1、第2章 汽車(chē)零件的機(jī)械加工質(zhì)量,汽車(chē)由成千上萬(wàn)個(gè)零件組成，零件的質(zhì)量決定著汽車(chē)的質(zhì)量。 汽車(chē)零件的機(jī)械加工質(zhì)量影響著汽車(chē)零件的使用壽命、工作性能和可靠性，保證汽車(chē)零件的機(jī)械加工質(zhì)量是保證汽車(chē)整車(chē)質(zhì)量極其重要的環(huán)節(jié)。 制定工藝規(guī)程的前提條件是必須保證產(chǎn)品質(zhì)量，所以了解保證機(jī)械加工質(zhì)量的基本理論是合理制定工藝規(guī)程的基本保證。,2.1 汽車(chē)零件機(jī)械加工質(zhì)量的基本知識(shí),零件的機(jī)械加工質(zhì)量包括兩個(gè)方面： 1.加工精度與加工誤差 2.表面質(zhì)量。,1.加工精度與加工誤差,加工精度是指零件加工后的實(shí)際幾何參數(shù)（尺寸、形狀及各表面間的相互位置等參數(shù)）與理想幾何參數(shù)的符合程度。 根據(jù)幾何參數(shù)的不同，加工精度可以劃

2、分為尺寸精度、形狀精度和位置精度三類(lèi): 尺寸精度，尺寸精度指零件的直徑、長(zhǎng)度、寬度和表面距離等尺寸的實(shí)際值和理想值的符合程度。 形狀精度，形狀精度指零件表面或線的實(shí)際形狀與理想形狀的符合程度。例如直線度、平面度、圓柱度、圓度、線輪廓度和面輪廓度等。 位置精度，位置精度指零件表面或線的實(shí)際位置和理想位置的符合程度。例如平形度、垂直度、同軸度、對(duì)稱(chēng)度等。,2.1 汽車(chē)零件機(jī)械加工質(zhì)量的基本知識(shí),與加工精度相對(duì)應(yīng)的，還有另一個(gè)概念，那就是加工誤差。零件加工后的實(shí)際幾何參數(shù)與理想幾何參數(shù)之間的偏離程度被稱(chēng)為加工誤差。加工精度與加工誤差都是評(píng)價(jià)加工表面幾何參數(shù)的專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)，加工精度用公差等級(jí)衡量，等級(jí)值越

3、小，其精度越高；加工誤差用數(shù)值表示，數(shù)值越大，其誤差越大。加工精度高，就表明加工誤差小，反之亦然。 每一種零件都有相對(duì)應(yīng)的加工精度要求，也就是允許存在一定的加工誤差的，只要零件的加工誤差在產(chǎn)品加工誤差規(guī)定的范圍之內(nèi)，就認(rèn)為零件是滿足精度要求的合格的產(chǎn)品。,2.1 汽車(chē)零件機(jī)械加工質(zhì)量的基本知識(shí),320.02mm,2表面質(zhì)量 經(jīng)過(guò)機(jī)械加工后的零件表面，總存在一定的微觀幾何形狀的偏差，表面層的物理力學(xué)性能也發(fā)生變化。機(jī)械加工后零件的表面質(zhì)量是指機(jī)械加工后零件表面層的狀況，它包括: 1.加工表面的微觀幾何形狀特征 2.表面層的物理機(jī)械性能變化特征兩個(gè)方面。,2.1 汽車(chē)零件機(jī)械加工質(zhì)量的基本知識(shí),加

4、工后的表面幾何形狀，總是以“峰”、“谷”交替的形式偏離理想的表面。這是由于在機(jī)械加工過(guò)程中，刀痕、切屑過(guò)程中的切削分離時(shí)的塑性變形，工藝系統(tǒng)的某些振動(dòng)，刀具與被加工表面的摩擦等造成的。根據(jù)偏離的誤差又有宏觀和微觀之分。,2表面質(zhì)量 1）加工表面的微觀幾何形狀,2.1 汽車(chē)零件機(jī)械加工質(zhì)量的基本知識(shí),2表面質(zhì)量（1）表面的微觀幾何形狀,加工表面的微觀幾何形狀特征是通過(guò)加工表面的表面粗糙度、波度、加工表面的紋理方向和缺陷四個(gè)方面來(lái)共同衡量的。 表面粗糙度 波度 加工表面的紋理方向 缺陷,2.1 汽車(chē)零件機(jī)械加工質(zhì)量的基本知識(shí),如圖所示。表面粗糙度是波距L小于1mm的表面微小波紋；表面波度是指波距L

