第二章 汽车零件的机械加工质量

1、第第2章章 汽车零件的机械加工质量汽车零件的机械加工质量 汽车由成千上万个零件组成，零件的质汽车由成千上万个零件组成，零件的质量决定着汽车的质量。量决定着汽车的质量。 汽车零件的机械加工质量影响着汽车零件汽车零件的机械加工质量影响着汽车零件的使用寿命、工作性能和可靠性，保证汽车零的使用寿命、工作性能和可靠性，保证汽车零件的机械加工质量是保证汽车整车质量极其重件的机械加工质量是保证汽车整车质量极其重要的环节。要的环节。 制定工艺规程的前提条件是必须保证产品制定工艺规程的前提条件是必须保证产品质量，所以了解保证机械加工质量的基本理论质量，所以了解保证机械加工质量的基本理论是合理制定工艺规程的基本保

2、证。是合理制定工艺规程的基本保证。2.1 汽车零件机械加工质量的基本知识汽车零件机械加工质量的基本知识 零件的机械加工质量包括两个方面：零件的机械加工质量包括两个方面： 1.加工精度与加工误差加工精度与加工误差 2.表面质量。表面质量。1.加工精度与加工误差加工精度与加工误差 加工精度加工精度是指零件加工后的实际几何参数（尺寸是指零件加工后的实际几何参数（尺寸、形状及各表面间的相互位置等参数）与理想几何、形状及各表面间的相互位置等参数）与理想几何参数的符合程度参数的符合程度。 根据几何参数的不同，加工精度可以划分为尺寸精度、形状精度和位置精度三类根据几何参数的不同，加工精度可以划分为尺寸精度、

3、形状精度和位置精度三类:l尺寸精度尺寸精度，尺寸精度指零件的直径、长度、宽度和，尺寸精度指零件的直径、长度、宽度和表面距离等尺寸的实际值和理想值的符合程度。表面距离等尺寸的实际值和理想值的符合程度。l形状精度形状精度，形状精度指零件表面或线的实际形状与，形状精度指零件表面或线的实际形状与理想形状的符合程度。例如直线度、平面度、圆柱理想形状的符合程度。例如直线度、平面度、圆柱度、圆度、线轮廓度和面轮廓度等。度、圆度、线轮廓度和面轮廓度等。l位置精度位置精度，位置精度指零件表面或线的实际位置和，位置精度指零件表面或线的实际位置和理想位置的符合程度。例如平形度、垂直度、同轴理想位置的符合程度。例如平

4、形度、垂直度、同轴度、对称度等。度、对称度等。l三者之间的联系：三者之间的联系： 形状公差应限制在位置公差之内，而位置公差一般形状公差应限制在位置公差之内，而位置公差一般应限制在尺寸公差之内应限制在尺寸公差之内2.1 汽车零件机械加工质量的基本知识汽车零件机械加工质量的基本知识 与加工精度相对应的，还有另一个概念，那就是与加工精度相对应的，还有另一个概念，那就是加工误差。零件加工后的实际几何参数与理想几何参加工误差。零件加工后的实际几何参数与理想几何参数之间的偏离程度被称为加工误差。加工精度与加工数之间的偏离程度被称为加工误差。加工精度与加工误差都是评价加工表面几何参数的专业术语，加工精误差都

5、是评价加工表面几何参数的专业术语，加工精度用公差等级衡量，等级值越小，其精度越高；加工度用公差等级衡量，等级值越小，其精度越高；加工误差用数值表示，数值越大，其误差越大。加工精度误差用数值表示，数值越大，其误差越大。加工精度高，就表明加工误差小，反之亦然。高，就表明加工误差小，反之亦然。 每一种零件都有相对应的加工精度要求，也就是每一种零件都有相对应的加工精度要求，也就是允许存在一定的加工误差的，只要零件的加工误差在允许存在一定的加工误差的，只要零件的加工误差在产品加工误差规定的范围之内，就认为零件是满足精产品加工误差规定的范围之内，就认为零件是满足精度要求的合格的产品。度要求的合格的产品。

6、2.1 汽车零件机械加工质量的基本知识汽车零件机械加工质量的基本知识 2表面质量表面质量 经过机械加工后的零件表面，总存在一定经过机械加工后的零件表面，总存在一定的微观几何形状的偏差，表面层的物理力学性的微观几何形状的偏差，表面层的物理力学性能也发生变化。能也发生变化。机械加工后零件的表面质量机械加工后零件的表面质量是是指机械加工后零件表面层的状况，它包括指机械加工后零件表面层的状况，它包括: 1.加工表面的微观几何形状特征加工表面的微观几何形状特征 2.表面层的物理机械性能变化特征两个方面表面层的物理机械性能变化特征两个方面。2.1 汽车零件机械加工质量的基本知识汽车零件机械加工质量的基本知

