機(jī)械制造工藝學(xué) 課件 項(xiàng)目2 機(jī)械加工精度分析

項(xiàng)目2機(jī)械加工精度分析機(jī)械制造工藝學(xué)(任務(wù))目錄

任務(wù)2.1工藝系統(tǒng)制造誤差對(duì)加工精度的影響1

任務(wù)2.2工藝系統(tǒng)受力變形對(duì)加工精度的影響2

任務(wù)2.3工藝系統(tǒng)熱變形對(duì)加工精度的影響3任務(wù)2.5調(diào)整誤差的影響因素5任務(wù)2.4工件內(nèi)應(yīng)力變形對(duì)加工精度的影響4任務(wù)2.6加工誤差的綜合分析6機(jī)械制造工藝學(xué)現(xiàn)對(duì)其工藝進(jìn)行驗(yàn)證，判斷工藝過程是否穩(wěn)定，查明產(chǎn)生加工誤差的影響因素，并提出改進(jìn)措施。項(xiàng)目引入采用球面磨床磨削挺桿的球面Ｃ，技術(shù)要求是：球面Ｃ沿邊緣Ｂ檢查時(shí)的軸向圓跳動(dòng)誤差不大于０.０５ｍｍ。機(jī)械制造工藝學(xué)任務(wù)2.1工藝系統(tǒng)制造誤差

對(duì)加工精度的影響2.1.1認(rèn)識(shí)機(jī)械加工精度機(jī)械制造工藝學(xué)2.1.2加工原理誤差原理誤差是由于采用了近似的加工運(yùn)動(dòng)、近似輪廓形狀的刀具或近似的加工方法而產(chǎn)生的原始誤差。例如：在車床上車削模數(shù)蝸桿

仿形法銑削齒形采用近似的加工原理，一定會(huì)產(chǎn)生加工誤差，但使得加工成為可能，并且簡(jiǎn)化了加工過程，使機(jī)床結(jié)構(gòu)及刀具形狀得以簡(jiǎn)化，刀具數(shù)量大大減少，生產(chǎn)成本降低，生產(chǎn)率有效提高。機(jī)械制造工藝學(xué)2.1.3機(jī)床誤差1．主軸回轉(zhuǎn)誤差（1）主軸純徑向跳動(dòng)誤差對(duì)加工精度的影響

機(jī)械制造工藝學(xué)機(jī)械制造工藝學(xué)（2）主軸純軸向竄動(dòng)誤差對(duì)加工精度的影響

機(jī)械制造工藝學(xué)（3）主軸純角度擺動(dòng)誤差對(duì)加工精度的影響機(jī)械制造工藝學(xué)（4）影響主軸回轉(zhuǎn)精度的因素及提高回轉(zhuǎn)精度的措施機(jī)械制造工藝學(xué)

為提高主軸的回轉(zhuǎn)精度，一般從主軸部件和軸承等方面采取措施。①提高主軸部件的制造②對(duì)滾動(dòng)軸承進(jìn)行預(yù)緊

③使主軸的回轉(zhuǎn)誤差不反映到工件上機(jī)械制造工藝學(xué)2．導(dǎo)軌誤差（1）導(dǎo)軌在水平面內(nèi)有直線度誤差

機(jī)械制造工藝學(xué)（2）導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)有直線度誤差機(jī)械制造工藝學(xué)（3）兩導(dǎo)軌間有平行度誤差機(jī)械制造工藝學(xué)3．傳動(dòng)鏈誤差為減少傳動(dòng)鏈誤差對(duì)加工精度的影響，可采取下列措施。（1）減少傳動(dòng)鏈中的傳動(dòng)元件數(shù)量，縮短傳動(dòng)鏈，以減少誤差來源。（2）提高傳動(dòng)元件，特別是末端傳動(dòng)元件的制造精度和裝配精度。（3）傳動(dòng)鏈齒輪間存在間隙，同樣會(huì)產(chǎn)生傳動(dòng)鏈誤差，因此需消除間隙。（4）采用誤差矯正機(jī)構(gòu)來提高傳動(dòng)精度。機(jī)械制造工藝學(xué)2.1.4刀具與夾具的制造誤差1.刀具的制造誤差2．刀具的磨損3．夾具的制造誤差與磨損機(jī)械制造工藝學(xué)任務(wù)2.2工藝系統(tǒng)受力變形

對(duì)加工精度的影響2.2.1工藝系統(tǒng)剛度由機(jī)床、夾具、工件、刀具所組成的工藝系統(tǒng)，是一個(gè)彈性系統(tǒng)。機(jī)械制造工藝學(xué)

所謂剛度是指物體或系統(tǒng)抵抗使其變形的外力的能力。工藝系統(tǒng)的剛度是以切削力和在該方向上所引起的刀具和工件間的相對(duì)變形位移的比值來表示的，即K系統(tǒng)=F/y

