機械制造技術基礎第五章課件

第五章機械制造質量分析與控制第一節(jié)機械加工精度第二節(jié)工藝過程的統(tǒng)計分析第三節(jié)機械加工表面質量第四節(jié)機械加工過程中的振動第五章機械制造質量分析與控制第一節(jié)機械加工精度第二節(jié)工11.加工精度與加工誤差

所謂加工精度是指零件加工后的實際幾何參數(shù)(尺寸、形狀和位置)與理想幾何參數(shù)的符合程度。實際值愈接近理想值，加工精度就愈高。實際加工不可能把零件做得與理想零件完全一致，總會有大小不同的偏差，零件加工后的實際幾何參數(shù)對理想幾何參數(shù)的偏離程度，稱為加工誤差。第一節(jié)機械加工精度一、概述1.加工精度與加工誤差所謂加工精度是指零件加工后22.加工經濟精度圖5-2加工成本與加工誤差之間的關系2.加工經濟精度圖5-2加工成本與加工誤差之間的關系33.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)(簡稱工藝系統(tǒng))會有各種各樣的誤差產生，這些誤差在各種不同的具體工作條件下都會以各種不同的方式(或擴大、或縮小)反映為工件的加工誤差。工藝系統(tǒng)的誤差是“因”，是根源；工件的加工誤差是“果”，是表現(xiàn)；因此，我們把工藝系統(tǒng)的誤差稱為原始誤差。3.原始誤差由機床、夾具、刀具和工件組成的機械加工工44.誤差敏感方向的概念圖5-3由δz引起的加工誤差

原始誤差所引起的切削刃與工件間的相對位移，如果產生在加工表面的法線方向，則對加工誤差有直接的影響；如果產生在加工表面的切線方向上，就可以忽略不計。我們把加工表面的法向稱之為誤差的敏感方向。4.誤差敏感方向的概念圖5-3由δz引起的加工誤差5

分析計算法是在掌握各原始誤差對加工精度影響規(guī)律的基礎上，分析工件加工中所出現(xiàn)的誤差可能是哪一個或哪幾個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系，進而通過估算來確定工件的加工誤差的大小，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加工得到的幾何參數(shù)進行實際測量，然后運用數(shù)理統(tǒng)計學方法對這些測試數(shù)據進行分析處理，找出工件加工誤差的規(guī)律和性質，進而控制加工質量。分析計算法主要是在對單項原始誤差進行分析計算的基礎上進行的，統(tǒng)計分析法則是對有關的原始誤差進行綜合分析的基礎上進行的。5.研究機械加工精度的方法分析計算法是在掌握各原始誤差對加工精度6二、工藝系統(tǒng)幾何誤差1.機床的幾何誤差

加工中刀具相對于工件的成形運動一般都是通過機床完成的，因此，工件的加工精度在很大程度上取決于機床的精度。機床制造誤差對工件加工精度影響較大的有：主軸回轉誤差、導軌誤差和傳動鏈誤差。機床的磨損將使機床工作精度下降。二、工藝系統(tǒng)幾何誤差1.機床的幾何誤差加工中刀7(1)定尺寸刀具(如鉆頭、鉸刀、鏜刀塊、孔拉刀、絲錐、板牙、鍵槽銑刀等)的尺寸和形狀誤差

(2)成形刀具(如成形車刀、成形銑刀、模數(shù)銑刀等)的形狀誤差

(3)展成刀具(如齒輪滾動、插齒刀、花鍵滾刀等)切削刃的形狀及有關尺寸，以及其安裝、調整不正確

(4)一般刀具(如普通車刀、單刃鏜刀、面銑刀、刨刀等)的制造誤差2.刀具的幾何誤差(1)定尺寸刀具(如鉆頭、鉸刀、鏜刀塊、孔拉刀8

夾具的作用是使工件相對于刀具和機床具有正確的位置，因此夾具的制造誤差對工件的加工精度(特別是位置精度)有很大影響。3.夾具的幾何誤差圖5-10工件在夾具中裝夾示意夾具的作用是使工件相對于刀具和機床具有正確的位置9

試切法調整廣泛用在單件、小批生產中。這種調整方式產生調整誤差的來源有3個方面：

(1)度量誤差

(2)加工余量的影響

(3)微進給誤差三、調整誤差1.試切法調整試切法調整廣泛用在單件、小批生產中。這種調整方式10

在大批大量生產中廣泛應用行程擋塊、靠模、凸輪等機構保證加工精度。這時候，這些機構的制造精度和調整，以及與它們配合使用的離合器、電氣開關、控制閥等的靈敏度就成了影響誤差的主要因素。2.按定程機構調整在大批大量生產中廣泛應用行程擋塊、靠模11

在大批大量生產中用多刀加工時，常用專門樣件來調整切削刃間的相對位置。如活塞環(huán)槽半精車和精車時就是如此。當工件形狀復雜，尺寸和重量都比較大的時候，利用樣件進行調整就太笨重，且不經濟，這時可以采用樣板對刀。3.按樣件或樣板調整在大批大量生產中用多刀加工時，常用專門樣件來調整12

機械加工工藝系統(tǒng)在切削力、夾緊力、慣性力、重力、傳動力等的作用下，會產生相應的變形，從而破壞了刀具和工件之間的正確的相對位置，使工件的加工精度下降。四、工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差1.基本概念圖5-12受力變形對工件精度的影響

a)車長軸b)磨內孔機械加工工藝系統(tǒng)在切削力、夾緊力、慣13

工藝系統(tǒng)中如果工件剛度相對于機床、刀具、夾具來說比較低，在切削力的作用下，工件由于剛性不足而引起的變形對加工精度的影響就比較大，其最大變形量可按材料力學有關公式估算。2.工件剛度工藝系統(tǒng)中如果工件剛度相對于機床、刀具14

外圓車刀在加工表面法線（y）方向上的剛度很大，其變形可以忽略不計。鏜直徑較小的內孔，刀桿剛度很差，刀桿受力變形對孔加工精度就有很大影響。3.刀具剛度外圓車刀在加工表面法線（y）方向上的剛度很大，其15(1)機床部件剛度

圖5-14車床部件靜剛度的測定

1—心軸2、3、6—千分表

4—測力環(huán)5—螺旋加力器4.機床部件剛度圖5-15車床刀架部件的剛度曲線1—加載曲線2—卸載曲線(1)機床部件剛度圖5-14車床部件靜剛度的測定16(2)影響機床部件剛度的因素

由于零件表面存在宏觀幾何形狀誤差和微觀幾何形狀誤差，結合面的實際接觸面積只是名義接觸面積的一小部分(圖所示)，在外力作用下，實際接觸區(qū)的接觸應力很大，產生了較大的接觸變形。1)結合面接觸變形的影響圖5-16兩零件結合面間的接觸情況4.機床部件剛度(2)影響機床部件剛度的因素由于零件表面存在宏172)摩擦力的影響圖5-17摩擦力對機床部件剛度的影響4.機床部件剛度2)摩擦力的影響圖5-17摩擦力對機床部件剛度的影響4.18

