第五章機械制造質量分析與控制機械制造質量分析與控制機械制造質量分析與控制5.1機床夾具概述5.2工件在夾具中的定位5.3定位誤差分析5.4工件在夾具中的夾緊5.1機械加工精度一、加工精度與加工誤差加工精度：是指零件加工後的實際幾何參數（尺寸、形狀和相互位置）與理想幾何參數的接近程度；實際值愈接近理想值，加工精度就愈高。零件的加工精度包含尺寸精度形狀精度和位置精度等三方面的內容。5.1機械加工精度零件加工精度尺寸精度：機械加工後零件的直徑、長度和表面間距離等尺寸的實際值與理想值的接近程度形狀精度：機械加工後零件幾何圖形的實際形狀與理想形狀的接近程度5.1機械加工精度位置精度：機械加工後零件幾何圖形的實際位置與理想位置的接近程度公差：加工過程中有很多因素影響加工精度。實際加工不可能把零件做得與理想零件完全一致，總會產生大小不同的偏差亞美體育官方地址。從保證產品的使用性能分析，也沒有必要把每個零件都加工得絕對精確,而只要求它在某一規定的範圍內變動，這個允許變動的範圍，就是公差。5.1機械加工精度制造者的任務就是要使加工誤差小于圖樣上規定的公差。加工誤差：零件加工後的實際幾何參數（尺寸、形狀和相互位置）對理想幾何參數的偏離量稱為加工誤差。保證和提高加工精度的問題，實際上就是控制和減少加工誤差的問題。5.1機械加工精度二、加工經濟精度加工過程中有很多因素影響零件的加工精度，即使是同一種加工方法在不同的工作條件下所能達到的加工精度也是不相同的。加工經濟精度：是指在正常生產條件下（採用符合質量標準的設備。工藝裝備和標準技術等級的工人，不延長加工時間）所能保證的加工精度。5.1機械加工精度每一種加工方法的加工經濟精度並不是固定不變的，它將隨著工藝技術的發展，設備及工藝裝備的改進，以及生產管理水平的不斷提高而逐漸提高。5.2工藝過程的統計分析一、概述在實際生產中，影響加工精度的因素很多，工件的加工誤差是多因素綜合作用的結果，且其中不少因素的作用往往帶有隨機性。對于一個受多個隨機因素綜合作用的工藝系統，只有用概率統計的方法分析加工誤差，才能得到符合實際的結果。105.2工藝過程的統計分析加工誤差的統計分析方法，不僅可以客觀評定工藝過程的加工精度，評定工序能力系數，而且還可以用來預測和控制工藝過程的精度。（一）系統性誤差與隨機性誤差加工誤差的分類：按照加工誤差的性質，加工誤差可分為系統性誤差和隨機性誤差。115.2工藝過程的統計分析1．系統性誤差系統性誤差的分類：分為常值性系統誤差和變值性系統誤差兩種。常值性系統誤差：在順序加工一批工件時,加工誤差的大小和方向皆不變，此誤差稱為常值性系統誤差；例如原理誤差，定尺寸刀具的制造誤差等。變值性系統誤差：在順序加工一批工件時，按一定規律變化的加工誤差，稱為變值性系統誤差；例如，當刀具處于正常磨損階段車外圓時，由于車刀尺寸磨損所引起的誤差。125.2工藝過程的統計分析常值性系統誤差與加工順序無關,變值性系統誤差與加工順序有關。對于常值性系統誤差，若能掌握其大小和方向，可以通過調整消除；對于變值性系統誤差，若能掌握其大小和方向隨時間變化的規律渡瀨晶，也可通過採取自動補償措施加以消除。135.2工藝過程的統計分析2．隨機性誤差隨機性誤差：在順序加工一批工件時，加工誤差的大小和方向都是隨機變化的，這些誤差稱為隨機性誤差。例如，由于加工餘量不均勻、材料硬度不均勻等原因引起的加工誤差，工件的裝夾誤差、測量誤差和由于內應力重新分布引起的變形誤差等均屬隨機性誤差。可以通過分析隨機性誤差的統計規律，對工藝過程進行控制。145.2工藝過程的統計分析（二）機械制造中常見的誤差分布規律155.2工藝過程的統計分析1．正態分布如圖a在機械加工中，若同時滿足以下三個條件，工件的加工誤差就服從正態分布。）無變值性系統誤差（或有但不顯著）。2）各隨機誤差之間是相互獨立的。3）在隨機誤差中沒有一個是起主導作用的誤差因素。165.2工藝過程的統計分析2．