《机械制造工艺及夹具设计》高职配套教学课件

机械制造工艺及夹具设计绪论内容一、机械制造业在国民经济中的地位二、机械制造业的发展三、我国机械制造业面临的机遇和挑战四、课程的内容、特点和学习方法2022/10/312一、机械制造业在国民经济中的地位制造业是国民经济的支柱产业制造业是反映国家科技水平的标志制造业是反映国家综合实力的标志机械制造业是制造业的重要组成部分机械制造业是国民经济的装备部2022/10/3131.1制造业是国民经济的支柱产业20世纪90年代，工业化国家制造业创造的财富占国民生产总值的22.15%工业化国家中，约1/4的人口从事制造业在非制造业部分中，约半数人的工作性质与制造业相关2022/10/3141.2制造业是反映国家科技水平的标志制造业是经济结构调整的推动力制造业是经济高速增长的发动机制造业是发挥后续优势，实施跨越战略的中坚力量制造业是科技的基本载体和蕴育母体是实现科技创新的主要舞台2022/10/3151.3制造业是反映国家综合实力的标志制造业是国际竞争力的重要体现制造业是产业分工转移和调整的承接主体决定中国在经济全球化趋势中的国际分工地位没有强大的制造业，就不可能实现生产力的跨越式发展没有强大的制造业，就没有国家的富强和经济的繁荣没有强大的制造业，也就没有中国的现代化2022/10/3161.4机械制造业是制造业的重要组成部分2022/10/317纺织机械动力机械家用电器通讯设备出版印刷网络媒体文化娱乐冶金机械建筑机械交通工具环保设备军事装备医疗设备机器制造农业机械化工设备制造业1.5机械制造业是国民经济的装备部机械制造业是制造业的基础。国民经济各部门的生产水平和经济效益取决于机械制造业所提供装备的性能任何一个经济发达的国家，无不具有强大的机械制造业许多国家的经济腾飞，机械制造业功不可没2022/10/318日本由于重视制造业，二次大战后30年时间，发展成为世界经济大国。与此相反，美国在一段相当长时间内忽视了制造技术的发展，结果导致经济衰退，竞争力下降，出现在家电、汽车等行业不敌日本的局面。直至上世纪80年代初，美国才开始清醒，重新关注制造业的发展，至1994年美国汽车产量重新超过日本。2022/10/3192022/10/31101963年1983年美日两国汽车产量在世界市场所占份额二、机械制造业的发展人类的文明与制造业密切相关新石器时代，制造处于萌芽状态青铜器和铁器时代，开始制造农业机械设备蒸汽机的出现，使得机械制造业逐渐形成规模电气化时代，制造业开始使用机械加工机床内燃机的发明，使制造业进入了批量生产时代计算机和集成电路的出现，使制造业产生飞跃2022/10/3111石器时代的工具和产品2022/10/3112司母戊鼎2022/10/3113秦兵马俑2022/10/3114金缕玉衣2022/10/3115畜力铣磨机（1668年）2022/10/3116人力脚踏刃磨机（1668年）2022/10/3117核潜艇2022/10/3118神州5号2022/10/3119神州6号2022/10/3120三、我国制造业面临的机遇和挑战我国制造业面临的机遇制造业生产持续快速增长，总体规模不断扩大结构调整取得成效，高新技术产业比重提高产业集中度有所提高，规模经济有了长足发展20世纪以来，由于新技术的出现，引起整个世界制造业的巨大变革我国加入WTO和城市化进程的加快，形成了潜在的需求2022/10/3121我国机械制造业与发达国家的差距总体技术低，自主创新能力不强原创性技术成果较少，缺少二次开发能力关键技术受制于人，难以掌握国际竞争的主动权产业集中度低，缺少有竞争力的大集团和知名品牌机制不活，管理落后，生产率低2022/10/3122四、课程的内容、特点和学习方法课程的内容模块1：机械加工工艺规程编制模块2：典型零件的机械加工工艺模块3：机械加工精度模块4：机械加工表面质量模块5：机器的装配工艺模块6：机床夹具设计基础模块7：机床专用夹具设计2022/10/3123课程的特点综合性实践性工程性2022/10/3124学习方法理论联系实际加强动手能力结合工程背景2022/10/3125模块一机械加工工艺规程编制主要内容