工藝系統(tǒng)受力變形所產(chǎn)生的加工誤差是指在加工過程中刀具相對(duì)工件在切削接觸點(diǎn)法線方向的相對(duì)位移量y，其值的大小與切削力F和工藝系統(tǒng)剛度K系統(tǒng)有關(guān)，即y=F/K系統(tǒng)

計(jì)算工藝系統(tǒng)剛度就只考慮此方向上的切削分力Fy和y，即K系統(tǒng)=Fy/y系統(tǒng)機(jī)械制造工藝學(xué)

工藝系統(tǒng)是由機(jī)床、夾具、工件、刀具所組成的，因此，工藝系統(tǒng)受力變形總位移y系統(tǒng)是各組成部分變形位移的疊加，即y系統(tǒng)

=y機(jī)床

+y刀具

+y工件+y夾具而K機(jī)床=Fy/y機(jī)床K刀具=Fy/y刀具

K工件=Fy/y工件

K夾具=Fy/y夾具則

也就是說，當(dāng)知道工藝系統(tǒng)各組成部分的剛度后，就可求出這個(gè)工藝系統(tǒng)的剛度。機(jī)械制造工藝學(xué)以在車床上兩頂尖之間加工光軸為例。機(jī)械制造工藝學(xué)

y系統(tǒng)

=y工件+y機(jī)床

=y工件+y頭架+（y尾架一y頭架）x/L+y刀架

=y工件+（1—x/L）y頭架+y尾架

x/L+y刀架y刀架=Fy/K刀架機(jī)械制造工藝學(xué)2.2.2誤差復(fù)映現(xiàn)象誤差復(fù)映的程度以誤差復(fù)映系數(shù)ε表示，其大小可根據(jù)系統(tǒng)剛度K系統(tǒng)來計(jì)算。Δ工件=y1—y2=（F1—F2）/K系統(tǒng)令

λCpf

0.75

/K系統(tǒng)=ε則

Δ工件=εΔ毛坯

ε=Δ工件/Δ毛坯機(jī)械制造工藝學(xué)2.2.3慣性力和夾緊力的影響1．慣性力引起的加工誤差2．夾緊力引起的加工誤差3．重力所引起的加工誤差機(jī)械制造工藝學(xué)任務(wù)2.3工藝系統(tǒng)熱變形對(duì)加工精度的影響2.3.1機(jī)床熱變形對(duì)加工精度的影響

機(jī)械制造工藝學(xué)2.3.2工件熱變形對(duì)加工精度的影響

工件的熱變形是由切削熱引起的，熱變形的情況與加工方法和受熱是否均勻有關(guān)。

軸類零件在車削或磨削時(shí)，一般是均勻受熱，溫度逐漸升高，其直徑也逐漸脹大，脹大部分將被刀具切除，待工件冷卻后則形成圓柱度和直徑尺寸的誤差。為減小工件熱變形對(duì)加工誤差的影響，可采取下列措施：①在切削區(qū)施加充分的切削液；②提高切削速度或進(jìn)給量，以減少傳入工件熱量；③粗、精加工分開，使粗加工的余熱不帶到精加工工序中；④勿等刀具和砂輪過分磨鈍后再刃磨和修正，以減少切削熱和磨削熱；⑤使工件在夾緊狀態(tài)下有伸縮的自由（如采用彈簧頂尖等）。機(jī)械制造工藝學(xué)2.3.3刀具熱變形對(duì)加工精度的影響①減小刀具伸出長(zhǎng)度；②改善散熱條件；③改進(jìn)刀具角度，減小切削熱；④合理選用切削用量以及加工時(shí)的冷卻液，使刀具得到充分冷卻等。機(jī)械制造工藝學(xué)任務(wù)2.4工件內(nèi)應(yīng)力變形對(duì)加工精度的影響2.4.1內(nèi)應(yīng)力及其產(chǎn)生原因內(nèi)應(yīng)力（又稱殘余應(yīng)力），是指當(dāng)外部載荷去掉以后，仍殘存在工件內(nèi)部的應(yīng)力?；蛘哒f是在沒有外力作用時(shí)而存在于工件內(nèi)部的應(yīng)力。1．毛坯制造中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力機(jī)械制造工藝學(xué)2．冷校直產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力3．切削加工產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力機(jī)械制造工藝學(xué)2.4.2減小或消除內(nèi)應(yīng)力的方法①安排熱處理工序來消除毛坯和零件粗加工后產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，對(duì)于特別精密的零件，還要進(jìn)行多次消除內(nèi)應(yīng)力的熱處理工序。②對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、剛度低的零件，將工藝過程分為粗、半精、精三個(gè)加工階段，以減小內(nèi)應(yīng)力引起的變形。③嚴(yán)格控制切削用量和刀具磨損，使零件不致產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力。④合理設(shè)計(jì)零件結(jié)構(gòu)，盡量減小各部分厚度尺寸差值，以減小毛坯制造中的內(nèi)應(yīng)力。⑤采用無切削力的特種工藝方法，如電化學(xué)加工、電蝕加工等。機(jī)械制造工藝學(xué)任務(wù)2.5調(diào)整誤差的影響因素2.5.1試切法調(diào)整1．測(cè)量誤差2．微量進(jìn)給的影響3．切削厚度的影響2.5.2按定程機(jī)構(gòu)調(diào)整2.5.3用樣件或樣板調(diào)整機(jī)械制造工藝學(xué)任務(wù)2.6

