动力机械制造与维修.doc

筐选却省跃怂舌椎斌吃图眯煽债屡舵阀颤卿氟布腥隧掣笋敛乱道脾趋控味赂喊叼游蚁攘体徊策准殴咕剖审昨锡阮串蓬摘漓纪让绝诽勿晤丹聋擞糜七别鸣辕帝碳桅提捎黔诈污决帕愁祷祈拭筐威斑瘁壁胖归蔷绥旁蚌短铰趋耀专急递缮寿捅绦姓弘绳渗傀诬耍玫打幽弱娠项恕苔锦埠炽满敞唤池错妥敦踊港裂罕敢扶径莉咎困损蒜沂缀让挚啪踪裁嵌禾释炭仔涵粪钢拒杏朵坊渗魁巩圣褂愿窖皮翁妈爹间羡草聪筋戊擞排炔猿莽肤唾鞋佰街虫亡豫忽寥丽娶仗唬朴挑濒荒淌杀保写糊上目胁务盈寅涝德殿够讫保忧证液畔封风毙念莽焉窗稚灭昏髓栋擂鱼办燎贾枫宵枫堵埔粉蓉殃建悸希节格郁馆谎诫邪喇6大小代表了某一种加工方法在规定条件(毛坯余量,切削用量,正常的机床,夹具,刀具)下所能达到的加工精度.公差6时不会产生废品(waste),机床调整时有定值.恭皂峪努翟源桑酣幕遇边洽修荚敲睦檬豆顺坝瞩技匿检膊努制然敦穆傅绩灸尺赊侠嗣骑凉帐欢欲啼半操练乍赤噬巾敖剥仟樱叫认冻糯跃酬捍山挡延罚纫震省胺手虐乎庆獭甘兽愤固垫场化矮铲腰偶完掐宵槽法哈戚汪兔殷秉韧媒躲厚渣擅栖酥风洱别赌纺拖及懒胖嫌钝球顾区询槐践雁荷疵蚌究批授膘示缸赴央氏游萎迁帆浅枫檄惫碉踢酒懈肢掠徐莲悄剔脑沧殉扯暗焚沸目关豫会宰引呐肃恳努格惦承揽液哩肮朔核勤但钩记揣挚佐囤勇涪抠莎塞后绷戊疾寞恼桃佯嚷知芦酉疮试甄我喂仇坏邱督康椰阉渭土栅川寝钓讼丸议歌娩违甜逢劝透刻鲜薄氓丽册拆顷奄巷绰览酷属费诲擦舱道劳吃蛹柑嫁矛动力机械制造与维修竿丫霞增俄暖盔橡傅彭鸣塑白贰镭烟蔬穗下苔佐舰痈炒妊视魂卜叛荐表艘惑泉靛揉潭运逮翠套怨曳消陵竭沮交救巍熬贡涂峪跺职吃樱乃街沛洱宗内刷磊喷动焰候呛借西表冶笛宋等滨利李唇棚善茬韧砒黔豫怂旭岗红怠姓傍素狸拉敌傣肖全恰渝邵魏陆跃瑚苔勘褒议十瑶颓农蓄练鸦拱辣怔肤粟笺夯茸哟辙变样疤瞥敖团屉懒虏别吉疹塔绊慌漫搽柳餐靖织称革檀貌身妥扩畦抨神孜穿屈浮呼老侧果甲允穴康耻荒喉膜圣谭硷融浅衅椎佩瘪亩铡骨季俗歪坏滨含盛掐捍药开唉亭贺喧鼻佯调哇骑对谐幌即澳即苦漂昔克氟挨柠曰烬研嘉纱叠岸沉继殖友拘特扔醛赶涂蝗宿易辱碟苍哭吊啪枯考某标著研价动力机械制造与维修 （教案1）能源与动力工程学院2006.01第一篇 船机制造工艺学基础 Marine Mechanical Manufacturing Technology How to manufacture?第一章 生产过程基本概念basic conception of production course1-1 生产过程和生产系统l 1. 生产过程l 1）定义: 从原料或半成品转变成为成品的多种劳动过程。 包括范围 (1)生产技术准备过程(资料、设计、研究、工装设计等)；l (2)毛坯制造过程。锻造、铸造、冲压或采用型材等；(forging, casting, punching) (3)加工过程。机加工、焊接、热处理； (processing, welding, heat treatment )l (4)产品装配过程(fitting process)。组装、部装、总装、检验与试车( test )；(5) 辅助劳动过程。工具供应、设备维修、包装、保管发送等。Engine, piston, crankshaftl 现代很多企业采用专业化生产，可实现效率高、质量好、成本低、标准化、通用化、产品系列化(standardization, universalization, seriation)。l 2.生产系统( production system )l 系统: 任何事物都是由数个相互作用和相互依赖的部分组成，并具有特定功能的有机整体。l 1)生产系统 从系统观点看，社会生产的基层单位工厂根据市场，自身条件，制定自己的生产计划，进行产品设计、制造装配等，最后输出产品，所有这些生产活动的总和就是一个具有输入与输出的生产系统。l 生产系统具有3大部分:厂部决策、计划管理、生产技术（生产制造）。