工藝系統(tǒng)剛度及受力變形.ppt

機(jī)械制造工程2-2,霍文國 機(jī)制系 2013.11.18,主 要 內(nèi) 容,1.復(fù)習(xí)（提問） 2.預(yù)備知識（加工精度、切削力） 3.導(dǎo)入（本節(jié)知識在切削中的位置） 4.概述（本節(jié)重點、難點） 5.正文（切削力對加工精度影響） 6.收獲與體會（提高精度的措施） 7.總結(jié)（作業(yè)、預(yù)習(xí)）,臥式車床床身導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)和水平面內(nèi)的直線度誤差對車削軸類零件的加工精度有什么影響？影響程度有何不同？ 主軸部件主要存在哪幾種誤差？主軸的回轉(zhuǎn)誤差主要有那種形式？并以車床主軸為例，分析其對加工精度的影響？ 分析在鏜內(nèi)孔時，造成形狀和位置誤差的原因。,上次課內(nèi)容復(fù)習(xí),5-1 概 述 5-2 加工精度的獲得方法 5-3 工藝系統(tǒng)的幾何精度對加工精度的影響及其控制 5-4 工藝系統(tǒng)的受力變形對加工精度的影響及其控制 5-5 工藝系統(tǒng)的熱變形對加工精度的影響及其控制 5-6 加工誤差的統(tǒng)計分析 5-7 保證和提高加工精度的主要途徑,第五章機(jī)械加工精度,主 要 內(nèi) 容,1.復(fù)習(xí)（提問） 2.預(yù)備知識（加工精度、切削力） 3.導(dǎo)入（本節(jié)知識在切削中的位置） 4.概述（本節(jié)重點、難點） 5.正文（切削力對加工精度影響） 6.收獲與體會（提高精度的措施） 7.總結(jié)（作業(yè)、預(yù)習(xí)）,基本概念,1）機(jī)械加工精度的概念,加工精度是指零件加工后的實際幾何參數(shù)（尺寸、形狀及各表面相互位置等參數(shù)）與理想幾何參數(shù)的符合程度。符合程度越高，加工精度就越高。反之，越低。,表面絕對平面、圓柱面等； 位置絕對平行、垂直、同軸等； 尺寸位于公差帶中心。,機(jī)械加工精度,尺寸精度,形狀精度,位置精度,一般情況下，形狀誤差應(yīng)限制在位置公差之內(nèi)，而位置誤差又應(yīng)限制在尺寸公差之內(nèi)。,2）機(jī)械加工精度的組成,3） 加工誤差與原始誤差,加工誤差是指零件加工后的實際幾何參數(shù)對理想幾何參數(shù)的偏離程度。加工誤差的大小表示了加工精度的高低，加工誤差是加工精度的度量。,由機(jī)床、夾具、刀具和工件組成的機(jī)械加工工藝系統(tǒng)的誤差是工件產(chǎn)生加工誤差的根源。我們把工藝系統(tǒng)的各種誤差稱之為原始誤差。,使工藝系統(tǒng)各組成部分之間的位置關(guān)系或速度關(guān)系偏離了理想狀態(tài)，致使加工后的零件產(chǎn)生了加工誤差。,4）機(jī)械加工誤差組成,4） 切削力,切削實例,例如車削細(xì)長軸時，工件在切削力的作用下會發(fā)生變形，使加工出的軸出現(xiàn)中間粗兩頭細(xì)的情況。,1） 車外圓實例,吃刀抗力Fy （徑向力/背向力 ）的影響,它一般作用在工件剛度較弱的方向上，容易使工件變形，引起振動，影響加工精度。,破壞了刀具、工件間相對位置,2） 工藝系統(tǒng)受力變形現(xiàn)象,通過學(xué)習(xí)切削力對加工精度的影響，掌握工藝剛度和誤差復(fù)映等概念。,本節(jié)重點難點和學(xué)習(xí)方法,6-1 概 述 6-2 加工精度的獲得方法 6-3 工藝系統(tǒng)的幾何精度對加工精度的影響及其控制 6-4 工藝系統(tǒng)的受力變形對加工精度的影響及其控制 6-5 工藝系統(tǒng)的熱變形對加工精度的影響及其控制 6-6 加工誤差的統(tǒng)計分析 6-7 保證和提高加工精度的主要途徑,第六章機(jī)械加工精度,機(jī)械加工中，若想獲得準(zhǔn)確的尺寸、形狀和位置，首先應(yīng)具備準(zhǔn)確的尺寸測量、工件裝夾、刀具調(diào)整及成形運動等條件，這主要通過使用與零件精度相適應(yīng)的機(jī)床、刀具、夾具、量具及工人的正確操作來實現(xiàn)。