5、在120mm之間的表面波紋。通常情況下，當(dāng) L/H（波距/波高）50時(shí)為表面粗糙度，L/H=501000時(shí)為表面波度，二者都屬于表面質(zhì)量。波距大于10mm時(shí)，屬于形狀誤差（宏觀幾何形狀誤差），是加工精度的指標(biāo)。, 表面粗糙度 表面粗糙度主要是由刀具的形狀以及切削過(guò)程中塑性變形和振動(dòng)等因素引起的，在理想切削條件下，由于切削刃的形狀和進(jìn)給量的影響，在加工表面上遺留下來(lái)的切削層殘留面積就形成了理論表面粗糙度。,表2-1 表面粗糙度符號(hào),.表面波度 表面波度主要是由加工過(guò)程中工藝系統(tǒng)的低頻振動(dòng)引起的周期性形狀誤差。 紋理方向 紋理方向是指切削刀痕的方向，它取決于所采用的加工方法。 . 缺陷 缺陷是在表

6、面?zhèn)€別位置上隨機(jī)出現(xiàn)的，包括沙眼、夾雜、氣孔、裂痕等。,2）表面層的物理機(jī)械性能變化,（1）表面層的冷作硬化 零件在機(jī)械加工過(guò)程中，表面層金屬產(chǎn)生強(qiáng)烈的塑性變形，使表面層的硬度和強(qiáng)度都有提高，這種現(xiàn)象稱(chēng)為冷作硬化。 （2）表面層的殘余應(yīng)力 零件在機(jī)械加工過(guò)程中，受切削冷塑性變形和切削熱塑性變形的影響，使加工表層會(huì)產(chǎn)生殘余應(yīng)力。若殘余應(yīng)力超過(guò)了材料的極限強(qiáng)度，就會(huì)產(chǎn)生裂紋，微觀裂紋會(huì)給零件帶來(lái)嚴(yán)重的隱患。 （3）表面層金相組織變化 零件在機(jī)械加工過(guò)程中，尤其是磨削時(shí)產(chǎn)生的高溫，會(huì)引起零件表層金屬發(fā)生相變，常被稱(chēng)為磨削燒傷，它會(huì)大大降低零件表面層的物理機(jī)械性能。,2.2 保證零件機(jī)械加工精度的工藝

7、方法2.2.1 汽車(chē)零件對(duì)加工精度的要求,由于汽車(chē)行駛中受路況變化的影響，工作狀況也處于隨機(jī)變化中。有時(shí)工作環(huán)境非常惡劣，再加上汽車(chē)上許多零部件是在高速、高溫、高壓和化學(xué)腐蝕的狀態(tài)下進(jìn)行工作的，這就決定了對(duì)有關(guān)零件要有許多特殊的要求。 由于零件在汽車(chē)中的作用和工作狀態(tài)的不同，對(duì)他們的要求也不同。這在汽車(chē)產(chǎn)品圖紙中都有詳細(xì)的說(shuō)明。但汽車(chē)的整車(chē)性能、壽命、安全性和可靠性等，在很大程度上取決于零件的加工精度、表面質(zhì)量和裝配質(zhì)量是否達(dá)到了產(chǎn)品圖所規(guī)定的要求（一般為IT9IT6）。 如，要求發(fā)動(dòng)機(jī)中活塞、排氣門(mén)、閥座等零件要能耐高溫、耐化學(xué)腐蝕，同時(shí)熱膨脹小，導(dǎo)熱性好而且耐磨；對(duì)曲軸連桿機(jī)構(gòu)要求高速旋轉(zhuǎn)

8、的平穩(wěn)性，并能承受交變載荷且具有足夠的剛度。 如，高速旋轉(zhuǎn)中的各摩擦副要有良好的配合，足夠的潤(rùn)滑；對(duì)易產(chǎn)生噪聲的零件，如變速箱齒輪等出了要求有足夠的強(qiáng)度和剛度外，要有很高的接觸精度以防止噪聲。,對(duì)加工精度較高的零件，在機(jī)械加工中要考慮以下幾個(gè)方面的問(wèn)題：,1.加工中的形狀誤差應(yīng)小于位置誤差，位置誤差應(yīng)小于尺寸誤差 一定的尺寸精度必須有相應(yīng)的幾何形狀和位置精度；一定的位置精度必須有相應(yīng)的幾何形狀精度。對(duì)于一般機(jī)械加工，幾何形狀誤差約占尺寸誤差的1/3左右。例如過(guò)大的圓度誤差就很難得到準(zhǔn)確的直徑尺寸；有如兩個(gè)平面本身的平面誤差很大，就很難獲得它們之間的平行度或垂直度。即使在未標(biāo)注形位公差時(shí)，也應(yīng)控

9、制形位公差在尺寸公差之內(nèi)。,2.整批工件的加工誤差應(yīng)遵從相應(yīng)的理論分布規(guī)律，尤其希望接近正態(tài)分布 也就是要求加工工序穩(wěn)定而不含或少含變值系統(tǒng)性誤差，并有足夠的工序能力，即要求尺寸分散范圍6值小于公差值T（ 為均方差）。這是為了在整批工件合格的前提下，用互換法裝配時(shí)，能獲得良好的裝配效果。用分組裝配法裝配時(shí)，保證裝配中零件都能配套。例如，軸與孔配合，就不希望出現(xiàn)極大值孔與極小值軸或相反的配合，盡管其尺寸都在公差帶內(nèi)。而希望大量出現(xiàn)平均值附近的軸與孔的配合，以便大量獲得理想的間隙或過(guò)盈。若軸與孔的尺寸均為正態(tài)分布，即可達(dá)到這個(gè)目的。分組裝配時(shí)，為使對(duì)應(yīng)組的零件數(shù)大致相等就必須要求軸與孔的尺寸遵從同

