2019-机械制造工艺学 Chapter_6机械加工精度-文档资料
机械制造工艺学培训教材
引入
例1，利用卧式升降台铣床铣削一平面， 但铣出的平面与底部定位基准平面产生 平行度误差，这是由什么原因造成的呢？
例2，在车削工件时，出现圆柱度 和圆跳动超差；端面的平面度或螺 纹的螺距精度超差的现象，这是由 什么原因造成的呢？
在正常加工条件下，机床的本身 精度通常是影响加工工件精度最重 要的一个因素。
影响导轨导向精度的因素有制 造、安装、磨损以及使用过程中 的力、热等方面的原因。
4、提高导轨导向精度的措施
（1）机床制造时应从结构、材料、 润滑、防护装置等方面采取措施 以提高导向精度；
（2）机床安装时，应校正好水平和 保证地基质量；
（3）使用时，要注意调整导轨配合 间隙、同时保证良好的润滑和维 护。
（3）前后导轨平行度的影响
导轨扭曲示意图
例：车床导轨扭曲引起的加工误差
D R=DY
tg , sin Dy
B
H
很小， tg sin
Dy Dy H
BH
B
导轨扭曲引起的加工误差
（4）导轨与主轴回转轴线的平行度的影响
当车床导 轨和主轴回转 轴线在水平面 内不平行时， 使工件产生锥 度。
当车床导 轨和主轴回转 轴线在垂直面 内不平行时， 对工件影响很 小。
（5）导轨误差对加工精度的影响小结
由上分析可知，导轨导向误 差对不同的加工方法和加工对象， 将会产生不同的加工误差。在分 析导轨导向误差对加工精度的影 响时，主要应考虑导轨导向误差 引起刀具与工件误差敏感方向的 相对位移。
3、影响导轨导向精度因素
二、主轴回转运动误差
机床主轴回转误差，是 主轴的实际回转轴线相对于 其理想回转轴线（平均回转 轴线）的漂移。
1、主轴回转误差的基本形式
机械制造工艺学_第一章____机械加工精度
工艺系 统制造 和磨损
机床的制造和磨损 夹具的制造和磨损 刀具的制造和磨损 工艺系统受力变形 工艺系统受热变形
工艺系统 热效应
工件残余应力变形
调整误差 定位误差、夹紧误差 制造误差 测量误差 加工原理误差
三、获得规定加工精 度方法 四、误差的敏感方向
在加工过程中，各种原始误差的影响会使刀具和工件间正确的
承适当预紧
对滚动轴
可消除间隙
增加轴承刚度
均化滚动体的误差
(3)使主轴的回转精度不反映到工件上 常采用两个固定顶尖支承，主轴只起传动作用。工件的回
转精度完全取决于顶尖和中心孔的形状误差和同轴度误差，而 提高顶尖和中心孔的精度要比提高主轴部件的精度容易且经济 得多。 如下图
外圆磨床磨削外 圆柱面时，采用固定
齿轮时，只能将π化为近似的分数值计算，这样就会引起刀具相对工件的成
形运动(螺旋运动)不准确，造成螺距误差。但是，这种螺距误差可通过配换 齿轮的合理选配而减小。
3、滚齿加工
滚齿加工用的齿轮滚刀有两种误差： 一是切削刃齿廓近似造形误差，由于制造上的困难，采用阿基米德基本
蜗杆或法向直廓基本蜗杆代替渐开线基本蜗杆；
可以看出：
当原始误差的方向恰为加工表面的法向方向(φ＝ 0°)时，引起的加工误差最大； 当原始误差的方向恰为加工表面的切线方向(φ＝
90°)引起的加工误差最小。
把对加工精度影响最大的那个方向称为误差的敏感方向，
对加工精度影响最小的那个方向则称为误差的不敏感方向。
第二节 工艺系统的几何精度对加工精度的影响
2)进给机构的位移误差。在微量调整刀具的位置、低速微量进给中，
常常出现进给机构的“爬行”现象，其结果使刀具的实际位移与刻度盘上 的数值不一致、造成加工误差。
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£《机械制造工艺学》机床误差及对加工精度的影响复习1v机械加工精度与加工误差机械加工精度是指零件加工后的实际几何参数（尺寸、形状和表面间的相互位置）对理想几何参数的符合程度。
加工误差是指零件加工后的实际几何参数（尺寸、形状和表面间的相互位置）对理想几何参数的偏离程度。
2、工艺系统在机械加工时，机床、夹具、刀具和工件构成了一个完整的系统，称之为工艺系统。
