机械制造工艺学-第二章复习题ppt课件

.,2.1.3误差敏感方向,图2-4：,（4-1）,（4-2）,显然：,工艺系统原始误差方向不同，对加工精度的影响程度也不同。对加工精度影响最大的方向，称为误差敏感方向。误差敏感方向一般为已加工表面过切削点的法线方向。,.,2.2.3机床误差,机床误差分为以下三方面：,机床导轨导向误差机床主轴回转误差传动链的传动误差,机床误差的产生：制造、安装、磨损三个时期,.,导轨副运动件实际运动方向与理想运动方向的偏差包括：导轨在水平面内的直线度，导轨在垂直面内的直线度，前后导轨平行度（扭曲），导轨与主轴回转轴线的平行度（或垂直度）等。,导轨导向误差对加工精度的影响,导轨水平面内的直线度误差,误差敏感方向,影响显著幻灯片8导轨垂直面内的直线度误差,误差非敏感方向,影响小导轨扭曲对加工精度的影响,影响显著,2.2.3机床误差,.,导轨与主轴回转轴线位置误差对加工精度的影响,2.2.3机床误差,.,2.2.3机床误差,主轴回转误差是指主轴实际回转线对其理想回转轴线的漂移。为便于研究，可将主轴回转误差分解为径向圆跳动、轴向圆跳动和倾角摆动三种基本型式（图2-7）。,径向圆跳动：主轴回转轴线相对于平均回转轴线在径向的变动量。,轴向圆跳动：主轴回转轴线沿平均回转轴线方向向的变动量。,倾角摆动：主轴回转轴线相对平均回转轴线成一倾斜角度的运动。,.,2.2.3、机床误差,主轴轴向圆跳动对加工精度的影响,被加工端面不平，与圆柱面不垂直；加工螺纹时，产生螺距周期性误差。,主轴倾角摆动对加工精度的影响,与主轴径向跳动影响类似，不仅影响圆度误差，而且影响圆柱度误差。,.,2.2.3机床误差,各径向截面内轴心做偏心量不同的偏心运动，无论车削还是镗削都能获得一个正圆锥。,主轴倾角摆动对加工精度的影响,主轴轴线倾角摆动轨迹为圆锥,对加工精度的影响原理与径向圆跳动的相同：车削时获得圆柱；镗孔时由于各径向截面摆动幅值不同得到长轴不同的椭圆,主轴轴线在某一平面内倾角摆动，其频率与主轴转速相同,.,2.2.3机床误差,主轴回转误差对加工精度的影响,主轴径向圆跳动对加工精度的影响（镗孔）,考虑最简单的情况，主轴回转中心在X方向上作简谐直线运动，其频率与主轴转速相同，幅值为2e。则刀尖的坐标值为：,式中R刀尖回转半径；主轴转角。,显然，式（2-4）为一椭圆。,.,图2-9径向跳动对车外圆精度影响,2.2.3机床误差,仍考虑最简单的情况，主轴回转中心在X方向上作简谐直线运动，其频率与主轴转速相同，幅值为2e。则刀尖运动轨迹接近于正圆（图2-9）。,结论：主轴径向跳动影响加工表面的圆度误差,主轴径向圆跳动对加工精度的影响（车外圆）,.,2.2.3机床误差,影响主轴回转精度的主要因素,内外滚道圆度误差、滚动体形状及尺寸误差,滑动轴承,镗床（图2-11）轴承孔不圆引起镗床主轴径向跳动,滚动轴承,车床（图2-10）轴径不圆引起车床主轴径向跳动（注意其频率特性）,静压轴承对轴承孔或轴径圆度误差起均化作用,.,2.2.3机床误差,内外滚道圆度误差、外圈内滚道对外圈和内圈外滚道对内圈的同轴度误差、滚动体形状及尺寸误差等,滚动轴承,影响主轴回转精度的主要因素,.,滚动轴承的结构、类型和代号,各零件的作用：,外圈：支撑零件或轴系；,保持架:将滚动体分开。,内圈：支撑轴；,滚动体：滑动滚动；,硬度和接触疲劳强度、耐磨性和冲击韧性用含铬合金钢制造，经热处理后硬度达：6165HRC。工作表面需经磨削或抛光。,保持架：低碳钢，冲压制成高速轴承：有色金属或塑料。,滚动轴承的组成：外圈、内圈、滚动体、保持架。,内外圈上有滚道，当内外圈相对旋转时，滚动体将沿着滚道滚动。,装在机座或零件轴孔内；,滚动副的材料要求：,.,两端固定支承,.,2.2.3机床误差,影响主轴回转精度的主要因素,推力轴承,滚道端面平面度误差及与回转轴线的垂直度误差（图2-12）,其他因素,轴承孔、轴径圆度误差；轴承孔同轴度误差；轴肩、隔套端面平面度误差及与回转轴线的垂直度误差；装配质量等,.,2.2.2机床误差,传统测量方法存在问题：,主轴回转误差的测量,准确测量方法,包含心轴、锥孔误差在内非运动状态。,.,2.2.3机床误差,机床传动链的传动误差是指内联系的传动链首末两端传动元件之间相对运动的误差。,传动链的传动误差一般可用传动链末端元件的转角误差来衡量。