2025/11/4機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)1第4章機(jī)械加工質(zhì)量2025/11/4機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)24.1機(jī)械加工質(zhì)量的基本概念4.2機(jī)械加工精度4.3機(jī)械加工表面質(zhì)量本節(jié)要點(diǎn)2025/11/4機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)3（1）加工精度指零件經(jīng)機(jī)械加工后，其幾何參數(shù)（尺寸、形狀、表面相互位置）的實(shí)際值與理想值的。符合程度愈高，加工精度也愈高。一般機(jī)械加工精度是在零件工作圖上給定的，包括：（1）尺寸精度：限制加工表面與其基準(zhǔn)間尺寸誤差不超過一定的范圍；（2）形狀精度：限制加工表面宏觀幾何形狀誤差，如圓度、圓柱度、平面度、直線度等；（3）位置精度：限制加工表面與其基準(zhǔn)間的相互位置誤差，如平行度、垂直度、同軸度、位置度等。尺寸精度、形狀精度和相互位置精度三者之間的聯(lián)系：形狀誤差應(yīng)限制在位置公差內(nèi)，位置誤差應(yīng)限制在尺寸公差內(nèi)1.加工精度4.1.1加工精度與工件獲得精度的方法2025/11/4機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)4（1）獲得尺寸精度的方法1）試切法。通過試切—測量—調(diào)整—再試切的方法反復(fù)進(jìn)行,直到被加工零件的尺寸精度達(dá)到要求為止。費(fèi)時(shí)費(fèi)力,一般只適用于單件小批生產(chǎn)。2）定尺寸刀具法。用刀具的尺寸直接保證零件被加工表面尺寸精度的方法。加工精度主要取決于刀具的制造、刃磨質(zhì)量和切削用量。生產(chǎn)率較高，但刀具制造較復(fù)雜，常用于孔、螺紋和成形表面的加工。3）調(diào)整法。預(yù)先調(diào)整好刀具和工件在機(jī)床上的相對(duì)位置,并在一批零件的加工過程中始終保持這個(gè)位置不變,以保證零件被加工尺寸。加工后工件精度的一致性好，適用于成批、大量生產(chǎn)。4）自動(dòng)控制法。用測量裝置、進(jìn)給機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)構(gòu)成加工過程的自動(dòng)循環(huán)，自動(dòng)完成加工中的切削、測量、補(bǔ)償調(diào)整等一系列的工作，當(dāng)工件達(dá)到要求的尺寸時(shí)，機(jī)床自動(dòng)退刀停止加工。質(zhì)量穩(wěn)定，生產(chǎn)率高，加工柔性好，能適應(yīng)多品種生產(chǎn)。2.獲得尺寸精度的方法4.1.1加工精度與工件獲得精度的方法2025/11/4機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)5表面質(zhì)量是指表面粗糙度、波度及表面層的物理機(jī)械性能。任何機(jī)械加工方法所獲得的加工表面,實(shí)際上都不可能是絕對(duì)理想的表面。1.機(jī)械加工表面質(zhì)量的基本概念1）表面粗糙度和波度表面粗糙度：加工表面的微觀幾何形狀誤差。波長L與峰值H之比L/H<50。波度：介于加工精度（宏觀）和表面粗糙度之間的周期性幾何形狀誤差，L/H=50～1000，引起波度的主要原因是工藝系統(tǒng)在加工過程中的振動(dòng)。宏觀幾何形狀誤差：L/H>1000的幾何形狀誤差，如圓度、平面度等。圖4-1

表面粗糙度、波紋度和幾何形狀誤差4.1.2加工表面質(zhì)量2025/11/4機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)62025/11/4機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)72025/11/4機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)8

1.機(jī)械加工表面質(zhì)量的基本概念4.1.2加工表面質(zhì)量2025/11/4機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)92.機(jī)械加工表面質(zhì)量對(duì)機(jī)器使用性能的影響表面質(zhì)量表面粗糙度及波度表面物理機(jī)械性能對(duì)耐磨性的影響初期磨損階段：磨損顯著,也稱跑合階段。正常磨損階段：磨損緩慢。也是零件的正常工作階段。急劇磨損階段：磨損加劇，致使工件不能繼續(xù)正常工作。如右圖所示，在一定條件下，摩擦副表面有一個(gè)最佳粗糙度值。摩擦副表面粗糙度較小時(shí)，金屬的親和力增加，不易形成潤滑油膜，從而使磨損增加。摩擦副表面粗糙度較大時(shí)，使實(shí)際接觸面積減小，單位面積壓力加大，也不易形成潤滑油膜，同樣使磨損加劇。（1）加工表面的冷作硬化，一般能提高零件的耐磨性。使磨擦副表面層金屬的顯微硬度提高，塑性降低，減少了摩擦副接觸部分的彈性變形和塑性變形。并非冷作硬化程度越高，耐磨性就越高。因?yàn)檫^分的冷作硬化，將引起金屬組織過度“疏松”，在相對(duì)運(yùn)動(dòng)中可能會(huì)產(chǎn)生金屬剝落，在接觸面間形成小顆粒，使零件加速磨損。（2）金相組織變化引起基體材料硬度的變化，進(jìn)而影響零件的耐磨性。圖4-2表面粗糙度對(duì)初級(jí)磨損量影響的實(shí)驗(yàn)曲線耐磨性是材料表面抵抗磨損的能力，材料的耐磨性用磨損率表示1）表面質(zhì)量對(duì)零件耐磨性的影響4.1.2加工表面質(zhì)量表面質(zhì)量表面粗糙度表面層物理機(jī)械性能對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響零件表面的粗糙度、劃痕和裂紋等缺陷容易引起應(yīng)力集中，形成疲勞裂紋并擴(kuò)展之，從而降低了疲勞強(qiáng)度。試驗(yàn)表明，減少表面粗糙度可以使受交變載荷的零件的疲勞強(qiáng)度提高30%～40%。表面層殘余應(yīng)力的性質(zhì)和大小對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響極大。當(dāng)表面層具有殘余壓應(yīng)力時(shí)，可以抵消部分交變載荷引起的拉應(yīng)力，延緩疲勞裂紋的擴(kuò)展，因而提高了零件的疲勞強(qiáng)度。殘余拉應(yīng)力容易使已加工表面產(chǎn)生裂紋并使其擴(kuò)展而降低疲勞強(qiáng)度；殘余壓應(yīng)力則能夠部分地抵消工作載荷施加的拉應(yīng)力，延緩疲勞裂紋的擴(kuò)展，從而提高疲勞強(qiáng)度。適度的表面層冷作硬化能提高零件的疲勞強(qiáng)度。2025/11/4機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)102.機(jī)械加工表面質(zhì)量對(duì)機(jī)器使用性能的影響2）表面質(zhì)量對(duì)零件疲勞強(qiáng)度的影響4.1.2加工表面質(zhì)量2025/11/4機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)112.機(jī)械加工表面質(zhì)量對(duì)機(jī)器使用性能的影響3）表面質(zhì)量對(duì)配合精度的影響表面粗糙度對(duì)配合精度的影響很大。對(duì)于動(dòng)配合表面，如果粗糙度過大，初期磨損比較嚴(yán)重，從而使間隙增大，降低配合精度和間隙配合的穩(wěn)定性。對(duì)于過盈配合表面，軸在壓入孔內(nèi)時(shí)表面粗糙度的部分凸峰會(huì)擠平，使實(shí)際過盈量減小，影響了過盈配合的連接強(qiáng)度和可靠性。4）表面質(zhì)量對(duì)零件耐腐蝕性的影響當(dāng)零件在潮濕的空氣中或腐蝕性的介質(zhì)中工作時(shí)，會(huì)發(fā)生化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕。前者是由于在粗糙表面凹谷處積聚腐蝕介質(zhì)而產(chǎn)生；后者是由于兩種不同金屬材料的表面相接觸時(shí)，在表面粗糙度頂峰間產(chǎn)生的電化學(xué)作用而被腐蝕掉。降低表面粗糙度可以提高零件的抗腐蝕性。5）其他影響如對(duì)密封性能，零件的接觸剛度，滑動(dòng)表面間的摩擦系數(shù)等。4.1.2加工表面質(zhì)量2025/11/4機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)124.1機(jī)械加工質(zhì)量的基本概念4.2機(jī)械加工精度4.3機(jī)械加工表面質(zhì)量本節(jié)要點(diǎn)2025/11/4機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)13在機(jī)械加工中，零件的尺寸、幾何形狀和表面間相對(duì)位置的形成，取決于工件和刀具在切削運(yùn)動(dòng)過程中相互位置的關(guān)。機(jī)械加工中，由機(jī)床、夾具、刀具和工件等組成的系統(tǒng)，稱為工藝系統(tǒng)。工藝系統(tǒng)本身的結(jié)構(gòu)和狀態(tài)、操作過程以及加工過程中的物理、力學(xué)現(xiàn)象而產(chǎn)生刀具和工件之間的相對(duì)位置關(guān)系發(fā)生偏移的各種因素而產(chǎn)生的誤差，稱為原始誤差。原始誤差會(huì)在加工中以不同的程度和方式反映為零件的加工誤差，是加工誤差產(chǎn)生的根源。1.原始誤差的概念機(jī)械加工工藝系統(tǒng)的幾何誤差包括機(jī)床、夾具、刀具的誤差，是由制造誤差、安裝誤差以及使用中的磨損引起的。4.2.1原始誤差與加工誤差2025/11/4機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)14以滾齒機(jī)滾切齒輪為例，在滾切時(shí)產(chǎn)生加工誤差的因素有：裝夾誤差———齒輪靠心軸定位，心軸與齒輪孔的配合間隙使孔的中心線偏離心軸中心，這種偏移是由于定位引起的，稱為定位誤差。如果夾緊力過大，夾緊時(shí)齒輪會(huì)產(chǎn)生變形，因夾緊力過大而引起的誤差稱夾緊誤差。定位誤差和夾緊誤差統(tǒng)稱為工件裝夾誤差。調(diào)整誤差———滾齒機(jī)加工的調(diào)整主要有兩項(xiàng)，一是滾刀軸與齒輪水平面傾斜角調(diào)整，二是掛輪計(jì)算。傾斜角調(diào)整與掛輪計(jì)算誤差稱為調(diào)整誤差。加工誤差———由于加工過程中的切削力、切削熱、摩擦等物理現(xiàn)象，工藝系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生受力變形、熱變形、刀具磨損等原始誤差，影響了在機(jī)床調(diào)整時(shí)所獲得的工件、刀具間的相對(duì)位置精度，引起加工誤差。2.工藝系統(tǒng)的原始誤差的分類圖4-3滾齒機(jī)滾齒加工的裝夾圖1—心軸2—齒輪坯4.2.1原始誤差與加工誤差2025/11/4機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)15度量誤差———齒輪加工中要進(jìn)行公法線長度或固定弦齒厚的測量，測量方法和量具本身的誤差自然就加入到度量的讀數(shù)之中，稱為度量誤差。原理誤差———滾切加工是展成法，為得到漸開線齒面，滾刀采用漸開線基本蝸桿。由于制造上的困難，生產(chǎn)上實(shí)際采用阿基米德基本蝸桿或法向直廓基本蝸桿，因而產(chǎn)生誤差，這種誤差稱為原理誤差。為了保證加工精度，必須使工藝系統(tǒng)的各個(gè)組成部分（機(jī)床、刀具、工件、夾具）獲得并在加工過程中保持正確的相互關(guān)系。原始誤差可能在加工前已經(jīng)存在，

