機(jī)械加工精度及其控制方案研討

1、第三章 機(jī)械加工精度(jn d)及其控制 尺寸精度形狀精度位置精度（通常形狀(xngzhun)誤差限制在位置公差內(nèi)，位置公差限制在尺寸公差內(nèi)）表面粗糙度波度紋理方向(fngxing)傷痕（劃痕、裂紋、砂眼等）加工精度表面質(zhì)量表面幾何形狀精度表面缺陷層表層加工硬化表層金相組織變化表層殘余應(yīng)力加工質(zhì)量加工質(zhì)量包含的內(nèi)容1第一頁，共145頁。31 概述(i sh) 一、機(jī)械加工精度： 1、加工精度： 零件加工后實際幾何參數(shù)與理想幾何參數(shù)接近程度。符合程度越高，加工精度越高，實際生產(chǎn)中零件不可能與理想的要求完全符合。 2、加工誤差： 指加工后的實際幾何參數(shù)（尺寸，形狀和表面間的相互位置）對理想幾何參數(shù)

2、的偏離程度，從保證產(chǎn)品使用性能分析允許有一定(ydng)的加工誤差。 3、兩者關(guān)系： 兩者從不同角度來評定加工零件的幾何參數(shù)。加工精度的高低是由加工誤差的小大來表示的，保證和提高加工精度問題，實際上是限制和降低加工誤差問題。2第二頁，共145頁。 4、加工精度的合理制定： 一般加工精度越高則加工成本相對越高，生產(chǎn)效率則相對越低，因此設(shè)計人員應(yīng)根據(jù)零件的使用要求，合理規(guī)定零件的加工精度，并盡量提高生產(chǎn)率和降低成本 5、工藝系統(tǒng)：在機(jī)械加工時，機(jī)床、刀具，夾具和工件構(gòu)成一個完整的系統(tǒng)，為工藝系統(tǒng)。 6、原始誤差：工藝系統(tǒng)的各種誤差叫原始誤差。 研究加工精度的目的，就是要弄清各種原始誤差的物理，力學(xué)

3、本質(zhì)，以及他們對加工精度影響的規(guī)律(gul)，掌握控制加工誤差的方法，獲得預(yù)期的加工精度，需要時找出進(jìn)一步提高加工精度的途徑。3第三頁，共145頁。1、原始(yunsh)誤差分類工件相對于刀具靜止?fàn)顟B(tài)下的誤差原始誤差與工藝系統(tǒng)原始狀態(tài)有關(guān)的原始誤差(幾何誤差)與工藝過程有關(guān)的原始誤差(動誤差)原理誤差定位誤差調(diào)整誤差刀具誤差夾具誤差機(jī)床誤差工藝系統(tǒng)受力變形（包括夾緊變形）工藝系統(tǒng)受熱變形刀具磨損測量誤差工件殘余應(yīng)力引起的變形工件相對于刀具運動狀態(tài)下的誤差主軸回轉(zhuǎn)誤差導(dǎo)軌導(dǎo)向誤差傳動誤差原始(yunsh)誤差構(gòu)成二、影響(yngxing)機(jī)械加工精度的因素 4第四頁，共145頁。2、誤差(wch

4、)敏感方向 （4-1）（4-2）顯然(xinrn)： 工藝系統(tǒng)原始誤差方向不同，對加工(ji gng)精度的影響程度也不同。對加工(ji gng)精度影響最大的方向，稱為誤差敏感方向。 誤差敏感方向一般為已加工(ji gng)表面過切削點的法線方向。如圖所示車刀加工(ji gng)RYRYR0ya）誤差敏感方向RR =yYR0yb）5第五頁，共145頁。三、研究加工(ji gng)精度的方法 運用物理學(xué)和力學(xué)原理，分析研究某一個或某幾個因素對加工精度的影響。 通常分析、計算(j sun)、測試、實驗，得出單因素與加工誤差間的關(guān)系。 以生產(chǎn)一批工件的實例結(jié)果為基礎(chǔ)，運用數(shù)理統(tǒng)計(sh l tn

5、j)方法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。用以控制工藝過程的正常進(jìn)行，當(dāng)發(fā)生質(zhì)量問題是可以從中判斷誤差性質(zhì)，找出誤差出現(xiàn)的規(guī)律。1、單因素分析法2、統(tǒng)計分析法 實際生產(chǎn)中，兩種方法常常結(jié)合應(yīng)用。先用統(tǒng)計分析法尋找誤差的出現(xiàn)規(guī)律，初步判斷加工誤差的可能原因，再適用單因素等分析，試驗，以便迅速有效地找出影響加工精度的主要原因。 6第六頁，共145頁。 是指采用了近似的成型運動或近似的刀刃(dorn)輪廓進(jìn)行加工而產(chǎn)生的誤差。32 工藝系統(tǒng)的幾何精度(jn d)對加工精度(jn d)的影響 式中 R 球頭刀半徑； h 允許的殘留高度。 S 行間距例1：在數(shù)控銑床上采用球頭刀銑削復(fù)雜形面零件SRh空間曲面數(shù)控加工一、加工

6、原理(yunl)誤差7第七頁，共145頁。例2：用阿基米德蝸桿滾刀滾切漸開線齒輪 采用阿基米德蝸桿或法向直廓蝸桿代替漸開線基本蝸桿而產(chǎn)生的刀刃齒廓近似造型誤差。 由于滾刀刀齒有限，實際加工出的尺形是一條有微小折線組成的曲線，和理論的光滑漸開線有差異。8第八頁，共145頁。二 、 調(diào)整(tiozhng)誤差 測量誤差。機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)(jgu)的位移誤差。定程機(jī)構(gòu)(jgu)誤差。樣件或樣板誤差。測量有限試件造成的誤差。a）b）試切法與調(diào)整法1、試切法 （圖a）： 用于單件小批生產(chǎn)2、調(diào)整法（圖b）： 用于大批大量生產(chǎn)9第九頁，共145頁。三 、機(jī)床(jchung)誤差 （一）機(jī)床(jchung)導(dǎo)軌

7、導(dǎo)向誤差 1、導(dǎo)軌導(dǎo)向精度及其對加工精度的影響 導(dǎo)軌導(dǎo)向精度： 機(jī)床導(dǎo)軌副的運動件實際運動方向和理想運動方向的符合程度。兩者之間的偏差值稱為導(dǎo)向誤差。 導(dǎo)軌是機(jī)床中確定(qudng)主要部件相對位置的基準(zhǔn)，也是運動的基準(zhǔn)，它的各項誤差直接影響被加工工件的精度。 包括： 導(dǎo)軌在水平面內(nèi)的直線度， 導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)的直線度， 前后導(dǎo)軌平行度（扭曲）， 導(dǎo)軌與主軸回轉(zhuǎn)軸線的平行度（或垂直度）等。10第十頁，共145頁。.11第十一頁，共145頁。1）導(dǎo)軌在水平面內(nèi)的直線度（彎曲） 對于車床和外圓磨床由于刀尖相對于工件回轉(zhuǎn)軸線在加工表面徑向方向的變化屬敏感方向，故其對零件的形狀(xngzhun)精度影響

