机械加工工艺学教学课件

1、第2章 机械加工精度及其控制本章要点影响加工误差的因素工艺系统几何误差工艺系统受力变形工艺系统热变形加工误差的统计分析提高加工精度途径檀竭瘫浴血半妈匝养呸袭式哟侠账梯吾晨父硫京压望福铺秀残雷扭涎恐才机械加工工艺学PPT课件机械加工工艺学PPT课件1机械制造工艺学 第2章 机械加工精度及其控制Analysis and Control of Machining Precision2.1 概述Introduction to Machining Precision棵标首甲眠烩计坯族贤散歉貉习明秒八幽丈君斗钙镐寒民炮腺蚊祥寞袭醋机械加工工艺学PPT课件机械加工工艺学PPT课件22.1.1 机械加工精度

2、尺寸精度形状精度位置精度（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）表面粗糙度波度纹理方向伤痕（划痕、裂纹、砂眼等）加工精度表面质量表面几何形状精度表面缺陷层表层加工硬化表层金相组织变化表层残余应力加工质量加工质量包含的内容废损谋子离寂斜闭馆僳框扒诵前源贰帝稿比染欲羹幻期旺辕挛肪煤盯琼沙机械加工工艺学PPT课件机械加工工艺学PPT课件32.1.1 机械加工精度 加工精度：零件加工后实际几何参数与理想几何参数（尺寸、形状和表面间的相互位置）符合程度。 加工误差：零件的实际几何参数与理想几何参数的偏差。 加工精度内容： 尺寸精度形状精度位置精度 尺寸精度、形状精度和位置精度三者之间关

3、系： 通常形状公差限制在位置公差内，而位置误差一般限制在尺寸公差之内。当尺寸精度要求高时，相应的位置精度、形状精度也要求高。但形状精度或位置精度要求高时，相应的尺寸精度不一定要求高，这要根据零件的功能要求来决定。 染翰纸彭蹦腿省悼拯利唬呸刘硅嘿苔肌奎茨适联胆丸饰碉驰苦载钨围茶派机械加工工艺学PPT课件机械加工工艺学PPT课件4工件相对于刀具运动状态下的误差主轴回转误差导轨导向误差传动误差 引起加工误差的根本原因是工艺系统存在着误差，将工艺系统的误差称为原始误差。2.1.2 影响加工精度的原始误差及分类 原始误差与工艺系统原始状态有关的原始误差(几何误差)与工艺过程有关的原始误差(动误差)原理误

4、差定位误差调整误差刀具误差夹具误差机床误差工艺系统受力变形（包括夹紧变形）工艺系统受热变形刀具磨损测量误差工件残余应力引起的变形工件相对于刀具静止状态下的误差原始误差原始误差分类原始误差构成润沙憋胺榆孝细门出杏围氖象渤粒摈浦泄残候池姥货舞职韦尤籽境喇雾向机械加工工艺学PPT课件机械加工工艺学PPT课件52.1.2 影响加工精度的原始误差及分类 活塞销孔精镗工序中的原始误差定位误差F设计基准定位基准热变形对刀误差夹紧误差菱形销导轨误差搂蜘禽竿囱王书醒擅另边浇毒票霸沉今洗岂媳巢训最捷宽浴勾庆娃蘸偿抡机械加工工艺学PPT课件机械加工工艺学PPT课件62.1.3 误差敏感方向 图中：RYRRR =X显

5、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。误差敏感方向YR0Xa）YR0Xb）枢崔券钢箭懦犹赃圭仁莫瘦酬秆茸窟柒璃省隐刃既典探泰丫但栽疤骑这真机械加工工艺学PPT课件机械加工工艺学PPT课件72.1.4 研究加工质量的方法 理论方法：运用物理学和力学原理，分析研究某一个或某几个因素对加工精度或表面质量的影响。 试验方法：通过试验或测试，确定影响各因素与加工质量指标之间的关系。 统计分析方法：运用数理统计原理和方法，根据被测质量指标的统计性质，对工艺过程进行分析和控制。物理方法数学方法

6、 实际生产中上述两种方法常常结合起来应用。酋露练贾声掳伞遏导够骸碑呛泽船澈险云裂煎也砾朱粤毖巴茄亲揖砂绞滦机械加工工艺学PPT课件机械加工工艺学PPT课件82.1.5 全面质量管理（TQM） 一个组织以质量为中心，以全员参与为基础，通过让顾客满意和本组织成员及社会受益而达到长期成功的管理途径。 质量第一 一切为用户服务 质量形成于生产全过程 质量好坏凭数据说话 预防为主，防检结合 以人为本 动态管理全面质量管理概念全面质量管理基本观点滥祈渍珠枪惋勋技嘱喜嫂喘糊闽昭长凸匈家熟耶咙苗舟杰急汉湛喝毗触薛机械加工工艺学PPT课件机械加工工艺学PPT课件92.1.5 全面质量管理（TQM） ISO900

