機械設(shè)計制造基礎(chǔ)

1、機械設(shè)計制造基礎(chǔ)1第1頁，共32頁，2022年，5月20日，3點21分，星期四機械加工質(zhì)量分析與控制機器（或機械產(chǎn)品）質(zhì)量是由零件的加工質(zhì)量和機器的裝配質(zhì)量兩方面保證的。零件的加工質(zhì)量是由零件的機械加工精度和加工表面質(zhì)量決定的。它們之間的關(guān)系如下：2第2頁，共32頁，2022年，5月20日，3點21分，星期四機械加工質(zhì)量分析與控制3第3頁，共32頁，2022年，5月20日，3點21分，星期四第一節(jié) 機械加工精度概述第一節(jié) 機械加工精度概述一、機械加工精度的基本概念 機械加工精度是指零件加工后的實際幾何參數(shù)（尺寸、形狀和相互位置）與理想幾何參數(shù)相符合的程度。符合的程度越高，則加工精度越高。其中上

2、述理想幾何參數(shù)是指圖紙規(guī)定的理想零件的幾何參數(shù)，即形狀誤差為零，位置誤差為零，尺寸為零件尺寸公差帶中心（平均值）。4第4頁，共32頁，2022年，5月20日，3點21分，星期四機械加工精度概述加工誤差是指零件加工后的實際幾何參數(shù)（尺寸、形狀和位置）對理想幾何參數(shù)的偏差。通常用加工誤差的數(shù)值表示加工精度高低。加工誤差越小，加工精度越高；反之，加工精度越低。保證和提高加工精度的問題，實際上就是控制和減少加工誤差的問題。 零件的加工精度包含三方面的內(nèi)容尺寸精度形狀精度位置精度等5第5頁，共32頁，2022年，5月20日，3點21分，星期四機械加工精度概述尺寸精度：機械加工后零件的直徑、長度和表面間距

3、離等尺寸的實際值與理想值的接近程度。形狀精度：機械加工后零件幾何圖形的實際形狀與理想形狀的接近程度。 位置精度：機械加工后零件幾何圖形的實際位置與理想位置的接近程度。6第6頁，共32頁，2022年，5月20日，3點21分，星期四機械加工精度概述公差：加工過程中有很多因素影響加工精度。實際加工不可能把零件做得與理想零件完全一致，總會產(chǎn)生大小不同的偏差。從保證產(chǎn)品的使用性能分析，也沒有必要把每個零件都加工得絕對精確,而只要求它在某一規(guī)定的范圍內(nèi)變動，這個允許變動的范圍，就是公差。制造者的任務(wù)就是要使加工誤差小于圖樣上規(guī)定的公差。7第7頁，共32頁，2022年，5月20日，3點21分，星期四機械加工

4、精度概述尺寸、形狀和位置精度間的關(guān)系獨立原則是處理形位公差和尺寸公差關(guān)系的基本原則，即尺寸精度和形位精度按照使用要求分別滿足；在一般情況下，尺寸精度高，其形狀和位置精度也高；通常，零件的形狀誤差約占相應(yīng)尺寸公差的3050；位置誤差約為尺寸公差的6585。尺寸公差位置誤差形狀誤差8第8頁，共32頁，2022年，5月20日，3點21分，星期四機械加工精度概述經(jīng)濟加工精度是指在正常加工條件下（采用符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備、工藝裝備和標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)等級的工人，不延長加工時間）所能達到的加工精度。每種加工方法在不同的工作條件下，所能達到的加工精度會有所不同。曲線AB段的加工精度區(qū)間若能滿足技術(shù)要求，又不需花費過高的

5、成本，屬經(jīng)濟加工精度范圍。9第9頁，共32頁，2022年，5月20日，3點21分，星期四研究加工精度的目的和方法二、研究加工精度的目的和方法研究加工精度的目的找出影響零件機械加工精度的因素，即工藝系統(tǒng)的原始始差；弄清各種原始誤差對加工精度的影響規(guī)律，從而掌握控制加工誤差的方法；尋找提高零件機械加工精度的途徑。10第10頁，共32頁，2022年，5月20日，3點21分，星期四研究加工精度的目的和方法研究加工精度的方法分析計算法(因素分析法)是在掌握各種原始誤差對加工精度影響規(guī)律的基礎(chǔ)上，分析工件加工中所出現(xiàn)的誤差可能是哪一種或哪幾種主要原始誤差所引起的，并找出原始誤差與加工誤差之間的影響關(guān)系，通

