機(jī)械制造質(zhì)量分析與控制概述2

1、第四章 機(jī)械制造質(zhì)量分析與控制 4.1 機(jī)械加工精度4.2 工藝過(guò)程的統(tǒng)計(jì)分析4.3 機(jī)械加工表面質(zhì)量4.4 機(jī)械加工過(guò)程中的振動(dòng)第四章機(jī)機(jī)械械制造質(zhì)質(zhì)量分析析與控制制零件的機(jī)機(jī)械制造造質(zhì)量包包括零件件幾何精精度和零零件表面面層的物物理機(jī)械械性能兩兩個(gè)方面面。零件件的幾何何誤差包包括尺寸寸誤差、幾何形形狀誤差差和位置置誤差。幾何形形狀誤差差又可分分為宏觀觀幾何形形狀誤差差、波度度和微觀觀幾何形形狀誤差差，參見(jiàn)見(jiàn)圖4-1。表面粗粗糙度是是加工表表面的微微觀幾何何形狀誤誤差，其其波距（）與波高高（）之比比一般小小于50。波距（）與波高高（）之比比在50-1000范圍內(nèi)的的幾何形形狀誤差差，稱為為波

2、度。波距（）與波高高（）之比比大于1000的幾何形形狀誤差差，稱為為宏觀幾幾何形狀狀誤差。零件表表面層物物理機(jī)械械性能方方面的質(zhì)質(zhì)量主要要是指表表明層材材料的冷冷作硬化化、金相相組織的的變化、殘余應(yīng)應(yīng)力等。本章將機(jī)機(jī)械制造造質(zhì)量分分成加工工精度和和表面質(zhì)質(zhì)量?jī)蓚€(gè)個(gè)方面來(lái)來(lái)研究。前者包包括尺寸寸精度、宏觀幾幾何形狀狀精度和和位置精精度；后后者包括括表明粗粗糙度、波度和和表面層層材料物物理機(jī)械械性能。4.1機(jī)械加工工精度一、概述述（一）加加工精度度與加工工誤差1、加工精精度是指零件件加工后后的實(shí)際際幾何參參數(shù)（尺尺寸、形形狀和位位置）與與理想幾幾何參數(shù)數(shù)的符合合程度。符合程程度越高高，加工工精度越

3、越高。一一般機(jī)械械加工精精度是在在零件工工作圖上上給定的的，其包包括：1）零件的的尺寸精精度：加加工后零零件的實(shí)實(shí)際尺寸寸與零件件理想尺尺寸相符符的程度度。2）零件的的形狀精精度：加加工后零零件的實(shí)實(shí)際形狀狀與零件件理想形形狀相符符的程度度。3）零件的的位置精精度：加加工后零零件的實(shí)實(shí)際位置置與零件件理想位位置相符符的程度度。2、獲得加加工精度度的方法法：1）試切法法：即試試切-測(cè)量-再試切-直至測(cè)量量結(jié)果達(dá)達(dá)到圖紙紙給定要要求的方方法。2）定尺寸寸刀具法法：用刀刀具的相相應(yīng)尺寸寸來(lái)保證證加工表表面的尺尺寸。3）調(diào)整法法：按零零件規(guī)定定的尺寸寸預(yù)先調(diào)調(diào)整好刀刀具與工工件的相相對(duì)位置置來(lái)保證證加

4、工表表面尺寸寸的方法法。3、加工誤誤差：實(shí)際加工工不可能能把零件件做得與與理想零零件完全全一致，總會(huì)有有大小不不同的偏偏差，零零件加工工后的實(shí)實(shí)際幾何何參數(shù)對(duì)對(duì)理想幾幾何參數(shù)數(shù)的偏離離程度，稱為加加工誤差差。加工工誤差的的大小表表示了加加工精度度的高低低。生產(chǎn)產(chǎn)實(shí)際中中用控制制加工誤誤差的方方法來(lái)保保證加工工精度。4、誤差的的敏感方方向：加工誤差差對(duì)加工工精度影影響最大大的方向向，為誤誤差的敏敏感方向向。例如如：車削削外圓柱柱面，加加工誤差差敏感方方向?yàn)橥馔鈭A的直直徑方向向。（二）加加工經(jīng)濟(jì)濟(jì)精度由于在加加工過(guò)程程中有很很多因素素影響加加工精度度，所以以同一種種加工方方法在不不同的工工作條件件

5、下所能能達(dá)到的的精度是是不同的的。任何何一種加加工方法法，只要要精心操操作，細(xì)細(xì)心調(diào)整整，并選選用合適適的切削削參數(shù)進(jìn)進(jìn)行加工工，都能能使加工工精度得得到較大大的提高高，但這這樣會(huì)降降低生產(chǎn)產(chǎn)率，增增加加工工成本。加工誤誤差與加工成成本C成反比關(guān)關(guān)系。某某種加工工方法的的加工經(jīng)經(jīng)濟(jì)精度度不應(yīng)理理解為某某一個(gè)確確定值，而應(yīng)理理解為一一個(gè)范圍圍（如圖圖4-2中之AB范圍），在這個(gè)個(gè)范圍內(nèi)內(nèi)都可以以說(shuō)是經(jīng)經(jīng)濟(jì)的。（三）原原始誤差差由機(jī)床、夾具、刀具和和工件組組成的機(jī)機(jī)械加工工工藝系系統(tǒng)（簡(jiǎn)簡(jiǎn)稱工藝藝系統(tǒng)）會(huì)有各各種各樣樣的誤差差產(chǎn)生，這些誤誤差在各各種不同同的具體體工作條條件下都都會(huì)以各各種不同同的

6、方式式（或擴(kuò)擴(kuò)大、或或縮?。┓从碁闉楣ぜ牡募庸ふ`誤差。工藝系統(tǒng)統(tǒng)中凡是是能直接接引起加加工誤差差的因素素都稱為為原始誤誤差。工工藝系統(tǒng)統(tǒng)的原始始誤差主主要有：1、加工前前的誤差差（原理誤誤差、調(diào)調(diào)整誤差差、工藝藝系統(tǒng)的的幾何誤誤差、定定位誤差差）2、加工過(guò)過(guò)程中的的誤差（工藝系系統(tǒng)的受受力變形形引起的的加工誤誤差、工工藝系統(tǒng)統(tǒng)的受熱熱變形引引起的加加工誤差差）3、加工后后的誤差差（工件內(nèi)內(nèi)應(yīng)力重重新分布布引起的的變形以以及、測(cè)測(cè)量誤差差）等。（四）研研究機(jī)械械加工精精度的方方法因素分析析法：通過(guò)分析析、計(jì)算算或?qū)嶒?yàn)驗(yàn)、測(cè)試試等方法法，研究究某一確確定因素素對(duì)加工工精度的的影響。一般不不考慮其

7、其它因素素的同時(shí)時(shí)作用，主要是是分析各各項(xiàng)誤差差單獨(dú)的的變化規(guī)規(guī)律；統(tǒng)計(jì)分析析法：運(yùn)用數(shù)理理統(tǒng)計(jì)方方法對(duì)生生產(chǎn)中一一批工件件的實(shí)測(cè)測(cè)結(jié)果進(jìn)進(jìn)行數(shù)據(jù)據(jù)處理，用以控控制工藝藝過(guò)程的的正常進(jìn)進(jìn)行。主主要是研研究各項(xiàng)項(xiàng)誤差綜綜合的變變化規(guī)律律，只適適合于大大批、大大量的生生產(chǎn)條件件。二、工藝藝系統(tǒng)幾幾何誤差差（一）機(jī)機(jī)床的幾幾何誤差差加工中刀刀具相對(duì)對(duì)于工件件的成形形運(yùn)動(dòng)一一般都是是通過(guò)機(jī)機(jī)床完成成的，因因此，工工件的加加工精度度在很大大程度上上取決于于機(jī)床的的精度。機(jī)床制制造誤差差對(duì)工件件加工精精度影響響較大的的有：主主軸回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)誤差、導(dǎo)軌誤誤差和傳傳動(dòng)鏈誤誤差。機(jī)機(jī)床的磨磨損將使使機(jī)床工工作精度度下

8、降。1）主軸回回轉(zhuǎn)誤差差（見(jiàn)P110）機(jī)床主軸軸是裝夾夾工件或或刀具的的基準(zhǔn)，并將運(yùn)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)動(dòng)力傳給給工件或或刀具，主軸回回轉(zhuǎn)誤差差將直接接影響被被加工工工件的精精度。主軸回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)誤差是是指主軸軸各瞬間間的實(shí)際際回轉(zhuǎn)軸軸線相對(duì)對(duì)其平均均回轉(zhuǎn)軸軸線的變變動(dòng)量。它可分分解為徑徑向圓跳跳動(dòng)、軸軸向竄動(dòng)動(dòng)和角度度擺動(dòng)三三種基本本形式。產(chǎn)生主軸軸徑向回回轉(zhuǎn)誤差差的主要要原因有有：主軸軸幾段軸軸頸的同同軸度誤誤差、軸軸承本身身的各種種誤差、軸承之之間的同同軸度誤誤差、主主軸繞度度等。但但它們對(duì)對(duì)主軸徑徑向回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)精度的的影響大大小隨加加工方式式的不同同而不同同。圖4-3采用滑動(dòng)動(dòng)軸承時(shí)時(shí)主軸的的徑向圓圓跳動(dòng)a