平頂分布如圖b在影響機械加工的諸多誤差因素中，如果刀具尺寸磨損的影響顯著，變值性系統誤差佔主導地位時，工件的尺寸誤差將呈現平頂分布。平頂分布曲線可以看成是隨著時間而平移的眾多正態分布曲線．雙峰分布如圖c若將兩台機床所加工的同一種工件混在一起，由于兩台機床的調整尺寸不盡相同渡瀨晶，兩台機床的精度狀態也有差異，工件的尺寸誤差呈雙峰分布。175.2工藝過程的統計分析4．偏態分布如圖d採用試切法車削工件外圓或螳內孔時，為避免產生不可修復的廢品，操作者主觀上有使軸徑加工得寧大勿小、使孔徑加工得寧小勿大的意向,按照這種加工方式加工得到的一批零件的加工誤差呈偏態分布。185.3機械加工表面質量機器零件的破壞，一般都是從表面層開始的，這說明零件的表面質量至關重要，它對產品質量有很大影響。研究表面質量的目的亞美體育官方地址，就是要掌握機械加工中各種工藝因素對表面質量影響的規律，以便應用這些規律控制加工過程，最終達到提高表面質量、提高產品使用性能的目的。195.3機械加工表面質量一、加工表面質量的概念加工表面質量包含以下兩個方面的內容：1．表面粗糙度與波度根據加工表面輪廓的特征（波距L與波高H的比值），可將表面輪廓分為以下三種：L／H＞1000：稱為宏觀幾何形狀誤差，例如圓度誤差、圓柱度誤差等，它們屬于加工精度範疇；L／H＝50～1000，稱為波紋度，它是由機械加工振動引起的；205.3機械加工表面質量L／H＜50渡瀨晶，稱為微觀幾何形狀誤差，亦稱表面粗糙2．表面層材料的物理力學性能和化學性能表面層材料的物理力學性能，包括表面層的冷作硬化渡瀨晶、殘餘應力以及金相組織的變化。215.3機械加工表面質量（1）表面層的冷作硬化冷作硬化：機械加工過程中表面層金屬產生強烈的塑性變形，使晶格扭曲、畸變，晶粒間產生剪切滑移，晶粒被拉長，這些都會使表面層金屬的硬度增加，塑性減小，統稱為冷作硬（2）表面層殘餘應力表面層殘餘應力：機械加工過程中由于切削變形和切削熱等因素的作用在工件表面層材料中產生的內應力，稱為表面層殘餘應力。225.3機械加工表面質量在鑄、鍛、焊、熱處理等加工過程產生的內應力與這裡介紹的表面殘餘應力的區別在于前者是在整個工件上平衡的應力，它的重新分布會引起工件的變形；後者則是在加工表面材料中平衡的應力，它的重新分布不會引起工件變形，但它對機器零件表面質量有重要影響。235.3機械加工表面質量（3）表面層金相組織變化機械加工過程中，在工件的加工區域，溫度會急劇升高，當溫度升高到超過工件材料金相組織變化的臨界點時，就會發生金相組織變化。例如磨削淬火鋼件時，常會出現回火燒傷、退火燒傷等金相組織變化，將嚴重影響零件的使用件能。245.3機械加工表面質量二、機械加工表面質量對機器使用性能的影響1．表面質量對耐磨性的影響零件的耐磨性不僅與摩擦副的材料、熱處理情況和潤滑條件有關，而且還與摩擦副表面質量有關。 255.3 機械加工表面質量 （1）表面粗糙度對耐磨性的影響 表面粗糙度值大， 接觸表面的實際壓強增大，粗糙不平的凸峰間相互咬合、 擠裂，使磨損加劇，表面粗糙度值越大越不耐磨；但表面 粗糙度值也不能太小，表面太光滑，因存不住潤滑油使接 觸面間容易發生分子粘接，也會導致磨損加劇。表面粗糙 度的最佳值與機器零件的工況有關，載荷加大時，磨損曲 線向上向右位移，最佳粗糙度值也隨之右移。 265.3 機械加工表面質量 （2）表面冷作硬化對耐磨性的影響 機械加工後的表 面，由于冷作硬化使表面層金屬的顯微硬度提高，可降低磨 損。加工表面的冷作硬化，一般能提高耐磨性；但是過度的 冷作硬化將使加工表面金屬組織變得“疏鬆”，嚴重時甚至 出現裂紋，使磨損加劇。 275.3 機械加工表面質量 （3）表面紋理對耐磨性的影響 在輕載運動副中，兩相 對運動零件表面的刀紋方向均與運動方向相同時，耐磨性好； 兩者的刀紋方向均與運動方向垂直時，耐磨性差，這是因為 兩個摩擦面在相互運動中亞美體育官方地址，切去了妨礙運動的加工痕蹟。