工业生产过程14提高加工精度的途径概要.ppt

2014-11-11 工业生产过程提高加工精度的途径 本节课内容： 工艺系统的受力变形对机械加工精度的影响； 工艺系统的热变形对机械加工精度的影响； 提高加工精度的措施。 今天的课程学完后，预期学习结果 ： 掌握刚度、接触刚度和误差复映等概念； 熟悉工艺系统的受力变形对机械加工精度的影响； 熟悉提高工艺系统刚度、减少工艺系统变形的措施； 掌握工艺系统的热源、热传递及热变形的概念； 熟悉工艺系统的热变形对机械加工精度的影响； 熟悉减少工艺系统热变形的措施； 了解加工质量的分析方法； 熟悉保证和提高加工精度的途径。 CDIO相关能力在今天课程中的培养： 应用基础科学知识与工程基础知识，实行工程推理和解决问题的能力； 通过对“工艺系统的动态过程如何影响机械加工精度、加工质量分析方法以及保证和提高加工精度途径”的了解，提高系统思维的能力； 对各项学习任务进行合理的时间安排，有效高质量地完成。 工艺系统受力变形引起的加工误差 切削加工时，工艺系统在切削力、夹紧力以及重力等的作用下，将产生相应的变形和位移，破坏了刀具和工件的相对位置，造成加工误差。 例 在车削细长轴时，工件在切削力的作用下会发生变形，使加工出的轴出现中间粗两头细的情况(图a)；在内圆磨床上以横向切入法磨孔时，由于内圆磨头主轴弯曲变形，磨出的孔会出现圆柱度误差(锥度)(图b)。 刚度概念与计算 机械加工时，工艺系统的各部分（机床有关零部件、夹具、刀具和工件）在各种外力作用下，都会产生不同程度的变形。工艺系统在某一处的总变形是各个组成部分在同一处的变形的迭加。 刚度——物体受力后抵抗变形的能力。即物体在受力方向上产生单位弹性变形所需要的力。 柔度——刚度的倒数。即物体受单位力时，在受力方向的变形。 当物体（如工件、刀具）的形状比较简单时，其刚度可以用材料力学中的有关公式直接求得。 刚度概念 刚度概念 工艺系统的变形 接触刚度 工艺系统的各部分（机床有关零部件、夹具、刀具和工件）在外力作用下，除了零件本身的变形之外，各零件之间的接触面也会产生变形，接触刚度就是抵抗这种变形的能力。 工艺系统的刚度 工艺系统的刚度取决于工艺系统各部分的刚度。 工艺系统的刚度等于工艺系统柔度的倒数，而工艺系统柔度等于工艺系统各部分柔度之和。 工艺系统刚度的计算 刚度曲线 刚度曲线 刚度曲线 刚度曲线 思考 请写出工艺系统刚度的计算公式。工艺系统的刚度是否适用木桶理论？哪些地方可能是工艺系统刚度的短板？提高接触面的表面质量和硬度，滚珠丝杆、滚动轴承加预紧力，采用定尺寸刀具等均能提高工艺系统的刚度，它们分别是通过什么来提高工艺系统刚度的？ 误差复映 例如，车削一椭圆形横截面毛坯 (见图)， 加工时，刀具调整好位置(图中双点划线圆)。在工件每转一转中，背吃刀量发生变化，由最大的ap1，到最小的ap2。假设毛坯材料的硬度是均匀的，那么ap1处的切削力Fy1最大，相应的变形y1也最大； ap2处的切削力Fy2最小，相应的变形y2也最小。由此可见，当车削具有圆度误差△m＝ap1-ap2的毛坯时，由于工艺系统受力变形的变化而使工件产生相应的圆度误差△g＝y1-y2，这种现象叫做“误差复映”。 误差复映 误差复映系数 误差复映现象——机械加工时，由于毛坯形状误差引起切削力的变化，造成工件加工误差的现象。如车削具有圆度误差的毛坯时，由于工艺系统受力变形的变化而使加工后工件产生相应的圆度误差。 误差复映系数——误差复映现象中，加工后工件形状误差与加工前工件相应的形状误差之比。 误差复映系数小于1。 工艺系统刚度越高，则误差复映系数越小。 误差复映例 误差复映例 误差复映例 误差复映例 误差复映例 误差复映例 误差复映例 思考 若机械加工精度的要求较高，我们会对工艺装备提出什么样的要求？ 若机械加工精度的要求较高，而现有的工艺系统刚度较差，我们可采取什么样的工艺措施？ “切削力对加工精度的影响”实验 切削过程中，工艺系统受力变形会随切削力作用点位置的变化而变化，引起工件形状误差。实验课的实验：“切削力对加工精度的影响”中，将测量已加工工件不同加工部位的加工误差，讨论这种现象。 机械加工过程中其它力的影响 除了切削力之外，机械加工过程中还存在各种其它类型的力，它们均对机械加工精度有影响： 传动力的影响 惯性力的影响 夹紧力的影响 重力的影响 工件残余应力的影响 传动力对加工精度的影响 惯性力对加工精度的影响 夹紧力引起的加工误差 工件在装夹时，由于工件刚度较低或夹紧力着力点不当，会使工件产生相应的变形，造成加工误差。用三爪卡盘夹持薄壁套筒时，假定工件是正圆形，夹紧后工件因弹性变形而呈三棱形，虽镗出的孔为正圆形，但松夹后，套筒弹性变形恢复使孔变成相反的三棱形。为了减少加工误