1、2020/9/5,第三章機(jī)械加工精度 第一節(jié) 概述 1、機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量 取決于零部件的加工質(zhì)量，產(chǎn)品的裝配質(zhì)量。 2、零件的加工質(zhì)量 1）幾何形狀加工精度、表面粗糙度 2）物理性能硬度、強(qiáng)度、韌性、耐磨性等。 3）化學(xué)性能耐磨蝕性能。 4）其它性能,2020/9/5,機(jī)械加工精度： 尺寸、形狀、位置 加工精度與加工誤差： 加工的大小，表明加工精度的高低。 加工精度與設(shè)計(jì)精度、生產(chǎn)效率、加工成本 有關(guān)。 加工精度與工藝系統(tǒng)精度（原始誤差）。 工藝系統(tǒng)由機(jī)床、夾具、刀具、工件組成的統(tǒng)一體。 設(shè)計(jì)精度：由零件工作圖上的尺寸，形狀，位置公差確定。,2020/9/5,二、影響機(jī)械加工精度的因素（原始誤差

2、分析） 原始誤差工藝系統(tǒng)偏離理想位置產(chǎn)生的誤差。 1、幾何誤差工藝系統(tǒng)初始狀態(tài)的誤差（加工前） A、靜態(tài)誤差 B、運(yùn)動(dòng)誤差 2、動(dòng)（效應(yīng)）誤差切削過程的物理因素所產(chǎn)生的誤差（受力，受熱，磨損等）A加工過程中 B加工后 例：精鏜活塞銷孔工序的原始誤差。（圖31）,2020/9/5,2020/9/5,三、誤差敏感方向 在誤差敏感方向上系統(tǒng)原始誤差對(duì)加工精度 的影響最大。 例如：車削外圓時(shí)，刀尖在工件法向方向上的誤差，引起最大加工誤差R 。 （圖32）,2020/9/5,分析： 當(dāng) 時(shí)， （忽略了 ） 當(dāng) 時(shí) ， （當(dāng)很小時(shí)，Rmin可忽略）,2020/9/5,四、研究加工精度的方法 1、單因素分析

3、法：分析某一原始誤差對(duì)加工精度的影響。 通過分析計(jì)算，測(cè)量，實(shí)驗(yàn)等方法。 2、統(tǒng)計(jì)分析法： 對(duì)一批工件測(cè)量，并對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，判斷加工誤差的性質(zhì)，從而找出產(chǎn)生誤差的原因。 3、實(shí)際生產(chǎn)中，兩種方法結(jié)合應(yīng)用。,2020/9/5,第二節(jié) 工藝系統(tǒng)的幾何精度對(duì)加工精度的影響 一、加工原理誤差 1、近似的切削成形運(yùn)動(dòng) 例如：數(shù)控插補(bǔ)原理：直線或圓弧逼近曲線的加工，數(shù)控銑床上用球頭銑刀加工曲面（行切法）（圖33） 2、近似的切削刀形狀 例如：滾齒刀具 3、近似的計(jì)算 例：模數(shù)螺紋的因子,2020/9/5,二、調(diào)整誤差 尺寸精度的獲得方法 （一）試切法（如車外圓的5個(gè)步驟：開車對(duì) 刀；右退出車刀；進(jìn)刀

4、；走刀切削1-3mm；退 出車刀；測(cè)量；按尺寸進(jìn)刀；走刀切削。） 試切法引起調(diào)整誤差的因素 1、測(cè)量誤差：量具，測(cè)量方法，使用條件等。 2、機(jī)床進(jìn)繪機(jī)構(gòu)的位移誤差 3、切削狀態(tài)不同產(chǎn)生的誤差。例如：刀尖的 圓角影響。,2020/9/5,（二）調(diào)整法 如車臺(tái)階長(zhǎng)度時(shí)的位置調(diào)整 引起調(diào)整誤差的因素 1、定程機(jī)構(gòu)誤差 液壓死擋鐵0.01(精度高) 電氣行程開關(guān)0.01（靈敏度） 2、樣件或樣板誤差 3、測(cè)量有限試件造成誤差,2020/9/5,（三）其它方法 1、定尺寸刀具法 例如：鉆孔，鉸孔，浮動(dòng)鏜等 取決于刀具的相關(guān)尺寸精度（與刀具制造，安裝，磨損有關(guān)） 2、自動(dòng)控制法 例如：自動(dòng)或半自動(dòng)磨床，

