《机械制造工艺基础》课件-项目6：加工精度、表面质量与先进制造

机械制造工艺基础—机械加工精度—零件的加工质量加工精度表面质量目录\CONTENTS机械加工精度的概念机械加工精度的内容0102影响加工精度的因素及提高精度的主要措施03一、机械加工精度的概念机械加工精度是指零件加工后的实际几何参数（尺寸、表面形状和表面相互位置）与理想几何参数的符合程度。实际几何参数与理想几何参数的符合程度越高，则加工精度越高，反之，则加工精度越低。实际几何参数通常指零件加工后通过测量得到的几何参数。理想几何参数当公差值趋于零时的几何参数。目录\CONTENTS机械加工精度的概念机械加工精度的内容0102影响加工精度的因素及提高精度的主要措施03二、机械加工精度的内容机械加工精度包括尺寸精度、形状精度和位置精度。1．尺寸精度尺寸精度是指加工后零件的直径、长度和表面间距离等尺寸的实际值与理想值的符合（接近）程度。二、机械加工精度的内容2．形状精度指加工后零件的实际几何形状与理想形状的符合（接近）程度。国家标准中规定，用直线度、平面度、圆度、圆柱度、线轮廓度和面轮廓度等作为评定形状精度的项目。3．位置精度指加工后零件的几何图形的实际位置与理想位置的符合（接近）程度。国家标准中规定，用平行度、垂直度、倾斜度、同轴度、对称度、位置度、圆跳动等作为评定位置精度的项目。二、机械加工精度的内容目录\CONTENTS机械加工精度的概念机械加工精度的内容0102影响加工精度的因素及提高精度的主要措施03三、影响加工精度的因素及提高精度的主要措施

由机床、夹具、工件和刀具所组成的一个完整的系统称之为工艺系统。

1．工艺系统的几何误差及改善措施

（1）主轴误差机床主轴是装夹刀具或工件的位置基准，它的误差也将直接影响工件的加工质量。主轴的径向圆跳动主轴的轴向窜动主轴摆动三、影响加工精度的因素及提高精度的主要措施

（2）导轨误差

导轨是机床的重要基准，它的各项误差将直接影响被加工零件的精度。机床导轨误差对工件精度的影响车床导轨的几何误差对加工精度的影响三、影响加工精度的因素及提高精度的主要措施

2．工艺系统受力变形引起的误差及改善措施a）腰鼓形的圆柱度误差b）带锥度的圆柱度误差三、影响加工精度的因素及提高精度的主要措施

（1）减小接触面间的表面粗糙度，增大接触面积，适当预紧，减小接触变形，提高接触刚度。（2）合理地布置肋板，提高局部刚度。（3）减少受力变形，提高工件刚度。（4）合理装夹工件，减少夹紧变形。工艺系统受力变形的改善措施三、影响加工精度的因素及提高精度的主要措施

3．工艺系统热变形产生的误差及改善措施

（1）机床的热变形机床热变形对加工精度的影响a）床身、主轴变形b）床身、工作台、主轴变形三、影响加工精度的因素及提高精度的主要措施1）在机床大件的结构设计上采取对称结构或采用主动控制方式均衡关键件的温度。

2）在结构连接设计上，其布局应使关键部件的热变形方向对加工精度影响较小。

3）对发热量较大的部件，应采取足够的冷却措施或采取隔离热源的方法。

4）在工艺措施方面，可让机床空运转一段时间之后，当其达到或接近热平衡时再调整机床，对零件进行加工。

5）将精密机床安装在恒温室中使用。工艺系统热变形的改善措施三、影响加工精度的因素及提高精度的主要措施

（2）工件的热变形由于切削热的作用，工件在加工过程中产生热变形，因其热膨胀影响了尺寸精度和形状精度。

改善措施：

1）通过选择合适的刀具或改变切削参数的方法来减少切削热或减少传入工件的热量。

2）对大型或较长的工件，在夹紧状态下应使其末端能自由伸缩。

三、影响加工精度的因素及提高精度的主要措施4．工件内应力引起的误差及改善措施

具有内应力的零件处于一种不稳定的相对平衡状态，可以保持形状精度的暂时稳定。但它的内部组织有强烈的倾向要恢复到一种稳定的没有内应力的状态，一旦外界条件产生变化，内应力的暂时平衡就会被打破而进行重新分布，零件将产生相应的变形，从而破坏原有的精度。三、影响加工精度的因素及提高精度的主要措施