7、识 l加工后的表面几何形状，总是以加工后的表面几何形状，总是以“峰峰”、“谷谷”交替交替的形式偏离理想的表面。这是由于在机械加工过程中的形式偏离理想的表面。这是由于在机械加工过程中，刀痕、切屑过程中的切削分离时的塑性变形，工艺，刀痕、切屑过程中的切削分离时的塑性变形，工艺系统的某些振动，刀具与被加工表面的摩擦等造成的系统的某些振动，刀具与被加工表面的摩擦等造成的。根据偏离的误差又有宏观和微观之分。根据偏离的误差又有宏观和微观之分。l（工艺装备工艺装备是指产品制造时所使用的刀具、夹具、量是指产品制造时所使用的刀具、夹具、量检具、辅具、模具等各种工具的总称。检具、辅具、模具等各种工具的总称。工艺系

8、统工艺系统由机由机床、夹具、刀具、工件按一定的结构形成组合而成，床、夹具、刀具、工件按一定的结构形成组合而成， )2表面质量表面质量1）加工表面的微观几何形状）加工表面的微观几何形状2.1 汽车零件机械加工质量的基本知识汽车零件机械加工质量的基本知识 2表面质量表面质量（1）表面的微观几何形状）表面的微观几何形状 加工表面的微观几何形状特征加工表面的微观几何形状特征是通过加工是通过加工表面的表面的表面粗糙度、波度、加工表面的纹理方表面粗糙度、波度、加工表面的纹理方向和缺陷向和缺陷四个方面来共同衡量的。四个方面来共同衡量的。表面粗糙度表面粗糙度波度波度加工表面的纹理方向加工表面的纹理方向缺陷缺陷

9、2.1 汽车零件机械加工质量的基本知识汽车零件机械加工质量的基本知识 如图所示。如图所示。表面粗糙度表面粗糙度是波距是波距L小于小于1mm的表面微小波纹；的表面微小波纹；表面表面波度波度是指波距是指波距L在在120mm之间的表面波纹。之间的表面波纹。通常情况下，当通常情况下，当 L/H（波距（波距/波高）波高）50时为表面粗糙度，时为表面粗糙度，L/H=501000时为表面时为表面波度，二者都属于表面质量。波度，二者都属于表面质量。波距大于波距大于10mm时，属于形状误差时，属于形状误差（宏观几何形状误差），是加工精度的指标。（宏观几何形状误差），是加工精度的指标。表 面 粗 糙度高表面粗糙度

10、宽波度宽波度高纹理方向缺陷 表面粗糙度表面粗糙度 表面粗糙度主要是由刀具的形状以及切削过程中塑性变形和振动等因素引起的，在理想切削条件下，由于切削刃的形状和进给量的影响，在加工表面上遗留下来的切削层残留面积就形成了理论表面粗糙度表面粗糙度。 表2-1 表面粗糙度符号 .表面波度表面波度 表面波度主要是由加工过程中工艺系统的低频振动引起的周期性形状误差。 纹理方向纹理方向 纹理方向是指切削刀痕的方向，它取决于所采用的加工方法。. 缺陷缺陷 缺陷是在表面个别位置上随机出现的，包括沙眼、夹杂、气孔、裂痕等。2）表面层的物理机械性能变化l（1）表面层的冷作硬化）表面层的冷作硬化 零件在机械加工过程中，

11、表面层金属产生强烈的塑性变形，使表零件在机械加工过程中，表面层金属产生强烈的塑性变形，使表面层的硬度和强度都有提高，这种现象称为冷作硬化。面层的硬度和强度都有提高，这种现象称为冷作硬化。l（2）表面层的残余应力）表面层的残余应力 零件在机械加工过程中，受切削冷塑性变形和切削热塑性变形的零件在机械加工过程中，受切削冷塑性变形和切削热塑性变形的影响，使加工表层会产生残余应力。若残余应力超过了材料的极影响，使加工表层会产生残余应力。若残余应力超过了材料的极限强度，就会产生裂纹，微观裂纹会给零件带来严重的隐患。限强度，就会产生裂纹，微观裂纹会给零件带来严重的隐患。l（3）表面层金相组织变化）表面层金相