但具備了上述條件未必就能獲得理想的加工表面，如細(xì)長軸的腰鼓、長孔的孔徑減小等。這說明還有其它一些影響機(jī)械加工精度的因素，如工藝系統(tǒng)的受力變形、熱變形等。,在加工誤差敏感方向上工藝系統(tǒng)所受外力與變形量之比,（6-7）,式中 k工藝系統(tǒng)剛度； Fp吃刀抗力； X 藝系統(tǒng)位移（切削合力作用下的位移）。,1.工藝系統(tǒng)剛度的概念及其計算,物體剛度是一常數(shù)，但工藝系統(tǒng)剛度并非如此。,1.工藝系統(tǒng)剛度的概念及其計算,（6-8）,式中 k 工藝系統(tǒng)剛度； kjc 機(jī)床剛度； kjj 夾具剛度； kd 刀具剛度； kg 工件剛度。,工藝系統(tǒng)受力變形等于工藝系統(tǒng)各組成部分受力變形之迭加。由此可導(dǎo)出工藝系統(tǒng)剛度與工藝系統(tǒng)各組成部分剛度之間的關(guān)系：,（1）在車床頂尖間車削粗而短的光軸,工藝系統(tǒng)受力變形對加工精度的影響,2.工藝系統(tǒng)剛度對加工精度的影響,切削力作用點位置變化引起的工件形狀誤差,機(jī)床的變形,yx=ytj+x=ytj+(ywz-ytj)x/L 式中 yx切削點處工件軸線的位移； ytj機(jī)床主軸箱的受力變形； ywz尾座的受力變形； ydj刀架的受力變形； L工件的長度。,機(jī)床的變形（單一因素）,工件加工后成鞍形（圖6-22）,圖6-22 機(jī)床受力變形引起的加工誤差,（6-10）, 工件變形引起的加工誤差,式中 Xg 工件變形； E 工件材料彈性模量； J 工件截面慣性矩； Fp，L，Z 含義同前。,由于工件變形，使工件加工后成鼓形（圖6-23）,圖6-23 工件受力變形引起的加工誤差,（6-11）, 機(jī)床變形和工件變形共同引起的加工誤差,工藝系統(tǒng)剛度,（6-12）,式中 g 工件圓度誤差； m 毛坯圓度誤差； k 工藝系統(tǒng)剛度； 誤差復(fù)映系數(shù)。,（6-13）,以橢圓截面車削為例說明（圖6-26）,由于工藝系統(tǒng)受力變形，使毛坯誤差部分反映到工件上，此種現(xiàn)象稱為“誤差復(fù)映”,誤差復(fù)映,2.切削力大小變化引起的加工誤差誤差復(fù)映規(guī)律,工藝系統(tǒng)受力變形對加工精度的影響,在切削加工中，由于工件加工余量或材料硬度不均勻，會引起切削力大小的變化，從而使工藝系統(tǒng)受力變形不一致而產(chǎn)生加工誤差。 誤差復(fù)映規(guī)律：當(dāng)毛坯有形狀誤差或位置誤差時，加工后工件仍會有同類的加工誤差。但每次走刀后工誤差將逐步減少。,下圖為車削有橢圓形圓度誤差的短圓柱毛坯外圓,切削分力Fp可表示為：,車削時xFc=1，在一次走刀中f不變，故：,車削前圓度誤差：,車削后圓度誤差：,誤差復(fù)映系數(shù),第一次走刀：,第n次走刀：,則：,可見：n，則：；kxt，則：,1、增加走刀次數(shù)可大大減小工件的復(fù)映誤差 2、當(dāng)工件毛坯有形狀誤差（如圓度、圓柱度、直線度等）或者相互位置誤差（如偏心、徑向跳動等）時，加工后仍然會有同類的加工誤差出現(xiàn)。在成批大量生產(chǎn)中用調(diào)整法加工一批工件時，如毛坯尺寸不一，則加工后，這批工件仍有尺寸不一的誤差,5.1.3結(jié) 論,分析示例1,分析示例1,在外圓磨床上磨削薄壁套筒，工件安裝在夾具上，當(dāng)磨削外圓至圖紙要求的尺寸（合格），卸下工件后發(fā)現(xiàn)工件外圓呈鞍形，試分析造成此項誤差的原因。,分析示例2,試設(shè)計該超細(xì)長變絲徑簧絲加工工藝,思考題： 2-4、2-8、2-11、2-12、2-14 補5-3 工藝系統(tǒng)剛度曲線有什么特點？ 作 業(yè)： 2-10,The End,