4单元综合复习(八)第四章 机械制造质量分析与控制(2)

2020-04-14 04:55

2、工艺系统中凡是能直接引起加工误差的因素都称为原始误差。

3、误差敏感方向是对加工误差影响最大的那个方向(即通过刀刃的加工表面的法线方向)。 4、工艺系统的几何误差主要是机床几何误差、刀具误差、夹具误差、测量误差和调整误差。 5、机床几何误差主要有主轴回转误差、导轨误差和传动链误差。 6、主轴回转误差可分为纯径向跳动、纯轴向窜动、纯角度摆动。 7、系统性误差分为常值系统性误差和变值系统性误差。

8、研究加工精度的方法一般有两种,即因素分析法和统计分析法。 9、加工误差的统计分析法主要有分布曲线法和点图法。

10、机械加工表面质量的内容是表面层的几何形状误差和表面层金属的物理力学性能的变化。 11、表面粗糙度的形成原因大致可归纳为几何因数和物理因数这两个因数。 12、产生表面层残余应力的原因有冷态塑性变形、热态塑性变形、金相组织变化。 13、机械加工中,振动的类型有自由振动、强迫振动和自激振动三种。 ※14、机床主轴是工件或刀具的安装基准和运动基准。

五、问答题:

1、原始误差可归纳为那几个方面?

答:加工原理误差;工艺系统的几何误差;工艺系统受热变形引起的误差和工艺系统受热变 形引起的误差等四个方面。

2、试举例说明加工原理误差对加工精度的影响。

3、镗床上镗孔时,工作台进给(下左图所示),即工件直线进给运动,镗杆旋转运动。导 轨在水平面、垂直面内的直线度误差对加工精度有何影响?

答:孔径没有误差,有圆柱度误差。轴线不直。因为误差敏感方向不断变化。

4、若镗杆进给,即镗杆既旋转又移动(上右图所示),导轨误差对加工精度有无影响? 答:不会产生孔的形状误差,但会产生孔的位置误差。

5、端铣时,若主轴回转轴线与工件进给方向不垂直,会产生何种加工误差?作示意图。

答:加工表面与定位底面不平行。(图略)

6、何谓工艺系统?何谓工艺系统的刚度?何谓接触刚度?

答:机械加工中,由机床、夹具、刀具和工件构成的一个相互联系的统一系统就是工艺系统;工艺系统整体抵抗变形的能力就称为工艺系统的刚度;连接表面间的接触变形称为接触刚度。 7、试写出工件受热时的热变形公式。(均匀受热:?L??lL?t;不均匀受热:f?*8、表面质量对机器零件使用性能的影响主要体现在那几个方面?

答:主要体现在以下四个方面:耐磨性、工作精度、疲劳强度和抗腐蚀性能。 教材:

4-4、答:1、误差敏感方向就是指影响加工精度最大的方向(即通过刀刃的加工表面的法向); 2、对车床来说,误差敏感方向是导轨在水平面内的直线度误差;而对于平面磨床、铣

床及龙门刨床来说,误差敏感方向是导轨在垂直面内的直线度误差。

※4-6、(3)原因是:尾顶尖刚度不足,导轨扭曲;采取措施:1、提高机床部件刚度,减小受力

变形;2、提高车床的安装精度,减小或避免导轨扭曲。

4-8、答:1、磨削过程中套筒外层温度升高,外层金属受热膨胀,内层金属温度低,阻碍外层金

属热伸长,这样,外层金属受到压应力,内层金属受到拉应力。

2、由于磨削温度较高,热膨胀造成的压力极大,当套筒材料的应变超出其弹性变化范

围时,会使外层金属产生热塑性压缩变形。冷却时,外层金属受内层金属的限制,不能收缩,产生残余拉应力,内层金属则产生压应力。

当用铣刀铣开套筒后,限制外层金属收缩的拉应力去除,外圆弧长度缩短,导致两个半

圆环向外张开。 4-19、20、22。 六、分析计算题:

1、试分析图示的三种加工情况,加工后工件表面会产生何种形状误差?假设工件的刚度很大,且车床床头刚度大于尾座刚度。 答:a) 在径向切削力的作用下,尾顶尖处的位

?l?tL28H。)

