零件加工精度获得方法

零件加工精度获得方法第1页，课件共72页，创作于2023年2月零件机械加工精度精度概念和获得精度的方法影响加工精度的因素加工误差的分析与控制工件的安装与夹具第2页，课件共72页，创作于2023年2月一.加工精度的概念加工精度：零件经过加工后几何参数（尺寸、几何形状以及相互位置等参数）的实际值与理想值的符合程度加工误差：零件经过加工后的几何参数（尺寸、几何形状以及相互位置等参数）的实际值与理想值的偏离程度加工精度在数值上通过加工误差的大小来表示；精度和误差是对同一问题的两种不同的说法：精度越高，误差越小；精度越低，误差越大。第3页，课件共72页，创作于2023年2月加工精度的内容零件的几何参数包括几何形状、尺寸和相互位置三个方面加工精度包括：尺寸精度：限制加工表面与其基准间尺寸误差不超过一定的范围；几何形状精度：限制加工表面宏观几何形状误差，如圆度、圆柱度、平面度、直线度相互位置精度：限制加工表面与其基准间的相互位置误差，如平行度、垂直度、同轴度、位置度等。第4页，课件共72页，创作于2023年2月二.满足加工精度的方法方法一：试切法工人在每一工步或走刀前进行对刀，然后切出一小段，测量其尺寸是否合适，如不合适，调整刀具的位置，再试切一小段，直到达到尺寸要求后才加工这一尺寸的全部表面。生产率低、对工人要求高用于单件小批生产第5页，课件共72页，创作于2023年2月二.满足加工精度的方法方法二：调整法先按规定尺寸调整好机床、夹具、刀具和工件的相对位置及进给行程，从而保证在加工时自动获得尺寸。调整法加工时，不再进行试切，生产率大大提高，但精度低些，主要决定于机床、夹具的精度和调整误差调整法可分为静调整法和动调整法两种第6页，课件共72页，创作于2023年2月二.满足加工精度的方法静调整法：样件法在不切削的情况下，用对刀块或样件来调整刀具的位置镗床上，用对刀块来调整镗刀的位置，以保证镗孔的直径尺寸；铣床上，用对刀块来调整刀具的位置，保证工件的高度尺寸；车床上，用行程档块来调整尺寸，保证车削的长度。第7页，课件共72页，创作于2023年2月二.满足加工精度的方法动调整法：尺寸调整法按试切零件进行调整，直接测量试切零件的尺寸，可以试切一件或一组零件（２－１５件），所有试切零件合格，即调整完毕，可以进行加工。用于大批量生产考虑了加工过程中的影响因素，精度比静调整法高。第8页，课件共72页，创作于2023年2月二.满足加工精度的方法方法三：尺寸刀具法尺寸刀具法大多利用定尺寸的孔加工刀具，如钻头、镗刀块、拉刀及铰刀等来加工孔。用成形刀具加工也属于尺寸刀具法零件精度由刀具来保证，生产率高；由于刀具磨损后尺寸就不能保证，因此成本较高，多用于大批量生产中。第9页，课件共72页，创作于2023年2月二.满足加工精度的方法方法四：主动测量法在加工过程中，边加工边测量加工尺寸，达到要求时，就立即停止加工精度高，质量稳定，生产率高数显主动测量值，数控切削运动第10页，课件共72页，创作于2023年2月三.机械加工误差的分类按是否被人们所掌握分：系统误差与随机误差系统误差加工过程中有一定规律、可用函数关系来表达的误差系统误差常值系统误差变值系统误差如由于铰刀直径较大，加工的孔直径也较大如刀具磨损以及热伸长所造成的工件尺寸误差。第11页，课件共72页，创作于2023年2月三.机械加工误差的分类随机误差加工过程中规律性不强，表现为噪声误差性质，符合统计规律如由于工件材质不均、毛坯尺寸形状差异而引起的误差第12页，课件共72页，创作于2023年2月三.机械加工误差的分类按是否与切削状态有关来分：静态误差和切削状态误差静态误差：工艺系统在不切削状态下所出现的误差，如机床的几何精度和传动精度；切削状态误差：工艺系统在切削状态下所出现的误差，如机床在切削时的受力变形和受热变形等。