基于給定形狀零件加工的成形車刀設(shè)計(jì)及加工精度分析機(jī)械設(shè)計(jì)和自動(dòng)化專業(yè)論文設(shè)計(jì)

基于給定形狀零件加工的成形車刀設(shè)計(jì)及加工精度分析摘要現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)機(jī)械加工工藝和加工設(shè)備的需求正在增加。設(shè)備數(shù)量大幅度增加，加工企業(yè)成本也隨之大幅度增長(zhǎng)。這次的設(shè)計(jì)是車床專用刀具的成型表面。其刃形是根據(jù)不同工件廊形設(shè)計(jì)進(jìn)行計(jì)算的。

本文主要完成以下任務(wù)：選定一個(gè)成型零件的加工技術(shù)圖紙，畫出零件圖，分析零件加工的工序和技術(shù)要求，明確主要形狀，按照成型法加工；根據(jù)成形車刀設(shè)計(jì)方法和步驟，設(shè)計(jì)零件加工所要求的刀刃形狀輪廓，進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì)計(jì)算，畫出成形車刀刀刃設(shè)計(jì)圖。進(jìn)行成形刀加工誤差和零件加工精度分析，給出提高加工精度的措施。關(guān)鍵詞：成形表面；成形車刀；加工精度；誤差分析

ABSTRACTWith

the

continuous

development

of

modern

science

and

technology,

the

demand

for

machining

technology

and

processing

equipment

is

increasing.

The

number

of

equipment

is

greatly

increasing,

and

the

cost

of

processing

enterprises

is

also

greatly

increasing

.Thisarticlemainlycompletesthefollowingtasks:selectingaprocessingtechnicaldrawingofamoldedpart,drawingapartdrawing,analyzingtheprocessandtechnicalrequirementsofthepartprocessing,clarifyingthemainshape,andprocessingaccordingtothemoldingmethod;designingthepartaccordingtothedesignmethodandstepsoftheformingturningtoolTherequiredbladeshapecontourisprocessed,andrelevantdesigncalculationsarecarriedouttodrawthedesigndrawingofthecuttingtoolblade.Analyzetheformingknifemachiningerrorandpartmachiningprecision,andgivethemainmeasurestoimprovethemachiningprecision.Keywords:formedsurface;formingturningtool;machiningaccuracy;erroranalysis

目錄摘要 IABSTRACT II第1章緒論 11.1選題背景和意義 11.2選題目的和主要任務(wù) 11.3本章小結(jié)1第2章工件的選擇22.1材料的選擇22.2加工過程22.3本章小結(jié)2第3章成形車刀設(shè)計(jì) 33.1成形車刀的概述……………33.2棱體成形車刀的結(jié)構(gòu)尺寸 33.3棱體成形車刀材料及幾何尺寸 33.4確定刀具的夾固方式 103.5繪制棱體成形車刀工作圖…………………103.6成形車刀的樣板……………103.7本章小結(jié)10第4章加工精度的影響因素 244.1加工原理誤差 264.2機(jī)床自身誤差對(duì)切削加工精度的影響 274.2.1主軸回轉(zhuǎn)誤差 274.2.2導(dǎo)軌誤差 284.2.3傳動(dòng)鏈誤差 294.3刀具、夾具的制造誤差及磨損 294.4本章小結(jié)29總結(jié) 30參考文獻(xiàn) 31致謝32 第1章緒論1.1選題的背景和意義總的來(lái)說，切削是使用比較廣泛的的現(xiàn)代制造工藝技術(shù)。近些年來(lái)，高速切削、硬切削、干切削等新的工藝技術(shù)快速的發(fā)展，已經(jīng)逐漸成為中國(guó)現(xiàn)代加工的主要方向，因此對(duì)于刀具材料選用、結(jié)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計(jì)等有了更高的要求。近20年來(lái)，超細(xì)晶粒硬質(zhì)合金和超硬刀具材料使用的比例大幅提高。涂層刀具、金屬結(jié)構(gòu)陶瓷刀具、陶瓷刀具、立方氮化硼(CBN)、聚晶金剛石(PCD)超硬刀具這些高速切削刀具有了很大的發(fā)展，它們的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，可以有效預(yù)見自己未來(lái)隨著硬切削、干切削等工藝的增加，這些影響刀具在切削技術(shù)加工中占有比例會(huì)進(jìn)一步得到提高。刀具是切削加工中必不可少的重要工具，不管是普通機(jī)床，還是先進(jìn)的數(shù)控機(jī)床(NC)、加工中心(MC)和柔性制造系統(tǒng)(FMC)，它們都必須靠刀具才能完成切削加工。刀具的高速發(fā)展對(duì)提高生產(chǎn)率和加工質(zhì)量具有著重要影響。決定刀具切削性能的三個(gè)因素分別是材料、結(jié)構(gòu)和幾何形狀。起著關(guān)鍵性作用的是刀具的材料。國(guó)際生產(chǎn)工程學(xué)會(huì)(CIRP)在一項(xiàng)研究報(bào)告中指出：“刀具材料的大幅度改進(jìn)，允許的切削速度每隔l0年幾乎提高一倍”。刀具材料已經(jīng)從20世紀(jì)初的高速鋼、硬質(zhì)合金發(fā)展到現(xiàn)在的高性能陶瓷、超硬材料等，耐熱溫度已由500～600℃提高到1200℃以上，允許切削速度已超過1000m／min，在不到100年時(shí)間內(nèi)使切削加工生產(chǎn)率提高了100多倍。所以可以說，切削加工技術(shù)是嚴(yán)格受刀具材料影響的。在金屬切削中，成形加工是利用成形刀具一次切削形成所需工件表面形狀的加工方法，成形車削則是利用成形車刀在成床上對(duì)回轉(zhuǎn)體零件進(jìn)行切削而獲得成形表面的加工，在實(shí)際生產(chǎn)中具有重要應(yīng)用，它具有生產(chǎn)效率高，加工過程易于操作，較易保證所需的形狀精度等有點(diǎn)。因此，本課題針對(duì)回轉(zhuǎn)體成形零件的加工工藝需要，擬設(shè)計(jì)相應(yīng)形狀的成形車刀廓形，并對(duì)其加工精度、加工誤差產(chǎn)生的原因等問題進(jìn)行研究。1.2選題目的和主要任務(wù)成形車刀設(shè)計(jì)是學(xué)生在學(xué)完“金屬切削原理及刀具”等有關(guān)課程的基礎(chǔ)上進(jìn)行的重要的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，其目的是使學(xué)生學(xué)習(xí)和理解課堂所學(xué)內(nèi)容，鍛煉和培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)理論與設(shè)計(jì)實(shí)踐相結(jié)合的能力，是對(duì)學(xué)生綜合能力提升的一種考驗(yàn)。（1）選題目的