项目1机械加工工艺规程的基本概念项目2工件的安装、基准和定位项目3工艺路线的拟定项目4加工余量、工序尺寸及公差项目5工艺尺寸链项目6工艺过程的生产率和经济性项目7零件结构的工艺性项目1机加工工艺规程的基本概念1.1生产过程和工艺过程1.2机械加工工艺过程的组成1.3生产纲领与生产类型1.4机械加工工艺规程1.5工艺规程的类型1.1生产过程和工艺过程生产过程生产过程是指将原材料制成产品的全部过程。其内容包括：⑴原材料和成品的运输与保管；⑵生产技术准备工作；⑶毛坯的制造；⑷零件的机械加工、热处理和其它表面处理；⑸产品的装配、调试、检验、油漆和包装等。1.1生产过程和工艺过程工艺过程工艺过程是指在生产过程中，直接改变原材料或毛坯的形状、尺寸和性能，使之成为成品的过程。其内容包括：⑴毛坯的铸造、锻造和焊接；⑵改变材料性能的热处理；⑶零件的机械加工等；1.2机械加工工艺过程的组成工序指一个或一组工人在一个工作地点或一台机床上，对同一个或几个零件进行加工所连续完成的那部分工艺过程。1.2机械加工工艺过程的组成安装指工件在一次装夹中所完成的那部分工序。在同一道工序中，可能要经过几次安装。在加工过程中，要尽量减少安装次数。1.2机械加工工艺过程的组成工位指工件在一次装夹中有不同的工作位置。多工位加工是提高生产率的有效途径。1.2机械加工工艺过程的组成工步指在加工表面、切削刀具、切削速度和进给量不变的条件下，连续完成的那一部分工序内容。为提高生产率，有时需采用复合工步。1.2机械加工工艺过程的组成走刀指切削刀具在加工表面上切削一次所完成的工序内容。走刀是构成工艺过程的最小单元。一个工步可包括一次或数次走刀。1.2机械加工工艺过程的组成机械加工工艺过程基本组成部分之间的关系见表1-31.3生产纲领与生产类型生产纲领指企业在计划期内应生产的产量和进度计划。生产纲领一般指年产量。零件的生产纲领应计入备品和废品的数量。生产纲领的大小一定程度上决定了零件或产品的生产类型。1.3生产纲领与生产类型生产类型单件生产成批生产大量生产1.4机械加工工艺规程机械加工工艺规程的概念机械加工工艺规程的作用制订机械加工工艺规程的原则制订机械加工工艺规程的原始资料制订机械加工工艺规程的步骤1.4机械加工工艺规程机械加工工艺规程的概念用规定的图表和文字的形式将其固定下来，并用来指导生产的工艺文件。工艺规程是在总结工人及技术人员实践经验的基础上，依据科学理论和必要的工艺试验制订的。经审定批准的工艺规程是指导生产的工艺文件，企业人员必须严格遵守。1.4机械加工工艺规程机械加工工艺规程的作用指导生产的重要技术文件组织和管理生产的重要依据新建或改、扩建工厂的主要依据工艺规程有助于技术交流和推广先进经验1.4机械加工工艺规程制订机械加工工艺规程的原则技术上的先进性经济上的合理性具有良好的劳动条件产品质量、生产率和经济性这三个方面有时相互矛盾，合理的工艺规程应用该处理好这些矛盾，体现这三者的统一。1.4机械加工工艺规程制订机械加工工艺规程的原始资料产品的装配图和零件图产品的验收质量标准产品或零件的生产纲领现场的生产条件有关的工艺手册及图册国内外工艺技术发展情况1.4机械加工工艺规程制订机械加工工艺规程的步骤计算生产纲领，确定生产类型零件的工艺分析毛坯的选择拟定工艺路线确定各工序的设备、夹具、刀具、量具和辅助工具确定各工序加工余量，计算工序尺寸及公差确定切削用量和工时定额确定各主要工序的技术要求及检验方法填写工艺文件1.5工艺规程的类型机械加工工艺过程卡片该卡片以工序为单位，简要列出零件的加工步骤和加工内容，主要用于单件小批量生产，也可用于生产管理。1.5工艺规程的类型机械加工工艺卡片该卡片以工序为单位，详细说明零件的加工过程，用以指导生产。卡片中应画出零件图，不必画出各工序图，多用于不太复杂零件的批量加工。1.5工艺规程的类型机械加工工序卡片该卡片以工序为单位，每张卡片都画出工序简图并标注该工序加工技术要求，同时用粗实线标出加工部位，用规定符号标出定位及夹紧部位等，还应详细填写各工步内容、加工中所需设备及工装、切削用量及冷却液种类等内容。案例1-1编制如图1-4所示的阶梯轴在单件小批生产和大批大量生产时的工艺过程。项目2工件的安装、基准和定位 2.1工件的安装2.2工件的定位原理2.3基准及其分类2.4定位基准的选择2.1工件的安装工件的三种安装方式直接找正安装划线找正安装采用夹具安装2.2工件的定位原理六点定位原理工件定位的四种情况典型定位元件限制的自由度数2.2工件的定位原理六点定位原理任何一个工件，它在空间直角坐标系中均有六个自由度，即沿X、Y、Z坐标轴的移动自由度和绕X、Y、Z坐标轴的转动自由度；如果要使工件在某方向上有确定的位置，就必须限制该方向上的自由度；当工件的六个自由度完全被限制后，则该工件在空间的位置就完全被确定了；限制自由度的方法是采用定位支承点，每一个定位支承点限制工件的一个自由度。2.2工件的定位原理六点定位原理采用六个按一定规则合理布置的支承点，限制工件的六个自由度，使工件在机床或夹具中占有正确的位置，这就是“六点定位原理”。案例1-2分析图1.9所示长方体的六点定位【解】图1.9定位情况如下：在底面布置三个不共线的支承点限制三个自由度；侧面沿y轴布置两个支承点，限制两个自由度；端面布置一个支承点，限制一个自由度。

案例1-3分析图1.10所示盘类零件的六点定位【解】图1.10盘类零件的六点定位如下：在圆盘底面布置三个不共线的支承点限制三个自由度；在圆柱侧面布置两支承点，限制两个自由度；在槽侧布置一个支承点，限制一个自由度。

案例1-4分析图1.11轴类零件的六点定位【解】图1.11轴类零件的六点定位如下：在轴的外圆表面布置四个定位点1、3、4、5限制四个自由度；在轴端布置一个定位点6，限制一个自由度；在槽侧布置一个定位点2，限制一个自由度。2.2工件的定位原理工件定位的四种情况完全定位部分定位欠定位过定位图1.12（a）：完全定位图1.12（b）：部分定位图1.12（c）：部分定位案例1-5根据如图1.13套类零件的定位，分析其限制的自由度数，并提出改进措施。【解】限制自由度的情况见图1.13，改进措施见下图1.14。2.2工件的定位原理典型定位元件限制的自由度数见表1-92.2工件的定位原理典型定位元件限制的自由度数见表1-92.3基准及其分类设计基准工艺基准工序基准定位基准测量基准装配基准各种基准的示例见图1.152.4定位基准的选择粗基准的选择原则保证相互位置要求原则（图1.16）余量均匀分配原则（图1.17）对于所有表面都要加工的表面，选取余量和公差最小的表面作粗基准选择平整、光滑、有足够大面积的表面为粗基准粗基准在同一定位方向上只允许使用一次，不允许重复使用2.4定位基准的选择精基准的选择原则基准重合原则（图1.18）基准统一原则互为基准原则自为基准原则基准重合原则（图1.18）案例1-6 基准重合和基准统一有何不同？【解】基准重合和基准统一是不同的概念；基准重合是针对一道工序来说的；基准重合是针对多道工序或整个工艺过程来说；采用统一基准时，不一定要基准重合。案例1-7列举自为基准的例子？【解】精铰孔时，铰刀与主轴采用浮动连接，加工时是以孔本身为定位基准；磨削车床床身导轨面时，常在磨头上装百分表以导轨面本身为基准来找正工件，或者用观察火花的方法来找正工作；精镗连杆小头孔，以自身定位。项目3工艺路线的拟定3.1表面加工方法的选择3.2加工阶段的划分3.3工序的集中与分散3.4加工顺序的安排3.5设备及工装的选择3.1表面加工方法的选择加工经济精度和表面粗糙度加工经济精度表面粗糙度加工方法和加工方案的选择外圆的加工方案内孔的加工方案平面的加工方案案例1-8某零件上孔的加工精度为IT7级，粗糙度Ra1.6～3.2μm，确定孔的加工方案。【解】查表1-11可有下面四种加工方案：（1）钻——扩——粗铰——精铰；（2）粗镗——半精镗——精镗；（3）粗镗——半精镗——粗磨——精磨；（4）钻(扩)——拉。

