1、第第4 4章章 汽车零件机械加工质量汽车零件机械加工质量 汽车制造工艺基础汽车制造工艺基础第第4 4章章 汽车零件机械加工质量汽车零件机械加工质量 掌握零件机械加工精度包括的内容掌握零件机械加工精度包括的内容 了解零件机械加工误差的主要影响因素及应对了解零件机械加工误差的主要影响因素及应对 措施措施 了解零件机械加工表面质量的形成及其影响因了解零件机械加工表面质量的形成及其影响因 素和应对措施素和应对措施 了解表面质量对机器零件使用性能的影响及应了解表面质量对机器零件使用性能的影响及应 对措施对措施【学习目标】【学习目标】第第4 4章章 汽车零件机械加工质量汽车零件机械加工质量 汽车制造工艺基
2、础汽车制造工艺基础机械加工质量及其内容机械加工质量及其内容 影响汽车产品质量的主要因素包括：影响汽车产品质量的主要因素包括：零零件的材料、零件的加工制造、产品的装配与件的材料、零件的加工制造、产品的装配与调试调试等。等。其中，汽车零件加工质量是影响汽车产其中，汽车零件加工质量是影响汽车产品工作性能、使用寿命和可靠性等的重要质品工作性能、使用寿命和可靠性等的重要质量指标，是保证产品质量的基础。量指标，是保证产品质量的基础。第第4 4章章 汽车零件机械加工质量汽车零件机械加工质量 汽车制造工艺基础汽车制造工艺基础尺寸精度尺寸精度 形状精度形状精度 位置精度位置精度（通常形状误差限制在位置公差内，（
3、通常形状误差限制在位置公差内，位置公差限制在尺寸公差内）位置公差限制在尺寸公差内）表面粗糙度表面粗糙度 波度波度 纹理方向纹理方向 伤痕伤痕（划痕、裂纹、砂眼等）（划痕、裂纹、砂眼等）加工精度加工精度表面质量表面质量表面几何形状精度表面几何形状精度 表层加工硬化表层加工硬化 表层金相组织变化表层金相组织变化 表层残余应力表层残余应力 机械机械加工加工质量质量内容：内容：加工精度、表面质量。加工精度、表面质量。表面缺陷层表面缺陷层第第4 4章章 汽车零件机械加工质量汽车零件机械加工质量 汽车制造工艺基础汽车制造工艺基础4.1 4.1 机械加工精度及其内容机械加工精度及其内容4.1.1 4.1.1
4、 机械加工精度（简称加工精度）概念机械加工精度（简称加工精度）概念 一、加工精度一、加工精度 加工精度是指零件加工后的实际几何参数加工精度是指零件加工后的实际几何参数（尺（尺寸、形状、表面间的相对位置）寸、形状、表面间的相对位置）与理想几何参数相与理想几何参数相符合的程度。符合的程度。越接近，精度越高，反之越低。越接近，精度越高，反之越低。二、加工误差二、加工误差 加工误差是指加工过程中由于各种因素的影加工误差是指加工过程中由于各种因素的影响，加工后的零件实际几何参数与理想的几何参数响，加工后的零件实际几何参数与理想的几何参数之间的差异。之间的差异。加工误差的大小反映了加工精度的高低。误差加工
5、误差的大小反映了加工精度的高低。误差越大加工精度越低，反之精度越高，但相对加工成越大加工精度越低，反之精度越高，但相对加工成本也高，生产效率相对较低。本也高，生产效率相对较低。第第4 4章章 汽车零件机械加工质量汽车零件机械加工质量 汽车制造工艺基础汽车制造工艺基础 一、尺寸精度一、尺寸精度 指加工后零件表面本身（如直径、长度）或表指加工后零件表面本身（如直径、长度）或表面之间相对位置（如表面间的距离）的实际尺寸与面之间相对位置（如表面间的距离）的实际尺寸与理想零件尺寸之间的符合程度。理想零件尺寸之间的符合程度。即尺寸公差。即尺寸公差。二、形状精度二、形状精度 指加工后零件表面本身的实际形状与
6、理想零件指加工后零件表面本身的实际形状与理想零件表面形状相符合的程度。表面形状相符合的程度。即即形状公差：形状公差：三、位置精度三、位置精度 指零件加工后各表面间实际位置与理想零件各指零件加工后各表面间实际位置与理想零件各表面间位置的符合程度。表面间位置的符合程度。即即位置公差：位置公差：4.1.2 4.1.2 机械加工精度具体内容机械加工精度具体内容第第4 4章章 汽车零件机械加工质量汽车零件机械加工质量 汽车制造工艺基础汽车制造工艺基础4.2 4.2 影响机械加工精度的主要因素影响机械加工精度的主要因素4.2.1 4.2.1 机床误差机床误差 一、主轴误差一、主轴误差 1 1主轴回转运动误
