第一篇：11機制工藝及夾具設(shè)計

中 州 大 學(xué)

機械制造工藝與夾具

課程設(shè)計說明書

設(shè)計題目： 設(shè)計 零件的 機械加工工藝規(guī)程及工藝裝備

（生產(chǎn)綱領(lǐng)：4000件）

班 級： 設(shè) 計 者： 指導(dǎo)教師： 評定成績：

設(shè)計日期： 年 月 日至 年 月 日

目

錄

設(shè)計任務(wù)書……………………………………………………………………

一、零件的分析………………………………………………………………

二、工藝規(guī)程設(shè)計……………………………………………………………(一)確定毛坯的制造形式…………………………………………………(二)基面的選擇……………………………………………………………(三)制定工藝路線…………………………………………………………(四)確定加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定………………………(五)確定切削用量及基本工時……………………………………………

三、專用夾具設(shè)計……………………………………………………………(一)設(shè)計主旨………………………………………………………………(二)夾具設(shè)計………………………………………………………………

四、課程設(shè)計心得體會……………………………………………………… 參考文獻………………………………………………………………………

中 州 大 學(xué)

機械制造工藝與夾具課程設(shè)計任務(wù)書

設(shè)計題目： 設(shè)計 零件的機械加工工藝規(guī)程及工藝裝備

（生產(chǎn)綱領(lǐng)：4000件）

設(shè)計內(nèi)容：

1、產(chǎn)品零件圖

2、產(chǎn)品毛坯圖

1張 1張 1套 1套 1張 2-3張 1份

3、機械加工工藝過程卡片

4、機械加工工序卡片

5、夾具裝配圖

6、夾具主要零件圖

7、課程設(shè)計說明書

班 級： 設(shè) 計 者： 指導(dǎo)教師： 評定成績：

年 月 日

第二篇：《機制工藝及夾具設(shè)計》講稿

《機制工藝及夾具設(shè)計》講稿

第一章 機械加工工藝規(guī)程設(shè)計

機械加工工藝規(guī)程：是規(guī)定產(chǎn)品或零件機械加工工藝過程和操作方法等的工藝文件 第一節(jié) 基本概念

一、機械產(chǎn)品生產(chǎn)過程與機械加工工藝過程

機械產(chǎn)品生產(chǎn)過程：是指從原材料到該產(chǎn)品出廠的全部勞動過程。

機械加工工藝過程：是機械產(chǎn)品生產(chǎn)過程的一部分，是對機械產(chǎn)品中的零件采用各種加工方法直接用于改變毛坯的形狀、尺寸、表面粗糙度以及力學(xué)物理性能，使之成為合格零件的全部勞動過程。

二、機械加工工藝過程的組成 機械加工工藝過程由工序組成，工序又分為：安裝、工步、工位、走刀。1.工序

工序：是指一個（或一組）工人在一個工作地點對一個（或同時幾個）工件連續(xù)完成的那一部分工藝過程 圖 1-1.jpg 2.安裝

如果在一個工序中需要對工件進行幾次裝夾，則每次裝夾下完成的那部分工序內(nèi)容。3.工位

在工件的一次安裝中，通過分度（或移位）裝置，使工件相對于機床床身變換加工位置，我們把每一個加工位置的安裝內(nèi)容稱為工位。1-2.jpg 4.工步

加工表面、切削刀具、切削速度和進給量都不變的情況下所完成的工位內(nèi)容，稱為一個工步。1-3.jpg 1-4.jpg 1-5.jpg 1-7.jpg 5.走刀 1-6.jpg 切削刀具在加工表面上切削一次所完成的工步內(nèi)容，稱為一次走刀。