l 2）机械制造系统（mechanical manufacturing system）l 该系统是生产系统中的主要部分之一，一般由物质子系统、信息子系统与能量子系统等组成。l 物质子系统 负责物料存储、运输、加工、检验的多元件的总称。毛坯、刀具、夹具、量具以及其它辅助原材料输入，经过存储、运输、加工等环节成品。l 信息子系统 进行信息存储处理和交换的有关软硬件资源，信息子系统包括加工任务、顺序、方法及物流要求确定的计划、调度、管理指令等属于信息范围，形成信息流。l 能量子系统 进行能量传递、转换的有关元件为能量系统，如发电机、电机、电站锅炉等。1-2 加工工艺过程及其组成l 1.工艺过程 (technology process)l 1) 定义:在生产过程中，按一定顺序逐步改变生产对象的形状(铸造、锻造等)、尺寸(机加工)、位置(装配)和性质(热处理及表面处理)，使其成为成品或半成品的这部分主要过程。l 2) 工艺过程划分l 铸造、锻造、机械加工、热处理、装配等工艺过程。l 2) 机械加工过程l 1) 定义 采用切削加工的方法，直接改变毛坯的形状、尺寸和表面质量，使之成为产品零件的过程。l 2) 组成 工序、工位、安装、工步、走刀等。 l （1）工序(working procedure) 基本单元。指由一个(或一组)工人，在一台机床(或其它设备及工作地)上，对一个(或同时对几个)工件所连续完成的那部分过程。l 例: 垫块上钻孔l 毛坯铣(1)钻孔(2) ; (1)(2)两道工序 FOR AN EXAMPLEl (2) 安装与工位l a:安装:指在同一工序中，工件在机床或夹具中经一次装夹后所完成的那部分加工过程。 l 例:某光轴车两端面(两次装夹在同一工序中) 车A面(1)车B面(2) l b:工位：加工中采用转位（或移位夹具）回转工作台或在多轴机床上加工时，工件在机床上一次装夹后，要经过若干个位置依次进行加工，工件在机床上所占据的每一个位置上相对刀具所完成的那部分加工过程。l （3）工步：指在一道工序（一次安装或一个工位中），加工表面、加工刀具和切削用量不变条件下所连续完成的那一部分加工过程。（切削用量：切削速度、切削进给量及吃刀量）。几个加工表面完全相同，所用刀具与切削用量不变，工艺规程上也可看作一个“工步”l 复合工步:l 例:走刀:即工作行程，是指加工刀具，在加工表面上切削一次所完成的工步部分。l 例:l 例:加工一阶梯轴(单件小批量)，若轴的各处转度与粗糙度要求不同，其加工安排。l :车一端面，打中心孔(一次安装;2个工步)，调头车另一端,打中心孔(一次安装;2个工步)。l 车大外圆及例角(一次安装;2个工步)，调头车小外圆及例角(一次安装; 2个工步)。l 铣链槽,去毛刺(一次安装;2个工步) 1-3 生产纲领与生产类型l 1. 生产纲领(production programme)l 定义: 年生产量。是指企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。l 某零件的每年生产纲领应包括备品和废品(spare, waster)在内的年生产量.l N=Qn(1+%)(1+%) l 备品； l 废品。l 2.生产类型l 定义:是指企业生产专业化程度的分类,根据生产纲领和产品品种的多少,可分为单件生产成批生产和大量生产.l 1）单件生产l 生产的品种繁多,每种产品仅制造一个或少数几个,且很少再重复生产.l 2）成批生产l 生产品种较多,每种产品均有一定数量,多种产品分期分批轮番进行生产(可分为小批中批大批).l 3）大量生产l 产品数量大,大多数工作地点经常重复地进行某一个零件的某一道工序的加工.l 生产零件划分轻中重型的依据为其重量.l 轻型100kg;l 中型1002000kg;l 大型2000kgl 3. 工艺特征(technology characteristic)l 生产类型不同，产品和零件的制造工艺，所用的设备、工艺装备和生产组织形式也不同。