機械制造工藝與夾具

第一章機械加工工藝規(guī)程第一章機械加工工藝規(guī)程的制訂第二章機械加工精度第三章機械加工外表質(zhì)量機械加工工藝規(guī)程的制訂一根本概念二工藝規(guī)程概述三制訂工藝規(guī)程時要解決的主要問題四加工余量確實定五工序尺寸及其公差確實定六機械加工生產(chǎn)率和技術經(jīng)濟分析第一節(jié)機械加工過程與工藝規(guī)程第一節(jié)機械加工過程與工藝規(guī)程根本概念生產(chǎn)過程工藝過程及其組成生產(chǎn)綱領與生產(chǎn)類型獲得加工精度的方法一、根本概念生產(chǎn)過程機械產(chǎn)品制造時，將原材料轉變?yōu)楫a(chǎn)品的所有勞動過程對于機器的制造而言，生產(chǎn)過程包括：生產(chǎn)技術準備過程毛坯的制造過程零件的機械加工、熱處理和其他外表處理產(chǎn)品的裝配、調(diào)試、檢驗和油漆原材料和成品的運輸與保管根本概念工藝過程及其組成工藝過程：在生產(chǎn)過程中，改變生產(chǎn)對象的形狀、尺寸、相對位置和性質(zhì)，使其成為半成品或成品的過程，亦即生產(chǎn)過程中由毛坯制造起到油漆為止的過程Moretolearn根本概念工藝過程包括：

毛坯制造過程熱處理過程機械加工藝過程裝配工藝過程等Moretolearn根本概念工藝過程的組成：工藝過程由一個或假設干個順序排列的工序組成工序：一個〔或一組〕工人，在一個工作地點〔或一臺機床上〕，對同一個零件〔或一組零件〕進行加工所連續(xù)完成的那局部工藝過程劃分工序的主要依據(jù)是：工作地點〔或機床〕是否改變加工是否連續(xù)Moretolearn根本概念根本概念安裝：加工前，使工件在機床上〔或夾具中〕定位后〔即占據(jù)正確位置〕然后夾緊的過程工位：工件在機床上所占據(jù)的每一個待加工位置工步：在一道工序中，當加工外表不變、切削工具不變、切削用量中的進給量和切削速度不變的情況下所完成的那局部工藝過程Moretolearn根本概念工序劃分不同，工步可能相同，也可能不同對于一次安裝中連續(xù)進行的假設干相同多工位加工的工步，通常算作一個工步用幾把不同刀具或復合刀具同時加工一個零件的幾個外表的工步，也看作一個工步，稱為復合工步根本概念走刀：切削刀具在工件外表上每切削去一層金屬所完成的那局部工藝過程一個工步可以包括一次或幾次走刀Moretolearn根本概念根本概念根本概念根本概念3．生產(chǎn)綱領與生產(chǎn)類型生產(chǎn)綱領：企業(yè)在方案期內(nèi)應當生產(chǎn)的產(chǎn)品產(chǎn)量和進度方案，即一年中制造產(chǎn)品的數(shù)量。零件的生產(chǎn)綱領還應包括備品和廢品，可按下式計算：N=Qn(1+a%)(1+b%)生產(chǎn)類型：企業(yè)生產(chǎn)專業(yè)化程度的分類Moretolearn根本概念單件生產(chǎn)：單個生產(chǎn)不同結構和尺寸的產(chǎn)品，很少重復甚至不重復特點是：品種多；產(chǎn)量??；工作地點的加工對象經(jīng)常改變大量生產(chǎn)：同一產(chǎn)品生產(chǎn)數(shù)量很大，大多數(shù)工作地點按一定節(jié)奏重復進行某一零件的某道工序的加工特點是：產(chǎn)量大；工作地點的加工對象較少改變；加工過程重復Moretolearn根本概念批量生產(chǎn)：一年中分批輪流制造幾種不同的產(chǎn)品，每種產(chǎn)品均有一定的數(shù)量，工作地點的加工對象周期性重復特點是：有一定的生產(chǎn)數(shù)量；加工對象周期性改變；加工過程周期性重復根本概念4．獲得加工精度的方法獲得尺寸精度的方法試切法：通過試切—測量—調(diào)整—再試切，反復進行到工件尺寸到達規(guī)定要求為止調(diào)整法：先調(diào)整好刀具和工件在機床上的相對位置，并在一批零件的加工過程中保持這個位置不變，以保證工件被加工尺寸Moretolearn根本概念定尺寸刀具法：通過刀具的相應尺寸保證加工外表的尺寸精度自動控制法：將測量、進給裝置和控制系統(tǒng)組成一個自動加工系統(tǒng)，通過自動測量和數(shù)字控制裝置，在到達尺寸精度后自動停止加工主動測量法：邊加工邊測量加工尺寸根本概念獲得形狀精度的方法刀尖軌跡法：通過刀尖運動的軌跡來獲得形狀精度的方法仿形法：刀具依照仿形裝置進給獲得工件形狀精度的方法成形法：利用成形刀具對工件加工獲得形狀精度的方法展成法：利用工件和刀具的展成切削運動進行加工的方法根本概念獲得位置精度的方法直接找正定位法：用劃針或百分表直接在機床上找正工件位置劃線找正定位法：先按零件圖在毛坯上劃好線，再以所的劃線為基準找正它在機床的位置夾具定位法：在機床上安裝好夾具，工件放在夾具中定位機床控制法：利用機床的相對位置精度保證位置精度根本概念二、工藝規(guī)程概述1．工藝規(guī)程的概念按一定的格式，用文件的方式規(guī)定零件制造工藝過程和操作方法等的工藝文件，稱為機械加工工藝規(guī)程2．工藝規(guī)程的分類機械加工工藝過程卡機械加工工藝卡機械加工工序卡工藝規(guī)程概述3．工藝規(guī)程的作用它是機械制造廠最主要的技術文件之一，是生產(chǎn)一線的法規(guī)性文件。