三、生產(chǎn)類型與機械加工工藝規(guī)程

用工藝文件規(guī)定的機械加工工藝過程，稱為機械加工工藝規(guī)程。

（一）年生產(chǎn)綱領(lǐng)和生產(chǎn)批量

企業(yè)根據(jù)市場需求和自身的生產(chǎn)能力決定生產(chǎn)計劃。生產(chǎn)綱領(lǐng)：在計劃期內(nèi)，應(yīng)當(dāng)生產(chǎn)的產(chǎn)品產(chǎn)量和進度計劃。年生產(chǎn)綱領(lǐng)：計劃期為一年的生產(chǎn)綱領(lǐng)。N=Qn(1+ %+ %)件/年

生產(chǎn)批量：是指一次投入或產(chǎn)出的同一產(chǎn)品（或零件）的數(shù)量。

（二）生產(chǎn)類型

根據(jù)工廠（或車間、工段、班組、工作地）生產(chǎn)專業(yè)化程度的不同，可將生產(chǎn)類型分為：大量生產(chǎn)，成批生產(chǎn)和單件生產(chǎn)。表1-4.jpg 表1-5.jpg

（三）機械加工工藝規(guī)程的作用

（四）機械加工工藝規(guī)程的格式

通常，機械加工工藝規(guī)程被填寫成表格（卡片）的形式。在我國各廠使用的表格的形式不盡一致，但是其基本內(nèi)容是相同的。

四、機械加工工藝規(guī)程的設(shè)計原則、步驟和內(nèi)容

（一）機械加工工藝規(guī)程的設(shè)計原則 設(shè)計機械加工工藝規(guī)程應(yīng)遵循如下原則：

1）必須可靠地保證零件圖紙上所有的技術(shù)要求的實現(xiàn)。2）在規(guī)定的生產(chǎn)綱領(lǐng)和生產(chǎn)批量下，一般要求工藝成本最低。3）充分利用現(xiàn)有生產(chǎn)條件，少花錢，多辦事。

4）盡量減輕工人的勞動強度，保障生產(chǎn)安全，創(chuàng)造良好、文明的勞動條件。

（二）設(shè)計機械加工工藝規(guī)程的步驟和內(nèi)容 1）閱讀裝配圖和零件圖

2）工藝審查 表1-9-1.jpg 表1-9-2.jpg 表1-9-3.jpg 3）熟悉或確定毛坯 4）擬定機械加工工藝路線 5）確定工藝裝備

6）確定各工序技術(shù)要求和檢驗方法

7）確定各工序的加工余量、計算工序尺寸、和公差。8）確定其雪用量 9）確定時間定額 10）填寫工藝文件

第二節(jié) 工件加工時的定位及基準(zhǔn)

一、工件的定位

（一）工件的裝夾

裝夾有兩個含義，即定位和夾緊。

定位：是指確定工件在機床或夾具中占有正確位置過程。

夾緊：是指工件定位后將其固定，使其在加工過程中保持定位位置不變的操作。在生產(chǎn)實際中常用的裝夾方式有三種： 1.直接找正裝夾

工件的定位過程可以由操作工人直接在機床上利用千分表、劃線盤等工具，找正某些有相互位置要求的表面，然后夾緊工件，稱之為直接找正裝夾。1-9.jpg 2.劃線找正裝夾圖 1-10.JPG 3.夾具裝夾 圖1-8

（二）定位原理 1.六點定位原理

采用6個按一定規(guī)則布置的約束點，可以限制工件的6個自由度，實現(xiàn)完全定位，稱為六點定位原理。1-11.JPG 2.用定位元件代替約束點限制自由度 表1-10-1.jpg 表1-10-2.jpg 3.完全定位和不完全定位 1-12.JPG 根據(jù)工件加工面的位置（包括位置尺寸）要求，有時需要限制6個自由度，有時僅需要限制1個或幾個（少于6個）自由度。前者稱作完全定位，后者稱作不完全定位。1-13.JPG 1-14.JPG 1-15.JPG 4.欠定位和過定位（1）欠定位

