì)引起零件表層金屬發(fā)生相變，常被稱為磨削燒傷，它會(huì)大大降低零件表面表層金屬發(fā)生相變，常被稱為磨削燒傷，它會(huì)大大降低零件表面層的物理機(jī)械性能。層的物理機(jī)械性能。 2.2 保證零件機(jī)械加工精度的工藝方法保證零件機(jī)械加工精度的工藝方法2.2.1 汽車零件對(duì)加工精度的要求汽車零件對(duì)加工精度的要求 由于汽車行駛中受路況變化的影響，工作狀況也處于隨機(jī)變化由于汽車行駛中受路況變化的影響，工作狀況也處于隨機(jī)變化中。有時(shí)工作環(huán)境非常惡劣，再加上汽車上許多零部件是在高速、中。有時(shí)工作環(huán)境非常惡劣，再加

13、上汽車上許多零部件是在高速、高溫、高壓和化學(xué)腐蝕的狀態(tài)下進(jìn)行工作的，這就決定了對(duì)有關(guān)零高溫、高壓和化學(xué)腐蝕的狀態(tài)下進(jìn)行工作的，這就決定了對(duì)有關(guān)零件要有許多特殊的要求。件要有許多特殊的要求。 如，要求發(fā)動(dòng)機(jī)中活塞、排氣門、閥座等零件要能耐高溫、耐如，要求發(fā)動(dòng)機(jī)中活塞、排氣門、閥座等零件要能耐高溫、耐化學(xué)腐蝕，同時(shí)熱膨脹小，導(dǎo)熱性好而且耐磨；對(duì)曲軸連桿機(jī)構(gòu)要化學(xué)腐蝕，同時(shí)熱膨脹小，導(dǎo)熱性好而且耐磨；對(duì)曲軸連桿機(jī)構(gòu)要求高速旋轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性，并能承受交變載荷且具有足夠的剛度。求高速旋轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性，并能承受交變載荷且具有足夠的剛度。 如，高速旋轉(zhuǎn)中的各摩擦副要有良好的配合，足夠的潤(rùn)滑；對(duì)易如，高速旋轉(zhuǎn)中的各摩

14、擦副要有良好的配合，足夠的潤(rùn)滑；對(duì)易產(chǎn)生噪聲的零件，如變速箱齒輪等出了要求有足夠的強(qiáng)度和剛度外，產(chǎn)生噪聲的零件，如變速箱齒輪等出了要求有足夠的強(qiáng)度和剛度外，要有很高的接觸精度以防止噪聲。要有很高的接觸精度以防止噪聲。 由于零件在汽車中的作用和工作狀態(tài)的不同，對(duì)他們的要求也由于零件在汽車中的作用和工作狀態(tài)的不同，對(duì)他們的要求也不同。這在汽車產(chǎn)品圖紙中都有詳細(xì)的說明。但汽車的整車性能、不同。這在汽車產(chǎn)品圖紙中都有詳細(xì)的說明。但汽車的整車性能、壽命、安全性和可靠性等，在很大程度上取決于零件的加工精度、壽命、安全性和可靠性等，在很大程度上取決于零件的加工精度、表面質(zhì)量和裝配質(zhì)量是否達(dá)到了產(chǎn)品圖所規(guī)定的

15、要求（一般為表面質(zhì)量和裝配質(zhì)量是否達(dá)到了產(chǎn)品圖所規(guī)定的要求（一般為IT9IT6）。）。 對(duì)加工精度較高的零件，在機(jī)械加工中要考慮對(duì)加工精度較高的零件，在機(jī)械加工中要考慮以下幾個(gè)方面的問題：以下幾個(gè)方面的問題：1.加工中的形狀誤差應(yīng)小于位置誤差，位置誤差應(yīng)小于加工中的形狀誤差應(yīng)小于位置誤差，位置誤差應(yīng)小于尺寸誤差尺寸誤差 一定的尺寸精度必須有相應(yīng)的幾何形狀和位置精度；一定的位置精度必須有相應(yīng)的幾何形狀精度。對(duì)于一般機(jī)械加工，幾何形狀誤差約占尺寸誤差的1/3左右。例如過大的圓度誤差就很難得到準(zhǔn)確的直徑尺寸；有如兩個(gè)平面本身的平面誤差很大，就很難獲得它們之間的平行度或垂直度。即使在未標(biāo)注形位公差時(shí)，