新工藝是衡量生產(chǎn)部門技術力量的標志，是產(chǎn)品設計和技術革新的內(nèi)容之一指導生產(chǎn)的主要技術文件組織和管理生產(chǎn)的根本依據(jù)新建和擴建工廠的根本資料交流和推廣經(jīng)驗的根本文件工藝規(guī)程概述4．制訂工藝規(guī)程的原那么保證產(chǎn)品質(zhì)量；提高勞動生產(chǎn)率；降低本錢；采用國內(nèi)外先進工藝技術；保證良好的勞動條件工藝規(guī)程概述5．制訂工藝規(guī)程的原始資料產(chǎn)品的整套裝配圖和零件工作圖產(chǎn)品驗收的質(zhì)量標準產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領和生產(chǎn)類型現(xiàn)有的生產(chǎn)條件和資料〔包括毛坯生產(chǎn)條件、協(xié)作關系、工藝裝備、工人技術狀態(tài)等〕工廠的開展前景國內(nèi)外的生產(chǎn)技術開展狀態(tài)等工藝規(guī)程概述6．制訂工藝規(guī)程的步驟〔十大步驟〕分析零件圖和產(chǎn)品裝配圖；選擇毛坯；擬定工藝路線；選擇定位基準；確定各工序的設備、工裝確定各工序的加工余量，計算工序尺寸和公差；確定各主要工序的技術要求及檢驗方法；確定切削用量和工時定額；進行經(jīng)濟分析，選擇最正確方案；填寫工藝文件工藝規(guī)程概述三、制訂工藝規(guī)程時要解決的主要問題1．零件的工藝分析檢查產(chǎn)品圖樣的完整性和正確性審查零件的結構工藝性零件結構工藝性的主要要求：零件圖的尺寸標注應適應機械加工工藝和檢驗的要求盡可能減少機械加工量，提高生產(chǎn)率提高生產(chǎn)效率，保證產(chǎn)品質(zhì)量減少裝夾次數(shù)，縮短輔助時間結構應適應刀具要求保證裝配的方便和可拆性制訂工藝規(guī)程時要解決的主要問題Moretolearn零件的技術要求分析加工外表的尺寸精度主要加工外表的形狀精度主要加工外表之間的位置精度加工外表的粗糙度以及外表質(zhì)量方面的其它要求熱處理要求其它要求制訂工藝規(guī)程時要解決的主要問題2．毛坯的選擇選擇毛坯的根本任務：選定毛坯的制造方法及其制造精度毛坯的種類：鑄件;鍛件;沖壓件;壓制件;型材;焊接件選擇毛坯時應考慮的因素：零件的材料及機械性能要求零件的結構形狀與尺寸生產(chǎn)綱領及生產(chǎn)類型現(xiàn)有生產(chǎn)條件充分考慮利用新技術、新工藝、新材料的可能性制訂工藝規(guī)程時要解決的主要問題3．定位基準的選擇基準的概念基準是確定零件上某些點、線、面位置時所依據(jù)的那些點、線、面〔或者說是用來確定生產(chǎn)對象上幾何要素間的幾何關系所依據(jù)的那些點、線、面〕基準的分類：設計基準——零件圖上用以確定其它點、線、面位置的基準。工藝基準——零件加工、測量、裝配過程中采用的基準制訂工藝規(guī)程時要解決的主要問題定位基準——加工時用以確定零件在機床夾具中的正確位置所采用的基準工序基準——用以標定被加工外表位置〔或者說確定某加工精度〕的基準測量基準——用以測量已加工外表尺寸和位置的基準裝配基準——裝配時用以確定零件在機器中位置的基準說明：基準是依據(jù)，因此必然客觀存在，但不一定具體存在：有的是輪廓要素，可直接接觸；有的是中心要素，不可觸摸，常由某些具體存在的基面來表達制訂工藝規(guī)程時要解決的主要問題制訂工藝規(guī)程時要解決的主要問題定位基準的選擇通常先選擇精基準，后選擇粗基準。精基準的選擇〔減少誤差，提高定位精度〕：基準重合原那么：即選擇設計基準作為定位基準基準統(tǒng)一原那么：即采用同一基準加工盡可能多的外表自為基準原那么：即精加工某些余量小而均勻的重要外表時，以其自身作為基準互為基準原那么：即加工位置精度要求高的兩外表時，以二外表互相作為基準，反復進行加工準確可靠原那么：即保證定位準確，夾緊可靠，設計簡單，操作方便制訂工藝規(guī)程時要解決的主要問題制訂工藝規(guī)程時要解決的主要問題粗基準的選擇〔保證加工余量，保證非加工面符合要求〕選有技術要求、加工余量小的重要非加工外表作為粗基準加工外表與非加工外表間有位置要求時，應選非加工外表作為粗基準選尺寸、位置可靠，平整光潔，有一定面積，方便夾緊的外表作基準粗基準在同一尺寸方向只能用一次選擇粗、精基準時，如上述原那么互相矛盾，應具體情況具體分析，權衡利弊，保證主要要求制訂工藝規(guī)程時要解決的主要問題制訂工藝規(guī)程時要解決的主要問題制訂工藝規(guī)程時要解決的主要問題4．工藝路線的制訂工藝路線不但影響加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率，而且影響工人的勞動強度，影響設備投資、車間面積、生產(chǎn)本錢等。是制訂工藝規(guī)程的關鍵一步。外表加工方法的選擇先根據(jù)技術要求確定加工方案以及分幾次加工應考慮材料的性質(zhì)應考慮生產(chǎn)類型應考慮本廠的現(xiàn)有設備及技術條件應考慮工件的形狀、重量、物理特性應作加工經(jīng)濟精度和經(jīng)濟粗糙度分析制訂工藝規(guī)程時要解決的主要問題加工階段的劃分工藝過程的四個加工階段：粗加工階段——切除各外表大局部余量；考慮勞動效率半精加工階段——完成次要外表的加工；為精加工作準備精加工階段——保證到達圖紙要求。