工藝系統(tǒng)剛度及受力變形

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1、工藝系統(tǒng)剛度及受力變形專題3機械加工精度與工藝系統(tǒng)剛度及受力變形工藝系統(tǒng)剛度及受力變形目 錄o 一、機械加工精度o 二、工藝系統(tǒng)剛度的概念及計算o 三、工藝系統(tǒng)剛度對加工精度的影響o 四、機床部件剛度o 五、減少工藝系統(tǒng)受力變形對加工精度影響的措施o 六、工件殘余應力引起的變形工藝系統(tǒng)剛度及受力變形一、機械加工精度一、機械加工精度（一）概念（一）概念加工精度加工精度是指零件加工后的實際幾何參數(shù)（尺寸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、形狀及各表面相互位置等參數(shù)）與理想幾何參數(shù)的數(shù)的符合程度符合程度。符合程度越高，加工精度就越高。符合程度越高，加工精度就

2、越高。反之，越低。反之，越低。 理想幾何參數(shù)理想幾何參數(shù)表面表面絕對平面、圓柱面等；絕對平面、圓柱面等；位置位置絕對平行、垂直、同軸等；絕對平行、垂直、同軸等；尺寸尺寸位于公差帶中心。位于公差帶中心。工藝系統(tǒng)剛度及受力變形一、機械加工精度一、機械加工精度機械加工精度機械加工精度尺寸精度尺寸精度形狀精度形狀精度位置精度位置精度一般情況下，形狀誤差應限制在位置公差之內，一般情況下，形狀誤差應限制在位置公差之內，而位置誤差又應限制在尺寸公差之內。而位置誤差又應限制在尺寸公差之內。工藝系統(tǒng)剛度及受力變形一、機械加工精度一、機械加工精度（二）獲得加工精度的方法（二）獲得加工精度的方法1 1、獲得尺寸精度

3、的方法、獲得尺寸精度的方法試切法試切法：用于單件小批生產；：用于單件小批生產；調整法：用于成批大量生產；調整法：用于成批大量生產；定尺寸刀具法：生產率高，刀具制造復雜；定尺寸刀具法：生產率高，刀具制造復雜；自動控制法：切削測量補償自動完成。自動控制法：切削測量補償自動完成。工藝系統(tǒng)剛度及受力變形一、機械加工精度一、機械加工精度工藝系統(tǒng)剛度及受力變形一、機械加工精度一、機械加工精度工藝系統(tǒng)剛度及受力變形一、機械加工精度一、機械加工精度2 2、獲得形狀精度的方法、獲得形狀精度的方法軌跡法：利用刀尖運動軌跡形成工件表面形狀；軌跡法：利用刀尖運動軌跡形成工件表面形狀；成形刀具法成形刀具法：由刀刃的形狀

4、形成工件表面形狀；：由刀刃的形狀形成工件表面形狀；展成法展成法：由切削刃包絡面形成工件表面形狀；：由切削刃包絡面形成工件表面形狀；3 3、獲得相互位置精度的方法、獲得相互位置精度的方法主要由機床精度、夾具精度和工件的裝夾精度來保證。主要由機床精度、夾具精度和工件的裝夾精度來保證。仿形法仿形法：在普通銑床上用軸向剖面形狀與被切齒輪齒：在普通銑床上用軸向剖面形狀與被切齒輪齒槽形狀完全相同的銑刀切制齒輪的方法。槽形狀完全相同的銑刀切制齒輪的方法。 工藝系統(tǒng)剛度及受力變形一、機械加工精度一、機械加工精度(三三)加工誤差與原始誤差加工誤差與原始誤差加工誤差加工誤差是指是指零件加工后的實際幾何參數(shù)對理想幾

5、何參零件加工后的實際幾何參數(shù)對理想幾何參數(shù)的數(shù)的偏離程度偏離程度。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。加工誤差是加工精度的度量。由機床、夾具、刀具和工件組成的由機床、夾具、刀具和工件組成的機械加工工藝系統(tǒng)的機械加工工藝系統(tǒng)的誤差誤差是工件是工件產生加工誤差的根源產生加工誤差的根源。我們把工藝系統(tǒng)的各。我們把工藝系統(tǒng)的各種誤差稱之為種誤差稱之為原始誤差原始誤差。使工藝系統(tǒng)各組成部分之間的位置關使工藝系統(tǒng)各組成部分之間的位置關系或速度關系偏離了理想狀態(tài)，致使系或速度關系偏離了理想狀態(tài)，致使加工后的零件產生了加工誤差。加工后的零件產生了

