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機(jī)械制造技術(shù)02教學(xué)課件下載-樣章.ppt第11章機(jī)械加工誤差
保證機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量,是機(jī)械制造者的首要任務(wù),任何機(jī)械產(chǎn)品都是由若干相互關(guān)聯(lián)的零件裝配而成的。因此,零件的制造質(zhì)量是保證產(chǎn)品質(zhì)量的基礎(chǔ)。零件的質(zhì)量直接影響著產(chǎn)品的性能、壽命、效率、可靠性等質(zhì)量指標(biāo),而零件的制造質(zhì)量,是依靠零件的毛坯制造方法、機(jī)械加工、熱處理以及表面處理等工藝來保證的。因此,在零件制造的各個環(huán)節(jié)中,應(yīng)當(dāng)始終貫徹“質(zhì)量第一”的思想,以確保產(chǎn)品的質(zhì)量。本章主要討論零件機(jī)械加工精度及表面質(zhì)量問題。2023/2/5機(jī)械制造工藝學(xué)§13-1機(jī)械加工精度概述一.加工精度與加工誤差
加工精度:指零件經(jīng)機(jī)械加工后,其幾何參數(shù)(尺寸、形狀、表面相互質(zhì)量)的實(shí)際值與理論值的符合程度。
加工誤差:指零件經(jīng)機(jī)械加工后,其幾何參數(shù)(尺寸、形狀、表面相互質(zhì)量)的實(shí)際值與理論值之差。2023/2/5機(jī)械制造工藝學(xué)二.尺寸、形狀、和相互位置精度的關(guān)系
零件的的加工精度包括:尺寸精度、形狀精度和相互位置精度,三者之間是既有區(qū)別又有聯(lián)系的。通常,形狀公差應(yīng)限制在位置公差之內(nèi),而位置誤差又要限制在尺寸公差之內(nèi)。例如,為保證軸頸的直徑尺寸精度,則軸頸的圓度誤差不應(yīng)超出直徑的尺寸公差。當(dāng)尺寸精度要求高時,相應(yīng)的位置、形狀精度也要求高。但形狀精度要求高時,相應(yīng)的位置精度和尺寸精度有時不一定要求高,這要根據(jù)零件的功能要求來決定。2023/2/5機(jī)械制造工藝學(xué)三.獲得加工精度的方法
1.獲得尺寸精度的方法
(1)試切法(2)調(diào)整法(3)定尺寸刀具法(4)自動控制法
2023/2/5機(jī)械制造工藝學(xué)◆試切法:
就是通過試切、測量、調(diào)整、再試切,……,反復(fù)進(jìn)行到被加工尺寸達(dá)到要求為止的加工方法。這種方法的效率低,操作者的技術(shù)水平要求高,主要適用于單件、小批生產(chǎn)。(動畫演示)2023/2/5機(jī)械制造工藝學(xué)◆調(diào)整法先調(diào)整好刀具和工件在機(jī)床上的相對位置,并在一批零件的加工過程中保持這個位置不變,以保證被加工尺寸的方法。調(diào)整法廣泛用于各類半自動、自動機(jī)床和自動線上,適用于成批、大量的生產(chǎn)。2023/2/5機(jī)械制造工藝學(xué)◆定尺寸刀具法:
用刀具的相應(yīng)尺寸來保證工件被加工部位尺寸的方法,如鉸孔、拉孔和攻螺紋等。這種方法的加工精度,主要決定于刀具的制造、刃磨質(zhì)量和切削用量。其優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)率較高,但刀具制造較復(fù)雜,常用于孔、螺紋和成形表面的加工。2023/2/5機(jī)械制造工藝學(xué)◆自動控制法:
這種方法是用度量裝置、進(jìn)給機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)構(gòu)成加工過程的自動循環(huán),即自動完成加工中的切削、度量、補(bǔ)償調(diào)整等一系列的工作,當(dāng)工件達(dá)到要求的尺寸時,機(jī)床自動退刀,停止加工。2023/2/5機(jī)械制造工藝學(xué)2.獲得形狀精度的方法成形刀具法:加工精度主要取決于刀刃的形狀精度軌跡法:加工精度則與機(jī)床的精度關(guān)系密切。例如,車削圓柱類零件時,其圓度、圓柱度等形狀精度,主要決定于主軸的回轉(zhuǎn)精度、導(dǎo)軌的導(dǎo)向精度以及主軸回轉(zhuǎn)軸心線與導(dǎo)軌之間的相互位置精度展成法:常用于各種齒輪加工,其形狀精度與刀具精度以及機(jī)床傳動精度有關(guān)2023/2/5機(jī)械制造工藝學(xué)3.獲得相互位置精度的方法
零件的相互位置精度,主要由機(jī)床精度、夾具精度和工件的裝夾精度來保證。例如,在平面上鉆孔,孔中心線對平面的垂直度,取決于鉆頭進(jìn)給方向與工作臺或夾具定位面的垂直度。2023/2/5機(jī)械制造工藝學(xué)§13-2影響加工精度的因素
機(jī)械加工中零件的尺寸、形狀和相互位置誤差,主要是由于工件與刀具在切削運(yùn)動中相互位置發(fā)生了變動而造成的。由于工件和刀具安裝在夾具和機(jī)床上,因此,機(jī)床、夾具、刀具和工件構(gòu)成了一個完整的工藝系統(tǒng)。工藝系統(tǒng)中的種種誤差,是造成零件加工誤差的根源,故稱之為原始誤差。加工中可能出現(xiàn)的原始誤差,可列舉如下圖2023/2/5機(jī)械制造工藝學(xué)機(jī)械加工原始誤差原理誤差工件裝夾誤差機(jī)床誤差夾具誤差刀具誤差調(diào)整誤差工藝系統(tǒng)熱變形刀具磨損工件內(nèi)應(yīng)力引起的變形度量誤差2023/2/5機(jī)械制造工藝學(xué)一.原理誤差
原理誤差是由于采用了近似的成形運(yùn)動或刀刃形狀而產(chǎn)生的。例如,滾切漸開線齒形就存在兩項(xiàng)原理誤差:一是為便于制造,用阿基米德基本蝸桿或法向直廓基本蝸桿,來代替漸開線基本蝸桿而產(chǎn)生的誤差;另一個是由于滾刀刀刃數(shù)有限,滾切出的齒形不是連續(xù)光滑的漸開線,而是由若干短線組成的折線。又如在加工正弦曲線的內(nèi)曲面時,用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)來獲得近似的正弦曲線,也存在原理誤差。2023/2/5機(jī)械制造工藝學(xué)理論上應(yīng)當(dāng)采用理想的加工原理,來獲得精確的加工表面。但在生產(chǎn)中這樣做有時會使機(jī)床的結(jié)構(gòu)復(fù)雜,難以保證機(jī)床的剛度和精度,或者使刀刃的輪廓不易制造或精度很低。這樣不僅不能保證加工精度,甚至還會降低加工效率。這時如采用近似的加工方法,往往可以簡化機(jī)床結(jié)構(gòu)和刀具的形狀,并能提高生產(chǎn)率,降低加工成本,因此,只要能把加工誤差限制在規(guī)定的范圍內(nèi)(一般,原理誤差應(yīng)小于工件公差值的10%~15%),可以采用近似的加工方法。2023/2/5機(jī)械制造工藝學(xué)二.機(jī)床誤差
