机械加工质量及其检测

1机械加工质量及其检测机械加工工艺机械加工尺寸精度形状精度2机械加工精度机械加工精度是指零件经过加工后的几何参数（尺寸、几何要素的形状和相互位置）的实际值与设计理想值的符合程度，而它们之间的偏离程度称为加工误差。加工误差越小、加工精度越高。加工精度和加工误差是零件加工后几何参数的两种表示方法。3加工精度零件的加工精度包括三个方面：尺寸精度：限制加工表面与其基准面间尺寸误差不超过一定的范围。尺寸精度用标准公差等级表示，分为20级。形状精度：限制加工表面宏观几何形状误差，如圆度、圆柱度、平面度、直线度等。形状精度用形状公差表示。位置精度：限制加工表面与基准间的相互位置误差，如平行度、垂直度、同轴度等。位置精度用位置公差等级表示。4加工误差产生的原因加工前的误差理论误差、装夹误差、机床制造、安装误差及磨损、刀具误差、夹具误差、调整误差。加工中的误差工艺系统受力变形、工艺系统受热变形、刀具磨损、测量误差、残余应力引起的变形。控制方法与措施：试切法、调整法、定尺寸刀具法、自动控制法、误差转移法、误差分组法、5获得加工精度的方法获得尺寸精度的方法有4种、试切法、调整法、定尺寸刀具法、主动测量法。获得形状精度的方法有3种轨迹法、成形法、展成法。获得位置精度的方法有2种划线找正：按照零件图在毛坯上划线。夹具保证：夹具以正确的位置安装在机床上，工件按照六点定位原理在夹具中定位并夹紧，工件的位置精度完全由夹具来保证。6经济加工精度正常生产条件：设备完好、工夹量具适应、工人技术水平相当、工时定额合理。机械加工时，每种机床上所达到的精度越高，则所耗费的工时越多，成本越高。每种机床在正常条件下能经济地达到的加工精度是有一定范围的，这个精度范围就是这种加工方法的经济精度。7工艺基准在制造工艺过程中采用的基准称为工艺基准装配基准：是产品装配时用来确定零件或部件在机器中的相对位置所用的基准。测量基准：是测量时所采用的基准。定位基准：加工中的定位基准。工序基准：在工序图上用来确定本工序所加工表面加工后的尺寸、形状、位置的基准。8技术测量基础测量是指以确定被测量对象量值为目的的全部操作。一个完整的测量过程应包括被测对象、计量定位、测量方法和测量精度4个方面要素。测量对象：主要指几何量、包括长度、角度、表面粗糙度、几何形状和相互位置等。计量单位：机械制造中常用的长度单位为毫米（mm）在精密测量中长度单位采用微米、在超精密测量中长度单位采用纳米测量方法：根据被测量对象确定最佳的测量方法测量精度：是指测量结果与真值的一致程度。任何测量过程总不可避免出现测量误差，误差小则证明精度高。9计量器具量具:分为单值量具和多值量具单值量具：量块、直角尺等多值量具：金属直尺、卷尺、游标卡尺、游标万能角度尺等；螺旋测微量具：内、外径千分尺和螺纹千分尺等；量规：专用计量器具，用于检验零件要素的实际尺寸及形状、位置的实际情况所形成的综合结果是否在规定的范围内，从而判断零件被测的几何量是否合格。10机械加工表面质量机械加工表面质量的表示1.表面几何学特征。它主要指零件最外层表面的几何形状，通常用表面粗糙度、浓度和纹理表示。2.表面层材质的变化。零件加工后在一定深度的表面内出现与基体材料组织不同的变质层。在此表面层内，金属的机械、物理及化学性质均发生变化，如塑性变形、硬度变化、微观裂纹、残余应力、晶粒变化、热损伤区、微观组织变化以及化学性质及电特性的变化等。11影响因素及改进措施影响因素：残留面积、磷刺、积屑瘤、切削过程中的变形、刀具主刀刃磨损、刀刃与工件的位置变动改善措施：刀具方面、工件方面、切削条件方面。12机械加工质量检测长度测量的基本原则：在进行长度测量时，为保证测量准确，应使被测工件的尺寸线和量仪中作为标准的刻度尺重合或顺次排成一条直线。此原则称之为阿贝原则。长度：包括轴径、孔径角度：包括锥度形状和位置误差：包括直线度、平面度、圆度、圆柱度和表面粗糙度等的基本测量方法。