《机械加工精度》课件

机械加工精度课程导入机械加工的重要性机械加工是现代工业生产的基础，是制造各种机械设备、工具、零件的关键工艺。加工精度与产品质量机械加工精度直接影响产品的性能、可靠性和使用寿命。精准控制掌握机械加工精度，能有效提高生产效率，降低生产成本，提升产品竞争力。机械加工的定义材料去除使用工具对工件进行切削，去除多余的材料以达到所需的形状和尺寸。形状改变通过切削、磨削等工艺改变工件的表面形状，获得所需的轮廓和精度。尺寸控制控制工件的尺寸和公差，以满足设计要求和功能需求。机械加工的重要性产品质量基础机械加工是制造业的基础，它直接影响产品的质量和性能。精确的加工工艺保证了产品尺寸、形状、表面质量等符合设计要求。科技进步的支撑机械加工技术的发展推动着科技进步。高精度、高效率的加工工艺是制造先进设备和产品的关键。经济效益的保障高效、高质量的机械加工工艺可以降低生产成本，提高产品竞争力，带来显著的经济效益。本课程的学习目标理解加工精度深入理解机械加工精度的定义、影响因素和控制方法。掌握公差体系熟悉尺寸公差、几何公差和表面粗糙度的概念和表示方法。应用测量技术掌握常见的测量仪器和方法，并能进行精确测量。提高加工精度学习工艺优化、检测手段和精度保证体系，提升加工精度。2.机械加工的基本概念机械加工是指通过切削、磨削、研磨等方式改变工件形状、尺寸和表面质量的加工过程。尺寸精度指工件实际尺寸与设计尺寸之间的偏差程度。形状精度指工件实际形状与设计形状之间的偏差程度。位置精度指工件各部分之间的相对位置精度。表面粗糙度指工件表面微观几何形状的粗糙程度。精度的定义实际尺寸实际加工出来的零件尺寸理论尺寸设计图纸上标注的尺寸误差实际尺寸与理论尺寸之间的偏差影响精度的因素材料因素材料的硬度、韧性、可加工性等影响加工精度。刀具因素刀具的几何形状、磨损程度、切削速度等影响加工精度。工件因素工件的尺寸、形状、夹紧方式等影响加工精度。机床因素机床的精度、稳定性、热变形等影响加工精度。机械加工制程的误差来源刀具磨损刀具在加工过程中会逐渐磨损，导致尺寸精度降低。夹具误差夹具的精度直接影响工件的定位精度，进而影响加工精度。热变形加工过程中产生的热量会导致工件变形，影响尺寸精度。3.尺寸公差及表示方法概念尺寸公差是指零件实际尺寸允许的偏差范围。它是在设计和制造过程中允许的尺寸波动，以确保零件的尺寸在一定范围内，满足功能和性能要求。表示方法尺寸公差通常用符号表示，例如±0.05mm，表示尺寸允许偏差范围为±0.05mm。公差还可以用符号表示，例如IT7，表示公差等级为IT7。尺寸公差的概念尺寸公差是指允许零件尺寸的偏差范围，即零件实际尺寸允许偏离其理论尺寸的程度。公差以正负偏差的形式表示，例如±0.1mm，表示零件实际尺寸可以比理论尺寸大0.1mm或小0.1mm。公差的大小取决于零件的功能要求和制造工艺水平，公差越小，零件的精度越高，成本也越高。公差的表示方法符号表示法使用符号±、+或-来表示公差。例如：20±0.1表示尺寸在19.9到20.1之间。数值表示法直接用数值表示公差。例如：20（0.1）表示尺寸在19.9到20.1之间。公差的计算方法1基础尺寸确定要加工零件的尺寸，这是公差计算的基础。例如，如果要加工一个直径为10毫米的孔，则基础尺寸为10毫米。2公差值根据设计要求和加工精度确定公差值。例如，公差值可以是+0.05毫米，表示零件的尺寸允许在10毫米的基础尺寸上增加或减少0.05毫米。3计算公式根据基础尺寸和公差值，计算出允许的尺寸范围。例如，如果基础尺寸为10毫米，公差值为+0.05毫米，则允许的尺寸范围为9.95毫米到10.05毫米。几何公差及其表示概念几何公差是指零件的实际形状、位置和方向与理想形状、位置和方向之间的允许偏差。重要性几何公差是保证零件之间的相互配合，保证产品的功能和性能的关键因素。几何公差的概念1尺寸公差的局限性尺寸公差仅能控制零件的尺寸大小，无法完全保证零件的实际形状和位置精度。2几何公差的定义几何公差是指允许零件的实际形状、位置、方向和轮廓等几何要素在理想尺寸或形状上的允许偏差范围。3几何公差的意义几何公差可以有效控制零件的实际几何形状和位置精度，确保零件的互换性、装配性和功能性。几何公差的类型1形状公差指零件表面形状的允许偏差范围，例如圆度、直线度、平面度等。2位置公差指零件表面相对于基准面的允许偏差范围，例如同轴度、平行度、垂直度等。3方向公差指零件表面方向的允许偏差范围，例如角度公差、倾斜度等。4尺寸公差指零件尺寸的允许偏差范围，例如长度、直径、高度等。几何公差的表示方法平行度表示两个表面或轴线之间的平行程度垂直度表示一个表面或轴线与另一个表面或轴线之间的垂直程度平面度表示一个表面平坦的程度表面粗糙度及其测量概念表面粗糙度反映了机械加工表面微观几何形状的特征，它决定了产品的性能和使用寿命。