光整階段——提高尺寸精度，降低粗糙度制訂工藝規(guī)程時要解決的主要問題劃分加工階段應考慮的因素：保證加工質(zhì)量粗加工切削力、切削熱、夾緊力、變形都大，不可能到達高精度合理利用機床設備合理安排熱處理和檢驗工序及時發(fā)現(xiàn)毛坯缺陷，及時修補或報廢精加工應放在最后，防止損傷已加工外表Moretolearn制訂工藝規(guī)程時要解決的主要問題加工順序的安排復雜工件的機械加工工藝路線通常要經(jīng)過切削加工、熱處理和輔助工序切削加工安排順序四原那么：基準先行〔便于定位〕先粗后精〔防止變形〕先主后次〔防止浪費〕先面后孔〔保證孔的位置精度〕Moretolearn制訂工藝規(guī)程時要解決的主要問題熱處理工序的安排：預熱處理：退火，正火，調(diào)質(zhì)，時效處理去應力處理：人工時效，自然時效，退火，冰冷處理〔0~-80℃，1~2小時〕最終熱處理：淬火-回火，滲碳淬火，滲氮，正火，調(diào)質(zhì)。輔助工序的安排：包括：檢驗、去毛刺、倒棱、清洗、防銹、外表強化、退磁、平衡等Moretolearn制訂工藝規(guī)程時要解決的主要問題檢驗是主要的輔助工序，一般安排在：粗加工之后，精加工之前重要工序前后零件轉換車間前特殊性能檢驗前〔如磁力探傷〕零件全部加工完畢，入庫之前制訂工藝規(guī)程時要解決的主要問題工序的集中與分散工序集中——即將工件的加工，集中在少數(shù)幾道工序內(nèi)完成工序集中的特點：采用高效專用設備及工裝，生產(chǎn)效率高減少設備數(shù)量，相應減少操作工人和生產(chǎn)面積減少工序數(shù)目，簡化生產(chǎn)方案減少安裝次數(shù)，縮短輔助時間，保證位置精度縮短加工時間，減少運輸工作量，縮短生產(chǎn)周期設備結構復雜，投資大，調(diào)整、維修困難，轉換產(chǎn)品費時制訂工藝規(guī)程時要解決的主要問題工序分散——即將工件的加工，分散在較多的工序內(nèi)完成工序分散的特點：設備簡單，調(diào)整、維修方便對工人技術要求低，培訓時間短生產(chǎn)準備量小，易于平衡工序時間可采用合理的切削用量，縮短根本時間易更換產(chǎn)品設備數(shù)量多，操作工人多，占地面積大制訂工藝規(guī)程時要解決的主要問題設備與工藝裝備的選擇設備的選擇：工序集中時，應選高效自動加工設備；組織集中時，應選通用設備工序分散時，應選簡易設備機床精度與工件精度應相適應機床規(guī)格與工件的外形尺寸應相適應應與現(xiàn)有加工條件相適應制訂工藝規(guī)程時要解決的主要問題工藝裝備的選擇：影響加工精度、生產(chǎn)效率、勞動強度、經(jīng)濟性應根據(jù)生產(chǎn)類型、具體加工條件、工件結構特點、技術要求等選擇夾具的選擇：單件、小批生產(chǎn)采用通用夾具和附件大批、大量生產(chǎn)應采用專用高效夾具多品種、小批量可采用可調(diào)夾具或成組夾具制訂工藝規(guī)程時要解決的主要問題刀具的選擇：優(yōu)先選用標準刀具機械〔工序〕集中時，應采用高效專用夾具、復合刀具、多刃刀具刀具類型、規(guī)格、精度等級應符合加工要求量具的選擇：單件、小批生產(chǎn)采用通用量具大批、大量生產(chǎn)應采用極限量規(guī)和高效專用檢驗量儀量具精度必須與加工精度相適應制訂工藝規(guī)程時要解決的主要問題四、加工余量確實定1．加工余量的根本概念加工余量：加工時從加工外表切去的金屬層厚度工序余量：指某一外表在一道工序中切除的金屬層厚度工序余量的計算工序余量等于前后兩道工序尺寸之差以上為非對稱的單邊余量，旋轉外表的加工余量為對稱的雙邊余量工步余量為相鄰兩工步尺寸之差，它是某工步在外表上切除的金屬層厚度加工余量確實定工序根本余量、最大余量、最小余量、余量公差的概念加工余量是個變動值〔毛坯制造和各個工序尺寸都存在誤差〕根本余量——工序尺寸用根本尺寸計算時所得的加工余量最大余量——該工序余量的最大值最小余量——保證該工序加工外表的精度和質(zhì)量所需切除的金屬層最小厚度余量公差——前工序與本工序的工序尺寸公差之和加工余量確實定入體原那么：指工序間公差帶的取向規(guī)定：被包容面〔軸、鍵寬等〕工序間公差帶取上偏差為零，加工后的根本尺寸和最大極限尺寸相等包容面〔孔、鍵槽寬等〕工序間公差帶取下偏差為零，加工后的根本尺寸和最小極限尺寸相等為了便于加工，規(guī)定工序尺寸按“入體原那么〞標注極限偏差，毛坯按“雙向〞布置上、下偏差加工余量確實定加工余量與工序間公差的關系：對于被包容面而言：工序間余量=上工序根本尺寸-本工序根本尺寸最大工序間余量=上工序最大極限尺寸-本工序最小極限尺寸最小工序間余量=上工序最小極限尺寸-本工序最大極限尺寸加工余量確實定Moretolearn對于包容面而言：工序間余量=本工序根本尺寸-上工序根本尺寸最大工序間余量=本工序最大極限尺寸-上工序最小極限尺寸最小工序間余量=本工序最小極限尺寸-上工序最大極限尺寸加工余量確實定總加工余量：指零件從毛坯變?yōu)槌善窌r從某一外表所切除的金屬層總厚度。即毛坯尺寸與零件圖樣的設計尺寸之差總余量等于該外表各工序余量之和：總加工余量對工藝過程的影響：總余量不夠，質(zhì)量得不到保證總余量太大，增加勞動量、消耗、本錢總余量與毛坯精度、生產(chǎn)類型、批量大小有關加工余量確實定2．