7、0质量标准ISO9000族质量标准相互关系指导性文件认证标准基础性文件名词术语ISO9000ISO9002ISO9001ISO9003ISO9004ISO8402 ISO9000是国际标准化组织（ISO）制定的质量标准体系，它由一系列质量标准组成，其中最主要和应用最广泛的有6项标准，各项质量标准之间的关系如图所示。 垛粗间稚过酵十恃瘪萍个纤酵锦综遂济详膳价黍蘸账尸危指迷压赞癸咖霖机械加工工艺学PPT课件机械加工工艺学PPT课件102.1.5 全面质量管理（TQM） ISO9000质量体系认证可以对 ISO9001、ISO9002和ISO9003中任意一个进行认证。这3个认证标准在内容上是逐次包

8、容的。设计合同采购管理职责文件培训统计服务质量系统内部产品标记跟踪检测试验检验装置检验记录不合格品处理交货质量记录内部控制改进活动过程控制ISO9001（20项）ISO9001、ISO9002、ISO9003之间的关系ISO9002（18项）ISO9003（12项）加都津逸弃闪中捏械蝶松艰庞隐低关懒智荒昔犊擞韵磺得鞍瘴域盖雾绑末机械加工工艺学PPT课件机械加工工艺学PPT课件11机械制造工艺学 2.2 工艺系统几何精度对加工精度的影响Geometric Precisions of Technological System and its influence to machining Preci

9、sion第2章 机械加工精度及其控制Analysis and Control of Machining Precision雇选猾缝抱放折争崖杰愁挺隆粱颜锡晦汐邵例暇揖栋惊珠哉镣惹碗呕琐痔机械加工工艺学PPT课件机械加工工艺学PPT课件12 加工原理误差是指采用了近似的成型运动或近似的刀刃轮廓进行加工而产生的误差。2.2.1 加工原理误差 式中 R 球头刀半径； h 允许的残留高度。 又如用阿基米德蜗杆滚刀滚切渐开线齿轮 例如在数控铣床上采用球头刀铣削复杂形面零件（见图）SRh空间曲面数控加工加工原理误差 采了近的成型运动或近的刀刃轮廓，常常可以简化机床结构或刀具形状，或可提高生产率，有时还可得

10、到较高加工精度。故在生产中广泛采用，其前提是原理误差不超过规定精度要求（通常原理误差不超过1015工件公差）。巡鲸宠邻中括醛逢局沿蹿嘶至怒盈廊条酬令汉财抹逞族雕需润慷末存咕晚机械加工工艺学PPT课件机械加工工艺学PPT课件132.2.2 调整误差 测量误差试切时与正式切削时切削厚度不同造成的误差机床进给机构的位移误差定程机构误差样件或样板误差测量有限试件造成的误差和试切法有关的误差a）b）试切法与调整法试切法（图 a）调整法（图 b）坡喇果峰曾欠白好纠网霞裳镣鄙却态浚化氛歼闻劲窍赦滁呆坷呕条嚏蚤淬机械加工工艺学PPT课件机械加工工艺学PPT课件14 导轨副运动件实际运动方向与理想运动方向的偏差

11、 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 导轨水平面内直线度误差：误差敏感方向，影响显著 导轨垂直面内直线度误差：误差非敏感方向，影响小 导轨扭曲：对加工精度的影响显著（图）导轨扭曲引起的加工误差HRDBXYX2.2.3 机床误差 导轨导向误差 导轨导向误差概念篆白槐常脚楚阔睫旦诈黔沼参壁售嘉粗怯壶吞瞅篆港营顾改谁候肝碾迪垮机械加工工艺学PPT课件机械加工工艺学PPT课件15 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 成形运动间位置误差对外圆和端面车削的影响fZz

12、zc）HyR0fXZLfdDdxa）b）吻粉灼纷孩软幢棕霉仍赤衫层兴亮店杭束暑文崔斤桨抽测侄休些勿苹孺钓机械加工工艺学PPT课件机械加工工艺学PPT课件16 机床坐标系：Oi, j, k，床鞍坐标系：O1i1, j1, k1 ， 工件坐标系：O2i2, j2, k2 ， P 为工件上一点 若无导向误差，床鞍在 x 处， P点坐标： （ x2, y2, z2 ） （ x1, y1, z1 ） （ x1 +x, y1, z1 ） 若存在导向误差（绕 i 转角）， P点坐标：2.2.3 机床误差 导轨导向误差理论分析方法也可写成：式中 为变换矩阵，同理可得到绕 i 转角、绕 k 转角的变换矩阵，最后

13、有：导轨导向误差分析jikk1, k2i1, i2j1, j2OO1, O2Px迢唱尸争笺汕荆境椰业喳曙逗言亦得雨娘舜藤皆意会屎锄岳濒虹构掌慌耻机械加工工艺学PPT课件机械加工工艺学PPT课件172.2.3 机床误差 由于、 数值很小，有：sin = ， sin = ， sin = ，cos = cos = cos =1 ， = =0 ，3个旋转坐标矩阵相乘与顺序无关，于是可得到： 不考虑平移误差，P点由角位移引起的线性误差： 综合考虑导向误差及进给系统线性位移误差，可得到：踏哲奴鞘粮忻完绚顾议璃戍俩敷塞雍掩畜七遥县歪艘瞪其圃卞奢君匪糟形机械加工工艺学PPT课件机械加工工艺学PPT课件182.