8、很大。 車床導(dǎo)軌在水平面內(nèi)有彎曲后，縱向進(jìn)給中刀具(doj)相對工件軸線不能平行。因而工件表面上形成形狀誤差。當(dāng)導(dǎo)軌向后凸時，工件產(chǎn)生鞍形誤差。當(dāng)導(dǎo)軌向前凸時，工件產(chǎn)生鼓形誤差。 12第十二頁，共145頁。2）導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)的直線度（彎曲） 垂直面內(nèi)直線度誤差對車床的影響較小，可以忽略不計。但對于龍門刨床、龍門銑床及導(dǎo)軌磨床來說，導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)的直線度誤差將直接反映(fnyng)到工件上。 13第十三頁，共145頁。3）前后導(dǎo)軌的平行(pngxng)度（扭曲）一般(ybn)車床：磨床：以車床(chchung)為例14第十四頁，共145頁。2、導(dǎo)軌導(dǎo)向精度的影響(yngxing)因素 1）導(dǎo)軌的

9、制造誤差 2）導(dǎo)軌的安裝誤差：對長度較長的龍門刨床、龍門銑床和導(dǎo)軌磨床。他們的床身導(dǎo)軌為一細(xì)長結(jié)構(gòu)、剛性較差，在本身自重作用下就容易變形，若安裝不正確或地基不良，都會造成導(dǎo)軌彎曲變形。 3)導(dǎo)軌的磨損：由于使用程度(chngd)不同及受力不均，機(jī)床使用一段時間后，導(dǎo)軌全長上各段的磨損量不等。并且在同一橫截面上個導(dǎo)軌面的磨損量也不相等。15第十五頁，共145頁。3、提高導(dǎo)軌導(dǎo)向(do xin)精度的措施制造誤差 機(jī)床設(shè)計制造時，應(yīng)從結(jié)構(gòu)、潤滑、防護(hù)裝置、采取措施提高導(dǎo)向精度。安裝誤差 機(jī)床安裝時，應(yīng)校正好水平和保證地基質(zhì)量。磨損誤差 使用時，注意調(diào)整導(dǎo)軌配合間隙，同時保證良好(lingho)的潤

10、滑和維護(hù)。16第十六頁，共145頁。（二）主軸(zhzhu)的回轉(zhuǎn)誤差 1回轉(zhuǎn)精度： 機(jī)床主軸在回轉(zhuǎn)時實際回轉(zhuǎn)軸線對理想回轉(zhuǎn)軸線的相符合程度。 回轉(zhuǎn)誤差： 機(jī)床主軸在回轉(zhuǎn)時實際回轉(zhuǎn)軸線對理想回轉(zhuǎn)軸線的漂移。 機(jī)床主軸是用來裝加工件或刀具，并傳遞主要切削運動的重要零件，其回轉(zhuǎn)精度主要影響零件加工表面的幾何形狀精度，位置精度和表面粗糙度。2誤差產(chǎn)生原因： 由于主軸部件中軸承、軸頸、軸承座孔等的制造誤差和配合質(zhì)量，潤滑條件，以及回轉(zhuǎn)時的動力因素的影響。瞬時回轉(zhuǎn)軸線的空間位置在周期性變化。3理想回轉(zhuǎn)軸線：客觀存在，但無法(wf)確定，通常是以平均回轉(zhuǎn)軸線來代替。17第十七頁，共145頁。4分類(fn

11、li)：b）端面圓跳動a）徑向圓跳動c）傾角擺動主軸回轉(zhuǎn)誤差基本形式徑向(jn xin)圓跳動 端面(dunmin)圓跳動 傾角擺動18第十八頁，共145頁。5.主軸(zhzhu)回轉(zhuǎn)誤差對加工精度的影響 主軸徑向圓跳動對加工(ji gng)精度的影響（鏜孔） 考慮最簡單的情況，主軸回轉(zhuǎn)中心在y方向上作簡諧直線運動，其頻率與主軸轉(zhuǎn)速(zhun s)相同，幅值為2e。則刀尖的坐標(biāo)值為：e徑向跳動對鏜孔精度影響式中 R 刀尖回轉(zhuǎn)半徑； 主軸轉(zhuǎn)角。顯然，鏜出的孔為一橢圓。19第十九頁，共145頁。20第二十頁，共145頁。徑向跳動對車外圓精度(jn d)影響12345678 仍考慮最簡單的情況，主軸

12、(zhzhu)回轉(zhuǎn)中心在y方向上作簡諧直線運動，其頻率與主軸(zhzhu)轉(zhuǎn)速相同，幅值為2e。則刀尖運動軌跡接近于正圓。 結(jié)論：主軸徑向跳動對車外圓時，基本(jbn)不影響加工表面的加工誤差e 主軸徑向圓跳動對加工精度的影響（車外圓）21第二十一頁，共145頁。22第二十二頁，共145頁。 主軸端面圓跳動對加工精度(jn d)的影響被加工端面不平，與圓柱面不垂直；加工螺紋時，產(chǎn)生螺距(luj)周期性誤差。23第二十三頁，共145頁。 主軸(zhzhu)傾角擺動對加工精度的影響幾何軸線相對(xingdu)與平均軸線在空間成一定錐角的圓錐運動。 若沿與平均軸線垂直的各個截面來看，相當(dāng)于幾何軸線繞

13、平均軸心做偏心運動，只是各截面的偏心量不同。因此，無論車削還是鏜削都能獲得一個正圓柱。幾何軸線在某一平面內(nèi)作角度擺動 若頻率和主軸回轉(zhuǎn)頻率一致(yzh)，沿與平均回轉(zhuǎn)軸線垂直的各個截面看，車削表面是一個圓，整體為一圓柱（相當(dāng)于是主軸徑向跳動），鏜孔時，在垂直于主軸平均軸線的各個截面內(nèi)都形成橢圓，整體加工出橢圓柱。24第二十四頁，共145頁。AB6、 影響主軸(zhzhu)回轉(zhuǎn)精度的主要因素圖1 軸徑不圓引起車床主軸徑向跳動 滑動軸承(hu dn zhu chn)鏜床類機(jī)床（圖2） 切削力隨主軸回轉(zhuǎn)而回轉(zhuǎn)，主軸徑總是以固定部位與軸承孔內(nèi)表面的不同部位接觸(jich)，因此軸承孔的圓度對主軸回轉(zhuǎn)精

14、度影響最大，軸頸圓度影響不大。圖2 軸承孔不圓引起鏜床主軸徑向跳動車床類機(jī)床（圖1） 切削力的方向大體不變，主軸軸頸以不同的部位與軸承內(nèi)孔的某一固定部位相接觸。因此影響主軸回轉(zhuǎn)精度的，主要是軸承處主軸軸頸的圓度，軸承孔的圓度影響不大。1）軸承誤差的影響25第二十五頁，共145頁。3）與軸承配合(pih)的零件誤差的影響2）軸承(zhuchng)間隙的影響 軸承間隙對回轉(zhuǎn)精度也有影響，如軸承間隙過大，會使主軸工作時油膜厚度增大油膜承載能力降低，當(dāng)工作條件(載荷、轉(zhuǎn)速等)變化(binhu)時，油楔厚度變化(binhu)較大，主軸軸線漂移量增大。 由于軸承內(nèi)、外圈或軸瓦很薄，受力后容易變形，因此與之

