第10章機(jī)械加工質(zhì)量課件

7.1機(jī)械加工質(zhì)量概述第7章機(jī)械加工質(zhì)量分析與控制產(chǎn)品質(zhì)量是企業(yè)的生命線按現(xiàn)代質(zhì)量觀它包括設(shè)計(jì)質(zhì)量、制造質(zhì)量和服務(wù)質(zhì)量零件制造質(zhì)量是保證產(chǎn)品質(zhì)量的基礎(chǔ)加工質(zhì)量指標(biāo)分加工精度和加工表面質(zhì)量加工精度指零件加工后實(shí)際幾何參數(shù)(尺寸、形狀和位置)與理想幾何參數(shù)相符的程度。符合程度愈高，加工精度愈高。實(shí)際值與理想值之差稱為加工誤差。1.7.1機(jī)械加工質(zhì)量概述第7章機(jī)械加工質(zhì)量分析與控制

零件的加工精度包括

尺寸精度、形狀精度、位置精度

通常尺寸精度要求高形位精度要求也越高常用加工誤差的大小來(lái)評(píng)價(jià)加工精度的高低加工誤差越小，加工精度越高獲得加工精度的方法

（1）獲得尺寸精度的方法1）試切法用于單件小批生產(chǎn)2）調(diào)整法用于成批大量生產(chǎn)3）定尺寸刀具法生產(chǎn)率高，刀具制造復(fù)雜4）自動(dòng)控制法切削測(cè)量補(bǔ)償調(diào)整2.零件的加工精度包括常用加工誤差的大小來(lái)評(píng)價(jià)加工精度的高低（2）獲得形狀精度的方法1）軌跡法利用刀尖運(yùn)動(dòng)軌跡形成工件表面形狀2）成形刀具法由刀刃的形狀形成工件表面形狀3）展成法由切削刃包絡(luò)面形成工件表面形狀（3）獲得相互位置精度的方法主要由機(jī)床精度、夾具精度和工件的裝夾精度來(lái)保證

本章學(xué)習(xí)目的：

了解各種因素對(duì)加工精度的影響規(guī)律，找出提高加工精度的途徑，以保證零件的加工質(zhì)量。3.（2）獲得形狀精度的方法（3）獲得相互位置精度的方法本章學(xué)7.1.1影響加工精度的因素原始誤差

零件加工的誤差是由于工件與刀具在切削過(guò)程中相互位置發(fā)生變動(dòng)而造成。工件和刀具安裝在夾具和機(jī)床上，工件、刀具、夾具、機(jī)床構(gòu)成了一個(gè)完整的工藝系統(tǒng)。工藝系統(tǒng)的種種誤差，是造成零件加工誤差的根源，故稱之為原始誤差。4.7.1.1影響加工精度的因素原始誤差4.

原始誤差

加工前誤差加工中誤差加工后誤差調(diào)整誤差機(jī)床誤差刀具制造誤差?yuàn)A具誤差加工原理誤差工件裝夾誤差工藝系統(tǒng)受力變形刀具磨損殘余應(yīng)力引起變形測(cè)量誤差工藝系統(tǒng)熱變形5.原始誤差加工前誤差加工中誤差加工后誤差調(diào)整誤差機(jī)床誤差刀7.1.2機(jī)械加工表面質(zhì)量對(duì)機(jī)器性能的影響1.表面質(zhì)量對(duì)耐磨性的影響：粗糙度的影響、冷作硬化的影響、表面紋理的影響2.表面質(zhì)量對(duì)零件疲勞強(qiáng)度的影響3.表面質(zhì)量對(duì)抗腐蝕性能的影響4.表面質(zhì)量對(duì)配合性質(zhì)的影響7.1.2研究機(jī)械加工質(zhì)量的方法1.因素分析法2.統(tǒng)計(jì)分析法6.7.1.2機(jī)械加工表面質(zhì)量對(duì)機(jī)器性能的影響1.表面質(zhì)量對(duì)耐7.２.工藝系統(tǒng)的幾何誤差

7.2.1加工原理誤差

近似的成形運(yùn)動(dòng)或刃形所產(chǎn)生的誤差，多為形狀誤差7.2.2機(jī)床的幾何誤差

1機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)誤差①主軸回轉(zhuǎn)誤差概念主軸回轉(zhuǎn)時(shí)實(shí)際回轉(zhuǎn)軸線與理想回轉(zhuǎn)軸線的偏移量

三種基本形式：

a.純徑向跳動(dòng)b.純角度擺動(dòng)c.軸向竄動(dòng)

7.7.２.工藝系統(tǒng)的幾何誤差7.2.1加工原理誤差7.②影響主軸回轉(zhuǎn)精度的主要因素

軸承本身誤差、軸承間隙、軸承間同軸度誤差，各段軸頸、軸孔的同軸度誤差主軸系統(tǒng)的剛度和熱變形等。

但它們對(duì)主軸回轉(zhuǎn)精度的影響大小隨加工方式而不同8.②影響主軸回轉(zhuǎn)精度的主要因素8.主軸采用滑動(dòng)軸承的車床類，主軸受力方向一定，主軸頸圓度誤差影響較大，軸承內(nèi)徑圓度誤差沒(méi)影響鏜床主軸受力隨鏜刀旋轉(zhuǎn)方向不斷變化軸承孔誤差影響大9.主軸采用滑動(dòng)軸承的車床類，主軸受力方向一定，主軸頸鏜床主軸受滾動(dòng)軸承結(jié)構(gòu)復(fù)雜，影響主軸精度因素也較復(fù)雜除軸承本身精度外，與配合件精度有很大關(guān)系如主軸軸頸、支承座孔等精度10.滾動(dòng)軸承結(jié)構(gòu)復(fù)雜，影響主軸精度因素也較復(fù)雜除軸承本身精度外，產(chǎn)生軸向竄動(dòng)主要原因是主軸軸肩端面和軸承承載端面對(duì)主軸回轉(zhuǎn)軸線有垂直度誤差。主軸不同形式的回轉(zhuǎn)誤差引起的加工誤差不同車床上加工外圓內(nèi)孔時(shí)，主軸徑向跳動(dòng)引起工件圓度和圓柱度誤差，對(duì)工件端面無(wú)影響；

軸向竄動(dòng)對(duì)圓柱表面影響不大，對(duì)端面垂直度平面度影響大，車削螺紋時(shí)會(huì)造成導(dǎo)程的周期性誤差；

純角度擺動(dòng)會(huì)造成車削外圓或內(nèi)孔的錐度誤差；在鏜孔時(shí)，會(huì)使鏜出的孔為橢圓形。11.產(chǎn)生軸向竄動(dòng)主要原因是主軸軸肩端面和軸承承載端面主軸不同形式純角度擺動(dòng)會(huì)造成車削外圓或內(nèi)孔的錐度誤差；在鏜孔時(shí)，若工件進(jìn)給會(huì)使鏜出的孔為橢圓形。（3）提高主軸回轉(zhuǎn)精度的措施提高主軸及支承座孔的加工精度，選用高精度軸承，提高主軸部件裝配精度、預(yù)緊和平衡等，提高主軸回轉(zhuǎn)精度。12.純角度擺動(dòng)會(huì)造成車削外圓或內(nèi)孔的錐度誤差；在鏜孔（3）提高主2.機(jī)床導(dǎo)軌誤差

導(dǎo)軌精度要求主要有以下三方面：

①在水平面內(nèi)的直線度（以臥式車床為例）Δ1將直接反映在工件加工表面法線方向（誤差敏感方向）上，誤差ΔR=Δ1，對(duì)加工精度影響最大。刀尖在水平面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)軌跡造成工件軸向形狀誤差。13.2.機(jī)床導(dǎo)軌誤差Δ1將直接反映在工件加工表面法線方向（誤差②在垂直面內(nèi)的直線度

Δ２對(duì)工件的尺寸和形狀誤差影響比Δ1小得多對(duì)臥式車床ΔR≈Δ22/D若設(shè)Δ2=

0.1mm,D=40mm，則ΔR

=0.00025mm，影響可忽略不計(jì)。而對(duì)平面磨床、龍門刨床誤差將直接反映在工件上。14.②在垂直面內(nèi)的直線度對(duì)臥式車床ΔR≈Δ22/D若設(shè)Δ導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)的直線度的特殊情況為斜坡狀，加工的工件軸向形狀為鞍形。15.導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)的直線度的特殊情況為斜坡狀，15.③前后導(dǎo)軌的平行度（扭曲）臥式車床或外圓磨床若前后導(dǎo)軌存在平行度誤差時(shí)，刀具和工件之間相對(duì)位置發(fā)生變化，刀尖運(yùn)動(dòng)軌跡是一條空間曲線，使工件產(chǎn)生形狀誤差。

