機(jī)械制造技術(shù)-電子教案第14章機(jī)械加工精度

機(jī)械制造技術(shù)第14章機(jī)械制造工藝規(guī)程設(shè)計(jì)@高等教育出版社ContentsPage目錄頁(yè)04工藝系統(tǒng)的熱變形誤差01機(jī)械加工精度概述02工藝系統(tǒng)的幾何誤差03工藝系統(tǒng)的受力變形誤差05工件應(yīng)力造成的誤差06定位誤差07加工誤差綜合分析簡(jiǎn)介TransitionPage過(guò)渡頁(yè)04工藝系統(tǒng)的熱變形誤差01機(jī)械加工精度概述02工藝系統(tǒng)的幾何誤差03工藝系統(tǒng)的受力變形誤差05工件應(yīng)力造成的誤差06定位誤差07加工誤差綜合分析簡(jiǎn)介一、零件加工精度的構(gòu)成1．尺寸精度實(shí)際尺寸與理論正確尺寸之間的符合程度。包括：（1）表面本身的尺寸精度，如圓柱面的直徑、圓錐面的錐角等。（2）表面之間的尺寸精度，如平面之間的距離、孔間距、孔到平面的距離等。2.形狀精度實(shí)際幾何形狀與理想幾何形狀之間的符合程度，如平面度、圓度、輪廓度等。3．位置精度加工后的表面之間的實(shí)際相互位置與理想位置之間的符合程度，如表面之間的平行度、垂直度、對(duì)稱度，孔與孔的同軸度等。14.1機(jī)械加工精度概述二、加工誤差的組成把工藝系統(tǒng)存在的各種誤差統(tǒng)稱為原始誤差。從誤差是否被人們掌握來(lái)分，加工誤差可分為系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差（偶然誤差）。

根據(jù)誤差的來(lái)源不同，原始誤差可以分為兩大類：一類是與工藝系統(tǒng)的初始狀態(tài)有關(guān)的誤差，包括工藝系統(tǒng)的幾何誤差、加工原理誤差、系統(tǒng)調(diào)整誤差、工件裝夾誤差。

另一類是與加工過(guò)程有關(guān)的誤差，包括工藝系統(tǒng)受力變形誤差、工藝系統(tǒng)熱變形誤差、工件應(yīng)力重新分布造成的誤差、測(cè)量誤差等。14.1機(jī)械加工精度概述三、原始誤差與加工誤差的關(guān)系原始誤差使工藝系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的運(yùn)動(dòng)關(guān)系及幾何位置，相對(duì)于理想狀態(tài)所產(chǎn)生偏離，是工藝系統(tǒng)自身的誤差。原始誤差的存在使加工后的工件產(chǎn)生的誤差，稱為加工誤差。如圖所示，車削加工時(shí)，由于機(jī)床導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)存在平行度誤差δ，影響了工件與車刀之間的相對(duì)位置從而引起工件直徑的加工誤差Y。由圖可以計(jì)算得出：14.1機(jī)械加工精度概述TransitionPage過(guò)渡頁(yè)04工藝系統(tǒng)的熱變形誤差01機(jī)械加工精度概述02工藝系統(tǒng)的幾何誤差03工藝系統(tǒng)的受力變形誤差05工件應(yīng)力造成的誤差06定位誤差07加工誤差綜合分析簡(jiǎn)介一、加工原理誤差加工原理誤差是由于采用近似的加工方法所產(chǎn)生的誤差。它包括近似的成形運(yùn)動(dòng)、近似的刀刃輪廓或近似的傳動(dòng)關(guān)系等不同類型。為了獲得規(guī)定的加工表面，理論上應(yīng)采用理想的加工原理以獲得精確的零件表面。但實(shí)踐中，往往由于理論的加工原理很難實(shí)現(xiàn)、機(jī)床或刀具的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難、加工效率降低等原因，而采用近似的加工原理來(lái)獲得符合加工質(zhì)量、生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性要求的產(chǎn)品。二、機(jī)床的幾何誤差1.主軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)誤差主軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)誤差是指主軸實(shí)際回轉(zhuǎn)軸線相對(duì)于理論回轉(zhuǎn)軸線的偏移。由于機(jī)床的主軸用于安裝工件或刀具，其回轉(zhuǎn)精度會(huì)影響工件的表面形狀、表面之間的相互位置關(guān)系以及表面粗糙度等。14.2工藝系統(tǒng)的幾何誤差（1）主軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)誤差及影響因素①軸向竄動(dòng)圖a所示為瞬時(shí)回轉(zhuǎn)軸線的軸向竄動(dòng)，主要影響工件的端面形狀和軸向尺寸精度。②徑向跳動(dòng)圖b所示為瞬時(shí)回轉(zhuǎn)軸線的徑向運(yùn)動(dòng)，主要影響加工工件的圓度和圓柱度。③角度擺動(dòng)圖c所示為瞬時(shí)回轉(zhuǎn)軸線成角度傾斜，對(duì)工件的形狀精度影響很大，如車外圓時(shí)，會(huì)產(chǎn)生錐度。14.2工藝系統(tǒng)的幾何誤差（2）提高主軸回轉(zhuǎn)精度的措施①采用高精度的主軸部件

