(完整版)機械加工精度

1、第七章 機械加工精度本章主要介紹以下內容：1 機械加工精度的基本概念2影響機械加工精度的因素3加工誤差的統(tǒng)計分析4提高加工精度的途徑課時分配：1 、 4，各0.5 學時，2、3 ，各 1.5 學時重點：影響機械加工精度的因素難點：加工誤差的統(tǒng)計分析隨著機器速度、負載的增高以及自動化生產的需要，對機器性能的要求也不斷提高，因此保證機器零件具有更高的加工精度也越顯得重要。我們在實際生產中經常遇到和需要解決的工藝問題，多數也是加工精度問題。研究機械加工精度的目的是研究加工系統(tǒng)中各種誤差的物理實質，掌握其變化的基本規(guī)律，分析工藝系統(tǒng)中各種誤差與加工精度之間的關系，尋求提高加工精度的途徑，以保征零件的機

2、械加工質量，機械加工精度是本課程的核心內容之一。本章討論的內容有機械加工精度的基本概念、影響加工精度的因素、加工誤差的綜合分析及提高加工精度的途徑四個方面。7.1 機械加工精度概述一、加工精度與加工誤差( 見 P194)1、加工精度是指零件加工后的實際幾何參數(尺寸、形狀和位置)與理想幾何參數的符合程度。 符合程度越高，加工精度越高。一般機械加工精度是在零件工作圖上給定的，其包括：1) 零件的尺寸精度：加工后零件的實際尺寸與零件理想尺寸相符的程度。2) 零件的形狀精度：加工后零件的實際形狀與零件理想形狀相符的程度。3) 零件的位置精度：加工后零件的實際位置與零件理想位置相符的程度。2、獲得加工

3、精度的方法：1) 試切法：即試切- 測量 - 再試切 - 直至測量結果達到圖紙給定要求的方法。2) 定尺寸刀具法：用刀具的相應尺寸來保證加工表面的尺寸。3) 調整法： 按零件規(guī)定的尺寸預先調整好刀具與工件的相對位置來保證加工表面尺寸的方法。3、加工誤差：實際加工不可能做得與理想零件完全一致，總會有大小不同的偏差，零件加工后的實際幾何參數對理想幾何參數的偏離程度，稱為 加工誤差。 加工誤差的大小表示了加工精度的高低。生產實際中用控制加工誤差的方法來保證加工精度。4、 誤差的敏感方向：加工誤差對加工精度影響最大的方向，為誤差的敏感方向。例如：車削外圓柱面，加工誤差敏感方向為外圓的直徑方向。(見P1

4、95圖7.2)二、加工經濟精度由于在加工過程中有很多因素影響加工精度，所以同一種加工方法在不同的工作條件下所能達到的精度是不同的。任何一種加工方法，只要精心操作，細心調整，并選用合適的切削參數進行加工，都能使加工精度得到較大的提高，但這樣會降低生產率，增加加工成本。加工誤差8與加工成本C成反比關系。某種加工方法的加工經濟精度不應理解為某一個確 定值，而應理解為一個范圍，在這個范圍內都可以說是經濟的。三、研究機械加工精度的方法 因素分析法和 統(tǒng)計分析法。 （見P194）因素分析法： 通過分析、計算或實驗、測試等方法，研究某一確定因素對加工精度的影響。一般不考慮其它因素的同時作用，主要是分析各項誤

5、差單獨的變化規(guī)律；統(tǒng)計分析法： 運用數理統(tǒng)計方法對生產中一批工件的實測結果進行數據處理，用以控制工藝過程的正常進行。主要是研究各項誤差綜合的變化規(guī)律，只適合于大批、大量的生產條件。四、原始誤差由 機床、夾具、刀具和 工件 組成的 機械加工工藝系統(tǒng)（簡稱工藝系統(tǒng)）會有各種各樣的誤差產生，這些誤差在各種不同的具體工作條件下都會以各種不同的方式（或擴大、或縮?。┓从碁楣ぜ募庸ふ`差。工藝系統(tǒng)中凡是能直接引起加工誤差的因素都稱為原始誤差。工藝系統(tǒng)的原始誤差主要有：1、加工前的誤差（原理誤差、調整誤差、工藝系統(tǒng)的幾何誤差、定位誤差）2、加工過程中的誤差（工藝系統(tǒng)的受力變形引起的加工誤差、工藝系統(tǒng)的受熱變