方案（1）用得最多，该方案一般用于加工小于80mm的孔径，工件材料为未淬火钢或铸铁，不适于加工大孔径，否则刀具过于笨重。方案（2）用于加工毛坯本身有铸出或锻出的孔，但其直径不宜太小；箱体零件的孔加工常用这种方案。方案（3）适用于淬火的工件。方案（4）适用于成批或大量生产的中小型零件，其材料为未淬火钢、铸铁及有色金属。3.2加工阶段的划分加工阶段及其任务粗加工阶段半精加工阶段精加工阶段光整加工阶段划分加工阶段的目的保证加工质量合理使用机床便于安排热处理工序及时发现毛坯的缺陷3.3工序的集中与分散工序集中的特点减少装夹次数，保证位置精度工序少，减少设备数量、操作人数和生产面积提高加工精度和生产率设备的一次性投资大，工装复杂工序分散的特点设备和工装简单，调整维护方便工序的加工内容少，能合理选择切削用量工序数多，设备多，操作人员多，生产面积大3.4加工顺序的安排机械加工顺序的安排基准先行先主后次先粗后精先面后孔热处理工序的安排退火和正火；时效处理；调质处理淬火或渗碳淬火表面处理3.4加工顺序的安排检验工序的安排重要工序的加工前后不同加工阶段的前后车间交接的前后零件加工结束之后其它工序的安排去毛刺去磁清洗3.5设备及工装的安排机床设备的选择机床工作区域的尺寸选择机床的精度选择机床的功率、刚度和工作参数选择机床生产率选择工装的选择工艺装备选择应考虑工件的加工精度、生产效率和经济效益。机床和工装的选择不仅要考虑设备投资的当前效益，还应有较大的柔性。项目4加工余量、工序尺寸及公差4.1加工余量的概念4.2影响加工余量的因素4.3确定加工余量的方法4.4工序尺寸及其公差的确定4.1加工余量的概念工序余量工序总余量入体原则对被包容尺寸（如轴径），上偏差为零，最大尺寸为其基本尺寸；对包容尺寸（如孔径和槽宽），下偏差为零，最小尺寸为其基本尺寸；毛坯尺寸和孔距类尺寸的偏差按“对称偏差”标注。案例1-9以孔和轴为例，列出公称余量、最大最小余量和余量公差的公式（图1-20）。

图1-20（a）孔的余量计算图1-20（b）轴的余量计算【解】4.2影响加工余量的因素前工序的表面质量粗糙度Ry表面缺陷层深度Ha前工序的尺寸公差（Ta）前工序的位置误差（ea）本工序的安装误差（εb）4.3确定加工余量的方法经验估计法查表修正法分析计算法4.4工序尺寸及其公差的确定基准重合时工序尺寸及公差的确定采用“倒推法”计算基准不重合时工序尺寸及公差的确定用“工艺尺寸链”求解“倒推法”的计算过程确定该加工表面的总余量，再根据加工路线确定各工序的加工余量，并核对第一道工序的加工余量是否合理；从最终加工工序开始，即从设计尺寸开始，逐次加上（对于被包容面）或减去（对于包容面）每道工序的加工余量，分别得到各工序的基本工序尺寸；除最终工序外，根据各工序加工方法的加工经济精度确定工序尺寸公差；除最终工序外，其余各工序按“入体原则”标注工序尺寸公差。案例1-10确定箱体上某孔的工序尺寸及其公差。已知毛坯材料为HT200，其工艺路线为粗镗→半精镗→精镗→精密镗。要求加工后孔的要求达到100H7,Ra0.8μm。【解】根据倒推法计算，各工序的工序尺寸及公差如下表1-14所示。项目5工艺尺寸链5.1工艺尺寸链的概念5.2尺寸链的计算5.3工艺尺寸链的应用5.1工艺尺寸链的概念工艺尺寸链的定义尺寸链的组成尺寸链图尺寸链的特性尺寸链的分类工艺尺寸链的定义尺寸链的组成封闭环：在零件加工过程中间接获得的环或在机器装配过程中最后形成的环组成环：尺寸链中除封闭环以外的其它环都称为组成环。增环：尺寸链中的某组成环，如果它的变动引起封闭环同向变动，则该组成环为增环。减环：尺寸链中的某组成环，如果它的变动引起封闭环反向变动，则该组成环为减环。尺寸链图画尺寸链图的步骤首先根据工艺过程，找出间接获得或间接保证的尺寸，作为封闭环；从封闭环两端出发，按照工件表面间的尺寸联系，依次画出直接获得的尺寸，形成封闭图形。用尺寸链图来判断增减环尺寸链的特性封闭性关联性（制约性）封闭环的分类零件尺寸链、装配尺寸链、工艺尺寸链直线尺寸链、平面尺寸链、空间尺寸链长度尺寸链和角度尺寸链独立尺寸链和并联尺寸链5.2工艺尺寸链的计算极值法解工艺尺寸链的公式概率法解装配尺寸链的公式工艺尺寸链的计算类型极值法解尺寸链的公式概率法解尺寸链的公式公差公式为：其余公式同前面工艺尺寸链的计算类型正计算反计算中间计算5.3工艺尺寸链的应用定位基准和设计基准不重合时工艺尺寸的换算测量基准和设计基准不重合时工艺尺寸的换算工序基准是待加工的设计基准时的尺寸链计算保证渗碳层和渗氮层的工序尺寸计算案例1-11案例1-12案例1-13案例1-14项目6工艺过程的生产率和经济性6.1时间定额及其组成6.2提高劳动生产率的途径6.3工艺方案的技术经济分析6.1时间定额及其组成基本时间辅助时间布置工作地时间休息和生理需要时间准备和终结时间6.2提高劳动生产率的途径缩减基本时间缩减辅助时间缩减布置工作地时间缩减准备和终结时间采用先进工艺方法采用自动化制造系统缩减基本时间的示例图（a）转塔车床多刀加工（b）曲轴多砂轮磨削（c）钻镗组合刀具加工孔（d）多件加工缩短辅助时间的示例图6.3工艺方案的技术经济分析工艺成本的组成可变费用：与年产量有关不变费用：与年产量无关工艺成本的计算可变费用V=S材+S资+S护+S旧+S刀+S夹不变费用C=S调+S专机+S专夹工艺成本和年产量关系图6.3工艺方案的技术经济分析工艺方案的经济性分析基本投资相近或都使用现有设备时：E1=NV1+C1E2=NV2+C2当产量N一定时，可直接由上式算出E1和E2。若E1>E2，则第二方案的经济性好；反之，则第一方案的经济性好。

