工业生产过程总_复习

3）判断工序能力及其等级
工序能力是指某工序能否稳定地加工出合格产品的能力。
把工件尺寸公差T与分散范围6σ的比值称为该工序的工序能力系数 CP，用以判断生产能力。
CP按下式计算： CP =T/6σ
根据工序能力系数CP的大小，共分为五个等级，如表7-2所示。
工序能力系数CP>1时,公差带T大于尺寸分散范围6σ,具备了工序不产 生废品的必要条件,但不是充分条件。 要不出废品，还必须保证调整的正确性，即 x 与LM要重合。只有当 CP大于1，同时T-2‖x - LM‖大于6σ时，才能确保不出废品。 当CP＜1时，尺寸分散范围6σ超出公差带T，此时不论如何调整，必 将产生部分废品。
（1）正常磨损
正常磨损是指随着切削时间增加，磨损逐渐扩 大的磨损。
1）前面磨损
2008-4-28
切削塑性材料时， 如果切削速度和切削厚 度较大，在刀具前刀面 上经常会磨出一个月牙 洼（图例）。
刀具的磨损形态
2008-4-28
2）后面磨损
加工脆性材料或在切削速度 较低、切削厚度较小（hD＜ 0．1mm），由于前刀面上刀屑 间的作用相对较弱，主要发生后 刀面磨损（图例）。
令 z
xx