9、)工件回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)型b)刀具回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)型譬如，在在采用滑滑動(dòng)軸承承結(jié)構(gòu)為為主軸的的車床上上車削外外圓時(shí)，切削力力F的作用方方向可認(rèn)認(rèn)為大體體上時(shí)不不變的，見(jiàn)上圖圖，在切切削力F的作用下下，主軸軸頸以不不同的部部位和軸軸承內(nèi)徑徑的某一一固定部部位相接接觸，此此時(shí)主軸軸頸的圓圓度誤差差對(duì)主軸軸徑向回回轉(zhuǎn)精度度影響較較大，而而軸承內(nèi)內(nèi)徑的圓圓度誤差差對(duì)主軸軸徑向回回轉(zhuǎn)精度度的影響響則不大大；在鏜鏜床上鏜鏜孔時(shí)，由于切切削力F的作用方方向隨著著主軸的的回轉(zhuǎn)而而回轉(zhuǎn)，在切削削力F的作用下下，主軸軸總是以以其軸頸頸某一固固定部位位與軸承承內(nèi)表面面的不同同部位接接觸，因因此，軸軸承內(nèi)表表面的圓圓度誤差差對(duì)主軸軸徑向回

10、回轉(zhuǎn)精度度影響較較大，而而主軸頸頸圓度誤誤差的影影響則不不大。圖圖中的d表示徑向向跳動(dòng)量量。產(chǎn)生軸向向竄動(dòng)的的主要原原因是主主軸軸肩肩端面和和軸承承承載端面面對(duì)主軸軸回轉(zhuǎn)軸軸線有垂垂直度誤誤差。不同的加加工方法法，主軸軸回轉(zhuǎn)誤誤差所引引起的的的加工誤誤差也不不同。主主軸回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)誤差產(chǎn)產(chǎn)生的加加工誤差差。1）徑向跳跳動(dòng)：影影響工件件圓度；2）軸向竄竄動(dòng)：影影響軸向向尺寸，加工螺螺紋時(shí)影影響螺距距值；3）角度擺擺動(dòng)：影影響圓柱柱度；提高主軸軸回轉(zhuǎn)精精度的措措施：主主要是要要消除軸軸承的間間隙。適適當(dāng)提高高主軸及及箱體的的制造精精度，選選用高精精度的軸軸承，提提高主軸軸部件的的裝配精精度，對(duì)對(duì)高速主主

11、軸部件件進(jìn)行平平衡，對(duì)對(duì)滾動(dòng)軸軸承進(jìn)行行預(yù)緊等等，均可可提高機(jī)機(jī)床主軸軸的回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)精度。2）導(dǎo)軌誤誤差（見(jiàn)見(jiàn)P111）導(dǎo)軌是機(jī)機(jī)床上確確定各機(jī)機(jī)床部件件相對(duì)位位置關(guān)系系的基準(zhǔn)準(zhǔn)，也是是機(jī)床運(yùn)運(yùn)動(dòng)的基基準(zhǔn)。車車床導(dǎo)軌軌的精度度要求主主要有以以下三個(gè)個(gè)方面：在水平平面內(nèi)的的直線度度；在垂垂直面內(nèi)內(nèi)的直線線度；前前后導(dǎo)軌軌的平行行度（扭扭曲）。a）導(dǎo)軌在水水平面內(nèi)內(nèi)的直線線度誤差差：臥式車床床導(dǎo)軌在在水平面面內(nèi)的直直線度誤誤差1（見(jiàn)圖4-4）將直接接反映在在被加工工工件表表面的法法線方向向（加工工誤差的的敏感方方向）上上，對(duì)加加工精度度的影響響最大。圖4-4臥式車床床導(dǎo)軌直直線度誤誤差圖圖4-5臥式車

12、床床導(dǎo)軌垂垂直面內(nèi)直線度誤誤差對(duì)工工件加工工精度的的影響b）導(dǎo)軌在在垂直平平面內(nèi)的的直線度度誤差：臥式車床床導(dǎo)軌在在垂直面面內(nèi)的直直線度誤誤差2可引起被被加工工工件的形形狀誤差差和尺寸寸誤差（見(jiàn)圖4-4）。但2對(duì)加工精精度的影影響要比比1小得多。由上圖圖4-4及4-5可知若因因2而使刀尖尖由a下降至b，不難推推得工件件半徑R的變化量量。圖4-6臥式車床床導(dǎo)軌扭扭曲對(duì)工工件加工工精度的的影響c)前后導(dǎo)軌軌存在平平行度誤誤差（扭扭曲）時(shí)，刀架架運(yùn)動(dòng)時(shí)時(shí)會(huì)產(chǎn)生生擺動(dòng)，刀尖的的運(yùn)動(dòng)軌軌跡是一一條空間間曲線，使工件件產(chǎn)生形形狀誤差差。由圖圖4-6可見(jiàn)，當(dāng)當(dāng)前后導(dǎo)導(dǎo)軌有了了扭曲誤誤差3之后，由由幾何關(guān)關(guān)系

13、可求求得y（H/B）3。一般車車床的H/B2/3，外圓磨磨床的H/B1，車床和和外圓磨磨床前后后導(dǎo)軌的的平行度度誤差對(duì)對(duì)加工精精度的影影響很大大。d)導(dǎo)軌與主主軸回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸線的的平行度度誤差：若車床與與主軸回回轉(zhuǎn)軸線線在水平平面內(nèi)有有平行度度誤差，車出的的內(nèi)外圓圓柱面就就產(chǎn)生錐錐度；若若車床與與主軸回回轉(zhuǎn)軸線線在垂直直面內(nèi)有有平行度度誤差，則圓柱柱面成雙雙曲回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)體。因因是非誤誤差敏感感方向，故可略略。除了導(dǎo)軌軌本身的的制造誤誤差外，導(dǎo)軌的的不均勻勻磨損和和安裝質(zhì)質(zhì)量，也也使造成成導(dǎo)軌誤誤差的重重要因素素。導(dǎo)軌軌磨損是是機(jī)床精精度下降降的主要要原因之之一。3）傳動(dòng)鏈鏈誤差（見(jiàn)P111）傳動(dòng)鏈誤誤

14、差是指機(jī)床床內(nèi)聯(lián)系系傳動(dòng)鏈鏈?zhǔn)寄﹥蓛啥藗鲃?dòng)動(dòng)元件間間相對(duì)運(yùn)運(yùn)動(dòng)的誤誤差。一一般用傳傳動(dòng)鏈末末端元件件的轉(zhuǎn)角角誤差來(lái)來(lái)衡量。內(nèi)聯(lián)系傳傳動(dòng)鏈：兩端件之之間的相相對(duì)運(yùn)動(dòng)動(dòng)量有嚴(yán)嚴(yán)格要求求的傳動(dòng)動(dòng)鏈，為為內(nèi)聯(lián)系系傳動(dòng)鏈鏈。例如如：車削削螺紋的的加工，主軸與與刀架的的相對(duì)運(yùn)運(yùn)動(dòng)關(guān)系系不能嚴(yán)嚴(yán)格保證證時(shí)，將將直接影影響螺距距的精度度。減少傳動(dòng)動(dòng)鏈傳動(dòng)動(dòng)誤差的的措施：1）減少傳傳動(dòng)件的的數(shù)目，縮短傳傳動(dòng)鏈：傳動(dòng)元元件越少少，傳動(dòng)動(dòng)累積誤誤差就越越小，傳傳動(dòng)精度度就越高高。2）傳動(dòng)比比越小，傳動(dòng)元元件的誤誤差對(duì)傳傳動(dòng)精度度的影響響就越小?。禾貏e別是傳動(dòng)動(dòng)鏈尾端端的傳動(dòng)動(dòng)元件的的傳動(dòng)比比越小，傳動(dòng)鏈鏈的傳動(dòng)動(dòng)精

15、度就就越高。（二）刀刀具的幾幾何誤差差刀具誤差差對(duì)加工工精度的的影響隨隨刀具種種類的不不同而不不同。采采用定尺尺寸刀具具、成形形刀具、展成刀刀具加工工時(shí)，刀刀具的制制造誤差差會(huì)直接接影響工工件的加加工精度度；而對(duì)對(duì)一般刀刀具（如如車刀等等），其其制造誤誤差對(duì)工工件加工工精度無(wú)無(wú)直接影影響。任何刀具具在切削削過(guò)程中中，都不不可避免免地要產(chǎn)產(chǎn)生磨損損，并由由此引起起工件尺尺寸和形形狀地改改變。正正確地選選用刀具具材料和和選用新新型耐磨磨地刀具具材料，合理地地選用刀刀具幾何何參數(shù)和和切削用用量，正正確地刃刃磨刀具具，正確確地采用用冷卻液液等，均均可有效效地減少少刀具地地尺寸磨磨損。必必要時(shí)還還可采用

