《工藝系統(tǒng)剛度》PPT課件

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1、1 機(jī) 械 制 造 工 藝 過 程 第 六 講 2 1 剛 度 的 概 念 、 工 藝 系 統(tǒng) 剛 度 的 計(jì) 算2 工 藝 系 統(tǒng) 剛 度 對(duì) 加 工 精 度 的 影 響 （ 1） 切 削 力 作 用 點(diǎn) 位 置 （ 機(jī) 床 的 變 形 、 工 件 的 變 形 ） （ 2） 切 削 力 大 小 （ 3） 夾 緊 力 和 重 力 （ 4） 傳 動(dòng) 力 和 慣 性 力3 機(jī) 床 部 件 剛 度4 相 關(guān) 措 施5 工 件 殘 余 應(yīng) 力 本 次 課 程 目 標(biāo) 3n 切 削 加 工 時(shí) ， 工 藝 系 統(tǒng) 在 切 削 力 、 加 緊 力 以 及 重 力 等 的 作用 下 ， 將 產(chǎn) 生 相 應(yīng)

2、的 變 形 ， 使 刀 具 和 工 件 在 靜 態(tài) 下 調(diào) 整 好的 相 互 位 置 ， 以 及 切 削 成 形 運(yùn) 動(dòng) 所 需 要 的 正 確 幾 何 關(guān) 系 發(fā)生 變 化 ， 而 造 成 加 工 誤 差 。n 例 如 車 削 細(xì) 長 軸 時(shí) ， 工 件 在 切 削 力 的 作 用 下 會(huì) 發(fā) 生 變 形 ，使 加 工 出 的 軸 出 現(xiàn) 中 間 粗 兩 頭 細(xì) 的 情 況 。剛 度 的 概 念 4 剛 度 的 概 念 n 在 內(nèi) 圓 磨 床 上 以 橫 向 切 入 法 磨 孔 時(shí) ， 由 于 內(nèi) 圓 磨 頭 主 軸 彎 曲變 形 ， 磨 出 的 孔 會(huì) 出 現(xiàn) 圓 柱 度 誤 差 。 （

3、一 ） 工 藝 系 統(tǒng) 的 靜 剛 度 作 用 的 綜 合 結(jié) 果 同 時(shí)、作 用 的 結(jié) 果 ， 而 是不 只 是 ，方 向 產(chǎn) 生 的 相 對(duì) 位 移注 意 ： 工 件 和 刀 具 在定 義 ： zyxy y FFFF yyyFk 5 剛 度 的 概 念 6 工 藝 系 統(tǒng) 剛 度 的 計(jì) 算 gdjjjc gygdydjjyjjjcyjc gdjjjc kkkkk yFkyFkyFkyFk yyyyy 11111 , 代 入 上 式 得 ：各 部 分 剛 度 ： 7（ 一 ） 切 削 力 作 用 點(diǎn) 位 置 變 化 引 起 工 件 的 形 狀 誤 差 1、 機(jī) 床 的 變 形 （ 在 兩

4、 頂 尖 間 車 削 短 而 粗 的 光 軸 ） 圖 ： 工 藝 系 統(tǒng) 剛 度 對(duì) 加 工 精 度 的 影 響 )(k1K1K1 yLx)( y y kFy KF kFy KF kFy )( dj2wz2tj djjc jc djydj wzywzBwz tjytjAtj xyLxL xLF yyy yy yyFK FK LxLxFFK L xLLxLFFK jcy tjwztj djxtj djxyydj yBwz yAtj ） （系 統(tǒng)刀 架尾 座頭 架 變 形受 力剛 度 工 藝 系 統(tǒng) 剛 度 對(duì) 加 工 精 度 的 影 響 9 粗 、 中 間 細(xì) 的 鞍 形 。加 工 出 來 的

5、工 件 呈 兩 端時(shí) ， 機(jī) 床 變 形 最 小 ：當(dāng) 時(shí) ，當(dāng) 時(shí) ，當(dāng) 時(shí) ，當(dāng) 的 。工 藝 系 統(tǒng) 的 變 形 是 變 化 點(diǎn) 位 置 的 變 化 ，結(jié) 論 ： 隨 著 切 削 力 作 用 djtjwzyjc wztj wz djwztjyjc djwzyjc djtjyjc kkkFyy LKK Kx kkkFyLx ykkFyLx kkFyx 11 14 1412/ 11 110 min max 工 藝 系 統(tǒng) 剛 度 對(duì) 加 工 精 度 的 影 響 例 題 分 析10 在 車 床 的 兩 頂 尖 間 加 工 短 而 粗 的 光 軸 外 圓 時(shí) （ 工 件 的 剛 度 相對(duì) 于 機(jī)