獲得高精度的主軸部件的關(guān)鍵是提高軸承精度和剛度，因此，主軸軸承，特別是前軸承，多選用D、C級(jí)軸承，并對(duì)滾動(dòng)軸承進(jìn)行預(yù)緊；當(dāng)采用滑動(dòng)軸承時(shí)，則采用靜壓滑動(dòng)軸承或動(dòng)靜壓滑動(dòng)軸承，以提高軸系剛度，減少?gòu)较驁A跳動(dòng)。其次是提高主軸箱體支承孔、主軸軸頸和與軸承相配合零件的有關(guān)表面的加工精度。②消除主軸回轉(zhuǎn)的誤差對(duì)工件加工精度的影響

如采用死定尖磨削外圓，只要保證定位中心孔的形狀、位置精度，即可加工出高精度的外圓柱面。主軸僅僅提供旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩，工件的回轉(zhuǎn)精度由死頂尖和中心孔的精度保證，而與主軸的回轉(zhuǎn)精度無(wú)關(guān)。14.2工藝系統(tǒng)的幾何誤差2.機(jī)床導(dǎo)軌誤差導(dǎo)軌是機(jī)床各部件運(yùn)動(dòng)的基準(zhǔn)，對(duì)于進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是直線運(yùn)動(dòng)的機(jī)床，其直線運(yùn)動(dòng)精度主要取決于機(jī)床導(dǎo)軌的精度，機(jī)床導(dǎo)軌的誤差一般包括垂直面內(nèi)的直線度（圖a）、水平面內(nèi)的直線度（圖b）、前后導(dǎo)軌的平行度（扭曲）（圖c）和導(dǎo)軌對(duì)機(jī)床主軸軸線的位置誤差。在不同的機(jī)床上，這些誤差對(duì)加工誤差的影響程度和性質(zhì)各不相同。14.2工藝系統(tǒng)的幾何誤差3.機(jī)床傳動(dòng)鏈誤差在某些加工過(guò)程中，成形運(yùn)動(dòng)要求嚴(yán)格的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系，如齒輪加工時(shí)的展成運(yùn)動(dòng)、螺紋車削時(shí)的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)等。這時(shí)機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)的誤差對(duì)工件的加工精度會(huì)有直接的影響。

由圖可知，螺紋車削時(shí)，其傳動(dòng)關(guān)系為：式中，k1

是在z1

到傳動(dòng)鏈末端的傳動(dòng)比，稱為誤差傳遞系數(shù)。傳動(dòng)鏈中各個(gè)傳動(dòng)件造成的導(dǎo)程誤差總和為：14.2工藝系統(tǒng)的幾何誤差假設(shè)主軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，若由于齒輪z1

