工艺系统刚度及受力变形.ppt

1、专题3:加工精度，加工系统的刚度和应力变形，内容1。加工精度2。过程系统刚度的概念和计算3。工艺系统刚度对加工精度的影响。降低工艺系统应力变形对加工精度影响的措施。工件1的残余应力引起的变形。加工精度。(1)概念：加工精度是指实际几何参数(尺寸，大小，大小，大小，大小，大小，大小，大小，大小，大小，大小，大小，大小，大小，尺寸，重合度越高，加工精度越高。相反，越低。表面绝对平面、圆柱面等。位置绝对平行、垂直、同轴等。尺寸位于公差带的中心。1.加工精度、加工精度、尺寸精度、形状精度和位置精度。通常，形状误差应限制在位置公差范围内，而位置误差应限制在尺寸公差范围内。1。加工精度，(2)获得加工精度

2、的方法，1 .获得尺寸精度的方法，试切法：用于单件和小批量生产；调整方法：用于批量生产；固定尺寸工具法：高生产率和复杂工具制造；自动控制方式：切割测量补偿自动完成。1.加工精度，1。加工精度，2。获得形状精度的方法，轨迹法：利用刀尖的运动轨迹形成工件的表面形状；成形工具法：由刀片的形状形成工件的表面形状；生成方法：工件的表面形状由切削刃的包络面形成；3.获得相互位置精度的方法主要由机床精度、夹具精度和工件夹紧精度来保证。仿形法：在普通铣床上用铣刀切削齿轮的方法，铣刀的轴向截面形状与被切削齿轮的齿槽形状完全相同。(1)加工精度；(3)加工误差和原始误差。加工误差是指加工后零件的实际几何参数与理想

3、几何参数的偏差程度。加工误差表明加工精度的水平，而加工误差是加工精度的一种度量。由机床、夹具、刀具和工件组成的加工工艺系统的误差是工件加工误差的根源。我们称过程系统中的各种错误为原始错误。使工艺系统各部件之间的位置关系或速度关系偏离理想状态，导致被加工零件的加工误差。一是加工精度，一是加工精度，原始误差对加工误差的影响，各种原始误差的大小和方向是不同的，加工误差必须在加工尺寸的方向上测量。因此，不同方向的原始误差对加工误差有不同的影响。对加工误差影响最大的方向(即加工表面通过切削刃的法线方向)称为误差敏感方向。加工精度、d、r、r、y、o、d、r、z、z、y，当主轴在z方向有误差时，反映在工件

4、半径方向的误差为r z，当主轴在y方向有误差时，则(4)影响加工精度的因素：1。加工精度；2.过程系统刚度的概念和计算。原因：切削时，工艺系统在切削力、夹紧力和重力的作用下会产生相应的变形，使刀具和工件在静止状态下调整后的相互位置以及切削成形运动所需的正确几何关系发生变化，导致加工误差。3。工艺系统刚度对加工精度的影响，破坏了刀具与工件之间的相对位置，以及工艺系统的应力变形现象。例如，车削细长轴时，工件在切削力的作用下会发生变形，使加工出的轴中间厚两端薄。第二，过程系统刚度的概念和计算(第一)一个物体的刚度，任何物体受力后总会产生一些变形。力f与变形y之比称为物体的刚度。二是过程系统刚度的概念

5、和计算；二是过程系统刚度的概念和计算；第三，过程系统刚度的计算。某处工艺系统的总法向变形Y是同一处各组成环节法向变形的叠加：机床应力变形yjc、夹具变形yjj和刀具变形yd。1.工艺系统刚度的概念和计算，通过了解工艺系统各部件的刚度可以得到；3.工艺系统刚度对加工精度的影响，(1)切削力作用点位置变化引起的工件形状误差，(2)切削力大小变化引起的加工误差，(3)夹紧力和重力引起的加工误差，(4)传递力和惯性力对加工精度的影响，(1)切削力作用点位置变化引起的工件形状误差，(2)机床变形，(3)工艺系统变形， (1)改变切削力作用点位置引起的工件形状误差，假设工件短而厚，车刀伸出长度很短，工件和