15、相配合的軸頸或箱體支承孔的圓度誤差，會使軸承圈或軸瓦發(fā)生變形而產(chǎn)生圓度誤差。與軸承圈端面配合的零件如軸肩、過渡套、袖承端蓋、螺母等的有關(guān)端面，如果有平面度誤差或與主軸回轉(zhuǎn)軸線不垂直，會使軸承圈滾道傾斜，造成主軸回轉(zhuǎn)軸線的徑向、軸向漂移。箱體前后支承孔、主軸前后支承軸頸的同軸度會使軸承內(nèi)外圈滾道相對傾斜，同樣也會引起主軸回轉(zhuǎn)軸線的漂移。26第二十六頁，共145頁。4）主軸(zhzhu)轉(zhuǎn)速的影響 由于主軸部件質(zhì)量不平衡、機(jī)床各種隨機(jī)振動以及回轉(zhuǎn)軸線的不穩(wěn)定隨主軸轉(zhuǎn)速增加而增加，使主軸在某個轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的回轉(zhuǎn)精度(jn d)較高，超過這個范圍時，誤差就較大。5）主軸系統(tǒng)的徑向不等剛度(n d)和熱變

16、形 主軸系統(tǒng)的剛度，在不同方向上往往不等，當(dāng)主軸上所受外力方向隨主軸回轉(zhuǎn)而變化時，就會因變形不一致而使主軸軸線漂移。 機(jī)床工作時，主軸系統(tǒng)的溫度將升高，使主軸軸向膨脹和徑向位移。由于軸承徑向熱變形不相等，前后軸承的熱變形也不相同，在裝卸工件和進(jìn)行測量時主軸必須停車而使溫度發(fā)生變化，這些都會引起主軸回轉(zhuǎn)軸線的位置變化和漂移而影響主軸回轉(zhuǎn)精度。27第二十七頁，共145頁。7、提高主軸(zhzhu)回轉(zhuǎn)精度的措施1）提高主軸部件的制造精度 首先應(yīng)提高軸承的回轉(zhuǎn)精度其次是提高箱體支承孔、主軸軸頸和與軸承相配合有關(guān)表而的加工精度。此外，還可在裝配時先測出滾動軸承及主軸錐孔的徑向圓跳動，然后調(diào)節(jié)徑向圓跳動

17、的方位，使誤差相互補(bǔ)償(bchng)或抵消，以減少軸承誤差對主軸回轉(zhuǎn)精度的影響。2）對滾動軸承進(jìn)行預(yù)緊，消除間隙 對滾動軸承適當(dāng)預(yù)緊以消除間隙，甚至產(chǎn)生微量過盈由于軸承內(nèi)外圈和滾動體彈性變形的相互(xingh)制約，既增加了軸承剛度，又對軸承內(nèi)外圈滾道和滾動體的誤差起均化作用，因而可提高主軸的回轉(zhuǎn)精度。28第二十八頁，共145頁。3）使主軸回轉(zhuǎn)(huzhun)誤差不反映到工件上（誤差轉(zhuǎn)移） 直接保證工件在加工過程中的回轉(zhuǎn)精度而不依賴于主軸，是保證工件形狀(xngzhun)精度的最簡單而又有效的方法。 如采用兩固定頂尖支承磨削外圓柱面。 在鏜床上加工箱體類零件孔。采用前后導(dǎo)向套的鏜模。29第二十

18、九頁，共145頁。（三）機(jī)床傳動(chundng)誤差1傳動鏈精度（誤差）： 傳動鏈的傳動誤差是指內(nèi)聯(lián)系的傳動鏈中首末兩端傳動元件之間相對運動的誤差，它是螺紋(luwn)、齒輪、蝸輪及其它按展成原理加工時，影響加工精度的主要因素。例. 用滾齒機(jī)加工直齒輪時，要求滾刀和工件之間具有嚴(yán)格的運動關(guān)系。即：滾刀轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，工件轉(zhuǎn)過一個齒，這種運動關(guān)系是由刀具與工件的傳動鏈來保證的。 當(dāng)傳動鏈中各傳動元件如齒輪、蝸輪、蝸桿、絲桿、螺母(lum)等有制造誤差，裝配誤差和磨損時，就會破壞正確的運動關(guān)系，是被加工工件產(chǎn)生誤差。30第三十頁，共145頁。齒輪機(jī)床傳動鏈z7 = z8 = 16z1 = 64zn =

19、96z5 = z6 = 23z3 = z4 = 23bz2 = 16zn-1 = 1icefacd運動(yndng)關(guān)系其中(qzhng)31第三十一頁，共145頁。 縮短傳動鏈長度 提高末端元件的制造精度(jn d)與安裝精度(jn d)傳動比小，尤其是傳動鏈末端傳動副的傳動比小，因此采用降速傳動保證傳動精度(jn d)的重要原則 采用校正裝置對傳動誤差進(jìn)行補(bǔ)償末端(m dun)元件轉(zhuǎn)角誤差2、 提高傳動(chundng)精度措施32第三十二頁，共145頁。四、夾具的制造(zhzo)誤差和磨損 L0.056F710F7k620H 7g 6YZ鉆孔的夾具誤差對加工精度的影響1、夾具(jij)誤

20、差對加工位置精度影響最大。2、與夾具(jij)有關(guān)的影響位置誤差因素包括 通常要求定位誤差和夾具制造誤差不大于工件相應(yīng)(xingyng)公差的1/3。1）定位誤差；2）刀具導(dǎo)向（對刀）誤差；3）夾緊誤差；4）夾具制造誤差；5）夾具安裝誤差；6）夾具的磨損33第三十三頁，共145頁。五、刀具(doj)的制造誤差與磨損1、定尺寸刀具（鉆頭(zun tu)、鉸刀等）尺寸誤差影響加工尺寸誤差2、成形刀具（銑刀、成形車刀等）形狀誤差影響加工形狀誤差2、展成刀具加工時，刀刃形狀必須滿足加工表面的共軛曲線，刀具形狀誤差影響加工形狀誤差34第三十四頁，共145頁。 33 工藝系統(tǒng)的受力變形對加工(ji gng

21、)精度的影響 一、基本概念 1彈性系統(tǒng)： 切削加工(ji gng)時，由機(jī)床、刀具、夾具、工件組成的工藝系統(tǒng)是彈性系統(tǒng)。2工藝系統(tǒng)總位移 1）彈性變形： 機(jī)械加工(ji gng)時，由于切削力、夾緊力以及重力、慣性力等的作用，工藝系統(tǒng)各部分產(chǎn)生的相應(yīng)的變形。 2）系統(tǒng)中各元件因其接觸處的間隙還會產(chǎn)生位移、 3）工藝系統(tǒng)總位移 彈性變形+位移=總位移 4）決定因素： 外力的大小和彈性系統(tǒng)抵抗外力及其變形的能力35第三十五頁，共145頁。3剛度(n d)： 物體抵抗欲使其變形的外力的能力 4工藝系統(tǒng)剛度： 指工藝系統(tǒng)抵抗其變形的外力的能力(nngl)。是指工件加工表面在切削力法向分力Fy的作用下，