3)低剛度零件的影響在機床部件中，個別薄弱零件對剛度的影響很大。

4)間隙的影響機床部件在受力作用時，首先消除零件間在受力作用方向上的間隙，這會使機床部件產生相應的位移。4.機床部件剛度3)低剛度零件的影響4.機床部件剛度19(1)由于工藝系統(tǒng)剛度變化引起的誤差5.工藝系統(tǒng)剛度及其對加工精度的影響圖5-18車削外圓時工藝系統(tǒng)受力變形對加工精度的影響(1)由于工藝系統(tǒng)剛度變化引起的誤差5.工藝系統(tǒng)剛度及其對加20(2)由于切削力變化引起的誤差

在加工過程中，由于工件的加工余量發(fā)生變化、工件材質不均等因素引起的切削力變化，使工藝系統(tǒng)變形發(fā)生變化，從而產生加工誤差。圖5-19毛坯形狀誤差的復映5.工藝系統(tǒng)剛度及其對加工精度的影響(2)由于切削力變化引起的誤差在加工21(3)由于夾緊變形引起的誤差(4)其他作用力的影響除上述因素外，重力、慣性力、傳動力等也會使工藝系統(tǒng)的變形發(fā)生變化，引起加工誤差。

圖5-21夾緊力引起的加工誤差a)夾緊后b)鏜孔后c)放松后d)加過渡環(huán)后夾緊5.工藝系統(tǒng)剛度及其對加工精度的影響(3)由于夾緊變形引起的誤差(4)其他作用力的影響22(1)提高工藝系統(tǒng)剛度

1)提高工件和刀具的剛度

2)提高機床剛度

3)采用合理的裝夾方式和加工方式

(2)減小切削力及其變化合理地選擇刀具材料、增大前角和主偏角、對工件材料進行合理的熱處理以改善材料的加工性能等，都可使切削力減小。6.減小工藝系統(tǒng)受力變形的途徑(1)提高工藝系統(tǒng)剛度6.減小工藝系統(tǒng)受力變形的231)切削熱切削熱對工件加工精度的影響最為直接。

2)摩擦熱和能量損耗工藝系統(tǒng)因運動副(如齒輪副、軸承副、導軌副、螺母絲杠副、離合器等)相對運動所生摩擦熱和因動力源(如電動機、液壓系統(tǒng)等)工作時的能量損耗而發(fā)熱。

3)派生熱源工藝系統(tǒng)內部的部分熱量通過切屑、切削液、潤滑液等帶到機床其它部位，使系統(tǒng)產生熱變形。五、工藝系統(tǒng)受熱變形引起的誤差1.工藝系統(tǒng)的熱源(1)內部熱源內部熱源來自工藝系統(tǒng)內部，其熱量主要是以熱傳導的形式傳遞的。1)切削熱切削熱對工件加工精度的影響最為直接24

(2)外部熱源外部熱源來自工藝系統(tǒng)外部。

1)環(huán)境溫度以對流傳熱為主要傳遞形式的環(huán)境溫度的變化(如氣溫的變化，人造冷、熱風，地基溫度的變化等)影響工藝系統(tǒng)的受熱均勻性，從而影響工件的加工精度。

2)輻射熱以輻射傳熱為傳遞形式的輻射熱(如陽光、燈光照明、取暖設備、人體溫度等)因其對工藝系統(tǒng)輻射的單面性或局部性而使工藝系統(tǒng)的熱變形發(fā)生變化，從而影響工件的加工精度。(2)外部熱源外部熱源來自工藝系統(tǒng)外部。252.工件熱變形對加工精度的影響

工件在機械加工中所產生的熱變形，主要是由切削熱引起的。

(1)工件均勻受熱在加工像軸類等一些形狀簡單的工件時，如果工件處在相對比較穩(wěn)定的溫度場中，此時就認為工件是均勻受熱。

(2)工件不均勻受熱在銑、刨、磨平面時，工件單面受切削熱作用，上下表面之間形成溫差△θ，導致工件向上凸起，凸起部分被工具切去，加工完畢冷卻后，加工表面就產生了中凹，造成了幾何形狀誤差。2.工件熱變形對加工精度的影響工件在機械加工中263.刀具熱變形對加工精度的影響

刀具熱變形的熱源主要是切削熱。圖5-25車刀的熱變形曲線3.刀具熱變形對加工精度的影響刀具熱變形的熱源主274.機床熱變形對加工精度的影響

由于機床熱源分布的不均勻、機床結構的復雜性以及機床工作條件的變化很大等原因，機床各個部件的溫升是不相同的，甚至同一個零件的各個部分的溫升也有差異，這就破壞了機床原有的相互位置關系。圖5-26車床的熱變形4.機床熱變形對加工精度的影響由于機床熱源285.減小工藝系統(tǒng)熱變形的途徑(1)減少發(fā)熱和隔熱(2)改善散熱條件(3)均衡溫度場(4)改進機床結構(5)加快溫度場的平衡(6)控制環(huán)境溫度5.減小工藝系統(tǒng)熱變形的途徑(1)減少發(fā)熱和隔熱29

沒有外力作用而存在于零件內部的應力，稱為內應力。工件上一旦產生內應力之后，就會使工件金屬處于一種高能位的不穩(wěn)定狀態(tài)，它本能地要向低能位的穩(wěn)定狀態(tài)轉化，并伴隨有變形發(fā)生，從而使工件喪失原有的加工精度。六、內應力重新分布引起的誤差1.基本概念沒有外力作用而存在于零件內部的應力，稱302.內應力的產生

在鑄、鍛、焊、熱處理等工序中由于工件壁厚不均、冷卻不均、金相組織的轉變等原因，使工件產生內應力。(1)熱加工中內應力的產生圖5-32鑄件因內應力而引起的變形2.內應力的產生在鑄、鍛、焊、熱處理等工序中由于31(2)冷校直產生的內應力圖5-33校直引起的內應力2.內應力的產生(2)冷校直產生的內應力圖5-33校直引起的內應力2.內323.減小內應力變形誤差的途徑(1)改進零件結構在設計零件時，盡量做到壁厚均勻，結構對稱，以減少內應力的產生。

(2)增設消除內應力的熱處理工序鑄件、鍛件、焊接件在進入機械加工之前，應進行退火、回火等熱處理，加速內應力變形的進程；對箱體、床身、主軸等重要零件，在機械加工工藝中尚需適當按排時效處理工序。

