【正文】 ≥ CP ＞ 一級(jí) 工序能力足夠 ≥ CP ＞ 二級(jí) 工序能力勉強(qiáng) ≥ CP ＞ 三級(jí) 工序能力不足 ≥ CP 四級(jí) 工序能力很差 表 43 工序能力等級(jí) 分布圖法 加工誤差的統(tǒng)計(jì)方法 工藝能力系數(shù) CP表示工藝過(guò)程本身的能力，而 實(shí)際工藝能力系數(shù) CPK則表示工藝過(guò)程滿足加工質(zhì)量要求的能力，是對(duì)“工藝過(guò)程能力”和“質(zhì)量控制能力”的綜合。 圖 431 一批零件加工尺寸分布圖 64 (3)計(jì)算隨機(jī)誤差 (4)確定工序能力系數(shù) 一般情況下，工序能力不應(yīng)低于二級(jí)，即 CP＞ 1。 (2)計(jì)算常值系統(tǒng)誤差 式中 ， xM－工件的理想尺寸 ， 即公差帶中心值； －所測(cè)尺寸的算術(shù)平均值 。 加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析 分布圖法 通過(guò)測(cè)量一批零件加工后的實(shí)際尺寸，做出尺寸分布曲線，然后按此曲線的位置 (相對(duì)于理想尺寸 )和形狀 (分散范圍 )判斷這種加工方法產(chǎn)生誤差的性質(zhì)和大小。 ?此法既可以識(shí)別系統(tǒng)的大小與方向，也可識(shí)別各種隨機(jī)誤差因素對(duì)加工精度的綜合影響。 6ζ的大小代表了某種加工方法在一定條件下所能達(dá)到的加工精度。 3ζ ，即177。 3ζ范圍內(nèi)的概率為 %，落在此范圍以外的概率僅不 %。 3時(shí)，即 xμ=177。 σ是表征分布曲線形狀的參數(shù)，反映了隨機(jī)變量 x取值的分散程度。 ? 若改變 μ值，分布曲線將沿橫坐標(biāo)移動(dòng)而不改變其形狀，說(shuō)明 μ表征分布曲線位置的參數(shù)。 σ處，曲線有拐點(diǎn)；當(dāng) x→ 177。 ? 概率密度函數(shù) （ 427） ? ?2121 ,02xy e x?? ??????? ????? ?? ? ? ?? ?y F（ z） 圖 428 正態(tài)分布曲線 μ ( z = 0 ) x(z) 0 z σ +σ 57 機(jī)械加工誤差的分布規(guī)律 ? 正態(tài)分布曲線的特性 ◆ 正態(tài)分布 ? 正態(tài)分布曲線是關(guān)于 x=μ的對(duì)稱曲線。 ◆ 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)力引起的變形等 。 ◆ 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 。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 。 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 。 殘余應(yīng)力概念 殘余應(yīng)力種類 ◆ 殘余壓應(yīng)力 ◆ 殘余拉應(yīng)力 ◆ 熱塑變形效應(yīng)： 表層張應(yīng)力，里層壓應(yīng)力 ◆ 里層金屬?gòu)椥曰謴?fù)： 若里層金屬產(chǎn)生壓縮變形，則彈性恢復(fù)后表層得到壓應(yīng)力，里層為張應(yīng)力 ◆ 表層金屬相變： 影響復(fù)雜，若切削區(qū)溫度超過(guò)相變溫度，則珠光體受熱轉(zhuǎn)變成奧氏體，冷卻后又轉(zhuǎn)變成馬氏體，體積膨脹，表層產(chǎn)生壓應(yīng)力 ◆ 實(shí)際應(yīng)力狀態(tài)是上述各因素影響的綜合結(jié)果 殘余應(yīng)力產(chǎn)生原因 51 工件殘余應(yīng)對(duì)加工精度的影響及其控制 圖 425 鑄件殘余應(yīng)力引起變形 圖 426 冷校直引起的殘余應(yīng)力 ? 設(shè)計(jì)合理零件結(jié)構(gòu) ?必要的熱處理 ?粗 、 精加工分開 ?避免冷校直 殘余應(yīng)力對(duì)加工精度的影響 ? 毛坯制造和熱處理產(chǎn)生的殘余應(yīng)力 （ 圖 425） 減小殘余應(yīng)力措施 ? 冷校直帶來(lái)的殘余應(yīng)力 (圖 426) ?