16、也應(yīng)控制形位公差在尺寸公差之內(nèi)。2.整批工件的加工誤差應(yīng)遵從相應(yīng)的理論分布規(guī)律，尤整批工件的加工誤差應(yīng)遵從相應(yīng)的理論分布規(guī)律，尤其希望接近正態(tài)分布其希望接近正態(tài)分布 也就是要求加工工序穩(wěn)定而不含或少含變值系統(tǒng)性誤差，并有足夠的工序能力，即要求尺寸分散范圍6值小于公差值T（ 為均方差）。這是為了在整批工件合格的前提下，用互換法裝配時(shí)，能獲得良好的裝配效果。用分組裝配法裝配時(shí)，保證裝配中零件都能配套。例如，軸與孔配合，就不希望出現(xiàn)極大值孔與極小值軸或相反的配合，盡管其尺寸都在公差帶內(nèi)。而希望大量出現(xiàn)平均值附近的軸與孔的配合，以便大量獲得理想的間隙或過盈。若軸與孔的尺寸均為正態(tài)分布，即可達(dá)到這個(gè)目的

17、。分組裝配時(shí)，為使對(duì)應(yīng)組的零件數(shù)大致相等就必須要求軸與孔的尺寸遵從同一分布規(guī)律。3.對(duì)一定加工方法的經(jīng)濟(jì)加工精度要保守一級(jí)來要求對(duì)一定加工方法的經(jīng)濟(jì)加工精度要保守一級(jí)來要求l也就是按零件精度和粗糙度要求來確定加工方法時(shí)，要比有關(guān)表格推薦的經(jīng)濟(jì)加工公差保守一個(gè)公差等級(jí)。例如對(duì)公差等級(jí)為IT7的表面加工，要按IT6來確定加工方法，或者說，用能達(dá)到IT6的加工方法來加工IT7的表面。對(duì)粗糙度的獲得方法也可這樣考慮。l這是因?yàn)槠嚵慵闹圃於嗖捎谜{(diào)整法加工，即在一次對(duì)刀后，按規(guī)定的單件時(shí)間加工一批工件。工件的加工精度只能由工藝系統(tǒng)自身的運(yùn)行而獲得，由于單件時(shí)間的限制，不可能靠工人慢工細(xì)做的技藝來達(dá)到加

18、工精度，也不應(yīng)靠全數(shù)檢查來挑選合格品。 4.正確確定基準(zhǔn)不重合的工序尺寸和公差以及中間工正確確定基準(zhǔn)不重合的工序尺寸和公差以及中間工序尺寸的公差要求序尺寸的公差要求 在汽車零件的裝卸加工中，常采用工序集中的高效組合機(jī)床或自動(dòng)線加工，不可避免地由于要用同一基準(zhǔn)定位而出現(xiàn)定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合的工序尺寸。表面看這類工序尺寸不是零件圖所標(biāo)注的尺寸。實(shí)際上，它們將與其他工序一起通過尺寸鏈轉(zhuǎn)換來共同保證設(shè)計(jì)尺寸。參照各工序所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)加工精度，合理確定這類工序尺寸的公差，才能間接保證設(shè)計(jì)尺寸的要求。2.2 保證零件機(jī)械加工精度的工藝方法保證零件機(jī)械加工精度的工藝方法2.2.2 加工誤差的影響因素加工

19、誤差的影響因素1. 加工原理誤差加工原理誤差 加工原理誤差加工原理誤差是指采用了近似的刀刃輪廓或近似的傳動(dòng)關(guān)系進(jìn)行加工而產(chǎn)生的誤差。原理誤差是由于加工或者計(jì)算方法而造成的，特別是在很多工科領(lǐng)域，存在大量的近似算法，這就是原理誤差存在的原因。但必須說明的是，既然由于采用了“近似”的方法加工零件，才產(chǎn)生原理誤差。那么，只要不近似，不就可消除原理誤差嗎？回答是否定的。因?yàn)橛行┣闆r是非近似不可的。如車削模數(shù)蝸桿時(shí)，工件節(jié)距為Z，而為無理數(shù)。那么只能通過配換齒輪去近似無理數(shù)。又如滾刀滾切齒輪的范成運(yùn)動(dòng)，當(dāng)滾刀齒數(shù)無窮多才能范成出光滑齒廓形狀。但實(shí)際上，滾刀的齒數(shù)不可能無窮多。因此，齒面形狀就存在原理誤差

20、。 2. 工藝系統(tǒng)的幾何誤差工藝系統(tǒng)的幾何誤差 工藝系統(tǒng)中各組成環(huán)節(jié)的實(shí)際幾何參數(shù)和位置，相對(duì)于理想幾何參數(shù)和位置發(fā)生偏離而引起的誤差，統(tǒng)稱為工藝系統(tǒng)幾何誤差工藝系統(tǒng)幾何誤差。2.2 保證零件機(jī)械加工精度的工藝方法l主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)誤差是主軸實(shí)際回轉(zhuǎn)軸線相對(duì)于理想軸線的最大變動(dòng)量，它具有3種基本形式：純徑向跳動(dòng)、純軸線竄動(dòng)、純角度擺動(dòng)，如圖2.2 保證零件機(jī)械加工精度的工藝方法2.2 保證零件機(jī)械加工精度的工藝方法3. 工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差剛度剛度h： 是指材料在受力時(shí)抵抗彈性變形的能力。是材料彈性變形難易程度的一個(gè)象征。材料的剛度通常用彈性模量E來衡量 。在彈性范