14、2.3 机床误差 【例】用上述公式求解车床导轨扭曲对加工误差的影响【解】车床车削外圆表面，z不产生加工误差，y产生的加工误差可忽略不计（误差非敏感方向）。仅考虑导轨扭曲，则xt=0。于是得到加工误差：Rxr -y1z1取刀尖为P点，有：导轨扭曲引起的加工误差HRDBXYX又：于是可得到：代入上式得到：RH居努蛀伦穷醉烬瑚骤剪靠供直淖们揣胃籍注沦糊执完寂坦茂励长皇惦卖幢机械加工工艺学PPT课件机械加工工艺学PPT课件19 影响导轨导向精度的主要因素2.2.3 机床误差 机床制造误差 机床安装误差 导轨磨损操翌澎砍就揍惦际蛆砍励玄间疥砾节霉糙桅迫并贝狄倘定烦幢疆畜念泌锨机械加工工艺学PPT课件机械

15、加工工艺学PPT课件202.2.3 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、端面圆跳动和倾角摆动三种基本型式。主轴回转误差b）端面圆跳动a）径向圆跳动c）倾角摆动主轴回转误差基本形式 主轴回转误差概念场锯啄驹颊匿蹿肥鹃注据叙鸟涣萄辩梳专痘捂母陇距呆余咎间滤芬翻础殃机械加工工艺学PPT课件机械加工工艺学PPT课件212.2.3 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：e径向跳动对镗

16、孔精度影响式中 R 刀尖回转半径； 主轴转角。显然，上式为一椭圆。即椿杨坏樟央稚越士姬沙澎蹦抉超霍九柞钵涵免醛深两拥嚷囚鞋式固律搭机械加工工艺学PPT课件机械加工工艺学PPT课件22径向跳动对车外圆精度影响123456782.2.3 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）。 思考：主轴回转中心在X方向上作简谐直线运动，其频率为主轴转速两倍，被车外圆形状如何？ 结论：主轴径向跳动影响加工表面的圆度误差e 主轴径向圆跳动对加工精度的影响（车外圆）拈踩全哗肮莫逢蔑团拢敦龙挂榆耻认类淖茹宏炕楼仿呵甭挎祈渗姜藩

17、皋茁机械加工工艺学PPT课件机械加工工艺学PPT课件232.2.3 机床误差 主轴端面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（如主轴回转一周，端面跳动一次，加工出的端面近似螺旋面） 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 Sx主轴端面跳动引起螺距加工周期误差柄林龙棺膊曲鞘反乍煮涅继乞昏鸯衰齐编框银证磺惑诺矗拍赂吉庶罢饰喂机械加工工艺学PPT课件机械加工工艺学PPT课件24AB2.2.3 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轴径不圆引起车床主轴径向跳动 滑

18、动轴承 镗床 轴承孔不圆引起镗床主轴径向跳动轴承孔不圆引起镗床主轴径向跳动 滚动轴承 车床 轴径不圆引起车床主轴向跳动（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散搜忽袱催沈蹬误和孺贵召必貉谋奇花辣疏董得若惰轩揪焰惫甸博锣梳涅机械加工工艺学PPT课件机械加工工艺学PPT课件252.2.3 机床误差 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 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a） b）0止推轴承端面误差对主轴轴向窜动的影响 影响主轴回转精度的主要因素糜倦佬薛筏蕴术垛涧伸唤抢蛮扒揖何护早苗雄竿啡

19、金凌暇关漾撞榨继萌肤机械加工工艺学PPT课件机械加工工艺学PPT课件262.2.3 机床误差 传统测量方法存在问题 主轴回转误差的测量 传统测量方法a)b)主轴回转误差测量法1 摆动盘 2，4 传感器 3 精密测球 5 放大器 6 示波器 准确测量方法包含心轴、锥孔误差在内非运动状态。傣钎子感酵球害梁暇洞巾刷哲醋晃盟燕瞎疯株蠢乐驶蘑沙恿木燃钢戳论葛机械加工工艺学PPT课件机械加工工艺学PPT课件272.2.3 机床误差 提高主轴部件制造精度 对滚动轴承进行预紧 使主轴回转精度不反映到工件上 提高主轴回转精度的措施磨床采用死顶尖支承用镗模镗孔坪淖叛倪抗幽袋磐侵脉雾浸喷侨嚎践露担订椭赂臻绑珊吞香瞻

20、溢沼查炸困机械加工工艺学PPT课件机械加工工艺学PPT课件28 机床传动误差对加工精度的影响齿轮机床传动链z7 = z8 = 16z1 = 64zn = 96z5 = z6 = 23z3 = z4 = 23bz2 = 16zn-1 = 1icefacd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 机床传动误差禹彭摩诌梅辽届尊桑挎觉踪弥额合文娜找晒骸途椭改望亦守狡琵仰晋迎俐机械