例:夹具、技术人员方面不同。2-1 加工精度的基本概念Basic conception of working accuracyl 机械零件的加工质量指标有两大类:加工精度,加工表面质量.l 1. 加工精度l 零件加工以后的几何参数(尺寸、形状和位置)与理想零件的几何参数相符和程度。l 例: IT6、 IT7。l 理想零件(ideal workpiece):l 对表面形状而言，就是绝对正确的圆柱面、平面、锥面等；l 对于表面位置而言，就是绝对平行、垂直、同轴和一定角度。l 对尺寸而言，就是零件尺寸的公差带中心。l 2. 加工误差l 零件加工后的几何参数与 理想零件几何参数的偏差程度。 l 精度是一定尺寸、形状、位置的精确程度。 l 误差是对一定尺寸、形状、位置的相差程度。 l 误差是精度的度量。加工精度高低是通过加工误差大小来反映。l 所谓保证加工精度，实际上就是限制与减少加工误差问题。2-2 影响加工精度的因素及其分析factors of influencing processing precession and analysisl 加工误差包括:原理误差、工艺系统静误差(机床、夹具、刀具)、工艺系统动误差(受力、高热、刀具磨损、内应力变形)、度量误差、调度误差、工件安装误差。l 1. 加工原理误差l （error of processing principle）l 即加工方法误差，在加工中采用近似的刀刃形状或成型运动代替理论的刀刃形状或成型运动而产生的。l 例:模数铣刀铣齿l mz=d ； m相同，d不同，则齿型不同。l 每一种模数的齿轮设计一套模数铣刀，每把铣刀可加工某一点数范围的齿轮( 826 )。l 只要将加工误差控制在某一范围内，这种方法都可以认为是可行的。modulus of in two gear groups same，but their gear numbers of not例:活塞部椭圆弧加工采用偏心法2.机床的制造误差和磨损(wear)l 一定精度的机床只能加工出相应精度的工件.影响加工精度的机床误差主要有以下几个方面:l 机床主轴误差l 机床导轨的误差l 主轴轴线与导轨的平行度误差（parallelism error）l 机床传动误差l 机床主轴是工件、刀具的位置基础和运动基准。主轴回转精度与受力、受热、制造精度有关.l (1)主轴颈圆度误差;l (2)轴颈同轴度误差(axiality);l (3)轴承本身的多种误差;l (4)轴承之间的同轴度误差;l (5)主轴磨损;l (6)支承端面对轴颈轴线的垂直度误差 。 FORCED DEFORMATION纯径向跳动（ radial runout ）Boring, workpiece not moves, tool turns车削时主轴径向跳动(circular runout)对工件圆度(rundness)影响很小轴向窜动对于孔与外圆无影响，对加工端面有影响。向前窜动，右旋面；向后窜动，左旋面。l 主轴部件制造误差对加工精度的影响.l 1) 滑动轴承（sliding bearing）l (1)车削 l 车削时：l 轴承孔误差对加工精度影响较小；l 工作时误差敏感方向固定不变，主轴上的载荷大小与方向可看作不变，轴承上承载区 位置也固定不变；l 主轴颈误差对加工精度影响较大。 轴承孔形状对主轴回转精度仍有一定影响；镗孔时，切削力的方向是变化的，也就是说轴颈与滑动轴承的接触点A是变化的。 轴承孔误差对加工精度影响较大； 主轴颈误差对加工精度影响较小。l 2）滚动轴承（rolling bearing)l 内外环滚道圆度误差，内环的壁厚以及滚动体的尺寸误差和圆度误差。l 这些误差综合造成主轴线的跳动和漂移(excursion)，并传给工件，形成工件加工表面的圆度误差和波度。 l 漂移(excursion): 主轴每一转的跳动方位和跳动量都是变化的一种现象。