影響加工余量的因素上道工序的外表質(zhì)量〔包括外表粗糙度Ha和外表破壞層深度Sa〕前道工序的工序尺寸公差〔Ta〕前道工序的位置誤差〔ρa〕本工序工件的安裝誤差〔εb〕本工序的加工余量必須滿足下式：用于雙邊余量：Z≥2〔Ha+Sa〕+Ta+2|ρa+εb|單邊余量：Z≥Ha+Sa+Ta+|ρa+εb|加工余量確實定加工余量確實定3．確定加工余量的方法經(jīng)驗估算法：根據(jù)工藝人員的經(jīng)驗確定加工余量?！策m應于單件、小批量生產(chǎn)〕查表修正法：先查手冊，然后根據(jù)實際情況進行適當修正?！膊楣に囀謨?，廣泛采用〕分析計算法：分析各項因素，根據(jù)關系式計算。〔貴重材料，大批生產(chǎn)；需要資料，較少采用〕加工余量確實定五、工序尺寸及其公差確實定1．基準重合時，工序尺寸及其公差的計算當工序基準、定位基準或測量基準與設計基準重合，外表屢次加工時，計算順序是由最后一道工序開始，即由設計尺寸開始向前推算到毛坯尺寸工序尺寸及其公差確實定Moretolearn計算步驟：定毛坯總余量和工序余量定工序公差求工序根本尺寸標注工序尺寸公差工序尺寸及其公差確實定Moretolearn工序尺寸及其公差確實定2．基準不重合時，工序尺寸及其公差的計算當零件加工過程中屢次轉換工藝基準，引起測量基準、定位基準或工序基準與設計基準不重合時，需利用工藝尺寸鏈原理進行工序尺寸及其公差的計算工序尺寸及其公差確實定Moretolearn工序尺寸及其公差確實定工藝尺寸鏈的根本概念尺寸鏈的定義尺寸鏈——由相互聯(lián)系的尺寸按一定順序首尾相接排列成的尺寸封閉圖形。工藝尺寸鏈——由單個零件在工藝過程中的有關尺寸所形成的尺寸鏈。環(huán)——組成尺寸鏈的各個尺寸Moretolearn尺寸鏈的組成封閉壞——最終被間接保證精度的那個環(huán)組成環(huán)——除封閉環(huán)之外的所有其他環(huán)增環(huán)——當其余各組成環(huán)不變，而該環(huán)增大時使封閉環(huán)也增大者減環(huán)——當其余各組成環(huán)不變，而該環(huán)增大時使封閉環(huán)反而減小者工序尺寸及其公差確實定尺寸鏈圖將尺寸鏈中各相應的環(huán)，用尺寸或符號標注在示意圖上，這種尺寸圖稱為尺寸鏈圖作法：首先確定間接保證的尺寸，定為封閉環(huán)；然后從封閉環(huán)起，畫出各組成環(huán)；尺寸首尾相接，順一個方向畫箭頭，構成封閉圖形工序尺寸及其公差確實定Moretolearn工序尺寸及其公差確實定工藝尺寸鏈的構成，取決于工藝方案和加工方法，確定封閉環(huán)是關鍵；一個尺寸鏈只能解一個封閉環(huán)；請注意箭頭方向：

與封閉環(huán)同向者為減環(huán)與封閉環(huán)異向者為增環(huán)Moretolearn

A1A2A∑工序尺寸及其公差確實定尺寸鏈的形式按環(huán)的幾何特征分：長度、角度、組合尺寸鏈按應用場合分：裝配、工藝、零件尺寸鏈按各環(huán)所處空間位置分：直線、平面、空間尺寸鏈工序尺寸及其公差確實定Moretolearn工序尺寸及其公差確實定尺寸鏈的特性封閉性：尺寸鏈必是一組有關尺寸首尾相接所形成的尺寸封閉圖。其中應包含一個間接保證的尺寸和假設干個對此有影響的直接獲得的尺寸關聯(lián)性：尺寸鏈中間接保證的尺寸即精度直接保證的尺寸精度支配，且間接保證的尺寸精度必然低于直接獲得的尺寸精度尺寸鏈的計算公式封閉環(huán)的根本尺寸=組成環(huán)根本尺寸的代數(shù)和封閉環(huán)的極限尺寸：封閉環(huán)的上、下偏差封閉環(huán)的公差工序尺寸及其公差確實定Moretolearn工序尺寸及其公差確實定計算封閉環(huán)的豎式口訣：增環(huán)上下偏差照抄；減環(huán)上下偏差對調(diào)、反號Moretolearn工序尺寸及其公差確實定4尺寸鏈的分析與解算測量基準與設計基準不重合時的工序尺寸計算工序尺寸及其公差確實定工序尺寸及其公差確實定定位基準與設計基準不重合時的工序尺寸計算工序尺寸及其公差確實定從計算結果可知，A5’的Es〈Ei，顯然這是不合理的。這主要是因為公共環(huán)A4’的公差值太大，所以應調(diào)整A4’的上下偏差?，F(xiàn)按等公差原那么重新分配封閉環(huán)公差。T〔Ai〕=T〔Aj〕=T(A4〞)=T(A5〞)===0.30再考慮到A5〞〉A4〞故取TA4〞=0.26，TA5〞=0.34所以A4〞=164〔0.28+0.26〕A5〞=184〔0.24+0.34〕工序尺寸及其公差確實定保證滲氮、滲碳層深度的工藝計算加工過程為：磨內(nèi)孔至Φ144.76+0.04mm；滲氮，深度t1；磨內(nèi)孔至Φ145+0.04mm，并保持滲氮層深度t0=0.3~0.5mm。分析題意可知，t0=0.3+0.2mm是間接獲得的，為封閉環(huán)工序尺寸及其公差確實定工序尺寸及其公差確實定第二章機械加工精度

一

概述

二

影響加工精度的因素及其分析

三