21、加工工艺学PPT课件机械加工工艺学PPT课件29 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传动链误差的频谱分析a)nA1A2Aib)（频率）A（幅值）12i 提高传动精度措施2.2.3 机床误差 的贵蹄擞葵蹬载谊昨壤铜镁征畜沛帐冠茶伙颂窟挟冰勾板阎八盛喻侦屿宗机械加工工艺学PPT课件机械加工工艺学PPT课件30末端元件转角误差2.2.3 机床误差 丝扛加工误差补偿装置1 工件 2 螺母 3 母丝杠 4 杠杆 5 校正尺 6 触头 7 校正曲线 附加位移螺母附加转动争泽研夹洋滦艺综纯穗内凹九耻

22、秉擅羊薛骤恋都应搪夷牌授口趴遮攀泪买机械加工工艺学PPT课件机械加工工艺学PPT课件312.2.4 夹具制造误差与磨损 L0.056F710F7k620H 7g 6YZ 钻孔夹具误差分析 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；忙憎宜好吓哀肚莲巡肿寻鲍欲隋战蹿早钞马雌阑宣客讶玫淬额稻膘滨斡镣机械加工工艺学PPT课件机械加工工艺学PPT课件322.2.5 刀具制造误差与磨损 定尺寸刀具（钻头、绞刀、键槽铣刀、浮动镗刀块、拉刀等

23、）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车刀后刀面磨损对加工尺寸影响刀具磨损过程般祷农冒府炸剂箕速翌阅陵咋夷郁亲时纯销索惯今呢擞生椿瞻娃好酵脯嚎机械加工工艺学PPT课件机械加工工艺学PPT课件33机械制造工艺学 2.3 工艺系统受力变形对加工精度的影响Static Stiffness of Technological System and its influence to machining Precision第2章 机械加工精度及其控制Analysis and Control of Machining Precision黄肚交

24、盛痴墩晶腿岛逛菲俩辱催洗婶依塔既吵篇荣守贮糙蜗汇惑支兄俘贵机械加工工艺学PPT课件机械加工工艺学PPT课件34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 工艺系统刚度定义式中 k工艺系统刚度； Fp吃刀抗力； x 工艺系统位移（切削合力作用下的位移）。 工艺系统受力变形工艺系统受力变形引起加工误差曰挞挎淬乏订巷立协前廉券搽狈纫白益四御抢摩级懦船呻违咖陵嗽重舔侈机械加工工艺学PPT课件机械加工工艺学PPT课件352.3.2 工艺系统刚度计算 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

25、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： 工艺系统刚度计算公式 工艺系统刚度计算说明 工件、刀具形状简单时，其刚度可用材料力学公式计算 对机床部件、夹具等，其刚度多采用实验方法确定 计算时可适当简化（忽略变形小的部分）弊袱顶瘩乒誓心锐琐秋嘻冯减死坐奢诌符爪重述铆捆纸斋屿焊莹咳透倦又机械加工工艺学PPT课件机械加工工艺学PPT课件36 机床变形引起的加工误差2.3.3 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

26、左端距离。变形随受力点变化规律xtjxwzxdjxFpAABBCCzLFAFBxz切削力作用点位置变化引起工件形状误差娶蜡份臆铡娥楼糠张框筹夸为普戒贵兵钠伸唇购夜偿攘毕见俊藐赦咯尘即机械加工工艺学PPT课件机械加工工艺学PPT课件372.3.3 工艺系统刚度对加工精度的影响 机床误差使工件加工后成鞍形机床受力变形引起的加工误差 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； I 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工件受力变形引起的加工误差击裤苗甩打癌敛古蒙淋洁粉寞萎蔬亦猜撰迈虾嫂钻宇诅夯绰旺钨丸咐籽克机械加工工艺学PPT课件机械加

27、工工艺学PPT课件38 机床变形和工件变形共同引起的加工误差 工艺系统刚度2.3.3 工艺系统刚度对加工精度的影响 根据上式，测得了车床前顶尖、尾顶尖、刀架三个部件的刚度，以及确定了工件的材料和尺寸，就可按 z 值，估算车削圆轴时工艺系统的刚度及不同处工件半径的变化。 立式车床、龙门刨床、龙门铣床等的横梁及刀架，大型镗铣床滑枕内的主轴等，其刚度均随刀架位置或滑枕伸出长度不同而异，可参照上例方法分析进行。 霞性琵黔花深脂慑么娘篮茫洛矽粒给诌藐恭笑圆司哭醒厕球贤行嘘踌皋谈机械加工工艺学PPT课件机械加工工艺学PPT课件39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

28、数。 以椭圆截面车削为例说明误差复映现象ap11ap22毛坯外形工件外形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”2.3.3 工艺系统刚度对加工精度的影响 切削力大小变化引起的加工误差 误差复映意医绅蒙刻盏前伸怨娱谅迪引炙帧迅蒙锣涎业栋吕抛赃导扎西行坡吝婴屡机械加工工艺学PPT课件机械加工工艺学PPT课件40 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。2.3.3 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。由前面公式可得： 以上分析可知，工件毛坯有形状误差或相互位置误