6、形引起的加工誤差）3、加工后的誤差（工件內應力重新分布引起的變形以及、測量誤差）等。7.2 影響加工誤差的因素 （一） 加工原理誤差：定義：由于采用近似的加工運動或近似的刀具輪廓所產生的加工誤差，為加工原理誤差。（ 1） 采用近似的刀具輪廓形狀：例如：模數銑刀銑齒輪。（2）采用近似的加工運動：例如：車削蝸桿時，由于蝸桿螺距Pg=Ttm而兀=3.1415926，是無理數，所以螺距值只能用近似值代替。因而，刀具與工件之間的螺旋軌跡是近似的加工運動。（ 二） 機床調整誤差： 機床調整：是指使刀具的切削刃與定位基準保持正確位置的過程。（1 ）進給機構的調整誤差：主要指進刀位置誤差；（2） 定位元件的位

7、置誤差：使工件與機床之間的位置不正確，而產生誤差；（3） 模板（或樣板）的制造誤差：使對刀不準確。（三） 裝夾誤差：定義：工件在裝夾過程中產生的誤差，為裝夾誤差。裝夾誤差包括定位誤差和夾緊誤差定位誤差是指一批工件采用調整法加工時因定位不正確而引起的尺寸或位置的最大變動量。定位誤差由基準不重合誤差和定位副制造不準確誤差造成。1、基準不重合誤差在零件圖上用來確定某一表面尺寸、位置所依據的基準稱為設計基準。在工序圖上用來確定本工序被加工表面加工后的尺寸、位置所依據的基準稱為工序基準。一般情況下，工序基準應與設計基準重合。在機床上對工件進行加工時，須選擇工件上若干幾何要素作為加工（或測量）時的定位基準

8、（或測量基準），如果所選用的定位基準（或測量基準）與設計基準不重合，就會產生基準不重合誤差?；鶞什恢睾险`差等于定位基準相對于設計基準在工序尺寸方向上的最大變動量?；鶞什恢睾险`差分析示例圖示零件，設 e 面已加工好，今在銑床上用調整法加工f 面和 g 面。 在加工 f 面時若選e 面為定位基準，則 f 面的設計基準和定位基準都是e 面， 基準重合，沒有基準不重合誤差，尺寸A的制造公差為Ta。加工g面時，定位基準有兩種不同的選擇方案，一種方案（方案I）加工時選用f 面作為定位基準，定位基準與設計基準重合，沒有基準不重合誤差，尺寸B的制造公差為Tb；但這種定位方式的夾具結構復雜，夾緊力的作用方向與銃

9、削力方向相反，不夠合理，操作也不方便。另一種方案（方案H）是選用 e面作為定位基準來加工 g面，此 時，工序尺寸C是直接得到的，尺寸B是間接得到的，由于定位基準e與設計基準f不重合 而給 g 面加工帶來的基準不重合誤差等于設計基準f 面相對于定位基準e 面在尺寸B 方向上TA。定位基準與設計基準不重合時所產生的基準不重合誤差，只有在采用調整法加工時才會產生，在試切法加工中不會產生。2、定位副制造不準確誤差工件在夾具中的正確位置是由夾具上的定位元件來確定的。夾具上的定位元件不可能按基本尺寸制造得絕對準確，它們的實際尺寸（或位置）都允許在分別規(guī)定的公差范圍內變動。同時，工件上的定位基準面也會有制造

10、誤差。工件定位面與夾具定位元件共同構成定位副，由于定位副制造得不準確和定位副間的配合間隙引起的工件最大位置變動量，稱為定位副制造不準確誤差。如圖所示工件的孔裝夾在水平放置的心軸上銃削平面，要求保證尺寸h,由于定位基準與設計基準重合，故無基準不重合誤差；但由于工件的定位基面（內孔D）和夾具定位元件（心軸d1） 皆有制造誤差，如果心軸制造得剛好為d1min， 而工件得內孔剛好為Dma（x 如圖示），當工件在水平放置得心軸上定位時，工件內孔與心軸在P 點接觸， 工件實際內孔中心的最大下移量 ab= （Dnax dimin） /2, ab就是定位副制造不準確而引起的誤差。基準不重合誤差的方向和定位副制

11、造不準確誤差的方向可能不相同，定位誤差取為基準不重合誤差和定位副制造不準確誤差的矢量和。（四）工藝系統(tǒng)集合誤差1、機床的幾何誤差加工中刀具相對于工件的成形運動一般都是通過機床完成的，因此， 工件的加工精度在很大程度上取決于機床的精度。機床制造誤差對工件加工精度影響較大的有：主軸回轉誤差、導軌誤差和傳動鏈誤差。機床的磨損將使機床工作精度下降。1）主軸回轉誤差（見P196）機床主軸是裝夾工件或刀具的基準，并將運動和動力傳給工件或刀具，主軸回轉誤差將直接影響被加工工件的精度。主軸回轉誤差是指主軸各瞬間的實際回轉軸線相對其平均回轉軸線的變動量。它可分解為 徑向圓跳動、 軸向竄動和 角度擺動三種基本形式