如定位誤差、調(diào)整誤差,也可能在加工中產(chǎn)生并隨加工過程變化，

如刀具磨損。前者可以通過重新調(diào)整機(jī)床給予補(bǔ)償。各種加工誤差并不是孤立存在的，而是相互影響的。2.工藝系統(tǒng)的原始誤差的分類4.2.1原始誤差與加工誤差2025/11/4機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)16由于采用近似的成形運(yùn)動(dòng)或近似的刀刃輪廓所引起的誤差。以齒輪模數(shù)銑刀對(duì)齒輪表面成形銑削為例：齒形表面的漸開線形狀由齒輪的模數(shù)和齒數(shù)決定，如果每種模數(shù)每種齒數(shù)都制造一把相應(yīng)的成形銑刀，勢必造成成形銑刀數(shù)太多，對(duì)成本、管理等不利；實(shí)際生產(chǎn)中對(duì)每一種模數(shù)只采用一套模數(shù)（8~26把）銑刀，加工一定齒數(shù)范圍內(nèi)的所有齒輪。因而被加工齒輪齒數(shù)與刀具設(shè)計(jì)齒數(shù)不符合時(shí)，齒形就有了偏差，齒形偏差是由于原理誤差而造成的加工誤差。1.原理誤差4.2.2影響加工精度的因素2025/11/4機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)171.原理誤差4.2.2影響加工精度的因素2025/11/4機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)18對(duì)加工精度有重大影響的機(jī)床誤差有主軸回轉(zhuǎn)誤差、導(dǎo)軌誤差和傳動(dòng)鏈誤差。1）機(jī)床導(dǎo)軌誤差機(jī)床導(dǎo)軌是確定機(jī)床移動(dòng)部件的相對(duì)位置及其運(yùn)動(dòng)的基準(zhǔn)。它的各項(xiàng)誤差直接影響零件的加工精度。以車床導(dǎo)軌為例：當(dāng)車床的床身導(dǎo)軌在水平面內(nèi)有了彎曲，在縱向切削過程中，當(dāng)導(dǎo)軌向后凸出時(shí)，工件就產(chǎn)生鼓形加工誤差；當(dāng)導(dǎo)軌向前凸出時(shí)，就產(chǎn)生鞍形加工誤差。當(dāng)導(dǎo)軌在水平面內(nèi)的彎曲使刀尖在水平面內(nèi)位移Δy時(shí)，引起工件在半徑上的誤差為ΔR′=Δy

或ΔD′=2Δy，如圖4-5(a)所示。2.機(jī)床誤差4.2.2影響加工精度的因素圖4-5刀具在不同方向的位移量對(duì)工件直徑的影響2025/11/4機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)191）機(jī)床導(dǎo)軌誤差當(dāng)車床的床身導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)有彎曲，會(huì)使工件在縱剖面內(nèi)形成雙曲線的一部分，可以近似地看成錐形或鞍形。此時(shí)引起工件的半徑誤差為ΔR。當(dāng)導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)的彎曲使刀尖在垂直面內(nèi)位移Δz時(shí)，如圖4-5(b)所示，則有：在垂直面內(nèi)導(dǎo)軌的彎曲對(duì)加工精度的影響很小，可以忽略不計(jì)；而在水平面內(nèi)的同樣大小的導(dǎo)軌彎曲就不能忽視。2.機(jī)床誤差圖4-5刀具在不同方向的位移量對(duì)工件直徑的影響4.2.2影響加工精度的因素2025/11/4機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)20誤差敏感方向2.機(jī)床誤差一般來說，工藝系統(tǒng)原始誤差所引起的刀尖與工件間的相對(duì)位移，若產(chǎn)生在加工表面的法線方向，則對(duì)加工精度就有直接的影響；若產(chǎn)生在切線方向，就可忽略不計(jì)。把對(duì)加工誤差影響大的加工表面的法線方向稱為誤差敏感方向。在轉(zhuǎn)塔車床上加工時(shí)，往往把刀具垂直安裝，如圖所示。這時(shí)，導(dǎo)軌在垂直平面內(nèi)的誤差就直接影響到工件的直徑尺寸。采用垂直裝刀的原因是：六角轉(zhuǎn)塔在工作中頻繁轉(zhuǎn)位換刀，長期保持轉(zhuǎn)位精度是很困難的，轉(zhuǎn)位精度的修復(fù)費(fèi)工費(fèi)時(shí)。垂直裝刀可以使轉(zhuǎn)位誤差位于加工表面的切向，即誤差的不敏感方向，轉(zhuǎn)位誤差對(duì)加工精度的影響則可忽略不計(jì)。圖4-6六角車床刀具的安裝4.2.2影響加工精度的因素2025/11/4機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)21主軸回轉(zhuǎn)誤差：指主軸各瞬間的實(shí)際回轉(zhuǎn)軸線對(duì)其理想回轉(zhuǎn)軸線（各瞬時(shí)回轉(zhuǎn)軸線的平均位置）的變動(dòng)量。三種基本形式：1）徑向圓跳動(dòng)。是實(shí)際回轉(zhuǎn)軸線始終平行于理想軸線的方向作徑向運(yùn)動(dòng)。影響工件圓柱面的形狀精度。2）軸向竄動(dòng)。是實(shí)際回轉(zhuǎn)軸線始終沿理想軸線的方向作軸向運(yùn)動(dòng)。主要影響工件的形狀精度、位置精度和軸向尺寸精度。3）角度擺動(dòng)。是實(shí)際回轉(zhuǎn)軸線始終與理想軸線傾斜一個(gè)角度作擺動(dòng)，但其交點(diǎn)位置固定不變。影響工件圓柱面與端面的加工精度。主軸回轉(zhuǎn)誤差實(shí)際上是上述三種運(yùn)動(dòng)的合成，因此主軸不同橫截面上軸心線的運(yùn)動(dòng)軌跡既不相同，也不相似，造成主軸的實(shí)際回轉(zhuǎn)軸線對(duì)其理想回轉(zhuǎn)軸線的“漂移”。影響主軸回轉(zhuǎn)誤差的主要因素有：主軸支承軸頸的誤差、軸承的誤差、軸承的間隙、箱體支承孔的誤差、與軸承相配合零件的誤差及主軸剛度和熱變形等。2）主軸誤差2.機(jī)床誤差4.2.2影響加工精度的因素2025/11/4機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)222.機(jī)床誤差主軸軸向竄動(dòng)對(duì)加工精度的影響：車削對(duì)外圓或內(nèi)孔的影響不大，而車削端面時(shí)，將造成工件端面的平面度誤差，以及端面相對(duì)于內(nèi)、外圓的垂直度誤差；加工螺紋時(shí)，產(chǎn)生螺距周期性誤差主軸的角度擺動(dòng)影響工件加工表面的圓度誤差，而且影響工件加工表面的圓柱度誤差?；拘问杰嚧采宪囅麋M床上鏜削內(nèi)、外圓端面螺紋孔端面純徑向跳動(dòng)影響極小，近似真圓無影響影響極小圓度誤差，橢圓孔無影響純軸向竄動(dòng)無影響平面度、垂直度（端面凸輪形）螺距誤差無影響平面度，垂直度誤差純角度擺動(dòng)近似圓柱（理論上為錐形）影響極小，垂直度誤差圓柱度誤差，橢圓柱孔垂直度，平面度（馬鞍形）4.2.2影響加工精度的因素2025/11/4機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)23主軸的純徑向跳動(dòng)對(duì)車削和鏜削的加工精度的影響是不同的，現(xiàn)以一個(gè)簡單的特例來說明。設(shè)主軸純徑向跳動(dòng)使主軸幾何軸線在y坐標(biāo)方向做簡諧直線運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)頻率與主軸回轉(zhuǎn)頻率相等，振幅為A。圖4-7純徑向跳動(dòng)對(duì)鏜孔圓度的影響圖4-8車削時(shí)純徑向跳動(dòng)對(duì)圓度的影響4.2.2影響加工精度的因素2.機(jī)床誤差2025/11/4機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)242.機(jī)床誤差傳動(dòng)鏈的傳動(dòng)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)的誤差。是按展成法原理加工工件（如螺紋、齒輪、蝸輪及其他零件）時(shí)，影響加工精度的主要因素。傳動(dòng)鏈中的各傳動(dòng)元件（齒輪、蝸輪、蝸桿），都因有制造誤差、裝配誤差和磨損而產(chǎn)生轉(zhuǎn)角誤差，這些誤差的累積，就是傳動(dòng)鏈的傳動(dòng)誤差。傳動(dòng)誤差用傳動(dòng)鏈末端元件的轉(zhuǎn)角誤差作為衡量標(biāo)準(zhǔn)。若傳動(dòng)鏈?zhǔn)巧賯鲃?dòng)，則傳動(dòng)元件的轉(zhuǎn)角誤差將被擴(kuò)大；反之，則轉(zhuǎn)角誤差將被縮小。車削螺紋時(shí)，要求工件旋轉(zhuǎn)一周，刀具直線移動(dòng)一個(gè)導(dǎo)程3）傳動(dòng)鏈誤差4.2.2影響加工精度的因素2025/11/4機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)252.機(jī)床誤差減少傳動(dòng)鏈誤差的方法：（1）縮短傳動(dòng)鏈，減少誤差源數(shù)目。（2）提高傳動(dòng)元件，特別是提高末端傳動(dòng)元件的制造精度和裝配精度，以減小誤差源?？刹捎酶鞣N消除間隙裝置以消除傳動(dòng)齒輪間的間隙。（3）盡可能采用降速傳動(dòng)，按降速比遞增的原則分配各傳動(dòng)副的傳動(dòng)比。末端傳動(dòng)元件的誤差傳遞系數(shù)等于1，它的誤差將直接反映到工件上，因此末端傳動(dòng)元件應(yīng)盡可能地制造得精確些。（4）采用誤差校正機(jī)構(gòu)。測出傳動(dòng)誤差，在原傳動(dòng)鏈中人為地加入一個(gè)誤差，其大小與傳動(dòng)鏈本身的誤差相等且方向相反，從而使之相互抵消。