存在齒距誤差，造成轉(zhuǎn)角誤差，則在傳動(dòng)鏈的末端造成刀具產(chǎn)生的螺紋導(dǎo)程誤差為：三、工藝系統(tǒng)的其他幾何誤差1.刀具誤差刀具誤差包括刀具的制造、磨損及安裝誤差等。刀具對(duì)加工精度的影響，因刀具種類而定。一般刀具（如普通車刀、單刃鏜刀等）的制造誤差對(duì)加工精度沒(méi)有直接影響。成形刀具和定尺寸刀具（如成形車刀、成形銑刀、齒輪刀具和鉸刀、拉刀、鉆頭等）的制造和磨損誤差主要影響被加工表面的形狀精度和尺寸精度。2.夾具誤差?yuàn)A具誤差包括夾具的制造誤差、夾具安裝誤差以及夾具在使用過(guò)程中的磨損、加工中的對(duì)刀誤差等。這些誤差主要與夾具的制造和裝配精度有關(guān)。所以在夾具的設(shè)計(jì)、制造時(shí)，凡是影響零件加工精度的尺寸和幾何公差應(yīng)嚴(yán)格控制；在使用中應(yīng)考慮到磨損的影響，及時(shí)更換磨損的元件。14.2工藝系統(tǒng)的幾何誤差3.調(diào)整誤差按照零件的加工要求對(duì)工藝系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整時(shí)會(huì)存在調(diào)整誤差。當(dāng)用試切法加工零件時(shí)，要根據(jù)對(duì)工件的檢驗(yàn)測(cè)量結(jié)果調(diào)整工件、夾具和刀具之間的相互位置，檢測(cè)儀器的誤差、測(cè)量方法誤差、進(jìn)給系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)精度等會(huì)造成加工誤差。在調(diào)整法加工中，當(dāng)用定程機(jī)構(gòu)調(diào)整時(shí)，調(diào)整誤差的大小取決于行程擋塊、靠模及凸輪等機(jī)構(gòu)的制造精度和剛度，以及與其配合使用的控制元件的靈敏度；當(dāng)用樣件或樣板調(diào)整時(shí)，調(diào)整誤差的大小取決于樣件或樣板的制造、安裝誤差。工藝系統(tǒng)的幾何誤差中，機(jī)床、夾具、刀具的制造誤差是工藝系統(tǒng)組成環(huán)節(jié)的自身誤差，屬于靜態(tài)誤差；調(diào)整誤差、夾具的安裝誤差等是工藝系統(tǒng)組成環(huán)節(jié)之間的相對(duì)關(guān)系誤差，在系統(tǒng)確定后這些誤差都是確定的。加工原理誤差和定位誤差是由加工方法和定位方案所決定的誤差。所以工藝系統(tǒng)的幾何誤差是在加工前就已經(jīng)存在的誤差，這些誤差在加工中會(huì)不同程度地反映為零件的加工誤差。

14.2工藝系統(tǒng)的幾何誤差TransitionPage過(guò)渡頁(yè)04工藝系統(tǒng)的熱變形誤差01機(jī)械加工精度概述02工藝系統(tǒng)的幾何誤差03工藝系統(tǒng)的受力變形誤差05工件應(yīng)力造成的誤差06定位誤差07加工誤差綜合分析簡(jiǎn)介一、概述

工藝系統(tǒng)的變形改變已調(diào)整好的工藝系統(tǒng)各組成部分的相互位置關(guān)系，導(dǎo)致加工誤差等產(chǎn)生，并影響加工過(guò)程的穩(wěn)定性。例如，在車床上加工細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)，在切削力的作用下，工件將產(chǎn)生彎曲，出現(xiàn)“讓刀”現(xiàn)象，從而引起徑向背吃刀量的變化，加工后的工件就產(chǎn)生了腰鼓形的圓柱度誤差（圖a）；又如在磨削內(nèi)孔時(shí)，砂輪接長(zhǎng)桿的彎曲變形會(huì)使磨削后的孔產(chǎn)生錐度誤差（圖b）。

14.3工藝系統(tǒng)的受力變形誤差一、概述

工藝系統(tǒng)抵抗變形的能力越大，工藝系統(tǒng)的變形就越小。用剛度kxt

表示工藝系統(tǒng)抵抗變形的能力。由于一般只研究工藝系統(tǒng)在誤差敏感方向的變形，即在通過(guò)刀尖的加工表面的法線方向的變形，因此，工藝系統(tǒng)的剛度定義為：切削加工中，機(jī)床的有關(guān)零部件、夾具、刀具和工件在切削力的作用下都會(huì)產(chǎn)生不同程度的變形。因此，工藝系統(tǒng)在某一處的法向總變形是各個(gè)組成部分在該處的法向變形的疊加。即而各組成部分的剛度為：

14.3工藝系統(tǒng)的受力變形誤差而各組成部分的剛度為：因此，工藝系統(tǒng)剛度的一般計(jì)算式為：14.3工藝系統(tǒng)的受力變形誤差二、工藝系統(tǒng)中部件的受力變形1.連接表面的接觸變形兩個(gè)表面接觸時(shí)，在法向載荷的作用下，兩表面趨近的位移量隨表面壓強(qiáng)的增加而增加。比值