13常用轴径测量仪器卡尺、千分尺、指示表千分尺、杠杆千分尺、杠杆齿轮传动测微仪、扭簧测微仪、电感测微仪、电容测微仪、立式光学计、卧式光学计、立式测长仪、万能测长仪、工具显微镜：分大型、小型、万能14常用孔径测量仪器内径百分表内径测微仪万能测长仪一米测长机万能工具显微镜孔径测量仪自准直孔径测量仪内孔比长仪小孔显微镜15角度测量两面角的测量锥度测量基准的建立与体现基准是用以确定被测要素的理想方向和理想位置的依据。根据实际零件的形体表面（有形状误差的表面）来建立基准时应按统一的原则，这个原则应是最小条件。测量时体现基准的方法有模拟法、直接法、分析法和目标法等。16精密加工的概念尺度加工根据加工零件的尺寸来分类，可分为宏尺度加工、中尺度加工和微尺度加工通常的机械加工大多指宏尺度加工，零件的技术性能要求大多反映在宏观结构或表层结构上，尺寸相对较大，加工的范畴较广。又可分为特大型、重型、一般型和小型产品的加工。微尺度加工是指微纳米加工，尺寸相对来说在微米、亚微米和纳米级，主要用精密和超精密加工技术、微细加工技术和纳米加工技术来加工。强调了微观结构，其领域相对较窄。17精密加工和超精密加工精密加工和超精密加工有6个特点：创造性原则：原有的机床已不能满足加工零件的精度要求，需研制专门的超精密机床或通过工艺手段达到微量切除：对机床精度有很高要求。综合制造工艺系统：是一个系统工程，复杂且难度大。精密特种加工和复合加工方法：例如精密电火花加工、激光加工、电子束加工、离子束加工等。自动化程度高。加工检测一体化:不仅进行离线检测、而且可以采用在位检测、在线检测和误差检测，以提高检测精度。18制造业我国的制造业涉及以下三个方面的领域：机械、电子制造业:包括机床、专用设备、交通运输工具、机械设备、电子通信设备、仪器等。资源加工工业：包括石油化工、化学纤维、橡胶、塑料等。轻纺工业：包括服装、纺织、皮革、印刷等。19先进制造技术20世纪80年代提出，由机械制造技术发展而来。通常可以认为它是将机械、电子、信息、材料、能源和管理等方面的技术、进行交叉、融合和集成，综合应用于产品全生命周期的制造全过程。包括市场需求、产品设计、工艺设计、加工装配、检测、销售、使用、维修、报废处理、回收利用等。20装配工艺装配工艺的另一种说法是装配方法。装配方法说明书（或者是作业指导书）必须清楚地描述对象、操作顺序以及使用的工具和物料。装配说明书应能简单易学，同时还能很方便的制作、复制、分发和变更。装配工艺还应包括工艺大纲或者是工艺路线，每一工序的详细操作指导书、物料清单、加工过程草图或者直观教具以及每个工序的加工位置。文件具有培训作用。21装配工艺路线除了按正确的顺序列出操作，装配工艺路线还给出了每步操作的标准操作时间、责任部门以及工艺指导书的最新修订版本级别。检验部门利用工艺文件进行产品过程检验，对工厂进行管理和控制。在车间工作中，工艺路线卡是一个非常有价值的工具，在车间内是按照功能或工艺进行布置而不是按照生产流程。22工艺卡和流程图完成作业的详细记录做好借助于工艺图表技术，特别是工艺卡和流程图。工艺卡以紧凑的方式记录作业中的每一步操作，借助这个工具，可以更好地理解和改进工艺过程。仔细研究和分析流程图，给出加工过程中每一步图表描述，有时就可以提出改进方法，采取其他的改进措施。23流程图的分类A.有生产/作业流程图.工艺流程图（工艺路线）和检验流程图三种。依据是工艺流程图；B.工艺（工序）流程图在机械制造行业习惯上称为工艺路线。它是根据设计文件将工艺过程控制的要求和实现的方式.方法，表示为具体采取的流程顺序.工艺步骤和加工制作的方法.要求；24流程图的分类C.生产流程图将产品从原材料（包括外购.外协件等）和其他工艺所需要的材料投入开始，到最终产品实现全过程中的所有备料.加工制作.搬运.包装.防护.存储等作业的程序，包括每一过程涉及的车间.