《机械制造技术 教学课件 ppt 作者 庞建跃 1_第8章 机械加工质量分析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械制造技术 教学课件 ppt 作者 庞建跃 1_第8章 机械加工质量分析（70页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、21453j,主编,5.装配方法的选择 上述各种装配方法各有特色。 7.6 工艺过程技术经济分析 第8章 机械加工质量分析,第8章 机械加工质量分析,8.1 机械加工精度概述 8.2 加工误差综合分析 8.3 机械加工表面质量,8.1 机械加工精度概述,1.加工精度的获得方法 工件规定的加工精度包括尺寸精度、形状精度和相互位置精度等三个方面。 (1)尺寸精度的获得方法。 1)试切法。 2)调整法。 3)定尺寸刀具法。 4)自动控制法。 (2)形状精度的获得方法。 1)轨迹法。 2)成形法。,8.1 机械加工精度概述,3)展成法。 (3)相互位置精度的获得方法。 8.1.1 机械加工误差的组成
2、机械加工中，零件的几何参数的形成取决于工件和刀具在切削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面，并受其约束。,图8-1 “十大误差”框图,8.1 机械加工精度概述,8.1.2 工艺系统的几何误差 工艺系统的几何误差包括加工方法的原理误差、机床的误差、刀夹具制造误差和调整误差等。,图8-2 主轴回转误差的基本形式 a)回转误差形式 b)误差示意图,8.1 机械加工精度概述,8.1 机械加工精度概述,1.原理误差 采用了近似的刀具轮廓或近似的成形运动产生的误差称为原理误差。 2.机床误差 机床误差包括三个方面，即机床本身的制造误差、安装误差和磨损误差。 (1)主轴误差。 (2)导轨
3、误差。 1)直线度误差。,图8-3 机床导轨 误差对工件精 度的影响,8.1 机械加工精度概述,8M3.TIF,8.1 机械加工精度概述,2)扭曲度误差。 3)相互位置误差。 (3)传动链误差。 3.刀、夹具制造误差 (1) 刀具的误差。 (2)夹具的误差。 4.调整误差 为了获得零件的精度，总得对机床、夹具、刀具进行各种各样的调整，调整不可能绝对准确，必然会带来一些误差，称为调整误差。,8.1 机械加工精度概述,5.量具误差与测量误差 计量器具误差主要是示值误差、示值稳定性、回程误差和灵敏度等四个方面综合起来的极限误差。 8.1.3 工艺系统的受力变形误差、热变形误差和工件内应力误差 1.工
4、艺系统的受力变形误差 (1)工艺系统的刚度。,图8-4 工艺系统受力变形引起的加工误差,8.1 机械加工精度概述,8M4.TIF,8.1 机械加工精度概述,(2)工艺系统受力变形引起的误差及改善措施。 2.工艺系统热变形误差 在切削过程中，工艺系统因受热而引起的变形称为热变形。 (1)工艺系统的热源,00.tif,(2)工艺系统热变形产生的误差及改善措施。 1)机床的热变形。,8.1 机械加工精度概述,图8-5 几种机床热变形的趋势 a)车床类 b)铣床类 c)磨床类,2)工件的热变形。 3. 工件内应力误差,8.1 机械加工精度概述,(1)内应力的概念及产生的原因。 1)毛坯制造中的内应力。
5、 2)冷校直时的内应力。 3)热处理中的内应力。 4)切削和磨削过程中的内应力。 (2)减少和消除内应力的措施 1)合理设计零件结构。 2)良好的时效处理。 3)合理安排工艺过程。,8.2 加工误差综合分析,8.2.1 加工误差的性质 1.加工误差性质概述 区别加工误差的性质是研究和分析加工精度极为重要的一环。 (1)系统性误差。 1)系统误差特点。 2)系统误差控制措施。 (2)随机性误差。 1)随机性误差特点。 2)随机性误差控制措施。,8.2 加工误差综合分析,2.加工误差的统计分析法 统计分析法是以生产现场内对许多工件进行检查的结果为基础，用数理统计的方法处理这些结果，从中找出规律，进