21、圍內(nèi)，剛度是零件荷載與位移成正比的比例系數(shù)，即引起單位位移所需的力。它的倒數(shù)稱為柔度，即單位力引起的位移。剛度可分為靜剛度和動(dòng)剛度。 計(jì)算公式計(jì)算公式 ： 一個(gè)機(jī)構(gòu)的剛度（k）是指彈性體抵抗變形（彎曲、拉伸、壓縮等）的能力。計(jì)算公式： k=P/ 其中P是作用于機(jī)構(gòu)的恒力，是由于力而產(chǎn)生的形變。 剛度的國(guó)際單位是牛頓每米（N/m）。2.2 保證零件機(jī)械加工精度的工藝方法3. 工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差圖2.5 工件毛坯圓度誤差例：在車削有圓度誤差的毛坯時(shí)，工件每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，背吃刀量會(huì)發(fā)生變化。毛坯橢圓長(zhǎng)軸方向處為最大背吃刀量ap1，短軸處為最小背吃刀量ap2。假設(shè)毛坯材料的

22、硬度是均勻的，則ap1處的切削力Fp1最大，相應(yīng)的變形y1也最大；ap2處的切削力Fp2最小，相應(yīng)的變形y2也最小。由此看見，車削圓度誤差h=ap1ap2的毛坯時(shí)，由于工藝系統(tǒng)受力變形而使工件產(chǎn)生相應(yīng)的圓度誤差l=y1y2。這種現(xiàn)象就叫“誤差復(fù)映”。 誤差復(fù)映誤差復(fù)映:誤差復(fù)映現(xiàn)象是在機(jī)械加工中普遍存在的一種現(xiàn)象,它是由于加工時(shí)毛坯的尺寸和形位誤差、裝卡的偏心等原因?qū)е铝斯ぜ庸び嗔孔兓?而工件的材質(zhì)也會(huì)不均勻,故引起切削力變化而使工藝系統(tǒng)變形量發(fā)生改變產(chǎn)生的加工誤差。 誤差復(fù)映現(xiàn)象：在待加工表面有什么樣的誤差，加工表面也必然出現(xiàn)同樣性質(zhì)的誤差。這就是誤差復(fù)映現(xiàn)象。 誤差復(fù)映系數(shù)= L/ h=

23、 g/ m（ g表示工件加工后要求達(dá)到的加工精度， m表示毛坯原始具有的形狀誤差）意義意義：誤差復(fù)映系數(shù)定量反映了毛坯誤差在經(jīng)過加工后減少的程度，它與工藝系統(tǒng)的剛度成反比，與徑向切削力成正比。要減少工件的復(fù)映誤差，可增加工藝系統(tǒng)的剛度或減少?gòu)较蚯邢髁Γɡ缭龃笾髌?、減少進(jìn)給量等）。 當(dāng)毛坯的誤差較大，一次走刀不能滿足加工精度要求時(shí)，需要多次走刀來消除m復(fù)映到工件上的誤差。多次走刀總 值計(jì)算如下：= 1 2 n 由于是永遠(yuǎn)小于1的系數(shù)，所以經(jīng)過多次走刀后， 已降到很小值，加工誤差也可以得到逐漸減小，從而達(dá)到零件的加工精度要求（一般經(jīng)過2-3次走刀后即可達(dá)到IT7的精度要求）。實(shí)例拓展：實(shí)例拓展

24、：設(shè)：已知一工藝系統(tǒng)的誤差復(fù)映系數(shù)為0.25，工件在本工序前有橢圓度0.45mm，若本工序形狀精度規(guī)定允許誤差0.01mm，問至少走刀幾次方能使形狀精度合格？ （3）提示：提示：n= g/ m，n表示走刀次數(shù)2.2 保證零件機(jī)械加工精度的工藝方法4. 工藝系統(tǒng)受熱變形引起的誤差工藝系統(tǒng)受熱變形引起的誤差2.2 保證零件機(jī)械加工精度的工藝方法5. 工件內(nèi)應(yīng)力引起的誤差工件內(nèi)應(yīng)力引起的誤差 零件在沒有外加載荷的情況下，仍然殘存在工件內(nèi)部的應(yīng)力稱內(nèi)應(yīng)力或殘余應(yīng)力內(nèi)應(yīng)力或殘余應(yīng)力。2.2 保證零件機(jī)械加工精度的工藝方法6測(cè)量誤差測(cè)量誤差 在工序調(diào)整及加工過程中測(cè)量工件時(shí)，由于測(cè)量方法、量具精度等因素對(duì)