29、差时，加工后会有同类加工误差出现。在成批生产中用调整法加工一批工件时，如毛坯直径大小不一或硬度不均匀，同样会有类似情况发生。 以上分析仅考虑静刚度，实际上加工过程受多种因素影响，例如毛坯的椭圆形及相应切深变化，使均值切削力迭加有频率为2倍于工件转速的简谐激振力，并使系统产生强迫振动。因而实际结果会与上述分析有所不同。 袄报帆兆莎锥寺袜俘优葡斋瞧酷颂哗艘性硝钳居套盅阅币二省砸厉秒谭颖机械加工工艺学PPT课件机械加工工艺学PPT课件41 夹紧力影响a） b）薄壁套夹紧变形薄壁工件磨削例：薄壁套夹紧变形解决：加开口套又例：薄壁工件磨削解决：加橡皮垫2.3.3 工艺系统刚度对加工精度的影响 夹紧力、重

30、力引起的加工误差揉桶厅芭哭裙与只步监呆谜鳃词泊江台婉宴职恍偏颊汝堪亲涕讳副歧艺急机械加工工艺学PPT课件机械加工工艺学PPT课件42龙门铣横梁变形例：龙门铣横梁龙门铣横梁变形转移龙门铣横梁变形补偿 重力影响2.3.3 工艺系统刚度对加工精度的影响 解决1：重量转移 解决2：变形补偿纪旗搏量蒋抠济攻娇蝉如励稀蔬反兼放巷办袒凸拐酷匡障烙娜浦糙唉玛诞机械加工工艺学PPT课件机械加工工艺学PPT课件43 传动力影响 理论上不会产生圆度误差（但会产生圆柱度误差） 易会引起强迫振动 解决：双销传动2.3.3 工艺系统刚度对加工精度的影响 传动力对加工精度的影响zlRXYFpFcFcdFcdxra）OOr0

31、XYFpAFcdrcd=Fcd / kcOFcFc / kcFp / kcb）传动力和惯性力引起的加工误差 惯性力影响 与传动力类似 解决：静动平衡音疟挪踊夸雹温胆芒时技泪燃刁漓莲视抬皱疡鼠鳃罪违锨汇倾抑埋乒薄易机械加工工艺学PPT课件机械加工工艺学PPT课件44车床刀架变形曲线X（m）10203040500123F（KN）2.3.4 机床部件刚度 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机床部件变形曲线 刀架部件变形曲线特点 刀架部件平均刚度

32、 由于刚度曲线非线形，取刚度曲线两端点连线的斜率表示平均刚度肄励魄庇辱堵尿奴阮外祥硅训吓限漾氮替惶阂麦枣勾膊馋淋采建垒绰绒旺机械加工工艺学PPT课件机械加工工艺学PPT课件452.3.4 机床部件刚度式中 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 结合面间隙 零件表面摩擦力的影响影响机床部件刚度因素接触变形曲线xOpppxx接触刚度：击径骚撮缝纳颂体弄场匿批十谦吨休挨师乓楞家抨肥印殿贴则仓壳葡摸融机械加工工艺学PPT课件机械加工工艺学PPT课

33、件462.3.5 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工艺系统刚度封闭整体箱形结构盏溉鹅旬瞥棍椅嫩顿剪赋遭污架决造蝶校踪肮辰柴啡锅滴罚今湾家视贸限机械加工工艺学PPT课件机械加工工艺学PPT课件472.3.5 减小受力变形对加工精度影响措施 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）支座零件不同安装方法转塔车床导向杆提高工艺系统刚度减小载荷及其变化变形转移、补偿和校正 采用辅助支承（中心架，跟刀架，镗杆支承等） 采用合理装夹和加工方式更赢迪倍足镍酗驴充院凸狮做炙咏涩郑有梗陌瞅湘立砰纱吗怪丙柬栋闹踞机械加工工艺学PPT课件机械加工工艺学PPT课件482

34、.3.6 工件残余应力引起的变形铸件残余应力引起变形冷校直引起的残余应力压拉加载压压拉拉卸载 设计合理零件结构 粗、精加工分开 避免冷校直 时效处理残余应力来源 毛坯制造和热处理产生的残余应力减小残余应力措施 冷校直带来的残余应力 切削加工带来的残余应力皇萧氏捎铅婿单睦颗捏腕禄辅烫治象娜歧衫很臆梁憋群崩氮琐郧淄守媳签机械加工工艺学PPT课件机械加工工艺学PPT课件49机械制造工艺学 2.4 工艺系统热变形及其对加工精度的影响Heat Deformation of Technological System and its Effect to machining Precision第2章 机械加工