6、加工誤差。工藝系統(tǒng)剛度及受力變形一、機械加工精度一、機械加工精度工藝系統(tǒng)剛度及受力變形一、機械加工精度一、機械加工精度原始誤差對加工誤差的影響原始誤差對加工誤差的影響各種原始誤差的大小和方向各有不同，而加工誤差各種原始誤差的大小和方向各有不同，而加工誤差則必須在工序尺寸方向上測量。所以原始誤差的方則必須在工序尺寸方向上測量。所以原始誤差的方向不同時對加工誤差的影響也不同。向不同時對加工誤差的影響也不同。把對加工誤差影響最大的那個方向（即通過刀刃的加工把對加工誤差影響最大的那個方向（即通過刀刃的加工表面的法線方向）稱為表面的法線方向）稱為誤差敏感方向誤差敏感方向。工藝系統(tǒng)剛度及受力變形一、機械加

7、工精度一、機械加工精度dRR+ RRYoDRZZY22zZRRyRY 當主軸在當主軸在Z方向存在誤差方向存在誤差Z時，反映時，反映到工件半徑方向上的誤差為到工件半徑方向上的誤差為Rz當主軸在當主軸在Y方向存在誤差方向存在誤差Y時，則此時，則此誤差將是誤差將是1 1：1 1反映到工件半徑方向上反映到工件半徑方向上工藝系統(tǒng)剛度及受力變形一、機械加工精度一、機械加工精度工藝系統(tǒng)剛度及受力變形圖例圖例222)(ZRRR122222(1)ZRRZRRRR RZ 122RZ 4422222222122821)(12) 121(21211)1 (RZRZRZRZRZ22212221)1 (RZRZRZR22

8、nmxnnmmmxmmmxx!) 1() 1(! 2) 1(1)1 (*2) 11(x 一、機械加工精度一、機械加工精度工藝系統(tǒng)剛度及受力變形一、機械加工精度一、機械加工精度(四四)影響加工精度的因素影響加工精度的因素工藝系統(tǒng)剛度及受力變形一、機械加工精度一、機械加工精度 尺寸精度尺寸精度形狀精度形狀精度位置精度位置精度 與理想零件的偏離與理想零件的偏離加工精度的另一描加工精度的另一描述述 機床機床刀具刀具夾具夾具工件工件 工藝系統(tǒng)的誤差工藝系統(tǒng)的誤差產生加工誤差的根源產生加工誤差的根源包括工藝系統(tǒng)靜誤差、包括工藝系統(tǒng)靜誤差、動誤差動誤差統(tǒng)計分析法統(tǒng)計分析法工藝系統(tǒng)剛度及受力變形二、工藝系統(tǒng)剛

9、度的概念及計算二、工藝系統(tǒng)剛度的概念及計算產生原因：產生原因：n切削加工時，工藝系統(tǒng)在切削力、夾緊力切削加工時，工藝系統(tǒng)在切削力、夾緊力以及重力等的作用下，將產生相應的變形，以及重力等的作用下，將產生相應的變形，使刀具和工件在靜態(tài)下調整好的相互位置，使刀具和工件在靜態(tài)下調整好的相互位置，以及切削成形運動所需要的正確幾何關系以及切削成形運動所需要的正確幾何關系發(fā)生變化，而造成加工誤差。發(fā)生變化，而造成加工誤差。工藝系統(tǒng)剛度及受力變形三、工藝系統(tǒng)剛度對加工精度的影響三、工藝系統(tǒng)剛度對加工精度的影響工藝系統(tǒng)：機床、夾具、工件、刀具外力：切削力、傳動力、慣性力、夾緊力、重力產生加工誤差破壞了刀具、工件