本課題根據(jù)特定形狀的零件實(shí)際加工需要，利用成形車刀的設(shè)計(jì)原理和方法，設(shè)計(jì)成形車刀刀刃廓形，滿足工件成形加工的需要。同時(shí)分析成形刀具從設(shè)計(jì)、制造、加工過程中的各種因素，研究掌握影響加工精度的主要因素，探討誤差產(chǎn)生的原因，為采取較好措施減小誤差和保證加工精度提供依據(jù)。

（2）課題主要任務(wù)

本課題主要任務(wù)，通過進(jìn)行實(shí)際生產(chǎn)調(diào)研和資料查詢，選擇典型成形零件，對(duì)零件進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析和技術(shù)要求分析，確定要加工的成形表面和尺寸參數(shù)；按照平均尺寸畫出零件主視圖和俯視圖；分別用作圖法和計(jì)算法設(shè)計(jì)刀具廓形；確定刀具材料和幾何參數(shù)；進(jìn)行有關(guān)誤差分析和精度檢驗(yàn)，設(shè)計(jì)檢驗(yàn)樣板。

金屬切削刀具，通過這次設(shè)計(jì)，具體應(yīng)該讓學(xué)生：1)掌握一些金屬切削刀具的設(shè)計(jì)和計(jì)算的基本研究方法；2)學(xué)會(huì)運(yùn)用及查閱各種設(shè)計(jì)資料、手冊(cè)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)；3)學(xué)會(huì)繪制符合標(biāo)準(zhǔn)要求的刀具廓形圖，刀具工作圖及樣板圖，能標(biāo)注出必要的技術(shù)條件。1.3本章小結(jié)本章主要從選題背景和意義及目的來(lái)闡述本次設(shè)計(jì)的重要性。隨著刀具材料的不斷改進(jìn)，刀具的各項(xiàng)性能也有著大幅度的提高。本次設(shè)計(jì)主要是考察學(xué)生在學(xué)完“金屬切削原理及刀具”這門課程后對(duì)刀具是否有新的認(rèn)識(shí)，是否有新的理念融入到這次設(shè)計(jì)中。第2章工件的選擇2.1材料的選擇軸類零件應(yīng)根據(jù)不同的工作條件和使用要求選用不同的材料并采用不同的熱處理方式（如調(diào)質(zhì)、正火、淬火等），以獲得一定的強(qiáng)度、韌性和耐磨性。45鋼是軸類零件的常用材料，價(jià)格便宜且經(jīng)過調(diào)質(zhì)（或正火）后，可得到較好的切削性能，而且能獲得較高的強(qiáng)度和韌性等綜合性能，淬火后表面硬度可達(dá)45～52HRC。而40Cr等合金結(jié)構(gòu)鋼適用于中等精度而轉(zhuǎn)速較高的軸類零件，這類鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)和淬火后，具有較好的綜合機(jī)械性能。軸承鋼GCr15和彈簧鋼65Mn，經(jīng)調(diào)質(zhì)和表面高頻淬火后，表面硬度可達(dá)50～58HRC，并具有較高的耐疲勞性能和較好的耐磨性能，可制造較高精度的軸。精密機(jī)床的主軸（例如磨床砂輪軸、坐標(biāo)鏜床主軸）可選用38CrMoAIA氮化鋼。這種鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)和表面氮化后，不僅能獲得很高的表面硬度，而且能保持較軟的芯部，因此耐沖擊韌性好。與滲碳淬火鋼比較，明顯有熱處理變形很小，硬度更高的特性。被加工零件如圖1所示，工件材料為：45鋼；硬度HBS180；強(qiáng)度σb=610Mpa。圖1成型零件2.2加工過程軸類零件是基本常見的零件之一。按軸類零件結(jié)構(gòu)形式不同，一般可分為光軸、階梯軸和異形軸三類；或分為實(shí)心軸、空心軸等。它們?cè)跈C(jī)器中用來(lái)支承齒輪、帶輪等傳動(dòng)零件，以傳遞轉(zhuǎn)矩或運(yùn)動(dòng)。臺(tái)階軸的加工工藝較為典型，反映了軸類零件加工的大部分內(nèi)容與基本規(guī)律。