6、 床 剛 度 大 得 多 ） ， 若 已 知Fy=100N,Ktj=100000N/mm,Kwz=50000N/mm,試 求 由 于 機(jī) 床 剛度 不 均 勻 引 起 的 加 工 表 面 的 形 狀 誤 差 為 多 少 ？ 22min 2 22 22232313 ;3100005000500011 ;00 ;22 ; tjywzydjyjc jc tjwztj tjwzjc tjywzyjcjc tjywzydjyjc KFKFKFy yLx LLKKK Lx K xLKxy LK xLFLK xFyy L xLKFLxKFKFy）（ ， ， 取 得 最 小 值 ：時(shí) ，所 以 ：解 得 ：

7、， 則令 的 極 值 ：求解 ： 機(jī) 床 的 變 形 ： 11 參 考 答 案 mm KFKFKFKFKF yyD KFKFy y tjywzydjywzydjy jcjc wzydjyjc jc0266.0 94100001009850001002 32312 2 ; 22(min)(max)(max)加 工 后 ， 軸 的 形 狀 誤 差 最 大 。在 尾 座 處 ， 剛 度 最 小 ， 12參 考 答 案 工 件 的 變 形 （ 車 削 細(xì) 長 軸 ） 13 圖 ： L xxLEIFy yg 22)(3 不 考 慮 機(jī) 床 和 刀 具 的 變 形 ， 由 材 料 力 學(xué)公 式 計(jì) 算 工

8、 件 在 切 削 點(diǎn) 的 變 形 量 ； 鼓 形 。因 此 ， 加 工 后 的 工 件 呈。 形 最 大 ：時(shí) ， 工 件 剛 度 最 小 ， 變當(dāng) 時(shí) ，或當(dāng) EILFy Lx yLxx y g482/ ;00 3max L xxLEIFy yg 22)(3 14 工 件 的 變 形 （ 車 削 細(xì) 長 軸 ） 工 藝 系 統(tǒng) 的 總 變 形 EILxxLKLxKLxLK yy FK EILxxLKLxkLxLkF yyy djwzij gk y djwztjy gjc 3 )(111 3111 2222 2222 工 藝 系 統(tǒng) 的 剛 度 ： 15 工 藝 系 統(tǒng) 的 總 變 形16 切

9、 削 力 大 小 變 化 引 起 的 加 工 誤 差 17 指 數(shù) 。、 工 件 材 料 硬 度 ； 進(jìn) 給 量 ； 背 吃 刀 量 ； 切 削 條 件 有 關(guān) 的 參 數(shù) ； 與 刀 具 幾 何 參 數(shù) 及式 中 ：由 切 削 原 理 可 知 ： ）（則 工 件 的 圓 度 誤 差如 果 工 藝 系 統(tǒng) 的 剛 度 為 映 ” 。這 種 現(xiàn) 象 叫 做 “ 誤 差 復(fù) 應(yīng) 的 圓 度 誤 差 ，的 變 化 而 使 工 件 產(chǎn) 生 相由 于 工 藝 系 統(tǒng) 受 力 變 形誤 差 復(fù) 映 ： yyyy yFyFyFyFFFpF nyxpFy yynyxHBfC HBfaCF FFkyyg k )

10、( 213 1 , 2121 18 誤 差 復(fù) 映 稱 為 誤 差 復(fù) 映 系 數(shù) 。式 中 ： ） 得 ：代 入 式 （ ，因 此 ： ， 于 是 切 削 分 力 可 些 成在 車 削 加 工 中 ， 為 常 數(shù) 。量 一 定 的 情 況 下 ， 刀 具 、 切 削 條 件 和 進(jìn) 給在 工 件 材 料 硬 度 均 勻 ， )223( )( 213 F F F 1)( 21 2y21y1 ykC kCaakC CaCa Cax CHBfC mmppg pp pF nyF y yFyFy 19 誤 差 復(fù) 映 降 低度 ， 但 也 意 味 著 生 產(chǎn) 率多 次 走 刀 可 提 高 加 工 精