5、取決于自動(dòng)檢測(cè)裝置精度和自動(dòng)反饋控制系統(tǒng)控制精度。 三、機(jī)床誤差 例如：銑床的精度檢驗(yàn)項(xiàng)目有多項(xiàng),2020/9/5,（一）機(jī)床導(dǎo)軌導(dǎo)向誤差（來源于加工，裝配，安裝，磨損，溫度等） 1、導(dǎo)向誤差（直線度，扭曲度及偏離，平行，垂直等） 例車床直線度（圖35） 1）在水平面內(nèi)的直線度 Y （圖36a） （設(shè)車刀刀夾中心與工件軸或等高） 2）在垂直面內(nèi)的直線度Z （圖36b）,2020/9/5,2020/9/5,2020/9/5,忽略 項(xiàng) 可以忽略 （3）扭曲誤差 與機(jī)床導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)及主軸中心高有關(guān)（圖37）,2020/9/5,2020/9/5,（4）導(dǎo)軌與主軸軸線相互位置誤差 水平面內(nèi)平行度誤差 車錐度

6、 鏜橢圓 垂直內(nèi)平行度誤差 車（度）雙曲線 鏜橢圓 圖3-9,2020/9/5,（5）減少導(dǎo)軌誤差的措施 設(shè)計(jì)：結(jié)構(gòu)、材料、熱處理方式、潤(rùn)滑方式、防護(hù)裝置等。 制造：時(shí)效處理、表面待火年理、精度工序等。 調(diào)整：調(diào)間隙、調(diào)水平等。 使用：地基、安裝、維護(hù)（清洗、防銹、潤(rùn)滑）,2020/9/5,2導(dǎo)軌誤差的理論分析方法 滑板在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)向：限制了5個(gè)自由度。 坐標(biāo)系的建立： 直角坐標(biāo)系： 與導(dǎo)軌固連 通常i軸與主軸平行或垂直 直角坐標(biāo)系 與滑板固連 直角坐標(biāo)系 滑板上的參考坐 標(biāo)系。隨滑板平移時(shí)，各坐標(biāo)軸方向始終與導(dǎo) 軌固連各坐標(biāo)軸方向一致。,2020/9/5,2020/9/5,設(shè)：刀具或工件

7、 上的任意點(diǎn)： 若點(diǎn)P隨沿j、k平移， 繞坐標(biāo)ijk轉(zhuǎn)動(dòng)，角，則P點(diǎn)位 置變化，產(chǎn)生加工誤差。 其中： yt ，zt由與i軸的偏離而造成（導(dǎo)軌與主軸軸線在水平、垂直面內(nèi)平行度誤差）。 由扭曲造成 由垂直面內(nèi)直線度造成 由水平面內(nèi)直線度造成,2020/9/5,（圖310），其中 轉(zhuǎn)角誤差計(jì)算,2020/9/5,坐標(biāo)變換矩陣 記列矩陣： 則： 同理：有 ， 當(dāng)1旋轉(zhuǎn)、時(shí) 有：,2020/9/5,當(dāng)、值很小時(shí)，近似有： 得： P點(diǎn)的線位移誤差（由轉(zhuǎn)角誤差引起的）為：,2020/9/5,I單位矩陣 綜合xt(進(jìn)給誤差)、yt、z t和轉(zhuǎn)角引起的成性誤差 x處，P點(diǎn)的線性誤差為： （線性疊加） 或（改寫

8、成方程組的形式）,2020/9/5,例：導(dǎo)軌誤差在車削絲桿時(shí)引起螺距誤差 坐標(biāo)設(shè)定如圖311（縱向x，橫向y，垂直于z） 設(shè)：刀刃在中徑（d2）上一點(diǎn)A1（x1， y1 ，z1）=（0， ，H） x與P同方向 y工件法向誤差 （使中徑尺寸增大或減少）,2020/9/5,2020/9/5,z產(chǎn)生刀具沿工件切向誤差（ z使工件相對(duì)于刀具瞬間產(chǎn)生角位移誤差） （正負(fù)為圖示刀具位置）,2020/9/5,綜合引起的螺距誤差為 （二）機(jī)床主軸的回轉(zhuǎn)誤差 1基本概念 實(shí)際回轉(zhuǎn)軸線對(duì)理想軸線的漂移 三種基本形式(圖313) 純經(jīng)向圓跳動(dòng)、純端面圓跳動(dòng)、純傾角擺動(dòng),2020/9/5,主軸回轉(zhuǎn)精度的檢驗(yàn)方式（JB

9、2670-82）（機(jī)床檢驗(yàn)通則） a 徑跳 b 軸向跳動(dòng) （傾角擺動(dòng)通常由徑向跳動(dòng)指標(biāo)保證如圖）,2020/9/5,2主軸回轉(zhuǎn)精度對(duì)加工精度的影響 1）主軸端面純圓跳動(dòng)：(圖314) （1）車端面近似螺旋面（誤差） 垂直度偏角 （2）車螺紋產(chǎn)生螺距周期誤差。,2020/9/5,2）徑內(nèi)圓跳動(dòng)產(chǎn)生圓度誤差(圖31517) （1）對(duì)鏜孔的影響 （圖3-15） 設(shè)鏜刀主軸誤差為： h=Acos (頻率與主軸轉(zhuǎn)角相同，刀尖到刀 軸中心不變，R為定值，在y方向簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。) 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)方程 加工孔為橢圓，長(zhǎng)軸：（A+R），短軸：R,2020/9/5,2020/9/5,（2）對(duì)車削孔的影響（圖3-16），刀尖