Kc

為：Kc

＝Δp/Δy

稱為接觸剛度。影響接觸剛度的主要因素包括接觸表面的表面粗糙度、表面形狀誤差、材料的硬度等。14.3工藝系統(tǒng)的受力變形誤差2.低剛度零件的自身變形系統(tǒng)中個(gè)別環(huán)節(jié)的剛度由于結(jié)構(gòu)限制而較差時(shí)，如刀架和溜板中常用的楔鐵，這些零件在外力的作用下，容易產(chǎn)生變形，從而大大降低系統(tǒng)和部件的剛度，使之產(chǎn)生較大的變形。3.間隙的影響由于系統(tǒng)中部件之間存在間隙，當(dāng)部件受正反兩個(gè)方向加載和卸載作用時(shí)，其間隙位移就會(huì)造成系統(tǒng)的變形。14.3工藝系統(tǒng)的受力變形誤差三、工藝系統(tǒng)受力變形引起的加工誤差1.切削力大小變化引起的加工誤差如圖所示，切削一個(gè)有橢圓形圓度誤差的工件毛坯，切削前將車刀調(diào)整到圖中虛線的位置，在工件每一轉(zhuǎn)中，由于背吃刀量的變化，切削力從最大變到最小，工藝系統(tǒng)的變形也相應(yīng)地從最大變到最小，加工后的工件具有與毛坯相應(yīng)的橢圓形狀誤差，這個(gè)規(guī)律就是毛坯誤差的復(fù)映規(guī)律。設(shè)毛坯最大背吃刀量為ap1，最小背吃刀量為ap2，則

Δm

＝ap1

－ap2

由切削理論可得工件誤差為：

Δgj＝εΔm

14.3工藝系統(tǒng)的受力變形誤差由于y

總小于ap，即ε

總是小于1，因此誤差復(fù)映系數(shù)反映了毛坯誤差經(jīng)過(guò)加工后的減小程度，與工藝系統(tǒng)的剛度成反比，與切削力Fx的系數(shù)成正比。要減小工件的復(fù)映誤差，可增加工藝系統(tǒng)的剛度或減小徑向切削力的系數(shù)。由于誤差復(fù)映會(huì)引起加工誤差，因此當(dāng)一次走刀不能滿足加工精度時(shí)，可采用多次走刀，經(jīng)過(guò)n次走刀后，工件誤差為：Δgj＝ε1ε2…εnΔm

根據(jù)已知的Δm值，可估計(jì)加工后的誤差；也可根據(jù)工件的公差值與毛坯誤差來(lái)確定走刀次數(shù)。14.3工藝系統(tǒng)的受力變形誤差2.切削力作用點(diǎn)位置變化引起的加工誤差（1）切削過(guò)程中受力點(diǎn)位置變化引起的工件形狀誤差（2）車削細(xì)長(zhǎng)軸3.其他力引起的誤差（1）由慣性力引起的加工誤差（2）由傳動(dòng)力引起的加工誤差14.3工藝系統(tǒng)的受力變形誤差3.其他力引起的誤差（3）由夾緊力引起的加工誤差（4）由重力引起的加工誤差14.3工藝系統(tǒng)的受力變形誤差四、減小工藝系統(tǒng)受力變形的措施1.提高接觸剛度改善機(jī)床主要零件的接觸面的配合質(zhì)量。如對(duì)機(jī)床導(dǎo)軌及裝配面刮研、經(jīng)常修研加工精密零件用的中心孔等。2.設(shè)置輔助支承，提高局部剛度如加工細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)，工件隨切削位置的不同而產(chǎn)生不同的變形。這時(shí)可采用輔助支承（如跟刀架），以提高切削時(shí)的剛度。在加工短粗的軸、套類零件時(shí)，工件的剛度不是工藝系統(tǒng)中最薄弱的環(huán)節(jié)，應(yīng)找出薄弱環(huán)節(jié)予以解決。14.3工藝系統(tǒng)的受力變形誤差3.采用合理的裝夾方法在夾具設(shè)計(jì)或工件裝夾時(shí)，盡量減少?gòu)澢亍Ｈ鐖D所示在臥式銑床上加工角鐵零件的端面，用圓柱銑刀加工（圖a），由于加工面離夾緊面遠(yuǎn)，工藝系統(tǒng)剛性不如用端銑刀加工（圖b）的工藝系統(tǒng)的剛性好。14.3工藝系統(tǒng)的受力變形誤差4.采用補(bǔ)償或轉(zhuǎn)移變形的方法如圖14.20所示的龍門銑床，為消除銑頭和配重對(duì)橫梁造成的彎曲變形影響，在橫梁上增加一個(gè)附加梁，使橫梁不承受銑頭和配重的作用，變形被轉(zhuǎn)移到了不影響加工精度的附加梁上；圖14.21所示的搖臂鉆床為消除主軸箱自重對(duì)搖臂造成的彎曲變形，把主軸箱的導(dǎo)軌做成反向彎曲面，在主軸箱自重作用下變形后接近水平，實(shí)現(xiàn)了對(duì)變形的補(bǔ)償。14.3工藝系統(tǒng)的受力變形誤差TransitionPage過(guò)渡頁(yè)04工藝系統(tǒng)的熱變形誤差01機(jī)械加工精度概述02工藝系統(tǒng)的幾何誤差03工藝系統(tǒng)的受力變形誤差05工件應(yīng)力造成的誤差06定位誤差07加工誤差綜合分析簡(jiǎn)介一、機(jī)床熱變形引起的加工誤差對(duì)于車、銑、鏜床類機(jī)床，其主要熱源是主軸箱的發(fā)熱，它將使箱體、床身及立柱發(fā)生變形，從而造成主軸的位移和傾斜。車床在垂直平面內(nèi)的熱變形一般比在水平面內(nèi)的熱變形大。普通車床車刀通常安裝在水平面內(nèi)，對(duì)加工精度的影響不大，但對(duì)六角車床、自動(dòng)車床等可能在垂直方向裝刀的自動(dòng)車床，應(yīng)嚴(yán)格控制主軸的熱位移量。