10、一分布規(guī)律。,3.對(duì)一定加工方法的經(jīng)濟(jì)加工精度要保守一級(jí)來(lái)要求 也就是按零件精度和粗糙度要求來(lái)確定加工方法時(shí)，要比有關(guān)表格推薦的經(jīng)濟(jì)加工公差保守一個(gè)公差等級(jí)。例如對(duì)公差等級(jí)為IT7的表面加工，要按IT6來(lái)確定加工方法，或者說(shuō)，用能達(dá)到IT6的加工方法來(lái)加工IT7的表面。對(duì)粗糙度的獲得方法也可這樣考慮。 這是因?yàn)槠?chē)零件的制造多采用調(diào)整法加工，即在一次對(duì)刀后，按規(guī)定的單件時(shí)間加工一批工件。工件的加工精度只能由工藝系統(tǒng)自身的運(yùn)行而獲得，由于單件時(shí)間的限制，不可能靠工人慢工細(xì)做的技藝來(lái)達(dá)到加工精度，也不應(yīng)靠全數(shù)檢查來(lái)挑選合格品。,4.正確確定基準(zhǔn)不重合的工序尺寸和公差以及中間工序尺寸的公差要求 在汽

11、車(chē)零件的裝卸加工中，常采用工序集中的高效組合機(jī)床或自動(dòng)線加工，不可避免地由于要用同一基準(zhǔn)定位而出現(xiàn)定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合的工序尺寸。表面看這類(lèi)工序尺寸不是零件圖所標(biāo)注的尺寸。實(shí)際上，它們將與其他工序一起通過(guò)尺寸鏈轉(zhuǎn)換來(lái)共同保證設(shè)計(jì)尺寸。參照各工序所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)加工精度，合理確定這類(lèi)工序尺寸的公差，才能間接保證設(shè)計(jì)尺寸的要求。,2.2 保證零件機(jī)械加工精度的工藝方法,2.2.2 加工誤差的影響因素 1. 加工原理誤差 加工原理誤差是指采用了近似的刀刃輪廓或近似的傳動(dòng)關(guān)系進(jìn)行加工而產(chǎn)生的誤差。原理誤差是由于加工或者計(jì)算方法而造成的，特別是在很多工科領(lǐng)域，存在大量的近似算法，這就是原理誤差存在的原

12、因。但必須說(shuō)明的是，既然由于采用了“近似”的方法加工零件，才產(chǎn)生原理誤差。那么，只要不近似，不就可消除原理誤差嗎？回答是否定的。因?yàn)橛行┣闆r是非近似不可的。如車(chē)削模數(shù)蝸桿時(shí)，工件節(jié)距為m ，而為無(wú)理數(shù)。那么只能通過(guò)配換齒輪去近似無(wú)理數(shù)。又如滾刀滾切齒輪的范成運(yùn)動(dòng)，當(dāng)滾刀齒數(shù)無(wú)窮多才能范成出光滑齒廓形狀。但實(shí)際上，滾刀的齒數(shù)不可能無(wú)窮多。因此，齒面形狀就存在原理誤差。,2.2 保證零件機(jī)械加工精度的工藝方法,2. 工藝系統(tǒng)的幾何誤差 工藝系統(tǒng)中各組成環(huán)節(jié)的實(shí)際幾何參數(shù)和位置，相對(duì)于理想幾何參數(shù)和位置發(fā)生偏離而引起的誤差，統(tǒng)稱(chēng)為工藝系統(tǒng)幾何誤差。 主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)誤差是主軸實(shí)際回轉(zhuǎn)軸線相對(duì)于理想軸線的

13、最大變動(dòng)量，它具有3種基本形式：純徑向跳動(dòng)、純軸線竄動(dòng)、純角度擺動(dòng)，如圖,2.2 保證零件機(jī)械加工精度的工藝方法,2.2 保證零件機(jī)械加工精度的工藝方法,3. 工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差,剛度h： 是指材料在受力時(shí)抵抗彈性變形的能力。是材料彈性變形難易程度的一個(gè)象征。材料的剛度通常用彈性模量E來(lái)衡量 。在彈性范圍內(nèi)，剛度是零件荷載與位移成正比的比例系數(shù)，即引起單位位移所需的力。它的倒數(shù)稱(chēng)為柔度，即單位力引起的位移。剛度可分為靜剛度和動(dòng)剛度。 計(jì)算公式 ： 一個(gè)機(jī)構(gòu)的剛度（k）是指彈性體抵抗變形（彎曲、拉伸、壓縮等）的能力。計(jì)算公式： k=P/ 其中P是作用于機(jī)構(gòu)的恒力，是由于力而產(chǎn)生的形變。