第13页，课件共72页，创作于2023年2月零件机械加工精度精度概念和获得精度的方法影响加工精度的因素加工误差的分析与控制工件的安装与夹具第14页，课件共72页，创作于2023年2月影响加工精度的因素从机械加工的全过程来分析影响加工精度的因素，包括机械加工采用的加工方法、工艺系统（机床、夹具、刀具及工件组成的系统）本身误差、切削过程可能产生的问题、工作环境、零件检验等第15页，课件共72页，创作于2023年2月影响加工精度的因素影响加工精度的主要因素：原理误差工艺系统的制造精度和磨损工艺系统的受力变形工艺系统的受热变形工艺系统调整误差工件安装夹紧误差度量误差第16页，课件共72页，创作于2023年2月1.原理误差由于采用了近似的加工运动或者近似的刀具廓轮而产生的。如车削模数螺纹，由于模数螺纹的导程t=πm，而π是一个无限小数，用交换齿轮来得到导程值时，就引入了原理误差成形铣刀加工齿轮，齿形形状是近似的，存在原理误差第17页，课件共72页，创作于2023年2月2.工艺系统的制造精度和磨损工艺系统中机床、刀具、夹具本身的制造精度及磨损对工件的加工精度有不同程度的影响。包括：机床的制造精度和磨损导轨误差主轴误差刀具的制造精度和尺寸磨损夹具的制造精度和磨损第18页，课件共72页，创作于2023年2月2.1机床的制造精度和磨损（1）导轨误差导轨是机床中确定主要部件相对位置的基准，也是运动的基准，它的各项误差直接影响被加工工件的精度机床导轨平直度与主轴轴线的平行度均影响加工表面的形状和尺寸精度第19页，课件共72页，创作于2023年2月若垂直面或水平面内，导轨不直则产生刀尖的位移量δz和δy，从而引起工件的尺寸误差δR和δR’第20页，课件共72页，创作于2023年2月在垂直面内导轨的弯曲对加工精度的影响很小，可以忽略不计；而在水平面内同样大小的导轨弯曲就不能忽视。第21页，课件共72页，创作于2023年2月2.1机床的制造精度和磨损（2）主轴误差机床主轴是工件或刀具的位置基准和运动基准，它的误差直接影响着工件的加工精度对主轴的要求，就是在运转的情况下能保持轴心线的位置稳定不变，即回转精度主轴的回转精度和主轴组件的制造精度（包括加工精度和装配精度）有关，而且还和受力后主轴的变形有关，并且在高速时，还要解决主轴轴承的散热问题。第22页，课件共72页，创作于2023年2月主轴轴颈的圆度误差、轴颈的同轴度误差、轴承本身的各种误差、轴承之间的同轴度误差、主轴的挠度和支承端面对轴颈轴线的垂直度误差等，主轴在每一瞬间回转轴心线的空间位置都是变动的，存在着回转误差主轴的回转误差可分为四种基本形式：纯径向跳动、纯角度摆动、纯轴向窜动和轴心漂移主轴误差即由主轴回转误差造成加工表面的圆度误差第23页，课件共72页，创作于2023年2月2.2刀具的制造精度和尺寸磨损一般的尺寸刀具如钻头、圆孔拉刀等，其制造精度将直接影响加工尺寸精度，刀具磨损后加工尺寸就会产生变化；一般的刀具如车刀、立铣刀等，其制造精度不会影响加工尺寸，主要靠刀具位置的调整（即对刀）来保证。但尺寸磨损将对加工精度产生影响第24页，课件共72页，创作于2023年2月2.3夹具的制造精度和磨损夹具的制造精度主要表现在定位元件、对刀装置和导向元件等本身的精度以及它们之间的相对位置精度。定位元件确定了工件与夹具之间的相对位置对刀装置和导向元件确定了刀具与夹具之间的相对位置通过夹具就间接确定了工件和刀具之间的相对位置，从而保证了加工精度夹具中定位元件、对刀装置和导向元件的磨损会直接影响加工精度(位置精度)第25页，课件共72页，创作于2023年2月3.工艺系统受力变形—3.1刚度刚度的概念用来表征物体受力后抵抗受力变形的能力物体在受力方向上产生单位弹性变形所需的力称为刚度第26页，课件共72页，创作于2023年2月瞬时刚度：物体在受力方向上某一时刻的力变化与该方向上产生的变形变化量的比值柔度：物体受单位力时在受力方向的变形，是刚度的倒数。第27页，课件共72页，创作于2023年2月在工艺系统中，往往一个方向的力同时产生几个方向的变形，因此工艺系统的变形具有复合性第28页，课件共72页，创作于2023年2月工艺系统的刚度及其组成整个工艺系统的刚度决定于机床、刀具、工件及夹具的刚度，工艺系统的受力变形等于机床、刀具、工件及夹具的受力变形之和。