机械制造技术基础第3版ppt课件

《机械制造技术基础第3版ppt课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械制造技术基础第3版ppt课件（353页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、机械制造技术基础第3版第一章 机械加工方法第一节第一节 零件的成形方法零件的成形方法第二节第二节 机械加工方法机械加工方法第一节第一节 零件的成形方法零件的成形方法一、m0的制造过程第二节第二节 机械加工方法机械加工方法一、车 削图1-1 车床加工的典型工序 车削方法的特点是工件旋转，形成主切削运动，因此车削加工后形成的面主要是回转表面，也可加工工件的端面。 铣削的主切削运动是刀具的旋转运动，工件本身不动，而是装夹在机床的工作台上完成进给运动。二、铣 削图1-2 铣削加工二、铣 削图1-3 顺铣和逆铣 a)顺铣 b)逆铣 a) b) 刨削时，刀具的往复直线运动为切削主运动，如图所示。因此，刨削

2、速度不可能太高，故生产率较低。图1-4 刨削加工三、刨 削 在钻床上，用旋转的钻头钻削孔是孔加工最常用的方法，钻头的旋转运动为主切削运动，如图所示。图1-6 镗床镗孔四、钻削与镗削图1-7 车床镗孔 齿轮齿面的加工运动较复杂，根据形成齿面的方法不同，可分为两大类：成形法和展成法(又称范成法)。成形法加工齿面所使用的机床一般为普通铣床，刀具为成形铣刀，需要两个简单成形运动：刀具的旋转运动B11 (主切削运动)和直线移动A21（进给运动）。图1-8 滚切斜齿圆柱齿轮的传动原理五、齿面加工 三维曲面的切削加工，主要采用仿形铣和数控铣的方法或特种加工方法。仿形铣必须有原型作为靠模，加工中球头仿形头始终

3、以一定压力接触原型曲面，仿形头的运动变换为电感量，信号经过放大控制铣床三个轴的运动，形成刀头沿曲面运动的轨迹。铣刀多采用与仿形头等半径的球头铣刀。六、复杂曲面加工 磨削以砂轮或其它磨具对工件进行加工，如图所示。其主运动是砂轮的旋转运动。图1-10 磨削加工a)磨外圆 b)磨内孔 c)磨平面1拨盘 2拨销 3尾架 4工件 5鸡心夹头 6头架七、磨 削八、特种加工1.电火花加工电火花加工 (请点击链接)2.电解加工电解加工 3.激光加工激光加工4.超声波加工超声波加工1. 电火花加工电火花加工 电火花加工是利用工具电极和工件电极间瞬时火花放电所产生的高温，熔蚀工件材料来成形工件的。电火花加工在专用

4、的电火花加工机床上进行，如图所示。 图1-11 电火花加工原理示意图1床身 2立柱 3工作台 4工件电极 5工具电极 6进给机构7工作液 8脉冲电源 9工作液循环过滤系统 电解加工是利用金属在电解液中产生阳极溶解的电化学原理对工件进行成形加工的一种方法。图1-13 电解加工原理示意图1直流电源 2工件 3工具电极 4电解液 5进给机构2. 电解加工电解加工 激光是一种能量密度高、方向性好(激光束的发散角极小)、单色性好(波长和频率单一)、相干性好的光。图1-14 激光加工机示意图1激光器 2光阑 3反射镜 4聚焦镜5工件 6工作台 7电源3. 激光加工激光加工 超声波加工是利用超声频(16-2

5、5kHz)振动的工具端面冲击工作液中的悬浮磨粒，由磨粒对工件表面撞击抛磨来实现对工件加工的一种方法，其加工原理如图所示。图1-15 超声波加工原理示意图1超声波发生器 2、3冷却水 4换能器 5振幅扩大棒 6工具 7工件 8工作液4. 超声波加工超声波加工第二章 金属切削原理与刀具第一节第一节 刀具的结构刀具的结构第二节第二节 刀具材料刀具材料第三节第三节 金属切削过程及其物理现象金属切削过程及其物理现象第四节第四节 切削力与切削功率切削力与切削功率第五节第五节 切削热与切削温度切削热与切削温度第六节第六节 刀具磨损与刀具寿命刀具磨损与刀具寿命第七节第七节 切削用量的选择及工件材料加工性切削用

6、量的选择及工件材料加工性第一节第一节 刀具的结构刀具的结构一、切削运动与切削要素二、刀具角度三、刀具种类1.1.切削运动切削运动 刀具与工件间的相对运动称为切削运动，即表面成形运动。切削运动可分解为主运动和进给运动。一、切削运动与切削要素图2-1 切削运动与切削表面2.2.切削要素切削要素(1)切削用量1)切削速度vc2)进给量f3)背吃刀量（切削深度）p图2-1 切削运动与切削表面图2-2 切削用量与切削层数(2)切削层几何参数1)切削宽度w2)切削厚度c3)切削面积Ac2.2.切削要素切削要素图2-3 车刀的组成二、刀具角度1.1.刀具切削部分的组成刀具切削部分的组成2.刀具角度的参考平面

7、图2-5 确定车刀角度的参考平面3.刀具的标注角度(1)前角o(2)后角o(3)主偏角r(4)副偏角r(5)刃倾角s图2-6 车刀的主要角度参考系与角度4.刀具的工作角度 以切削过程中实际的切削平面、基面和正交平面为参考平面所确定的刀具角度称为刀具的工作角度，又称实际角度。(1)刀具安装位置对工作角度的影响图2-8 车刀安装高度对工作角度的影响a)刀尖高于工件轴线 b)刀尖低于工件轴线图2-9 车刀安装偏斜对工作角度的影响(为切削时刀杆纵向轴线的偏转角)4.刀具的工作角度图2-10 纵向进给运动对工作角度的影响(2)进给运动对工作角度的影响图2-11 横向进给运动对工作角度的影响4.刀具的工作

8、角度视频1.刀具分类 按加工方式和具体用途，可分为车刀、孔加工刀具、铣刀、拉刀、螺纹刀具、齿轮刀具、自动线及数控机床刀具和磨具等几大类型； 按所用材料性质，可分为高速钢刀具、硬质合金刀具、陶瓷刀具、立方氮化硼(CBN)刀具和金刚石刀具等； 按结构形式，可分为整体刀具、镶片刀具、机夹刀具和复合刀具等； 按是否标准化，可分为标准刀具和非标准刀具等。三、刀具种类(1) 车刀图2-12 常用的几种车刀a)直头外圆车刀b)45弯头外圆车刀c)90弯头外圆车刀d)端面车刀e)内孔车刀f)切断刀g)宽刃光刀2.常用刀具简介 孔加工刀具一般可分为两大类：一类是从实体材料上加工出孔的刀具，常用的有麻花钻、中心钻

9、和深孔钻等；另一类是对工件上已有孔进行再加工用的刀具，常用的有扩孔钻、铰刀及镗刀等。(2)孔加工刀具2.常用刀具简介 图2-16 中型标准群钻a)外形图 b)投影图图2-15 麻花钻的结构2.常用刀具简介图2-19 扩孔钻a)高速钢整体式 b)镶齿套式 c)镶硬质合金可转位式2.常用刀具简介图2-20 不同种类的铰刀图2-21 单刃镗刀2.常用刀具简介图2-22 铣刀种类(3)铣刀2.常用刀具简介图2-24 常用内拉刀a)圆孔拉刀 b)花键拉刀(4) 拉刀图2-25 外拉刀 2.常用刀具简介 螺纹可用切削法和滚压法进行加工。图2-26 切削法工作的螺纹刀具a)平体螺纹梳刀 b)棱体螺纹梳刀 c

10、)圆体螺纹梳刀 d)板牙 e)丝锥(5)螺纹刀具2.常用刀具简介齿轮刀具是用于加工齿轮齿形的刀具。图2-27 盘形齿轮铣刀(6)齿轮刀具 图2-28 插齿刀a)盘形直齿插齿刀 b)碗形直齿插齿刀 c)锥柄直齿插齿刀2.常用刀具简介图2-29 滚刀图2-30 两种典型的剃齿刀2.常用刀具简介 1.高的硬度 2.高的耐磨性 3.高的耐热性 4.足够的强度和韧性 5.良好的工艺性 6.良好的热物理性能和耐热冲击性能第二节第二节 刀具材料刀具材料一、刀具材料应具备的性能 1.碳素工具钢与合金工具钢 碳素工具钢是含碳量最高的优质钢（碳的质量分料为0.7%1.2%），如T10A。 二、常用的刀具材料 2.

11、高速钢 又称为锋钢或风钢，它是含有较多W、Cr、V合金元素的高合金工具钢，如W18Cr4V。 3.硬质合金 它是以高硬度、高熔点的金属碳化物（WC，TiC）为基体，以金属Co，Ni等为粘结剂，用粉末冶金方法制成的一种合金。三、新型刀具材料 陶瓷是以氧化铝（Al2O3）或氮化硅（Si3N4）等为主要成分，经压制成形后烧结而成的刀具材料。陶瓷的硬度高、化学性能高、耐氧化，所以被广泛用于高速切削加工中。但由于其强度低、韧性差，长期以来主要用于精加工。 陶瓷刀具与传统硬质合金刀具相比，具有以下优点：可加工硬度高达65HRC的高硬度难加工材料；可进行扒荒粗车及铣、刨等大冲击间断切削；耐用度可提高几倍至几

12、十倍；切削效率提高3-10倍，可实现以车、铣代磨。1.切屑过程及切屑种类第三节第三节 金属切削过程及其物理现象金属切削过程及其物理现象一、切削过程及切屑种类 图2-31 切屑的形成过程a)金属切削层变形图像 b)切削过程晶粒变形情况 c)切削过程3个变形区图2-32 切屑类型a)带状切屑 b)挤裂切屑 c)单元切屑 d)崩碎切屑2.切屑的类型及其控制3.积屑瘤现象 在切削速度不高而又能形成连续切屑的情况下，加工一般钢料或其它塑性材料时，常常在前刀面处粘着一块剖面有时呈三角状的硬块。它的硬度很高，通常是工件材料的 2-3倍，在处于比较稳定的状态时，能够代替切削刃进行切削。这块冷焊在前刀面上的金属

13、称为积屑瘤或刀瘤。图2-34 积屑瘤现象 在金属切削时，刀具切入工件，使被加工材料发生变形并成为切屑所需的力，称为切削力。图2-35 切削合力和分力第四节第四节 切削力与切削功率切削力与切削功率一、切削力的来源，切削合力及其分解，切削功率 1.测定机床功率，计算切削力 用功率表测出机床电动机在切削过程中所消耗的功率PE后，计算出切削功率Pc。 2.用测力仪测量切削力 测力仪的测量原理是利用切削力作用在测力仪的弹性元件上所产生的变形，或作用在压电晶体上产生的电荷经过转换处理后，读出Fc、Ff和Fp的值。二、切削力的测量1.计算切削力的指数公式三、切削力的经验公式和切削力估算2.按单位切削力计算切

14、削力和切削功率单位切削力kc是指单位切削面积上的切削力： 切削塑性材料时，变形和摩擦都比较大，所以发热较多。切削速度提高时，因切屑的变形减小，所以塑性变形产生的热量百分比降低，而摩擦产生热量的百分比增高。切削脆性材料时，后刀面上摩擦产生的热量在切削热中所占的百分比增大。第五节第五节 切削力与切削功率切削力与切削功率一、切削热的产生和传导图2-37 切削热的产生与传导 切削温度的测量方法很多，大致可分为热电偶法、辐射温度计法以及其它测量方法。目前应用较广的是自然热电偶法和人工热电偶法。二、切削温度的测量1.切削用量的影响2.工件材料的影响3.刀具角度的影响4.刀具磨损的影响5.切削液的影响三、影

15、响切削温度的主要因素1.水溶液2.乳化液3.切削油四、切削液1.切削温度对工件材料强度和切削力的影响2.对刀具材料的影响3.对工件尺寸精度的影响4.利用切削温度自动控制切削速度或进给量5.利用切削温度与切削力控制刀具磨损五、切削温度对工件、刀具和切削过程的影响1.前刀面磨损第六节第六节 刀具磨损与刀具寿命刀具磨损与刀具寿命一、刀具磨损的形态及其原因图2-38 刀具的磨损形态图2-39 前刀面的磨损痕迹随时间的变化2.后刀面磨损图2-40 刀具磨损的测量位置 切削时，工件的新鲜加工表面与刀具后刀面接触，相互摩擦，引起后刀面磨损。3.边界磨损 切削钢料时，常在主切削刃靠近工件外表皮处以及副切削刃靠