切削加工帶來(lái)的殘余應(yīng)力 52 機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ) 第 4章 機(jī)械加工質(zhì)量 Machining Quality 加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析 Statistic Analysis of Machining Errors 53 加工誤差的性質(zhì) 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 ， 或按一定規(guī)律變化的加工誤差 。 ? 減少夾具磨損 提高夾具中易磨損件的耐磨性，并及時(shí)磨損更換超限的夾具元件。 49 減少工藝系統(tǒng)磨損的措施 工藝系統(tǒng)磨損對(duì)加工精度影響 ? 提高導(dǎo)軌耐磨性 采用耐磨合金鑄鐵、鑲鋼導(dǎo)軌、貼塑導(dǎo)軌、滾動(dòng)導(dǎo)軌、導(dǎo)軌表面淬火、合理潤(rùn)滑等。 造成工件的尺寸和形狀誤差。 ? 均衡溫度場(chǎng) ? 熱對(duì)稱結(jié)構(gòu) ? 熱補(bǔ)償結(jié)構(gòu) ?熱變形方向?yàn)榉钦`差敏感方向 ? 控制環(huán)境溫度 ? 恒溫 ? 人體隔離 48 工藝系統(tǒng)磨損對(duì)加工精度影響 工藝系統(tǒng)磨損對(duì)加工精度的影響 ? 機(jī)床磨損對(duì)加工精度的影響 影響機(jī)床上工件和工具的運(yùn)動(dòng)精度及其相互間的位置關(guān)系、速比關(guān)系、破壞機(jī)床成形運(yùn)動(dòng)的原有精度，造成被加工零件的形狀和位置誤差。 ?隔離熱源 。 47 工藝系統(tǒng)受熱變形對(duì)加工精度的影響及其控制 控制工藝系統(tǒng)熱變形的主要措施 ? 減少切削熱和磨削熱 ，粗 、 精加工分開 。 φ/ 4 φ L H 46 工藝系統(tǒng)受熱變形對(duì)加工精度的影響及其控制 ? 刀具熱變形對(duì)加工精度的影響 工藝系統(tǒng)熱變形對(duì)加工精度的影響 ? 體積小 ， 熱容量小 ， 達(dá)到熱平衡時(shí)間較短 ? 溫升高 ， 變形不容忽視 (達(dá) ～ ) τ(min) 圖 424 車刀熱變形曲線 連續(xù)切削升溫曲線 冷卻曲線 間斷切削升溫曲線 ξ（ μm） ξmax τb 0 τc 使刀具產(chǎn)生熱變形的熱源主要是切削熱。為減小工件的熱變形帶來(lái)的加工誤差，應(yīng)控制工件上下表面的溫差△ θ。 45 工藝系統(tǒng)受熱變形對(duì)加工精度的影響及其控制 工藝系統(tǒng)熱變形對(duì)加工精度的影響 圖 423 平板磨削加工時(shí)的翹曲變形及其計(jì)算 當(dāng)工件受熱不均時(shí)，如磨削零件單一表面，由于工件單面受熱而產(chǎn)生向上翹曲變形 y，加工冷卻后將形成中凹的形狀誤差 y’： HLy839。 車削或磨削軸類工件外圓時(shí)，可近似看成是均勻受熱的情況。 工藝系統(tǒng)熱變形對(duì)加工精度的影響 ? 機(jī)床熱變形對(duì)加工精度的影響 43 ? 立銑 （ 圖 a） 立式銑床、外圓磨床、導(dǎo)軌磨床受熱變形 a）銑床受熱變形形態(tài) b）外圓磨床受熱變形形態(tài) c）導(dǎo)軌磨床受熱變形形態(tài) ? 外圓磨 （ 圖 b） ? 導(dǎo)軌磨 （ 圖 c） 其他機(jī)床熱變形 工藝系統(tǒng)受熱變形對(duì)加工精度的影響及其控制 44 工藝系統(tǒng)受熱變形對(duì)加工精度的影響及其控制 ? 工件熱變形對(duì)加工精度的影響 工藝系統(tǒng)熱變形對(duì)加工精度的影響 機(jī)械加工過(guò)程中，使工件產(chǎn)生熱變形的熱源主要是切削熱或磨削熱 。 40 龍門銑橫梁變形 【例】 龍門銑橫梁 龍門銑橫梁變形轉(zhuǎn)移 龍門銑橫梁變形補(bǔ)償 ◆ 減小部件自重引起的機(jī)床結(jié)構(gòu)變形對(duì)加工精度的影響 解決 1： 重量轉(zhuǎn)移 解決 2： 變形補(bǔ)償 工藝系統(tǒng)受力變形對(duì)加工精度的影響及其控制 41 工藝系統(tǒng)受熱變形對(duì)加工精度的影響及其控制 工藝系統(tǒng)的熱源 ???????????????????????????????人體溫度輻射熱照明日光環(huán)境溫度外部轉(zhuǎn)換熱摩擦熱磨削熱切削熱　內(nèi)部工藝系統(tǒng)熱源在精密加工和大件加工中 ， 工藝系統(tǒng)熱變形引起的加工誤差占總誤差的約 40～ 70%。 