影响系统刚度的主要因素包括：接触变形、刚性差的元件、连接件的预紧力、摩擦力、间隙等等。工艺系统刚度越高，加工精度越高。第29页，课件共72页，创作于2023年2月3.2切削力对加工精度的影响误差复映就是指由于切削力和系统刚度的原因，加工表面的原始形状误差将以缩小的比例复映到已加工工件表面第30页，课件共72页，创作于2023年2月第31页，课件共72页，创作于2023年2月比值ε=Δ1/Δ0称为误差复映系数，显然它是小于1的，误差复映系数越小，则系统刚度值越高。当工件经n次走刀后，其径向截面形状精度可用总的误差复映系数来表示：如果每次走刀所用刀具和切削用量等都相同，忽略K系统的变化，则各次走刀的εi相等，则：

n为走刀次数第32页，课件共72页，创作于2023年2月走刀次数（或工步次数）越多，总的误差复映系数越小，零件形状精度越高系统刚度越好，加工精度越高切削深度值的大小并不影响误差复映系数值，因为误差复映系数只与切削深度的差值有关，因此切削深度的大小并不影响横向截面的形状精度，但会影响切削力的大小，影响工艺系统的受力变形，从而影响工件的横向截面的尺寸精度可以根据零件所要求的形状精度和毛坯的情况来选择工艺系统刚度及走刀次数第33页，课件共72页，创作于2023年2月3.3传动力对加工精度的影响加工轴类零件时，往往用顶尖孔定位，通过装在主轴上的拨盘、传动销夹盘使工件回转，使工件回转的力称为传动力。在拨盘转动过程中，传动力F与切削分为Fy有时同向，有时反向，有时成某一角度，因此传动力的方向是变化的。当F与Fy方向相同时，切削深度将减小；当两者方向相反时，切削深度将增加。由于切削力不等，变形各异，因而引起加工误差。第34页，课件共72页，创作于2023年2月3.4惯性力对加工精度的影响高速回转零件的不平衡会产生离心力，离心力在零件回转过程中不断改变方向。当离心力与切削分力Fy同向时，减小了实际切削深度；反向时，增加了实际切削深度，从而引起工艺系统的受力变形的变化，产生加工误差。第35页，课件共72页，创作于2023年2月3.5夹紧力对加工精度的影响对于刚度比较差的零件，在加工时由于夹紧力安排不当使零件产生弹性变形。加工完毕后，卸下工件，这时弹性恢复，从而造成形状误差。第36页，课件共72页，创作于2023年2月3.6重力对加工精度的影响在加工中，由于机床部件或工件产生移动，其重力作用点变化而产生弹性变形，从而影响加工精度。第37页，课件共72页，创作于2023年2月提高工艺系统刚度的措施提高机床构件自身刚度提高工件安装时的刚度提高加工时刀具的刚度提高机床配合零件表面质量减少接触面，提高接触刚度加预紧力，使之产生预变形，提高接触刚度第38页，课件共72页，创作于2023年2月4.工艺系统受热变形工艺系统受热变形的主要内容刀具的热变形工件的热变形机床的热变形减小热变形对加工精度影响的措施减小并隔离热源研究机床的热补偿稳定机床温度场分布（达到热平衡后再工作）控制环境温度第39页，课件共72页，创作于2023年2月5.工艺系统调整误差加工中需要调整，由于调整不可能绝对准确，从而带来一项原始误差即调整误差试切法调整：度量误差：测量不准加工余量：最小切削深度微进给误差：进给机构的爬行现象定程机构的调整：机构的制造精度、使用配合精度、元器件的灵敏度按样件调整：样件本身的误差、对刀误差第40页，课件共72页，创作于2023年2月6.工件安装夹紧误差安装：定位+夹紧定位：把工件安放在机床工作台上或夹具中，使它和刀具之间有相对正确的位置夹紧：工件定位后，将工件固定，使其在加工过程中保持定位位置不变工件安装夹紧误差：定位误差、夹紧误差第41页，课件共72页，创作于2023年2月7.度量误差零件在加工时或加工后进行度量，总会产生度量误差，影响加工精度造成度量误差的因素度量方法和度量仪器的选择测量力引起的变形误差：接触测量度量环境的影响：温度、洁净度读数误差第42页，课件共72页，创作于2023年2月零件机械加工精度精度概念和获得精度的方法影响加工精度的因素加工误差的分析与控制工件的安装与夹具第43页，课件共72页，创作于2023年2月1.