14、剛度的國(guó)際單位是牛頓每米（N/m）。,2.2 保證零件機(jī)械加工精度的工藝方法,3. 工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差,圖2.5 工件毛坯圓度誤差,例：在車(chē)削有圓度誤差的毛坯時(shí)，工件每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，背吃刀量會(huì)發(fā)生變化。毛坯橢圓長(zhǎng)軸方向處為最大背吃刀量ap1，短軸處為最小背吃刀量ap2。假設(shè)毛坯材料的硬度是均勻的，則ap1處的切削力Fp1最大，相應(yīng)的變形y1也最大；ap2處的切削力Fp2最小，相應(yīng)的變形y2也最小。由此看見(jiàn)，車(chē)削圓度誤差h=ap1ap2的毛坯時(shí)，由于工藝系統(tǒng)受力變形而使工件產(chǎn)生相應(yīng)的圓度誤差l=y1y2。這種現(xiàn)象就叫“誤差復(fù)映”。,誤差復(fù)映: 誤差復(fù)映現(xiàn)象是在機(jī)械加工中普遍存在的一種現(xiàn)象,它是

15、由于加工時(shí)毛坯的尺寸和形位誤差、裝卡的偏心等原因?qū)е铝斯ぜ庸び嗔孔兓?而工件的材質(zhì)也會(huì)不均勻,故引起切削力變化而使工藝系統(tǒng)變形量發(fā)生改變產(chǎn)生的加工誤差。 誤差復(fù)映現(xiàn)象：在待加工表面有什么樣的誤差，加工表面也必然出現(xiàn)同樣性質(zhì)的誤差。這就是誤差復(fù)映現(xiàn)象。,誤差復(fù)映系數(shù) = L/ h= g/ m（ g表示工件加工后允許的加工誤差， m表示毛坯原始具有的形狀誤差） 意義：誤差復(fù)映系數(shù)定量反映了毛坯誤差在經(jīng)過(guò)加工后減少的程度，它與工藝系統(tǒng)的剛度成反比，與徑向切削力成正比。要減少工件的復(fù)映誤差，可增加工藝系統(tǒng)的剛度或減少?gòu)较蚯邢髁Γɡ缭龃笾髌?、減少進(jìn)給量等）。 當(dāng)毛坯的誤差較大，一次走刀不能滿足加工

16、精度要求時(shí)，需要多次走刀來(lái)消除m復(fù)映到工件上的誤差。多次走刀總 值計(jì)算如下： = 1 2 n 由于是永遠(yuǎn)小于1的系數(shù)，所以經(jīng)過(guò)多次走刀后， 已降到很小值，加工誤差也可以得到逐漸減小，從而達(dá)到零件的加工精度要求（一般經(jīng)過(guò)2-3次走刀后即可達(dá)到IT7的精度要求）。,實(shí)例：,設(shè)：已知一工藝系統(tǒng)的誤差復(fù)映系數(shù)為0.25，工件在本工序前有橢圓度0.45mm，若本工序形狀精度規(guī)定允許誤差0.01mm，問(wèn)至少走刀幾次方能使形狀精度合格？,2.2 保證零件機(jī)械加工精度的工藝方法,4. 工藝系統(tǒng)受熱變形引起的誤差,熱源： 內(nèi)部熱源：切削熱和摩擦熱 外部熱源： 環(huán)境溫度和輻射熱 造成機(jī)床主軸的抬高和傾斜。,2.2

17、 保證零件機(jī)械加工精度的工藝方法,5. 工件內(nèi)應(yīng)力引起的誤差 零件在沒(méi)有外加載荷的情況下，仍然殘存在工件內(nèi)部的應(yīng)力稱(chēng)內(nèi)應(yīng)力或殘余應(yīng)力。,2.2 保證零件機(jī)械加工精度的工藝方法,對(duì)于細(xì)長(zhǎng)的軸類(lèi)零件，在加工和運(yùn)輸中很容易產(chǎn)生彎曲變形，常采用冷校直的工序，該種方法簡(jiǎn)單方便，但會(huì)帶來(lái)內(nèi)應(yīng)力。 解決方法： 加大加工余量，利用切削加工去除其彎曲度。 采用熱校直，可減少內(nèi)應(yīng)力，但工藝復(fù)雜,2.2 保證零件機(jī)械加工精度的工藝方法,6測(cè)量誤差 在工序調(diào)整及加工過(guò)程中測(cè)量工件時(shí)，由于測(cè)量方法、量具精度等因素對(duì)測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確性的影響而產(chǎn)生的誤差，統(tǒng)稱(chēng)為測(cè)量誤差。,2.2 保證零件機(jī)械加工精度的工藝方法,2.2.3 加