12、组织变化 零件在机械加工过程中，尤其是磨削时产生的高温，会引起零件零件在机械加工过程中，尤其是磨削时产生的高温，会引起零件表层金属发生相变，常被称为磨削烧伤，它会大大降低零件表面表层金属发生相变，常被称为磨削烧伤，它会大大降低零件表面层的物理机械性能。层的物理机械性能。 2.2 保证零件机械加工精度的工艺方法保证零件机械加工精度的工艺方法2.2.1 汽车零件对加工精度的要求汽车零件对加工精度的要求 由于汽车行驶中受路况变化的影响，工作状况也处于随机变化由于汽车行驶中受路况变化的影响，工作状况也处于随机变化中。有时工作环境非常恶劣，再加上汽车上许多零部件是在高速、中。有时工作环境非常恶劣，再加上

13、汽车上许多零部件是在高速、高温、高压和化学腐蚀的状态下进行工作的，这就决定了对有关零高温、高压和化学腐蚀的状态下进行工作的，这就决定了对有关零件要有许多特殊的要求。件要有许多特殊的要求。 如，要求发动机中活塞、排气门、阀座等零件要能耐高温、耐如，要求发动机中活塞、排气门、阀座等零件要能耐高温、耐化学腐蚀，同时热膨胀小，导热性好而且耐磨；对曲轴连杆机构要化学腐蚀，同时热膨胀小，导热性好而且耐磨；对曲轴连杆机构要求高速旋转的平稳性，并能承受交变载荷且具有足够的刚度。求高速旋转的平稳性，并能承受交变载荷且具有足够的刚度。 如，高速旋转中的各摩擦副要有良好的配合，足够的润滑；对易如，高速旋转中的各摩擦

14、副要有良好的配合，足够的润滑；对易产生噪声的零件，如变速箱齿轮等出了要求有足够的强度和刚度外产生噪声的零件，如变速箱齿轮等出了要求有足够的强度和刚度外，要有很高的接触精度以防止噪声。，要有很高的接触精度以防止噪声。 由于零件在汽车中的作用和工作状态的不同，对他们的要求也由于零件在汽车中的作用和工作状态的不同，对他们的要求也不同。这在汽车产品图纸中都有详细的说明。但汽车的整车性能、不同。这在汽车产品图纸中都有详细的说明。但汽车的整车性能、寿命、安全性和可靠性等，在很大程度上取决于零件的加工精度、寿命、安全性和可靠性等，在很大程度上取决于零件的加工精度、表面质量和装配质量是否达到了产品图所规定的要

15、求（一般为表面质量和装配质量是否达到了产品图所规定的要求（一般为IT9IT6）。）。 对加工精度较高的零件，在机械加工中要考虑对加工精度较高的零件，在机械加工中要考虑以下几个方面的问题：以下几个方面的问题：1.加工中的形状误差应小于位置误差，位置误差应小于加工中的形状误差应小于位置误差，位置误差应小于尺寸误差尺寸误差 一定的尺寸精度必须有相应的几何形状和位置精度；一定的位置精度必须有相应的几何形状精度。对于一般机械加工，几何形状误差约占尺寸误差的1/3左右。例如过大的圆度误差就很难得到准确的直径尺寸；有如两个平面本身的平面误差很大，就很难获得它们之间的平行度或垂直度。即使在未标注形位公差时，也

16、应控制形位公差在尺寸公差之内。2.整批工件的加工误差应遵从相应的理论分布规律，尤整批工件的加工误差应遵从相应的理论分布规律，尤其希望接近正态分布其希望接近正态分布 也就是要求加工工序稳定而不含或少含变值系统性误差，并有足够的工序能力，即要求尺寸分散范围6值小于公差值T（ 为均方差）。这是为了在整批工件合格的前提下，用互换法装配时，能获得良好的装配效果。用分组装配法装配时，保证装配中零件都能配套。例如，轴与孔配合，就不希望出现极大值孔与极小值轴或相反的配合，尽管其尺寸都在公差带内。而希望大量出现平均值附近的轴与孔的配合，以便大量获得理想的间隙或过盈。若轴与孔的尺寸均为正态分布，即可达到这个目的。

17、分组装配时，为使对应组的零件数大致相等就必须要求轴与孔的尺寸遵从同一分布规律。3.对一定加工方法的经济加工精度要保守一级来要求对一定加工方法的经济加工精度要保守一级来要求l也就是按零件精度和粗糙度要求来确定加工方法时，要比有关表格推荐的经济加工公差保守一个公差等级。例如对公差等级为IT7的表面加工，要按IT6来确定加工方法，或者说，用能达到IT6的加工方法来加工IT7的表面。对粗糙度的获得方法也可这样考虑。l这是因为汽车零件的制造多采用调整法加工，即在一次对刀后，按规定的单件时间加工一批工件。工件的加工精度只能由工艺系统自身的运行而获得，由于单件时间的限制，不可能靠工人慢工细做的技艺来达到加工