基本投资相近或都使用现有设备时：当N为一变量时，可根据上述公式作图比较（图1-30c）。由图可知：当N<Nk时，宜采用方案II；当N>Nk时，宜采用方案I。

（a）E—N

（b）Ed—N

（c）两种方案的E比较图1-30工艺方案的技术经济性分析图6.3工艺方案的技术经济分析工艺方案的经济性分析当两方案基本投资相差较大时：通常采用回收期进行比较显然，回收期τ愈短，经济效果就愈好。项目7零件结构的工艺性7.1结构工艺性概述7.2零件的铸造工艺性7.3零件的锻造工艺性7.4零件的机加工工艺性7.1零件结构工艺性概述零件结构工艺性概念指设计的零件在满足使用性能的前提下制造的可行性和经济性。影响结构工艺性的因素生产类型生产条件工艺方法7.1零件结构工艺性概述零件结构工艺性的基本要求服从整机的结构工艺性；零件造型应尽量简单；应尽量减少加工部位和加工面积；应尽量采用标准件和通用结构；应充分考虑加工性和经济性；合理选择零件材料，降低生产成本；减少对环境的污染，零件便于回收和再制造。7.2零件的铸造工艺性7.3零件的锻造工艺性7.4零件的机加工工艺性ThankYou！模块二典型零件的机械加工工艺主要内容

项目1轴类零件的加工工艺项目2套筒零件的加工工艺项目3箱体零件的加工工艺项目4齿轮零件的加工工艺项目5连杆零件的加工工艺项目1轴类零件的加工工艺1.1轴类零件的结构特点、材料和毛坯1）结构特点2）材料：45；40Cr；20CrMnTi3）毛坯：轧制的棒料；锻件项目1轴类零件的加工工艺1.2轴类零件的技术要求1）尺寸精度2）形状精度3）位置精度4）表面粗糙度项目1轴类零件的加工工艺1.3轴类零件的工艺分析1）加工阶段的划分2）定位基准的选择3）定位基准的转换4）工序顺序的安排【案例】冷轧轧辊加工工艺冷轧辊加工工艺过程卡（工厂名）产品型号零(部)件型号第页产品名称零(部)件名称冷轧辊共页机械加工工艺过程卡片毛坯外形尺寸φ610×3745每料可制件数1生产数量1毛坯种类锻件材料牌号9Cr2W单件重量5460Kg备注工序号工序名称工序内容车间工段设备工艺装备工时(h)准终单件1打中心孔已划线为参考，检查确定中心孔加工位置，找正装紧后加工中心孔。专用中心钻0.50.52荒车一夹一顶装夹工件，荒车各轴段，见光即可。C8465A外圆车刀切断刀2163热处理正火，改善内部金相组织结构正火4粗车粗车各轴段C8465A外圆车刀端面车刀332工序号工序名称工序内容车间工段设备工艺装备工时(h)准终单件5钻深孔钻φ110深孔深孔钻床深孔钻126探伤超声波探伤各部，达锻件Ⅱ级合格。超探2327热处理调质，达HB255～270。调质8镗孔镗φ110孔两端，钳工配芯堵。T615内孔镗刀中心钻119半精车半精车各轴段C61125外圆精车刀21610探伤探伤各部，检查零件内部有无超标缺陷超探11精车精车各轴段，留磨削余量C61125外圆精车刀12412热处理表面淬火达图要求表面淬火13磨削粗磨后精磨辊颈及辊身达图要求。轧辊磨床砂轮212（续）工序号工序名称工序内容车间工段设备工艺装备工时(h)准终单件15钳工划线划出扁头和键槽的加工位置线。划线16铣削铣削扁头达图要求。W160HC面铣刀键槽铣刀单刃镗刀21217钳工钳工清整，交检入库。钳工1编制校核批准会签（日期）（续）（工厂名）产品型号零(部)件型号第页产品名称冷轧辊零(部)件名称共页机加工工艺卡片毛坯外形尺寸φ610×3745每料可制件数1生产数量毛坯种类锻件材料牌号9Cr2W单件重量5460Kg备注工序安装工步工序内容工艺装备工时(h)设备名称刀具夹具量具准终单件111已划线为参考，检查确定中心孔加工位置，找正装紧后加工中心孔。专用铣头中心钻211一夹一顶装夹工件，加工尺寸φ610，见光即可。C8465A外圆车刀切断刀2加工尺寸φ500及其端面，见光即可，不允许锐角出现，过渡半径取大值3加工尺寸φ420及其端面，见光即可，不允许锐角出现，过渡半径取大值4加工尺寸φ350及其端面，见光即可，不允许锐角出现，过渡半径取大值2165加工尺寸φ340及其端面，见光即可，不允许锐角出现，过渡半径取大值6加工尺寸φ330及其端面，见光即可，不允许锐角出现，过渡半径取大值。荒加工目的：去除锻造黑皮，将过多的加工余量去除，如为铸件，应切去冒口等。冷轧辊加工工艺卡片工序安装工步工序内容工艺装备工时(h)设备名称刀具夹具量具准终单件32工步内容本工序安装1内容，只是外圆不用再加工，在此不再详细描叙工步内容。划线0.5124热处理：正火，改善内部金相组织结构。正火511一夹一顶装夹工件，加工尺寸φ610，单边留6mm余量。C8465A外圆粗车刀端面车刀3322加工尺寸φ500及其端面，单边留6mm余量，不允许锐角出现，过渡半径取大值。3加工尺寸φ420及其端面，单边留6mm余量，不允许锐角出现，过渡半径取大值。4加工尺寸φ350及其端面，单边留6mm余量，不允许锐角出现，过渡半径取大值。5加工尺寸φ340及其端面，单边留6mm余量，不允许锐角出现，过渡半径取大值。6加工尺寸φ330及其端面，单边留6mm余量，不允许锐角出现，过渡半径取大值。7工步内容本工序安装1内容，只是φ610外圆不用再加工，在此不再详细描叙工步内容。611架上中心架，找正夹紧后加工中心孔达图要求。深孔钻床深孔钻127超声波探伤各部，达锻件Ⅱ级合格。超探2328热处理：调质，达HB255～270。调质应在调质前将中心孔加工好，否则影响加工效率。工序安装工步工序内容工艺装备工时(h)设备名称刀具夹具量具准终单件911镗孔，钳工配芯堵，加工中心孔一端。T615内孔镗刀中心钻112镗孔，钳工配芯堵，加工中心孔另一端。1011一夹一顶装夹工件，加工尺寸φ610，单边留2mm余量。C61125外圆精车刀2162加工尺寸φ500及其端面，单边留2mm余量。3加工尺寸φ420及其端面，单边留2mm余量。4加工尺寸φ340及其端面，单边留2mm余量。5加工尺寸φ330及其端面，单边留2mm余量。2工步内容本工序安装1内容，只是φ610外圆不用再加工，在此不再详细描叙工步内容。11探伤各部，检查零件内部有无超标缺陷。超探孔已加工，需镶堵打中心孔作为后序工序基准。半精加工工件。二次探伤检查调质处理是否对工件内部组织产生影响工序安装工步工序内容工艺装备工时(h)设备名称刀具夹具量具准终单件1211一夹一顶装夹工件，加工尺寸φ610，单边留0.5mm余量。C61125外圆精车刀切槽刀1242精加工尺寸φ500及其端面达图要求。3精加工尺寸φ420及其端面达图要求。4半精加工尺寸φ350及其端面，单边留0.5mm磨削余量。5半精加工尺寸φ340及其端面，单边留0.5mm磨削余量。6半精加工尺寸φ330及其端面，单边留0.5mm磨削余量。21工步内容本工序安装1内容，只是外圆不用再加工，在此不再详细描叙工步内容。。13热处理：表面淬火达图要求。淬火1411粗磨后精磨辊颈及辊身达图要求。轧辊磨床21215划出扁头和键槽的加工位置线。划线工序安装工步工序内容工艺装备工时(h)设备名称刀具夹具量具准终单件1611以划线为参考，以已加工各面为基准，找正夹紧后，加工键槽达图要求。W160HC面铣刀键槽铣刀单刃镗刀2122铣削扁头达图要求。17钳工清整，交检入库。钳工1编制校核批准会签（日期）项目2套筒零件的加工工艺2.1轴类零件的结构特点、材料和毛坯1）结构特点2）材料：碳钢、铸铁或青铜3）毛坯：棒料、铸件、无缝钢管项目2套筒零件的加工工艺2.2套筒零件的技术要求1）尺寸精度2）形状精度3）位置精度4）表面粗糙度项目2套筒零件的加工工艺2.3套筒零件的工艺分析1）定位基准的选择2）定位基准的转换3）防止套筒零件的变形4）套筒零件孔的加工项目3箱体零件的加工工艺3.1箱体零件的结构特点、材料和毛坯1）结构特点2）材料：灰铸铁、合金铸铁3）毛坯：铸件、焊接件项目3箱体零件的加工工艺3.2箱体零件的技术要求1）尺寸精度2）形状精度3）位置精度4）表面粗糙度项目3箱体零件的加工工艺3.3箱体零件的工艺分析1）定位基准的选择2）加工顺序的安排3）时效处理4）设备选择项目4齿轮零件的加工工艺4.1齿轮零件的结构特点、材料和毛坯1）结构特点2）材料：20CrMnTi、38CrMoAlA3）毛坯：棒料、锻件和铸件项目4齿轮零件的加工工艺4.2齿轮零件的技术要求1）尺寸精度2）形状精度3）位置精度4）表面粗糙度项目4齿轮零件的加工工艺4.3齿轮零件的工艺分析1）定位基准的选择2）齿坯的加工3）齿形的加工4）齿端的加工5）精基准的修正项目5连杆零件的加工工艺5.1连杆零件的结构特点、材料和毛坯1）结构特点2）材料：45、40Cr3）毛坯：锻件项目5连杆零件的加工工艺5.2连杆零件的技术要求1）尺寸精度2）形状精度3）位置精度4）表面粗糙度项目5连杆零件的加工工艺5.3连杆零件的工艺分析1）定位基准的选择2）加工阶段的划分3）加工顺序的安排4）夹紧方法的确定ThankYou！模块三机械加工精度主要内容