18、工誤差的綜合分析 1. 加工誤差的性質(zhì) 各種單因素的加工誤差，按其統(tǒng)計(jì)規(guī)律的不同，可分為系統(tǒng)性誤差和隨機(jī)性誤差兩大類(lèi)。 系統(tǒng)性誤差又分為常值系統(tǒng)誤差和變值系統(tǒng)誤差兩種。,2.2 保證零件機(jī)械加工精度的工藝方法,1）系統(tǒng)性誤差 常值系統(tǒng)誤差 順次加工一批工件后，其大小和方向保持不變的誤差，稱(chēng)為常值系統(tǒng)誤差。 變值系統(tǒng)誤 順次加工一批工件中，其大小和方向按一定的規(guī)律變化的誤差，稱(chēng)為變值系統(tǒng)誤差。 2）隨機(jī)性誤差 順次加工一批工件，出現(xiàn)大小和方向不同且無(wú)規(guī)律變化的加工誤差，稱(chēng)為隨機(jī)性誤差。,2.2 保證零件機(jī)械加工精度的工藝方法,加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析法分布圖分析法 1） 實(shí)際分布圖直方圖 在加工過(guò)程中

19、，對(duì)某工序的加工尺寸采用抽取有限樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，用直方圖的形式表示出來(lái)，以便于分析加工質(zhì)量及其穩(wěn)定程度的方法，稱(chēng)為直方圖分析法。,概念了解：,尺寸分散：加工尺寸的變化 尺寸間隔（組距）h-m：相鄰組數(shù)之間的間隔， h= (La-Sm)/(k-1),k為組數(shù)，組數(shù)選擇見(jiàn)書(shū)表。 頻數(shù)m:出現(xiàn)在同一尺寸間隔的零件數(shù)目 頻率f-%:頻數(shù)與該樣本總數(shù)之比 頻率密度：頻率與組距之比,2.2 保證零件機(jī)械加工精度的工藝方法,例如，磨削一批軸徑為 60 mm的工件，每隔一定時(shí)間間隔， 隨機(jī)抽測(cè)幾個(gè)工件，經(jīng)歷一定時(shí)間后，直到測(cè)得100個(gè)工件。實(shí)測(cè)后的尺寸如表2.2所示。,1）數(shù)據(jù)最大值54m，最小值16m

20、，分9組，組距h=4.755m 2）第一組下界為16-5/2=13.5，上界為13.5+5=18.5 3） 各組中心值=（某組上限值+下限值）/2 4）填寫(xiě)頻數(shù)分布表,2.2 保證零件機(jī)械加工精度的工藝方法,5）繪制直方圖 工件尺寸尾數(shù)頻率密度 6）尺寸分散范圍：最大直徑-最小直徑=0.038mm； 7）尺寸分散范圍中心： 8）直徑公差帶中心60.035 9）標(biāo)準(zhǔn)差： 10） 進(jìn)給量增大0.001mm,2.2 保證零件機(jī)械加工精度的工藝方法,2）理論分布圖 （1）正態(tài)分布曲線（高斯曲線）：,正態(tài)分布圖以下五種特征： 關(guān)于x均值曲線左右對(duì)稱(chēng) 正負(fù)偏差相對(duì)于平均值概率相等 3面積占99.73%，其

21、余0.27%，可忽略不計(jì) 3或6大小代表某加工方法在一定的加工條件下所能達(dá)到的加工精度 改變參數(shù)（x均值或）正態(tài)曲線會(huì)產(chǎn)生不同程度的變形。 隨機(jī)誤差越大，則越大。,改變參數(shù)（x均值或）正態(tài)曲線會(huì)產(chǎn)生不同程度的變形,x均值由常值系統(tǒng)性誤差引起 由隨機(jī)性誤差引起,2.2 保證零件機(jī)械加工精度的工藝方法,（2）非正態(tài)分布,隨機(jī)性誤差混入常值系統(tǒng)誤差,隨機(jī)性誤差混入變值系統(tǒng)誤差,2.2 保證零件機(jī)械加工精度的工藝方法,3）分布圖分析法的應(yīng)用 （1）判別加工誤差的性質(zhì) （2）確定各種加工誤差所能達(dá)到的精度 （3）確定工藝能力及其等級(jí) 工藝能力即工序處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，加工誤差正常波動(dòng)的幅度。 工藝能力等級(jí)是

22、以工藝能力系數(shù)Cp來(lái)表示的，即工藝能滿足加工精度要求的程度。 Cp=T/6（T為工件尺寸公差）,2.2 保證零件機(jī)械加工精度的工藝方法,根據(jù)工藝能力系數(shù)Cp的大小，共分為五級(jí)，如表2.5所示。 一般情況下，工藝能力不應(yīng)低于二級(jí)。,2.2 保證零件機(jī)械加工精度的工藝方法,（4） 估算次品率,2.2 保證零件機(jī)械加工精度的工藝方法,課堂示例,若在磨床上加工銷(xiāo)軸，要求外徑 mm，=11.974mm，=0.005mm，其尺寸分布符合正態(tài)分布，則分析該工序的工藝能力和次品率Q。,解：繪制工序尺寸分布圖，右圖所示,由于 說(shuō)明該工序工藝能力不足，因此產(chǎn)生次品是不可避免的。,工件可能達(dá)到的最小尺寸 故不會(huì)產(chǎn)生