加工誤差的綜合分析四提高加工精度的工藝措施機械加工精度一、概述高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低消耗，產(chǎn)品技術性能好、使用壽命長，這是機械制造企業(yè)的根本要求。而質(zhì)量那么是最根本的問題加工質(zhì)量指標分為：加工精度——宏觀幾何參數(shù)加工外表質(zhì)量——微觀幾何參數(shù)和外表物理-機械性能等方面的參數(shù)概述Moretolearn概述機械加工精度——零件在加工后的幾何參數(shù)〔尺寸、幾何形狀、外表間的相互位置〕的實際值與理論值相符合的程度機械加工精度包括：尺寸精度、形狀精度、位置精度——三者有聯(lián)系，也有區(qū)別Moretolearn所謂理想零件，即對外表形狀而言，就是絕對正確的圓柱面、平面、錐面等；對外表位置而言，就是絕對的平行、垂直、同軸和一定的角度等；對尺寸而言，就是零件尺寸的公差帶中心由于機械加工中的種種原因，不可能把零件做得絕對精確，總會產(chǎn)生偏差。這種偏差即加工誤差。概述二、影響加工精度的因素及其分析工藝系統(tǒng)——由機床、夾具、刀具和工件構成的一個完整系統(tǒng)原始誤差——工藝系統(tǒng)中的誤差影響加工精度的因素及其分析Moretolearn影響加工精度的因素及其分析1．加工原理誤差〔理論誤差〕原理誤差——即在加工中采用了近似的加工運動、近似的刀具輪廓和近似的加工方法而產(chǎn)生的原始誤差影響加工精度的因素及其分析Moretolearn影響加工精度的因素及其分析近似的刀具和工件的運動聯(lián)系所帶來的加工誤差例如車模數(shù)螺紋時，傳動比I==只要能保證加工精度和零件的使用性能，一定的原理誤差是允許的。這種誤差不應超過相應公差的10~15%。Moretolearn近似的刀具輪廓帶來的誤差例如用模數(shù)銑刀銑齒輪，由于：銑刀的成形面不是純粹的漸開線；模數(shù)相同而齒數(shù)不同的漸開線齒輪齒形是不同的，一把銑刀銑一組齒數(shù)的齒輪，故存在原理誤差再如，用齒輪滾刀加工齒輪時，滾刀也是采用阿基米德根本蝸桿或法向直廓蝸桿代替漸開線蝸桿影響加工精度的因素及其分析Moretolearn近似的加工方法帶來的誤差例如，用尖車刀車外圓，也不是光滑的圓柱面，而是一個螺旋面影響加工精度的因素及其分析2．機床、刀具、夾具的制造誤差與磨損機床誤差包括機床本身各部件的制造誤差、安裝誤差和使用過程中磨損影響加工精度的因素及其分析Moretolearn影響加工精度的因素及其分析主軸回轉運動誤差及其影響因素回轉運動的精度取決于其回轉中心相對刀具或工件的位置精度，即取決于機床主軸的回轉精度主軸回轉誤差有三種：主軸的徑向跳動、主軸的軸向竄動、主軸的角度擺動影響加工精度的因素及其分析影響主軸回轉精度的因素：滑動軸承軸頸或滾動軸承滾道圓度誤差滾動軸承內(nèi)環(huán)的壁厚誤差滑動軸承軸頸、軸承套或滾動軸承滾道的波度滾動軸承滾子的圓度誤差和尺寸偏差軸承間隙以及切削中的受力變形軸承定位端面與軸心線垂直度誤差軸承端面之間的平行度誤差鎖緊螺母端面的跳動等

導軌誤差導軌是確定主要部件相對位置的基準，也是運動基準，各項誤差直接影響被加工工件的精度對導軌的精度要求主要有：在水平面內(nèi)的直線度在垂直面內(nèi)的直線度前后導軌的平行度〔扭曲〕影響加工精度的因素及其分析Moretolearn影響加工精度的因素及其分析導軌誤差對加工精度的影響：如車削時導軌在水平面內(nèi)彎曲，向前凸出，那么出現(xiàn)鼓形誤差；向后凸出，那么出現(xiàn)鞍形誤差傳動鏈誤差傳動鏈誤差產(chǎn)生的原因傳動元件的制造誤差、傳動元件的裝配誤差、使用過程中的磨損影響加工精度的因素及其分析Moretolearn影響加工精度的因素及其分析減少傳動鏈誤差對加工精度的影響，可采取如下措施：縮短傳動鏈提高傳動鏈的制造精度和裝配精度設法消除傳動鏈的間隙采用誤差校正機構提高傳動精度刀具的制造誤差與磨損刀具的制造誤差刀具的制造誤差對加工精度的影響，根據(jù)刀具的種類不同而不同。定尺寸刀具以刀具尺寸誤差為主；成形刀具以刀具形狀誤差為主刀具的磨損：分為三個階段：初始磨損、正常磨損、急劇磨損影響加工精度的因素及其分析減少刀具制造誤差對加工精度的影響的措施：提高制造精度合理選擇刀具材料合理選擇切削用量合理選擇刀具幾何參數(shù)合理選擇冷卻潤滑準確刃磨，減少磨損影響加工精度的因素及其分析夾具的制造誤差與磨損夾具的制造誤差主要是定位元件、夾緊元件、導向元件、分度元件、夾具體等的制造誤差夾具的誤差除制造誤差外，還有夾具安裝、工件裝夾等誤差對加工精度也會帶來很大影響夾具的磨損主要是定位元件和導向元件的磨損為減少夾具誤差對加工精度的影響，夾具的制造誤差必須小于工件的公差；及時更換易損件影響加工精度的因素及其分析3．工藝系統(tǒng)受力變形及對加工精度的影響工藝系統(tǒng)受力變形的現(xiàn)象加工過程中的力：切削力、傳動力、夾緊力、重力、控制力、慣性力、干擾力等影響加工精度的因素及其分析Moretolearn工藝系統(tǒng)的剛度剛度——工藝系統(tǒng)受外力作用后抵抗變形的能力在上述力的作用下，工藝系統(tǒng)受力變形，刀具和工件相對退讓。