12、。產生主軸徑向回轉誤差的主要原因有：主軸幾段軸頸的同軸度誤差、軸承本身的各種誤差、軸承之間的同軸度誤差、主軸繞度等。但它們對主軸徑向回轉精度的影響大小隨加工方式的不同而不同。采用滑動軸承時主軸的徑向圓跳動譬如， 在采用滑動軸承結構為主軸的車床上車削外圓時，切削力 F 的作用方向可認為大體上時不變的，見上圖，在切削力F 的作用下，主軸頸以不同的部位和軸承內徑的某一固定部位相接觸，此時主軸頸的圓度誤差對主軸徑向回轉精度影響較大，而軸承內徑的圓度誤差對主軸徑向回轉精度的影響則不大；在鏜床上鏜孔時，由于切削力F 的作用方向隨著主軸的回轉而回轉，在切削力F 的作用下，主軸總是以其軸頸某一固定部位與軸承內

13、表面的不同部位接觸，因此， 軸承內表面的圓度誤差對主軸徑向回轉精度影響較大，而主軸頸圓度誤差的影響則不大。圖中的 8 d表示徑向跳動量。產生軸向竄動的主要原因是主軸軸肩端面和軸承承載端面對主軸回轉軸線有垂直度誤差。不同的加工方法，主軸回轉誤差所引起的的加工誤差也不同。主軸回轉誤差產生的加工誤差見P197表7.1。1）徑向跳動：影響工件圓度；2）軸向竄動：影響軸向尺寸，加工螺紋時影響螺距值；3 ） 角度擺動：影響圓柱度；提高主軸回轉精度的措施：主要是要消除軸承的間隙。適當提高主軸及箱體的制造精度，選用高精度的軸承，提高主軸部件的裝配精度，對高速主軸部件進行平衡，對滾動軸承進行預緊等，均可提高機床

14、主軸的回轉精度。2）導軌誤差（見P197）導軌是機床上確定各機床部件相對位置關系的基準，也是機床運動的基準。車床導軌的精度要求主要有以下三個方面：在水平面內的直線度；在垂直面內的直線度；前后導軌的平行度（扭曲）。a）導軌在水平面內的直線度誤差：臥式車床導軌在水平面內的直線度誤差i將直接反映在被加工工件表面的法線方向（加工誤差的敏感方向）上，對加工精度的影響最大。b）導軌在垂直平面內的直線度誤差 ：臥式車床導軌在垂直面內的直線度誤差 2可 引起被加工工件的形狀誤差和尺寸誤差。但4 2對加工精度的影響要比 i小得多。由上圖2 可知若因4 2而使刀尖由a下降至b,不難推得工件半徑 R的變化量。c）

15、前后導軌存在平行度誤差（扭曲）時，刀架運動時會產生擺動，刀尖的運動軌跡是一條空間曲線，使工件產生形狀誤差。由右圖可見，當前后導軌有了扭曲誤差3之后，由幾何關系可求得 yp （ H/B） A3O 一般車床的H/B2/3,外圓磨床的 H/B 1,車床和外圓磨床 前后導軌的平行度誤差對加工精度的影響很大。d） 導軌與主軸回轉軸線的平行度誤差：若車床與主軸回轉軸線在水平面內有平行度誤差，車出的內外圓柱面就產生錐度；若車床與主軸回轉軸線在垂直面內有平行度誤差，則圓柱面成雙曲回轉體。因是非誤差敏感方向，故可略。（見P198）除了導軌本身的制造誤差外，導軌的不均勻磨損和安裝質量，也使造成導軌誤差的重要因素。

16、導軌磨損是機床精度下降的主要原因之一。3）傳動鏈誤差（見P198）傳動鏈誤差是指機床內聯(lián)系傳動鏈始末兩端傳動元件間相對運動的誤差。一般用傳動鏈末端元件的轉角誤差來衡量。內聯(lián)系傳動鏈：兩端件之間的相對運動量有嚴格要求的傳動鏈，為內聯(lián)系傳動鏈。例如：車削螺紋的加工，主軸與刀架的相對運動關系不能嚴格保證時，將直接影響螺距的精度。減少傳動鏈傳動誤差的措施：1 ） 減少傳動件的數目，縮短傳動鏈：傳動元件越少，傳動累積誤差就越小，傳動精度就越高。 2 ） 傳動比越小，傳動元件的誤差對傳動精度的影響就越小：特別是傳動鏈尾端的傳動元件的傳動比越小，傳動鏈的傳動精度就越高。2、刀具的幾何誤差刀具誤差對加工精度的

