第4章 机械加工质量分析与控制
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第4章 机械加工质量分析与控制1 工件加工精度包括哪几个方面?2 什么是工艺系统,工艺系统误差来源包括哪些?3 系统误差和随机误差的概念,举例说明什么是常值系统误差和变值系统误差,加工方法的原理误差是一种什么误差。
4 获得加工精度的方法有哪几种?5 什么是工艺系统的刚度,它包括哪些方面,写出其表达式。
6 什么是复映误差,什么是误差复映系数,采用什么措施减少复映误差?7 什么是工艺能力系数,它的意义是什么,如何根据工艺能力系数调整加工工艺方法及设备?8 在车床上用两顶尖装夹车削一批零件的外圆,工件直径为mm 60φ,长度120mm ,毛坯直径偏差±1mm ,切削用量:切深mm a p 3=,切削速度v = 100m/min ,进给量f =1mm/r ,横向切削力84.084.01640f a f a C F p p Fp p ==,机床系统刚度为12000 N/mm ,问一次走刀后,零件圆度误差有多大?如分成两次走刀将如何?9 车削图6-1所示零件的外圆后,发现有锥度误差,试指出产生此误差的可能原因。
10 在车床上加工端面时,有时会出现圆锥面或者端面凸轮似的形状误差(放大示意如图6-2),试分析产生误差的原因。
图6-1 图6-211 图6-3中可能产生的加工误差的主要形式和原因是什么?a) 在车床上粗车长轴; b) 在车床上粗镗套筒内孔(设原内孔为φ35±1,表面很粗糙); c) 在车床上镗套筒内孔; d) 在平面磨床上磨平面。
12 了解工艺系统热变形的原理和减少热变形对精度影响的措施。
13在两台相同的自动车床上加工一批小轴外圆,要求保证直径φ11±0.02mm ,第一台加工1000件,其直径尺寸按照正态分布,平均值mm x 005.111=,均方差mm 004.01=σ。
第二台加工500件,其直径尺寸也按正态分布,且mm x 015.112=,mm 0025.02=σ。
第4章 练习题1. 单项选择1-1 表面粗糙度的波长与波高比值一般( )。
① 小于50 ② 等于50~200 ③ 等于200~1000 ④ 大于10001-2 表面层加工硬化程度是指( )。
① 表面层的硬度 ② 表面层的硬度与基体硬度之比 ③ 表面层的硬度与基体硬度之差④ 表面层的硬度与基体硬度之差与基体硬度之比1-3 原始误差是指产生加工误差的“源误差”,即( )。
① 机床误差 ② 夹具误差 ③ 刀具误差 ④ 工艺系统误差1-4 误差的敏感方向是( )。
① 主运动方向 ② 进给运动方向 ③ 过刀尖的加工表面的法向 ④ 过刀尖的加工表面的切向1-5 试切n 个工件,由于判断不准而引起的刀具调整误差为( )。
① 3σ ② 6σ ③ nσ3 ④nσ61-6 精加工夹具的有关尺寸公差常取工件相应尺寸公差的( )。
① 1/10~1/5 ② 1/5~1/3 ③ 1/3~1/2 ④ 1/2~11-7 镗床主轴采用滑动轴承时,影响主轴回转精度的最主要因素是( )。
① 轴承孔的圆度误差 ② 主轴轴径的圆度误差 ③ 轴径与轴承孔的间隙 ④ 切削力的大小1-8 在普通车床上用三爪卡盘夹工件外圆车内孔,车后发现内孔与外圆不同轴,其最可能原因是()。
①车床主轴径向跳动② 卡爪装夹面与主轴回转轴线不同轴③ 刀尖与主轴轴线不等高④ 车床纵向导轨与主轴回转轴线不平行1-9 在车床上就地车削(或磨削)三爪卡盘的卡爪是为了()。
