【文章內容簡介】 件來說，在刀具未達到熱平衡時，加工出的一批工件尺寸有一定的誤差，造成一批工件尺寸的分散。 3 .工件的熱變形對加工精度的影響 工件的熱變形 工件熱變形的熱源主要是切削熱，對有些大型件、精密件，環(huán)境溫度也有很大的影響。傳入工件的熱量越多、工件的質量越小則熱變形越大。 工件均勻受熱，車鏜軸套類零件圓柱面，長度及徑向受熱變形。若在受熱時測量達到規(guī)定尺寸，冷卻后尺寸變小， 可能出現(xiàn)尺寸超差。工件均勻受熱的變形量可按△ L=αL △ T估算。 工件不均勻受熱，銑、刨、磨平面等，工件單面受熱產生彎曲變形磨削細長軸時工件溫生逐漸增加。 (見圖 ) 控制工藝系統(tǒng)受熱變形主要措施 4 .控制工藝系統(tǒng)受熱變形主要措施 （ 1） 工藝措施 合理安排工藝過程 (粗、精分開） 保持工藝系統(tǒng)的熱平衡 控制環(huán)境溫度（ 20176。）； 施加切削液； （ 2）采取補償措施（圖 324） （ 3）改進機床結構（圖 325） 。 五 .測量誤差和調整誤差 測量誤差和調整誤差 測量誤差是指工件實際尺寸與量具測量出的尺寸之間的差值。加工一般精度的零件時，測量誤差可占工件公差的 1/10～ 1/5，而加工精密零件時，測量誤差可占 1/3左右。 （一）測量誤差 測量時，由于各種因素會造成誤差 （誤讀、誤算、視差、刻度誤差、磨耗誤差、接觸力誤差、撓曲誤差、余弦誤差、阿貝 (Abbe) 誤差、熱變形誤差） ，了解產生誤差的原因，并有效的解決，方可使整個測量過程中誤差減至最少。 產生誤差的原因歸納成 五大類 ： 人為因素 量具因素 力量因素 測量因素 環(huán)境因素 測量誤差和調整誤差 人為因素： 由于人為因素所造成的誤差，包括誤讀、誤算和視差等。而誤讀常發(fā)生在游標尺、分厘卡等量具。游標尺刻度易造成誤讀一個最小讀數(shù)，如在 mm處常誤讀成 mm或 mm。視差常在讀取測量值的方向不同或刻度面不在同一平面時所發(fā)生。 量具因素： 由于量具因素所造成的誤差，包括刻度誤差、磨耗誤差及使用前未經(jīng)校正等因素?？潭确謩澥欠駵蚀_，必須經(jīng)由較精密的儀器來校正與追溯。量具使用一段時間后會產生相當程度磨耗，因此必須經(jīng)校正或送修方能再使用。 力量因素： 由于測量時所使用接觸力或接觸所造成撓曲的誤差。依據(jù)虎克定律，測量尺寸時，如果以一定測量力使測軸與機件接觸，則測軸與機件皆會局部或全面產生彈性變形，為防止此種彈性變形，測軸與機件應采相同材料制成。 測量因素： 測量時，因儀器設計或擺置不良等所造成的誤差，包括余弦誤差、阿貝誤差等。余弦誤差是發(fā)生在測量軸與待測表面成一定傾斜角度 。 環(huán)境因素： 測量時受環(huán)境或場地之不同，可能造成的誤差有熱變形誤差和隨機誤差為最顯著。熱變形誤差通常發(fā)生于因室溫、人體接觸及加工后工件溫度等情形下，因此必須在溫濕度控制下，不可用手接觸工件及量具、工件加工后待冷卻后才測量。 測量誤差和調整誤差 （一）調整誤差 切削加工時，要獲得規(guī)定的尺寸就必須對機床、刀具和夾具進行調整。 單件、小批生產中常采用試切法調整 : 試切法調整不可避免會產生誤差。 單件、小批生產中常采用試切法調整，產生調整誤差的主要因素： 1）由于測量帶來誤差； 2）加工余量的影響； 3）微進給誤差 4）判斷誤差的影響 成批、大量生產中常采用調整法 : 對刀有誤差：擋塊、行程開關、行程控制閥的精度和靈敏度。 六、工件殘余應力引起的變形 工件殘余應力引起的變形 殘余應力 (又稱內應力 )是指當外部載荷去除以后，仍然殘存在工件內部的應力。 它是因為對工件進行熱加工或冷加工，使金屬內部宏觀的或微觀的組織發(fā)生不均勻的體積變化而產生的。