17、影響隨刀具種類的不同而不同。采用定尺寸刀具、成形刀具、展成刀具加工時，刀具的制造誤差會直接影響工件的加工精度；而對一般刀具（如車刀等）其制造誤差對工件加工精度無直接影響。任何刀具在切削過程中，都不可避免地要產生磨損，并由此引起工件尺寸和形狀地改變。 正確地選用刀具材料和選用新型耐磨地刀具材料，合理地選用刀具幾何參數和切削用量，正確地刃磨刀具，正確地采用冷卻液等，均可有效地減少刀具地尺寸磨損。必要時還可采用補償裝置對刀具尺寸磨損進行自動補償。1、 夾具的幾何誤差夾具的作用時使工件相當于刀具和機床具有正確的位置，因此夾具的制造誤差對工件的加工精度（特別使位置精度）有很大影響。夾具誤差包括：（ 1

18、） 夾具各元件之間的位置誤差；（ 2） 夾具中各定位元件的磨損。如上圖鉆床夾具中，鉆套軸心線f 至夾具定位平面c 間的距離誤差，影響工件孔a至底面 B 尺寸 L 的精度； 鉆套軸心線f 至夾具定位平面c 間的平行度誤差，影響工件孔軸心線 a 至底面 B 的平行度；夾具定位平面c 與夾具體底面d 底的垂直度誤差，影響工件孔軸心線 a 與底面 B 間的尺寸精度和平行度；鉆套孔的直徑誤差亦將影響工件孔a 至底面 B 的尺寸精度和平行度。二、 加工過程中存在的誤差：（一）工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差1、基本概念（見P199）機械加工工藝系統(tǒng)在切削力、夾緊力、慣性力、重力、傳動力等的作用下，會產生相應的變

19、形，從而破壞了刀具和工件之間的正確的相對位置，使工件的加工精度下降。如上圖a示， 車細長軸時，工件在切削力的作用下會發(fā)生變形，使加工出的軸出現(xiàn)中間粗兩頭細的情況；又如在內圓磨床上進行切入式磨孔時，上圖 b,由于內圓磨頭軸比較細，磨削時因磨頭軸受力變形，而使工件孔呈錐形。垂直作用于工件加工表面（加工誤差敏感方向）的徑向切削分力Fy 與工藝系統(tǒng)在該方向上的變形y 之間的比值，稱為工藝系統(tǒng)剛度k 系 , k 系 =Fy/y式中的變形y不只是由徑向切削分力Fy所引起，垂直切削分力Fz與走刀方向切削分力 Fx也會使工藝系統(tǒng)在y 方向產生變形，故y=yFx+y Fy+yFz2、工件剛度工藝系統(tǒng)中如果工件剛

20、度相對于機床、刀具、夾具來說比較低，在切削力的作用下，工件由于剛度不足而引起的變形對加工精度的影響就比較大，其最大變形量可按材料力學有關公式估算。（見P200）3、刀具剛度外圓車刀在加工表面法線（y）方向上的剛度很大，其變形可以忽略不計。鍵直徑較小 的內孔，刀桿剛度很差，刀桿受力變形對孔加工精度就有很大影響。刀桿變形也可以按材料力學有關公式估算。4、機床部件剛度1)機床部件剛度(見P200-201 )機床部件由許多零件組成，機床部件剛度迄今尚無合適的簡易計算方法，目前主要還 是用實驗方法來測定機床部件剛度。分析實驗曲線可知，機床部件剛度具有以下特點：(1)變形與載荷不成線性關系；(2)加載曲線

21、和卸載曲線不重合，卸載曲線滯后于加載曲線。兩曲線線間所包容的面積就 是加載和卸載循環(huán)中所損耗的能量，它消耗于摩擦力所作的功和接觸變形功；(3)第一次卸載后，變形恢復不到第一次加載的起點，這說明有殘余變形存在，經多次加載卸載后，加載曲線起點才和卸載曲線終點重合，殘余變形才逐漸減小到零；(4)機床部件的實際剛度遠比我們按實體估算的要小。2)影響機床部件剛度的因素(1)結合面接觸變形的影響(2)摩擦力的影響(3)低剛度零件的影響(4)間隙的影響5、工藝系統(tǒng)剛度及其對加工精度的影響在機械加工過程中，機床、夾具、刀具和工件在切削力作用下，都將分別產生變形y機、y夾、y刀、y x,致使刀具和被加工表面的相