11、遠(yuǎn) 小 于則 總 的 誤 差 復(fù) 映 系 數(shù)時(shí) 的 誤 差 復(fù) 映 系 數(shù) ， 則 走 刀、 第 三 次分 別 為 第 一 次 、 第 二 次、設(shè) 小 工 件 的 復(fù) 映 誤 差 。增 加 走 刀 次 數(shù) 可 大 大 減 提 高 效 率 。通 過 增 大減 小增 大 減 小 。減 小減 小 減 小 。都 能 是或 增 大減 小 工 后 所 減 小 的 程 度定 量 反 映 毛 坯 誤 差 經(jīng) 加 ， 總 )1.( ,. , , .)3)2)1 )( 10 321 3322 11321 mgmg mgg mgmg fk Cf kCkC 20誤 差 復(fù) 映 夾 緊 力 和 重 力 引 起 的 加

12、工 誤 差 21 22 夾 緊 力 和 重 力 引 起 的 加 工 誤 差 23 夾 緊 力 和 重 力 引 起 的 加 工 誤 差 24 夾 緊 力 和 重 力 引 起 的 加 工 誤 差 25 夾 緊 力 和 重 力 引 起 的 加 工 誤 差 傳 動(dòng) 力 和 慣 性 力 對(duì) 加 工 精 度 的 影 響1 傳 動(dòng) 力 影 響 （ 見 下 頁 圖 ） 整 個(gè) 工 件 在 空 間 作 圓 錐 運(yùn) 動(dòng) ： 固 定 的 后 頂尖 為 其 錐 角 頂 點(diǎn) ， 前 頂 尖 帶 著 工 件 在 工 件 畫 出一 個(gè) 圓 。 和 主 軸 圓 錐 擺 動(dòng) 一 樣 ， 正 圓 柱 ， 并 不 產(chǎn) 生加 工 誤

13、 差 。26 27 傳 動(dòng) 力 和 慣 性 力 對(duì) 加 工 精 度 的 影 響282 慣 性 力 的 影 響 高 速 切 削 不 平 衡 的 高 速 旋 轉(zhuǎn) 構(gòu) 件 離 心 力 存 在 軸 線 作 圓 錐 擺 動(dòng) 理 論 上 無 圓 柱 誤 差 ， 但 是 ， 離 心 力 大 于 切 削 力 軸 徑 和 軸 套 內(nèi) 孔 的 接 觸 點(diǎn)不 停 變 化 軸 套 孔 圓 度 誤 差 傳 給 工 件 的 回 轉(zhuǎn) 軸 心 。 周 期 性 的 慣 性 力 還 常 常 引 起 工 藝 系 統(tǒng) 的 強(qiáng) 迫 振 動(dòng) 。 解 決 辦 法 ： 對(duì) 重 平 衡 （ 一 ） 機(jī) 床 靜 剛 度 的 測(cè) 定 圖 ： 車

14、床 刀 架 的 靜 剛 度 特 性 曲 線 、 靜 態(tài) 測(cè) 定 法 2、 工 作 狀 態(tài) 測(cè) 定 法29 機(jī) 床 部 件 剛 度 30 圖 ： 機(jī) 床 部 件 剛 度 1 變 形 與 作 用 力 不 是 線 性 關(guān) 系 ； 刀 架 變 形 不 純 粹 是 彈 性 變 形2 加 載 與 御 載 曲 線 不 重 合 ； 有 能 量 損 失 ， 克 服 摩 擦 和 接 觸 變 形 所 作 的 功3 御 載 后 曲 線 不 回 到 原 點(diǎn) ； 有 殘 留 變 形4 部 件 的 實(shí) 際 剛 度 遠(yuǎn) 比 按 實(shí) 體 所 估 算 的 小 。31 機(jī) 床 部 件 的 剛 度 曲 線 特 點(diǎn) 工 作 狀 態(tài) 測(cè)