6、過估算來確定工件加工誤差的大小，再通過試驗測試來加以驗證。統(tǒng)計分析法是對具體加工條件下得到的幾何參數(shù)進行實際測量，然后運用數(shù)理統(tǒng)計學(xué)方法對這些測試數(shù)據(jù)進行分析處理，找出工件加工誤差的規(guī)律和性質(zhì)，進而控制加工質(zhì)量。11第11頁，共32頁，2022年，5月20日，3點21分，星期四研究加工精度的目的和方法上述兩種方法在生產(chǎn)實際中往往結(jié)合起來應(yīng)用一般先用統(tǒng)計分析法找出誤差的出現(xiàn)規(guī)律，判斷產(chǎn)生加工誤差的可能原因，然后運用分析計算法進行分析、試驗，以便迅速有效地找出影響加工精度的關(guān)鍵因素。12第12頁，共32頁，2022年，5月20日，3點21分，星期四獲得尺寸精度的方法三、獲得加工精度的方法1. 獲得

7、尺寸精度的方法（1）試切法 通過試切測量調(diào)整再試切，反復(fù)進行直到被加工尺寸達到要求為止的加工方法稱為試切法。加工精度主要取決于工人的技術(shù)水平和計量器具的精度。試切法的生產(chǎn)效率低，它不需要復(fù)雜的裝置。常用于單件小批量生產(chǎn)，特別是新產(chǎn)品試制中。13第13頁，共32頁，2022年，5月20日，3點21分，星期四試切法試切法14第14頁，共32頁，2022年，5月20日，3點21分，星期四獲得尺寸精度的方法（2）調(diào)整法按工件預(yù)先規(guī)定的尺寸調(diào)整好機床、刀具、夾具和工件之間的的相對位置，并在一批工件的加工過程中保持這個位置不變，以保證獲得一定尺寸精度的方法稱為調(diào)整法。影響調(diào)整法精度的主要因素有：測量精度、

8、調(diào)整精度、重復(fù)定位精度等。調(diào)整法有較高的生產(chǎn)率。常用于成批生產(chǎn)和大量生產(chǎn)中。15第15頁，共32頁，2022年，5月20日，3點21分，星期四調(diào)整法調(diào)整法16第16頁，共32頁，2022年，5月20日，3點21分，星期四獲得尺寸精度的方法（3）定尺寸刀具法用刀具的相應(yīng)尺寸來保證工件被加工部位尺寸精度的方法稱為定尺寸刀具法。影響尺寸精度的主要因素有刀具的尺寸精度、刀具與工件的位置精度等。定尺寸刀具法操作簡便，生產(chǎn)效率高，加工精度也較穩(wěn)定。應(yīng)用于各種生產(chǎn)類型。17第17頁，共32頁，2022年，5月20日，3點21分，星期四獲得尺寸精度的方法（4）自動控制法用測量裝置、進給裝置和控制系統(tǒng)組成一個自

9、動加工系統(tǒng)，加工過程中的測量、補償調(diào)整、切削等一系列工作依靠控制系統(tǒng)自動完成?；诔炭睾蛿?shù)控機床的自動控制法加工，其質(zhì)量穩(wěn)定，生產(chǎn)率高，加工柔性好。能適應(yīng)多品種生產(chǎn)，是目前機械制造的發(fā)展方向和計算機輔助制造（CAM）的基礎(chǔ)。18第18頁，共32頁，2022年，5月20日，3點21分，星期四自動控制法自動控制法19第19頁，共32頁，2022年，5月20日，3點21分，星期四獲得形狀精度的方法2. 獲得形狀精度的方法（1）軌跡法利用切削運動中刀尖的運動軌跡形成被加工表面形狀精度的方法稱為軌跡法。刀尖的運動軌跡取決于刀具和工件的相對成形運動，因而所獲得的形狀精度取決于成形運動的精度。普通的車削、銑

10、削、刨削、磨削均屬于軌跡法。20第20頁，共32頁，2022年，5月20日，3點21分，星期四獲得形狀精度的方法（2）仿形法刀具按照仿形裝置進給對工件進行加工的方法稱為仿形法。仿形法所獲得的形狀精度取決于仿形裝置的精度和其它成形運動精度。仿形車、仿形銑等均屬于仿形法加工。21第21頁，共32頁，2022年，5月20日，3點21分，星期四獲得形狀精度的方法（3）成形法利用成形刀具對工件進行加工的方法稱為成形法。成形刀具代替一個成形運動。所獲得的形狀精度取決于刀具的形狀精度和其它成形運動精度。如用成形刀具或砂輪的車、銑、刨、磨、拉等均屬于成形法。22第22頁，共32頁，2022年，5月20日，3點

