第2章机械制造工艺学ppt资料

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1、第二章 机械加工精度及其控制,第一节 概述 第二节 工艺系统的几何精度对加工精度的影响 第三节 工艺系统的受力变形对加工精度的影响 第四节 工艺系统的热变形对加工精度的影响 第五节 加工误差的统计分析 第六节 保证和提高加工精度的途径 第七节 加工误差综合分析实例,第一节 概述,一、机械加工精度 二、影响机械加工精度的原始误差及分类 三、误差的敏感方向 四、研究加工精度的方法 五、全面质量管理,一、机械加工精度,概念： 机械加工精度是指零件加工后的实际几何参数（尺寸、形状和表面间的相互位置）与理想几何参数的符合程度。符合程度越高，加工精度就越高。 加工误差是指加工后零件的实际几何参数（尺寸、形

2、状和表面间的相互位置）对理想几何参数的偏离程度。,零件的加工精度包含:尺寸精度、形状精度和位置精度。 三者之间是有联系： 形状公差应限制在位置公差之内，而位置误差一般也应限制在尺寸公差之内 当尺寸精度要求高时，相应的位置精度、形状精度也要求高 形状精度要求高时，相应的位置精度和尺寸精度有时不一定要求高,尺寸、形状和位置精度,在机械加工中，零件的尺寸、几何形状和表面间相对位置的形成，归结到一点，就是取决于工件和刀具在切削运动过程中相互位置的关系，而工件和刀具，又安装在夹具和机床上，并受到夹具和机床的约束。 在机械加工时，机床、夹具、刀具和工件就构成了一个完整的系统，称之为工艺系统。,工艺系统,加

3、工精度问题也就牵涉到整个工艺系统的精度问题 工艺系统中的种种误差，就在不同的具体条件下，以不同的程度和方式反映为加工误差 工艺系统的误差是“因“，是根源；加工误差是“果“，是表现，因此，把工艺系统的误差称之为原始误差。,二、影响机械加工精度的原始误差及分类,实例分析： 1.装夹 定位误差+夹紧误差 图2-1 2.调整 调整误差 机床、刀具、夹具制造误差（工艺系统原始误差） 3.加工 受力变形、受热变形、磨损 另外测量、内应力、加工原理等,三、误差的敏感方向,切削加工过程中，由于各种原始误差的影响，会使刀具和工件间的正确几何关系遭到破坏，引起加工误差 各种原始误差的大小和方向是各不相同的，而加工

4、误差则必须在工序尺寸方向度量 不同的原始误差对加工精度有不同的影响。当原始误差的方向与工序尺寸方向一致时，其对加工精度的影响就最大。,对加工精度影响最大的那个方向称为误差的敏感方向。,四、研究加工精度的方法,单因素分析法: 研究某一确定因素对加工精度的影响 研究时一般不考虑其它因素的同时作用 通过分析计算，或测试、实验，得出该因素与加工误差间的关系 统计分析法: 以生产中一批工件的实测结果为基础，运用数理统计方法进行数据处理 质量有问题时，判断误差性质，找出误差规律 以指导我们解决有关的加工精度问题,第二节 工艺系统的几何精度对加精度的影响,一、加工原理误差 二、调整误差 三、机床误差 四、夹

5、具的制造误差与磨损 五、刀具的制造误差与磨损,一、加工原理误差,加工原理误差是指采用了近似的成形运动或近似的刀刃轮廓进行加工而产生的误差。,第二节 工艺系统的几何精度对加精度的影响,一、加工原理误差 二、调整误差 三、机床误差 四、夹具的制造误差与磨损 五、刀具的制造误差与磨损,二、调整误差,在机械加工的每一个工序中，总是要对工艺系统进行调整工作。调整不可能绝对地准确，因而产生调整误差。 工艺系统的调整有两种基本方式。不同的调整方式有不同的误差来源。 （一）试切法调整 （二）调整法,（一）试切法调整,单件、小批生产中普遍采用试切法加工: 加工时先在工件上试切 根据测得的尺寸与要求尺寸的差值，用

