《机械加工工艺与实训》课件第8章.ppt

第8章 机械加工质量分析与控制 第8章 机械加工质量分析与控制机械加工精度1机械加工表面质量 2制造过程质量统计分析方法与应用34本章学习目标本章学习目标v理解机械加工精度理解机械加工精度v撑握机械加工表面质量撑握机械加工表面质量 v了解制造过程质量统计分析方法与应用了解制造过程质量统计分析方法与应用8.2.1 机械加工精度1.基本概念基本概念（1）机械加工精度与加工误差（2）原始误差（3）原始误差与加工误差的关系 加工误差是指加工后的零件的实际几何参数（尺寸、形状和表面间的相互位置）与理想几何参数的偏差。把能直接引起工件加工误差的各种因素称为“原始误差”。原始误差的方向对加工精度的影响 8.2.1 机械加工精度2.工艺系统静态误差对机械加工精度的影响工艺系统静态误差对机械加工精度的影响 工艺系统的静态误差包括机床、夹具、刀具和工件本身的制造误差以及机床、夹具和刀具在加工过程中的磨损。机床的几何误差1）主轴回转运动误差2）机床导轨误差3）机床传动链误差4）刀具、夹具的制造误差 导轨的直线度误差 前后导轨的平行度误差 导轨与主轴之间的位置误差8.2.1 机械加工精度3.工艺系统动态误差对机械加工精度的影响工艺系统动态误差对机械加工精度的影响（1）工艺系统中力效应引起的误差1）工艺刚度2）工件、刀具的刚度及其对加工精度的影响当工件、刀具的形状比较简单时，其刚度可用材料力学的有关公式进行近似计算。)(33maxmmEILFyy支承在两顶尖间加工的棒料及支承在镗模支架上的镗刀杆，其最大变形量可用两支点简支梁计算。)(483maxmmEILFyy当工件安装在卡盘中，并用尾座顶尖支撑工件时，其最大变形量按静不定公式计算。)(3maxmmCEILFyy式中：工件（刀具）长度（mm）；材料的弹性模量（N/mm2）；LE工件（刀具）的截面惯性矩（mm4）；系数90100。IC8.2.1 机械加工精度3.工艺系统动态误差对机械加工精度的影响工艺系统动态误差对机械加工精度的影响（1）工艺系统中力效应引起的误差3）机床部件的刚度及其对加工精度的影响影响机床部件刚度的主要因素：连接表面间的接触变形 部件中薄弱零件的影响 间隙的影响4）误差复映规律间隙对部件刚度曲线的影响 5）其他力引起的加工误差 夹紧力的影响 重力的影响6）减少工艺系统受力变形的措施 提高接触刚度 提高工件的刚度 提高机床部件的刚度 合理的装夹方式和加工方式 减小切削力及其变化8.2.1 机械加工精度3.工艺系统动态误差对机械加工精度的影响工艺系统动态误差对机械加工精度的影响（2）工艺系统中热效应引起的误差1）工艺系统的热源2）工件热变形对加工精度的影响3）刀具热变形对加工精度的影响1-连续切削 2-间断切削 3-冷却曲线刀具热变形与切削时间的关系 4）机床热变形对加工精度的影响5）减少工艺系统热变形对加工精度影响的措施 减少发热和隔离热源 均衡温度场 加速达到热平衡状态 控制环境温度8.2.1 机械加工精度4.提高加工精度的工艺措施提高加工精度的工艺措施（1）直接减小或消除误差 （2）误差补偿法（3）误差转移法 （4）误差平均法（5）误差分组法 （6）“就地加工”法 误差转移法的实质就是将原始误差转移到加工误差的非敏感方向上，或是不影响加工精度的方面去。误差平均法的实质是：利用有密切联系的表面相互比较、相互检查，从中找出差距后，或是相互纠正、或是互为基准进行加工。“就地加工”法又称“自干自”，就是在机床上就地对机床某部分、夹具定位面等进行加工，以获得相应的位置精度。误差补偿法就是人为地制造出一种新的或利用原有的一种原始误差去抵消另一种原始误差，并尽量使两者大小相等方向相反，从而达到提高加工精度的目的。