根據(jù)工件加工面位置尺寸要求必須限制的自由度沒有得到全部限制，或者說在完全定位和不完全定位中，約束點不足，這樣的定位稱為欠定位。1-16.JPG（2）過定位 1-18.JPG 工件在定位時，同一個自由度被兩個以上約束點約束，這樣的定位被稱為過定位（或稱定位干涉）。1-17.JPG

二、基準(zhǔn)

基準(zhǔn)是用來確定生產(chǎn)對象上幾何要素之間的幾何關(guān)系所依據(jù)的哪些點、線或面。

（一）設(shè)計基準(zhǔn)

設(shè)計者在設(shè)計零件時，根據(jù)零件在裝配結(jié)構(gòu)中的裝配關(guān)系以及零件本身結(jié)構(gòu)要素之間的相互關(guān)系，確定標(biāo)注尺寸（或角度）的起始位置。這些尺寸（或角度）的起始位置稱作設(shè)計基準(zhǔn)。

（二）工藝基準(zhǔn)

零件在加工藝過程中所采用的基準(zhǔn)稱為工藝基準(zhǔn)。1.工序基準(zhǔn)

在工序圖上用來確定本工序所加工表面加工后的尺寸、形狀、位置的基準(zhǔn)。稱為工序基準(zhǔn)。2.定位基準(zhǔn)

在加工時用于工件定位的基準(zhǔn)，稱為定位基準(zhǔn)。1）粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn) 2）附加基準(zhǔn) 3.測量基準(zhǔn)

在加工中或加工后用來測量工件形狀、位置和尺寸誤差，測量時采用的基準(zhǔn)，稱為測量基準(zhǔn)。4.裝配基準(zhǔn)

在裝配時用來確定零件或部件在產(chǎn)品中的相對位置所采用的基準(zhǔn)。第三節(jié) 工藝路線的制定

一、定位基準(zhǔn)的選擇(一)粗基準(zhǔn)的選擇 1-21.jpg 1.保證相互位置要求的原則 1-22.jpg 2.保證加工表面加工余量合理分配的原則 1-23.jpg 3.便于工件裝夾的原則

4.粗基準(zhǔn)一般不得重復(fù)使用的原則.1-24.jpg 1-25.JPG

（二）精基準(zhǔn)的選擇

選擇精基準(zhǔn)時要考慮的主要問題是如何保證設(shè)計技術(shù)要求的實現(xiàn)以及裝夾準(zhǔn)確、可靠、方便。1.基準(zhǔn)重合原則

應(yīng)盡可能選擇被加工表面的設(shè)計基準(zhǔn)為精基準(zhǔn)。2.基準(zhǔn)統(tǒng)一原則

當(dāng)工件以某一精基準(zhǔn)定位，可以比較方便地加工大多數(shù)（或所有）其它表面，則應(yīng)盡早地把這個基準(zhǔn)面加工出來，并達到一定精度，以后工序均以它為精基準(zhǔn)加工其它表面。表1-11.jpg 3.互為基準(zhǔn)原則 某些位置度要求很高的表面，常采用互為基準(zhǔn)反復(fù)加工的辦法來達到位置度要求。4.自為基準(zhǔn)原則

旨在減少表面粗糙度，減小加工余量和保證加工余量均勻的工序，常以加工面本身為基準(zhǔn)進行加工。1-26.JPG 表1-12.jpg 5.便于裝夾原則

所選擇的精基準(zhǔn)，應(yīng)能保證定位準(zhǔn)確、可靠。夾緊機構(gòu)簡單，操作方便。

二、加工經(jīng)濟精度與加工方法的選擇

（一）加工經(jīng)濟精度

加工經(jīng)濟精度：是指在正常加工條件下所能保證的加工精度和表面粗糙度。

（二）加工方法的選擇

一般情況下，根據(jù)零件的精度（包括尺寸精度，形狀精度和位置精度以及表面粗糙度）要求，考慮本車間（或本廠）現(xiàn)有工藝條件，考慮加工經(jīng)濟精度的因素選擇加工方法。

