机械制造技术基础第18讲（2015）课件.ppt

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1、例题按下图定位方式在直径为mm的工件上铣平面，保证工序尺寸mm，已知工件左侧平面尺寸为mm，定位斜面角度。试分析计算此定位方案的定位误差。第二节影响机械加工精度的因素一、工艺系统的几何误差二、装夹误差（一）定位误差1.定位误差的概念2.定位误差的分析计算（二）夹紧误差工件或夹具刚度过低或夹紧力作用方向、作用点选择不当，都会使工件或夹具产生变形，造成加工误差。图4-11夹紧误差示例开口薄壁过渡环三、工艺系统受力变形引起的误差（一）工艺系统刚度1.工艺系统刚度机械加工中，工艺系统在切削力、夹紧力、传动力、惯性力和重力等的作用下，将产生相应的弹性变形，使工件产生加工误差。工艺系统在外力作用

2、下产生弹性变形的大小，不仅取决于作用力的大小，还取决于工艺系统的刚度。平行于基面并与机床主轴中心线相垂直的径向切削分力Fy与工艺系统在该方向上的变形y的比值，称为工艺系统刚度k系（N/mm），即(4–9)式中，其中、、为在Fy、Fc、Fx各切削分力的分别作用下工艺系统在y方向产生的变形量。与有可能和同向，也有可能和反向，所以就有可能出现y＞0、y=0和y＜0三种情况。从物理概念分析，工艺系统刚度不可能出现负数或趋于无穷大的情况。由于单独测量、、非常困难，而测量总变形却比较容易。图4–21为一个按工艺系统刚度定义计算可能会出现负刚度情况的实例。图4-21负刚度现象在该例中，如果，就将出

3、现y＜0的负刚度情况，此时车刀刀尖将扎入工件。负刚度现象对加工精度不利，应尽量避免。工艺系统在某一位置受力作用产生的变形量应为工艺系统各组成环节在此位置受该力作用产生的变形量的代数和，即（4-10）根据刚度定义知y机床=Fy/k机床，y刀具=Fy/k刀具，y夹具=Fy/k夹具，y工件=Fy/k工件。（4-10）根据刚度定义知y机床=Fy/k机床，y刀具=Fy/k刀具，y夹具=Fy/k夹具，y工件=Fy/k工件。将它们代入式（4–10）得（4–11）（4–11）由式（4–11）知，工艺系统刚度的倒数等于系统各组成环节刚度的倒数之和。若已知各组成环节的刚度，即可由式（4–11）求得工艺系

4、统刚度。工艺系统刚度主要取决于薄弱环节的刚度。2.机床刚度机床结构较为复杂，它由许多零、部件组成，其刚度值迄今尚无合适的简易计算方法，目前主要还是用实验方法进行测定。图4–22为采用静测定法测定机床刚度的示意图。图4-22车床部件静刚度的测定刚性心轴螺旋加力器方刀架测力环由此可求得主轴箱、尾座和刀架部件的刚度分别为：测定机床部件刚度k主轴、k尾座、k刀架之后，就可以通过计算求得机床刚度。当刀架处于图4–22所示位置时，工艺系统的变形量为由刚度定义，上式可写为图4-22车床部件静刚度的测定在机床刚度测量装置中，k夹具、k工件、k刀具相对较大，由式（4–11）知，，代入下式即可求得刀架处

5、于图4-22所示中间位置时机床刚度与各组成部件的刚度的关系式为由上述公式可知，机床刚度取决于其组成部件的刚度，并主要取决于薄弱部件的刚度，所以，若要提高机床刚度则应首先提高弱小刚度部件的刚度。3.机床部件刚度图4–23是一台车床刀架部件的实测刚度曲线图，曲线列出了三次加载、卸载过程中的变形情况。图4-23车床刀架部件的刚度曲线1）变形与载荷不成线性关系，说明机床部件的变形不纯粹是弹性变形。分析上图所示刀架刚度试验曲线可知，机床部件刚度具有以下特点：2）卸载曲线不重合且滞后于加载曲线，说明在加载和卸载循环过程中有能量消耗。3）多次加载、卸载后，加载曲线起点才与卸载曲线终点重合，说明有残

6、余变形存在，且残余变形随着加、卸载次数的增加而减小。4）部件实测刚度远比按实体结构估算值小。相当于一个截面积为30mm×30mm、悬伸长度为200mm的铸铁悬臂梁的刚度4.影响机床部件刚度的主要因素（1）连接表面间的接触变形由于零件表面存在宏观几何形状误差和微观几何形状误差，结合面的实际接触面积只是名义接触面积的一小部分。在外力的作用下，接触面上承受的应力很大，产生接触变形。（2）摩擦力的影响机床部件在经过多次加载和卸载之后，卸载曲线才回到加载曲线的起点，残留变形不再产生，但此时加载曲线与卸载曲线仍不重合。其原因是机床部件受力变形过程中有摩擦力的作用，加载时摩擦力阻止变形的增加，而卸

7、载时摩擦力则阻止变形的恢复。（3）薄弱零件本身的变形机床部件中，个别薄弱零件会使机床部件产生较大的变形。图4-25机床部件刚度的薄弱环节（4）间隙的影响图4-26间隙对机床部件刚度的影响如果在正反两个方向对刚装配好的一台机床部件加载，即可得到如图4-26所示的曲线。正向加载的残留变形原始间隙机床部件的间隙反向加载的残留变形（二）工艺系统刚度对加工精度的影响1.加工过程中由于工艺系统刚度发生变化引起的误差以在车床前后顶尖上车削光轴工件为例说明。假设工件和刀具