16、近刀尖处的后刀面上，磨出较深的沟纹。二、刀具磨损过程及磨钝标准图2-41 典型的磨损曲线 vT m= C 式中 v 切削速度 (m/min)； T刀具寿命 (min)； m指数，表示v-T 间影响的程度； C系数，与刀具、工件材料和切削 条件有关。三、刀具寿命的经验公式 1.对加工质量的影响 切削用量三要素中，背吃刀量和进给量增大，都会使切削力增大，工件变形增大，并可能引起振动，从而降低加工精度和增大表面粗糙度Ra值。进给量增大还会使残留面积的高度显著增大，表面更加粗糙。切削速度增大时，切削力减小，并可减小或避免积屑瘤，有利于加工质量和表面质量的提高。 2.对基本工艺时间的影响 切削用量三要素

17、对基本工艺时间t m的影响是相同的。第七节第七节 切削用量的选择及工件材料加工性切削用量的选择及工件材料加工性一、切削用量的选择 3.对刀具寿命和辅助时间的影响 在切削用量中，切削速度对刀具寿命的影响最大，进给量的影响次之，背吃刀量的影响最小。也就是说，当提高切削速度时，刀具寿命下降的速度，比增大同样倍数的进给量或背吃刀量时快得多。由于刀具寿命迅速下降，势必增加磨刀或换刀的次数，这样增加了辅助时间，从而影响生产率的提高。 综合切削用量三要素对刀具寿命、生产率和加工质量的影响，选择切削用量的顺序应为:首先选尽可能大的背吃刀量，其次选尽可能大的进给量，最后选尽可能大的切削速度。 1.工件材料切削加

18、工性的概念 工件材料被切削加工的难易程度，称为材料的切削加工性。 衡量材料切削加工性的指标很多，一般地说，良好的切削加工性是指：刀具寿命较长或一定寿命下的切削速度较高；在相同的切削条件下切削力较小，切削温度较低；容易获得好的表面质量；切屑形状容易控制或容易断屑。但衡量一种材料切削加工性的好坏，还要看具体的加工要求和切削条件。二、工件材料的切削加工性2.改善工件材料切削加工性的途径(1) 调整材料的化学成分(2) 采用热处理改善材料的切削加工性第三章 金属切削机床第一节第一节 概概 述述第二节第二节 金属切削机床部件金属切削机床部件第三节第三节 常见金属切削机床常见金属切削机床 1.动力源 为机

19、床提供动力(功率)和运动的驱动部分，如各种交流电动机、直流电动机和液压传动系统的液压泵、液压马达等。 2.传动系统 包括主传动系统、进给传动系统和其它运动的传动系统，如变速箱、进给箱等部件，有些机床主轴组件与变速箱合在一起成为主轴箱。 3.支承件 用于安装和支承其它固定的或运动的部件，承受其重力和切削力，如床身、底座、立柱等。支承件是机床的基础构件，亦称机床大件或基础件。第一节第一节 概概 述述一、机床的基本组成 4.工作部件 (1)与最终实现切削加工的主运动和进给运动有关的执行部件； (2)与工件和刀具安装及调整有关的部件或装置； (3)与上述部件或装置有关的分度、转位、定位机构和操纵机构等

20、。 5.控制系统 用于控制各工作部件的正常工作，主要是电气控制系统，有些机床局部采用液压或气动控制系统。数控机床则是数控系统，它包括数控装置、主轴和进给的伺服控制系统(伺服单元)、可编程序控制器和输入输出装置等。 6.冷却系统 用于对加工工件、刀具及机床的某些发热部位进行冷却。 7.润滑系统 用于对机床的运动副(如轴承、导轨等)进行润滑，以减小摩擦、磨损和发热。 8.其它装置 如排屑装置、自动测量装置等。1.表面形成运动 表面形成运动是机床最基本的运动，亦称工作运动。 (1)主运动 机床主运动是形成切削速度并从工件上切除多余材料起主要作用的工作运动，机床功率主要消耗于主运动。 (2)进给运动

21、进给运动是使工件上的多余材料不断被去除的工作运动，是维持切削得以继续的运动。二、机床的运动2.辅助运动 机床在加工过程中加工工具与工件除工作运动以外的其他运动称为辅助运动。 (1)切入运动 用于保证工件被加工表面获得所需要的尺寸，使工具切入工件表面一定深度。 (2)各种空行程运动 空行程运动主要是指进给前后的快速运动。 (3)其它辅助运动 包括分度运动、操纵和控制运动等，例如刀架或工作台的分度转位运动，刀库和机械手的自动换刀运动，变速、换向，部件与工件的夹紧与松开，自动测量、自动补偿等。 1.机床的工艺范围 机床的工艺范围是指在机床上加工的工件类型和尺寸，能够加工完成何种工序，使用什么刀 具等

22、等。三、机床技术性能指标 2.机床的技术参数 尺寸参数具体反映机床的加工范围，包括主参数、第2主参数和与加工零件有关的其它尺寸参数。 运动参数指机床执行件的运动速度，例如主轴的最高转速与最低转速、刀架的最大进给 量与最小进给量(或进给速度)。 动力参数指机床电动机的功率，有些机床还给出主轴允许承受的最大转矩等其它内容。 1.几何精度 几何精度是指机床空载条件下，在不运动(机床主轴不转或工作台不移动等情况下)或运动速度较低时各主要部件的形状，相互位置和相对运动的精确程度。 2.运动精度 运动精度是指机床空载并以工作速度运动时，主要零部件的几何位置精度。 3.传动精度 传动精度是指机床传动系各末端

23、执行件之间运动的协调性和均匀性。四、机床精度与刚度 4.定位精度 定位精度是指机床的定位部件运动到达规定位置的精度。 5.工作精度 加工规定的试件，用试件的加工精度表示机床的工作精度。 6.精度保持性 在规定的工作期间内，保持机床所要求的精度，称之为精度保持性。1.通用机床的型号编制() () ()()()五、机床的型号编制分类代号类别代号通用特性和结构特性代号组别、系别代号主参数或设计顺序号第二主参数重大改进顺序号同一型号机床的变型代号2.专用机床的型号编制设计单位代号组代号设计顺序号1.主传动系统 主传动系统可按不同的特征来分类： (1)按驱动主传动的电动机类型 可分为交流电动机驱动和直流

24、电动机驱动。 (2)按传动装置类型 可分为机械传动装置、液压传动装置、电气传动装置以及它们的组合。 (3)按变速的连续性 可以分为分级变速传动和无级变速传动。第二节第二节 金属切削机床部件金属切削机床部件一、传动系统2、进给传动系统 (1)电气伺服进给传动系统的控制类型 电气伺服系统按有无检测和反馈装置分为开环、闭环和半闭环系统。图3-1 开环伺服系统 图3-2 闭环系统1数控装置 2伺服电动机 3齿轮4丝杠 5工作台 6检测元件2、进给传动系统 图3-3 半闭环系统a)伺服电动机反馈 b)、c)从动杠反馈1反馈装置 2伺服电动机 3齿轮2、进给传动系统 电气伺服进给系统由伺服驱动部件和机械传

25、动部件组成。伺服驱动部件有步进电动机、直流伺服电动机、交流伺服电动机等。(2)电气伺服进给系统驱动部件2、进给传动系统(3)电伺服进给传动系中的机械传动部件 机械传动部件主要指齿轮(或同步齿轮带)和丝杠螺母传动副。电气伺服进给系统中，运动部件的移动是靠脉冲信号来控制，要求运动部件动作灵敏、低惯量、定位精度好，具有适宜的阻尼比及传动机构不能有反向间隙。2、进给传动系统 图3-7 滚珠丝杠螺母副的结构1密封环 2、3回珠器 4丝杠 5螺母6滚珠2、进给传动系统图3-8 采用双向推力圆柱滚子轴承的支承方式图3-9 采用角接触球轴承的支承方式2、进给传动系统 主轴部件是机床重要部件之一，它是机床的执行

26、件。它的功用是支承并带动工件或刀具旋转进行切削，承受切削力和驱动力等载荷，完成表面成形运动。 主轴部件由主轴及其支承轴承、传动件、密封件及定位元件等组成。二、主轴部件 (1)旋转精度 主轴的旋转精度是指装配后，在无载荷、低速转动条件下，在安装工件或刀具的主轴部位的径向和轴向跳动。 (2)刚度 主轴部件的刚度是指其在外加载荷作用下抵抗变形的能力，通常以主轴前端产生单位位移的弹性变形时，在位移方向上所施加的作用力来定义。 (3)抗振性 主轴部件的抗振性是指抵抗受迫振动和自激振动的能力。 (4)温升和热变形 主轴部件运转时，因各相对运动处的摩擦生热，切削区的切削热等使主轴部件的温度升高，形状尺寸和位

27、置发生变化，造成主轴部件的所谓热变形。1.主轴部件应满足的基本要求2.主轴部件的传动方式 主轴部件的传动方式主要有齿轮传动、带传动、电动机直接驱动等。主轴传动方式的选择， 主要决定于主轴的转速、所传递的转矩、对运动平稳性的要求以及结构紧凑、装卸维修方便等要求。 多数机床的主轴采用前、后两个支承。这种方式结构简单，制造装配方便，容易保证精度。为提高主轴部件的刚度，前后支承应消除间隙或预紧。为提高刚度和抗振性，有的机床主轴采用三个支承。三个支承中可以前、后支承为主要支承，中间支承为辅助支承；也可以前、中支承为主要支承，后支承为辅助支承。(1)主轴的支承形式3.主轴部件结构 主轴的构造和形状主要决定

28、于主轴上所安装的刀具、夹具、传动件、轴承等零件的类型、数量、位置和安装定位方法等。主轴一般为空心阶梯轴，前端径向尺寸大，中间径向尺寸逐渐减小，尾部径向尺寸最小。(2)主轴的构造3.主轴部件结构(3)主轴的材料和热处理 主轴的材料应根据载荷特点、耐磨性要求、热处理方法和热处理后变形情况选择。普通机床主轴可选用中碳钢(如45钢)，调质处理后，在主轴端部、锥孔、定心轴颈或定心锥面等部位进行局部高频淬硬，以提高其耐磨性。只有载荷大和有冲击时、或精密机床需要减小热处理后的变形时、或有其它特殊要求时，才考虑选用合金钢。当支承为滑动轴承，则轴颈也需淬硬，以提高耐磨性。3.主轴部件结构(4)主轴轴承 主轴部件

29、中最重要的组件是轴承。轴承的类型、精度、结构、配置方式、安装调整、润滑和冷却等状况，都直接影响主轴部件的工作性能。 图3-13 典型的主轴轴承a)、b)双列短圆柱滚子轴承 c)双列空心圆锥滚子轴承 d)单列空心圆锥滚子轴承e)圆锥轴承 f)双列圆锥轴承 g)双向推力角接触球轴承 h)角接触球轴承1、4内圈 2外圈 3隔套3.主轴部件结构 1.支承件应满足的基本要求 1)应具有足够的刚度和较高的刚度质量比。 2)应具有较好的动态特性，包括较大的位移阻抗(动刚度)和阻尼；整机的低阶频率较高，各阶频率不致引起结构共振；不会因薄壁振动而产生噪声。 3)热稳定性好，热变形对机床加工精度的影响较小。 4)

30、排屑畅通、吊运安全，并具有良好的结构工艺性。三、机床支承件 2.支承件的结构 (1)箱形类 支承件在三个方向的尺寸都相差不多，如各类箱体、底座、升降台等。 (2)板块类 支承件在两个方向的尺寸比第三个方向大得多，如工作台、刀架等。 (3)梁类 支承件在一个方向的尺寸比另两个方向大得多，如立柱、横梁、摇臂、滑枕、床身等。 3.支承件的材料 支承件常用的材料有铸铁、钢板和型钢、天然花岗岩、预应力钢筋混凝土等。 导轨的功用是承受载荷和导向。它承受安装在导轨上的运动部件及工件的质量和切削力，运动部件可以沿导轨运动。运动的导轨称为动导轨，不动的导轨称为静导轨或支承导轨。动导轨相对于静导轨可以作直线运动或

31、者回转运动。四、机床导轨 1.导轨应满足的主要技术要求 (1)导向精度 导向精度是导轨副在空载荷或切削条件下运动时，实际运动轨迹与给定运动轨迹之间的偏差。 (2)承载能力大，刚度好 根据导轨承受载荷的性质、方向和大小，合理地选择导轨的截面形状和尺寸，使导轨具有足够的刚度，保证机床的加工精度。 (3)精度保持性好 精度保持性主要是由导轨的耐磨性决定的，常见的磨损形式有磨料(或磨粒)磨损、粘着磨损或咬焊、接触疲劳磨损等。 (4)低速运动平稳 当动导轨作低速运动或微量进给时，应保证运动始终平稳，不出现爬行现象。2.导轨的截面形状和组合形式 图3-16 导轨的截面形状a)矩形导轨 b)三角形导轨 c)