23、不可修復(fù)的次品。,工件可能達(dá)到的最小尺寸 故要產(chǎn)生可修復(fù)的次品。,次品率Q=0.5-y,因 查表，z=2時(shí)，y=0.4772，得Q=0.5-0.4772=0.0228=2.28% 如重新調(diào)整機(jī)床使分散中心 與公差帶中心 重合，則可減少次品率。,實(shí)例拓展：,例：車(chē)削加工一批小軸外圓，直徑公差為T(mén)=0.16mm，經(jīng)檢驗(yàn)尺寸偏小而超差的不合格率為2.28%，尺寸偏大為可修復(fù)的不合格率為8.85%，加工后軸頸尺寸呈正態(tài)分布。正態(tài)分布函數(shù)F（z）的值見(jiàn)附表，試求： （1）尺寸分布的標(biāo)準(zhǔn)差和工序能力系數(shù)Cp； （2）本工序是否可以避免出現(xiàn)不合格品？ （3）本工序是否存在常值系統(tǒng)誤差？ （4）尺寸分布中心與

24、公差帶中心的距離 附表：正態(tài)分布函數(shù)的值,解： 1）求標(biāo)準(zhǔn)差，根據(jù)定義 得：=T/(z1+z2) 因 F（z1）=0.5-8.85%=0.4115，F(xiàn)（z2）=0.5-2.28%=0.4772得，z1=1.35，z2=2 代入得=0.047761，則工序能力系數(shù)為：Cp=T/6=0.55833,2)因?yàn)镃p1，工藝能力不足，故不可避免出現(xiàn)不合格品。,3）存在常值系統(tǒng)誤差，因?yàn)槌叽绶植贾行呐c公差帶中心的距離0,4）=0.0155,2.2 保證零件機(jī)械加工精度的工藝方法,4）分布圖分析法的缺點(diǎn) 用分布圖分析加工誤差有下列主要缺點(diǎn)： （1）不能反應(yīng)誤差的變化趨勢(shì)。加工中隨機(jī)性誤差和系統(tǒng)性誤差同時(shí)存在

25、，由于分析時(shí)沒(méi)有考慮到工件加工的先后順序，故很難把隨機(jī)性誤差與變值系統(tǒng)誤差區(qū)分開(kāi)來(lái)。 （2）由于必須等一批工件加工完畢后，才能得出分布情況。因此，不能在加工過(guò)程中及時(shí)提供控制精度的資料。,2.2 保證零件機(jī)械加工精度的工藝方法,2.2.4 減少加工誤差的方法 保證加工精度的辦法： 減少誤差法：采取直接措施減小或消除誤差 誤差補(bǔ)償法：人為造成誤差，抵消原有誤差 誤差轉(zhuǎn)移法：敏感方向到非敏感方向 誤差分組法：按誤差大小分組 誤差平均法：裝配時(shí)相互修正,2.2 保證零件機(jī)械加工精度的工藝方法,2.2.4 減少加工誤差的方法 1.減少工藝系統(tǒng)受力變形的主要措施 1）提高接觸剛度 提高接觸剛度是提高工藝

26、系統(tǒng)剛度的關(guān)鍵。 常用的方法：改善工藝系統(tǒng)主要零件接觸表面的配合質(zhì)量；預(yù)加載荷。 2）提高工件剛度，減少受力變形 主要措施：縮小切削力作用點(diǎn)到工件支承面之間的距離，以增大工件加工時(shí)的剛度。,2.2 保證零件機(jī)械加工精度的工藝方法,如圖2.16所示，為車(chē)削細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)采用中心架或跟刀架以增加工件的剛度（圖 a為采用中心架，圖 b為采用跟刀架）。,2.2 保證零件機(jī)械加工精度的工藝方法,3）提高機(jī)床部件剛度，減少受力變形 如圖2.17 (a) 所示，為在轉(zhuǎn)塔車(chē)床上采用固定導(dǎo)向支承套， 圖 (b) 為采用轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)向支承套，并用加強(qiáng)桿與導(dǎo)向套配合以提高機(jī)床部件剛度的示例。,4）合理裝夾工件，減少夾緊變形,2