16、用補(bǔ)償裝裝置對(duì)刀刀具尺寸寸磨損進(jìn)進(jìn)行自動(dòng)動(dòng)補(bǔ)償。（三）夾夾具的幾幾何誤差差圖4-9工件在夾夾具中裝裝夾示意意圖夾具的作作用是使使工件相相當(dāng)于刀刀具和機(jī)機(jī)床具有有正確的的位置，因此夾夾具的制制造誤差差對(duì)工件件的加工工精度（特別使使位置精精度）有有很大影影響。夾具誤差差包括：（1）夾具各各元件之之間的位位置誤差差；（2）夾具中中各定位位元件的的磨損。如圖4-9所示鉆床床夾具中中，鉆套套軸心線線f至夾具定定位平面面c間的距離離誤差，影響工工件孔a至底面B尺寸L的精度；鉆套軸軸心線f至夾具定定位平面面c間的平行行度誤差差，影響響工件孔孔軸心線線a至底面B的平行度度；夾具具定位平平面c與夾具體體底面d底

17、的垂直直度誤差差，影響響工件孔孔軸心線線a與底面B間的尺寸寸精度和和平行度度；鉆套套孔的直直徑誤差差亦將影影響工件件孔a至底面B的尺寸精精度和平平行度。三、定位位誤差定位誤差差是指一批批工件采采用調(diào)整整法加工工時(shí)因定定位不正正確而引引起的尺尺寸或位位置的最最大變動(dòng)動(dòng)量。定定位誤差差由基準(zhǔn)準(zhǔn)不重合合誤差和和定位副副制造不不準(zhǔn)確誤誤差組成成。（一）基基準(zhǔn)不重重合誤差差在零件圖圖上用來(lái)來(lái)確定某某一表面面尺寸、位置所所依據(jù)的的基準(zhǔn)稱稱為設(shè)計(jì)計(jì)基準(zhǔn)。在工序序圖上用用來(lái)確定定本工序序被加工工表面加加工后的的尺寸、位置所所依據(jù)的的基準(zhǔn)稱稱為工序序基準(zhǔn)。一般情情況下，工序基基準(zhǔn)應(yīng)與與設(shè)計(jì)基基準(zhǔn)重合合。在機(jī)機(jī)床

18、上對(duì)對(duì)工件進(jìn)進(jìn)行加工工時(shí)，須須選擇工工件上若若干幾何何要素作作為加工工（或測(cè)測(cè)量）時(shí)時(shí)的定位位基準(zhǔn)（或測(cè)量量基準(zhǔn)），如果果所選用用的定位位基準(zhǔn)（或測(cè)量量基準(zhǔn)）與設(shè)計(jì)計(jì)基準(zhǔn)不不重合，就會(huì)產(chǎn)產(chǎn)生基準(zhǔn)準(zhǔn)不重合合誤差?；鶞?zhǔn)不不重合誤誤差等于于定位基基準(zhǔn)相對(duì)對(duì)于設(shè)計(jì)計(jì)基準(zhǔn)在在工序尺尺寸方向向上的最最大變動(dòng)動(dòng)量。圖4-10基準(zhǔn)不重重合誤差差分析示示例圖4-10示零件，設(shè)e面已加工工好，今今在銑床床上用調(diào)調(diào)整法加加工f面和g面。在加加工f面時(shí)若選選e面為定位位基準(zhǔn)，則f面的設(shè)計(jì)計(jì)基準(zhǔn)和和定位基基準(zhǔn)都是是e面，基準(zhǔn)準(zhǔn)重合，沒(méi)有基基準(zhǔn)不重重合誤差差，尺寸寸A的制造公公差為TA。加工g面時(shí)，定定位基準(zhǔn)準(zhǔn)有兩種種不

19、同的的選擇方方案，一一種方案案（方案案）加工時(shí)時(shí)選用f面作為定定位基準(zhǔn)準(zhǔn)，定位位基準(zhǔn)與與設(shè)計(jì)基基準(zhǔn)重合合，沒(méi)有有基準(zhǔn)不不重合誤誤差，尺尺寸B的制造公公差為TB；但這種種定位方方式的夾夾具結(jié)構(gòu)構(gòu)復(fù)雜，夾緊力力的作用用方向與與銑削力力方向相相反，不不夠合理理，操作作也不方方便。另另一種方方案（方方案）是選用用e面作為定定位基準(zhǔn)準(zhǔn)來(lái)加工工g面，此時(shí)時(shí)，工序序尺寸C是直接得得到的，尺寸B是間接得得到的，由于定定位基準(zhǔn)準(zhǔn)e與設(shè)計(jì)基基準(zhǔn)f不重合而而給g面加工帶帶來(lái)的基基準(zhǔn)不重重合誤差差等于設(shè)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)準(zhǔn)f面相對(duì)于于定位基基準(zhǔn)e面在尺寸寸B方向上最最大變動(dòng)動(dòng)量TA。定位基準(zhǔn)準(zhǔn)與設(shè)計(jì)計(jì)基準(zhǔn)不不重合時(shí)時(shí)所產(chǎn)生生的

20、基準(zhǔn)準(zhǔn)不重合合誤差，只有在在采用調(diào)調(diào)整法加加工時(shí)才才會(huì)產(chǎn)生生，在試試切法加加工中不不會(huì)產(chǎn)生生。（二）定定位副制制造不準(zhǔn)準(zhǔn)確誤差差工件在夾夾具中的的正確位位置是由由夾具上上的定位位元件來(lái)來(lái)確定的的。夾具具上的定定位元件件不可能能按基本本尺寸制制造得絕絕對(duì)準(zhǔn)確確，它們們的實(shí)際際尺寸（或位置置）都允允許在分分別規(guī)定定的公差差范圍內(nèi)內(nèi)變動(dòng)。同時(shí)，工件上上的定位位基準(zhǔn)面面也會(huì)有有制造誤誤差。工工件定位位面與夾夾具定位位元件共共同構(gòu)成成定位副副，由于于定位副副制造得得不準(zhǔn)確確和定位位副間的的配合間間隙引起起的工件件最大位位置變動(dòng)動(dòng)量，稱稱為定位副制制造不準(zhǔn)準(zhǔn)確誤差差。圖4-11由定位副副制造不不準(zhǔn)確引引起

21、的誤誤差如圖4-11所示工件件的孔裝裝夾在水水平放置置的心軸軸上銑削削平面，要求保保證尺寸寸h，由于定定位基準(zhǔn)準(zhǔn)與設(shè)計(jì)計(jì)基準(zhǔn)重重合，故故無(wú)基準(zhǔn)準(zhǔn)不重合合誤差；但由于于工件的的定位基基面（內(nèi)內(nèi)孔D）和夾具具定位元元件（心心軸d1）皆有制制造誤差差，如果果心軸制制造得剛剛好為d1min，而工件件得內(nèi)孔孔剛好為為Dmax（如圖示示），當(dāng)當(dāng)工件在在水平放放置得心心軸上定定位時(shí)，工件內(nèi)內(nèi)孔與心心軸在P點(diǎn)接觸，工件實(shí)實(shí)際內(nèi)孔孔中心的的最大下下移量ab（Dmaxd1min）/2，ab就是定位位副制造造不準(zhǔn)確確而引起起的誤差差?；鶞?zhǔn)不重重合誤差差的方向向和定位位副制造造不準(zhǔn)確確誤差的的方向可可能不相相同，定定

22、位誤差差取為基基準(zhǔn)不重重合誤差差和定位位副制造造不準(zhǔn)確確誤差的的矢量和和。四、工藝藝系統(tǒng)受受力變形形引起的的誤差（一）基基本概念念機(jī)械加工工工藝系系統(tǒng)在切切削力、夾緊力力、慣性性力、重重力、傳傳動(dòng)力等等的作用用下，會(huì)會(huì)產(chǎn)生相相應(yīng)的變變形，從從而破壞壞了刀具具和工件件之間的的正確的的相對(duì)位位置，使使工件的的加工精精度下降降。圖4-12受力變形形對(duì)工件件精度的的影響如圖4-12a示，車細(xì)細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)時(shí)，工件件在切削削力的作作用下會(huì)會(huì)發(fā)生變變形，使使加工出出的軸出出現(xiàn)中間間粗兩頭頭細(xì)的情情況；又又如在內(nèi)內(nèi)圓磨床床上進(jìn)行行切入式式磨孔時(shí)時(shí)，圖4-12b，由于內(nèi)內(nèi)圓磨頭頭軸比較較細(xì)，磨磨削時(shí)因因磨頭軸軸受力