18、精度，也不应靠全数检查来挑选合格品。 4.正确确定基准不重合的工序尺寸和公差以及中间工正确确定基准不重合的工序尺寸和公差以及中间工序尺寸的公差要求序尺寸的公差要求 在汽车零件的装卸加工中，常采用工序集中的高效组合机床或自动线加工，不可避免地由于要用同一基准定位而出现定位基准与设计基准不重合的工序尺寸。表面看这类工序尺寸不是零件图所标注的尺寸。实际上，它们将与其他工序一起通过尺寸链转换来共同保证设计尺寸。参照各工序所能达到的经济加工精度，合理确定这类工序尺寸的公差，才能间接保证设计尺寸的要求。2.2 保证零件机械加工精度的工艺方法保证零件机械加工精度的工艺方法2.2.2 加工误差的影响因素加工误

19、差的影响因素1. 加工原理误差加工原理误差 加工原理误差加工原理误差是指采用了近似的刀刃轮廓或近似的传动关系进行加工而产生的误差。原理误差是由于加工或者计算方法而造成的，特别是在很多工科领域，存在大量的近似算法，这就是原理误差存在的原因。但必须说明的是，既然由于采用了“近似”的方法加工零件，才产生原理误差。那么，只要不近似，不就可消除原理误差吗？回答是否定的。因为有些情况是非近似不可的。如车削模数蜗杆时，工件节距为Z，而为无理数。那么只能通过配换齿轮去近似无理数。又如滚刀滚切齿轮的范成运动，当滚刀齿数无穷多才能范成出光滑齿廓形状。但实际上，滚刀的齿数不可能无穷多。因此，齿面形状就存在原理误差。

20、 2. 工艺系统的几何误差工艺系统的几何误差 工艺系统中各组成环节的实际几何参数和位置，相对于理想几何参数和位置发生偏离而引起的误差，统称为工艺系统几何误差工艺系统几何误差。2.2 保证零件机械加工精度的工艺方法l主轴回转运动误差是主轴实际回转轴线相对于理想轴线的最大变动量，它具有3种基本形式：纯径向跳动、纯轴线窜动、纯角度摆动，如图2.2 保证零件机械加工精度的工艺方法2.2 保证零件机械加工精度的工艺方法3. 工艺系统受力变形引起的误差工艺系统受力变形引起的误差刚度刚度h： 是指材料在受力时抵抗弹性变形的能力。是材料弹性变形难易程度的一个象征。材料的刚度通常用弹性模量E来衡量 。在弹性范围

21、内，刚度是零件荷载与位移成正比的比例系数，即引起单位位移所需的力。它的倒数称为柔度，即单位力引起的位移。刚度可分为静刚度和动刚度。 计算公式计算公式 ： 一个机构的刚度（k）是指弹性体抵抗变形（弯曲、拉伸、压缩等）的能力。计算公式： k=P/ 其中P是作用于机构的恒力，是由于力而产生的形变。 刚度的国际单位是牛顿每米（N/m）。2.2 保证零件机械加工精度的工艺方法3. 工艺系统受力变形引起的误差工艺系统受力变形引起的误差图2.5 工件毛坯圆度误差例：在车削有圆度误差的毛坯时，工件每转一转，背吃刀量会发生变化。毛坯椭圆长轴方向处为最大背吃刀量ap1，短轴处为最小背吃刀量ap2。假设毛坯材料的硬

22、度是均匀的，则ap1处的切削力Fp1最大，相应的变形y1也最大；ap2处的切削力Fp2最小，相应的变形y2也最小。由此看见，车削圆度误差h=ap1ap2的毛坯时，由于工艺系统受力变形而使工件产生相应的圆度误差l=y1y2。这种现象就叫“误差复映”。 误差复映误差复映:误差复映现象是在机械加工中普遍存在的一种现象,它是由于加工时毛坯的尺寸和形位误差、装卡的偏心等原因导致了工件加工余量变化,而工件的材质也会不均匀,故引起切削力变化而使工艺系统变形量发生改变产生的加工误差。 误差复映现象：在待加工表面有什么样的误差，加工表面也必然出现同样性质的误差。这就是误差复映现象。 误差复映系数= L/ h=

