机械加工工艺技术误差分析

机械加工工艺技术误差分析机械加工工艺技术误差分析机械加工工艺技术误差分析xxx公司机械加工工艺技术误差分析文件编号：文件日期：修订次数：第1.0次更改批准审核制定方案设计，管理制度摘要加工误差是指零件加工后的实际几何参数（几何尺寸、几何形状和相互位置）与理想几何参数之间偏差的程度。零件加工后实际几何参数与理想几何参数之间的符合程度即为加工精度。加工误差越小，符合程度越高，加工精度就越高。加工精度与加工误差是一个问题的两种提法。所以，加工误差的大小反映了加工精度的高低。零件的机械加工是在由机床、刀具、夹具和工件组成的工艺系统内完成的。零件加工表面的几何尺寸、几何形状和加工表面之间的相互位置关系取决于工艺系统间的相对运动关系。工件和刀具分别安装在机床和刀架上，在机床的带动下实现运动，并受机床和刀具的约束。因此，工艺系统中各种误差就会以不同的程度和方式反映为零件的加工误差。在完成任一个加工过程中，由于工艺系统各种原始误差的存在，如机床、夹具、刀具的制造误差及磨损、工件的装夹误差、测量误差、工艺系统的调整误差以及加工中的各种力和热所引起的误差等，使工艺系统间正确的几何关系遭到破坏而产生加工误差。这些原始误差，其中一部分与工艺系统的结构状况有关，一部分与切削过程的物理因素变化有关。机械加工过程中过量的误差影响机械产品性能。在研究分析机械加工工艺技术误差来源的基础之上，确定了误差来源，主要包括定位误差、机床制造误差和工具几何误差;分析了相应的误差控制方法，包括误差补偿法、直接减小误差法和误差分组法，并加以比较;最终提出了三种误差控制方法在不同机械加工中的应用特征。对实践工作有参考价值。关键词机械产品加工工艺误差分析误差控制精度目录TOC\o"1-3"\h\u4183第一章机械加工工艺 116818第二章误差来源 230268加工原理误差 222333工艺系统的几何误差 228430工艺系统受力变形引起的误差 24874工艺系统受热变形引起的误差 220735工件内应力引起的加工误差 35336、定位参照误差 37637、基准不重合误差 323602、机床制造误差 320556、传动链误差 429916、导轨误差 46468、主轴回转误差 430644、工具几何误差 413210第三章机械加工工艺技术误差控制 62998、误差补偿法 627557、直接减小误差法 612289、误差分组法 68100、减小机械加工中的直接误差 77943、填补和补偿误差 726792、减少温度变形 723640结束语 922461参考文献 10第一章机械加工工艺近年来，受产品精细化发展趋势的影响，人们对机械产品质量的要求越来越高。然而在实际过程中，加工所得产品的参数与规划设计之间总是不可避免地存在一定误差，如果误差超过标准范围，必然会影响其使用性能。因此，必须加强机械加工工艺技术中的误差分析，并在此基础上探寻提升工艺技术的措施，从而确保产品质量最优化。在机械加工中，工艺员根据加工设备条件、待加工产品数量，以及工人加工素质等实际情况，确定应采用的工艺过程，并把相关加工内容和要求制成工艺文件，这些工艺文件也称为工艺规程，是组织生产的重要技术文件。由于各个工厂的实际生产情况和工艺流程各不相同，因此工艺规程的针对性较强。机械加工工艺流程是工件或者零件制造加工的步骤，采用机械加工的方法，直接改变毛坯的形状、尺寸和表面质量等，使其成为零件的过程称为机械加工工艺流程。比如一个普通零件的加工工艺流程是粗加工-精加工-装配-检验-包装，就是个加工的笼统的流程。机械加工工艺就是在流程的基础上，改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等，使其成为成品或半成品，是每个步骤，每个流程的详细说明，比如，上面说的，粗加工可能包括毛坯制造，打磨等等，精加工可能分为车，钳工，铣床，等等，每个步骤就要有详细的数据了，比如粗糙度要达到多少，公差要达到多少。所谓机械加工工艺过程，是指通过机械加工改变毛坯的表面质量、尺寸与形状等，使其成为零件的过程。