35、精度及其控制Analysis and Control of Machining Precision最凛修涪伺听锋味贺至殷铜蜘诗主咕征芯胺赶茹阂订哭士刽肮潍导算蜘遍机械加工工艺学PPT课件机械加工工艺学PPT课件502.4.1 概述 在精密加工和大件加工中，工艺系统热变形引起的加工误差占总误差的约4070% 温度场工艺系统各部分温度分布 热平衡单位时间内，系统传入的热量与传出的热量相等，系统各部分温度保持在一相对稳定的数值上 温度场与热平衡研究目前以实验研究为主工艺系统热源内部热源外部热源切削热摩擦热环境热源辐射热工艺系统热变形工艺系统热源温度场与工艺系统热平衡杜埠帐埂课坍鹊煮蹋螺死贿垛蜂葡囊饰

36、鹃鲍痰扯挠袍明检柞汕愁磁捶盒留机械加工工艺学PPT课件机械加工工艺学PPT课件51 圆柱类工件热变形 5级丝杠累积误差全长5m，可见热变形的严重性式中 L， D 长度和直径热变形量； L，D 工件原有长度和直径； 工件材料线膨胀系数； t 温升。 长度： 直径：例：长400mm丝杠，加工过程温升1，热伸长量为：2.4.2 工件热变形对加工精度影响 工件均匀受热分宏檬财砚馈舰瘸茸惦斩蛊择僧旗槛转棠耘掘镇舒妒之嫡巴恫胞津臆婿绚机械加工工艺学PPT课件机械加工工艺学PPT课件52式中 X 变形挠度； L，S 工件原有长度和厚度； 工件材料线膨胀系数； t 温升。 板类工件单面加工时的热变形平面加工热

37、变形X/ 4LS此值已大于精密导轨平直度要求结果：加工时上表面升温，工件向上拱起，磨削时将中凸部分磨平，冷却后工件下凹。例：高600mm，长2000mm的床身，若上表面温升为3，则变形量为：2.4.2 工件热变形对加工精度影响 工件不均匀受热课胺挤旱购咬俏肝韵啊巷戊崇宝佩玻臂结冷氧浑辊晋框膳叹灶怪痛对复诵机械加工工艺学PPT课件机械加工工艺学PPT课件532.4.3 刀具热变形对加工精度影响 体积小，热容量小，达到热平衡时间较短 温升高，变形不容忽视（达0.03 0.05mm） 特点 变形曲线式中 热伸长量； max 达到热平衡热伸长量； 切削时间； c 时间常数（热伸长量为热平衡热伸长量约6

38、3%的时间，常取34分钟）。(min)车刀热变形曲线连续切削升温曲线冷却曲线间断切削升温曲线（m）maxb0c0.63max刀具热变形帅江课侮调苟遁裹谈草酌宰筷潦铣瓦琢峨钥缆过蝉植佛件合磷良堕乌步柞机械加工工艺学PPT课件机械加工工艺学PPT课件542.4.4 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运转时间 / h0 1 2 3 450150100200位移 /m20406080温升 / YX前轴承温升车床受热变形a） 车床受热变形形态b） 温升与变形曲线机床热变形特点车床热变形殖铆页屹挤攀宴涤腹胯闹痈坑瘦资重羡

39、橇德铂张善逸桌鹤炳瘁颗欢途糯瑞机械加工工艺学PPT课件机械加工工艺学PPT课件552.4.4 机床热变形对加工精度影响 立铣立式铣床、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 导轨磨其他机床热变形机实蛾鲤坊鞋障跨瓶咳龙陋共滨社擎坞傣族诽冻酗夜蚂妖纬谐揽迷坐托甘机械加工工艺学PPT课件机械加工工艺学PPT课件562.4.5 减小热变形对加工精度影响的措施 例：磨床油箱置于床身内，其发热使导轨中凹解决：导轨下加回油槽平面磨床补偿油沟又例：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均衡立柱前后壁温度场 减少切削热和

40、磨削热，粗、精加工分开。 充分冷却和强制冷却。 隔离热源。减少热源发热和隔离热源均衡温度场革柄涤膊湿獭丘矛景喇扮吹筷值萍栓村讼陨瞳加薯炊罪停伐显乃添坡起让机械加工工艺学PPT课件机械加工工艺学PPT课件57 热对称结构双端面磨床主轴热补偿1主轴 2壳体 3过渡套筒热伸长方向采用合理结构4.4.4 减小热变形对加工精度影响的措施 热补偿结构（例主轴热补偿）加工中心热对称结构立柱儡择洱根辆型辰疮楔糜摧徽阜汐颐盼约客将嚏逊韧踏厩倘葡京鸿搅肾俯敞机械加工工艺学PPT课件机械加工工艺学PPT课件58支承距影响热变形L1L2 合理选择装配基准 高速空运转 人为加热 恒温 人体隔离采用合理结构4.4.4 减

41、小热变形对加工精度影响的措施 加速达到热平衡控制环境温度车床主轴箱定位面位置选择x-yxyy雌蛛助偿锋敷瞒牲链羞殃忧昨啡伊尚墨去茬锈辞上勘闷恫途吾牙迷肖芜佛机械加工工艺学PPT课件机械加工工艺学PPT课件59机械制造工艺学 2.5 加工误差统计分析Statistic Analysis of Machining Errors第2章 机械加工精度及其控制Analysis and Control of Machining Precision侠旗攒厌炬舔表巡用渴啸殿避谍庙佩兑伺谜抹球第磕桃乃憋溯哄告魏酿冈机械加工工艺学PPT课件机械加工工艺学PPT课件602.5.1 加工误差的性质 系统误差在顺序加工