10、間相對位置工藝系統(tǒng)受力變形現(xiàn)象工藝系統(tǒng)剛度及受力變形 例如車削細長軸時，工件在切削力的作用例如車削細長軸時，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)中間粗兩頭細的情下會發(fā)生變形，使加工出的軸出現(xiàn)中間粗兩頭細的情況。況。二、工藝系統(tǒng)剛度的概念及計算二、工藝系統(tǒng)剛度的概念及計算工藝系統(tǒng)剛度及受力變形（一）物體的剛度（一）物體的剛度 yFk 任何一個物體受力后總要產生一些變形。作用力F與其作用下產生的變形量y的比值，稱為物體的剛度。二、工藝系統(tǒng)剛度的概念及計算二、工藝系統(tǒng)剛度的概念及計算工藝系統(tǒng)剛度及受力變形（二）工藝系統(tǒng)的靜剛度（二）工藝系統(tǒng)的靜剛度 作作用用的的綜綜合合結結果果同同時時、

11、作作用用的的結結果果，而而是是不不只只是是，方方向向產產生生的的相相對對位位移移注注意意：工工件件和和刀刀具具在在定定義義：zyxyyFFFFyyyFk 二、工藝系統(tǒng)剛度的概念及計算二、工藝系統(tǒng)剛度的概念及計算工藝系統(tǒng)剛度及受力變形一、工藝系統(tǒng)剛度的概念及計算一、工藝系統(tǒng)剛度的概念及計算（三）工藝系統(tǒng)剛度的計算（三）工藝系統(tǒng)剛度的計算 工藝系統(tǒng)在某一處的法向總變形y是各個組成環(huán)節(jié)在同一處的法向變形的迭加：分別為機床受力變形yjc 、夾具變形yjj、刀具變形yd、工件變形yg工藝系統(tǒng)剛度及受力變形一、工藝系統(tǒng)剛度的概念及計算一、工藝系統(tǒng)剛度的概念及計算 已知工藝系統(tǒng)各組成環(huán)節(jié)的剛度，即可求得工藝

12、系統(tǒng)的剛度工藝系統(tǒng)剛度及受力變形三、工藝系統(tǒng)剛度對加工精度的影響三、工藝系統(tǒng)剛度對加工精度的影響（一）切削力作用點位置變化引起的工（一）切削力作用點位置變化引起的工件形狀誤差件形狀誤差（二）切削力大小變化引起的加工誤差（二）切削力大小變化引起的加工誤差（三）夾緊力和重力引起的加工誤差（三）夾緊力和重力引起的加工誤差（四）傳動力和慣性力對加工精度影響（四）傳動力和慣性力對加工精度影響工藝系統(tǒng)剛度及受力變形三、工藝系統(tǒng)剛度對加工精度的影響三、工藝系統(tǒng)剛度對加工精度的影響（一）切削力作用點位置變化引起的工件形狀誤差（一）切削力作用點位置變化引起的工件形狀誤差1、機床的變形2、工件的變形3、工藝系統(tǒng)的

13、變形 工藝系統(tǒng)剛度及受力變形三、工藝系統(tǒng)剛度對加工精度的影響三、工藝系統(tǒng)剛度對加工精度的影響（一）切削力作用點位置變化引起的工件形狀誤差（一）切削力作用點位置變化引起的工件形狀誤差 假定條件假定條件： 工件短而粗，車刀懸伸長度很短，工件和工件短而粗，車刀懸伸長度很短，工件和刀具的剛度很好，其受力變形比機床的變刀具的剛度很好，其受力變形比機床的變形小，可忽略不計。（單因素法）形小，可忽略不計。（單因素法） FA，F(xiàn)y，F(xiàn)B之間的關系符合力矩平衡之間的關系符合力矩平衡 計算得：計算得：)(1)(1)(122xykLxkLxLkFyjcdjwztjyjc1機床的變形工藝系統(tǒng)剛度及受力變形三、工藝系統(tǒng)