6、进给机构调整刀具与工件的相对位置 然后再进行试切、测量、调整 引起调整误差的因素是： 测量误差 量具本身的精度、测量方法。 机床进给机构的位移误差 当试切最后一刀时，要按刻度盘的显示值来微量调整刀架的进给量，这时会出现进给机构的“爬行“现象，使刀具的实际位移与刻度盘显示值不一致。 试切时与正式切削时切削层厚度不同的影响,（二）调整法,在成批、大量生产中，广泛采用试切法（或样件样板）预先调整好刀具与工件的相对位置，并在一批零件的加工过程中保持这种相对位置不变来获得所要求的零件尺寸 影响调整精度的因素还有 定程机构误差 在大批大量生产中广泛采用行程挡块、靠模、凸轮等机构保证加工尺寸,以及与它们配合

7、使用的离合器、电气开关、控制阀等的灵敏度 样件或样板的误差 测量有限试件造成的误差 试切加工的工件数（称为抽样件数）不可能太多,因而造成误差,第二节 工艺系统的几何精度对加精度的影响,一、加工原理误差 二、调整误差 三、机床误差 四、夹具的制造误差与磨损 五、刀具的制造误差与磨损,三、机床误差,引起机床误差的原因是机床的制造误差、安装误差和磨损。 这里着重分析对工件加工精度影响较大的: （一）机床导轨导向误差 （二）机床主轴的回转误差 （三）机床传动链的传动误差,（一）机床导轨导向误差,导轨导向精度是指机床导轨副的运动件实际运动方向与理想运动方向的符合程度，这两者之间的偏差值则称为导向误差。,

8、直线导轨的导向（制造）精度一般包括：,l）导轨在水平面内的直线度上y （弯曲）； 2）导轨在垂直面内的真线度 z（弯曲）； 3）前后导轨的平行度（扭曲）。 4）导轨对主轴回转轴线的平行度或垂直度）。,机床安装误差,机床安装不正确引起的导轨误差，往往远大于制造误差 特别是床身导轨是一种细长的结构的(如龙门刨床、龙门铣床等) ，刚性差，在自重的作用下就容易变形。如果安装不正确，或者地基不良，都会造成导轨弯曲变形（严重的可达23mrn） 因此，机床在安装时应有良好的基础。并严格进行测量和校正，而且在使用期间还应定期复校和调整,导轨磨损造成导轨误差,使用程度不同及受力不均，导轨沿全长上各段的磨损量不等

9、，并且在同一横截面上各导轨面的磨损量也不相等。导轨磨损会引起床鞍在水平面和垂直面内发生位移，且有倾斜，从而造成刀刃位置误差。,减小导向误差的措施,机床设计与制造时，应从结构、材料、润滑、防护装置等方面采取措施以提高导向精度 机床安装时，应校正好水平和保证地基质量 使用时，要注意调整导轨配合间隙，同时保证良好的润滑和维护。,（二）机床主轴的回转误差,机床主轴是用来装夹工件或刀具并传递主要切削运动的重要零件。 回转误差产生原因： 理论上：主轴回转时，回转轴线的空间位置应该固定不变。 实际上：由于主轴部件中轴承、轴颈、轴承座孔等的制造误差和配合质量、润滑条件，以及回转时的动力因素的影响，往往瞬时回转

10、轴线的空间位置都在周期性地变化。,主轴回转误差是指主轴实际回转轴线对其理想回转轴线的漂移。 主轴回转轴线的运动误差可以分解为: 径向圆跳动 端面圆跳动 倾角摆动 三种基本型式。,1主轴回转误差的基本概念,2主轴回转误差对加工精度的影响主轴的端面圆跳动轴向窜动,对圆柱面的加工精度没有影响 加工端面时，导致端面与圆柱面不垂直 如果主轴回转一周，来回跳动一次，则加工近似为螺旋面 加工螺纹时，使得螺距产生周期误差,使工件产生圆度误差，但加工方法不同（如车削和镗削），影响程度也不尽相同。,2主轴回转误差对加工精度的影响主轴的径向圆跳动,当主轴几何轴线具有倾角摆动时，可区分为两种情况： 一种是几何轴线相对

