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1、机械工程学院 机械制造工艺基础 主要内容 绪论 1 机械制造过程的基础知识 2 机械加工质量及其控制 4 机械加工工艺过程设计 5 机械的装配工艺 6 主要内容 4.14.1机械加工质量概述 4.24.2机械加工精度的影响因素 4.34.3机床几何误差及其对加工精度的影响 4.44.4工艺系统受力与受热变形对加工精度的影响 4.54.5工件内应力对加工精度影响 4.64.6加工误差的统计分析 机械加工质量及其控制 4 4.74.7机械加工表面质量 第四章 机械加工质量及其控制 学习要点： v掌握机械加工质量内涵（加工精度、表 面质量） v熟知加工精度（尺寸精度、形状精度和 位置精度）的获得方法
2、 4.14.1机械加工质量概述 第四章 机械加工质量及其控制 v机械加工质量的内涵 4.14.1机械加工质量概述 机械加工后最外层表面与周围环境界面的几何形状误差 波度：介于宏观几何形状误差与微 观表面粗糙度之间的几何形状误差 第四章 机械加工质量及其控制 v机械加工质量的内涵 零件加工表面的粗糙度和波度 4.14.1机械加工质量概述 波度：波长，波高H 图4-1 零件加工表面的波度与粗糙度 第四章 机械加工质量及其控制 v机械加工质量的内涵 4.14.1机械加工质量概述 机械加工后，零件一定深度表面层的物理力学性质等方面的 质量与基体相比发生的变化，称加工变质层。 第四章 机械加工质量及其控
3、制 v机械加工质量的内涵 加工变质层的构成情况 （P148） 4.14.1机械加工质量概述 变质层构成厚度成因 吸附层污染层、化合物层、物理化学吸附 层、异物嵌入层（积屑瘤碎片、磨 粒嵌入） 8m外界因素 结晶组织变化层 （压缩层） 非晶体层、微细结晶层、位错密度 升高层、孪晶层、便面合金化层、 纤维化层、相变层、再结晶层 几十至 几百微 米 切削力引起塑 性变形 应力变质层残余应力层 第四章 机械加工质量及其控制 v机械加工质量的内涵 4.14.1机械加工质量概述 第四章 机械加工质量及其控制 v加工精度及加工误差 零件加工后实际几何参数（尺寸、形状和各表面间相 互位置）与理想几何参数（形状
4、、位置无误差，尺寸 位于零件图纸规定的公差带中心）的 符合 程度 加工精度 不符合 程度 加工误差 4.14.1机械加工质量概述 符合程度高，加工精度高； 加工精度高，加工误差小。 形状误差应限制在位置公差之内； 位置误差应限制在尺寸误差范围之内。 第四章 机械加工质量及其控制 v加工精度及加工误差 如不作特殊说明，零件的形状误差和位置误差不应大 于零件尺寸公差的二分之一。 如对零件的形状误差或位置误差有特别要求，应在尺 寸公差之外另加标注。 4.14.1机械加工质量概述 夹具底板零件，顶面与底面之间的距离尺寸为自由公差， 但顶面对底面的平行度误差要求很高，需特别加以标注。 第四章 机械加工质
5、量及其控制 v机械加工精度的获得方法 尺寸精度 （1）试切法 （2）调整法 （3）定尺寸刀具法 零件加工表面尺寸由刀具确定，孔（钻、扩、 铰）；键槽（键槽铣刀）；成形刀具（成型 表面） （4）自动控制法 4.14.1机械加工质量概述 第四章 机械加工质量及其控制 v机械加工精度的获得方法尺寸精度 4.14.1机械加工质量概述 试切法 特点： 试切+测量+调整 效率低，对操作者 水平要求高 单件、小批生产或 高精度零件加工 第四章 机械加工质量及其控制 v机械加工精度的获得方法尺寸精度 4.14.1机械加工质量概述 调整法 特点： 试切好工件/标准 样件+对刀装置 成批、大量生产 第四章 机械加