23、變變形，而而使工件件孔呈錐錐形。垂直作用用于工件件加工表表面（加加工誤差差敏感方方向）的的徑向切切削分力力Fy與工藝系系統(tǒng)在該該方向上上的變形形y之間的比比值，稱稱為工藝藝系統(tǒng)剛剛度，式中的變變形y不只是由由徑向切切削分力力所所引起起，垂直直切削分分力與與走走刀方向向切削分分力也也會(huì)會(huì)使工藝藝系統(tǒng)在在y方向產(chǎn)生生變形，故（二）工工件剛度度工藝系統(tǒng)統(tǒng)中如果果工件剛剛度相對(duì)對(duì)于機(jī)床床、刀具具、夾具具來(lái)說(shuō)比比較低，在切削削力的作作用下，工件由由于剛度度不足而而引起的的變形對(duì)對(duì)加工精精度的影影響就比比較大，其最大大變形量量可按材材料力學(xué)學(xué)有關(guān)公公式估算算。（三）刀刀具剛度度外圓車刀刀在加工工表面法法線

24、（y）方向上上的剛度度很大，其變形形可以忽忽略不計(jì)計(jì)。鏜直直徑較小小的內(nèi)孔孔，刀桿桿剛度很很差，刀刀桿受力力變形對(duì)對(duì)孔加工工精度就就有很大大影響。刀桿變變形也可可以按材材料力學(xué)學(xué)有關(guān)公公式估算算。（四）機(jī)機(jī)床部件件剛度1.機(jī)床部件件剛度機(jī)床部件件由許多多零件組組成，機(jī)機(jī)床部件件剛度迄迄今尚無(wú)無(wú)合適的的簡(jiǎn)易計(jì)計(jì)算方法法，目前前主要還還是用實(shí)實(shí)驗(yàn)方法法來(lái)測(cè)定定機(jī)床部部件剛度度。分析析實(shí)驗(yàn)曲曲線可知知，機(jī)床床部件剛剛度具有有以下特特點(diǎn)：（1）變形與與載荷不不成線性性關(guān)系；（2）加載曲曲線和卸卸載曲線線不重合合，卸載載曲線滯滯后于加加載曲線線。兩曲曲線線間間所包容容的面積積就是加加載和卸卸載循環(huán)環(huán)中所

25、損損耗的能能量，它它消耗于于摩擦力力所作的的功和接接觸變形形功；（3）第一次次卸載后后，變形形恢復(fù)不不到第一一次加載載的起點(diǎn)點(diǎn)，這說(shuō)說(shuō)明有殘殘余變形形存在，經(jīng)多次次加載卸卸載后，加載曲曲線起點(diǎn)點(diǎn)才和卸卸載曲線線終點(diǎn)重重合，殘殘余變形形才逐漸漸減小到到零；（4）機(jī)床部部件的實(shí)實(shí)際剛度度遠(yuǎn)比我我們按實(shí)實(shí)體估算算的要小小。2.影響機(jī)床床部件剛剛度的因因素（1）結(jié)合面面接觸變變形的影影響（2）摩擦力力的影響響（3）低剛度度零件的的影響（4）間隙的的影響（五）工工藝系統(tǒng)統(tǒng)剛度及及其對(duì)加加工精度度的影響響在機(jī)械加加工過(guò)程程中，機(jī)機(jī)床、夾夾具、刀刀具和工工件在切切削力作作用下，都將分分別產(chǎn)生生變形、，致使使

26、刀具和和被加工工表面的的相對(duì)位位置發(fā)生生變化，使工件件產(chǎn)生加加工誤差差。工藝藝系統(tǒng)剛剛度的倒倒數(shù)等于于其各組組成部分分剛度的的倒數(shù)和和。工藝系統(tǒng)統(tǒng)剛度對(duì)對(duì)加工精精度的影影響主要要有以下下幾種情情況：1)由于工藝藝系統(tǒng)剛剛度變化化引起的的誤差工藝系統(tǒng)統(tǒng)的剛度度隨受力力點(diǎn)位置置的變化化而變化化。例如如：用三三爪卡盤盤夾緊工工件車削削外圓的的加工，隨懸壁壁長(zhǎng)度的的增加，剛度將將越來(lái)越越小。因因而，車車出的外外圓將呈呈錐形。2)由于切削削力變化化引起的的誤差加工過(guò)程程中，由由于工件件的加工工余量發(fā)發(fā)生變化化、工件件材質(zhì)不不均等因因素引起起的切削削力變化化，使工工藝系統(tǒng)統(tǒng)變形發(fā)發(fā)生變化化，從而而產(chǎn)生加加

27、工誤差差。圖4-19毛坯形狀狀誤差的的復(fù)映若毛坯A有橢圓形形狀誤差差（如圖圖4-19）。讓刀刀具調(diào)整整到圖上上雙點(diǎn)劃劃線位置置，由圖圖可知，在毛坯坯橢圓長(zhǎng)長(zhǎng)軸方向向上的背背吃刀量量為，短軸方方向上的的背吃刀刀量為。由于于背吃刀刀量不同同，切削削力不同同，工藝藝系統(tǒng)產(chǎn)產(chǎn)生的讓讓刀變形形也不同同，對(duì)應(yīng)應(yīng)于產(chǎn)產(chǎn)生生的讓刀刀為，對(duì)應(yīng)應(yīng)于產(chǎn)產(chǎn)生的的讓刀為為,故加工出出來(lái)的工工件B仍然存在在橢圓形形狀誤差差。由于于毛坯存存在圓度度誤差，因而引引起了工工件的圓圓度誤差差，且愈愈大大，也也愈愈大，這這種現(xiàn)象象稱為加加工過(guò)程程中的毛毛坯誤差差復(fù)映現(xiàn)現(xiàn)象。與與之之比值稱為誤差差復(fù)映系系數(shù)，它它是誤差差復(fù)映程程度的

28、度度量。尺寸誤差差（包括括尺寸分分散）和和形狀誤誤差都存存在復(fù)映映現(xiàn)象。如果我我們知道道了某加加工工序序的復(fù)映映系數(shù)，就可以以通過(guò)測(cè)測(cè)量毛坯坯的誤差差值來(lái)估估算加工工后工件件的誤差差值。3)由于夾緊緊變形引引起的誤誤差工件在裝裝夾過(guò)程程中，如如果工件件剛度較較低或夾夾緊力的的方向和和施力點(diǎn)點(diǎn)選擇不不當(dāng)，將將引起工工件變形形，造成成相應(yīng)的的加工誤誤差。4)其它作用用力的影影響除上述因因素外，重力、慣性力力、傳動(dòng)動(dòng)力等也也會(huì)使工工藝系統(tǒng)統(tǒng)的變形形發(fā)生變變化，引引起加工工誤差。（六）減減小工藝藝系統(tǒng)受受力變形形的途徑徑由前面對(duì)對(duì)工藝系系統(tǒng)剛度度的論述述可知，若要減減少工藝藝系統(tǒng)變變形，就就應(yīng)提高高工

29、藝系系統(tǒng)剛度度，減少少切削力力并壓縮縮它們的的變動(dòng)幅幅值。具具體如下下：1.提高工藝藝系統(tǒng)剛剛度（1）提高工工件和刀刀具的剛剛度減小小刀具、工件的的懸伸長(zhǎng)長(zhǎng)度：以以提高工工藝系統(tǒng)統(tǒng)的剛度度；（2）減小機(jī)機(jī)床間隙隙，提高高機(jī)床剛剛度：采采用預(yù)加加載荷，使有關(guān)關(guān)配合產(chǎn)產(chǎn)生預(yù)緊緊力，而而消除間間隙。（3）采用合合理的裝裝夾方式式和加工工方式。2.減小切削削力及其其變化合理地選選擇刀具具材料，增大前前角和主主偏角，對(duì)工件件材料進(jìn)進(jìn)行合理理的熱處處理以改改善材料料地加工工性能等等，都可可使切削削力減小小。五、工藝藝系統(tǒng)受受熱變形形引起的的誤差工藝系統(tǒng)統(tǒng)熱變形形對(duì)加工工精度的的影響比比較大，特別是是在精密

30、密加工和和大件加加工中，由熱變變形所引引起的加加工誤差差有時(shí)可可占工件件總誤差差的40%70%。機(jī)床、刀具和和工件受受到各種種熱源的的作用，溫度會(huì)會(huì)逐漸升升高，同同時(shí)它們們也通過(guò)過(guò)各種傳傳熱方式式向周圍圍的物質(zhì)質(zhì)和空間間散發(fā)熱熱量。當(dāng)當(dāng)單位時(shí)時(shí)間傳入入的熱量量與其散散出的熱熱量相等等時(shí)，工工藝系統(tǒng)統(tǒng)就達(dá)到到了熱平平衡狀態(tài)態(tài)。（一）工工藝系統(tǒng)統(tǒng)的熱源源-內(nèi)部熱源源和外部熱源源內(nèi)部熱源源：內(nèi)部熱源源來(lái)自工工藝系統(tǒng)統(tǒng)內(nèi)部，其熱量量主要是是以熱傳傳導(dǎo)的形形式傳遞遞的。如如系統(tǒng)內(nèi)內(nèi)部的摩摩擦熱和和能量損損耗（由由軸承副副、齒輪輪副等產(chǎn)產(chǎn)生）、切削熱熱、派生生熱源等等；外部熱源源：如外部部環(huán)境溫溫度、陽(yáng)陽(yáng)