設刀具相對工件在切削接觸點法線方向的相對位移量為y，那么工藝系統(tǒng)的剛度是：影響加工精度的因素及其分析Moretolearn工藝系統(tǒng)的剛度特性力和變形不是直線關系，即不符合虎克定律加載和卸載曲線不重合卸載后，變形不能恢復到起點部件剛度比我們想象的小影響加工精度的因素及其分析Moretolearn影響部件剛度的因素接觸變形〔接觸點的變形〕薄弱零件本身的變形間隙的影響摩擦的影響施力方向的影響影響加工精度的因素及其分析Moretolearn工藝系統(tǒng)的剛度對加工精度的影響歸納起來為以下常見形式：由于受力點位置的變化而產(chǎn)生的工件形狀誤差誤差復映毛坯材料硬度不均勻使切削力產(chǎn)生變化，工藝系統(tǒng)受力變形隨之變化而產(chǎn)生加工誤差工藝系統(tǒng)中其它作用力使工藝系統(tǒng)中某些環(huán)節(jié)受力變形而產(chǎn)生加工誤差影響加工精度的因素及其分析誤差復映規(guī)律誤差復映——由毛坯加工余量和材料硬度的變化引起切削力和工藝系統(tǒng)受力變形的變化，因而產(chǎn)生工件的尺寸、形狀誤差的現(xiàn)象影響加工精度的因素及其分析Moretolearn誤差復映規(guī)律誤差復映系數(shù)ε：定量反映毛坯誤差經(jīng)過加工后減少的程度=當加工過程有屢次走刀時，每次走刀的復映系數(shù)為ε1、ε2、ε3…，那么總復映系數(shù)ε總=ε1ε2ε3…可簡化為ε總≈〔ε1〕n影響加工精度的因素及其分析Moretolearn由于ε?1，所以經(jīng)過屢次走刀，那么可能使毛坯誤差復映到工件上的誤差減少到公差帶允許值的范圍內(nèi)例：一個工藝系統(tǒng)，其誤差復映系數(shù)為0.25，工件在本工序前的圓度誤差0.5mm，為保證本工序0.01mm的形狀精度，本工序最少走刀幾次？解：0.5×(0.25)n≤0.01解得n=3影響加工精度的因素及其分析減少工藝系統(tǒng)受力變形的措施提高外表配合質(zhì)量，以提高接觸剛度或者預加載荷，以提高接觸剛度或者鎖緊暫不需移動的部件，以提高接觸剛度設置輔助支承，提高部件剛度影響加工精度的因素及其分析Moretolearn影響加工精度的因素及其分析縮短切削力作用點和支承點的距離，提高工件剛度選擇合理的零件結構和斷面形狀提高刀具剛度；改善材料性能合理裝夾工件，減少夾緊變形4．工藝系統(tǒng)熱變形及對加工精度的影響工藝系統(tǒng)熱變形的現(xiàn)象工藝系統(tǒng)受熱升溫而使工件、刀具及機床的許多局部會因溫度升高而產(chǎn)生復雜變形改變工件、刀具、機床間的相互位置破壞刀具與工件間相互運動的正確性改變已調(diào)整好的加工尺寸引起切削深度和切削力改變破壞傳動鏈的精度影響加工精度的因素及其分析引起熱變形的熱源：內(nèi)部熱源：切削熱，摩擦熱，電氣等外部熱源：環(huán)境溫度變化，取暖設備，熱幅射等影響加工精度的因素及其分析Moretolearn影響加工精度的因素及其分析減少和控制工藝系統(tǒng)熱變形的主要途徑結構措施采用熱對稱結構使關鍵件的熱變形在無害于加工精度的方向移動合理安排支承位置，使產(chǎn)生熱變形位移的有效局部縮短發(fā)熱量大的熱源采取足夠的冷卻措施，采用熱補償方法減少熱變形均衡關鍵件的溫升，防止彎曲隔離熱源工藝措施環(huán)境恒溫，防止光照保持工藝系統(tǒng)熱平衡，如加工前機床空轉一段時間〔精密加工中途不停車〕裝夾時考慮加工熱變形方向注意選材提高切削速度和走刀量保持刀具鋒利〔降低切削熱〕粗、精加工分開切削區(qū)施加充分的冷卻液影響加工精度的因素及其分析5．工件的內(nèi)應力引起的變形根本概念內(nèi)應力——當外載荷去除后，仍殘留在工件內(nèi)部的應力影響加工精度的因素及其分析Moretolearn內(nèi)應力的成因：內(nèi)因：由于金屬內(nèi)部宏觀的或者微觀的組織發(fā)生了不均勻的體積變化而產(chǎn)生的外因：熱加工或者冷加工溫度變化伴隨金相組織變化冷熱不均，金相組織變化切削加工，強烈的塑性變形引起表層應力影響加工精度的因素及其分析幾種產(chǎn)生內(nèi)應力的工藝過程毛坯制造中產(chǎn)生的內(nèi)應力鑄造、鍛造、焊接和熱處理過程中，因熱脹冷縮不勻以及金相組織轉變冷校直帶來的內(nèi)應力影響加工精度的因素及其分析Moretolearn切削加工的附加應力切除金屬后，破壞了原有的內(nèi)應力平衡高溫、高壓下，局部外表層因不均勻的塑性變形而產(chǎn)生內(nèi)應力時效中產(chǎn)生的二次應力時效過程冷卻階段產(chǎn)生的二次剩余應力影響加工精度的因素及其分析消除內(nèi)應力的措施改變加工工藝和加工用量人工時效〔熱處理〕和自然時效敲擊振動合理設計結構采用特殊加工手段影響加工精度的因素及其分析6．度量誤差、調(diào)整誤差以及安裝誤差度量誤差引起測量誤差的原因：量具本身的誤差測量方法引起測量力引起溫度引起影響加工精度的因素及其分析Moretolearn影響加工精度的因素及其分析減少或消除度量誤差的措施提高量具精度，合理選擇量具注意操作方法注意測量條件調(diào)整誤差工藝系統(tǒng)的調(diào)整問題有：機床的調(diào)整、夾具的調(diào)整、刀具的調(diào)整不同的調(diào)整方式，有不同的誤差來源影響加工精度的因素及其分析Moretolearn試切法調(diào)整度量誤差：試切調(diào)整過程中由于度量失誤或不準而引起誤差加工余量影響：最小切屑厚度太小，以致刀刃打滑，不起切削作用微量進給誤差：最后一刀容易出現(xiàn)爬行影響加工精度的因素及其分析Moretolearn各機構調(diào)整機構的制造精度機構的靈敏度調(diào)整的準確性樣件或樣板調(diào)整大批量，多刀加工時采用樣板本身的誤差〔制造和安裝誤差〕對刀誤差影響加工精度的因素及其分析安裝誤差定位誤差基準不重合引起定位元件和定位面制造誤差元件配合間隙引起夾緊誤差夾緊機構的夾緊力不當引起夾緊方式不當引起夾緊狀態(tài)不良引起影響加工精度的因素及其分析三、加工誤差的綜合分析1．誤差的性質(zhì)誤差分為兩類：