三、典型表面的加工路線

（一）外圓表面的加工路線 1.粗車—半精車—精車 2.粗車—半精車—粗磨—精磨 3.粗車—半精車—精車—金剛石車

4.粗車—半精車—粗磨—精磨—研磨、超精加工、砂帶磨、鏡面磨或拋光 1-29.JPG

（二）孔的加工路線 1.鉆—粗拉—精拉 2.鉆—擴—鉸—手鉸

3.鉆或粗鏜—半精鏜—精鏜—浮動鏜或金剛鏜 1-34.JPG 4.鉆（或粗鏜）—粗磨—半精磨—精磨—研磨 1-33.JPG

（三）平面的加工路線 1.粗銑—半精銑—精銑—高速銑

2.粗刨—半精刨—精刨—寬刀精刨、刮研或研磨

3.粗銑（刨）—半精銑（刨）—粗磨—精磨—研磨、精密磨、砂帶磨或拋光 4.粗拉—精拉

5.粗車—半精車—精車—金剛石車 1-37.JPG

四、工序順序的安排

（一）工序順序的安排原則 1.先加工基準(zhǔn)面，再加工其它表面 2.一般情況下，先加工平面，后加工孔 3.先加工主要表面，后加工次要表面 4.先安排粗加工工序，后安排精加工工序

（二）熱處理工序及表面處理工序的安排

（三）其它工序的安排

檢查、檢驗工序，去毛刺、平衡、清洗工序等也是工藝規(guī)程的重要組成部分。

五、工序的集中與分散

工序集中：是使每個工序中包括盡可能多的工步內(nèi)容，因而使總的工序數(shù)目減少，夾具的數(shù)目和工件的安裝數(shù)目也相應(yīng)地減少。工序分散：是將工藝路線中的工步內(nèi)容分散在更多的工序中去完成，因而每道工序的工步少，工藝路線長。

六、加工階段的劃分

當(dāng)零件的精度要求比較高時，若將加工面從毛坯面開始到最終的精加工或精密加工都集中在一個工序中連續(xù)完成，則難以保證零件的精度要求，或浪費人力、物力資源。第四節(jié) 加工余量、工序間尺寸及公差的確定

一、加工余量的概念

（一）加工總余量（毛坯余量）與工序余量 毛坯尺寸與零件設(shè)計尺寸之差稱為加工總余量 余量公差: 其中 為加工面在本道工序的工序尺寸公差 加工面在上道工序的工序尺寸公差 1-38.JPG 1-39.JPG 1-40.JPG

（二）工序余量的影響因素 1.上工序的尺寸公差Ta 2.上道工序產(chǎn)生的表面粗糙度Ry（表面輪廓最大高度）和表面缺陷層深度Ha在本道工序加工時，應(yīng)將它們切除掉。

3.上工序留下的需要單獨考慮的空間誤差，用符號ea表示。1-42.JPG 表1-18.jpg 4.本工序的裝夾誤差 綜上所述, 1)對于單邊余量 2)對于雙邊余量