(3)合理安排工藝過程粗加工和精加工宜分階段進行，使工件在粗加工后有一定的時間來松弛內應力。3.減小內應力變形誤差的途徑(1)改進零件結構331.減小原始誤差2.轉移原始誤差3.均分原始誤差4.均化原始誤差5.誤差補償七、提高加工精度的途徑1.減小原始誤差七、提高加工精度的途徑34

在順序加工一批工件中，其大小和方向皆不變的誤差，稱為常值系統(tǒng)性誤差。在順序加工一批工件中，其大小和方向遵循某一規(guī)律變化的誤差，稱為變值系統(tǒng)性誤差。第二節(jié)工藝過程的統(tǒng)計分析一、誤差統(tǒng)計性質的分類在順序加工一批工件中，其大小和方向皆不變351.正態(tài)分布的基本概念二、工藝過程的分布圖分析(1)正態(tài)分布的數(shù)學模型、特征參數(shù)和特殊點圖5-36正態(tài)分布曲線的特殊點其概率密度方程為：1.正態(tài)分布的基本概念二、工藝過程的分布圖分析(1)正態(tài)分36

該方程有兩個特征參數(shù)，一為算術平均值x，另一為均方根偏差(標準差)σ：式中xi——工件尺寸；

n——工件總數(shù)。該方程有兩個特征參數(shù)，一為算術平均值x，另一為均方根37(2)標準正態(tài)分布

x=0、σ=1的正態(tài)分布稱為標準正態(tài)分布，其概率密度可寫為：(2)標準正態(tài)分布x=0、σ=1的正態(tài)分布稱為標準38(3)工件尺寸在某區(qū)間內的概率圖5-38工件尺寸概率分布

生產上感興趣的問題往往不是工件為某一尺寸的概率是多大，而是加工工件尺寸落在某一個區(qū)間(x1≤x≤x2)內的概率是多大。(3)工件尺寸在某區(qū)間內的概率圖5-38工件尺寸概率分布392.機械制造中常見的誤差分布規(guī)律

圖5-40機械加工誤差分布規(guī)律a)正態(tài)分布b)平頂分布c)雙峰分布d)偏態(tài)分布2.機械制造中常見的誤差分布規(guī)律圖540(1)實際分布曲線符合正態(tài)分布，6σ≤T且分散中心與公差帶中心重合

(2)實際分布曲線符合正態(tài)分布，6σ≤T，但分散中心與公差帶中心不重合

(3)實際分布曲線符合正態(tài)分布，6σ＞T，且分散中心與公差帶中心不重合

(4)實際分布曲線不符合正態(tài)分布，而呈平頂分布

(5)實際分布曲線不符合正態(tài)分布，而呈偏態(tài)分布

(6)雙峰或多峰分布2.機械制造中常見的誤差分布規(guī)律(1)實際分布曲線符合正態(tài)分布，6σ≤T且分散中心與41(1)樣本容量的確定(2)樣本數(shù)據的測量(3)異常數(shù)據的剔除(4)實際分布圖的繪制(5)理論分布圖的繪制(6)工藝過程的分析3.工藝過程的分布圖分析(1)樣本容量的確定3.工藝過程的分布圖分析42三、工藝過程的點圖分析1.工藝過程的穩(wěn)定性

工藝過程的穩(wěn)定性是指工藝過程在時間歷程上保持工件均值x和標準差σ值穩(wěn)定不變的性能。圖5-42工藝過程穩(wěn)定性分析圖三、工藝過程的點圖分析1.工藝過程的穩(wěn)定性工藝過程的432.點圖的基本形式

點圖的基本形式是由小樣本均值x

的點圖和小樣本極差R的點圖聯(lián)合組成的x

、R點圖，如圖所示。圖5-43x、R點圖a)x點圖b)R點圖2.點圖的基本形式點圖的基本形式是由小樣本均值x44

x～N(μ,σ2/n)

也就是說，樣本均值x的分散范圍為

（μ±3σ√n）。

數(shù)理統(tǒng)計學已經證明，樣本極差R近似服從正態(tài)分布，即有：

(R

～N(R，σ2)

這就是說，樣本極差R的分散范圍為(R±3σR)。到此，x-R點圖上的上、下控制限的位置就可以確定了。3.x、R點圖上、下控制限的確定Rx～N(μ,σ2/n)

也就454.點圖的正常波動與異常波動正常波動與異常波動的標志正常波動異常波動1.沒有點子超出控制線2.大部分點子在中線上下波動，小部分在控制線附近

3.點子沒有明顯的規(guī)律性1.有點子超出控制線2.點子密集在中線下下附近3.點子密集在控制線附近4.連續(xù)7點以上出現(xiàn)在中線一側5.連續(xù)11點中有10點出現(xiàn)在中線一側6.連續(xù)14點中有12點以上出現(xiàn)在中線一側7.連續(xù)17點中有14點以上出現(xiàn)在中線一側8.連續(xù)20點中有16點以上出現(xiàn)在中線一側9.點子有上升或下降傾向10.點子有周期性波動4.點圖的正常波動與異常波動正常波動與異常波動的標志正常46第三節(jié)機械加工表面質量一、機械加工表面質量對機器使用性能的影響1.表面質量對耐磨性的影響(1)表面粗糙度對耐磨性的影響圖5-44摩擦副的磨損過程圖5-45表面粗糙度與初期磨損量的關系第三節(jié)機械加工表面質量一、機械加工表面質量對機器使用性能47(2)表面冷作硬化對耐磨性的影響

加工表面的冷作硬化，使摩擦副表面層金屬的顯微硬度提高，故一般可使耐磨性提高。但也不是冷作硬化程度愈高耐磨性就愈高，這是因為過分的冷作硬化將引起金屬組織過度疏松，甚至出現(xiàn)裂紋和表層金屬的剝落，使耐磨性下降。如果表面層的金相組織發(fā)生變化，其表層硬度相應地也隨之發(fā)生變化，影響耐磨性。(2)表面冷作硬化對耐磨性的影響加工表面的冷作硬48

金屬受交變載荷作用后產生的疲勞破壞往往發(fā)生在零件表面或表面冷硬層下面，因此零件的表面質量對疲勞強度影響較大。

(1)表面粗糙度對疲勞強度的影響

(2)殘余應力、冷作硬化對疲勞強度的影響2.表面質量對疲勞強度的影響金屬受交變載荷作用后產生的疲勞破壞往往發(fā)生在零件表面493.表面質量對耐蝕性的影響

零件的耐蝕性在很大程度上取決于表面粗糙度。表面粗糙度值愈大，則凹谷中聚積腐蝕性物

質就愈多，抗蝕性就愈差。

表面層的殘余拉應力會產生應力腐蝕開裂，降低零件的耐蝕性，而殘余壓應力則能防止應力

腐蝕開裂。3.表面質量對耐蝕性的影響零件的耐蝕504.表面質量對配合質量的影響

表面粗糙度值的大小將影響配合表面的配合質量。對于間隙配合，表面粗糙度值大會使磨損加大，間隙增大，破壞了要求的配合性質。對于過盈配合，裝配過程中一部分表面凸峰被擠平，實際過盈量減小，降低了配合件間的聯(lián)接強度。4.表面質量對配合質量的影響表面粗糙度值51二、影響表面粗糙度的因素1.切削加工影響表面粗糙度的因素