6、工质量及其控制 v机械加工精度的获得方法尺寸精度 4.14.1机械加工质量概述 自动控 制法 1 - “通”塞规 2 - “止”塞规 3、4 - “返回”触杆 5 - 连接杆 6 - “精磨”触杆 7 - “停止“触杆 第四章 机械加工质量及其控制 v机械加工精度的获得方法 尺寸精度 （1）试切法 （2）调整法 （3）定尺寸刀具法 零件加工表面尺寸由刀具确定，孔（钻、扩、 铰）；键槽（键槽铣刀）；成形刀具（成型 表面） （4）自动控制法 4.14.1机械加工质量概述 第四章 机械加工质量及其控制 v机械加工精度的获得方法 形状精度 （1）成形运动法：刀具相对于工件有规律的切削成 形运动 例：轨
7、迹法、展成法、相切法和成型刀具法 （2）非成形运动法：通过表面形状检验，人工修整 加工 4.14.1机械加工质量概述 第四章 机械加工质量及其控制 v机械加工精度的获得方法形状精度 4.14.1机械加工质量概述 成形运 动法 轨迹法： 工件表面的生线 （母线和导线） 均由轨迹运动生 成 第四章 机械加工质量及其控制 v机械加工精度的获得方法形状精度 4.14.1机械加工质量概述 成形运 动法 成型法： 工件的一条生线 通过刀刃的形状 直接获得 第四章 机械加工质量及其控制 v机械加工精度的获得方法形状精度 4.14.1机械加工质量概述 成形运 动法 相切法： 工件的一条生线 是刀刃运动轨迹 的
8、包络线 第四章 机械加工质量及其控制 v机械加工精度的获得方法形状精度 4.14.1机械加工质量概述 成形运 动法 范成/展成法： 工件的一条生线是 刀刃运动轨迹的 包络线，且包络 线需通过刀具与 工件间的范成运 动来生成 第四章 机械加工质量及其控制 v机械加工精度的获得方法 位置精度 （1）成形运动法：刀具相对于工件有规律的切削成 形运动 例：轨迹法、展成法、相切法和成型刀具法 （2）非成形运动法：通过表面形状检验，人工修整 加工 例：样板加工 效率低，但当零件形状精度要求很高（高于机床设 备所能提供的成形运动精度）时采用 4.14.1机械加工质量概述 第四章 机械加工质量及其控制 v机械
9、加工精度的获得方法 位置精度 （1）一次装夹获得法 零件表面的位置精度在一次装夹中由刀具相对于工件的 成形运动位置关系保证 （2）多次装夹获得法 （3）非成形运动法 人工修整，反复检测、加工 4.14.1机械加工质量概述 第四章 机械加工质量及其控制 v机械加工精度的获得方法位置精度 4.14.1机械加工质量概述 一次 装夹 车床上一次安装车外圆和端面，则端面相对于外圆表 面的垂直度由车床横向溜板运动轨迹与车床主轴回转 中心线的垂直度来保证 第四章 机械加工质量及其控制 v机械加工精度的获得方法 位置精度 （1）一次装夹获得法 零件表面的位置精度在一次装夹中由刀具相对于工件的 成形运动位置关系
10、保证 （2）多次装夹获得法 通过刀具相对工件的成形运动与工件定位基准面之间的 位置关系来保证零件表面的位置精度 （3）非成形运动法 人工修整，反复检测、加工 4.14.1机械加工质量概述 第四章 机械加工质量及其控制 v机械加工精度的获得方法位置精度 4.14.1机械加工质量概述 多次 装夹 0.1/ 互为基准，经三次反复加工， 保证两平面平行度 0.1A A 选择顶尖孔为基准，在调头的两次 装夹中统一基准，磨轴上两轴颈， 保证两轴颈的同轴度要求。 第四章 机械加工质量及其控制 v机械加工精度的获得方法 位置精度 （1）一次装夹获得法 零件表面的位置精度在一次装夹中由刀具相对于工件的 成形运动
11、位置关系保证 （2）多次装夹获得法 通过刀具相对工件的成形运动与工件定位基准面之间的 位置关系来保证零件表面的位置精度 （3）非成形运动法 人工修整，反复检测、加工 4.14.1机械加工质量概述 第四章 机械加工质量及其控制 4.24.2机械加工精度的影响因素 学习要点：掌握机械加工工艺系统原始误差 的概念，掌握工艺系统原始误差对机械加 工精度的影响及控制方法，深刻理解和掌 握误差敏感方向的概念及其在机械加工精 度分析中的应用。 第四章 机械加工质量及其控制 v机械加工工艺系统 加工过程中，由机床、夹具、刀具、量具和工件构成 的封闭系统称为机械加工工艺系统 4.24.2机械加工精度的影响因素