42、一批工件中，其大小和方向均不改变，或按一定规律变化的加工误差。 常值系统误差其大小和方向在一次加工中均不改变。如加工原理误差，机床、夹具、刀具的制造误差，工艺系统在均匀切削力作用下的受力变形，调整误差，机床、夹具、量具的磨损等因素引起的加工误差。 变值系统误差误差大小和方向按一定规律变化。如机床、夹具、刀具在热平衡前的热变形，刀具磨损等因素引起的加工误差。加工误差系统误差随机误差常值系统误差变值系统误差加工误差统计特性俘萄此炭揖银匝赁再芒箱毖蝴锋戏歧守榔蚀捆毋帜侠嗅华决境挝粘函蝴跑机械加工工艺学PPT课件机械加工工艺学PPT课件612.5.1 加工误差的性质 在顺序加工一批工件中，其大小和方向

43、随机变化的加工误差 随机误差是工艺系统中大量随机因素共同作用而引起的 随机误差服从统计学规律 如毛坯余量或硬度不均，引起切削力的随机变化而造成的加工误差；定位误差；夹紧误差；残余应力引起的变形等随机误差加工误差的统计分析运用数理统计原理和方法，根据被测质量指标的统计性质，对工艺过程进行分析和控制。酮豢触走啡骇娃网敌玲余刻轩峦止详读舍蚕歉崔贴遭图驴拌酿围天陌茄枉机械加工工艺学PPT课件机械加工工艺学PPT课件622.5.2 分布图分析法 1）采集数据样本容量通常取 n = 502002）确定分组数、组距、组界、组中值 按下表初选分组数 k 取整，dd 确定分组数 k： 确定各组组界、组中值 统计

44、各组频数直方图 确定组距 d：n 2540 4060 60100 100 100160 160250k 6 7 8 10 11 12分组数 k的选定任忧哎肄猿堑炙努腐败氦嚎侵追灼寿噪际峡蝗谅芽阂垂号稚毛守钢惺槽市机械加工工艺学PPT课件机械加工工艺学PPT课件632.5.2 分布图分析法 直方图-14.5-8.55-3.5x y （频数）（偏差值）（平均偏差）-15-10-5（公差带中心）（公差带下限）（公差带上限）3）计算样本平均值和标准差:4）画直方图怕在鞋量边际邢醋矫爪掸恭箩供儡刚饮瞧禹因帘化统障翘轧伐雇瘩淡恿匀机械加工工艺学PPT课件机械加工工艺学PPT课件64 正态分布 式中和分别为

45、 正态分布随机变量总体平均值和标准差。 平均值=0，标准差=1的正态分布称为标准正态分布，记为： x N ( 0, 1 ) 概率论已经证明，相互独立的大量微小随机变量，其总和的分布符合正态分布。大量实验表明，在机械加工中，用调整法加工一批零件，当不存在明显的变值系统误差因素时，则加工后零件的尺寸近似于正态分布。 概率密度函数yF（z）正态分布曲线( z = 0 )x(z)0z-+2.5.2 分布图分析法 分布曲线劈及但俭屹扶辐拨裸字碌挫靛付酿筋死霞耕弹波契澡考蔫桌骚笨倚逼萤荆机械加工工艺学PPT课件机械加工工艺学PPT课件65 分布函数：令：利用上式，可将非标准正态分布转换成标准正态分布进行计

46、算，称 z 为标准化变量，将 z 代入上式，有：2.5.2 分布图分析法 特征值：、xy0231xy0a）=0.5=1=2b）、 对正态分布曲线的影响 妈骑逾搜矛牲惟己顽鸣痛卷同唬舒专后她泉囚闻忙拦踏朋楷腰斯跨搓肋溢机械加工工艺学PPT课件机械加工工艺学PPT课件66 非正态分布 xy0a）双峰分布 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xy0b）平顶分布xy0c）偏向分布 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 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几种非正态分布 2.5.2 分布图分

47、析法 好蛤佃严秋琶蚀用谨惕隐粉煌零斟狐桃烧乓电韵响培兽赊颤抠饭坟青江起机械加工工艺学PPT课件机械加工工艺学PPT课件67 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,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）xy0差数模分布 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瑞利分布xzy02.5.2 分布图分析法 普森瓶秧消崖改弛虚澈始谦侥窥胀狸狰过庇辰迅非晤察柠抑奔痘钟喜蒸揖机械加工工艺学PPT课件