10、到平 均回轉(zhuǎn)軸線Om 為定值：R 設(shè)工件主軸誤差： hAcos 沿y方向 ： R=0RA R=Rh RAcos =R+A 任一點(diǎn)： 加工孔近似為圓。,2020/9/5,3、影響主軸回轉(zhuǎn)精度的因素 （1）軸承誤差 A)滾動(dòng)軸承：內(nèi)環(huán)，外環(huán)滾道，滾動(dòng)體，保持架等 圓度誤差、波度誤差、滾動(dòng)體尺寸誤差等 B)滑動(dòng)軸承 工件回轉(zhuǎn)類機(jī)床（圖3-17a） 刀具回轉(zhuǎn)機(jī)床（圖3-17b） 工件回轉(zhuǎn)類機(jī)床主軸軸徑的橢圓誤差影響： 產(chǎn)生與軸徑誤差近似的加工誤差。,2020/9/5,2020/9/5,工件回轉(zhuǎn)類機(jī)床主軸軸承孔的橢圓誤差影響： 軸承孔受力點(diǎn)不變 不產(chǎn)生加工誤差。 主軸軸承孔的誤差影響與之相反。 另：多油

11、楔動(dòng)壓軸承主要為主軸軸徑誤差影響 靜壓軸承較厚的油膜減小了軸徑和軸孔的誤差，所以精度較高。,2020/9/5,刀具回轉(zhuǎn)類機(jī)床主軸軸徑的橢圓誤差影響： 刀具回轉(zhuǎn)類機(jī)床主軸軸徑、主軸軸承孔對(duì)加工誤差的影響與工件回轉(zhuǎn)類機(jī)床相反。 （2）軸承間隙調(diào)整 （3）軸承安裝配合件 主軸滾動(dòng)軸承安裝軸徑 箱體上的主軸滾動(dòng)軸承安裝孔等 （4）主軸轉(zhuǎn)速 （5）其它因素,2020/9/5,4、提高主軸回轉(zhuǎn)精度的措失 （1）提高制造精度（要求精度，成本高） （2）滾動(dòng)軸承預(yù)緊（磨損大，發(fā)熱） （3）排除主軸回轉(zhuǎn)誤差的工藝措失。 例：使用固定頂尖（0.001）適用于低速，輕載 鏜模（圖3-19） 刀桿與主軸浮動(dòng)連接 刀具

12、回轉(zhuǎn)精度由刀桿精度和導(dǎo)套精度確定。,2020/9/5,2020/9/5,2020/9/5,（三）機(jī)床傳動(dòng)鏈的傳動(dòng)誤差 1，傳動(dòng)鏈精度分析 內(nèi)聯(lián)系的傳動(dòng)鏈中，首末件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)誤差。 在用展成法加工螺紋，齒輪，蝸輪時(shí)產(chǎn)生加工誤差。 例如：螺紋的螺距誤差，齒輪、蝸輪的周節(jié)誤差等。 圖3-20滾齒輪傳動(dòng)鏈中，工件轉(zhuǎn)角與滾刀轉(zhuǎn)角的運(yùn)動(dòng)關(guān)系為：,2020/9/5,2020/9/5,討論由傳動(dòng)件的周節(jié)誤差、螺距誤差等原始誤差引起的末端件的轉(zhuǎn)角誤差。 設(shè)：工件的轉(zhuǎn)角誤差勁 由第j個(gè)傳動(dòng)件誤差引起的工件轉(zhuǎn)角誤差。 k j 誤差傳遞系數(shù)（k傳動(dòng)件到末商件的傳動(dòng)比，j 表示工件在傳動(dòng)鏈中的位置）,2020/9/5,

13、k j 1(升速)，原始誤差擴(kuò)大， k j 1（降速），原始誤差縮小。 總轉(zhuǎn)角誤差 概率法做算有 轉(zhuǎn)角誤差為周期函數(shù)（轉(zhuǎn)一周誤差重復(fù)）即，,2020/9/5,總轉(zhuǎn)角誤差： 其中： 測(cè)量系統(tǒng)原理圖3-22 分析儀工作原理圖3-23,2020/9/5,2020/9/5,2020/9/5,2、傳動(dòng)精度測(cè)量與信號(hào)處理 用磁分度儀或光柵試分度儀測(cè)出末端轉(zhuǎn)角誤差曲線（圖3-21B） 用頻譜分析的方法，找出誤差影響較大的傳動(dòng)元件，采取相應(yīng)的改善損失。圖3-21C分析 原始誤差， 末端件誤差（直接反映為工件加工誤差）,2020/9/5,3、傳動(dòng)誤差的估算和對(duì)加工精度的影響 （1）齒輪轉(zhuǎn)角誤差的估算 或 對(duì)應(yīng)的