3）傳動(dòng)鏈誤差4.2.2影響加工精度的因素2025/11/4機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)261）試切法加工的調(diào)整誤差產(chǎn)生誤差的原因有：度量誤差、加工余量的影響和微進(jìn)給誤差。粗加工試切時(shí)，由于余量比較大，不會(huì)產(chǎn)生刀具打滑。因?yàn)樵嚽杏嗔啃∮谇邢饔嗔?，試切部分受力變形小，讓刀小，所以粗加工所得的尺寸比試切尺寸大一些。精加工試切時(shí)，試切的最后一刀，吃刀很小，容易產(chǎn)生刀具沒有吃入工件金屬層而在其上打滑的現(xiàn)象(銳利刀刃不打滑的吃刀深度可達(dá)5μm，鈍化的刀刃則為20～50μm)。如果此時(shí)認(rèn)為試切尺寸已經(jīng)合格，就進(jìn)行縱向走刀,則新切到部分的切深比試切部分大(鏜孔則相反)，見圖4-9。微量進(jìn)給誤差：在試切最后一刀，對(duì)刀具(或砂輪)的徑向進(jìn)給進(jìn)行調(diào)整時(shí)，由于進(jìn)給機(jī)構(gòu)的剛度及傳動(dòng)鏈間隙的影響，會(huì)產(chǎn)生爬行現(xiàn)象，使刀具實(shí)際的徑向移動(dòng)比手輪上轉(zhuǎn)動(dòng)的刻度數(shù)偏大或偏小，以致難以控制尺寸精度，造成加工誤差。在機(jī)械加工的各個(gè)工序中，需要對(duì)機(jī)床、夾具及刀具進(jìn)行調(diào)整。由于調(diào)整不可能絕對(duì)準(zhǔn)確，帶來了一項(xiàng)原始誤差，即調(diào)整誤差。3.調(diào)整誤差4.2.2影響加工精度的因素圖4-9試切調(diào)整(a)精加工(b)粗加工2025/11/4機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)27在大批大量生產(chǎn)中，除了影響試切法調(diào)整誤差的因素外，影響調(diào)整誤差的因素還有：1）按定程機(jī)構(gòu)調(diào)整。行程擋塊、靠模、凸輪制造誤差、安裝誤差、磨損、剛度等，以及與其配合使用的離合器、行程開關(guān)、控制閥等控制元器件的靈敏度和運(yùn)動(dòng)精度，成了影響調(diào)整誤差的主要因素。2）按樣件或樣板調(diào)整。樣件或樣板本身的制造誤差、安裝誤差、對(duì)刀誤差就成了影響調(diào)整誤差的主要因素。按標(biāo)準(zhǔn)樣塊或?qū)Φ秹K（導(dǎo)套）調(diào)整刀具時(shí)，影響刀具調(diào)整精度的主要因素有標(biāo)準(zhǔn)樣件本身的尺寸誤差、刀塊（導(dǎo)套）相對(duì)工件定位元件之間的位置尺寸誤差、刀具調(diào)整時(shí)的目測誤差、切削加工時(shí)刀具相對(duì)于工件加工表面的彈性退讓和行程擋塊的受力變形等。3.調(diào)整誤差2）調(diào)整法加工的調(diào)整誤差4.2.2影響加工精度的因素2025/11/4機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)28

4.工藝系統(tǒng)的受力變形在車床上加工一根細(xì)長軸時(shí)，兩頭細(xì)中間粗的誤差。由于工件的剛性太差，因而受到切削力產(chǎn)生變形，產(chǎn)生腰鼓形的加工誤差。1）工藝系統(tǒng)的剛度4.2.2影響加工精度的因素2025/11/4機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)29

4.工藝系統(tǒng)的受力變形①工件剛度②刀具剛度一般刀具在切削力作用下產(chǎn)生的變形對(duì)加工精度影響并不顯著。但在鏜孔時(shí)，由于鏜桿懸伸很長，其變形對(duì)加工精度的影響便很嚴(yán)重。鏜刀桿可以看成一懸臂梁，其剛度為：③機(jī)床和夾具的剛度機(jī)床和夾具都由若干零件和部件組成，受力變形情況要復(fù)雜得多。因此，為確定機(jī)床的剛度，一般采用試驗(yàn)測定法。即在機(jī)床上模擬實(shí)際受力狀態(tài)，作出受力變形曲線，根據(jù)受力變形曲線進(jìn)行分析計(jì)算。4.2.2影響加工精度的因素2025/11/4機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)304.工藝系統(tǒng)的受力變形2）工藝系統(tǒng)受力變形對(duì)加工精度的影響①由于切削力作用點(diǎn)位置變化而使工件產(chǎn)生形狀誤差如圖6-10，以頂尖裝夾車削光軸為例，工件兩支點(diǎn)的距離為L，背向力Fp隨刀具縱向切削而改變位置。床頭位置由A→A′、尾架位置由B→B′、刀架位置由C→C′，其值分別為Ytw、Yww、Ydw，相應(yīng)地使工件中心位置由AB→A′B′，在X處位移量為Yx。刀具作用點(diǎn)C處總位移：

由圖可見：按剛度定義：分別為床頭、尾架、刀架的剛度由理論力學(xué)可算出：圖4-10工藝系統(tǒng)的位移隨施力點(diǎn)位置變化的情況4.2.2影響加工精度的因素2025/11/4機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)314.工藝系統(tǒng)的受力變形2）工藝系統(tǒng)受力變形對(duì)加工精度的影響①由于切削力作用點(diǎn)位置變化而使工件產(chǎn)生形狀誤差將各式帶入(6-9)得：機(jī)床剛度為：距離前頂尖X處工件的變形為：工藝系統(tǒng)受力在Y方向的總位移：工藝系統(tǒng)剛度為：圖4-10工藝系統(tǒng)的位移隨施力點(diǎn)位置變化的情況4.2.2影響加工精度的因素2025/11/4機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)324.工藝系統(tǒng)的受力變形加工過程中，由于工件的加工余量發(fā)生變化、工件材質(zhì)不均等因素引起的切削力變化，使工藝系統(tǒng)變形發(fā)生變化，從而產(chǎn)生加工誤差等。切削深度不同，切削力不同，工藝系統(tǒng)產(chǎn)生的讓刀變形也不同，加工出來的工件仍然存在橢圓形狀誤差。由于工藝系統(tǒng)受力變形，使毛坯誤差部分反映到工件上，此種現(xiàn)象稱為“誤差復(fù)映”。?誤差復(fù)映的數(shù)值可根據(jù)剛度計(jì)算公式求得。如果工藝系統(tǒng)的剛度為k，則車削時(shí)工件的圓度誤差（半徑上）為Δg=Δ1-Δ1=(Fp1-Fp2)/kFp1=Cap1，

Fp2=Cap2C為與刀具幾何參數(shù)及切削條件（刀具材料、工件材料、切削類型、進(jìn)給量與切削速度、切削液等）有關(guān)的系數(shù)ε稱為誤差復(fù)映系數(shù)，通常是個(gè)小于1的正數(shù)，是誤差復(fù)映程度的度量，定量地反映了毛壞誤差加工后減小的程度，與工藝系統(tǒng)的剛度成反比，與徑向切削力系數(shù)C成正比。工藝系統(tǒng)剛度越高，ε越小，也即復(fù)映在工件上的誤差越小。要減少工件的復(fù)映誤差，可增加工藝系統(tǒng)的剛度或減小徑向切削力系數(shù)（例如增大主偏角、減少進(jìn)給量等）。ε總=ε1×ε2×ε3…×εn工件經(jīng)多道工序或多次走刀加工之后，工件的誤差就會(huì)減小到工件公差所許可的范圍內(nèi)②毛坯誤差的復(fù)映4.2.2影響加工精度的因素圖4-11毛坯形狀誤差的復(fù)映2025/11/4機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)334.工藝系統(tǒng)的受力變形1）夾緊力的影響當(dāng)工件剛度較差時(shí)，或夾緊方法和夾緊力的作用點(diǎn)不當(dāng)時(shí)，都會(huì)引起工件的夾緊變形，從而造成加工的形狀誤差或位置誤差。例如用三爪卡盤夾持薄壁套筒零件進(jìn)行鏜孔，會(huì)使已加工孔變成三角棱圓形。2）自身重力的影響圖6-12a)、b)是大型立車在刀架和橫梁自重的作用下引起橫梁變形的實(shí)例，它使所加工的工件端面產(chǎn)生平面度誤差，使加工出的工件外圓呈錐度。圖6-12c)是在靠模車床上加工尺寸較大的光軸時(shí)，由于尾架剛度比床頭低，尾架的下沉變形比床頭大，使加工表面產(chǎn)生錐度的圓柱度誤差的實(shí)例。這種誤差可通過調(diào)整靠模板的斜度來補(bǔ)償。③工藝系統(tǒng)受其他作用力而產(chǎn)生的加工誤差圖4-12機(jī)床部件和工件自重所引起的誤差4.2.2影響加工精度的因素2025/11/4機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)345.其他原始誤差的影響（1）內(nèi)部熱源。主要指切削熱和摩擦熱，產(chǎn)生于工藝系統(tǒng)內(nèi)部，屬于傳導(dǎo)傳熱。1）切削熱。是切削加工過程中最主要的熱源。在切削（磨削）過程中，切削的彈、塑性變形能及刀具、工件和切屑之間摩擦的機(jī)械能，絕大部分都轉(zhuǎn)變成了切削熱。2）摩擦熱。主要是機(jī)床和液壓系統(tǒng)中運(yùn)動(dòng)部件產(chǎn)生的，如電動(dòng)機(jī)、軸承、齒輪、絲杠副、導(dǎo)軌副、離合器、液壓泵、閥等各運(yùn)動(dòng)部分產(chǎn)生的摩擦熱。在工藝系統(tǒng)中是局部發(fā)熱，會(huì)引起局部溫升和變形，破壞了系統(tǒng)原有的幾何精度，對(duì)加工精度會(huì)帶來嚴(yán)重影響。（2）外部熱源。主要是指環(huán)境溫度（氣溫、室溫變化、熱、冷風(fēng)等）和各種熱輻射（日光、照明、暖氣、體溫等），產(chǎn)生于工藝系統(tǒng)外部，屬于對(duì)流傳熱，對(duì)大型和精密件的加工影響較大。工藝系統(tǒng)熱變形對(duì)加工精度的影響比較大，特別是在精密加工和大件加工中，由熱變形所引起的加工誤差有時(shí)可占工件總誤差的40%~70%。機(jī)床、刀具和工件受到各種熱源的作用，溫度會(huì)逐漸升高，通過各種傳熱方式向周圍的物質(zhì)和空間散發(fā)熱量。當(dāng)單位時(shí)間傳入的熱量與其散出的熱量相等時(shí)，工藝系統(tǒng)就達(dá)到了熱平衡狀態(tài)。4.2.2影響加工精度的因素2025/11/4機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)355.其他原始誤差的影響①機(jī)床熱變形對(duì)加工精度的影響車床空轉(zhuǎn)時(shí)主軸升溫實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，主軸在水平方向的位移有10μm，而垂直方向的位移有180~200μm，這對(duì)于刀具水平安裝的臥式車床的加工精度影響較小，但對(duì)于刀具垂直安裝的自動(dòng)車床和轉(zhuǎn)塔車床的加工精度的影響就不容忽視了車、銑、鉆、鏜類機(jī)床，主軸箱中的齒輪、軸承摩擦發(fā)熱和潤滑油發(fā)熱是其主要熱源，使主軸箱及與之相連部分（如床身或立柱）的溫度升高而產(chǎn)生較大變形，從而造成了機(jī)床主軸抬高和傾斜。