参数常用的表面粗糙度参数包括Ra、Rz、Ry等，它们分别代表平均粗糙度、最大轮廓高度和十点平均粗糙度。表面粗糙度的概念指机械加工后工件表面微观几何形状的复杂程度。反映了表面微观不平度的程度，由加工方法、刀具磨损、切削参数等因素影响。表面粗糙度直接影响工件的性能，如摩擦磨损、疲劳强度、密封性等。表面粗糙度的参数Ra算术平均偏差，代表表面粗糙度的平均值。Rz十点平均粗糙度，反映表面粗糙度的最大高度。Ry轮廓最大高度，反映表面粗糙度的峰谷高度差。Rt轮廓总高度，反映表面粗糙度的峰谷高度差。表面粗糙度的测量方法接触式测量利用触针探头扫描零件表面，通过测量触针的起伏来获得表面粗糙度参数。非接触式测量利用光学、电磁或超声波等方法，通过分析反射光、磁场或声波的变化来测量表面粗糙度。数字化测量使用三维扫描仪等设备，获取零件表面的三维数据，然后通过软件进行分析，得出表面粗糙度参数。6.机床工艺及其精度机床种类铣床、车床、磨床、镗床、钻床、数控机床等工艺特点切削加工、磨削加工、电火花加工等常见机床类型及工艺特点车床主要用于加工旋转工件的外部圆柱面、圆锥面、端面和螺纹等。铣床主要用于加工平面、沟槽、齿轮、螺纹等，可进行多面加工。磨床主要用于加工工件的表面，获得高精度和光洁度。钻床主要用于在工件上钻孔，也可用于扩孔、铰孔等。机床精度的影响因素主轴精度主轴是机床的核心部件，其精度直接影响加工件的精度。导轨精度导轨精度影响刀具的运动轨迹，进而影响加工件的尺寸精度和形状精度。刀具精度刀具的几何形状、尺寸和磨损状态都会影响加工件的精度。机床振动机床振动会导致加工件的尺寸精度和表面粗糙度下降。机床精度的测试方法1静态测试测量机床在静止状态下的精度参数2动态测试测量机床在运动状态下的精度参数3综合测试结合静态和动态测试，评估机床的整体精度精密测量技术测量仪器的种类长度测量仪器、角度测量仪器、形状测量仪器、表面粗糙度测量仪器等。常见测量方法及应用长度测量、角度测量、形状测量、表面粗糙度测量、轮廓测量等。测量仪器的种类长度测量仪器卡尺、游标卡尺、千分尺等角度测量仪器角度尺、分度头、万能角度尺等表面粗糙度测量仪器轮廓仪、表面粗糙度仪等光学测量仪器显微镜、投影仪等常见测量方法及应用1长度测量卡尺、游标卡尺、千分尺等工具用于测量零件的长度、直径、厚度等参数。2角度测量角度尺、万能角度尺、光学分度头等用于测量零件的倾斜角度、对称性等参数。3表面粗糙度测量轮廓仪、表面粗糙度仪等用于测量零件表面粗糙度、表面纹理等参数。4形位公差测量三坐标测量机、投影仪等用于测量零件的形状、位置、尺寸等参数。测量误差的来源及控制仪器误差仪器本身的精度、校准误差、磨损等都会导致测量误差。操作误差操作人员的熟练程度、读数误差、环境因素等也会影响测量结果的准确性。工件误差工件的形状、尺寸、表面粗糙度等因素也会导致测量误差。环境误差温度、湿度、振动等环境因素也会影响测量精度。机械加工精度的提高1工艺优化优化加工工艺，选择合适的刀具和切削参数，提高机床精度和稳定性，减少加工误差。2测量和检测使用先进的测量仪器和检测方法，实时监控加工过程，及时发现和纠正误差，确保加工精度。3精度保证体系建立完善的精度保证体系，包括工艺标准、检测标准、人员培训和管理制度，确保加工精度稳定和可控。工艺优化工艺参数选择最佳的切削速度、进给量、切深和刀具等参数，以获得最佳的加工精度和效率。刀具选择根据加工材料和精度要求选择合适的刀具，并确保刀具锋利和磨损程度符合要求。工序安排合理安排加工工序，确保各个工序之间衔接顺畅，避免出现累积误差。测量和检测1精密测量仪器使用精密测量仪器，如三坐标测量机和光学投影仪，确保零件尺寸和几何形状的准确性。2检测方法采用各种检测方法，如尺寸测量、形位公差测量和表面粗糙度测量，确保零件符合设计要求。3数据分析对测量数据进行分析，识别误差来源，并制定相应的改进措施。精度保证体系工艺控制严格控制加工工艺参数，确保加工过程的稳定性和可重复性。如刀具选择、切削速度、进给量等。测量和检测采用精密测量仪器对加工过程进行实时监测和检验，及时发现问题并进行调整。质量管理体系建立健全的质量管理体系，对加工过程进行全方位管理，确保产品质量符合要求。课程小结本课程系统地讲解了机械加工精度的基本概念、尺寸公差、几何公差、表面粗糙度、机床精度、精密测量技术以及提高加工精度的措施。本课程重点内容回顾机械加工精度定义机械加工精度是指加工零件的实际尺寸、形状和位置与其理想尺寸、形状和位置之间的符合程度。影响精度因素影响机械加工精度的因素包括：机床精度、刀具磨损、工件材料、加工工艺和操作人员的技能等。几何公差及表示方法几何公差用于控制零件的形状、方向、位置和轮廓等几何要素，并通过符号和数值表示。