39 ◆ 提高工件在加工時(shí)的剛度 a） b） 圖 422 薄壁套夾緊變形 【例 1】 薄壁套夾緊變形 解決： 加開口套 提高工藝系統(tǒng)剛度的措施 工藝系統(tǒng)受力變形對(duì)加工精度的影響及其控制 ◆ 提高刀具在加工時(shí)的剛度 ◆ 提高機(jī)床和夾具的剛度 ◆ 盡量減少連接面數(shù)目，盡可能提高零件配合面的形狀精度，減小表面粗糙度，增大連接時(shí)的實(shí)際接觸面積，以減少總的接觸變形。 1 2 3 n? ? ? ? ?? ? ? ? ????（ 424） 工藝系統(tǒng)受力變形對(duì)加工精度的影響及其控制 ? 誤差復(fù)映系數(shù) 誤差復(fù)映程度可用誤差復(fù)映系數(shù)來(lái)表示 ， 誤差復(fù)映系數(shù)與系統(tǒng)剛度成反比 。 38 ★ 機(jī)械加工中 ， 誤差復(fù)映系數(shù)通常小于 1。 工藝系統(tǒng)受力變形對(duì)加工精度的影響及其控制 ★ 工藝系統(tǒng)剛度隨刀具位置的變化而變化，使加工出來(lái)的工件產(chǎn)生圓柱度誤差。 機(jī)床部件的剛度 主要受相關(guān)零件接合面間的間隙、接觸變形和摩擦力等因素的影響。工藝系統(tǒng)剛度主要取決于薄弱環(huán)節(jié)的剛度。 車削外圓時(shí)， ??nsFK35 工藝系統(tǒng)受力變形等于工藝系統(tǒng)各組成部分受力變形之迭加。 工藝系統(tǒng)受力變形對(duì)加工精度的影響及其控制 工藝系統(tǒng)剛度及其對(duì)加工精度的影響 34 在加工誤差敏感方向上工藝系統(tǒng)所受外力 Fn與變形量△之比 工藝系統(tǒng)受力變形對(duì)加工精度的影響及其控制 xFK ps ??工藝系統(tǒng)剛度及其對(duì)加工精度的影響 ? 工藝系統(tǒng)剛度 指工藝系統(tǒng)在受力作用下抵抗其變形的能力。 28 機(jī)床幾何誤差對(duì)加工精度的影響及其控制 成形運(yùn)動(dòng)間位置關(guān)系精度 圖 414 成形運(yùn)動(dòng)間位置誤差對(duì)外圓和端面車削的影響 f α Z Δz Δz α c） Hy R0 f X Z L f d D－Δd Δx a） b） 29 機(jī)床幾何誤差對(duì)加工精度的影響及其控制 成形運(yùn)動(dòng)間位置關(guān)系精度 圖 415 成形運(yùn)動(dòng)間位置誤差對(duì)臥鏜內(nèi)孔的影響 圖 416 端銑刀對(duì)稱銑削時(shí)的平面度誤差和移位加工 30 圖 417 齒輪機(jī)床傳動(dòng)鏈 z7 = z8 = 16 z1 = 64 zn = 96 z5 = z6 = 23 z3 = z4 = 23 b z2 = 16 zn1 = 1 ic e f a c d 111si nnnj j j n jjj jk k tk? ? ? ??????? ? ? ? ? ? ???????以齒輪機(jī)床傳動(dòng)鏈為例： 式中 Δφn —— 傳動(dòng)鏈末端元件轉(zhuǎn)角誤差； kj —— 第 j 個(gè)傳動(dòng)元件的誤差傳遞系數(shù) ， 表明第 j個(gè)傳動(dòng)元件對(duì)末端元件轉(zhuǎn)角誤差影響程度 ， 其數(shù)值等于該元件至末端元件的傳動(dòng)比； ωn —— 傳動(dòng)鏈末端元件角速度； αj—— 第 j 個(gè)傳動(dòng)元件轉(zhuǎn)角誤差的初相角 。 ?導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)的直線度 27 機(jī)床幾何誤差對(duì)加工精度的影響及其控制 ΔX 圖 413 導(dǎo)軌扭曲引起的加工誤差 H δ ΔR D α B X Y ?雙導(dǎo)軌間在垂直方向的平行度 直線運(yùn)動(dòng)精度 nBHXR ?????△ n－車床前后縱導(dǎo)軌間存在的 平行度誤差。 ?導(dǎo)軌在水平面內(nèi)的直線度 26 機(jī)床幾何誤差對(duì)加工精度的影響及其控制 直線運(yùn)動(dòng)精度 △Y ?對(duì)臥式車床 Δd ≈ΔY2/d 若設(shè) ΔY= ,d=40mm， 則 Δd =， 影響可忽略不計(jì) (加工誤差非敏感方向 ) 。 25 直線運(yùn)動(dòng)精度 機(jī)床幾何誤差對(duì)加工精度的影響及其控制 △ X △ X ?Δx將直接反映在工件加工表面法線方向 (加工誤差敏感方向 )上，誤差 ΔR =Δx，對(duì)加工精度影響最大。 ?機(jī)床導(dǎo)軌誤差對(duì)刀具或工件的直線運(yùn)動(dòng)精度有直接影響。 24