若扭曲誤差為Δ3,工件誤差ΔR≈(H/B)Δ3，一般車床H/B≈2/3，外圓磨床H/B≈1，誤差對(duì)加工精度影響很大除導(dǎo)軌制造誤差外，導(dǎo)軌的不均勻磨損和安裝質(zhì)量，也是造成導(dǎo)軌誤差的重要因素。導(dǎo)軌磨損是機(jī)床精度下降的主要原因之一?？刹捎媚湍ズ辖痂T鐵、鑲鋼導(dǎo)軌、貼塑導(dǎo)軌、滾動(dòng)導(dǎo)軌導(dǎo)軌表面淬火等措施。16.③前后導(dǎo)軌的平行度（扭曲）除導(dǎo)軌制造誤差外，導(dǎo)軌的不均勻３）機(jī)床傳動(dòng)鏈誤差

指機(jī)床內(nèi)傳動(dòng)鏈?zhǔn)寄﹥啥说膫鲃?dòng)元件間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的誤差，一般用傳動(dòng)鏈末端元件的轉(zhuǎn)角誤差來(lái)衡量。產(chǎn)生的原因是傳動(dòng)鏈中各傳動(dòng)元件的制造誤差、裝配誤差及磨損等。若傳動(dòng)齒輪i在某一時(shí)刻產(chǎn)生轉(zhuǎn)角誤差為Δφi，則它所造成傳動(dòng)鏈末端元件的轉(zhuǎn)角誤差：Δφwi=KiΔφiKi

為該軸到末端元件的總傳動(dòng)比，稱為誤差傳遞系數(shù)，若Ki大于1則誤差被擴(kuò)大；反之，若Ki小于1誤差被縮小。各傳動(dòng)件對(duì)工件精度影響的總和為：

Δφ∑=∑Δφwi=

∑KiΔφi17.３）機(jī)床傳動(dòng)鏈誤差若傳動(dòng)齒輪i在某一時(shí)刻產(chǎn)生轉(zhuǎn)角誤差為減少傳動(dòng)鏈誤差的措施：①盡可能縮短傳動(dòng)鏈，減少傳動(dòng)元件數(shù)目；②盡量采用降速傳動(dòng)，誤差被縮?。虎厶岣邆鲃?dòng)元件、特別是末端元件的制造和裝配精度；④消除傳動(dòng)間隙；⑤采用誤差補(bǔ)償機(jī)構(gòu)或自動(dòng)補(bǔ)償裝置。18.減少傳動(dòng)鏈誤差的措施：①盡可能縮短傳動(dòng)鏈，減少傳動(dòng)元件數(shù)目7.2.3刀具與夾具誤差

1.刀具的幾何誤差

包括刀具切削部、裝夾部的制造誤差及刀具安裝誤差①

定尺寸刀具刀具尺寸精度直接影響工件尺寸精度②成形刀具刀具形狀精度直接影響工件形狀精度③展成刀具刀刃形狀精度會(huì)影響工件加工精度④一般刀具制造精度對(duì)工件加工精度無(wú)直接影響19.7.2.3刀具與夾具誤差①定尺寸刀具刀具尺寸精度2.夾具的幾何誤差

包括夾具制造誤差、安裝誤差及磨損

對(duì)工件尺寸精度和位置精度影響很大3.定位誤差

包括基準(zhǔn)不重合誤差、定位副制造不準(zhǔn)確誤差

直接影響工件的尺寸精度和位置精度20.2.夾具的幾何誤差3.定位誤差20.7.2.4工藝系統(tǒng)調(diào)整誤差

在工序的調(diào)整工作中所存在的誤差即調(diào)整誤差一次調(diào)整后存在的誤差對(duì)這一批零件的影響是不變的。但大批量加工中存在多次調(diào)整，不可能每次完全相同。對(duì)全部零件來(lái)說(shuō)，每次調(diào)整誤差為偶然性誤差。機(jī)床調(diào)整誤差可理解為零件尺寸分布曲線中心的最大偏移量。加工中不產(chǎn)生廢品的條件：Δfb+Δt≤T21.7.2.4工藝系統(tǒng)調(diào)整誤差加工中不產(chǎn)生廢品的21.7.2.4工藝系統(tǒng)調(diào)整誤差

1.試切法加工誤差來(lái)源：測(cè)量誤差、微進(jìn)給機(jī)構(gòu)的位移誤差、最小切削厚度極限2.調(diào)整法加工（1）用定程機(jī)構(gòu)調(diào)整（2）用樣板或樣件調(diào)整器（3）用對(duì)刀裝置或?qū)б{(diào)整22.7.2.4工藝系統(tǒng)調(diào)整誤差22.7.3.工藝系統(tǒng)的受力變形對(duì)加工精度的影響7.3.1工藝系統(tǒng)剛度分析23.7.3.工藝系統(tǒng)的受力變形對(duì)加工精度的影響7.3.1工藝系統(tǒng)2、零件剛度若零件剛度相對(duì)于機(jī)床、刀具、夾具來(lái)說(shuō)比較低，其變形對(duì)加工精度影響比較大，最大變形量按材料力學(xué)公式估算。長(zhǎng)軸兩頂尖裝夾按簡(jiǎn)支梁計(jì)算，三爪卡盤裝夾按懸臂梁計(jì)算1、工藝系統(tǒng)剛度工藝系統(tǒng)抵抗變形的能力可用工藝系統(tǒng)剛度k系來(lái)描述。垂直作用于工件加工表面的徑向切削分力Fy與工藝系統(tǒng)在該方向上的變形y之間的比值，稱為工藝系統(tǒng)剛度k系

k系=Fy/yy

=

yFx+yFy+yFz

柔度w=1/k24.2、零件剛度1、工藝系統(tǒng)剛度24.3、刀具剛度外圓刀具在加工表面法線方向上的剛度很大變形可忽略；鏜小孔刀桿剛度很差，變形對(duì)加工精度影響很大，刀桿變形按材料力學(xué)公式估算。4、機(jī)床部件剛度

1）機(jī)床部件剛度機(jī)床結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜，剛度計(jì)算主要通過(guò)實(shí)驗(yàn)方法來(lái)測(cè)定。變形與載荷不成線性關(guān)系；加載與卸載曲線不重合；有殘余變形存在；實(shí)際剛度比估算的小25.3、刀具剛度4、機(jī)床部件剛度25.2.影響機(jī)床部件剛度的因素①結(jié)合面接觸變形接觸表面間的名義壓強(qiáng)的增量與接觸變形的增量之比稱為接觸剛度。零件表面越粗糙，形狀誤差越大，材料硬度低，接觸剛度越小。26.2.影響機(jī)床部件剛度的因素接觸表面間的名義壓強(qiáng)的增量與接②低剛度零件本身的變形③連接表面間的間隙④接觸表面間的摩擦變形滯后現(xiàn)象⑤受力方向及作用力矩y

是Fx、Fy、Fz

綜合結(jié)果27.②低剛度零件本身的變形③連接表面間的間隙④7.3.2工藝系統(tǒng)受力變形及其對(duì)加工精度的影響

1）工藝系統(tǒng)的變形總變形y系

=

y機(jī)+y夾+y刀+y工k系=Fy/y系，k機(jī)=Fy/y機(jī)

，k夾=Fy/y夾

，

k刀=Fy/y刀

，k工=Fy/y工所以，k系=1/(1/k機(jī)+1/k夾+1/k刀+1/k工)

工藝系統(tǒng)剛度比剛度最小環(huán)節(jié)的剛度還要差28.7.3.2工藝系統(tǒng)受力變形及其對(duì)加工精度的影響28.2）工藝系統(tǒng)受力變形對(duì)加工精度的影響①切削力位置的變化對(duì)加工精度的影響

設(shè)刀具工件剛度很大

總變形y系=y刀架+yx29.2）工藝系統(tǒng)受力變形對(duì)加工精度的影響29.設(shè)刀具工件剛度很大

總變形y系=y刀架+yx

y主=FA/k主=Fy(l-x)

/(lk主)，y尾=FB/k尾=Fyx

/(lk尾)

y系=y刀架+yx=Fy

當(dāng)x=0時(shí)，y系=？;當(dāng)x=l時(shí)，y系=？

當(dāng)x=k尾l/(k主+k尾)時(shí)，y系min=Fy

ly尾-y主xyx-y主=yx=y尾xll-xl+y主1

k刀架+1

k主1

k尾xl2l-x

l2+若工件剛性較差應(yīng)考慮其變形，按簡(jiǎn)支梁計(jì)算y工=y系=y刀架+yx+y工Fy

3EI(l-x)2x2l1

k刀架+1

k主+k尾30.設(shè)刀具工件剛度很大總變形y系=y刀架+討論：1.在x處工件半徑Rx=R+y刀架+yx+y工

半徑誤差ΔR=Rx-R=y刀架+yx+y工=y系2.一次走刀中若y系為常量，不會(huì)造成工件形狀誤差和尺寸不一3.若工件剛性大l/D≤5，可不考慮y工，y系是x的二次函數(shù)圓柱度誤差Δ=

ymax-ymin4.若工件為細(xì)長(zhǎng)軸剛性很差，系統(tǒng)變形主要是工件變形，當(dāng)x=l/2時(shí)，y工max=Fyl3/(48EI)

