第9章機械加工質量作業

2022-10-11 07:33:02 字數 4753 閱讀 3947

1.零件的加工質量包含哪些內容?

答:零件包括機械加工精度和機械加工表面質量。機械加工精度是指零件的實際幾何引數(尺寸、形狀和位置)與理想幾何引數的符合程度。

機械加工表面質量又包括表面粗糙度、表面波度、巨集觀幾何形狀偏差等表面幾何形狀誤差和表面層冷作硬化、表面層金相組織變化及表層殘餘應力等物理力學效能。

2.簡述機械加工表面質量對零件使用效能的影響。

答:(1)降低表面粗糙度值可以提高零件的耐磨性、抗疲勞強度、耐腐蝕性以及提高零件的過盈配合強度;(2)零件表層的冷作硬化在一定程度上可以提高零件的表面硬度,使耐磨性提高,有助於提高疲勞強度和耐腐蝕性,但會破壞過盈配合強度;冷作硬化程度過高時,可能會出現較大的脆性裂紋反而降低了疲勞強度。同時冷作硬化程度過高,在過盈配合中,有可能造成表面層金屬與內部金屬脫離的現象而破壞配合性質。

(3) 表面層的殘餘壓應力可部分地抵消工作載荷引起的拉應力,因而可提高零件的疲勞強度;而殘餘拉應力,則會降低零件的疲勞強度。殘餘應力將會使零件產生變形,從而影響配合精度和配合性質。

3.車削加工時,導軌誤差對加工精度有何影響?

答:在車削加工時,當導軌在水平面內存在直線度誤差時,會使工件被加工表面產生鞍形、鼓形或錐形等圓柱度誤差;在垂直面內存在直線度誤差時,會使工件被加工表面形成雙曲旋轉麵等圓柱度誤差;兩導軌在垂直方向上的平行度誤差(扭曲度),工件也會產生圓柱度誤差。

4.在車床上加工圓盤端麵時,有時會出現如圖9-24a、b所示的形狀,度分析是什麼原因造成的?

答:圖a是由於中拖板導軌與車床主軸的中心線不垂直,造成橫向進刀時,刀具不能垂直於主軸中心線進給;另外乙個原因是用90°車刀加工端麵時,刀刃不直引起。圖b的誤差是由於工具機主軸軸向竄動引起。

5.三批工件在三颱車床上加工外圓,加工後經測量分別有如圖9-25的形狀誤差:a為鼓形,b為鞍形,c為錐形,分別分析可能產生上述形狀誤差的主要原因。

答:產生a的原因是:(1)車床導軌在水平面內存在直線度誤差;(2)工件剛度過小,遠遠小於工具機剛度;(3)誤差復映現象。

產生b的原因是:(1)車床縱導軌在水平面內的直線度誤差。(2)車床縱導軌與工件迴轉軸線在垂直面內不平行(3)工件剛度遠遠大於車床剛度。(4)誤差復映現象。

產生c的原因是:(1)車床縱導軌在水平面內的直線度誤差;(2)刀具線性磨損;(3)車床縱導軌與工件迴轉軸線在水平面內不平行;(4)誤差復映。

6.如圖9-26a,b的工件,在拉孔或鉸孔後產生了圓柱度誤差和圓度誤差,試分析其原因。

答:由於在拉削或鉸削時,開始時產生的熱量少,工件變形不嚴重,隨著後續的加工,工件上產生的熱量會越大,熱膨脹量也越大,加工後隨著工件的冷縮會引起工件孔徑縮小,由於在加工過程中工件熱膨脹量不均勻使孔徑形成如圖a所示的圓柱度誤差。

圖a、b 均是由於工件的壁厚不均勻,在拉削或鉸削時,由於加工中產生的熱量作用使工件發生變形,而加工後,變形恢復,由於熱量分布不均造成變形不均,從而使內孔產生圓度誤差。

7.若工件為一長方形薄鋼板(假設上、下面是平直的),當磨削平面a後,工件產生彎曲變形,如圖9-27所示。試分析工件產生變形的原因?

