【正文】 工藝系統(tǒng)受力變形與受熱變形對加工精度的影響 ? 受熱變形影響 ?機(jī)床熱變形的影響 ?工件熱變形的影響 ?刀具熱變形的影響 工藝系統(tǒng)受熱變形影響加工精度 ? 機(jī)床熱變形的影響 ? 機(jī)床體積大，熱容量大，達(dá)到熱平衡的時(shí)間長； ? 機(jī)床各部分受熱變形不均勻，破壞原有的位置精度。 ? 車、銑、鏜床：主軸箱發(fā)熱； ? 磨床：磨頭軸承和液壓系統(tǒng) 車床主軸發(fā)熱使主軸箱在垂直面內(nèi)（ Y）和水平面內(nèi)（ X）發(fā)生偏移和傾斜 工藝系統(tǒng)受熱變形影響加工精度 ? 工件熱變形的影響 ?熱脹冷縮產(chǎn)生尺寸誤差 車、磨軸類零件時(shí)的熱伸長公式 ?受熱不均勻（ p137~138） CC1mmLLLLoo工件平均溫升，工件熱膨脹系數(shù)，工件熱變形方向尺寸，尺寸誤差?????????????????/加工中 加工后 工藝系統(tǒng)受熱變形影響加工精度 ? 機(jī)床熱變形的影響 曲線： A：車刀熱伸長曲線 B：車刀冷縮短曲線 C：加工一批短小軸件的刀具熱伸長曲線 tm：加工時(shí)間 ts：裝卸時(shí)間 控制工藝系統(tǒng)熱變形的措施 ? 減少熱量產(chǎn)生和傳入 ? 加強(qiáng)散熱能力 ? 均衡溫度場 ? 控制環(huán)境溫度：恒溫室 ? 熱補(bǔ)償措施 結(jié)構(gòu)上：隔離電機(jī)、液壓系統(tǒng)等熱源 縮短傳動(dòng)鏈，減少摩擦生熱 正確選擇切削用量、磨削用量 及時(shí)刃磨刀具、修整砂輪 采用高效冷卻方式（噴霧冷卻、冷凍機(jī)強(qiáng)制冷卻） 機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：熱對稱結(jié)構(gòu)、熱補(bǔ)償結(jié)構(gòu) 熱變形發(fā)生在誤差非敏感方向 預(yù)熱 eg：精密絲杠磨削，利用公式求工件熱伸長引起的螺距誤差，采用校正機(jī)構(gòu)，改變切削參數(shù) 工件內(nèi)應(yīng)力對加工精度影響 ? 工件內(nèi)應(yīng)力 ?外部載荷去除后仍殘存在工件內(nèi)部的應(yīng)力為內(nèi)應(yīng)力 ?內(nèi)應(yīng)力是由于材料內(nèi)部宏觀或微觀的組織發(fā)生不均勻的體積變化而造成 ?內(nèi)應(yīng)力往往處于一種不穩(wěn)定的平衡狀態(tài)。在外部因素作用下，內(nèi)應(yīng)力重新分配，工件變形，破壞原有的加工精度。 工件內(nèi)應(yīng)力對加工精度影響 ? 舉例：鑄件殘余應(yīng)力形成過程 B A C 鑄件： B部分比 A、 C部分厚 A、 C部分冷卻快，先凝固；B部分冷卻慢，后凝固。 先凝固的 A、 C部分阻止 B部分凝固收縮。 B受拉應(yīng)力， A、 C受壓應(yīng)力 使用時(shí)， A部開口： A內(nèi)壓應(yīng)力消失， B、C內(nèi)應(yīng)力重新分配，鑄件變形 工件內(nèi)應(yīng)力對加工精度影響 ? 減小工件內(nèi)應(yīng)力的措施 ?合理設(shè)計(jì)工件結(jié)構(gòu)：各部壁厚均勻，結(jié)構(gòu)對稱 ?采取熱處理措施 ? 鑄、鍛、焊接零件毛坯在加工前安排時(shí)效、退火和回火； ? 重要零件加工過程中安排時(shí)效：粗、精加工之間安排時(shí)效 ?采取噴丸、振動(dòng)等措施 加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析 學(xué)習(xí)要點(diǎn)： ? 掌握加工誤差的統(tǒng)計(jì)性質(zhì) ? 掌握加工誤差的分布圖分析方法和點(diǎn)圖分析方法 加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析 ? 加工誤差性質(zhì) 按照加工誤差出現(xiàn)的規(guī)律： ?系統(tǒng)誤差 ? 常值系統(tǒng)誤差 誤差大小、方向不變 eg：原理誤差、調(diào)整誤差等 ? 變值系統(tǒng)誤差 誤差大小、方向隨加工順序按一定規(guī)律變化 eg: 機(jī)床熱平衡前的熱變形、刀具磨損 ?隨機(jī)誤差 誤差大小和方向變化無規(guī)律 eg：工件安裝誤差、毛坯誤差復(fù)映 調(diào)整消除 補(bǔ)償消除 只能設(shè)法減小，無法消除 加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析 ? 加工誤差分布規(guī)律 ?正態(tài)分布 ?平頂分布 ?偏態(tài)分布 ?雙峰分布 無變值系統(tǒng)誤差，僅有常值系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差時(shí)出現(xiàn) 可利用正態(tài)分布的數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析方法分析 有明顯變值系統(tǒng)誤差（如刀具磨損），使得正態(tài)分布曲線中心隨時(shí)間平移 人為因素控制，例如：試切法法加工外圓 /內(nèi)孔，主觀上使外圓直徑寧大勿小，內(nèi)孔直徑寧小勿大，造成偏態(tài)分布 兩臺(tái)機(jī)床加工一批工件，調(diào)整尺寸不同 加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析 ? 