①提高主轴回转精度② 降低三爪卡盘卡爪面的表面粗糙度③ 提高装夹稳定性④ 保证三爪卡盘卡爪面与主轴回转轴线同轴1-10 为减小传动元件对传动精度的影响,应采用()传动。
②升速② 降速③ 等速④ 变速1-11 通常机床传动链的()元件误差对加工误差影响最大。
① 首端②末端③ 中间④ 两端1-12 工艺系统刚度等于工艺系统各组成环节刚度()。
① 之和②倒数之和③ 之和的倒数④ 倒数之和的倒数1-13 机床部件的实际刚度()按实体所估算的刚度。
第4章机械制造质量分析与控制典型案例生产任一种机械产品都要求做到优质、高产、低消耗,这其中保证产品质量是第一位的。
机械产品质量是指用户对产品的满意程度。
它有三层含意:产品设计质量、产品制造质量和服务。
以往企业质量管理中,往往只强调制造质量,即产品的制造与设计的符合程度。
而现代的质量观,则是站在用户的立场上衡量。
设计质量主要反映所设计的产品,与用户(顾客)的期望之间的符合程度。
制造质量主要与零件的制造质量、产品的装配质量有关,零件的制造质量是保证产品质量的基础。
服务主要包括产品售前的服务,售后的培训、维修、安装等。
零件的制造质量一般包括机械加工精度和加工表面质量两个指标。
4.1 机械加工精度一、概述1.加工精度与加工误差加工精度是指零件加工后的实际几何参数(尺寸、几何形状和各表面间的相互位置)与理想几何参数的符合程度。
符合程度愈高,加工精度就愈高,符合程度愈低,则加工精度愈低。
零件的加工精度包括尺寸精度、形状精度和相互位置精度。
加工误差是指零件加工后的实际几何参数(尺寸、几何形状和各表面间的相互位置)与理想几何参数的偏离程度。
加工误差愈小,则加工精度愈高,反之亦然。
所以说,加工误差的大小反映了加工精度的高低,而生产中加工精度的高低,是用加工误差的大小表示的。
实际加工中采用任何加工方法所得到的实际几何参数都不会与理想几何参数完全相同。
生产实践中,在保证机器工作性能的前提下,零件存在一定的加工误差是允许的,而且只要这些误差在规定的范围内,就认为是保证了加工精度。
加工精度和加工误差是从两个不同的角度来评定加工零件的几何参数的,加工精度的低和高就是通过加工误差的大和小来表示的。
研究加工精度的目的,就是要弄清各种原始误差对加工精度的影响规律,掌握控制加工误差的方法,从而找出减少加工误差、提高加工精度的途径。
2.加工经济精度由于在加工过程中有很多因素影响加工精度,所以同一种加工方法在不同的工作条件下所能达到的精度是不同的。
《机械制造技术基础》部分习题参考解答第四章机械加工质量及其控制4-1什么是主轴回转精度?为什么外圆磨床头夹中的顶尖不随工件一起回转,而车床主轴箱中的顶尖则是随工件一起回转的?解:主轴回转精度——主轴实际回转轴线与理想回转轴线的差值表示主轴回转精度,它分为主轴径向圆跳动、轴向圆跳动和角度摆动。
车床主轴顶尖随工件回转是因为车床加工精度比磨床要求低,随工件回转可减小摩擦力;外圆磨床头夹中的顶尖不随工件一起回转是因为磨床加工精度要求高,顶尖不转可消除主轴回转产生的误差。
4-2 在镗床上镗孔时(刀具作旋转主运动,工件作进给运动),试分析加工表面产生椭圆形误差的原因。
答:在镗床上镗孔时,由于切削力F的作用方向随主轴的回转而回转,在F作用下,主轴总是以支承轴颈某一部位与轴承内表面接触,轴承内表面圆度误差将反映为主轴径向圆跳动,轴承内表面若为椭圆则镗削的工件表面就会产生椭圆误差。
4-3为什么卧式车床床身导轨在水平面内的直线度要求高于垂直面内的直线度要求?答:导轨在水平面方向是误差敏感方向,导轨垂直面是误差不敏感方向,故水平面内的直线度要求高于垂直面内的直线度要求。