22、刀具相對工件在該方向位移y的比值。 36第三十六頁，共145頁。 加工中影響加工精度最大的是刀刃在加工表面法線方向的位移。因此計算時必須考慮此方向上的切削力和位移。法向位移y除了Fy分力影響外，F(xiàn)y、Fz也對它有影響。在K一定時，則Fy越大，則系統(tǒng)變形量越大。對加工精度影響越大。 若工藝系統(tǒng)剛度很大，盡管切削力等外力作用(wi l zu yn)，也能使系統(tǒng)位移減少到最低限度。5加工誤差： 由于切削力等引起的工藝系統(tǒng)產(chǎn)生的彈性變形，使刀具和工件(gngjin)在靜態(tài)下調(diào)整好的相互位置，以及切削成形運動所需要的正確幾何關(guān)系發(fā)生變化，從而造成加工誤差。 37第三十七頁，共145頁。6、舉例(j l)

23、件剛性差，在加工細(xì)長(x chn)軸時出現(xiàn)中間粗，兩頭尖的情況（腰鼓形）如圖所示：無進(jìn)給磨削38第三十八頁，共145頁。二、工藝系統(tǒng)(xtng)剛度的計算 式中 y 工藝(gngy)系統(tǒng)總變形； yjc 機(jī)床的受力變形； yjj 夾具的受力變形； yd 刀具的受力變形； yg 工件的受力變形。 切削加工時，工藝系統(tǒng)的有關(guān)部件在各種( zhn)外力的作用下，會產(chǎn)生不同程度的變形，使刀具和工件的相對位置發(fā)生變化，從而產(chǎn)生相應(yīng)的加工誤差。 工藝系統(tǒng)在某處的法向總變形是各個組成環(huán)節(jié)在同一處的法向變形的迭加。1、工藝系統(tǒng)總變形 y= yjc + yjj +yd +yg （1）39第三十九頁，共145頁。

24、2、工藝系統(tǒng)剛度(n d)計算 代入1式得工藝系統(tǒng)(xtng)剛度與工藝系統(tǒng)(xtng)各組成部分剛度之間的關(guān)系：式中 k 工藝系統(tǒng)剛度； kjc 機(jī)床剛度； kjj 夾具(jij)剛度； kd 刀具剛度； kg 工件剛度。 由工藝系統(tǒng)的剛度定義可知，機(jī)床剛度kjc 、夾具剛度kjj 、刀具剛度kd和工件剛度kg分別為： kjc =Fy/ yjc ， kjj = Fy/ yjj ， kd = Fy/ yd ， kg = Fy/ yg 40第四十頁，共145頁。1） 機(jī)床變形(bin xng)引起的加工誤差三、 工藝(gngy)系統(tǒng)剛度對加工精度的影響 1、切削力作用點位置變化引起工件形狀(xn

25、gzhun)誤差ydjytjywz工藝系統(tǒng)變形隨受力點變化規(guī)律FpAABBCCxLFAFByxx41第四十一頁，共145頁。機(jī)床(jchung)的剛度是由各個部件的剛度決定的，其計算方法為： 設(shè)工件(gngjin)短而粗，剛度很大，其變形可以忽略不計，安裝在兩頂尖之間，在切削力Fy的作用下，床頭位置由A到A，尾座由B到B，刀架從C到C，其位移量分別為：ytj，ywz，ydj，中心線從AB移到AB。 徑向(jn xin)切削力為Fy，由Fy引起的頭架和尾座處的受力為FA和FB，刀架受力為Fy。 在距離床頭X處，工件軸線移動的距離為yx。42第四十二頁，共145頁。機(jī)床(jchung)總的變形量：

26、 根據(jù)剛度定義(dngy)，Ktj，Kwz，Kdj分別為頭架、尾座和刀架的剛度，則：43第四十三頁，共145頁。其中(qzhng)： 由上式看出(kn ch)，隨著切削力作用點的變化，工藝系統(tǒng)的變形是變化的，這是由于工藝系統(tǒng)的剛度隨著切削力作用點變化而變化44第四十四頁，共145頁。當(dāng)x=0時，當(dāng)x=L時，當(dāng)x=L/2時，當(dāng) 時，45第四十五頁，共145頁。 由上面對機(jī)床剛度(n d)的分析可知，工件加工后成鞍形，如圖所示：1、機(jī)床不變形的情況(qngkung)2、考慮主軸箱、尾座變形情況(qngkung)3、考慮刀架變形在內(nèi)機(jī)床受力變形引起的加工誤差12346第四十六頁，共145頁。2） 工

27、件變形引起(ynq)的加工誤差工件(gngjin)為懸臂梁時：加工后工件形狀為：47第四十七頁，共145頁。工件(gngjin)為簡支梁時：當(dāng)x=0或x=L時，yg=0，變形(bin xng)最小當(dāng)x=L/2時，變形(bin xng)最大， 由于工件變形(bin xng)，使工件加工后成鼓形，如圖所示48第四十八頁，共145頁。式中 yg 工件變形； E 工件材料(cilio)彈性模量； I 工件截面慣性矩； Fy工件受到的切削力 x 受力點到支承點的距離 L工件的長度49第四十九頁，共145頁。2、切削力大小(dxio)變化引起的加工誤差 誤差(wch)復(fù)映規(guī)律 切削加工中，由于毛坯本身的誤

28、差（形狀或位置）使切削深度不斷變化，從而(cng r)引起切削力的變化，促使工藝系統(tǒng)產(chǎn)生相應(yīng)的變形，因而工件表面上保留了與毛坯表面類似的形狀和位置誤差，但加工后殘留的誤差比毛坯誤差從數(shù)值上大大減少了，這一現(xiàn)象稱為“誤差復(fù)映”50第五十頁，共145頁。切削力大小變化對加工(ji gng)精度的影響51第五十一頁，共145頁。討論(toln)：=工 /毛= C /k系 總是小于1，有修正誤差的能力 多次進(jìn)給=1232. k系越大，就越小，復(fù)映到工件上的誤差越小3. C減小， 就越小，應(yīng)采取(ciq)減小Fy的措施52第五十二頁，共145頁。4、增加走刀次數(shù)，可大大減小工件(gngjin)的復(fù)映誤差

29、： 若近似假設(shè)(jish)每次走刀后的誤差復(fù)映系數(shù)都相同，則車外圓時，工件的圓度誤差與走刀次數(shù)x的關(guān)系為：其中(qzhng)53第五十三頁，共145頁。減少(jinsho)誤差復(fù)映的方法1）增大工藝系統(tǒng)剛度；2）減少進(jìn)給量f，減小切削力；3）增加(zngji)走刀次數(shù)；4）減小毛坯誤差值。54第五十四頁，共145頁。3、夾緊力、重力、傳動力和慣性力引起(ynq)的加工誤差 夾緊(ji jn)力影響a） b）薄壁套夾緊變形【例1】薄壁套夾緊變形(bin xng) 解決：加開口套55第五十五頁，共145頁?！纠?】薄壁工件(gngjin)磨削薄壁工件磨削 解決(jiju)：加橡皮墊56第五十六頁，