23、g/ m（ g表示工件加工后要求达到的加工精度， m表示毛坯原始具有的形状误差）意义意义：误差复映系数定量反映了毛坯误差在经过加工后减少的程度，它与工艺系统的刚度成反比，与径向切削力成正比。要减少工件的复映误差，可增加工艺系统的刚度或减少径向切削力（例如增大主偏角、减少进给量等）。 当毛坯的误差较大，一次走刀不能满足加工精度要求时，需要多次走刀来消除m复映到工件上的误差。多次走刀总 值计算如下：= 1 2 n 由于是永远小于1的系数，所以经过多次走刀后， 已降到很小值，加工误差也可以得到逐渐减小，从而达到零件的加工精度要求（一般经过2-3次走刀后即可达到IT7的精度要求）。实例拓展：实例拓展：

24、设：已知一工艺系统的误差复映系数为0.25，工件在本工序前有椭圆度0.45mm，若本工序形状精度规定允许误差0.01mm，问至少走刀几次方能使形状精度合格？ （3）提示：提示：n= g/ m，n表示走刀次数2.2 保证零件机械加工精度的工艺方法4. 工艺系统受热变形引起的误差工艺系统受热变形引起的误差2.2 保证零件机械加工精度的工艺方法5. 工件内应力引起的误差工件内应力引起的误差 零件在没有外加载荷的情况下，仍然残存在工件内部的应力称内应力或残余应力内应力或残余应力。2.2 保证零件机械加工精度的工艺方法6测量误差测量误差 在工序调整及加工过程中测量工件时，由于测量方法、量具精度等因素对测

25、量结果准确性的影响而产生的误差，统称为测量误差测量误差。2.2 保证零件机械加工精度的工艺方法2.2.3 加工误差的综合分析加工误差的综合分析1. 加工误差的性质加工误差的性质l各种单因素的加工误差，按其统计规律的不同，各种单因素的加工误差，按其统计规律的不同，可分为系统性误差和随机性误差两大类。可分为系统性误差和随机性误差两大类。l系统性误差又分为常值系统误差和变值系统误系统性误差又分为常值系统误差和变值系统误差两种。差两种。2.2 保证零件机械加工精度的工艺方法1）系统性误差）系统性误差 常值系统误差 顺次加工一批工件后，其大小和方向保持不变的误差，称为常值系统误差常值系统误差。 变值系统

26、误 顺次加工一批工件中，其大小和方向按一定的规律变化的误差，称为变值系统误差变值系统误差。2）随机性误差）随机性误差 顺次加工一批工件，出现大小和方向不同且无规律变化的加工误差，称为随机性误差随机性误差。2.2 保证零件机械加工精度的工艺方法加工误差的统计分析法加工误差的统计分析法分布图分析法分布图分析法1） 实际分布图实际分布图直方图直方图 在加工过程中，对某工序的加工尺寸采用抽取有限样本数据进行分析处理，用直方图的形式表示出来，以便于分析加工质量及其稳定程度的方法，称为直方图分析法直方图分析法。概念了解：概念了解：l尺寸分散：加工尺寸的变化l尺寸间隔（组距）h-m：相邻组数之间的间隔， h

27、= (La-Sm)/(k-1),k为组数，组数选择见书表。l频数m:出现在同一尺寸间隔的零件数目l频率f-%:频数与该样本总数之比l频率密度：频率与组距之比niixxn12)(12.2 保证零件机械加工精度的工艺方法例如例如，磨削一批轴径为，磨削一批轴径为 60 mm的工件，每隔一的工件，每隔一定时间间隔，定时间间隔， 随机抽测几个工件，经历一定时间随机抽测几个工件，经历一定时间后，直到测得后，直到测得100个工件。实测后的尺寸如表个工件。实测后的尺寸如表2.2所示。所示。2)(2121xxey2.2 保证零件机械加工精度的工艺方法2.2 保证零件机械加工精度的工艺方法尺寸分散范围：最大直径-

28、最小直径；尺寸分散范围中心：标准差：x01.006.02.2 保证零件机械加工精度的工艺方法2）理论分布图）理论分布图（1）正态分布曲线（高斯曲线）：niixnx11正态分布图以下五种特征：关于x均值曲线左右对称正负偏差相对于平均值概率相等3面积占99.73%，其余0.27%，可忽略不计 3或6大小代表某加工方法在一定的加工条件下所能达到的加工精度改变参数（x均值或）正态曲线会产生不同程度的变形。 随机误差越大，则越大。改变参数（x均值或）正态曲线会产生不同程度的变形2.2 保证零件机械加工精度的工艺方法（2）非正态分布2.2 保证零件机械加工精度的工艺方法3）分布图分析法的应用分布图分析法的