移量大于前顶尖处的位移量,加工后工件外圆表面成锥形,右端直径大于左端直径。 b)在轴向切削力的作用下,工件受到扭矩的作用会产生顺时针方向的偏转。若刀具刚度很大,加工后端面会产生中凹。

c)由于切削力作用点位置变化,将使工件产生鞍形误差,且右端直径大于左端直径,加工后零件最终的形状参见教材图4-11。

2、在铣床上加工一批轴件上的键槽,如图所示。已知铣床工作台面与导轨的平行度误差为0.05/300,夹具两定位V型块夹角

,交点A的连线与夹具体底面的平行度误差为0.01/150,

阶梯轴工件两端轴颈尺寸见图。试分析计算加工后键槽底面对工件轴线的平行度误差(只考虑上述因素影响,并忽略两轴颈与外圆的同轴度误差)。 答:键槽底面对

下母线之间的平行度误差由3项组成:

① 铣床工作台面与导轨的平行度误差:0.05/300,

② 夹具制造与安装误差(表现为交点A的连线与夹具体底面的平行度误差):0.01/150, ③ 工件轴线与交点A的连线的平行度误差: 为此,计算

外圆中心在垂直方向上的变动量:

mm,

可得到工件轴线与交点A的连线的平行度误差:0.07/150,

最后得到键槽底面(认为与铣床导轨平行)对工件轴线的平行度误差:

3、磨削CW6140车床床身导轨,若床身长L=2240mm,床身高H=400mm,磨削后床身上下面温差Δt=5℃。试计算由于工件热变形所引起的加工误差(工件材料热胀系数α=1×10-5)。 答:工件单面受热会产生翘曲变性,磨平后工件冷却下来,将使导轨产生中凹。中凹量可按教材P243第10行的公式计算:

4、在无心磨床上磨削销轴,销轴外径尺寸要求为φ12±0.01。现随机抽取100件进行测量,结果发现其外径尺寸接近正态分布,平均值为X=11.99,均方根偏差为S=0.003。试: ① 画出销轴外径尺寸误差的分布曲线; ② 计算该工序的工艺能力系数;

mm

③ 估计该工序的废品率;

④ 分析产生废品的原因,并提出解决办法。 答:① 分布图(见右图)

② 工艺能力系数CP=0.2/(6×0.003)=1.1 ③ 废品率约为50%

④ 产生废品的主要原因是存在较大的常值系统误差,很可能是砂轮位置调整不当所致;改进办法是重新调整砂轮位置。

5、在车床上加工一批小轴的外圆,尺寸要求为标准差为

mm。若根据测量工序尺寸接近正态分布其

mm,公差带中心小于分布曲线中心,偏差值为0.03 mm。试计算不合格品率。

答:画出分布曲线图,可计算出不合格品率为21.2%(计算过程略)。

6、横磨一刚度很大的工件(见图),若径向磨削力

为100N,头、尾架刚度分别为50000 N/mm和

40000N/mm,试分析加工后工件的形状,并计算形状误差。

答:A点处的支反力: D点处的支反力:

N N

在磨削力的作用下,A点处的位移量:

mm,

在磨削力的作用下,D点处的位移量:由几何关系,可求出B点处的位移量:C点处的位移量:

加工后,零件成锥形,锥度误差为0.001mm。

mm, mm,

mm,

7、在无心磨床上磨削圆柱销,直径要求为 mm。每隔一段时间测量一组数据,共测得200个数据,列于表4X4-8,表中数据为7960+x(μm)。 1) 画出

图;

2) 判断工艺规程是否稳定; 3) 判断有无变值系统误差; 4) 对

图进行分析。

答:1)画出 -R图:① 计算各组平均值和极差,见表4X4-8;

② 计算中心线和上下控制限[参考式(4-32)(4-33),表4-6)]:

2)在图上,有多个点子越出控制限,可以判定工艺过程不稳定。 3)在图上,点子没有明显的变化趋势,无法判定有无变值系统误差。

4)在图上,第4点到第9点之间,点子出现较大波动(R图亦如此),表明工艺系统在此期间出现异常。从第12点以后,点子有上升趋势(图),值得密切注意,应继续采样观察。


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