龍門刨床、導(dǎo)軌磨床等大型機(jī)床由于它們的床身較長，如導(dǎo)軌面與底面間有溫差，就會(huì)產(chǎn)生較大的彎曲變形，從而影響加工精度。床身上下表面產(chǎn)生溫差，不僅是由于工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)時(shí)導(dǎo)軌面摩擦發(fā)熱所致，環(huán)境溫度的影響也是重要的原因。例如一臺(tái)長12m、高0.8m的導(dǎo)軌磨床床身，導(dǎo)軌面與床身底面溫差1°C時(shí)，其彎曲變形量可達(dá)0.22mm。4.2.2影響加工精度的因素2025/11/4機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)365.其他原始誤差的影響②刀具熱變形對(duì)加工精度的影響盡管在切削加工中傳入刀具的熱量很少，但由于刀具的尺寸和熱容量小，因此仍有相當(dāng)程度的溫升，從而引起刀具的熱伸長并造成加工誤差。用高速鋼刀具車削時(shí)，刃部的溫度高達(dá)700~800°C，刀具熱伸長量可達(dá)0.03~0.05mm，因此對(duì)加工精度的影響不容忽略。曲線1是車刀連續(xù)切削時(shí)的熱伸長曲線。切削開始時(shí)，刀具的溫升和熱伸長較快，隨后趨于緩和，逐步達(dá)到熱平衡，車刀的散熱量等于傳給車刀的熱量，車刀不再伸長。當(dāng)車刀停止切削后，刀具溫度開始下降較快，以后逐漸減緩曲線2為加工一批短小軸件的刀具熱伸長曲線。在工件的切削時(shí)間Tg內(nèi)，刀具伸長，在裝卸工件時(shí)間Tj內(nèi)，刀具又冷卻收縮，在加工過程中逐漸趨于熱平衡。圖4-14刀具熱伸長曲線4.2.2影響加工精度的因素2025/11/4機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)375.其他原始誤差的影響③工件熱變形對(duì)加工精度的影響當(dāng)工件受熱不均，如磨削零件單一表面時(shí)，由于工件單面受熱而產(chǎn)生向上翹曲變形y，加工冷卻后將形成中凹的形狀誤差工件的長度L越大，厚度H越小，則中凹形狀誤差y'就越大。在銑削或刨削薄板零件平面時(shí)，也有類似情況發(fā)生。為減小工件的熱變形帶來的加工誤差，應(yīng)控制工件上下表面的溫差Δt。[例]高600mm，長2000mm的床身（鑄鐵α為10.4×10-6（1/°C）），若加工時(shí)上表面溫升為3℃，則變形量為：此值已大于精密導(dǎo)軌平直度要求。4.2.2影響加工精度的因素2025/11/4機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)386.殘余應(yīng)力的影響殘余應(yīng)力是指外部載荷去除后，仍殘存在工件內(nèi)部的應(yīng)力。工件在鑄造、鍛造及切削加工后，內(nèi)部會(huì)存在各種殘余應(yīng)力。殘余應(yīng)力會(huì)使工件金屬處于一種高能位的不穩(wěn)定狀態(tài)，它本能地要向低能位的穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)化，使殘余應(yīng)力重新分布，并伴隨有變形發(fā)生，從而使工件喪失原有的加工精度。零件殘余應(yīng)力的重新分布影響零件的加工精度和裝配精度4.2.2影響加工精度的因素2025/11/4機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)397.殘余應(yīng)力的產(chǎn)生（1）熱加工中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力在鑄造、鍛造、焊接、熱處理等熱加工過程中，由于工件壁厚不均勻?qū)е聼崦浝淇s不均勻、金相組織的轉(zhuǎn)變等原因，使工件產(chǎn)生殘余應(yīng)力。工件結(jié)構(gòu)越復(fù)雜、壁厚相差越大、散熱條件越差，殘余應(yīng)力就越大。為了克服這種內(nèi)應(yīng)力重新分布而引起的變形，特別是對(duì)大型和精度要求高的零件，一般在鑄件粗加工后安排進(jìn)行時(shí)效處理，然后再作精加工。4.2.2影響加工精度的因素2025/11/4機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)407.殘余應(yīng)力的產(chǎn)生（2）冷校直產(chǎn)生的殘余應(yīng)力絲桿一類的細(xì)長軸剛性差，在加工和使用過程中容易產(chǎn)生彎曲變形。彎曲的工件（原來無殘余應(yīng)力）常采用冷校直。在原有變形的相反方向加力，使工件向反方向彎曲，產(chǎn)生塑性變形，以達(dá)到校直的目的。在F2的作用下，工件繼續(xù)變形，在軸心線以上的部分產(chǎn)生了壓應(yīng)力，在軸心線以下部分產(chǎn)生了拉應(yīng)力。外層材料產(chǎn)生塑性變形（在虛線以外是塑性變形區(qū)域，應(yīng)力分布成曲線），內(nèi)層依然是處于彈性變形狀態(tài)（在軸心線和上下兩條虛線之間是彈性變形區(qū)域，應(yīng)力分布成直線）。當(dāng)外力F2去除以后，彈性變形部分本來可以完成恢復(fù)而消失，但因塑性變形部分恢復(fù)不了，內(nèi)外層金屬就起了互相牽制的作用，產(chǎn)生了新的內(nèi)應(yīng)力平衡狀態(tài)4.2.2影響加工精度的因素2025/11/4機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)417.殘余應(yīng)力的產(chǎn)生（3）切削加工中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力工件表面在切削力作用力下，出現(xiàn)不同程度的塑性變形和金屬組織的變化而引起局部體積改變，因而產(chǎn)生殘余應(yīng)力。殘余應(yīng)力的分布情況由加工時(shí)的各種工藝因素所決定。表層金屬產(chǎn)生彈性變形，體積膨脹，受到里層組織的阻礙，故表層產(chǎn)生壓應(yīng)力，里層產(chǎn)生拉應(yīng)力。若表層溫度超過彈性變形范圍，則會(huì)產(chǎn)生熱塑性變形，表層溫度下降快，冷卻收縮也比里層大，當(dāng)溫度降至彈性變形范圍內(nèi)，表層產(chǎn)生拉應(yīng)力，里層將產(chǎn)生平衡的壓應(yīng)力。存在殘余應(yīng)力的零件的金屬組織，即使在常溫下，其內(nèi)應(yīng)力也會(huì)緩慢而不斷地變化，直到內(nèi)應(yīng)力消失為止。在變化過程中，零件的形狀將逐漸改變，使原有的加工精度逐漸消失?？刂票砻鏆堄鄳?yīng)力：1.采用滾壓、噴砂、噴丸等辦法對(duì)精密零件加工的零件進(jìn)行表面處理，使表面產(chǎn)生局部塑性表現(xiàn)向四周擴(kuò)張，因材料擴(kuò)張受阻而產(chǎn)生很大的殘余壓應(yīng)力，從而有效地提高零件的疲勞強(qiáng)度。2.采用人工時(shí)效的辦法消除表面殘余應(yīng)力。3.采用精細(xì)車、精細(xì)磨、研磨、珩磨、超精加工等方法作為工件的最終加工。加工余量小，切削力，切削熱小，不僅可以去除前道工序造成的表面變質(zhì)及表面殘余應(yīng)力，又可避免產(chǎn)生新的表面殘余應(yīng)力。4.2.2影響加工精度的因素2025/11/4機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)428.減少或消除殘余應(yīng)力的措施1）合理設(shè)計(jì)零件結(jié)構(gòu)改進(jìn)零件結(jié)構(gòu)，即設(shè)計(jì)零件時(shí)，盡量做到壁厚均勻，結(jié)構(gòu)對(duì)稱，以減少內(nèi)應(yīng)力的產(chǎn)生。2）合理安排熱處理和時(shí)效處理對(duì)鑄、鍛、焊接件進(jìn)行退火、回火及時(shí)效處理，零件淬火后進(jìn)行回火，對(duì)精密零件，如絲杠、精密主軸等，應(yīng)多次安排時(shí)效處理。3）合理安排工藝過程粗、精加工宜分階段進(jìn)行，使粗加工后有一定時(shí)間讓殘余應(yīng)力重新分布，以減少對(duì)精加工的影響。4.2.2影響加工精度的因素2025/11/4機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)43在查明影響加工精度的主要原始誤差因素之后，設(shè)法對(duì)其直接進(jìn)行消除或減小的方法。車削細(xì)長軸時(shí)，由于受力和熱的影響，使工件產(chǎn)生彎曲變形。在采用“大走刀反向切削法”，再輔之以彈簧后頂尖和跟刀架，使工件受拉伸，會(huì)大大消除熱伸長的危害。工藝上常用中心架和跟刀架減小車削細(xì)長軸時(shí)的變形。1.直接減小或消除原始誤差薄環(huán)形零件在磨削中，采用了樹脂結(jié)合劑黏合加強(qiáng)工件剛度的辦法，使工件在自由狀態(tài)下得到固定，解決了控制薄環(huán)形零件兩端面平行度的問題。具體方法：將薄環(huán)形狀零件在自由狀態(tài)下黏結(jié)到一塊平板上，將該平板放到具有磁力的平面上，然后自上磨平工件的上端面。加工完，使結(jié)合劑熱化，將工件從平板上取下，再以磨平的這一面作為基準(zhǔn)，磨另一面，以保證其平行度。4.2.3提高工藝系統(tǒng)加工精度的途徑2025/11/4機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)442.誤差補(bǔ)償法人為地造出一種新的原始誤差去抵消原來工藝系統(tǒng)中固有的原始誤差，達(dá)到減少加工誤差、提高加工精度的目的。1）采用校正裝置，如用校正機(jī)構(gòu)提高絲杠車床傳動(dòng)鏈精度；2）以彈性變形補(bǔ)償熱變形，導(dǎo)軌磨床等大型機(jī)床磨削時(shí)導(dǎo)軌面附加一個(gè)向下夾緊力使導(dǎo)軌彈性變形下彎，磨削時(shí)導(dǎo)軌面溫度上升至水平狀態(tài)進(jìn)行磨削；3）以幾何誤差補(bǔ)償受力變形，龍門銑床的橫梁在橫梁自重和立銑頭自重的共同影響下會(huì)產(chǎn)生下凹變形，在刮研橫梁導(dǎo)軌時(shí)故意使導(dǎo)軌面產(chǎn)生向上凸起的幾何形狀誤差。4）以熱變形補(bǔ)償熱變形，立式平面磨床立柱前壁溫度高，產(chǎn)生后傾，采用熱空氣加熱立柱后壁，以熱變形補(bǔ)償熱變形。4.2.3提高工藝系統(tǒng)加工精度的途徑2025/11/4機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)45實(shí)質(zhì)上是將工藝系統(tǒng)的幾何誤差、受力變形和受熱變形等轉(zhuǎn)移到不影響加工精度的方向上。