模具加工精度及表面质量.ppt

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加工质量,加工精度表面质量,加工精度,1加工精度的概念,零件的加工精度是指零件在加工后的实际几何参数（尺寸、形状和位置）与理想几何参数的符合程度。

零件的加工精度包括尺寸精度、形状精度和位置精度。

（1）尺寸精度,尺寸精度指的是零件的直径、长度、表面间距离等尺寸的实际数值与理想数值的接近程度。

尺寸精度是用尺寸公差来控制的。

尺寸公差是切削加工中零件尺寸允许的变动量。

在基本尺寸相同的情况下，尺寸公差愈小，则尺寸精度愈高。

国标GBl80079至GBl08479将确定尺寸精度的标准公差等级分为20级，分别为IT01，IT0，ITl，IT2，ITl8，其中IT01的公差最小，尺寸精度最高。

切削加工所获得的尺寸精度一般与所使用的设备、刀具和切削条件等密切相关。

尺寸精度愈高，零件的工艺过程愈复杂，加工成本也愈高。

因此，在设计零件时，在保证零件使用性能的前提下，应选用较低的尺寸精度。

（2）形状精度,形状精度是指加工后零件上的线、面的实际形状与理想形状的符合程度。

评定形状精度的项目有直线度、平面度、圆度、圆柱度、线轮廓度和面轮廓度等6项。

形状精度是用形状公差来控制的，各项形状公差，除圆度、圆柱度分13个精度等级外，其余均分为12个精度等级。

1级最高，12级最低。

（3）位置精度,位置精度是指加工后零件上的点、线、面的实际位置与理想位置的符合程度。

评定位置精度的项目有平行度、垂直度、倾斜度、同轴度、对称度、位置度、圆跳动和全跳动等八项。

位置精度是用位置公差来控制的，各项目的位置公差亦分为12个精度等级。

2、影响加工精度的主要因素,

（1）加工原理误差加工原理误差是指因采用了近似的加工方法或传动方式及形状近似的刀具等而造成的误差。

例如铣齿，各号铣刀的齿形是按该号范围内最小齿数齿轮的齿槽轮廓制作的，因此各号铣刀加工范围内的齿轮齿形，只有齿数最少的齿轮齿形是准确的，其余的均有误差，即所谓加工原理误差。

（2）机床，刀具及夹具误差机床、刀具及夹具误差包括制造和磨损两方面。

它们对加工精度的影响是显而易见的，例如卧式车床的纵向导轨在水平面内的直线度误差，直接产生工件直径尺寸误差和圆柱度误差；又例如，在车床上精车长轴和深孔时，随着车刀逐渐磨损，工件表面出现锥度而产生其直径尺寸误差和圆柱度误差。

（3）工件装夹误差工件装夹误差包括定位误差和夹紧误差两方面。

它们对加工精度有一定影响。

例如，在卡盘上夹紧薄壁套、圆环等刚度较差的工件时，工件很容易产生弹性变形。

图184为三爪自定心卡盘装夹盘套工件的情形，其中图（a）为装夹前工件的形状；图（b）为夹紧后的形状；图（c）为内孔加工完后还未卸下的形状；图（d）为卸下工件，弹性变形恢复后的形状，此时装夹误差反映到加工表面内孔上。

因此，加工薄壁零件时，夹紧力应在工件圆周上均匀分布，采用液性塑料夹具可达到这种要求。

（4）工艺系统变形误差机床、夹具、工件和刀具构成弹性工艺系统，简称工艺系统。

工艺系统变形误差包括受力弹性变形误差和热变形误差两方面。

例如轴工件在两顶尖间加工，近似于一根梁自由支承在两个支点上，在背向力Fp的作用下，最后加工出的形状如图185（a）所示。

图l85（b），（c）则是分别用卡盘、卡盘顶尖在背向力尸p的作用下加工出的零件形状。

因此，加工刚度较差的细长轴工件时，常采用中心架或跟刀架等辅助支承，以减小工件受力变形。

又例如在车削加工中，车床部件中受热最多又变形最大的是主轴箱，图186中的虚线表示车床的热变形，车床主轴前轴承的温升最高，影响加工精度最大的是主轴轴线的抬高和倾斜。