29、应用（1）判别加工误差的性质）判别加工误差的性质（2）确定各种加工误差所能达到的精度）确定各种加工误差所能达到的精度（3）确定工艺能力及其等级）确定工艺能力及其等级l工艺能力工艺能力即工序处于稳定状态时，加工误差正常波动的幅度。l工艺能力等级工艺能力等级是以工艺能力系数Cp来表示的，即工艺能满足加工精度要求的程度。Cp=T/6（T为工件尺寸公差）2.2 保证零件机械加工精度的工艺方法l根据工艺能力系数Cp的大小，共分为五级，如表2.5所示。l一般情况下，工艺能力不应低于二级。2.2 保证零件机械加工精度的工艺方法（4） 估算次品率2.2 保证零件机械加工精度的工艺方法课堂示例课堂示例 若在磨床

30、上加工销轴，要求外径 mm，=11.974mm，=0.005mm，其尺寸分布符合正态分布，则分析该工序的工艺能力和次品率Q。2005. 0974.11984.11maxxAxxz1 9 . 0005. 0 * 6027. 06 TCp解：绘制工序尺寸分布图，右图所示由于说明该工序工艺能力不足，因此产生次品是不可避免的。016.0043.012d工件可能达到的最小尺寸故不会产生不可修复的次品。工件可能达到的最小尺寸故要产生可修复的次品。MA次品率Q=0.5-y,因查表，z=2时，y=0.4772，得Q=0.5-0.4772=0.0228=2.28%如重新调整机床使分散中心 与公差带中心 重合，则

31、可减少次品率。mmAmmxd957. 11959. 113minminmmA mmx d 984. 11989. 113maxmax 1 9 . 0005. 0 * 6027. 06 TCpxAxxzmin1实例拓展：实例拓展：例：车削加工一批小轴外圆，直径公差为T=0.16mm，经检验尺寸偏小而超差的不合格率为2.28%，尺寸偏大为可修复的不合格率为8.85%，加工后轴颈尺寸呈正态分布。正态分布函数F（z）的值见附表，试求： （1）尺寸分布的标准差和工序能力系数Cp；（2）本工序是否可以避免出现不合格品？（3）本工序是否存在常值系统误差？（4）尺寸分布中心与公差带中心的距离附表：正态分布函数

32、的值解：1）求标准差，根据定义得：=T/(z1+z2)因 F（z1）=0.5-8.85%=0.4115，F（z2）=0.5-2.28%=0.4772得，z1=1.35，z2=2代入得=0.047761，则工序能力系数为：Cp=T/6=0.55833xAxxzmax22)因为Cp1，工艺能力不足，故不可避免出现不合格品。3）存在常值系统误差，因为尺寸分布中心与公差带中心的距离04）=0.0155 2.2 保证零件机械加工精度的工艺方法4）分布图分析法的缺点分布图分析法的缺点用分布图分析加工误差有下列主要缺点：用分布图分析加工误差有下列主要缺点：（1）不能反应误差的变化趋势。加工中随机性误差和系统

33、不能反应误差的变化趋势。加工中随机性误差和系统性误差同时存在，由于分析时没有考虑到工件加工的先后性误差同时存在，由于分析时没有考虑到工件加工的先后顺序，故很难把随机性误差与变值系统误差区分开来。顺序，故很难把随机性误差与变值系统误差区分开来。（2）由于必须等一批工件加工完毕后，才能得出分布情况。由于必须等一批工件加工完毕后，才能得出分布情况。因此，不能在加工过程中及时提供控制精度的资料。因此，不能在加工过程中及时提供控制精度的资料。2.2 保证零件机械加工精度的工艺方法2.2.4 减少加工误差的方法减少加工误差的方法1.减少工艺系统受力变形的主要措施减少工艺系统受力变形的主要措施 1）提高接触

34、刚度）提高接触刚度 提高接触刚度是提高工艺系统刚度的关键。提高接触刚度是提高工艺系统刚度的关键。 常用的方法：改善工艺系统主要零件接触表面的配合质量；预加载荷。2）提高工件刚度，减少受力变形）提高工件刚度，减少受力变形 主要措施：缩小切削力作用点到工件支承面之间的距离，以增大工件加工时的刚度。 2.2 保证零件机械加工精度的工艺方法 如图2.16所示，为车削细长轴时采用中心架或跟刀架以增加工件的刚度（图 a为采用中心架，图 b为采用跟刀架）。2.2 保证零件机械加工精度的工艺方法 3）提高机床部件刚）提高机床部件刚度，减少受力变形度，减少受力变形 如图如图2.17 (a) 所示，所示，为在转塔

