工藝系統(tǒng)剛度課件

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1、工藝系統(tǒng)剛度課件工藝系統(tǒng)剛度課件1 機(jī)械制造工藝過(guò)程機(jī)械制造工藝過(guò)程 第六講第六講 工藝系統(tǒng)剛度課件工藝系統(tǒng)剛度課件21 1 剛度的概念、剛度的概念、 工藝系統(tǒng)剛度的計(jì)算工藝系統(tǒng)剛度的計(jì)算2 2 工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響 （1 1）切削力作用點(diǎn)位置（機(jī)床的變形、工件的變形）切削力作用點(diǎn)位置（機(jī)床的變形、工件的變形） （2 2）切削力大?。┣邢髁Υ笮?（3 3）夾緊力和重力）夾緊力和重力 （4 4）傳動(dòng)力和慣性力）傳動(dòng)力和慣性力3 3 機(jī)床部件剛度機(jī)床部件剛度4 4 相關(guān)措施相關(guān)措施5 5 工件殘余應(yīng)力工件殘余應(yīng)力本次課程目標(biāo)本次課程目標(biāo)工藝系統(tǒng)剛度課件工藝系統(tǒng)剛

2、度課件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)的變形，使刀具和工件在靜態(tài)下調(diào)整好用下，將產(chǎn)生相應(yīng)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)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。生變化，而造成加工誤差。n例如車削細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)，工件在切削力的作用下會(huì)發(fā)生變形，例如車削細(xì)長(zhǎng)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。使加工出的軸出現(xiàn)中間粗兩頭細(xì)的情況。剛度的概念剛度的概念工藝系統(tǒng)剛度課件工藝系統(tǒng)剛度課件4剛度的概念剛度

3、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。變形，磨出的孔會(huì)出現(xiàn)圓柱度誤差。工藝系統(tǒng)剛度課件工藝系統(tǒng)剛度課件5（一）工藝系統(tǒng)的靜剛度（一）工藝系統(tǒng)的靜剛度 作作用用的的綜綜合合結(jié)結(jié)果果同同時(shí)時(shí)、作作用用的的結(jié)結(jié)果果，而而是是不不只只是是，方方向向產(chǎn)產(chǎn)生生的的相相對(duì)對(duì)位位移移注注意意：工工件件和和刀刀具具在在定定義義：zyxyyFFFFyyyFk 剛度的概念剛度的概念工藝系統(tǒng)剛度課件工藝系統(tǒng)剛度課件6工藝系統(tǒng)剛度的計(jì)算工藝系統(tǒng)剛度的計(jì)算gdjjjcgygdydjjyjjjcyjcgdjjjckkk

4、kkyFkyFkyFkyFkyyyyy11111,代入上式得：代入上式得：各部分剛度：各部分剛度：工藝系統(tǒng)剛度課件工藝系統(tǒng)剛度課件7（一）切削力作用點(diǎn)位置變化引起工件的形狀誤差（一）切削力作用點(diǎn)位置變化引起工件的形狀誤差 1 1、機(jī)床的變形（在兩頂尖間車削短而粗的光軸）、機(jī)床的變形（在兩頂尖間車削短而粗的光軸） 圖：工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響工藝系統(tǒng)剛度課件工藝系統(tǒng)剛度課件)(k1K1K1 yLx)( y y kFy KF kFy KF kFy )( dj2wz2tjdjjcjcdjydjwzywzBwztjytjAtjxyLxLxLFyyyyyyyFKFKLxL

5、xFFKLxLLxLFFKjcytjwztjdjxtjdjxyydjyBwzyAtj）（系系統(tǒng)統(tǒng)刀刀架架尾尾座座頭頭架架變變形形受受力力剛剛度度 工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響工藝系統(tǒng)剛度課件工藝系統(tǒng)剛度課件9粗粗、中中間間細(xì)細(xì)的的鞍鞍形形。加加工工出出來(lái)來(lái)的的工工件件呈呈兩兩端端時(shí)時(shí)，機(jī)機(jī)床床變變形形最最小小：當(dāng)當(dāng)時(shí)時(shí)，當(dāng)當(dāng)時(shí)時(shí)，當(dāng)當(dāng)時(shí)時(shí)，當(dāng)當(dāng)?shù)牡摹９すに囁囅迪到y(tǒng)統(tǒng)的的變變形形是是變變化化點(diǎn)點(diǎn)位位置置的的變變化化，結(jié)結(jié)論論：隨隨著著切切削削力力作作用用djtjwzyjcwztjwzdjwztjyjcdjwzyjcdjtjyjckkkFyyLKKKxkkkFyLxyk