引入■例1,利用卧式升降台铳床铳削一平面, 但铳出的平面与底部定位基准平面产生4行度误差，这是由什么原因造成的呢?例2,在车削工件时，出现圆柱度和圆跳动超差；端面的平面度或螺纹的螺距精度超差的现象，这是由什么原因造成的呢？在正常加工条件下，机床的本身精度通常是影响加工工件精度最重要的一个因素。
机床对工件加工精度影响较大的有：导轨导向误差、主轴回转误差和传动链误差。
X —、机床导轨误差导轨导向精度是指机床导轨副的运动件实际运动方向与理想运动方向的符合程度，这两者之间的偏差称为导向误差。
1、直线导轨的导向精度表现形式（1）导轨在水平面内的直线度（弯曲）（2）导轨在垂直面内的直线度（弯曲）（3）前后导轨平行度（扭曲）III（4）导轨与主轴回转轴线的平行度（或垂直度）、导瓠昱回误差对加工精度的影响(1)导轨直线度的影响Ml：车削加工车刀例2：刨削时的加工误差工件工作台床身戦•导轨在水平面内的直线度对于车床和外圆磨床由于刀尖相对于工件回转轴线在加工表面径向方向的变化属敏感方向，故其对零件的形状精度影响很大。
•导轨在垂直面内的直线度垂直面内导轨的直线度误差对车床的影响较小，可以忽略不计。
但对于龙门刨床、龙门铳床及导轨磨床来说，导轨在垂直面内的直线度误差将直接反映到工件上Oq. (3)前后导轨平行度的影响导轨扭曲示意图*例：车床导轨扭曲引起的加工误差Illll Array导轨扭曲引起的加丄误差(4)导轨与主轴回转轴线的平行度的影响当车床导轨和主轴回转轴线在水平面内不平行时, 使工件产生锥度。
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ISO 9004：2000《质量管理体系 业绩改进指南》
● 提供超出ISO 9001标准要求的指南和建议 ● 给出自我评价和持续改进过程示例
ISO 19011：2001《质量和环境管理体系审核指南》
学习本章内容，应学习和掌握综合运用力学、物理学、工程材料等 基础科学知识分析加工误差产生的物理原因，从而找出控制加工误差的 方法。同时还应学习和掌握运用统计学方法对加工误差进行统计分析， 以从加工误差的统计特征，确定出加工误差的变化规律及可能采取的控 制方法。
在影响机械加工精度的诸多误差因素中，机床的几何误差、工艺系 统的受力变形和受热变形占有突出的位置，学习者应理解这些误差因素 是如何影响加工误差的。
质量管理体系 基础和术语 质量管理体系 要求 质量管理体系 业绩改进指南 质量和环境体系审核指南 测量管理体系测量过程和测量设备的要求 质量管理 项目管理质量指南 质量管理 技术状态管理指南 质量管理体系文件指南 质量经济性管理指南 质量管理 培训指南 统计技术应用指南 质量管理原则
小册子
选择和使用指南
计原理和方法，根据被测质量指 标的统计性质，对工艺过程进行 分析和控制。
实际生产中上述两种方法常常 结合起来应用。
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4.1.5 全面质量管理（TQM）
全面质量管理概念
一个组织以质量为中心，以全员参与为基础，通过让顾客满 意和本组织所有成员及社会受益而达到长期成功的管理途径。
全面质量管理基本观点
质量第一 一切为用户服务 质量形成于生产全过程 质量好坏要凭数据说话 预防为主，防检结合 以人为本 动态管理
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1.1.1 制造的永恒性
机械制造技术的发展
机械制造技术两方面含义：
1）用机械来加工零件（或工件） 的技术； 2）制造某种机械的技术。
先进制造技术：将机械、电子、信息、材料、能源和管理等
方面技术，进行交叉、融合和集成，综合应用于产品全生命周期 的制造全过程，包括市场需求、产品设计、工艺设计、加工装配、 检测、销售、使用、维修、报废处理等，以实现优质、敏捷、高 效、低耗、清洁生产，快速响应市场的需求。
制造技术发展的三个重要里程碑： 手工业生产阶段——依靠工匠技艺，体脑结合，设计工艺 一体，生产率低下。