25、測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確性的影響而產(chǎn)生的誤差，統(tǒng)稱為測(cè)量誤差測(cè)量誤差。2.2 保證零件機(jī)械加工精度的工藝方法2.2.3 加工誤差的綜合分析加工誤差的綜合分析1. 加工誤差的性質(zhì)加工誤差的性質(zhì)l各種單因素的加工誤差，按其統(tǒng)計(jì)規(guī)律的不同，各種單因素的加工誤差，按其統(tǒng)計(jì)規(guī)律的不同，可分為系統(tǒng)性誤差和隨機(jī)性誤差兩大類?？煞譃橄到y(tǒng)性誤差和隨機(jī)性誤差兩大類。l系統(tǒng)性誤差又分為常值系統(tǒng)誤差和變值系統(tǒng)誤系統(tǒng)性誤差又分為常值系統(tǒng)誤差和變值系統(tǒng)誤差兩種。差兩種。2.2 保證零件機(jī)械加工精度的工藝方法1）系統(tǒng)性誤差）系統(tǒng)性誤差 常值系統(tǒng)誤差 順次加工一批工件后，其大小和方向保持不變的誤差，稱為常值系統(tǒng)誤差常值系統(tǒng)誤差。 變值系

26、統(tǒng)誤 順次加工一批工件中，其大小和方向按一定的規(guī)律變化的誤差，稱為變值系統(tǒng)誤差變值系統(tǒng)誤差。2）隨機(jī)性誤差）隨機(jī)性誤差 順次加工一批工件，出現(xiàn)大小和方向不同且無規(guī)律變化的加工誤差，稱為隨機(jī)性誤差隨機(jī)性誤差。2.2 保證零件機(jī)械加工精度的工藝方法加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析法加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析法分布圖分析法分布圖分析法1） 實(shí)際分布圖實(shí)際分布圖直方圖直方圖 在加工過程中，對(duì)某工序的加工尺寸采用抽取有限樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，用直方圖的形式表示出來，以便于分析加工質(zhì)量及其穩(wěn)定程度的方法，稱為直方圖分析法直方圖分析法。概念了解：概念了解：l尺寸分散：加工尺寸的變化l尺寸間隔（組距）h-m：相鄰組數(shù)之間的間隔，

27、h= (La-Sm)/(k-1),k為組數(shù)，組數(shù)選擇見書表。l頻數(shù)m:出現(xiàn)在同一尺寸間隔的零件數(shù)目l頻率f-%:頻數(shù)與該樣本總數(shù)之比l頻率密度：頻率與組距之比2.2 保證零件機(jī)械加工精度的工藝方法例如例如，磨削一批軸徑為，磨削一批軸徑為 60 mm的工件，每隔一的工件，每隔一定時(shí)間間隔，定時(shí)間間隔， 隨機(jī)抽測(cè)幾個(gè)工件，經(jīng)歷一定時(shí)間隨機(jī)抽測(cè)幾個(gè)工件，經(jīng)歷一定時(shí)間后，直到測(cè)得后，直到測(cè)得100個(gè)工件。實(shí)測(cè)后的尺寸如表個(gè)工件。實(shí)測(cè)后的尺寸如表2.2所示。所示。01. 006. 02.2 保證零件機(jī)械加工精度的工藝方法2.2 保證零件機(jī)械加工精度的工藝方法尺寸分散范圍：最大直徑-最小直徑；尺寸分散范圍

28、中心：標(biāo)準(zhǔn)差：niixnx11niixxn12)(12.2 保證零件機(jī)械加工精度的工藝方法2）理論分布圖）理論分布圖（1）正態(tài)分布曲線（高斯曲線）：2)(2121xxey正態(tài)分布圖以下五種特征：關(guān)于x均值曲線左右對(duì)稱正負(fù)偏差相對(duì)于平均值概率相等3面積占99.73%，其余0.27%，可忽略不計(jì) 3或6大小代表某加工方法在一定的加工條件下所能達(dá)到的加工精度改變參數(shù)（x均值或）正態(tài)曲線會(huì)產(chǎn)生不同程度的變形。 隨機(jī)誤差越大，則越大。改變參數(shù)（x均值或）正態(tài)曲線會(huì)產(chǎn)生不同程度的變形2.2 保證零件機(jī)械加工精度的工藝方法（2）非正態(tài)分布2.2 保證零件機(jī)械加工精度的工藝方法3）分布圖分析法的應(yīng)用分布圖分析