車床的誤差敏感方向是工件的直徑方向，選用立軸轉(zhuǎn)塔車床車削工件外圓時(shí)，轉(zhuǎn)塔刀架的轉(zhuǎn)位誤差會(huì)引起刀具在誤差敏感方向上的位移，將嚴(yán)重影響工件的加工精度。如果將轉(zhuǎn)塔刀架的安裝形式改為圖示情況，刀架轉(zhuǎn)位誤差所引起的刀具位移對(duì)工件加工精度的影響就很小。轉(zhuǎn)塔車床在生產(chǎn)中都采用"立刀"安裝法，把刀刃的切削基面放在垂直平面內(nèi)，這樣可把刀架的轉(zhuǎn)位誤差轉(zhuǎn)移到誤差不敏感的切線方向。在利用鏜模進(jìn)行鏜孔時(shí)，主軸與鏜桿浮動(dòng)連接，這樣就使鏜孔的誤差不受機(jī)床誤差的影響，其機(jī)床的幾何誤差轉(zhuǎn)移到浮動(dòng)連接的部件上，鏜孔精度由夾具鏜模來保證。3.誤差轉(zhuǎn)移法4.2.3提高工藝系統(tǒng)加工精度的途徑2025/11/4機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)46均分原始誤差就是當(dāng)坯件精度太低，引起的定位誤差或復(fù)映誤差太大時(shí)，將坯件按其誤差大小均分成n組，每組坯件的誤差就縮小為原來的1/n，再按組調(diào)整刀具和工件的相對(duì)位置以減小坯件誤差對(duì)加工精度的影響。例如，某廠采用心軸裝夾工件剃齒，齒輪內(nèi)孔尺寸為(IT6)，心軸實(shí)際尺寸25.002mm。由于配合間隙過大，剃齒后工件齒圈徑向跳動(dòng)超差。為減小配合間隙又不再提高加工精度，采用均分原始誤差方法，按工件內(nèi)孔尺寸大小分成3組，與相應(yīng)的心軸配合，見表6-2,使每組配合間隙在0.005mm之內(nèi)，保證了剃齒加工要求。4.誤差平均法4.2.3提高工藝系統(tǒng)加工精度的途徑2025/11/4機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)47“就地加工”的辦法就是把各相關(guān)零件、部件先行裝配，使它們處于工作時(shí)要求的相互位置，然后就地進(jìn)行最終加工。“就地加工”的目的在于，消除機(jī)器或部件裝配后的累積誤差。如六角轉(zhuǎn)塔車床的制造中，為保證轉(zhuǎn)塔上六個(gè)安裝刀架孔的中心與機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)軸線的重合度及孔的端面與主軸回轉(zhuǎn)軸線的垂直度，在轉(zhuǎn)塔裝配到車床床身后，再在主軸上裝鏜桿和徑向進(jìn)給小刀架，對(duì)轉(zhuǎn)塔上的孔和端面進(jìn)行最終加工。此外，普通車床上對(duì)花盤平面或軟爪夾持面的修正、龍門刨床上對(duì)工作臺(tái)面的修正等。5.就地加工法主動(dòng)測量指加工過程中隨時(shí)測量出工件實(shí)際尺寸(形狀、位置精度)，根據(jù)測量結(jié)果控制刀具與工件的相對(duì)位置，這樣，工件尺寸的變動(dòng)始終在自動(dòng)控制之中。在數(shù)控機(jī)床上，一般都帶有對(duì)各個(gè)坐標(biāo)移動(dòng)量的檢測裝置(如光柵尺、感應(yīng)同步器)。檢測信號(hào)作為反饋信號(hào)輸入控制裝置，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，以確保運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性，從而提高加工精度。6.主動(dòng)測量與閉環(huán)控制4.2.3提高工藝系統(tǒng)加工精度的途徑2025/11/4機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)48在連續(xù)加工的一批工件中，其加工誤差的大小和方向都保持不變，或者按一定規(guī)律變化，統(tǒng)稱為系統(tǒng)性誤差。（1）常值系統(tǒng)誤差（2）變值系統(tǒng)誤差1.系統(tǒng)性誤差加工誤差系統(tǒng)性誤差隨機(jī)性誤差常值系統(tǒng)誤差變值系統(tǒng)誤差在連續(xù)加工一批工件中，其加工誤差的大小和方向都保持不變或基本不變的系統(tǒng)誤差。加工原理誤差，機(jī)床、刀具、夾具量具的制造誤差，以及工藝系統(tǒng)在均值切削力下的受力變形等引起的加工誤差等均與加工時(shí)間無關(guān)，其大小和方向在一次調(diào)整中也基本不變。機(jī)床、夾具、量具等磨損引起的加工誤差，在一次調(diào)整的加工中無明顯的差異在連續(xù)加工一批工件中，其加工誤差的大小和方向按一定規(guī)律變化的系統(tǒng)誤差。機(jī)床、刀具和夾具等在熱平衡前的熱變形誤差以及刀具的磨損等，隨加工時(shí)間而有規(guī)律地變化對(duì)于常值系統(tǒng)誤差誤差，若能掌握其大小和方向，就可以通過調(diào)整消除；對(duì)于變值系統(tǒng)誤差，若能掌握其大小和方向隨時(shí)間變化的規(guī)律，則可通過自動(dòng)補(bǔ)償消除4.2.4機(jī)械加工誤差的綜合分析方法2025/11/4機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)49在連續(xù)加工一批工件中，其加工誤差的大小和方向是隨機(jī)性的無規(guī)則變化的，稱為隨機(jī)性誤差。是工藝系統(tǒng)中隨機(jī)因素所引起的加工誤差，由許多相互獨(dú)立的工藝因素微量地隨機(jī)變化和綜合作用的結(jié)果。隨機(jī)性誤差是不可避免的，但可以從工藝上采取措施來控制其影響。隨機(jī)性誤差，只能縮小它們的變動(dòng)范圍，而不可能完全消除。隨機(jī)性誤差從表面上看似乎沒有規(guī)律，無從分析，但是應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法可以找出一批工件加工誤差的總體規(guī)律，然后在工藝上采取措施來加以控制。2.隨機(jī)性誤差毛壞的余量大小不一致或硬度不均勻?qū)⒁鹎邢髁Φ淖兓谧兓那邢髁ψ饔孟掠捎诠に囅到y(tǒng)的受力變形而導(dǎo)致的加工誤差就帶有隨機(jī)性，屬于隨機(jī)性誤差。定位誤差、夾緊誤差（夾緊力大小不一致）、多次調(diào)整的誤差、殘余應(yīng)力引起的工件變形誤差等都屬于隨機(jī)性誤差。如提高工藝系統(tǒng)剛度，提高毛坯加工精度（使余量均勻），毛坯熱處理（使硬度均勻），時(shí)效（消除內(nèi)應(yīng)力）等。4.2.4機(jī)械加工誤差的綜合分析方法2025/11/4機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)502025/11/4機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)512025/11/4機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)524.1機(jī)械加工質(zhì)量的基本概念4.2機(jī)械加工精度4.3機(jī)械加工表面質(zhì)量本節(jié)要點(diǎn)2025/11/4機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)531.切削加工表面粗糙度的形成切削加工表面粗糙度主要取決于切削殘留面積的高度，并與切削表面塑性變形及積屑瘤的產(chǎn)生有關(guān)。在切削加工表面上，垂直于切削速度方向的表面粗糙度稱為橫向粗糙度，在切削速度方向上測量的表面粗糙度稱為縱向粗糙度。橫向粗糙度較大，主要由幾何因素和物理因素兩方面形成，縱向粗糙度則主要由物理因素形成。機(jī)床-刀具-工件系統(tǒng)的振動(dòng)也常是主要的影響因素（1）幾何因素刀具相對(duì)于工件作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)時(shí)，在加工表面留下了切削層殘留面積，其形狀是刀具幾何形狀的復(fù)映。減小主偏角、副偏角以及增大刀尖圓弧半徑在刀具上修磨出修光刃，均可減小殘留面積的高度。車削加工殘留面積的最大高度直線刀刃切削Rmax=f/(cotκr+cotκ’r)圓弧刀刃切削Rmax=rε(1-cosα）

≈f2/(8rε)4.3.1機(jī)械加工表面粗糙度及影響因素2025/11/4機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)541.切削加工表面粗糙度的形成（2）物理因素切削脆性材料(如鑄鐵)時(shí),產(chǎn)生崩碎性切屑，這時(shí)切屑與加工表面的分界面很不規(guī)則，從而使表面粗糙度惡化，同時(shí)石墨由鑄鐵表面脫落產(chǎn)生脫落痕跡，也影響表面粗糙度。切削塑性材料時(shí)，刀具的刃口圓角及后刀面的擠壓和摩擦使金屬發(fā)生塑性變形，導(dǎo)致理論殘留面積的擠歪或溝紋加深，增大了表面粗糙度。切削過程中出現(xiàn)的刀瘤與鱗刺，會(huì)使表面粗糙度嚴(yán)重惡化。在加工塑性材料時(shí)，它是影響表面粗糙度的主要因素。刀瘤是切削過程中切屑底層與前刀面冷焊的結(jié)果。刀瘤是不穩(wěn)定的，它不斷形成、長大、前端受沖擊而崩碎。刀瘤還會(huì)伸出切削刃之外，在加工表面上劃出深淺和寬窄都不斷變化的刀痕，使表面質(zhì)量更加惡化。鱗刺是已加工表面上產(chǎn)生的周期性的鱗片狀毛刺。在較低及中高的切削速度下，切削塑性材料時(shí)，常常出現(xiàn)鱗刺，它會(huì)使表面粗糙度等級(jí)降低2～4級(jí)。4.3.1機(jī)械加工表面粗糙度及影響因素2025/11/4機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)552.影響切削加工表面粗糙度的因素（1）工件材料塑性材料：工件材料韌性愈好，金屬的塑性變形愈大，表面愈粗糙。晶粒組織越粗大，表面粗糙度越大。常在切削加工前進(jìn)行調(diào)質(zhì)或正火處理，以得到均勻細(xì)密的晶粒組織和較高的硬度。脆性材料：粗糙度比較接近理論值。（2）刀具的幾何形狀、材料、刃磨質(zhì)量1）前角ro。ro值增大時(shí)，塑性變形程度減小，表粗糙度減小。ro為負(fù)值時(shí)，塑性變形增大，表面粗糙度增大。后角αo過小會(huì)增加摩擦，表面粗糙度增大。刃傾角λs的大小會(huì)影響刀具的實(shí)際前角，影響粗糙度。2）提高刀具的材料與刃磨質(zhì)量。如用金剛石車刀精車鋁合金時(shí)，由于摩擦系數(shù)較小，刀面上就不會(huì)產(chǎn)生切屑的粘附、冷焊現(xiàn)象，能減小表面粗糙度。（3）切削用量切削用量中對(duì)加工表面粗糙度影響最大的是切削速度v加工塑性材料時(shí)，v越高，塑性變形程度就越輕，粗糙度越小。