31、光輻射射等。（二）工工藝系統(tǒng)統(tǒng)受熱變變形對(duì)加加工精度度的影響響工件在機(jī)機(jī)械加工工中所產(chǎn)產(chǎn)生的熱熱變形，主要是是由切削削熱引起起的。1.工件受熱熱變形：工件受熱熱溫度升升高后，熱伸長(zhǎng)長(zhǎng)量L為：L=Lt式中：為工件材材料的熱熱膨脹系系數(shù)；L為工件長(zhǎng)長(zhǎng)度；t為工件的的溫升。例如：死死頂尖裝裝夾工件件時(shí)，熱熱變形將將造成工工件彎曲曲。在磨磨床上為為消除熱熱變形的的影響，而采用用彈簧頂頂尖。2.機(jī)床受熱熱變形：當(dāng)機(jī)床受受熱不均均時(shí)，造造成機(jī)床床部件產(chǎn)產(chǎn)生變形形。例如如：機(jī)床床主軸前前、后端端受熱不不均，將將造成主主軸抬高高，并傾傾斜。3.刀具受熱熱變形：刀具受熱熱以后，引起刀刀具熱伸伸長(zhǎng)，刀刀尖位置置發(fā)

32、生變變化，因因而影響響加工精精度。（三）減減小工藝藝系統(tǒng)熱熱變形的的途徑1.減少發(fā)熱熱和隔熱熱2.改善散熱熱條件3.均衡溫度度場(chǎng)4.改進(jìn)機(jī)床床結(jié)構(gòu)5.加快溫度度場(chǎng)的平平衡6.控制環(huán)境境溫度六、內(nèi)應(yīng)應(yīng)力重新新分布引引起的誤誤差（一）基基本概念念沒(méi)有外力力作用而而存在于于零件內(nèi)內(nèi)部的應(yīng)應(yīng)力，稱稱為殘余余應(yīng)力（又稱內(nèi)內(nèi)應(yīng)力）。工件上一一旦產(chǎn)生生內(nèi)應(yīng)力力之后，就會(huì)使使工件金金屬處于于一種高高能位的的不穩(wěn)定定狀態(tài)，它本能能地要向向低能位位的穩(wěn)定定狀態(tài)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化，并并伴隨有有變形發(fā)發(fā)生，從從而使工工件喪失失原有的的加工精精度。（二）內(nèi)內(nèi)應(yīng)力的的產(chǎn)生1.熱加工中中內(nèi)應(yīng)力力的產(chǎn)生生圖4-32鑄件因內(nèi)內(nèi)應(yīng)力而而引起

33、的的變形2.冷校直產(chǎn)產(chǎn)生的內(nèi)內(nèi)應(yīng)力圖4-33校直引起起的內(nèi)應(yīng)應(yīng)力熱加工中中內(nèi)應(yīng)力力的產(chǎn)生生在熱處理理工序中中由于工工件壁厚厚不均勻勻、冷卻卻不均、金相組組織的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變等原原因，使使工件產(chǎn)產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)應(yīng)力。圖圖4-32示一個(gè)內(nèi)內(nèi)外壁厚厚相差較較大的鑄鑄件。澆澆鑄后，鑄件將將逐漸冷冷卻至室室溫。由由于壁1和壁2比較薄，散熱較較易，所所以冷卻卻比較快快。壁3比較厚，所以冷冷卻比較較慢。當(dāng)當(dāng)壁1和壁2從塑性狀狀態(tài)冷到到彈性狀狀態(tài)時(shí)，壁3的溫度還還比較高高，尚處處于塑性性狀態(tài)。所以壁壁1和壁2收縮時(shí)壁壁3不起阻擋擋變形的的作用，鑄件內(nèi)內(nèi)部不產(chǎn)產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)應(yīng)力。但但當(dāng)壁3也冷卻到到彈性狀狀態(tài)時(shí)，壁1和壁2的溫度已已

34、經(jīng)降低低很多，收縮速速度變得得很慢。但這時(shí)時(shí)壁3收縮較快快，就受受到了壁壁1和壁2的阻礙。因此，壁3受拉應(yīng)力力的作用用，壁1和2受壓應(yīng)力力作用，形成了了相互平平衡的狀狀態(tài)。如如果在這這個(gè)鑄件件的壁1上開(kāi)一個(gè)個(gè)口，則則壁1的壓應(yīng)力力消失，鑄件在在壁3和2的內(nèi)應(yīng)力力作用下下，壁3收縮，壁壁2伸長(zhǎng)，鑄鑄件就發(fā)發(fā)生彎曲曲變形，直至內(nèi)內(nèi)應(yīng)力重重新分布布達(dá)到新新的平衡衡為止。推廣到到一般情情況，各各種鑄件件都難免免產(chǎn)生冷冷卻不均均勻而形形成的內(nèi)內(nèi)應(yīng)力，鑄件的的外表面面總比中中心部分分冷卻得得快。特特別是有有些鑄件件（如機(jī)機(jī)床床身身），為為了提高高導(dǎo)軌面面的耐磨磨性，采采用局部部激冷的的工藝使使它冷卻卻更快

35、一一些，以以獲得較較高的硬硬度，這這樣在鑄鑄件內(nèi)部部形成的的內(nèi)應(yīng)力力也就更更大些。若導(dǎo)軌表表面經(jīng)過(guò)過(guò)粗加工工剝?nèi)ヒ灰恍┙饘賹?，這就就象在圖圖中的鑄鑄件壁1上開(kāi)口一一樣，必必將引起起內(nèi)應(yīng)力力的重新新分布并并朝著建建立新的的應(yīng)力平平衡的方方向產(chǎn)生生彎曲變變形。為為了克服服這種內(nèi)內(nèi)應(yīng)力重重新分布布而引起起的變形形，特別別是對(duì)大大型和精精度要求求高的零零件，一一般在鑄鑄件粗加加工后安安排進(jìn)行行時(shí)效處處理，然然后再作作精加工工。冷校直產(chǎn)產(chǎn)生的內(nèi)內(nèi)應(yīng)力絲杠一類類的細(xì)長(zhǎng)長(zhǎng)軸經(jīng)過(guò)過(guò)車削以以后，棒棒料在軋軋制中產(chǎn)產(chǎn)生的內(nèi)內(nèi)應(yīng)力要要重新分分布，產(chǎn)產(chǎn)生彎曲曲，如圖圖4-33示。冷校校直就是是在原有有變形的的相反方方

36、向加力力F，使工件件向反方方向彎曲曲，產(chǎn)生生塑性變變形，以以達(dá)到校校直的目目的。在在F力作用下下，工件件內(nèi)部的的應(yīng)力分分布如圖圖b所示。當(dāng)當(dāng)外力F去除以后后，彈性性變形部部分本來(lái)來(lái)可以完完成恢復(fù)復(fù)而消失失，但因因塑性變變形部分分恢復(fù)不不了，內(nèi)內(nèi)外層金金屬就起起了互相相牽制的的作用，產(chǎn)生了了新的內(nèi)內(nèi)應(yīng)力平平衡狀態(tài)態(tài)，如圖圖c所示，所所以說(shuō)，冷校直直后的工工件雖然然減少了了彎曲，但是依依然處于于不穩(wěn)定定狀態(tài)，還會(huì)產(chǎn)產(chǎn)生新的的彎曲變變形。（三）減減小內(nèi)應(yīng)應(yīng)力變形形誤差的的途徑1.改進(jìn)零件件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)零件件時(shí)，盡盡量做到到壁厚均均勻，結(jié)結(jié)構(gòu)對(duì)稱稱，以減減少內(nèi)應(yīng)應(yīng)力的產(chǎn)產(chǎn)生。2.增設(shè)消除除內(nèi)應(yīng)力力的熱處處

37、理工序序1）高溫時(shí)時(shí)效：緩緩慢均勻勻的冷卻卻，適用用于鑄、鍛、焊焊件；2）低溫時(shí)時(shí)效：緩緩慢均勻勻的冷卻卻，適用用于半精精加工后后的工件件，主要要是消除除工件的的表面應(yīng)應(yīng)力；3）自然時(shí)時(shí)效：自自然釋放放；3.合理安排排工藝過(guò)過(guò)程粗加工和和精加工工宜分階階段進(jìn)行行，使工工件在粗粗加工后后有一定定的時(shí)間間來(lái)松弛弛內(nèi)應(yīng)力力。七、提高高加工精精度的途途徑減小加工工誤差的的方法主主要有兩兩種：誤誤差預(yù)防防和誤差差補(bǔ)償。(減小原始始誤差、轉(zhuǎn)移原原始誤差差、均分分原始誤誤差、均均化原始始誤差以以及誤差差補(bǔ)償。)4.2工藝過(guò)程程的統(tǒng)計(jì)計(jì)分析一、概述述加工誤差差按其性性質(zhì)的不不同，可可分為系系統(tǒng)誤差差和隨機(jī)機(jī)誤