15、 定 法32 33 )11(2121 ,111 111 111 411411 111 , , 212 31 3 21 332211 3231 323132221 222121211 12111 xtxtxtdj djxtwzdjxttj djwzxt wzdjtjxt djtjxt xtxtxt kkkk kkkkkk kkk kkkk kkk CkCkCk HH hhHH hhHH hh ，解 得 ：解 方 程 組 ： ：三 處 系 統(tǒng) 的 剛 度 分 別 為 差 復(fù) 映 系 數(shù)左 、 中 、 右 臺(tái) 階 處 的 誤依 據(jù) ： 誤 差 復(fù) 映 規(guī) 律 不 足 ：1 無 完 整 的 剛 度 特

16、 性 曲線2 材 料 的 不 均 勻 等 帶 來的 切 削 力 變 化 ， 切 削 過程 中 的 其 他 隨 機(jī) 性 因素 ， 都 會(huì) 給 測(cè) 定 的 剛 度值 帶 來 誤 差 。 1、 連 接 表 面 間 的 接 觸 變 形 、 薄 弱 零 件 本 身 的 變 形 、 摩 擦 力 的 影 響 、 接 合 面 的 間 隙34 影 響 部 件 剛 度 的 主 要 因 素 35 低 的 原 因 。比 同 尺 寸 實(shí) 體 的 剛 度 要不 呈 直 線 ， 以 及 剛 度 遠(yuǎn) 是 部 件 剛 度 曲 線， 局 部 塑 性 變 形 ） 以 上變 形 （ 表 面 層 彈 性 變 形 ， 并 產(chǎn) 生 接 觸

17、將 產(chǎn) 生 較 大 的 接 觸 應(yīng) 力外 力 作 用 時(shí) ， 在 接 觸 點(diǎn)部 分 的 一 些 凸 峰 。接 觸 狀 態(tài) 的 ， 只 是 這 一 且 真 正 處 于接 觸 面 積 的 一 部 分 ， 并實(shí) 際 接 觸 面 積 只 是 理 論 表 面 粗 糙 度 。幾 何 形 狀 誤 差 和 微 觀 的零 件 表 面 間 存 在 ： 宏 觀連 接 表 面 間 的 接 觸 變 形 1 影 響 部 件 剛 度 的 主 要 因 素 等 因 素 的 影 響 。以 及 表 面 幾 何 形 狀 誤 差 紋 理 方 向 ，度 、 表 面 粗 糙 度 、 表 面并 受 接 觸 表 面 材 料 、 硬 加 而 增

18、 大 ，剛 度 將 隨 法 向 載 荷 的 增結(jié) 論 ： 連 接 表 面 的 接 觸代 入 上 式 得 為 系 數(shù) ）、（名 義 壓 強(qiáng) 有 如 下 關(guān) 系 ：接 觸 變 形 與 接 觸 表 面 的 之 比 。與 接 觸 變 形 增 量增 量接 觸 剛 度 ： 名 義 壓 強(qiáng) 的 連 接 表 面 間 的 接 觸 變 形 cmpk cmcpy ddk dd mjm ypj yp )1( : 1 36 影 響 部 件 剛 度 的 主 要 因 素 37 、 薄 弱 零 件 本 身 的 變 形 影 響 部 件 剛 度 的 主 要 因 素 38 、 摩 擦 力 的 影 響 機(jī) 床 部 件 受 力 變 形

19、 零 件 間 連 接 表 面 發(fā) 生錯(cuò) 動(dòng) 加 載 時(shí) 摩 擦 力 阻 礙 變 形 的 發(fā) 生 御 載時(shí) 摩 擦 力 阻 礙 變 形 的 恢 復(fù) 造 成 加 載 御 載 剛 度曲 線 不 重 合 。 影 響 部 件 剛 度 的 主 要 因 素 39 、 接 合 面 的 間 隙 部 件 中 各 零 件 間 如 果 有 間 隙 受 到 較 小 的 力 （ 克 服 摩擦 力 ） 就 會(huì) 使 零 件 相 互 錯(cuò) 動(dòng) 表 現(xiàn) 為 剛 度 很 低 。 間 隙 消 除 后 相 應(yīng) 表 面 接 觸 開 始 有 接 觸 變 形 和 彈性 變 形 表 現(xiàn) 為 剛 度 很 大 。 單 項(xiàng) 載 荷 ， 第 一 次 加