14、工件周節(jié)積累誤差（加工誤差）,2020/9/5,（2）螺距誤差的估算 傳動(dòng)絲桿導(dǎo)程 傳動(dòng)比 微分上式，近似得： Ps絲杠原始誤差 i 傳動(dòng)鏈誤差,2020/9/5,4、減少傳動(dòng)鏈傳動(dòng)誤差的措失 1縮短傳動(dòng)鏈（傳動(dòng)件少，原始誤差少） 2大降速比傳動(dòng)k 1，合理分配降速比。 3提高傳動(dòng)件精度 4. 誤差補(bǔ)償校正機(jī)構(gòu)。校正尺校正機(jī)構(gòu)，動(dòng)態(tài)補(bǔ)償校正機(jī)構(gòu)。 5數(shù)控機(jī)床中的電子傳動(dòng)鏈,2020/9/5,例如： YK3120滾齒機(jī) 范成運(yùn)動(dòng)、差動(dòng)運(yùn)動(dòng)均為電子傳動(dòng)鏈。 半閉環(huán)控制，跟蹤主軸方式。 數(shù)控車床車螺紋 其加工工件的導(dǎo)程精度取決于主軸編碼器精度和機(jī)床刀架進(jìn)給精度。,2020/9/5,四、夾具的制造誤差

15、與磨損 夾具的誤差包括：1.定位 2.制造 3.磨損 夾具設(shè)計(jì)時(shí)，精加工夾具：取工件公差的1/21/3，粗加工夾具：取工件公差的1/51/10 五、刀具的制造誤差與磨損 刀具的種類 （1）定尺寸刀具鉆頭，絞刀等,2020/9/5,（2）成形刀具成形車刀，成形銑刀等（刀刃與加工形狀一致） （3）展成刀具滾齒刀，插齒刀等。 （4）一般刀具刀具的進(jìn)合精度控制工件尺寸或形狀 刀具誤差種類： （1）制造誤差前三種刀具的制造誤差產(chǎn)生加工誤差。 （2）磨損及磨損曲線（圖327）,2020/9/5,2020/9/5,第三節(jié)工藝系統(tǒng)的受力變形對(duì)加工精度的影響 一、基本概念 工藝系統(tǒng)受力：切削力、夾緊力、傳動(dòng)力、

16、重力、慣性力等。 工藝系統(tǒng)受力變形： 例：車細(xì)長(zhǎng)軸時(shí),工件的彎曲變形；磨小孔，磨頭細(xì)長(zhǎng)刀軸彎曲變形等。（圖328）,2020/9/5,2020/9/5,工藝系統(tǒng)的剛度： 靜剛度：工藝系統(tǒng)法向受力Fy ，與在Fy作用下刀具相對(duì)于工件在該方向的位移y的比值, 即： 動(dòng)剛度：工藝系統(tǒng)在變載荷的作用下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性。（包括：固有頻率、共振頻率、振幅，相位角等。）,2020/9/5,二、工藝系統(tǒng)剛度的計(jì)算 工藝系統(tǒng)變形： 工藝系統(tǒng)各組成環(huán)節(jié)的剛度 ； ； ； 工藝系統(tǒng)總剛度：,2020/9/5,1工件剛度、刀具剛度計(jì)算 由力學(xué)公式計(jì)算 例如：（1）支承在兩頂尖的軸力學(xué)模型為簡(jiǎn)支梁。,2020/9/5,（

17、2）在機(jī)床卡盤上裝夾的棒料懸臂梁。 2機(jī)床剛度、夾具剛度（ ） 機(jī)床和夾具的剛度計(jì)算值與實(shí)際值出入較大，一般用實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定。,2020/9/5,例如：車床刀架部件剛度。 測(cè)得：K刀架4.6103（N/mm） 按力學(xué)公式計(jì)算相當(dāng)于3030200mm（長(zhǎng)寬高）的鑄鐵件的剛度。 刀架實(shí)際尺寸為：僅方刀架200200200mm （從刀架往下到床鞍尺寸逐漸增大） 即：實(shí)測(cè)剛度比力學(xué)公式計(jì)算值小許多。,2020/9/5,三工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響 （一）當(dāng)?shù)断髁ψ饔命c(diǎn)位置變化時(shí)的影響（力的作用點(diǎn)沿軸向移動(dòng)） 1機(jī)床的變形 假定： （1）工件為剛體，忽略變形。 （2）刀具為剛體，忽略變形 （3）切削力大