（1）零件各部分技術(shù)要求在軸中Φ25段軸徑對(duì)軸線允差為0.1mm，斷面對(duì)軸向徑向跳動(dòng)允差為0.45mm，Φ32段軸徑對(duì)軸線允差也為0.1mm。工藝分析根據(jù)各表面的具體要求，可采用如下的加工方案：粗車-半精車-精車-熱處理基準(zhǔn)選擇粗加工時(shí)，為了提高生產(chǎn)率選用較大的切削用量，應(yīng)選外圓面與中心孔為定位基準(zhǔn).在精加工時(shí)，為保證各配合表面的位置精度，用軸兩端的中心孔為精加工的定位基準(zhǔn)。這樣符合基準(zhǔn)統(tǒng)一和基準(zhǔn)重合原則。2.3本章小結(jié)本章主要從材料的選擇及加工過程來(lái)選擇需要的工件，由于沒有特殊要求，零件材料選擇45鋼。然后分析了零件各部分技術(shù)要求、加工工藝及基準(zhǔn)的選擇，綜合各項(xiàng)性能選擇了上述零件。第3章成形車刀設(shè)計(jì)3.1成形車刀的概述成形車刀是加工回轉(zhuǎn)體成形表面的專用刀具，根據(jù)工件的輪廓來(lái)設(shè)計(jì)它的切削刃的。而此次設(shè)計(jì)的棱體成形車刀外形呈棱柱狀，可重磨次數(shù)和剛性均比平體的要大，裝夾也不同，要用專用的刀夾夾住其燕尾部，通過調(diào)整使之處于正確的位置并獲得所需的前、后角。3.2棱體成形車刀的結(jié)構(gòu)尺寸棱體成形車刀多采用燕尾結(jié)構(gòu)，夾固可靠，能承受較大切削力。主要結(jié)構(gòu)尺寸有：刀體總寬度、刀體高度、刀體厚度B及燕尾尺寸M等。圖2棱體成形車刀刀體結(jié)構(gòu)刀體總寬度，如圖1所示，式中：——成形車刀切削刃總寬度，——工作廓形寬度；——成形車刀的附加刀刃；——為避免切削刃轉(zhuǎn)角處過尖而設(shè)的附加刀刃寬度，常取為0.5~3mm?！獮榭紤]工件端面的精加工和倒角而設(shè)的附加刀刃寬度，其數(shù)值應(yīng)大于端面精加工余糧和倒角寬度。為使該段刀刃在主剖面內(nèi)有一定后角，常作成偏角，b值取為1~3mm；如工件有倒角，值應(yīng)等于倒角角度值，b值比倒角寬度大1~1.5mm——為保證后續(xù)切斷工序順利進(jìn)行而設(shè)的預(yù)切槽刀刃寬度，值常取為3~8mm——為保證成形車刀刀刃延長(zhǎng)到工件毛坯表面之外而設(shè)的附加刀刃寬度，常取=0.5~2mm。刀體高度H：刀體高度H與機(jī)床橫刀架距中心高度有關(guān)。應(yīng)在機(jī)床刀夾空間允許的條件下，盡量取較大，以增加刀具的重磨次數(shù)。一般推薦H=55~100mm。刀體厚度B：刀體厚度B應(yīng)保證刀體有足夠的強(qiáng)度，便于安裝刀架，便于排屑，切削平穩(wěn)。最小厚度應(yīng)滿足，為工件最大廓形深度。燕尾測(cè)量工作尺寸M：燕尾測(cè)量尺寸M值應(yīng)與切削刃總寬度相適應(yīng)。另外，為調(diào)整棱體成形車刀的高度，增加成形車刀工作時(shí)的剛度，刀體地不做有螺孔以旋入螺釘，螺孔常取M6。3.3棱體成形車刀材料及幾何尺寸選擇刀具材料參考附錄表5，刀具工作部分選擇W6Mo5CrV2制造選擇前角與后角由表2-4，選擇，在。因此取，。畫出刀具廓形計(jì)算圖取，，，，。標(biāo)出工件廓形各組成點(diǎn)1-14以0-0線（通過9-10段切削刃）為基準(zhǔn)（以便于對(duì)刀），計(jì)算出1-14各點(diǎn)處的計(jì)算半徑（為避免尺寸偏差值對(duì)計(jì)算準(zhǔn)確性的影響，故常采用計(jì)算尺寸——計(jì)算半徑、計(jì)算長(zhǎng)度和計(jì)算角度來(lái)計(jì)算）基本半徑圖3成形車刀設(shè)計(jì)圖在以1點(diǎn)為基點(diǎn)，計(jì)算出計(jì)算長(zhǎng)度確定刀具結(jié)構(gòu)尺寸，H=75mm，F(xiàn)=40mm，B=45mm，，，，用計(jì)算法求出N-N剖面內(nèi)刀具廓形上各點(diǎn)至9、10點(diǎn)（零點(diǎn)）所在后刀面的垂直距離之后選擇1-2段廓形為基準(zhǔn)線，計(jì)算出刀具廓形上各點(diǎn)到該基準(zhǔn)線的垂直距離，即為所求的刀具擴(kuò)線深度1、2點(diǎn)至0點(diǎn)所在后刀面的垂直距離，，3、4點(diǎn)至0點(diǎn)所在后刀面的垂直距離和刀具廓形到該基準(zhǔn)線的