11、21分，星期四獲得形狀精度的方法（4）展成法（范成法）利用工件和刀具作展成切削運動進行加工的方法成為展成法。被加工表面是工件和刀具作展成切削運動過程中所形成的包絡(luò)面，刀刃形狀必須是被加工面的共扼曲線。所獲得的形狀精度取決于刀具的形狀精度和展成運動精度。如滾齒、插齒、磨齒、滾花鍵等均屬于展成法。23第23頁，共32頁，2022年，5月20日，3點21分，星期四獲得位置精度的方法3.獲得位置精度的方法工件的位置要求的保證取決于工件的裝夾方法及其精度。（1）一次裝夾獲得法一次裝夾中，先后或同時加工有相對位置要求的表面。如軸的外圓與端面的垂直度要求，可在一次裝夾中先后車出外圓、端面，以保證外圓與端面的

12、垂直度要求。 （2）多次裝夾獲得法在多次裝夾中利用定位基準(zhǔn)來保證各表面的相對位置要求。如階梯軸的加工，為了保證同軸度要求，可用兩端面中心孔作為統(tǒng)一的定位基準(zhǔn)。 24第24頁，共32頁，2022年，5月20日，3點21分，星期四獲得位置精度的方法工件的裝夾方式 （1）直接找正裝夾 將工件直接放在機床上，用劃針、百分表和直角尺或通過目測直接找正工件在機床上的正確位置之后再夾緊。此法的生產(chǎn)效率繳低，對工人技術(shù)水平要求高。一般用于單件小批量生產(chǎn)中。25第25頁，共32頁，2022年，5月20日，3點21分，星期四獲得位置精度的方法（2）劃線找正裝夾工件在切削加工前，預(yù)先在毛坯表面上劃出加工表面的輪廓線

13、，然后按所劃的線將工件在機床上找正（定位）再夾緊。劃線找正既費時，需技術(shù)水平高的劃線工，定位精度較低。劃線找正裝夾只用于批量不大、形狀復(fù)雜而笨重的工件，或毛坯尺寸公差很大而無法采用夾具裝夾的工件。26第26頁，共32頁，2022年，5月20日，3點21分，星期四獲得位置精度的方法（3）用夾具裝夾夾具是用于裝夾工件的工藝裝備（或裝置）。夾具固定在機床上，工件在夾具上定位、夾緊以后便獲得了相對刀具的正確位置。工件定位方便，定位精度高而穩(wěn)定。生產(chǎn)率高，廣泛用于大批和大量生產(chǎn)中。 27第27頁，共32頁，2022年，5月20日，3點21分，星期四機械加工過程中的原始誤差四、 機械加工過程中的原始誤差工

14、藝系統(tǒng)機床、夾具、刀具和工件組成的工藝系統(tǒng)。零件的機械加工是在由機床、夾具、刀具和工件組成的工藝系統(tǒng)中進行的。原始誤差由機床、夾具、刀具和工件組成的機械加工工藝系統(tǒng)的誤差是工件產(chǎn)生加工誤差的根源。我們把工藝系統(tǒng)的各種誤差稱之為原始誤差。 28第28頁，共32頁，2022年，5月20日，3點21分，星期四機械加工過程中的原始誤差活塞銷孔精鏜工序中的各種原始誤差29第29頁，共32頁，2022年，5月20日，3點21分，星期四機械加工過程中的原始誤差原始誤差分為與工藝系統(tǒng)原始狀態(tài)有關(guān)的原始誤差（工藝系統(tǒng)靜誤差）若原始誤差是在加工前已存在，即在無切削負荷的情況下檢驗的，稱為工藝系統(tǒng)靜誤差；與工藝過程有關(guān)的原始誤差（工藝系統(tǒng)動誤差）若在有切削負荷情況下產(chǎn)生的則稱為工藝系統(tǒng)動誤差。原始誤差的分類歸納如下30第30頁，共32頁，2022年，5月20日，3點21分，星期四原始誤差與工藝系統(tǒng)原始狀態(tài)有關(guān)的原始誤差(靜誤差)與工藝過程有關(guān)的原始誤差(動誤差)原理誤差定位誤差調(diào)整誤差刀具誤差夾具誤差機床誤差工藝系統(tǒng)受力變形（包括夾緊變形）工藝系統(tǒng)受熱變形刀具磨損測量誤差工件殘余應(yīng)力引起的變形工件相對于刀具