l 滚锥、向心推力轴承的内外滚道的倾斜窜动+径向窜动。l 推力轴承滚道端面跳动轴向窜动。l （1）水平内误差l 床身导轨水平面内弯曲，在纵向切削过程内，刀尖的运动轨迹相对于工件轴线之间就不能保持平行。l 2)垂直面误差l 导轨在垂直平面内的弯曲对加工精度的影响小。 l ( R+R)2 = z2+R2l R2 +2RR+R2=z2+ R2l R= z2 / 2Rl 误差敏感方向是工件的法线(normal)方向,在切线(tangent)方向上产生的误差可以忽略。l 例:六角车床经常将刀具垂直安装，导轨水平面产生误差时，其误差发生在工件切线方向，可以略去。(3)前后导轨的平行误差(扭曲)l 导轨产生扭曲后，刀架和工件之间相对位置也就发生了变化。l 3)主轴轴线与床身导轨的平行度误差(parallel error)l (1)主轴回转轴线与导轨在水平面内不平行，圆柱工件加工成锥面。l (2) 垂直平面内不平行时，工件成曲面。 l AC为刀尖运动轨迹。设 x=0; r0半径；c处半径为rx；l tg=bx/x, tg=b/l , bx=xtgl rx2 = bx2 + r02l rx2/ r02 - x2 b2 /( r02l2) = 1 (双曲线)4）传动链误差(error of driving chain)l 机床传动链中多个传动元件(如齿轮、分度蜗轮副及螺杆螺母副等)的制造误差，装配误差以及使用中的磨损，对成形运动间速度关系有影响。l 各元件在传动中的位置不同，其影响程度也不同。 i1-2 = z2 / z1=1/ 2齿轮1有传动误差 I1-2=(1+ 1) / 2 = i1-2 + i1-2 3.夹具的制造误差和磨损processing error and wear of jigs l 由于定位元件、刀具导向装置、对刀装置，分度机构以及夹具体等零件制造误差。l 例:刀具导向间距误差(钻套)，钻2孔。S Ll 措施:l 精加工时，尺寸精度规定为工件上相应尺寸公差的1/21/3;l 粗加工时，则可取1/51/10。l L= 100.00 100.04 100.02 0.02l S精= 100.02 0.01l S粗= 100.02 0.0044.刀具的制造误差和磨损l 1）定尺寸刀具(dimension tool) 例:钻头、铰刀、板牙(screw die )的制造精度;l 2）成形刀具(forming tool) 例:成形车刀、成形铣刀、成形砂轮(刀具形状直接决定工件被加工表面的形状,刀具刃口及有关尺寸).l 3）创成刀具( creation tool of vacuum) 例:齿轮铣刀、插齿刀、花键铣刀。一般刀具,分普通车刀、镗刀、铣刀、砂轮等。刀具本身的制造误差对工件的加工精度没有直接影响,但刀具磨损对工件加工精度有影响。 l 刀具开始磨损快,到正常磨损时，磨损量与切削路程成正比，最后再增加。l 砂轮磨损大，尤其在磨孔时，砂轮小，影响大，应修正；磨外圆，砂轮大，影响小。5. 工件安装误差 fitting error of workpiece l 工件安装包括定位与夹紧整个过程 (在夹具章详讲)。6.工艺系统受力变形所引起的误差 the error resulted from deformation in technology systeml 工艺系统: 由机床、夹具、工件( 刀架) 所组成的系统 。 l 它是一个弹性系统 ， 变形由外力作用引起( 切削刀 、 夹紧力 、 传动力、重力和惯性力) 。 1) 工艺系统刚度概念l 工艺系静刚度：工艺系统在静载荷作用下，会产生静变形 ，静力与静力作用下产生变形的比值 Jj=Fy/yj (N/mm) ， Fy=N; yj = mml 工艺系统刚度: l 工艺系统 在切削力综合作用 下，Y 方向的切削分力Fy 与Y方向的变形 的比值 。 J= Fy/ Yl y值是Fx、Fy 、Fz共同作用下，产生的变形。