30、共145頁?！纠魁堥T(ln mn)銑橫梁龍門銑橫梁變形龍門銑橫梁變形補(bǔ)償 重力(zhngl)影響解決：變形(bin xng)補(bǔ)償57第五十七頁，共145頁。58第五十八頁，共145頁。四、機(jī)床部件剛度(n d)測定 靜態(tài)測定法： 在機(jī)床不工作狀態(tài)，模擬車削時的受力的受力情況對機(jī)床施加靜載荷，然后測出機(jī)床部件在不同載荷下的變形，作出各部件的剛度特性曲線(qxin)并計算剛度。59第五十九頁，共145頁。 右圖是對一車床進(jìn)行3次加載和卸載(xi zi)循環(huán)，繪制了他的剛度曲線。車床刀架變形曲線y（m）10203040500123F（KN）60第六十頁，共145頁。 非線形關(guān)系，不完全是彈性變形

31、加載和卸載曲線不重合，所圍面積表示克服摩擦和接觸塑性變形所作功 存在殘余變形，反復(fù)加載卸載后殘余變形0 機(jī)床部件(bjin)剛度比按實體估算值小許多，表明其變形受多種因素影響分析剛度曲線(qxin)的特點：工作(gngzu)狀態(tài)測定法61第六十一頁，共145頁。五、減小受力變形(bin xng)對加工精度影響措施1）合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計： 設(shè)計工藝裝備時，盡量減少連接面數(shù)目，注意剛度的匹配，防止局部低剛度環(huán)節(jié)出現(xiàn)，設(shè)計基礎(chǔ)件、支承件時，合理設(shè)計零部件結(jié)構(gòu)和截面形狀。 2）提高連接表面接觸剛度 提高機(jī)床部件中零件接合表面的接觸質(zhì)量 給機(jī)床部件預(yù)加載荷 提高工件定位基準(zhǔn)的精度和降低表面粗糙度值。3）采用

32、輔助(fzh)支承（中心架，跟刀架，鏜桿支承等）1、提高工藝(gngy)系統(tǒng)剛度62第六十二頁，共145頁。4）采用合理裝夾和加工(ji gng)方式支座零件不同安裝方法2、減小載荷(zi h)及其變化63第六十三頁，共145頁。六、工件殘余應(yīng)力(yngl)引起的變形1、內(nèi)應(yīng)力定義： 外部作用力去除后工件內(nèi)存留的應(yīng)力特點： 具有內(nèi)應(yīng)力的零件處于一種不穩(wěn)定狀態(tài)，它內(nèi)部的組織有強(qiáng)烈的傾向要恢復(fù)到一個穩(wěn)定的沒有應(yīng)力的狀態(tài)，即使在常溫下，零件也會不斷的緩慢地進(jìn)行這種變化，直到殘余應(yīng)力安全松弛為主，在這一過程中，零件將會翹曲變形(bin xng)，原有的加工精度會逐漸喪失。64第六十四頁，共145頁。2

33、、毛坯制造(zhzo)和熱處理產(chǎn)生的殘余應(yīng)力原因： 在鑄、鍛、焊、熱處理等加工過程中，由于各部分冷熱收縮不均勻，以及金相組織的體積變化，使毛坯內(nèi)部產(chǎn)生相當(dāng)大的殘余(cny)應(yīng)力。例1： 下圖表示一個內(nèi)外壁厚相差較大的鑄件，澆注后，冷卻過程如下： 壁A、C較薄，散熱容易，冷卻快。壁B冷卻慢，當(dāng)A、C從塑性狀態(tài)冷卻到彈性狀態(tài)時，B還處于塑性狀態(tài)，這時A、C收縮(shu su)時B不起阻擋變形的作用，鑄件內(nèi)部不會產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。65第六十五頁，共145頁。 當(dāng)B冷卻到彈性狀態(tài)時，A、C的溫度已經(jīng)降低很多，收縮速度很慢，但B收縮快，所以受到A、C的阻礙，壁B受拉應(yīng)力，A、C受壓應(yīng)力，以保持平衡。 在C上開

34、一小(y xio)口，C上壓應(yīng)力消失，在A、B內(nèi)應(yīng)力作用力，內(nèi)應(yīng)力重新分布，達(dá)到平衡，工件翹曲。66第六十六頁，共145頁。例2： 機(jī)床床身鑄件，為提高導(dǎo)軌面的耐磨性，采用局部激冷的工藝使他冷卻更快一些(yxi)，這樣可以獲得高的硬度，但鑄件內(nèi)應(yīng)力更大，導(dǎo)軌表面 經(jīng)粗加工刨去一層，引起內(nèi)應(yīng)力重新分布，產(chǎn)生彎曲變形，新平衡過程需較長時間，導(dǎo)軌精加工后除去大部分變形，但內(nèi)部還在變化，合格的導(dǎo)軌面喪失原有的精度。67第六十七頁，共145頁。3、切削加工(ji gng)帶來的殘余應(yīng)力4、減小殘余(cny)應(yīng)力措施 設(shè)計合理零件結(jié)構(gòu)，提高零件剛性，使壁厚均勻。 合理安排工藝過程粗、精加工分開 時效(sh

35、xio)處理68第六十八頁，共145頁。3.4工藝(gngy)系統(tǒng)的熱變形對加工精度的影響 1、加工中的熱現(xiàn)象： 一上班，空轉(zhuǎn)機(jī)床 坐標(biāo)鏜床在恒溫室內(nèi) 磨床身導(dǎo)軌，走兩刀休息一下 冬天加工時，尺寸合格(hg)，夏天就裝不進(jìn)去。 一、概述(i sh)2、工藝系統(tǒng)的變形 熱變形： 機(jī)械加工過程中，工藝系統(tǒng)會受到各種熱的影響而產(chǎn)生溫度變形，稱為熱變形。這種變形將破壞刀具與工件的正確幾何關(guān)系和運動關(guān)系，造成工件的誤差。69第六十九頁，共145頁。3、工藝(gngy)系統(tǒng)熱源切削熱： 切削時所作的功幾乎全部轉(zhuǎn)變成熱，其熱量以傳導(dǎo)的形式傳遞，對刀具和工件影響(yngxing)較大。摩擦熱： 機(jī)械零件的摩擦

36、軸承、導(dǎo)軌的摩擦而產(chǎn)生的熱，液壓傳功、電氣(dinq)傳功等，都是熱源，對機(jī)床影響較大，以傳導(dǎo)形式傳遞。其它熱： 指工藝系統(tǒng)外部的，以對系統(tǒng)傳熱為主的環(huán)境溫度和各種輻射熱。 70第七十頁，共145頁。各種熱對加工精度的影響 切削熱： 車削時，切屑帶走熱量可達(dá)50%80%，傳給工件約30%，傳給刀具(doj)約5%。 銑削、刨削加工，傳給工件30% 鉆削和臥鏜，切屑留在孔中，傳給工件大于50% 磨削時，切屑帶走熱量4%，傳導(dǎo)工件84%，工件表面溫度高工藝系統(tǒng)熱源內(nèi)部熱源外部熱源切削熱摩擦熱環(huán)境熱源輻射熱71第七十一頁，共145頁。摩擦熱： 使工藝系統(tǒng)局部發(fā)熱，引起局部溫升和變形，破壞系統(tǒng)原有的幾