, 则有：
( z)
1 2

z
0
e

z2 2
dz
Φ(z)为右图中阴影线部分 的面积。对于不同 z值的φ(z)， 可由表查出
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分布曲线与x轴所包围的面积代表了一 批零件的总数。如果尺寸分散范围超出零件 的公差带，则肯定有废品产生，如图所示的 阴影部分。 若尺寸落在Lmin、Lmax范围内，工件的 概率即空白部分的面积就是加工工件的合格 率。
制造技术基础
复习
ZZQ
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培训内容提要
2008-4-28
一、刀具角度 二、切削变形程度的表示方法 三、刀具磨损 四、切削用量 五、机床导轨误差的影响 六、用分布曲线法分析加工质量 七、机械加工工艺过程及其组成 八、装配方法的选择 九、零件的结构工艺性分析 十、定位基准选择 十一、工序尺寸与公差的确定
关键问题在于算术平均值——11.974 不在公差带中心——11.9705 。 算术平均值偏大，公差带上限11.984 仅比算术平均值大2σ，而算术平均 值比公差带下限11.957大3.4σ。 忽略工件尺寸小于公差带下限而造成 的废品。废品率约等于2.28％。 改进措施：将算术平均值移至公差带 中心，即把砂轮向前移动Δ，Δ＝ 0.0035mm。 此时，废品率很小，可 忽略。
ΔR
d
ΔZ
d/2 R
ΔZ
导轨垂直面直线度
垂直平面
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导轨在垂直面内直线度误差
结论：
原始误差引起工件相对于刀具产生相对位移，若 产生在加工表面法向方向（误差敏感方向），对加工 精度有直接影响；产生在加工表面切向方向（误差非 敏感方向） ，可忽略不计。 对平面磨床，龙门刨床 及铣床等，导轨在垂直面内 的直线度误差会引起工件相 对于砂轮（刀具）产生法向 位移，其误差将直接反映到 被加工工件上，造成形状误 差。
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机械加工工艺过程及其组成
机械加工工艺过程是指用机械加工方法（主要是切削加工 方法）逐步改变毛坯的形态（形状、尺寸以及表面质量），使 其成为合格零件所进行的全部过程。它一般由工序、工步、走 刀等不同层次的单元所组成。
1. 工 序
一个或一组工人在一个工作地点，对一个或同时对几个 工件所连续完成的那部分工艺过程叫工序。
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φ角与剪切面面积的关系
变形系数ξ的求法
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2. 变形系数ξ
切屑厚度hch与切削层的厚度hD之比称为厚度变形系数，
用ξh 表示，ξh = ach/ac ； 而切削层长度lc与切屑长度lch之比称为长度变形系数， 用ξl表示，ξl=lc/lch 。 根据体积不变原理, 则 ξa ＝ξl＝ξ。 变形系数越大,切屑越厚越短,切削变形越大。
1－刨刀 2－工件 3－工作台 4－床身导轨
图 龙门刨床导轨垂直面 内直线度误差 2008-4-28
为什么对车床床身导轨在水平面的直线 度要求高于垂直面的直线度要求？而对 平面磨床的床身导轨其要求则相反呢？
① 对于车床，车削外圆时：导轨在水平面内的误 差∆y，引起工件在半径上的误差∆R，且∆R=∆y； 导轨在垂直面内的误差∆z，引起工件在半径上的 误差∆R′，且∆R′≈(∆z)2/2 R′； 可见，导轨在水平面的误差对工件加工精度的影 响比在垂直面的误差影响大得多。 ② 对于平面磨床，导轨在水平面内的误差∆y对工 件的加工误差没有影响；而在垂直面内的误差∆z 直接引起工件在厚度上的误差。因此，平面磨床 床身导轨的垂直面直线度要求高于导轨的水平面 直线度要求。
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量度切削变形的方法有几种？
量度方法有两种： 1.变形系数（简单，直观但结果近似， 从塑性压缩方面分析）。 2.剪切角（或剪应变）（复杂，结果 较精确，从剪切变形考虑）。 两种方法都有片面性，不能全面反映 金属切削过程的物理本质。
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刀具磨损和耐用度
一、刀具磨损的形态
（2）ap保持不变，f 增至3f，如仍保持刀具合理的耐用度， 则vc必须降低32％，此时生产率P3ap≈2P，即生产率提高 至2倍。 由此可见，增大ap比增大f更有利于提高生产率。 （3）切削速度高过一定的临界值时，生产率反而会降低。
2008-4-28
2、选择切削用量的原则
首先选取尽可能大的被吃刀量；其次根据 机床动力和刚性限制条件或加工表面粗糙度的 要求，选取尽可能大的进给量；最后利用切削 用量手册选取或者用公式计算确定切削速度。
金属切削加工的基本概念
1. 切削运动
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各种切削加工的切削运动
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车削时的切削层尺寸
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车刀的构成
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主剖面参考系
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车刀的主要角度
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主剖面参考系与法剖面参考系
1－45°弯头车刀；2－90°外圆车刀；3－外螺纹车刀；4－75°外圆车刀； 2008-4-28 5－成形车刀；6－90°外圆车刀；7－切断刀；8－内圆切槽刀；9－内螺纹 车刀；10－盲孔镗刀；11－通孔镗刀
3）前面和后面同时磨损 4）边界磨损
切削钢料时，常在主切削刃靠近工件 外皮处以及刀尖处的后刀面上，磨出较深 的沟纹，这就是边界磨损（图例）。加工 铸、锻等外皮粗糙的工件，也容易发生边 界磨损。 2008-4-28 一般在以中等切削 用量加工塑性金属材料 时会出现这种形式磨损 （图例）。
切削灰铸铁时，刀具前刀面的温 度和刀具后刀面的温度哪个高？
2008-4-28
Βιβλιοθήκη Baidu
二、被吃刀量、进给量和切削速度的选定
1、被吃刀量的选定
粗加工时，一次走刀尽可能切除全部余量。 半精加工时，被吃刀量取为0.5～2mm。 精加工时，被吃刀量取为0.1～0.4mm
2、进给量的选定
粗加工时，进给量由机床进给机构强度、刀具强度与 刚性、工件的装夹刚度决定。
精加工时，进给量由加工精度和表面粗糙度决定。
切削灰铸铁时，刀具后刀面的温度比 刀具前刀面的温度高。因为灰铸铁是 一种脆性材料，加工时常产生崩碎切 屑，不从刀具前刀面流过，而刀具后 刀面则与工件已加工表面之间有摩擦， 故温度较高。
2008-4-28
切削用量同加工生产率的关系
P＝1 / tm
Lw d w Lw tm 3 nw a p f 10 va p f
当导轨向后凸出时，工件上产生鞍形加工误差； 当导轨向前凸出时，工件上产生鼓形加工误差。
2008-4-28
导轨水平面内直线度
水平面
ΔY
ΔR
D
o
ΔY
导轨在水平面内直线度误差
2008-4-28
（2）导轨在垂直面内直线度误差的影响
床身导轨在垂直面内有直线度误差，会引起刀尖产生切 向位移△Z，造成工件在半径方向产生的误差为： △R≈△Z2/d
式中，dw — 车削前的毛坯直径（mm）； Lw — 工件切削部分长度（mm）； Δ — 加工余量（mm）； nw — 工件转速（r/min）。
2008-4-28
P=A0vfap
（公式）
利用上式，选用一定的切削条件进行计算，可以得到 如下的结果：
（1） f 保持不变，ap增至3ap，如仍保持刀具合理的耐 用度，则vc必须降低15％，此时生产率P3ap≈2.6P，即生 产率提高至2倍。
设：△Z=△Y=0.01mm ，R=50mm ， 则由于法向原始误差而产生的加工误差 △R= △Y =0.01mm, 由于切向原始误差产生的加工误差
△ R ≈△Z2/d =0.000001mm 此值完全可以忽略不计。由于△Z2数值很小，因此该误差对 工件的尺寸精度和形状精度影响甚小。 2008-4-28
2008-4-28
当CP=1，公差带T与尺寸分散范围6σ相等，在各种常值系统误差的影 响下，该工序也将产生部分废品。
4）估算工序加工的合格率及废品率
由分布函数的定义可知，正态分布函数是正态分 布概率密度函数的积分：
1 ( x) 2