29、法的應(yīng)用（1）判別加工誤差的性質(zhì)）判別加工誤差的性質(zhì)（2）確定各種加工誤差所能達(dá)到的精度）確定各種加工誤差所能達(dá)到的精度（3）確定工藝能力及其等級(jí)）確定工藝能力及其等級(jí)l工藝能力工藝能力即工序處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，加工誤差正常波動(dòng)的幅度。l工藝能力等級(jí)工藝能力等級(jí)是以工藝能力系數(shù)Cp來表示的，即工藝能滿足加工精度要求的程度。Cp=T/6（T為工件尺寸公差）2.2 保證零件機(jī)械加工精度的工藝方法l根據(jù)工藝能力系數(shù)Cp的大小，共分為五級(jí)，如表2.5所示。l一般情況下，工藝能力不應(yīng)低于二級(jí)。2.2 保證零件機(jī)械加工精度的工藝方法（4） 估算次品率2.2 保證零件機(jī)械加工精度的工藝方法課堂示例課堂示例 若在

30、磨床上加工銷軸，要求外徑 mm，=11.974mm，=0.005mm，其尺寸分布符合正態(tài)分布，則分析該工序的工藝能力和次品率Q。016. 0043. 012dx解：繪制工序尺寸分布圖，右圖所示由于說明該工序工藝能力不足，因此產(chǎn)生次品是不可避免的。19 . 0005. 0*6027. 06TCp工件可能達(dá)到的最小尺寸故不會(huì)產(chǎn)生不可修復(fù)的次品。mmAmmxd957.11959.113minmin工件可能達(dá)到的最小尺寸故要產(chǎn)生可修復(fù)的次品。mmAmmxd984.11989.113maxmax次品率Q=0.5-y,因查表，z=2時(shí)，y=0.4772，得Q=0.5-0.4772=0.0228=2.28%

31、如重新調(diào)整機(jī)床使分散中心 與公差帶中心 重合，則可減少次品率。2005. 0974.11984.11maxxAxxzxMA實(shí)例拓展：實(shí)例拓展：例：車削加工一批小軸外圓，直徑公差為T=0.16mm，經(jīng)檢驗(yàn)尺寸偏小而超差的不合格率為2.28%，尺寸偏大為可修復(fù)的不合格率為8.85%，加工后軸頸尺寸呈正態(tài)分布。正態(tài)分布函數(shù)F（z）的值見附表，試求： （1）尺寸分布的標(biāo)準(zhǔn)差和工序能力系數(shù)Cp；（2）本工序是否可以避免出現(xiàn)不合格品？（3）本工序是否存在常值系統(tǒng)誤差？（4）尺寸分布中心與公差帶中心的距離附表：正態(tài)分布函數(shù)的值解：1）求標(biāo)準(zhǔn)差，根據(jù)定義得：=T/(z1+z2)因 F（z1）=0.5-8.85

32、%=0.4115，F(xiàn)（z2）=0.5-2.28%=0.4772得，z1=1.35，z2=2代入得=0.047761，則工序能力系數(shù)為：Cp=T/6=0.55833xAxxzmax2xAxxzmin12)因?yàn)镃p1，工藝能力不足，故不可避免出現(xiàn)不合格品。3）存在常值系統(tǒng)誤差，因?yàn)槌叽绶植贾行呐c公差帶中心的距離04）=0.0155 2.2 保證零件機(jī)械加工精度的工藝方法4）分布圖分析法的缺點(diǎn)分布圖分析法的缺點(diǎn)用分布圖分析加工誤差有下列主要缺點(diǎn)：用分布圖分析加工誤差有下列主要缺點(diǎn)：（1）不能反應(yīng)誤差的變化趨勢(shì)。加工中隨機(jī)性誤差和系統(tǒng)不能反應(yīng)誤差的變化趨勢(shì)。加工中隨機(jī)性誤差和系統(tǒng)性誤差同時(shí)存在，由于分

33、析時(shí)沒有考慮到工件加工的先后性誤差同時(shí)存在，由于分析時(shí)沒有考慮到工件加工的先后順序，故很難把隨機(jī)性誤差與變值系統(tǒng)誤差區(qū)分開來。順序，故很難把隨機(jī)性誤差與變值系統(tǒng)誤差區(qū)分開來。（2）由于必須等一批工件加工完畢后，才能得出分布情況。由于必須等一批工件加工完畢后，才能得出分布情況。因此，不能在加工過程中及時(shí)提供控制精度的資料。因此，不能在加工過程中及時(shí)提供控制精度的資料。2.2 保證零件機(jī)械加工精度的工藝方法2.2.4 減少加工誤差的方法減少加工誤差的方法1.減少工藝系統(tǒng)受力變形的主要措施減少工藝系統(tǒng)受力變形的主要措施 1）提高接觸剛度）提高接觸剛度 提高接觸剛度是提高工藝系統(tǒng)剛度的關(guān)鍵。提高接觸剛