工序或场地，用图表和文字组合形式予以表达，以便生产管理和组织；D.检验流程图是用图形符号，简洁明了地表示检验计划中确定的特定产品的检验流程（过程.路线）.检验站设置和选定的检验方式.方法和相互的顺序和程序的图纸。它是检验人员进行检验活动的依据。检验流程图和其他检验指导书等一起，构成完整的检验文件。25质量特性分析表为了使检验人员充分了解和掌握产品的各项质量特性要求及其与整机的关系，分析产生不合格的主要原因，应该在流程图的基础上，由技术部门编制质量特性分析表，以指导检验活动。质量特性表可以按产品（包括零部件）编制，表中详细列出各道工序所需检验的质量特性，并指出这些特性的主要影响因素，作为编制检验文件的依据。主要技术资料有：A.产品图纸或设计文件；A.工艺管理点明细表；B.用户或下道工序要求的变更质量指标的资料。26工序质量控制工序质量：工序质量属于制造质量范畴，它主要指产品或工序质量特性符合设计规格与工艺标准的程度。工序质量的波动：工序质量有两种表现形式：A.正常波动；由于偶然原因引起的随机误差而造成的波动，例如在符合规定的工艺条件下，仍会产生原材料的微小差异，工人操作的微小变化，环境如温度.湿度.净化度的微小变化，因而使工序质量产生波动，但它们在甚磨时候发生具有随机性，故称随机波动，也称正常波动。B.异常波动：又称系统波动；它是由于系统原因引起的系统误差而造成的波动。27工序质量控制的概念工序质量的波动是由于工序因素人.机.料.法.环和检测发生变化而引起的。把上述六个因素控制在一定范围内，使产品质量符合规定要求，称为工序质量控制。如何对影响工序质量的因素进行控制：从大范围来说，就是对5MIE的控制。A.人的因素控制：对各类员工进行上岗.转岗培训，经考核合格才能上岗。对特殊工种，还应取得资格证书。对各类管理人员，需进行专业技术和统计技术培训.B.设备（机器）因素的质量控制：设备的维修保养；材料因素的质量控制；作业方法因素的质量控制；规定程序的所有工艺规程.工艺守则.产品加工作业指导书等工艺文件均是生产制造的依据。因此作业方法因素的控制，主要控制好这些文件的编制.审核.批准，以及工艺文件的修改。同时监督和检查操作人员执行工艺文件情况，并与企业的经济责任制加以严格考核等方法相联系；28工序质量控制的概念环境因素的质量控制一般有：文明生产；均衡生产；定置管理：即对人.物.场所结合状态进行科学地确定其摆放区域或固定位置的管理；检测因素的质量控制：合理的选用和配置相应的检验.测量和试验设备；对这些设备按检测周期进行检定；规定检定过程；制定检验.测量和试验设备的维护规范；提供适宜的设施和环境条件，保证检验.测量和试验设备在符合规定的条件下工作和运行；制定检验和试验设备的运行检验规范和制度；作好并保存检验.测量和试验设备的检定或校准记录。工序质量控制的主要内容和方法：制造质量的控制重点是工序允收水准（AQL）：AQL是对过程平均不合格率规定的.认为满意的最大值。可以将它看作可接收的过程平均不合格率和不可接受之间的界限。检验水准：检验水准确定了批量和样本大小之间的关系。如果批量大，样本数也随之增大。29检验的分类进货检验：是企业对所采购的原材料.外购件.外协件.配套件.辅助材料.配套产品以及半成品等在入库之前所进行的检验。目的是防止不合格品进入仓库，防止由于使用不合格品而影响产品质量，影响企业信誉或打乱正常的生产秩序。进货检验应由企业专职检验员，严格按照技术文件认真检验。进货检验包括首件批样品检验和成批进货检验两种。进货首批检验分为：首次交货.合同中产品设计有重大变更；制造工艺过程有重大变化.对产品质量有新的要求。30产品的检验A.进货检验；B.工序过程检验；C.最终产品检验；D.成品入库.包装及出厂检验。31简单与复杂产品的检验较为简单的产品可以直接采用工艺流程图，并在需要控制和检验的部位，添加检验