機(jī)床誤差是由機(jī)床的制造誤差、安裝誤差和使用中的磨損引起的。對加工精度影響較大的有:
主軸回轉(zhuǎn)誤差導(dǎo)軌誤差傳動鏈誤差2023/2/5機(jī)械制造工藝學(xué)一.主軸回轉(zhuǎn)誤差
機(jī)床主軸是決定工件或刀具位置的重要部件,對主軸的精度要求最主要的就是主軸回轉(zhuǎn)精度(機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)時能保持軸線的位置穩(wěn)定不變的程度。),即要求主軸回轉(zhuǎn)時能保持軸線的位置穩(wěn)定不變。主軸回轉(zhuǎn)誤差直接影響被加工零件的形狀、位置精度和表面粗糙度。2023/2/5機(jī)械制造工藝學(xué)
由于主軸系統(tǒng)自身存在著各種誤差,如主軸軸頸和軸承座孔的誤差;滾動軸承的內(nèi)環(huán)、外環(huán)和滾動體的誤差;回轉(zhuǎn)過程中各種靜、動態(tài)因素的影響等,使主軸回轉(zhuǎn)軸線的空間位置在每一瞬間都是變動的,即產(chǎn)生軸線在空間的漂移。為了便于分析,常把主軸的回轉(zhuǎn)誤差分解為徑向跳動、軸向竄動和角度擺動(圖4-1)。實(shí)際上主軸回轉(zhuǎn)誤差的三種基本形式是同時存在的(圖4-2),綜合影響著工件的加工精度。
2023/2/5機(jī)械制造工藝學(xué)∴ΔRz≈Δz2/(2R0)
(4-1)由于ΔRz<<ΔRy(Δy),故把工件加工表面法線方向叫做誤差的敏感方向。分析主軸回轉(zhuǎn)誤差對加工精度的影響,發(fā)現(xiàn)主軸回轉(zhuǎn)誤差沿刀具與工件接觸點(diǎn)的法向分量與切向分量,對加工精度的影響相差甚大。由圖4-3,在車削圓柱面時,回轉(zhuǎn)誤差的法向分量Δy=ΔRy。而切向分量Δz所產(chǎn)生的半徑誤差ΔRz為
2023/2/5機(jī)械制造工藝學(xué)
1.
主軸純徑向跳動對加工精度的影響
圖4-4為工件不動而鏜桿旋轉(zhuǎn)的鏜孔情況。設(shè)由于主軸純徑向跳動而使軸線在Y坐標(biāo)方向上作簡諧直線運(yùn)動,其頻率與主軸轉(zhuǎn)速相同,振幅為A。又設(shè)刀尖處于水平位置時,主軸中心偏移最大(等于A)。當(dāng)鏜刀轉(zhuǎn)過某一個φ角時,此時刀尖軌跡的水平和垂直分量分別是:
y=Acosφ+Rcosφ=(A+R)cosφ
z=Rsinφ將上兩式平方相加可得2023/2/5機(jī)械制造工藝學(xué)這是一個橢圓方程式,說明主軸回轉(zhuǎn)時存在純徑向跳動,鏜出的將是一個橢圓孔,如圖4-4中的雙點(diǎn)劃線所示。車削時(如圖4-5所示),設(shè)主軸軸線仍沿y方向作簡諧直線運(yùn)動,則工件1處切出的半徑比在2、4處小一個振幅A,而在工件3處切出的半徑則比2、4處大一個振幅A。這樣在工件的上述4點(diǎn)直徑都相等,在其它各點(diǎn)處的直徑誤差也甚小,故車削出的工件表面接近于一個真圓。
2023/2/5機(jī)械制造工藝學(xué)2.
主軸軸向竄動對加工精度的影響
主軸的純軸向竄動對內(nèi)、外圓加工沒有影響,但加工的端面則與內(nèi)、外圓面不垂直(圖4-6(a))。加工螺紋時,主軸的軸向竄動將使單個螺距產(chǎn)生周期誤差(圖4-6(b))。2023/2/5機(jī)械制造工藝學(xué)3.
主軸回轉(zhuǎn)純角度擺動對加工精度的影響主軸回轉(zhuǎn)時的純角擺動,在車削外圓時仍然可以得到一個圓形工件,但工件是一個圓錐體。在鏜床上鏜孔時,鏜出的孔則為橢圓形(圖4-7,動畫演示)。2023/2/5機(jī)械制造工藝學(xué)主軸回轉(zhuǎn)軸線的運(yùn)動誤差,是和主軸部件的制造精度以及切削過程中主軸受力、受熱后變形有關(guān),但主軸部件的制造精度是主要的。在主軸采用滑動軸承的結(jié)構(gòu)時,主軸是以軸頸在軸套內(nèi)旋轉(zhuǎn)的。對于車床類機(jī)床的主軸,因切削力的方向不變,主軸軸頸被壓向軸套表面某一位置,因此,主軸軸頸的圓度誤差將直接傳給工件(圖4-8(a)),而軸套孔的誤差則對加工精度的影響較小。對鏜床類機(jī)床,由于作用在主軸上的切削力是隨鏜刀的旋轉(zhuǎn)而變化的,故軸套孔的圓度誤差將傳給工件,而軸頸的圓度誤差對加工精度的影響不大(圖4-8(b))2023/2/5機(jī)械制造工藝學(xué)在主軸采用滾動軸承結(jié)構(gòu)時,主軸回轉(zhuǎn)精度不僅取決于滾動軸承本身的精度,而且還與軸承配合件的精度關(guān)系密切。由于軸承內(nèi)、外環(huán)是薄壁零件,受力后容易變形,因此,與之相配合的軸頸或箱體軸承孔的圓度誤差,會使軸承的內(nèi)、外環(huán)變形而造成主軸的回轉(zhuǎn)誤差。2023/2/5機(jī)械制造工藝學(xué)二.導(dǎo)軌導(dǎo)向誤差
導(dǎo)軌導(dǎo)向精度:是指機(jī)床導(dǎo)軌副的運(yùn)動件實(shí)際運(yùn)動方向與理想運(yùn)動方向的符合程度。導(dǎo)軌導(dǎo)向誤差:指機(jī)床導(dǎo)軌副的運(yùn)動件實(shí)際運(yùn)動方向與理想運(yùn)動方向兩者之間的偏差值。2023/2/5機(jī)械制造工藝學(xué)床身導(dǎo)軌既是機(jī)床主要部件的裝配基準(zhǔn),又是保證刀具與工件間導(dǎo)向精度的基準(zhǔn)。因此,導(dǎo)軌導(dǎo)向誤差直接影響工件的加工精度。直線運(yùn)動導(dǎo)軌導(dǎo)向誤差分為:導(dǎo)軌在水平面內(nèi)的直線度誤差;導(dǎo)軌在垂直平面內(nèi)的直線度誤差;兩導(dǎo)軌間的平行度誤差。
2023/2/5機(jī)械制造工藝學(xué)1.