11、于平均线在空间成一定锥角的圆锥轨迹 另外一种是几何轴线在某一平面内作角摆动 车外圆：形成锥度 镗削内孔时，在垂直于主轴平均轴线的各个截面内都形成椭圆，就工件内表面整体来说，镗削出来的是一个椭圆柱。,2主轴回转误差对加工精度的影响主轴的摆动,3影响主轴回转精度的主要因素,轴承的误差（滑动轴承、滚动轴承） 轴承间隙 与轴承配合零件的误差 主轴转速对主轴回轴误差也有影响 主轴系统的径向不等刚度和热变形,轴承误差的影响 主轴采用滑动轴承时，轴承误差主要指主轴颈和轴承内孔的圆度误差和波度。 注意：对于刀具回转类机床和工件回转类机床的影响不同。 主轴采用滚动轴承时，由于滚动轴承是由内圈、外圈和滚动体等组成

12、，影响的因素更多。,轴承间隙的影响 如轴承间隙过大，当工作条件（载荷、转速等）变化时，油楔厚度变化较大，主轴轴线漂移量增加。 与轴承配合的零件误差的影响。 由于轴承内、外圈或轴瓦和薄，受力后容易变形。,主轴转速的影响 由于主轴部件质量不平衡、机床各种随机振动以及回转轴线的不稳定随主轴转速增加而增加，使主轴在某个转速范围内的回转精度较高。超过这个范围，误差就较大。 主轴系统的径向不等刚度和热变形,4提高主轴回转精度的措施,（1）提高主轴部件的制造精度 （2）对滚动轴承进行预紧 （3）使主轴的回转误差不反映到工件上 直接保证工件在加工过程中的回转精度而不依赖于主轴，是保证工件形状精度的最简单而又有

13、效的方法。 图2-18、2-19,（三）机床传动链的传动误差,1传动链精度分析 传动链的传动误差是指内联系的传动链中首末两端传动元件之间相对运动的误差。它是螺纹、齿轮、蜗轮以及其它按展成原理加工时，影响加工精度的主要因素。 由于所有的传动件都存在误差，因此，各传递件对工件精度影响总和 为各传动元件所引起末端元件转角误差的迭加：,1. 减少传动链传动误差的措施,传动件数越少，传动链越短， 就越小，因而传动精度就高 传动比i小，降速传动 特别是传动链末端传动副的传动比小，则传动链中其余各传动元件误差对传动精度的影响就越小 传动链中各传动件的加工、装配误差对传动精度均有影响，但影响的大小不同，最后的

14、传动件（末端件）的误差影响最大 采用校正装置 校正装置加入误差，大小与传动链本身的误差相等而方向相反，从而使之相互抵消。,第二节 工艺系统的几何精度对加精度的影响,一、加工原理误差 二、调整误差 三、机床误差 四、夹具的制造误差与磨损 五、刀具的制造误差与磨损,四、夹具的制造误差与磨损,1）定位元件、刀具导向元件、分度机构、夹具体等的制造误差。 2）夹具装配后，以上各种元件工作面间的相对尺寸误差。 3）夹具在使用过程中工作表面的磨损 在设计夹具时，凡影响工件精度的尺寸应严格控制其制造误差 精加工用夹具一般可取工件上相应尺寸或位置公差的1213 粗加工用夹具则可取为 15110,第二节 工艺系统

15、的几何精度对加精度的影响,一、加工原理误差 二、调整误差 三、机床误差 四、夹具的制造误差与磨损 五、刀具的制造误差与磨损,五、刀具的制造误差与磨损,刀具误差对加工精度的影响，根据刀具的种类不同而异。 l）采用定尺寸刀具（如钻头、铰刀、键槽铣刀、镗刀块及圆拉刀等）加工时，刀具的尺寸精度直接影响工件的尺寸精度 2）采用成形刀具（如成形车刀、成形铣刀、成形砂轮等）加工时，刀具的形状直接影响工件的形状精度,3）展成刀具（如齿轮滚刀、花键滚刀、插齿刀等）的刀刃形状必须是加工表面的曲线。此刀刃的形状误差会影响加工表面的形状精度。 4）对于一般刀具（如车刀、镗刀、铣刀），其制造精度对加工精度无直接影响，但刀具的耐用度较低，刀具容易磨损。,刀具的尺寸磨损是指刀刃在加工表面的法线方向（亦即误差敏感方向）上的磨损量（图326），它直接反映出刀具磨损对加工精度的影响。 刀具尺寸磨损的过程可分为三个阶段： 初期磨损 正常磨损 急剧磨损,