31.討論：1.在x處工件半徑Rx=R+y刀架+②切削力大小變化對(duì)加工精度的影響Δ毛=ap1–ap2Δ工=y1–y2誤差復(fù)映系數(shù)ε=Δ工/Δ毛

Fy=CyfyapxHBSn=C

apx≈C

apFy1=C

(ap1–

y1)≈C

ap1Fy2=C

(ap2–

y2)≈C

ap2

Δ工=y1–y2=(Fy1-Fy2)/k系=(C

ap1–

C

ap2)/k系ε=Δ工/Δ毛=C(ap1–ap2)/(k系(ap1–ap2))=C/k系32.②切削力大小變化對(duì)加工精度的影響Δ毛=ap1–apε=Δ工/Δ毛=C/k系

ε總是小于1，有修正誤差的能力多次進(jìn)給ε=ε1ε2ε3…2.k系越大，ε就越小，復(fù)映到工件上的誤差越小3.C減小，ε就越小，應(yīng)采取減小Fy的措施討論：33.ε=Δ工/Δ毛=C/k系討論：33.③夾緊變形對(duì)加工精度的影響工件剛性差（薄件、圓環(huán)）裝夾不當(dāng)會(huì)產(chǎn)生受力變形34.③夾緊變形對(duì)加工精度的影響工件剛性差（薄件、圓環(huán)）裝夾不當(dāng)④機(jī)床部件、工件重量對(duì)加工精度的影響⑤其它作用力對(duì)加工精度的影響

傳動(dòng)力（撥桿）、離心力改變方向會(huì)使工藝系統(tǒng)產(chǎn)生相應(yīng)變形7.3.3減少工藝系統(tǒng)受力變形的途徑①減小切削力及其變化；②提高系統(tǒng)中零件的配合質(zhì)量；縮短切削力作用點(diǎn)和支撐點(diǎn)的距離，設(shè)置輔助支承提高部件剛度35.④機(jī)床部件、工件重量對(duì)加工精度的影響⑤其它作用力對(duì)加工精度的7.4.工藝系統(tǒng)的熱變形工藝系統(tǒng)在各種熱源的影響下會(huì)產(chǎn)生很復(fù)雜的變形，導(dǎo)致工件產(chǎn)生加工誤差（1）工藝系統(tǒng)的熱源

1）內(nèi)部熱源包括切削熱、摩擦熱和派生熱源2）外部熱源包括環(huán)境溫度、輻射熱36.7.4.工藝系統(tǒng)的熱變形工藝系統(tǒng)在各種熱源的影響下會(huì)產(chǎn)生很復(fù)7.4.2工件熱變形對(duì)加工精度的影響1）工件均勻受熱

車鏜軸套類零件圓柱面，長(zhǎng)度及徑向受熱變形。若在受熱時(shí)測(cè)量達(dá)到規(guī)定尺寸，冷卻后尺寸變小，可能出現(xiàn)尺寸超差。

2）工件不均勻受熱

銑、刨、磨平面等，工件單面受熱產(chǎn)生彎曲變形磨削細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)工件溫生逐漸增加37.7.4.2工件熱變形對(duì)加工精度的影響37.7.4.3刀具熱變形對(duì)加工精度的影響38.7.4.3刀具熱變形對(duì)加工精度的影響38.主要是主軸部件、床身導(dǎo)軌及兩者相對(duì)位置的熱變形7.4.4機(jī)床熱變形對(duì)加工精度的影響39.主要是主軸部件、床身導(dǎo)軌及兩者相對(duì)位置的熱變形7.4.440.40.7.4.5減少工藝系統(tǒng)熱變形的途徑（1）減少發(fā)熱和采取隔熱；（2）強(qiáng)制冷卻，均衡溫度場(chǎng)；（3）從結(jié)構(gòu)上采取措施減少熱變形；（4）控制環(huán)境溫度。41.7.4.5減少工藝系統(tǒng)熱變形的途徑（1）減少發(fā)熱和采取隔熱7.4.5.工藝殘余應(yīng)力對(duì)加工精度的影響內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生的原因及消除措施1、鑄鍛焊、熱處理等因工件壁厚不均熱脹冷縮不均及金相組織變化等導(dǎo)致體積變化，毛坯產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，處于暫時(shí)平衡狀態(tài)，切削時(shí)平衡狀態(tài)被打破。2、冷校直產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力3.減少或消除內(nèi)應(yīng)力的措施（1）合理設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)（2）采取時(shí)效處理來(lái)消除殘余應(yīng)力。（3）合理安排工藝過(guò)程工件若產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力處于不穩(wěn)定狀態(tài)會(huì)逐漸變形42.7.4.5.工藝殘余應(yīng)力對(duì)加工精度的影響內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生的原因及消7.6加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析法7.6.1.加工誤差的性質(zhì)（1）加工誤差的分類1）系統(tǒng)誤差

常值系統(tǒng)誤差：原理機(jī)床刀夾量具制造調(diào)整誤差變值系統(tǒng)誤差：機(jī)床刀具熱變形、刀具磨損2）隨機(jī)誤差:誤差復(fù)映定位夾緊操作誤差內(nèi)應(yīng)力變形對(duì)系統(tǒng)誤差可循其規(guī)律加以調(diào)整或補(bǔ)償來(lái)消除對(duì)隨機(jī)誤差只能縮小其變動(dòng)范圍無(wú)法完全消除43.7.6加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析法7.6.1.加工誤差的性質(zhì)（1）加7.6.2加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析法正態(tài)分布1）正態(tài)分布的數(shù)學(xué)模型、特征參數(shù)和特殊點(diǎn)

正態(tài)分布曲線方程兩個(gè)特征參數(shù)：算術(shù)平均值x和標(biāo)準(zhǔn)偏差σ44.7.6.2加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析法正態(tài)分布1）正態(tài)分布的正態(tài)分布的特殊點(diǎn)①處概率密度函數(shù)有最大值②x=x±σ處為拐點(diǎn)2）標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布=0，σ=1實(shí)際生產(chǎn)中為非標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布需轉(zhuǎn)換令z=(x-)/σxxx45.正態(tài)分布的特殊點(diǎn)①處概率密度2）標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布xxx即圖中陰影面積可利用概率密度積分表計(jì)算3）工件尺寸在某區(qū)間內(nèi)的概率工件尺寸落在±3σ范圍內(nèi)的概率為99.73%若尺寸分布中心與公差中心重合，不產(chǎn)生廢品的條件是：T≥6σQ廢=0.5–φ(x)若中心不重合存在常值系統(tǒng)誤差Δ系，T≥6σ＋Δ系x46.即圖中陰影面積3）工件尺寸在某區(qū)間內(nèi)的概率工件尺寸落在例：軸Φ20-0.1，σ=0.025，xT=-ε(0.03)求常值系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差，合格率、不合格率x0解：①公差帶中心xT=19.95②尺寸分布中心=xT+ε=19.95+0.03=19.98③常值系統(tǒng)誤差Δ系=-xT=ε=0.03④隨機(jī)誤差6σ=

6×

0.025=0.15或±3σ=±0.075xx⑤計(jì)算合格率、不合格率

6σ=0.15＞T=0.1，

Cp=T/6σ=0.1/0.15=0.67工件極限尺寸xmin=xA=19.9，xmax=xB=20zA=(-xA)/σ=(19.98-19.9)/0.025=3.2ψ(zA)=0.49931zB=(xB-)/σ=(20-19.98)/0.025=0.8ψ(zB)=0.2881合格率=ψ(zA)+ψ(zB)=0.49931+0.2881=0.78741=78.741%廢品率0.5-0.49931=0.069%0.5-0.2881=21.19%可修復(fù)xx47.例：軸Φ20-0.1，σ=0.025，xT=-2.工藝過(guò)程的分布圖分析（1）工藝過(guò)程的穩(wěn)定性指均值和標(biāo)準(zhǔn)差穩(wěn)定不變的性能，取決于變值系統(tǒng)誤差（2）工藝過(guò)程分布圖分析制作分布圖了解質(zhì)量指標(biāo)分布、加工能力、是否有廢品

1）樣本容量的確定通常取n=50～2002）樣本數(shù)據(jù)整理與計(jì)算

剔除異常數(shù)據(jù)，確定尺寸分散范圍R、尺寸間隔數(shù)j、區(qū)間寬度Δx3）繪制實(shí)際分布圖

縱坐標(biāo)為頻數(shù)：同間隔尺寸工件數(shù)目48.2.工藝過(guò)程的分布圖分析（2）工藝過(guò)程分布圖分析48.