4-4某车床导轨在水平面内的直线度误差为0.015/1000mm,在垂直面内的直线度误差为0.025/1000mm,欲在此车床上车削直径为φ60mm、长度为150mm的工件,试计算被加工工件由导轨几何误差引起的圆柱度误差。
解:根据p152关于机床导轨误差的分析,可知在机床导轨水平面是误差敏感方向,导轨垂直面是误差不敏感方向。
水平面内:0.0151500.002251000R y∆=∆=⨯=mm;垂直面内:227()0.025150/60 2.341021000zRR-∆⎛⎫∆==⨯=⨯⎪⎝⎭mm,非常小可忽略不计。
所以,该工件由导轨几何误差引起的圆柱度误差0.00225R∆=mm。
4-5 在车床上精车一批直径为φ60mm 、长为1200mm 的长轴外圆。
《机械制造技术》课程教案扬州大学机械工程学院机械制迭教科部二00三年六月第四章机械加工质量分析与控制一、内容概述木章将机械制造质量分成加工精度和表面质星两个方而来研究。
随着科学技术的发展和市场竞争的加剧,对零件机械加工质量的要求也越来越高,因此,对机械加工质量的深入研究与解决,不仅已成为机械制造工艺师的首要任务,而且是机械制造工艺学的核心内容, 机械加工质量分析与控制就成为木课程内容屮十分重要的一章。
二、本章重点1.在加工误差的单因素分析屮,着重掌握机床误差、工艺系统受力变形、热变形及工件残余应力等原始谋茅对加工谋差的影响;2.在加工误差的统计分析屮,着重掌握分布图在误羌分析屮的应用。
三、课时分配木章课时:讲课:16学时,实验:4学时第一节概述(1学时)加工误差的来源,原始误善和加工误差的关系。
第二节影响加工精度的因素(8学时)一、原理误差二、机床的几何误差三、:T艺系统具它几何误差四、工艺系统受力变形引起的加工误差工艺系统刚度、部件刚度及其特点、切削力作用点位置变化对加I:误差的影响、误差复映五、工艺系统热变形引起的加工误差六、工件内应力引起的变形笫三节加T谋羌的统计分析(3学时)第四节机械加工表面质量(4学时)笫四节机械加丁屮的振动(4学时)四、授课方式多媒体教学五、实验%1三向刚度测定法%1加工误差统计分析六、习题与思考题4-1试分析在卧式车床上加工时,产生下述误差的原因:1)在卧式车床上弾孔时,引起被加工孔圆度误差和圆柱度误差。
2)在卧式车床(用三爪自定心卡盘)上镣孔时,引起内孔与外圆同轴度误差、端面与外圆的垂真度误差的原因。
4-2在卧式车床上用两顶尖装夹工件车削细长轴时,出现图4・la、b、c所示的误差是什么原因,分别采用什么办法来减少或消除?b)c)图4— 14-3设已知一工艺系统的误差复映系数为0・25,工件在木工序前有圆度误差0.45mm, 若木工序形状精度规定允差0. Olmm,试问至少要走刀几次方能使形状精度合格?4-4在车床上加T丝杠,T件总长为2650mm,螺纹部分的长度L=200mm, T件材料和母丝杠材料都是45钢,加丁时室温为20°C,加T.JU.T件温度升至45°C,母丝杠温升至30°C。
第 4章练习题1.单项选择1-1表面粗拙度的波长与波高比值一般()。
①小于50 ②等于 50~200③等于 200~ 1000④大于 10001-2表面层加工硬化程度是指()。
① 表面层的硬度② 表面层的硬度与基体硬度之比③ 表面层的硬度与基体硬度之差④表面层的硬度与基体硬度之差与基体硬度之比1-3原始偏差是指产生加工偏差的“源偏差”,即()。
①机床偏差② 夹具偏差③ 刀具偏差④工艺系统偏差1-4偏差的敏感方向是()。
