第七章机械加工工件的质量分析.ppt

五、残余应力对加工精度的影响 残余应力是指当外部载荷去掉以后仍存留在工件内部的应力,也称内应力。 1. 残余应力产生的原因 毛坯制造中产生的残余应力。 冷校直产生的残余应力。 冷校直产生的残余应力 切削加工中产生的残余应力。 2. 减少或消除残余应力的措施 (1)采取时效处理 自然 时效处理 人工 时效处理 采取 时效 处理 振动 时效处理 在毛坯制造之后,或粗、精加工之间,让工件停留一段时间,利用温度的自然变化达到减少或消除残余应力的目的。除特别精密件,一般较少采用。 将工件放在炉内加热到一定温度,并保温一段时间达到原子组织重新排列,再随炉冷却,以达到消除残余应力的目的。这是目前使用最广的方法。 是以激振的形式将机械能加到含有大量残余应力的工件内, 使金属的结构状态稳定,以减少和消除工件的内应力。可用于铸造件、锻件、焊接件以及有色金属件等。 (2)合理安排工艺路线 (3)合理设计零件结构 精密零件 大型零件 焊接件 粗、精加工分开。 粗加工后先将工件松开,使其自由变形,再以较小的夹紧力夹紧工件进行精加工。 焊接前,工件必须经过预热以减小温差,减小残余应力。 设计零件结构时,应注意简化零件结构,提高其刚度,减小壁厚差,如果是焊接件,要合理安排焊接工艺,以减小残余应力。 六、加工误差的统计分析 1. 加工误差分类 加工 误差 系统性误差 随机性误差 常值系统误差 变值系统误差 2. 加工误差的统计分析 分布图分析法,这里只介绍直方图和实际分布的作法。 具体做法 以零件尺寸x为横坐标,以频率fi或频率密度为纵坐标,可绘出直方图。 所测样本零件的加工尺寸x 在一定范围内变动(称为尺寸分散),即为随机变量。 频数与样本总数之比称为频率用fi表示。 连接各直方块的顶部中点得到一条折线,即实际分布曲线。 选择的组距d和组数k要适当。k值一般应根据样本容量n选择,如下表所示。 样本总数n 50以下 50~100 100~250 250以上 组数k 6~7 6~10 7~12 10~20 第三节 保证和提高加工精度的方法 方法 减少 误差法 首先要找出产生加工误差的主要因素,然后采取相应的工艺措施以减少或控制这些因素的影响。 误差补偿法是人为地造出一种新的误差,去抵消原来工艺系统中固有的原始误差。 两种情况:一是复映误差,引起本工序误差;二是定位误差扩大,引起本工序误差。 解决这个问题,最好是采用分组调整均分误差的办法。 误差补偿法 (误差抵消法) 误差 分组法 方法 误差 转移法 误差转移法就是转移工艺系统的几何误差、受力变形和热变形等误差从敏感方向转移到误差的非敏感方向。 采用就地加工法,就可能很方便地解决了精度问题。这种就地加工方法,在机床生产中应用很多。 误差平均法就是利用有密切联系的表面之间的相互比较和相互修正,或者利用互为基准进行加工,以达到很高的加工精度。 就地 加工法 误差 平均法 示例 (a)普通安装 (b)立刀安装图 如图（a）所示安装外圆车刀,则刀架的转位误差方向与加工误差敏感方向一致,刀架转角误差将直接影响加工精度。 若如图（b）所示采用“立刀”安装法,即把刀刃的切削基面放在垂直平面内,这样就能把刀架的转位误差转移到误差的非敏感方向上去,由刀架转位误差所引起的加工误差就可忽略不计。 转塔车床刀架转位误差的转移 第四节 机械加工表面质量 一、机械加工表面质量概述 1. 表面粗糙度及波度 加工表面的几何形状特性(波高H与波距L的比值)可分为三种类型,如下图所示: 表面的几何形状 1000,称为宏观几何形状误差。如圆度误差、圆柱度误差等。 50~1000,称为波度。它是由机械加工中的振动引起的。 50,称为微观几何形状误差,常被称为表面粗糙度。 2. 表面层物理力学性能 机械零件在机械加工中由于受力和热的综合作用,表面层金属的物理力学性能和基体金属不大相同,主要有以下三方面的内容。 表面冷作硬化。 表面层金相组织的变化。 表面层残余应力。 二、表面加工方法的选择 1. 经济精度和经济粗糙度 任何一种加工方法可以获得的加工精度和表面粗糙度均有一个较大的范围。 如左图所示,,I段加工精度高,但成本 高,不经济; Ⅱ段可达到一定的加工精度,成本又不 会太高,所以经济; Ⅲ段加工成本低,但加工精度不能保证, 也不经济。 加工成本与加工误差的关系 对一种加工方法,只有在一定的精度范围内才是经济的,这一定范围的精度就是指在正常加工条件下所能