4）繪制理論分布圖

縱坐標(biāo)將概率密度轉(zhuǎn)換成頻數(shù)，分散范圍±3σ理論最大頻數(shù)f′max=ymaxn

Δx對(duì)應(yīng)x=處拐點(diǎn)處頻數(shù)f′σ=yσn

Δx對(duì)應(yīng)x=±σ處xx5）工藝過(guò)程分布圖分析

①判斷加工誤差性質(zhì)系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差②確定工序能力及等級(jí)

工序能力系數(shù)Cp指滿足加工精度的程度Cp=T/6σ③確定不合格率49.4）繪制理論分布圖xx5）工藝過(guò)程分布圖分析49.（2）分布圖分析法特點(diǎn)1）采用大樣本，較接近實(shí)際地反映工藝過(guò)程總體；

2）能將常值系統(tǒng)誤差從誤差中區(qū)分開；

3）在全部樣本加工后繪出曲線，不能反映先后順序，不能將變值系統(tǒng)誤差從誤差中區(qū)分開；4）不能及時(shí)提供工藝過(guò)程精度的信息，事后分析；5）計(jì)算復(fù)雜，只適合工藝過(guò)程穩(wěn)定的場(chǎng)合。點(diǎn)圖分析法計(jì)算簡(jiǎn)單，能及時(shí)提供主動(dòng)控制信息，可用于穩(wěn)定過(guò)程、也可用于不穩(wěn)定過(guò)程。50.（2）分布圖分析法特點(diǎn)點(diǎn)圖分析法計(jì)算簡(jiǎn)單，能及時(shí)提供主動(dòng)3.工藝過(guò)程的點(diǎn)圖分析（1）逐點(diǎn)點(diǎn)圖依次測(cè)量每件尺寸記入橫坐標(biāo)為零件號(hào)縱為尺寸的圖表中（2）均值-極差點(diǎn)圖

采用順序小樣本（4～6），由小樣本均值點(diǎn)圖和極差點(diǎn)圖組成，橫坐標(biāo)為小樣本組序號(hào)。具體作法如下：①定期測(cè)小樣本尺寸；②計(jì)算均值和極差R：

R=xmax-xmin

③確定中心線和R小樣本組20～30④確定上下控制線ES、EI、UCL、LCL，定期描點(diǎn)xx51.3.工藝過(guò)程的點(diǎn)圖分析（2）均值-極差點(diǎn)圖xx51.均值點(diǎn)圖上下控制線的確定：極差點(diǎn)圖上下控制線的確定：52.均值點(diǎn)圖上下控制線的確定：極差點(diǎn)圖上下控制線的確定：52.均值點(diǎn)圖反映了質(zhì)量指標(biāo)分布中心(系統(tǒng)誤差)的變化極差點(diǎn)圖反映了質(zhì)量指標(biāo)分布范圍(隨機(jī)誤差)的變化53.均值點(diǎn)圖反映了質(zhì)量指標(biāo)分布中心(系統(tǒng)誤差)的變化極差點(diǎn)圖反（3）均值-極差點(diǎn)圖分析

生產(chǎn)過(guò)程穩(wěn)定的標(biāo)志：①?zèng)]有點(diǎn)子超出控制線；②大部分點(diǎn)在中線附近波動(dòng)，小部分點(diǎn)在控制線附近；③點(diǎn)子無(wú)明顯規(guī)律性生產(chǎn)過(guò)程不穩(wěn)定的標(biāo)志：①點(diǎn)子超出控制線或密集在控制線附近；②連續(xù)７點(diǎn)以上出現(xiàn)在中線一側(cè)；③明顯規(guī)律性，如上升或下降傾向；④點(diǎn)子有周期性波動(dòng)54.（3）均值-極差點(diǎn)圖分析生產(chǎn)過(guò)程不穩(wěn)定的標(biāo)志：54.根據(jù)點(diǎn)子分布情況及時(shí)查找原因采取措施1.若極差R未超控制線，說(shuō)明加工中瞬時(shí)尺寸分布較穩(wěn)定。2.若均值有點(diǎn)超出控制線，甚至超出公差界限，說(shuō)明存在某種占優(yōu)勢(shì)的系統(tǒng)誤差，過(guò)程不穩(wěn)定。若點(diǎn)圖緩慢上升，可能是系統(tǒng)熱變形；若點(diǎn)圖緩慢下降，可能是刀具磨損。3.采取措施消除系統(tǒng)誤差后，隨機(jī)誤差成主要因素，分析其原因，控制尺寸分散范圍。55.根據(jù)點(diǎn)子分布情況及時(shí)查找原因采取措施55.7.7保證加工精度的工藝措施1.消除或減小原始誤差如加工細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)易產(chǎn)生彎曲和振動(dòng)，增大主偏角減小背向力，使用跟刀架或中心架增加工件剛度。但在進(jìn)給力作用下，會(huì)因“壓桿失穩(wěn)”而被壓彎；在切削熱的作用下，工件會(huì)變長(zhǎng)，也將產(chǎn)生變形。

采取措施：采用反向進(jìn)給的切削方法，使用彈性的尾座頂尖。56.7.7保證加工精度的工藝措施1.消除或減小原始誤差如加2.轉(zhuǎn)移原始誤差如鏜孔時(shí)鏜桿與主軸采用浮動(dòng)連接，使用鏜模將機(jī)床誤差轉(zhuǎn)移到新裝置上加以控制；轉(zhuǎn)塔刀架的轉(zhuǎn)位誤差轉(zhuǎn)移到誤差不敏感方向57.2.轉(zhuǎn)移原始誤差如鏜孔時(shí)鏜桿與主軸采用浮動(dòng)連接，使用鏜模將3.誤差分組法4.誤差補(bǔ)償法如精密孔軸配合將公差擴(kuò)大加工再測(cè)量分組裝配；上道工序誤差太大，將工件分組再分別調(diào)整加工利用原有誤差或制造誤差來(lái)抵消原始誤差。如龍門銑床因銑削頭自重產(chǎn)生下凹變形，刮研橫梁導(dǎo)軌使上凸；加工曲軸時(shí)前后刀架同時(shí)切削，徑向力方向相反；精磨磨床床身導(dǎo)軌預(yù)加載荷，用配重代替工作時(shí)的部件58.3.誤差分組法4.誤差補(bǔ)償法如精密孔軸配合將公差擴(kuò)大加工再5.就地加工（自干自）6.自動(dòng)測(cè)量補(bǔ)償、恒溫控制等機(jī)床零件裝到工作位置上再精加工，消除誤差影響。如牛頭刨、龍門刨工作臺(tái)面裝配在自身機(jī)床上進(jìn)行“自刨自”精加工，以保證對(duì)滑枕、橫梁的平行度；平面磨床工作臺(tái)面在裝配后作“自磨自”精加工；在機(jī)床上修正卡盤平面的平直度，卡爪的同軸度59.5.就地加工（自干自）6.自動(dòng)測(cè)量補(bǔ)償、恒溫控制等機(jī)床零7.8機(jī)械加工表面質(zhì)量的影響及其控制1）表面層的加工硬化2）表面層金相組織的變化3）表面層的殘余應(yīng)力（2）表面層的物理力學(xué)性能（1）表面的幾何形狀特征1）表面粗糙度微觀誤差波距＜1mm2）表面波度微觀與宏觀之間波距1～10mm概述1.表面質(zhì)量的基本概念60.7.8機(jī)械加工表面質(zhì)量的影響及其控制1）表面層的加工硬化（2.表面質(zhì)量對(duì)使用性能的影響（1）表面質(zhì)量對(duì)零件耐磨性的影響零件磨損三個(gè)階段：初期磨損階段正常磨損階段劇烈磨損階段一般來(lái)說(shuō)表面粗糙度值越小耐磨性越好。但太小不易儲(chǔ)油接觸面發(fā)生分子粘接，磨損增加。表面加工硬化使表層硬度增加耐磨性提高。但硬化過(guò)度會(huì)使表層剝落，加快零件的磨損。表面金相組織的變化會(huì)導(dǎo)致表層硬度發(fā)生變化，影響零件的耐磨性。61.2.表面質(zhì)量對(duì)使用性能的影響（1）表面質(zhì)量對(duì)零件耐磨性的影響（2）表面質(zhì)量對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響（4）表面質(zhì)量對(duì)配合質(zhì)量的影響（3）表面質(zhì)量對(duì)耐腐蝕性的影響表面粗糙度值越大，抗疲勞破壞能力越差；表面殘余拉應(yīng)力促使裂紋擴(kuò)展，壓應(yīng)力阻止裂紋擴(kuò)展；表層加工硬化適度會(huì)提高疲勞強(qiáng)度，過(guò)大易產(chǎn)生裂紋表面粗糙度值越大，抗腐蝕性越差；表層加工硬化及金相組織變化易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，導(dǎo)致應(yīng)力腐蝕開裂，降低零件腐蝕性，而壓應(yīng)力有利微裂紋閉合表面粗糙度值越大，零件配合精度越低。62.（2）表面質(zhì)量對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響（4）表面質(zhì)量對(duì)配合質(zhì)量的影響7.8.1影響切削加工表面粗糙度的工藝因素及其措施1.影響表面粗糙度的工藝因素（1）切削加工影響表面粗糙度的因素1）刀具幾何形狀的影響H=f/(cotκr+cotκr′)H=rε(1-cosα)≈f