(1)刀具幾何形狀的復映刀具相對于工件作進給運動時，在加工表面留下了切削層殘留面積，其形狀是刀具幾何形狀的復映。圖5-46車削時工件表面的殘留面積二、影響表面粗糙度的因素1.切削加工影響表面粗糙度的因素52

切削加工后表面粗糙度的實際輪廓之所以與純幾何因素所形成的理論輪廓有較大的差異，主要是由于切削過程塑性變形的影響。(2)工件材料的性質

切削加工后表面粗糙度的實際輪廓之所以與純幾何因素所形53(3)切削用量

切削速度對表面粗糙度的影響很大。加工塑性材料時，若切削速度處在產生積屑瘤和鱗刺的范圍內，加工表面將很粗糙。圖5-47加工塑性材料時切削速度對表面粗糙度的影響(3)切削用量切削速度對表面粗糙度的影響很大。加542.磨削加工影響表面粗糙度的因素(1)砂輪的粒度(2)砂輪的硬度(3)砂輪的修整(4)磨削速度(5)磨削徑向進給量與光磨次數(shù)(6)工件圓周進給速度與軸向進給量(7)冷卻潤滑液2.磨削加工影響表面粗糙度的因素(1)砂輪的粒度55

(1)冷作硬化及其評定參數(shù)

機械加工過程中因切削力作用產生的塑性變形，使晶格扭曲、畸變，晶粒間產生剪切滑移，晶粒被拉長和纖維化，甚至破碎，這些都會使表面層金屬的硬度和強度提高，這種現(xiàn)象稱為冷作硬化(或稱為強化)。

(2)影響冷作硬化的主要因素

1)刀具的影響

2)切削用量的影響

3)加工材料的影響三、影響加工表面層物理力學性能的因素1.表面層冷作硬化(1)冷作硬化及其評定參數(shù)三、影響加工表面層物562.表面層材料金相組織變化(1)磨削燒傷當被磨工件表面層溫度達到相變溫度以上時，表層金屬發(fā)生金相組織的變化，使表層金屬強度、硬度降低，并伴隨有殘余應力產生，甚至出現(xiàn)微觀裂紋，這種現(xiàn)象稱為磨削燒傷。

1)回火燒傷

2)淬火燒傷

3)退火燒傷2.表面層材料金相組織變化(1)磨削燒傷57(2)改善磨削燒傷的途徑磨削熱是造成磨削燒傷的根源，故改善磨削燒傷有兩個途徑：一是盡可能地減少磨削熱的產生；二是改善冷卻條件，盡量使產生的熱量少傳入工件。

1)正確選擇砂輪

2)合理選擇磨削用量

3)改善冷卻條件2.表面層材料金相組織變化(2)改善磨削燒傷的途徑2.表面層材料金相組織583.表面層殘余應力1)切削時在加工表面金屬層內有塑性變形發(fā)生，使表層金屬的比體積加大，由于塑性變形只在表層金屬中產生，而表層金屬比體積增大，體積膨脹，不可避免地要受到與它相連的里層金屬的阻止，因此就在表面金屬層產生了殘余壓應力，而在里層金屬中產生殘余拉應力。(1)產生殘余應力的原因3.表面層殘余應力1)切削時在加工表面金屬層內有592)切削加工中，切削區(qū)會有大量的切削熱產生圖5-49由于切削熱在表層金屬產生殘余拉應力的分析圖(1)產生殘余應力的原因2)切削加工中，切削區(qū)會有大量的切削熱產生圖5-49由于603)不同的金相組織具有不同的密度(ρ馬氏體=7.75t/m3，ρ奧氏體=7.96t/m3，ρ鐵素體=7.88t/m3，ρ珠光體=7.78t/m3)，亦即具有不同的比體積。(1)產生殘余應力的原因3)不同的金相組織具有不同的密度(ρ馬氏體=7.61(2)零件主要工作表面最終工序加工方法的選擇

選擇零件主要工作表面最終工序加工方法，須考慮該零件主要工作表面的具體工作條件和可能的破壞形式。在交變載荷作用下，機器零件表面上的局部微觀裂紋，會因拉應力的作用使原生裂紋擴大，最后導致零件斷裂。從提高零件抵抗疲勞破壞的角度考慮，該表面最終工序應選擇能在該表面產生殘余壓應力的加工方法。(2)零件主要工作表面最終工序加工方法的選擇62

1.機械加工過程中的強迫振動

機械加工中的強迫振動與一般機械中的強迫振動沒有什么區(qū)別，強迫振動的頻率與干擾力的頻率相同或是它的倍數(shù)。強迫振動的振源有來自機床內部的機內振源和來自機床外部的機外振源兩大類。第四節(jié)機械加工過程中的振動一、機械加工過程中的強迫振動1.機械加工過程中的強迫振動第四節(jié)機械加工過632.機械加工過程中強迫振源的查找方法圖5-50振動信號的時間歷程圖和頻譜圖

第一步可對在加工現(xiàn)場拾取的振動信號(見圖a)進行頻譜分析，以確定強迫振動的頻率成分(如圖b中的f1、f2)；第二步對機床加工中所有可能出現(xiàn)的強迫振源頻率進行估算，列出振源頻率數(shù)據表備查；第三步將經過頻譜分析得到的強迫振動的頻率與振源頻率數(shù)據表進行比較，找出產生強迫振動的振源；第四步通過試驗來驗證上面所找的振源是否正確。2.機械加工過程中強迫振源的查找方法圖5-50振動信號的641)機械加工中的自激振動是在沒有周期性外力(相對于切削過程而言)干擾下所產生的振動運動，這一點與強迫振動有原則區(qū)別。

2)自激振動的頻率接近于系統(tǒng)的某一固有頻率，或者說，顫振頻率取決于振動系統(tǒng)的固有特性。這一點與強迫振動根本不同，強迫振動的頻率取決于外界干擾力的頻率。

3)自由振動受阻尼作用將迅速衰減，而自激振動卻不因有阻尼存在而衰減為零。二、機械加工過程中的自激振動(顫振)1.機械加工過程中的自激振動1)機械加工中的自激振動是在沒有周期性外力(相對于652.機械加工過程中產生自激振動的條件

如果在一個振動周期內，振動系統(tǒng)從電動機獲得的能量大于振動系統(tǒng)對外界做功所消耗的能量，若兩者之差剛好能克服振動時阻尼所消耗的能量，則振動系統(tǒng)將有等幅振動運動產生。圖5-53車削外圓單自由度振動系統(tǒng)模型2.機械加工過程中產生自激振動的條件如663.機械加工過程中自激振動的激振機理