系統(tǒng)性誤差當連續(xù)加工一批零件時，誤差的大小和方向或是保持不變，或是按一定規(guī)律變化。前者稱為常值系統(tǒng)性誤差，后者稱為變值系統(tǒng)性誤差加工誤差的分析Moretolearn常值系統(tǒng)性誤差有：原理誤差，刀具、夾具、量具、機床的制造誤差，調(diào)整誤差，系統(tǒng)受力變形變值系統(tǒng)性誤差有：工藝系統(tǒng)熱變形，刀具、夾具、量具、機床磨損加工誤差的分析Moretolearn隨機性誤差加工一批零件時，其誤差的大小和方向無規(guī)律地變化，這類誤差稱為隨機性誤差隨機性誤差有：復映誤差，定位誤差，夾緊誤差，屢次調(diào)整引起的誤差，內(nèi)應力引起的誤差加工誤差的分析2．加工誤差的數(shù)理統(tǒng)計分析法實際分布曲線將零件按尺寸大小以一定的間隔范圍分成假設干組，同一尺寸間隔內(nèi)的零件數(shù)稱為頻數(shù)mI，零件總數(shù)n；頻率為mi/n。以頻數(shù)或頻率為縱坐標，以零件尺寸為橫坐標，畫出直方圖，進而畫成一條折線，即為實際分布曲線加工誤差的分析理論分布曲線實踐證明，當被測量的一批零件〔機床上用調(diào)整法一次加工出來的一批零件〕的數(shù)目足夠大而尺寸間隔非常小時，那么所繪出的分布曲線非常接近“正態(tài)分布曲線〞正態(tài)分布曲線的方程為：加工誤差的分析Moretolearn加工誤差的分析利用正態(tài)分布曲線可以分析產(chǎn)品質(zhì)量；可以判斷加工方法是否適宜；可以判斷廢品率的大小，從而指導下一批的生產(chǎn)零件出現(xiàn)的概率已達99.73%，在此尺寸范圍之外〔〕的零件只占0.27%加工誤差的分析Moretolearn加工誤差的分析如果代表零件的公差T，那么99.73%就代表零件的合格率，0.27%就表示零件的廢品率因此，=T時，加工一批零件根本上都是合格品了，即時，產(chǎn)品無廢品四、提高加工精度的工藝措施1．直接消除和減少誤差法例如車細長軸的三條措施：采用反向走刀〔進給〕切削采用大進給量和大主偏角〔90~93°〕車刀在卡盤一端車出一個縮頸提高加工精度的工藝措施Moretolearn2．誤差補償法人為地制造出一種新的或者利用原有的一種原始誤差去抵消另一種原始誤差例如預加載荷精加工磨床床身導軌；用校正機構提高絲桿車床傳動鏈精度3．誤差轉移法將工藝系統(tǒng)的幾何誤差、受力變形和熱變形等轉移到不影響加工精度的方向去例如，鏜模鏜孔，主軸與鏜桿采用浮動聯(lián)接提高加工精度的工藝措施4．誤差平均法例如，研磨加工高精度的軸和孔，利用誤差相互比較、相互消除來提高精度；再如，刮研精密平板5．“就地加工〞法例如車床配制主軸法蘭盤；再如轉塔車床加工轉塔上的六個刀架安裝孔6．控制誤差法對付變值系統(tǒng)性誤差必須采用可變補償?shù)姆椒ㄌ岣呒庸ぞ鹊墓に嚧胧┤N形式：主動測量：加工過程中隨時測量，隨時進行誤差補償偶件配合測量：以互配件中的一件作為基準去控制另一件積極控制起決定性作用的加工條件：例如精密螺紋磨床的自動恒溫控制提高加工精度的工藝措施第三章機械加工外表質(zhì)量一零件的外表質(zhì)量及其對使用性能的影響二影響機械加工外表粗糙度的因素三影響外表物理力學性能的工藝因素四磨削的外表質(zhì)量五控制外表質(zhì)量的工藝途徑機械加工外表質(zhì)量一、零件的外表質(zhì)量及其對使用性能的影響1．概述外表質(zhì)量是指零件加工后的外表層狀態(tài)外表質(zhì)量影響零件的工作性能、可靠性、壽命零件的外表質(zhì)量及其對使用性能的影響Moretolearn外表質(zhì)量的主要內(nèi)容：外表層的幾何形狀特征外表粗糙度：即外表微觀幾何形狀誤差外表幾何形狀：即外表宏觀不平度波度：介于宏觀幾何誤差與外表粗糙度之間的周期性幾何形狀誤差零件的外表質(zhì)量及其對使用性能的影響Moretolearn外表層的物理力學性能的變化物理力學性能：外表層塑性變形引起的冷作硬化層深度；外表層硬度的變化；外表層內(nèi)的剩余應力；刀瘤引起的撕裂、折皺等；微觀及宏觀裂紋；性能〔如極限強度等〕的變化；重熔金屬的沉積層零件的外表質(zhì)量及其對使用性能的影響Moretolearn金相組織：相變；再結晶；過時效。化學性質(zhì)：晶間腐蝕和選擇性浸蝕；外表脆化〔氫脆〕零件的外表質(zhì)量及其對使用性能的影響Moretolearn2．外表質(zhì)量對零件使用性能的影響外表質(zhì)量對零件耐磨性的影響兩零件作相對運動時，接觸的凸峰處產(chǎn)生彈性變形、塑性變形、剪切等現(xiàn)象，即產(chǎn)生磨損；磨損到達一定程度，接觸面積增大，金屬分子間的親和力使外表咬焊；外表輪廓形狀、加工紋路以及吸附層、冷作硬化層等也影響耐磨。零件的外表質(zhì)量及其對使用性能的影響Moretolearn零件外表層材料的冷作硬化，能提高外表層的硬度，增強外表層的接觸剛度，減少摩擦外表間發(fā)生彈性和塑性變形的可能性，使金屬之間咬合的現(xiàn)象減少，因而增強耐磨性。