34、度是提高工藝系統(tǒng)剛度的關(guān)鍵。 常用的方法：改善工藝系統(tǒng)主要零件接觸表面的配合質(zhì)量；預(yù)加載荷。2）提高工件剛度，減少受力變形）提高工件剛度，減少受力變形 主要措施：縮小切削力作用點(diǎn)到工件支承面之間的距離，以增大工件加工時(shí)的剛度。 2.2 保證零件機(jī)械加工精度的工藝方法 如圖2.16所示，為車削細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)采用中心架或跟刀架以增加工件的剛度（圖 a為采用中心架，圖 b為采用跟刀架）。2.2 保證零件機(jī)械加工精度的工藝方法 3）提高機(jī)床部件剛）提高機(jī)床部件剛度，減少受力變形度，減少受力變形 如圖如圖2.17 (a) 所示，所示，為在轉(zhuǎn)塔車床上采用固定為在轉(zhuǎn)塔車床上采用固定導(dǎo)向支承套，導(dǎo)向支承套， 圖圖

35、(b) 為采用轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)為采用轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)向支承套，并用加強(qiáng)桿與向支承套，并用加強(qiáng)桿與導(dǎo)向套配合以提高機(jī)床部導(dǎo)向套配合以提高機(jī)床部件剛度的示例。件剛度的示例。2.2 保證零件機(jī)械加工精度的工藝方法4）合理裝夾工件，減少夾緊變形2.2 保證零件機(jī)械加工精度的工藝方法2減少工藝系統(tǒng)熱變形的主要途徑減少工藝系統(tǒng)熱變形的主要途徑 1）減少發(fā)熱和隔熱 a.盡量分離主機(jī)上熱源 b.改善結(jié)構(gòu)和潤(rùn)滑2） 加強(qiáng)散熱能力 采用強(qiáng)制冷卻，目前大多數(shù)使用冷凍機(jī)對(duì)潤(rùn)滑油和切削液進(jìn)行強(qiáng)制冷卻。2.2 保證零件機(jī)械加工精度的工藝方法 如圖為一臺(tái)坐標(biāo)鏜床采用強(qiáng)制冷卻的試驗(yàn)結(jié)果。l曲線 1為沒有采用強(qiáng)制冷卻時(shí)的情況，機(jī)床運(yùn)行 6h 后，

36、主軸中心線到工作臺(tái)的距離產(chǎn)生了 150um (垂直方向 )的熱變形，且尚未達(dá)到熱平衡。l曲線 2為采用了強(qiáng)制冷卻后，上述熱變形減少到 15um ，且在不到 2h 內(nèi)機(jī)床就達(dá)到了熱平衡，可見強(qiáng)制冷卻的效果是非常顯著的。 2.2 保證零件機(jī)械加工精度的工藝方法3）用熱補(bǔ)償法減少熱變形的影響 2.2 保證零件機(jī)械加工精度的工藝方法4）控制溫度的變化a.控制室溫變化（恒溫環(huán)境）b.機(jī)床預(yù)熱，預(yù)先開動(dòng)，高速空轉(zhuǎn)。2.3 保證零件機(jī)械加工表面質(zhì)量的工藝方法保證零件機(jī)械加工表面質(zhì)量的工藝方法 機(jī)器零件的破壞，一般是從表面層開始的，這說明零件的表面質(zhì)量至關(guān)重要。 零件表面質(zhì)量雖然只反映表面的幾何特征和表面層特

37、征，但它對(duì)零件的耐磨性、疲勞強(qiáng)度、耐腐蝕性、配合性質(zhì)等使用性能都有不同程度的影響。1.表面質(zhì)量對(duì)工件耐磨性的影響2.表面質(zhì)量對(duì)零件疲勞強(qiáng)度的影響3.表面質(zhì)量對(duì)零件耐腐蝕性的影響4.表面質(zhì)量對(duì)零件配合性質(zhì)的影響2.3.1表面質(zhì)量對(duì)汽車零件性能的影響表面質(zhì)量對(duì)汽車零件性能的影響2.3.1 表面質(zhì)量對(duì)汽車零件性能的影響表面質(zhì)量對(duì)汽車零件性能的影響1表面質(zhì)量對(duì)工件耐磨性的影響表面質(zhì)量對(duì)工件耐磨性的影響l機(jī)器上相配合的零件相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)要產(chǎn)生摩擦。摩擦一方面消耗能量(如汽車發(fā)動(dòng)機(jī)在滿負(fù)荷下工作時(shí)，大約有20%的功率消耗在摩擦上)，另一方面會(huì)引起零件的磨損。汽車很大一部分零件工作時(shí)都在作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，為保證汽車的