14、剛度對加工精度的影響三、工藝系統(tǒng)剛度對加工精度的影響（一）切削力作用點位置變化引起的工件形狀誤差（一）切削力作用點位置變化引起的工件形狀誤差1機床的變形工藝系統(tǒng)剛度及受力變形三、工藝系統(tǒng)剛度對加工精度的影響三、工藝系統(tǒng)剛度對加工精度的影響（一）切削力作用點位置變化引起的工件形狀誤差（一）切削力作用點位置變化引起的工件形狀誤差 機床的總變形是隨著切削力作用點（機床的總變形是隨著切削力作用點（x）的變化的）的變化的 在在x0和和xL的情況下，工件變形較大的情況下，工件變形較大 在在 時，機床變形最小時，機床變形最小 變形大的地方，從工件上切去的金屬層薄，變形變形大的地方，從工件上切去的金屬層薄，變

15、形小的地方，切除的金屬層厚小的地方，切除的金屬層厚 所以，機床受力變形而使得加工出來的工件呈兩所以，機床受力變形而使得加工出來的工件呈兩端粗，中間細的馬鞍型。端粗，中間細的馬鞍型。Lkkkxwztjwz)(計算結果說明1機床的變形工藝系統(tǒng)剛度及受力變形三、工藝系統(tǒng)剛度對加工精度的影響三、工藝系統(tǒng)剛度對加工精度的影響（一）切削力作用點位置變化引起的工件形狀誤差（一）切削力作用點位置變化引起的工件形狀誤差工件加工結果1機床的變形工藝系統(tǒng)剛度及受力變形三、工藝系統(tǒng)剛度對加工精度的影響三、工藝系統(tǒng)剛度對加工精度的影響（一）切削力作用點位置變化引起的工件形狀誤差（一）切削力作用點位置變化引起的工件形狀誤

16、差2工件的變形工藝系統(tǒng)剛度及受力變形三、工藝系統(tǒng)剛度對加工精度的影響三、工藝系統(tǒng)剛度對加工精度的影響（一）切削力作用點位置變化引起的工件形狀誤差（一）切削力作用點位置變化引起的工件形狀誤差2工件的變形 在兩頂尖裝夾剛性差的細長軸在兩頂尖裝夾剛性差的細長軸，假設不考慮機，假設不考慮機床刀具變形，即可由公式得出：床刀具變形，即可由公式得出： 當當x0或或xL時，變形最小，為時，變形最小，為0 當當xL/2時，工件剛度最小，變形最大時，工件剛度最小，變形最大 加工結果：加工結果：工件呈鼓形工件呈鼓形LxxLEIFyyg22)(3工藝系統(tǒng)剛度及受力變形三、工藝系統(tǒng)剛度對加工精度的影響三、工藝系統(tǒng)剛度對

17、加工精度的影響（一）切削力作用點位置變化引起的工件形狀誤差（一）切削力作用點位置變化引起的工件形狀誤差3工藝系統(tǒng)的變形EILxxLKLxKLxLKyyFKEILxxLKLxkLxLkFyyydjwzijgkydjwztjygjc3)(111311122222222工藝系統(tǒng)的剛度：工藝系統(tǒng)的剛度：工藝系統(tǒng)剛度及受力變形三、工藝系統(tǒng)剛度對加工精度的影響三、工藝系統(tǒng)剛度對加工精度的影響（一）切削力作用點位置變化引起的工件形狀誤差（一）切削力作用點位置變化引起的工件形狀誤差3工藝系統(tǒng)的變形工藝系統(tǒng)剛度及受力變形三、工藝系統(tǒng)剛度對加工精度的影響三、工藝系統(tǒng)剛度對加工精度的影響（一）切削力作用點位置變化引

18、起的工件形狀誤差（一）切削力作用點位置變化引起的工件形狀誤差3工藝系統(tǒng)的變形工藝系統(tǒng)剛度及受力變形三、工藝系統(tǒng)剛度對加工精度的影響三、工藝系統(tǒng)剛度對加工精度的影響（二）切削力大小變化引起的加工誤差（二）切削力大小變化引起的加工誤差 假設條件假設條件： 車床加工短軸，工藝系統(tǒng)的剛度變化不車床加工短軸，工藝系統(tǒng)的剛度變化不大，（近似常量）大，（近似常量） 毛坯形狀誤差較大或者材料硬度很不均毛坯形狀誤差較大或者材料硬度很不均勻，工件加工時切削力的大小就會有較勻，工件加工時切削力的大小就會有較大的變化，從而引起工件的加工誤差大的變化，從而引起工件的加工誤差工藝系統(tǒng)剛度及受力變形三、工藝系統(tǒng)剛度對加工精