具有殘余應力的零件，其內部組織處于一種極不穩(wěn)定的狀態(tài)，有著強烈的恢復到無應力狀態(tài)的傾向，因此不斷地釋放應力，直到其完全消失為止。在殘余應力這一消失過程中，零件的形狀逐漸變化，原有的加工精度逐漸喪失。 殘余應力的產生 1)毛坯制造及熱處理過程中產生的 殘余應力 在鑄、鍛、焊及熱處理過程中，由于工件各部分不均勻的熱脹冷縮以及金相組織轉變時的體積改變，工件內部會產生很大的內應力。工件結構越復雜、壁厚相差越大、散熱條件越差，內應力就越大。后續(xù)加工中再切去金屬，工件內部的應力將重新分布，從而導致產生加工誤差。 2)工件冷校直產生的 殘余應力 直，部分材料的應力必須超過其彈性極限，即產生塑性變形。外力去除后，工件內彈性變形部分要恢復原有形狀，而塑性變形后的材料已不能恢復。兩部分材料互相牽制，應力重新分布，達到新的平衡狀態(tài)。這時，將會在工件內部產生內應力。如果在后續(xù)加工中再切去一層金屬，工件內部的應力將重新分布而導致彎曲，因此而產生幾何形狀誤差。 3)機械加工產生殘余應力 發(fā)生變形或使金相組織變化，從而會造成表面層的殘余應力。 殘余應力的產生 工件殘余應力引起的變形 工件殘余應力引起的變形 減少和消除內應力的工藝措施 1）改善零件結構 2）合理安排工藝過程 3）設立消除內應力的專門機構 七、加工誤差的統(tǒng)計分析 加工誤差 系統(tǒng)誤差 隨機誤差 常值系統(tǒng)誤差 變值系統(tǒng)誤差 誤差統(tǒng)計分析 常值系統(tǒng)誤差：在連續(xù)加工一批零件時，加工誤差的大小和方向基本土保持不變，稱為常值系統(tǒng)誤差。 變值系統(tǒng)誤差：如果加工誤差是按零件的加工次序作有規(guī)律變化的，則稱之為變值系統(tǒng)誤差。 隨機誤差：在連續(xù)加工一批零件中，出現(xiàn)的誤差如果大小和方向是不規(guī)則地變化著的，則稱為隨機誤差。 隨機誤差和系統(tǒng)誤差的劃分不是絕對的，二者既有區(qū)別又有聯(lián)系。同一原始誤差在不同條件下引起的可能是隨機誤差，也可能是系統(tǒng)誤差。 （一） 分布曲線法 直方圖 實際分布圖 —— 直方圖 加工一批工件，由于隨機性誤差的存在，加工尺寸的實際數(shù)值是各不相同的，這種現(xiàn)象稱為尺寸分散。 在一批零件的加工過程中，測量各零件的加工尺寸，把測得的數(shù)據(jù)記錄下來，按尺寸大小將整批工件進行分組，每一組中的零件尺寸處在一定的間隔范圍內。同一尺寸間隔內的零件數(shù)量稱為頻數(shù)，頻數(shù)與該批零件總數(shù)之比稱為頻率。 以工件尺寸為橫坐標，以頻數(shù)或頻率為縱坐標，即可作出該工序工件加工尺寸的實際分布圖 —— 直方圖 。 連接直方圖中每一直方寬度的中點（組中值）得到一條折線，即實際分布曲線 。 正態(tài)分布曲線方程 ??? niiXnX11222)(21 ? ??????XeY正態(tài)分布曲線 實踐和理論分析表明，當用調整法加工一批總數(shù)極多的而且這些誤差因素中又都沒有任何優(yōu)勢的傾向時，其分布服從正態(tài)分布曲線 (又稱高斯曲線 ) 。正態(tài)分布曲線方程式為： 式中 Y—— 正態(tài)分布的概率密度； α—— 正態(tài)分布曲線的均值； σ—— 正態(tài)分布曲線的標準偏 差（均方根偏差）。 理論上的 正態(tài)分布曲線 是向兩邊無限延伸的，而在實際生產中產品的特征值（如尺寸值）卻是有限的。因此用有限的樣本平均值和樣本標準偏差 S作為理論均值 α 和標準偏差 σ 的估計值。由數(shù)理統(tǒng)計原理得有限測定值的計算公式如下： ????? nii XXnS12)(11正態(tài)分布曲線的特性 ?? 