20、 載 消 除 間 隙 后 對(duì) 加 工 精 度 的 影 響 較 小 ； 動(dòng) 作 載 荷 不 斷 改 變 方 向 （ 鏜 、 銑 ） ， 間 隙 的 影 響 大 。影 響 部 件 剛 度 的 主 要 因 素 減 小 工 藝 系 統(tǒng) 受 力 變 形 的 措 施（ 一 ） 提 高 工 藝 系 統(tǒng) 的 剛 度（ 二 ） 減 小 載 荷 及 其 變 化 40 減 小 工 藝 系 統(tǒng) 受 力 變 形 的 措 施41（ 一 ） 提 高 工 藝 系 統(tǒng) 的 剛 度 1 合 理 的 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) 2 提 高 連 接 表 面 的 接 觸 剛 度 （ 1） 提 高 機(jī) 床 部 件 中 零 件 間 接 合 表 面 的

21、 質(zhì) 量 （ 2） 給 機(jī) 床 部 件 以 預(yù) 加 載 荷 （ 3） 提 高 工 件 定 位 基 準(zhǔn) 面 的 精 度 和 減 小 表 面 粗 糙 度 值 3 采 用 合 理 的 裝 夾 和 加 工 方 式 42 減 小 工 藝 系 統(tǒng) 受 力 變 形 的 措 施（ 二 ） 減 小 載 荷 及 其 變 化 合 理 選 擇 刀 具 幾 何 參 數(shù) 、 切 削 用 量 以 減 小 切削 力 ， 減 少 受 力 變 形 。 毛 坯 分 組 ， 一 次 調(diào) 整 中 加 工 的 毛 坯 余 量 比 較均 勻 ， 較 小 切 削 力 的 變 化 ， 減 小 復(fù) 映 誤 差 。43 殘 余 應(yīng) 力 也 稱 內(nèi)

22、 應(yīng) 力 ， 是 指 在 沒 有 外 力 作 用 下 或 除 去 外 力 后工 件 內(nèi) 存 留 的 應(yīng) 力 。 具 有 殘 余 應(yīng) 力 的 零 件 處 于 一 種 不 穩(wěn) 定 的 狀 態(tài) 。 它 內(nèi) 部 的 組 織有 強(qiáng) 烈 的 傾 向 要 恢 復(fù) 到 一 個(gè) 穩(wěn) 定 的 沒 有 應(yīng) 力 的 狀 態(tài) 。 即 使 在 常 溫 下 ， 零 件 也 會(huì) 不 斷 地 緩 慢 地 進(jìn) 行 這 種 變 化 ， 直 到殘 余 應(yīng) 力 完 全 松 弛 為 止 。 在 這 一 過 程 中 ， 零 件 將 會(huì) 翹 曲 變 形 ， 原有 的 加 工 精 度 會(huì) 逐 漸 喪 失 。 殘 余 應(yīng) 力 是 由 于 金 屬

23、 內(nèi) 部 相 鄰 組 織 發(fā) 生 不 均 勻 的 體 積 變 化而 產(chǎn) 生 的 ， 促 成 這 種 變 化 的 主 要 因 素 來 自 冷 、 熱 加 工 。44 工 件 殘 余 應(yīng) 力 引 起 的 變 形 （ 一 ） 毛 坯 制 造 和 熱 處 理 過 程 產(chǎn) 生 的 殘 余 應(yīng) 力 。 （ 二 ） 冷 校 直 帶 來 的 殘 余 應(yīng) 力 。 （ 三 ） 切 削 加 工 帶 來 的 殘 余 應(yīng) 力 45 工 件 殘 余 應(yīng) 力 引 起 的 變 形 （ 一 ） 毛 坯 制 造 和 熱 處 理 過 程 產(chǎn) 生 的 殘 余 應(yīng) 力 。 在 鑄 、 鍛 、 焊 、 熱 處 理 等 加 工 過 程 中