7、差主轴回转运动误差 实际加工过程中，主轴实际加工过程中，主轴回转轴心线的位置随时都在回转轴心线的位置随时都在变动，即存在运动误差。变动，即存在运动误差。其运动误差表现为三种其运动误差表现为三种形式：形式：径向跳动径向跳动、轴向窜动、轴向窜动、差、角度摆动误差，差、角度摆动误差，如右图如右图所示。所示。主轴回转误差的三种基本形式主轴回转误差的三种基本形式a)a)径向跳动误差径向跳动误差b)b)轴向窜动误差轴向窜动误差c)c)角度摆动误差角度摆动误差第第4 4章章 汽车零件机械加工质量汽车零件机械加工质量 汽车制造工艺基础汽车制造工艺基础 2.2.主轴旋转轴线与导轨的平行度误差主轴旋转轴线与导轨的
8、平行度误差 如果车床主轴旋转轴线与导轨在水平面内不平如果车床主轴旋转轴线与导轨在水平面内不平行时，工件表面将被加工成圆锥体。如果车床主轴行时，工件表面将被加工成圆锥体。如果车床主轴旋转轴线与导轨在垂直面内不平行时，工件将被加旋转轴线与导轨在垂直面内不平行时，工件将被加工成双曲线回转体。工成双曲线回转体。第第4 4章章 汽车零件机械加工质量汽车零件机械加工质量 汽车制造工艺基础汽车制造工艺基础4.2 4.2 影响机械加工精度的主要因素影响机械加工精度的主要因素二、导轨误差二、导轨误差1 1导轨在水平面内的直线度误差导轨在水平面内的直线度误差为误差敏感方向，使工件加工后产生圆柱度误差为误差敏感方向
9、，使工件加工后产生圆柱度误差（鞍形或鼓形）。（鞍形或鼓形）。机床导轨在水平面内的直线度误差机床导轨在水平面内的直线度误差对加工精度的影响对加工精度的影响 第第4 4章章 汽车零件机械加工质量汽车零件机械加工质量 汽车制造工艺基础汽车制造工艺基础 2 2导轨在垂直面内的直线度误差导轨在垂直面内的直线度误差 在纵向车削中，为非敏感方向，其误差可忽在纵向车削中，为非敏感方向，其误差可忽略；但在刨、铣削加工中，如导轨出现中凹，则易略；但在刨、铣削加工中，如导轨出现中凹，则易使工件产生凹形。使工件产生凹形。机床导轨在垂直面内的直度误差对加工精度的影响机床导轨在垂直面内的直度误差对加工精度的影响第第4 4
10、章章 汽车零件机械加工质量汽车零件机械加工质量 汽车制造工艺基础汽车制造工艺基础 3 3两导轨间的平形度误差两导轨间的平形度误差 导轨会发生扭曲。刀尖相对于工件在水平和垂导轨会发生扭曲。刀尖相对于工件在水平和垂直两个方向上发生直两个方向上发生偏移，会使加工出偏移，会使加工出的工件产生圆柱度的工件产生圆柱度误差（呈鞍形、鼓误差（呈鞍形、鼓形或锥度等）。形或锥度等）。机床导轨扭曲对工件形状的影响机床导轨扭曲对工件形状的影响 第第4 4章章 汽车零件机械加工质量汽车零件机械加工质量 汽车制造工艺基础汽车制造工艺基础4.2 4.2 影响机械加工精度的主要因素影响机械加工精度的主要因素 三、传动链误差三
11、、传动链误差 指传动链始末两端传动元件间相对运动的误差。指传动链始末两端传动元件间相对运动的误差。例如例如，车螺纹时，要求主轴与传动丝杠的转速，车螺纹时，要求主轴与传动丝杠的转速比恒定，即工件转一周，刀具应移动一个导程，这比恒定，即工件转一周，刀具应移动一个导程，这种运动关系是由刀具与工件间的传动链来保证的。种运动关系是由刀具与工件间的传动链来保证的。由于传动链中各传动元件都有由于传动链中各传动元件都有制造误差制造误差、装配误差装配误差和和磨损磨损，会破坏正确的运动关系，使工件产生螺距，会破坏正确的运动关系，使工件产生螺距误差。误差。第第4 4章章 汽车零件机械加工质量汽车零件机械加工质量 汽
12、车制造工艺基础汽车制造工艺基础4.2 4.2 影响机械加工精度的主要因素影响机械加工精度的主要因素4.2.2 4.2.2 刀具误差刀具误差 一、刀具制造误差对加工精度的影响一、刀具制造误差对加工精度的影响 刀具误差对加工精度的影响随刀具种类的不同刀具误差对加工精度的影响随刀具种类的不同而而不同。如不同。如定尺寸刀具定尺寸刀具（如钻头、铰刀、孔拉）；（如钻头、铰刀、孔拉）；成形刀具成形刀具（成形车、铣刀、砂轮；齿轮模数铣刀）；（成形车、铣刀、砂轮；齿轮模数铣刀）；展成刀具展成刀具（齿轮滚刀、插齿刀；花键滚刀等）。（齿轮滚刀、插齿刀；花键滚刀等）。加工时，刀具切削刃的几何形状及有关尺寸误加工时，刀
13、具切削刃的几何形状及有关尺寸误差会影响工件的加工精度。差会影响工件的加工精度。对于一般刀具（如车、镗、铣刀等），其制造对于一般刀具（如车、镗、铣刀等），其制造误差对工件的加工精度无直接影响，但刀具的刃磨质误差对工件的加工精度无直接影响，但刀具的刃磨质量对加工精度影响较大。量对加工精度影响较大。第第4 4章章 汽车零件机械加工质量汽车零件机械加工质量 汽车制造工艺基础汽车制造工艺基础4.2 4.2 影响机械加工精度的主要因素影响机械加工精度的主要因素 一、刀具磨损对工件加工精度的影响一、刀具磨损对工件加工精度的影响 任何刀具在切削过程中，都不可避免地要产生任何刀具在切削过程中，都不可避免地要产生