較高的切削速度常能防止積屑瘤、鱗刺的產(chǎn)生。加工脆性金屬時(shí)，影響較小。4.3.1機(jī)械加工表面粗糙度及影響因素2025/11/4機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)563.磨削加工后的表面粗糙度磨削表面由砂輪上大量的磨粒刻劃出的無數(shù)極細(xì)的溝槽形成。每單位面積上刻痕越多，即通過單位面積上的磨粒數(shù)越多，以及刻痕的等高性越好，則粗糙度也就越小。磨削速度高，磨粒大多數(shù)是負(fù)前角，切削刃又不銳利，大多數(shù)磨粒在磨削過程中只是對(duì)被加工表面擠壓，沒有切削作用。加工表面在多次擠壓下出現(xiàn)溝槽與隆起，又由于磨削時(shí)的高溫更加劇了塑性變形，故表面粗糙度值增大。4.3.1機(jī)械加工表面粗糙度及影響因素2025/11/4機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)574.磨削加工時(shí)表面粗糙度的控制（1）磨削砂輪1）砂輪粒度砂輪的粒度影響最大，粒度愈細(xì)，則砂輪工作表面的單位面積上磨粒數(shù)愈多，因而在工件表面上的刻痕也愈細(xì)愈密，粗糙度小。2）砂輪硬度太硬，磨粒不易脫落，磨鈍的磨粒不能及時(shí)被新磨粒替代，工件表面受到強(qiáng)烈的磨擦和擠壓作用，塑性變形加劇，使表面粗糙度值增大；此外，砂輪的磨料、結(jié)合劑與組織對(duì)磨削表面粗糙度都有影響，應(yīng)根據(jù)加工情況進(jìn)行合理的選擇。（2）砂輪修整使砂輪具有正確的幾何形狀，使砂輪工作表面形成排列整齊又銳利的微刃。精細(xì)修整過的砂輪可有效減小被磨工件的表面粗糙度值。（3）砂輪速度提高砂輪速度可以增加砂輪在工件單位面積上的刻痕。同時(shí)，提高磨削速度可以使每個(gè)刃口切掉的金屬量減小，即塑性變形量減少；還可以使塑性變形不能充分進(jìn)行，從而使加工表面粗糙度減小。（4）磨削深度與工件速度增大磨削深度和工件速度將增加塑性變形程度,從而增大粗糙度。實(shí)際磨削中常在磨削開始時(shí)采用較大的磨削深度以提高生產(chǎn)率，而在最后采用小的磨削深度或無進(jìn)給磨削以降低粗糙度。4.3.1機(jī)械加工表面粗糙度及影響因素2025/11/4機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)581.加工表面的冷作硬化（1）冷作硬化及其評(píng)定參數(shù)加工表面層的冷作硬化程度取決于產(chǎn)生塑性變形的力、速度及變形時(shí)的溫度。切削力愈大，塑性變形愈大，因而硬化程度愈大。切削速度愈大，塑性變形愈不充分，硬化程度也就愈小。變形時(shí)的溫度t不僅影響塑性變形程度，還會(huì)影響塑性變形的回復(fù)，即當(dāng)切削溫度達(dá)到一定值時(shí)，已被拉長、扭曲、破碎的晶?；謴?fù)到塑性變形前的狀態(tài)。（2）影響冷作硬化的主要因素1）刀具的影響減小前角、增大刃口圓角半徑和后刀面的磨損量時(shí)，冷硬層深度和硬度隨之增大。2）切削用量的影響切削速度增大,則硬化層深度和硬度都減小。切削速度增加會(huì)使溫度升高，有助于冷硬的回復(fù)；另一方面是由于切削速度增加后，刀具與工件接觸時(shí)間短，使塑性變形程度減小。進(jìn)給量增大時(shí)，切削力增大，塑形變形程度也增大,使硬化現(xiàn)象嚴(yán)重。但在進(jìn)給量較小時(shí),由于刀具刃口圓角對(duì)工件表面的擠壓作用加大而使硬化現(xiàn)象增大。4.3.2機(jī)械加工表面物理機(jī)械性能變化2025/11/4機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)592.加工表面層的金相組織變化———熱變質(zhì)層當(dāng)被磨工件表面層溫度達(dá)到相變溫度以上時(shí)，表層金屬將發(fā)生金相組織的變化，使表層金屬的強(qiáng)度和硬度降低，并伴有殘余應(yīng)力產(chǎn)生，甚至出現(xiàn)微觀裂紋，這種現(xiàn)象稱為磨削燒傷。在磨削淬火鋼時(shí)，可能產(chǎn)生三種燒傷：1）回火燒傷如果磨削區(qū)的溫度未超過淬火鋼的相變溫度，但已超過馬氏體的轉(zhuǎn)變溫度，則工件表層金屬的回火馬氏體組織將轉(zhuǎn)變成硬度較低的回火組織（索氏體或托氏體）。2）淬火燒傷如果磨削區(qū)溫度超過了相變溫度，再加上冷卻液的急冷作用，則表層金屬發(fā)生二次淬火，使表層金屬出現(xiàn)二次淬火馬氏體組織，其硬度比原來的回火馬氏體的高，在它的下層，因冷卻較慢，出現(xiàn)了硬度比原先的回火馬氏體低的回火組織（索氏體或托氏體）。3）退火燒傷如果磨削區(qū)溫度超過了相變溫度，而磨削區(qū)域又無冷卻液進(jìn)入，表層金屬將產(chǎn)生退火組織，表面硬度將急劇下降。4.3.2機(jī)械加工表面物理機(jī)械性能變化2025/11/4機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)603.加工表面層的殘余應(yīng)力機(jī)械加工中工件表面層組織發(fā)生變化時(shí)，在表面層及其與基體材料的交界處會(huì)產(chǎn)生互相平衡的彈性力，這種應(yīng)力即為表面層的殘余應(yīng)力。（1）表面層殘余應(yīng)力的產(chǎn)生冷塑性變形：工件表面受到擠壓與摩擦，表層產(chǎn)生伸長塑變，基體仍處于彈性變形狀態(tài)。切削后表層產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力，而在里層產(chǎn)生殘余拉伸應(yīng)力。熱塑性變形：表層產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力，里層產(chǎn)生產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力。金相組織變化：切削過程產(chǎn)生的高溫會(huì)引起表面層的相變，表面層金相變化的結(jié)果會(huì)造成體積的變化。表面層體積膨脹時(shí)因受到基體的限制產(chǎn)生拉應(yīng)力；反之，產(chǎn)生壓應(yīng)力。淬火鋼原來的組織是馬氏體，磨削時(shí)有可能產(chǎn)生回火燒傷而轉(zhuǎn)化為接近珠光體的索氏體或托氏體，表層金屬密度增大，比體積減小，但這種體積的減小必然受到基體金屬的阻礙，不能自由收縮，因此在表面層產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力，而里層金屬產(chǎn)生與之平衡的殘余壓應(yīng)力。噴丸強(qiáng)化工件時(shí)，由于表層金屬塑性變形垂直于表面法線方向擴(kuò)張，不可避免地要受到與它相連的里層金屬的阻止，因此就在表面金屬層產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力，而在里層金屬中產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力4.3.2機(jī)械加工表面物理機(jī)械性能變化2025/11/4機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)613.加工表面層的殘余應(yīng)力（2）機(jī)械加工后表面層的殘余應(yīng)力機(jī)械加工后實(shí)際表面層上的殘余應(yīng)力是復(fù)雜的，是上述三方面原因綜合作用的結(jié)果。在一定條件下，其中某一個(gè)方面或兩個(gè)方面的原因可能起主導(dǎo)作用。例如，在切削加工中如果切削溫度不高，表面層中以冷塑性變形為主，沒有熱塑性變形，此時(shí)表面層中將產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力。切削溫度較高，在表面層中產(chǎn)生熱塑性變形時(shí)，熱塑性變形產(chǎn)生的拉應(yīng)力將與冷塑性變形產(chǎn)生的壓應(yīng)力相互抵消掉一部分。當(dāng)冷塑性變形占主導(dǎo)地位時(shí)，表面層產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力；當(dāng)熱塑性變形占主導(dǎo)地位時(shí)，表面層產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力。磨削時(shí)因磨削溫度較高，常以相變和熱塑性變形產(chǎn)生的殘余拉應(yīng)力為主，所以表面層常帶有殘余拉應(yīng)力。（3）磨削裂紋磨削加工后表面殘余拉應(yīng)力比切削加工大，甚至?xí)^材料的強(qiáng)度極限而形成表面裂紋。磨削熱是產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力而形成磨削裂紋的根本原因，防止裂紋產(chǎn)生的途徑也在于降低磨削熱及改善散熱條件。硬質(zhì)合金脆性大，抗拉強(qiáng)度低，導(dǎo)熱性差，磨削時(shí)極易產(chǎn)生裂紋。含碳量高的淬火鋼晶界脆弱，磨削時(shí)也容易產(chǎn)生裂紋。滲碳及氮化處理時(shí)如果工藝不當(dāng)，會(huì)使表面層晶界面上析出脆性的碳化物、氮化物，在磨削熱應(yīng)力作用下容易沿晶界發(fā)生脆性破壞而形成網(wǎng)狀裂紋。4.3.2機(jī)械加工表面物理機(jī)械性能變化本節(jié)結(jié)束!2025/11/4機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)63第5章機(jī)械裝配的工藝2025/11/4機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)64目錄5.1機(jī)械裝配精度5.2裝配尺寸鏈5.3保證裝配精度的工藝方法5.4裝配工藝的制定5.1.1裝配的距離精度機(jī)械制造時(shí)，不僅要求保證各零件具有規(guī)定的精度，而且還要保證機(jī)器裝配后能達(dá)到規(guī)定的裝配技術(shù)要求，即達(dá)到規(guī)定的裝配精度。機(jī)器的裝配精度既與各組成零件的尺寸精度和形狀精度有關(guān)，也與各組成部件和零件的相互位置精度有關(guān)。尤其是作為裝配基準(zhǔn)面的加工精度，對(duì)裝配精度的影響最大。例如，為了保證機(jī)器在使用中工作可靠，延長零件的使用壽命以及盡量減少磨損，應(yīng)使裝配間隙在滿足機(jī)器使用性能要求的前提下盡可能小。這就要求提高裝配精度，即要求配合件的規(guī)定尺寸參數(shù)同裝配技術(shù)要求的規(guī)定參數(shù)盡可能相符合。此外，形狀和位置精度也盡可能同裝配技術(shù)要求中所規(guī)定的各項(xiàng)參數(shù)相符合。