19、度的影響三、工藝系統(tǒng)剛度對加工精度的影響（二）切削力大小變化引起的加工誤差（二）切削力大小變化引起的加工誤差 以橢圓截面車削為例說明ap11ap22毛坯外形工件外形由于工藝系統(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“誤差復誤差復映映”.工藝系統(tǒng)剛度及受力變形三、工藝系統(tǒng)剛度對加工精度的影響三、工藝系統(tǒng)剛度對加工精度的影響（二）切削力大小變化引起的加工誤差（二）切削力大小變化引起的加工誤差工藝系統(tǒng)剛度及受力變形三、工藝系統(tǒng)剛度對加工精度的影響三、工藝系統(tǒng)剛度對加工精度的影響xtpxtpxtpxtpkaAkFykaAkFy22112121ppmaa21yygmg1xtkAmxtppxt

20、gkAaakAyy)(2121工藝系統(tǒng)剛度及受力變形三、工藝系統(tǒng)剛度對加工精度的影響三、工藝系統(tǒng)剛度對加工精度的影響（二）切削力大小變化引起的加工誤差（二）切削力大小變化引起的加工誤差mxtkA1111,mnnnnxtnnkA211,121nz 可見：n，則：；kxt，則：工藝系統(tǒng)剛度及受力變形三、工藝系統(tǒng)剛度對加工精度的影響三、工藝系統(tǒng)剛度對加工精度的影響（二）切削力大小變化引起的加工誤差（二）切削力大小變化引起的加工誤差 1、增加走刀次數(shù)可大大減小工件的復映誤差、增加走刀次數(shù)可大大減小工件的復映誤差 2、當工件毛坯有形狀誤差（如圓度、圓柱度、當工件毛坯有形狀誤差（如圓度、圓柱度、直線度等）

21、或者相互位置誤差（如偏心、徑向直線度等）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)。在成批大量生產中用調整法加工一批工出現(xiàn)。在成批大量生產中用調整法加工一批工件時，如毛坯尺寸不一，則加工后，這批工件件時，如毛坯尺寸不一，則加工后，這批工件仍有尺寸不一的誤差仍有尺寸不一的誤差結 論工藝系統(tǒng)剛度及受力變形三、工藝系統(tǒng)剛度對加工精度的影響三、工藝系統(tǒng)剛度對加工精度的影響（二）切削力大小變化引起的加工誤差（二）切削力大小變化引起的加工誤差結 論 3、毛坯硬度不均勻，同樣會造成加工誤差、毛坯硬度不均勻，同樣會造成加工誤差 4、在采用

22、調整法成批生產情況下，控制毛坯、在采用調整法成批生產情況下，控制毛坯材料硬度的均勻性是重要。因為加工過程中走材料硬度的均勻性是重要。因為加工過程中走刀次數(shù)通常已定，如果一批毛坯材料的硬度差刀次數(shù)通常已定，如果一批毛坯材料的硬度差別很大，就會使得洞見的尺寸分散范圍擴大，別很大，就會使得洞見的尺寸分散范圍擴大，甚至超差甚至超差工藝系統(tǒng)剛度及受力變形三、工藝系統(tǒng)剛度對加工精度的影響三、工藝系統(tǒng)剛度對加工精度的影響（三）夾緊力和重力引起的加工誤差（三）夾緊力和重力引起的加工誤差套筒夾緊變形誤差及采用開口過渡環(huán)工藝系統(tǒng)剛度及受力變形三、工藝系統(tǒng)剛度對加工精度的影響三、工藝系統(tǒng)剛度對加工精度的影響（三）夾

