機(jī)械制造工藝學(xué)重點(diǎn)(精)

工藝系統(tǒng)：機(jī)械加工中，由機(jī)床、夾具、刀具和工件等組成的統(tǒng)一體。之間正確的幾何關(guān)系遭到破壞而產(chǎn)生加工誤差。差，刀具誤差，機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)誤差，機(jī)床導(dǎo)軌導(dǎo)向誤差，機(jī)床傳動(dòng)誤差。與加工過程有關(guān)的原始誤差：測(cè)量誤差，刀具磨損，工藝系統(tǒng)受力變形，工藝系統(tǒng)受熱變形，工件殘余應(yīng)力引因素，通過分析計(jì)算或測(cè)試、試驗(yàn)，得出該因素與加工誤差間的關(guān)系。軸線在加工誤差敏感方向上的最大變動(dòng)量。造成螺距的小周期誤差。純徑向跳動(dòng)和漂純徑向跳動(dòng)指主軸實(shí)際回轉(zhuǎn)軸線相對(duì)于主軸平均回轉(zhuǎn)軸線在空間作平行移動(dòng)。漂移也是徑跳，但是主軸實(shí)際回轉(zhuǎn)軸線的跳動(dòng)方向和跳動(dòng)量值均在隨時(shí)間而變化。主軸軸心線漂移使工件產(chǎn)生圓度誤差和表面波度純角度擺動(dòng)：對(duì)工件的形狀影響很大。車外圓時(shí)會(huì)產(chǎn)生圓柱度誤差；鏜孔時(shí)孔呈橢圓形。差、軸承的間隙、與軸承配合零件的誤差及主軸系統(tǒng)的徑向不等剛度和熱變形等。頸對(duì)于鏜床，軸瓦內(nèi)孔的圓度誤差起主要作用，而主軸頸的圓度誤差影響很小。滾動(dòng)體的形狀和尺寸精度。這些誤差的綜合使主軸軸心線產(chǎn)生純徑向跳動(dòng)和漂移。提高主軸回轉(zhuǎn)精度的措施1)提高軸承精度2)提高主軸和箱體的制造精度3)高速主軸部載荷，消除軸承間隙，響加工精度機(jī)床導(dǎo)軌的誤差：導(dǎo)軌在機(jī)床中起導(dǎo)向和承載作用。既是確定機(jī)床主要部件相對(duì)位置的基準(zhǔn)，也是運(yùn)動(dòng)的基準(zhǔn)；導(dǎo)軌是承載部件，存在著因磨損而降低導(dǎo)向精度的問題內(nèi)的直線磨合金鑄鐵，鑲鋼導(dǎo)軌，導(dǎo)軌淬火等措施，提高導(dǎo)軌的耐磨性(2)提高安裝水平首先要有的清潔和潤滑良好，并按計(jì)劃及時(shí)檢修，精密機(jī)床應(yīng)禁止粗加工(4)采用新型導(dǎo)軌如滾動(dòng)(三)機(jī)床傳動(dòng)鏈誤差：傳動(dòng)鏈誤差是指內(nèi)聯(lián)系的傳動(dòng)鏈中首末兩端傳動(dòng)元件之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)3.減少傳動(dòng)鏈傳動(dòng)誤差的措施1)縮短傳動(dòng)鏈2)減少各傳動(dòng)元件裝配時(shí)的幾何偏心，提高裝配精度。3)提高末端傳動(dòng)副的制造精度和裝配精度4)在傳動(dòng)鏈中按減速比遞增的原則分配各傳動(dòng)副的傳動(dòng)比，使末端傳動(dòng)副的降速比最大消除傳動(dòng)副的間隙。5)采用校正機(jī)構(gòu)其他幾何誤差1.刀具誤差，刀具誤差主要指刀具的制造誤差和尺寸磨損。它們對(duì)工件加工精度的影響，隨刀具種類而異。刀具制造誤差的影響1)單刃刀具，如車刀、刨刀、單刃鏜刀等對(duì)加工精度沒有直接影響。