14、磨损，并由此引起工件尺寸和形状的改变。车刀磨磨损，并由此引起工件尺寸和形状的改变。车刀磨损将使工件产生锥度；成形刀具加工时，会造成工损将使工件产生锥度；成形刀具加工时，会造成工件的形状误差。件的形状误差。刀具磨损过程：刀具磨损过程：初期快，中期慢，初期快，中期慢，后期快。后期快。如图所示。如图所示。a a）刀具的尺寸磨损）刀具的尺寸磨损 b b）刀具的磨损过程）刀具的磨损过程第第4 4章章 汽车零件机械加工质量汽车零件机械加工质量 汽车制造工艺基础汽车制造工艺基础4.2 4.2 影响机械加工精度的主要因素影响机械加工精度的主要因素 工艺系统：工艺系统：是指由机床、夹具、工件、刀具所是指由机床、
15、夹具、工件、刀具所组成的一个弹性系统。组成的一个弹性系统。在切削加工过程中，由于切削力、传动力、惯在切削加工过程中，由于切削力、传动力、惯性力、夹紧力以及重力的作用，工艺系统会产生弹性力、夹紧力以及重力的作用，工艺系统会产生弹性变形，从而破坏了刀具与工件之间的准确位置，性变形，从而破坏了刀具与工件之间的准确位置，使之产生加工误差。使之产生加工误差。工艺系统刚度：工艺系统刚度：指在外力作用下，工艺系统抵指在外力作用下，工艺系统抵抗变形的能力。工艺系统的刚度随切削力着力点位抗变形的能力。工艺系统的刚度随切削力着力点位置的变化而变化置的变化而变化 4.2.3 4.2.3 工艺系统的受力变形及其对加工
16、精度的影响工艺系统的受力变形及其对加工精度的影响第第4 4章章 汽车零件机械加工质量汽车零件机械加工质量 汽车制造工艺基础汽车制造工艺基础 一、机床刚度及其对加工精度的影响一、机床刚度及其对加工精度的影响 机床刚度取决于机床各零部件的刚度，零部件的刚机床刚度取决于机床各零部件的刚度，零部件的刚度又与其结构尺寸和制造、装配质量有关。如零件间的度又与其结构尺寸和制造、装配质量有关。如零件间的接触刚度、连接刚度、零件间的间隙等，都是影响机床接触刚度、连接刚度、零件间的间隙等，都是影响机床刚度的主要因素。刚度的主要因素。如车床刚度较差，用两顶尖顶住粗而短的光轴进行如车床刚度较差，用两顶尖顶住粗而短的光
17、轴进行车削时，在车削时，在切削力作用下，尾座刚度较小而切削力作用下，尾座刚度较小而“让刀让刀”变变形形4.2.3 4.2.3 工艺系统的受力变形及其对加工精度的影响工艺系统的受力变形及其对加工精度的影响大，切削薄；但主轴箱刚大，切削薄；但主轴箱刚度相对大变形小，切削厚。度相对大变形小，切削厚。工件会产生双曲线圆柱度工件会产生双曲线圆柱度误差而成为鞍形，误差而成为鞍形，如图所如图所示。示。两顶尖顶住短而粗的光轴进行车削时两顶尖顶住短而粗的光轴进行车削时 第第4 4章章 汽车零件机械加工质量汽车零件机械加工质量 汽车制造工艺基础汽车制造工艺基础 二、工件刚度及其对加工精度的影响二、工件刚度及其对加
18、工精度的影响 工件刚度及其受力变形与工件本身的几何形状、工件刚度及其受力变形与工件本身的几何形状、尺寸、装夹方式有关。尺寸、装夹方式有关。1 1工件在两顶尖间装夹车削相对细长的光轴工件在两顶尖间装夹车削相对细长的光轴 在切削力作用下，工件因弹性变形而出现在切削力作用下，工件因弹性变形而出现“让让刀刀”现象。随刀具的进给，在工件全长上切削深度现象。随刀具的进给，在工件全长上切削深度将将会由多变少，然后再由少变多，结果使零件产生腰会由多变少，然后再由少变多，结果使零件产生腰鼓形，如图所示。鼓形，如图所示。a a）工件在两顶尖间装夹）工件在两顶尖间装夹第第4 4章章 汽车零件机械加工质量汽车零件机械
19、加工质量 汽车制造工艺基础汽车制造工艺基础 二、工件刚度及其对加工精度的影响二、工件刚度及其对加工精度的影响 2 2工件在卡盘中悬臂装夹车削工件在卡盘中悬臂装夹车削 工件形状将成喇叭形，如图工件形状将成喇叭形，如图b b）所示。）所示。3 3工件装夹在卡盘上并用后顶尖顶住车削工件装夹在卡盘上并用后顶尖顶住车削 加工后的工件成加工后的工件成“鸡腿形鸡腿形”，如图，如图c c）所示。）所示。b)b)工件悬臂装夹工件悬臂装夹 c c）工件一端夹一端顶）工件一端夹一端顶第第4 4章章 汽车零件机械加工质量汽车零件机械加工质量 汽车制造工艺基础汽车制造工艺基础 三、夹紧力引起的加工误差三、夹紧力引起的加