22、對位置發(fā)生變化，使工件產生加工誤差。工 藝系統(tǒng)剛度的倒數等于其各組成部分剛度的倒數和。工藝系統(tǒng)剛度對加工精度的影響主要有以下幾種情況:1） 由于工藝系統(tǒng)剛度變化引起的誤差工藝系統(tǒng)的剛度隨受力點位置的變化而變化。例如：用三爪卡盤夾緊工件車削外圓的加工，隨懸壁長度的增加，剛度將越來越小。因而，車出的外圓將呈錐形。2） 由于切削力變化引起的誤差（見P203）加工過程中，由于工件的加工余量發(fā)生變化、工件材質不均等因素引起的切削力變化，使工藝系統(tǒng)變形發(fā)生變化，從而產生加工誤差。若毛坯A有橢圓形狀誤差（如右圖）。讓刀具調整到圖上雙點劃線位置，由圖可知，在 毛坯橢圓長軸方向上的背吃刀量為am,短軸方向上的背

23、吃刀量為ap2。由于背吃刀量不同，切削力不同，工藝系統(tǒng)產生的讓刀變形也不同，對應于api產生的讓刀為yi,對應于ap2產生的讓刀為y2,故加工出來的工件 B仍然存在橢圓形狀誤差。由于毛坯存在圓度誤差4毛=api-a p2,因而引起了工件的圓度誤差H = yi-y2,且毛愈大，工愈大，這種現(xiàn)象稱為加工過程中的毛坯誤差復映現(xiàn)象。工與毛之比值£稱為誤差復映系數，它是誤差復映程度的 度量。（見P203公式7.14）尺寸誤差（包括尺寸分散）和形狀誤差都存在復映現(xiàn)象。如果我們知道了某加工工序 的復映系數，就可以通過測量毛坯的誤差值來估算加工后工件的誤差值。3） 由于夾緊變形引起的誤差工件在裝夾過

24、程中，如果工件剛度較低或夾緊力的方向和施力點選擇不當，將引起工 件變形，造成相應的加工誤差。4） 其它作用力的影響6、減小工藝系統(tǒng)受力變形的途徑由前面對工藝系統(tǒng)剛度的論述可知，若要減少工藝系統(tǒng)變形，就應提高工藝系統(tǒng)剛度，減少切削力并壓縮它們的變動幅值。具體如下：1）提高工藝系統(tǒng)剛度（ 1 ）提高工件和刀具的剛度減小刀具、工件的懸伸長度：以提高工藝系統(tǒng)的剛度；（ 2）減小機床間隙，提高機床剛度：采用預加載荷，使有關配合產生預緊力，而消除間隙。（ 3）采用合理的裝夾方式和加工方式2）減小切削力及其變化合理地選擇刀具材料，增大前角和主偏角，對工件材料進行合理的熱處理以改善材料地加工性能等，都可使切削

25、力減小。（二）工藝系統(tǒng)受熱變形引起的誤差（見P203）工藝系統(tǒng)熱變形對加工精度的影響比較大，特別是在精密加工和大件加工中，由熱變形所引起的加工誤差有時可占工件總誤差的40%-70%機床、刀具和工件受到各種熱源的作用， 溫度會逐漸升高，同時它們也通過各種傳熱方式向周圍的物質和空間散發(fā)熱量。當單位時間傳入的熱量與其散出的熱量相等時，工藝系統(tǒng)就達到了熱平衡狀態(tài)。1、工藝系統(tǒng)的熱源 內部熱源和 外部熱源（見P203）內部熱源：如系統(tǒng)內部的摩擦熱（由軸承副、齒輪副等產生）、切削熱等；外部熱源：如外部環(huán)境溫度、陽光輻射等。2、工藝系統(tǒng)受熱變形引起的誤差：（見P204）1） 工件受熱變形：工件受熱溫度升高后

26、，熱伸長量L為： L=a LAt式中：”為工件材料的熱膨脹系數；L為工件長度； t為工件的溫升。例如： 死頂尖裝夾工件時，熱變形將造成工件彎曲。在磨床上為消除熱變形的影響，而采用彈簧頂尖。2） 機床受熱變形：當機床受熱不均時，造成機床部件產生變形。例如：機床主軸前、后端受熱不均，將造成主軸抬高，并傾斜。3） 刀具受熱變形：刀具受熱以后，引起刀具熱伸長，刀尖位置發(fā)生變化，因而影響加工精度。3、減小工藝系統(tǒng)熱變形的途徑1. 減少發(fā)熱和隔熱2. 改善散熱條件3. 均衡溫度場4. 改進機床結構5. 加快溫度場的平衡6. 控制環(huán)境溫度刀具的磨損引起的誤差： 刀具在切削過程中，由于摩擦，刀具將產生磨損，使