6、kFyLxkkFyx11141412/11110minmax工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響工藝系統(tǒng)剛度課件工藝系統(tǒng)剛度課件10例題分析例題分析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)床剛度大得多），若已知對(duì)于機(jī)床剛度大得多），若已知Fy=100N,Ktj=100000N/mm,Kwz=50000N/mm,Fy=100N,Ktj=100000N/mm,Kwz=50000N/mm,試求由于機(jī)床剛試求由于機(jī)床剛度不均勻引起的加工表面的形狀誤差為多少？度不均勻引起的加工表面的形狀誤差為多少？工藝系統(tǒng)剛度課件

7、工藝系統(tǒng)剛度課件1122min22222232313;3100005000500011; 00;22;tjywzydjyjcjctjwztjtjwzjctjywzyjcjctjywzydjyjcKFKFKFyyLxLLKKKLxKxLKxyLKxLFLKxFyyLxLKFLxKFKFy）（，取得最小值：取得最小值：時(shí)，時(shí)，所以：所以：解得：解得：，則，則令令的極值：的極值：求求解：機(jī)床的變形：解：機(jī)床的變形：參考答案參考答案工藝系統(tǒng)剛度課件工藝系統(tǒng)剛度課件12mmKFKFKFKFKFyyDKFKFyytjywzydjywzydjyjcjcwzydjyjcjc0266. 0 9410000100

8、9850001002 32312 2;22(min)(max)(max)加工后，軸的形狀誤差加工后，軸的形狀誤差最大。最大。在尾座處，剛度最小，在尾座處，剛度最小， 參考答案參考答案工藝系統(tǒng)剛度課件工藝系統(tǒng)剛度課件13工件的變形（車削細(xì)長(zhǎng)軸）工件的變形（車削細(xì)長(zhǎng)軸）圖：LxxLEIFyyg22)(3工藝系統(tǒng)剛度課件工藝系統(tǒng)剛度課件14不考慮機(jī)床和刀具的變形，由材料力學(xué)公不考慮機(jī)床和刀具的變形，由材料力學(xué)公式計(jì)算工件在切削點(diǎn)的變形量式計(jì)算工件在切削點(diǎn)的變形量；鼓形。鼓形。因此，加工后的工件呈因此，加工后的工件呈。形最大：形最大：時(shí)，工件剛度最小，變時(shí)，工件剛度最小，變當(dāng)當(dāng)時(shí)，時(shí)，或或當(dāng)當(dāng)EILF

9、yLxyLxxyg482/; 003maxLxxLEIFyyg22)(3工件的變形（車削細(xì)長(zhǎng)軸）工件的變形（車削細(xì)長(zhǎng)軸）工藝系統(tǒng)剛度課件工藝系統(tǒng)剛度課件15工藝系統(tǒng)的總變形工藝系統(tǒng)的總變形EILxxLKLxKLxLKyyFKEILxxLKLxkLxLkFyyydjwzijgkydjwztjygjc3)(111311122222222工藝系統(tǒng)的剛度：工藝系統(tǒng)的剛度：工藝系統(tǒng)剛度課件工藝系統(tǒng)剛度課件16工藝系統(tǒng)的總變形工藝系統(tǒng)的總變形工藝系統(tǒng)剛度課件工藝系統(tǒng)剛度課件17切削力大小變化引起的加工誤差切削力大小變化引起的加工誤差 工藝系統(tǒng)剛度課件工藝系統(tǒng)剛度課件18指指數(shù)數(shù)。、工工件件材材料料硬硬度度