2)成形刀具如成形車刀、成形銑刀、成形砂輪等；這類刀具在切削基面上的投影就是加工表面的母線形狀，因此它們的制造誤差、安裝調(diào)整誤差和刃磨誤差都會(huì)影響工件的形狀精度。3)定尺類刀具的制造誤差和刃磨好壞直接影響工件的形狀和尺寸。(2)刀具尺寸磨損即刀具在加工表面法向的磨損量。確刃磨刀具；采用正確的冷卻潤滑液；對(duì)刀具的尺寸磨損進(jìn)行補(bǔ)償。2.工件的裝夾誤差與夾具磨損:夾具誤差首先影響工件被加工表面的位置精度，其次影響尺寸精度和形狀精度位置而產(chǎn)生的加工誤差.(1)試切法調(diào)整(2)調(diào)整法調(diào)整5.影響調(diào)整精度的因素還有：1)用定程機(jī)構(gòu)調(diào)整2)用樣件或樣板調(diào)整研究工藝系統(tǒng)受力變形的目的：采取措施減少或消除工藝系統(tǒng)受力變形對(duì)工件加工精度的影k=1111+引起的加工誤差(2)重力引起的加工誤差(3)慣性力和傳動(dòng)力引起的加工誤差誤差復(fù)映：在切削加工過程中，由于毛坯本身的誤差(幾何形狀及相互位置誤差)坯表面類似的形狀和位置誤差。這一現(xiàn)象稱為誤差復(fù)映規(guī)律。機(jī)床部件的剛度曲線具有如下特點(diǎn)(1)變形與受力的關(guān)系是非線性的。(2)加載曲線與卸載曲線不重合。表明在加載—卸載循環(huán)中損失了能量，是消耗在克服零件間的摩擦力和接觸面塑性變形所作的功(3)卸載完畢后變形沒有恢復(fù)到原點(diǎn)，因此加載曲線與卸載曲線不三、影響機(jī)床部件剛度的因素1.連接表面接觸變形的影響2.摩擦力的影響3.薄弱環(huán)節(jié)的影響(4)間隙的影響件的材接表面的形狀精度，減小粗糙度，盡可能增大配合表面之間的實(shí)際接觸面積。2.提高工件剛度：1)設(shè)置輔助支撐減少工件支撐長度2)減小法向切削力如增大刀具前角和主偏角，減小進(jìn)給量和切削深度等3)采用反向大進(jìn)給走刀法3.提高機(jī)床部件剛度為了提高六角轉(zhuǎn)塔刀架的剛度，裝置了導(dǎo)向套和加強(qiáng)桿。(4)正確裝夾工件減少夾緊變形：對(duì)于薄壁和薄板工件，若裝夾方法或夾緊部位不當(dāng)，將會(huì)引起夾緊變形，產(chǎn)生加工誤差。是摩擦熱，來自機(jī)床中各種運(yùn)動(dòng)副和動(dòng)力源。外部熱源來自外部環(huán)境二、機(jī)床熱變形引起的加工誤差三、工件熱變形引起的加工誤差當(dāng)工件能夠自由熱伸長TT加快熱平衡(4)控制環(huán)境溫度(5)采用補(bǔ)償措施(6)改善機(jī)床結(jié)構(gòu)六、為盡快使機(jī)床進(jìn)入熱平衡狀態(tài)，可采取如下措施：1)在加工前讓機(jī)床高速空轉(zhuǎn)，使機(jī)床迅速達(dá)到熱平衡，然后進(jìn)行加工；2)在機(jī)床適當(dāng)部位增設(shè)附加熱源，在預(yù)熱期內(nèi)人為向機(jī)床供熱，加速其熱平衡。避免陽光直照。均勻布置取暖器；冬天車間設(shè)門簾；建立恒溫車七、工件殘余應(yīng)力引起的誤差指當(dāng)外部載荷去掉后，仍然殘存在工件內(nèi)部一部分金屬對(duì)另一部分金屬的作用力，是由于金屬內(nèi)部宏觀或微觀的組織發(fā)生了不均勻的體積變化而產(chǎn)生的。外界因素來自熱加工和冷加工。