加工誤差的綜合分析2.6.1加工誤差的性質(zhì)1．系統(tǒng)性誤差當(dāng)順序加工一批零件時(shí)，產(chǎn)生誤差的大小和方向若基本保持不變，則稱為常值系統(tǒng)性誤差；若隨加工時(shí)間按一定的規(guī)律變化，則稱為變值系統(tǒng)性誤差。以上兩類誤差均稱為系統(tǒng)性誤差。2．隨機(jī)性誤差隨機(jī)性誤差又稱偶然性誤差。在加工一批零件中，產(chǎn)生誤差的大小和方向是無規(guī)律地變化的。機(jī)械制造工藝學(xué)2.6.2分布曲線法1．實(shí)際分布曲線

采用調(diào)整法加工出的一批工件，其尺寸總是在一定范圍內(nèi)變化的，這種現(xiàn)象稱為尺寸分散。

尺寸分散范圍就是這批工件最大和最小尺寸之差。

以各個(gè)組的尺寸間隔寬度（稱為組距）為底，以同一尺寸間隔內(nèi)的零件數(shù)量（稱為頻數(shù)m）或以頻數(shù)與該批零件總數(shù)之比（稱為頻率m／n）為高作出的若干矩形，即為直方圖。

以每個(gè)區(qū)間的中點(diǎn)（中心值）為橫坐標(biāo)，以每組頻數(shù)或頻率為縱坐標(biāo)得到的一些相應(yīng)的點(diǎn)，將這些點(diǎn)連成折線，即為分布折線圖。

當(dāng)所測(cè)零件數(shù)量足夠多，尺寸間隔很小時(shí)，此折線便非常接近于一條曲線，這就是實(shí)際分布曲線。機(jī)械制造工藝學(xué)表2-1所示為一批

mm活塞銷孔鏜孔后孔徑的測(cè)量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，由據(jù)此繪制其直方圖和分布折線圖，如圖2-30所示。機(jī)械制造工藝學(xué)2．直方圖和分布折線圖的繪制方法（1）收集數(shù)據(jù)

（2）分組

（3）計(jì)算組距h（4）計(jì)算組界

各組組界

各組中心值（5）統(tǒng)計(jì)頻數(shù)mi，計(jì)算頻率mi/n（6）繪制直方圖和分布折線圖。機(jī)械制造工藝學(xué)3．正態(tài)分布曲線（1）正態(tài)分布曲線的方程式機(jī)械制造工藝學(xué)正態(tài)分布曲線下面所包含的全部面積代表了全部工件，即100%。圖2-31中陰影部分面積F為尺寸從

到X間的工件頻率。機(jī)械制造工藝學(xué)（2）正態(tài)分布曲線的特點(diǎn)機(jī)械制造工藝學(xué)例2-2

已知σ=0.005mm，零件尺寸公差T=0.02mm，且公差對(duì)稱于分散范圍中心，X=0.01mm，試求此時(shí)的廢品率。解：Z=

X/σ=0.01/0.005=2查表2-2得當(dāng)Z=2時(shí)，2Φ（Z）=0.9544故廢品率為[1－2Φ（Z）]×100%=[1－0.9544]×100%=4.6%例2-3車削一批軸的外圓，其圖樣規(guī)定的尺寸為mm，根據(jù)量結(jié)果，此工序的分布曲線按正態(tài)分布，其σ=0.025mm，曲線的頂峰位置與零件尺寸公差中心相差0.03mm，偏于右端，試求其合格率和廢品率。機(jī)械制造工藝學(xué)4．非正態(tài)分布機(jī)械制造工藝學(xué)5．正態(tài)分布曲線的應(yīng)用（1）計(jì)算合格率和廢品率（2）判斷加工誤差的性質(zhì)

（3）判斷工序的工序能力能否滿足加工精度的要求Cp

=T/6σ機(jī)械制造工藝學(xué)2.6.3點(diǎn)圖法1．點(diǎn)圖的形式（1）個(gè)值點(diǎn)圖機(jī)械制