二、加工余量的確定 1.計算法

1)鏜孔、鉸孔、拉孔 2)磨外圓 3)光整加工

2.查表法 3.經(jīng)驗法

三、工序尺寸與公差的確定

生產(chǎn)上絕大部分加工面都是在基準(zhǔn)重合的情況下進行加工。所以，掌握基準(zhǔn)重合情況下工序尺寸與公差的確定過程非常重要。

第五節(jié) 工藝尺寸鏈

一、直線尺寸鏈的基本計算公式

（一）極值法計算公式

1.封閉環(huán)的基本尺寸等于各組成環(huán)基本尺寸的代數(shù)和

2.封閉環(huán)的公差等于各組成環(huán)的公差之和

3.封閉環(huán)的上偏差等于所有增環(huán)的上偏差之和減去所有減環(huán)的下偏差之和

4.封閉環(huán)的下偏差等于所有增環(huán)的下偏差之和減去所有減環(huán)的上偏差之和

（二）概率法計算公式

1.將極限尺寸換算成平均尺寸： 2.將極限偏差換算成中間偏差： 3.封閉環(huán)中間偏差的平方等于各組成環(huán)中間偏差平方之和：

二、直線尺寸鏈在工藝過程中的應(yīng)用

（一）工藝基準(zhǔn)和設(shè)計基準(zhǔn)不重合時工藝尺寸的計算 1.測量基準(zhǔn)和設(shè)計基準(zhǔn)不重合 1-43.JPG 2.定位基準(zhǔn)和設(shè)計基準(zhǔn)不重合 1-44.JPG

（二）一次加工滿足多個設(shè)計尺寸要求的工藝尺寸計算 1-45.JPG

（三）表面淬火、滲碳層深度及鍍層、涂層厚度工藝尺寸鏈

對那些要求淬火或滲碳處理，加工精度要求又比較高的表面，常常在淬火或滲碳處理之后安排磨削加工，為了保證磨后有一定厚度的淬火層或滲碳層，需要進行有關(guān)的工藝尺寸計算。1-47.JPG 1-48.JPG

（四）余量校核

校核加工余量，對加工余量進行必要的調(diào)整是制定工藝規(guī)程時不可少的工藝工作。

二、工序尺寸與加工余量計算圖表法 1-50.JPG

（一）繪制加工過程尺寸聯(lián)系圖

（二）工藝尺寸鏈查找

在尺寸聯(lián)系圖中，從結(jié)果尺寸的兩端出發(fā)向上查找，遇到圓點不拐彎繼續(xù)往上查找，遇到箭頭拐彎，逆箭頭方向水平找加工基準(zhǔn)面，遇到加工基準(zhǔn)面再向上拐，重復(fù)前面的查找方法，直至兩條查找路線匯交為止。

（三）計算項目欄的填寫 1-51.JPG

第六節(jié) 時間定額和提高生產(chǎn)率的工藝途徑

一、時間定額

1.時間定額的概念 時間定額是指在一定生產(chǎn)條件下，規(guī)定生產(chǎn)一件產(chǎn)品或完成一道工序所消耗的時間。2.時間定額的組成

（1）基本時間t基=（2）輔助時間t輔（3）布置工作地時間t布置（4）休息和生理需要時間t休（5）準(zhǔn)備與終結(jié)時間t準(zhǔn)備 2.單件時間和單件工時定額計算公式

單件生產(chǎn)時 單件時間的計算公式:T單件=t基+t輔+t布置+t休 成批生產(chǎn)時 單件工時定額的計算公式:T定額= T單件+t準(zhǔn)備/n 大量生產(chǎn)時 單件工時定額的計算公式:T定額= T單件

二、提高生產(chǎn)率的工藝途徑

（一）縮短基本時間 1.提高切削用量縮短基本時間

提高切削用量的主要途徑是進行新型刀具材料的研究與開發(fā)。2.采用復(fù)合工步縮短基本時間

（1）多刀單件加工 1-54.JPG 1-56.JPG 1-57.JPG（2）單刀多件或多刀多件加工 1-58.JPG 1-59.JPG 1-60.JPG 將工件串聯(lián)裝夾或并聯(lián)裝夾進行多件加工，可有效地縮短基本時間。

（二）減少輔助時間和輔助時間與基本時間重疊 1.減少輔助時間

（1）采用先進夾具或自動上、下料裝置減少裝、卸工件的時間。

（2）提高機床操作的機械化與自動化水平，實現(xiàn)集中控制、自動調(diào)速與變速以縮短開、停車床和改變切削用量的時間。

２.使輔助時間與基本時間重疊

（1）采用可換夾具或可換工作臺，在機床外裝夾工件，可使裝夾工件的時間與基本時間重疊。

（2）采用轉(zhuǎn)位夾具或轉(zhuǎn)位工作臺，可在加工中完成工件的裝卸，使裝卸時間與基本時間基本重疊。1-61.JPG（3）采用回轉(zhuǎn)夾具或回轉(zhuǎn)工作臺進行連續(xù)加工 1-62.JPG 1-63.JPG 1-64.JPG（4）采用在線檢測的方法來控制加工過程中的尺寸，使測量時間與基本時間重疊。