23、緊力和重力引起的加工誤差（三）夾緊力和重力引起的加工誤差工藝系統(tǒng)剛度及受力變形三、工藝系統(tǒng)剛度對加工精度的影響三、工藝系統(tǒng)剛度對加工精度的影響（三）夾緊力和重力引起的加工誤差（三）夾緊力和重力引起的加工誤差機床部件自重引起地橫梁變形工藝系統(tǒng)剛度及受力變形三、工藝系統(tǒng)剛度對加工精度的影響三、工藝系統(tǒng)剛度對加工精度的影響（四）傳動力和慣性對加工精度影響（四）傳動力和慣性對加工精度影響 在車床或磨床類機床上加工軸類零件時，常用單爪撥盤帶動工件旋轉。傳動力在撥盤的每一轉中不斷改變方向，和慣性力一樣，其在誤差敏感方向的分力有時將工件推向刀具，有時將工件拉離刀具，從而造成工件的圓度誤差。傳動力引起的加工誤

24、差 工藝系統(tǒng)剛度及受力變形三、工藝系統(tǒng)剛度對加工精度的影響三、工藝系統(tǒng)剛度對加工精度的影響（四）傳動力和慣性對加工精度影響（四）傳動力和慣性對加工精度影響慣性力引起的加工誤差 在切削加工中，由于高速旋轉的零部件（包括夾具、工件和刀具）的不平衡而產生離心力。在每一轉中，離心力不斷改變方向，它在誤差敏感方向的分力有時將工件推向刀具，有時將工件拉離刀具，使工藝系統(tǒng)的受力變形發(fā)生變化，從而引起加工誤差。 工藝系統(tǒng)剛度及受力變形四、機床部件剛度四、機床部件剛度（一）機床部件剛度測定一）機床部件剛度測定 1、靜態(tài)測定法、靜態(tài)測定法 機床不工作狀態(tài)下，模擬切削時受力情況，機床不工作狀態(tài)下，模擬切削時受力情況

25、，對機床施加靜載荷，測出機床各部件在不同對機床施加靜載荷，測出機床各部件在不同靜載荷下的變形，就可以作出各部件的剛度靜載荷下的變形，就可以作出各部件的剛度特性曲線并計算出剛度特性曲線并計算出剛度 2、工作狀態(tài)測定法、工作狀態(tài)測定法 依據(jù)誤差復映規(guī)律，進行計算依據(jù)誤差復映規(guī)律，進行計算工藝系統(tǒng)剛度及受力變形四、機床部件剛度四、機床部件剛度工藝系統(tǒng)剛度及受力變形四、機床部件剛度四、機床部件剛度 1、變形與作用力不是線性關系，反映刀、變形與作用力不是線性關系，反映刀架變形不純粹是彈性變形架變形不純粹是彈性變形 2、加載與卸載曲線不重合，說明有能量、加載與卸載曲線不重合，說明有能量損失損失克服部件內零

26、件件摩擦和接觸克服部件內零件件摩擦和接觸塑性變形所做的功塑性變形所做的功 3、卸載后曲線不回到原點，說明有殘留、卸載后曲線不回到原點，說明有殘留變形，反復加載，殘留變形逐漸接近于變形，反復加載，殘留變形逐漸接近于0 4、部件的實際剛度遠小于估算剛度、部件的實際剛度遠小于估算剛度說 明工藝系統(tǒng)剛度及受力變形四、機床部件剛度四、機床部件剛度（二）影響機床部件剛度的因素（二）影響機床部件剛度的因素 零件表面總是存在著宏觀和微觀的形狀誤差，連接表面之間的實際接觸面積小于名義接觸面積。在外力作用下，這些接觸處將產生較大的接觸應力而引起接觸變形。既有彈性變形，也有局部的塑性變形。1.連接表面的接觸變形工藝

27、系統(tǒng)剛度及受力變形四、機床部件剛度四、機床部件剛度（二）影響機床部件剛度的因素（二）影響機床部件剛度的因素連接表面間的接觸變形 零件接觸面在外力作用下抵抗接觸變形的能力稱為接觸剛度。影響接觸剛度的主要因素是接觸表面的粗糙度、表面形狀誤差、材料的硬度等。 工藝系統(tǒng)剛度及受力變形四、機床部件剛度四、機床部件剛度（二）影響機床部件剛度的因素（二）影響機床部件剛度的因素薄弱零件變形示意圖 如果部件中有某些剛度很低的零件時，受力后這些低剛度零件會產生很大的變形，使整個部件的剛度降低。如圖所示，由于床鞍部件中的楔鐵細長、剛性差，不易加工平直，加上使用接觸不良，在外力作用下，就會產生很大變形，使部件剛度大大