大工业生产阶段——18世纪～20世纪中叶，使用机器，劳 动分工，设计与工艺分开，专业技术发展，机械化与自动化 使生产率大幅度提升。
虚拟现实工业生产阶段——信息技术与制造技术融合，形 成计算机集成制造模式，设计与工艺高度结合，生产率进一 步提升，市场响应能力大大加强。
2008年美国爆发的次贷危机及其 引起的金融海啸，2011年开始的欧债 危机，从另一个角度表明制造业的重 要地位。
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1.1.2 广义制造论
狭义制造与广义制造
狭义制造——传统意义上的制造，由于设计和工艺分家，制造 被定位于制造工艺。它是指生产过程从原材料转变成成品直接起 作用的那部分工作内容，包括毛坯制造、零件加工、产品装配、 检验、包装等具体操作（物质流）。
广义制造——狭义制造的扩展，又称为“大制造”。CIRP（国 际生产工程科学院）定义：制造包括制造企业的产品设计、材料 选择、制造生产、质量保证、管理和营销一系列有内在联系的运 作和活动。
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1.1.2 广义制造论
广义制造形成因素
制造设计一体化
机械制造工程原理第六章
6.3 影响加工精度的因素
（4）内应力对加工精度的影响
1）毛坯制造中产生的内应力
6.3 影响加工精度的因素
（4）内应力对加工精度的影响
2）冷校直带来的内应力
6.3 影响加工精度的因素
（5）提高工艺系统刚度的措施
1）提高机床构件自身刚度 2）提高工件安装时刚度 3）提高加工时刀具刚度
6.3 影响加工精度的因素
范围内的轴虽然大于dmax，但可修复，其概率为0.0062； 范围内的轴小于dmin，不可修复，概率为0.0062。
T 0.2
（4）工艺能力数：C p
6
0.833 0.24
属于三级，工艺能力不够，可能出少量废品。可换一台精度较
高的车床
或增加该车床的刚度，调整主轴误差、导轨误差、安装误差……
y
双峰分布：两次调整下加工的工件或
0
两台机床加工的工件混在一起（图a）
y
a）双峰分布
x
平顶分布：工件瞬时尺寸分布呈正态
，其算术平均值近似成线性变化（如刀具
和砂轮均匀磨损）（图b）
0 y
b）平顶分布
x
偏向分布：如工艺系统存在显著的热变 形，或试切法加工孔时宁小勿大，加工外 圆时宁大勿小（图c）
0
c）偏向分布
x
图4-46 几种非正态分布
6.4 加工误差的分析与控制
6.4.1 分布曲线法
（2）利用分布曲线研究加工精度
1）工艺验证-工艺能力系数
2）误差分析
Cp
T
6
（3）运用分布曲线研究加工精度 ①无法区分变值系统误差与随机误差及其变化趋势。
所存在的问题
②不能在加工过程中对工件加工误差进行监控。 ③以样本估算母体，其准确度取决于样本的大小。
机械制造工艺学
生产任何一种机械产品，都要求在保证质量的前提下， 生产任何一种机械产品，都要求在保证质量的前提下， 做到高效率、低消耗。优质、高产、 做到高效率、低消耗。优质、高产、低消耗是企业发展的必 由之路。 由之路。 优质就是高的产品质量。 优质就是高的产品质量。 高产就是生产效率高。 高产就是生产效率高。 低消耗就是成本低。 低消耗就是成本低。 产品的质量是第一位的，没有质量，高效率、 产品的质量是第一位的，没有质量，高效率、低成本 就失去了意义。 就失去了意义。 产品质量是指用户对产品的满意程度。 产品质量是指用户对产品的满意程度。
利用成形刀具刀刃的几何形状切出工件的形状。这种方法所 能达到的精度，主要取决于刀刃的形状精度和刀具的装夹精 度。
成形铣刀刀刃几何形状铣出 工件表面形状；精度由刀具 形状和装夹决定。 典型：齿轮成形加工
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3)展成法： 3)展成法： 展成法