10、；進(jìn)進(jìn)給給量量；背背吃吃刀刀量量；切切削削條條件件有有關(guān)關(guān)的的參參數(shù)數(shù)；與與刀刀具具幾幾何何參參數(shù)數(shù)及及式式中中：由由切切削削原原理理可可知知：）（則則工工件件的的圓圓度度誤誤差差如如果果工工藝藝系系統(tǒng)統(tǒng)的的剛剛度度為為映映”。這這種種現(xiàn)現(xiàn)象象叫叫做做“誤誤差差復(fù)復(fù)應(yīng)應(yīng)的的圓圓度度誤誤差差，的的變變化化而而使使工工件件產(chǎn)產(chǎn)生生相相由由于于工工藝藝系系統(tǒng)統(tǒng)受受力力變變形形誤誤差差復(fù)復(fù)映映：yyyyyFyFyFyFFFpFnyxpFyyynyxHBfCHBfaCFFFkyygk )( 213 1 ,2121 誤差復(fù)映誤差復(fù)映工藝系統(tǒng)剛度課件工藝系統(tǒng)剛度課件19稱為誤差復(fù)映系數(shù)。稱為誤差復(fù)映系數(shù)。式

11、中：式中：）得：）得：代入式（代入式（，因此：因此：，于是切削分力可些成，于是切削分力可些成在車削加工中，在車削加工中，為常數(shù)。為常數(shù)。量一定的情況下，量一定的情況下，刀具、切削條件和進(jìn)給刀具、切削條件和進(jìn)給在工件材料硬度均勻，在工件材料硬度均勻， )223( )( 213F F F 1)( 212y21y1ykCkCaakCCaCaCaxCHBfCmmppgpppFnyFyyFyFy 誤差復(fù)映誤差復(fù)映工藝系統(tǒng)剛度課件工藝系統(tǒng)剛度課件20降降低低度度，但但也也意意味味著著生生產(chǎn)產(chǎn)率率多多次次走走刀刀可可提提高高加加工工精精遠(yuǎn)遠(yuǎn)小小于于則則總總的的誤誤差差復(fù)復(fù)映映系系數(shù)數(shù)時(shí)時(shí)的的誤誤差差復(fù)復(fù)映映

12、系系數(shù)數(shù)，則則走走刀刀、第第三三次次分分別別為為第第一一次次、第第二二次次、設(shè)設(shè)小小工工件件的的復(fù)復(fù)映映誤誤差差。增增加加走走刀刀次次數(shù)數(shù)可可大大大大減減提提高高效效率率。通通過(guò)過(guò)增增大大減減小小增增大大減減小小。減減小小減減小小減減小小。都都能能是是或或增增大大減減小小工工后后所所減減小小的的程程度度定定量量反反映映毛毛坯坯誤誤差差經(jīng)經(jīng)加加，總總)1.(,. , , .)3)2)1 )(10 321332211321 mgmgmggmgmgfkCfkCkC 誤差復(fù)映誤差復(fù)映工藝系統(tǒng)剛度課件工藝系統(tǒng)剛度課件21夾緊力和重力引起的加工誤差?yuàn)A緊力和重力引起的加工誤差工藝系統(tǒng)剛度課件工藝系統(tǒng)剛度課件

13、22夾緊力和重力引起的加工誤差?yuàn)A緊力和重力引起的加工誤差工藝系統(tǒng)剛度課件工藝系統(tǒng)剛度課件23夾緊力和重力引起的加工誤差?yuàn)A緊力和重力引起的加工誤差工藝系統(tǒng)剛度課件工藝系統(tǒng)剛度課件24夾緊力和重力引起的加工誤差?yuàn)A緊力和重力引起的加工誤差工藝系統(tǒng)剛度課件工藝系統(tǒng)剛度課件25夾緊力和重力引起的加工誤差?yuàn)A緊力和重力引起的加工誤差工藝系統(tǒng)剛度課件工藝系統(tǒng)剛度課件26傳動(dòng)力和慣性力對(duì)加工精度的影響傳動(dòng)力和慣性力對(duì)加工精度的影響1 1 傳動(dòng)力影響（傳動(dòng)力影響（ 見(jiàn)下頁(yè)圖見(jiàn)下頁(yè)圖 ） 整個(gè)工件在空間作圓錐運(yùn)動(dòng)：固定的后頂整個(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尖為其錐角頂點(diǎn)，