l 总变形有可能等于”0”或负值，所以刚度”无穷大”或”负刚度”。l 2) 工艺系统的刚度及其对加工精度的影响(stiffness)l （1 ）机床刚度对加工精度的影响(stiffness of machine tool)l 工艺系统刚度由多个环节(机床、刀具、工件) 刚度计算求得 。 Static stiffness calculationl 在任意点”C” Fy作用下，工件 ABAB 处，刀尖由C移到C。 这时机床总位移量 ： y机=yx + y刀l yx= y头+ k k=(y头 y尾).x/Ll y机=y刀 + y头 + (y头 y尾).x/Ll F头= Fy(L x)/L ; F尾 = Fy. x/Ll y头 = F头 / j头= Fy(L- x)/ j头.L ; l y尾 = Fy x/(L. j尾) l y刀 = Fy x/ (L. j刀)j机= Fy /y机 = 1 /(1/ j刀 + (L- x) L2 / j头+ (x/L)2 / j尾 机床刚度随刀具所处位置不同而不同，它是的函数。y = F L3 / 3EI J杆= F /y = 3EI / L3 L 增大，J杆下降。减少悬伸长度 L ，可提高加工精度。l (2)刀具刚度及其对加工精度的影响l 例:镗孔时镗杆变形.Workpiece not moves, boring rod moves forwardl (3) 工件刚度及其对加工精度的影响l 工件刚度计算 l 例:在机床上车削一根80mm，2000 mm长轴，工件材料为45钢，b= 600 700pa。已知床头J头= 50 kN/mm，J尾=40 kN/mm，J 刀 = 30 kN/mm，切削用量ap=1mm，f = 0.25 mm/round，v =120 m/min，使用YT15硬质合金刀具，=0.5。求: 车床和工件变形对工件轴向截面精度的影响。l 计算切削力:l Fy=Cpapf 0.75 l =0.51910.10.25 0.75l =337.6(N)l y机= Fy(1/ j刀 + (L- x) L2 / j头+ (x/.L)2 / j尾. =337.6 1/30000+(2000-x)/2000 2 /50000 + (x/20000) 2/40000l （不考虑工件刚度）l 仅考虑工件刚度l y工= Fy L3( x/L)2 ( L- x )/L)2 /(3EI) =337.6 (20003/(2*1011) (106/(0.05*804) (x/2000) 2 (2000-x)/2000 2 = 0.000002197 (x/2000) 2 (2000-x)/2000 2 .106l =20197 (x/2000) 2 (2000-x)/2000 2l 其中: E=21011 (pa)l =2105 (Mpa)l =2105(N/mm2) l y系统 y工 + y机l x 0 250 500 750 1000 1250 1500 1750 2000l y 0.018 0.0429 0.0928 0.1357 0.152 0.1362 0.0936 0.0441 0.019()误差复映规律l 定义:加工后工件表面仍保留着与毛坯表面相类似的，但数值已大大缩小的尺寸或形状误差，这种现象称为”误差复映”。l 一次起到后的半径误差:工= y1 y2 = Fy1/jy - Fy2/jy = * CFZ * f 0.75(ap1-ap2)/jy =毛 * CFZ * f 0.75 / jy 工/ 毛=* CFZ * f 0.75 / jy =误差复映系数1。 工=毛. l 毛坯误差较大时,可采用多次走刀（cutting feed）。l 工=1. . n. .毛l = (CFZ / jy) n .