導(dǎo)軌在水平面內(nèi)的直線度誤差
此項(xiàng)誤差使刀尖在水平面內(nèi)產(chǎn)生移Δy
(圖4-9),造成工件在半徑方向的誤差ΔRy
(這時ΔRy
=Δy
),使工件表面產(chǎn)生圓柱度誤差。2023/2/5機(jī)械制造工藝學(xué)2。導(dǎo)軌在垂直平面內(nèi)的直線度誤差(圖4-10)2023/2/5機(jī)械制造工藝學(xué)3.兩導(dǎo)軌間的平行度誤差由于導(dǎo)軌發(fā)生了扭曲(右圖),使刀尖相對于工件在水平和垂直兩個方向上產(chǎn)生偏移。設(shè)車床中心高為H,導(dǎo)軌寬度為B,則導(dǎo)軌扭曲量Δ引起工件半徑的變化量ΔRy為2023/2/5機(jī)械制造工藝學(xué)通常,車床H/B≈2/3;外圓磨床H/B≈1,可見此項(xiàng)誤差對加工精度影響很大,會導(dǎo)致工件產(chǎn)生圓柱度誤差。導(dǎo)軌導(dǎo)向精度,除受導(dǎo)軌制造誤差的影響外,還受機(jī)床安裝是否正確,地基是否堅(jiān)固,導(dǎo)軌的潤滑狀況,磨損的均勻性,導(dǎo)軌的熱變形以及運(yùn)動部件的重心移動和過大切削力引起的導(dǎo)軌彈性變形等因素的影響。
2023/2/5機(jī)械制造工藝學(xué)三.傳動鏈傳動誤差傳運(yùn)鏈的傳動誤差:指內(nèi)聯(lián)系的傳動鏈中首、末兩端傳動元件之間相對運(yùn)動的誤差。傳動鏈傳動誤差,一般不影響圓柱面和平面的加工精度,但在加工工件運(yùn)動和刀具運(yùn)動有嚴(yán)格內(nèi)聯(lián)系的表面,如車削、磨削螺紋和滾齒、插齒、磨齒時,則是影響加工精度的重要因素。2023/2/5機(jī)械制造工藝學(xué)例如,在車螺紋時,要求主軸與傳動絲杠的轉(zhuǎn)速比恒定(圖4-12),即由上式可見,當(dāng)速比i與機(jī)床絲杠導(dǎo)程T存在誤差時,工件導(dǎo)程S將出現(xiàn)誤差。影響速比i的因素主要是齒輪副的傳動誤差,假如齒輪z1存在周節(jié)誤差,在傳動時其轉(zhuǎn)角誤差要經(jīng)過幾對齒輪副才傳遞到絲杠上(參見圖4-12)。當(dāng)傳動副為升速時,轉(zhuǎn)角誤差被擴(kuò)大,而降速時轉(zhuǎn)角誤差被縮小。而與絲杠連接的齒輪的轉(zhuǎn)角誤差,將直接反映到工件上,有著較大的影響。2023/2/5機(jī)械制造工藝學(xué)提高傳動鏈傳動精度的主要措施盡可能縮短傳動鏈采用降速傳動(即i<<1)提高傳動元件,尤其是末端傳動元件的加工和裝配精度。采用傳動誤差校正機(jī)構(gòu)以及微機(jī)控制的傳動誤差自動補(bǔ)償裝置等
2023/2/5機(jī)械制造工藝學(xué)三.刀具誤差刀具誤差是由于制造誤差和刀具磨損所造成的。單刃刀具的誤差,對加工精度沒有直接影響;而定尺寸刀具和成形刀具的誤差,將直接影響加工精度。2023/2/5機(jī)械制造工藝學(xué)刀具的磨損,除了對切削性能、加工表面質(zhì)量有不良影響外,也直接影響加工精度。這種影響主要來源于刀刃在加工表面法向上的磨損量,即刀具的尺寸磨損。車削外圓時,刀具的逐漸磨損會使工件產(chǎn)生錐度誤差(圖4-13)。2023/2/5機(jī)械制造工藝學(xué)刀具磨損量μ與切削路程s有關(guān)(圖4-14)。在初期磨損階段(s<s0)磨損較快;正常磨損階段磨損較慢,磨損量μ與切削路程s近似成線性關(guān)系。當(dāng)磨損量達(dá)到μc以后,刀刃產(chǎn)生急劇磨損,以致不能切削,故在此之前必須磨刀。2023/2/5機(jī)械制造工藝學(xué)四.工藝系統(tǒng)受力變形的影響(一)工藝系統(tǒng)的剛度機(jī)械加工中,由機(jī)床、夾具、工件等環(huán)節(jié)組成的工藝系統(tǒng),在夾緊力、切削力、重力以及慣性力等的作用下,將產(chǎn)生變形(彈、塑性變形)和振動,破壞刀具和工件之間的正確位置而形成加工誤差,并使加工表面的表面粗糙度惡化。例如,在車削細(xì)長軸時,工件在切削力的作用下彎曲變形,加工后會產(chǎn)生鼓形的圓柱度誤差。2023/2/5機(jī)械制造工藝學(xué)工藝系統(tǒng)在外力作用下產(chǎn)生變形的大小,不僅取決于外力的大小,而且和工藝系統(tǒng)抵抗外力的能力,即工藝系統(tǒng)的剛度有關(guān)。
工藝系統(tǒng)的剛度K系統(tǒng)是指加工表面法向切削分力Fy與刀具的切削刃在切削力的作用下相對工件在此方向位移y的比值。
K系統(tǒng)=Fy/y
必須指出,法向位移y除了受Fy的影響外,還受Fx、Fz的影響,即y值是在切削合力F的作用下,工藝系統(tǒng)在Fy方向的變形。2023/2/5機(jī)械制造工藝學(xué)由于工藝系統(tǒng)中的各個環(huán)節(jié)在外力作用下都會產(chǎn)生變形,故工藝系統(tǒng)沿加工表面法向變形值的總和y系統(tǒng)為
y系統(tǒng)=y機(jī)床+y夾具+y刀具+y工件
(4-6)
根據(jù)剛度定義,K系統(tǒng)=Fy/y系統(tǒng);K機(jī)床=Fy/y機(jī)床;K夾具=Fy/y夾具;K刀具=Fy/y刀具;K工件=Fy/y工件,可得2023/2/5機(jī)械制造工藝學(xué)工件、刀具一般為簡單構(gòu)件,其剛度可用材料力學(xué)的有關(guān)公式進(jìn)行近似的計(jì)算。機(jī)床、夾具的結(jié)構(gòu)復(fù)雜,其受力與變形關(guān)系,以及各零件間的接觸剛度和部件剛度,難以用公式表達(dá),目前主要用實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行測定。右圖為用實(shí)驗(yàn)方法測出中心高200mm車床刀架部件的剛度曲線.2023/2/5機(jī)械制造工藝學(xué)其特點(diǎn)為:(1)剛度曲線不是直線,力和變形不成線性關(guān)系。表明變形不純粹是彈性變形。