27、刀具尺寸發(fā)生變化，而造成加工誤差。加工后存在的誤差：（一）工件殘余應力引起的誤差P205)1、基本概念沒有外力作用而存在于零件內部的應力，稱為殘余應力（又稱內應力）。工件上一旦產生內應力之后，就會使工件金屬處于一種高能位的不穩(wěn)定狀態(tài)，它本能 地要向低能位的穩(wěn)定狀態(tài)轉化，并伴隨有變形發(fā)生，從而使工件喪失原有的加工精度。2、內應力的產生執(zhí) 八、加工在熱處理工序中由于工件壁厚不均勻、冷卻不均、金相組織的轉變等原因，使工件產生內應力。 上圖示一個內外壁厚相差較大的鑄件。澆鑄后，鑄件將逐漸冷卻至室溫。由于壁1和壁2比較薄，散熱較易，所以冷卻比較快。壁3比較厚，所以冷卻中 內 應 力 的 產 生冷 卜交卜

28、 生 的 內 應 1比較慢。當壁1和壁2從塑性狀態(tài)冷到彈性狀態(tài)時，壁 3的溫度還比較高，尚處于塑 性狀態(tài)。所以壁1和壁2收縮時壁3不起阻擋變形的作用，鑄件內部不產生內應力。 但當壁3也冷卻到彈性狀態(tài)時， 壁1和壁2的溫度已經降低很多， 收縮速度變得很慢。 但這時壁3收縮較快，就受到了壁 1和壁2的阻礙。因此，壁 3受拉應力的作用，壁 1和2受壓應力作用，形成了相互平衡的狀態(tài)。如果在這個鑄件的壁1上開一個口，則壁1的壓應力消失，鑄件在壁 3和2的內應力作用下，壁 3收縮，壁2伸長，鑄件 就發(fā)生彎曲變形，直至內應力重新分布達到新的平衡為止。推廣到一般情況，各種鑄 件都難免產生冷卻不均勻而形成的內應

29、力，鑄件的外表面總比中心部分冷卻得快。特 別是有些鑄件（如機床床身），為了提高導軌面的耐磨性，采用局部激冷的工藝使它 冷卻更快一些，以獲得較高的硬度，這樣在鑄件內部形成的內應力也就更大些。若導 軌表面經過粗加工剝去一些金屬，這就象在圖中的鑄件壁1上開口一樣，必將引起內應力的重新分布并朝著建立新的應力平衡的方向產生彎曲變形。為了克服這種內應力 重新分布而引起的變形，特別是對大型和精度要求高的零件，一般在鑄件粗加工后安 排進行時效處理，然后再作精加工。絲杠一類的細長軸經過車削以后，棒料在軋制中產生的內應力要重新分布，產生彎曲，如上圖示。冷校直就是在原有變形的相反方向加力F,使工件向反方向彎曲，產生

30、塑性變形，以達到校直的目的。 在F力作用下，工件內部的應力分布如圖 b所示。 當外力F去除以后，彈性變形部分本來可以完成恢復而消失，但因塑性變形部分恢復 不了，內外層金屬就起了互相牽制的作用，產生了新的內應力平衡狀態(tài)， 如圖c所示,所以說，冷校直后的工件雖然減少了彎曲，但是依然處于不穩(wěn)定狀態(tài)，還會產生新的 彎曲變形。3、減小內應力變形誤差的途徑1 .改進零件結構 設計零件時，盡量做到壁厚均勻，結構對稱，以減少內應力的產生。2 .增設消除內應力的熱處理工序1）高溫時效：緩慢均勻的冷卻，適用于鑄、鍛、焊件；2）低溫時效：緩慢均勻的冷卻，適用于半精加工后的工件，主要是消除工件的表面應力；3）自然時效

31、：自然釋放；3.合理安排工藝過程一一粗加工和精加工宜分階段進行，使工件在粗加工后有一定的時間來 松弛內應力。（二）測量誤差：1、量具本身的制造誤差；2、測量條件引起的誤差：1）冷卻后測量與加工后馬上測量尺寸有變化;2）測量力的變化也引起測量尺寸的變化。7.3加工誤差的統(tǒng)計分析前面對影響加工精度的各種主要因素進行了討論，從分析方法上來講，這是屬于局部的、單因素的。而實際生產中影響加工精度是多因素的、是錯綜復雜的。用單因素估算法去分析因果關系是難以說明的。為此，生產中常采用統(tǒng)計分析法，通過對一批工件進行檢查測量，將所測得的數據進行處理與分析，找出誤差分布與變化的規(guī)律，從而找出解決問題的途徑。1、

