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机械加工中的公差是如何产生的?

2023-08-05 阅读 1138
零件在加工过程中,由于各种原因,加工制造的零件尺寸不可能与零件图纸设计中的尺寸一模一样,这种实际几何参数与理想几何参数之间偏差的程度,为零件加工误差。
而公差则是机械设计和制造中,对零件实际参数值的允许变动量。允许变动范围越大,公差越打,能够接受的加工误差也就越大,反之则越小。



不同制造工艺的零件,产生偏差的原因有所不同,以机加工为例,误差产生的主要原因如下:

01 机床的制造精度

机床的制造误差主要包括主轴回转误差、导轨误差和传动链误差。
主轴回转误差是指主轴各瞬间的实际回转轴线相对其平均回转轴线的变动量,它将直接影响被加工工件的精度。主轴回转误差产生的主要原因有主轴的同轴度误差、轴承本身的误差、轴承之间的同轴度误差、主轴绕度等。
导轨是机床上确定各机床部件相对位置关系的基准,也是机床运动的基准。导轨本身的制造误差、导轨的不均匀磨损和安装质量是造成导轨误差的重要因素。



传动链误差是指传动链始末两端传动元件间相对运动的误差。它是由传动链中各组成环节的制造和装配误差,以及使用过程中的磨损所引起的。

02 刀具的几何误差

刀具在切削过程中不可避免的会产生磨损,因此会影响加工精度。不同种类的刀具对机械加工误差的影响有所不同。



03 夹具的几何误差
夹具的作用是使工件相当于刀具和机床具有正确的位置,因此夹具的几何误差对机械加工误差(特别是位置误差)有很大影响。

04 定位误差

定位误差主要包括基准不重合误差和定位副制造不准确误差。
在机床上对工件进行加工时,需选择工件上若干几何要素作为加工时的定位基准,如果所选用的定位基准与设计基准(在零件图上用来确定某一表面尺寸、位置所依据的基准)不重合,就会产生基准不重合误差。
工件定位面与夹具定位元件共同构成定位副,由于定位副制造得不准确和定位副间的配合间隙引起的工件最大位置变动量,称为定位副制造不准确误差。定位副制造不准确误差只有在采用调整法加工时才会产生,在试切法加工中不会产生。

05 工艺系统受力变形产生的误差

工件刚度:工艺系统中如果工件刚度相对于机床、刀具、夹具来说比较低,在切削力的作用下,工件由于刚度不足而引起的变形对机械加工误差的影响就比较大。
刀具刚度:外圆车刀在加工表面法线(y)方向上的刚度很大,其变形可以忽略不计。镗直径较小的内孔,刀杆刚度很差,刀杆受力变形对孔加工精度就有很大影响。



机床部件刚度:机床部件由许多零件组成,机床部件刚度迄今尚无合适的简易计算方法,目前主要还是用实验方法来测定机床部件刚度。
影响机床部件刚度的因素有结合面接触变形的影响、摩擦力的影响、低刚度零件的影响、间隙的影响。

06 工艺系统受热变形引起的误差

工艺系统热变形对加工误差的影响比较大,特别是在精密加工和大件加工中,由热变形所引起的加工误差有时可占工件总误差的50%。

07 调整误差

在机械加工的每一工序中,总要对工艺系统进行这样或那样的调整工作。由于调整不可能绝对地准确,因而产生调整误差。在工艺系统中,工件、刀具在机床上的互相位置精度,是通过调整机床、刀具、夹具或工件等来保证的。
当机床、刀具、夹具和工件毛坯等的原始精度都达到工艺要求而又不考虑动态因素时,调整误差对机械加工误差起到决定性的作用。

08 测量误差

零件在加工时或加工后进行测量时,由于测量方法、量具精度以及工件和主客观因素都直接影响测量精度。



09 内应力
没有外力作用而存在于零件内部的应力,称为内应力。工件上一旦产生内应力之后,就会使工件金属处于一种高能位的不稳定状态,它本能地要向低能位的稳定状态转化,并伴随有变形发生,从而使工件丧失原有的加工精度。

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