37、何精度。外部熱源： 大型工件晝夜加工，由于溫差引起工藝系統(tǒng)的熱變形不一樣(yyng)，照明光、散熱器、日光等也會引起機(jī)床的局部溫度和變形。72第七十二頁，共145頁。 溫度場工藝系統(tǒng)(xtng)各部分溫度分布溫 度場與熱平衡研究(ynji)目前以實驗研究(ynji)為主熱平衡工藝系統(tǒng)在各種( zhn)熱源作用下，溫度逐漸升高，同時它們也通過各種( zhn)傳熱方式向周圍散熱，當(dāng)工件、刀具和機(jī)床的溫度達(dá)到某一數(shù)值時，單位時間內(nèi)散發(fā)的熱量和熱源傳刀的熱量趨于相等，這時工藝系統(tǒng)就達(dá)到了熱平衡狀態(tài)。 在熱平衡狀態(tài)下，工藝系統(tǒng)的各部分的溫度保持在一相對固定的數(shù)值上，各部分的熱變形也相應(yīng)趨于穩(wěn)定4、溫度場

38、與工藝系統(tǒng)熱平衡73第七十三頁，共145頁。二、工件熱變形(bin xng)對加工精度的影響1、熱源(ryun)： 切削熱2、工件均勻(jnyn)受熱 應(yīng)用條件： 形狀簡單的軸類，套類，盤類等零件的內(nèi)外圓加工時，切削熱較均勻的傳入工件，若不考慮溫升后的散熱，其溫度給工件全長和圓周的分布比較均勻，可近似看作均勻受熱。熱變形的大小長度： 直徑： 圓柱類工件熱變形74第七十四頁，共145頁。式中 L， D 長度和直徑(zhjng)熱變形量； L，D 工件原有長度和直徑(zhjng)； 工件材料線膨脹系數(shù)； t 溫升。應(yīng)用(yngyng)車削較長的軸時，會產(chǎn)生圓度誤差，加工精度較高的軸類零件時，采用彈

39、性或液壓尾頂尖。75第七十五頁，共145頁。 例：長400mm絲杠，加工過程溫升1，熱伸長量為： 5級絲杠累積誤差全長5m，可見熱變形的嚴(yán)重性3、工件不均勻(jnyn)受熱應(yīng)用條件： 銑、刨、磨平面時，工件單面受熱作用，上下表面(biomin)間的溫差，將導(dǎo)致工件向上拱起，加工時，中間凸起被切去，冷卻后工件下凹。熱變形的大小76第七十六頁，共145頁。式中 X 變形撓度； L，S 工件原有長度和厚度； 工件材料線膨脹系數(shù)； t 溫升。平面加工熱變形x/ 4LS結(jié)果：加工時上表面(biomin)升溫，工件向上拱起，磨削時將中凸部分磨平，冷卻后工件下凹。77第七十七頁，共145頁。例：高600mm

40、，長2000mm的床身，若上表面溫升為3，則變形量為：此值已大于精密導(dǎo)軌平直度要求解決措施 切削液充分冷卻 高速切削、使傳入工件熱量減少 在精加工前充分冷卻 刀具不要過分(gufn)磨鈍 在夾緊狀態(tài)下，有伸縮的自由78第七十八頁，共145頁。三、機(jī)床(jchung)熱變形對加工精度影響1、熱源： 內(nèi)外熱源有影響（其中摩擦熱影響很大），且由于各部件的熱源不同，分布不均勻，以及機(jī)床結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，因此不僅各部件的溫升不同，而且(r qi)同一部件不同位置的溫升也不相同。使機(jī)床各部件之間的相互位置發(fā)生變化，破壞了機(jī)床原有的幾何精度而造成加工誤差。2、機(jī)床的熱平衡狀態(tài)： 機(jī)床運轉(zhuǎn)一段時間后，各部件傳入的

41、熱量和散失的熱量基本(jbn)相等，即達(dá)到熱平衡狀態(tài)，變形趨于穩(wěn)定。在機(jī)床達(dá)到熱平衡之前，機(jī)床幾何精度變化不定，對加工精度的影響也變化不定。79第七十九頁，共145頁。3、機(jī)床地溫升： 機(jī)床各部件由于體積較大，熱量大，因此其溫升一般不大。 車床主軸(zhzhu)箱60 磨床1525 車床床身與主軸(zhzhu)箱結(jié)合處20 磨床床身10 其他精密機(jī)床部件溫升較低4、熱平衡時間 車床、磨床(mchung) 46h 中小型精密機(jī)床12h 大型精密12h80第八十頁，共145頁。 5、各種機(jī)床的熱變形及其對加工精度(jn d)的影響車、銑 、鉆、鏜類機(jī)床： 主軸箱中的齒輪，軸承(zhuchng)磨擦

42、發(fā)熱，潤滑油發(fā)熱是主要熱源，使主軸箱及與之相連部分如床身或立柱的溫度升高而產(chǎn)生較的變形。81第八十一頁，共145頁。車床(chchung)受熱變形a） 車床受熱變形(bin xng)形態(tài)運轉(zhuǎn)時間 / h0 1 2 3 450150100200位移 /m20406080溫升 / Yy前軸承溫升b） 溫升與變形曲線 車床主軸發(fā)熱使主軸箱在垂直面向內(nèi)和水平向內(nèi)發(fā)生偏移和傾斜(qngxi)。在垂直向內(nèi)，主軸箱的溫升使主軸升高，又因主軸前軸承的發(fā)熱量大于后軸承的發(fā)熱量，主軸前端比后端高，由于主軸箱熱量傳給床身，床身導(dǎo)軌向上臺起，故而加劇了主軸的傾斜(qngxi)。82第八十二頁，共145頁。龍門刨床、導(dǎo)

43、軌磨床等機(jī)床 床身熱變形是影響加工精度的主要(zhyo)因素：因其床身較長、導(dǎo)軌稍有溫差，就會產(chǎn)生較大的彎曲變形。 床身上下表面產(chǎn)生溫差的原因，不僅是由于工作臺運動時導(dǎo)軌摩擦發(fā)熱所知，環(huán)境溫度的影響也很大。導(dǎo)軌磨床受熱變形83第八十三頁，共145頁。雙端面磨床： 切削(qixio)熱噴向床身中部的頂面，使其局部受熱而產(chǎn)生中凸變形。使兩砂輪的端面產(chǎn)生傾斜。 84第八十四頁，共145頁。立銑床受熱變形形態(tài)立式(l sh)平面磨床： 主軸承和主電機(jī)的發(fā)熱傳到立柱，使立柱內(nèi)側(cè)溫度高于外側(cè)，因而引起立柱的彎曲變形。 85第八十五頁，共145頁。五、 減小熱變形對加工精度(jn d)影響的措施1、減少熱源