18、小不變。 車床的變形由頭架，尾座，刀架三個(gè)部件的變 形組成。圖329,2020/9/5,機(jī)床總變形,2020/9/5,其中,2020/9/5,分析工藝系統(tǒng)剛度的變化 （隨切削力作用點(diǎn)而變化。） 特征點(diǎn)：,2020/9/5,通常有： 剛度引起的加工誤差使工件形狀呈鞍型。,2020/9/5,加工誤差對(duì)工件形狀誤差：變形大，切削下 金屬層薄，工件直徑大，變形小，切削下金屬 層厚，工件直徑小，工件呈鞍型（圖3-30） 工件產(chǎn)生形狀誤差為圓柱度誤差。 根據(jù)形狀公差定義： （原因：兩頂尖支承處，機(jī)床剛度不足）,2020/9/5,2工件的變形（細(xì)長(zhǎng)軸）或剛度不足等。 工件呈鼓形（圖3-28a）。,2020/

19、9/5,3、工藝系統(tǒng)總變形 變形的線性疊加,2020/9/5,工藝系統(tǒng)剛度的計(jì)算： 實(shí)驗(yàn)測(cè)定：頭架、尾架和刀架三個(gè)部件的剛度 力學(xué)公式計(jì)算：工件剛度 代入工藝系統(tǒng)剛度，求出x點(diǎn)的剛度。 根據(jù)系統(tǒng)剛度公式及切削力Fy，可計(jì)算出工件 的半徑變化，即加工誤差。 工藝系統(tǒng)剛度隨受力點(diǎn)位置變化而變化的例子: 刀架在橫梁上移動(dòng)類：立式車床、龍門刨床等。 刀具主軸伸縮類：鏜床，鏜模，平磨等。,2020/9/5,（二）切削力大小變化時(shí)引起的加工誤差 (Fy徑向的削分力大小變化) 由于在同一截面內(nèi)存在余量變化，材料硬度不均等而產(chǎn)生Fy變化。 設(shè)：工藝流系統(tǒng)剛度k不變，F(xiàn)y變化y變化，產(chǎn)生加工誤差。（圖331）

20、橢圓毛坯： 橢圓工件： 誤差復(fù)映： 誤差復(fù)映系數(shù)。,2020/9/5,2020/9/5,討論： 1）是小于的正數(shù)，越小，加工誤差越小。 k；C 2 ）毛坯的各種形狀誤差，一次走刀加工后， 都按一定的產(chǎn)生加工誤差。（例階梯形狀誤 差、橢圓形狀誤差等）。 每次起產(chǎn)生1、2 3)多次走刀加工后總=123 g=m、總 ，多次走刀加工后，工件誤差逐漸變小。,2020/9/5,（三）夾緊力、重力引起的加工誤差 例如：加工薄壁套筒的孔，夾緊變形，加工后變形恢復(fù)，孔出現(xiàn)形狀誤差。（圖3-32 措施：均勻夾緊（夾緊套，專用卡爪等） 例如：平面糜床加工薄片零件。（圖3-33） 例如：夾緊位置不當(dāng)產(chǎn)生的誤差。（圖3

21、-34） 例如：機(jī)床部件自重、工件自重產(chǎn)生的誤差。（圖3-35、36） （四）傳動(dòng)力和慣性力對(duì)加工精度的影響（略）,2020/9/5,2020/9/5,2020/9/5,2020/9/5,四、機(jī)床部件剛度 （一）機(jī)床部件剛度的測(cè)定 1靜態(tài)測(cè)定法 對(duì)機(jī)床施加靜截序，根據(jù)力的不同及變形不同，計(jì)算出機(jī)床各部件剛度。 車床靜剛度特性曲線（圖3-38） 分析：1）呈非線性變化 2）加載與卸載曲線不重合 3）卸載曲線不回到厚點(diǎn)。 平均剛度:,2020/9/5,2020/9/5,2工作狀態(tài)測(cè)定法。 比靜態(tài)法測(cè)定接近實(shí)際情況 利用誤差復(fù)映系數(shù)規(guī)律 假定：工件為剛體變形忽略，刀具變形忽略 試件：三個(gè)臺(tái)階的剛性軸