14、前頂尖帶著工件在工件畫出一個(gè)圓。一個(gè)圓。 和主軸圓錐擺動(dòng)一樣，正圓柱，并不產(chǎn)生和主軸圓錐擺動(dòng)一樣，正圓柱，并不產(chǎn)生加工誤差。加工誤差。工藝系統(tǒng)剛度課件工藝系統(tǒng)剛度課件27工藝系統(tǒng)剛度課件工藝系統(tǒng)剛度課件28傳動(dòng)力和慣性力對(duì)加工精度的影響傳動(dòng)力和慣性力對(duì)加工精度的影響2 2 慣性力的影響慣性力的影響 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(wú)圓柱誤差，軸線作圓錐擺動(dòng)理論上無(wú)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)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。不停變化軸套孔圓度誤差傳給工

15、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)。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)重平衡解決辦法：對(duì)重平衡工藝系統(tǒng)剛度課件工藝系統(tǒng)剛度課件29（一）機(jī)床靜剛度的測(cè)定（一）機(jī)床靜剛度的測(cè)定圖：車床刀架的靜剛度特性曲線圖：車床刀架的靜剛度特性曲線、靜態(tài)測(cè)定法、靜態(tài)測(cè)定法 2 2、工作狀態(tài)測(cè)定法、工作狀態(tài)測(cè)定法機(jī)床部件剛度機(jī)床部件剛度工藝系統(tǒng)剛度課件工藝系統(tǒng)剛度課件30圖：圖：機(jī)床部件剛度機(jī)床部件剛度工藝系統(tǒng)剛度課件工藝系統(tǒng)剛度課件311 1 變形與作用力不是線性關(guān)系；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刀架變形不純粹是彈性變形2 2 加載與御載曲

16、線不重合；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有能量損失，克服摩擦和接觸變形所作的功3 3 御載后曲線不回到原點(diǎn)；御載后曲線不回到原點(diǎn)； 有殘留變形有殘留變形4 4 部件的實(shí)際剛度遠(yuǎn)比按實(shí)體所估算的小。部件的實(shí)際剛度遠(yuǎn)比按實(shí)體所估算的小。機(jī)床部件的剛度曲線特點(diǎn)機(jī)床部件的剛度曲線特點(diǎn)工藝系統(tǒng)剛度課件工藝系統(tǒng)剛度課件32工作狀態(tài)測(cè)定法工作狀態(tài)測(cè)定法工藝系統(tǒng)剛度課件工藝系統(tǒng)剛度課件33)11(2121 ,111 111111411411111 ,21231321332211323132313222122212121112111xtxtxtdjdjxtwzdjxttjdjwz

17、xtwzdjtjxtdjtjxtxtxtxtkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkCkCkCkHHhhHHhhHHhh，解得：解得：解方程組：解方程組：三處系統(tǒng)的剛度分別為三處系統(tǒng)的剛度分別為差復(fù)映系數(shù)差復(fù)映系數(shù)左、中、右臺(tái)階處的誤左、中、右臺(tái)階處的誤依據(jù)：誤差復(fù)映規(guī)律依據(jù)：誤差復(fù)映規(guī)律 不足：1 無(wú)完整的剛度特性曲線2 材料的不均勻等帶來(lái)的切削力變化，切削過(guò)程中的其他隨機(jī)性因素，都會(huì)給測(cè)定的剛度值帶來(lái)誤差。工藝系統(tǒng)剛度課件工藝系統(tǒng)剛度課件34 1 1、連接表面間的接觸變形、連接表面間的接觸變形 、薄弱零件本身的變形、薄弱零件本身的變形 、摩擦力的影響、摩擦力的影響 、接合面的間隙、接合面的

18、間隙影響部件剛度的主要因素影響部件剛度的主要因素工藝系統(tǒng)剛度課件工藝系統(tǒng)剛度課件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影響部件剛度的主要因素工藝系統(tǒng)剛度課件工藝系統(tǒng)剛度課件36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、硬加而增大，剛度將隨法向載荷的增結(jié)論