44、發(fā)熱(f r)和隔離熱源 減少切削(qixio)熱和磨削熱，粗、精加工分開。 充分冷卻和強(qiáng)制冷卻。 分離熱源。對不能分離的摩擦熱源，盡量采取措施，改善其摩擦特性，減少發(fā)熱。采用隔熱材料將發(fā)熱部件和機(jī)床大件隔離開來86第八十六頁，共145頁。例1：磨床(mchung)油箱置于床身內(nèi)，其發(fā)熱使導(dǎo)軌中凹解決：導(dǎo)軌下加回油槽平面磨床補(bǔ)償油溝2、均衡溫度場，使機(jī)床(jchung)各部分溫升差降低 87第八十七頁，共145頁。例2：立式平面磨床立柱前壁溫度高，產(chǎn)生后傾。解決：采用(ciyng)熱空氣加熱立柱后壁（圖4-41）。均衡立柱前后壁溫度場88第八十八頁，共145頁。3、加速(ji s)達(dá)到熱平衡高

45、速(o s)空運轉(zhuǎn)人為加熱4、控制(kngzh)環(huán)境溫度 恒溫89第八十九頁，共145頁。3.5加工(ji gng)誤差的統(tǒng)計分析 前面分析了影響加工精度的原始誤差，從原始誤差 中找出影響加工誤差的規(guī)律，實際上加工誤差是一綜合因素，如：刀具磨損誤差，反映為磨損Fyy熱量熱變形。 同一加工誤差產(chǎn)生的原因可以(ky)是多種多樣的，實際上分析問題總是從加工誤差著手，根據(jù)原始誤差作用規(guī)律尋找原始誤差，現(xiàn)在一般采用統(tǒng)計分析的方法分析加工誤差，找出規(guī)律，在在這些規(guī)律中尋找原始誤差的影響，從而消除原始誤差。90第九十頁，共145頁。1、系統(tǒng)誤差 在順序加工一批工件中，其大小和方向均不改變(gibin)，或按

46、一定規(guī)律變化的加工誤差。 常值系統(tǒng)誤差其大小和方向均不改變(gibin)。如機(jī)床、夾具、刀具的制造誤差，工藝系統(tǒng)在均勻切削力作用下的受力變形，調(diào)整誤差，機(jī)床、夾具、量具的磨損等因素引起的加工誤差。 變值系統(tǒng)誤差誤差大小和方向按一定規(guī)律變化。如機(jī)床、夾具、刀具在熱平衡前的熱變形，刀具磨損等因素引起的加工誤差。一、加工誤差(wch)的性質(zhì)91第九十一頁，共145頁。 在順序加工一批工件中，其大小和方向隨機(jī)變化的加工誤差。 隨機(jī)誤差是工藝系統(tǒng)中大量隨機(jī)因素共同作用而引起的。 隨機(jī)誤差服從(fcng)統(tǒng)計學(xué)規(guī)律。 如毛坯余量或硬度不均，引起切削力的隨機(jī)變化而造成的加工誤差；定位誤差；夾緊誤差；殘余應(yīng)力

47、引起的變形等。2、隨機(jī)誤差92第九十二頁，共145頁。二、解決(jiju)途徑常值性誤差：查明(ch mn)大小和方向，可通過相應(yīng)的調(diào)整或檢修工藝裝備或制造人為誤差來抵消常值誤差。變值性誤差：摸清其變化規(guī)律后，可以進(jìn)行自動(zdng)連續(xù)補(bǔ)償和自動(zdng)周期補(bǔ)償。隨機(jī)誤差：無明顯規(guī)律，難以完全消除，只能查明根源，給予盡量減小。93第九十三頁，共145頁。三、加工誤差(wch)的分布圖分析法（統(tǒng)計分析法）1、生產(chǎn)(shngchn)中的加工誤差問題 生產(chǎn)中常以復(fù)雜因素出現(xiàn)加工誤差問題，這些誤差不能采用單因素分析法來衡量其因果關(guān)系，更不能從單個工件的檢查得出結(jié)論。 單個工件不能暴露出誤差的性質(zhì)

48、(xngzh)和變化規(guī)律，單個工件不能代表整批工件的誤差大小。 一批工件加工中，即存在變值性誤差，也存在隨機(jī)誤差，這時單個工件的誤差是不斷變化的，憑單個工件推斷整批工件誤差是不可靠的，所以采用統(tǒng)計分析法。94第九十四頁，共145頁。2、統(tǒng)計(tngj)分析法定義：以生產(chǎn)現(xiàn)場內(nèi)對許多工件進(jìn)行檢查的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)(jch)，運用數(shù)理統(tǒng)計的方法，從中找出規(guī)律性的東西，進(jìn)而獲得解決問題的途徑。過程：母體試樣數(shù)據(jù)作圖結(jié)論措施抽樣測定處理分析研究處理95第九十五頁，共145頁。3、實驗(shyn)分布圖（直方圖）的繪制方法基本概念： 樣本：用于抽取測量的一批工件 樣本容量n ：抽取樣本的件數(shù)(jin sh)；

49、樣本容量通常取 n = 50200 隨機(jī)變量x：任意抽取的零件的加工尺寸。 極差R：抽取的樣本尺寸的最大值和最小值之差。 R=Xmax-Xmin 組距d：將樣本尺寸按大小順序排列，并分為k組，組距為d 96第九十六頁，共145頁。頻數(shù)mi：同一尺寸或同一誤差組的零件數(shù)量mi稱為(chn wi)頻數(shù)。頻率fi：頻數(shù)與樣本容量的比值。平均值 ：表示(biosh)樣本的尺寸分散中心。標(biāo)準(zhǔn)差S：反映了一批工件的尺寸分散程度97第九十七頁，共145頁。繪制(huzh)步驟1）采集數(shù)據(jù) 樣本容量通常取 n = 502002）確定分組數(shù)、組距、組界、組中值 按教材72頁表2-2初選分組數(shù) k； 確定組距 d

50、： 取整，dd 確定(qudng)分組數(shù) k： 確定各組組界、組中值（第一組以Xmin為組中值） 統(tǒng)計(tngj)各組頻數(shù)98第九十八頁，共145頁。-14.5-8.55-3.5y y （頻數(shù)）（偏差值）（平均偏差）-15-10-5（公差帶中心）（公差帶下限）（公差帶上限）3）計算(j sun)樣本平均值和標(biāo)準(zhǔn)差:4）畫直方圖：以工件尺寸（誤差）為橫坐標(biāo)，以頻數(shù)(pn sh)或頻率為縱坐標(biāo)。99第九十九頁，共145頁。舉例(j l) 磨削批抽徑 的工件(gngjin)，繪制工件(gngjin)加工尺寸的直方圖。軸徑尺寸實測(sh c)圖（單位：um） 注：表中數(shù)據(jù)為實測尺寸和基本尺寸之差100