(2)加載與卸載曲線不重合,兩曲線間的包容面積代表循環(huán)中消耗的能量,即消耗于零件間的接觸變形、摩擦和塑性變形等所作的功。(3)載荷卸去后曲線不能回到原點(diǎn)。第一次加載、卸載后變形不能回到原點(diǎn),這說明部件存在塑性變形。在反復(fù)加載、卸載后,接觸狀態(tài)才趨于穩(wěn)定,殘留變形接近于零。圖4-15中的第三次加載、卸載曲線的原點(diǎn)才開始重合。2023/2/5機(jī)械制造工藝學(xué)(4)部件的實(shí)際剛度遠(yuǎn)比按實(shí)體結(jié)構(gòu)的估計(jì)值小。由圖4-15可知,載荷-變形曲線的斜率,即表示剛度的大小,一般取第一次加載曲線兩端點(diǎn)連線的斜率來表示其平均剛度,故刀架的剛度為即所測刀架部件的剛度,只相當(dāng)于30
×30×200mm鑄鐵件的剛度。2023/2/5機(jī)械制造工藝學(xué)
連接表面間的接觸變形。
薄弱零件本身的變形。
間隙的影響。
摩擦力的影響。刀架外形尺寸看起來較大,但它是由多個零件組合而成,其中存在薄弱環(huán)節(jié),故比同樣大小整體零件的剛度低得多,其原因是:2023/2/5機(jī)械制造工藝學(xué)
連接表面間的接觸變形:零件表面都有一定的形狀誤差和表面粗糙度,故零件間的實(shí)際接觸面積,僅是名義接觸面積的一小部分。而真正接觸的又只是這部分面積中表面粗糙度形成的若干凸峰。在外力作用下,這些接觸點(diǎn)產(chǎn)生了較大的應(yīng)力和變形。這種接觸變形中不僅有表面層的彈性變形,還有局部的塑性變形,故造成部件的剛度曲線不呈直線,也是部件剛度遠(yuǎn)比實(shí)體零件剛度低的原因之一。接觸表面的塑性變形還導(dǎo)致殘余變形(見圖4-15)。經(jīng)多次加載、卸載后才趨于穩(wěn)定。出現(xiàn)殘余變形的另一原因是接觸面之間存在油膜,經(jīng)過幾次加載后才能逐漸排除,這種現(xiàn)象在滑動軸承副中較為明顯。2023/2/5機(jī)械制造工藝學(xué)薄弱零件本身的變形:如刀架及車床溜板中常用的楔鐵,結(jié)構(gòu)薄而長,剛度很差,不易加工得很平直,裝配后接觸面積小,在外力作用下易產(chǎn)生較大的變形(圖4-16(a)),使部件剛度降低。圖4-16(b)所示為軸承套和軸頸及箱體孔的接觸情況,軸承套形狀誤差造成的局部接觸使軸承套受力后產(chǎn)生較大變形,因而降低了軸承的剛度。2023/2/5機(jī)械制造工藝學(xué)間隙的影響:圖4-17為在正、反兩個方向上交替加載、卸載所實(shí)測的剛度曲線,圖中yc為殘留變形。在實(shí)際加工中若僅是單向受力,零件間的間隙對部件剛度沒有什么影響。若用鏜頭或行星式磨頭加工孔時,刀桿受力方向經(jīng)常改變,則間隙引起的變形對加工精度有著較大的影響。不過,機(jī)床在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中,隨著零件的溫升,連接面間的間隙逐漸減小會使剛度增大。2023/2/5機(jī)械制造工藝學(xué)摩擦力的影響:
在加載時零件接觸面間的摩擦力阻止變形的增加,卸載時摩擦力阻止變形的回復(fù)。這也是圖4-15中加載、卸載曲線不一致的原因之一。2023/2/5機(jī)械制造工藝學(xué)(二)工藝系統(tǒng)受力變形對加工精度的影響1.切削力變化對加工精度的影響毛坯加工余量和材料硬度的不均勻,會引起切削力的變化。工藝系統(tǒng)由于受力大小的不同,變形的大小也相應(yīng)發(fā)生變化,從而導(dǎo)致工件尺寸和幾何形狀的誤差。圖4-18為車削一個截面呈橢圓形狀的毛坯。把刀具調(diào)整到加工要求的尺寸(圖中的點(diǎn)劃線圓),在工件轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)過程中,背吃刀量在最大值ap1到最小值ap2中變化,切削力也相應(yīng)地在Fymax到Fymin之間變化,工藝系統(tǒng)的變形也在最大值y1到最小值y2之間變化。由于y1>y2,故車出工件的截面仍是橢圓形的。2023/2/5機(jī)械制造工藝學(xué)式中,λ=Fy/Fz,一般取λ=0.4;f---進(jìn)給量
由此可見,當(dāng)車削具有圓度誤差的毛坯時,由于工藝系統(tǒng)受力變形的變化而使工件產(chǎn)生相應(yīng)的圓度誤差這種現(xiàn)象叫做“誤差復(fù)映”。2023/2/5機(jī)械制造工藝學(xué)在第一次走刀后,工件的加工誤差為令ε=Δ工/Δ坯,則式中,ε─誤差復(fù)映系數(shù)。ε定量地反映了毛坯誤差經(jīng)加工后減少的程度,并表明工藝系統(tǒng)剛度越高,則ε越小,毛坯復(fù)映到工件上的誤差也越小。當(dāng)一次走刀不能滿足精度要求時,可進(jìn)行二次或多次走刀,相應(yīng)的復(fù)映系數(shù)為ε1,ε2,ε3…εn,則總的復(fù)映系數(shù)ε=ε1ε2ε3…εn。第n次走刀后工件的誤差為2023/2/5機(jī)械制造工藝學(xué)由于變形量y總是小于背吃刀量ap,復(fù)映系數(shù)ε總是遠(yuǎn)小于1的正數(shù),相乘以后則更小。因此,一般精度的工件經(jīng)2~3次走刀后,可以使加工誤差降低到允許的范圍內(nèi)。