2/8rε減小f、κr、κr′及加大rε，可減小殘留面積的高度63.7.8.1影響切削加工表面粗糙度的工藝因素及其措施1.影響表2）工件材料的性質(zhì)工件材料塑性越好，塑性變形越大，易產(chǎn)生積屑瘤和鱗刺，加工表面粗糙。適當(dāng)增大刀具前角，提高刃磨質(zhì)量，合理選擇切削液，抑制積屑瘤和鱗刺。3）切削用量切削速度對(duì)表面粗糙度影響很大，切削塑性材料時(shí)切削速度處在產(chǎn)生積屑瘤和鱗刺范圍內(nèi)，加工表面粗糙。64.2）工件材料的性質(zhì)工件材料塑性越好，塑性變形越大，易產(chǎn)生積屑7.8.2影響磨削加工表面粗糙度的工藝因素及改善措施1）砂輪的粒度磨粒越細(xì)表面粗糙度值越小2）砂輪的硬度硬度適當(dāng)表面粗糙度值小6）圓周進(jìn)給速度和軸向進(jìn)給量↑粗糙度值增大5）徑向進(jìn)給量和光磨次數(shù)徑向進(jìn)給量增加，粗糙度值增大；光磨次數(shù)增多，粗糙度值減小4）磨削速度提高磨削速度粗糙度值小3）砂輪的修整微刃性等高性好粗糙度值小7）冷卻潤(rùn)滑液降低表面粗糙度值65.7.8.2影響磨削加工表面粗糙度的工藝因素及改善措施1）砂7.8.3影響表面層物理力學(xué)性能的工藝因素及改善措施1.工件表面層的冷作硬化1）加工硬化產(chǎn)生的原因表層材料塑性變形剪切滑移晶格畸變晶粒伸長(zhǎng)纖維化加工硬化的評(píng)定指標(biāo)：①表層金屬的顯微硬度

HV②硬化層深度

h③硬化程度

NN=（（HV-HV

0）/HV

0）×100%２）影響加工硬化的主要因素①刀具②切削用量③工件材料66.7.8.3影響表面層物理力學(xué)性能的工藝因素及改善措施1.工件2.表面層材料的金相組織變化切削加工時(shí)切削熱大部分被切屑帶走對(duì)金相組織影響小，磨削時(shí)工件溫升高引起金相組織顯著變化磨削淬火鋼時(shí)可能產(chǎn)生三種燒傷：1）回火燒傷馬氏體轉(zhuǎn)變成索氏體或屈氏體2）淬火燒傷表層二次淬火馬氏體下層回火組織3）退火燒傷表層產(chǎn)生退火組織表面硬度改善磨削燒傷的途徑：1）選擇硬度較低的砂輪，選有一定彈性的結(jié)合劑2）合理選擇磨削用量3）改善冷卻條件67.2.表面層材料的金相組織變化切削加工時(shí)切削熱大部分被切屑帶走3.表面層的殘余應(yīng)力殘余應(yīng)力產(chǎn)生的原因：1）冷態(tài)塑性變形2）熱態(tài)塑性變形3）金相組織的變化4.機(jī)械加工過(guò)程中的振動(dòng)振動(dòng)主要來(lái)自兩方面：1）機(jī)內(nèi)振源旋轉(zhuǎn)件的不平衡、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的缺陷、沖擊、慣性力等引起的振動(dòng)2）機(jī)外振源其它機(jī)床、鍛錘等68.3.表面層的殘余應(yīng)力殘余應(yīng)力產(chǎn)生的原因：4.機(jī)械加工過(guò)程中的7.8.4控制加工表面質(zhì)量的工藝途徑1.采用精密和光整加工工藝精密車削、高速精鏜、寬刃精刨、精密磨削；光整加工：研磨、超精研磨、珩磨2.采用冷壓強(qiáng)化工藝滾壓、擠壓、噴丸強(qiáng)化3.減小殘余應(yīng)力、防止磨削燒傷及裂紋69.7.8.4控制加工表面質(zhì)量的工藝途徑1.采用精密和光整加工70.70.71.71.72.72.7.1機(jī)械加工質(zhì)量概述第7章機(jī)械加工質(zhì)量分析與控制產(chǎn)品質(zhì)量是企業(yè)的生命線按現(xiàn)代質(zhì)量觀它包括設(shè)計(jì)質(zhì)量、制造質(zhì)量和服務(wù)質(zhì)量零件制造質(zhì)量是保證產(chǎn)品質(zhì)量的基礎(chǔ)加工質(zhì)量指標(biāo)分加工精度和加工表面質(zhì)量加工精度指零件加工后實(shí)際幾何參數(shù)(尺寸、形狀和位置)與理想幾何參數(shù)相符的程度。符合程度愈高，加工精度愈高。實(shí)際值與理想值之差稱為加工誤差。73.7.1機(jī)械加工質(zhì)量概述第7章機(jī)械加工質(zhì)量分析與控制

零件的加工精度包括

尺寸精度、形狀精度、位置精度

通常尺寸精度要求高形位精度要求也越高常用加工誤差的大小來(lái)評(píng)價(jià)加工精度的高低加工誤差越小，加工精度越高獲得加工精度的方法

（1）獲得尺寸精度的方法1）試切法用于單件小批生產(chǎn)2）調(diào)整法用于成批大量生產(chǎn)3）定尺寸刀具法生產(chǎn)率高，刀具制造復(fù)雜4）自動(dòng)控制法切削測(cè)量補(bǔ)償調(diào)整74.零件的加工精度包括常用加工誤差的大小來(lái)評(píng)價(jià)加工精度的高低（2）獲得形狀精度的方法1）軌跡法利用刀尖運(yùn)動(dòng)軌跡形成工件表面形狀2）成形刀具法由刀刃的形狀形成工件表面形狀3）展成法由切削刃包絡(luò)面形成工件表面形狀（3）獲得相互位置精度的方法主要由機(jī)床精度、夾具精度和工件的裝夾精度來(lái)保證

本章學(xué)習(xí)目的：

了解各種因素對(duì)加工精度的影響規(guī)律，找出提高加工精度的途徑，以保證零件的加工質(zhì)量。75.（2）獲得形狀精度的方法（3）獲得相互位置精度的方法本章學(xué)7.1.1影響加工精度的因素原始誤差

零件加工的誤差是由于工件與刀具在切削過(guò)程中相互位置發(fā)生變動(dòng)而造成。工件和刀具安裝在夾具和機(jī)床上，工件、刀具、夾具、機(jī)床構(gòu)成了一個(gè)完整的工藝系統(tǒng)。工藝系統(tǒng)的種種誤差，是造成零件加工誤差的根源，故稱之為原始誤差。76.7.1.1影響加工精度的因素原始誤差4.

原始誤差

加工前誤差加工中誤差加工后誤差調(diào)整誤差機(jī)床誤差刀具制造誤差?yuàn)A具誤差加工原理誤差工件裝夾誤差工藝系統(tǒng)受力變形刀具磨損殘余應(yīng)力引起變形測(cè)量誤差工藝系統(tǒng)熱變形77.原始誤差加工前誤差加工中誤差加工后誤差調(diào)整誤差機(jī)床誤差刀7.1.2機(jī)械加工表面質(zhì)量對(duì)機(jī)器性能的影響1.表面質(zhì)量對(duì)耐磨性的影響：粗糙度的影響、冷作硬化的影響、表面紋理的影響2.表面質(zhì)量對(duì)零件疲勞強(qiáng)度的影響3.表面質(zhì)量對(duì)抗腐蝕性能的影響4.表面質(zhì)量對(duì)配合性質(zhì)的影響7.1.2研究機(jī)械加工質(zhì)量的方法1.因素分析法2.統(tǒng)計(jì)分析法78.7.1.2機(jī)械加工表面質(zhì)量對(duì)機(jī)器性能的影響1.表面質(zhì)量對(duì)耐7.２.工藝系統(tǒng)的幾何誤差

7.2.1加工原理誤差

近似的成形運(yùn)動(dòng)或刃形所產(chǎn)生的誤差，多為形狀誤差7.2.2機(jī)床的幾何誤差

1機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)誤差①主軸回轉(zhuǎn)誤差概念主軸回轉(zhuǎn)時(shí)實(shí)際回轉(zhuǎn)軸線與理想回轉(zhuǎn)軸線的偏移量

三種基本形式：

a.純徑向跳動(dòng)b.純角度擺動(dòng)c.軸向竄動(dòng)