2025/11/4機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)65(1)尺寸精度是指機(jī)器裝配后,各零部件間的距離尺寸精度和裝配中的各種間隙。如圖右圖所示：(2)相對(duì)位置精度指機(jī)器裝配后，各零部件間相對(duì)位置的準(zhǔn)確性。如各零部件間的平行度，垂直度和同軸度及跳動(dòng)要求等。5.1.2裝配的相互位置精度2025/11/4機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)66裝配的相對(duì)運(yùn)動(dòng)精度指機(jī)器有相對(duì)運(yùn)動(dòng)部件間在運(yùn)動(dòng)方向上和相對(duì)速度上的精度:相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向上:相對(duì)運(yùn)動(dòng)的平行度、垂直度等。相對(duì)速度上的精度:如傳遞運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性。5.1.3裝配的相對(duì)運(yùn)動(dòng)精度2025/11/4機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)671.接觸精度相互接觸零部件間的接觸面積大小和位置。如圖所示:5.1.4接觸精度2025/11/4機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)68為了提高裝配精度，應(yīng)采取以下一些措施：（1）提高零件的機(jī)械加工精度；（2）提高機(jī)器各部件的裝配精度；（3）改善零件的結(jié)構(gòu)，使配合面盡量減少；（4）采用合理的裝配方法和裝配工藝過程。機(jī)器及其部件中的各個(gè)零件的精度﹐很大程度上取決于它們的制造公差。為了在裝配時(shí)能保證各部件和整臺(tái)機(jī)器達(dá)到規(guī)定的最終精度（即各部分的裝配技術(shù)要求），有必要利用尺寸鏈的原理來確定機(jī)器及其部件中各零件的尺寸和表面位置的公差，確定最適當(dāng)?shù)难b配方法和工藝措施。5.1.4接觸精度2025/11/4機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)692025/11/4機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)70目錄5.1機(jī)械裝配精度5.2裝配尺寸鏈5.3保證裝配精度的工藝方法5.4裝配工藝的制定1.裝配尺寸鏈任何一個(gè)機(jī)構(gòu)，如活塞連桿機(jī)構(gòu)、配氣機(jī)構(gòu)等，都是由若干個(gè)相互關(guān)聯(lián)的零件所組成，這些零件的尺寸就反映它們之間的關(guān)系，并形成尺寸鏈。這種表示機(jī)構(gòu)中各零件之間相互關(guān)系的尺寸鏈，稱為裝配尺寸鏈。裝配尺寸鏈可由裝配圖得出，圖（a）為活塞與氣缸配合的裝配關(guān)系，圖（b）為相應(yīng)的尺寸鏈簡圖活塞與氣缸的裝配尺寸鏈（a）（b）5.2.1裝配尺寸鏈的概念2025/11/4機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)711.裝配尺寸鏈正確的建立裝配尺寸鏈?zhǔn)沁\(yùn)用尺寸鏈原理分析和解決零件精度與裝配精度關(guān)系問題的基礎(chǔ)。裝配尺寸鏈的封閉環(huán)為產(chǎn)品或部件的裝配精度，找出對(duì)裝配精度有直接影響的零部件尺寸和位置關(guān)系，即可查明裝配尺寸鏈的各組成環(huán)，然后確定保證裝配精度的工藝方法和進(jìn)行必要的計(jì)算。裝配尺寸鏈可由裝配圖得出，圖（a）為活塞與氣缸配合的裝配關(guān)系，圖（b）為相應(yīng)的尺寸鏈簡圖活塞與氣缸的裝配尺寸鏈（a）（b）5.2.1裝配尺寸鏈的概念2025/11/4機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)721.查明和建立裝配尺寸鏈的步驟確定封閉環(huán)在裝配過程中，要求保證的裝配精度就是封閉環(huán)。裝配尺寸鏈中的封閉環(huán)在裝配前是不存在的，而是在裝配后才形成的，如圖中的N。封閉環(huán)通常就是裝配技術(shù)要求。查明組成環(huán)，畫裝配尺寸鏈圖。從封閉環(huán)任意一端開始，沿著裝配精度要求的位置方向，將與裝配精度有關(guān)的各零件尺寸依次首尾相連，直到與封閉環(huán)另一端相接為止，形成一個(gè)封閉的尺寸圖，圖上的各個(gè)尺寸皆是組成環(huán)?；钊c氣缸的裝配尺寸鏈（a）（b）5.2.2裝配尺寸鏈的建立2025/11/4機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)731.查明和建立裝配尺寸鏈的步驟判別組成環(huán)的性質(zhì)。畫出裝配尺寸鏈圖后，要判別組成環(huán)的性質(zhì)，即增、減環(huán)，判別方法與工藝尺寸鏈相同。如果某組成環(huán)的尺寸增大（其他各組成環(huán)不變情況下），使封閉環(huán)的尺寸也隨之增大，則此組成環(huán)稱為增環(huán)；如果某組成環(huán)尺寸增大，使封閉環(huán)的尺寸隨之減少，則此組成環(huán)稱為減環(huán)。按封閉環(huán)的不同位置和方向，分別建立裝配尺寸鏈。在建立裝配尺寸鏈時(shí)，除滿足封閉性、相關(guān)性原則外，還應(yīng)符合組成環(huán)數(shù)最少原則。從工藝角度出發(fā)，在結(jié)構(gòu)已經(jīng)確定的情況下，標(biāo)注零件尺寸時(shí)，應(yīng)使一個(gè)零件僅有一個(gè)尺寸進(jìn)入尺寸鏈，即組成環(huán)數(shù)目等于有關(guān)零件數(shù)目?；钊c氣缸的裝配尺寸鏈（a）（b）5.2.2裝配尺寸鏈的建立2025/11/4機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)74裝配尺寸鏈主要應(yīng)用于兩方面：正計(jì)算用于驗(yàn)算零件設(shè)計(jì)尺寸，特別是公差的正確性，校核設(shè)計(jì)要求能否滿足機(jī)器精度的設(shè)計(jì)要求。反計(jì)算用于設(shè)計(jì)，即已知機(jī)器的設(shè)計(jì)精度，求解各組成零件的公差，在滿足裝配精度的前提下，合理確定零件的加工精度。裝配尺寸鏈的計(jì)算方法有極值法和概率法，相關(guān)公式與工藝過程尺寸鏈完全相同。5.2.3裝配尺寸鏈的計(jì)算方法2025/11/4機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)751.裝配尺寸鏈反計(jì)算的特點(diǎn)在裝配尺寸鏈的反計(jì)算中，由于未知數(shù)的個(gè)數(shù)遠(yuǎn)多于方程個(gè)數(shù)，可能存在無數(shù)組解。為簡化結(jié)果，可以采用等公差原則，即視各組成環(huán)的公差值相等，而后按各零件的加工難度進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，但各組成環(huán)的公差之“和”（極值法求解為代數(shù)和，概率法求解為平方和的平方根）應(yīng)保持不大于封閉環(huán)的公差。若組成環(huán)數(shù)目為n，則其中n–1個(gè)組成環(huán)的公差分布可以按入體原則直接標(biāo)注，即包容面（孔）下偏差為零，被包容面（軸）上偏差為零。但必須預(yù)留一個(gè)組成環(huán)的偏差要經(jīng)過計(jì)算獲得，這個(gè)預(yù)留的組成環(huán)稱為“協(xié)調(diào)環(huán)”，其尺寸也稱為“相依尺寸”?！皡f(xié)調(diào)環(huán)”的選取應(yīng)該考慮加工的難易程度和設(shè)計(jì)要求等方面，多取尺寸加工容易或生產(chǎn)上受限制較少的組成環(huán)為“協(xié)調(diào)環(huán)”。5.2.3裝配尺寸鏈的計(jì)算方法2025/11/4機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)762.極值法求解裝配尺寸鏈反問題示例例：如圖（a）所示雙聯(lián)轉(zhuǎn)子泵，冷態(tài)下的軸向裝配間隙要求為0.05~0.15mm，已知A1=41mm，A2=A4=17mm，A3=7mm，求各組成環(huán)的公差及偏差。（a）雙聯(lián)轉(zhuǎn)子泵軸向關(guān)系簡圖

（b）裝配尺寸鏈

5.2.3裝配尺寸鏈的計(jì)算方法2025/11/4機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)77例：如圖（a）所示雙聯(lián)轉(zhuǎn)子泵，冷態(tài)下的軸向裝配間隙要求為0.05~0.15mm，已知A1=41mm，A2=A4=17mm，A3=7mm，求各組成環(huán)的公差及偏差。各組成環(huán)的尺寸及偏差5.2.3裝配尺寸鏈的計(jì)算方法2.極值法求解裝配尺寸鏈反問題示例2025/11/4機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)782025/11/4機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)79目錄5.1機(jī)械裝配精度5.2裝配尺寸鏈5.3保證裝配精度的工藝方法5.4裝配工藝的制定裝配方法與解裝配尺寸鏈的方法密切相關(guān)。為了達(dá)到規(guī)定的裝配技術(shù)要求，解尺寸鏈確定部件或機(jī)器裝配中各個(gè)零件的公差時(shí)，必須保證它們?cè)谘b配后所形成的累積誤差不大于部件或機(jī)器按其工作性能要求所允許的數(shù)值。常用的裝配方法有互換裝配法、選擇裝配法、修配裝配法、調(diào)整裝配法4種。5.3.1互換法2025/11/4機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)801.互換裝配法互換裝配法又分為完全互換裝配法和不完全互換裝配法。（1）完全互換裝配法以完全互換為基礎(chǔ)來確定機(jī)器中各個(gè)零件的公差，裝配時(shí)零件不需要作任何挑選、修配或調(diào)整，裝配成部件或機(jī)器后就能保證達(dá)到預(yù)先規(guī)定的裝配技術(shù)要求。用完全互換裝配法時(shí)，解尺寸鏈的基本要求是：各組成環(huán)的公差之和不得大于封閉環(huán)的公差，多用極值法解裝配尺寸鏈。可用下式表示為了實(shí)現(xiàn)上述裝配方法，應(yīng)將每個(gè)零件的制造公差預(yù)先給予規(guī)定，實(shí)踐中常采用等公差法和等精度法來解決這個(gè)問題。5.3.1互換法2025/11/4機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)811.