在批量生產(chǎn)中,如用調(diào)整法確定一批零件的加工尺寸,當(dāng)毛坯尺寸不一致而導(dǎo)致加工余量不均勻,或毛坯材料的硬度差別很大時,由于誤差復(fù)映的結(jié)果,會使這批零件加工后的尺寸分散,甚至尺寸超差而產(chǎn)生廢品。2023/2/5機(jī)械制造工藝學(xué)2.切削力作用位置變化對加工精度的影響以在車床頂尖間加工光軸為例,并假定工件粗而短,其受力變形量可以略而不計(jì),車刀懸伸也很短,受力后的彎曲變形在法向的分量也可忽略不計(jì),即工藝系統(tǒng)的變形完全取決于機(jī)床的變形。又假定工件的加工余量均勻,加工過程中的切削力保持不變,即刀架的變形刀保持不變。,2023/2/5機(jī)械制造工藝學(xué)當(dāng)車刀進(jìn)給到圖4-19所示的位置時,工件中心線變到新的位置O’1O’2。車床頭架受法向力F1,相應(yīng)的法向變形y頭=O1O’1;尾座受力F2,相應(yīng)的變形y尾=O2O‘2。刀架受力Fy,相應(yīng)的變形y刀(圖中未示出)因此可得
y頭
=F1/k頭=(x/L)Fy/k頭(mm)
(4-12)
y尾
=F2/k尾=(1-x/L)Fy/k尾(mm)
(4-13)
y刀
=Fy/k刀(mm)
(4-14)式中,k頭、k尾、k刀——分別為頭架、尾架、刀架的剛度(N/mm)。
L——工件長度(mm);
x——車刀到尾座的距離(mm)。2023/2/5機(jī)械制造工藝學(xué)由圖4-19可見,由頭架和尾架變形所造成的工件和刀具的法向相對位移為yx=y頭
+(1-x/L)(y尾
–y頭)=(x/L)y頭+(1-x/L)y尾
=(x/L)2Fy/k頭+(1-x/L)2Fy/k尾(mm)
(4-15)如果再考慮刀架的變形y刀,則系統(tǒng)的變形y系統(tǒng)
=yx+y刀
=Fy[(1/k頭)(x/L)2+(1/k尾)(1-x/L)2+1/k刀]
(mm)
(4-16)
工藝系統(tǒng)的剛度為
K系統(tǒng)
=Fy/y系統(tǒng)=1/[(1/k頭)(x/L)2+(1/k尾)(1-x/L)2+1/k刀]
(N/mm)
(4-17)
由式(4-16)可見,工藝系統(tǒng)的總變形y系統(tǒng)是一個二次拋物線方程,車出的工件沿軸向呈拋物線形狀(圖4-20)。2023/2/5機(jī)械制造工藝學(xué)如果車削剛度很差的細(xì)長軸,并忽略機(jī)床的變形,則工藝系統(tǒng)的變形主要是工件的變形。當(dāng)?shù)毒咔邢鞯絰處時,工件的變形為
y工=Fy/(3EI)·x2(L-x)2/L(mm)(4-18)式中,E——工件材料的彈性模量I——工件斷面的慣性矩
當(dāng)x=0時和x=L時,y工=0;當(dāng)x=L/2時,y工最大,y工=FyL3
/(48EI)。此時工件呈腰鼓形。
若考慮機(jī)床頭架、尾座、刀架和工件的變形同時存在,則系統(tǒng)的總變形量為
y系統(tǒng)=Fy[(1/k頭)(x/L)2+(1/k尾)(1-x/L)2+1/k刀+x2(L-x)2/(3EIL)](mm)(4-19)
2023/2/5機(jī)械制造工藝學(xué)系統(tǒng)的剛度為在測出車床頭架、尾座和刀架的平均剛度,并確定了工件的材料與尺寸時,即可按x值估算車削圓軸時工藝系統(tǒng)的剛度。當(dāng)已知刀具的幾何角度、切削用量等參數(shù),可確定切削力Fy時,即可估算不同x值處工件半徑尺寸的變化,求出工件加工后的圓柱度誤差。2023/2/5機(jī)械制造工藝學(xué)3.工藝系統(tǒng)中其他作用力對精度的影響(1)傳動力的影響(2)慣性力的影響
(3)夾緊力的影響
2023/2/5機(jī)械制造工藝學(xué)
傳動力的影響:當(dāng)車床上用單爪撥盤帶動工件時,傳動力在撥盤的每一轉(zhuǎn)中不斷改變方向。圖4-21表示了單爪撥盤傳動的結(jié)構(gòu)簡圖和作用在其上的力:切削分力Fy、Fz和傳動力Fc。圖4-22表示了切削力轉(zhuǎn)化到作用于工件幾何軸心o上而使之變形到o',又由傳動力轉(zhuǎn)化到作用于o'上而使之變形到o"的位置。圖中ks為機(jī)床系統(tǒng)的剛度,kc為頂尖與系統(tǒng)的接觸剛度(包括頂尖與主軸孔、頂尖與工件頂尖孔之間的接觸剛度)。由圖4-22有:2023/2/5機(jī)械制造工藝學(xué)只要切削分力Fz、Fy不變,則β、oo'也不變,而oA又是恒值。所以ro是恒值,它與傳動力Fc無關(guān)。因此,o'是工件的平均回轉(zhuǎn)軸心,o"是工件的瞬時回轉(zhuǎn)軸心,o"圍繞o'作與主軸同頻率的回轉(zhuǎn),恰似一個在y-z平面內(nèi)的偏心運(yùn)動。整個工件則在空間作圓錐運(yùn)動:固定的后頂尖為其錐角頂點(diǎn),前頂尖帶著工件在空間畫出一個圓。2023/2/5機(jī)械制造工藝學(xué)這就是主軸幾何軸線具有角度擺動的一種情況——幾何軸線(前、后頂尖的連線)相對于平均軸線(o'與后頂尖的連線)在空間成一定錐角的圓錐軌跡。由此可以得出結(jié)論:在單爪撥盤傳動下車削出來的工件是一個正圓柱,并不產(chǎn)生加工誤差。以前的某些論著中,認(rèn)為將形成截面形狀為心臟形的圓柱度誤差的結(jié)論,是不正確的。在圓度儀上對工件進(jìn)行實(shí)測的結(jié)果也證明了這一點(diǎn)。2023/2/5機(jī)械制造工藝學(xué)慣性力的影響