20、工误差 1 1夹紧力作用点和方向不当引起的误差夹紧力作用点和方向不当引起的误差 工件在安装时，由于工件刚度较低或夹紧力作工件在安装时，由于工件刚度较低或夹紧力作用点和方向不当，会引起工件产生相应的变形，造用点和方向不当，会引起工件产生相应的变形，造成加工误差。如图所示。成加工误差。如图所示。夹紧不当引起加工误差夹紧不当引起加工误差 第第4 4章章 汽车零件机械加工质量汽车零件机械加工质量 汽车制造工艺基础汽车制造工艺基础 2 2薄壁件夹紧变形引起的误差薄壁件夹紧变形引起的误差 对于薄壁筒形工件，其径向刚度很差，当被夹对于薄壁筒形工件，其径向刚度很差，当被夹紧在机床夹具中时，在径向夹紧力的作用下
21、，工件紧在机床夹具中时，在径向夹紧力的作用下，工件会发生变形，对加工精度的影响甚大。如图所示。会发生变形，对加工精度的影响甚大。如图所示。薄壁件夹紧变形引起的误差 第第4 4章章 汽车零件机械加工质量汽车零件机械加工质量 汽车制造工艺基础汽车制造工艺基础4.2 4.2 影响机械加工精度的主要因素影响机械加工精度的主要因素 四、刀具刚度及其对加工精度的影响四、刀具刚度及其对加工精度的影响 1 1钻孔时钻孔时 钻孔刀具刚度的影响钻头的径向刚度很低，钻钻孔刀具刚度的影响钻头的径向刚度很低，钻孔时钻头受力后易引起轴线弯曲、偏斜，将导致被孔时钻头受力后易引起轴线弯曲、偏斜，将导致被加工孔的尺寸、形状、相
22、互位置产生误差。加工孔的尺寸、形状、相互位置产生误差。2 2镗孔时镗孔时 不同的镗孔方式加工，受不同的镗孔方式加工，受镗孔刀杆刚度的影镗孔刀杆刚度的影响，将使镗孔产生不同误差。如后图所示。响，将使镗孔产生不同误差。如后图所示。第第4 4章章 汽车零件机械加工质量汽车零件机械加工质量 汽车制造工艺基础汽车制造工艺基础 一般情况下，悬臂梁式镗孔比有导向和前、后双导向装一般情况下，悬臂梁式镗孔比有导向和前、后双导向装置的镗孔误差影响要大些。置的镗孔误差影响要大些。不同镗孔形式不同镗孔形式 a a）镗刀杆无导向）镗刀杆无导向 b b）镗刀杆后导向）镗刀杆后导向C C）镗刀杆前、后双导向）镗刀杆前、后双
23、导向第第4 4章章 汽车零件机械加工质量汽车零件机械加工质量 汽车制造工艺基础汽车制造工艺基础 3 3磨内孔时刀杆刚度的影响磨内孔时刀杆刚度的影响 磨削加工直径较磨削加工直径较小的深长内孔时，磨小的深长内孔时，磨刀杆直受到限制，如刀杆直受到限制，如悬臂较长，在磨削力悬臂较长，在磨削力作用下，会使内孔产作用下，会使内孔产生锥度误差，如图所生锥度误差，如图所示。示。悬臂磨细长内孔误差示意第第4 4章章 汽车零件机械加工质量汽车零件机械加工质量 汽车制造工艺基础汽车制造工艺基础 五、复映误差五、复映误差 指毛坯加工余量不均，材料硬度变化导致切削指毛坯加工余量不均，材料硬度变化导致切削力大小变化而引起
24、的加工误差。力大小变化而引起的加工误差。如图所示，工如图所示，工件的毛坯外形虽然件的毛坯外形虽然具有粗略的零件形具有粗略的零件形状，但它在尺寸、状，但它在尺寸、形状以及表面层材形状以及表面层材料硬度均匀性上都料硬度均匀性上都有较大的误差。有较大的误差。毛坯形状误差的复映 第第4 4章章 汽车零件机械加工质量汽车零件机械加工质量 汽车制造工艺基础汽车制造工艺基础 减小切削用量、补偿工艺系统有关部件的受力变减小切削用量、补偿工艺系统有关部件的受力变 形、提高工艺系统刚度等。形、提高工艺系统刚度等。减小切削用量是一种比较消极的办法，补偿受力减小切削用量是一种比较消极的办法，补偿受力 变形也往往由于结
25、构限制或加工调整过于复杂而变形也往往由于结构限制或加工调整过于复杂而 受到限制。受到限制。根本的解决办法是提高工艺系统的刚度，特别是根本的解决办法是提高工艺系统的刚度，特别是 提高工艺系统中薄弱环节的刚度。提高工艺系统中薄弱环节的刚度。六、控制工艺系统受力变形的主要措施六、控制工艺系统受力变形的主要措施第第4 4章章 汽车零件机械加工质量汽车零件机械加工质量 汽车制造工艺基础汽车制造工艺基础六、控制工艺系统受力变形的主要措施六、控制工艺系统受力变形的主要措施对薄壁套类零件的加对薄壁套类零件的加 工，可采用另加刚性开工，可采用另加刚性开 口夹紧环或改用端面轴口夹紧环或改用端面轴 向夹紧等措施，如