21m a x ?Ym ax21m ax2121YeYeY X?????1?? ????? YdxA正態(tài)分布曲線的特性 ①曲線對稱于直線 X＝ α, 在 X＝ α 處達到極大值，在X＝ α 177。 σ 處有拐點，當 X→ 177。 ∞ 時曲線以 X軸為其漸近線，曲線成鐘形。 正態(tài)曲線的這些特性表明被加工零件的尺寸靠近分散中心 (均值 α) 的工件占大部分，而尺寸遠離分散中心的工件是極少數(shù)，而且工件尺寸大于 α和小于 α 的頻率是相等的。正態(tài)分布曲線下的面積 A代表了工件 (樣本 )的總數(shù)，即 100％。 ②如果改變參數(shù)的值而保持 σ 不變，則分布曲線沿著 X軸平移而不改變其形狀， 如圖 a， α 決定正態(tài)分布曲線的位置。反之，如果使 σ 值固定不變， σ值變化時曲線形狀就變化了， 如圖 b。所以正態(tài)分布曲線的形狀是由標準偏差 σ 來決定的， σ 的大小完全由隨機誤差所決定。 聯(lián)系到加工誤差的兩種表現(xiàn)特性，顯而易見，隨機誤差引起尺寸分散，常值系統(tǒng)誤差決定分散帶中心位置，而變值系統(tǒng)誤差則使中心位置隨著時間按一定規(guī)律移動。 dxeYdxAXX?????? 222)(0 21 ? ???正態(tài)分布曲線的特性 ③分布曲線下所包含的全部面積代表一批加工零件，即 100％零件 的實際尺寸都在這一分布范圍內。 如圖 7． 27所示 C點代表規(guī)定的最小極限尺寸 Amin， CD代表零件的公差帶，在曲線下面 C、 D兩點之間的面積代表加工零件的合格率。曲線下面其余部分的面積（圖上無陰影線的部分）則為廢品率。在加工外圓時，圖上左邊無陰影線部分相當于不可修復的廢品，右邊的無陰影線部分則為可修復的廢品；在加工內孔時，則恰好相反。對于正態(tài)分布曲線來說，由 α 到 X曲線下的面積由式?jīng)Q定。 若工件公差為 δ ，則：當分散中心與公差帶中心重合，不產生廢品的條件是δ≥6σ ；當分散中心與公差帶中心重合，不產生廢品的條件是 δ≥ 6σ ＋ 2Δ系統(tǒng) 。尺寸過大或過小的廢品率均由下式計算： Q廢品率＝ — A 正態(tài)分布曲線的特性 ④ 177。 3 σ( 或 6 σ) 在研究加工誤差時是一個很重要的概念。 6 σ 的大小代表了某一種加工方法在規(guī)定的條件下所能達到的加工精度，即工藝能力。在實際生產中，常以工藝能力系數(shù) Cp。來衡量工藝能力 : Cp=δ/6σ 。 工藝能力系數(shù)說明了工藝能力滿足公差要求的程度。根據(jù)工藝能力系數(shù)的大小，將工藝分五級： 【例題 7． 1】 檢查一批在臥式鏜床上精鏜后的活塞銷孔直徑。圖紙規(guī)定尺寸與公差為，抽查件數(shù) n＝ 100，分組數(shù) k＝ 6。測量尺寸、分組間隔、頻數(shù)和頻率見表。求實際分布曲線圖、工藝能力及合格率，分析出現(xiàn)廢品的原因并提出改進意見。 表 7． 4 活塞銷孔直徑測且結果 分布曲線法的實例 組 尺寸范圍 組中值 Xj 頻數(shù) mi 頻率 mi/n 1 ～ 4 4/100 2 ～ 16 16/100 3 ～ 32 32/100 4 ～ 30 30/100 5 ～ 16 16/100 6 ～ 2 2/100 解： 以組中值 Xj代替組內零件實際值，繪制 圖 。 分散范圍 =最大孔徑一最小孔徑 ＝ － ＝ ； 樣本平均值（又稱尺寸分散范圍中心即平均孔徑）： mmmXnX kiii 11?? ??公差范圍中心 常值系統(tǒng)誤差 ?? －ML mmXA ????系統(tǒng)樣本標準差 工藝能力系數(shù)， ，二級工藝能力； 廢品率：由 ，查表 A＝ ； 所以 實測結果分析：部分工件的尺寸超出了公差范圍，有 17． 47％的廢品（實際分布曲線圖中陰影部分