19、：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cmpkcmcpyddkddmjmypjyp)1( : 1影響部件剛度的主要因素影響部件剛度的主要因素工藝系統(tǒng)剛度課件工藝系統(tǒng)剛度課件37、薄弱零件本身的變形、薄弱零件本身的變形影響部件剛度的主要因素影響部件剛度的主要因素工藝系統(tǒng)剛度課件工藝系統(tǒng)剛度課件38、摩擦力的影響、摩擦力的影響 機(jī)床部件受力變形零件間連接表面發(fā)生機(jī)床部件受力變形零件間連接表面發(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

20、剛度時(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。曲線不重合。 影響部件剛度的主要因素影響部件剛度的主要因素工藝系統(tǒng)剛度課件工藝系統(tǒng)剛度課件39、接合面的間隙、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。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(kāi)始有接觸變形和彈間隙消除后相應(yīng)表面接觸開(kāi)始有接觸變形和彈性變形表現(xiàn)為剛度很大。性變形表現(xiàn)為剛度很大。 單項(xiàng)載荷，第一次加載消除間隙后對(duì)加工精度的影響較?。粏雾?xiàng)載荷，第一次加載消除間隙后對(duì)加工精度的影響較小； 動(dòng)作載荷不斷改變方向

21、（鏜、銑），間隙的影響大。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影響部件剛度的主要因素工藝系統(tǒng)剛度課件工藝系統(tǒng)剛度課件40減小工藝系統(tǒng)受力變形的措施減小工藝系統(tǒng)受力變形的措施（一）提高工藝系統(tǒng)的剛度（一）提高工藝系統(tǒng)的剛度（二）減小載荷及其變化（二）減小載荷及其變化 工藝系統(tǒng)剛度課件工藝系統(tǒng)剛度課件41減小工藝系統(tǒng)受力變形的措施減小工藝系統(tǒng)受力變形的措施（一）提高工藝系統(tǒng)的剛度（一）提高工藝系統(tǒng)的剛度 1 1 合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2 2 提高連接表面的接觸剛度提高連接表面的接觸剛度 （1 1）提高機(jī)床部件中零件間接合表面的質(zhì)量）提高機(jī)床部件中零件間接合表

22、面的質(zhì)量 （2 2）給機(jī)床部件以預(yù)加載荷）給機(jī)床部件以預(yù)加載荷 （3 3）提高工件定位基準(zhǔn)面的精度和減小表面粗糙度值）提高工件定位基準(zhǔn)面的精度和減小表面粗糙度值 3 3 采用合理的裝夾和加工方式采用合理的裝夾和加工方式工藝系統(tǒng)剛度課件工藝系統(tǒng)剛度課件42工藝系統(tǒng)剛度課件工藝系統(tǒng)剛度課件43減小工藝系統(tǒng)受力變形的措施減小工藝系統(tǒng)受力變形的措施（二）減小載荷及其變化（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。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

23、變化，減小復(fù)映誤差。均勻，較小切削力的變化，減小復(fù)映誤差。工藝系統(tǒng)剛度課件工藝系統(tǒng)剛度課件44 殘余應(yīng)力也稱內(nèi)應(yīng)力，是指在沒(méi)有外力作用下或除去外力后工件內(nèi)殘余應(yīng)力也稱內(nèi)應(yīng)力，是指在沒(méi)有外力作用下或除去外力后工件內(nèi)存留的應(yīng)力。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(méi)有應(yīng)力的狀態(tài)。的傾向要恢復(fù)到一個(gè)穩(wěn)定的沒(méi)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)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(guò)程中，零件將會(huì)翹曲變形，