垂直距離，5點(diǎn)和7點(diǎn)至0點(diǎn)所在后刀面的垂直距離和刀具廓形到該基準(zhǔn)線的垂直距離，7點(diǎn)與5點(diǎn)情況相同6點(diǎn)至0點(diǎn)所在后刀面的垂直距離和刀具廓形到該基準(zhǔn)線的垂直距離，8點(diǎn)至0點(diǎn)所在后刀面的垂直距離和刀具廓形到該基準(zhǔn)線的垂直距離，11、12點(diǎn)至0點(diǎn)所在后刀面的垂直距離和刀具廓形到該基準(zhǔn)線的垂直距離，根據(jù)表2-5可確定各點(diǎn)公差，下表1為各點(diǎn)至9、10點(diǎn)（零點(diǎn)）所在后刀面的垂直距離和各點(diǎn)到該基準(zhǔn)線的垂直距離表1棱體成形車刀廓形計(jì)算表廓形組成點(diǎn)取值精度0.001取值精度0.0019、10（作為0點(diǎn)）71、29921.93203、412．47512．4755.4755.2885、712．49012．4905.4905.303614．97514．9757.9757.70488810.96611、1211.11611.1164.1163.976校驗(yàn)最小后角7-11段切削刃與進(jìn)給方向（即工件加工斷面的進(jìn)行方向）的夾角最小，因而通過這段切削刃上后角最小，其值為：一般要求最小后角不小于~，因此校驗(yàn)合格。10）確定棱體成形車刀廓形寬度即為相應(yīng)工件廓形的計(jì)算長(zhǎng)度，其數(shù)值及公差如下，（公差值是按表2-5確定的，表中未列出者可取為）3.4確定刀具的夾固方式采用燕尾斜塊式夾緊。3.5繪制棱體成形車刀工作圖技術(shù)要求：工作部分材料W6Mo5CrV2，熱處理硬度63～66HRC，刀體材料40Cr，熱處理硬度40～45HRC。刀具前面、切削刃不允許有裂痕，燒傷，崩刀等缺陷。廓形表面粗糙度Ra=3.2μm形成表面按工作樣板制造。3.6成形車刀的樣板制造成形車刀時(shí)，用樣板來(lái)檢驗(yàn)刀具廓形的精確度。成形車刀的廓形尺寸一般不注在刀具圖上，而是詳細(xì)的注在樣板圖上。成形車刀的樣板是成對(duì)制造的。一塊為工作樣板，用來(lái)檢驗(yàn)成形車刀的廓形，另一塊為檢驗(yàn)樣板，用來(lái)檢驗(yàn)工作樣板的精度。樣板用低碳鋼15或20號(hào)鋼制造，表面滲碳淬火后硬度應(yīng)達(dá)HRC56～62。樣板圖如圖所示。3.7本章小結(jié)本章主要是進(jìn)行了成形車刀的廓形計(jì)算。根據(jù)被加工零件的外形尺寸，計(jì)算出了工件廓形各組成點(diǎn)的計(jì)算半徑，進(jìn)而畫出刀具廓形計(jì)算圖，刀具工作圖及樣板工作圖，確定了刀具的結(jié)構(gòu)尺寸及夾固方式。第4章加工精度的影響因素傳統(tǒng)上，一般理解的“制造”是一個(gè)制造的過程，如加工過程，這就是所謂的“小制造”。國(guó)際公認(rèn)的國(guó)際生產(chǎn)工程學(xué)會(huì)（CIRP）1990定義的“制造”的定義就是所謂的“大制造”的概念。它包括原材料的選擇、產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造、制定生產(chǎn)計(jì)劃、生產(chǎn)過程、質(zhì)量檢測(cè)、企業(yè)管理、市場(chǎng)推銷等活動(dòng)。加工精度是指加工后零件表面的實(shí)際尺寸、形狀、位置三種幾何參數(shù)與圖紙要求的理想幾何參數(shù)的符合程度。有所不同、不一致的程度被叫做誤差。在實(shí)際生產(chǎn)加工中，誤差值常用來(lái)衡量與限制加工精度，通過誤差可以衡量加工水平高低。機(jī)械加工的精度總的來(lái)講主要包括形狀精度、尺寸精度以及位置精度這三種。1.尺寸精度尺寸精度指的是成品零件表面之間或本身尺寸的實(shí)際值與理想值之間的一致程度。零件尺寸理論值是指零件圖所標(biāo)注的尺寸。實(shí)際生產(chǎn)，較高尺寸精度可以用下列四種方法獲得：（1）試切法所謂試切法，就是通過對(duì)工件試切、測(cè)量、調(diào)整刀具再試切的反復(fù)過程，使工件的實(shí)際尺寸達(dá)到合格的機(jī)加工方法。（2）調(diào)整法預(yù)先用樣件或標(biāo)準(zhǔn)件調(diào)整好機(jī)床、夾具、刀具和工件的準(zhǔn)確相對(duì)位置,用以保證工件的尺寸精度。

