机械制造工程原理(第六章)a

第六章机械加工精度6.1机械加工精度的概念6.1.1机械加工精度的含义•机械加工精度是指零件或工件经加工后的尺寸、几何形状及各表面相互位置等参数的实际值与理想值相符合的程度。•加工误差：实际值与理想值之差。•加工精度包括：•1)尺寸精度•2)几何形状精度•3)相互位置精度6.1.2机械加工误差分类（1）系统误差与随机误差•系统误差：大小和方向均不变或按一定规律变化的误差。分为：常值系统误差、变值系统误差•随机误差：大小和方向均无规律变化的误差。（2）静态误差与切削状态误差•静态误差：工艺系统不切削状态下出现的误差。例机床的几何精度误差和传动误差等•切削状态误差：工艺系统在切削状态下出现的误差。例切削受力变形和热变形6.2获得加工精度的方法（1）试切法（2）调整法（3）尺寸刀具法•孔加工刀具（4）主动测量法6.3影响加工精度的因素6.3.1原理误差•由于采用近似加工运动或近似轮廓刀具产生的误差。6.3.2工艺系统的制造精度和磨损对加工精度的影响（1）机床的制造误差和磨损1）导轨误差2）主轴误差•主轴回转误差基本形式：纯径向跳动、纯角度摆动、纯轴向窜动、轴心漂移•纯径向跳动对镗孔圆度影响：•纯径向跳动对车削圆度影响：•纯轴向窜动对车端面影响：（2）刀具的制造精度和尺寸磨损（3）夹具的制造精度和尺寸磨损•对于IT5～7级精度零件，夹具精度一般取零件精度的1/2～1/3；对于IT8级精度以下的零件，夹具精度一般取零件精度的1/5～1/106.3.3工艺系统受力变形对加工精度的影响（1）刚度的概念•刚度：•柔度：•工艺系统中。往往一个方向的力会产生几个方向的变形。yFKyyFyG（2）刚度曲线及影响刚度的因素•刚度曲线：•多次重复加卸载曲线：•刚度曲线的特点：•1)加载变形曲线与卸载变形曲线不重合，且回不到起始点；•2)多次重复加卸载变形曲线不重合，随着重复次数的增加，变形曲线逐渐接近；•3)反向加载后出现间隙；•4)单件零件的变形曲线与一个机械或部件的变形曲线相差很大。影响工艺系统刚度的因素：1）接触表面质量2）系统存在的薄弱环节――刚度差零件例，燕尾槽导轨镶条3）连接件夹紧力例，螺栓连接，拉伸，载荷小于夹紧力时，刚度较大；载荷大于夹紧力时，螺栓变形，刚度变差。4)摩擦力•造成加卸载曲线不重合5)间隙•正反向加载出现间隙工艺系统刚度组成：•工艺系统柔度等于各组成部分（机床、刀具、工件、夹具）的柔度之和。•用刚度表示有，夹具工件刀具机床系统＝GGGGG夹具工件刀具机床系统KKKKK11111（3）切削力对加工精度的影响•工艺系统在切削力作用下将发生变形•三处阶梯分别可以得到主轴、尾架、中间处的误差复映系数：•工件经多次走刀，其总的误差复映系数为：•综上所述，可知：•1)走刀次数越多，总的误差复映系数越小，零件形状精度越高。•2)系统刚度越好，加工精度越高。•3)误差复映系数值与切深大小无关。•4)可以根据零件所要求的形状精度和毛坯的情况来选择工艺系统刚度和走刀次数。主主Kc尾尾Kc中中Kcn321（4）传动力对加工精度的影响•例，拨叉力的影响。•精加工时须采用双拨爪：（5）惯性力对加工精度的影响•例，车削中工件安装偏心（6）夹紧力对加工精度的影响•薄壁套筒零件由于夹紧力产生的加工误差：•平面磨削薄片零件：•正面利用夹紧力引起的变形：（7）重力对加工精度的影响例，龙门刨床、铣床（8）内应力对加工精度的影响•毛坯制造产生中产生的内应力：•冷校直引起的内应力：（9）提高工艺系统刚度的措施1)提高机床刚度2)提高工件安装时的刚度3)提高加工时刀具的刚度•缩短悬伸量•采用支承套、导向套4)减少接触面（减少系统组成环节）5)加预紧力6.3.4工艺系统受热变形对加工精度的影响（1）工艺系统的热源•切削热•传动系统的摩擦热和能量损耗•外部热源：日光、照明灯具、加热器等（2）工件的热变形工件均匀受热：•直径方向热膨胀•长度方向热膨胀例，磨削φ100mm的钢轴，当工件温度由20℃升高到60℃时，直径方向热膨胀为0.048mm，相当于IT8级精度的公差值。•工件不均匀受热：（3）刀具的热变形（4）机床的热变形（5）减小热变形对加工精度影响的措施•1)减小热源：将热源从主机中分离出去•2)用热补偿方法减小热变形3)改善结构减小热变形•4)保持工艺系统热平衡：预热机床•5)控制环境温度6.4加工误差的分析与控制6.4.1分布曲线法（1）正态分布曲线•如果只有随机误差因素作用，一批零件在加工完后，其误差分布应符合正态分布规律。•均方差•不同σ值的分布曲线)]2/()(exp[2122_xxynixxn12_)(1•6σ原则：在对称轴的±3σ分布范围内，包含了整体零件的99.73%，因而近似认为整体零件的实际分布范围就是±3σ。（2）利用分布曲线研究加工精度1)工艺验证•工艺能力系数：6TCp2)误差分析•正态分布，说明只有随机误差因素作用。•等概率密度分布曲线（图(a)）――由线性变值系统误差和随机误差形成。•不对称分布曲线（图(b)）――由主观误差形成。•多峰值分布曲线（图(c)）――存在阶跃变值系统误差。6.4.2点图法（1）点图•例，每小时生产100件，每小时抽检一次，每次抽检5件。为平均值，Ri为极差，△i为整个零件尺寸分布范围。minmaxiiixxR（2）精度曲线图•其它各种精度曲线图（3）精度曲线与分布曲线的关系6.4.3相关分析法•相关分析法是用来分析某些因素之间是否关联的。•相关关系，函数关系，相关性强，相关性弱，无相关，正相关，负相关•回归直线（或曲线）：通过最小二乘法，计算出两相关量之间的回归直线或曲线。