24、原有的加工精力完全松弛為止。在這一過(guò)程中，零件將會(huì)翹曲變形，原有的加工精度會(huì)逐漸喪失。度會(huì)逐漸喪失。 殘余應(yīng)力是由于金屬內(nèi)部相鄰組織發(fā)生不均勻的體積變化而產(chǎn)生殘余應(yīng)力是由于金屬內(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(lái)自冷、熱加工。的，促成這種變化的主要因素來(lái)自冷、熱加工。工件殘余應(yīng)力引起的變形工件殘余應(yīng)力引起的變形工藝系統(tǒng)剛度課件工藝系統(tǒng)剛度課件45 （一）毛坯制造和熱處理過(guò)程產(chǎn)生的殘余應(yīng)力。（一）毛坯制造和熱處理過(guò)程產(chǎn)生的殘余應(yīng)力。 （二）冷校直帶來(lái)的殘余應(yīng)力。（二）冷校直帶來(lái)的殘余應(yīng)力。 （三）切削加工帶來(lái)的殘余應(yīng)力（三）切削加工帶來(lái)的殘余應(yīng)力 工件殘余應(yīng)力引起的

25、變形工件殘余應(yīng)力引起的變形工藝系統(tǒng)剛度課件工藝系統(tǒng)剛度課件46（一）毛坯制造和熱處理過(guò)程產(chǎn)生的殘余應(yīng)力。（一）毛坯制造和熱處理過(guò)程產(chǎn)生的殘余應(yīng)力。 在鑄、鍛、焊、熱處理等加工過(guò)程中，由于各部分冷熱收縮不均在鑄、鍛、焊、熱處理等加工過(guò)程中，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)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。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

26、殘余應(yīng)力暫時(shí)處于相對(duì)平衡的狀態(tài)，在具有殘余應(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，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。就打破了這種平衡，殘余應(yīng)力將重新分布，零件就明顯地出現(xiàn)了變形。工件殘余應(yīng)力引起的變形工件殘余應(yīng)力引起的變形工藝系統(tǒng)剛度課件工藝系統(tǒng)剛度課件47工件殘余應(yīng)力引起的變形工件殘余應(yīng)力引起的變形工藝系統(tǒng)剛度課件工藝系統(tǒng)剛度課件48工件殘余應(yīng)力引起的變形工件殘余應(yīng)力引起的變形工藝系統(tǒng)剛度課件工藝系統(tǒng)剛度課件（二）冷校直帶來(lái)的殘余應(yīng)力。（

27、二）冷校直帶來(lái)的殘余應(yīng)力。 彎曲的工件（原來(lái)無(wú)殘余應(yīng)力）要校直，必須使工件產(chǎn)生反向彎曲的工件（原來(lái)無(wú)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。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(guò)屈服強(qiáng)度，其內(nèi)層應(yīng)力還未超過(guò)彈性極限。當(dāng)工件外層應(yīng)力超過(guò)屈服強(qiáng)度，其內(nèi)層應(yīng)力還未超過(guò)彈性極限。 去除外力后，由于下部外層已產(chǎn)生拉伸的塑性變形，故里層的去除外力后，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)

28、力。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)。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)力引起的變形工件殘余應(yīng)力引起的變形工藝系統(tǒng)剛度課件工藝系統(tǒng)剛度課件50六、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)續(xù)) )（二）冷校直帶來(lái)的殘余應(yīng)力（二）冷校直帶來(lái)的殘余應(yīng)力工件殘余應(yīng)力引起的變形工件殘余應(yīng)力引起的變形工藝系統(tǒng)剛度課件工藝系統(tǒng)剛度課件51（三）切削加工帶來(lái)的殘余應(yīng)力（三）切削加工帶來(lái)的殘余應(yīng)力 切削過(guò)程中產(chǎn)生的力和熱，被加工工件表面層產(chǎn)切削過(guò)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

29、。生殘余應(yīng)力。工件殘余應(yīng)力引起的變形工件殘余應(yīng)力引起的變形工藝系統(tǒng)剛度課件工藝系統(tǒng)剛度課件52減少殘余應(yīng)力可采取的措施：減少殘余應(yīng)力可采取的措施： 1 1）增加消除內(nèi)應(yīng)力的熱處理工序）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?；?；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 2）合理安排工藝過(guò)程）合理安排工藝過(guò)程 如：粗、精加工分開(kāi)在不同的工序中進(jìn)行。如：粗、精加工分開(kāi)在不同的工序中進(jìn)行。 3 3）改善零件結(jié)構(gòu)，提高零件的鋼性，使壁厚均勻等。）改