因?yàn)槌叽缡孪日{(diào)整到位,所以加工時(shí),不用再試切,尺寸自動(dòng)獲得,并在一批零件加工過程中保持不變，如需要退刀或讓刀，應(yīng)在退刀或讓刀后，仍然使刀具或工件回到原來(lái)調(diào)整好的位置。這時(shí)在很大程度上零件尺寸精度由調(diào)整決定。這種方法多用于半自動(dòng)或自動(dòng)機(jī)床加工，如數(shù)控機(jī)床加工就很常用。（3）定尺寸刀具法用刀具的相應(yīng)尺寸(如鉆頭、鉸刀、擴(kuò)刀等)來(lái)保證工件被加工部位尺寸精度的方法稱為定尺寸刀具法。例如，用槽銑刀加工槽、用鉸刀、鉆頭、拉刀加工孔等，槽的寬度和孔的直徑就是由刀具的尺寸來(lái)獲得的。（4）自動(dòng)控制法這種方法是由測(cè)量裝置、進(jìn)給裝置和控制系統(tǒng)等組成。它是把測(cè)量、進(jìn)給裝置和控制系統(tǒng)組成一個(gè)自動(dòng)加工系統(tǒng)，加工過程依靠系統(tǒng)自動(dòng)完成。尺寸測(cè)量、刀具補(bǔ)償調(diào)整和切削加工以及機(jī)床停車等一系列工作自動(dòng)完成，自動(dòng)達(dá)到所要求的尺寸精度。例如，在數(shù)控機(jī)床上，數(shù)控裝置、測(cè)量裝置和伺服驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，通過控制刀具與工件的相對(duì)位置，從而保證工件的尺寸精度。2.形狀精度形狀精度是指限制加工表面的宏觀幾何形狀誤差。如圓度、圓柱度、平面度、直線度。理論上形狀是指準(zhǔn)確形狀。生產(chǎn)實(shí)踐中，一般通過以下三種方法來(lái)保證形狀精度：（1）軌跡法軌跡法也稱刀尖軌跡法，依靠刀尖的運(yùn)動(dòng)軌跡獲得形狀精度的方法稱為軌跡法。即讓刀具相對(duì)于工件作有規(guī)律的運(yùn)動(dòng)，以其刀尖軌跡獲得所要求的表面幾何形狀。（2）成形法由成形刀具或者成形運(yùn)動(dòng)的切削刃形狀而獲得零件表面的形狀的方法。某些成形運(yùn)動(dòng)被直接轉(zhuǎn)換成刀具切削刃形狀，也就被成形刀取代了，可以提高生產(chǎn)率、簡(jiǎn)化機(jī)床。（3）展成法零件表面的形狀精度是由在刀具與工件的嚙合運(yùn)動(dòng)中的切削刃的包絡(luò)面而獲得精度的方法。在展成法中，切削刃必須是被加工曲面上的共軛曲面，成形運(yùn)動(dòng)之間必須保持確定的速度比關(guān)系。3.位置精度所謂位置精度，指的是零件表面之間形成的實(shí)際上的位置與理論上位置的相一致程度。常用兩種方法獲得位置精度：（1）一次裝夾法包括基準(zhǔn)面在內(nèi)的幾個(gè)有位置要求表面只需要一次裝夾便可獲得方法。因?yàn)橹挥幸淮窝b夾，夾緊、定位影響不了成品工件表面間的位置精度，它只與機(jī)床及其夾具本身精度相關(guān)，所以相對(duì)位置的精度較高。（2）多次裝夾法由于工件被加工表面的位置、形狀和加工方法等多方面原因的限制，工件上的各個(gè)表面的位置精度要在幾次裝夾中才能獲得的方法。中國(guó)是世界上最大的發(fā)展中國(guó)家，但不可否認(rèn)一個(gè)事實(shí)，我們是世界第二大經(jīng)濟(jì)體制造業(yè)國(guó)家，我國(guó)許多企業(yè)在技術(shù)方面水平還比較低，設(shè)備相對(duì)比較落后，一般體現(xiàn)為能源和原材料的高投入，低產(chǎn)出，高污染的形式，對(duì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)不利。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)實(shí)力和科技發(fā)展水平的提升,我們對(duì)社會(huì)制造業(yè)的基本要求已轉(zhuǎn)變?yōu)楦纳飘a(chǎn)品質(zhì)量。加工精度作為體現(xiàn)生產(chǎn)廠家加工零件的水平和能力，更成為了質(zhì)量檢驗(yàn)的重要指標(biāo)之一。影響精度的因素有很多,我們主要要分析哪些原因會(huì)導(dǎo)致誤差的產(chǎn)生。產(chǎn)生誤差的主要因素主要有如下方面：4.1加工原理性誤差我們?cè)诩庸さ倪^程中實(shí)際不能真的按照所需要的軌跡移動(dòng)，而只是近似地逼近真實(shí)值，或者干脆直接將刀具做成與工件成品表面近似形狀的刀刃輪廓，進(jìn)行成形加工，如此勢(shì)必產(chǎn)生因形狀不符導(dǎo)致的誤差。如，在數(shù)控車床上車圓弧面零件時(shí)，車刀通常用“行切法”車削。行切法，顧名思義，就是車刀與零件旋轉(zhuǎn)輪廓的切點(diǎn)相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡是一行一行進(jìn)行的，每?jī)尚兄g距離的大小按零件的加工要求來(lái)調(diào)整。