51、第一百頁，共145頁。 1)收集數(shù)據(jù) 本例取nl00件，實測數(shù)據(jù)列于上表(shn bio)中找出最大值Xmax=54um，最小值Xmin16um。 2)確定分組數(shù)k、組距d、各組組界和組中值 組數(shù)d可查表得，本例取k9。 組距：取整 d=5um確定(qudng)分組數(shù) k：各組組界為：=101第一百零一頁，共145頁。第一組下界(xi ji)為：第一組上界(shngji)為：各組組中值(zhn zh)為：3）記錄各組數(shù)據(jù)，整理成頻數(shù)分布表4）根據(jù)頻數(shù)分布表列直方圖5）數(shù)據(jù)分析 平均值： 標(biāo)準(zhǔn)差：102第一百零二頁，共145頁。103第一百零三頁，共145頁。104第一百零四頁，共145頁。從本

52、實驗分布曲線可以看出：工件尺寸的分散(fnsn)范圍是 ；有少量的過小廢品； 存在常值系統(tǒng)誤差：本樣本零件的尺寸基本符合正態(tài)分布規(guī)律。105第一百零五頁，共145頁。 正態(tài)分布 式中和分別為 正態(tài)分布隨機(jī)變量(su j bin lin)總體平均值和標(biāo)準(zhǔn)差。 平均值=0，標(biāo)準(zhǔn)差=1的正態(tài)分布稱為標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布， 概率密度函數(shù)yF（z）正態(tài)分布曲線( z = 0 )x(z)0z-+4、理論分布(fnb)曲線106第一百零六頁，共145頁。 分布(fnb)函數(shù)yF（z）正態(tài)分布曲線( z = 0 )x(z)0z-+其中x：為工件尺寸：為工件平均中心：均方根偏差 ；工件尺寸為x時出現(xiàn)(chxin)的概率

53、 n：工件總數(shù)107第一百零七頁，共145頁。 正態(tài)分布曲線(qxin)的特點決定分布曲線的坐標(biāo)(zubio)位置，取決于常值誤差，改變常值誤差，曲線在橫坐標(biāo)(zubio)上移動，但曲線形狀不變。XY123對正態(tài)分布曲線的影響108第一百零八頁，共145頁。均方根偏差，是決定曲線(qxin)形狀的唯一參數(shù)， 是決定分散范圍的唯一參數(shù) 其大小決定了隨機(jī)誤差的影響程度。=1/2=1=2 對正態(tài)分布曲線的影響109第一百零九頁，共145頁。正態(tài)分布曲線下包含的面積代表(dibio)了全部工件：( ) 圖中紅色剖面線面積F表示工件尺寸(ch cun)在到x間出現(xiàn)的概率。110第一百一十頁，共145頁。

54、令：將 z 代入上式，有：稱 z 為標(biāo)準(zhǔn)化變量(binling)yF（z）z(x)0 xF（z）為圖中剖面部分的面積對于不同Z值的F（z），可以查表得到（參見(cnjin)教材P76）。F(z)的意義(yy)yF（z）正態(tài)分布曲線( z = 0 )x(z)0z-+111第一百一十一頁，共145頁。例：當(dāng)F=0.4772F=0.49865F=0.1915F=0.3413112第一百一十二頁，共145頁。113第一百一十三頁，共145頁。3的含義(hny): 當(dāng)z土3,即x一土3 ,查表得2F(3)0.4986529973。這說明隨機(jī)變量落在土3 范圍以內(nèi)的概率為9973，落在此范圍以外(ywi)

55、的概率僅0.27，此值很小。因此可以認(rèn)為正態(tài)分布的隨機(jī)變量的實用分散范圍是6 。這就是所謂的3原則。右圖中：114第一百一十四頁，共145頁。. 3的概念，對研究加工誤差時應(yīng)用很廣： 6的大小代表某個工序在一定條件下(如毛坯(mop)余量、切削用量、正常的機(jī)床、夾具、刀具等) 所能達(dá)到的加工精度（即工序精度）。 6的大小也代表整批零件的隨機(jī)誤差的大?。。措S機(jī)誤差）115第一百一十五頁，共145頁。5.理論(lln)分布曲線的應(yīng)用1、 判別加工工誤差性質(zhì) 如前所述，假如加工過程中沒有變值系統(tǒng)誤差那么尺寸分布應(yīng)服從正態(tài)分布，這是判別加工誤差性質(zhì)的基本方法。 如果實際分布與正態(tài)分布基本相符，就可進(jìn)

56、根據(jù)樣本(yngbn)平均值 是否與公差帶中心重合來判斷是否存在常值系統(tǒng)誤差：( 與公差帶中心 不重合就說明存在常值系統(tǒng)誤差0)。116第一百一十六頁，共145頁。確定工序能力及其等級 所謂工序能力是指工序處于穩(wěn)定狀態(tài)時，加工誤差正常波動的幅度。當(dāng)加工尺寸服從正態(tài)分布時，其尺寸分散范圍是6，所以工序能力就是6 。 工序能力等級是以工序能力系數(shù)來表示的，它代表該工序能滿足(mnz)加工精度要求的程度。當(dāng)工序處于穩(wěn)定狀態(tài)時，工序能力系數(shù) Cp按下式計算: CpT 6117第一百一十七頁，共145頁。y工藝能力(nngl)系數(shù)符號含義x033公差(gngch)帶T118第一百一十八頁，共145頁。

57、工序能力(nngl)等級 工序能力系數(shù) 工序等級 說 明 CP1.67 特級 工序能力過高1.67 CP 1.33 一級 工序能力足夠1.33 CP 1.00 二級 工序能力勉強(qiáng)1.00 CP 0.67 三級 工序能力不足 0.67 CP 四級 工序能力很差工序能力等級119第一百一十九頁，共145頁。.當(dāng) 時，過大廢品、過小廢品相等(xingdng)（如下左圖所示）計算(j sun)一批零件的合格率和廢品率的方法 合格率： 式中： 查表（2-5）可得F(Z)則廢品率： 且 過小的廢品(fipn)軸和過大的廢品(fipn)孔工件，都不可修復(fù)。120第一百二十頁，共145頁。.圖： 計算(j s

58、un)合格率、廢品率 121第一百二十一頁，共145頁。. 當(dāng) 時，合格率和廢品(fipn)率的計算（如上右圖所示）（過大廢品(fipn)與過小廢品(fipn)應(yīng)分別計算）過小廢品(fipn)率：式中: 根據(jù)Z的大小(dxio)，查教材P76 表25可得合格率 ，代入上式即可算得122第一百二十二頁，共145頁。.同理：過大廢品率：式中： =則總合格率或：總合格率 +根據(jù)Z的大小(dxio)，查教材P76 表25可得合格率 ，代入上式即可算得 。123第一百二十三頁，共145頁。 在一般情況下，應(yīng)使公差帶的寬度 。但考慮到常值系統(tǒng)性誤差 （如刀具磨損、對刀誤差）以及(yj)其它因素的影響，至少應(yīng)使 。 從上圖分析可知： 保證加工(ji gng)系統(tǒng)不出廢品的充分、必要條件是：6、保證加工系統(tǒng)不出廢品(fipn)的充分和必要條件124第一百二十四頁，共145頁。.計算(j sun)例題一： 加工一批零件的外圓，圖紙要求的尺寸為200.07 mm，若加工后的尺寸服從正態(tài)分布，并發(fā)現(xiàn)有4.58的廢品，且其中一半廢品的尺寸小