24、 ， 由 于 各 部 分 冷 熱 收縮 不 均 勻 以 及 金 相 組 織 轉(zhuǎn) 變 的 體 積 變 化 ， 是 毛 坯 內(nèi) 部 產(chǎn) 生 了 相當(dāng) 大 的 殘 余 應(yīng) 力 ， 毛 坯 的 結(jié) 構(gòu) 愈 復(fù) 雜 ， 各 部 分 的 厚 度 愈 不 均 勻 ，散 熱 的 條 件 相 差 愈 大 ， 則 在 毛 坯 內(nèi) 部 產(chǎn) 生 的 殘 余 應(yīng) 力 也 愈 大 。 具 有 殘 余 應(yīng) 力 的 毛 坯 由 于 殘 余 應(yīng) 力 暫 時(shí) 處 于 相 對(duì) 平 衡 的 狀態(tài) ， 在 短 時(shí) 間 內(nèi) 還 看 不 出 什 么 變 化 。 當(dāng) 加 工 時(shí) 某 些 表 面 被 切 去一 層 金 屬 后 ， 就 打 破

25、了 這 種 平 衡 ， 殘 余 應(yīng) 力 將 重 新 分 布 ， 零 件就 明 顯 地 出 現(xiàn) 了 變 形 。46 工 件 殘 余 應(yīng) 力 引 起 的 變 形 47 工 件 殘 余 應(yīng) 力 引 起 的 變 形 48 工 件 殘 余 應(yīng) 力 引 起 的 變 形 （ 二 ） 冷 校 直 帶 來 的 殘 余 應(yīng) 力 。 彎 曲 的 工 件 （ 原 來 無 殘 余 應(yīng) 力 ） 要 校 直 ， 必 須 使 工 件 產(chǎn) 生反 向 彎 曲 ， 并 使 工 件 產(chǎn) 生 一 定 的 塑 性 變 形 。 當(dāng) 工 件 外 層 應(yīng) 力 超 過 屈 服 強(qiáng) 度 ， 其 內(nèi) 層 應(yīng) 力 還 未 超 過 彈性 極 限 。 去

26、 除 外 力 后 ， 由 于 下 部 外 層 已 產(chǎn) 生 拉 伸 的 塑 性 變 形 ， 故里 層 的 彈 性 恢 復(fù) 受 到 阻 礙 。 結(jié) 果 上 部 外 層 產(chǎn) 生 殘 余 拉 應(yīng) 力 ， 上部 里 層 產(chǎn) 生 殘 余 壓 應(yīng) 力 ； 下 部 外 層 產(chǎn) 生 殘 余 壓 應(yīng) 力 ， 下 部 里 層產(chǎn) 生 殘 余 拉 應(yīng) 力 。 冷 校 直 后 雖 然 彎 曲 減 小 了 ， 但 內(nèi) 部 組 織 處 于 不 穩(wěn) 定 狀 態(tài) 。 工 件 殘 余 應(yīng) 力 引 起 的 變 形 六 、 工 件 殘 余 應(yīng) 力 引 起 的 變 形(續(xù) )（ 二 ） 冷 校 直 帶 來 的 殘 余 應(yīng) 力 50 工

27、件 殘 余 應(yīng) 力 引 起 的 變 形 51（ 三 ） 切 削 加 工 帶 來 的 殘 余 應(yīng) 力 切 削 過 程 中 產(chǎn) 生 的 力 和 熱 ， 被 加 工 工 件 表 面 層 產(chǎn)生 殘 余 應(yīng) 力 。工 件 殘 余 應(yīng) 力 引 起 的 變 形 52減 少 殘 余 應(yīng) 力 可 采 取 的 措 施 ： 1） 增 加 消 除 內(nèi) 應(yīng) 力 的 熱 處 理 工 序 如 ： 對(duì) 焊 接 、 鍛 、 鑄 件 進(jìn) 行 退 火 或 回 火 ； 零 件 淬 火 后 進(jìn) 行 回火 ； 對(duì) 精 度 高 的 零 件 如 床 身 、 絲 杠 、 箱 體 等 進(jìn) 行 實(shí) 效 處 理 。 2） 合 理 安 排 工 藝 過