12、第四章 机械加工质量及其控制 v工艺系统原始误差 与工艺系统原始状态有关： 零件未加工前工艺系统本身所具有的误差 与工艺过程有关： 工艺系统原有精度被破坏产生的附加误差因素 4.24.2机械加工精度的影响因素 第四章 机械加工质量及其控制 v工艺系统原始误差 4.24.2机械加工精度的影响因素 零件未加工前工艺系统本身所具有的误差 第四章 机械加工质量及其控制 v工艺系统原始误差 4.24.2机械加工精度的影响因素 工艺系统原有精度被破坏产生的附加误差 第四章 机械加工质量及其控制 v误差敏感方向 各种原始误差会使刀具和工件之间正确的几何 关系遭到破坏，引起加工误差。 不同方向的原始误差，对加
13、工误差的影响程度 不同。 4.24.2机械加工精度的影响因素 第四章 机械加工质量及其控制 v误差敏感方向 4.24.2机械加工精度的影响因素 第四章 机械加工质量及其控制 v误差敏感方向 各种原始误差会使刀具和工件之间正确的几何 关系遭到破坏，引起加工误差。 不同方向的原始误差，对加工误差的影响程度 不同。 当原始误差与工序尺寸方向一致时，原始误差 对加工精度的影响最大。 4.24.2机械加工精度的影响因素 第四章 机械加工质量及其控制 v误差敏感方向 4.24.2机械加工精度的影响因素 刀尖由A移至A或A导 致的工件半径上的误差 是一样的，为R x x y R A A Ro O A 例：车
14、削加工，工件回转轴 线O，刀尖正确位置A y 设：Ro=25mm， x=0.1mm 则：R=0.1mm y=0.1mm 则：R=0.0002mm 第四章 机械加工质量及其控制 v误差敏感方向 4.24.2机械加工精度的影响因素 x x y R A A Ro O A 例：车削加工，工件回转轴 线O，刀尖正确位置A y 原始误差的方向在加工表面 法线方向时，加工误差最大 。 原始误差的方向在加工表面 切线方向时，加工误差最小 ，可以忽略不计。 影响加工精度最大的方向（即 通过刀刃的加工表面的法向） 称为误差敏感方向。 第四章 机械加工质量及其控制 学习要点： v掌握机床主轴回转精度的概念及对加工精
15、 度的影响，了解主轴回转误差产生的原因 及提高主轴回转精度的措施； v掌握机床导轨导向精度的概念及对加工精 度的影响，掌握机床成形运动之间的位置 关系精度及其对加工精度的影响，了解提 高这些精度的措施。 4.34.3机床几何误差及其对加工精度的影响 第四章 机械加工质量及其控制 v机床几何原始误差 4.34.3机床几何误差及其对加工精度的影响 p基本成形运动自身误差 u主轴回转误差 u直线进给运动误差 p成形运动之间的相对误差 u纵向进给与主轴轴线不平行 u纵向、横向进给不垂直 n f 第四章 机械加工质量及其控制 4.34.3机床几何误差及其对加工精度的影响 主轴回转 精度 n 主 轴 O
16、机床主轴作回转 运动时，在任一截 面上若只有一点O的 速度为零，则该点 为主轴的回转中心 。 由于主轴回转误 差，回转中心的位 置时刻变动，为瞬 时回转中心。 主轴回转误差是指 主轴实际回转线对其 理想回转轴线（平均 回转轴线，即主轴各 瞬时回转轴线的平均 位置）的漂移。 v概念： 第四章 机械加工质量及其控制 4.34.3机床几何误差及其对加工精度的影响 v主轴回转精度形式 第四章 机械加工质量及其控制 4.34.3机床几何误差及其对加工精度的影响 举例：采用滑动轴承时主轴径向跳动分析 O O O O （a）轴颈不圆 （b）轴承孔不圆 第四章 机械加工质量及其控制 4.34.3机床几何误差及其对加工精度的影响 车床：切削力方向不变，主轴轴颈 的圆度误差将在回转过程中引起轴 线位置产生瞬时变化，造成径向跳 动；而轴承内孔有圆度误差时，其 影响较小 镗床：由于切削力作用方向是变化 的，因而当