32、燕尾形导轨 d)圆柱形导轨3.导轨的结构类型及特点(1)滑动导轨 (2)静压导轨 (3)卸荷导轨(4)滚动导轨 1.机床刀架自动换刀装置应满足的要求 1)满足工艺过程所提出的要求。 2)在刀架、刀库上要能牢固地安装刀具，在刀架上安装刀具时还应能精确地调整刀具的位置，采用自动交换刀具时，应能保证刀具交换前后都能处于正确位置。 3)刀架、刀库、换刀机械手部应具有足够的刚度。 4)可靠性高。 5)刀架和自动换刀装置是为了提高机床自动化而出现的，因而它的换刀时间应尽可能缩短，以利于提高生产率。 6)操作方便和安全。五、机床刀架和自动换刀装置 2.机床刀架和自动换刀装置的类型 按照安装刀具的数目可分为单

33、刀架和多刀架，例如自动车床上的前、后刀架和天平刀架。按结构形式可分为方刀架、转塔刀架、回轮式刀架等；按驱动刀架转位的动力不同可分为手动转位刀架和自动(电动和液动)转位刀架。 车床类机床的运动特征是：主运动为主轴作回转运动，进给运动通常由刀具来完成。 车床加工所使用的刀具主要是车刀，还可用钻头、扩孔钻、铰刀等孔加工刀具。 车床的种类很多，按用途和结构的不同有卧式车床、立式车床、转塔车床、自动和半自动车床以及各种专门化车床等。其中卧式车床是应用最广泛的一种。第三节第三节 常见的金属切削机床常见的金属切削机床一、车 床 磨床是用磨料磨具(如砂轮、砂带、油石、研磨料)为工具进行切削加工的机床。它们是由

34、于精加工和硬表面加工的需要而发展起来的，目前也有少数应用于粗加工的高效磨床。 为了适应磨削各种加工表面、工件形状及生产批量的要求，磨床的种类很多，其中主要类型有：外圆磨床、内圆磨床、平面磨床、工具磨床、刀具刃磨磨床、各种专门化磨床(如曲轴磨床、凸轮轴磨床、花键轴磨床、活塞环磨床、齿轮磨床、螺纹磨床等)、研磨床、其它磨床(如珩磨机、抛光机、超精加工机床、砂轮机等)。二、磨 床 钻床是孔加工的主要机床。在钻床上主要用钻头进行钻孔。在车床上钻孔时，工件旋转，刀具作进给运动。而在钻床上加工时，工件不动，刀具作旋转主运动，同时沿轴向移动作进给运动。故钻床适用于加工外形较复杂，没有对称回转轴线的工件上的孔

35、，尤其是多孔加工。如：加工箱体、机架等零件上的孔。除钻孔外在钻床上还可完成扩孔、铰孔、锪平面以及攻螺纹等工作。 钻床的主参数是最大钻孔直径。根据用途和结构的不同，钻床可分为：立式钻床、台式钻床、摇臂钻床、深孔钻床以及中心孔钻床等。三、钻 床 铣床是用铣刀进行铣削加工的机床。通常铣削的主运动是铣刀的旋转，工件或铣刀的移动为进给运动，这有利于采用高速切削，其生产率比刨床高。铣床适应的工艺范围较广，可加工各种平面、台阶、沟槽、螺旋面等。 铣床的主要类型有升降台式铣床、床身式铣床、龙门铣床、工具铣床、仿形铣床以及近年来发展起来的数控铣床等。四、铣 床五、加工中心图3-36 加工中心第四章 机床夹具原理

36、与设计第一节第一节 机床夹具概述机床夹具概述第二节第二节 工件在夹具中的定位工件在夹具中的定位第三节第三节 定位误差分析定位误差分析第四节第四节 工件在夹具中的夹紧工件在夹具中的夹紧第五节第五节 各类机床夹具各类机床夹具第六节第六节 现代机床夹具现代机床夹具第七节第七节 机床夹具设计的基本步骤机床夹具设计的基本步骤 1.用找正法装夹工件 把工件直接放在机床工作台上或放在四爪单动卡盘、机用虎钳等机床附件中，根据工件的一个或几个表面用划针或指示表找正工件准确位置后再进行夹紧。也有先按加工要求进行加工面位置的划线工序，然后再按划出的线痕进行找正实现装夹。第一节第一节 机床夹具概述机床夹具概述一、工件

37、的装夹方法2.用夹具装夹工件图4-1 铣槽工序用的铣床夹具1定位键 2支承板 3齿纹顶支承钉4平头支承钉 5对刀块 6夹具底座7夹具底板 8螺旋压板 9夹紧螺母 10对刀塞尺1.夹具的主要工作原理二、机床夹具的工作原理和在机械加工过程中的作用图4-2 铣槽夹具在立式铣床上的工作原理图1铣床床身 2铣床升降台 3立铣刀4铣槽夹具 5夹具的定位键 6铣床工作台 7铣床溜板2.夹具的作用1)保证稳定可靠地达到各项加工精度要求；2)缩短加工工时，提高劳动生产率；3)降低生产成本；4)减轻工人劳动强度；5)可由较低技术等级的工人进行加工；6)能扩大机床工艺范围。1.夹具的分类三、夹具的分类与组成图4-3

38、 夹具分类表2.夹具的组成图4-4分度钻床夹1分度操纵手2钻模板 3分度板(棘轮)4钻套 5定位心轴6开口垫圈 7夹紧螺母 8工件 9对定机构(棘爪) 10夹具体夹具的主要组成部分有:(1)定位元件(2)夹紧装置(3)对刀元件(5)联接元件和联接表面(6)夹具体(7)其它装置2.夹具的组成 (1)设计基准 是在零件图上，确定点、线、面位置的基准，设计基准是由该零件在产品结构中的功用所决定的。 (2)工艺基准 1)定位基准 在加工中使工件在机床夹具上占有正确位置所采用的基准。 2)度量基准 在检验时所使用的基准。 3)装配基准 装配时用来确定零件或部件在机器中位置所采用的基准。第二节第二节 工件

39、在夹具中的定位工件在夹具中的定位一、基准的概念图4-5 工件在空间中的自由度二、六点定位原理 在夹具设计和定位分析中，还经常会遇到以下几个问题: (1)完全定位和不完全定位图4-6 工件应限制自由度的确定二、六点定位原理(2)过定位和欠定位 在加工中，如果工件的定位支承点数少于应限制的自由度数，必然导致达不到所要求的加工精度。这种工件定位点不足的情况，称为“欠定位”。 图4-7 连杆的过定位1长圆柱销 2支承板二、六点定位原理三、常见的定位方式和定位元件1.工件以平面定位工件以平面定位 (请点击链接)2.工件以圆孔定位工件以圆孔定位 3.工件以外圆柱面定位工件以外圆柱面定位4.工件以组合表面定

40、位工件以组合表面定位 1.工件以平面定位 在机械加工中，利用工件上的一个或几个平面作为定位基面来定位工件的方式，称为平面定位。(1)固定支承图4-8 各种固定支承钉图4-9 固定支承板 a)A型 b)B型 它指顶端位置可在一定高度范围内调整的支承。多用于未加工平面的定位，以调节和补偿各批毛坯尺寸的误差，一般每批毛坯调整一次。(2)可调支承图4-10 可调支承 指支承本身的位置在定位过程中，能自动适应工件定位基准面位置变化的一类支承。(3)自位支承图4-11 自位支承2.工件以圆孔定位(1)定位销图4-14 定位销(2)圆锥销图4-15 圆锥销定位(3) 定位心轴图4-16 定位心轴3.工件以外

41、圆柱面定位(1)V形块图4-17 各种V形块结构(2)定位套筒图4-18 定位套筒 将同一圆周面的孔分成两半圆，下半圆部分装在夹具体上，起定位作用，上半圆部分装在可卸式或铰链式盖上，起夹紧作用。(3)半圆孔定位座图4-19 半圆孔定位座 在实现定心的同时，能将工件夹紧的机构，称为定心夹紧机构，如三爪自定心卡盘、弹簧夹头等。(4)外圆定心夹紧机构图4-20 弹簧夹头4.工件以组合表面定位 在箱体、连杆、盖板等类零件加工中，常采用这种组合定位，俗称“一面两孔”定位。一面两孔定位时所用的定位元件是：平面采用支承板，两孔采用定位销，故又称为“一面两销”，如图所示。(1)一个平面和两个与其垂直的孔的组合

42、图421“一面二孔”的组合定位(2)一个平面和两个与其垂直的外圆柱面的组合图424工件以端面和两外圆定位(3)一个孔和一个平行于孔中心线的平面的组合图4-25 工件以一孔和一平面定位1.定位基准与设计基准不重合产生的定位误差图4-26 基准不重合产生的定位误差第三节第三节 定位误差分析定位误差分析一、定位误差及其产生原因2.定位副制造不准确产生的定位误差图4-27 基准位移产生的定位误差 通常，定位误差可按下述方法进行分析计算：通常，定位误差可按下述方法进行分析计算： 一是一是先分别求出基准位移误差和基准不重合先分别求出基准位移误差和基准不重合误差，再求出其在加工尺寸方向上的矢量和，即误差，再

43、求出其在加工尺寸方向上的矢量和，即dwdw=jbjb+jwjw； 二是二是按最不利情况，确定一批工件设计基准按最不利情况，确定一批工件设计基准的两个极限位置，再根据几何关系求出此两位置的两个极限位置，再根据几何关系求出此两位置的距离，并将其投影到加工尺寸方向上，便可求的距离，并将其投影到加工尺寸方向上，便可求出定位误差。出定位误差。二、定位误差的计算二、定位误差的计算 工件夹具加工 此不等式即为保证加工精度的条件，称为采此不等式即为保证加工精度的条件，称为采用夹具加工时的误差计算不等式。用夹具加工时的误差计算不等式。三、保证加工精度的条件三、保证加工精度的条件1.力源装置2.中间传力机构3.夹

44、紧元件第四节第四节 工件在夹具中的夹紧工件在夹具中的夹紧一、夹紧装置的组成及基本要求图4-29 夹紧装置组装示意图1气缸 2杠杆 3压板1.夹紧力方向的确定4-30 夹紧力作用方向不垂直于主要定位基准面二、夹紧力的确定(1)夹紧力的作用方向应垂直于主要定位基准面(2)夹紧力作用方向应使所需夹紧力最小图4-31 夹紧力方向与夹紧力大小的关系(3)夹紧力作用方向应使工件变形尽可能小图4-32 套筒夹紧2.夹紧力作用点的确定(1)夹紧力的作用点应落在支承元件或 几个支承元件形成的稳定受力区域内图4-33 夹紧力作用点应在支承面内 a)不合理 b)合理不合理合理(2)夹紧力作用点应落在工件刚性好的部位

45、图4-34 夹紧力作用点应落在刚 性较好部位 a)不合理 b)合理不合理合理(3)夹紧力作用点应尽可能靠近加工面图4-35 夹紧力应靠近加工表面3.3.夹紧力的大小夹紧力的大小 夹紧力的大小可根据切削力、工件重力的大夹紧力的大小可根据切削力、工件重力的大小、方向和相互位置关系具体计算。为安全起见，小、方向和相互位置关系具体计算。为安全起见，计算出的夹紧力应乘以安全系数计算出的夹紧力应乘以安全系数K K，故实际夹紧力，故实际夹紧力一般比理论计算值大一般比理论计算值大2-32-3倍。倍。 进行夹紧力计算时，通常将夹具和工件看作进行夹紧力计算时，通常将夹具和工件看作一刚性系统，以简化计算。根据工件在

46、切削力、一刚性系统，以简化计算。根据工件在切削力、夹紧力夹紧力( (重型工件要考虑重力，高速时要考虑惯性重型工件要考虑重力，高速时要考虑惯性力力) )作用下处于静力平衡，列出静力平衡方程式，作用下处于静力平衡，列出静力平衡方程式，即可算出理论夹紧力。即可算出理论夹紧力。1.斜楔夹紧三、典型夹紧机构图4-36 斜楔夹紧原理及受力分析2.螺旋夹紧图4-37 单螺旋夹紧1螺杆 2螺母 3螺钉 4压块3.偏心夹紧 偏心夹紧机构是由偏心件作为夹紧元件，直接夹紧或与其它元件组合实现对工件的夹紧，常用的偏心件有圆偏心和轴偏心两种。图4-38 偏心轮压板夹紧机构1垫板 2手柄 3偏心轮 4轴 5压板1.气动夹