（三）減少布置工作地時間

減少布置工作地時間，可在減少更換刀具的時間方面采取措施。1-65.JPG 1-66.JPG

（四）減少準(zhǔn)備與終結(jié)時間

準(zhǔn)備與終結(jié)時間的多少，與工藝文件是否詳盡清楚、工藝裝備是否齊全、安裝、調(diào)整是否方便有關(guān)。第七節(jié)

工藝方案的比較與技術(shù)經(jīng)濟分析

一、工藝方案比較

當(dāng)用同一加工內(nèi)容的集中工藝方案均能保證所要求的質(zhì)量和生產(chǎn)率時，一般可通過經(jīng)濟評比加以選擇。全年的工藝成本Sn=VN+Cn 其中 V——每零件的可變費用（元/件）N——零件的年生產(chǎn)綱領(lǐng)（件）Cn——全年的不變費用（元）單個零件的工藝成本Sd =V+ １.當(dāng)需評比的工藝方案均采用現(xiàn)有設(shè)備，或其基本投資相近時，工藝成本即可作為衡量各種工藝方案經(jīng)濟性的依據(jù)。

Sn=V1Nj+Cn1 =V2Nj+Cn2 1-67.JPG 1-68.JPG ２.當(dāng)需評比的工藝方案基本投資差額較大時，單純比較其工藝成本是難以全面評定其經(jīng)濟性的，必須同時考慮不同方案的基本投資差額的回收期。

二、技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)

當(dāng)新建或擴建車間時，在確定了主要零件的工藝規(guī)程、工時定額、設(shè)備需要量和廠房面積等以后，通常要計算 車間的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)。第八節(jié) 成組技術(shù)

一、成組技術(shù)的基本概念

成組技術(shù)：是從成組工藝發(fā)展起來的。

成組工藝：是把形狀、工藝、尺寸相近似的零件組成一個零件族（組），按零件族統(tǒng)一制定工藝規(guī)程進行制造，這樣就擴大了批量，便于采用高效率的生產(chǎn)方法，從而大大提高勞動生產(chǎn)率。

二、零件的成組分類編碼

零件的分類編碼：是用數(shù)字來描繪零件的名稱、幾何形狀、工藝特征、尺寸和精度等，也就是零件特征的數(shù)字化。1-76.JPG 1-77.JPG

三、產(chǎn)品零件設(shè)計的成組技術(shù)

在設(shè)計部門應(yīng)用成組技術(shù)的主要手段是成組零件設(shè)計圖冊。

四、成組工藝

（一）劃分零件族（組）

根據(jù)零件編碼劃分零件族（組）的方法主要有： 1）特征碼域法 2）勢函數(shù)法 3）生產(chǎn)流程分析法

（二）設(shè)計主樣件和制定典型工藝

在零件組組成以后，選擇一個能包括該組全部結(jié)構(gòu)要素的主樣件（多半是人為擬定的假想零件），編制其工藝規(guī)程。并使這個工藝規(guī)程適用于組內(nèi)所有零件。

（三）機床的選擇與布置

推行成組工藝時，機床的選擇與布置可按下述四種情況來介紹： 1.成組單機

主要用于能在同一設(shè)備上基本加工完成的零件組，它可以是獨立的成組加工機床或成組加工柔性制造單元。1-80.JPG 2.成組制造單元

將一個零件組的加工設(shè)備封閉在一塊面積中，使管理和運輸方便，其中有成組單機、也可有普通機床或?qū)Ｓ脵C床。3.成組流水線

是按零件組的成組工藝建立的，各臺設(shè)備的工序節(jié)拍基本一致。4.成組加工柔性制造系統(tǒng)