分布曲线法第44页，课件共72页，创作于2023年2月直方图第45页，课件共72页，创作于2023年2月第46页，课件共72页，创作于2023年2月正态分布第47页，课件共72页，创作于2023年2月正态分布曲线的特点曲线对称于X平均值线曲线两端与x轴相交于无穷远曲线下与x轴之间所包含的面积是1，在对称轴的±3σ范围内所包含的面积为99.73%。曲线下与x轴之间所包含的面积表示了某一尺寸范围零件出现的概率。由于曲线两端与x轴交于无需穷远，因此要达到100%的概率是不可能的，所以以±3σ范围代表全部零件第48页，课件共72页，创作于2023年2月利用分布曲线研究加工精度正态分布曲线的形状决定于均方差σ，σ越大，分布曲线越平坦，尺寸分布范围比较大，尺寸比较分散，加工方法的加工精度较低。因此可用σ值的大小来比较各种加工方法和加工设备的精度工艺能力系数：将零件加工尺寸的公差T和实际分布曲线的尺寸分布范围6σ联系起来，T表示加工所要达到的公差带宽度，6σ则表示实际上所能达到的公差带宽度，两者的比值称为工艺能力系数。第49页，课件共72页，创作于2023年2月工艺能力系数工艺能力系数Cp表示了工艺能力的大小，表示某种加工方法和加工设备能否胜任零件所有要求精度的程度Cp>1——表示零件合格的概率趋近于1Cp>>1——表示所用加工方法精度过高，造成浪费Cp=1——表示加工能力有些勉强，遇到外来因素或随机因素影响，就会产生不合格品Cp<1——加工能力不足，加工精度不能满足要求，一定要改进第50页，课件共72页，创作于2023年2月2.点图法在大批量生产中，为能掌握加工过程中精度的变化趋势，多采用定时抽检的办法若每隔一段时间（如1小时）抽检m个零件(2-15)，将这m个零件检查后算出其算术平均值，画在尺寸——时间图上，这样依次画出一系列的点，就成为点图利用点图，可以看出在整个加工过程中，小组平均值和极差（小组最大值与最小值之差）变化的情况，即精度发展趋向。第51页，课件共72页，创作于2023年2月第52页，课件共72页，创作于2023年2月其它分析法相关分析法：分析某些因素之间是否关联；因果分析法：出现质量问题，分析产生原因

如镗孔尺寸有锥度误差的因果分析图：第53页，课件共72页，创作于2023年2月零件机械加工精度精度概念和获得精度的方法影响加工精度的因素加工误差的分析与控制工件的安装与夹具第54页，课件共72页，创作于2023年2月安装的概念定位：把工件安放在机床工作台上或夹具中，使它和刀具之间有相对正确的位置夹紧：工件定位后，将工件固定，使其在加工过程中保持定位位置不变第55页，课件共72页，创作于2023年2月工件在机床或夹具上的三种安装方式直接找正安装：工件的定位过程由操作工人直接在机床上利用千分表、划线盘等工具，找正某些有相互位置要求的表面，然后夹紧工件。应用场合生产效率低，一般用于单件小批生产精度要求特别高的情况第56页，课件共72页，创作于2023年2月划线找正安装：按图纸要求在工件表面上，划出位置线以及加工线和找正线，安装工件时，先在机床上按找正线找正工件的位置，然后夹紧工件。应用场合适用于单件小批生产精度较低的铸件粗加工工序第57页，课件共72页，创作于2023年2月夹具安装：采用夹具安装，保证加工精度并提高生产率。直接由夹具来保证工件在机床上的正确位置，并在夹具上直接夹紧工件。应用场合成批生产大批量生产第58页，课件共72页，创作于2023年2月夹具安装与机械加工夹具安装是最常用的零件安装方法，其过程如下：根据加工工序精度要求，确定定位方案和夹紧方案；设计夹具；将夹具安装在机床上；采用试切法或对刀块，调整好定位元件与刀具的相对位置；将工件装入夹具，进行加工。第59页，课件共72页，创作于2023年2月夹具的定义机床夹具是将工件进行定位、夹紧，将刀具进行导向或对刀，以保证工件和刀具间的相对运动关系的附加装置，简称夹具。