答:由於磨削時,由於表層溫度下表面高,在上表面產生高溫使上表面產生熱膨脹較下表面大,當表面溫度超過材料的彈性變形範圍時,就會產生熱塑性變形,磨削結束後,表層金屬冷卻收縮又會受到下層的阻礙,使表層產生殘餘拉應力,由於是薄板狀工件,在表層拉應力的作用下,工件會發生變形,結果就出現象圖9-27所示形狀。

8.橫磨工件時,設橫向磨削力為100n,床頭和尾座的剛度分別為k前=50000n/mm,k後=40000n/mm,加工工件尺寸如圖9-28所示,求加工後工件的錐度是多大?

解:由於磨床床頭和床尾的剛度相差較大,在磨削力的作用下,磨削後會使工件錐形。

由圖可得:

加工後工件的錐角為2a,則錐度為:1:150000

9.舉例說明常值系統誤差、變值系統誤差及隨機誤差。

答:當順次加工一批零件時,若產生的誤差大小和方向都保持不變或按一定的規律變化,這種誤差為系統誤差。前者為常值系統誤差,後者為變值系統誤差。

順次加工一批零件時,產生的誤差大小和方向均是無規律地變化,這種誤差稱為隨機誤差。如用比工件規定加工尺寸小0.02mm的鉸刀鉸孔,若不考慮其它因素,鉸出的每乙個孔在直徑上都將小0.

02mm,這一誤差就是常值系統誤差。又如,刀具的磨損使一批工件的尺寸依次有規律的變化,這一誤差就是變值系統誤差。如用一把鉸刀加工一批工件,加工條件不變,但加工出的孔徑尺寸仍在一定範圍內分散。

這可能是由於毛坯加工餘量不均勻、 材料硬度不均勻、內應力重新分布和定位夾緊等引起的。

10.在自動車床上加工一批直徑為的小軸抽檢25件其尺寸如下:17.89,17.

92,17.93,17.93,17.

94,17.95,17.97,17.

95,17.97,17.96,17.

97,17.96,17.98,17.

96,17.98,17.99,17.

98,18.01,18.02,17.

99,18.02,18.00,18.

04,18.00,18.05。

試根據以上資料:

(1)繪製實際尺寸分布曲線。

(2)計算合格品率、廢品率及可修復的廢品率,並判斷產生廢品的原因。

(3)若仍採用這種加工方法,但欲把不可修復的廢品率控制在1%,應如何補充調整工具機?

答:(1)實際尺寸分布曲線見題10圖1所示。

(2)由抽檢的工件尺寸可得:

平均值,,公差帶中心尺寸為17.975mm,公差為0.11mm, 尺寸分散範圍為:0.16mm。

則該批零件的廢品率為3/25=12%,合格率為22/25=88%;可修復的廢品率為2/25=8%.

由於尺寸分散範圍大於公差帶範圍,所以產生廢品的原因是工具機加工能力不足造成的。

(3)若要把不可修復的廢品率控制在1%,則可調整工具機,使尺寸分散中心右移。計算如下:

由題10圖2,當f=49%時,不可修復的廢品率在1%以內,查正態分佈積分表得:

,解之得:

δx=0.03376mm

即使車刀再伸長0.0168mm可保證不可修復的廢品率在1%以內。

11.簡述影響一般機械加工表面粗糙度的因素。

答: (1)殘留面積:減小進給量f、主偏角kr、副偏角k′r或增大刀尖圓弧半徑r,殘留面積高度rmax便會減小,從而減小表面粗糙度值ra;

(2)工件材料性質:切削脆性材料時,由於切屑的崩碎在加工表面上留下很多麻點,使表面粗糙度增大。切削塑性材料時, 隨著擠壓變形的同時切屑與工件分離而產生金屬的撕裂,使表面粗糙度增大。

(3)積屑瘤和鱗刺:正確地選擇切削速度,提高刀具刃磨質量和適當的冷卻潤滑,可防止積屑瘤的產生。鱗刺就是在已加工表面上出現的鱗片狀毛刺,可使已加工表面變得很粗糙。

在用鈍刀切削時,這種現象更明顯。對於低碳鋼進行正火或調質以提高硬度,及時磨刀並調整切削速度等,可以避免鱗刺的出現。

(4)加工時的振動:當切削加工發生振動時,會在工件表面產生明顯的振痕,使粗糙度上公升,表面質量惡化。所以在加工中應採取措施減小振動。

(5)切削液:切削液的冷卻和潤滑作用,可降低切削區的溫度並減少摩擦,使表面粗糙度數值減小,改善表面質量。

12.何為磨削燒傷?它對零件的使用效能有何影響?如何減輕或避免磨削燒傷?