项目1机械加工精度概述项目2工艺系统的几何误差项目3工艺系统的受力变形项目4工艺系统的热变形和内应力项目5加工误差的统计分析项目6保证和提高加工精度的措施项目1机械加工精度概述1.1加工精度和加工误差1）加工精度尺寸精度形状精度位置精度2）加工误差系统误差和随机误差静态误差和切削状态误差原始误差—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。影响加工精度的因素

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原始误差分类项目1机械加工精度概述1.2获得加工精度的方法1）获得尺寸精度的方法试切法调整法定尺寸刀具法自动控制法项目1机械加工精度概述1.2获得加工精度的方法2）获得形状精度的方法轨迹法展成法成形法仿形法3）获得位置精度的方法项目2工艺系统的几何误差2.1机床的几何误差1）主轴回转误差径向跳动轴向窜动角度摆动

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。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主轴回转误差对加工精度的影响★

主轴径向圆跳动对镗孔的影响考虑最简单的情况，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径向跳动对镗孔精度影响式中R

—刀尖回转半径；

φ—主轴转角。

显然，为一椭圆。径向跳动对车外圆精度影响12345678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。◎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★主轴径向圆跳动对车外圆的影响主轴回转误差对加工精度的影响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；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影响圆度误差；影响圆柱度误差。AB

影响主轴回转精度的主要因素轴径不圆引起车床主轴径向跳动★滑动轴承镗床—

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内外滚道圆度误差、滚动体形状及尺寸误差

影响主轴回转精度的主要因素★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）Δ≈0Δ止推轴承端面误差对主轴轴向窜动的影响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。项目2工艺系统的几何误差2.1机床的几何误差2）导轨误差导轨在垂直面内的直线度误差导轨在水平面内的直线度误差导轨间的平行度误差影响导轨导向精度的主要因素机床制造误差机床安装误差导轨磨损项目2工艺系统的几何误差2.1机床的几何误差3）传动链误差传动链误差是指传动链始末两端传动元件间相对运动的误差，一般用传动链末端元件的转角误差来衡量。当传动链中的传动元件有制造误差、装配误差以及有磨损时，就会产生传动链误差，从而影响加工精度。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Δφn