加工誤差統(tǒng)計(jì)分析方法 ?目的：將系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差分開，找出加工誤差產(chǎn)生的主要原因，以便采取措施，提高零件加工精度 ?統(tǒng)計(jì)分析法：以現(xiàn)場觀察與實(shí)際測量的數(shù)據(jù)為依據(jù)，應(yīng)用概率論和統(tǒng)計(jì)學(xué)原理，以確定一定加工條件下，一批零件加工誤差的大小及其分布情況。 加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析 ? 加工誤差統(tǒng)計(jì)分析方法 ?分布曲線法 將數(shù)理統(tǒng)計(jì)中分析隨機(jī)誤差的正態(tài)分布曲線法用于機(jī)械加工誤差的分析 ?點(diǎn)圖法 根據(jù)實(shí)測尺寸，畫點(diǎn)圖進(jìn)行分析 分布曲線法 ? 正態(tài)分布曲線方程 分布的概率密度隨機(jī)變量的標(biāo)準(zhǔn)差的數(shù)學(xué)期望正態(tài)分布隨機(jī)變量總體隨機(jī)變量?????????????????yx0xe21y222x???????,)(機(jī)械加工某道工序的工序尺寸 樣本工序尺寸算術(shù)平均值 工序尺寸均方根值 ???????n1i2in1iinxxnxx/)(?某個(gè)工序尺寸零件在樣本中所占的百分比 x 分布曲線法 ? 正態(tài)分布曲線性質(zhì) ?曲線呈鐘形 ?曲線對 ?左右對稱 ?曲線位置參數(shù) ? ?曲線形狀參數(shù)為 σ ?曲線分散范圍為 6σ ，曲線下面積為 1 x 加工一批零件的工序尺寸大部分分布在分散中心附近 一批零件工序尺寸大于分散中心附近和小于分散中心的頻率相等 加工中通過調(diào)整刀具位置，改變分布曲線位置，使分散中心處于最佳位置 x σ= σ=1 σ大，曲線平坦，分散范圍大，加工誤差大 σ小，曲線陡峭，分散范圍小，加工誤差小 要想工件全部合格，充分必要條件是： 分散中心與公差帶中心重合，分散范圍 6σ小于尺寸公差 分布曲線法 ? 應(yīng)用舉例 餃削加工一批尺寸為 ?20177。 mm孔。使用 ?20 mm鉸刀，并保持切削用量不變。 餃削后測得孔徑尺寸接近正態(tài)分布，其值分別為 、 、 、 、 （單位 mm） ? 獲得 ? 平均尺寸 常值系統(tǒng)誤差 ? 隨機(jī)誤差 分布曲線 ? 不合格率 工序能力 ? 減少廢品措施 分布曲線法應(yīng)用舉例 ? 按實(shí)測數(shù)據(jù)計(jì)算孔的平均尺寸（尺寸分散中心） ? 計(jì)算常值系統(tǒng)誤差 常值系統(tǒng)誤差 =公差帶中心 尺寸分散中心 ? 計(jì)算隨機(jī)誤差（尺寸分散范圍） 0 0 520nxxn1ii.???? 0 . 0 0 52 0 .0 0 520xx Ms ????0 . 0 40 . 0 0 6 76nxx66 n1i2iR ??????? ??/)(?必然有不合格產(chǎn)品).(( 020T0 . 0 4 )R ??分布曲線法應(yīng)用舉例 ? 畫出分布曲線 20 T/2 T/2 x 3σ 3σ △ s x= xM=20 可修復(fù)的不合格品 不可修復(fù)的不合格品 分布曲線法應(yīng)用舉例 ? 求該批零件的不合格率 ? 需要借助于標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布的分布函數(shù)表計(jì)算（ p141） z F(z) z F(z) z F(z) z F(z) … … … … … … … … ),( 10e21y 2z 2??? ? ????? ??? z0 2tt0 dte21y ( t ) d tzF2?)(分布函數(shù)是概率密度函數(shù)的積分，即圖中陰影部分的面積。表示工序尺寸落在 [0， z]范圍內(nèi)的零件的百分比。 z 對非正態(tài)分布曲線，使用該表之前，需要進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理 ?xxz ??分布曲線法應(yīng)用舉例 ? 求該批零件的不合格率 ?分布曲線標(biāo)準(zhǔn)化處理 ?xxz ?? 20 T/2 T/2 x 3σ 3σ △ s x= xM=20 可修復(fù)的不合格品 不可修復(fù)的不合格品 2 7 30700 . 8700 . 7 570F80F70FzF7500 0 6 700 0 5202 0 . 0 1xxz4 8 7 70202302202252202F302F202FzF2520 0 6 700 0 5201 9 . 9 9xxz...)].().([).(........)].().([).(...????????????????????????）（）（右右右左左左??%%..)(.%..)(.2 3 . 9 3FFF7222 2 70 zF50F2310 1 2 30 zF50F???????????右左總右右左左分布曲線法應(yīng)用舉例 ?