8.2.2 机械加工表面质量1.加工表面质量的概念加工表面质量的概念加工表面质量是指零件加工后表面层的状态。（1）表面层的几何形状误差（2）表面层的物理力学性能2.表面质量对机器零件使用性能的影响表面质量对机器零件使用性能的影响（1）表面质量对耐磨性的影响1）表面粗糙度2）冷作硬化（2）表面质量对耐疲劳性的影响1）表面粗糙度2）表面层物理力学性能 （3）表面质量对耐腐蚀性的影响1）表面粗糙度2）表面层物理力学性能（4）表面质量对零件配合质量的影响零件表面的磨损曲线 8.2.2 机械加工表面质量3.提高表面质量的途径提高表面质量的途径（1）减小表面粗糙度值的工艺措施（2）减小残余拉应力、防止表面烧伤和裂纹的工艺措施 1）选择合理的磨削用量2）选择有效的冷却方法（3）采用表面冷压强化工艺1）喷丸2）滚压a)喷丸 b)滚压常用的冷压强化方法8.2.3 制造过程质量统计分析方法与应用1.误差的性质误差的性质（1）系统性误差 常值系统性误差。变值系统性误差。（2）随机性误差（偶然误差）2.加工误差的统计分析法加工误差的统计分析法（1）分布图分析法1）实际分布图直方图2）正态分布曲线方程及特性 3）非正态分布（2）分布图分析法的应用1）判断加工误差的性质2）确定各种加工方法所能达到的加工精度3）确定工序能力及其等级4）估算合格品率或不合格品率 （3）点图分析法8.3 本章小结（1）加工过程中，机床、刀具、夹具、工件组成了一个统一体，这个统一体称为工艺系统。（2）机械加工精度是指零件加工后的实际尺寸参数与设计图样规定的理想尺寸参数的接近程度。（3）加工误差是指加工后的零件的实际几何参数与理想几何参数的偏差。（4）把直接引起工件加工误差的各种因素称为“原始误差”。根据其的性质、状态，归纳成：加工原理误差；工艺系统几何误差；工艺系统中力效应引起的误差；工艺系统中热效应引起的误差。（5）工艺系统的静态误差包括机床、夹具、刀具和工件本身的制造误差以及机床、夹具和刀具在加工过程中的磨损。（6）机床的几何误差是指在无切削负荷状态下，来自机床本身制造误差、安装误差和磨损。主要包括回转运动、直线运动以及传动链的误差。（7）主轴的回转误差，是指主轴的实际回转轴线相对其理想回转中心的变动量。主轴的回转误差基本形式有纯轴向跳动、纯径向跳动、纯角度摆动。（8）工艺系统中力效应引起的误差是指工艺系统中受到切削力、夹紧力、惯性力等作用而产生变形，引起的加工误差；包括工艺刚度，工件、刀具的刚度，机床部件的刚度，误差复映规律，其他力引起的加工误差等。（9）减少工艺系统受力变形的措施：提高接触刚度、提高工件的刚度、提高机床部件的刚度、合理的装夹方式和加工方式、减小切削力及其变化。8.3 本章小结（10）工艺系统中热效应引起的误差是指工艺系统会受到各种热的影响而产生变形，破坏了刀具与工件的相对位置关系，造成工件的加工误差。（11）减少工艺系统热变形对加工精度影响的措施：减少发热和隔离热源、均衡温度场、加速达到热平衡状态和控制环境温度。（12）提高加工精度的工艺措施：直接减小或消除误差、误差补偿法、误差转移法、误差平均法、误差分组法和“就地加工”法。（13）加工表面质量是指零件加工后表面层的状态。表面质量可从几何与物理两方面进行评定。（14）表面质量对机器零件使用性能的影响有耐磨性、耐疲劳性、耐腐蚀性和零件配合质量等。（15）提高表面质量的途径：减小表面粗糙度值的工艺措施、减小残余拉应力和采用表面冷压强化工艺。（16）加工误差的性质，可分为系统性误差和随机性误差两大类。系统性误差又分为常值系统误差和变值系统误差两种。（17）加工误差的统计分析法：分布图分析法和点图分析法。其中分布图分析法包括实际分布图、正态分布曲线和非正态分布；点图分析法包括个值点图和Rx 图。