力效应、热变形的影响及表面质量解析PPT教学课件

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模具加工精度
工艺系统的力效应对加 工精度的影响
工件内应力对加工 精度的影响
工件的内应力是指无外载荷作用的情况下，工件内部存在的应力。
1．内应力的产生 （1）毛坯制造过程中产生的内应力 （2） 冷校直产生的内应力 （3）切削加工引起的内应力
2．减小或消除内应力的措施 （1）合理设计工件的结构 （2）采用时效处理
机械加工时，需要以测量结果作为依据来控制加工过程或对工艺 系统进行调整。由于测量工具自身不可避免地存在误差，此外， 测量过程中由于测量方法、环境条件、测量操作人员的经验等原 因也会使测量结果产生误差。所以，测量误差是测量工具自身误 差和测量过程中产生的误差之和。
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模具加工精度
模具加工精度
工艺系统的力效应对加 工精度的影响
在加工过程中，工艺系统的组成环节在切
削力、传动力、惯性力、重力等的作用下，可 能产生弹性变形，某些接触面上还可能产生塑 性变形。由于系统中某些配合零件间存在着间 隙，在力的作用下配合零件也可能产生消除间 隙的位移。由于变形和位移的影响，已经调整 好的刀具和工件的相对位置将发生改变，从而 导致加工误差。
导致加工误差产生。
3.减小机床热变形引起的加工误差，可采取以下措施。 （1）减小热量的产生 （2）充分冷却 （3）在机床达到热平衡后再进行加工 （4）恒温控制 （5）改善机床的结构
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模具加工精度
工艺系统受热变形对加 工精度的影响
刀具的热变形
由于刀具体积小、热容小，热量都集中于刀具的切削部分，故刀
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模具加工精度
工艺系统受热变形对加 工精度的影响
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工件的热变形
由于加工的精度要求不同，工件热变形对加工精度的影响有时可 以忽略，有时则不能忽略。
车削外圆柱面时，随着切削时间的增加，工件的温度逐渐升高，
工件直径也逐渐增大，在达到热平衡状态时直径的增大量为最大。 因其增大量均在加工过程中被切除，因此工件冷却后将出现靠尾 座一端直径大，主轴箱一端直径小的锥度。
工件受热后还会产生轴向伸长，若在顶尖间进行车削加工，由于轴
向伸长受两顶尖的阻碍，造成轴向压力，对长径比较大的细长工 件，当温升足够大时，工件将产生纵向弯曲，使被加工表面产生 鼓形误差。 在螺纹加工中工件的热伸长使螺纹产生螺距累积误差。
在平面磨床上磨削较薄的平板状工件
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模具加工精度
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模具加工精度
工艺系统的力效应对加 工精度的影响
工艺系统的刚度
工艺系统的弹性变形、塑性变形和配合间隙消除所引起的
位移量的总和称为工艺系统的总位移。它的大小决定于外力 的大小，也决定于工艺系统抵抗变形的能力，这种能力称为 系统的刚度。
刚度用系统上的作用力与在力作用方向上所引起的位移之 比来表示。
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模具加工精度
工其它误差对加工精度 的影响
调整误差
调整误差是指工艺系统在加工时未调整到理想位置而产生的误差。 例如采用调整法加工时，刀具相对于工件未调整到正确位置，必 然会产生加工误差，降低工件的加工精度。
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模具加工精度
工其它误差对加工精度 的影响
测量误差
（3）将薄壁圆环夹持在三爪自定心卡盘内进行镗孔加工，孔产 生形状误差。
2．刀具受力变形对加工精度的影响
在镗床上由镗杆沿轴向进给进行镗孔时，使工件产生“喇叭口”
3．机床受力变形对加工精度的影响 机床的刚度是机床性能的一项重要指标，是影响机械加工精度 的重要因素。目前多数情况都是用实验来测定机床各部件的刚度。
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模具加工精度
工艺系统的力效应对加 工精度的影响
工艺系统刚度对加 工精度的影响
1．工件受力变形对加工精度的影响
(1)如图对于一端悬伸，一端夹持在卡盘中的光滑圆轴，工件 相当于一端固定的悬臂梁。车后产生锥形误差的圆度误差。
(2)如图用两顶尖支承车削细长轴时，工件产生腰鼓形的圆度 误差。
机械加工的表面质量
表面质量的含义
1．表面的微观几何形状误差即表面粗糙度
2．表面波度 3．表面层的物理力学性能
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机械加工的表面质量
表面质量对零件 使用性能的影响
1．表面粗糙度的影响 (1)表面粗糙度影响零件的耐磨性，当Ra＝0.63～0.32μm时，零
件的初期磨损量最小。
(2)表面粗糙度影响零件的配合性质 (3)表面粗糙度影响零件的疲劳强度 (4)表面粗糙度影响零件的抗腐蚀性能 2．表面冷作硬化的影响 机械加工过程中都会产生不同程度的冷作硬化现象，使零件表面 层硬度增加，脆性增大，抗冲击的能力下降。 3．表面残余应力的影响 加工过程中所产生的表面残余应力，有拉应力和压应力之分。拉
工其它误差对加工精度 的影响
原理误差
1.由于采用了近似的成形运动或近似的刀具刃口轮廓而引起的加工 误差，称为原理误差。
2.例如车螺纹 ，如果联系车床主轴和丝杠的传动挂轮是采用具有近 似传动比的挂轮。
3.例如齿轮铣刀的设计。
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模具加工精度
工其它误差对加工精度 的影响
装夹误差
定位误差与夹紧误差之和称为装夹误差。定位误差包含定位基准 与设计基准不重合引起的基准不重合误差和基准位移误差。
1）自然时效 2）人工时效
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模具加工精度
工艺系统受热变形对加 工精度的影响
机床的热变形
1.引起热变形的根源是工艺系统在加工过程中出现的各种热源：
切削热 、摩擦热 、由动力热源和周围环境传来的热量。
2.机床工作时，轴承、齿轮、丝杠和螺母、离合器、导轨、电 动机及其它机床电器、液压部件等产生的热量。使之产生热变形 ，
具仍有相当程度的温升，其热变形也比较显著。
在车削长度较大的工件时，进给路程长，在开始阶段切屑与刀具 的温差较大，所以传入刀具的热量较多，刀具温度变化较大，产 生的热伸长也大，这样就会使车出的外圆直径愈来愈小，造成形 状误差。但是由于刀具的热容小，很快就能达到热平衡，使刀具 的热变形量保持不变。在某些情况下刀具的热变形还能与刀具的 磨损相互补偿，故在一般情况下对加工精度的影响并不严重。 为减小刀具热变形对加工精度的影响，其主要措施是加切削液。