最后在本來(lái)設(shè)計(jì)成圓弧的工件表面形成一些微小的階梯，這些階梯的變化趨勢(shì)是沿著理論圓弧的方向和大小確定其走勢(shì)，當(dāng)兩行之間距離足夠小時(shí)，小到不足以影響機(jī)件的使用性能時(shí)，則可以認(rèn)為這些階梯形的圓弧即是所需要的圓弧。但是階梯畢竟是階梯，它不是圓弧，而直角階梯與圓弧之間必然存在一種因近似加工而造成的加工原理性誤差。這種方法實(shí)質(zhì)上是將空間立體型各面視為許多的平面截線的集合，而每次走刀加工出其中一條截線。在很多切削走刀的場(chǎng)合,為了使刀具相對(duì)工件的運(yùn)動(dòng)最終得到所需要的表面,要使刀具的運(yùn)動(dòng)和工件的位置及其所作運(yùn)動(dòng)間形成某種特定的關(guān)系。從理論角度說,刀具的運(yùn)動(dòng)和工件的位置及其所作運(yùn)動(dòng)間的聯(lián)系應(yīng)該是準(zhǔn)確的，甚至是精確的。但理論層面的準(zhǔn)確加工原理，無(wú)理因子、無(wú)限不循環(huán)小數(shù),用齒輪配換的方法調(diào)整得到對(duì)應(yīng)導(dǎo)程值的時(shí)候,就會(huì)不可避免地存在因去掉小數(shù)尾數(shù)而產(chǎn)生的近似原理誤差。4.2機(jī)床自身誤差對(duì)切削加工精度的影響成形運(yùn)動(dòng)都會(huì)通過切削機(jī)床或者其相關(guān)部件、附件來(lái)完成,所以機(jī)床精度大程度決定產(chǎn)品加工的精度。機(jī)床精度受制于機(jī)床誤差，而機(jī)床誤差項(xiàng)目包含的內(nèi)容就很廣了，比如說機(jī)床各種部件磨損所導(dǎo)致的各類誤差。這里面對(duì)機(jī)床在加工時(shí)產(chǎn)生精度的影響相對(duì)大一些的應(yīng)該是機(jī)床制造出廠時(shí)有:主軸回轉(zhuǎn)誤差、導(dǎo)軌誤差和傳動(dòng)鏈誤差。4.2.1主軸回轉(zhuǎn)誤差從理論上，主軸在旋轉(zhuǎn)時(shí)的旋轉(zhuǎn)軸線應(yīng)該與主軸的幾何軸線相重合，并且在旋轉(zhuǎn)過程中軸線在空間的位置應(yīng)該保持不變的主軸空間位置。由于誤差因素綜合影響，實(shí)際上主軸回轉(zhuǎn)軸線每一時(shí)刻具有不斷變化的空間位置，因而就產(chǎn)生了主軸的回轉(zhuǎn)誤差。主軸回轉(zhuǎn)誤差指的是主軸各瞬間旋轉(zhuǎn)軸線所處的實(shí)際位置相對(duì)于其旋轉(zhuǎn)軸線的平均變動(dòng)量。工件在加工后的尺寸精度受主軸的回轉(zhuǎn)誤差直接影響。實(shí)際的加工過程中，主軸的回轉(zhuǎn)軸心線隨著切削加工的進(jìn)行，每一個(gè)時(shí)刻都是不固定的，這就出現(xiàn)了運(yùn)動(dòng)誤差。主軸的回轉(zhuǎn)軸心線運(yùn)動(dòng)的誤差表現(xiàn)形式為軸向跳動(dòng)（竄動(dòng)）誤差，徑向形狀不規(guī)則引起的跳動(dòng)誤差和圓周角度變化形成的擺動(dòng)誤差三種。工件在加工后的形狀、位置精度也受主軸的回轉(zhuǎn)誤差直接影響,主軸的回轉(zhuǎn)誤差也可表現(xiàn)為軸向跳動(dòng)（竄動(dòng)）誤差，徑向形狀不規(guī)則引起的跳動(dòng)誤差和圓周角度變化形成的擺動(dòng)誤差三種。由于工件在加工過程中對(duì)誤差存在敏感的方向,所以加工工件不同的表面時(shí)候,主軸的回轉(zhuǎn)誤差的各種形式引起的效果也有比較大的差異，所造成的誤差也就不一樣。比如說,在數(shù)控車床上車孔或光軸外圓,主軸回轉(zhuǎn)誤差三種形式中的半徑方向上的跳動(dòng)將會(huì)使工件的圓形變成近似于橢圓的形狀而產(chǎn)生圓度和圓柱度形狀誤差,而對(duì)端面的平面度，沒有卻明顯的影響。再如,在數(shù)控車床上車軸的端面和螺紋,主軸回轉(zhuǎn)誤差三種形式中的軸線方向上的跳動(dòng)將會(huì)出現(xiàn)的螺距尺寸的不穩(wěn)定，而對(duì)端面的圓度、外圓內(nèi)孔的尺寸以及圓度和圓柱度卻沒有明顯的影響。4.2.2導(dǎo)軌誤差數(shù)控車床的導(dǎo)軌起著對(duì)溜板、尾座、中心架、跟刀架等運(yùn)動(dòng)件導(dǎo)向和承受主軸箱、溜板、尾座、中心架、跟刀架等重量作用,它是保持機(jī)床上多個(gè)部件之間導(dǎo)軌的誤差一般有水平面位置和方向上的導(dǎo)軌誤差、垂直面位置和方向上的導(dǎo)軌誤差以及兩條導(dǎo)軌之間存在的平行度位置誤差。1.