但硬化過度會降低金屬組織的穩(wěn)定性，使表層金屬脆化而脫落，致使磨損加劇。零件的外表質(zhì)量及其對使用性能的影響外表質(zhì)量對零件疲勞強度的影響外表粗糙度、劃痕、裂紋等缺陷引起應力集中而產(chǎn)生疲勞損壞；外表層的剩余應力和冷作硬化能提高疲勞強度〔故有專門的外表強化工藝：噴丸、滾壓〕；但硬化過度會降低金屬組織的穩(wěn)定性，使表層金屬脆化而脫落或產(chǎn)生裂紋，致使磨損加劇。零件的外表質(zhì)量及其對使用性能的影響外表質(zhì)量對零件抗腐蝕性能的影響零件外表粗糙的凹谷處容易積聚腐蝕性介質(zhì)而發(fā)生化學腐蝕或電化學腐蝕；在應力狀態(tài)下，特別是在拉應力狀態(tài)下工作，容易出現(xiàn)裂紋，引起晶間破壞，產(chǎn)生應力腐蝕。零件的外表質(zhì)量及其對使用性能的影響外表質(zhì)量影響零件的配合性質(zhì)相配零件的配合關系是利用間隙量和過盈量來表示的，由于外表粗糙度的存在，使得有效的間隙或過盈量發(fā)生變化，影響配合精度和配合性質(zhì)；動配合件的磨損改變原來的配合性質(zhì)，影響動配合的穩(wěn)定性；粗糙的靜配合的實際過盈量比預定的小，靜配合的可靠性差。零件的外表質(zhì)量及其對使用性能的影響外表質(zhì)量對零件其他性能的影響零件的外表質(zhì)量還將對零件的密封性能、零件的接觸剛度、運動的靈活性和發(fā)熱損失、原有精度等產(chǎn)生影響。零件的外表質(zhì)量及其對使用性能的影響3．影響外表質(zhì)量的因素機械加工外表不可能是理想光滑外表外表層材料加工時會產(chǎn)生物理、化學變化切削力、切削熱使表層產(chǎn)生各種變化外界介質(zhì)的腐蝕等等零件的外表質(zhì)量及其對使用性能的影響二、影響機械加工外表粗糙度的因素1．影響切削加工外表粗糙度的因素幾何因素尖刀切削時：帶圓角半徑的刀切削時：影響機械加工外表粗糙度的因素Moretolearn影響外表粗糙度的幾何因素有：刀具的幾何形狀和幾何角度進給量刀刃本身的粗糙度物理因素切削力和摩擦力塑性變形過程中形成的積屑瘤切削過程中工件外表上形成鱗刺影響機械加工外表粗糙度的因素Moretolearn工藝系統(tǒng)的動態(tài)因素——振動機械振動分為自由振動、強迫振動、自激振動三大類，金屬切削過程中，主要是強迫振動和自激振動兩種類型振動主要是產(chǎn)生波度、粗糙度而影響零件外表質(zhì)量影響機械加工外表粗糙度的因素2．降低外表粗糙度的工藝措施合理選擇刀具的幾何角度適當增大前角、后角增大刀尖圓弧半徑減小主、副偏角改善材料切削性能減小材料塑性〔采取正火、調(diào)質(zhì)等方法〕細化材料晶?！矡崽幚怼秤绊憴C械加工外表粗糙度的因素合理選擇切削用量合理選擇切削速度，避開積屑瘤、鱗刺產(chǎn)生的切削速度區(qū)減少進給量切削深度不宜過小正確使用切削液乳化液、硫化油、植物油等性能各有不同，應合理選用影響機械加工外表粗糙度的因素采用輔助加工方法常用的有：研磨、珩磨、超精加工等提高工藝系統(tǒng)的精度和剛度主運動和進給運動系統(tǒng)的精度要高系統(tǒng)的剛度和抗振性好受力變形和熱變形要小影響機械加工外表粗糙度的因素三、影響外表物理力學性能的工藝因素1．外表層的剩余應力外表層剩余應力的產(chǎn)生當切削過程中外表層組織發(fā)生形狀變化和組織變化時，在外表層及其與基體材料的交界處就會產(chǎn)生互相平衡的彈性應力，稱為外表剩余應力影響外表物理力學性能的工藝因素剩余應力分類：零件整個尺寸范圍內(nèi)平衡的剩余應力晶粒范圍內(nèi)平衡的剩余應力晶胞間平衡的剩余應力剩余應力產(chǎn)生的原因冷塑性變形〔切削力的作用〕熱塑性變形〔切削熱的作用〕金相組織變化〔切削高溫作用下，引起外表層金屬發(fā)生相變〕通常是上述三種原因綜合作用的結果影響外表物理力學性能的工藝因素2．外表層的加工硬化外表冷作硬化現(xiàn)象切削〔含磨削〕過程中，刀具前面迫使金屬受到擠壓而產(chǎn)生塑性變形，使晶體間產(chǎn)生剪切滑移，晶格嚴重扭曲，并使晶粒拉長、破碎和纖維化，引起材料強化、硬度提高，這就是冷作硬化現(xiàn)象影響外表物理力學性能的工藝因素外表層硬化后的金屬性質(zhì)的具體特點為：晶體形狀改變〔拉長、破碎〕晶體方向改變〔塑性變形后形成一定方向，纖維化〕變形抵抗力增加〔產(chǎn)生冷作硬化〕導電性、導磁性、導熱性亦有變化外表層產(chǎn)生剩余應力決定外表層硬化程度的因素產(chǎn)生塑性變形的力塑性變形的速度塑性變形時的溫度影響外表物理力學性能的工藝因素影響加工冷作硬化的因素切削用量〔主要是切削速度、進給量。切削速度的影響：低速時，塑性變形大，冷硬大；速度增加，冷硬減少；但速度超過100m/min時，冷硬又增加。進給量增大，塑性變形增大，冷硬增加；進給量太小，刀具擠壓作用增大，冷硬增加?！秤绊懲獗砦锢砹W性能的工藝因素Moretolearn影響外表物理力學性能的工藝因素刀具〔刀具的刃口圓角大和后刀面的磨損嚴重以及前刀面的粗糙度高，都將使得刀具對工件外表層金屬的擠壓和摩擦作用增加，因而冷硬程度和深度都增加?！彻ぜ牧系挠绊憽补ぜ牧嫌捕仍降?，切削時塑性變形越大，冷硬現(xiàn)象越嚴重?！乘?、磨削的外表質(zhì)量1．磨削加工的特點磨削精度高，通常作為終加工工序磨