26、图示。向夹紧等措施，如图示。细长轴类零件的车削加细长轴类零件的车削加 工，采用中心架、跟刀工，采用中心架、跟刀 架或前后支承架等措施。架或前后支承架等措施。对工件薄弱部分增加辅对工件薄弱部分增加辅 助支承。助支承。提高薄壁零件加工提高薄壁零件加工刚度的措施刚度的措施端面轴向夹紧端面轴向夹紧开口夹紧环开口夹紧环工件工件工件工件1 1提高工件加工时的刚度提高工件加工时的刚度 第第4 4章章 汽车零件机械加工质量汽车零件机械加工质量 汽车制造工艺基础汽车制造工艺基础 2 2提高刀具的刚度提高刀具的刚度 提高刀具的刚度，除从刀具材料、结构和热处提高刀具的刚度，除从刀具材料、结构和热处理等方面采取相应措
27、施外，还可采用以下措施：理等方面采取相应措施外，还可采用以下措施：钻孔时采用钻孔时采用钻套钻套提高钻头的导向刚度。提高钻头的导向刚度。镗孔时，采用镗孔时，采用导向支承导向支承或或专用镗模专用镗模以提高镗刀的以提高镗刀的 刚度；刚度；采用具有对称刃口的镗刀块（如采用具有对称刃口的镗刀块（如浮动镗刀）浮动镗刀）代替代替 单头刀刃，以提高镗刀杆在加工时的刚度。单头刀刃，以提高镗刀杆在加工时的刚度。六、控制工艺系统受力变形的主要措施六、控制工艺系统受力变形的主要措施第第4 4章章 汽车零件机械加工质量汽车零件机械加工质量 汽车制造工艺基础汽车制造工艺基础 3 3提高机床和夹具的刚度提高机床和夹具的刚度
28、 加工中使用的机床和夹具，由较多数量的零件加工中使用的机床和夹具，由较多数量的零件组成，提高它们的刚度除了提高其组成零件本身的组成，提高它们的刚度除了提高其组成零件本身的刚度外，还应着重提高各有关组成零件的接触刚度刚度外，还应着重提高各有关组成零件的接触刚度和连接刚度。和连接刚度。六、控制工艺系统受力变形的主要措施六、控制工艺系统受力变形的主要措施第第4 4章章 汽车零件机械加工质量汽车零件机械加工质量 汽车制造工艺基础汽车制造工艺基础 热变形：热变形：指机械加工过程中，工艺系统要产生指机械加工过程中，工艺系统要产生热量；工艺系统受热而引起的变形。热量；工艺系统受热而引起的变形。一、工艺系统的
29、热源一、工艺系统的热源 1 1切削热切削热 2 2摩擦热和传动热摩擦热和传动热 3 3环境热环境热 4.2.4 4.2.4 工艺系统的热变形及其对加工精度的影响工艺系统的热变形及其对加工精度的影响第第4 4章章 汽车零件机械加工质量汽车零件机械加工质量 汽车制造工艺基础汽车制造工艺基础工艺工艺系统系统热源热源切削热切削热摩擦热摩擦热传动热传动热外外部部热热源源内内部部热热源源环境热环境热辐射热辐射热切削层弹、塑性变形、切削层弹、塑性变形、刀面与切屑和已加工刀面与切屑和已加工面的摩擦面的摩擦机床运动摩擦、液压机床运动摩擦、液压传动、电机温升等传动、电机温升等阳光、照明、阳光、照明、取暖设备等取暖
30、设备等 环境温度环境温度第第4 4章章 汽车零件机械加工质量汽车零件机械加工质量 汽车制造工艺基础汽车制造工艺基础 二、工件均匀受热二、工件均匀受热工件的热变形是由切削热引起的，热变形情况与工件的热变形是由切削热引起的，热变形情况与加工方法和受热是否均匀有关。加工方法和受热是否均匀有关。在车、磨外圆时工件均匀受热而产生热伸长，在车、磨外圆时工件均匀受热而产生热伸长，冷却后收缩，产生尺寸或形状误差。冷却后收缩，产生尺寸或形状误差。当工件能够自由伸长时，工件的热变形主要影响当工件能够自由伸长时，工件的热变形主要影响尺寸精度，否则工件还会产生圆柱度误差；加工尺寸精度，否则工件还会产生圆柱度误差；加工
31、螺纹时产生螺距误差。螺纹时产生螺距误差。第第4 4章章 汽车零件机械加工质量汽车零件机械加工质量 汽车制造工艺基础汽车制造工艺基础 三、工件不均匀受热三、工件不均匀受热 当工件进行铣、刨、磨等平面的加工时，工件当工件进行铣、刨、磨等平面的加工时，工件单侧受热，上下表面温升不等，从而导致工件向上单侧受热，上下表面温升不等，从而导致工件向上凸起，中间切去的材料较多，冷却后被加工表面呈凸起，中间切去的材料较多，冷却后被加工表面呈凹形，造成形状误差，如图所示。凹形，造成形状误差，如图所示。a)a)磨削前的薄板工件磨削前的薄板工件 b)b)磨削时热膨胀形状磨削时热膨胀形状 c)c)磨削后薄板工件上平面形