立式銑床的熱變形，將使銑削后的平面與定位基面之間出現(xiàn)平行度或垂直度誤差。鏜床的熱變形與銑床相似，同樣會(huì)導(dǎo)致所鏜內(nèi)孔軸線與定位基面之間的平行度或垂直度誤差。

磨床一般是液壓驅(qū)動(dòng)并有高速磨頭，故其主要熱源是磨頭軸承和液壓系統(tǒng)的發(fā)熱。軸承的發(fā)熱使磨頭軸線產(chǎn)生線位移，當(dāng)前后軸承溫升不同時(shí)，其軸線要發(fā)生傾斜。液壓系統(tǒng)的發(fā)熱使床身各處的溫升不同，導(dǎo)致床身的彎曲變形。

平面磨床床身的熱變形，受油池安放位置及導(dǎo)軌摩擦發(fā)熱的影響。當(dāng)油池不放在床身內(nèi)時(shí)，機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)之后，床身將出現(xiàn)中凸。當(dāng)油池放在床身內(nèi)時(shí)，機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)之后，床身將出現(xiàn)中凹。對(duì)于大型機(jī)床，如導(dǎo)軌磨床、外圓磨床、龍門銑床等長(zhǎng)床身部件，由于導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)副摩擦發(fā)熱，使靠近導(dǎo)軌面附近的溫度較其他部位高，形成溫度差。導(dǎo)軌表面溫度高，底面溫度低，使床身產(chǎn)生彎曲變形，表現(xiàn)中部凸起。14.4工藝系統(tǒng)的熱變形誤差二、工件熱變形對(duì)加工精度的影響1.工件均勻受熱加工盤(pán)類零件或較短的軸套類零件時(shí)，由于加工行程較短，可以認(rèn)為沿工件軸向的溫升相等。因此，加工出的工件只產(chǎn)生徑向尺寸誤差而不產(chǎn)生形狀誤差。若工件精度要求不高，可忽略熱變形的影響。對(duì)于較長(zhǎng)工件（如長(zhǎng)軸）的加工，開(kāi)始走刀時(shí)，工件溫度較低，變形較小。隨著切削的進(jìn)行，工件溫度逐漸升高，直徑不斷變大，因此，工件被切去的金屬層厚度越來(lái)越大，冷卻后不僅產(chǎn)生徑向尺寸誤差，而且還會(huì)產(chǎn)生圓柱度誤差（出現(xiàn)錐度）。14.4工藝系統(tǒng)的熱變形誤差2.工件不均勻受熱當(dāng)對(duì)工件進(jìn)行銑、刨、磨等平面加工時(shí)，工件單側(cè)受熱，上、下表面溫升不等，從而導(dǎo)致工件向上凸起，中間切去的材料較多。冷卻后被加工表面呈凹形。這種現(xiàn)象對(duì)于加工薄片類零件尤為突出。其變形量可用下式計(jì)算：為了減小工件不均勻變形對(duì)加工精度的影響，一方面應(yīng)采取有效的冷卻措施，減小表面溫升；另一方面可采取適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償方法，如裝夾工件時(shí)使工件表面產(chǎn)生微凹的夾緊變形，以補(bǔ)償切削時(shí)工件單向受熱的上凸誤差。