38、差（也稱偶偶然誤差差）（一）系系統(tǒng)性誤誤差與隨隨機(jī)性誤誤差1.系統(tǒng)性誤誤差包括常值值系統(tǒng)誤誤差和變變值系統(tǒng)統(tǒng)誤差（1）常值系系統(tǒng)誤差差：定義：在連續(xù)加加工一批批工件中中，其加加工誤差差的大小小和方向向都保持持不變或或基本本不變的的系統(tǒng)誤誤差，稱稱為常值值系統(tǒng)誤誤差。例如：原理誤差差，機(jī)床床、刀具具、夾具具、量具具的制造造誤差，工藝系系統(tǒng)靜力力變形形等原原始誤差差，都屬屬于常值值系統(tǒng)誤誤差。如如鉸刀的的直徑偏偏大0.02mm，加工后后一批孔孔的尺寸寸也都偏偏大0.02mm。特點(diǎn)：與加工（順序）時(shí)間無(wú)無(wú)關(guān)；預(yù)先可以以估計(jì)；較易完全全消除；不會(huì)引起起工件尺尺寸波動(dòng)動(dòng)（常值值系統(tǒng)誤誤差對(duì)于于同批工工件

39、的影影響是一一致的的，不會(huì)會(huì)引起各各工件之之間的差差異）；不影響尺尺寸分布布曲線形形狀。（2）變值系系統(tǒng)誤差差：定義：在連續(xù)加加工一批批工件中中，其加加工誤差差的大小小和方向向按一定定規(guī)律變變化的系系統(tǒng)誤差差，稱為為變值系系統(tǒng)誤差差。例如：刀具的正正常磨損損引起的的加工誤誤差，其其大小隨隨加工時(shí)時(shí)間而有有規(guī)律地地變化，屬于變變值系統(tǒng)統(tǒng)誤差。特點(diǎn)：與加工（順序）時(shí)間有有關(guān)；預(yù)先可以以估計(jì)；較難完全全消除；會(huì)造成工工件尺寸寸的增大大或減小?。ㄗ冎抵迪到y(tǒng)誤誤差雖然然會(huì)引起起同批工工件之間間的差異異，但是是按照一一定的規(guī)規(guī)律而依依次變化化的，不不會(huì)造成成忽大忽忽小的波波動(dòng)）；影響尺寸寸分布曲曲線形狀狀

40、。注意1：工藝系統(tǒng)統(tǒng)的熱變變形，在在溫升過(guò)過(guò)程中，一般將將引起變變值系統(tǒng)統(tǒng)誤差，在達(dá)到到熱平衡衡后，則則又引起起常值系系統(tǒng)誤差差。2.隨機(jī)性誤誤差：定義：在連續(xù)加加工一批批工件中中，其加加工誤差差的大小小和方向向是無(wú)規(guī)規(guī)則地變變化著的的，這樣樣的誤差差稱為隨隨機(jī)誤差差。例如：毛坯誤差差（加工工余量不不均勻，材料硬硬度不均均勻等)的復(fù)映、定位誤誤差、夾夾緊誤差差（夾緊緊力時(shí)大大時(shí)?。?、工件件內(nèi)應(yīng)力力等因素素都是變變化不定定的，都都是引起起隨機(jī)誤誤差的原原因。特點(diǎn)：預(yù)先不能能估計(jì)到到；較難完全全消除，只能減減小到最最小限度度；工件尺寸寸忽大忽忽小，造造成一批批工件的的尺寸分分散（在在一定的的加工條

41、條件下隨隨機(jī)誤差差的數(shù)值值總在一一定范圍圍內(nèi)波動(dòng)動(dòng)）。注意2：隨機(jī)誤差差和系統(tǒng)統(tǒng)誤差的的劃分也也不是絕絕對(duì)的，它們之之間既有有區(qū)別又又有聯(lián)系系。例如：加加工一批批零件時(shí)時(shí)，如果果是在機(jī)機(jī)床一次次調(diào)整中中完成的的，則機(jī)機(jī)床的調(diào)調(diào)整誤差差引起常常值系統(tǒng)統(tǒng)誤差；如果是是經(jīng)過(guò)若若干次調(diào)調(diào)整完成成的，則則調(diào)整誤誤差就引引起隨機(jī)機(jī)誤差了了。注意3：誤差性質(zhì)質(zhì)不同，解決的的途徑也也不同。對(duì)于常值值系統(tǒng)誤誤差誤差差，若能能掌握其其大小和和方向。就可以以通過(guò)調(diào)調(diào)整消除除；對(duì)于于變值系系統(tǒng)誤差差，若能能掌握其其大小和和方向隨隨時(shí)間變變化的規(guī)規(guī)律，則則可通過(guò)過(guò)自動(dòng)補(bǔ)補(bǔ)償消除除；惟對(duì)對(duì)隨機(jī)誤誤差，只只能縮小小它們的的

42、變動(dòng)范范圍，而而不可能能完全消消除。（二）機(jī)機(jī)械制造造中常見(jiàn)見(jiàn)的誤差差分布規(guī)規(guī)律（圖圖4-36）圖4-36機(jī)械加工工誤差分分布規(guī)律律正態(tài)分布 在機(jī)械加工中，若同時(shí)滿足下列三個(gè)條件：（1）無(wú)變值系統(tǒng)性誤差（或有而不顯著）；（2）各隨機(jī)性誤差是相互獨(dú)立的；（3）在各隨機(jī)性誤差中沒(méi)有一個(gè)是起主導(dǎo)作用的；則工件的誤差就服從正態(tài)分布。在上述三個(gè)條件中，若有一個(gè)條件不滿足，則工件誤差就不服從正態(tài)分布。 平頂分布 在影響機(jī)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(shí)間而平移的眾多正態(tài)誤差分布曲線組合的結(jié)果。 雙峰分布 同一工序的加工內(nèi)容

43、中，由兩臺(tái)機(jī)床來(lái)同時(shí)完成，由于這兩臺(tái)機(jī)床的調(diào)整尺寸不盡相同，兩臺(tái)機(jī)床的精度狀態(tài)也有差異，若將這兩臺(tái)機(jī)床所加工的工件混在一起，則工件的尺寸誤差就呈雙峰分布。 偏態(tài)分布 在用試切法車削軸徑或孔徑時(shí)，由于操作者為了盡量避免產(chǎn)生不可修復(fù)的廢品，主觀地(而不是隨機(jī)地)使軸頸加工得寧大勿小，則它們得尺寸誤差就呈偏態(tài)分布。 （三）正正態(tài)分布布1.正態(tài)分布布的數(shù)學(xué)學(xué)模型、特征參參數(shù)和特特殊點(diǎn)機(jī)械加工工中，工工件的尺尺寸誤差差是由很很多相互互獨(dú)立的的隨機(jī)誤誤差綜合合作用的的結(jié)果，如果其其中沒(méi)有有一個(gè)隨隨機(jī)誤差差是起決決定作用用的，則則加工后后工件的的尺寸將將呈正態(tài)態(tài)分布（圖4-37），其概率密密度方程程為：該方

44、程有有兩個(gè)特特征參數(shù)數(shù)，一為為算術(shù)平平均值，另一為為均方根根偏差（標(biāo)準(zhǔn)差差）。式中：工件尺寸寸；n工件總數(shù)數(shù)。只影響曲曲線的位位置，而而不影響響曲線的的形狀（見(jiàn)圖4-38a）；只只影響響曲線的的形狀，而不影影響曲線線的位置置，越越大，曲線愈愈平坦，尺寸就就愈分散散，精度度就愈差差（見(jiàn)圖圖4-38b）。因此此，的的大小小反映了了機(jī)床加加工精度度的高低低，的的大小反反映了機(jī)機(jī)床調(diào)整整位置的的不同。概率密度度函數(shù)在在處有最最大值令概率密密度方程程的二次次導(dǎo)數(shù)為為零，即即可求得得正態(tài)分分布曲線線在處處的拐拐點(diǎn)的縱縱坐標(biāo)值值為2.標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)態(tài)分布、的的正態(tài)分分布稱為為標(biāo)準(zhǔn)正正態(tài)分布布，其概概率密度度可寫為

45、為在生產(chǎn)實(shí)實(shí)際中，經(jīng)常是是既既不等于于零，也也不等等于1，為了查查表計(jì)算算方便，需要將將非標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)正態(tài)分分布通過(guò)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化化變量代代換，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換為標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)態(tài)分布。令令則：上式就是是非標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)正態(tài)分分布概率率密度函函數(shù)與標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)態(tài)分布概概率密度度函數(shù)的的轉(zhuǎn)換關(guān)關(guān)系式。3.工件尺寸寸在某區(qū)區(qū)間內(nèi)的的概率加工工件件尺寸在在一個(gè)區(qū)區(qū)間（）內(nèi)的的概率等等于圖4-39所示陰影影的面積積令，則綜上分析析可知，非標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)正態(tài)分分布概率率密度函函數(shù)的積積分，經(jīng)經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化化變換后后，可用用標(biāo)準(zhǔn)正正態(tài)分布布概率密密度函數(shù)數(shù)的積分分表示。標(biāo)準(zhǔn)化化正態(tài)分分布概率率密度函函數(shù)的積積分表，參見(jiàn)表表4-2。由表4-2可知：當(dāng)時(shí)時(shí)，；