導(dǎo)軌水平面位置和方向上的直線度形狀誤差數(shù)控車床導(dǎo)軌水平面位置和方向上的直線度形狀誤差，會(huì)將刀尖水平移動(dòng)時(shí)產(chǎn)生偏移Δx，從而形成工件會(huì)在X方向上出現(xiàn)偏差，形成半徑尺寸誤差ΔR。此差對(duì)數(shù)控車削，會(huì)轉(zhuǎn)換成工件在對(duì)誤差敏感的表面法線方向上，因此影響很大（此時(shí)ΔR=Δx），會(huì)產(chǎn)生圓及圓柱度誤差（鞍形或鼓形）。2.導(dǎo)軌垂直面位置和方向上的直線度形狀誤差導(dǎo)軌垂直面位置和方向上的直線度形狀誤差，會(huì)將刀尖水平移動(dòng)時(shí)產(chǎn)生偏移ΔZ，從而造成工件在Z方向上出現(xiàn)誤差ΔR≈Δz2/(2R)，因?yàn)辇堥T刨床的工作臺(tái)為薄長(zhǎng)件，其剛性很差，若床身導(dǎo)軌變形為中凹形，刨出的工件也會(huì)是中凹形。3.兩導(dǎo)軌間有平形度位置誤差要是兩導(dǎo)軌間有平形度誤差，導(dǎo)軌將會(huì)發(fā)生扭曲，引起刀尖相對(duì)于工件在垂直和水平兩方向上都發(fā)生偏移，從而影響到加工精度。數(shù)控車床的主軸軸線高度是L，導(dǎo)軌之間寬度為A，導(dǎo)軌的扭曲量系數(shù)δ，則引起產(chǎn)品半徑的變量為Δr，一般來(lái)說，車床L/A≈2/3，而外圓磨床L≈A，所以這項(xiàng)原始位置誤差是不容忽視的。由于δ在縱向移動(dòng)不同位置處的值有所不同，所以加工出的工件所產(chǎn)生的圓柱度誤差（鞍形、鼓形或錐度等）也不一樣。數(shù)控車床導(dǎo)軌自身精度高低，除了受出廠時(shí)的精度參數(shù)和符合程度影響外，還跟長(zhǎng)期工作過程中的損耗程度以及機(jī)床使用前的安裝精度的影響。特別是大型、重型機(jī)床，因其導(dǎo)軌剛性較差，床身會(huì)在自重的作用下產(chǎn)生變形，所以，為減少導(dǎo)軌的誤差對(duì)加工精度產(chǎn)生的影響，除了提高導(dǎo)軌的制造精度外，還要注意機(jī)床的安裝與調(diào)整,適當(dāng)提高導(dǎo)軌的耐磨性。4.2.3傳動(dòng)鏈誤差傳動(dòng)鏈傳動(dòng)誤差就是傳動(dòng)鏈中傳遞最開始一環(huán)與最后一環(huán)之間所有傳動(dòng)環(huán)節(jié)的元件之間運(yùn)動(dòng)的總誤差。傳動(dòng)鏈中的傳動(dòng)總誤差通常不會(huì)對(duì)平面和圓柱面加工精度產(chǎn)生影響。但是加工時(shí)刀具所作的運(yùn)動(dòng)和加工工件相對(duì)運(yùn)動(dòng)有確定的固定內(nèi)聯(lián)系的產(chǎn)品表面上，如車削、磨削螺紋、插齒、滾齒、磨齒，卻成為影響工件切削精度的關(guān)鍵。切削過程中,由許多的傳動(dòng)元件組成機(jī)構(gòu)來(lái)完成刀具在工件表面所作成形運(yùn)動(dòng)。數(shù)控車床的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)造成的誤差,也就形成機(jī)床傳動(dòng)鏈誤差。更多元件組成傳動(dòng)鏈,機(jī)床傳動(dòng)的路線就越長(zhǎng),傳動(dòng)鏈總誤差就會(huì)更大。4.3刀具、夾具的制造誤差及磨損數(shù)控車削加工時(shí)，幾乎所有數(shù)控車床所用車刀結(jié)構(gòu)里刀尖這個(gè)點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用的時(shí)候是不會(huì)真實(shí)存在的，它的出現(xiàn)是在編制程序以及加工前對(duì)刀方便，而人為設(shè)定出來(lái)的假想的理論點(diǎn)，實(shí)際上的刀尖帶有很小圓弧半徑的過渡刃。于是在對(duì)刀和編程時(shí)車刀有兩種方式選擇刀位點(diǎn)位置：其一是切削部刀尖點(diǎn)的假想位置，其二是刀尖位置圓弧過渡刃的中心點(diǎn)。代替刀尖點(diǎn)的切削圓弧的制造刃磨半徑大小在很大程度上影響到零件的加工精度。不同的代替刀尖點(diǎn)的切削圓弧會(huì)因半徑引起大小各異的誤差。而相同代替刀尖點(diǎn)的切削圓弧，也會(huì)因加工位置不同引起不一樣大小的誤差。隨著所使用刀具的類型不同，獲得加工精度受到刀具存在誤差的影響而存在差異。普通類型刀具(就像普通外圓車刀、普通立銑刀及普通內(nèi)孔鏜刀等)在制造加工時(shí)獲得的誤差,對(duì)于加工產(chǎn)品的精度幾乎沒有影響；尺寸在出廠時(shí)已經(jīng)固定的刀具(比如手工或機(jī)械鉸刀、各種尺寸的鉆頭、切槽或切斷用的槽銑刀及各種尺寸各種形狀的拉刀)尺寸所具有誤差,會(huì)影響到工件尺寸精度；對(duì)于成形加工所用刀具(例如成形加工銑刀、成形車刀以及滾齒機(jī)用滾齒刀等)的制造加工誤差,會(huì)對(duì)產(chǎn)品成形面的尺寸、形狀精度有所影響，加工過程中刀具與工件摩擦所致磨損也會(huì)影響到刀具實(shí)際軌跡與在被切削零件表面的理論位置之間的差異，從而產(chǎn)生尺寸偏差。