6、刀具的刚度很好(单因素法)。 机床变形；3.工艺系统刚度对加工精度的影响：(1)切削力作用点位置变化引起的工件形状误差；1.机床变形；3.工艺系统刚度对加工精度的影响：(1)切削力作用点位置变化引起的工件形状误差。机床的总变形随切削力的作用点(x)而变化。在x0和xL的情况下，工件的变形相对较大，并且从工件上切下的金属层较薄，变形较小，并且去除的金属层较厚。因此，被加工的工件是端部厚、中间薄的马鞍形。计算结果表明：1)机床变形；3)工艺系统刚度对加工精度的影响；1)切削力作用点位置变化引起的工件形状误差；1)机床的变形；3)工艺系统刚度对加工精度的影响；(1)切削力作用点位置变化引起的工件形状

7、误差，2)工件变形，夹紧两个中心刚性差的细长轴，假设不考虑机床的变形，可以由公式得出：当x0或xL时，变形最小，当xL/2时，工件刚度最小，变形最大。加工结果是工件呈鼓形。(1)切削力点位置变化引起的工件形状误差；(3)工艺系统变形；(3)工艺系统刚度对加工精度的影响；(2)切削力变化引起的加工误差，假设车床车削短轴时工艺系统刚度变化不大，毛坯形状误差较大或材料硬度很不均匀，加工工件时切削力变化很大，从而造成工件加工误差；(3)工艺系统的刚性对加工精度的影响；(2)切削力变化引起的加工误差，以椭圆截面车削为例，由于工艺系统的变形，毛坯误差部分反映在工件上，称为“误差反射”。(3)工艺系统刚度对

8、加工精度的影响；(2)切削力变化引起的加工误差；(3)工艺系统刚度对加工精度、车削前圆度误差、车削后圆度误差、误差反射系数的影响；(3)工艺系统刚度对加工精度的影响。那么，kxt:3 .工艺系统刚度对加工精度的影响：(2)切削力变化引起的加工误差；1.增加道次可以大大降低工件的反射误差；2.当工件毛坯有形状误差(如圆度、圆柱度、直线度等)时。)或相互位置误差(如偏心率、径向跳动等。)，加工后仍会出现同样的加工误差。批量生产中用调整法加工一批工件时，如果毛坯尺寸不同，加工后仍会有不同尺寸的误差。结论：3 .工艺系统刚度对加工精度的影响；(2)切削力变化引起的加工误差；3.毛坯硬度不均匀也会导致加

9、工误差；4.在批量生产中，通过调整方法来控制坯料硬度的均匀性是非常重要的。由于加工过程中刀具的走刀次数通常是固定的，如果一批毛坯材料的硬度相差很大，洞察的尺寸离散范围就会扩大，甚至超出公差范围。第三，工艺系统刚度对加工精度的影响，(3)夹紧力和重力引起的加工误差，套筒的夹紧变形误差和开口过渡环的采用，(3)工艺系统刚度对加工精度的影响。工艺系统刚度对加工精度的影响：(3)夹紧力和重力引起的加工误差；机床零件自重引起的地梁变形；(4)驱动力和惯性对加工精度的影响。在车床或磨床上加工轴类零件时，通常用来驱动工件旋转。在转盘的每一次转动中，驱动力都在不断地改变方向。像惯性力一样，其在误差敏感方向上的

10、分力有时会将工件推向工具，有时会将工件拉离工具，从而导致工件的圆度误差。驱动力引起的加工误差；3.工艺系统刚度对加工精度的影响：4.驱动力和惯性对加工精度的影响：惯性力引起的加工误差；在切削过程中，由于高速旋转零件(包括夹具、工件和刀具)的不平衡，会产生离心力。在每次旋转中，离心力不断改变其方向，其在误差敏感方向上的分力有时将工件推向工具，有时将工件拉离工具，这改变了工艺系统的应力和变形，从而导致加工误差。4.机床零件的刚度(1)静态测量方法1。当机床不工作时，模拟切削过程中的应力，给机床施加静载荷，测量机床各部分在不同静载荷下的变形量，然后计算出各部分的刚度特性曲线，计算出刚度。1.变形与作

