第五章机械制造质量分析及控制

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1、第五章机械制造质量分析与控制5.1加工质量5.1.1加工精度1.1加工精度与加工误差加工精度是指零件经机械加工后，其几何参数（尺寸、形状、表面相互位置）的实际值与理想值的符合程度。符合程度愈高，加工精度也愈高。实际值与理想值之差，称为加工误差。加工误差愈小，加工精度愈高。生产中所谓保证和提高加工精度，就是指控制和减少加工误差。研究加工精度，就是通过分析各种因素对加工精度影响的规律，从而找出减少加工误差的工艺措施，把加工误差控制在公差范围之内。零件的加工精度包括三方面：尺寸精度、形状精度和相互位置精度，三者之间是有联系的。形

2、状误差应限制在位置公差内，位置误差应限制在尺寸公差内，一般尺寸精度高，其相应的形状和相互位置精度也高。然而对于某些配合要求高或有特殊功用的零件，其几何形状和相互位置精度则往往有更高的要求。2.获得加工精度的方法（1）获得尺寸精度的方法1）试切法就是通过试切、测量、调整、再试切，反复进行到被加工尺寸达到要求为止的加工方法。这种方法的效率低，操作者的技术水平要求高，主要适用于单件、小批生产。2）调整法先调整好刀具和工件在机床上的相对位置，并在一批零件的加工过程中保持这个位置不变，以保证被加工尺寸的方法。调整法广泛用于各类半自动

3、、自动机床和自动线上，适用于成批、大量生产。3）定尺寸刀具法用刀具的相应尺寸来保证工件被加工部位尺寸的方法，如钻孔、拉孔和攻螺纹等。这种方法的加工精度，主要取决于刀具的制造、刀磨质量和切削用量。其优点是生产率较高，但刀具制造较复杂，常用于孔、螺纹和成形表面的加工。4）自动控制法346这种方法使用测量装置、进给机构和控制系统过程加工过程的自动循环，即自动完成加工中的切削、测量、补偿调整等一系列的工作，当工件达到要求的尺寸时，机床自动退刀停止加工。(2)获得形状精度的方法1）成形刀具法就是采用成形刀具加工工件的成形表面以达到所

4、要求的形状精度。成形刀具法的加工精度主要取决于刀刃的形状精度。2）轨迹法是依靠刀具与工件的相对运动轨迹来获得工件形状的。轨迹法的加工精度与机床的精度关系密切。例如，车削圆柱类零件时，其圆度、圆柱度等形状精度，主要决定于主轴的回转精度、导轨精度以及主轴回转轴心线与导轨之间的相互位置精度。3）展成法是利用刀具与工件作展成切削运动，其包络线形成工件形状的。展成法常用于各种齿形加工，其形状精度与刀具精度以及机床传动精度有关。（3）获得相互位置精度的方法零件的相互位置精度的获得，有以下三种方法：直接找正法，划线找正法和夹具定位法（见

5、1.3.2节）。其精度主要由机床精度、夹具精度和工件的装夹精度来保证。3.影响加工精度的因素即原始误差机械加工中，由机床、夹具、刀具和工件等组成的统一体，称为工艺系统。工艺系统中凡是能直接引起加工误差的因素都称为原始误差。由于原始误差的存在，使工件和刀具之间正确的位置关系或运动关系遭到破坏而产生加工误差。这些原始误差，一部分与工艺系统的初始状态有关，称为工艺系统的几何（静）误差。在加工过程中产生的原始误差，称为工艺系统的动误差。原始误差归纳如下：加工原理误差调整误差工件装夹误差工艺系统静误差加工前的误差机床误差刀具误差夹具

6、误差原始误差工艺系统受力变形加工中的误差工艺系统热变形工艺系统动误差刀具磨损加工后的误差内应力引起的变形测量误差3464.研究加工精度的方法研究加工精度的方法有两种：一是通过分析计算或实验、测试等方法，研究某一确定因素对加工精度的影响。一般不考虑其它因素的同时作用。主要分析该因素与加工误差间单独的关系。二是统计分析法，运用数理统计方法对生产中一批工件的实测结果进行数据处理，用以控制工艺过程的正常进行。主要研究各项误差综合的变化规律，一般只适用于大批量生产。在实际生产中，这两种方法常常结合起来应用，一般先用统计分析法寻找误差

7、的出现规律，初步判断产生加工误差的可能原因，然后运用单因素分析法进行分析、试验、以便迅速有效地找出影响加工精度的主要原因。5.1.2表面质量1.加工表面质量的概念加工表面质量是指零件加工后表面层的状态。表面质量可从几何与物理两方面进行评定。（1）表面层的几何形状误差1）表面粗糙度是指加工表面的微观几何形状误差，其波长与波高比值一般小于50(见图5.1)。是由加工中的残留面积、塑性变形、积屑瘤、鳞刺以及工艺系统的高频振动等造成的。2）波度是介于宏观与微观几何形状误差之间的周期性几何形状误差。其波长与波高的比值等于50～100

8、0。主要是由加工中工艺系统的低频振动引起的。图5.1表面粗糙度和波度（2）表面层的物理力学性能1）表面层金属的冷作硬化是指零件在机械加工中表面层金属产生强烈的冷态塑性变形后，引起的强度和硬度都有所提高的现象。3462）表面层金属金相组织的变化是指在机械加工过程中，由于切削热的作用会引起表面层金属的金相组