35、车床上采用固定为在转塔车床上采用固定导向支承套，导向支承套， 图图 (b) 为采用转动导为采用转动导向支承套，并用加强杆与向支承套，并用加强杆与导向套配合以提高机床部导向套配合以提高机床部件刚度的示例。件刚度的示例。2.2 保证零件机械加工精度的工艺方法4）合理装夹工件，减少夹紧变形2.2 保证零件机械加工精度的工艺方法2减少工艺系统热变形的主要途径减少工艺系统热变形的主要途径 1）减少发热和隔热 a.尽量分离主机上热源 b.改善结构和润滑2） 加强散热能力 采用强制冷却，目前大多数使用冷冻机对润滑油和切削液进行强制冷却。2.2 保证零件机械加工精度的工艺方法 如图为一台坐标镗床采用强制冷却的

36、试验结果。l曲线 1为没有采用强制冷却时的情况，机床运行 6h 后，主轴中心线到工作台的距离产生了 150um (垂直方向 )的热变形，且尚未达到热平衡。l曲线 2为采用了强制冷却后，上述热变形减少到 15um ，且在不到 2h 内机床就达到了热平衡，可见强制冷却的效果是非常显著的。 2.2 保证零件机械加工精度的工艺方法3）用热补偿法减少热变形的影响 2.2 保证零件机械加工精度的工艺方法4）控制温度的变化a.控制室温变化（恒温环境）b.机床预热，预先开动，高速空转。2.3 保证零件机械加工表面质量的工艺方法保证零件机械加工表面质量的工艺方法 机器零件的破坏，一般是从表面层开始的，这说明零件

37、的表面质量至关重要。 零件表面质量虽然只反映表面的几何特征和表面层特征，但它对零件的耐磨性、疲劳强度、耐腐蚀性、配合性质等使用性能都有不同程度的影响。1.表面质量对工件耐磨性的影响2.表面质量对零件疲劳强度的影响3.表面质量对零件耐腐蚀性的影响4.表面质量对零件配合性质的影响2.3.1表面质量对汽车零件性能的影响表面质量对汽车零件性能的影响2.3.1 表面质量对汽车零件性能的影响表面质量对汽车零件性能的影响1表面质量对工件耐磨性的影响表面质量对工件耐磨性的影响l机器上相配合的零件相对运动时要产生摩擦。摩擦一方面消耗能量(如汽车发动机在满负荷下工作时，大约有20%的功率消耗在摩擦上)，另一方面会

38、引起零件的磨损。汽车很大一部分零件工作时都在作相对运动，为保证汽车的使用寿命，零件要具有一定程度的耐磨性。零件的耐磨性与润滑、摩擦副的材料及热处理等有关，但在上述条件确定的情况下，起主导作用的就是表面质量。l加工后的表面是粗糙不平的，两配合表面只是在凸峰顶部接触，实际接触面积比名义接触面积小得多。l 如果表面粗糙度值小，则零件间接触面积增加，压强小，可减小磨损的速度，可提高零件的耐磨性，从而延长零件的使用寿命。但对耐磨性来说，也并不是表面粗糙度值越小越好，在一定摩擦条件(摩擦因数、摩擦速度及压力、润滑性质等)下，零件表面有一个最合适的表面粗糙度值(一般由试验确定)。表面粗糙度值太小，由于表面间

39、接触紧密，不易形成润滑油膜，而且两表面分子间的亲和力增加，反而使磨损剧烈增加。 l 表面加工纹理方向对磨损也有影响，它随摩擦形式、摩擦条件和表面粗糙度的不同而不同，为了提高耐磨性，必须使摩擦副表面具有符合摩擦条件的加工纹理方向。因此，对于机器零件的主要表面，除规定表面粗糙度参数值外，还应规定最后工序的加工方法及加工纹理方向。l 零件表面层的强化程度和强化深度也对耐磨性有影响。表面层显微硬度的提高，增强了表面层的接触刚度，减少了摩擦表面发生塑性变形及咬合的现象。但硬度也不能过高，否则会降低金属组织的稳定性，使金属表面变脆。在摩擦过程中，有较小的颗粒脱落就会使磨损增大。2表面质量对零件疲劳强度的影

40、响表面质量对零件疲劳强度的影响 零件在长期承受交变载荷的工作条件下，其疲劳强度除了与零件材料的物理力学性能有关外，与表面质量的关系也很大。 在循环交变载荷下工作的零件，当表面上有微观不平度时便形成应力集中。应力集中主要发生在不平度的谷底上，谷底越深，谷尖半径越小，则应力集中越严重。在谷底出现的应力数值可能超过金属的疲劳极限，促使裂纹逐渐扩展。当裂纹扩展到一定程度，在偶然的超载冲击下，零件就会遭受破坏。因此，承受循环载荷的零件表面粗糙度值大时，就容易发生疲劳破坏。相反，减小表面粗糙度值将有助于提高疲劳强度。 2.3.1 表面质量对汽车零件性能的影响表面质量对汽车零件性能的影响3. 表面质量对零件