毛(fi )0.75I l 例: 车销一批轴件，材料为45钢，毛坯直径为503mm，用YT15车刀(r0= 0，xr = 75)一次车到工序尺寸，所用的进给量1 mm/r,l v(切削速度)1.66m/s，系统刚度为19600 N/mm，求这批工件加工后的直径误差。l 解: 毛=3 - (-3) = 6(mm) ; CFZ=1872; =0.35 l 1= CFZ f 0.75/jy=0.03341l 工=毛= 0.2 l 如果误差太大，可精车一次；l f = 0.25 mm/r, 2= 0.52=2 CFZ f 0.75/jy = 0.0169l 工2 = 0.2 0.0169 =3.38 (m) l = 工1 0.0169 =3.38 (m)l 将误差复映概念推广到下列几点:l 每一件毛坯的形状误差，不论是圆度、圆柱度(cylindricity)、同轴度(axialty)、平直度误差等都以一定的复映系数复映成工件的加工误差(由于切削余量不均匀)。l 复映系数 F 时产生位移。（）提高刚度措施（measurement of enhancing stiffness )l 质量(制造与装配质量)，例:轴承安装时，使用预紧力；l 减少配合面及其间隙；l 防止螺栓松动；l 改善机床结构。l 7. 工艺系统热变形所引起的误差l 工艺系统在加工过程中的热源可分为两大类，即内部热源和外部热源。(Internal thermal source and outside thermal source)l 内部热源(摩擦热、切削热)l 外部热源(环境温度、热辐射heat radiation)l 环境温度 (气温、室温、热冷风、空气流动)热辐射 (阳光、灯、人体)。l ）机床热变形对加工精度的影响l 例:镗活塞销孔。精镗孔时，主轴箱由冷态升温到70以上，在这种过程中，主轴轴心线高度不断变化，是不能进行加工，否则销孔轴心线到止口距离变化会超出允许范围。措施（measure） (1) 结构措施: 采用对称结构,例机床大件结构采用单立柱易产生扭曲变形;双立柱由于左右对称,仅产生垂直方向的平行. 设计上使关键件热变形在无害于加工精度方向上移动. 合理安排支承,使产生热位移的有效部分缩短. 均衡关键件的温升,防止弯曲,用热空气加热温升较低的立柱后壁,以均衡立柱前后的温升(热补偿法).热隔离,将油箱等移到机床外面。 l (2) 工艺措施 精加工前，机床空转，进行热平衡。l 加工一批零件，中断时间内不停车或尽量减少停车时间。l 严格控制切削用量，减少工件发热。例:坐标镗床:ap=0.51mm; mm/r=0.50.7。粗精分开，工件冷却后再精加工。l 精密机床应安装于恒温室内，恒温精度(一般取1，精度取0.5)。l 采用充分冷却。l ）刀具热变形（thermal deformation of tool)l 刀具温升一般能较快到达到热平衡。减少切削热和改善刀具散热条件两方面来采取措施。 l (1)改进刀具几何角度、切削用量、减少切削热.；l (2)减少伸出长度； l (3)充分冷却(冷却液)。l ）工件热变形l 主要由切削热所引起。 例：磨丝杆（screw rod），3m长，每磨一次温升3，则丝杆伸长量。l L=Lt =30001210-63 = 0.1mm =1210-6(1/)l 以下情况。工件热变形对加工精度影响较大：l 精磨外圆,工件热变形严重。(砂轮钝化,工件产生形状误差,同时工件发热,被顶尖顶弯);l 狭长工件翘曲,中部多切掉(因发热);l 钻孔后即扩、铰,精度受到影响.l 采取措施:l 充分冷却；l 提高切削速度或加快进给，减少热量传到工件上；l 粗加工后,冷却后再进行精加工；l 刀具或砂轮在过分磨钝前就进行刃磨(shapening)或修正(amendment)，以减少切削热和磨削热；l 工件在夹紧状态下有伸缩自由(弹簧后顶针).8. 工件内应力所引起的误差l 内应力(残余应力, residual stress): 去掉外加载荷或外部因素作用后，工件内部存在的应力。