但 在重載時，兩相對運動零件表面的刀絞方向均與相對運動方 向一致時容易發生咬合，磨損量反而大；兩相對運動零件表 面的刀紋方向相互垂直亞美體育官方地址，且運動方向平行于下表面的刀絞方 向，磨損量較小。 285.3 機械加工表面質量 2．表面質量對零件疲勞強度的影響 表面粗糙度對零件的疲勞強度影響很大。在交變載荷作 用下，表面粗糙度的凹谷部位容易產生應力集中，出現疲勞 裂紋，加速疲勞破壞。零件上容易產生應力集中的溝槽、圓 角等處的表面粗糙度，對疲勞強度的影響更大。 295.3 機械加工表面質量 減小零件的表面粗糙度，可以提高零件的疲勞強度。零件 表面存在一定的冷作硬化，可以阻礙表面疲勞裂紋的產生，緩 和已有裂紋的擴展渡瀨晶，有利于提高疲勞強度；但冷作硬化強度過 高時，可能會產生較大的脆性裂紋反而降低疲勞強度。加工表 面層如有一層殘餘壓應力產生，可以提高疲勞強度。 305.3 機械加工表面質量 3．表面質量對抗腐蝕性能的影響 大氣中所含的氣體和液體與零件接觸時會凝聚在零件 表面上使表面腐蝕。零件表面粗糙度越大，加工表面與氣 體、液體接觸面積越大，腐蝕作用就越強烈。加工表面的 冷作硬化和殘餘應力，使表層材料處于高能位狀態，有促 進腐蝕的作用亞美體育官方地址。減小表面粗糙度，控制表面的加工硬化和 殘餘應力，可以提高零件的抗腐蝕性能。 315.3 機械加工表面質量 4．表面質量對零件配合性質的影響 對于間隙配合，零件表面越粗糙，磨損越大，使配合 間隙增大，降低配合精度；對于過盈配合，兩零件粗糙表 面相配時凸峰被擠平，使有效過盈量減小，將降低過盈配 合的連接強度。 325.3 機械加工表面質量 三、加工表面的表面粗糙度 切削加工的表面粗糙度值主要取決于切削殘留面積的 高度。 對于刀尖圓弧半徑 的刀具，工件表面殘留面積的 高度(如下圖a所示) cotcot 335.3 機械加工表面質量 對于刀尖圓弧半徑 的刀具，工件表面殘留面積 的高度（如下圖b所示） 減小f、 及增大，均可減小殘留面積的高 345.3 機械加工表面質量 355.3 機械加工表面質量 切削加工表面粗糙度的實際輪廓形狀，一般都與純幾何 因素形成的理論輪廓有較大的差別，這是由于切削加工中有 塑性變形發生的緣故。 加工塑性材料時，切削速度對加工表面粗糙度的影響如 圖所示渡瀨晶。在圖示某一切削速度範圍內，容易生成積屑瘤，使 表面粗糙度增大。加工脆性材料時，切削速度對表面粗糙度 的影響不大。 365.3 機械加工表面質量 切削速度對表面粗糙度的影響 375.3 機械加工表面質量 加工相同材料的工件渡瀨晶，晶粒越粗大，切削加工後的表 面粗糙度值越大。為減小切削加工後的表面粗糙度值，常 在加工前或精加工前對工件進行正火、調質等熱處理，目 的在于得到均勻細密的晶粒組織，並適當提高材料的硬度。 385.3 機械加工表面質量 適當增大刀具的前角，可以降低被切削材料的塑性變 形；降低刀具前刀面和後刀面的表面粗糙度可以抑制積屑 瘤的生成；增大刀具後角，可以減少刀具和工件的摩擦； 合理選擇冷卻潤滑液，可以減少材料的變形和摩擦，降低 切削區的溫度；採取上述各項措施均有利于減小加工表面 的粗糙度。 395.3 機械加工表面質量 磨削加工表面粗糙度的形成也是由幾何因素和表面層材 料的塑性變形決定的。表面粗糙度的高度和形狀是由起主要 作用的某一類因素或是某一個別因素決定的。例如，當所選 取的磨削用量不至于在加工表面上產生顯著的熱現象和塑性 變形時，幾何因素就可能佔優勢，對表面粗糙度高度起決定 性影響的可能是砂輪的粒度和砂輪的修正用量；與此相反， 如果磨削區的塑性變形相當顯著時，砂輪粒度等幾何因素就 不起主要作用，磨削用量可能是影響磨削表面粗糙度的主要 因素。 405.3 機械加工表面質量 四、加工表面的物理力學性能 （一）表面層材料的冷作硬化 1．冷作硬化及其評定參數 冷作硬化：切削過程中產生的塑性變形亞美體育官方地址，會使表層金屬亞美體育app官方。財經消息，亞美體育官方app下載，亞美，亞美體育機械制造，