在金屬切削過程中，除極少數(shù)情況外，刀具總是部分地或完全地在帶有波紋的表面上進行切削的。首先來研究車刀作徑向切削的情況，此時車刀只作橫向進給，車刀將完全地在工件前一轉切削時留下的波紋表面上進行切削，如圖所示。(1)振紋再生原理圖5-54自由正交切削3.機械加工過程中自激振動的激振機理在金屬切削67(2)振型藕合原理圖5-57振型耦合型顫振原理示意圖實際振動系統(tǒng)一般都是多自由度系統(tǒng)。3.機械加工過程中自激振動的激振機理(2)振型藕合原理圖5-57振型耦合型顫振原理示意圖實際68三、控制機械加工振動的途徑1.消除或減弱產生振動的條件(1)消除或減弱產生強迫振動的條件1)減小機內外干擾力2)調整振源頻率3)采取隔振措施三、控制機械加工振動的途徑1.消除或減弱產生振動的條件(169(2)消除或減弱產生自激振動的條件1)減小重疊系數(shù)2)減小切削剛度3)增加切削阻尼1.消除或減弱產生振動的條件(2)消除或減弱產生自激振動的條件1.消除或減弱產生振動的70(3)調整振動系統(tǒng)小剛度主軸的位置圖5-60削扁錘桿1.消除或減弱產生振動的條件(3)調整振動系統(tǒng)小剛度主軸的位置圖5-60削扁錘桿1.71(1)高工藝系統(tǒng)的剛度

提高工藝系統(tǒng)薄弱環(huán)節(jié)的剛度，可以有效地提高機床加工系統(tǒng)的穩(wěn)定性。增強聯(lián)接結合面的接觸剛度、對滾動軸承施加預載荷、加工細長工件外圓時采用中心架或跟刀架、鏜孔時對鏜桿設置鏜套等措施，都可以提高工藝系統(tǒng)的剛度。

(2)增大工藝系統(tǒng)的阻尼

工藝系統(tǒng)的阻尼主要來自零件材料的內阻尼、結合面上的摩擦阻尼以及其它附加阻尼。2.工藝系統(tǒng)的動態(tài)特性(1)高工藝系統(tǒng)的剛度

提高工藝系統(tǒng)薄弱環(huán)節(jié)723.各種消振減振裝置(1)動力式減振器

圖5-62動力式減振器1—橡皮圈2—橡皮墊3—主振系統(tǒng)質量m1

4—彈簧阻尼元件5—附加質量m1

3.各種消振減振裝置(1)動力式減振器73(2)摩擦式減振器圖5-63裝在車床尾座上的摩擦減振器1—后頂尖2—填料圈3—尾座套筒3.各種消振減振裝置(2)摩擦式減振器圖5-63裝在車床尾座上的摩擦減振器74(3)沖擊式減振器圖5-64沖擊式減振鏜桿和鏜刀3.各種消振減振裝置(3)沖擊式減振器圖5-64沖擊式減振鏜桿和鏜刀3.各種75第五章機械制造質量分析與控制第一節(jié)機械加工精度第二節(jié)工藝過程的統(tǒng)計分析第三節(jié)機械加工表面質量第四節(jié)機械加工過程中的振動第五章機械制造質量分析與控制第一節(jié)機械加工精度第二節(jié)工761.加工精度與加工誤差

所謂加工精度是指零件加工后的實際幾何參數(shù)(尺寸、形狀和位置)與理想幾何參數(shù)的符合程度。實際值愈接近理想值，加工精度就愈高。實際加工不可能把零件做得與理想零件完全一致，總會有大小不同的偏差，零件加工后的實際幾何參數(shù)對理想幾何參數(shù)的偏離程度，稱為加工誤差。第一節(jié)機械加工精度一、概述1.加工精度與加工誤差所謂加工精度是指零件加工后772.加工經濟精度圖5-2加工成本與加工誤差之間的關系2.加工經濟精度圖5-2加工成本與加工誤差之間的關系783.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)(簡稱工藝系統(tǒng))會有各種各樣的誤差產生，這些誤差在各種不同的具體工作條件下都會以各種不同的方式(或擴大、或縮小)反映為工件的加工誤差。工藝系統(tǒng)的誤差是“因”，是根源；工件的加工誤差是“果”，是表現(xiàn)；因此，我們把工藝系統(tǒng)的誤差稱為原始誤差。3.原始誤差由機床、夾具、刀具和工件組成的機械加工工794.誤差敏感方向的概念圖5-3由δz引起的加工誤差

原始誤差所引起的切削刃與工件間的相對位移，如果產生在加工表面的法線方向，則對加工誤差有直接的影響；如果產生在加工表面的切線方向上，就可以忽略不計。我們把加工表面的法向稱之為誤差的敏感方向。4.誤差敏感方向的概念圖5-3由δz引起的加工誤差80

分析計算法是在掌握各原始誤差對加工精度影響規(guī)律的基礎上，分析工件加工中所出現(xiàn)的誤差可能是哪一個或哪幾個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系，進而通過估算來確定工件的加工誤差的大小，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加工得到的幾何參數(shù)進行實際測量，然后運用數(shù)理統(tǒng)計學方法對這些測試數(shù)據進行分析處理，找出工件加工誤差的規(guī)律和性質，進而控制加工質量。分析計算法主要是在對單項原始誤差進行分析計算的基礎上進行的，統(tǒng)計分析法則是對有關的原始誤差進行綜合分析的基礎上進行的。5.研究機械加工精度的方法分析計算法是在掌握各原始誤差對加工精度81二、工藝系統(tǒng)幾何誤差1.機床的幾何誤差

加工中刀具相對于工件的成形運動一般都是通過機床完成的，因此，工件的加工精度在很大程度上取決于機床的精度。機床制造誤差對工件加工精度影響較大的有：主軸回轉誤差、導軌誤差和傳動鏈誤差。機床的磨損將使機床工作精度下降。二、工藝系統(tǒng)幾何誤差1.機床的幾何誤差加工中刀82(1)定尺寸刀具(如鉆頭、鉸刀、鏜刀塊、孔拉刀、絲錐、板牙、鍵槽銑刀等)的尺寸和形狀誤差

(2)成形刀具(如成形車刀、成形銑刀、模數(shù)銑刀等)的形狀誤差

(3)展成刀具(如齒輪滾動、插齒刀、花鍵滾刀等)切削刃的形狀及有關尺寸，以及其安裝、調整不正確

(4)一般刀具(如普通車刀、單刃鏜刀、面銑刀、刨刀等)的制造誤差2.刀具的幾何誤差(1)定尺寸刀具(如鉆頭、鉸刀、鏜刀塊、孔拉刀83

夾具的作用是使工件相對于刀具和機床具有正確的位置，因此夾具的制造誤差對工件的加工精度(特別是位置精度)有很大影響。3.夾具的幾何誤差圖5-10工件在夾具中裝夾示意夾具的作用是使工件相對于刀具和機床具有正確的位置84