79.7.２.工藝系統(tǒng)的幾何誤差7.2.1加工原理誤差7.②影響主軸回轉(zhuǎn)精度的主要因素

軸承本身誤差、軸承間隙、軸承間同軸度誤差，各段軸頸、軸孔的同軸度誤差主軸系統(tǒng)的剛度和熱變形等。

但它們對(duì)主軸回轉(zhuǎn)精度的影響大小隨加工方式而不同80.②影響主軸回轉(zhuǎn)精度的主要因素8.主軸采用滑動(dòng)軸承的車床類，主軸受力方向一定，主軸頸圓度誤差影響較大，軸承內(nèi)徑圓度誤差沒(méi)影響鏜床主軸受力隨鏜刀旋轉(zhuǎn)方向不斷變化軸承孔誤差影響大81.主軸采用滑動(dòng)軸承的車床類，主軸受力方向一定，主軸頸鏜床主軸受滾動(dòng)軸承結(jié)構(gòu)復(fù)雜，影響主軸精度因素也較復(fù)雜除軸承本身精度外，與配合件精度有很大關(guān)系如主軸軸頸、支承座孔等精度82.滾動(dòng)軸承結(jié)構(gòu)復(fù)雜，影響主軸精度因素也較復(fù)雜除軸承本身精度外，產(chǎn)生軸向竄動(dòng)主要原因是主軸軸肩端面和軸承承載端面對(duì)主軸回轉(zhuǎn)軸線有垂直度誤差。主軸不同形式的回轉(zhuǎn)誤差引起的加工誤差不同車床上加工外圓內(nèi)孔時(shí)，主軸徑向跳動(dòng)引起工件圓度和圓柱度誤差，對(duì)工件端面無(wú)影響；

軸向竄動(dòng)對(duì)圓柱表面影響不大，對(duì)端面垂直度平面度影響大，車削螺紋時(shí)會(huì)造成導(dǎo)程的周期性誤差；

純角度擺動(dòng)會(huì)造成車削外圓或內(nèi)孔的錐度誤差；在鏜孔時(shí)，會(huì)使鏜出的孔為橢圓形。83.產(chǎn)生軸向竄動(dòng)主要原因是主軸軸肩端面和軸承承載端面主軸不同形式純角度擺動(dòng)會(huì)造成車削外圓或內(nèi)孔的錐度誤差；在鏜孔時(shí)，若工件進(jìn)給會(huì)使鏜出的孔為橢圓形。（3）提高主軸回轉(zhuǎn)精度的措施提高主軸及支承座孔的加工精度，選用高精度軸承，提高主軸部件裝配精度、預(yù)緊和平衡等，提高主軸回轉(zhuǎn)精度。84.純角度擺動(dòng)會(huì)造成車削外圓或內(nèi)孔的錐度誤差；在鏜孔（3）提高主2.機(jī)床導(dǎo)軌誤差

導(dǎo)軌精度要求主要有以下三方面：

①在水平面內(nèi)的直線度（以臥式車床為例）Δ1將直接反映在工件加工表面法線方向（誤差敏感方向）上，誤差ΔR=Δ1，對(duì)加工精度影響最大。刀尖在水平面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)軌跡造成工件軸向形狀誤差。85.2.機(jī)床導(dǎo)軌誤差Δ1將直接反映在工件加工表面法線方向（誤差②在垂直面內(nèi)的直線度

Δ２對(duì)工件的尺寸和形狀誤差影響比Δ1小得多對(duì)臥式車床ΔR≈Δ22/D若設(shè)Δ2=

0.1mm,D=40mm，則ΔR

=0.00025mm，影響可忽略不計(jì)。而對(duì)平面磨床、龍門刨床誤差將直接反映在工件上。86.②在垂直面內(nèi)的直線度對(duì)臥式車床ΔR≈Δ22/D若設(shè)Δ導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)的直線度的特殊情況為斜坡狀，加工的工件軸向形狀為鞍形。87.導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)的直線度的特殊情況為斜坡狀，15.③前后導(dǎo)軌的平行度（扭曲）臥式車床或外圓磨床若前后導(dǎo)軌存在平行度誤差時(shí)，刀具和工件之間相對(duì)位置發(fā)生變化，刀尖運(yùn)動(dòng)軌跡是一條空間曲線，使工件產(chǎn)生形狀誤差。

若扭曲誤差為Δ3,工件誤差ΔR≈(H/B)Δ3，一般車床H/B≈2/3，外圓磨床H/B≈1，誤差對(duì)加工精度影響很大除導(dǎo)軌制造誤差外，導(dǎo)軌的不均勻磨損和安裝質(zhì)量，也是造成導(dǎo)軌誤差的重要因素。導(dǎo)軌磨損是機(jī)床精度下降的主要原因之一。可采用耐磨合金鑄鐵、鑲鋼導(dǎo)軌、貼塑導(dǎo)軌、滾動(dòng)導(dǎo)軌導(dǎo)軌表面淬火等措施。88.③前后導(dǎo)軌的平行度（扭曲）除導(dǎo)軌制造誤差外，導(dǎo)軌的不均勻３）機(jī)床傳動(dòng)鏈誤差

指機(jī)床內(nèi)傳動(dòng)鏈?zhǔn)寄﹥啥说膫鲃?dòng)元件間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的誤差，一般用傳動(dòng)鏈末端元件的轉(zhuǎn)角誤差來(lái)衡量。產(chǎn)生的原因是傳動(dòng)鏈中各傳動(dòng)元件的制造誤差、裝配誤差及磨損等。若傳動(dòng)齒輪i在某一時(shí)刻產(chǎn)生轉(zhuǎn)角誤差為Δφi，則它所造成傳動(dòng)鏈末端元件的轉(zhuǎn)角誤差：Δφwi=KiΔφiKi

為該軸到末端元件的總傳動(dòng)比，稱為誤差傳遞系數(shù)，若Ki大于1則誤差被擴(kuò)大；反之，若Ki小于1誤差被縮小。各傳動(dòng)件對(duì)工件精度影響的總和為：

Δφ∑=∑Δφwi=

∑KiΔφi89.３）機(jī)床傳動(dòng)鏈誤差若傳動(dòng)齒輪i在某一時(shí)刻產(chǎn)生轉(zhuǎn)角誤差為減少傳動(dòng)鏈誤差的措施：①盡可能縮短傳動(dòng)鏈，減少傳動(dòng)元件數(shù)目；②盡量采用降速傳動(dòng)，誤差被縮??；③提高傳動(dòng)元件、特別是末端元件的制造和裝配精度；④消除傳動(dòng)間隙；⑤采用誤差補(bǔ)償機(jī)構(gòu)或自動(dòng)補(bǔ)償裝置。90.減少傳動(dòng)鏈誤差的措施：①盡可能縮短傳動(dòng)鏈，減少傳動(dòng)元件數(shù)目7.2.3刀具與夾具誤差

1.刀具的幾何誤差

包括刀具切削部、裝夾部的制造誤差及刀具安裝誤差①

定尺寸刀具刀具尺寸精度直接影響工件尺寸精度②成形刀具刀具形狀精度直接影響工件形狀精度③展成刀具刀刃形狀精度會(huì)影響工件加工精度④一般刀具制造精度對(duì)工件加工精度無(wú)直接影響91.7.2.3刀具與夾具誤差①定尺寸刀具刀具尺寸精度2.夾具的幾何誤差

包括夾具制造誤差、安裝誤差及磨損

對(duì)工件尺寸精度和位置精度影響很大3.定位誤差

包括基準(zhǔn)不重合誤差、定位副制造不準(zhǔn)確誤差

直接影響工件的尺寸精度和位置精度92.2.夾具的幾何誤差3.定位誤差20.7.2.4工藝系統(tǒng)調(diào)整誤差

在工序的調(diào)整工作中所存在的誤差即調(diào)整誤差一次調(diào)整后存在的誤差對(duì)這一批零件的影響是不變的。但大批量加工中存在多次調(diào)整，不可能每次完全相同。對(duì)全部零件來(lái)說(shuō)，每次調(diào)整誤差為偶然性誤差。機(jī)床調(diào)整誤差可理解為零件尺寸分布曲線中心的最大偏移量。加工中不產(chǎn)生廢品的條件：Δfb+Δt≤T93.7.2.4工藝系統(tǒng)調(diào)整誤差加工中不產(chǎn)生廢品的21.7.2.4工藝系統(tǒng)調(diào)整誤差