殘余應(yīng)力產(chǎn)生的原因零件結(jié)構(gòu)要簡(jiǎn)單，壁厚要均勻。加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析法和綜合分析實(shí)例：系統(tǒng)性誤差和隨機(jī)性誤差兩大類。1.系統(tǒng)性誤差(1)常值系統(tǒng)性誤差(2)變值系統(tǒng)性誤差二、加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析：(一)分布圖分析法1、實(shí)驗(yàn)分布圖—直方圖由于各組頻率之和樣本的平均值表示該樣本的尺寸分散中心，它主要決定于調(diào)整尺寸的大小和常值系統(tǒng)性誤圖上矩形的面積分布范圍。(2)非正態(tài)分布曲線 (1)確定各種加工方法的精度等級(jí)(2)判斷加工誤差的性質(zhì)2)如果公差帶中心與尺寸分布中心重合，則說明無規(guī)律性常值誤差3)如果公差帶中心與尺寸分布中心不重合，則兩中心間的距離即為規(guī)律性常值誤差4)如果實(shí)際的尺寸分布曲線不服從正態(tài)分布，則一定有顯著的規(guī)律性變值誤差。(2)(3)判斷工序能力：工序能力是指工序在一定時(shí)間內(nèi)處于穩(wěn)定狀態(tài)下的實(shí)際加工能力。序能力系數(shù)，表示工序能力滿足加工精度要求的程度。(二)點(diǎn)圖分析法(1)個(gè)值點(diǎn)圖2.X_R圖前者控制工藝過程質(zhì)量指標(biāo)的分布中心，后者控制工藝過程質(zhì)量指標(biāo)的分散程度。加工誤差綜合分析實(shí)例;通常需要綜合運(yùn)用統(tǒng)計(jì)分析法和因素分析法保證和提高加工精度的主要途徑:一、減少或消除原始誤差(1)大走刀反向進(jìn)給切削(2)采用跟刀架和中心架(3)增大主偏角4)采用可伸縮的活動(dòng)后頂尖(5)工件頭部車出縮頸二、補(bǔ)償或抵消原始誤差三、誤差轉(zhuǎn)移法與變形轉(zhuǎn)移法相同，前者指轉(zhuǎn)移工藝系統(tǒng)的幾何工”達(dá)到最終精度六、加工過程中的積極控制零件的加工質(zhì)量:加工精度\加工表面質(zhì)量表面質(zhì)量的含義有兩方面內(nèi)容:1.表面的幾何特征.(1)表面粗糙度(2)表面波度(3)紋理織的變化等二、表面質(zhì)量對(duì)零件使用性能的影響:1、表面質(zhì)量對(duì)零件耐磨性的影響(1)表面粗糙度對(duì)耐磨性的影響(2)表面層的物理機(jī)械性能對(duì)耐磨性的影響(3)表面紋理方向?qū)δ湍バ缘挠绊?、表面質(zhì)量對(duì)零件疲勞強(qiáng)度的影響(1)表面粗糙度對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響(2)表面層的物減小表面粗糙度，可以提高零件的殘余壓應(yīng)力能使表面微觀裂紋愈合，腐蝕性介質(zhì)不易侵零件的耐腐蝕性；殘余拉應(yīng)力則使零件的耐腐蝕性降低。三、表面完整性的概念(1)表面形貌:包括表面粗糙度、表面波度和紋理等,2\表面缺陷是指表面上出現(xiàn)的宏觀裂紋、傷痕和腐蝕現(xiàn)象等。(3)微觀組織與表面層的冶金化學(xué)特性(4)表面層物理力學(xué)性能(5)表層其他工程技術(shù)特性四、影響表面質(zhì)量的工藝因素及改善措施一、表面粗糙度的形成包括與切削刀具有關(guān)的粗糙度值。