工件内应力引起误差的改善措施有：（1）在零件的结构设计中，应尽量简化结构。（2）在毛坯制造之后，或粗加工后，精加工前，安排时效处理以消除内应力，切削加工时，应将粗、精加工分开在不同的工序进行。目录\CONTENTS机械加工精度的概念机械加工精度的内容0102影响加工精度的因素及提高精度的主要措施03总结感谢观看—机械加工精度—机械制造工艺基础—机械加工表面质量—目录\CONTENTS基本概念表面质量对零件使用性能的影响02影响表面粗糙度的因素及改善措施0301基本概念指零件表面的微观几何形状误差1、表面层的几何形状偏差（1）表面粗糙度基本概念指零件表面周期性的几何形状误差1、表面层的几何形状偏差（2）表面波纹度加工表面不平度中波长与波高的比值等于50～1000的几何形状误差称为波纹度，它是由机械加工中的振动引起的。当波长与波高比值大于1000时，称为宏观几何形状误差。例如：圆度误差、圆柱度误差等，它们属于加工精度范畴

1）冷作硬化表面层因加工中塑性变形而引起的表面层硬度提高的现象。

2）残余应力表面层因机械加工产生强烈的塑性变形和金相组织的可能变化而产生的内应力。

3）表面层金相组织变化表面层因切削加工时切削热而引起的金相组织的变化。2、表面层的物理、力学性能目录\CONTENTS基本概念表面质量对零件使用性能的影响02影响表面粗糙度的因素及改善措施0301表面质量对零件使用性能的影响1、对零件耐磨性的影响表面粗糙度对零件表面磨损的影响很大。一般说来，表面粗糙度值越小，其耐磨性越好。但是表面粗糙度值太小，因接触面容易发生分子粘接，且润滑液不易存储，磨损反而增加。在一定条件下有一个初期磨损量最小的表面粗糙度，称为最佳表面粗糙度值，0.3-1.2um。表面质量对零件使用性能的影响2、对疲劳强度的影响表面粗糙度值越小，表面缺陷越少，工件耐疲劳性越好；反之，加工表面越粗糙，表面的纹痕越深，纹底半径越小，其抵抗疲劳破坏的能力越差。钢材对应力集中最为敏感，钢材的强度极限越高，对应力集中的敏感程度就越大，而铸铁和有色金属对应力集中的敏感性较弱。（1）表面粗糙度表面质量对零件使用性能的影响2、对疲劳强度的影响表面层金属的加工硬化能够阻止疲劳裂纹的生长，可提高零件的耐疲劳强度。在实际加工中，加工表面发生加工硬化的同时，必然伴随产生残余应力。残余应力有拉应力和压应力之分，拉伸残余应力将使耐疲劳强度下降，而压缩残余应力则可使耐疲劳强度提高。（2）表面层加工硬化表面质量对零件使用性能的影响3、对配合性质的影响表面质量对零件配合质量的影响很大。对于间隙配合的表面，如果太粗糙，初期磨损量就很大，配合间隙迅速加大，改变了配合性质。对于过盈配合表面，表面粗糙度越大，两表面相配合时表面凸峰易被挤掉，会使过盈量减少。对于过渡配合表面，则兼有上述两种配合的影响。表面的残余应力影响零件配合的稳定性。因此配合质量要求高时，表面的粗糙度值要小。目录\CONTENTS基本概念表面质量对零件使用性能的影响02影响表面粗糙度的因素及改善措施03011．工件材料

韧性材料：工件材料韧性越好，金属塑性变形越大，加工表面越粗糙。脆性材料：加工脆性材料时，其切屑呈碎粒状，由于切屑的崩碎而在加工表面留下许多麻点，使表面粗糙。改善措施：常在切削加工前对材料进行调质或正火处理，以获得均匀细密的晶粒组织和较大的硬度。2．切削用量

进给量越大，残留面积高度越高，零件表面越粗糙。切削速度对表面粗糙度的影响也很大。在中速切削塑性材料时，由于容易产生积屑瘤，且塑性变形较大，因此加工后零件表面粗糙度较大。改善措施：