47、紧四、夹紧动力源装置 图4-39 典型气压传动系统1雾化器 2减压阀 3止回阀 4换向阀5调速阀 6气压表 7气缸2.液压夹紧 液压夹紧相比气动夹紧另有其本身的优点: (1)工作压力高(可达56.5MPa)，比气压高出十余倍，故液压缸尺寸比气缸小得多。因传动力大，通常不需增力机构，使夹具结构简单、紧凑。 (2)油液不可压缩，因此夹紧刚性大、工作平稳、夹紧可靠。 (3)噪声小，劳动条件好。3.气液压组合夹紧 图4-41 气液压组合夹紧工作原理1气缸 2增压缸 3活塞 4活塞杆 5工作缸 6活塞第五节第五节 各类机床夹具各类机床夹具一、车床夹具 图4-42 花盘角铁式车床夹具1削边销 2圆柱定位销

48、 3轴向定程基面 4夹具体 5压块6工件 7导向套 8平衡块 1.直线进给式铣床夹具 这类夹具安装在作直线进给运动的铣床工作台上。 2.圆周进给式铣床夹具 一般用于立式圆工作台铣床或鼓轮式铣床等。 3.靠模铣床夹具 在铣床上用靠模铣削工件的夹具，可用来在一般万能铣床上加工出所需要的成形曲面，扩大了机床的工艺用途。二、铣床夹具 1.固定式钻模在使用过程中，钻模的位置固定不动。 2.滑动式钻模钻模板固定在可以上下滑动的滑柱上，并通过滑柱与夹具体相联接。 3.回转式钻模钻模体可按一定的分度要求绕某一固定轴转动。 4.移动式钻模用于单轴立式钻床，先后钻削工件同一表面上的多个孔。 5.翻转式钻模整个夹具

49、可以带动工件一起翻转，加工工件不同表面的孔系，甚至可加工定位基准面上的孔。 6.盖板式钻模一般用于加工大型工件上的小孔。三、钻床夹具 1.固定夹具 固定夹具用于工件直接输送的生产自动线，通常要求工件具有良好的定位和输送基面，例如箱体零件、轴承环等。第六节第六节 现代机床夹具现代机床夹具一、自动线夹具2.随行夹具 随行夹具用于工件间接输送的自动线中，主要适用于工件形状复杂、没有合适的输送基面，或者虽有合适输送基面，但属于易磨损的非铸材料工件，使用随行夹具可避免表面划伤与磨损。图4-52 随行夹具垂直上方返回系统1随行夹具 2随行夹具输送器 3提升台4推杆 5倾斜返回滚道 6限位器 7下降台二、组

50、合夹具图4-55 组合夹具的标准元件和组合件a)基础件 b)支承件 c)定位件 d)导向件 e)压紧件 f)紧固件 g)其它件 h)合件三、通用可调夹具和成组夹具图4-57 通用可调铣床夹具的可换钳口调整图图4-58 钻杠杆小头孔的成组夹具1定位板 2定位销 3紧固螺钉 4滑柱式钻模的移动钻模板5压紧套6可换螺旋钻套 7滑动V形块 8底座 9支承套10固定刻度尺11滑动V形块的操纵手柄 12挡销四、数控机床夹具图4-59 数控机床夹具构成简图第七节第七节 机床夹具设计的基本步骤机床夹具设计的基本步骤1.研究原始资料，明确设计任务2.确定夹具的结构方案，绘制结构草图3.绘制夹具总图4.确定并标注

51、有关尺寸和夹具技术要求5.绘制夹具零件图第五章 机械制造质量分析与控制第一节第一节 机械加工精度机械加工精度第二节第二节 工艺过程的统计分析工艺过程的统计分析第三节第三节 机械加工表面质量机械加工表面质量第四节第四节 机械加工过程中的振动机械加工过程中的振动1.加工精度与加工误差 所谓加工精度是指零件加工后的实际几何参数 (尺寸、形状和位置) 与理想几何参数的符合 程度。实际值愈接近理想值，加工精度就愈高。 实际加工不可能把零件做得与理想零件完全一致，总会有大小不同的偏差，零件加工后的实际几何参数对理想几何参数的偏离程度，称为加工误差。第一节第一节 机械加工精度机械加工精度一、概 述2.加工经

52、济精度图5-2 加工成本与加工误差之间的关系3.原始误差 由机床、夹具、刀具和工件组成的机械加工工艺系统 (简称工艺系统) 会有各种各样的误差产生，这些误差在各种不同的具体工作条件下都会以各种不同的方式 (或扩大、或缩小) 反映为工件的加工误差。工艺系统的误差是“因”，是根源；工件的加工误差是 “果”，是表现；因此，我们把工艺系统的误差称为原始误差。4.误差敏感方向的概念图5-3 由z引起的加工误差 原始误差所引起的切削刃与工件间的相对位移，如果产生在加工表面的法线方向，则对加工误差有直接的影响；如果产生在加工表面的切线方向上，就可以忽略不计。我们把加工表面的法向称之为误差的敏感方向。 分析计

53、算法是在掌握各原始误差对加工精度影响规律的基础上，分析工件加工中所出现的误差可能是哪一个或哪几个主要原始误差所引起的，并找出原始误差与加工误差之间的影响关系，进而通过估算来确定工件的加工误差的大小，再通过试验测试来加以验证。 统计分析法是对具体加工条件下加工得到的几何参数进行实际测量，然后运用数理统计学方法对这些测试数据进行分析处理，找出工件加工误差的规律和性质，进而控制加工质量。分析计算法主要是在对单项原始误差进行分析计算的基础上进行的，统计分析法则是对有关的原始误差进行综合分析的基础上进行的。5.研究机械加工精度的方法二、工艺系统几何误差1.机床的几何误差 加工中刀具相对于工件的成形运动一

54、般都是通过机床完成的，因此，工件的加工精度在很大程度上取决于机床的精度。机床制造误差对工件加工精度影响较大的有：主轴回转误差、导轨误差和传动链误差。机床的磨损将使机床工作精度下降。 (1)定尺寸刀具 (如钻头、铰刀、镗刀块、孔拉刀、丝锥、板牙、键槽铣刀等)的尺寸和形状误差 (2)成形刀具 (如成形车刀、成形铣刀、模数铣刀等)的形状误差 (3)展成刀具 (如齿轮滚动、插齿刀、花键滚刀等)切削刃的形状及有关尺寸，以及其安装、调整不正确 (4)一般刀具 (如普通车刀、单刃镗刀、面铣刀、刨刀等)的制造误差2.刀具的几何误差 夹具的作用是使工件相对于刀具和机床具有正确的位置，因此夹具的制造误差对工件的加

55、工精度 (特别是位置精度) 有很大影响。3.夹具的几何误差图5-10 工件在夹具中装夹示意 试切法调整广泛用在单件、小批生产中。这种调整方式产生调整误差的来源有3个方面： (1)度量误差 (2)加工余量的影响 (3)微进给误差三、调整误差1.试切法调整 在大批大量生产中广泛应用行程挡块、靠模、凸轮等机构保证加工精度。这时候，这些机构的制造精度和调整，以及与它们配合使用的离合器、电气开关、控制阀等的灵敏度就成了影响误差的主要因素。2.按定程机构调整 在大批大量生产中用多刀加工时，常用专门样件来调整切削刃间的相对位置。如活塞环槽半精车和精车时就是如此。 当工件形状复杂，尺寸和重量都比较大的时候，利

56、用样件进行调整就太笨重，且不经济，这时可以采用样板对刀。3.按样件或样板调整 机械加工工艺系统在切削力、夹紧力、惯性力、重力、传动力等的作用下，会产生相应的变形，从而破坏了刀具和工件之间的正确的相对位置，使工件的加工精度下降。四、工艺系统受力变形引起的误差1.基本概念图5-12 受力变形对工件精度的影响 a)车长轴 b)磨内孔 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，工件由于刚性不足而引起的变形对加工精度的影响就比较大，其最大变形量可按材料力学有关公式估算。2.工件刚度 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

57、度很差，刀杆受力变形对孔加工精度就有很大影响。3.刀具刚度(1)机床部件刚度 图5-14 车床部件静刚度的测定 1心轴 2、3、6千分表 4测力环 5螺旋加力器4.机床部件刚度图5-15 车床刀架部件的刚度曲线1加载曲线 2卸载曲线(2)影响机床部件刚度的因素 由于零件表面存在宏观几何形状误差和微观几何形状误差，结合面的实际接触面积只是名义接触面积的一小部分 (图所示)，在外力作用下，实际接触区的接触应力很大，产生了较大的接触变形。1)结合面接触变形的影响图5-16 两零件结合面间的接触情况4.机床部件刚度2)摩擦力的影响图5-17 摩擦力对机床部件刚度的影响4.机床部件刚度 3)低刚度零件的

58、影响 在机床部件中，个别薄弱零件对刚度的影响很大。 4)间隙的影响 机床部件在受力作用时，首先消除零件间在受力作用方向上的间隙，这会使机床部件产生相应的位移。4.机床部件刚度(1)由于工艺系统刚度变化引起的误差5.工艺系统刚度及其对加工精度的影响图5-18 车削外圆时工艺系统受力变形对加工精度的影响(2)由于切削力变化引起的误差 在加工过程中，由于工件的加工余量发生变化、工件材质不均等因素引起的切削力变化，使工艺系统变形发生变化，从而产生加工误差。图5-19 毛坯形状误差的复映5.工艺系统刚度及其对加工精度的影响(3)由于夹紧变形引起的误差 (4)其他作用力的影响 除上述因素外，重力、惯性力、

59、传动力等也会使工艺系统的变形发生变化，引起加工误差。 图5-21 夹紧力引起的加工误差a)夹紧后 b)镗孔后 c)放松后 d)加过渡环后夹紧5.工艺系统刚度及其对加工精度的影响 (1)提高工艺系统刚度 1)提高工件和刀具的刚度 2)提高机床刚度 3)采用合理的装夹方式和加工方式 (2)减小切削力及其变化 合理地选择刀具材料、增大前角和主偏角、对工件材料进行合理的热处理以改善材料的加工性能等，都可使切削力减小。6.减小工艺系统受力变形的途径 1)切削热 切削热对工件加工精度的影响最为直接。 2)摩擦热和能量损耗 工艺系统因运动副 (如齿轮副、轴承副、导轨副、螺母丝杠副、离合器等) 相对运动所生摩

60、擦热和因动力源 (如电动机、液压系统等) 工作时的能量损耗而发热。 3)派生热源 工艺系统内部的部分热量通过切屑、切削液、润滑液等带到机床其它部位，使系统产生热变形。五、工艺系统受热变形引起的误差1.工艺系统的热源 (1)内部热源 内部热源来自工艺系统内部，其热量主要是以热传导的形式传递的。 (2)外部热源 外部热源来自工艺系统外部。 1)环境温度 以对流传热为主要传递形式的环境温度的变化 (如气温的变化，人造冷、热风，地基温度的变化等)影响工艺系统的受热均匀性，从而影响工件的加工精度。 2)辐射热 以辐射传热为传递形式的辐射热 (如阳光、灯光照明、取暖设备、人体温度等)因其对工艺系统辐射的单

61、面性或局部性而使工艺系统的热变形发生变化，从而影响工件的加工精度。2.工件热变形对加工精度的影响 工件在机械加工中所产生的热变形，主要是由切削热引起的。 (1)工件均匀受热 在加工像轴类等一些形状简单的工件时，如果工件处在相对比较稳定的温度场中，此时就认为工件是均匀受热。 (2)工件不均匀受热 在铣、刨、磨平面时，工件单面受切削热作用，上下表面之间形成温差，导致工件向上凸起，凸起部分被工具切去，加工完毕冷却后，加工表面就产生了中凹，造成了几何形状误差。3.刀具热变形对加工精度的影响 刀具热变形的热源主要是切削热。图5-25 车刀的热变形曲线 4.机床热变形对加工精度的影响 由于机床热源分布的不

62、均匀、机床结构的复杂性以及机床工作条件的变化很大等原因，机床各个部件的温升是不相同的，甚至同一个零件的各个部分的温升也有差异，这就破坏了机床原有的相互位置关系。图5-26 车床的热变形5.减小工艺系统热变形的途径(1)减少发热和隔热 (2)改善散热条件(3)均衡温度场(4)改进机床结构(5)加快温度场的平衡(6)控制环境温度 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。六、内应力重新分布引起的误差1.基本概念2.内应力的产生 在铸、锻、焊