6、而获得解决问题的途径。,图8-6 正态分布曲线,8.2 加工误差综合分析,8M6.TIF,8.2 加工误差综合分析,(1)分布曲线法。 1)曲线呈扣钟形，靠近分散中心X的工件尺寸出现率较高，远离分散中心X的工件尺寸出现率较低，加工尺寸主要集中在X的两边。 2)工件尺寸以其算术平均值X为对称中线，即工件尺寸大小X和小于X的频率是相等。 3)分布曲线与横坐标而围成的面积包括了全部加工工件数，即100%，一般取正态分布曲线的分散范围为3(为标准差)。,8.2 加工误差综合分析,判断加工误差的性质。成批生产中，抽样检验后算出X和，给出分布图。如果X值偏离公差带中心，则表明加工过程中工艺系统存在常值系统
7、性误差；如果按加工顺序分批抽检同一批工件，它们的X值有规律地递增或递减，则说明存在变值系统性误差。 确定工序能力及工序能力系数。所谓工序能力，是指本工序能够稳定地加工合格品的能力，而工序能力系数是指工序能力能够满足产品精度的程度，因此，工序能力可用工序能力系数来判断。工序能力系数可用下式计算：,8.2 加工误差综合分析,表8-1 工序能力系数,图8-7 点图的各种形式,8.2 加工误差综合分析,8M7.TIF,8.2 加工误差综合分析,计算合格品率或不合格品率。不合格品率包括废品率和可返修品率。可通过分布曲线进行计算。 (2)点图法。,图8-8 控制生产过程的点图,8.2 加工误差综合分析,8
8、M8.TIF,8.2 加工误差综合分析,8.2.2 提高加工精度的工艺措施 如前所述，在机械加工过程中，由于工艺系统存在各种原始误差，这些误差不同程度地反映了工件的加工误差。 1.减少误差法 这是生产中应用较广的一种基本方法。 2.误差补偿法 误差补偿法是人为地制造出一种误差，去抵消工艺系统中已存在的原始误差，正误差用人为的负误差去抵消，负误差用人为的正误差去抵消，尽量使两者大小相等，方向相反，从而达到减少加工误差，提高加工精度。,8.2 加工误差综合分析,3.误差转移法 误差转移法的实质是转移工艺系统的几何误差、受力变形和热变形等。 4.误差分组法 在加工中，由于工序毛坯误差的存在，造成了本
9、工序的加工误差。 5.就地加工法 在机械加工和装配中，有些精度问题牵涉到许多零部件间的相互关系，相当复杂。 6.误差平均法 对配合精度要求很高的孔，常采用研磨方法来达到。,8.3 机械加工表面质量,8.3.1 表面质量含义及对零件使用性能的影响 1.表面质量含义 任何机械加工方法所获得的加工表面都不可能是绝对理想的表面，总存在着凹凸不平的微观几何形状误差。,图8-9 加工表面层沿深度方向的变化情况,8.3 机械加工表面质量,8M9.TIF,8.3 机械加工表面质量,图8-10 形状误差、表面粗糙度及波度的示意关系,8.3 机械加工表面质量,8M10.TIF,1)表面粗糙度。 2)表面波度。,8
10、.3 机械加工表面质量,3)表面加工硬化(冷作硬化)。 4)表面层的残余应力。 5)表面层金相组织的变化。 2.表面质量对零件使用性能的影响 实践证明，表面粗糙度和加工变质层会对零件乃至机器的使用性能和寿命产生很大的影响。 (1)表面质量对零件使用性能的影响。,图8-11 磨损过程的基本规律,8.3 机械加工表面质量,8M11.TIF,8.3 机械加工表面质量,图8-12 表面粗糙度与初期磨损量的关系 1轻负荷 2重负荷,8.3 机械加工表面质量,8M12.TIF,8.3 机械加工表面质量,(2)表面质量对零件疲劳强度的影响。 (3)表面质量对零件抗腐蚀性能的影响。 (4)表面质量对配合质量的
11、影响。 8.3.2 影响表面粗糙度的工艺因素及改善措施 粗糙度分为理论（理想）粗糙度和实际粗糙度。 1.影响切削加工表面粗糙度的工艺因素及改善措施 (1)影响切削加工表面粗糙度的工艺因素 1)几何因素。,8.3 机械加工表面质量,图8-13 残留面积高度 a)=0时 b)0时,8.3 机械加工表面质量,8M13.TIF,2)物理因素。 (2)降低表面粗糙度值的工艺措施。 1)选择合理的切削用量,8.3 机械加工表面质量,适当地减少进给量f。进给量f对加工表面粗糙度的影响如图8-14所示。在粗加工和半精加工中，当f0.15mm/r时，进给量f大小决定了加工表面残留面积的大小，因而，适当地减少进给