38、使用壽命，零件要具有一定程度的耐磨性。零件的耐磨性與潤(rùn)滑、摩擦副的材料及熱處理等有關(guān)，但在上述條件確定的情況下，起主導(dǎo)作用的就是表面質(zhì)量。l加工后的表面是粗糙不平的，兩配合表面只是在凸峰頂部接觸，實(shí)際接觸面積比名義接觸面積小得多。l 如果表面粗糙度值小，則零件間接觸面積增加，壓強(qiáng)小，可減小磨損的速度，可提高零件的耐磨性，從而延長(zhǎng)零件的使用壽命。但對(duì)耐磨性來說，也并不是表面粗糙度值越小越好，在一定摩擦條件(摩擦因數(shù)、摩擦速度及壓力、潤(rùn)滑性質(zhì)等)下，零件表面有一個(gè)最合適的表面粗糙度值(一般由試驗(yàn)確定)。表面粗糙度值太小，由于表面間接觸緊密，不易形成潤(rùn)滑油膜，而且兩表面分子間的親和力增加，反而使磨損

39、劇烈增加。 l 表面加工紋理方向?qū)δp也有影響，它隨摩擦形式、摩擦條件和表面粗糙度的不同而不同，為了提高耐磨性，必須使摩擦副表面具有符合摩擦條件的加工紋理方向。因此，對(duì)于機(jī)器零件的主要表面，除規(guī)定表面粗糙度參數(shù)值外，還應(yīng)規(guī)定最后工序的加工方法及加工紋理方向。l 零件表面層的強(qiáng)化程度和強(qiáng)化深度也對(duì)耐磨性有影響。表面層顯微硬度的提高，增強(qiáng)了表面層的接觸剛度，減少了摩擦表面發(fā)生塑性變形及咬合的現(xiàn)象。但硬度也不能過高，否則會(huì)降低金屬組織的穩(wěn)定性，使金屬表面變脆。在摩擦過程中，有較小的顆粒脫落就會(huì)使磨損增大。2表面質(zhì)量對(duì)零件疲勞強(qiáng)度的影響表面質(zhì)量對(duì)零件疲勞強(qiáng)度的影響 零件在長(zhǎng)期承受交變載荷的工作條件下，

40、其疲勞強(qiáng)度除了與零件材料的物理力學(xué)性能有關(guān)外，與表面質(zhì)量的關(guān)系也很大。 在循環(huán)交變載荷下工作的零件，當(dāng)表面上有微觀不平度時(shí)便形成應(yīng)力集中。應(yīng)力集中主要發(fā)生在不平度的谷底上，谷底越深，谷尖半徑越小，則應(yīng)力集中越嚴(yán)重。在谷底出現(xiàn)的應(yīng)力數(shù)值可能超過金屬的疲勞極限，促使裂紋逐漸擴(kuò)展。當(dāng)裂紋擴(kuò)展到一定程度，在偶然的超載沖擊下，零件就會(huì)遭受破壞。因此，承受循環(huán)載荷的零件表面粗糙度值大時(shí)，就容易發(fā)生疲勞破壞。相反，減小表面粗糙度值將有助于提高疲勞強(qiáng)度。 2.3.1 表面質(zhì)量對(duì)汽車零件性能的影響表面質(zhì)量對(duì)汽車零件性能的影響3. 表面質(zhì)量對(duì)零件耐腐蝕性的影響表面質(zhì)量對(duì)零件耐腐蝕性的影響l腐蝕性介質(zhì)凝聚在金屬表面

41、，會(huì)對(duì)金屬表層產(chǎn)生腐蝕作用。例如燃料在發(fā)動(dòng)機(jī)中燃燒后的廢氣中含有酸性物質(zhì)，它凝結(jié)在氣缸壁上，使氣缸壁發(fā)生腐蝕，加速了氣缸的磨損。機(jī)械加工后表面產(chǎn)生凹谷或顯微裂紋，腐蝕性物質(zhì)就會(huì)積聚在凹谷和裂紋處，逐漸滲透到金屬內(nèi)部，使金屬斷裂而剝落下來，然后形成新的凹凸表面。以后腐蝕作用再由新的凹谷向內(nèi)擴(kuò)展，如此重復(fù)繼續(xù)下去。腐蝕的程度和速度與零件表面粗糙度有很大關(guān)系，表面粗糙度值越大，凹谷越深，則越容易發(fā)生腐蝕。l在零件表面層造成壓縮殘余應(yīng)力和一定程度的強(qiáng)化，將有助于提高零件的耐腐蝕性。有些零件按其在機(jī)器中的作用，并不要求小的表面粗糙度值，但由于工作環(huán)境的原因，要求它有較高的耐腐蝕能力，此時(shí)，零件的表面必須