在高速切削時,如果工藝系統(tǒng)中有不平衡的高速旋轉(zhuǎn)的構(gòu)件存在,就會產(chǎn)生離心力。它和傳動力一樣,在工件的每一轉(zhuǎn)中不斷變更方向,引起工件幾何軸線作上述相同形式的擺角運(yùn)動,故理論上講也不會造成工件圓度誤差。但是要注意的是當(dāng)不平衡質(zhì)量的離心力大于切削力時,車床主軸軸頸和軸承內(nèi)孔表面的接觸點(diǎn)就會不斷地變化,軸承孔的圓度誤差將傳給工件的回轉(zhuǎn)軸線。周期變化的慣性力還常常引起工藝系統(tǒng)的強(qiáng)迫振動。2023/2/5機(jī)械制造工藝學(xué)因此機(jī)械加工中若遇到這種情況,可采用“對重平衡”的方法來消除這種影響,即在不平衡質(zhì)量的反向加裝重塊,使兩者的離心力相互抵消。必要時亦可適當(dāng)降低轉(zhuǎn)速,以減少離心力的影響。2023/2/5機(jī)械制造工藝學(xué)對于剛度較差的工件,夾緊力也常引起變形而造成工件的形狀誤差。例如在用三爪自動定心卡盤夾持薄壁筒鏜孔時(圖4-23(a),動畫演示),假定未夾緊前薄壁筒的內(nèi)、外圓是正圓形,夾緊后則呈三角棱圓形,鏜孔后內(nèi)孔雖呈正圓形,但松開三爪自動定心卡盤后,薄壁筒的彈性恢復(fù)使孔又變?yōu)槿抢鈭A形。為了減少薄壁筒的夾緊變形,可在筒外加上開口過渡環(huán)(圖4-23(b),動畫演示),使夾緊力均勻而減少套筒的變形。2023/2/5機(jī)械制造工藝學(xué)又如磨削薄片工件時(圖4-24),假定坯件翹曲,當(dāng)其被電磁工作臺吸緊時,就產(chǎn)生彈性變形,磨削后取下工件,由于彈性恢復(fù)使已磨平的表面又產(chǎn)生翹曲(圖4-24(a)、(b)、(c)所示),如在工件和工作臺之間墊入一層很薄的橡皮(0.5mm以下),當(dāng)吸緊工件時,橡皮墊受到不均勻的壓縮,使工件變形減小而便于將翹曲部分磨去。經(jīng)過正、反面的多次磨削,就可獲得比較平直的表面。2023/2/5機(jī)械制造工藝學(xué)(三)減少工藝系統(tǒng)受力變形的措施減少工藝系統(tǒng)受力變形,是保證加工精度的有效途徑。在生產(chǎn)中通??梢詮膬蓚€方面解決:一是減少載荷及其變化,二是提高系統(tǒng)的剛度。顯然,減少載荷(切削力)往往會使生產(chǎn)率受到影響,因此,提高工藝系統(tǒng)中薄弱環(huán)節(jié)的剛度是最積極、有效的方法,由于生產(chǎn)實(shí)際問題往往比較復(fù)雜,故應(yīng)根據(jù)具體情況采取如下的一些基本措施:
(1)提高接觸剛度
(2)提高刀具與工件的剛度
(3)合理裝夾工件,減少夾緊變形和切削力變形
2023/2/5機(jī)械制造工藝學(xué)提高接觸剛度提高機(jī)床部件中零件間接合表面的質(zhì)量給機(jī)床部件以預(yù)加載荷提高工件定位基準(zhǔn)面的加工質(zhì)量合理選用材料或表面強(qiáng)化以提高表面抗接觸變形的能力2023/2/5機(jī)械制造工藝學(xué)提高刀具與工件的剛度通??梢圆捎迷黾虞o助支承,減少懸伸量,以及增大刀桿直徑等措施。如車削細(xì)長軸時使用跟刀架,以增強(qiáng)工件的剛度;用導(dǎo)套、導(dǎo)桿等輔助支承來增強(qiáng)轉(zhuǎn)塔車床刀架的剛度(圖4-26)。
2023/2/5機(jī)械制造工藝學(xué)合理裝夾工件,減少夾緊變形和切削力變形
圖4-27(a)所示的夾緊力作用點(diǎn)位置,會使工件產(chǎn)生較大的變形;改用圖4-27(b)所示的作用點(diǎn),支承部分的剛性大,夾緊也比較可靠。在銑削角鐵零件時,圖4-28(b)所示的裝夾、加工方式,比圖4-28(a)的方式,刀桿、工件的剛度都好。2023/2/5機(jī)械制造工藝學(xué)五.工藝系統(tǒng)熱變形的影響1.概述熱變形是切削加工中工藝系統(tǒng)受熱而引起的變形。引起熱變形的熱源有以下幾個方面:切削熱機(jī)床運(yùn)動部件摩擦熱外界熱源輻射及傳導(dǎo)2023/2/5機(jī)械制造工藝學(xué)切削熱:
切削過程中消耗于切削層的彈、塑性變形能,以及刀具與工件、切屑之間的摩擦機(jī)械能,絕大部分轉(zhuǎn)化為切削熱,是工藝系統(tǒng)的主要熱源。切削熱一部分由切屑帶走,其余傳入刀具、工件和介質(zhì)。部分切削熱還可通過切屑、切削液、工件及刀具再傳入機(jī)床。2023/2/5機(jī)械制造工藝學(xué)機(jī)床運(yùn)動部件的摩擦熱
機(jī)床的機(jī)械和液壓等運(yùn)動部件,在一定的負(fù)荷下運(yùn)動,為克服摩擦而消耗的機(jī)械功轉(zhuǎn)化成為熱量。盡管比切削熱量小,但此工藝系統(tǒng)中的局部發(fā)熱,引起的局部變形會破壞工藝系統(tǒng)的原始幾何精度,而對加工精度產(chǎn)生嚴(yán)重影響。2023/2/5機(jī)械制造工藝學(xué)外界熱源的輻射及傳導(dǎo)
當(dāng)室溫變化或附近存在熱源時,工藝系統(tǒng)因受熱而產(chǎn)生熱變形。通常這部分熱量很小,但在精密加工時,也可能會引起較大的誤差。如坐標(biāo)鏜床等精密機(jī)床,應(yīng)在恒溫的條件下工作,以保證零件加工的精度。2023/2/5機(jī)械制造工藝學(xué)2.工件熱變形對加工精度的影響工件主要受切削熱影響而產(chǎn)生變形。若工件在熱膨脹的狀態(tài)下達(dá)到規(guī)定的尺寸精度,冷卻后尺寸將縮小甚至超出公差范圍。工件熱變形有均勻受熱(車、磨外圓等)和不均勻受熱(銑、磨平面等)兩種情況。前者一般只影響尺寸精度。變形量可按下式計(jì)算:
Δl=αlΔt
(4-23)
ΔD=αDΔt
(4-24)式中,α——工件的線膨脹系數(shù)。