11、用力不是线性的，这反映了刀架的变形不是纯弹性的。2.加载和卸载曲线不一致，表明存在能量损失以克服零件中零件的摩擦和接触塑性变形。3.卸载后，曲线不会回到原点，表明存在残余变形。重复加载后，残余变形逐渐接近0.4。零件的实际刚度远远小于估计刚度。在外力的作用下，这些触点会产生较大的接触应力，引起接触变形。既有弹性变形，也有局部塑性变形。1。连接表面的接触变形，4。机床零件的刚度。影响机床零件刚度、连接面间接触变形以及零件接触面在外力作用下抵抗接触变形的能力的因素称为接触刚度。影响接触刚度的主要因素有接触表面粗糙度、表面形状误差、材料硬度等。4。机床部件的刚度，(2)影响机床部件刚度的因素，薄弱部

12、件的变形图，如果部件中有一些刚度低的部件，这些刚度低的部件受力后会产生很大的变形，从而降低整个部件的刚度。如图所示，由于鞍座部分的楔铁细长，刚性差，很难加工直，而且使用接触不良，在外力作用下会产生很大的变形，这将大大降低零件的刚性。2。构件中薄弱部分的影响。降低工艺系统应力和变形对加工精度影响的措施：(1)提高工艺系统的刚度，(2)减少载荷及其变化，(1)提高工艺系统的刚度，1。为了提高工件的刚度，增加支撑以提高工件的刚度，a)采用中心框架，b)采用刀具从动件，5。降低工艺系统变形对加工精度影响的措施：(1)提高工艺系统的刚度；(2)提高机床零件的刚度；(5)减少工艺系统变形对加工精度的影响；

13、(1)提高工艺系统的刚性；(3)提高接触刚度，接触刚度低于实心零件。常用的提高接触刚度的方法包括：(1)提高机床零件中零件间结合面的质量；(2)预装机床零件；(3)提高工件定位基准的精度，降低表面粗糙度值；(5)降低工艺系统应力变形对加工精度的影响；(1)提高工艺系统的刚度；(4)合理夹紧工件，减少夹紧变形；(5)减少工艺系统应力变形对加工精度的影响。(1)提高工艺系统的刚性；(4)合理夹紧工件，减少夹紧变形；(5)减少应力变形对加工精度的影响；(1)提高工艺系统的刚性；(5)采用补偿或变形传递和变形补偿的方法；(5)减少应力变形对加工精度的影响；(2)减少负荷及其变化；(5)采取适当的工艺措

14、施：选择合理的刀具几何参数为了减小切削力，可以减少变形毛坯的分组，一次调整加工的毛坯余量相对均匀，可以减小切削力的变化，减小反射误差。第六，工件残余应力引起的变形，(1)毛坯制造和热处理过程中产生的残余应力。在铸造、锻造、焊接、热处理等加工过程中，由于各部分冷热收缩不均匀以及金相组织转变的体积变化，在坯料中会产生相当大的残余应力。坯料的结构越复杂，每个零件的厚度越不均匀，散热条件的差异越大，坯料中产生的残余应力越大。有残余应力的坯料有一段时间处于相对平衡的状态，因此在短时间内没有变化。当在加工过程中从某些表面上切下一层金属时，这种平衡将被打破，残余应力将被重新分布，零件将明显变形。6.工件残余

15、应力、铸造残余应力和加工后变形引起的变形。工件残余应力引起的变形。冷矫直产生的残余应力。为了矫直弯曲的工件(无残余应力)，需要使工件反向弯曲，并使工件产生一定程度的塑性变形。当工件的外应力超过屈服强度时，工件的内应力不超过弹性极限。外力消除后，由于下层外层的塑性变形，天然层的弹性恢复受到阻碍。结果残余拉应力出现在上外层，残余压应力出现在上内层。下层外层产生残余压应力，下层内层产生残余拉应力。虽然冷矫直后弯曲减小，但内部结构处于不稳定状态。(6)工件残余应力引起的变形，冷矫直引起的残余应力，工件残余应力引起的变形，(3)切削引起的残余应力，切削过程中产生的力和热，加工工件表层产生的残余应力。6.工件残余应力引起的变形及降低残余应力的措施：1)增加热处理工序以消除内应力，