63、、热处理等工序中由于工件壁厚不均、冷却不均、金相组织的转变等原因，使工件产生内应力。(1)热加工中内应力的产生图5-32 铸件因内应力而引起的变形(2)冷校直产生的内应力图5-33 校直引起的内应力2.内应力的产生3.减小内应力变形误差的途径 (1)改进零件结构 在设计零件时，尽量做到壁厚均匀，结构对称，以减少内应力的产生。 (2)增设消除内应力的热处理工序 铸件、锻件、焊接件在进入机械加工之前，应进行退火、回火等热处理，加速内应力变形的进程；对箱体、床身、主轴等重要零件，在机械加工工艺中尚需适当按排时效处理工序。 (3)合理安排工艺过程 粗加工和精加工宜分阶段进行，使工件在粗加工后有一定的时

64、间来松弛内应力。1.减小原始误差2.转移原始误差3.均分原始误差4.均化原始误差5.误差补偿七、提高加工精度的途径 在顺序加工一批工件中，其大小和方向皆不变的误差，称为常值系统性误差。 在顺序加工一批工件中，其大小和方向遵循某一规律变化的误差，称为变值系统性误差。第二节第二节 工艺过程的统计分工艺过程的统计分析析一、误差统计性质的分类1.正态分布的基本概念 二、工艺过程的分布图分析(1)正态分布的数学模型、特征参数和特殊点图5-36 正态分布曲线的特殊点其概率密度方程为： 该方程有两个特征参数，一为算术平均值x，另一为均方根偏差 (标准差)：式中 xi工件尺寸； n工件总数。(2) 标准正态分

65、布 x=0、=1的正态分布称为标准正态分布，其概率密度可写为：(3)工件尺寸在某区间内的概率图5-38 工件尺寸概率分布 生产上感兴趣的问题往往不是工件为某一尺寸的概率是多大，而是加工工件尺寸落在某一个区间(x1xx2) 内的概率是多大。2.机械制造中常见的误差分布规律 图5-40 机械加工误差分布规律a)正态分布 b)平顶分布 c)双峰分布 d)偏态分布 (1)实际分布曲线符合正态分布，6T且分散中心与公差带中心重合 (2)实际分布曲线符合正态分布，6T，但分散中心与公差带中心不重合 (3)实际分布曲线符合正态分布，6T，且分散中心与公差带中心不重合 (4)实际分布曲线不符合正态分布，而呈平

66、顶分布 (5)实际分布曲线不符合正态分布，而呈偏态分布 (6)双峰或多峰分布2.机械制造中常见的误差分布规律(1)样本容量的确定(2)样本数据的测量(3)异常数据的剔除(4)实际分布图的绘制(5)理论分布图的绘制(6)工艺过程的分析3.工艺过程的分布图分析三、工艺过程的点图分析1.工艺过程的稳定性 工艺过程的稳定性是指工艺过程在时间历程上保持工件均值x 和标准差值稳定不变的性能。图5-42 工艺过程稳定性分析图2.点图的基本形式 点图的基本形式是由小样本均值x 的点图和小样本极差R的点图联合组成的x 、R点图，如图所示。图5-43 x、R点图a)x点图 b)R点图 x N(,2/n) 也就是说

67、，样本均值x 的分散范围为（3n）。 数理统计学已经证明，样本极差R近似服从正态分布，即有： (R N(R，2) 这就是说，样本极差R的分散范围为(R3R)。到此，x-R点图上的上、下控制限的位置就可以确定了。3.x、R点图上、下控制限的确定R4.点图的正常波动与异常波动正常波动与异常波动的标志正 常 波 动异 常 波 动 1.没有点子超出控制线2.大部分点子在中线上下波动，小部分在控制线附近 3.点子没有明显的规律性1.有点子超出控制线2.点子密集在中线下下附近3.点子密集在控制线附近4.连续7点以上出现在中线一侧5.连续11点中有10点出现在中线一侧6.连续14点中有12点以上出现在中线一

68、侧7.连续17点中有14点以上出现在中线一侧8.连续20点中有16点以上出现在中线一侧9.点子有上升或下降倾向10.点子有周期性波动第三节第三节 机械加工表面质量机械加工表面质量一、机械加工表面质量对机器使用性能的影响1.表面质量对耐磨性的影响(1)表面粗糙度对耐磨性的影响图5-44 摩擦副的磨损过程图5-45 表面粗糙度与初期磨损量的关系(2)表面冷作硬化对耐磨性的影响 加工表面的冷作硬化，使摩擦副表面层金属的显微硬度提高，故一般可使耐磨性提高。但也不是冷作硬化程度愈高耐磨性就愈高，这是因为过分的冷作硬化将引起金属组织过度疏松，甚至出现裂纹和表层金属的剥落，使耐磨性下降。 如果表面层的金相组

69、织发生变化，其表层硬度相应地也随之发生变化，影响耐磨性。 金属受交变载荷作用后产生的疲劳破坏往往发生在零件表面或表面冷硬层下面，因此零件的表面质量对疲劳强度影响较大。 (1)表面粗糙度对疲劳强度的影响 (2)残余应力、冷作硬化对疲劳强度的影响2.表面质量对疲劳强度的影响3.表面质量对耐蚀性的影响 零件的耐蚀性在很大程度上取决于表面粗糙度。表面粗糙度值愈大，则凹谷中聚积腐蚀性物质就愈多，抗蚀性就愈差。 表面层的残余拉应力会产生应力腐蚀开裂，降低零件的耐蚀性，而残余压应力则能防止应力腐蚀开裂。4.表面质量对配合质量的影响 表面粗糙度值的大小将影响配合表面的配合质量。对于间隙配合，表面粗糙度值大会使

70、磨损 加大，间隙增大，破坏了要求的配合性质。对于过盈配合，装配过程中一部分表面凸峰被挤平， 实际过盈量减小，降低了配合件间的联接强度。二、影响表面粗糙度的因素1.切削加工影响表面粗糙度的因素 (1)刀具几何形状的复映 刀具相对于工件作进给运动时，在加工表面留下了切削层残留面积，其形状是刀具几何形状的复映。图5-46 车削时工件表面的残留面积 切削加工后表面粗糙度的实际轮廓之所以与纯几何因素所形成的理论轮廓有较大的差异，主要是由于切削过程塑性变形的影响。(2)工件材料的性质(3)切削用量 切削速度对表面粗糙度的影响很大。加工塑性材料时，若切削速度处在产生积屑瘤和鳞刺的范围内，加工表面将很粗糙。图

71、5-47 加工塑性材料时切削速度对表面粗糙度的影响2.磨削加工影响表面粗糙度的因素 (1)砂轮的粒度(2)砂轮的硬度(3)砂轮的修整(4)磨削速度(5)磨削径向进给量与光磨次数(6)工件圆周进给速度与轴向进给量(7)冷却润滑液 (1)冷作硬化及其评定参数 机械加工过程中因切削力作用产生的塑性变形，使晶格扭曲、畸变，晶粒间产生剪切滑移，晶粒被拉长和纤维化，甚至破碎，这些都会使表面层金属的硬度和强度提高，这种现象称为冷作硬化(或称为强化)。 (2)影响冷作硬化的主要因素 1)刀具的影响 2)切削用量的影响 3)加工材料的影响三、影响加工表面层物理力学性能的因素1.表面层冷作硬化2.表面层材料金相组

72、织变化 (1)磨削烧伤 当被磨工件表面层温度达到相变温度以上时，表层金属发生金相组织的变化，使表层金属强度、硬度降低，并伴随有残余应力产生，甚至出现微观裂纹，这种现象称为磨削烧伤。 1)回火烧伤 2)淬火烧伤 3)退火烧伤 (2)改善磨削烧伤的途径 磨削热是造成磨削烧伤的根源，故改善磨削烧伤有两个途径：一是尽可能地减少磨削热的产生；二是改善冷却条件，尽量使产生的热量少传入工件。 1)正确选择砂轮 2)合理选择磨削用量 3)改善冷却条件2.表面层材料金相组织变化3.表面层残余应力 1)切削时在加工表面金属层内有塑性变形发生，使表层金属的比体积加大，由于塑性变形只在表层金属中产生，而表层金属比体积

73、增大，体积膨胀，不可避免地要受到与它相连的里层金属的阻止，因此就在表面金属层产生了残余压应力，而在里层金属中产生残余拉应力。(1)产生残余应力的原因2)切削加工中，切削区会有大量的切削热产生图5-49 由于切削热在表层金属产生残余拉应力的分析图(1)产生残余应力的原因 3)不同的金相组织具有不同的密度(马氏体=7.75t/m3，奥氏体=7.96t/m3，铁素体=7.88t/m3，珠光体=7.78t/m3)，亦即具有不同的比体积。(1)产生残余应力的原因(2)零件主要工作表面最终工序加工方法的选择 选择零件主要工作表面最终工序加工方法，须考虑该零件主要工作表面的具体工作条件和可能的破坏形式。 在

74、交变载荷作用下，机器零件表面上的局部微观裂纹，会因拉应力的作用使原生裂纹扩大，最后导致零件断裂。从提高零件抵抗疲劳破坏的角度考虑，该表面最终工序应选择能在该表面产生残余压应力的加工方法。 1.机械加工过程中的强迫振动 机械加工中的强迫振动与一般机械中的强迫振动没有什么区别，强迫振动的频率与干扰力的 频率相同或是它的倍数。强迫振动的振源有来自机床内部的机内振源和来自机床外部的机外振源两大类。第四节第四节 机械加工过程中的振动机械加工过程中的振动一、机械加工过程中的强迫振动2.机械加工过程中强迫振源的查找方法图5-50 振动信号的时间历程图和频谱图 第一步可对在加工现场拾取的振动信号 (见 图 a

75、 ) 进行频谱分析，以确定强迫振动的频率成分 (如 图 b中 的f1、f2)；第二步对机床加工中所有可能出现的强迫振源频率进行估算，列出振源频率数据表备查；第三步将经过频谱分析得到的强迫振动的频率与振源频率数据表进行比较，找出产生强迫振动的振源；第四步通过试验来验 证 上 面 所 找 的 振 源 是 否 正 确 。 1)机械加工中的自激振动是在没有周期性外力 (相对于切削过程而言) 干扰下所产生的振动运动，这一点与强迫振动有原则区别。 2)自激振动的频率接近于系统的某一固有频率，或者说，颤振频率取决于振动系统的固有特性。这一点与强迫振动根本不同，强迫振动的频率取决于外界干扰力的频率。 3)自由

76、振动受阻尼作用将迅速衰减，而自激振动却不因有阻尼存在而衰减为零。二、机械加工过程中的自激振动 (颤振)1.机械加工过程中的自激振动2.机械加工过程中产生自激振动的条件 如果在一个振动周期内，振动系统从电动机获得的能量大于振动系统对外界做功所消耗的能量，若两者之差刚好能克服振动时阻尼所消耗的能量，则振动系统将有等幅振动运动产生。图5-53 车削外圆单自由度振动系统模型3.机械加工过程中自激振动的激振机理 在金属切削过程中，除极少数情况外，刀具总是部分地或完全地在带有波纹的表面上进行切削的。首先来研究车刀作径向切削的情况，此时车刀只作横向进给，车刀将完全地在工件前一转切削时留下的波纹表面上进行切削

77、，如图所示。 (1)振纹再生原理图5-54 自由正交切削(2)振型藕合原理图5-57 振型耦合型颤振原理示意图实际振动系统一般都是多自由度系统。3.机械加工过程中自激振动的激振机理三、控制机械加工振动的途径1.消除或减弱产生振动的条件(1)消除或减弱产生强迫振动的条件1)减小机内外干扰力2)调整振源频率3)采取隔振措施(2)消除或减弱产生自激振动的条件1)减小重叠系数2)减小切削刚度3)增加切削阻尼1.消除或减弱产生振动的条件(3)调整振动系统小刚度主轴的位置图5-60 削扁锤杆1.消除或减弱产生振动的条件 (1)高工艺系统的刚度 提高工艺系统薄弱环节的刚度，可以有效地提高机床加工系统的稳定性