（1）减小进给量。（2）采用低速或高速切削塑性材料。3．刀具几何参数

主偏角、副偏角及刀尖圆弧半径对零件表面粗糙度有直接影响。

改善措施：

（1）在进给量一定的情况下，减小主偏和副偏角或增大刀尖圆弧半径。（2）适当增大前角和后角，减小切削变形和前后刀面间的摩擦。

4．切削液

切削液的冷却和润滑作用有：减小切削过程中的界面摩擦。降低切削区温度。使切削层金属表面的塑性变形程度下降。抑制积屑瘤的产生。因此可大大减小表面粗糙度。基本概念表面质量对零件使用性能的影响02影响表面粗糙度的因素及改善措施0301目录\CONTENTS总结部分图片资料来源于网络，仅供教学使用感谢观看—机械加工表面质量—机械制造工艺基础—机械装配—目录\CONTENTS装配的概念装配的组织形式02装配的基本原则0301常见零件的装配04装配的概念将零件组装起来使之成为合格产品的过程装配的组织形式装配的组织形式取决于生产规模、装配过程和结构特点按产量分：1.单件小批量生产2.成批生产3.大批大量生产装配的组织形式装配的组织形式取决于生产规模、装配过程和结构特点按地点分：1.固定装配2.移动装配装配的基本原则1.先里后外2.先下后上3.先重大后轻小4.先难后易5.先精密后一般6.其他装配穿插其中常见零件的装配螺纹连接装配感谢观看—零件的工艺分析与毛坯的选择—部分图片、视频资料来源于网络，仅供教学使用机械制造工艺基础—数控加工与普通加工的区别—目录\CONTENTS工艺选择刀具和路径02加工方式0301切削用量04工艺选择数控加工工艺远比普通机床加工工艺复杂。数控加工普通加工定位基准装夹方式刀具选择工艺参数工艺路线切削方法工艺性可简化处理目录\CONTENTS工艺选择刀具和路径加工方式030102切削用量04刀具和路径刀具：数控加工中它要求刀具具有更高的耐热性，与普通机床加工相比，对刀具的性能要求也越来越高。路径普通机床靠工人师傅自己把握数控机床在程序编制中确定目录\CONTENTS加工方式工艺选择01刀具和路径0203切削用量04加工方式数控机床的特点使一些普通加工方法中应慎用的加工方式变得可行。

在数控加工中，高速加工之所以令人注目，是因为其优点是能减少加工时间，有利于使用直径较小的刀具;有利于加工薄壁零件和高强度高硬度脆性材料;可部分代替某些工艺;经济效益显著提高，达到普通加工需要几道工序才能达到的加工精度和表面质量，提高生产率。目录\CONTENTS工艺选择01刀具和路径02切削用量加工方式0304切削用量普通加工中因主要由工人凭自己的技术经验操纵机床。数控机床是采用控制系统控制机床动作。目录\CONTENTS工艺选择01刀具和路径02切削用量加工方式0304感谢观看—数控加工与普通加工的区别—部分图片、视频资料来源于网络，仅供教学使用机械制造工艺基础—先进制造技术—新型武器装备目录\CONTENTS水切割技术02激光切割技术033D打印技术04线切割与电火花加工01

高速往复走丝电火花线切割机（俗称“线切割机床”）低速单向走丝电火花线切割机（俗称“慢走丝”）立式自旋转电火花线切割机按走丝速度可分为线切割与电火花加工

自由正离子和电子在场中积累，很快形成一个被电离的导电通道。在这个阶段，两板间形成电流。导致粒子间发生无数次碰撞，形成一个等离子区，并很快升高到8000到12000度的高温，在两导体表面瞬间熔化一些材料，同时，由于电极和电介液的汽化，形成一个气泡，并且它的压力规则上升直到非常高。然后电流中断，温度突然降低，引起气泡内向爆炸，产生的动力把溶化的物质抛出弹坑，然后被腐蚀的材料在电介液中重新凝结成小的球体，并被电介液排走。然后通过NC控制的监测和管控，伺服机构执行，使这种放电现象均匀一致。物理原理线切割与电火花加工

电火花加工主要是利用具有特定几何形状的放电电极（EDM电极）在金属（导电）部件上烧灼出电极的几何形状。

简介线切割与电火花加工

电火花属于不接触加工。工具电极和工件之间并不直接接触，而是有一个火花放电间隙，这个间隙一般是在0.05~0.3mm之间，有时可能达到0.5mm甚至更大，间隙中充满工作液，加工时通过高压脉冲放电，对工件进行放电腐蚀。由于电火花加工直接利用电能和热能来去除金属材料，与工件材料的强度和硬度等关系不大，因此可以用软的工具电极加工硬的工件，实现“以柔克刚”。

特点线切割与电火花加工

电火花可以简单地将工具电极的形状复制到工件上，因此特别适用于复杂表面形状工件的加工，如复杂型腔模具加工等。特别是数控技术的采用，使得用简单的电极加工复杂形状零件成为现实。电火花也可以加工特殊要求的零件，例如：薄壁、弹性、低刚度、微细小孔、异形小孔、深小孔等有特殊要求的零件，也可以在模具上加工细小文字。特点线切割与电火花加工水切割技术

水切割又称水刀，即高