机械制造工艺学--教案3

课题： 2.2工艺系统的受力变形对加工精度的影响 2.3工艺系统的热变形对加工精度的影响 2.4加工误差的统计分析 教学目标： 教学重点： 掌握影响加工精度的因素， 工艺系统的几何精度、受力变形及热变形对加工精度的影响；加工误差的统计分析 教学难点： 工艺系统的各种误差对加工精度的影响；加工误差的统计分析 教具、教学教鞭，多媒体，使用PPT。 素材准备： 教学方法： 讲授 教学时数： 4 教学过程：（教师授课思路、设问及讲解要点） 三、工艺系统受力变形及其对加工精度的影响 ㈠工艺系统刚度 由机床、夹具、工件、刀具所组成的工艺系统是一个弹性系统，在加工过程中由于切削力、夹紧力、重力、传动力、惯性力等外力的作用，将引起工艺系统各环节产生弹性变形，此变形造成位移。同时系统中各元件因其接触处的间隙也会产生位移和接触变形，从而破坏了刀具与工件间已获得的准确位置，产生加工误差。 工艺系统受力变形不但影响 加工精度，还影响表面质量。 弹性系统抵抗外力使其变形的能力称为刚度。 工艺系统的刚度是以外切削力和在该力方向上所引起的刀具和工件间相对变形位移的比值表示，即 由于切削力F有三个分力Fx、Fy、Fz，所以刚度也有相应的三个方向的刚度，计算工艺系统刚度就只考虑此方向上的切削分力FY和变形位移量Y，即 工艺系统由机床、夹具、刀具及工件组成，因

此工艺系统受力变形总位移是各组成部分变形位移的叠加，即 由此可得 即当知道工艺系统的各组成部分的刚度后，就可求得整个工艺系统的刚度 ⑴工件的刚度 当用卡盘装夹棒料时，工件的变形可按悬臂梁计算。如图 式中，E——棒料的弹性模量， I——棒料截面惯性矩。 当用两顶尖装夹棒料时，工件的变形可按简支梁计算，即 工件的刚度为 当刀尖处于工作中间位置时，工件的刚度最小，变形最大。 ⑵刀具的刚度 对于车刀，因变形甚微可忽 略不计。对于镗内孔和磨内圆可按悬臂梁计算。 ⑶夹具的刚度 机床夹具按机床部件处理， 不再单独计算。 ⑷机床刚度 机床总变形位移量将是机床主轴箱、尾座及刀架等部件变形位移量的综合反映。如图，在切削力作用下，主轴箱等都有一定位移，此时工件的轴心线移动，刀尖也移位。 2

则工件在切削变形点处的位移为 由于 所以 设定引起主轴箱、尾座处的作用力，整理后有 则刀具在X处相对于工件法向总位移为 由此可知，工艺系统的刚度在沿工件轴向的各个位置是不同的，所以加工后工件各个横截面的直径尺寸也不相同，造成了加工后工件的形状误差。 ㈡误差复映规律 以加工过程中，由于工件毛坯加工余量或材料硬度的变化，引起切削力和工艺系统受力变形的变化，因而产生工件的尺寸误差和形状误差。如图，切削力FY随背吃刀量ap的变化而变化，引起工艺系统中机床的相应变形，这样就使毛坯的圆度误差复映到加工后的工件表面，这种现象称为 “误差复映”。 根据切削原理公式有 3

毛坯上的最大误差为 ，工件上的最大误差为 工件在一次走刀后的加工误差为 Y1Y2 工FF YmaxYminK系统K系统 110.750.75Cpap1fCpap2f K系统K系统 ap1ap2坯0.750.75 CpfCpfK系统K系统 教学后记：

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