78、。增强联接结合面的接触刚度、对滚动轴承施加预载荷、加工细长工件外圆时采用中心架或跟刀架、镗孔时对镗杆设置镗套等措施，都可以提高工艺系统的刚度。 (2)增大工艺系统的阻尼 工艺系统的阻尼主要来自零件材料的内阻尼、结合面上的摩擦阻尼以及其它附加阻尼。2.工艺系统的动态特性3.各种消振减振装置(1)动力式减振器 图5-62 动力式减振器1橡皮圈 2橡皮垫 3主振系统质量m1 4弹簧阻尼元件 5附加质量m1 (2)摩擦式减振器图5-63 装在车床尾座上的摩擦减振器1后顶尖 2填料圈 3尾座套筒3.各种消振减振装置(3)冲击式减振器图5-64 冲击式减振镗杆和镗刀3.各种消振减振装置第六章 工艺规程设计

79、第一节第一节 概概 述述第二节第二节 机械加工工艺规程设计机械加工工艺规程设计第三节第三节 加工余量与工序尺寸加工余量与工序尺寸第四节第四节 工艺尺寸链工艺尺寸链第五节第五节 机械加工工艺的技术机械加工工艺的技术 经济性分析经济性分析第六节第六节 机械装配工艺规程设计机械装配工艺规程设计第七节第七节 机械产品设计的工艺性评价机械产品设计的工艺性评价机器的生产过程是将原材料转变为成品的全过程。在生产过程中，凡是改变生产对象的形状、尺寸、位置和性质等，使其成为成品或半成品的过程称为工艺过程。工艺过程又可分为铸造、锻造、冲压、焊接、机械加工、装配等工艺过程，机械制造工艺过程一般是指零件的机械加工工艺

80、过程和机器的装配工艺过程的总和。其它过程则称为辅助过程，例如运输、保管、动力供应、设备维修等等。第一节第一节 概概 述述一、生产过程与工艺过程 工序是组成加工工艺过程的基本单元。一个工序是指一个（或一组）工人，在一台机床（或一个工作地点），对同一工件（或同时对几个工件）所连续完成的那一部分工艺过程。制订机械加工工艺过程，必须确定该工件要经过几道工序以及工序进行的先后顺序。仅列出主要工序名称及其加工顺序的简略工艺过程，称为工艺路线。 工步是在加工表面不变、加工工具不变、切削用量不变的条件下所连续完成的那部分工序。 工作行程也叫进给，是加工工具在加工表面上加工一次所完成的工步。二、机械加工工艺过程

81、的组成1.工序、工步和工作行程2.装夹和工位 为完成零件的加工，必须对工件进行装夹，它是由定位和夹紧过程组成，这一功能是由夹具完成的。采用转位或移位夹具、回转工作台或多轴机床上加工时，工件在机床上一次装夹后，要经过若干个位置依次进行加工。工件在机床上所占据的每一个位置上所完成的那一部分工序就称为工位。 1.形状精度的获得方法 零件的加工精度包括尺寸精度、形状精度和位置精度。 2.位置精度的获得方法 位置精度（平行度、垂直度、同轴度等）的获得与工件的装夹方式和加工方法有关。当需要 多次装夹加工时，有关表面的位置精度依赖夹具的正确定位来保证；如果工件一次装夹加工多个表面时，各表面的位置精度则依靠机

82、床的精度来保证，如数控加工中主要靠机床的精度保证工件各表面之间的位置精度。三、零件获得加工精度的方法3.尺寸精度的获得方法(1)试切法(2)定尺寸刀具法(3)调整法(4)自动控制法 生产类型的划分依据是产品或零件的年生产纲领，产品的年生产纲领就是产品的年生产量。而零件的年生产纲领由下式计算：四、机械加工工艺与生产类型1.生产类型N=Qn(1+a%)(1+b%)式中 N零件的年产纲领(件/年)； Q产品的年产量（台年）； n每台产品中该零件的数量（件/台）； a%备品率； b%废品率。 大批量生产往往是由自动生产线、专用生产线来完成的，单件、小批生产往往是由通用设备，靠工人的技术或技艺来完成的。

83、数控技术及设备的智能化改善了这一状况，使单件小批生产也接近大批生产的效率及成本。单件、小批生产时，往往采用多工序集中在一起。大批量生产时，一个零件往往分成了许多工序，在流水线上协调完成加工任务。大批量生产时，产品的开发过程和大批量制造过程中间往往还有小批量试制阶段，以 避 免 市 场 风 险 及 完 善 生 产 准 备 工 作 。2.生产类型与组织方式 企业组织产品的生产可以有多种模式： 1)生产全部零部件、组装机器。 2)生产一部分关键的零部件，其余的由其它企业供应。 3)完全不生产零部件，只负责设计及销售。2.生产类型与组织方式 1.工艺规程设计须遵循的原则 1)所设计的工艺规程应能保证机

84、器零件的加工质量(或机器的装配质量)，达到设计图样上规定的各项技术要求； 2)应使工艺过程具有较高的生产率，使产品尽快投放市场； 3)设法降低制造成本； 4)注意减轻工人的劳动强度，保证生产安全。五、工艺规程的设计原则及原始资料 2.设计工艺规程必须具备的原始资料 1)产品装配图、零件图； 2)产品验收质量标准； 3)产品的年生产纲领； 4)毛坯材料与毛坯生产条件； 5)制造厂的生产条件，包括机床设备和工艺装备的规格、性能和现在的技术状态、工人的技术水平、工厂自制工艺装备的能力以及工厂供电、供气的能力等有关资料； 6)工艺规程设计、工艺装备设计所需要的设计手册和有关标准； 7)国内外先进制造技

85、术资料等。第二节第二节 机械加工工艺规程设计机械加工工艺规程设计一、机械加工工艺规程设计的内容及步骤 1.分析零件图和产品装配图。 2.对零件图和装配图进行工艺审查。 3.由年生产纲领研究确定零件生产类型。 4.确定毛坯。 5.拟定工艺路线。 6.确定各工序所用机床设备和工艺装备(含刀具、夹具、量具、辅具等)。 7.确定各工序的加工余量，计算工序尺寸及公差。 8.确定各工序的技术要求及检验方法。 9.确定各工序的切削用量和工时定额。 10.编制工艺文件。 (1)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作为精基准，这样可以避免由于基准不重合引起的定位误差。 2)统一基

86、准原则 应尽可能选择用同一组精基准加工工件上尽可能多的表面，以保证各加工表面之间的相对位置精度。 3)互为基准原则 当工件上两个加工表面之间的位置精度要求比较高时，可以采用两个加工表面互为基准反复加工的方法。 4)自为基准原则 一些表面的精加工工序，要求加工余量小而均匀，常以加工表面自身作为精基准。二、工艺路线的拟订1.定位基准的选择(2)粗基准的选择原则 1)保证零件加工表面相对于不加工表面具有一定位置精度的原则 被加工零件上如有不加工表面，应选不加工面作粗基准，这样可以保证不加工表面相对于加工表面具有较为精确的相对位置关系。 2)合理分配加工余量的原则 从保证重要表面加工余量均匀考虑，应选

87、择重要表面作粗基准。 3)便于装夹的原则 为使工件定位稳定、夹紧可靠，要求所选用的粗基准尽可能平整、光洁，不允许有锻造飞边、铸造浇冒口切痕或其它缺陷，并有足够的支承面积。 4)粗基准一般不得重复使用的原则 在同一尺寸方向上粗基准通常只允许使用一次，这是因为粗基准一般都很粗糙，重复使用同一粗基准所加工的两组表面之间的位置误差会相当大，因此，粗基准一般不得重复使用。(2)粗基准的选择原则2.表面加工方法的选择 在分析研究零件图的基础上，确定加工方法的步骤可概括如下： 1)首先要根据每个加工表面的技术要求，确定加工方法及加工方案。 2)确定加工方法时要考虑被加工材料的性质。如，淬火钢用磨削的方法加工

88、；而非铁金属则磨削困难，一般采用金刚镗或高速精密车削的方法进行精加工。 3)确定加工方法要考虑到生产类型，即要考虑生产率和经济性的问题。大批大量可采用专用高效率的设备，单件小批生产通常采用通用设备和工艺装备。 4)确定加工方法要考虑本厂（本车间）的现有设备和技术条件，应该充分利用现有设备，挖掘企业潜力。 (1)粗加工阶段 高效地切除加工表面上的大部分余量，使毛坯在形状和尺寸上接近零件成品 (2)半精加工阶段 切除粗加工后留下的误差，使被加工工件达到一定精度，为精加工作准 备，并完成一些次要表面的加工 (如钻孔、攻螺纹、铣键槽等)。 (3)精加工阶段 保证各主要表面达到零件图规定的加工质量要求。

89、 (4)光整加工阶段 对于精度要求很高(IT5以上)、表面粗糙度值要求很小(Ra0.2m以下)的表面，还需安排光整加工阶段，其主要任务是减小表面粗糙度或进一步提高尺寸精度和形状精度，但一般不能纠正表面间位置误差。3.加工阶段的划分4.工序的集中与分散 (1)按工序集中原则组织工艺过程 就是使每个工序所包括的加工内容尽量多些，将许多工序组成一个集中工序。工序集中的的极端情况，就是在一个工序内完成工件所有表面的加工。 (2)按工序分散原则组织工艺过程 就是使每个工序所包括的加工内容尽量少些，其极端情况是每个工序只包括一个简单工步。5.工序顺序的安排 (1)机械加工工序的安排 1)先加工定位基准面，

90、再加工其它表面； 2)先加工主要表面，后加工次要表面； 3)先安排粗加工工序，后安排精加工工序； 4)先加工平面，后加工孔。 (2)热处理工序及表面处理工序的安排 为改善工件材料切削性能安排的热处理工序，例如退火、正火、调质等，应在切削加工之前进行。 (3)其它工序的安排 为保证零件制造质量，防止产生废品，需在下列场合安排检验工序：1)粗加工全部结束之后；2)送往外车间加工的前后；3)工时较长和重要工序的前后；4)最终加工之后。除了安排几何尺寸检验工序之外，有的零件还要安排探伤、密封、称重、平衡等检验工序。5.工序顺序的安排6.机床设备与工艺装备的选择 正确选择机床设备是一件很重要的工作，它不

91、但直接影响工件的加工质量，而且还影响工件的加工效率和制造成本。所选机床设备的尺寸规格应与工件的形状尺寸相适应，精度等级应与本工序加工要求相适应，电机功率应与本工序加工所需功率相适应，机床设备的自动化程度和生产效率应与工件生产类型相适应。 工艺装备的选择将直接影响工件的加工精度、生产效率和制造成本，应根据不同情况适当选择。在中小批生产条件下，应首先考虑选用通用工艺装备(包括夹具、刀具、量具和辅具)；在大批大量生产中，可根据加工要求设计制造专用工艺装备。6.机床设备与工艺装备的选择第三节第三节 加工余量与工序尺寸加工余量与工序尺寸一、加工余量及其影响因素1.加工余量总余量Z0与工序余量Zi的关系可

92、用下式表示：Z0Zini1式中 n 某一表面所经历的工序数。 对于非对称表面，其加工余量用单边余量Zb表示:图6-7 单边余量 Zbla-lb式中 Zb本工序的工序 余量； lb本工序的基本 尺寸； la上工序的基本 尺寸。图6-7 双边余量 对于外圆与内孔这样的对称表面，其加工余量用双边余量2Zb表示，对于外圆表面 (图b)有：2Zbda-db对于内孔表面 (图c)有：2ZbD a-D b2.影响加工余量的因素 (1)上工序留下的表面粗糙度值Ry (表面轮廓最大高度)和表面缺陷层深度Ha (2)上工序的尺寸公差Ta (3)Ta值没有包括的上工序留下的空间位置误差ea (4)本工序的装夹误差b

93、3.加工余量的确定 (1)计算法 在掌握影响加工余量的各种因素具体数据的条件下，用计算法确定加工余量是比较科学的。 (2)经验估计法 加工余量由一些有经验的工程技术人员或工人根据经验确定。由于主观上有怕出废品的思想，故所估加工余量一般都偏大，此法只用于单件小批生产。 (3)查表法 此法以工厂生产实践和实验研究积累的经验为基础制成的各种表格数据为依据，再结合实际加工情况加以修正。 1.基准重合时的情况 对于加工过程中基准面没有变换的情况，工序尺寸的确定比较简单。在决定了各工序余量和 工序所能达到的经济精度之后，就可以由最后一道工序开始往前推算。 二、工序尺寸及其公差的确定 2.基准面在加工时经过