互換裝配法互換裝配法又分為完全互換裝配法和不完全互換裝配法。（1）完全互換裝配法主要優(yōu)點(diǎn)：可以保證完全互換性，裝配過程較簡單；可以采用流水裝配作業(yè)，生產(chǎn)率較高；不需要技術(shù)水平高的工人；機(jī)器的部件及其零件的生產(chǎn)便于專業(yè)化，容易解決備件的供應(yīng)問題。缺點(diǎn)對(duì)零件的制造精度要求較高，當(dāng)環(huán)數(shù)較多時(shí)有的零件加工顯得特別困難。因此，這種方法只適用于裝配精度較高而環(huán)數(shù)少的情況，或裝配精度要求不高的多環(huán)情況中。而對(duì)生產(chǎn)批量大、多環(huán)且裝配精度要求高的場合，可采用不完全互換裝配法。5.3.1互換法2025/11/4機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)821.互換裝配法互換裝配法又分為完全互換裝配法和不完全互換裝配法。（2）不完全互換裝配法不完全互換裝配法又稱部分互換裝配法，大數(shù)互換裝配法。這種方法雖然各組成環(huán)的公差比用完全互換裝配法時(shí)的公差大些，但考慮到組成環(huán)的尺寸分布及封閉環(huán)的尺寸分布情況，在裝配時(shí)，大部分零件不需要經(jīng)過挑選、修配或調(diào)整也能達(dá)到規(guī)定的裝配技術(shù)要求。5.3.1互換法2025/11/4機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)831.互換裝配法互換裝配法又分為完全互換裝配法和不完全互換裝配法。（2）不完全互換裝配法該法的缺點(diǎn)是有很少一部分零件要加以挑選、修配或調(diào)整才能達(dá)到規(guī)定的裝配技術(shù)要求。換句話說，用這種裝配方法時(shí)，有很少一部分的裝配誤差將超過規(guī)定的公差范圍，但可將這部分尺寸控制在一個(gè)很小的百分?jǐn)?shù)之內(nèi)，此百分率稱為“危率”（或“冒險(xiǎn)率”）。這樣，根據(jù)封閉壞的公差計(jì)算組成環(huán)的公差時(shí)，必須考慮到危率和組成環(huán)的尺寸分布曲線的形狀。不完全互換裝配法對(duì)應(yīng)裝配尺寸鏈的解法是概率法。不完全互換裝配法在大批量生產(chǎn)、裝配精度要求高和尺寸鏈環(huán)數(shù)較多的情況下顯得更加優(yōu)越。5.3.1互換法2025/11/4機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)842.選擇裝配法選擇裝配法就是將尺寸鏈中組成環(huán)（零件）的公差放大到經(jīng)濟(jì)可行的程度，然后從中選擇合適的零件進(jìn)行裝配，以達(dá)到規(guī)定的裝配技術(shù)要求。用此法裝配時(shí)，可在不增加零件機(jī)械加工的困難和費(fèi)用情況下，使裝配精度提高。選擇裝配法在實(shí)際使用中又有兩種不同的形式：直接選配法和分組裝配法。（1）直接選配法從許多加工好的零件中任意挑選合適的零件來配套。一個(gè)不合適再換另一個(gè)，直到滿足裝配技術(shù)要求為止。例如，在柴油機(jī)活塞組件裝配時(shí)，為了避免機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)活塞環(huán)在環(huán)槽內(nèi)卡住，可以憑感覺直接挑選易于嵌入環(huán)槽的合適尺寸的活塞環(huán)。優(yōu)點(diǎn)：不需要預(yù)先將零件分組缺點(diǎn)：挑選配套零件的時(shí)間較長，因而裝配工時(shí)較長，而且裝配質(zhì)量在很大程度上取決于裝配工人的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)水平。5.3.2選配法2025/11/4機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)852.選擇裝配法（2）分組裝配法又稱分組互換法，它是將組成環(huán)的公差放大數(shù)倍，使其能按經(jīng)濟(jì)精度進(jìn)行加工。裝配時(shí)先測量尺寸，根據(jù)尺寸大小將零件分組，然后按對(duì)應(yīng)組分別進(jìn)行裝配來達(dá)到裝配精度的要求。同一組內(nèi)的零件可以互換，分組數(shù)愈多，則裝配精度就愈高。零件的分組數(shù)要根據(jù)使用要求和零件的經(jīng)濟(jì)公差來決定。5.3.2選配法2025/11/4機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)862.選擇裝配法（2）分組裝配法活塞與活塞銷在冷態(tài)裝配時(shí)，要求有0.0025～0.0075的過盈量。若活塞銷孔與活塞銷直徑的基本尺寸為28，加工經(jīng)濟(jì)公差為0.01?，F(xiàn)采用分組選配法進(jìn)行裝配，試確定活塞銷孔與活塞銷直徑分組數(shù)目和分組尺寸?；钊c活塞銷裝配關(guān)系若采用完全互換法裝配，活塞銷與活塞孔的平均公差為Tm=0.0025mm，若采用基軸制配合，則活塞銷尺寸為相應(yīng)地，通過尺寸鏈計(jì)算可求得銷孔的尺寸為顯然，按這樣的尺寸精度制造活塞銷與活塞銷孔很困難（相當(dāng)IT2級(jí)公差），也很不經(jīng)濟(jì)。5.3.2選配法2025/11/4機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)87活塞與活塞銷在冷態(tài)裝配時(shí)，要求有0.0025～0.0075的過盈量。若活塞銷孔與活塞銷直徑的基本尺寸為28，加工經(jīng)濟(jì)公差為0.01?，F(xiàn)采用分組選配法進(jìn)行裝配，試確定活塞銷孔與活塞銷直徑分組數(shù)目和分組尺寸。在實(shí)際生產(chǎn)中，采用分組裝配法進(jìn)行裝配，將活塞銷與活塞銷孔的公差同向放大4倍（相當(dāng)IT5級(jí)公差），放大后公差帶如圖，活塞銷與活塞銷孔尺寸變化情況如下：這樣，活塞銷可用無心磨，銷孔可用金剛鏜分別達(dá)到精度要求。加工后使用精密量具測量，并按尺寸大小分組，涂上不同的顏色加以區(qū)別，以便同組零件進(jìn)行裝配5.3.2選配法2025/11/4機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)88活塞與活塞銷在冷態(tài)裝配時(shí)，要求有0.0025～0.0075的過盈量。若活塞銷孔與活塞銷直徑的基本尺寸為28，加工經(jīng)濟(jì)公差為0.01?，F(xiàn)采用分組選配法進(jìn)行裝配，試確定活塞銷孔與活塞銷直徑分組數(shù)目和分組尺寸。【解】1）建立裝配尺寸鏈如圖7-7所示。3）確定各尺寸：若活塞銷直徑尺寸定為：，將其分為4組，解圖7-7所示尺寸鏈，可求得活塞銷孔與之對(duì)應(yīng)的分組尺寸如下：A1（活塞銷直徑）A2（銷孔直徑）A0活塞銷與活塞銷孔裝配尺寸鏈組號(hào)1234

活塞銷直徑活塞銷孔直徑2）確定分組數(shù)：平均公差為0.0025，經(jīng)濟(jì)公差為0.01，可確定分組數(shù)為4。5.3.2選配法2025/11/4機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)89活塞與活塞銷在冷態(tài)裝配時(shí)，要求有0.0025～0.0075的過盈量。若活塞銷孔與活塞銷直徑的基本尺寸為28，加工經(jīng)濟(jì)公差為0.01?，F(xiàn)采用分組選配法進(jìn)行裝配，試確定活塞銷孔與活塞銷直徑分組數(shù)目和分組尺寸。活塞銷與活塞銷孔的分組尺寸表5.3.2選配法組別標(biāo)志顏色活塞銷直徑活塞銷孔直徑最大過盈最小過盈0.00750.00251紅2白3黃4綠2025/11/4機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)902.選擇裝配法（2）分組裝配法采用分組裝配法應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：（1）配件的公差應(yīng)相等，公差放大的方向應(yīng)相同，增大倍數(shù)要等于分組數(shù)。（2）分組數(shù)不宜過多，只要能放大到經(jīng)濟(jì)精度即可，否則會(huì)增加分組測量的工作量，使零件的分類、存儲(chǔ)、運(yùn)輸及裝配工作復(fù)雜化，造成生產(chǎn)過程的混亂。（3）加工時(shí)應(yīng)采取措施，使相互配合的零件尺寸符合正態(tài)分布，防止因同組零件數(shù)量不相等而造成部分零件積壓浪費(fèi)。（4）相合件的表面粗糙度、形位公差保持原設(shè)計(jì)要求，不能隨尺寸公差放大而放大。5.3.2選配法2025/11/4機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)912.選擇裝配法（2）分組裝配法分組裝配方法將零件公差放大，降低了加工成本，在不減小零件的制造公差的前提下顯著地提高裝配精度，但它也存在一些缺點(diǎn)：需測量分組，增加了裝配時(shí)間及量具損耗，增加了檢驗(yàn)工時(shí)和費(fèi)用，在對(duì)應(yīng)組內(nèi)的零件才能互換，因而可能會(huì)剩下多余的零件不能進(jìn)行裝配等，并造成零件的堆積。因此，該法只適用于成批或大量生產(chǎn)、裝配精度高、配合件數(shù)少的情況，主要用以解決裝配精度要求高、環(huán)數(shù)少（一般不超過四個(gè)環(huán)）的部件裝配問題。放大而放大。5.3.2選配法2025/11/4機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)923.修配裝配法當(dāng)裝配尺寸鏈中封閉環(huán)的精度要求很高且環(huán)數(shù)較多，采用上述各種裝配方法都不適合時(shí)，可采用修配法。修配法的實(shí)質(zhì)是：為使零件易于加工，有意地將零件的公差加大。在裝配時(shí)則通過補(bǔ)充機(jī)械加工或手工修配的方法，改變尺寸鏈中預(yù)先規(guī)定的某個(gè)組成環(huán)的尺寸，以達(dá)到封閉環(huán)所規(guī)定的精度要求。這個(gè)預(yù)先被規(guī)定要修配的組成環(huán)稱為“補(bǔ)償環(huán)”。5.3.3修配法2025/11/4機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)933.修配裝配法如果將尺寸鏈中各組成環(huán)按經(jīng)濟(jì)公差進(jìn)行加工，則裝配后的封閉環(huán)的實(shí)際變動(dòng)量（以表示）為：這時(shí)，裝配后將比允許變動(dòng)量（即規(guī)定的封閉環(huán)的公差