32、状磨削后薄板工件上平面形状工件不均匀受热时的变形工件不均匀受热时的变形第第4 4章章 汽车零件机械加工质量汽车零件机械加工质量 汽车制造工艺基础汽车制造工艺基础 减少工件热变形的主要措施：减少工件热变形的主要措施：采用有效的冷却措施，例如在切削区给以充足的采用有效的冷却措施，例如在切削区给以充足的切削液。切削液。提高切削速度，使大部分切削热量来不及传给工提高切削速度，使大部分切削热量来不及传给工件，而是被切屑带走。件，而是被切屑带走。在接近零件尺寸要求之时，减小吃刀量；粗、精在接近零件尺寸要求之时，减小吃刀量；粗、精加工分开，减少切削热和磨削热。加工分开，减少切削热和磨削热。对某些加工方法，夹
33、紧工件时，考虑对其热变形对某些加工方法，夹紧工件时，考虑对其热变形伸长受阻而被顶弯进行补偿。如在外圆磨床磨削伸长受阻而被顶弯进行补偿。如在外圆磨床磨削轴类零件时，采用弹性顶尖等。轴类零件时，采用弹性顶尖等。第第4 4章章 汽车零件机械加工质量汽车零件机械加工质量 汽车制造工艺基础汽车制造工艺基础 三、刀具热变形三、刀具热变形 刀具热变形的热源主要是切削热，尽管这部分刀具热变形的热源主要是切削热，尽管这部分热量很小（占总热量的热量很小（占总热量的3%3%5%5%），但因刀具体积），但因刀具体积小，热容量小，因此刀具的工作表面易被加热到很小，热容量小，因此刀具的工作表面易被加热到很高温度。高温度。
34、减少刀具热变形对加工精度影响的措施：减少刀具热变形对加工精度影响的措施：减小刀具伸出长度；减小刀具伸出长度；改善散热条件；改善散热条件；改进刀具角度以减小切削热；改进刀具角度以减小切削热；合理选用切削用量；合理选用切削用量；充分冷却等。充分冷却等。第第4 4章章 汽车零件机械加工质量汽车零件机械加工质量 汽车制造工艺基础汽车制造工艺基础 四、机床热变形：四、机床热变形：不同类型的机床因其结构与工作条件的差异而使热不同类型的机床因其结构与工作条件的差异而使热源和变形形式各不相同。源和变形形式各不相同。磨床的主要热源是砂轮主轴的摩擦热及液压系统的磨床的主要热源是砂轮主轴的摩擦热及液压系统的发热；而
35、车、铣、钻、镗等机床的主要热源则是主轴箱。发热；而车、铣、钻、镗等机床的主要热源则是主轴箱。机床热变形形态如图所示。机床热变形形态如图所示。a)a)车床受热变形形态示意车床受热变形形态示意b b）铣床受热变形形态示意）铣床受热变形形态示意第第4 4章章 汽车零件机械加工质量汽车零件机械加工质量 汽车制造工艺基础汽车制造工艺基础 减小机床热变形的措施：减小机床热变形的措施：1.1.机床设计时采用热对称结构及热补偿结构；机床设计时采用热对称结构及热补偿结构；2.2.切削前，让机床高速空运转几分钟，使其迅切削前，让机床高速空运转几分钟，使其迅速达到热平衡后，再投入切削；速达到热平衡后，再投入切削；3
36、.3.在机床上设置可控制的热源给机床局部加热，在机床上设置可控制的热源给机床局部加热，使其较快达到热平衡状态，并保持机床在整个加工使其较快达到热平衡状态，并保持机床在整个加工过程中热平衡状态稳定；过程中热平衡状态稳定；4.4.充分冷却和强制冷却，控制环境温度、隔离充分冷却和强制冷却，控制环境温度、隔离外部热源等方法。外部热源等方法。第第4 4章章 汽车零件机械加工质量汽车零件机械加工质量 汽车制造工艺基础汽车制造工艺基础4.2.5 4.2.5 工件内应力引起的变形工件内应力引起的变形 内应力：内应力：是指当外部载荷去掉以后，仍残留在是指当外部载荷去掉以后，仍残留在工件内部的应力。工件内部的应力
37、。它是由于在冷、热加工中，金属内部相邻的宏它是由于在冷、热加工中，金属内部相邻的宏观或微观的组织发生了不均匀的体积变化而产生的。观或微观的组织发生了不均匀的体积变化而产生的。具有内应力的零件，其内部组织有强烈的要恢具有内应力的零件，其内部组织有强烈的要恢复到一个稳定的没有内应力的倾向和状态。复到一个稳定的没有内应力的倾向和状态。第第4 4章章 汽车零件机械加工质量汽车零件机械加工质量 汽车制造工艺基础汽车制造工艺基础一、内应力产生的原因一、内应力产生的原因1 1毛坯制造中产生的内应力毛坯制造中产生的内应力 如图示的铸件壁厚不均匀。如图示的铸件壁厚不均匀。2 2冷校直时产生的内应力冷校直时产生的
38、内应力 如图所示。如图所示。3 3切削加工产生的内应力切削加工产生的内应力 在切削加工形成的力在切削加工形成的力和热的作用下，使被加工和热的作用下，使被加工表面产生塑性变形，也能表面产生塑性变形，也能引起内应力，并在加工后引起内应力，并在加工后引起工件变形。引起工件变形。不同壁厚的铸件不同壁厚的铸件薄壁薄壁薄壁薄壁厚壁厚壁冷校直及产生的内应力状态冷校直及产生的内应力状态第第4 4章章 汽车零件机械加工质量汽车零件机械加工质量 汽车制造工艺基础汽车制造工艺基础 二、减小或消除内应力的措施二、减小或消除内应力的措施 1 1采用适当的热处理工序采用适当的热处理工序 对铸、锻、焊接件，常进行退火、正火
