机械制造工程原理(第六章)a

（1）正态分布曲线 • 如果只有随机误差因素作用，一批零件在加工完后， 其误差分布应符合正态分布规律。
_ 1 y exp[( x x) 2 /(2 2 )] 2
_ 1 n 2 ( x x ) i n 1
• 均方差
• 不同σ值的分布曲线
• 6σ 原则：在对称轴的±3σ 分布范围内，包含了整体零 件的 99.73% ，因而近似认为整体零件的实际分布范围 就是±3σ。 （2）利用分布曲线研究加工精度 1) 工艺验证 T • 工艺能力系数： C p 6
第六章 机械加工精度
6.1 机械加工精度的概念 6.1.1 机械加工精度的含义 • 机械加工精度是指零件或工件经加工后的尺寸、 几何形状及各表面相互位置等参数的实际值与 理想值相符合的程度。 • 加工误差：实际值与理想值之差。 • 加工精度包括： • 1) 尺寸精度 • 2) 几何形状精度 • 3) 相互位置精度
• 工艺系统柔度等于各组成部分（机床、刀具、工件、 夹具）的柔度之和。
G系统＝G机床 G刀具 G工件 G夹具
• 用刚度表示有，
1 K系统

1 K机床

1 K刀具

1 K工件

1 K夹具
（3）切削力对加工精度的影响
• 工艺系统在切削力作用下将发生变形
• 三处阶梯分别可以得到主轴、尾架、中间处的误差复映系数：
（8）内应力对加工精度的影响
• 毛坯制造产生中产生的内应力：
• 冷校直引起的内应力：
（9）提高工艺系统刚度的措施 1) 提高机床刚度 2) 提高工件安装时的刚度
3) 提高加工时刀具的刚度 • 缩短悬伸量 • 采用支承套、导向套
4) 减少接触面（减少系统组成环节）
5) 加预紧力
6.3.4 工艺系统受热变形对加工精度的影响 （1）工艺系统的热源 • 切削热 • 传动系统的摩擦热和能量损耗 • 外部热源：日光、照明灯具、加热器等 （2）工件的热变形 工件均匀受热： • 直径方向热膨胀 • 长度方向热膨胀 例，磨削φ100mm的钢轴，当工件温度由20℃升高到60℃ 时，直径方向热膨胀为 0.048mm，相当于IT8级精度的 公差值。
c 主 K主
尾
c K尾
c 中 K中
• 工件经多次走刀，其总的误差复映系数为：
1 2 3 n
• • • • • 综上所述，可知： 1) 走刀次数越多，总的误差复映系数越小，零件形状精度越高。 2) 系统刚度越好，加工精度越高。 3) 误差复映系数值与切深大小无关。 4) 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 刚度和走刀次数。
6.1.2 机械加工误差分类
（1）系统误差与随机误差 • 系统误差：大小和方向均不变或按一定规律变化的误 差。分为：常值系统误差、变值系统误差 • 随机误差：大小和方向均无规律变化的误差。
（2）静态误差与切削状态误差 • 静态误差：工艺系统不切削状态下出现的误差。例机 床的几何精度误差和传动误差等 • 切削状态误差：工艺系统在切削状态下出现的误差。 例切削受力变形和热变形
• 工件不均匀受热：
（3）刀具的热变形
（4）机床的热变形
（5）减小热变形对加工精度影响的措施 • 1) 减小热源：将热源从主机中分离出去 • 2) 用热补偿方法减小热变形 3) 改善结构减小热变形
• 4) 保持工艺系统热平衡：预热机床
• 5) 控制环境温度
6.4 加工误差的分析与控制 6.4.1 分布曲线法
2) 误差分析
• • 正态分布，说明只有随机误差因素作用。 等概率密度分布曲线（ 图(a)）――由线性变值系统误差和随机 误差形成。 不对称分布曲线（图(b)）――由主观误差形成。 多峰值分布曲线（图(c)）――存在阶跃变值系统误差。
• •
6.4.2 点图法 （1）点图
• 例，每小时生产100件，每小时抽检一次，每次抽检5件。为平均 值，Ri为极差，△i为整个零件尺寸分布范围。
2）主轴误差
• 主轴回转误差基本形式：纯径向跳动、纯角度摆动、 纯轴向窜动、轴心漂移
• 纯径向跳动对镗孔圆度影响：
• 纯径向跳动对车削圆度影响：
• 纯轴向窜动对车端面影响：
（2）刀具的制造精度和尺寸磨损
（3）夹具的制造精度和尺寸磨损
• 对于 IT5 ～ 7 级精度零件，夹具精度一般取零件精度的 1/2 ～ 1/3 ；对于 IT8 级精度以下的零件，夹具精度一般 取零件精度的1/5～1/10
6.2 获得加工精度的方法
（1）试切法
（2）调整法
（3）尺寸刀具法 • 孔加工刀具 （4）主动测量法
6.3 影响加工精度的因素
6.3.1 原理误差 • 由于采用近似加工运动或近似轮廓刀具产生的误差。
6.3.2 工艺系统的制造精度和磨损对加工精度的 影响
（1）机床的制造误差和磨损 1）导轨误差
6.3.3 工艺系统受力变形对加工精度的影响 （1）刚度的概念
• 刚度： • 柔度：
y y G Fy K Fy
• 工艺系统中。往往一个方向的力会产生几个方向的变形。
（2）刚度曲线及影响刚度的因素 • 刚度曲线：
• 多次重复加卸载曲线：
• 刚度曲线的特点：
• 1) 加载变形曲线与卸载变形曲线不重合，且回不到起 始点； • 2) 多次重复加卸载变形曲线不重合，随着重复次数的 增加，变形曲线逐渐接近； • 3) 反向加载后出现间隙； • 4) 单件零件的变形曲线与一个机械或部件的变形曲线 相差很大。
（4）传动力对加工精度的影响
• 例，拨叉力的影响。
பைடு நூலகம்
• 精加工时须采用双拨爪：
（5）惯性力对加工精度的影响 • 例，车削中工件安装偏心
（6）夹紧力对加工精度的影响 • 薄壁套筒零件由于夹紧力产生的加工误差：
• 平面磨削薄片零件：
• 正面利用夹紧力引起的变形：
（7）重力对加工精度的影响 例，龙门刨床、铣床
影响工艺系统刚度的因素： 1）接触表面质量
2）系统存在的薄弱环节――刚度差零件 例，燕尾槽导轨镶条
3）连接件夹紧力 例，螺栓连接，拉伸，载荷小于夹紧力时，刚度较大； 载荷大于夹紧力时，螺栓变形，刚度变差。 4) 摩擦力 • 造成加卸载曲线不重合
5) 间隙 • 正反向加载出现间隙 工艺系统刚度组成：
Ri xi max xi min
（2）精度曲线图
• 其它各种精度曲线图
（3）精度曲线与分布曲线的关系
6.4.3 相关分析法
• 相关分析法是用来分析某些因素之间是否关联的。 • 相关关系，函数关系，相关性强，相关性弱，无相关，正相关， 负相关
• 回归直线（或曲线）：通过最小二乘法，计算出两相 关量之间的回归直线或曲线。