南工大机械制造工艺学

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1、1 机械加工工艺过程由若干个工序组成。每一个工序又可依次细分为安装、工位、工步和走刀。 工序是指：一个（或一组）工人在一个工作地点对一个（或同时对几个）工件连续完成的那一部分 工艺过程。 （只要工人、工作地点、工作对象（工件）之一发生变化或不是连续完成，则应成为另 一个工序。 ） 工序安排和工序数目的确定与零件的技术要求、零件的数量和现有工艺条件等有关。 安装：在一个工序中，每次装夹下完成的那部分工序内容称为一个安装。 工位：在一次安装中，通过分度（或移位）装置，使工件相对于机床床身变换加工位置，则把每一 个加工位置上的安装内容称为一个工位。 工步：加工表面、切削刀具、切削速度和进给量都不变的

2、情况下所完成的工位内容称为一个工步。 走刀：切削刀具在加工表面上切削一次所完成的工步内容称为一次走刀。走刀次数又称行程次数。2 年生产纲领 %)%1n( QN生产纲领是设计或修改工艺规程的重要依据，是车间（或工段）设计的基本文件。3 装夹有两个含义，即定位和夹紧。 定位是指确定工件在机床（工作台）上或夹具中占有正确位置的过程，可以理解为工件相对于切削 刀具或磨具的一定位置，以保证加工尺寸和形位精度的要求。 夹紧是指工件定位后将其固定，使其在加工过程中能承受重力、切削力等而保持定位位置不变的操 作。4 采用 6 个按一定规律布置的约束点来限制工件的 6 个自由度，实现完全定位，称为六点定位原理。

3、定位元件所限制的自由度与其大小、长度、数量极其组合有关： （1）长短关系 短圆柱销限制 2 个自由度，长圆柱销限制 4 个自由度；短 V 形块限制 2 个自由度， 长 V 形块限制 4 个自由度。 （2）大小关系 1 个矩形支承板限制 3 个自由度，1 个条形支承板限制 2 个自由度，1 个支承钉限 制 1 个自由度。 （3）数量关系 1 个短 V 形块限制 2 个自由度，2 个短 V 形块限制 4 个自由度。 （）组合关系 1 个短 V 形块限制 2 个自由度，2 个短 V 形块的组合限制 4 个自由度。 1 个支承点限制 1 个自由度，1 个大平面限制 3 个自由度，1 个菱形销限制 1

4、个自由度，1 个固定锥 销限制 3 个自由度，1 个浮动锥销限制 2 个自由度。 完全定位 限制了 6 个自由度。 不完全定位 限制了 15 个自由度。 附加自由度 有些加工虽然按加工要求不需要限制某些自由度，但从承受夹紧力、切削力、加工调 整方便等角度考虑，可以多限制一些自由度，是必要的，也是合理的。5 欠定位 在加工时根据被加工面的尺寸、形状和位置要求，应限制的自由度未被限制，即约束点 不足。欠定位的情况下不能保证加工要求，是绝对不能允许的。 不完全定位时不一定就是欠定位，即所限制的自由度少于 6 时不一定会产生欠定位，只是不完全定 位时应注意可能会有欠定位，要判别应限制的自由度是否已被限

5、制。 过定位 工件定位时，一个自由度同时被两个或两个以上的约束点（夹具定位元件）所限制，或称 重复定位或定位干涉。 过定位可能会破坏定位，因此一般不允许。但如果工件定位面的尺寸、形状和位置精度高，表面粗 糙度值小，而夹具的定位元件制造质量又高，则不但不影响定位，而且还会提高加工时工件的刚度，这是允许的。6 基准 可分为设计基准和工艺基准 设计基准 设计者在设计零件时，根据零件在装配结构中的装配关系和零件本身结构要素之间的相 互位置关系，确定标准尺寸（含角度）的起始位置，这些起始位置可以是点、线或面，称为设计基 准。 工艺基准 零件在加工工艺过程中所用的基准称为工艺基准。又可分：工序基准、定位基