41、耐腐蚀性的影响表面质量对零件耐腐蚀性的影响l腐蚀性介质凝聚在金属表面，会对金属表层产生腐蚀作用。例如燃料在发动机中燃烧后的废气中含有酸性物质，它凝结在气缸壁上，使气缸壁发生腐蚀，加速了气缸的磨损。机械加工后表面产生凹谷或显微裂纹，腐蚀性物质就会积聚在凹谷和裂纹处，逐渐渗透到金属内部，使金属断裂而剥落下来，然后形成新的凹凸表面。以后腐蚀作用再由新的凹谷向内扩展，如此重复继续下去。腐蚀的程度和速度与零件表面粗糙度有很大关系，表面粗糙度值越大，凹谷越深，则越容易发生腐蚀。l在零件表面层造成压缩残余应力和一定程度的强化，将有助于提高零件的耐腐蚀性。有些零件按其在机器中的作用，并不要求小的表面粗糙度值，

42、但由于工作环境的原因，要求它有较高的耐腐蚀能力，此时，零件的表面必须经过抛光等精整、光整加工。2.3.1 表面质量对汽车零件性能的影响表面质量对汽车零件性能的影响2.3.1 表面质量对汽车零件性能的影响表面质量对汽车零件性能的影响4. 表面质量对零件配合性质的影响表面质量对零件配合性质的影响 在间隙配合中，如果零件的配合表面很粗糙，则在工作过程中将会很快磨损，使配合间隙增大，从而改变了所要求的间隙配合性质。 在过盈配合中，如果零件的配合表面很粗糙，则在配合时，表面的凸峰被压平，使有效过盈量减少，从而降低了过盈配合的联接强度。此外，在过盈配合中，如果表面强化现象严重，则强化层的金属在配合压力下很

43、可能与内部金属脱离，从而破坏了配合性质。2.3 保证零件机械加工表面质量的工艺方保证零件机械加工表面质量的工艺方法法2.3.2 表面质量的影响因素1表面粗糙度表面粗糙度1）切削加工的表面粗糙度 切削残留痕迹对表面粗糙度的影响 工艺系统的振动对表面粗糙度的影响 工艺因素对表面粗糙度的影响2）磨削加工的表面粗糙度 几何因素的影响i. 砂轮粒度和砂轮的修整ii. 磨削用量 表面层的塑性变形i. 磨削用量ii. 砂轮的粒度与硬度2表面层的力学性能和化学性能表面层的力学性能和化学性能1） 表面强化2.3.2 表面质量的影响因素表面质量的影响因素2） 残余应力3） 表面层的金相组织变化 减少磨削热的产生。

44、 加速磨削热散出。2.3 保证零件机械加工表面质量的工艺方保证零件机械加工表面质量的工艺方法法2.3.3 提高零件机械加工表面质量的方法提高零件机械加工表面质量的方法1无切削加工无切削加工 常用的无屑加工方法有：滚压加工、金刚石常用的无屑加工方法有：滚压加工、金刚石压光和喷丸强化等。压光和喷丸强化等。 滚压加工 滚压加工滚压加工是用滚压工具对金属坯料或工件施加压力，使其产生塑性变形，从而将坯料成形或压光表面的加工方法。2.3 保证零件机械加工表面质量的工艺方法保证零件机械加工表面质量的工艺方法 金刚石压光金刚石压光 金刚石压光金刚石压光是一种用金刚石挤压的新工艺。国外已在精密仪器制造业中得到比

45、较广泛的应用。 喷丸强化喷丸强化 喷丸强化喷丸强化加工方法，是利用压缩空气将大量的直径为0.42mm的丸粒(铸铁丸、钢丸或铝丸、玻璃丸等)，高速向零件表面喷射。2.3 保证零件机械加工表面质量的工艺方法保证零件机械加工表面质量的工艺方法2.3 保证零件机械加工表面质量的工艺方法保证零件机械加工表面质量的工艺方法 磨削加工最常用的一种少切削加工的方法为磨削加工磨削加工。磨削加工-磨具砂轮主运动数控外圆磨床磨削加工-工件主运动德国奥美特机床五轴加工中心磨削工艺磨削加工，普通磨削表面粗糙度达Ra1.25-0.16um磨削加工的物理模型磨削加工范围2.3.3 提高零件机械加工表面质量的方法提高零件机械