,.,机床传动误差对加工精度的影响,（2-6）,以齿轮机床传动链为例：,式中n传动链末端元件转角误差；kj第j个传动元件的误差传递系数，表明第j个传动元件对末端元件转角误差影响程度，其数值等于该元件至末端元件的传动比；n传动链末端元件角速度；j第j个传动元件转角误差的初相角。,2.2.3机床误差,.,缩短传动链长度提高末端元件的制造精度与安装精度采用降速传动采用频谱分析方法，找出影响传动精度的误差环节对传动误差进行补偿,末端元件转角误差,提高传动精度措施,2.2.3机床误差,.,2.2.4夹具误差,夹具误差影响加工位置精度。与夹具有关的影响位置误差因素包括：,通常要求定位误差和夹具制造误差不大于工件相应公差的1/3。,1）定位误差；2）刀具导向（对刀）误差；3）夹紧误差；4）夹具制造误差；5）夹具安装误差；,.,2.2.5刀具误差,定尺寸刀具（钻头、拉刀等）尺寸误差影响加工尺寸误差成形刀具和展成刀具形状误差影响加工形状误差刀具磨损影响加工尺寸误差或形状误差,.,.,.,机械制造技术基础,第2章机械加工质量分析与控制AnalysisandControlofMachiningQuality,.,在加工误差敏感方向上工艺系统所受外力与变形量之比,2.3.1基本概念,（4-7）,式中k工艺系统刚度；Fp吃刀抗力；X艺系统位移（切削合力作用下的位移）。,.,2.3.1基本概念,（4-8）,式中k工艺系统刚度；kjc机床刚度；kjj夹具刚度；kd刀具刚度；kg工件刚度。,工艺系统受力变形等于工艺系统各组成部分受力变形之迭加。由此可导出工艺系统刚度与工艺系统各组成部分刚度之间的关系：,.,机床变形引起的加工误差,2.3.2工艺系统刚度对加工精度的影响,式中Xjc机床总变形；Fp吃刀抗力；ktj机床前顶尖处刚度；kwz机床后顶尖处刚度；kdj机床刀架刚度；L工件全长；Z刀尖至工件左端距离。,（4-9）,.,2.3.2工艺系统刚度对加工精度的影响,工件加工后成鞍形（图4-22）,图4-22机床受力变形引起的加工误差,（5-10）,工件变形引起的加工误差,式中Xg工件变形；E工件材料弹性模量；J工件截面惯性矩；Fp，L，Z含义同前。,由于工件变形，使工件加工后成鼓形（图4-23）,图4-23工件受力变形引起的加工误差,.,式中g工件圆度误差；m毛坯圆度误差；k工艺系统刚度；误差复映系数。,（4-13）,以椭圆截面车削为例说明（图4-24）,由于工艺系统受力变形，使毛坯误差部分反映到工件上，此种现象称为“误差复映”,2.3.2工艺系统刚度对加工精度的影响,误差复映,.,误差复映系数,机械加工中，误差复映系数通常小于1。可通过多次走刀，消除误差复映的影响。,（4-15）,2.3.2工艺系统刚度对加工精度的影响,误差复映程度可用误差复映系数来表示，误差复映系数与系统刚度成反比。由式（4-13）可得：,（4-14）,.,夹紧力、重力、传动力和惯性力引起的加工误差,夹紧力影响,a）b）图2-25薄壁套夹紧变形,图2-26薄壁工件磨削,【例1】薄壁套夹紧变形解决：加开口套,【例2】薄壁工件磨削解决：加橡皮垫,2.3.2工艺系统刚度对加工精度的影响,.,图2-27龙门铣横梁变形,【例】龙门铣横梁,图2-28龙门铣横梁变形转移,图2-29龙门铣横梁变形补偿,重力影响,2.3.2工艺系统刚度对加工精度的影响,解决1：重量转移,解决2：变形补偿,.,传动力与惯性力影响,在单爪拨盘传动下车削出来的工件是一个正圆柱，并不产生加工误差周期变化的惯性力易会引起强迫振动,2.3.2工艺系统刚度对加工精度的影响,.,2.3.3机床部件刚度及其影响因素,非线形关系，不完全是弹性变形加载和卸载曲线不重合，所围面积表示克服摩擦和接触塑性变形所作功存在残余变形，反复加载卸载后残余变形0机床部件刚度比按实体估算值小许多，表明其变形受多种因素影响,.,2.3.3机床部件刚度及其影响因素,式中c,m与接触面材料、表面状况有关的系数和指数；p表面压强。