裝夾設(shè)備或工具的作用主要是通過外來(lái)力量使被切削工件具有正確而固定的擺放狀態(tài),使切削進(jìn)程更加順暢，切削效果優(yōu)化。因此形狀、位置等產(chǎn)品加工精度主要是很大程度上受裝夾設(shè)備或工具的制造加工過程產(chǎn)生誤差的影響。夾具的制造誤差與磨損也直接影響工件的加工精度，其中以定位原件與刀具導(dǎo)引件影響較大。在大批量生產(chǎn)中，應(yīng)嚴(yán)格控制夾具的制造誤差與磨損。4.4本章小結(jié)本章主要從影響加工精度的三大要素：形狀精度、尺寸精度、位置精度來(lái)分析加工誤差的原因。通過查閱資料發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生誤差的原因主要包含：加工原理誤差、機(jī)床自身誤差、刀具、夾具制造及磨損、安裝誤差。結(jié)論通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，能夠把我們所學(xué)到的理論用于設(shè)計(jì)上，能夠提高我們運(yùn)用知識(shí)的能力和獨(dú)立思考的的能力，大家可以把自己的想法融入設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)中又尋找差距的過程中來(lái)不斷提高自己，這一次的設(shè)計(jì)檢驗(yàn)了我們?cè)谶@一年中的對(duì)金屬切削課程的所學(xué)，發(fā)現(xiàn)我們所掌握的程度還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。我的畢業(yè)設(shè)計(jì)課題目是基于給定形狀零件加工的成形車刀設(shè)計(jì)及加工精度分析。在設(shè)計(jì)過程當(dāng)中,我通過查閱有關(guān)資料和運(yùn)用所學(xué)的專業(yè)或有關(guān)知識(shí)，比如零件圖設(shè)計(jì)、金屬切削原理、金屬切削刀具、以及所學(xué)軟件AUTOCAD的運(yùn)用，合理選擇了成型零件，設(shè)計(jì)了成形車刀。我利用此次設(shè)計(jì)的機(jī)會(huì)對(duì)以往所有所學(xué)知識(shí)加以梳理檢驗(yàn)，同時(shí)也在設(shè)計(jì)當(dāng)中發(fā)現(xiàn)自己所學(xué)的不足從而加以彌補(bǔ)，使我對(duì)專業(yè)知識(shí)得到進(jìn)一步的了解和系統(tǒng)掌握。由于大量知識(shí)的缺乏，設(shè)計(jì)編寫時(shí)間也比較倉(cāng)促,所以在設(shè)計(jì)中會(huì)出現(xiàn)考慮不周全以及不合理的地方，為了早日提高自己，希望在考核和答辯的過程中得到各位指導(dǎo)老師的諒解與批評(píng)指正,我將認(rèn)真學(xué)習(xí)改正，謝謝老師。

參考文獻(xiàn)[1].向云紅.數(shù)控車削加工工藝優(yōu)化探析.湖南農(nóng)機(jī).2014[2].閆占輝，劉宏偉.機(jī)床數(shù)控技術(shù)[M].武漢：華中科技大學(xué)出版社.2008：13-15[3].畢承恩.現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床[M].機(jī)械工業(yè)出版社.1991[4].翟照東.數(shù)控車削加工精度預(yù)測(cè)模型建立及精度分析[D].吉林大學(xué).2011.[5].蘇會(huì)林，董長(zhǎng)雙.數(shù)控技術(shù)的發(fā)展與展望[J]，機(jī)械研究與應(yīng)用.2005，18(6):25-26[6].盧紅.數(shù)控車削加工計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的研究[D].武漢：武漢理工大學(xué).2006[7].L.Carrino，G..Giorleo，W.Polini，etal.Dimensionalerrorsinlongitudinalturningbasedontheunifledgeneralizedmechanicsofcuttingapproach.PartⅠ:Three-dimensionaltheory.Int.J.Machinetools&Manufacture.42(2002):1509-1515[8].王霄，劉會(huì)霞.虛擬數(shù)控加工過程物理仿真模型的建立[J].計(jì)