39、或人工对铸、锻、焊接件，常进行退火、正火或人工时效处理后再进行机械加工。对重要零件，在粗加时效处理后再进行机械加工。对重要零件，在粗加工和半精加工后还要进行时效处理。工和半精加工后还要进行时效处理。2 2给工件足够的变形时间给工件足够的变形时间 对精密零件粗精加工应分开；大型零件，粗、对精密零件粗精加工应分开；大型零件，粗、精加工一般安排在一个工序内进行，故粗加工后先精加工一般安排在一个工序内进行，故粗加工后先将工件松开，使其自由变形，再以较小夹紧力夹紧将工件松开，使其自由变形，再以较小夹紧力夹紧工件进行精加工。工件进行精加工。3 3合理设计零件结构合理设计零件结构 零件结构要简单，壁厚要均匀
40、。零件结构要简单，壁厚要均匀。第第4 4章章 汽车零件机械加工质量汽车零件机械加工质量 汽车制造工艺基础汽车制造工艺基础 4.2.6 4.2.6 其他原因其他原因 一、试切法调整引起的误差一、试切法调整引起的误差 1 1测量误差测量误差 测量器具误差、测量温度变化、测量力以及视测量器具误差、测量温度变化、测量力以及视觉偏差等引起的误差。觉偏差等引起的误差。2 2微量进给的影响微量进给的影响 刀具的实际进给量与手轮转动刻度数总要偏大刀具的实际进给量与手轮转动刻度数总要偏大或偏小，造成加工误差。或偏小，造成加工误差。3 3切削厚度的影响切削厚度的影响 切削厚度薄，工件让刀小，反之则大。切削厚度薄，
41、工件让刀小，反之则大。第第4 4章章 汽车零件机械加工质量汽车零件机械加工质量 汽车制造工艺基础汽车制造工艺基础 二、按定程机构调整二、按定程机构调整 在半自动、自动机床和自动线上，广泛应用行在半自动、自动机床和自动线上，广泛应用行程挡块、靠模及凸轮等机构来保证加工精度。这些程挡块、靠模及凸轮等机构来保证加工精度。这些机构的制造精度和磨损，以及与其配合使用的离合机构的制造精度和磨损，以及与其配合使用的离合器、行程开关、控制阀等的灵敏度成了影响调整误器、行程开关、控制阀等的灵敏度成了影响调整误差的主要因素。差的主要因素。三、用样板或样件调整三、用样板或样件调整 在各种仿形机床、多刀机床和专用机床
42、的加工在各种仿形机床、多刀机床和专用机床的加工中，常采用样件或样板来调整刀具、机床与工件之中，常采用样件或样板来调整刀具、机床与工件之间的相对位置，因此样件或样板本身的制造误差、间的相对位置，因此样件或样板本身的制造误差、安装误差、对刀误差就成了影响调整误差的主要因安装误差、对刀误差就成了影响调整误差的主要因素。素。第第4 4章章 汽车零件机械加工质量汽车零件机械加工质量 汽车制造工艺基础汽车制造工艺基础4.3 4.3 表面质量的形成及主要影响因素表面质量的形成及主要影响因素表面粗糙度表面粗糙度表面波度表面波度伤痕（缺陷）伤痕（缺陷）表面加工纹理表面加工纹理 加工表面几何形状特征加工表面几何形
43、状特征4.3.1 4.3.1 机械加工表面质量的内容机械加工表面质量的内容一、表面微观几何形状特征一、表面微观几何形状特征第第4 4章章 汽车零件机械加工质量汽车零件机械加工质量 汽车制造工艺基础汽车制造工艺基础一、表面微观几何形状特征一、表面微观几何形状特征 表面粗糙度：表面粗糙度：已加工面微观几何形状误差。已加工面微观几何形状误差。表面波度：表面波度：宏观几何形状误差与表面粗糙度之间的周期宏观几何形状误差与表面粗糙度之间的周期性几何形状误差。性几何形状误差。a a）波度）波度 b b）表面粗糙度）表面粗糙度 零件加工表面的粗糙度与波度零件加工表面的粗糙度与波度RZHRZ第第4 4章章 汽车
44、零件机械加工质量汽车零件机械加工质量 汽车制造工艺基础汽车制造工艺基础一、表面微观几何形状特征一、表面微观几何形状特征 伤痕（缺陷）伤痕（缺陷）指砂眼、夹杂、指砂眼、夹杂、气孔、裂纹、气孔、裂纹、划痕等。划痕等。表面加工纹理表面加工纹理 指刀痕方向，指刀痕方向，取决于加工取决于加工 方法。方法。表面加工纹理表面加工纹理第第4 4章章 汽车零件机械加工质量汽车零件机械加工质量 汽车制造工艺基础汽车制造工艺基础 二、表层金属的力学物理性能和化学性能二、表层金属的力学物理性能和化学性能 机械加工切削力和切削热的综合作用，被加工机械加工切削力和切削热的综合作用，被加工表面层的力学物理性能和化学性能都有