成組加工柔性制造系統(tǒng)是成組工藝的最高組織形式。

（四）設(shè)計成組工藝裝備

在實施成組加工中，當(dāng)工件變換時，一般不更換夾具而只做適當(dāng)調(diào)整。

五、成組技術(shù)的效益

第九節(jié) 計算機輔助工藝過程設(shè)計

計算機輔助工藝過程設(shè)計是指用計算機編制零件的加工工藝過程

一、計算機輔助工藝過程設(shè)計的基本方法

（一）樣件法

在成組技術(shù)的基礎(chǔ)上，將同一零件族中所有零件的主要形面特征合成主樣件，再按主樣件制定出適合本廠條件的典型工藝規(guī)程，并以文件的形式存儲在計算機中。1-84.JPG

（二）創(chuàng)成法

利用對各種工藝決策制定的邏輯算法語言自動地生成工藝規(guī)程。

（三）綜合法

以樣件法為主，創(chuàng)成法為輔。

二、樣件法CAPP的基本原理

（一）各種工藝信息的數(shù)字化 1.零件編碼的矩陣化

按照所選用的零件分類編碼系統(tǒng)，將本廠所生產(chǎn)的零件進行編碼。1-85.JPG 2.零件組特征的矩陣化

將同一零件組內(nèi)所有零件的編碼都轉(zhuǎn)換成特征矩陣，并疊加起來，就得到零件組的特征矩陣。3.主樣件的設(shè)計

零件組的特征矩陣雖顯示了該零件組的結(jié)構(gòu)工藝特征，但還不能表示零件組所具有的所有表面。1-87.JPG 1）零件行面的數(shù)字化 2）工序工步名稱的數(shù)字化 3）工序工步內(nèi)容矩陣

（二）CAPP的數(shù)據(jù)庫

第二章 機床夾具設(shè)計原理 第一節(jié) 機床夾具概述

一、機床夾具及其組成

機床夾具：是在機床上用以裝夾工件的一種裝置，其作用是使工件對于機床或刀具有一個正確的位置，并在加工過程中保持這個位置不變。2-1.JPG 機床夾具組成：

二、機床夾具的分類

機床夾具按其使用范圍可分為以下五種基本類型： 1）通用夾具

通用夾具具有一定的通用性。2）專用夾具

專用夾具是針對某一種工件的某一個工序而專門設(shè)計的。3）通用可調(diào)整夾具和成組夾具

通用可調(diào)整夾具和成組夾具的特點是夾具的部分元件可以更換，部分裝置可以調(diào)整，以適應(yīng)不同零件的加工。4）組合夾具

組合夾具是由一套完全標(biāo)準(zhǔn)化的元件，根據(jù)零件的加工要求拼裝而成的夾具。5）隨行夾具

隨行夾是一種在自動線或柔性制造系統(tǒng)中使用的夾具。

三、機床夾具的功用 1）保證加工質(zhì)量

機床夾具的首要任務(wù)是保證加工精度，特別是保證被加工工件的加工與定位面之間以及被加工表面相互之間的位置精度。

2）提高生產(chǎn)率，降低成本

使用夾具后可減少劃線、找正等輔助時間，且易于實現(xiàn)多件、多工位加工。3）擴大機床工藝范圍

在機床上使用夾具可使加工變得方便，并可擴大機床工藝范圍。4）減輕工人勞動強度，保證生產(chǎn)安全。

第二節(jié) 工件在夾具上的定位

一、常用定位方法與定位元件

（一）工件以平面定位

平面定位的主要形式是支承定位。夾具上常用的支承元件有以下幾種： 1.固定支承

固定支承有支承釘和支承板兩種形式。2-2.JPG 2.可調(diào)支承 2-3.JPG 支承點位置可以調(diào)整的支承稱為可調(diào)支承。3.自位支承