28、降低。2.部件中薄弱零件的影響工藝系統(tǒng)剛度及受力變形五、五、減少工藝系統(tǒng)受力變形對加工精度影響措施（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)剛度及受力變形五、五、減少工藝系統(tǒng)受力變形對加工精度影響措施（一）提高工藝系統(tǒng)的剛度（一）提高工藝系統(tǒng)的剛度1.提高工件的剛度增加支承提高工件的剛度a）采用中心架 b）采用跟刀架工藝系統(tǒng)剛度及受力變形五、五、減少工藝系統(tǒng)受力變形對加工精度影響措施（一）提高工藝系統(tǒng)的剛度（一）提高工藝系統(tǒng)的剛度2.提高機床部件的剛度采用輔助支承提高機床部件的剛度工藝系統(tǒng)剛度及受力變形五、五、減少工藝系統(tǒng)受力變形對加

29、工精度影響措施（一）提高工藝系統(tǒng)的剛度（一）提高工藝系統(tǒng)的剛度3.提高接觸剛度 一般部件的剛度都是接觸剛度低于實體零件的剛度，所以提高接觸剛度是提高工藝系統(tǒng)剛度的關鍵。 常用的提高接觸剛度方法：（1 1）提高機床部件中零件間接合表面的質量）提高機床部件中零件間接合表面的質量（2 2）給機床部件以預加載荷）給機床部件以預加載荷（3 3）提高工件定位基準面的精度和減小表面粗）提高工件定位基準面的精度和減小表面粗糙度值糙度值工藝系統(tǒng)剛度及受力變形五、五、減少工藝系統(tǒng)受力變形對加工精度影響措施（一）提高工藝系統(tǒng)的剛度（一）提高工藝系統(tǒng)的剛度4.合理裝夾工件，減小夾緊變形工藝系統(tǒng)剛度及受力變形五、五、減

30、少工藝系統(tǒng)受力變形對加工精度影響措施（一）提高工藝系統(tǒng)的剛度（一）提高工藝系統(tǒng)的剛度4.合理裝夾工件，減小夾緊變形工藝系統(tǒng)剛度及受力變形五、五、減少工藝系統(tǒng)受力變形對加工精度影響措施（一）提高工藝系統(tǒng)的剛度（一）提高工藝系統(tǒng)的剛度5.采用補償或轉移變形的方法變形補償法工藝系統(tǒng)剛度及受力變形五、五、減少工藝系統(tǒng)受力變形對加工精度影響措施（二）減小載荷及其變化（二）減小載荷及其變化 適當?shù)墓に嚧胧哼x擇合理的刀具幾何參數(shù)和切削用量，以減小切削力，就可以減少受力變形 毛坯分組，使得一次調整中加工的毛坯余量比較均勻，就能減小切削力的變化，減小復映誤差工藝系統(tǒng)剛度及受力變形六、工件殘余應力引起的變形六、

31、工件殘余應力引起的變形（一）毛坯制造和熱處理過程產生的殘余應力。（一）毛坯制造和熱處理過程產生的殘余應力。 在鑄、鍛、焊、熱處理等加工過程中，由于各部分冷熱在鑄、鍛、焊、熱處理等加工過程中，由于各部分冷熱收縮不均勻以及金相組織轉變的體積變化，是毛坯內部產生收縮不均勻以及金相組織轉變的體積變化，是毛坯內部產生了相當大的殘余應力，毛坯的結構愈復雜，各部分的厚度愈了相當大的殘余應力，毛坯的結構愈復雜，各部分的厚度愈不均勻，散熱的條件相差愈大，則在毛坯內部產生的殘余應不均勻，散熱的條件相差愈大，則在毛坯內部產生的殘余應力也愈大。力也愈大。 具有殘余應力的毛坯由于殘余應力暫時處于相對平衡的具有殘余應力的