14.4工藝系統(tǒng)的熱變形誤差三、刀具熱變形的影響刀具的熱變形主要由切削熱引起。切削加工時(shí)，雖然傳給刀具的熱量并不多，但由于刀具的熱容量小，所以溫升高，受熱變形后的伸長(zhǎng)量也較大。如圖所示，車刀在連續(xù)加工時(shí)的伸長(zhǎng)量變化曲線為曲線A，切削停止后冷卻時(shí)的長(zhǎng)度變化曲線為曲線B，曲線C是間斷切削過(guò)程的伸長(zhǎng)量變化曲線。刀具熱變形要影響工件的尺寸。連續(xù)加工時(shí)會(huì)影響工件的幾何形狀精度，如車削長(zhǎng)軸時(shí)，會(huì)產(chǎn)生錐度誤差。14.4工藝系統(tǒng)的熱變形誤差四、減小熱變形的主要措施1．減少工藝系統(tǒng)熱源的發(fā)熱為了減少機(jī)床的熱變形，凡是可能分離出去的熱源（如電動(dòng)機(jī)、變速箱、液壓系統(tǒng)等）應(yīng)盡可能移出；不能分離的熱源（如主軸軸承、高速運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)軌副等）可從結(jié)構(gòu)、潤(rùn)滑等方面改善其摩擦特性，減少發(fā)熱。對(duì)發(fā)熱大的熱源，如既不能從機(jī)床中移出，又不便隔熱，則可采用有效的冷卻措施，如增加散熱面積，采用強(qiáng)制的風(fēng)冷、水冷等。2.保持工藝系統(tǒng)的熱平衡在精密加工之前，應(yīng)讓機(jī)床先空轉(zhuǎn)一段時(shí)間，達(dá)到熱平衡后再進(jìn)行加工。為了縮短熱平衡時(shí)間，可人為地給機(jī)床供熱，以促使機(jī)床更快地達(dá)到熱平衡。3.控制環(huán)境溫度車間安裝的供暖設(shè)備和加熱器，要保證其熱流在各個(gè)方向上均勻散發(fā)，不要使精密機(jī)床受到陽(yáng)光的直接照射，以免引起不均勻受熱。14.4工藝系統(tǒng)的熱變形誤差TransitionPage過(guò)渡頁(yè)04工藝系統(tǒng)的熱變形誤差01機(jī)械加工精度概述02工藝系統(tǒng)的幾何誤差03工藝系統(tǒng)的受力變形誤差05工件應(yīng)力造成的誤差06定位誤差07加工誤差綜合分析簡(jiǎn)介一、產(chǎn)生應(yīng)力的原因應(yīng)力是工件自身的誤差因素，是由于金屬內(nèi)部宏觀或微觀的組織發(fā)生了不均勻的體積變化而產(chǎn)生的，體積變化的主要因素是熱加工和冷加工。1.毛坯制造中產(chǎn)生的應(yīng)力在毛坯制造和熱處理過(guò)程中，由于工件各部分厚度不均勻，引起毛坯各部分收縮不均勻以及金相組織轉(zhuǎn)變時(shí)的體積變化，從而使毛坯產(chǎn)生應(yīng)力。毛坯的結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，各部分壁厚越不均勻，散熱的差別越大，毛坯內(nèi)部產(chǎn)生的應(yīng)力也越大。14.5工件應(yīng)力造成的誤差2.工件冷校直時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力薄板類、細(xì)長(zhǎng)軸類零件加工后常發(fā)生彎曲變形，彎曲的工件要校直，必須使工件產(chǎn)生反向彎曲（圖a），并使工件產(chǎn)生一定的塑性變形。當(dāng)工件外層應(yīng)力超過(guò)屈服強(qiáng)度、內(nèi)層應(yīng)力還未超過(guò)彈性極限時(shí)，其分布情況如圖b所示。