—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；ωn

—传动链末端元件角速度；αj—第j个传动元件转角误差的初相角。

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)ΔφΣφnA1A2Aib)ω（频率）A（幅值）ω1ω2ωi提高传动精度措施项目2工艺系统的几何误差2.2刀具的几何误差刀具误差对精度的影响随刀具种类不同而不同；定尺寸刀具如钻头、铰刀和圆孔拉刀等，其制造误差和磨损将直接影响工件的尺寸精度；成形刀具如成形车刀、成形铣刀、齿轮模数铣刀、成形砂轮等，其形状误差和磨损将直接影响工件的形状精度；一般的刀具如车刀、镗刀、铣刀等，其制造误差和磨损对加工精度无直接影响。L±0.05φ6F7φ10F7k6φ20H7g6YZ钻径向孔的夹具

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。2.3夹具误差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；……项目2工艺系统的几何误差项目2工艺系统的几何误差2.4加工原理误差加工原理误差是指由于采用了近似的成形运动或近似的刀具轮廓而产生的误差。在普通公制丝杠的车床上加工英制螺纹；用阿基米德蜗杆滚刀切削渐开线齿轮；在数控机床上用插补原理加工复杂曲面等。项目2工艺系统的几何误差2.5其它误差调整误差测量误差装夹误差ThankYou！模块三机械加工精度主要内容

项目1机械加工精度概述项目2工艺系统的几何误差项目3工艺系统的受力变形项目4工艺系统的热变形和内应力项目5加工误差的统计分析项目6保证和提高加工精度的措施项目3工艺系统的受力变形3.1基本概念1）刚度指工件加工表面在切削力法向分力Fy作用下，刀具相对工件在该方向上位移y的比值。

k=Fy/y

2）柔度指工艺系统受单位力时在受力方向上的位移。G=y/Fy

项目3工艺系统的受力变形3.2工艺系统刚度的计算1）工艺系统的刚度k=Fp/y工艺系统刚度的倒数等于系统各组成部分刚度的倒数之和。工艺系统刚度主要取决于薄弱环节的刚度。项目3工艺系统的受力变形3.2工艺系统刚度的计算2）机床部件的刚度机床结构是由许多零部件组成，其刚度值目前主要采用实验方法进行测定。测得机床部件主轴、尾座和刀架的刚度之后，通过计算可以求得机床刚度。项目3工艺系统的受力变形3.2工艺系统刚度的计算3）机床部件刚度的特点载荷和变形呈非线性关系，线上各点的刚度不同；加载和卸载曲线不重合，卸载曲线滞后加载曲线；卸载后曲线不能回到原点，说明有残余变形；部件实测刚度远小于实体结构估算值。项目3工艺系统的受力变形3.2工艺系统刚度的计算4）影响机床部件刚度的因素连接表面间的接触变形薄弱零件本身的变形零件间摩擦力的影响结合面间隙的影响项目3工艺系统的受力变形3.3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对加工精度的影响（1）机床的变形

机床变形引起的加工误差

变形随受力点变化规律XtjXwzXdjΔXFpAA′BB′CC′xLFAFBXz项目3工艺系统的受力变形3.3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对加工精度的影响（2）工件的变形当在两顶尖间车削刚性很差的细长轴时，则必须考虑工艺系统中的工件变形；当x=0和x=L时，ygj=0；当x=L/2时，工件刚度最小，变形最大。项目3工艺系统的受力变形3.3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对加工精度的影响（3）工艺系统的总变形当同时考虑机床和工件的变形时，工艺系统的总变形为机床变形和工件变形之和。【案例】加工误差的计算已知卧式车床的ktj=300000N/mm、kwz=56600N/mm、kdj=30000N/mm，径向切削分力为Fy=4000N。设工件、刀具和夹具的刚度很大，试计算加工长为L的光轴由于工艺系统刚度变化引起的加工误差。

【解】根据工艺系统的最大变形和最小变形公式，求出：加工误差为△y=ymax-ymin=0.204-0.144=0.06(mm)项目3工艺系统的受力变形3.3工艺系统刚度对加工精度的影响2）切削力的大小变化对加工精度的影响（1）误差复映现象由于毛坯加工余量和材料硬度的变化，引起切削力及工艺系统受力变形，从而使工件产生尺寸和形状误差。例如，车削带有椭圆形圆度误差的毛坯，由于工艺系统受力变形的变化，车削后使毛坯误差复映到加工后的工件表面上，这种现象叫做“误差复映”。项目3工艺系统的受力变形3.3工艺系统刚度对加工精度的影响2）切削力的大小变化对加工精度的影响（2）误差复映系数工件误差△g与毛坯误差△m之比称为误差复映系数，用ε表示。项目3工艺系统的受力变形3.3工艺系统刚度对加工精度的影响2）切削力的大小变化对加工精度的影响（3）误差复映规律误差复映系数总是小于1的正数，定量地反映了毛坯误差经加工后减少的程度。误差复映系数与工艺系统刚度成反比，刚度越大，误差复映系数就越小，加工后复映到工件上的误差就小。多次走刀后的总误差复映系数等于每次走刀误差复映系数的乘积。尺寸误差和形位误差都存在误差复映现象。

【案例】误差复映在车床上用硬质合金刀具镗削内孔，加工前内孔的圆度误差为0.5mm，加工后要求圆度误差小于0.01mm，已知工艺系统刚度为k=2790N/mm，进给量f=0.05mm/r，λ=1.0,工件材料硬度为190HBS。问此镗孔工序能否达到加工精度要求？【解】根据工艺手册，查得CF=530，代入公式：

计算结果表明，该工序能够达到加工精度要求。

项目3工艺系统的受力变形3.3工艺系统刚度对加工精度的影响3）其它力对加工精度的影响（1）传动力对加工精度的影响（2）惯性力对加工精度的影响（3）夹紧力对加工精度的影响（4）重力对加工精度的影响夹紧力引起的加工误差a）b）薄壁套夹紧变形薄壁工件磨削【例1】薄壁套夹紧变形解决：加开口套【例2】薄壁工件磨削解决：加橡皮垫龙门铣横梁变形【例】龙门铣横梁龙门铣横梁变形转移