試切法調整廣泛用在單件、小批生產中。這種調整方式產生調整誤差的來源有3個方面：

(1)度量誤差

(2)加工余量的影響

(3)微進給誤差三、調整誤差1.試切法調整試切法調整廣泛用在單件、小批生產中。這種調整方式85

在大批大量生產中廣泛應用行程擋塊、靠模、凸輪等機構保證加工精度。這時候，這些機構的制造精度和調整，以及與它們配合使用的離合器、電氣開關、控制閥等的靈敏度就成了影響誤差的主要因素。2.按定程機構調整在大批大量生產中廣泛應用行程擋塊、靠模86

在大批大量生產中用多刀加工時，常用專門樣件來調整切削刃間的相對位置。如活塞環(huán)槽半精車和精車時就是如此。當工件形狀復雜，尺寸和重量都比較大的時候，利用樣件進行調整就太笨重，且不經濟，這時可以采用樣板對刀。3.按樣件或樣板調整在大批大量生產中用多刀加工時，常用專門樣件來調整87

機械加工工藝系統(tǒng)在切削力、夾緊力、慣性力、重力、傳動力等的作用下，會產生相應的變形，從而破壞了刀具和工件之間的正確的相對位置，使工件的加工精度下降。四、工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差1.基本概念圖5-12受力變形對工件精度的影響

a)車長軸b)磨內孔機械加工工藝系統(tǒng)在切削力、夾緊力、慣88

工藝系統(tǒng)中如果工件剛度相對于機床、刀具、夾具來說比較低，在切削力的作用下，工件由于剛性不足而引起的變形對加工精度的影響就比較大，其最大變形量可按材料力學有關公式估算。2.工件剛度工藝系統(tǒng)中如果工件剛度相對于機床、刀具89

外圓車刀在加工表面法線（y）方向上的剛度很大，其變形可以忽略不計。鏜直徑較小的內孔，刀桿剛度很差，刀桿受力變形對孔加工精度就有很大影響。3.刀具剛度外圓車刀在加工表面法線（y）方向上的剛度很大，其90(1)機床部件剛度

圖5-14車床部件靜剛度的測定

1—心軸2、3、6—千分表

4—測力環(huán)5—螺旋加力器4.機床部件剛度圖5-15車床刀架部件的剛度曲線1—加載曲線2—卸載曲線(1)機床部件剛度圖5-14車床部件靜剛度的測定91(2)影響機床部件剛度的因素

由于零件表面存在宏觀幾何形狀誤差和微觀幾何形狀誤差，結合面的實際接觸面積只是名義接觸面積的一小部分(圖所示)，在外力作用下，實際接觸區(qū)的接觸應力很大，產生了較大的接觸變形。1)結合面接觸變形的影響圖5-16兩零件結合面間的接觸情況4.機床部件剛度(2)影響機床部件剛度的因素由于零件表面存在宏922)摩擦力的影響圖5-17摩擦力對機床部件剛度的影響4.機床部件剛度2)摩擦力的影響圖5-17摩擦力對機床部件剛度的影響4.93

3)低剛度零件的影響在機床部件中，個別薄弱零件對剛度的影響很大。

4)間隙的影響機床部件在受力作用時，首先消除零件間在受力作用方向上的間隙，這會使機床部件產生相應的位移。4.機床部件剛度3)低剛度零件的影響4.機床部件剛度94(1)由于工藝系統(tǒng)剛度變化引起的誤差5.工藝系統(tǒng)剛度及其對加工精度的影響圖5-18車削外圓時工藝系統(tǒng)受力變形對加工精度的影響(1)由于工藝系統(tǒng)剛度變化引起的誤差5.工藝系統(tǒng)剛度及其對加95(2)由于切削力變化引起的誤差

在加工過程中，由于工件的加工余量發(fā)生變化、工件材質不均等因素引起的切削力變化，使工藝系統(tǒng)變形發(fā)生變化，從而產生加工誤差。圖5-19毛坯形狀誤差的復映5.工藝系統(tǒng)剛度及其對加工精度的影響(2)由于切削力變化引起的誤差在加工96(3)由于夾緊變形引起的誤差(4)其他作用力的影響除上述因素外，重力、慣性力、傳動力等也會使工藝系統(tǒng)的變形發(fā)生變化，引起加工誤差。

圖5-21夾緊力引起的加工誤差a)夾緊后b)鏜孔后c)放松后d)加過渡環(huán)后夾緊5.工藝系統(tǒng)剛度及其對加工精度的影響(3)由于夾緊變形引起的誤差(4)其他作用力的影響97(1)提高工藝系統(tǒng)剛度

1)提高工件和刀具的剛度

2)提高機床剛度

3)采用合理的裝夾方式和加工方式

(2)減小切削力及其變化合理地選擇刀具材料、增大前角和主偏角、對工件材料進行合理的熱處理以改善材料的加工性能等，都可使切削力減小。6.減小工藝系統(tǒng)受力變形的途徑(1)提高工藝系統(tǒng)剛度6.減小工藝系統(tǒng)受力變形的981)切削熱切削熱對工件加工精度的影響最為直接。

2)摩擦熱和能量損耗工藝系統(tǒng)因運動副(如齒輪副、軸承副、導軌副、螺母絲杠副、離合器等)相對運動所生摩擦熱和因動力源(如電動機、液壓系統(tǒng)等)工作時的能量損耗而發(fā)熱。

3)派生熱源工藝系統(tǒng)內部的部分熱量通過切屑、切削液、潤滑液等帶到機床其它部位，使系統(tǒng)產生熱變形。五、工藝系統(tǒng)受熱變形引起的誤差1.工藝系統(tǒng)的熱源(1)內部熱源內部熱源來自工藝系統(tǒng)內部，其熱量主要是以熱傳導的形式傳遞的。1)切削熱切削熱對工件加工精度的影響最為直接99

(2)外部熱源外部熱源來自工藝系統(tǒng)外部。

1)環(huán)境溫度以對流傳熱為主要傳遞形式的環(huán)境溫度的變化(如氣溫的變化，人造冷、熱風，地基溫度的變化等)影響工藝系統(tǒng)的受熱均勻性，從而影響工件的加工精度。

2)輻射熱以輻射傳熱為傳遞形式的輻射熱(如陽光、燈光照明、取暖設備、人體溫度等)因其對工藝系統(tǒng)輻射的單面性或局部性而使工藝系統(tǒng)的熱變形發(fā)生變化，從而影響工件的加工精度。(2)外部熱源外部熱源來自工藝系統(tǒng)外部。1002.工件熱變形對加工精度的影響