32、毛坯由于殘余應力暫時處于相對平衡的狀態(tài)，在短時間內還看不出什么變化。當加工時某些表面被狀態(tài)，在短時間內還看不出什么變化。當加工時某些表面被切去一層金屬后，就打破了這種平衡，殘余應力將重新分布，切去一層金屬后，就打破了這種平衡，殘余應力將重新分布，零件就明顯地出現(xiàn)了變形。零件就明顯地出現(xiàn)了變形。工藝系統(tǒng)剛度及受力變形六、工件殘余應力引起的變形六、工件殘余應力引起的變形鑄件的殘余應力及加工后的變形鑄件的殘余應力及加工后的變形工藝系統(tǒng)剛度及受力變形六、工件殘余應力引起的變形六、工件殘余應力引起的變形（二）冷校直帶來的殘余應力。（二）冷校直帶來的殘余應力。 彎曲的工件（原來無殘余應力）要校直，必須使工

33、彎曲的工件（原來無殘余應力）要校直，必須使工件產生反向彎曲，并使工件產生一定的塑性變形。件產生反向彎曲，并使工件產生一定的塑性變形。 當工件外層應力超過屈服強度，其內層應力還未超當工件外層應力超過屈服強度，其內層應力還未超過彈性極限。過彈性極限。 去除外力后，由于下部外層已產生拉伸的塑性變形，去除外力后，由于下部外層已產生拉伸的塑性變形，故里層的彈性恢復受到阻礙。結果上部外層產生殘余拉故里層的彈性恢復受到阻礙。結果上部外層產生殘余拉應力，上部里層產生殘余壓應力；下部外層產生殘余壓應力，上部里層產生殘余壓應力；下部外層產生殘余壓應力，下部里層產生殘余拉應力。應力，下部里層產生殘余拉應力。 冷校直

34、后雖然彎曲減小了，但內部組織處于不穩(wěn)定冷校直后雖然彎曲減小了，但內部組織處于不穩(wěn)定狀態(tài)。狀態(tài)。 工藝系統(tǒng)剛度及受力變形六、工件殘余應力引起的變形六、工件殘余應力引起的變形冷校直引起的殘余應力冷校直引起的殘余應力工藝系統(tǒng)剛度及受力變形六、工件殘余應力引起的變形六、工件殘余應力引起的變形（三）切削加工帶來的殘余應力（三）切削加工帶來的殘余應力 切削過程中產生的力和熱，被加工工件表面層產切削過程中產生的力和熱，被加工工件表面層產生殘余應力。生殘余應力。工藝系統(tǒng)剛度及受力變形六、工件殘余應力引起的變形六、工件殘余應力引起的變形減少殘余應力可采取的措施：減少殘余應力可采取的措施： 1 1）增加消除內應力

35、的熱處理工序）增加消除內應力的熱處理工序 如：對焊接、鍛、鑄件進行退火或回火；零件淬火如：對焊接、鍛、鑄件進行退火或回火；零件淬火后進行回火；對精度高的零件如床身、絲杠、箱體等進后進行回火；對精度高的零件如床身、絲杠、箱體等進行實效處理。行實效處理。 2 2）合理安排工藝過程）合理安排工藝過程 如：粗、精加工分開在不同的工序中進行。如：粗、精加工分開在不同的工序中進行。 3 3）改善零件結構，提高零件的鋼性，使壁厚均勻等。）改善零件結構，提高零件的鋼性，使壁厚均勻等。工藝系統(tǒng)剛度及受力變形分析示例1工藝系統(tǒng)剛度及受力變形分析示例1 在外圓磨床上磨削薄壁套筒，工件安在外圓磨床上磨削薄壁套筒，工件安裝在夾具上，當磨削外圓至圖紙要求的尺寸（合格），裝在夾具上，當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。差的原因。工藝系統(tǒng)剛度及受力變形分析示例2工藝系統(tǒng)剛度及受力變形分析示例2試設計該薄壁鋁合金矩形板的裝夾方案試設計該薄壁鋁合金矩形板的裝夾方案工藝系統(tǒng)剛度及受力變形分析示例3試設計該超細長變絲徑簧絲加工工藝試設計該超細長變絲徑簧絲加工工藝工藝系統(tǒng)剛度及受力變形The End