龙门铣横梁变形补偿

解决1：重量转移

解决2：变形补偿重力引起的加工误差

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zlRXYFpFcFcdFcdxφra）O′O″r0XYFpAFcdrcd=Fcd/kcOFcFc/kcFp/kcb）O传动力引起的加工误差项目3工艺系统的受力变形3.4减小工艺系统受力变形的措施提高机床部件和夹具部件的刚度；提高零件间连接表面的接触刚度；采用合理的加工方法或装夹以提高工件刚度；减少切削力及其变化对加工精度的影响。ThankYou！模块三机械加工精度主要内容

项目1机械加工精度概述项目2工艺系统的几何误差项目3工艺系统的受力变形项目4工艺系统的热变形和内应力项目5加工误差的统计分析项目6保证和提高加工精度的措施项目4工艺系统的热变形和内应力4.1工艺系统的热源1）切削热切削热是加工中最主要的热源，它对工件加工精度的影响最直接。2）摩擦热摩擦热在工艺系统中是局部发热，会引起局部温升和变形，是机床热变形的主要热源。3）外部热源外部热源的热辐射及环境温度的变化对机床热变形的影响，有时也是不可忽视的。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40～70%。

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源温度场与工艺系统热平衡项目4工艺系统的热变形和内应力4.2工艺系统热变形对加工精度的影响1）工件热变形对加工精度的影响（1）工件均匀受热车削或磨削轴类零件外圆时，可认为是均匀受热的情况。（2）工件不均匀受热磨削薄片类工件的表面就属于不均匀受热的情况。◆圆柱类工件热变形5级丝杠累积误差全长≤5μm，可见热变形的严重性式中ΔL，ΔD——长度和直径热变形量；

L，D——工件原有长度和直径；

α——工件材料线膨胀系数；

Δt——温升。

长度：

直径：

例：长400mm丝杠，加工过程温升1℃，热伸长量为：式中ΔX——变形挠度；

L，S——工件原有长度和厚度；

α——工件材料线膨胀系数；

Δt——温升。◆板类工件单面加工时的热变形平面加工热变形ΔXφ/4φLS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：项目4工艺系统的热变形和内应力4.2工艺系统热变形对加工精度的影响2）刀具的热变形对加工精度的影响刀具热变形的热源主要是切削热；连续切削时，刀具的热变形在切削开始阶段增加很快，随后变得较缓慢；间断切削时，由于刀具有短暂的冷却时间，其热变形曲线具有热胀冷缩双重特性；切削停止后，刀具温度立即下降，开始冷却很快，以后逐渐减慢。

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）◆变形曲线式中ξ——热伸长量；

ξmax——达到热平衡热伸长量；

τ——切削时间；

τc

——时间常数（常取3～4分钟）。τ(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ξ（μm）ξmaxτb0τc0.63ξmax刀具热变形项目4工艺系统的热变形和内应力4.2工艺系统热变形对加工精度的影响3）机床的热变形对加工精度的影响机床热变形的热源主要是摩擦热、传动热和外界热源传入的热量；形成不均匀的温度场，使机床各部件之间的相互位置发生变化，破坏了机床原有的几何精度而造成加工误差；不同类型的机床，其主要热源各不相同，热变形对加工精度的影响也不相同。

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/h0123450150100200位移/μm20406080温升/℃ΔYΔX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

立铣（图a）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（图b）

导轨磨（图c）其他机床热变形例1：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例2：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图b支承距影响热变形L1L2

热对称结构热补偿结构（图a，主轴热补偿）图a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

合理选择装配基准（图b）高速空运转人为加热

恒温人体隔离采用合理结构加速达到热平衡控制环境温度项目4工艺系统的热变形和内应力4.3工艺系统内应力对加工精度的影响1）内应力的概念内应力也叫残余应力，是指在没有外加载荷或去除外加载荷后，工件内部仍存在的应力。具有内应力的零件处于一种不稳定的状态，它的内部组织有强烈的要恢复到稳定的无应力状态的倾向。具有内应力的零件，在外观上一般没有什么表现，只有当内应力超过材料的强度极限时，零件才会出现裂纹。当带有内应力的工件受到力或热的作用而失去原有的平衡时，内应力就将重新分布以达到新的平衡，并伴随有变形产生，使工件产生加工误差。项目4工艺系统的热变形和内应力4.3工艺系统内应力对加工精度的影响2）内应力产生的原因毛坯制造和热处理过程中产生的内应力冷校直产生的内应力内应力重新分布引起的变形项目4工艺系统的热变形和内应力4.3工艺系统内应力对加工精度的影响3）减少或消除内应力的措施增加消除内应力的热处理工序；合理安排工艺过程；改善零件结构；提高零件的刚度；使零件的壁厚均匀等。ThankYou！模块三机械加工精度主要内容

项目1机械加工精度概述项目2工艺系统的几何误差项目3工艺系统的受力变形项目4工艺系统的热变形和内应力项目5加工误差的统计分析项目6保证和提高加工精度的措施项目5加工误差的统计分析5.1分布曲线法1）实际分布曲线基本概念（1）样本容量（2）极差（3）频数和频率（4）组数和组距（5）均值和标准差直方图（1）采集数据样本容量通常取n=50～200（2）确定分组数、组距、组界、组中值①按教材表3-2初选分组数k′；②确定组距d：

取整，d′→d③确定分组数k：④确定各组组界、组中值⑤统计各组频数【案例】直方图的作法直方图-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）画直方图项目5加工误差的统计分析5.1分布曲线法2）理论分布曲线（1）正态分布曲线及数学模型（2）正态分布曲线的特点曲线中间高，两边低，远离分散中心的工件占少数；曲线相对于随机变量平均值对称分布，表明相对均值对称的左、右区间的概率相等；均值μ和标准差σ是分布曲线的两个特征参数。

正态分布曲线

式中μ和σ分别为正态分布随机变量总体平均值和标准差。平均值μ=0，标准差σ=1的正态分布称为标准正态分布，记为：

x~N(0,1)

概率密度函数yF（z）正态分布曲线μ(z=0)x(z)0z-σ+σμ值取决于机床调整尺寸和常值系统误差，确定工件尺寸分散中心的位置，只影响曲线的位置，不影响曲线的形状；σ值取决于随机误差和变值系统误差，只影响曲线的形状，不影响尺寸的位置，反映了工艺系统误差分散的程度。σ值越大，尺寸分散范围越大，分布曲线越平坦；σ值越小，尺寸分散范围越小，分布曲线越陡而窄；当μ=0；σ=1的正态分布，称为标准正态分布。