94、转换的情况 在复杂零件的加工过程中，常常出现定位基准不重合或加工过程中需要多次转换工艺基准时，工序尺寸的计算就复杂多了，不能用上面所述的反推计算法，而是需要借助尺寸链的分析和计算，并对工序余量进行验算以校核工序尺寸及其上下偏差，在下节详述。 3.孔系坐标尺寸的计算 孔系的坐标尺寸，通常在零件图上已标注清楚。对于是未标注清楚的，就要计算孔系的坐标尺寸，这类问题，可以运用尺寸链原理，作为平面尺寸链问题进行解算。第四节第四节 工艺尺寸链工艺尺寸链一、尺寸链及尺寸链计算公式1.尺寸链的定义 在工件加工和机器装配过程中，由相互连接的尺寸形成的封闭尺寸组，称为尺寸链。图6-10 尺寸链示例图6-11 平面

95、尺寸链示例1.尺寸链的定义2.尺寸链的分类 (1)直线尺寸链 直线尺寸链由彼此平行的直线尺寸所组成。 (2)平面尺寸链 平面尺寸链由位于一个或几个平行平面内但相互间不都平行的尺寸组成。 (3)空间尺寸链 空间尺寸链由位于几个不平行平面内的尺寸组成。3.尺寸链计算 已知组成环求封闭环的计算方式称作正计算；已知封闭环求组成环称作反计算；已知封闭环及部分组成环，求其余的一个或几个组成环，称为中间计算。三种类型两种方法 用极值法解尺寸链是从尺寸链各环均处于极限条件下来求解封闭环尺寸或组成环尺寸之间关系的。用统计法解尺寸链则是运用概率论理论来求解封闭环尺寸与组成环尺寸之间关系的。4.极值法解尺寸链的计算

96、公式图6-12 基本尺寸、极限偏差、公差与中间偏差 (1)封闭环基本尺寸A0等于所有增环基本尺寸(Ap)之和减去所有减环基本尺寸 (Aq)之和，即： A0Ap-Aq 式中 m组成环数； k增环数。kp1mqk+1(2)环的极限尺寸：AmaxA+ESAminA-EI4.极值法解尺寸链的计算公式(3)环的极限偏差： ESAmax-A EIA-Amin(4)封闭环的中间偏差：0p-qkp1mq k+1式中 p增环的中间偏差； q减环的中间偏差。4.极值法解尺寸链的计算公式(5)封闭环公差：T0Timi1(6)组成环中间偏差：i(ESi+EIi)/24.极值法解尺寸链的计算公式(7)封闭环极限尺寸：A

97、0maxApmax-Aqminkp 1mqk+1A0minApmin-Aqmaxkp1mqk+1(8)封闭环极限偏差：ES0ESp-EIqkp1mqK+1EI0EIp-ESqkp1mqK+14.极值法解尺寸链的计算公式5统计法解直线尺寸链基本计算公式(1)封闭环中间偏差：0(p+epTp/2)-(q+eqTq/2)kp1mqK+1(2)封闭环公差：T0 k T1k0mi12i2i式中 ei第i组成环尺寸分布曲线的不对称系数； eiTi/2第i组成环尺寸分布中心相对于公差带的偏 移量； k0封闭环的相对分布系数； ki第i组成环的相对分布系数。二、工艺尺寸链分析与计算的实例反计算及中间计算的实例

98、 例6-1 加工如图6-13a所示零件，设1面已加工好，现以1面定位加工3面和2面，其工序简图如图b所示，试求工序尺寸A1与A2。图6-13 工序尺寸公差计算实例 解 由该尺寸链可解出A2： A0A1-A2 A2A1-A0(30-10)mm20mm ES0ES1-EI2 EI2ES1-ES0(0-0.3)mm-0.3mm EI0EI1-ES2 ES2EI1-EI0-0.2-(-0.3)mm0.1mm反计算及中间计算的实例第五节第五节 机械加工工艺的技术经济性分析机械加工工艺的技术经济性分析一、时间定额1.基本时间tmtm il+l1+l2nf式中 i z/ap； z加工余量(mm)； ap背吃

99、刀量(mm)； n机床主轴转速 (r/min)， n1000v/D； f进给量(mm/r)； v切削速度(m/min)； D加工直径(mm)； l加工长度(mm)； l1刀具切入长度(mm)； l2刀具切出长度(mm)。2.辅助时间ta3.布置工作地时间ts4.休息和生理需要时间tr5.准备与终结时间tbe一、时间定额式中 N零件的年产量； V可变成本； C不变成本。二、工艺成本1.工艺成本的组成及计算 零件加工全年工艺成本S与单件工艺成本St可用下式表示：SVN+CStV+CN图6-17 全年工艺成本与年产量N的关系图6-18 单件工艺成本与年产量N的关系1.工艺成本的组成及计算2.工艺方案

100、的经济评比 (1)当需评比的工艺方案均采用现有设备或其基本投资相近时，可用工艺成本评比各方案经济性的优劣。 1)两加工方案中少数工序不同，多数工序相同时，可通过计算少数不同工序的单件工序成本St1与St2进行评比：St1V1+St2V2+C1NC2N图6-19 单件工艺成本比较图 2)两加工方案中，多数工序不同，少数工序相同时，则以该零件加工全年工艺成本(S1，S2)进行比较，如图所示：S1NV1+C1S2NV2+C2图6-20 全年工艺成本比较2.工艺方案的经济评比 (2)两种工艺方案的基本投资差额较大时，则在考虑工艺成本的同时，还要考虑基本投资差额的回收期限。投资回收期T 可用下式求得：

101、T 式中 K基本投资差额； S全年工艺成本节约额； Q由于采用先进设备促使产品上市 快，工厂从产品销售中取得的全 年增收总额。K1-K2(S2-S1)+QKS+Q2.工艺方案的经济评比1.机械加工工艺过程卡片2.机械加工工序卡片三、编制工艺规程文件 工艺规程设计出来以后，还需以图表、卡片和文字材料的形式固定下来，以便贯彻执行。这些图表、卡片和文字材料统称为工艺文件。在生产中使用的工艺文件种类很多，这里只介绍两种最常用的工艺文件。第六节第六节 机器装配工艺规程设计机器装配工艺规程设计一、概 述1.机器装配与装配工艺系统图 根据规定的技术要求，将零件或部件进行配合和联接，使之成为半成品或成品的过程

102、，称为装配。机器的装配是机器制造过程中最后一个环节，它包括装配、调整、检验和试验等工作。装配过程使零件、套件、组件和部件间获得一定的相互位置关系，所以装配过程也是一种工艺过程。图6-21 组件装配工艺系统图图6-22 部件装配工艺系统图图6-23 总装装配工艺系统图2.装配精度与装配尺寸链 机器的装配精度 是根据机器的使用性能要求提出的，例如， CA6140型卧式车床的主轴回转精度要求为 0. 0l m m ，CM 6132型精密车床主轴回转精度要求就是 l m ，而中国航空精密机械研究所研制 的 CTC-l 型超精密车床的主轴回转精度要求则高 达 0.05 m 。机器的装配精度，不仅关系到产

103、品质量，也关系到制造的难易和产品的成本。 在装配尺寸链中，通过装配后最终形成的尺寸是装配尺寸链的封闭环，这是不同于加工工艺 尺寸链的地方。装配尺寸链的封闭环一般代表装配后的间隙或过盈量。图6-24 车床主轴线与尾座中心线的等高性要求 1主轴箱 2尾座 3底板 4床身2.装配精度与装配尺寸链二、保证装配精度的4种装配方法1.互换装配法 采用互换法装配时，被装配的每一个零件不需作任何挑选、修配和调整就能达到规定的装配精度要求。用互换法装配，其装配精度主要取决于零件的制造精度。根据零件的互换程度，互换法装配可分为完全互换法装配和统计互换法装配。2.分组装配法 采用分组装配法装配时，组成环按加工经济精

104、度制造，然后测量组成环的实际尺寸并按尺寸范围分成若干组，装配时被装零件按对应组进行装配，以保证每组都能达到装配精度要求。3.修配装配法 在单件、小批生产中装配那些装配精度要求高、组成环数又多的机器结构时，常用修配法装配。采用修配法装配时，各组成环均按该生产条件下经济精度加工，装配时封闭环所积累的误差，势必会超出规定的装配精度要求，装配时通过修配装配尺寸链中某一组成环的尺寸(此组成环称为修配环)，最终保证装配精度的要求。4.调整装配法 装配时用改变调整件在机器结构中的相对位置或选用合适的调整件来达到装配精度的装配方法，称为调整装配法。 调整装配法与修配装配法的原理基本相同。在以装配精度要求为封闭

105、环建立的装配尺寸链中，除调整环外各组成环均以加工经济精度制造，由于扩大组成环制造公差累积造成的封闭环过大的误差，通过调节调整件相对位置的方法消除，最后达到装配精度要求。调节调整件相对位置的方法有可动调整法、固定调整法和误差抵消调整法等3种。 审核产品图样的完整性、正确性；对产品结构进行装配尺寸链分析，对机器主要装配技术条件要逐一进行研究分析，包括保证装配精度的装配工艺方法、零件图相关尺寸的精度设计等；对产品结构进行结构工艺性分析，如发现问题，应及时提出，并同有关工程技术人员商讨图样修改方案，报主管领导审批。三、装配工艺规程设计1.研究产品装配图和装配技术条件2.确定装配的组织形式 (1)固定式

106、装配 固定式装配是全部装配工作都在固定工作地进行。根据生产规模，固定式装配又可分为集中式固定装配和分散式固定装配。 (2)移动式装配 被装配产品(或部件)不断地从一个工作地移到另一个工作地，每个工作地重复地完成某一固定的装配工作。移动式装配又有自由移动式和强制移动式两种，前者适于在大批大量生产中装配那些尺寸和重量都不大的产品或部件；强制移动式装配又可分为连续移动和间歇移动两种方式，连续移动式装配不适于装配那些装配精度要求较高的产品。3.划分装配单元 在划分装配单元确定装配基准零件之后即可安排装配顺序，并以装配工艺系统图的形式表示出来。安排装配顺序的原则是:先下后上，先内后外，先难后易，先精密后

107、一般。图6-31 床身部件装配工艺系统图图6-30 车床床身部件图4.划分装配工序 划分装配工序、进行工序设计的主要任务是： 1)划分装配工序，确定工序内容； 2)确定各工序所需设备及工具，如需专用夹具与设备，须提交设计任务书； 3)制订各工序装配操作规范，例如过盈配合的压入力、装配温度以及拧动紧固件的额定扭矩等； 4)制订各工序装配质量要求与检验方法； 5)确定各工序的时间定额，平衡各工序的装配节拍。5编制装配工艺文件 单件小批生产时，通常只绘制装配工艺系统图，装配时按产品装配图及装配工艺系统图规定 的装配顺序进行。 成批生产时，通常还编制部装、总装工艺卡，按工序标明工序工作内容、设备名称、

108、工夹具名称与编号、工人技术等级、时间定额等。 在大批量生产中，不仅要编制装配工艺卡，还要编制装配工序卡，指导工人进行装配工作。 此外，还应按产品装配要求，制订检验卡、试验卡等工艺文件。 对机械产品设计进行工艺性评价须与具体生产条件相联系，在大批量生产中认为图a所示箱体同轴孔系结构是工艺性好的结构；在单件小批生产中则认为图b所示同轴孔系结构是工艺性好的结构。这是因为在大批大量生产中采用专用双面组合镗床加工，此机床可以从箱体两端向中间进给镗孔。采用专用组合镗床，一次性投资虽然很高，但因产量大，分摊到每个零件上的工艺成本并不多，经济上仍是合理的。第七节第七节 机械产品设计的工艺性评价机械产品设计的工

109、艺性评价一、概 述图6-32 箱体同轴孔系结构 1.零件结构要素必须符合标准规定 零件结构要素：螺纹、花键、齿轮、中心孔、空刀槽等的结构和尺寸都应符合国家标准规定。 2.尽量采用标准件和通用件 3.在满足产品使用性能的条件下，零件图上标注的尺寸精度等级和表面粗糙度要求应取最经济值二、机械产品设计的机械加工工艺性评价4.尽量选用切削加工性好的材料5.有便于装夹的定位基准和夹紧表面6.保证能以较高的生产率加工(1)被加工表面形状应尽量简单图6-33 两种键槽结构形状二、机械产品设计的机械加工工艺性评价(2)尽量减少加工面积图6-34 气缸套工作表面结构图6-35 箱体零件耳座结构二、机械产品设计的

110、机械加工工艺性评价(3)尽量减少加工过程的装夹次数图6-36 零件螺孔结构设计二、机械产品设计的机械加工工艺性评价(4)尽量减少工作行程次数图6-37 零件平面结构二、机械产品设计的机械加工工艺性评价7.保证刀具正常工作 图a所示结构，孔的入口端和出口端都是斜面或曲面，钻孔时钻头两个刃受力不均，容易引偏，而且钻头也容易损坏，宜改用图b所示结构。图所示孔结构，入口是平的，但出口都是曲面，宜改用图d所示结构。图6-38 零件孔结构设计二、机械产品设计的机械加工工艺性评价8.加工时工件应有足够的刚性图6-39 增设加强筋提高零件刚性 图b所示结构有加强筋，零件刚性好，加工时不易产生变形，其工艺性就比