1.試切法加工誤差來(lái)源：測(cè)量誤差、微進(jìn)給機(jī)構(gòu)的位移誤差、最小切削厚度極限2.調(diào)整法加工（1）用定程機(jī)構(gòu)調(diào)整（2）用樣板或樣件調(diào)整器（3）用對(duì)刀裝置或?qū)б{(diào)整94.7.2.4工藝系統(tǒng)調(diào)整誤差22.7.3.工藝系統(tǒng)的受力變形對(duì)加工精度的影響7.3.1工藝系統(tǒng)剛度分析95.7.3.工藝系統(tǒng)的受力變形對(duì)加工精度的影響7.3.1工藝系統(tǒng)2、零件剛度若零件剛度相對(duì)于機(jī)床、刀具、夾具來(lái)說(shuō)比較低，其變形對(duì)加工精度影響比較大，最大變形量按材料力學(xué)公式估算。長(zhǎng)軸兩頂尖裝夾按簡(jiǎn)支梁計(jì)算，三爪卡盤裝夾按懸臂梁計(jì)算1、工藝系統(tǒng)剛度工藝系統(tǒng)抵抗變形的能力可用工藝系統(tǒng)剛度k系來(lái)描述。垂直作用于工件加工表面的徑向切削分力Fy與工藝系統(tǒng)在該方向上的變形y之間的比值，稱為工藝系統(tǒng)剛度k系

k系=Fy/yy

=

yFx+yFy+yFz

柔度w=1/k96.2、零件剛度1、工藝系統(tǒng)剛度24.3、刀具剛度外圓刀具在加工表面法線方向上的剛度很大變形可忽略；鏜小孔刀桿剛度很差，變形對(duì)加工精度影響很大，刀桿變形按材料力學(xué)公式估算。4、機(jī)床部件剛度

1）機(jī)床部件剛度機(jī)床結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜，剛度計(jì)算主要通過(guò)實(shí)驗(yàn)方法來(lái)測(cè)定。變形與載荷不成線性關(guān)系；加載與卸載曲線不重合；有殘余變形存在；實(shí)際剛度比估算的小97.3、刀具剛度4、機(jī)床部件剛度25.2.影響機(jī)床部件剛度的因素①結(jié)合面接觸變形接觸表面間的名義壓強(qiáng)的增量與接觸變形的增量之比稱為接觸剛度。零件表面越粗糙，形狀誤差越大，材料硬度低，接觸剛度越小。98.2.影響機(jī)床部件剛度的因素接觸表面間的名義壓強(qiáng)的增量與接②低剛度零件本身的變形③連接表面間的間隙④接觸表面間的摩擦變形滯后現(xiàn)象⑤受力方向及作用力矩y

是Fx、Fy、Fz

綜合結(jié)果99.②低剛度零件本身的變形③連接表面間的間隙④7.3.2工藝系統(tǒng)受力變形及其對(duì)加工精度的影響

1）工藝系統(tǒng)的變形總變形y系

=

y機(jī)+y夾+y刀+y工k系=Fy/y系，k機(jī)=Fy/y機(jī)

，k夾=Fy/y夾

，

k刀=Fy/y刀

，k工=Fy/y工所以，k系=1/(1/k機(jī)+1/k夾+1/k刀+1/k工)

工藝系統(tǒng)剛度比剛度最小環(huán)節(jié)的剛度還要差100.7.3.2工藝系統(tǒng)受力變形及其對(duì)加工精度的影響28.2）工藝系統(tǒng)受力變形對(duì)加工精度的影響①切削力位置的變化對(duì)加工精度的影響

設(shè)刀具工件剛度很大

總變形y系=y刀架+yx101.2）工藝系統(tǒng)受力變形對(duì)加工精度的影響29.設(shè)刀具工件剛度很大

總變形y系=y刀架+yx

y主=FA/k主=Fy(l-x)

/(lk主)，y尾=FB/k尾=Fyx

/(lk尾)

y系=y刀架+yx=Fy

當(dāng)x=0時(shí)，y系=？;當(dāng)x=l時(shí)，y系=？

當(dāng)x=k尾l/(k主+k尾)時(shí)，y系min=Fy

ly尾-y主xyx-y主=yx=y尾xll-xl+y主1

k刀架+1

k主1

k尾xl2l-x

l2+若工件剛性較差應(yīng)考慮其變形，按簡(jiǎn)支梁計(jì)算y工=y系=y刀架+yx+y工Fy

3EI(l-x)2x2l1

k刀架+1

k主+k尾102.設(shè)刀具工件剛度很大總變形y系=y刀架+討論：1.在x處工件半徑Rx=R+y刀架+yx+y工

半徑誤差ΔR=Rx-R=y刀架+yx+y工=y系2.一次走刀中若y系為常量，不會(huì)造成工件形狀誤差和尺寸不一3.若工件剛性大l/D≤5，可不考慮y工，y系是x的二次函數(shù)圓柱度誤差Δ=

ymax-ymin4.若工件為細(xì)長(zhǎng)軸剛性很差，系統(tǒng)變形主要是工件變形，當(dāng)x=l/2時(shí)，y工max=Fyl3/(48EI)

103.討論：1.在x處工件半徑Rx=R+y刀架+②切削力大小變化對(duì)加工精度的影響Δ毛=ap1–ap2Δ工=y1–y2誤差復(fù)映系數(shù)ε=Δ工/Δ毛

Fy=CyfyapxHBSn=C

apx≈C

apFy1=C

(ap1–

y1)≈C

ap1Fy2=C

(ap2–

y2)≈C

ap2

Δ工=y1–y2=(Fy1-Fy2)/k系=(C

ap1–

C

ap2)/k系ε=Δ工/Δ毛=C(ap1–ap2)/(k系(ap1–ap2))=C/k系104.②切削力大小變化對(duì)加工精度的影響Δ毛=ap1–apε=Δ工/Δ毛=C/k系

ε總是小于1，有修正誤差的能力多次進(jìn)給ε=ε1ε2ε3…2.k系越大，ε就越小，復(fù)映到工件上的誤差越小3.C減小，ε就越小，應(yīng)采取減小Fy的措施討論：105.ε=Δ工/Δ毛=C/k系討論：33.③夾緊變形對(duì)加工精度的影響工件剛性差（薄件、圓環(huán)）裝夾不當(dāng)會(huì)產(chǎn)生受力變形106.③夾緊變形對(duì)加工精度的影響工件剛性差（薄件、圓環(huán)）裝夾不當(dāng)④機(jī)床部件、工件重量對(duì)加工精度的影響⑤其它作用力對(duì)加工精度的影響

傳動(dòng)力（撥桿）、離心力改變方向會(huì)使工藝系統(tǒng)產(chǎn)生相應(yīng)變形7.3.3減少工藝系統(tǒng)受力變形的途徑①減小切削力及其變化；②提高系統(tǒng)中零件的配合質(zhì)量；縮短切削力作用點(diǎn)和支撐點(diǎn)的距離，設(shè)置輔助支承提高部件剛度107.④機(jī)床部件、工件重量對(duì)加工精度的影響⑤其它作用力對(duì)加工精度的7.4.工藝系統(tǒng)的熱變形工藝系統(tǒng)在各種熱源的影響下會(huì)產(chǎn)生很復(fù)雜的變形，導(dǎo)致工件產(chǎn)生加工誤差（1）工藝系統(tǒng)的熱源

1）內(nèi)部熱源包括切削熱、摩擦熱和派生熱源2）外部熱源包括環(huán)境溫度、輻射熱108.7.4.工藝系統(tǒng)的熱變形工藝系統(tǒng)在各種熱源的影響下會(huì)產(chǎn)生很復(fù)7.4.2工件熱變形對(duì)加工精度的影響1）工件均勻受熱

車鏜軸套類零件圓柱面，長(zhǎng)度及徑向受熱變形。若在受熱時(shí)測(cè)量達(dá)到規(guī)定尺寸，冷卻后尺寸變小，可能出現(xiàn)尺寸超差。

2）工件不均勻受熱

銑、刨、磨平面等，工件單面受熱產(chǎn)生彎曲變形磨削細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)工件溫生逐漸增加109.7.4.2工件熱變形對(duì)加工精度的影響37.7.4.3刀具熱變形對(duì)加工精度的影響110.7.4.3刀具熱變形對(duì)加工精度的影響38.主要是主軸部件、床身導(dǎo)軌及兩者相對(duì)位置的熱變形7.4.4機(jī)床熱變形對(duì)加工精度的影響111.主要是主軸部件、床身導(dǎo)軌及兩者相對(duì)位置的熱變形7.4.4112.40.7.4.5減少工藝系統(tǒng)熱變形的途徑（1）減少發(fā)熱和采取隔熱；（2）強(qiáng)制冷卻，均衡溫度場(chǎng)；（3）從結(jié)構(gòu)上采取措施減少熱變形；（4）控制環(huán)境溫度。113.7.4.5減少工藝系統(tǒng)熱變形的途徑（1）減少發(fā)熱和采取隔熱7.4.5.工藝殘余應(yīng)力對(duì)加工精度的影響內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生的原因及消除措施1、鑄鍛焊、熱處理等因工件壁厚不均熱脹冷縮不均及金相組織變化等導(dǎo)致體積變化，毛坯產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，處于暫時(shí)平衡狀態(tài)，切削時(shí)平衡狀態(tài)被打破。2、冷校直產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力3.減少或消除內(nèi)應(yīng)力的措施（1）合理設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)（2）采取時(shí)效處理來(lái)消除殘余應(yīng)力。（3）合理安排工藝過(guò)程工件若產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力處于不穩(wěn)定狀態(tài)會(huì)逐漸變形114.7.4.5.工藝殘余應(yīng)力對(duì)加工精度的影響內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生的原因及消7.6加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析法7.6.1.加工誤差的性質(zhì)（1）加工誤差的分類1）系統(tǒng)誤差