32、加工誤差的分類（見P205）加工誤差按其性質的不同，可分為系統(tǒng)誤差和隨機誤差（也稱偶然誤差）。1、 系統(tǒng)誤差：包括常值系統(tǒng)誤差和變值系統(tǒng)誤差。（ 1 ） 常值系統(tǒng)誤差：定義 ：在連續(xù)加工一批工件中，其加工誤差的大小和方向都保持不變或基本不變的系統(tǒng)誤差，稱為常值系統(tǒng)誤差。例如 ：原理誤差，機床、刀具、夾具、量具的制造誤差，工藝系統(tǒng)靜力變形等原始誤差，都屬于常值系統(tǒng)誤差。如錢刀的直徑偏大0.02mm,加工后一批孔的尺寸也都偏大0.02mni特點 ：與加工（順序）時間無關；預先可以估計；較易完全消除；不會引起工件尺寸波動（常值系統(tǒng)誤差對于同批工件的影響是一致的，不會引起各工件之間的差異）；不影響尺寸

33、分布曲線形狀。（ 2） 變值系統(tǒng)誤差：定義 ：在連續(xù)加工一批工件中，其加工誤差的大小和方向按一定規(guī)律變化的系統(tǒng)誤差，稱為變值系統(tǒng)誤差。例如 ：刀具的正常磨損引起的加工誤差，其大小隨加工時間而有規(guī)律地變化，屬于變值系統(tǒng)誤差。特點 ：與加工（順序）時間有關； 預先可以估計；較難完全消除；會造成工件尺寸的增大或減?。ㄗ冎迪到y(tǒng)誤差雖然會引起同批工件之間的差異，但是按照一定的規(guī)律而依次變化的，不會造成忽大忽小的波動）；影響尺寸分布曲線形狀。注意 1： 工藝系統(tǒng)的熱變形，在溫升過程中，一般將引起變值系統(tǒng)誤差，在達到熱平衡后，則又引起常值系統(tǒng)誤差。2、 隨機誤差：定義 ：在連續(xù)加工一批工件中，其加工誤差的大

34、小和方向是無規(guī)則地變化著的，這樣的誤差稱為隨機誤差。例如 ： 毛坯誤差 （加工余量不均勻，材料硬度不均勻等） 的復映、 定位誤差、夾緊誤差 （夾緊力時大時?。?、工件內應力等因素都是變化不定的，都是引起隨機誤差的原因。特點 ：預先不能估計到；較難完全消除，只能減小到最小限度；工件尺寸忽大忽小，造成一批工件的尺寸分散（在一定的加工條件下隨機誤差的數值總在一定范圍內波動）。注意 2： 隨機誤差和系統(tǒng)誤差的劃分也不是絕對的，它們之間既有區(qū)別又有聯(lián)系。例如：加工一批零件時，如果是在機床一次調整中完成的，則機床的調整誤差引起常值系統(tǒng)誤差；如果是經過若干次調整完成的，則調整誤差就引起隨機誤差了。注意 3：誤

35、差性質不同，解決的途徑也不同。對于常值系統(tǒng)誤差誤差，若能掌握其大小和方向。就可以通過調整消除；對于變值系統(tǒng)誤差，若能掌握其大小和方向隨時間變化的規(guī)律，則可通過自動補償消除；惟對隨機誤差，只能縮小它們的變動范圍，而不可能完全消除。2、 加工誤差的統(tǒng)計分析常用的統(tǒng)計分析法有兩種：分布曲線法和點圖法。（一） 分布曲線法（見 P206）1、 實際分布曲線（直方圖）：1）樣本和樣本容量：樣本：采用調整法成批加工某種零件，隨機抽取其中一定數量 （50100）進行測量,抽取的這批零件稱為樣本。樣本容量：樣本的件數稱為樣本容量。用n表示。2）尺寸分散與尺寸分散范圍：由于隨機誤差和變值系統(tǒng)誤差的存在，這些零件加

36、工尺寸的實際數值是各不相同的，這種現(xiàn)象稱為尺寸分散。樣本尺寸的最大值 Xmax與最小值Xmin之差，稱為尺寸分散范圍。3）分組及組距d：將樣本尺寸按大小順序排列，分成k組，則組距d為：d= （Xmax-Xmin）/k ,分組數k的選定表如下：樣本容量n50以下50 100100250250以上分組數k6761071210 204）頻數m同一尺寸間隔的零件數量，稱為頻數，用m表示。5）頻率f:頻數m與樣本容量n之比，稱為頻率。用 f表示。 即：f=m/n6）實際分布曲線（直方圖）：以工件尺寸（或誤差）為橫坐標，以頻數或頻率作縱坐標，即可作出該批零件加工尺寸的等寬直方圖。再連接直方圖中每一直方寬度