22、。 m=臺(tái)階尺寸 g =加工后測(cè)量加工誤差 圖3-39中，m =H1H2，g =h1h2 分別有1（前頂尖處），2（中），3（后頂尖處）。,2020/9/5,前 中 后 解方程得出：,2020/9/5,（二）影響機(jī)床部件剛度的因素 1連接表面的接觸變形。 接觸剛度： 實(shí)驗(yàn)有： m由材料種類和表面粗糙度有關(guān)（Ra=0.61.6時(shí)，m0.5） c與材料種類和表面粗糙度有關(guān)，表3-1 所以 當(dāng) p ，及其它影響因素。,2020/9/5,2、零件間的摩擦力。 3、接合面之間的間隙載荷方向變化時(shí)， 剛度受影響。 4薄弱件的變形。 （圖330 、31 ） 五、減小工藝系統(tǒng)受力變形對(duì)加工精度的影響 （一）提

23、高工藝系統(tǒng)剛度。 1、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 合理的結(jié)構(gòu)和斷面形狀 工件單純受拉或受壓，變形只與截面積有關(guān)。,2020/9/5,工件受彎、扭作用時(shí)，變形與截面積大小和形狀有關(guān)。 相同截面積：空心剛度實(shí)心，封閉開口 所以應(yīng)減少壁厚，增大輪廓尺寸。 外形尺寸相同：圓形優(yōu)于方形，方形優(yōu)于矩形。 合理布置隔板，筋等。 盡量減少連接層面數(shù)目。（普通車床刀架的連接層面數(shù)較多）,2020/9/5,2、提高連接表面的接觸剛度 提高工藝系統(tǒng)剛度最簡(jiǎn)便，有效的方法。 （1）零件接合面的表面質(zhì)量（粗糙度，形狀精度） （2）預(yù)加載荷消除間隙，產(chǎn)生較大接觸面積。 又例：銑刀桿與主軸軸孔拉桿。 （3）提高工件定位基準(zhǔn)面的精度和表面質(zhì)量

24、,2020/9/5,3、合理的工藝方法 （1）合理的安裝方法和加工方法（圖3-42） （2）增加輔助支承（中心架，跟力架等） （二）減小載荷及其變化 合理的切削刀具（刀具角度：，r ，r等） 合理的切削用量（CP與Fy） 提高毛坯的質(zhì)量。,2020/9/5,六、工件殘余應(yīng)力引起的變形 殘余應(yīng)力（內(nèi)應(yīng)力）由金屬內(nèi)部相鄰組織的不均體和變化引起。 （一）毛坯制造和熱處理 產(chǎn)生熱應(yīng)力和組織應(yīng)力， 例如：鑄造應(yīng)力框的應(yīng)力與變形。 A、C壁較薄，B較厚 A、C先冷，B在熱壁狀態(tài)下產(chǎn)生塑性變形。 B后冷，A、C在冷態(tài)下被壓縮起彈性變形（不恢復(fù)變形） 所以A、C長(zhǎng)度大于B,產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力如圖。,2020/9/5,

25、（二）冷校直帶來的殘余應(yīng)力 （圖344） b）加載時(shí)的應(yīng)力分布：最外處產(chǎn)生塑性變形 c)卸載后：應(yīng)力平衡（被校直） 表面切削后，（塑變層消除）工件恢復(fù) （三）加削加工 帶來的殘余應(yīng)力 1)改善零件結(jié)構(gòu) 2)合理安排工藝,2020/9/5,3）熱處理工序去除內(nèi)應(yīng)力 退火回火 人工時(shí)效： 高溫時(shí)效毛坯，粗加工后 低溫時(shí)效半精加工后 振動(dòng)時(shí)效 自然時(shí)效： 把鑄件毛坯在露天自然堆放一年左右。,2020/9/5,第四節(jié) 工藝系統(tǒng)熱變形對(duì)加精度的影響 一概述 （一）熱源：內(nèi)部切削熱（由刀具，切屑，切削夜工件傳出） 摩擦力（電機(jī)、液壓、齒輪、軸承、導(dǎo)軌等） 外部：環(huán)境 熱輻射（陽(yáng)光加熱器等） （二）工藝系統(tǒng)

26、的溫度場(chǎng)和熱平衡 溫度場(chǎng)物體中各點(diǎn)溫度隨坐標(biāo)和時(shí)間變化的的分布場(chǎng)。（各點(diǎn)溫度是隨時(shí)間和坐標(biāo)而變化的函數(shù)）。,2020/9/5,熱平衡單位時(shí)間內(nèi)熱量的散出與輸入相等，系統(tǒng)各部分溫度相對(duì)固定，熱變形趨于穩(wěn)定。 刀具，工件一般不能達(dá)到穩(wěn)定的熱平衡 機(jī)床應(yīng)工作在熱平衡狀態(tài)，保持熱態(tài)幾何精度。（較長(zhǎng)時(shí)間空轉(zhuǎn)后工作） 穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)各點(diǎn)溫度只是坐標(biāo)位置的函數(shù)，熱平衡時(shí)為穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)。,2020/9/5,熱變形對(duì)加工精度的影響 1、粗加工可忽略 2、精加工和大件加工熱變形產(chǎn)生的誤差達(dá)總誤差的40%70%。 二、工件熱變形的影響 （一）工件均勻受熱 按平均線膨漲尺寸計(jì)算 或,2020/9/5,例題1 磨絲桿=0.0