46、時(shí)，；時(shí)，；計(jì)算結(jié)果果表明，工件尺尺寸落在在范范圍圍內(nèi)的概概率為99.73%，而落在在該范圍圍以外的的概率只只占0.27%，可忽略略不計(jì)。因此可可認(rèn)為，正態(tài)分分布的分分散范圍圍為，這就就是工程程上經(jīng)常常用到的的“原則則”，或或稱“原原則”二、工藝藝過(guò)程的的分布圖圖分析（一）工工藝過(guò)程程的穩(wěn)定定性工藝過(guò)程程的穩(wěn)定定性是指指工藝過(guò)過(guò)程在時(shí)時(shí)間歷程程上保持持工件均均值和標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)差值值穩(wěn)定不不變的性性能。一一般情況況下，在在不是非非常長(zhǎng)的的加工時(shí)時(shí)間內(nèi)，分布特特征參數(shù)數(shù)的變化化是很小小的，因因此，工工藝過(guò)程程穩(wěn)定性性主要取取決于變變值系統(tǒng)統(tǒng)性誤差差是否顯顯著。在在正常加加工情況況下，變變值系統(tǒng)統(tǒng)性誤差差

47、并不顯顯著，可可認(rèn)為工工藝系統(tǒng)統(tǒng)是穩(wěn)定定的，也也就是說(shuō)說(shuō)，工藝藝過(guò)程處處于控制制狀態(tài)中中。（二）工工藝過(guò)程程的分布布圖分析析1.樣本容量量的確定定2.樣本數(shù)據(jù)據(jù)的測(cè)量量3.異常數(shù)據(jù)據(jù)的剔除除4.實(shí)際分布布圖的繪繪制5.理論分布布圖的繪繪制6.工藝過(guò)程程的分布布圖分析析三、工藝藝過(guò)程的的點(diǎn)圖分分析應(yīng)用分布布圖分析析工藝過(guò)過(guò)程精度度的前提提時(shí)工藝藝過(guò)程必必須是穩(wěn)穩(wěn)定的。由于點(diǎn)點(diǎn)圖分析析法能夠夠反映質(zhì)質(zhì)量指標(biāo)標(biāo)隨時(shí)間間變化的的情況，因此，它是進(jìn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)質(zhì)量控控制的有有效方法法。這種種方法既既可以用用于穩(wěn)定定的工藝藝過(guò)程，也可以以用于不不穩(wěn)定的的工藝過(guò)過(guò)程。對(duì)于一個(gè)個(gè)不穩(wěn)定定的工藝藝過(guò)程來(lái)來(lái)說(shuō)，要要

48、解決的的問(wèn)題是是如何在在工藝過(guò)過(guò)程的進(jìn)進(jìn)行中，不斷地地進(jìn)行質(zhì)質(zhì)量指標(biāo)標(biāo)的主動(dòng)動(dòng)控制，工藝過(guò)過(guò)程一旦旦出現(xiàn)被被加工工工件的質(zhì)質(zhì)量指標(biāo)標(biāo)有超出出所規(guī)定定的不合合格品率率的趨向向時(shí)，能能夠及時(shí)時(shí)調(diào)整工工藝系統(tǒng)統(tǒng)或采取取其它工工藝措施施，使工工藝過(guò)程程得以繼繼續(xù)進(jìn)行行。對(duì)于于一個(gè)穩(wěn)穩(wěn)定得工工藝過(guò)程程，也應(yīng)應(yīng)該進(jìn)行行質(zhì)量指指標(biāo)得主主動(dòng)控制制，使穩(wěn)穩(wěn)定得工工藝過(guò)程程一旦出出現(xiàn)不穩(wěn)穩(wěn)定趨勢(shì)勢(shì)時(shí)，能能夠及時(shí)時(shí)發(fā)現(xiàn)并并采取相相應(yīng)得措措施，使使工藝過(guò)過(guò)程繼續(xù)續(xù)穩(wěn)定地地進(jìn)行下下去。點(diǎn)圖分析析法所采采用的樣樣本使順順序小樣樣本，即即每隔一一定時(shí)間間抽取樣樣本容量量n510的一個(gè)小小樣本，計(jì)算出出各小樣樣本的算算術(shù)平均

49、均值和極極差R。點(diǎn)圖使使控制工工藝過(guò)程程質(zhì)量指指標(biāo)分布布中心的的變化的的，R點(diǎn)圖是控控制工藝藝過(guò)程質(zhì)質(zhì)量指標(biāo)標(biāo)分散范范圍的變變化的，因此，這兩個(gè)個(gè)點(diǎn)圖必必須聯(lián)合合使用，才能控控制整個(gè)個(gè)工藝過(guò)過(guò)程4.3機(jī)械加工工表面質(zhì)質(zhì)量機(jī)械零件件的破壞壞，一般般總是從從表面層層開(kāi)始的的。產(chǎn)品品的性能能，尤其其是它的的可靠性性和耐久久性，在在很大程程度上取取決于零零件表面面層的質(zhì)質(zhì)量。研研究機(jī)械械加工表表面質(zhì)量量的目的的就是為為了掌握握機(jī)械加加工中各各種工藝藝因素對(duì)對(duì)加工表表面質(zhì)量量影響的的規(guī)律，以便運(yùn)運(yùn)用這些些規(guī)律來(lái)來(lái)控制加加工過(guò)程程，最終終達(dá)到改改善表面面質(zhì)量、提高產(chǎn)產(chǎn)品使用用性能的的目的。工件表面面的波度

50、度是由機(jī)機(jī)械加工工振動(dòng)引引起的。一、機(jī)械械加工表表面質(zhì)量量對(duì)機(jī)器器使用性性能的影影響（一）表表面質(zhì)量量對(duì)耐磨磨性的影影響1.表面粗糙糙度對(duì)耐耐磨性的的影響一個(gè)剛加加工好的的摩擦副副的兩個(gè)個(gè)接觸表表面之間間，最初初階段只只在表面面粗糙的的的峰部部接觸，實(shí)際接接觸面積積遠(yuǎn)小于于理論接接觸面積積，在相相互接觸觸的峰部部有非常常大的單單位應(yīng)力力，使實(shí)實(shí)際接觸觸面積處處產(chǎn)生塑塑性變形形、彈性性變形和和峰部之之間的剪剪切破壞壞，引起起嚴(yán)重磨磨損。零件磨損損一般可可分為三三個(gè)階段段，初期期磨損階階段、正正常磨損損階段和和劇烈磨磨損階段段。表面粗糙糙度對(duì)零零件表面面磨損的的影響很很大。一一般說(shuō)表表面粗糙糙度值

51、愈愈小，其其磨損性性愈好。但表面面粗糙度度值太小小，潤(rùn)滑滑油不易易儲(chǔ)存，接觸面面之間容容易發(fā)生生分子粘粘接，磨磨損反而而增加。因此，接觸面面的粗糙糙度有一一個(gè)最佳佳值，其其值與零零件的工工作情況況有關(guān)，工作載載荷加大大時(shí)，初初期磨損損量增大大，表面面粗糙度度最佳值值也加大大。2.表面冷作作硬化對(duì)對(duì)耐磨性性的影響響加工表面面的冷作作硬化使使摩擦副副表面層層金屬的的顯微硬硬度提高高，故一一般可使使耐磨性性提高。但也不不是冷作作硬化程程度愈高高，耐磨磨性就愈愈高，這這是因?yàn)闉檫^(guò)分的的冷作硬硬化將引引起金屬屬組織過(guò)過(guò)度疏松松，甚至至出現(xiàn)裂裂紋和表表層金屬屬的剝落落，使耐耐磨性下下降。（二）表表面質(zhì)量量

52、對(duì)疲勞勞強(qiáng)度的的影響金屬受交交變載荷荷作用后后產(chǎn)生的的疲勞破破壞往往往發(fā)生在在零件表表面和表表面冷硬硬層下面面，因此此零件的的表面質(zhì)質(zhì)量對(duì)疲疲勞強(qiáng)度度影響很很大。1.表面粗糙糙度對(duì)疲疲勞強(qiáng)度度的影響響在交變載載荷作用用下，表表面粗糙糙度的凹凹谷部位位容易引引起應(yīng)力力集中，產(chǎn)生疲疲勞裂紋紋。表面面粗糙度度值愈大大，表面面的紋痕痕愈深，紋底半半徑愈小小，抗疲疲勞破壞壞的能力力就愈差差。2.殘余應(yīng)力力、冷作作硬化對(duì)對(duì)疲勞強(qiáng)強(qiáng)度的影影響殘余應(yīng)力力對(duì)零件件疲勞強(qiáng)強(qiáng)度的影影響很大大。表面面層殘余余拉應(yīng)力力將使疲疲勞裂紋紋擴(kuò)大，加速疲疲勞破壞壞；而表表面層殘殘余應(yīng)力力能夠阻阻止疲勞勞裂紋的的擴(kuò)展，延緩疲疲勞