12、量f将使表面粗糙度Rz值减少。 选择适当的切削速度v。切削速度对表面粗糙度的影响比较复杂，一般情况下在低速或高速切削时，不会产生切屑瘤，故加工后表面粗糙度值较小。切削速度v增高，切削过程中切屑和加工表面层的塑性变形的程度越小，加工后表面粗糙度值也就越小，如图8-15所示的Rz值曲线。,8.3 机械加工表面质量,8M14.TIF,8.3 机械加工表面质量,图8-14 进给量对表面粗糙度的影响,00.tif,8.3 机械加工表面质量,8M15.TIF,8.3 机械加工表面质量,图8-15 切削速度对表面粗糙度的影响,选择适当的背吃刀量。一般地说背吃刀量ap对加工表面粗糙度的影响是不明显的。但当ap
13、小到一定数值以下时，由于刀刃不可能刃磨的绝对尖锐而具有一定的刃口半径，正常切削就不能维持，常出现挤压，打滑和周期性地切入加工表面，从而使表面粗糙度值增大。为降低加工表面粗糙度值，应根据刀具刃口刃磨的锋利情况选取相应的背吃刀量值。 2)选择适当的刀具几何参数,8.3 机械加工表面质量,增大刃倾角s。这对降低表面粗糙度值有利。因为s增大，实际工作前角也随之增大，切削过程中的金属塑性变形程度随之下降，于是切削力F也明显下降，这会显著地减轻工艺系统的振动，从而使加工表面的粗糙度值减小。 减少刀具的主偏角r和副偏角r。和增大刀尖圆弧半径r，可减小切削残留面积，使其表面粗糙度值减小。 3)改善工件材料的性
14、能。 4)选择合适的切削液。 5)选择合适的刀具材料。 6)防止或减小工艺系统振动。,8.3 机械加工表面质量,2.影响磨削加工表面粗糙度的工艺因素及改善措施 磨削加工是用砂轮表面的大量磨粒作为刀具的一种“切削”加工，磨削后的表面是由这些磨粒所产生的细密刻痕所组成。 (1)影响磨削表面粗糙度的主要工艺因素 1)砂轮的粒度。 2)砂轮的修整。 3)砂轮速度。 4)背吃刀量与工件速度。 (2)降低磨削表面粗糙度的工艺措施。,8.3 机械加工表面质量,1)砂轮线速度。 2)选择适当的砂轮。 3)精细修整砂轮工作表面。 4)减小背吃刀量与工件线速度。 8.3.3 影响表面层物理力学性能的工艺因素及改善
15、措施 机械加工过程中，工件在切削力、切削热的作用下，其表面层的物理力学性能会产生很大的变化，造成与基体组织性能的差异，产生了加工变质层。 1.表面层的加工硬化 (1)加工硬化的概念。,8.3 机械加工表面质量,表8-2 硬化程度N和硬化层深度与工件材料、加工方法的关系,(2)影响加工硬化的工艺因素。 (3)减小和控制加工硬化的措施,8.3 机械加工表面质量,1)合理选择刀具的几何参数，采用较大的前角和后角，并在刃磨时尽量减小其切削刃口圆角半径。 2)使用刀具时，应合理限制其后刀面的磨损程度。 3)合理选择切削用量，采用较高的切削速度和较小的进给量。 4)加工时采用有效的切削液。 2.表面层的残
16、余应力 (1)残余应力的概念。 (2)影响残余应力的工艺因素。 1)冷塑变形的影响。,8.3 机械加工表面质量,2)热塑变形的影响。 3)金相组织变化的影响。 (3)减少残余应力的工艺措施。 1)刀具方面 刀具几何参数。刀具前角对残余应力有很大影响，当前角由正变负时，表层残余拉应力逐渐减小；当前角为较大负值且切削用量合适时，甚至可得到残余压应力。,8.3 机械加工表面质量,刀具磨损。刀具后刀面磨损值增大，使后刀面与加工表面摩擦增大，也使切削温度升高，从而由热应力引起的残余应力的影响增强，使加工表面呈残余拉应力，同时使残余拉应力层深度加大。 2)工件方面。 3)切削条件方面。 3.表面层的金相组织变化 (1)影响金相组织变化的工艺因素。 (2)减小金相组织变化和磨削烧伤的工艺措施 1)合理选择磨削用量。,8.3 机械加工表面质量,2)合理选择砂轮并及时修整。 3)改善冷却方法。 8.3.4 控制和提高表面质量的途径 为了使表面层的质量达到所规定的要求，其途径是创造精密加工的工艺条件，采用光整加工工序，施加表面层的强化工艺，控制