去除外力后，由于下部外層已產(chǎn)生拉伸的塑性變形，上部外層已產(chǎn)生壓縮的塑性變形，故里層的彈性變形受到阻礙，結(jié)果上部外層產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力，上部里層產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力，下部外層產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力，下部里層產(chǎn)生殘余應(yīng)力（圖c）。冷校直后雖彎曲變形減小，但是，并沒(méi)有消除應(yīng)力，如進(jìn)行再加工，又會(huì)產(chǎn)生新的彎曲變形。14.5工件應(yīng)力造成的誤差二、減少和消除應(yīng)力的工藝措施1.合理設(shè)計(jì)零件結(jié)構(gòu)在機(jī)器零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，盡量簡(jiǎn)化零件結(jié)構(gòu)，減小壁厚差，使壁厚均勻，提高零件的剛度等，均可減少毛坯在制造中產(chǎn)生的應(yīng)力。2.合理安排工藝過(guò)程例如將粗、精加工分開(kāi)，使粗加工后有充足時(shí)間讓?xiě)?yīng)力重新分布，保證工件充分變形，再經(jīng)精加工后，就可減少變形誤差。又如，在加工大件時(shí)，如果粗、精加工在一個(gè)工序完成，這時(shí)應(yīng)在粗加工后松開(kāi)工件，使其消除部分應(yīng)力，然后以較小的夾緊力夾緊工件后對(duì)其進(jìn)行精加工。3.對(duì)工件進(jìn)行熱處理和時(shí)效處理如對(duì)鑄、鍛、焊件進(jìn)行退火和回火；零件淬火后進(jìn)行回火；對(duì)精度要求高的零件，如床身、絲杠、主軸等，往往在切削加工后都要進(jìn)行時(shí)效處理。14.5工件應(yīng)力造成的誤差TransitionPage過(guò)渡頁(yè)04工藝系統(tǒng)的熱變形誤差01機(jī)械加工精度概述02工藝系統(tǒng)的幾何誤差03工藝系統(tǒng)的受力變形誤差05工件應(yīng)力造成的誤差06定位誤差07加工誤差綜合分析簡(jiǎn)介一、定位誤差的概念與計(jì)算1.基準(zhǔn)位置誤差當(dāng)工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)相同時(shí)，工件定位基準(zhǔn)在加工尺寸方向上的最大位置變動(dòng)量，稱基準(zhǔn)位置誤差，用ΔY表示。定位基準(zhǔn)是通過(guò)一定的幾何表面來(lái)體現(xiàn)的，當(dāng)這些幾何面存在誤差時(shí)，就會(huì)造成定位基準(zhǔn)的位置變化，從而產(chǎn)生基準(zhǔn)位置誤差。14.6定位誤差2.基準(zhǔn)不重合誤差由于定位基準(zhǔn)和工序基準(zhǔn)不重合而造成的加工誤差，稱為基準(zhǔn)不重合誤差，用ΔB表示。當(dāng)定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時(shí)，兩者之間的聯(lián)系尺寸產(chǎn)生誤差時(shí)，將會(huì)造成工序基準(zhǔn)的位置變化，從而產(chǎn)生加工誤差。14.6定位誤差綜上所述，可得到如下結(jié)論：（1）定位誤差只產(chǎn)生在調(diào)整法加工一批工件的條件下，采用試切法加工，不存在定位誤差。（2）定位誤差產(chǎn)生的原因是工件的制造誤差和定位元件的制造誤差、兩者的配合間隙及工序尺寸與定位尺寸不重合等。（3）一般情況下，定位誤差由基準(zhǔn)位置誤差和基準(zhǔn)不重合誤差組成，但并不是在任何情況兩種誤差都存在。當(dāng)定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)重合時(shí)，ΔB