6、准、测量 基准和装配基准。 工序基准 用来确定本工序所加工表面加工后的尺寸、形状和位置的基准。与设计基准相同。 设计工序基准时主要考虑的问题：1、首先考虑选设计基准为工序基准，避免基准不重合所造成的 误差；2、若不能选用设计基准为工序基准，则必须保证零件设计尺寸的技术要求；3、所选工序基 准应尽可能用于定位，即定位基准，便于工序尺寸的检查。 定位基准 在加工时用于工件定位的基准。定位基准是获得零件尺寸、形状和位置的直接基准，可 分为粗基准和精基准，又可分为固有基准和附加基准。 固有基准是零件上原来就有的表面，附加基准是根据加工定位的要求在零件上专门制造出来的。7 影响机械加工精度的原始误差及分

7、类（以图 2-1 活塞销孔精镗工序示意图为例） 工件装夹误差 由于设计基准（顶面）与定位基准（止口端面）不重合，以及定位止口与夹具上凸 台、菱形销与销孔的配合间隙而引起的定位误差；由于夹紧力过大而引起的夹紧误差。 工艺系统的几何误差 由于调整不可能绝对精确而产生调整误差。另外机床、刀具、夹具本身的制 造误差在加工前就已经存在。 工艺系统的动误差 由于在加工过程中产生了切削力、切削热和摩擦，它们将引起工艺系统的受力 变形、受热变形和磨损，这些都会影响在调整时所获得的工件与刀具之间的相对位置，造成加工误 差。 测量误差 任何测量方法和量具、量仪不可能绝对准确。一般精度零件，测量误差可占工序尺寸公

8、差的 1/51/10；精密零件，测量误差可占工序尺寸公差的 1/3 左右。 工件在毛坯制造、切削加工和热处理时的力和热的作用下产生的内应力，将会引起工件变形而产生 加工误差。 加工原理误差 采用近似方法进行加工。形工件残余应力引起的变测量误差刀具磨损工艺系统受热变形括夹紧变形）工艺系统受力变形（包动误差状态下已存在的误差工件相对于刀具在运动 机床传动误差机床导轨导向误差机床主轴回转误差状态下已存在的误差工件相对于刀具在静止夹具误差刀具误差调整误差定位误差原理误差几何误差原始误差8 误差敏感方向 当原始误差的方向与工序尺寸方向一致时，其对加工精度的影响就最大。把对加工精度影响最大的那个方向（即通

9、过切削刃的加工表面的法向）称为误差的敏感方向。9 机床主轴的回转误差 机床主轴是用来装夹工件或刀具并传递主要切削运动的重要零件。它的回转精度是机床精度的一项 重要指标，主要影响零件加工表面的几何形状精度、位置精度和表面粗糙度。 提高主轴回转精度的措施 1、提高主轴部件的制造精度；2、对滚动轴承进行预紧；3、使主轴的回转误差不反映的工件上。 传动链的传动误差是指内联系的传动链中首末两端传动元件之间相对运动的误差。它是螺纹、齿轮、 涡轮以及其他按展成原理加工时，影响加工精度的主要因素。 减少传动链传动误差的措施（提高末端元件的制造和安装精度）：1、传动件数越少，传动链越短， 传动误差就越小，因而传

10、动精度就高。2、传动比 i 小，特别是传动链末端传动副的传动比小，则 传动链中其余各传动元件误差对传动精度的影响就越小。3、传动链中各传动件的加工、装配误差 对传动精度均有影响，但影响的大小不同，最后的传动件（末端件）的误差影响最大，故末端件应 做得更精确些。4、采用校正装置。10 工艺系统刚度是指工件加工表面在切削力法向分力 Fp 的作用下，刀具相对工件在该方向上位移 y 的比值：k=Fp/y工件的受力变形。刀具的受力变形；夹具的受力变形；机床的受力变形；gdjjjcgdjjjcyyyyyyyyy。工件刚度；刀具刚度；夹具刚度；机床刚度gpgdpdjjpjjjcpjcyFkyFkyFkyFk

11、/gdjjjckkkkk1111111 工艺系统刚度对加工精度的影响 工艺系统的刚度会随着切削力作用点位置的变化而变化，因此使工艺系统受力变形亦随之变化，引 起工件形状误差。误差复映：当车削具有圆度误差的毛坯时，由于工艺系统受力变形的变化而使工件21-ppmaa产生相应的圆度误差的现象。21- yyg称为为误差复映系数。mmppgkCaakC)-(21kC1它定量地反映了毛坯误差经加工后所减小的程度。减小进给量 f 就能减小 C，使 减小，又可提 高加工精度，但切削时间增长。若设法增大 k，不但可以减小 g，而且可以在保证加工精度前提 下相应增大进给量，提高生产率。 增加走刀次数可大大减小工件