27、7mm 例題2 鉆孔=0.021 mm 所以應(yīng)把粗加工與精加工分開,使工件粗加 工之后充分冷卻.(或粗加工后冷卻一段時(shí)間) (二)工件不均勻受熱 例：磨削平面板，工件熱變形拱度x（圖3-45）,2020/9/5,2020/9/5,三、刀具熱變形 切削熱的傳散 特點(diǎn)：刀體小，熱容量小，溫升高，達(dá)到熱平衡時(shí)間短。 熱變形曲線（圖3-46） 1、連續(xù)工件（切削） 2、連續(xù)冷卻 3、間歇工作曲線 批量加工時(shí)，應(yīng)合理選擇切削和冷卻時(shí)間， 使誤差穩(wěn)定在范圍內(nèi)。,2020/9/5,四、機(jī)床熱變形對(duì)加工精度的影響： 主要熱源：主傳動(dòng)系統(tǒng)，導(dǎo)軌付，液壓系統(tǒng)。 各類機(jī)床的熱變形趨勢(shì)：車床等（圖3-47，圖3-48

28、） 五、減少工藝系統(tǒng)熱變形對(duì)加工精度的影響 設(shè)計(jì)合理 （一）減少熱源的發(fā)熱和隔熱 1、分離熱源，2、隔熱，3、冷卻。,2020/9/5,2020/9/5,2020/9/5,（二）均衡溫度場(chǎng) 例：利用液壓回油溫度或采用熱空氣加熱等方式。 （圖3-50）,2020/9/5,（三）合理的機(jī)床部件結(jié)構(gòu)和裝配基準(zhǔn)（圖3-52） 工藝條件 （四）加速達(dá)到熱平衡 （五）恒溫環(huán)境,2020/9/5,第五節(jié) 加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析 引起加工誤差的原因的復(fù)雜性。 加工誤差綜合分析 例：導(dǎo)軌誤差 對(duì)一批工件進(jìn)行檢驗(yàn)測(cè)量，進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分 析，找出誤差的規(guī)律， 例：機(jī)床的熱變形， 刀具磨損等 圖3-27,2020/9/5,

29、一、加工誤差的性質(zhì)： （一）系統(tǒng)誤差 1）常值系統(tǒng)誤差一批零件的誤差其大小， 方向不變。 2）變值系統(tǒng)誤差一批零件的誤差其大小， 方向按一定規(guī)律變化。 引起常值系統(tǒng)誤差的原因有：原理誤差，機(jī) 床誤差，刀具誤差，夾具制造誤差等。 例：鉸刀直徑制造誤差產(chǎn)生孔加工誤差為定 值。產(chǎn)生變值系統(tǒng)誤差的原因有：刀具磨損， 工藝系統(tǒng)熱變形等。,2020/9/5,（二）隨機(jī)誤差 一批工件誤差的大小，方向無規(guī)律變化。 例：毛坯（余量變化）、定位（組成環(huán)尺寸變 化）、夾緊（力變化）產(chǎn)生的加工誤差，工件 內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生的加工誤差也是無規(guī)律變化的。 不同誤差的解決途徑不同。,2020/9/5,常值系統(tǒng)誤差：可按誤差大小方向

30、調(diào)零。 例如調(diào)整刀具相對(duì)位置，調(diào)整刀具尺寸等。（鉸刀直徑的調(diào)整。） 變值系統(tǒng)誤差：按誤差規(guī)律進(jìn)行動(dòng)、靜態(tài)補(bǔ) 償，例如螺紋的螺距誤差。圖3-24 隨機(jī)誤差：提高工藝系統(tǒng)特性，例如：系統(tǒng) 剛度，受力狀況，熱變形情況等。 二、分布圖分析法 （一）實(shí)驗(yàn)分布圖（直方圖，圖3-53）,2020/9/5,樣本取樣N按統(tǒng)計(jì)精度要求，隨機(jī)抽取N個(gè)（50-200） 分組并按樣本含量N分成k組，（表3-2）按尺寸或偏差大小順序排列。 組距 各組頻數(shù)mi和頻率 各組頻率密度 作圖：以工件尺寸為橫坐標(biāo)（組距d），以頻數(shù)、 頻率或頻率密度為縱坐標(biāo)，繪出直方圖。,2020/9/5,2020/9/5,分析加工精度： 1、工件