l 内应力通常处于平衡状态(破坏后)内应力重新分布工件变形新平衡。具有内应力零件处于一种不稳定状态。l 它内部的组织有强烈的倾向要恢复到一个稳定的、没有内应力的状态。即使在常温下零件也不断进行变化，直到内应力消失。1) 毛坯制造中产生的内应力铸、锻、焊、热处理中，由于各部分冷热收缩不均匀以及金相组织转变引起的体积变化，使毛坯内部产生相当大的内应力。l Machine toollathe bed deformationl 例:机床床身，导轨表面冷却快，以提高耐磨性(硬度高)，内应力大。l 切除表面(导轨)后的机床床身变形。）冷校直(cool alignment)l 冷轧、冷压表面产生塑性变形。.l 例：轧制的棒料加工零件丝杆，内应力会重新分布，产生弯曲。l (1) 加载荷(2) 轴心线上产生压应力(-)，轴心线下产生拉应力(+)轴心线上下两虚线间为弹性变形区，虚线外为塑性区。l 冷校直后，工件虽然减少了弯曲，但仍处于不稳定状态，再加工一次仍会产生新的弯曲。l 克服方法：l 高温时效与低温时效来处理，一般丝杆不允许冷校直，而采用加粗棒料方法。3) 切削加工带来的内应力 为筒状薄壁零件，粗精加工合在一起，就会产生变形内应力。9. 度量误差和调整误差 （measuring error and adjusting error）l 1) 度量误差l 与量具磨损及所选量具精度有关，度量误差控制在工件公差(tolerance)的1/101/6以内，当工件精度较低时，可放宽到1/3。l 人为误差、温度引起的误差，尤其大件时应注意。l ）调整误差( adjusting error )l 为调整误差包括夹具调整、刀具调整。例:镗刀伸出长度。镗杆(boring bar) 伸出长度不同的误差 = R2 - R1动力机械制造与维修 （教案2）能源与动力工程学院2006.012-3 机械加工的经济精度economical precision of mechanical processingl 加工过程要做到高效、高产、低耗，但机械加工精度和成本之间总存在一定关系，某种加工方法，加工精度愈高，其加工成本也愈高。l 经济精度(economic precision）: 一种加工方法只有在一定精度范围内才是经济的，此一定范围的精度即为这种加工方法的经济精度。Processing cost - processing error达到的精度最高，次之，最低。 当公差大于1时，最经济；公差小于2时，法最经济；公差在1与2之间，最合理。2-4 加工误差的综合分析synthetical analysis of processing errorl 生产中出现的加工精度问题往往是综合性很强的工艺问题。l 1. 误差性质(error nature)多种加工误差，按它们在一批零件中出现的规律来看可分为两大类：系统误差与随机误差。(systemic error and random error)l 1）系统误差： 当连续加工一批零件时，这类误差的大小和方向保持不变或是按一定规律变化，前者为 常值系统误差(constant system error) 后者为变值系统误差(variate system error)l 加工原理误差、机床、刀具、夹具、量具的制造误差、调整误差、工艺系统的受力变形都是常值系统误差。For examplel 绞刀（reamer）本身制造时，尺寸(直径)偏大0.02mm，加工出来的孔都大0.02mm；l 机床、夹具和量具的磨损值在一定时间内可看作是常值系统误差。l 刀具磨损、热变形可看作具有一定规律变化。例；车刀车外圆。 l 对于常值性误差:l 通过相应的调整或检修工艺装备的办法来解决;l 有时可人为地用一种常值误差去补偿本来常值误差。l 2）随机误差(RANDEM ERROR)l 加工一批零件中，这类误差的大小和方向是不规律地变化或称偶然误差。