工件在機械加工中所產生的熱變形，主要是由切削熱引起的。

(1)工件均勻受熱在加工像軸類等一些形狀簡單的工件時，如果工件處在相對比較穩(wěn)定的溫度場中，此時就認為工件是均勻受熱。

(2)工件不均勻受熱在銑、刨、磨平面時，工件單面受切削熱作用，上下表面之間形成溫差△θ，導致工件向上凸起，凸起部分被工具切去，加工完畢冷卻后，加工表面就產生了中凹，造成了幾何形狀誤差。2.工件熱變形對加工精度的影響工件在機械加工中1013.刀具熱變形對加工精度的影響

刀具熱變形的熱源主要是切削熱。圖5-25車刀的熱變形曲線3.刀具熱變形對加工精度的影響刀具熱變形的熱源主1024.機床熱變形對加工精度的影響

由于機床熱源分布的不均勻、機床結構的復雜性以及機床工作條件的變化很大等原因，機床各個部件的溫升是不相同的，甚至同一個零件的各個部分的溫升也有差異，這就破壞了機床原有的相互位置關系。圖5-26車床的熱變形4.機床熱變形對加工精度的影響由于機床熱源1035.減小工藝系統(tǒng)熱變形的途徑(1)減少發(fā)熱和隔熱(2)改善散熱條件(3)均衡溫度場(4)改進機床結構(5)加快溫度場的平衡(6)控制環(huán)境溫度5.減小工藝系統(tǒng)熱變形的途徑(1)減少發(fā)熱和隔熱104

沒有外力作用而存在于零件內部的應力，稱為內應力。工件上一旦產生內應力之后，就會使工件金屬處于一種高能位的不穩(wěn)定狀態(tài)，它本能地要向低能位的穩(wěn)定狀態(tài)轉化，并伴隨有變形發(fā)生，從而使工件喪失原有的加工精度。六、內應力重新分布引起的誤差1.基本概念沒有外力作用而存在于零件內部的應力，稱1052.內應力的產生

在鑄、鍛、焊、熱處理等工序中由于工件壁厚不均、冷卻不均、金相組織的轉變等原因，使工件產生內應力。(1)熱加工中內應力的產生圖5-32鑄件因內應力而引起的變形2.內應力的產生在鑄、鍛、焊、熱處理等工序中由于106(2)冷校直產生的內應力圖5-33校直引起的內應力2.內應力的產生(2)冷校直產生的內應力圖5-33校直引起的內應力2.內1073.減小內應力變形誤差的途徑(1)改進零件結構在設計零件時，盡量做到壁厚均勻，結構對稱，以減少內應力的產生。

(2)增設消除內應力的熱處理工序鑄件、鍛件、焊接件在進入機械加工之前，應進行退火、回火等熱處理，加速內應力變形的進程；對箱體、床身、主軸等重要零件，在機械加工工藝中尚需適當按排時效處理工序。

(3)合理安排工藝過程粗加工和精加工宜分階段進行，使工件在粗加工后有一定的時間來松弛內應力。3.減小內應力變形誤差的途徑(1)改進零件結構1081.減小原始誤差2.轉移原始誤差3.均分原始誤差4.均化原始誤差5.誤差補償七、提高加工精度的途徑1.減小原始誤差七、提高加工精度的途徑109

在順序加工一批工件中，其大小和方向皆不變的誤差，稱為常值系統(tǒng)性誤差。在順序加工一批工件中，其大小和方向遵循某一規(guī)律變化的誤差，稱為變值系統(tǒng)性誤差。第二節(jié)工藝過程的統(tǒng)計分析一、誤差統(tǒng)計性質的分類在順序加工一批工件中，其大小和方向皆不變1101.正態(tài)分布的基本概念二、工藝過程的分布圖分析(1)正態(tài)分布的數(shù)學模型、特征參數(shù)和特殊點圖5-36正態(tài)分布曲線的特殊點其概率密度方程為：1.正態(tài)分布的基本概念二、工藝過程的分布圖分析(1)正態(tài)分111

該方程有兩個特征參數(shù)，一為算術平均值x，另一為均方根偏差(標準差)σ：式中xi——工件尺寸；

n——工件總數(shù)。該方程有兩個特征參數(shù)，一為算術平均值x，另一為均方根112(2)標準正態(tài)分布

x=0、σ=1的正態(tài)分布稱為標準正態(tài)分布，其概率密度可寫為：(2)標準正態(tài)分布x=0、σ=1的正態(tài)分布稱為標準113(3)工件尺寸在某區(qū)間內的概率圖5-38工件尺寸概率分布

生產上感興趣的問題往往不是工件為某一尺寸的概率是多大，而是加工工件尺寸落在某一個區(qū)間(x1≤x≤x2)內的概率是多大。(3)工件尺寸在某區(qū)間內的概率圖5-38工件尺寸概率分布1142.機械制造中常見的誤差分布規(guī)律

圖5-40機械加工誤差分布規(guī)律a)正態(tài)分布b)平頂分布c)雙峰分布d)偏態(tài)分布2.機械制造中常見的誤差分布規(guī)律圖5115(1)實際分布曲線符合正態(tài)分布，6σ≤T且分散中心與公差帶中心重合

(2)實際分布曲線符合正態(tài)分布，6σ≤T，但分散中心與公差帶中心不重合

(3)實際分布曲線符合正態(tài)分布，6σ＞T，且分散中心與公差帶中心不重合

(4)實際分布曲線不符合正態(tài)分布，而呈平頂分布

(5)實際分布曲線不符合正態(tài)分布，而呈偏態(tài)分布

(6)雙峰或多峰分布2.機械制造中常見的誤差分布規(guī)律(1)實際分布曲線符合正態(tài)分布，6σ≤T且分散中心與116(1)樣本容量的確定(2)樣本數(shù)據的測量(3)異常數(shù)據的剔除(4)實際分布圖的繪制(5)理論分布圖的繪制(6)工藝過程的分析3.工藝過程的分布圖分析(1)樣本容量的確定3.工藝過程的分布圖分析117三、工藝過程的點圖分析1.工藝過程的穩(wěn)定性

工藝過程的穩(wěn)定性是指工藝過程在時間歷程上保持工件均值x和標準差σ值穩(wěn)定不變的性能。圖5-42工藝過程穩(wěn)定性分析圖三、工藝過程的點圖分析1.工藝過程的穩(wěn)定性工藝過程的1182.點圖的基本形式

點圖的基本形式是由小樣本均值x

的點圖和小樣本極差R的點圖聯(lián)合組成的x

、R點圖，如圖所示。圖5-43x、R點圖a)x點圖b)R點圖2.點圖的基本形式點圖的基本形式是由小樣本均值x119

x～N(μ,σ2/n)