答:磨削燒傷是指在磨削加工中,工件表面層金相組織的變化,使表面層硬度下降,並伴隨出現殘餘應力和產生細微裂紋,同時出現彩色的氧化膜的現象。磨削燒傷分為回火、退火和淬火燒傷三種,回火和退火燒傷使工件硬度降低,淬火燒傷使工件硬度公升高。

磨削燒傷使零件的效能和使用壽命降低,甚至不能使用,所以要避免出現磨削燒傷。

減輕或避免燒傷的方法有:增大砂輪線速度並相應地增大工件線速度或增加縱向進給量;充分的冷卻潤滑;採用內冷卻砂輪、高壓大流量冷卻或噴霧冷卻等冷卻方式;

13.磨削加工時,影響加工表面粗糙度的主要因素有哪些?

答:(1)砂輪(粒度、硬度、磨粒):砂輪的粒度越細,單位面積上的磨粒就越多,磨削表面的刻痕就越細密均勻,粗糙度值就越小。

但磨粒太細砂輪易堵塞,使工件表面溫度增高塑性變形增大,粗糙度反而增加,同時還容易引起加工表面磨削燒傷。

砂輪硬度太高,鈍化的磨粒不易脫落;砂輪太軟,磨粒雖易脫落,但難以保證刃口等高。這兩種情況都會使加工表面粗糙度值增大。砂輪的硬度主要根據工件的材料和硬度選取。

砂輪的修整主要是使砂輪工作表面形成銳利而等高的微刃,從而使磨削的工件表面粗糙度值小。

(2)磨削用量:提高砂輪線速度或降低工件線速度,都會使每顆磨粒切去的金屬厚度減小,則殘留面積減小,粗糙度降低;縱向進給量小,則工件表面上同一點的磨削次數多,粗糙度值小;採用較小的橫向進給量和最後無進給的光磨,加工表面塑性變形小,表面粗糙度值小,光磨次數越多,粗糙度越低。

(3)工件材料:工件材料的性質對磨削粗糙度的影響也很大,太硬、太軟、太韌的材料都不易磨光。工件材料太硬時磨粒很快鈍化;工件材料太軟砂輪又很容易被堵塞;而韌性太大且導熱性差的工件材料又容易使磨粒早期崩落。

以上均不利於獲得較低的表面粗糙度值。

(4)切削液:磨削時的冷卻潤滑液對減少砂輪磨損、減少磨屑與磨粒間的化學親和作用、減少磨擦及磨削熱等方面都有良好的效果。選用較好的切削液可以降低表面粗糙度值。

14.表面強化工藝為什麼能改善表面質量?生產中常用的各種表面強化工藝方法有哪些?

答:表面強化工藝通過冷壓方法使零件表面層金屬產生塑性變形,提高表面硬度,並使表面層產生殘餘壓應力,提高抗疲勞效能,同時還將微觀凸峰壓平,降低表面粗糙度的數值,故能改善表面質量。

生產中常用滾壓加工、擠壓加工、噴丸處理等進行表面強化加工。滾壓加工是用經過淬硬和精細拋光並可自由旋轉的滾柱或滾珠,對金屬零件表面進行擠壓,使表面硬度提高,粗糙度值變小,並產生殘餘壓應力。滾壓方式有滾柱滾壓和滾珠滾壓。

擠壓加工是用截面形狀與零件孔的截面形狀相同的擠壓工具,在有一定過盈量的情況下,推孔或拉孔強化零件表面。噴丸強化是用壓縮空氣或機械離心力將小珠丸高速噴出,打擊零件表面,使其表面層產生冷作硬化層和殘餘壓應力,提高零件的疲勞強度和使用壽命。

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