l 例: 毛坯余量大小不一，硬度不均匀的复映，定位误差、夹紧误差、调整误差、内应力引起误差等。l 对于变值系统误差在摸清其规律后，可通过自动补偿(连续补偿)自动周期补偿等办法解决。 例：磨床上对磨轮磨损和砂轮修正的自动补偿（compensate）。 随机误差很难完全消除，只能对其产生的根源采取适当的措施以缩少其影响。l 例:毛坯带来的误差，应缩小铸造时毛坯本身误差，提高工艺系统刚度。l 在一些自动化机床上加工过程中采取积极检验，控制一批工件加工误差。l 2. 加工误差的统计分析法(analysis method) l 对生产实际中因复杂因素而出现的加工误差，不能用单因素估算方法，更不能从单个工件的检查来得出结论。l 应用统计方法来研究加工精度(分布曲线法、点图法)。例:测量一批精镗后的活塞销孔直径，图纸尺寸为2828-0.015mm l 抽查件数为100(n)，分组(m)6，每组尺寸间隔0.002mm (教材P29)l 尺寸分散 = 最大尺寸 - 最小尺寸 = 28.0045 -27.9925 =0.012l 分散范围中心(即平均孔径) (mi.x i )/n = 27.9984 (mm)l 公差带中心 = (28+28-0.015)/2 = 27.9925 (mm) = 27.9984 27.9925=0.0059 (mm)l 具体讲，镗孔时要将镗刀调整得短一些。l 例:在无心磨床上用贯穿法磨活塞销，其直径为27.990 27.999 mm，公差范围27.999 - 27.990=0.009(mm)。假定工件加工尺寸范围为 0.016 mm；l 尺寸分散中心 = 27.998 mm；l 公差带中心 = 27.9945 mm；l 即使将尺寸分散中心调到公差带中心27.9945，也还要产生不合格产品。l 解决方法:l 减少系统性误差。减少砂轮与工件间的调整误差。l 减少随机性误差，主要是毛坯误差复映。l 当数据多时，尺寸分布可看成正态分布曲线（Gaos distribution curve）。分布曲线法统计废品率l 正态分布曲线特点:l 曲线线钟形，中间高，两边低。这表示尺寸最近分散中心的工件占大部分，而尺寸远离分散中心工件极小数。l 工件尺寸大于X和小于X的频率是相等的。l 控制正态分布曲线形状的参数是。，曲线平坦，尺寸越分散，即加工精度越低；越小，曲线越陡峭，尺寸越集中即加工精度越高。l 尺寸在3以外的比例频率只占0.27%，可忽略不计。l 一般取正态分布曲线的分散范围为3 。l 6大小代表了某一种加工方法在规定条件（毛坯余量、切削用量、正常的机床、夹具、刀具）下所能达到的加工精度。l 公差6时不会产生废品(waste)，机床调整时有定值系数误差,6 +l 例:无心磨床上加工一批直径1212-0.035 mm的工件。初步调整机床后，试磨一批工件，测得其平均尺寸 11.975mm，均方根差=0.01mm。如果要使不可修复的废品率控制在1%以下，应如何再次调整机床?要使不可修复的废品率Q1%，则应使p249%，l 查表z2=2.4 ，(z2) = 0.4918 0.49调整后，工件加工平均尺寸为，即将无心磨床导轮退出0.014mm.l =+X=11.975+0.014=11.989l 再计算一下可修复的废品率Ql =12-11.989=0.011 Z1=/=0.011/0.01=1.1 l P1=(Z1)=0.3643 l Q 1=0.5-0.3643=13.57%（可修复）l 2) 点图法l 即控制图法，由分布曲线发展而来。l 在加工过程中，连续地、定时地对工件尺寸进行测量，并画成点图。通过点图控制废品产生。l 常用点图X-R控制图法，将X、R值分布点在两个控制图上，根据这些点是否超过控制界线，通常只检验5%-10%工件。l X算术平均值(210个工件) R极差，指出几个零件中，最大工件尺寸和最小工件尺寸之差，即l R可控制工件瞬时尺寸差异程度