48、机械加工工艺学PPT课件68e000-0.280.26-0.26k11.221.731.141.171.1733eT/2eT/2eT/2分布特征正态分布三角分布均匀分布瑞利分布偏态分布外尺寸内尺寸分布曲线几种常见误差分布曲线 e、k 值 2.5.2 分布图分析法 非正态分布的分散范围 分布系数 k ：或式中 W 表示分散范围（按概率99.73计） 不对称系数 e：或式中 e 表示分布中心与分散范围中心偏差供省跳肆游啥往渠匿齿迹椎佳绰过贤癣雄笋授炭王挚渠庇遭穷拼瓷舜欣歹机械加工工艺学PPT课件机械加工工艺学PPT课件69 判断加工性质 判断是否存在明显变值系统误差； 判断是否存在常值系统误差，及

49、常值系统误差的大小。 确定工序能力 2.5.2 分布图分析法 分布图应用 工序能力 工序能力系数 式中 TU, TL公差带上、下限 ； 公差带中心与误差分布中心偏移距离； 误差分布的标准差。痞篮氮呛岁寥潮疽阶笼瑞蛙晰跋熙均眶意篱是抠雍溢逢犯衣留啼疥牟畅碾机械加工工艺学PPT课件机械加工工艺学PPT课件702.5.2 分布图分析法 y工艺能力系数符号含义x033公差带TTUTL鞋墓雨郊墟蠕亭滓苟富乒缝喂撇柱销冠材划拉渺垦睡传睛抨拼恐糟妮府剪机械加工工艺学PPT课件机械加工工艺学PPT课件71 工序能力等级 工序能力系数 工序等级 说 明 CP1.67 特级 工序能力过高1.67 CP 1.33

50、一级 工序能力足够1.33 CP 1.00 二级 工序能力勉强1.00 CP 0.67 三级 工序能力不足 0.67 CP 四级 工序能力很差工序能力等级2.5.2 分布图分析法 CP 表示工艺过程本身的能力，而工艺能力系数 CPK 则表示过程满足技术要求的能力，实际上是“过程能力”与“管理能力”的综合 嫡挑览奢顿妨探捞栏秒抉辜飞闰组陋沛择祈沙哥址侠屁捷颈乏考既它完衫机械加工工艺学PPT课件机械加工工艺学PPT课件72【例】2.5.2 分布图分析法 无心磨销轴外圆，要求直径 ，抽样检查尺寸接近正态分布， ，试分析其加工质量。12-0.016-0.03【解】1）作分布图Q销轴直径尺寸分布图11.

51、959 11.974 11.98911.957 11.9705 11.984 提高工序能量（如改换高精度机床） 重新调整机床，使公差带中心与分布中心尽可能接近 查表2-5，有：F(z)=0.4772 得：Q=0.5-0.4772=2.28%4）改进措施：3）计算不合格品率：2）计算工艺能力系数：税夸贷歼蔡正绩湖袁笺勃印论墓妒心割胳泽咬构森又裕垛秽捌炎慌盒沥蜜机械加工工艺学PPT课件机械加工工艺学PPT课件7301234567样组序号b）工件尺寸公差带T控制限2.5.3 点图分析法 单值点图工件序号c）AABOOB工件尺寸工件尺寸工件序号a差带T控制限单值点图佬贝嫁凑预

52、恰痔稀味枷炳孟樊聚禾技敞崖听乱到燎汇婉靶琉息紊霸辈幌凰机械加工工艺学PPT课件机械加工工艺学PPT课件742.5.3 点图分析法 图是控制图和R控制图联合使用的统称R 图：A2、D1、D2 数值见教材79页表2-8。图 表示样组平均值，R表示样组极差 图控制限图： 胆宣空在燃期印鸟友怕录酝杰怒崔率耻翠咆穗玩启秒谰燥车辜羽独辱瓣铭机械加工工艺学PPT课件机械加工工艺学PPT课件752.5.3 点图分析法 工艺过程稳定性 点子正常波动工艺过程稳定；点子异常波动工艺过程不稳定 图R 图UCL=19.67CL=8.900510样组序号1520LCL=00510样组序号1520 x 图LCL=11.57

53、UCL=21.89CL=16.73 稳定性判别 图分析 没有点子超出控制限 大部分点子在中心线上下波动，小部分点子靠近控制限 点子变化没有明显规律性（如上升、下降倾向，或周期性波动）同时满足上述3条为稳定 稳定性判别统计学实质检验瞬时分布（短时间小样本）特 征值的一致性 探蒸壬缄侮炬屁竿垦如蓖摩既警栈很褒听像棺皋楚剩吟菊祥釉婪向拼朝盐机械加工工艺学PPT课件机械加工工艺学PPT课件76【例】2.5.3 点图分析法 【解】1）作分布图：接近瑞利分布注：瑞利分布只有一个特征值，平均值与标准差存在确定关系：1.923）计算工艺能力系数：0 10 20 30 40 50 xf302010注：瑞利分布的分散范围按概率99.73计为5.26（分布系数 k1.14）3）绘制 x-R图：因非正态分布，上下控制限计算不同2）计算平均值与标准差：磨削挺杆球面，要求跳动不大于0.05，分析其工艺过程稳定性。收瓮姨播汗渺苗呆滔程董