42、經(jīng)過拋光等精整、光整加工。2.3.1 表面質(zhì)量對(duì)汽車零件性能的影響表面質(zhì)量對(duì)汽車零件性能的影響2.3.1 表面質(zhì)量對(duì)汽車零件性能的影響表面質(zhì)量對(duì)汽車零件性能的影響4. 表面質(zhì)量對(duì)零件配合性質(zhì)的影響表面質(zhì)量對(duì)零件配合性質(zhì)的影響 在間隙配合中，如果零件的配合表面很粗糙，則在工作過程中將會(huì)很快磨損，使配合間隙增大，從而改變了所要求的間隙配合性質(zhì)。 在過盈配合中，如果零件的配合表面很粗糙，則在配合時(shí)，表面的凸峰被壓平，使有效過盈量減少，從而降低了過盈配合的聯(lián)接強(qiáng)度。此外，在過盈配合中，如果表面強(qiáng)化現(xiàn)象嚴(yán)重，則強(qiáng)化層的金屬在配合壓力下很可能與內(nèi)部金屬脫離，從而破壞了配合性質(zhì)。2.3 保證零件機(jī)械加工表面

43、質(zhì)量的工藝方保證零件機(jī)械加工表面質(zhì)量的工藝方法法2.3.2 表面質(zhì)量的影響因素1表面粗糙度表面粗糙度1）切削加工的表面粗糙度 切削殘留痕跡對(duì)表面粗糙度的影響 工藝系統(tǒng)的振動(dòng)對(duì)表面粗糙度的影響 工藝因素對(duì)表面粗糙度的影響2）磨削加工的表面粗糙度 幾何因素的影響i. 砂輪粒度和砂輪的修整ii. 磨削用量 表面層的塑性變形i. 磨削用量ii. 砂輪的粒度與硬度2表面層的力學(xué)性能和化學(xué)性能表面層的力學(xué)性能和化學(xué)性能1） 表面強(qiáng)化2.3.2 表面質(zhì)量的影響因素表面質(zhì)量的影響因素2） 殘余應(yīng)力3） 表面層的金相組織變化 減少磨削熱的產(chǎn)生。 加速磨削熱散出。2.3 保證零件機(jī)械加工表面質(zhì)量的工藝方保證零件機(jī)

44、械加工表面質(zhì)量的工藝方法法2.3.3 提高零件機(jī)械加工表面質(zhì)量的方法提高零件機(jī)械加工表面質(zhì)量的方法1無切削加工無切削加工 常用的無屑加工方法有：滾壓加工、金剛石常用的無屑加工方法有：滾壓加工、金剛石壓光和噴丸強(qiáng)化等。壓光和噴丸強(qiáng)化等。 滾壓加工 滾壓加工滾壓加工是用滾壓工具對(duì)金屬坯料或工件施加壓力，使其產(chǎn)生塑性變形，從而將坯料成形或壓光表面的加工方法。2.3 保證零件機(jī)械加工表面質(zhì)量的工藝方法保證零件機(jī)械加工表面質(zhì)量的工藝方法 金剛石壓光金剛石壓光 金剛石壓光金剛石壓光是一種用金剛石擠壓的新工藝。國(guó)外已在精密儀器制造業(yè)中得到比較廣泛的應(yīng)用。 噴丸強(qiáng)化噴丸強(qiáng)化 噴丸強(qiáng)化噴丸強(qiáng)化加工方法，是利用壓縮空氣將大量的直徑為0.42mm的丸粒(鑄鐵丸、鋼丸或鋁丸、玻璃丸等)，高速向零件表面噴射。2.3 保證零件機(jī)械加工表面質(zhì)量的工藝方法保證零件機(jī)械加工表面質(zhì)量的工藝方法2.3 保證零件機(jī)械加工表面質(zhì)量的工藝方法保證零件機(jī)械加工表面質(zhì)量的工藝方法 磨削加工最常用的一種少切削加工的方法為磨削加工磨削加工。磨削加工-磨具砂輪主運(yùn)動(dòng)數(shù)控外圓磨床磨削加工-工件主運(yùn)動(dòng)德國(guó)奧美特機(jī)床五軸加工中心磨削工藝磨削加工，普通磨削表面粗糙度達(dá)Ra1.25-0.16um磨削加工的物理模型磨削加工范圍2.3.3 提高零件機(jī)械加工表面質(zhì)量的方法提高