(2)物理因素:與加工過程有關(guān)的物理因素造成的。材質(zhì)等。1)切削用量的影響:進(jìn)給量對(duì)表面粗糙度的影響較大2).切削速粗糙度值增大；以高速或低速切削時(shí)，能得到較小的表面粗糙度值.2)刀具幾何形狀的影響:前角適當(dāng)增大，刀具容易切入工件，排屑通暢，塑性變形小，可以后刀刃強(qiáng)度降低，易于產(chǎn)生振動(dòng)。3)工件材料的影響:工件材料的塑性愈大，切削后的表面就愈粗糙。塑性材料加工時(shí)變形較大，與刀具的粘結(jié)作用較強(qiáng)。反之，脆性材料容易得到較小的表面粗糙度值。因此中碳(3)工藝系統(tǒng)r的振動(dòng):提r高工藝系統(tǒng)的剛度，增強(qiáng)抗振性，可以改善表面粗糙度。粗糙度有很大影響。(1)砂輪的粒度(2)砂輪的硬度砂輪的硬度是指磨粒在磨削力的作用下，從砂輪表面脫落的難易程度。砂輪的硬度應(yīng)與工件的材料相適應(yīng)；影響零件表面層物理力學(xué)性能的因素及其改善措施:一、表面層的冷作硬化1.冷作硬化的原因及衡量指標(biāo):機(jī)械加工過程中，加工表面受切削力的作用而產(chǎn)生塑性變形，使晶格扭曲，晶粒被拉長、纖維化，甚至破碎，表面層得到強(qiáng)化，其硬度和強(qiáng)度都有所提高，這種現(xiàn)象稱為冷作硬化.表層的冷作硬化程度取決于切削力的大小、切削溫度的高低和塑性變形速度的快慢。適當(dāng)?shù)睦渥饔不梢愿纳票砻鎸拥奈锢頇C(jī)械性能，但冷作硬化過度反而會(huì)降低零件的表面質(zhì)量。表面層的顯微硬度H冷硬層深度h冷硬程度N2.影響冷作硬化的主要因素:1)刀具的影響,前角增大，加工表面的塑性變形減小，使冷硬程刀具與已加工的表面的摩擦加劇，使冷硬程度提高。2)切削用量的影響3)工件材料的影1.表面層金相組織變化與磨削燒傷原因:機(jī)械加工過程中，當(dāng)工件的加工區(qū)及其鄰近區(qū)域的溫上的切削力比其它加工方法要大幾十倍，磨削加工單位面積上所消耗的功率及所產(chǎn)生的熱量都遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其它加工方法，磨削區(qū)形成瞬時(shí)高溫。2)磨削加工時(shí)產(chǎn)生大量的切削熱，只有少部分熱量被切屑、砂輪、冷卻液和大氣帶走，所1)如果工件表面層溫度未超過相變溫度Ac3,但超過馬氏體的轉(zhuǎn)換溫度，這時(shí)馬氏體將轉(zhuǎn)變?yōu)橛捕容^低的回火屈氏體或索氏體，這叫回火燒傷。2)當(dāng)工件表面層溫度超過相變溫度Ac3,如果這時(shí)有充分的切削液，則表面層將急冷形成二次淬火馬氏體，硬度比回火馬氏體高，但很薄，只有幾微米厚，其下為硬度較低的回火索氏體和屈氏體，導(dǎo)致表面層總的硬度降低，這稱為淬火燒傷。3)當(dāng)工件表面溫度超過相變溫度Ac3，則馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，如果這時(shí)無切削液，則表面硬度急劇下降，工件表層被退火，這種現(xiàn)象稱為退火燒傷。干磨時(shí)很容易產(chǎn)生這種現(xiàn)象。2.影響磨削燒傷的因素及改善措施:原則：減少磨削熱，并使所產(chǎn)生的磨削熱盡量少傳給工燒傷；2)正確選擇磨削用量。為了減少燒傷，并保持較高的生產(chǎn)率，在選擇磨削用量時(shí)，應(yīng)選擇較大的工件速度和較小的磨削深度，同時(shí)應(yīng)提高砂輪速度。