53、破壞壞的產(chǎn)生生。表面冷硬硬一般伴伴有殘余余應(yīng)力的的產(chǎn)生，可以防防止裂紋紋產(chǎn)生并并阻止已已有裂紋紋的擴(kuò)展展，對(duì)提提高疲勞勞強(qiáng)度有有利。（三)表面質(zhì)量量對(duì)耐蝕蝕性的影影響零件的耐耐蝕性在在很大程程度上取取決于表表面粗糙糙度。表表面粗糙糙度值愈愈大，則則凹谷中中聚積腐腐蝕性物物質(zhì)就愈愈多?？箍刮g性就就愈差。表面層的的殘余拉拉應(yīng)力會(huì)會(huì)產(chǎn)生應(yīng)應(yīng)力腐蝕蝕開(kāi)裂，降低零零件的耐耐磨性，而殘余余壓應(yīng)力力則能防防止應(yīng)力力腐蝕開(kāi)開(kāi)裂。（四）表表面質(zhì)量量對(duì)配合合質(zhì)量的的影響表面粗糙糙度值的的大小將將影響配配合表面面的配合合質(zhì)量。對(duì)于間間隙配合合，粗糙糙度值大大會(huì)使磨磨損加大大，間隙隙增大，破壞了了要求的的配合性性質(zhì)。

54、對(duì)對(duì)于過(guò)盈盈配合，裝配過(guò)過(guò)程中一一部分表表面凸峰峰被擠平平，實(shí)際際過(guò)盈量量減小，降低了了配合件件間的連連接強(qiáng)度度。二、影響響表面粗粗糙度的的因素（一）切切削加工工影響表表面粗糙糙度的因因素切削加工工時(shí)影響響表面粗粗糙度的的因素有有三個(gè)方方面：幾幾何因素素、物理理因素和和工藝系系統(tǒng)振動(dòng)動(dòng)。1.刀具幾何何形狀的的復(fù)映刀具相對(duì)對(duì)于工件件作進(jìn)給給運(yùn)動(dòng)時(shí)時(shí)，在加加工表面面留下了了切削層層殘留面面積，其其形狀時(shí)時(shí)刀具幾幾何形狀狀的復(fù)映映。減小小進(jìn)給量量、主偏偏角、副副偏角以以及增大大刀尖圓圓弧半徑徑，均可可減小殘殘留面積積的高度度。此外，適適當(dāng)增大大刀具的的前角以以減小切切削時(shí)的的塑性變變形程度度，合理理

55、選擇潤(rùn)潤(rùn)滑液和和提高刀刀具刃磨磨質(zhì)量以以減小切切削時(shí)的的塑性變變形和抑抑制刀瘤瘤、鱗刺刺的生成成，也是是減小表表面粗糙糙度值的的有效措措施。2.工件材料料的性質(zhì)質(zhì)加工塑性性材料時(shí)時(shí)，由刀刀具對(duì)金金屬的擠擠壓產(chǎn)生生了塑性性變形，加之刀刀具迫使使切屑與與工件分分離的撕撕裂作用用，使表表面粗糙糙度值加加大。工工件材料料韌性愈愈好，金金屬的塑塑性變形形愈大，加工表表面就愈愈粗糙。加工脆性性材料時(shí)時(shí)，其切切屑呈碎碎粒狀，由于切切屑的崩崩碎而在在加工表表面留下下許多麻麻點(diǎn)，使使表面粗粗糙。3.切削用量量（二）磨削加工工影響表表面粗糙糙度的因因素正像切削削加工時(shí)時(shí)表面粗粗糙度的的形成過(guò)過(guò)程一樣樣，磨削削加工

56、表表面粗糙糙度的形形成也時(shí)時(shí)由幾何何因素和和表面金金屬的塑塑性變形形來(lái)決定定的。影響磨削削表面粗粗糙度的的主要因因素有：1.砂輪的粒粒度砂輪粒度度：主要要是表明明磨粒的的尺寸大大小，粒粒度號(hào)數(shù)數(shù)越大，磨粒的的尺寸越越小，其其值見(jiàn)下下表。砂輪粒度磨粒的尺寸范圍（m）磨粒間的平均距離（m）36#5006000.47546#3554250.36960#2503000.25580#1802120.228砂輪的粒粒度號(hào)數(shù)數(shù)越大，磨粒的的尺寸越越小，參參加磨削削的磨粒粒就越多多，磨削削出的表表面就越越光滑。2.砂輪的硬硬度3.砂輪的修修整：修整質(zhì)量量越高，磨削出出的表面面就越光光滑。4.磨削速度度砂輪磨削

57、削速度v越高，單單位時(shí)間間內(nèi)通過(guò)過(guò)被磨表表面的磨磨粒數(shù)就就越多，工件表表面就越越光滑。注：磨削加工工中，工工件的速速度越高高，單位位時(shí)間內(nèi)內(nèi)通過(guò)被被磨表面面的磨粒粒數(shù)將減減少，反反而會(huì)使使表面粗粗糙度值值增加。5.磨削徑向向進(jìn)給量量與光磨磨次數(shù)6.工件圓周周進(jìn)給速速度與軸軸向進(jìn)給給量7.冷卻潤(rùn)滑滑液三、影響響加工表表面層物物理機(jī)械械性能的的因素在切削加加工中，工件由由于受到到切削力力和切削削熱的作作用，使使表面層層金屬的的物理機(jī)機(jī)械性能能產(chǎn)生變變化，最最主要的的變化是是表面層層金屬顯顯微硬度度的變化化、金相相組織的的變化和和殘余應(yīng)應(yīng)力的產(chǎn)產(chǎn)生。由由于磨削削加工時(shí)時(shí)所產(chǎn)生生的塑性性變形和和切削熱

58、熱比刀刃刃切削時(shí)時(shí)更嚴(yán)重重，因而而磨削加加工后加加工表面面層上述述三項(xiàng)物物理機(jī)械械性能的的變化會(huì)會(huì)很大。（一）表表面層冷冷作硬化化1.冷作硬化化及其評(píng)評(píng)定參數(shù)數(shù)機(jī)械加工工過(guò)程中中因切削削力作用用產(chǎn)生的的塑性變變形，使使晶格扭扭曲、畸畸變，晶晶粒間產(chǎn)產(chǎn)生剪切切滑移,晶粒被拉拉長(zhǎng)和纖纖維化，甚至破破碎，這這些都會(huì)會(huì)使表面面層金屬屬的硬度度和強(qiáng)度度提高，這種現(xiàn)現(xiàn)象稱為為冷作硬硬化（或或稱為強(qiáng)強(qiáng)化）。表面層金金屬?gòu)?qiáng)化化的結(jié)果果，會(huì)增增大金屬屬變形的的阻力，減小金金屬的塑塑性，金金屬的物物理性質(zhì)質(zhì)也會(huì)發(fā)發(fā)生變化化。被冷作硬硬化的金金屬處于于高能位位的不穩(wěn)穩(wěn)定狀態(tài)態(tài)，只有有一有可可能，金金屬的不不穩(wěn)定狀狀

59、態(tài)就要要向比較較穩(wěn)定的的狀態(tài)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化，這這種現(xiàn)象象稱為弱弱化。弱化作用用的大小小取決于于溫度的的高低、溫度持持續(xù)時(shí)間間的長(zhǎng)短短和強(qiáng)化化程度的的大小。由于金金屬在機(jī)機(jī)械加工工過(guò)程中中同時(shí)受受到力和和熱的作作用，因因此，加加工后表表層金屬屬的最后后性質(zhì)取取決于強(qiáng)強(qiáng)化和弱弱化綜合合作用的的結(jié)果。評(píng)定冷作作硬化的的指標(biāo)有有三項(xiàng)，即表層層金屬的的顯微硬硬度HV、硬化層層深度h和硬化程程度N。2.影響冷作作硬化的的主要因因素（1）刀具1）切削刃刃鈍圓半半徑的影影響：切切削刃鈍鈍圓半徑徑-徑向切削削分力-表層金屬屬的塑性性變形程程度-導(dǎo)致冷硬硬2）前角的的影影響：前前角在在20范圍內(nèi)，對(duì)表層層金屬的的冷硬沒(méi)沒(méi)

60、有顯著著影響。在此范范圍以外外，則前前角-塑性變形形-冷硬3）其它角角度：對(duì)對(duì)冷硬影影響較小小。（2）切削用用量1）切削速速度v的影響：切削速速度v越大，刀刀具與工工件的作作用時(shí)間間縮短，金屬的的塑性變變形就越越小，因因而可使使加工表表面層的的硬化程程度和深深度降低低。2）進(jìn)給量量f的影響：a、進(jìn)給量量f超過(guò)一定定值時(shí)，加大進(jìn)進(jìn)給量，切削力力將隨之之增大，表層金金屬的塑塑性變形形加劇，使冷硬硬程度增增加。b、進(jìn)給量量f過(guò)小，切切削厚度度也小，刀刃圓圓弧對(duì)工工件表面面層將產(chǎn)產(chǎn)生擠壓壓，反而而使表面面層硬化化程度增增大。（3）工件材材料工件材料料的塑性性愈大，冷硬現(xiàn)現(xiàn)象就愈愈嚴(yán)重。（二）表表面層材