也就是說，樣本均值x的分散范圍為

（μ±3σ√n）。

數(shù)理統(tǒng)計學已經證明，樣本極差R近似服從正態(tài)分布，即有：

(R

～N(R，σ2)

這就是說，樣本極差R的分散范圍為(R±3σR)。到此，x-R點圖上的上、下控制限的位置就可以確定了。3.x、R點圖上、下控制限的確定Rx～N(μ,σ2/n)

也就1204.點圖的正常波動與異常波動正常波動與異常波動的標志正常波動異常波動1.沒有點子超出控制線2.大部分點子在中線上下波動，小部分在控制線附近

3.點子沒有明顯的規(guī)律性1.有點子超出控制線2.點子密集在中線下下附近3.點子密集在控制線附近4.連續(xù)7點以上出現(xiàn)在中線一側5.連續(xù)11點中有10點出現(xiàn)在中線一側6.連續(xù)14點中有12點以上出現(xiàn)在中線一側7.連續(xù)17點中有14點以上出現(xiàn)在中線一側8.連續(xù)20點中有16點以上出現(xiàn)在中線一側9.點子有上升或下降傾向10.點子有周期性波動4.點圖的正常波動與異常波動正常波動與異常波動的標志正常121第三節(jié)機械加工表面質量一、機械加工表面質量對機器使用性能的影響1.表面質量對耐磨性的影響(1)表面粗糙度對耐磨性的影響圖5-44摩擦副的磨損過程圖5-45表面粗糙度與初期磨損量的關系第三節(jié)機械加工表面質量一、機械加工表面質量對機器使用性能122(2)表面冷作硬化對耐磨性的影響

加工表面的冷作硬化，使摩擦副表面層金屬的顯微硬度提高，故一般可使耐磨性提高。但也不是冷作硬化程度愈高耐磨性就愈高，這是因為過分的冷作硬化將引起金屬組織過度疏松，甚至出現(xiàn)裂紋和表層金屬的剝落，使耐磨性下降。如果表面層的金相組織發(fā)生變化，其表層硬度相應地也隨之發(fā)生變化，影響耐磨性。(2)表面冷作硬化對耐磨性的影響加工表面的冷作硬123

金屬受交變載荷作用后產生的疲勞破壞往往發(fā)生在零件表面或表面冷硬層下面，因此零件的表面質量對疲勞強度影響較大。

(1)表面粗糙度對疲勞強度的影響

(2)殘余應力、冷作硬化對疲勞強度的影響2.表面質量對疲勞強度的影響金屬受交變載荷作用后產生的疲勞破壞往往發(fā)生在零件表面1243.表面質量對耐蝕性的影響

零件的耐蝕性在很大程度上取決于表面粗糙度。表面粗糙度值愈大，則凹谷中聚積腐蝕性物

質就愈多，抗蝕性就愈差。

表面層的殘余拉應力會產生應力腐蝕開裂，降低零件的耐蝕性，而殘余壓應力則能防止應力

腐蝕開裂。3.表面質量對耐蝕性的影響零件的耐蝕1254.表面質量對配合質量的影響

表面粗糙度值的大小將影響配合表面的配合質量。對于間隙配合，表面粗糙度值大會使磨損加大，間隙增大，破壞了要求的配合性質。對于過盈配合，裝配過程中一部分表面凸峰被擠平，實際過盈量減小，降低了配合件間的聯(lián)接強度。4.表面質量對配合質量的影響表面粗糙度值126二、影響表面粗糙度的因素1.切削加工影響表面粗糙度的因素

(1)刀具幾何形狀的復映刀具相對于工件作進給運動時，在加工表面留下了切削層殘留面積，其形狀是刀具幾何形狀的復映。圖5-46車削時工件表面的殘留面積二、影響表面粗糙度的因素1.切削加工影響表面粗糙度的因素127

切削加工后表面粗糙度的實際輪廓之所以與純幾何因素所形成的理論輪廓有較大的差異，主要是由于切削過程塑性變形的影響。(2)工件材料的性質

切削加工后表面粗糙度的實際輪廓之所以與純幾何因素所形128(3)切削用量

切削速度對表面粗糙度的影響很大。加工塑性材料時，若切削速度處在產生積屑瘤和鱗刺的范圍內，加工表面將很粗糙。圖5-47加工塑性材料時切削速度對表面粗糙度的影響(3)切削用量切削速度對表面粗糙度的影響很大。加1292.磨削加工影響表面粗糙度的因素(1)砂輪的粒度(2)砂輪的硬度(3)砂輪的修整(4)磨削速度(5)磨削徑向進給量與光磨次數(shù)(6)工件圓周進給速度與軸向進給量(7)冷卻潤滑液2.磨削加工影響表面粗糙度的因素(1)砂輪的粒度130

(1)冷作硬化及其評定參數(shù)

機械加工過程中因切削力作用產生的塑性變形，使晶格扭曲、畸變，晶粒間產生剪切滑移，晶粒被拉長和纖維化，甚至破碎，這些都會使表面層金屬的硬度和強度提高，這種現(xiàn)象稱為冷作硬化(或稱為強化)。

(2)影響冷作硬化的主要因素

1)刀具的影響

2)切削用量的影響

3)加工材料的影響三、影響加工表面層物理力學性能的因素1.表面層冷作硬化(1)冷作硬化及其評定參數(shù)三、影響加工表面層物1312.表面層材料金相組織變化(1)磨削燒傷當被磨工件表面層溫度達到相變溫度以上時，表層金屬發(fā)生金相組織的變化，使表層金屬強度、硬度降低，并伴隨有殘余應力產生，甚至出現(xiàn)微觀裂紋，這種現(xiàn)象稱為磨削燒傷。

1)回火燒傷

2)淬火燒傷

3)退火燒傷2.表面層材料金相組織變化(1)磨削燒傷132(2)改善磨削燒傷的途徑磨削熱是造成磨削燒傷的根源，故改善磨削燒傷有兩個途徑：一是盡可能地減少磨削熱的產生；二是改善冷卻條件，盡量使產生的熱量少傳入工件。

1)正確選擇砂輪

2)合理選擇磨削用量

3)改善冷卻條件2.表面層材料金相組織變化(2)改善磨削燒傷的途徑2.表面層材料金相組織1333.表面層殘余應力1)切削時在加工表面金屬層內有塑性變形發(fā)生，使表層金屬的比體積加大，由于塑性變形只在表層金屬中產生，而表層金屬比體積增大，體積膨脹，不可避免地要受到與它相連的里層金屬的阻止，因此就在表面金屬層產生了殘余壓應力，而在里層金屬中產生殘余拉應力。(1)產生殘余應力的原因3.表面層殘余應力1)切削時在加工表面金屬層內有1342)切削加工中，切削區(qū)會有大量的切削熱產生圖5-49由于切削熱在表層金屬產生殘余拉應力的