31、的工序尺寸及公差帶位置（上下偏差、基本尺寸、平均尺寸等） 2、直方圖統(tǒng)計(jì)的數(shù)學(xué)特征。 樣本的平均值，即樣本尺寸的分散中心。 樣本的標(biāo)準(zhǔn)偏差S，反映樣本尺寸的分散程度。,2020/9/5,例題：磨削一批軸徑的工件。 解：1、n=100，xmax=54，xmin=16 2、取 k=9，得d=4.75，取d=5 各組組界 及各組中心值 3、數(shù)據(jù)整理（表3-4） 4、繪直方圖（3-53圖） 5、繪工件尺寸及公差，并計(jì)算： =37.3, =8.93 6、分析 1）分布（大多數(shù)尺寸居中）。 2）分散范圍（分散范圍略大于公差值）。 3）分散中心與公差帶中心Am基本重合。,2020/9/5,（二）理論分布曲線

32、 1、正態(tài)分布曲線 用調(diào)整法加工一批零件，其總和的分布符合正態(tài)分布圖354 曲線方程 兩個(gè)基本參數(shù)： 總體的算術(shù)平均值 標(biāo)準(zhǔn)差 有限樣本時(shí)的參數(shù)： 用 代替 ， 用 S 代替 ， 、S 有限樣本的算術(shù)平均值和標(biāo)準(zhǔn)差,2020/9/5,曲線特性 1、曲線呈鐘形對(duì)稱分布，x =為對(duì)稱軸 2、在 x = 處有 （尺寸在附近集中分布） 3、X= 處有拐點(diǎn) 4、x軸為曲線漸近線，遠(yuǎn)離處的工件是極少數(shù)。 5、曲線的位置和形狀與曲線參數(shù)關(guān)系 值確定曲線位置： 不變， 改變曲線沿x軸平移。圖3-55a,2020/9/5,值決定曲線的形狀：（ 設(shè)不變， 改變） Ymax，曲線陡直凸起。（尺寸分布集中，加工精度高

33、） Ymax，曲線平坦，（尺寸分散寬，加工精度低）,2020/9/5, =1 ， =0時(shí),稱為標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布. 、取不同值時(shí),通過公式： 變換為標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)公布. 故可以利用標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布的函數(shù)值，求出各 種正態(tài)分布的函數(shù)值。 區(qū)間（，） 公式中：1即代表工件總數(shù)100%,2020/9/5,6、曲線的面積(由曲線方程沿x軸方向積分獲得) 區(qū)間（x，） 令 則有 對(duì)應(yīng)不同的z值，可求出F（z），F(xiàn)（z）值見表3-5,2020/9/5,7、代表工件的分布 當(dāng)z=3，即在=3時(shí) 2F（z）=99.730.27% 在3以外，0.27%，可以忽略, 一般取正態(tài)分布的分散范圍3代表工件總數(shù)100%，即3原則。 8

34、、工件的合格率和廢品率， 公差寬帶度為T，在T內(nèi)的曲線面積為合格率， 超出T的曲線面積為廢品率 當(dāng)與公差帶中心A m重合時(shí)，則6T時(shí)無 廢品（廢品率0.27%）,2020/9/5,1、非正態(tài)公布 由于加工中的一些特殊因素的影響，分布曲線有時(shí)呈非正態(tài)分布， 1）雙峰或多峰多次調(diào)整尺寸誤差引起。 2）平頂?shù)毒吣p 3）不對(duì)稱試切法 4）瑞利分布端跳、經(jīng)跳 非對(duì)稱分布時(shí)的分散范圍T=6/k 非對(duì)稱分布時(shí)的總體分散中心 (表3-6) 偏移：,2020/9/5,2020/9/5,（三）分布圖分析法的應(yīng)用 1、判斷加工誤差性質(zhì) 分散中心。其與公差帶中心的偏移，即代表常值系統(tǒng)誤差。（存在變值系統(tǒng)誤差時(shí)，曲線呈非正態(tài)分布。） 尺寸分散范圍。分散范圍即代表隨機(jī)誤差大小。 2、確定工序能力及其等級(jí)。 工序能力系統(tǒng)處于穩(wěn)定工件狀態(tài)時(shí)，加工誤差的正常波動(dòng)幅度。,2020/9/5,工序能力系數(shù)Cp Cp= 共分5級(jí)，表3-7 Cp1,滿足加工精度要求且有余地，太高不經(jīng)濟(jì)。 Cp=1時(shí)，剛滿足，須注意。 Cp1，有廢品，須改進(jìn)工藝。 一般有Cp不低于二級(jí)。 3、估算合格率和不合格率 4、制定各種加工方法的經(jīng)濟(jì)加工精度標(biāo)準(zhǔn)。,2020/9/5,例題：D=12，實(shí)測(cè)并統(tǒng)計(jì)計(jì)算有： 尺寸分布符合正整分布，分析加工精度。 解： 1）作圖表示6、 、dM（平均尺寸） 、T（公差