机械制造工艺及夹具设计课件 8-工件内应力对加工精度的影响

工件内应力对加工精度的影响第二章:机械加工精度工件内应力对加工精度的影响零件中的残余应力往往处于一种很不稳定的相对平衡状态，在外界因素影响下，很容易使应力重新分布，使零件产生相应的变形，从而破坏了原有的精度。因此，必须采取措施消除残余应力对零件加工精度的影响。是指在没有外部载荷的情况下，存在于工件内部的应力，又称内应力。什么是残余应力工件内应力对加工精度的影响金属内部的相邻组织发生了不均匀的体积变化。1、产生内应力的原因01毛坯制造中产生的残余应力02冷校直引起的残余应力03切削加工引起的残余应力工件内应力对加工精度的影响在铸造、锻造、焊接、热处理过程中，由于工件各部分热涨冷缩不均匀在毛坯内部就会产生残余应力。(图2-30）（1）毛坯制造中产生的残余应力工件内应力对加工精度的影响铸件冷却时,由于1和2比较薄,散热容易,冷却较快;3处较厚,冷却慢.当1\2弹性变形状态时,3为塑性变形状态,3不起阻止变形的作用,不会产生残余应力.当3冷却到弹性变形时,12的温度很低,但3收缩较快,而受到了12阻碍.这样3就产生了拉应力,12产生压应力。毛坯的结构越复杂，壁厚越不均匀，毛坯内部产生的残余应力就越大在2上开了一个口,2的压应力消失,在残余应力的作用下,3收缩,1伸长,使应力重新分布,图2-30铸件残余应力引起的变形图为一个壁厚相差较大的铸件，在加工后的冷却过程中产生残余应力的情况。工件内应力对加工精度的影响视

频

播

放工件内应力对加工精度的影响弯曲的工件(原来无残余应力)要校直，常采用冷校直。比如：细长轴、丝杠等（2）冷校直引起的残余应力方法：在零件弯曲的反方向施加外力F以达到校直目的，如图2-31a所示。工件内应力对加工精度的影响在外力F的作用下，工件内部的应力重新分布，如图2-31b所示，在轴心线以上的部分产生压应力（用负号表示），在轴心线以下的部分产生拉应力（用正号表示）。在轴心线的两条虚线之间，是弹性变形区域，在虚线以外是塑性变形区域.当外力F去除后，使残余应力重新分布而达到平衡，如图2-31c所示图2-31冷校直引起的内应力工件内应力对加工精度的影响对精度要求较高的零件（如精密丝杠），不允许采用冷校直来减小弯曲变形，而采用多次切削消除直线度误差，时效处理来消除内应力。结

论工件内应力对加工精度的影响（3）切削加工中引起的残余应力01工件在切削加工时，其表面层在切削力和切削热的作用下，使金属的金相组织发生改变，引起体积改变，从而产生残余应力。02在拟定工艺路线时，要将加工划分为粗、精分开进行，以使粗加工后内应力重新分布,所产生的变形在精加工阶段去除。03对质量和体积均很大的笨重零件，即使在同一台重型机床进行粗精加工也应该在粗加工后将被夹紧的工作松开，使之有充足时间重新分布内应力，在使其充分变形后，然后重新夹紧进行精加工。工件内应力对加工精度的影响产生内应力原因毛坯制造中的残余应力冷校直切削加工工件内应力对加工精度的影响a合理设计零件结构应尽量简化结构，使壁厚均匀，以减少毛坯在制造中产生的残余应力2、消除和减少内应力措施b对工件进行热处理和时效处理对铸、锻、焊接件振动时效处理；铸、锻、焊接件人工时效，如淬火后进行回火；回火后的组织为回火马氏体。钢具有高硬度和高耐磨性，但