（5）工件内应力工件内应力总是拉应力和压应力并存而总体处于平衡状态。

当外界条件发生变化，如温度改变或从表面再切去一层金属后，内应力的平衡即遭到破坏，引起内应力重新分布，使零件产生新的变形。

这种变形有时需要较长时间，从而影响零件加工精度的稳定性。

因此，常采用粗、精加工分开，或粗、精加工分开且在其间安排时效处理，以减少或消除内应力。

经济加工精度,经济加工精度,加工误差,被加工零件的实际几何参数对理想（设计）的几何参数会产生误差，这些误差可以分解为尺寸误差、表面形状误差和表面相互位置误差。

制造零件时，应在最低加工成本条件下，将这些误差控制在设计所允许的公差范围之内。

尺寸公差,简称公差，是指允许尺寸的变动量。

它等于最大极限尺寸与最小极限尺寸之差，也等于上偏差与下偏差的代数差。

标准公差：

是指国家标准所确定的公差。

误差：

是指某一个在设计时所确定的参数的理想值X0与经加工后所测量的这个参数的实测值之差，用X表示。

即XiXi-X0,形状误差,

（2）形状误差形状误差是指被测实际要素对理想要素的变动量。

如果被测实际要素与理想要素相重合，则其形状误差为零；如果被测实际要素对理想要素产生了偏离，表明有形状误差。

形状公差,

（1）形状公差构成机械零件的几何要素可以分解为直线、平面、圆柱面、曲面等，在设计图上表达的是点、线、面的理想状态。

而零件在加工后实际测得的点、线、面是其实际状态。

这些单一要素的形状所允许的变动量称为形状公差。

形状公差的公差带就是限制实际要素的变动区域。

制造零件时，构成零件几何特征的实际要素必须控制在此区域内，即必须满足形状公差的要求。

形状公差的项目,

（1）直线度

（一）

（2）平面度（）（3）圆度（）（4）圆柱度（/）（5）线轮廓度（）（6）面轮廓度（）,

（1）直线度

（一）,直线度

（一）,直线度

（一）,平面度（）,圆度（）,圆柱度（/）,线轮廓度（）,面轮廓度（）,位置公差,构成零件的几何要素中，有的要素相对于其它要素有方位要求。

这类有功能关系要求的要素称作关联要素，而用以确定被测要素方位的要素称为基准要素，理想的基准要素称作基准。

位置公差是关联实际要素的位置对基准的变动全量。

位置公差带是限制关联实际要素变动的区域，被测实际要素要在此区域内才合格。

位置公差,平行度（/）垂直度（）倾斜度（）同轴度（）对称度（）位置度（*）径向圆跳动端面圆跳动,平行度（/）,垂直度（）,倾斜度（）,同轴度（）,对称度（）,位置度（*）,径向圆跳动,端面圆跳动,径向全跳动公差带,端面全跳动公差带,形位公差的项目及符号,表面质量,1表面质量的概念,表面质量是指零件在加工后表面层的状况。

具体内容包括表面粗糙度、表面变形强化和残余应力等。

表面变形强化和残余应力前面已作介绍，这里只介绍表面粗糙度。

在切削加工中，由于振动、刀痕以及刀具与工件之间的摩擦，在工件已加工表面不可避免地留下一些微小峰谷。

即使是光滑的磨削表面，放大后也会发现有高低不平的微小峰谷。

零件表面上这些微小峰谷的高低程度称为表面粗糙度，也称微观不平度。

国标规定了表面粗糙度的评定参数，其中最为常用的是轮廓算术平均偏差Ra。

2影响表面粗糙度的主要因素,

（1）切削残留面积从前面图120中可以看出，减小进给量f、主偏角r、副偏角r可有效地减小残留面积，从而降低表面粗糙度。

因此，采用r的车刀及宽刃细刨刀均可获得较小的表面粗糙度Ra值。

（2）积屑瘤由前图131可知，积屑瘤伸出刀尖之外，且不时破碎脱落，在工件表面上刻划出不均匀的沟痕，对表面粗糙度影响很大。

因此，精加工塑性金属时，常采用高速切削（cl00m/min）或低速切削（c5m/min），以避免产生积屑瘤，获得较小的表面粗糙度Ra值。

（3）工艺系统振动工艺系统振动使刀具对工件产生周期性的位移，在加工表面上形成类似波纹的痕迹，使表面粗糙度Ra值增大。

因此，在切削加工中，应尽量避免振动。

表面质量,零件加工后的表面粗糙度和表面层的物理机械性质。

衡量的内容：

表面粗糙度、表面层的加工硬化、表面层的残余应力、表面层的金相组织变化及表面层的微裂纹。

表面粗糙度,零件表面的微观凸凹不平的程度。

表面层的加工硬化,由于加工中切削力的作用，零件表层发生塑性变形，使金属的晶格产生拉长、扭曲与破碎等畸变，引起材料的强化，使零件表面的强度和硬度提高，韧性和塑性下降的现象。

表面层的残余应力,由于加工中切削力的作用，零件表层发生塑性变形、切削热引起的受热变形和磨削高温作用下造成的表面层金属的组织相变都会造成金相组织的体积变化，受未变形部位金属的限制阻碍，就会造成表层金属产生压应力，里层金属产生拉应力。

表面层的金相组织变化,磨削时，在磨削高温作用下造成的表面层金属的金相组织变化，破坏了零件原有的组织性能，又称磨削烧伤（淬火烧伤、回火烧伤和退火烧伤）。

表面层的微裂纹,加工过程中的表面层的残余拉应力超过材料的强度极限时，零件表面就会产生微裂纹。