27、.2 保證零件機(jī)械加工精度的工藝方法,2減少工藝系統(tǒng)熱變形的主要途徑 1）減少發(fā)熱和隔熱 a.盡量分離主機(jī)上熱源 b.改善結(jié)構(gòu)和潤(rùn)滑 2） 加強(qiáng)散熱能力 采用強(qiáng)制冷卻，目前大多數(shù)使用冷凍機(jī)對(duì)潤(rùn)滑油和切削液進(jìn)行強(qiáng)制冷卻。,2.2 保證零件機(jī)械加工精度的工藝方法,如圖為一臺(tái)坐標(biāo)鏜床采用強(qiáng)制冷卻的試驗(yàn)結(jié)果。 曲線 1為沒(méi)有采用強(qiáng)制冷卻時(shí)的情況，機(jī)床運(yùn)行 6h 后，主軸中心線到工作臺(tái)的距離產(chǎn)生了 150um (垂直方向 )的熱變形，且尚未達(dá)到熱平衡。 曲線 2為采用了強(qiáng)制冷卻后，上述熱變形減少到 15um ，且在不到 2h 內(nèi)機(jī)床就達(dá)到了熱平衡，可見(jiàn)強(qiáng)制冷卻的效果是非常顯著的。,2.2 保證零件機(jī)械加

28、工精度的工藝方法,3）用熱補(bǔ)償法減少熱變形的影響,2.2 保證零件機(jī)械加工精度的工藝方法,4）控制溫度的變化,a.控制室溫變化（恒溫環(huán)境） b.機(jī)床預(yù)熱，預(yù)先開(kāi)動(dòng)，高速空轉(zhuǎn)。,2.3 保證零件機(jī)械加工表面質(zhì)量的工藝方法,機(jī)器零件的破壞，一般是從表面層開(kāi)始的，這說(shuō)明零件的表面質(zhì)量至關(guān)重要。 零件表面質(zhì)量雖然只反映表面的幾何特征和表面層特征，但它對(duì)零件的耐磨性、疲勞強(qiáng)度、耐腐蝕性、配合性質(zhì)等使用性能都有不同程度的影響。 1.表面質(zhì)量對(duì)工件耐磨性的影響 2.表面質(zhì)量對(duì)零件疲勞強(qiáng)度的影響 3.表面質(zhì)量對(duì)零件耐腐蝕性的影響 4.表面質(zhì)量對(duì)零件配合性質(zhì)的影響,2.3.1表面質(zhì)量對(duì)汽車(chē)零件性能的影響,2.3

29、.1 表面質(zhì)量對(duì)汽車(chē)零件性能的影響 1表面質(zhì)量對(duì)工件耐磨性的影響,機(jī)器上相配合的零件相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)要產(chǎn)生摩擦。摩擦一方面消耗能量(如汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)在滿負(fù)荷下工作時(shí)，大約有20%的功率消耗在摩擦上)，另一方面會(huì)引起零件的磨損。汽車(chē)很大一部分零件工作時(shí)都在作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，為保證汽車(chē)的使用壽命，零件要具有一定程度的耐磨性。零件的耐磨性與潤(rùn)滑、摩擦副的材料及熱處理等有關(guān)，但在上述條件確定的情況下，起主導(dǎo)作用的就是表面質(zhì)量。 加工后的表面是粗糙不平的，兩配合表面只是在凸峰頂部接觸，實(shí)際接觸面積比名義接觸面積小得多。,如果表面粗糙度值小，則零件間接觸面積增加，壓強(qiáng)小，可減小磨損的速度，可提高零件的耐磨性，從而延長(zhǎng)零件

30、的使用壽命。但對(duì)耐磨性來(lái)說(shuō)，也并不是表面粗糙度值越小越好，在一定摩擦條件(摩擦因數(shù)、摩擦速度及壓力、潤(rùn)滑性質(zhì)等)下，零件表面有一個(gè)最合適的表面粗糙度值(一般由試驗(yàn)確定)。表面粗糙度值太小，由于表面間接觸緊密，不易形成潤(rùn)滑油膜，而且兩表面分子間的親和力增加，反而使磨損劇烈增加。,表面加工紋理方向?qū)δp也有影響，它隨摩擦形式、摩擦條件和表面粗糙度的不同而不同，為了提高耐磨性，必須使摩擦副表面具有符合摩擦條件的加工紋理方向。因此，對(duì)于機(jī)器零件的主要表面，除規(guī)定表面粗糙度參數(shù)值外，還應(yīng)規(guī)定最后工序的加工方法及加工紋理方向。 零件表面層的強(qiáng)化程度和強(qiáng)化深度也對(duì)耐磨性有影響。表面層顯微硬度的提高，增強(qiáng)了表