45、一定的变化，表面层的力学物理性能和化学性能都有一定的变化，主要表现为：主要表现为：因加工表面层的塑性变形所引起的因加工表面层的塑性变形所引起的表面加工硬化。表面加工硬化。由切削或磨削热所引起由切削或磨削热所引起表面层金相组织的变化。表面层金相组织的变化。因切削加工引起的因切削加工引起的表面层残余应力。表面层残余应力。第第4 4章章 汽车零件机械加工质量汽车零件机械加工质量 汽车制造工艺基础汽车制造工艺基础1 1几何因素的影响几何因素的影响 与刀具对工件运动快慢、吃刀量、刀尖形状有关。与刀具对工件运动快慢、吃刀量、刀尖形状有关。车削残留刀痕车削残留刀痕 a a）尖刀切削）尖刀切削 b b）圆弧刀
46、切）圆弧刀切削削4.3.2 4.3.2 表面粗糙度的形成及影响因素表面粗糙度的形成及影响因素一、切削加工的表面粗糙度一、切削加工的表面粗糙度2 2塑性变形的影响塑性变形的影响 切削过程中存在切削过程中存在金属塑性变形，易形金属塑性变形，易形成积屑瘤、磷刺、振成积屑瘤、磷刺、振动、摩擦、切削刃不动、摩擦、切削刃不平等、切屑划伤等。平等、切屑划伤等。3 3工艺系统振动的工艺系统振动的 影响影响 易形成波纹。易形成波纹。第第4 4章章 汽车零件机械加工质量汽车零件机械加工质量 汽车制造工艺基础汽车制造工艺基础 积屑瘤：积屑瘤：在中、低速切削塑性金属材料时，因在中、低速切削塑性金属材料时，因高温、高压
47、和摩擦阻力，在前刀面接触的刀尖处，高温、高压和摩擦阻力，在前刀面接触的刀尖处，形成形状不规则、硬度很高的硬块。形成形状不规则、硬度很高的硬块。它能代替切削刃它能代替切削刃切削工件，使工件表切削工件，使工件表面产生沟状划痕，粗面产生沟状划痕，粗糙度值增大。糙度值增大。如图所示。如图所示。积屑瘤积屑瘤 刀具刀具切屑切屑工件工件积屑瘤积屑瘤第第4 4章章 汽车零件机械加工质量汽车零件机械加工质量 汽车制造工艺基础汽车制造工艺基础 二、磨削加工的表面粗糙度二、磨削加工的表面粗糙度 影响因素有影响因素有3 3个：个：1 1磨削用量的影响磨削用量的影响 增大磨削深度和工件的线速度，将使塑性变形增大磨削深度
48、和工件的线速度，将使塑性变形加剧，使表面粗糙度值增大。加剧，使表面粗糙度值增大。2 2砂轮的粒度与修整的影响砂轮的粒度与修整的影响 砂轮粒度越细，单位表面磨粒越多，磨削刻痕砂轮粒度越细，单位表面磨粒越多，磨削刻痕越细，表面粗糙度值越小。但粒度不宜过细。越细，表面粗糙度值越小。但粒度不宜过细。第第4 4章章 汽车零件机械加工质量汽车零件机械加工质量 汽车制造工艺基础汽车制造工艺基础 3 3砂轮硬度的影响砂轮硬度的影响 砂轮硬度：砂轮硬度：是指磨粒在磨削力作用下从砂轮上是指磨粒在磨削力作用下从砂轮上脱落的难易程度。脱落的难易程度。砂轮太硬，磨粒不易脱落，磨钝的磨粒会使工砂轮太硬，磨粒不易脱落，磨钝
49、的磨粒会使工件表面粗糙度值增大；砂轮太软，磨粒易脱落，磨件表面粗糙度值增大；砂轮太软，磨粒易脱落，磨粒间隔增大，表面粗糙度值也会增大。粒间隔增大，表面粗糙度值也会增大。砂轮硬度常在中软范围内选取，一般情况下，砂轮硬度常在中软范围内选取，一般情况下，被加工材料硬的选较软的砂轮，反之选较硬的砂轮。被加工材料硬的选较软的砂轮，反之选较硬的砂轮。二、磨削加工的表面粗糙度二、磨削加工的表面粗糙度第第4 4章章 汽车零件机械加工质量汽车零件机械加工质量 汽车制造工艺基础汽车制造工艺基础 1 1表面层的加工硬化表面层的加工硬化 加工硬化：加工硬化：加工时，工件表面层金属受切削力作用产生加工时，工件表面层金属
50、受切削力作用产生强烈的塑性变形，使晶格扭曲，晶粒间产生滑移剪切，晶粒强烈的塑性变形，使晶格扭曲，晶粒间产生滑移剪切，晶粒被拉长、纤维化甚至碎化，从而使得一定深度的表面层硬度被拉长、纤维化甚至碎化，从而使得一定深度的表面层硬度增加，塑性降低的现象。增加，塑性降低的现象。影响表面层加工硬化的主要因素：影响表面层加工硬化的主要因素：进给量增加，刀具前角减小时，切削力增大，使加工硬进给量增加，刀具前角减小时，切削力增大，使加工硬 化严重。化严重。金属材料塑性越大，导热性越好，加工后的强化现象越金属材料塑性越大，导热性越好，加工后的强化现象越 严重。严重。切削速度很高，变形速度很快时，塑性变形不充分，因