l、D——分別為工件原有長度、直徑;Δt——溫升(C)。2023/2/5機(jī)械制造工藝學(xué)通常車削軸類零件時,開始工件的溫升接近于零,隨著溫升逐步增加,工件的直徑也逐漸膨脹,但其脹大量均被刀具切去,工件冷卻后收縮,使表面產(chǎn)生錐度誤差。如工件在兩頂尖間車削,工件受熱伸長而頂尖不能軸向位移時,工件會產(chǎn)生彎曲變形,嚴(yán)重影響加工精度。此時宜采用彈性尾頂尖。
不均勻受熱的工件,例如在磨削薄片零件時,被磨的上表面溫度高,熱膨脹使工件向上凸起,凸起部分被磨去,冷卻后工件成下凹,造成形狀誤差。這是由于加工面與不加工面間溫度差形成不均勻熱變形的結(jié)果。凸起量h的大小,可按下式估算:
h=(αL2/(8H))Δt
(4-25)式中,L——工件長度;H——工件厚度
2023/2/5機(jī)械制造工藝學(xué)3.
刀具熱變形對加工精度的影響刀具熱變形主要也是由切削熱引起的。雖然傳入刀具的切削熱比例不大,但由于熱量集中在切削部分,刀頭體積小,故刀具切削部分溫度高,局部溫度可達(dá)1000攝氏度以上。
連續(xù)切削時,刀具熱變形量在切削初期增加很快,隨后較為緩慢,不長的時間后便趨于熱平衡狀態(tài),此后,熱變形量的變化就很小。粗加工時,刀具熱變形量可達(dá)0.03~0.05mm,對加工精度影響一般可以不考慮。間斷切削時,刀具有短暫的冷卻時間,熱變形量還要小一些。但在車削長軸時,刀具的熱伸長,會使工件產(chǎn)生錐度誤差。
2023/2/5機(jī)械制造工藝學(xué)為了減小工件、刀具的熱變形,通常用合理選擇刀具角度、切削用量,并使粗、精加工分開以及充分供給切削液等方法,來降低切削熱。2023/2/5機(jī)械制造工藝學(xué)4.機(jī)床熱變形對加工精度的影響機(jī)床工作時受到內(nèi)、外熱源的影響。但由于各部分熱源不同,以及機(jī)床結(jié)構(gòu)、尺寸、材料的不同,因而各部分的溫升與變形也不同,往往會使機(jī)床的靜態(tài)幾何精度發(fā)生變化而影響加工精度。其中主軸部件、床身、導(dǎo)軌、立柱、工作臺等部件的熱變形,對加工精度的影響最大。圖4-29為一立式平面磨床,由于砂輪架的熱變形引起立柱傾斜,砂輪的工作端面上抬,使磨出的平面對底面不平行,產(chǎn)生平行度誤差。2023/2/5機(jī)械制造工藝學(xué)機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)一定時間后,各部件達(dá)到熱平衡狀態(tài),變形趨于穩(wěn)定。但在此之前機(jī)床的幾何精度變化不定,因此,精密加工應(yīng)在機(jī)床處于熱平衡狀態(tài)之后進(jìn)行。一般車床、磨床的熱平衡約需4~6小時。為了縮短這一時間,通常有兩種辦法,一是讓機(jī)床高速空運(yùn)轉(zhuǎn),使其迅速達(dá)到熱平衡;二是在機(jī)床上設(shè)置可控制的熱源,來給機(jī)床局部加熱,使其較快達(dá)到熱平衡狀態(tài),并保持機(jī)床在整個加工過程中熱平衡狀態(tài)穩(wěn)定。此外,控制環(huán)境溫度,改進(jìn)機(jī)床結(jié)構(gòu)等方法,也是控制機(jī)床熱變形的有效途徑。2023/2/5機(jī)械制造工藝學(xué)六.工件內(nèi)應(yīng)力上起的變形內(nèi)應(yīng)力(或殘余應(yīng)力)是在外部載荷去除以后,仍殘存在工件內(nèi)部的應(yīng)力。它是因?yàn)楣ぜ诶洹峒庸ぶ?,金屬?nèi)部相鄰的宏觀或微觀組織發(fā)生了不均勻的體積變化而產(chǎn)生的。具有內(nèi)應(yīng)力的零件,其內(nèi)部組織處于一種不穩(wěn)定的狀態(tài),它有強(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緩慢、不斷地進(jìn)行這種變化,直到內(nèi)應(yīng)力消失為止。在這一轉(zhuǎn)化過程中,零件的形狀和原有的精度將受到影響。2023/2/5機(jī)械制造工藝學(xué)1.內(nèi)應(yīng)力的產(chǎn)生及其對加工精度的影響(1)在毛坯制造及淬火過程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力零件在鑄、鍛、焊、粉末冶金或淬火等熱加工過程中,由于各部分厚度不均勻而造成冷卻速度和收縮程度的不一致,以及金相組織轉(zhuǎn)變的體積變化,都能使毛坯內(nèi)部產(chǎn)生相當(dāng)大的內(nèi)應(yīng)力。具有內(nèi)應(yīng)力的毛坯在短期內(nèi)看不出有什么變形,因?yàn)榇藭r內(nèi)應(yīng)力尚處于相對平衡的狀態(tài)。但在切去某些表面層以后,平衡就被破壞,內(nèi)應(yīng)力重新分布,零件明顯地出現(xiàn)變形,甚至造成裂紋。如圖4-30所示。2023/2/5機(jī)械制造工藝學(xué)(2)由冷校直工藝帶來的內(nèi)應(yīng)力冷校直是在原有變形的相反方向加力Fp,使工件反方向彎曲,產(chǎn)生塑性變形,以達(dá)到校直的目的,如圖4-31所示。絲杠一類的細(xì)長軸剛性差,在加工和使用過程中容易產(chǎn)生彎曲變形。如車削后棒料在軋制中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力要重新分布,而產(chǎn)生彎曲變形。此外,在切削(磨削)過程中,工件表面層在切削力、切削熱的作用下,也會產(chǎn)生不同程度的塑性變形和金屬組織的變化所引起的體積改變,使工件表面層產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。再次加工后,內(nèi)應(yīng)力重新分布,使工件產(chǎn)生變形。2023/2/5機(jī)械制造工藝學(xué)2.消除或減少內(nèi)應(yīng)力的措施合理設(shè)計(jì)零件的結(jié)構(gòu)盡量不采用冷校直工藝,對精密零件應(yīng)嚴(yán)禁使用冷校直合理安排時效處理合理安排工藝過程。2023/2/5機(jī)械制造工藝學(xué)§4-3加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析方法