30、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)力引起的變形工件殘余應(yīng)力引起的變形工藝系統(tǒng)剛度課件工藝系統(tǒng)剛度課件53 為什么機(jī)床部件的加載和卸載過(guò)程的靜剛度為什么機(jī)床部件的加載和卸載過(guò)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？遠(yuǎn)比其按實(shí)體估計(jì)的要小得多？例題分析例題分析工藝系統(tǒng)剛度課件工藝系統(tǒng)剛度課件54 剛度特性是曲線不是直線，說(shuō)明變形不單純是彈性變形，卸載曲剛度特性是曲線不是直線，說(shuō)明變形不單純是彈性變形，卸載曲線回原點(diǎn)（不封閉）說(shuō)明有剩余變形。線回原點(diǎn)（不封閉）說(shuō)明有剩余變形。 加載、卸載過(guò)程中的變形都要消

31、耗摩擦功，因此加載、卸載曲線加載、卸載過(guò)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。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(lái)估計(jì)一般是很大機(jī)床部件（如刀架）的剛度若按實(shí)體外形尺寸來(lái)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的零件隙，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的零件本身也產(chǎn)生較大的變形。以上三種變形都疊

32、加反映到部件變形上，部本身也產(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。件變形顯得較大，因而部件剛度就比我們想像的小多了。參考答案參考答案工藝系統(tǒng)剛度課件工藝系統(tǒng)剛度課件55 在外圓磨床上磨削薄壁套筒，工件安裝在夾具上，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。發(fā)現(xiàn)工件外圓呈鞍形，試分析造成此項(xiàng)誤差的原因。例題分析例題分析工藝系統(tǒng)剛度課件工藝系統(tǒng)剛度課件56 由于工件的剛性差，夾緊時(shí)工件因夾緊變形

33、呈腰鼓狀。由于工件的剛性差，夾緊時(shí)工件因夾緊變形呈腰鼓狀。 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。后卸下工件，因彈性恢復(fù)，使工件呈鞍形。參考答案參考答案工藝系統(tǒng)剛度課件工藝系統(tǒng)剛度課件57 若工件的剛度很大且車床的若工件的剛度很大且車床的K(K(床頭床頭)K()K(尾架尾架) )的條件的條件下，如圖所示的三種加工情況下，試分析加工后工件下，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。外圓或端面的幾何形狀誤差。例題分析例題分析工藝系統(tǒng)剛度課件工藝系統(tǒng)剛度課件58（1 1）錐形）

34、錐形 （2 2）中凸）中凸 （3 3）雙曲面）雙曲面參考答案參考答案工藝系統(tǒng)剛度課件工藝系統(tǒng)剛度課件59 在大型立車上加工盤形零件的端面及外圓時(shí)，在大型立車上加工盤形零件的端面及外圓時(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？樣的加工誤差？例題分析例題分析工藝系統(tǒng)剛度課件工藝系統(tǒng)剛度課件60 刀架自重引起橫梁變形，加工端面時(shí)，刀架移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(zhǎng)中凹形狀，加工外圓時(shí)，隨著刀架下伸使懸臂加長(zhǎng)而剛度變小。外圓產(chǎn)生錐度，直徑上小下大。而剛度變小。外圓產(chǎn)生錐度，直徑上小下大。參考答案參考答案工藝系統(tǒng)剛度課件工藝系統(tǒng)剛度課件611 1 剛度的概念、剛度的概念、 工藝系統(tǒng)剛度的計(jì)算工藝系統(tǒng)剛度的計(jì)算2 2 工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響 （1 1）切削力作用點(diǎn)位置（機(jī)床的變形、工件的變形）切削力作用點(diǎn)位置（機(jī)床的變形、工件的變形） （2 2）切削力大?。┣邢髁Υ笮?（3 3）夾緊力和重力）夾緊力和重力 （4 4）傳動(dòng)力和慣性力）傳動(dòng)力和慣性力3 3 機(jī)床部件剛度機(jī)床部件剛度4 4 相關(guān)措施相關(guān)措施5 5 工件殘余應(yīng)力工件殘余應(yīng)力小結(jié)小結(jié)