111、图a所示结构好。二、机械产品设计的机械加工工艺性评价 1)便于组织平行装配流水作业，可以缩短装配周期； 2)便于组织厂际协作生产，便于组织专业化生产； 3)有利于机器的维护修理和运输。三、机械产品设计的装配工艺性评价1.机器结构应能划分成几个独立的装配单元2.尽量减少装配过程中的修配劳动量 和机械加工劳动量 图a所示结构，车床主轴箱以山形导轨作为装配基准装在床身上，装配时，装配基准面的修刮劳动量大。图b所示结构，车床主轴箱以平导轨作装配基准，装配时，装配基准面的修刮劳动量显著减少，图b就是一种装配工艺性较好的结构。图6-41 车床主轴箱与床身的两种不同装配结构形式 在机器设计中，采用调整法装配

112、代替修配法装配可以从根本上减少修配工作量。图6-42 车床溜板箱后压板两种不同结构2.尽量减少装配过程中的修配劳动量 和机械加工劳动量3.机器结构应便于装配和拆卸图6-44 轴承座组件装配基面的两种设计方案1壳体 2轴承座 3、5轴承 4齿轮轴图6-45 轴承外圈装配的两种设计方案3.机器结构应便于装配和拆卸第七章 先进制造技术第一节第一节 快速成形制造技术快速成形制造技术第二节第二节 高速切削高速切削第三节第三节 微机械及其微细加工技术微机械及其微细加工技术 快速成形 (R apid Prototyping)技术是近年来发展起来的，直接根据 CAD 模型快速生产样件或零件的成组技术总称，它集

113、成了 CAD 技术、数控技术、激光技术和材料技术等现代科技成果，是先进制造技术的重要组成部分。与传统制造方法不同，快速成形从零件的 CAD 几何模型出发，通过软件分层离散和数控成形系统，用激光束或其它方法将材料堆积而形成实体零件。由于它把复杂的三维制造转化为一系列二维制造的叠加，因而可以在不用模具和工具的条件下生成几乎任意复杂的零部件，极大地提高了生产效率和制造柔性。 第一节第一节 快速成形制造技术快速成形制造技术一、简 介图7-2 快速成形原理图a)零件的三维模型 b)零件被分层离散c)支撑材料d)采用熔积法对图cAA截面加工的挤压路径二、快速成形的基本原理图7-3 目前快速成形主要工艺方法

114、及其分类三、快速成形的工艺方法1.熔积成形法（Fused Deposition Modeling，简称FDM） 图7-4 熔积成形法原理图a)熔积法成形的示意图 b)熔积成形5000，熔积成形设备2.光固化法（Stereolithography）图7-6 光固化成形原理图3.激光选区烧结（Selective Laser Sinering，简称SLS） 激光选区烧结是一种将非金属（或普通金属）粉末有选择地烧结成单独物体的工艺。图7-7 激光选区烧结工艺路线图4.叠层制造（Lamited Object Manufacturing，简称LOM） 图7-8 叠层制造法原理图a)叠层制造工艺原理图 b)

115、由叠层制造法制造的曲轴零件图 1.直接制模法(Direct Tooling，简称DT) 直接制模法是指将模具CAD的结果由RP系统直接制造成型。即在RP系统上直接制造出模具供生产使用。 2.间接制模法 间接RT法是以RP原型作样件(或叫模样)间接制造模具的方法。在模具的研制过程中，样件（原型）的设计和加工是一个非常重要的环节之一。四、基于快速成形的快速模具技术（Rapid Tooling,简称RT） 1.高速切削技术的概念 高速切削的核心是速度与精度，由于刀具材料、工件材料和加工工艺的多样性，对高速切削不可能用一个确定的速度指标来定义。对于铣刀等回转刀具，通常以刀具或主轴的转速作为衡量标准，根

116、据不同的刀具直径，现阶段一般把转速10000r/min以上视为高速切削。第二节第二节 高速切削高速切削一、高速切削技术的概念与特点 2.高速切削技术的特点 (1)能获得很高的加工效率 (2)能获得较高的加工精度 (3)能获得较高的加工表面质量 (4)加工能耗低、节省制造资源一、高速切削技术的概念与特点 切削力是在切削过程中，刀具切入工件使被加工材料发生变形成为切屑时所需的力，它包括克服被加工材料弹性变形和塑性变形的抗力以及切屑对前刀面的摩擦力和后刀面对过渡表 面 和 已 加 工 表 面 间 的 摩 擦 力 。二、高速切削的机理1.切削力 切削热也是研究切削过程的一个重要因素，大量的切削热在切削

117、过程中对刀具磨损、工件材料性能、工件加工精度和质量等都有着重要的影响，切削热的主要来源是切屑变形功和前、后刀面的摩擦功。2.切削热二、高速切削的机理 高速切削时，总的切削功消耗在以下几方面： 1)形成已加工表面和切屑底面两个新生表面所需要的能量，其值等于物体该表面的表面能。切削单位体积材料的表面能大致为0.02Ncm。与切削时消耗的总能量相比，实际上是很小的，它成为工件和切屑所增加的内能； 2)剪切区的剪切变形功； 3)前、后刀面与切屑、工件的摩擦功； 4)切削层材料经过剪切面时，由于动量改变而消耗的功。2.切削热二、高速切削的机理3.刀具磨损 高速切削时，刀具的损坏形式主要是磨损和破损。其损

118、坏原因随刀具材料和工件材料不同，主要是以磨损为主，但有的则是以破损为主。或者是磨损伴有微崩刃而损坏。随切削速度提高，切削温度升高，磨损的机理主要是粘结磨损和化学磨损（氧化、扩散和溶解）。二、高速切削的机理三、高速切削的关键技术1.高速切削机床结构(1)进给驱动系统高速化图7-12 直线电动机进给驱动系统1导轨系统 2次级线圈 3初级线圈 4直线行程测量系统(2)运动部件轻量化和伺服进给控制精密化图7-13 高速切削的加工中心结构示意1.高速切削机床结构2.高速切削的刀具系统 刀具材料主要以镀膜的和未镀膜的硬质合金、金属陶瓷、氧化铝基或氮化硅基陶瓷、聚晶金刚石、聚晶立方氮化硼为主。刀具的发展主要

119、集中在如下两方面： 一是研制新的镀膜材料和镀膜方法以提高刀具的抗磨损性。 另一个发展方面是开发新型的高速切削刀具，特别是那些形状比较复杂的刀具。(1)刀具材料 它是高速切削时的一个关键件，主要体现在它传递机床精度和切削力的作用。刀柄的一端是机床主轴、另一端是刀具。(2)刀柄结构图7-16 HSK型刀柄及其联结结构2.高速切削的刀具系统 要提高装夹精度和刚度需采用其它方法，目前常用的有收缩夹头、液压膨胀夹头和力膨胀夹头。(3)接装刀具的模块 收缩夹头利用材料热胀冷缩的原理，把刀具装人刀柄时，先用辅助系统把刀柄孔加热，使之膨胀，待刀具插入刀柄后进行冷却，刀具就被稳当地夹持在刀柄内。2.高速切削的刀

120、具系统 图7-17 液压膨胀夹头 a)外径胀套夹头 b)内径胀套夹头1推动活塞的螺栓 2活塞 3液压腔 4膨胀薄壁(3)接装刀具的模块2.高速切削的刀具系统 图7-18 力膨胀夹头(TRIBOS刀具夹头)a)夹头孔制成三棱 b)受力后夹头孔呈圆形(3)接装刀具的模块2.高速切削的刀具系统 微机械在美国常被称作微型机电系统（Microelectromechanical System,简称MEMS）；在日本称作微机器（Micromachine）；而在欧洲则称作微系统（Microsystem）。按外形尺寸，微机械可划分为110mm的微小型机械,1m1mm的微机械，以及1nm1m的纳米机械。第三节第三

121、节 微机械及其微细加工技术微机械及其微细加工技术一、引 言 硅是最基本的微机械加工材料，微细加工技术一般都要涉及硅材料。作为硅集成电路制造技术的延伸，硅微细加工技术主要是指以硅材料为基础制作各种微机械零部件。二、微细加工技术图7-20 在衬底上“去除”的悬臂梁a和在衬底上“添加”的悬臂梁b1.硅微机械加工技术 体微机械加工工艺是针对整块材料如单晶硅基片通过刻蚀（Etching）等去除部分基体或衬底材料，从而得到所需元件的体构形。(1)体微机械加工技术图7-21 体微机械加工工艺(2)表面微机械加工技术 表面微机械加工技术就是利用集成电路中的平面化制造技术来制造微机械装置。图7-23 表面微机械

122、加工示意图2.光刻技术 光刻（Photolithography）也称照相平版印制（术），它源于微电子的集成电路制造，是在微机械制造领域应用较早并仍被广泛采用且不断发展的一类微细加工方法。(1)光学光刻 光学光刻的原理与印像片相同，只是用涂覆了感光胶(抗蚀剂)的硅片取代了相纸，掩模版取代了底片。图7-26 光学光刻工艺(2)电子束光刻 电子束光刻与传统意义的光刻(区域曝光)加工不同，是用束线刻蚀进行图形的加工。图7-27 使用中间模板掩模的电子束光刻系统 最简单的液态金属离子源是一根金属(钨或铝)针，在针尖顶端附有镓或金硅合金，通过加热使其熔化，然后通过加外场使液态金属表面产生场致离子发射。由于

123、离子是从一个在外电场作用下形成的极小的液体尖端发射的，其发射面积仅有几个纳米，因而可以较容易地利用离子光学系统将发射的离子聚焦成微细离子束，进行高分辨率离子束曝光。(3)离子束光刻(4) X射线光刻 X射线可用高能电子束轰击不同的金属靶材料产生，也可用激光等离子体方法获得，即用超短脉冲激光辐射铜或铁表面，使铜或铁原子变成等离子体，当等离子体态还原为基态时，会产生X射线，但最有效的X射线源是高能同步辐射加速器所产生的同步辐射。用于超大规模集成电路光刻的X射线波长通常在1100nm之间。其中1014nm波段称为极紫外。目前，通常采用10nm以下的曝光波长。3.外延技术 外延生长是微机械加工的重要手

124、段之一，它的特点是生长的外延层能保持与衬底相同的晶向，因而在外延层上可以进行各种横向与纵向的掺杂分布与腐蚀加工，以制得各种形状。图7-28 外延形成埋藏的终止层4.LIGA技术 LIGA技术所胜任的几何结构不受材料特性和结晶方向的限制，可以制造由各种金属材料如镍、铜、金及镍钴合金等，塑料, 玻璃, 陶瓷等材料制成的微机械。LIGA技术可以制造具有很大纵横比的平面图形复杂的三维结构。纵向尺寸可达数百微米，最小横向尺寸为1m。尺寸精度达亚微米级，而且有很高的垂直度、平行度和重复精度。 图7-29 LIGA技术示意图a)同步辐射X射线深层光刻 b)电铸成形 c)注塑5.微机械装配与集成 (1)堆装技

125、术 堆装技术是指利用各种连接技术把具有平面形微结构的若干单元件重叠在一起，组成具有复杂结构的三维微机械的一种微机械制造方法。 (2)封装技术 没有封装的微器件无法使用。目前主要有以下封装技术： 1)玻璃搪瓷封装 2)玻璃和氧化中间层的硅封装 3)金属低共熔封装 4)有机物封装 5)场助热焊接 集成机构IM是完整的微型电子机械系统的最简单的一种存在模式。在一块集成板上将微电子和微机械技术的功能与结构巧妙地结合可以形成集成机构。三、典型微电子机械系统装置1.集成机构微传感器电子控制电路微致动器图7-32 集成机构2.硅微加速度计 微型加速度计最初是为生物医疗应用而开发的。其基本结构是一块沿硅片表面向外伸出的膜片，称为悬臂梁。作用于此梁的加速度会使梁发生相应偏转，检测梁的偏转变化量即可测得加速度。按此思路制得的加速度计，封装尺寸为2mm3mm0.6mm，重量不超过0.02g，可以在100Hz带宽内检测小到0.001g、大到50g的加速度（g表示重力加速度）。图7-33 尼桑公司的集成化硅加速度计图7-34微型加速度计结构a)顶视图 b)中心线剖视图