,组成件的实体刚度受力产生拉伸、压缩、弯曲变形；特别是薄弱件（楔条、轴套等）影响较大连接表面接触变形其大小与接触面压强有关,（4-15）,结合面间隙零件表面摩擦力的影响,.,2.3.4减小受力变形对加工精度影响措施,合理设计零部件结构和截面形状提高连接表面接触刚度（表面粗糙度，改进接触质量，予加载荷）采用辅助支承（中心架，跟刀架，镗杆支承等）,图2-33支座零件不同安装方法,图2-32转塔车床导向杆,采用合理装夹和加工方式,.,2.3.5工件残余应力引起的变形,图2-34铸件残余应力引起变形,图2-35冷校直引起的残余应力,设计合理零件结构粗、精加工分开避免冷校直时效处理,毛坯制造和热处理产生的残余应力（图2-34）,冷校直带来的残余应力（图2-35）,切削加工带来的残余应力,.,一、判断题,1误差复映指的是机床的几何误差反映到被加工工件上的现象。()2减小误差复映的有效方法是提高工艺系统的刚度。(),二、单项选择题,1在车床两顶尖上装夹车削光轴，加工后检验发现中间直径偏小，两端直径偏大，其最可能的原因是（）。A.两顶尖处刚度不足B刀具刚度不足C工件刚度不足D刀尖高度位置不准确2误差复映系数与工艺系统刚度（）。A无关B成正比C成反比D成平方关系3在车床上用两顶尖装夹车削光轴，加工后检验发现鼓形误差（中间大、两头小），其最可能的原因是（）。A车床主轴刚度不足B两顶尖刚度不足C刀架刚度不足D工件刚度不足,.,4.研究工艺系统受力变形时，若以车床两顶尖间加工光轴为例，试分别指出下列三种条件下，由于切削过程受力点位置的变化引起工件何种形状误差：（1）只考虑机床变形()；(2)只考虑工件变形（）。A圆锥形；B腰鼓形；C马鞍形（双曲线）；D圆柱形。,.,2.4.2机床热变形对加工精度影响,体积大，热容量大，温升不高，达到热平衡时间长结构复杂，温度场和变形不均匀，对加工精度影响显著,图2-36车床受热变形,a）车床受热变形形态,b）温升与变形曲线,.,2.4.2机床热变形对加工精度影响,立铣（图a）,图2-37立式铣床、外圆磨床、导轨磨床受热变形,a）铣床受热变形形态,b）外圆磨床受热变形形态,c）导轨磨床受热变形形态,外圆磨（图b）,导轨磨（图c）,.,2.4.4减小热变形对加工精度影响的措施,例1：磨床油箱置于床身内，其发热使导轨中凹解决：导轨下加回油槽,例2：立式平面磨床立柱前壁温度高，产生后倾。解决：采用热空气加热立柱后壁（图2-41）。,图2-41均衡立柱前后壁温度场,减少切削热和磨削热，粗、精加工分开。充分冷却和强制冷却。隔离热源。,.,热对称结构热补偿结构（图2-42，主轴热补偿）,图2-42双端面磨床主轴热补偿1主轴2壳体3过渡套筒,合理选择装配基准（图2-43）,高速空运转人为加热,恒温人体隔离,2.4.4减小热变形对加工精度影响的措施,.,非正态分布,双峰分布：两次调整下加工的工件或两台机床加工的工件混在一起（图2-46a）,平顶分布：工件瞬时尺寸分布呈正态，其算术平均值近似成线性变化（如刀具和砂轮均匀磨损）（图2-46b）,偏向分布：如工艺系统存在显著的热变形，或试切法加工孔时宁小勿大，加工外圆时宁大勿小（图2-46c）,图2-46几种非正态分布,2.5.2分布图分析法,.,形位误差的分布,差数模分布：正态分布大于零的部分与小于零的部分对零轴线映射后的迭加（图2-47），如对称度、直线与平面的平行度、相邻周节误差等,瑞利分布：二维正态分布，在只考虑平面向量模情况下转换成为一维分布（图2-48）,如同轴度、直线与直线平行度、端面圆跳动误差等（不考虑系统误差）,瑞利综合分布：上述误差在考虑系统误差的情况下，其误差分布接近瑞利综合分布,2.5.2分布图分析法,.,2.6.1误差预防,合理采用先进工艺和设备,误差预防指减小原始误差本身或减小原始误差的影响,减小原始误差,转移原始误差（图2-53）,误差分组,就地加工,均化原始误差，如研磨加工、易位加工（图2-54）,.,以弹性变形补偿热变形（图2-57）,其他补偿方法,图2-58龙门铣横梁变形补偿,以热变形补偿热变形（图2-59）,以几何误差补偿受力变形（图2-58）,2.6.2误差补偿,.,一、单项选择1.某工序的加工尺寸为正态分布，但分布中心与公差中点不重合，则可以认为：A、无随机误差B、无常值系统误差C、变值系统误差很大D、同时存在常值系统误差和随机误差2.一次性调整误差所引起的加工误差属于：A、随机误差B、常值系统误差C、变值系统误差D、形位误差3.刀具磨损所引起的加工误差属于：A、常值系统误差B、变值系统误差C、随机误差D、形位误差4.定位误差所引起的加工误差属于：A、常值系统误差B、随机误差C、变值系统误差D、形位误差5.通常用（