31、面層的接觸剛度，減少了摩擦表面發(fā)生塑性變形及咬合的現(xiàn)象。但硬度也不能過(guò)高，否則會(huì)降低金屬組織的穩(wěn)定性，使金屬表面變脆。在摩擦過(guò)程中，有較小的顆粒脫落就會(huì)使磨損增大。,2表面質(zhì)量對(duì)零件疲勞強(qiáng)度的影響 零件在長(zhǎng)期承受交變載荷的工作條件下，其疲勞強(qiáng)度除了與零件材料的物理力學(xué)性能有關(guān)外，與表面質(zhì)量的關(guān)系也很大。 在循環(huán)交變載荷下工作的零件，當(dāng)表面上有微觀不平度時(shí)便形成應(yīng)力集中。應(yīng)力集中主要發(fā)生在不平度的谷底上，谷底越深，谷尖半徑越小，則應(yīng)力集中越嚴(yán)重。在谷底出現(xiàn)的應(yīng)力數(shù)值可能超過(guò)金屬的疲勞極限，促使裂紋逐漸擴(kuò)展。當(dāng)裂紋擴(kuò)展到一定程度，在偶然的超載沖擊下，零件就會(huì)遭受破壞。因此，承受循環(huán)載荷的零件表面粗

32、糙度值大時(shí)，就容易發(fā)生疲勞破壞。相反，減小表面粗糙度值將有助于提高疲勞強(qiáng)度。,2.3.1 表面質(zhì)量對(duì)汽車(chē)零件性能的影響,3. 表面質(zhì)量對(duì)零件耐腐蝕性的影響 腐蝕性介質(zhì)凝聚在金屬表面，會(huì)對(duì)金屬表層產(chǎn)生腐蝕作用。例如燃料在發(fā)動(dòng)機(jī)中燃燒后的廢氣中含有酸性物質(zhì)，它凝結(jié)在氣缸壁上，使氣缸壁發(fā)生腐蝕，加速了氣缸的磨損。機(jī)械加工后表面產(chǎn)生凹谷或顯微裂紋，腐蝕性物質(zhì)就會(huì)積聚在凹谷和裂紋處，逐漸滲透到金屬內(nèi)部，使金屬斷裂而剝落下來(lái)，然后形成新的凹凸表面。以后腐蝕作用再由新的凹谷向內(nèi)擴(kuò)展，如此重復(fù)繼續(xù)下去。腐蝕的程度和速度與零件表面粗糙度有很大關(guān)系，表面粗糙度值越大，凹谷越深，則越容易發(fā)生腐蝕。 在零件表面層造成

33、壓縮殘余應(yīng)力和一定程度的強(qiáng)化，將有助于提高零件的耐腐蝕性。有些零件按其在機(jī)器中的作用，并不要求小的表面粗糙度值，但由于工作環(huán)境的原因，要求它有較高的耐腐蝕能力，此時(shí)，零件的表面必須經(jīng)過(guò)拋光等精整、光整加工。,2.3.1 表面質(zhì)量對(duì)汽車(chē)零件性能的影響,2.3.1 表面質(zhì)量對(duì)汽車(chē)零件性能的影響,4. 表面質(zhì)量對(duì)零件配合性質(zhì)的影響 在間隙配合中，如果零件的配合表面很粗糙，則在工作過(guò)程中將會(huì)很快磨損，使配合間隙增大，從而改變了所要求的間隙配合性質(zhì)。 在過(guò)盈配合中，如果零件的配合表面很粗糙，則在配合時(shí)，表面的凸峰被壓平，使有效過(guò)盈量減少，從而降低了過(guò)盈配合的聯(lián)接強(qiáng)度。此外，在過(guò)盈配合中，如果表面強(qiáng)化現(xiàn)象

34、嚴(yán)重，則強(qiáng)化層的金屬在配合壓力下很可能與內(nèi)部金屬脫離，從而破壞了配合性質(zhì)。,2.3 保證零件機(jī)械加工表面質(zhì)量的工藝方法,2.3.2 表面質(zhì)量的影響因素 1表面粗糙度 1）切削加工的表面粗糙度 切削殘留痕跡對(duì)表面粗糙度的影響 工藝系統(tǒng)的振動(dòng)對(duì)表面粗糙度的影響 工藝因素對(duì)表面粗糙度的影響,2）磨削加工的表面粗糙度 幾何因素的影響 i. 砂輪粒度和砂輪的修整 ii. 磨削用量 表面層的塑性變形 i. 磨削用量 ii. 砂輪的粒度與硬度,2表面層的力學(xué)性能和化學(xué)性能 1） 表面強(qiáng)化,2.3.2 表面質(zhì)量的影響因素,2） 殘余應(yīng)力 3） 表面層的金相組織變化 減少磨削熱的產(chǎn)生。 加速磨削熱散出。,2.3 保證零件機(jī)械加工表面質(zhì)量的工藝方法,2.3.3 提高零件機(jī)械加工表面質(zhì)量的方法 1無(wú)切削加工 常用的無(wú)屑加工方法有：滾壓加工、金剛石壓光和噴丸強(qiáng)化等。, 滾壓加工 滾壓加工是用滾壓工具對(duì)金屬坯料或工件施加壓力，使其產(chǎn)生塑性變形，從而將坯料成形或壓光表面的加工方法。,2.3 保證零件機(jī)械加工表面質(zhì)量的工藝方法, 金剛石壓光 金剛石壓光是一種用金剛石擠壓的新工藝。國(guó)外已在精密儀器制造業(yè)中得