常值系統(tǒng)誤差：原理機(jī)床刀夾量具制造調(diào)整誤差變值系統(tǒng)誤差：機(jī)床刀具熱變形、刀具磨損2）隨機(jī)誤差:誤差復(fù)映定位夾緊操作誤差內(nèi)應(yīng)力變形對(duì)系統(tǒng)誤差可循其規(guī)律加以調(diào)整或補(bǔ)償來(lái)消除對(duì)隨機(jī)誤差只能縮小其變動(dòng)范圍無(wú)法完全消除115.7.6加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析法7.6.1.加工誤差的性質(zhì)（1）加7.6.2加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析法正態(tài)分布1）正態(tài)分布的數(shù)學(xué)模型、特征參數(shù)和特殊點(diǎn)

正態(tài)分布曲線方程兩個(gè)特征參數(shù)：算術(shù)平均值x和標(biāo)準(zhǔn)偏差σ116.7.6.2加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析法正態(tài)分布1）正態(tài)分布的正態(tài)分布的特殊點(diǎn)①處概率密度函數(shù)有最大值②x=x±σ處為拐點(diǎn)2）標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布=0，σ=1實(shí)際生產(chǎn)中為非標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布需轉(zhuǎn)換令z=(x-)/σxxx117.正態(tài)分布的特殊點(diǎn)①處概率密度2）標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布xxx即圖中陰影面積可利用概率密度積分表計(jì)算3）工件尺寸在某區(qū)間內(nèi)的概率工件尺寸落在±3σ范圍內(nèi)的概率為99.73%若尺寸分布中心與公差中心重合，不產(chǎn)生廢品的條件是：T≥6σQ廢=0.5–φ(x)若中心不重合存在常值系統(tǒng)誤差Δ系，T≥6σ＋Δ系x118.即圖中陰影面積3）工件尺寸在某區(qū)間內(nèi)的概率工件尺寸落在例：軸Φ20-0.1，σ=0.025，xT=-ε(0.03)求常值系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差，合格率、不合格率x0解：①公差帶中心xT=19.95②尺寸分布中心=xT+ε=19.95+0.03=19.98③常值系統(tǒng)誤差Δ系=-xT=ε=0.03④隨機(jī)誤差6σ=

6×

0.025=0.15或±3σ=±0.075xx⑤計(jì)算合格率、不合格率

6σ=0.15＞T=0.1，

Cp=T/6σ=0.1/0.15=0.67工件極限尺寸xmin=xA=19.9，xmax=xB=20zA=(-xA)/σ=(19.98-19.9)/0.025=3.2ψ(zA)=0.49931zB=(xB-)/σ=(20-19.98)/0.025=0.8ψ(zB)=0.2881合格率=ψ(zA)+ψ(zB)=0.49931+0.2881=0.78741=78.741%廢品率0.5-0.49931=0.069%0.5-0.2881=21.19%可修復(fù)xx119.例：軸Φ20-0.1，σ=0.025，xT=-2.工藝過(guò)程的分布圖分析（1）工藝過(guò)程的穩(wěn)定性指均值和標(biāo)準(zhǔn)差穩(wěn)定不變的性能，取決于變值系統(tǒng)誤差（2）工藝過(guò)程分布圖分析制作分布圖了解質(zhì)量指標(biāo)分布、加工能力、是否有廢品

1）樣本容量的確定通常取n=50～2002）樣本數(shù)據(jù)整理與計(jì)算

剔除異常數(shù)據(jù)，確定尺寸分散范圍R、尺寸間隔數(shù)j、區(qū)間寬度Δx3）繪制實(shí)際分布圖

縱坐標(biāo)為頻數(shù)：同間隔尺寸工件數(shù)目120.2.工藝過(guò)程的分布圖分析（2）工藝過(guò)程分布圖分析48.

4）繪制理論分布圖

縱坐標(biāo)將概率密度轉(zhuǎn)換成頻數(shù)，分散范圍±3σ理論最大頻數(shù)f′max=ymaxn

Δx對(duì)應(yīng)x=處拐點(diǎn)處頻數(shù)f′σ=yσn

Δx對(duì)應(yīng)x=±σ處xx5）工藝過(guò)程分布圖分析

①判斷加工誤差性質(zhì)系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差②確定工序能力及等級(jí)

工序能力系數(shù)Cp指滿足加工精度的程度Cp=T/6σ③確定不合格率121.4）繪制理論分布圖xx5）工藝過(guò)程分布圖分析49.（2）分布圖分析法特點(diǎn)1）采用大樣本，較接近實(shí)際地反映工藝過(guò)程總體；

2）能將常值系統(tǒng)誤差從誤差中區(qū)分開；

3）在全部樣本加工后繪出曲線，不能反映先后順序，不能將變值系統(tǒng)誤差從誤差中區(qū)分開；4）不能及時(shí)提供工藝過(guò)程精度的信息，事后分析；5）計(jì)算復(fù)雜，只適合工藝過(guò)程穩(wěn)定的場(chǎng)合。點(diǎn)圖分析法計(jì)算簡(jiǎn)單，能及時(shí)提供主動(dòng)控制信息，可用于穩(wěn)定過(guò)程、也可用于不穩(wěn)定過(guò)程。122.（2）分布圖分析法特點(diǎn)點(diǎn)圖分析法計(jì)算簡(jiǎn)單，能及時(shí)提供主動(dòng)3.工藝過(guò)程的點(diǎn)圖分析（1）逐點(diǎn)點(diǎn)圖依次測(cè)量每件尺寸記入橫坐標(biāo)為零件號(hào)縱為尺寸的圖表中（2）均值-極差點(diǎn)圖

采用順序小樣本（4～6），由小樣本均值點(diǎn)圖和極差點(diǎn)圖組成，橫坐標(biāo)為小樣本組序號(hào)。具體作法如下：①定期測(cè)小樣本尺寸；②計(jì)算均值和極差R：

R=xmax-xmin

③確定中心線和R小樣本組20～30④確定上下控制線ES、EI、UCL、LCL，定期描點(diǎn)xx123.3.工藝過(guò)程的點(diǎn)圖分析（2）均值-極差點(diǎn)圖xx51.均值點(diǎn)圖上下控制線的確定：極差點(diǎn)圖上下控制線的確定：124.均值點(diǎn)圖上下控制線的確定：極差點(diǎn)圖上下控制線的確定：52.均值點(diǎn)圖反映了質(zhì)量指標(biāo)分布中心(系統(tǒng)誤差)的變化極差點(diǎn)圖反映了質(zhì)量指標(biāo)分布范圍(隨機(jī)誤差)的變化125.均值點(diǎn)圖反映了質(zhì)量指標(biāo)分布中心(系統(tǒng)誤差)的變化極差點(diǎn)圖反（3）均值-極差點(diǎn)圖分析

生產(chǎn)過(guò)程穩(wěn)定的標(biāo)志：①?zèng)]有點(diǎn)子超出控制線；②大部分點(diǎn)在中線附近波動(dòng)，小部分點(diǎn)在控制線附近；③點(diǎn)子無(wú)明顯規(guī)律性生產(chǎn)過(guò)程不穩(wěn)定的標(biāo)志：①點(diǎn)子超出控制線或密集在控制線附近；②連續(xù)７點(diǎn)以上出現(xiàn)在中線一側(cè)；③明顯規(guī)律性，如上升或下降傾向；④點(diǎn)子有周期性波動(dòng)126.（3）均值-極差點(diǎn)圖分析生產(chǎn)過(guò)程不穩(wěn)定的標(biāo)志：54.根據(jù)點(diǎn)子分布情況及時(shí)查找原因采取措施1.若極差R未超控制線，說(shuō)明加工中瞬時(shí)尺寸分布較穩(wěn)定。2.若均值有點(diǎn)超出控制線，甚至超出公差界限，說(shuō)明存在某種占優(yōu)勢(shì)的系統(tǒng)誤差，過(guò)程不穩(wěn)定。若點(diǎn)圖緩慢上升，可能是系統(tǒng)熱變形；若點(diǎn)圖緩慢下降，可能是刀具磨損。3.采取措施消除系統(tǒng)誤差后，隨機(jī)誤差成主要因素，分析其原因，控制尺寸分散范圍。127.根據(jù)點(diǎn)子分布情況及時(shí)查找原因采取措施