一.基本概念
在實(shí)際生產(chǎn)中,影響加工精度的工藝因素往往是錯綜復(fù)雜的。因此,對加工誤差的影響,有時就不能僅用單因素的估算方法,而要用概率統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行較全面的考察。根據(jù)一批工件加工誤差出現(xiàn)的規(guī)律,可以將誤差分為兩大類:即系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差。
2023/2/5機(jī)械制造工藝學(xué)1.系統(tǒng)誤差
當(dāng)連續(xù)加工一批零件時,如果加工誤差的大小和方向保持不變,則稱為常值系統(tǒng)誤差。如鉸刀直徑尺寸誤差所造成孔徑尺寸的誤差即是。如果加工誤差按照某一規(guī)律逐漸變化,則稱為變值系統(tǒng)誤差。例如加工中刀具尺寸的磨損使工件尺寸產(chǎn)生有規(guī)律的變化,即屬此類。2023/2/5機(jī)械制造工藝學(xué)2.隨機(jī)誤差
當(dāng)連續(xù)加工一批零件時,如果加工誤差的大小、方向都是無規(guī)律地變化,則稱為隨機(jī)誤差。例如,毛坯誤差的復(fù)映、工件表層硬度不均勻等多種工藝因素造成的加工誤差,都屬此類。這類誤差產(chǎn)生的原因是隨機(jī)的,但具有一定的統(tǒng)計(jì)規(guī)律。2023/2/5機(jī)械制造工藝學(xué)二.誤差的統(tǒng)計(jì)分析方法(一)分布曲線法1.正態(tài)分布曲線
一批零件如果是在正常的加工狀態(tài)下,即在沒有某種占優(yōu)勢的因素影響下完成加工,則這批零件尺寸的分布曲線,將接近正態(tài)分布曲線(圖4-32)。2023/2/5機(jī)械制造工藝學(xué)正態(tài)分布曲線的數(shù)學(xué)方程為式中,x——零件的尺寸;
——一批零件尺寸的算術(shù)平均值,它表示加工尺寸的分布中心;
y——零件尺寸為x時的概率密度;σ——一批零件的均方根偏差,6σ表示這批零件加工尺寸分布范圍。
(4-27)式中,n——一批零件的數(shù)量。(-∞<x<+∞,σ>0)2023/2/5機(jī)械制造工藝學(xué)圖4-32所示正態(tài)分布曲線,是以豎直線x=為對稱軸,它與對稱軸的交點(diǎn)代表y的最大值,即
(4-28)在x=x±σ處,曲線各有一個拐點(diǎn),當(dāng)x→±∞時,曲線逼近x軸,即以x軸為分布曲線的漸近線。曲線與軸之間所包含的面積為1,即包括了全部工件數(shù)。其中x=±3σ范圍內(nèi)的面積約占99.73%,即工件尺寸約有99.73%在x=±3σ之內(nèi),只有0.27%在x=±3σ之外。故正態(tài)分布曲線的分散范圍一般取±3σ(或6σ)?!?σ的大小代表了某種加工方法在一定條件下能達(dá)到的加工精度。因此一般情況下,應(yīng)使公差帶的寬度δ≥6σ。但考慮到變值系統(tǒng)誤差(如刀具磨損)以及其他因素的影響,必須使δ>6σ。2023/2/5機(jī)械制造工藝學(xué)正態(tài)分布曲線的特征參數(shù)之一,算術(shù)平均值決定一批工件尺寸中心的坐標(biāo),主要由機(jī)床調(diào)整尺寸和常值系統(tǒng)誤差確定。如果σ值保持不變而改變,則曲線沿x軸平移而不改變形狀(圖4-33(a))。正態(tài)分布曲線的另一個特征參數(shù),均方根偏差σ,它反映了一批零件尺寸的分散程度。因此,它是決定曲線形狀和分散范圍的參數(shù)。σ值主要由隨機(jī)誤差和變值系統(tǒng)誤差決定。如果值保持不變而改變σ值,則當(dāng)σ值減小時曲線形狀陡峭,尺寸分散的范圍?。划?dāng)σ值增大時曲線形狀平坦,尺寸分散的范圍大(圖4-33(b))。2023/2/5機(jī)械制造工藝學(xué)2.非正態(tài)分布曲線
在實(shí)際生產(chǎn)中,工件尺寸有時并不近似于正態(tài)分布。例如,將兩次調(diào)整下加工的工件混在一起,由于每次調(diào)整的常值系統(tǒng)誤差不同,就會得到雙峰曲線(圖4-34(a));當(dāng)?shù)毒吣p的影響顯著時,變值系統(tǒng)誤差占突出地位,使分布曲線出現(xiàn)平頂(圖4-34(b));當(dāng)工藝系統(tǒng)熱變形顯著時,曲線就出現(xiàn)不對稱分布。例如,刀具熱變形嚴(yán)重時,加工軸時曲線偏向左,加工孔時曲線偏向右(圖4-34(c))。此外,還可能出現(xiàn)等概率分布、辛浦生分布等非正態(tài)分布形式。2023/2/5機(jī)械制造工藝學(xué)3.分布曲線的應(yīng)用(1)判斷加工誤差的性質(zhì)
如果實(shí)際分布曲線與正態(tài)分布曲線基本相符,說明加工中沒有變值系統(tǒng)誤差,再根據(jù)算術(shù)平均值是否與公差帶中心重合,可以判別是否有常值系統(tǒng)
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