例如，一个普通零件的粗加工、精加工、装配、检验、包装等过程，为一套完整的机械加工工艺过程。以上过程中所采用的技术，称作机械加工工艺技术。第二章误差来源在机械加工工艺过程中，会受到加工环境、人员操作以及车床自身等因素的影响，导致加工所得工件与设计尺寸之间存在较大差异，尤其是对于一些对紧密度要求较高的“高精尖”设备，如果误差过大，将会失去利用价值，造成材料浪费和经济损失。因此，必须详细分析机械加工工艺技术误差来源，为误差控制奠定基础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。例如，加工渐开线齿轮用的齿轮滚刀，为使滚刀制造方便，采用了阿基米德基本蜗杆或法向直廓基本蜗杆代替渐开线基本蜗杆，使齿轮渐开线齿形产生了误差。又如车削模数蜗杆时，由于蜗杆的螺距等于蜗轮的周节（即mπ），其中m是模数，而π是一个无理数，但是车床的配换齿轮的齿数是有限的，选择配换齿轮时只能将π化为近似的分数值（π=）计算，这就将引起刀具对于工件成形运动（螺旋运动）的不准确，造成螺距误差。工艺系统的几何误差由于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。工艺系统几何误差只与工艺系统各环节的几何要素有关。工艺系统受力变形引起的误差工艺系统在切削力、夹紧力、重力和惯性力等作用下会产生变形，从而破坏了已调整好的工艺系统各组成部分的相互位置关系，导致加工误差的产生，并影响加工过程的稳定性。工艺系统受热变形引起的误差在加工过程中，由于受切削热、摩擦热以及工作场地周围热源的影响，工艺系统的温度会产生复杂的变化。在各种热源的作用下，工艺系统会发生变形，导致改变系统中各组成部分的正确相对位置，导致加工误差的产生。工件内应力引起的加工误差内应力是工件自身的误差因素。工件冷热加工后会产生一定的内应力。通常情况下内应力处于平衡状态，但对具有内应力的工件进行加工时，工件原有的内应力平衡状态被破坏，从而使工件产生变形。、定位误差在利用机床进行产品加工时，往往需要选择该产品上的某一几何要素作为定位基准。然而，受到人为操作或零件自身因素的影响，很容易导致基准定位不准确，为后期机械加工造成负面影响。通常来说，在机械加工阶段所产生的定位误差主要分为两大类：定位参照误差和基准不重合误差。、定位参照误差使用数控机床进行机械加工时，工件是以计算机上的数字模型为基准，通过程序控制指令进行复制加工。然而，如果数字模型与待加工工件之间的定位参照存在明显误差，就会导致后期出现配合间隙，所加工出来的工件与模型之间存在较大差距，难以满足实际使用需求，造成材料浪费。、基准不重合误差除了参照计算机数字模型进行工件加工外，还可利用已有的实际工件进行工件加工复制。在加工之前，需要将标准件与加工模板对齐，保证两者之间的基准重合。然而，由于加工过程中会产生机床振动，导致两者之间的基准出现偏差，如果不能及时进行基准调整，后期加工出来的工件往往会出现变形等问题。、机床制造误差根据机床制造误差的产生来源，可将其分为三类：传动链误差、导轨误差和主轴回转误差。、传动链误差机床传动链的传动来自位于机床两端的传动滚筒引导。由于两端滚筒存在一定的水平高度差，因此在相对运动阶段就会产生传动误差。通常来说，这种传动误差并不会直接影响机床工件的加工精度。然而，由于机床自身装配和结构特点的制约，传动链在运动过程中，还会使得机床其他构件发生同步运动，有可能对机床工件的加工精度造成负面影响。、导轨误差机床导轨除了用于固定工件外，还能够为工件基准位置的确定提供参考依据。然而，随着机床使用年限的增长，导轨表面磨损、不均匀等问题也会逐渐突显，如果仍以导轨作为衡量基准，必然会产生误差。、主轴回转误差导致主轴回转误差的因素较多，除了轴承自身磨损、老化外，还有在加工阶段出现的同轴转速误差、主轴绕素误差，以及回转误差等。由于主轴在机械加工中发挥主要作用，因此其一旦出现回转误差，将直接影响零件加工精度。