28、 程 如 ： 粗 、 精 加 工 分 開 在 不 同 的 工 序 中 進(jìn) 行 。 3） 改 善 零 件 結(jié) 構(gòu) ， 提 高 零 件 的 鋼 性 ， 使 壁 厚 均 勻 等 。 工 件 殘 余 應(yīng) 力 引 起 的 變 形 為 什 么 機(jī) 床 部 件 的 加 載 和 卸 載 過 程 的 靜 剛 度曲 線 既 不 封 閉 又 不 重 合 ， 且 機(jī) 床 部 件 的 剛 度 值遠(yuǎn) 比 其 按 實(shí) 體 估 計(jì) 的 要 小 得 多 ？53 例 題 分 析 54 剛 度 特 性 是 曲 線 不 是 直 線 ， 說 明 變 形 不 單 純 是 彈 性 變 形 ， 卸 載 曲線 回 原 點(diǎn) （ 不 封 閉 ）

29、說 明 有 剩 余 變 形 。 加 載 、 卸 載 過 程 中 的 變 形 都 要 消 耗 摩 擦 功 ， 因 此 加 載 、 卸 載 曲 線不 重 合 ， 兩 者 所 包 圍 的 面 積 為 消 耗 的 摩 擦 功 和 塑 性 變 形 所 消 耗 的 能 量 。 機(jī) 床 部 件 （ 如 刀 架 ） 的 剛 度 若 按 實(shí) 體 外 形 尺 寸 來 估 計(jì) 一 般 是 很 大的 。 實(shí) 際 上 部 件 是 由 許 多 零 件 組 成 ， 部 件 受 力 后 零 件 間 首 先 要 消 除 間隙 ， 然 后 零 件 結(jié) 合 面 間 要 產(chǎn) 生 接 觸 變 形 ， 部 件 中 間 剛 度 最 薄 弱

30、 的 零 件本 身 也 產(chǎn) 生 較 大 的 變 形 。 以 上 三 種 變 形 都 疊 加 反 映 到 部 件 變 形 上 ， 部 件 變 形 顯 得 較 大 ， 因 而 部 件 剛 度 就 比 我 們 想 像 的 小 多 了 。 參 考 答 案 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(xiàng) 誤 差 的 原 因 。55 例 題 分 析 由 于 工 件 的 剛 性 差 ， 夾 緊 時(shí) 工 件 因 夾

31、緊 變 形 呈 腰 鼓 狀 。 磨 削 時(shí) ， 工 件 中 部 的 余 量 加 大 ， 多 磨 去 。 磨 至 尺 寸 要 求后 卸 下 工 件 ， 因 彈 性 恢 復(fù) ， 使 工 件 呈 鞍 形 。56 參 考 答 案 若 工 件 的 剛 度 很 大 且 車 床 的 K(床 頭 )K(尾 架 )的 條 件下 ， 如 圖 所 示 的 三 種 加 工 情 況 下 ， 試 分 析 加 工 后 工 件外 圓 或 端 面 的 幾 何 形 狀 誤 差 。57 例 題 分 析 （ 1） 錐 形 （ 2） 中 凸 （ 3） 雙 曲 面58 參 考 答 案 在 大 型 立 車 上 加 工 盤 形 零 件 的

32、端 面 及 外 圓 時(shí) ，因 刀 架 較 重 ， 試 推 想 由 于 刀 架 自 重 可 能 會(huì) 產(chǎn) 生 怎樣 的 加 工 誤 差 ？59 例 題 分 析 刀 架 自 重 引 起 橫 梁 變 形 ， 加 工 端 面 時(shí) ， 刀 架 移動(dòng) 使 橫 梁 各 處 變 形 不 一 致 ， 因 此 工 件 表 面 加 工 后 成中 凹 形 狀 ， 加 工 外 圓 時(shí) ， 隨 著 刀 架 下 伸 使 懸 臂 加 長而 剛 度 變 小 。 外 圓 產(chǎn) 生 錐 度 ， 直 徑 上 小 下 大 。60 參 考 答 案 61 1 剛 度 的 概 念 、 工 藝 系 統(tǒng) 剛 度 的 計(jì) 算2 工 藝 系 統(tǒng) 剛 度 對(duì) 加 工 精 度 的 影 響 （ 1） 切 削 力 作 用 點(diǎn) 位 置 （ 機(jī) 床 的 變 形 、 工 件 的 變 形 ） （ 2） 切 削 力 大 小 （ 3） 夾 緊 力 和 重 力 （ 4） 傳 動(dòng) 力 和 慣 性 力3 機(jī) 床 部 件 剛 度4 相 關(guān) 措 施5 工 件 殘 余 應(yīng) 力 小 結(jié)