＝0，當(dāng)定位基準(zhǔn)無(wú)變動(dòng)時(shí)，ΔY

＝0。二、幾種典型定位表面的定位誤差1.工件以平面定位定位基準(zhǔn)為平面時(shí)，其定位誤差主要是由基準(zhǔn)不重合誤差引起的。這時(shí)基準(zhǔn)位置誤差主要是由平面度誤差引起的，該誤差很小，可忽略不計(jì)。2.工件以圓孔定位工件以圓孔表面作為定位基準(zhǔn)時(shí)，工件圓孔的制造精度、定位元件的放置形式、定位基面與定位元件的配合性質(zhì)及工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)是否重合等因素直接影響定位誤差。3.工件以外圓定位工件以外圓定位時(shí)，常見(jiàn)的定位元件為各種定位套、支承板和V形塊等。定位套定位時(shí)誤差分析及支承板定位時(shí)的誤差分析與前述圓孔定位和平面定位相似。14.6定位誤差4.工件以一面兩孔定位實(shí)際生產(chǎn)中，多數(shù)是以幾個(gè)定位基準(zhǔn)組合起來(lái)實(shí)現(xiàn)工件定位的。其中一面兩孔定位是應(yīng)用最多的方式。所謂一面兩孔定位，就是以工件上的一個(gè)較大的平面和平面上相距較遠(yuǎn)的兩個(gè)孔組合定位。14.6定位誤差TransitionPage過(guò)渡頁(yè)04工藝系統(tǒng)的熱變形誤差01機(jī)械加工精度概述02工藝系統(tǒng)的幾何誤差03工藝系統(tǒng)的受力變形誤差05工件應(yīng)力造成的誤差06定位誤差07加工誤差綜合分析簡(jiǎn)介一、加工誤差的性質(zhì)1.系統(tǒng)性誤差（1）常值系統(tǒng)性誤差

順序加工一批工件中，其大小和方向保持不變的誤差，稱為常值系統(tǒng)性誤差。如加工原理誤差，機(jī)床、夾具、刀具的制造誤差及工藝系統(tǒng)的受力變形等，都是常值系統(tǒng)性誤差。（2）變值系統(tǒng)性誤差

順序加工一批工件中，其大小和方向按一定規(guī)律變化的誤差（通常是時(shí)間的函數(shù)），稱為變值系統(tǒng)性誤差。如機(jī)床、夾具和刀具等在熱平衡前的熱變形和刀具磨損等，都是變值系統(tǒng)性誤差。14.7加工誤差綜合分析簡(jiǎn)介2.隨機(jī)性誤差

在順序加工一批工件時(shí)，若誤差的大小和方向作無(wú)規(guī)律的變化（時(shí)大時(shí)小，時(shí)正時(shí)負(fù)），這類誤差稱為隨機(jī)性誤差。誤差性質(zhì)不同，其解決的途徑也不一樣。對(duì)于常值系統(tǒng)性誤差，在查明其大小和方向后，采取相應(yīng)調(diào)整或檢修工藝裝備，或者用一種常值系統(tǒng)性誤差去抵償原來(lái)的常值系統(tǒng)性誤差。對(duì)于變值系統(tǒng)性誤差，查明其變化規(guī)律后，可采取自動(dòng)連續(xù)補(bǔ)償，或自動(dòng)周期補(bǔ)償。對(duì)于隨機(jī)性誤差，由于沒(méi)有明顯的變化規(guī)律，只能查出產(chǎn)生根源，采取措施以減小其影響。在不同的場(chǎng)合下，誤差的性質(zhì)也有所不同。例如，機(jī)床在一次調(diào)整中加工一批工件時(shí)，機(jī)床的調(diào)整誤差是常值系統(tǒng)性誤差，但是，當(dāng)多次調(diào)整機(jī)床時(shí)，每次調(diào)整時(shí)發(fā)生的調(diào)整誤差則具有隨機(jī)性，故調(diào)整誤差又成為隨機(jī)性誤差了。14.7加工誤差綜合分析簡(jiǎn)介二、加工誤差的綜合分析方法1.分布曲線法

這種方法是通過(guò)測(cè)量一批零件加工后的實(shí)際尺寸，作出尺寸分布曲線，然后按此曲線來(lái)判斷這種加工方法產(chǎn)生的誤差大小。14.7加工誤差綜合分析簡(jiǎn)介由分布圖可以看出：①實(shí)際尺寸分散范圍中心與公差帶中心不重合，說(shuō)明加工過(guò)程存在系統(tǒng)性誤差；②尺寸分散范圍0.016mm，比公差帶大0.007mm。即使把尺寸分散范圍中心調(diào)至公差帶中點(diǎn)27.994mm，也還是要產(chǎn)生不合格品（圖中陰影部分），說(shuō)明加工過(guò)程的隨機(jī)性誤差過(guò)大。要解決此項(xiàng)精度問(wèn)題，不但要把系統(tǒng)誤差減少，而且還