利用刀具和工件作展成切削运动，刀刃在被加工面上的包络 面形成的成形表面。这种加工方法所能达到的精度，主要取 决于机床展成运动的传动链精度与刀具的制造精度。
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4)自动控制法： 4)自动控制法： 自动控制法
工件达到要求的尺寸时，自动停止加工。又分自动测量和数 字控制两种，前者机床上具有自动测量工件尺寸的装置，在 达到要求时，停止进刀。后者是根据预先编制好的机床数控 程序实现进刀的。
数控机床自动控制原理框图
自动控制法生产率高，加工精度稳定，目前机械加工的发展方向
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（二）获得形状精度的方法
1)轨迹法： 1)轨迹法： 轨迹法
利用切削运动中刀具刀尖的运动轨迹形成被加工表面的形状。 这种加工方法所能达到的精度，主要取决于这种成形运动的 精度。
车刀刀尖1的运动轨迹形 成了工件的表面形状，车 刀运动的精度决定了工件 的形状精度。
机械制造工艺学第二章-2019
2-1概述 产品性能与零件加工质量和产品装配质量有关，而零 件加工质量是保证产品质量的基础，零件加工质量包括机械 加工精度和表面质量。 一、机械加工精度 零件加工表面的尺寸、形状和位置都是通过机械加工 方法获得的，实际加工时获的尺寸、形状和位置不可能的绝 对准确，与理想零件或多或少存在有差异。 1、加工精度： 零件加工后，实际几何参数与理想几何参数的接近程度。 实际值越接近理想值，加工精度越高。 在满足使用性能前提 下，允许实际几何参数与理想参数的偏差就是公差。
充分调动人的积极性，发挥人的创造性。产品质量 不仅要让顾客满意，而且要让本组织每个职工满意。 7）是一种突出质量改进的动态性管理
第二节工艺系统几何精度对加工精度的影响
一、加工原理误差
加工原理误差：是指用近似的成形运动和近似刀具轮 廓而产生的加工误差。
由于一般数控铣床只具有空间直线插补功能，会产 生原理误差。用球头铣刀铣球面时会出现近似运动,数控 插补加工平面曲线也是由折线逼近而成。
测量工具本身不可能做得绝对准确
2）测量部位，目测和估计不准的影响
d4r()2 r2
2
D D2
2
由此可以看出，当Φ一定时，D越大，则测量误差越大
3）测量过程所使用的对比标准、其它测量工具的精 度和数学运算精度的影响。 如果精密量块、三针和弓高弦长规有误差，则影 响测量精度。计算公式如果精度不同，也会影响 测量结果。 d H L2 4H
不同加工方法，不同主轴回转误差所引起的加工误差不同。 1）主轴轴向圆跳动 加工外圆：轴向圆跳动对圆柱面的加工精度没有影响, 加工端面：会使加工的端面与轴线不垂直。如果回转一周，
跳动一次，则加工出的端面近似为螺旋面。 tanθ=A/R
机械加工标准工艺基础精度
机械加工工艺基本--精度
机械零件旳精度
1.理解极限与配合旳术语、定义和有关原则。
理解配合制、公差级别及配合种类。
掌握极限尺寸、偏差、公差旳简朴计算和配合性质旳判断。
1.1基本术语：尺寸、基本尺寸、实际尺寸、极限尺寸、尺寸偏差、上偏差、下偏差、（尺寸）公差、原则公差及级别（20个公差级别，IT01精度最高；IT18最低）、公差带位置（基本偏差，理解孔、轴各28个基本偏差代号）。
1.2配合制：
（1）基孔制、基轴制；配合制选用；会辨别孔、轴基本偏差代号。
（2）理解配合制旳选用措施。
（3）配合类型：间隙、过渡、过盈配合
（4）会根据给定旳孔、轴配合制或尺寸公差带，判断配合类型。
1.3公差与配合旳标注
（1）零件尺寸标注
（2）配合尺寸标注
2.理解形状、位置公差、表面粗糙度旳基本概念。
理解形位公差及公差带。
2.1几何公差概念：
1）形状公差：直线度、平面度、圆度、圆柱度、线轮廓度、面轮廓度。
2）位置公差：位置度、同心度、同轴度。
作用：控制形状、位置、方向误差。
3）方向公差：平行度、垂直度、倾斜度、线轮廓度、面轮廓度。
4）跳动公差：圆跳动、全跳动。
2.2几何公差带：1）几何公差带2）几何公差形状。