3)改善冷卻條件措施：冷卻液四處飛濺。采用噴霧冷卻，采用噴霧冷卻。三、表面層殘余應(yīng)力形為主，表面層產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力。表面殘余應(yīng)力產(chǎn)生的原因：(1)冷態(tài)塑性變形引起的殘余應(yīng)力(2)熱態(tài)塑性變形引起的殘余應(yīng)力(3)金相組織變化引起殘余應(yīng)力2.影響表面層殘余應(yīng)力及磨削裂紋的因素：磨削用量是影響磨削裂紋的首要因素其次，磨削裂紋的產(chǎn)生與工件材料及熱處理規(guī)范有很大關(guān)系。3.四、提高和改善零件表面層的物理力學(xué)性能的措施：(一)零件破壞形式和最終工序的選擇，殘余應(yīng)力的數(shù)值和性質(zhì)主要取決于最終加工方法的選擇。1.疲勞破壞，最終工序應(yīng)選能余拉應(yīng)力的加工方法。3.滾動(dòng)摩擦，最終工序選擇能在表面層下產(chǎn)生壓應(yīng)力的加工方法。稱為精基準(zhǔn)。零件上根據(jù)機(jī)械加工工藝需要而專門設(shè)計(jì)的定位基準(zhǔn)。粗基準(zhǔn)的選擇：保證相互位置要求原則：如果首先要求保證工件上加工面與不加工面的相互位置要求，則應(yīng)以不加工面作為粗基準(zhǔn)。余量均勻分配原則；便于工件裝夾原則；粗基準(zhǔn)復(fù)使用原則。軸類零件常使用兩頂尖孔作統(tǒng)一基準(zhǔn)；2)箱體類零件常使用一面兩孔(一個(gè)較大的平面和兩個(gè)距離較遠(yuǎn)的銷孔)作統(tǒng)一基準(zhǔn)3)盤套類零件常使用止口面(一端面和一短圓孔)作統(tǒng)于保證各加工表面之間的位置精度；2)可以簡(jiǎn)化夾具設(shè)計(jì)，減少工件搬動(dòng)和翻轉(zhuǎn)次數(shù)。加工經(jīng)濟(jì)精度：在正常加工條件下(采用符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備和工藝裝備，使用標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)等級(jí)工人，不延長加工時(shí)間)，一種加工方法所能保證的加工精度和表面粗糙度加工方法選擇：1)零件加工表面的精度和表面粗糙度要求2)零件材料的加工性3)生產(chǎn)批量和生產(chǎn)節(jié)拍要求4)企業(yè)現(xiàn)有加工設(shè)備和加工能力5)經(jīng)濟(jì)性來，再以面定位，加工孔，可以保證定位準(zhǔn)確、穩(wěn)定2)在毛坯面上鉆孔或鏜孔，容易使鉆或打刀，先將此面加工好，再加工孔，則可避免上述情況的發(fā)生工常常從加工方便與經(jīng)濟(jì)角度出發(fā)進(jìn)行安排2)次要表面和主要表面之間往往有相互位置要求，常常要求在主要表面加工后，以主要表面定位進(jìn)行加工先粗后精火等)，應(yīng)安排在切削加工之前，進(jìn)行為消除內(nèi)應(yīng)力而進(jìn)行的熱處理工序(如退火、人工時(shí)效等)，最好安排在粗加工之后，也可安排在切削加工之，為了改善工件材料的力學(xué)物理性淬火一般安排在切削加工后，磨削加工前。而表面淬火和滲氮等變形小的熱處理工序，允許安排在精加工后進(jìn)行，為了提高零件表面耐磨性或耐蝕