、工具几何误差除了上述必要加工设备外，在进行机械加工时，还需应用到各类辅助工具，如果工具选用不合理，或是工具本身存在一定问题，也有可能导致机械加工过程中出现误差。以夹具为例，其主要作用是将被加工模板固定在机床上，其产生的几何误差主要体现在两方面：一是夹具在长期使用过程中，出现磨损或松动，导致工件固定不稳，那么后期加工就容易出现工件位移，造成加工误差;二是夹具的加工位置出现偏差。以刀具为例，其作为一种易耗材料，在工件加工过程中必然会出现一定磨损。磨损到一定程度后，在预定的加工时间内就难以取得预期的加工效果，使得工件尺寸、加工进度等都无法达到标准要求。除了刀具精度以外，刀具种类的选择、刀具尺寸的选用等，也会成为影响机械加工工艺的重要因素。第三章机械加工工艺技术误差控制、误差补偿法误差虽然不可避免，但可通过人为参数修改和机械调整实现误差补偿，达到误差控制的目的。实施该方法的前提条件是机械加工中的误差可见，即在进行加工之前，相关设备管理人员能够清晰了解造成工件加工误差的直接原因，从而以此为出发点，有针对性地采用误差补偿措施。例如，在制作数控机床上的滚珠丝杠时，考虑到其后期会因频繁操作出现磨损，导致其螺距减小，因此在装配时预加了一拉伸力，间接增长了其螺距，从而能够有效避免上述问题。、直接减小误差法对于一些单独工件，往往不适宜采取误差补偿法。对于这些一次性加工完成的工件来说，其误差的产生主要来源于加工硬件的精度。因此对于此类问题，首先需分析影响工件误差的决定性因素，随后采取直接减小误差法。直接减小误差法的应用优势主要体现在以下两方面：首先，极大简化了机械加工流程。与其他几类误差处理方法相比，直接减小误差法不需在后期进行设备调整和器具更换，因此极大提升了机械加工效率;其次，误差处理效果好。直接减小误差法的目的是从机械加工的源头上进行误差防控，从而避免后续加工过程中不可控因素的发生。、误差分组法在机械加工工艺过程中，有时会出现下列问题：虽然其中一个工序的工艺能力充足、加工精度稳定，但在上一工序对半成品的加工时，由于精度太低，引起复映误差或定位误差过多，从而难以保证精度。若要求提供上一工序加工精度或毛坯精度，通常不是经济合理的做法。这时可采用误差分组法，将半成品或毛坯尺寸按照误差大小分成若干组，每组毛坯误差就会相应缩小。尔后，调整工件与刀具的相对位置，或调整定位元件，以缩小整批工件尺寸分布范围。误差分组法的优点在于能够及时发现并修改误差。一旦在工件加工过程中出现明显误差，只能终止加工过程，影响整个工件的加工效率。误差分组法可在加工过程中实现误差分化，从而确保机械加工的持续性和经济性。、减小机械加工中的直接误差为了有效地减小机械加工中的直接误差，需要充分地考虑到在加工过程中有可能发生的误差，并做出相应的预防措施。在通常情况下降低工艺技术误差的普遍方法便是重视加工工艺的每一个环节，从施工前到施工结束密切关注，一旦发生误差便及时予以修补与改善。比如说，当需要磨削薄片类型的零件的两个面的时候，首先应该使用环氧树脂粘强剂将原件粘到光滑的平板之上，再把原件与平板一起放在磁力吸盘上，将断面打磨平滑以后再将原件从平板上取下来，最后再以打磨光滑的面为基准面，然后继续打磨另一面，如此便能够使得打磨出来的薄片具有比较强的刚度，不会轻易发生变形。、填补和补偿误差在对机械零件进行加工的过程中总有一些误差是无法彻底避免的，然而，我们却可以通过使用误差填补法来尽可能地去降低这些误差。所谓误差填补法，总结起来便是首先对原始误差产生的原因进行充分的分析与研究，在通过适当增加材料的方法来填补与补偿有可能产生的误差，最终实现有效降低零件加工误差的目标。比如说，为了能够有效地填补机床的误差，我们可以适当减少机床丝杆之间螺旋的距离，并且在进行装配的时候通过补偿预加拉伸力而填补机床的误差。、减少温度变形冷却液可以通过降低工件的局部温度，从而降低工件的变形，是目前控制温度变形的重要方法。冷却液可能够用到道具的温度变形控制层面，从而使得道具的热量能够非常迅速地散去，以减少因切割而产生的摩擦热。我们还可以通过润滑剂来来有效地减少机床与热源之间的联系，进而降低产热，然而，从散热的角度来