37、的中點（組中值）得到一條折線，即實際分布曲線，見上圖（a）。2、正態(tài)分布曲線：實踐和理論分析表明，當用調整法加工一批總數極多的而且這些誤差因素中又都沒有任何優(yōu)勢的傾向時，其分布服從正態(tài)分布曲線 （又稱高斯曲線，見上圖（b）。2）正態(tài)分布曲線的特點：式中Y 正態(tài)分布的概率密度；-正態(tài)分布曲線的均值；正態(tài)分布曲線的標準偏差（均方根偏差）理論上的正態(tài)分布曲線是向兩邊無限延伸的，而在實際生產中產品的尺寸值卻是有限的。因此用有限的樣本平均值 X和樣本標準偏差S作為理論均值a和標準偏差（T的估計值。 其計算公式如下：式中 X 工件的尺寸；X 樣本平均值 , 即工件的平均尺寸；X i 第 i 個工件的尺寸；

38、S 樣本標準偏差，其值表示工件尺寸的分散程度；n- 樣本容量。1）均值a:決定正態(tài)分布曲線的中心位置，且在其左右對稱：當X=a時，是曲線Y的最大值，即：2）標準偏差 b是決定曲線形狀的參數：b值增大，則Ymax減小，曲線將趨于平坦，尺寸分散性越大；相反，b 值越小，則曲線瘦高，尺寸分散性越小。故 b值表明了一批工件加工精度的高低（b值小，Ymax值大，加工精度高）。（T的大小完全由隨機誤差所決3）正態(tài)分布曲線與橫坐標軸沒有交點，即YWO:說明工件尺寸分散有一定范圍。4） 分布曲線下所包含的全部面積代表一批加工零件，即 100%零件的實際尺寸都在這一分布范圍內。對于正態(tài)分布曲線來說，由“到X曲線

39、下的面積由下式決定：0.27，當X-a=3(r時，貝U: 2A=0.9973=99.73% ,即工件尺寸在土 3 <r以外的頻率只占可以忽略不計。因此，一般都取正態(tài)分布曲線的分散范圍為土3(To正態(tài)分布曲線下的面積函數利用正態(tài)分布曲線計算產品合格率3、 分布曲線的應用1）判別加工誤差的性質：假如加工過程中沒有 變，那么其尺寸分布應服從正態(tài)分布，這是判別加工誤差性質的基本方法。I）實際分布曲線與正態(tài)分布曲線基本相符，說明加工過程中沒有變；n）根據平均值X是否與公差帶中心重合，來判斷是否存在常：平均值X與公差帶中心重合，說明不存在常；平均值X與公差帶中心不重合，說明存在常。m） 常僅影響平均

40、值X,即只影響分布曲線的位置。符合正態(tài)分布；S > 6（t；且尺寸分布中心與公差帶中心重合。說明：加工條件正常、系幾乎不存在，隨小，加工過程中無廢品出現(xiàn)，工序精度滿足 要求。符合正態(tài)分布；S > 6 er;但尺寸分布中心與公差帶中心不重合，存在常。說明：變幾乎不存在，隨小，有突出的常存在。它主要是由于刀具安裝調整不準而造成的。在這種情況下，即使出現(xiàn)了廢品也是可以通過調整加以避免的（ 調整刀具起始加工位置，消除常）。符合正態(tài)分布，6 er,且尺寸分布中心與公差帶中心不重合。說明：變幾乎不存在，存在突出的 常，隨較大。即使通過刀具調整消除了常，也不能完全避免廢品的產生。工序精度不能滿足工件加工精度的要求。應換用一種比現(xiàn)用工序更精確的加工方法來完成加工（即減小工序（T值）。例如將車削加工換成磨削加工，將擴孔 加工換成錢孔等。IV）實際分布曲線不符合正態(tài)分布時，如出現(xiàn)的分布曲線呈平頂分布、雙峰分布或偏態(tài)分 布時，說明加工過程中有突出的變存在。機加工誤差分布規(guī)律在影響機械加工中的諸多誤差因素中，如果刀具線性磨損的影響顯著，則工 件的尺寸誤差將呈現(xiàn)平頂分布。平頂誤差分布曲線可以看成是隨時間而平移的眾多正 態(tài)誤差分布曲線組合的結果。同一工序的加工內容中，由兩臺機床來同時完成，由于這兩臺機床的調整尺 寸不盡相同，兩臺機床的精度狀態(tài)也有差異，若將這兩臺機床所加工的工件混在一起,