x

e
1 x x 2 ( ) 2
dx
φ（x） —— 正态分布曲线上下积分限间包含的面积，它表征了 随机变量x落在区间（－∞，x）上的概率。
机床导轨误差的基本形式
•水平面内的直线度 •垂直面内的直线度 •前后导轨的平行度
（扭曲）
现以卧式车床为例，说明导轨误差是怎样影响工件 的加工精度的。
2008-4-28
（1）导轨在水平面内直线度误差的影响 当导轨在水平面内的直线度误差为△y时,引起工件在 半径方向的误差为： △R=△y
由此可见：床身导轨在水平面内如果有直线度误差，使工件 在纵向截面和横向截面内分别产生形状误差和尺寸误差。
（4）刀具材料的切削性能愈好，切削速度也选得愈高。
（5）精加工时，应尽量避开积屑瘤和鳞刺产生的区域。
（6）断续切削及加工大件、细长件和薄壁工件时，应 适当降低切削速度。 （7）在易发生振动的情况下，切削速度应避开自激振 动的临界速度。
2008-4-28
机床导轨误差
机床导轨是机床中确定某些主要部件相对位置的 基准，也是某些主要部件的运动基准。
几种常用的车刀
2008-4-28
卧式车床的典型加工工序
前角、后角——在主剖面内测量； 主偏角、副偏角——在基面内测量； 刃倾角——在切削平面内测量。
2008-4-28
切削变形程度的表示方法
1. 剪切角φ
剪切角φ ↑ →剪切面 积↓→变形程度↓→切削力↓。
剪切面 pφ与切削速度(主运动)方向之间的夹角称为 剪切角，用φ表示
2008-4-28
2008-4-28
废品率计算
磨一批d＝ 120.043 mm销轴，工件尺寸 呈正态分布，工件的平均尺寸X＝11.974， 均方根偏差σ＝0.005，请分析该工序的 加工质量。如何加以改进。
0.016
XX


XX

1.00
2.00
2.50
3.00

F
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0.3413 0.4772 0.4938 0.4987
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分布曲线法的应用
对于给定的加工方法，服 从正态分布，其分散范围为 ±3σ（6σ）；则: 6σ即为该加工 方法的加工精度。
1）确定给定加工方法的精度
2）判断加工误差的性质
如果实际分布曲线基本符合正态分布，则说明加工过程中无变值系统 误差（或影响很小）； 若公差带中心与尺寸分布中心重合，则加工过程中常值系统误差为零； 否则存在常值系统误差，其大小为‖LM - x‖。 若实际分布曲线不服从正态分布，可根据直方图分析判断变值系统误 差的类型，分析产生误差的原因并采取有效措施加以抑制和消除。 2008-4-28
2008-4-28
生产实际中多采用查表法确定进给量。
3、切削速度的选定
在ap、f 值选定后，根据合理的刀具耐用度或查表 来选定车削速度。（公式） 在生产中选择切削速度的一般原则是： （1）粗车时， ap、f 较大，故选择较低的v；精车 时， ap 、f 均较小，故选择较高的v。 （2）工件材料强度、硬度高时，应选较低的v。 （3）切削合金钢比切削中碳钢切削速度应降低20％～ 30％；切削调质状态的钢比正火、退火状态钢要 降低20％～ 30％；切削有色金属比切削中碳钢的 2008-4-28 切削速度可提高100％～ 300％；