上篇 几何精度设计
第1章 几何精度设计概论
1.1.1 几何误差
1.1 几何误差基础知识
众所周知,机械产品是固态产品,主要是由具有一定几何形状的零、部件安装组成。
固态产品就是具有几何特性的产品。固态产品包括传统的机械产品、木工制品等,也包括采用现代技术的机电一体化产品、电工电子产品、仪器仪表、计算机、航空航天、生物工程产品等。
固态产品的特点是具有特定的几何外形,而且几何外形的特性对其使用功能具有直接的影响。
固态产品在设计后需要经过加工和装配调试才能形成成品。由于在加工和装配过程中,存在加工误差和装配误差,成品与设计的理想产品在几何特性上一定存在差异。几何误差就是指制成产品的实际几何参数(表面结构、几何尺寸、几何形状和相互位置等)与设计给定的理想几何参数之间偏离的程度。
1.1.2 几何误差产生的原因
几何误差是由于加工和装配过程的实际状态偏离其理想状态所形成的。几何误差的产生原因主要有:加工原理误差、工艺系统的几何误差、工艺系统受力变形引起的误差、工艺系统受热变形引起的误差、工件内应力引起的加工误差和测量误差等。
产生几何误差的主要因素有机床、刀具、夹具、工艺、环境、材料和人员等。
机床为加工过程提供刀具与工件间的相对运动和实现切除材料所需的能源。刀具与工件间不准确的相对运动使工件的几何要素产生形状误差,如平面度误差、圆柱度误差等;刀具与工件间不准确的相对位置使工件各几何要素间产生位置误差,如孔距误差、分度误差、同轴度误差等,也将使工件的尺寸产生变动,即尺寸误差。
作为切除材料的主要工具,刀具的形状与尺寸将直接复现在已加工表面上,它将与各种切削用量(如切削深度、进给量、切削速度等)一起,共同影响工件的表面精度、尺寸和形状,形成表面粗糙度、波纹度、形状误差和尺寸误差。生产过程中刀具的位置调整和磨损是导致尺寸误差的主要原因。
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