将刀具在机床上进行定位、夹紧的装置，称为辅助工具F虎钳－简单的夹具F1第60页，课件共72页，创作于2023年2月夹具的组成定位元件：起定位作用，保证工件相对于夹具的位置，可用六点定位原理来分析其所限制的自由度；夹紧装置：将工件夹紧，以保证在加工时保持所限制的自由度。根据动力源的不同，可分为手动、气动、液压和电动等夹紧方式导向元件和对刀装置：用来保证刀具相对于夹具的位置。连接元件：用来保证夹具和机床工作台之间的相对位置夹具体：将上述部件有机地连成一体的基础部件第61页，课件共72页，创作于2023年2月夹具的分类通用夹具：与通有机床配套，作为通用机床的附件，如三爪卡盘、四爪卡盘、虎钳、分度头和转台等；专用夹具：根据零件工艺过程中某工序的要求专门设计的夹具。此夹具只为该零件用，一般都是成批和大量生产中所需，数量也比较大。成组夹具：适用于一组零件的夹具，一般都是同类零件组合夹具：由许多标准件组合而成，可根据零件加工工序的需要拼装，用完后再拆卸，可用于单件小批生产随行夹具：用于自动线上，工件安装在随行夹具上，随行夹具由运输装置送往各机床，并在机床夹具或机床工作台上进行定位夹紧第62页，课件共72页，创作于2023年2月工件在夹具中加工时加工误差的组成加工误差由三个部分组成安装误差：工件在夹具中的定位和夹紧误差对定误差：刀具相对夹具的位置误差，夹具相对机床的位置误差加工过程误差：加工方法的原理误差、工艺系统的受力变形、工艺系统的受热变形、工艺系统各组成部分的静精度和磨损等。第63页，课件共72页，创作于2023年2月工件在夹具中加工时加工误差加工误差安装误差对定误差加工过程误差对刀误差位置误差定位误差夹紧误差定位基准位移误差定位基准与设计基准不重合误差零件定位基准不准确夹具定位元件不准确第64页，课件共72页，创作于2023年2月误差值的估算一般夹具的制造精度，其误差值对该零件尺寸公差值的1/3—1/5；其中安装误差和对定误差都是与夹具有关的误差，一般约占整个加工误差的三分之一；第65页，课件共72页，创作于2023年2月定位误差分析依据加工误差=安装误差+对定误差+加工过程误差满足精度要求：加工误差≤零件公差

安装误差=(加工误差)/3≤零件公差/3安装误差=（定位误差+夹紧误差）≈定位误差

定位误差≤零件公差/3第66页，课件共72页，创作于2023年2月零件机械加工精度精度概念和获得精度的方法影响加工精度的因素加工误差的分析与控制工件的安装与夹具小结第67页，课件共72页，创作于2023年2月影响尺寸精度的因素与控制方法影响因素消除途径试切法试切测量误差合理选择量具，控制测量条件微量进给误差提高进给机构刚度，减小磨擦微薄切削层的极限厚度选用钝圆半径小的刀具调整法定位机构的重复定位误差提高定位机构刚度和重复定位精度抽样误差提高一批工件尺寸分布中心的准确性刀具尺寸磨损及时更换刀具样件误差，对刀块误差提高样件制造精度、安装精度装夹误差定位基准选择，元件制造精度工艺系统热变形调整尺寸，热平衡后调整加工尺寸刀具法刀具尺寸误差提高刀具的尺寸精度刀具的磨损提高耐磨性刀具的安装误差提高位置精度刀具的热变形使用冷却液自控法控制系统的灵敏度提高检测精度、重复定位精度等第68页，课件共72页，创作于2023年2月影响形状精度的因素方法影响因素消除途径轨迹法主轴回转误差提高主轴的回转精度机床导轨的导向误差提高导轨的精度成形运动间几何关系提高机床几何精度成形法成形运动本身的误差刀具制造误差、安装误差提高刀具制造精度、安装精度、耐磨性成形运动间的速比关系误差缩短传动链、提高元件制造精度展成法主轴回转、工作台位置误差合理选择机床速比误差缩短传动链，提高精度刀具制造、刃磨、安装误差按要求选择、重磨、安装刀具第69页，课件共72页，创作于2023年2月影响形状精度的共同因素影响因素消除途径工艺系统的热变形机床热变形破坏机床静态几何精度用补偿法均衡温度场，减少热变形；合理安排床头箱、修整器等定位点位置，减小热变形的影响；进行空运转或局部加工热，保持工艺系统热平衡；改善磨擦特性，减小发热工件受热变形时加工，冷却到室温后出现形状误差进行充分有效的冷却；选择适当的切削用量；