项目5加工误差的统计分析5.1分布曲线法2）理论分布曲线（3）“千分之三”原则任何正态分布都可以通过坐标变换z=(x-μ)/σ变为标准正态分布。标准正态分布函数为：令：将z代入上式，有：则利用上式，可将非标准正态分布转换成标准正态分布。称z

为标准化变量yF（z）正态分布曲线μ(z=0)x(z)0z-σ+σ对于不同z值对应的F(z)，可由表3-5查出。由表3-5可知，当z=±1，即x=μ±σ时，查表得：2F(1)=2×0.3413=68.26%；当z=±2，即x=μ±2σ时，查表得：2F(2)=2×0.4772=95.44%；当z=±3，即x=μ±3σ时，查表得：2F(3)=2×0.49865=99.73%。计算结果表明，工件尺寸落在（μ±3σ）范围内的概率为99.73%，而落在（μ±3σ）之外的概率仅为0.27%，可以认为正态分布的范围为（μ±3σ），这就是“±3σ”原则，或称为“千分之三”原则。项目5加工误差的统计分析5.1分布曲线法2）理论分布曲线（4）非正态分布曲线工件尺寸的实际分布；有时并不近似于正态分布曲线。◆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（图a）

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）（图b）

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（图c）几种非正态分布◆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（图），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（图）,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xzy0d）瑞利分布项目5加工误差的统计分析5.1分布曲线法3）分布曲线的应用（1）进行误差分析（2）计算工序能力系数（3）计算合格率和废品率（1）进行误差分析，判断误差性质

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，及常值系统误差的大小。（2）计算工序能力系数

工序能力

工序能力系数

式中TU,TL——公差带上、下限；

Δ——公差带中心与误差分布中心偏移距离；

σ——误差分布的标准差。工艺能力系数符号含义0yμx3σ3σ公差带TΔTUTL

工序能力系数工序等级说明

CP＞1.67特级工序能力过高1.67≥CP

＞1.33一级工序能力足够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表

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

【案例】计算合格率和废品率已知：在卧式镗床上镗削一批箱体零件的内孔，孔径尺寸要求为mm，已知孔径尺寸按正态分布，μ=70.08mm，σ=0.04mm，试计算这批加工工件的合格品率和不合格品率。【解】作正态分布曲线图（图3-23），通过z=(x-μ)/σ进行坐标变换，得：查表3-5，得F(2)=0.4772；F(3)=0.49865。尺寸偏小的不合格品率：0.5-F(2)=0.5-0.4772=0.0228=2.28%；不合格品可修复；尺寸偏大的不合格品率：0.5-F(3)=0.5-0.49865=0.00135=0.135%；不合格品不可修复。合格品率：F(2)+F(3)=0.4772+0.49865=97.585%。项目5加工误差的统计分析5.2点图分析法1）单值点图按加工顺序逐个测量一批工件的尺寸，以工件序号为横坐标，工件尺寸或误差为纵坐标，并根据千分之三原则加上五条线，就可作出点图；01234567样组序号b）工件尺寸公差带T控制限单值点图工件序号c）AA′B′O′OB工件尺寸工件尺寸工件序号a差带T控制限单值点图项目5加工误差的统计分析5.2点图分析法2）均值—极差图均值-极差点图是均值图和极差图联合使用的统称；横坐标是按时间顺序采集的小样本的组序号，纵坐标为各小样本的均值和极差。均值点图控制工艺过程质量指标的分布中心，主要反映系统误差及其变化趋势；极差点图控制工艺过程质量指标的分散程度，主要反映随机误差及其变化趋势。单独的均值点图和极差点图不能全面反映加工误差的情况，必须联合使用。

图是控制图和R控制图联合使用的统称R图：

表示样组平均值，R表示样组极差

图控制限图：均值—极差图◆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1520x图LCL=11.57UCL=21.89CL=16.73◆稳定性判别——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）同时满足为稳定

图分析注意事项：工艺过程稳定性与是否产生废品是两个概念；工艺过程的稳定性用均值-极差点图判断；出不出废品用公差衡量，两者没有必然的联系。项目6保证和提高加工精度的措施6.1误差预防合理采用先进工艺设备直接减少原始误差误差转移法误差分组法就地平均法误差平均法6.2误差补偿在线监测偶件自动配磨

合理采用先进工艺和设备◆误差预防

减小原始误差

转移原始误差a）b）转塔车床刀架转位误差的转移

误差分组

就地加工

均化原始误差，如研磨加工、易位加工易位法加工时误差均化过程φ360°工件转角累积误差Δ1l1l2Δ2

在线测量与在线补偿高压油泵偶件自动配磨装置示意图柱塞销柱塞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

采用校正装置以弹性变形补偿热变形

以弹性变形补偿热变形

其他补偿方法

以热变形补偿热变形龙门铣横梁变形补偿附加夹紧力

以热变形补偿热变形

以几何误差补偿受力变形ThankYou！模块四机械加工表面质量主要内容

项目1机械加工表面质量概述项目2表面质量对机器使用性能的影响项目3影响表面粗糙度的工艺因素项目4影响表层物理力学性能的因素项目5振动对表面质量的影响及控制项目1机械加工表面质量概述1.1加工表面的几何形状误差1）表面粗糙度2）波度3）纹理方向4）伤痕项目1机械加工表面质量概述1.2表面层金属的物理力学性能1）冷作硬化2）残余应力3）金相组织变化项目2表面质量对机器使用性能的影响2.1表面质量对耐磨性的影响1）初期磨损阶段2）正常磨损阶段3）快速磨损阶段项目2表面质量对机器使用性能的影响2.2表面质量对疲劳强度的影响1）表面层的缺陷处容易引起应力集中而产生疲劳裂纹，造成零件的疲劳破坏；2）加工硬化对零件的疲劳强度影响也很大；3）表面层的残余应力对零件疲劳强度也有很大影响。项目2表面质量对机器使用性能的影响2.3表面质量对抗腐蚀性的影响1）零件的表面粗糙度在一定程度上影响零件的耐腐蚀性；2）零件残余压应力可增强零件的耐腐蚀性；3）零件残余拉应力则降低零件的耐腐蚀性。项目2表面质量对机器使用性能的影响2.4表面质量对零件配合性质的影响1）表面粗糙度越高，在摩擦过程中零件越容易失去原有的尺寸精度；2）在过盈配合中，会减少实际过盈量，影响配合的可靠性；3）表面质量对装配后的接触刚度、运动平稳性、噪声、以及机器的正常使用，都会产生影响。项目3影响表面粗糙