12、的复映误差。 毛坯材料硬度的均匀性很重要，可以减少加工误差。12 分布图分析法的应用 假如加工过程中没有变值系统误差，其尺寸分布应该服从正态分布，这是判别加工误差性质的基本 方法。若实际分布与正态分布基本相符，加工过程中没有变值系统误差（或影响很小） ，这时就可 进一步根据样本平均值 x 是否与公差带中心重合来判断是否存在常值系统误差（x 与公差带中心不 重合就说明存在常值系统误差） 。常值系统误差只影响 x 值，只影响分布曲线的位置，不影响分布曲线的形状。 所谓工序能力是指工序处于稳定状态时，加工误差正常波动的幅度。当加工尺寸服从正态分布时， 其尺寸分散范围是 6，所以工序能力建设 6。工序

13、能力等级是以工序能力系数来表示的，代表了工序能满足加工精度要求的程度。6/TCp一般情况下 Cp1,说明该工序的工序能力足够，加工中是否有废品还要看调整得是否正确。如 Cp1，不合格品总是不可避免的。 不合格品率包括废品率和可返修的不合格品率。它可以通过分布曲线进行估算。P79，作业题。 分布图分析法的缺点在于：没有考虑一批工件加工的先后顺序，故不能反映误差变化的趋势，难以 区别变值系统误差和随机误差的影响。必须等一批工件加工完毕后才能绘制分布图，因此不能在加 工过程中及时提供控制精度的信息。13 零件结构工艺性分析举例（P145 表 4-4)14 定位基准的选择：精基准先考虑 附加基准：根据

14、加工工艺的需要而专门设计的定位基准。 一、粗基准的选择 粗基准的选择对零件的加工会产生重要影响。 在选择粗基准时一般遵循下列原则：（1）保证相互位置要求的原则 如果必须保证工件上加工面与 不加工面的相互位置要求，则应以不加工面作为粗基准。 （2）保证加工表面加工余量合理分配的原 则 如果必须首先保证工件某重要表面的余量均匀，应选择该表面的毛坯面为粗基准。 （3）便于工 件装夹的原则 选择粗基准时，必须考虑定位准确，夹紧可靠以及夹具结构简单、操作方便等问题。 （4）粗基准一般不得重复使用的原则 如果能使用精基准定位，则粗基准一般不应被重复使用。 上述选择粗基准的四条原则，每一原则都只说明一个方面

15、的问题。在实际应用中，划线装夹有时可 以兼顾这四条原则，而夹具装夹则不能同时兼顾，这就要根据具体情况，抓住主要矛盾，解决主要 问题。 二、精基准的选择原则：（1）基准重合原则 应尽可能选择被加工表面的设计基准为精基准。 （2） 统一基准原则 当工件以某一精基准定位，可以比较方便地加工大多数（或所有）其他表面，则应 尽早地把这个基准面加工出来，并达到一定精度，以后工序均以它为精基准加工其他表面。 （3）互 为基准原则 某些位置度要求很高的表面，常采用互为基准反复加工的办法来达到位置度要求。 （4）自为基准原则 旨在减小表面粗糙度，减少表面粗糙度，减小加工余量和保证加工余量均匀的 工序，常以加工面

16、本身为基准进行加工。 （5）便于装夹原则 所选择的精基准，应能保证定位准确、 可靠，夹紧机构简单，操作方便。15 加工经济精度与加工方法的选择 一加工经济精度 各种加工方法（车、铣、刨、磨、钻、镗、铰等）所能达到的加工精度和表面粗 糙度，都是有一定范围的。任何一种加工方法，只要精心操作、细心调整、选择合适的切削用量， 其加工精度就可以得到提高，其加工表面粗糙度就可以减小。 生产上加工精度的高度是用其可以控制的加工误差的大小来表示的。加工误差小，则加工精度高； 加工误差大，则加工精度低。 所谓加工经济精度是指在正常加工条件下（采用符合质量标准的设备、工艺装备和标准技术等级的 工人，不延长加工时间）所能保证的加工精度和表面粗糙度。 查经济精度及方法与方案表，采用从终加工方法（满足精度要求的方法）倒推追查合适的加工方案。16 工艺顺序的安排原则（1）先加工基准面，再加工其他