①主运动方向②进给运动方向③过刀尖的加工表面的法向④过刀尖的加工表面的切向1-5试切 n 个工件,因为判断禁止而惹起的刀具调整偏差为()。
①3② 6③36 n④n1-6精加工夹具的相关尺寸公差常取工件相应尺寸公差的()。
①1/10 ~ 1/5② 1/5~1/3③ 1/3~ 1/2④ 1/2~ 11-7镗床主轴采纳滑动轴承时,影响主轴展转精度的最主要要素是()。
①轴承孔的圆度偏差②主轴轴径的圆度偏差③ 轴径与轴承孔的空隙④切削力的大小1-8在一般车床上用三爪卡盘夹工件外圆车内孔,车后发现内孔与外圆不一样轴,其最可能原由是()。
①车床主轴径向跳动②卡爪装夹面与主轴展转轴线不一样轴③ 刀尖与主轴轴线不等高④车床纵导游轨与主轴展转轴线不平行1-9在车床上就地车削(或磨削)三爪卡盘的卡爪是为了()。
①提升主轴展转精度②降低三爪卡盘卡爪面的表面粗拙度③ 提升装夹稳固性④保证三爪卡盘卡爪面与主轴展转轴线同轴1-10 为减小传动元件对传动精度的影响,应采纳()传动。
②升速②降速③等速④变速1-11往常机床传动链的()元件偏差对加工偏差影响最大。
① 首端②尾端③ 中间④ 两头1-12工艺系统刚度等于工艺系统各构成环节刚度()。
① 之和② 倒数之和③ 之和的倒数④ 倒数之和的倒数1-13机床零件的实质刚度()按实体所估量的刚度。
①大于②等于③小于④远小于1-14接触变形与接触表面名义压强成()。
①正比②反比③指数关系④ 对数关系1-15偏差复映系数与工艺系统刚度成()。
机械加⼯质量分析与控制第四模块机械加⼯质量分析与控制⼀、填空题1.⼯件表⾯的加⼯质量指标分为:()和()。
2.()是指零件在加⼯后的⼏何参数的实际值与理想值相偏离的程度3.机械加⼯中,由机床、夹具、⼑具、⼯件组成的统⼀体,称为();4.加⼯原理误差是指采⽤了近似的()或()进⾏加⼯时产⽣的误差;5.加⼯细长轴时,通常后顶尖采⽤弹性顶尖,⽬的是为了消除()的影响。
6.加⼯经济精度是指在正常⽣产条件下,符合()、(),(),所能达到的加⼯精度等级。
7.在普通铣床上,采⽤成型法加⼯齿形时,存在由⼑具近似形状引起的()。
8.在普通外圆车床上车削外圆时,如果导轨在⽔平⾯内存在直线度误差(向前凸),则加⼯出来的零件会产⽣()。
9.原始误差所引起的切削刃与⼯件间的相对位移,如果产⽣在加⼯表⾯的法线⽅向,则对加⼯误差有直接的影响,所以把加⼯表⾯的法向称为()。
10.⼯艺系统受⼒变形的程度主要与系统的()有关。
11.由于部件是有许多零件组成,其中存在很多( ) ,所以在受⼒变形时不能和整体零件相⽐,部件的刚度要⽐我们想象的( )的多。
12.⼀般情况下,复映系数远( ),在2~3次⾛⼑之后,⽑坯误差下降很快,所以⼀般只有在( ) 时⽤误差复映规律估算加⼯误差才有实际意义。
13.⼤批量⽣产时,采⽤调整法加⼯,⼀批⽑坯余量都不⼀样,由于( )的结果,造成⼀批零件的“尺⼨分散”。
14.磨削薄⽚零件时,在零件下⾯垫橡胶的⽬的是消除( )造成的⼯件变形。
15.不同加⼯⽅法,切削热传⼊⼯件的( )不同,有时相差很⼤,所以⼯件的热变形程度不同;16.⼯件受热⽐较均匀,主要影响⼯件的( )精度;⼯件受热不均,主要影响( ) 。
17.按误差在⼀批零件出现的规律,分两类:( )、()。
18.加⼯⼀批零件时,如果是在机床⼀次调整中完成的,则机床的调整误差引起( )误差;如果是经过若⼲次调整完成的,则调整误差就引起( )误差。
19.⼯艺系统热平衡之前的变形造成的雾差是( )误差;之后是( )误差。