自位支承在定位過程中，支承本身可以隨工件定位基準(zhǔn)面的變化而自動調(diào)整并 與之相適應(yīng)。2-4.JPG 4.輔助支承

輔助支承是在工件定位后才參與支承的元件，它不起定位作用。2-5.JPG

（二）工件以圓柱孔定位 1.心軸

工件在心軸上的定位通常限制了工件除繞自身軸線轉(zhuǎn)動和沿自身軸線移動以外的四個自由度，是四點定位。2-6.JPG 2.定位銷2-7.JPG 2-8.JPG

（三）工件以外圓表面定位2-9.JPG 工件以外圓表面定位有兩種形式，一種是定心定位，一種是支承定位。2-10.JPG T=H+

（四）工件以其它表面定位 2-11.JPG 2-12.JPG

（五）定位表面的組合

實際生產(chǎn)中經(jīng)常遇到的不是單一表面定位，而是幾個定位表面的組合。2-13.JPG 圖 2-14.JPG 中菱形銷的寬度 考慮到1 與銷之間的間隙補償則上式變?yōu)?/p>

二、定位誤差的計算

定位誤差：是由于工件在夾具上定位不準(zhǔn)確所引起的加工誤差，在采用調(diào)整法加工時，工件的定位誤差實質(zhì)上就是工序基準(zhǔn)在加工尺寸方向上的最大變動量。

（一）用幾何方法計算定位誤差2-15.JPG 采用幾何方法計算定位誤差通常要畫出工件的定位簡圖，并在圖中夸張地畫出工件變動的極限位置，然后運用三角幾何知識，求出工序基準(zhǔn)在工序尺寸方向上的最大變動量，即為定位誤差。2-16.JPG

（二）用微分方法計算定位誤差

第三節(jié) 工件在夾具中的夾緊

一、對夾緊裝置的要求

二、夾緊力的確定

夾緊力包括大小、方向和作用點三個要素，它們的確定是夾緊機構(gòu)設(shè)計中首先要解決的問題。

（一）夾緊力方向的選擇

夾緊力方向的選擇一般應(yīng)遵循以下原則：

1）夾緊力的作用方向應(yīng)有利于工件的準(zhǔn)確定位，而不能破壞定位。2-18.JPG 2）夾緊力的作用方向應(yīng)盡量與工件剛度最大的方向相一致，以減小工件變形。2-19.JPG 3）夾緊力的作用方向應(yīng)盡可能與切削力、工件重力方向一致，以減小所需夾緊力。2-20.JPG

（二）夾緊力作用點的選擇 一般注意以下幾點：

1）夾緊力作用點應(yīng)正對支承元件或位于支承元件所形成的支承面內(nèi)，以保證工件已獲得的定位不變。2-21.JPG 2）夾緊力作用點應(yīng)處在工件剛性較好的部位，以減小工件的夾緊變形。2-22.JPG 3）夾緊力作用點應(yīng)盡可能靠近被加工表面，以便減小切削力對工件造成的翻轉(zhuǎn)力矩。2-23.JPG

（三）夾緊力大小的估算

夾緊力不足，會使工件在切削過程中產(chǎn)生位移并引起振動；夾緊力過大又會造成工件或夾具不應(yīng)有的變形或表面損傷。2-24.JPG 2-25.JPG

三、常用夾緊機構(gòu)

（一）斜楔夾緊機構(gòu)

斜楔夾緊具有結(jié)構(gòu)簡單，增力比大，自鎖性能好等特點，因此獲得廣泛應(yīng)用。2-26.JPG 可獲得的夾緊力為

（二）螺旋夾緊機構(gòu)

螺旋夾緊機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，易于操作，增力比大，自鎖性能好，是手動夾緊中應(yīng)用最廣泛的一種夾緊機構(gòu)?？色@得的夾緊力為 2-27.JPG 表2-3.jpg 2-28.JPG 2-29.JPG

（三）偏心夾緊機構(gòu)

偏心夾緊的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，動作迅速，缺點是自鎖性能較差，增力比較小。一般常用于切削平穩(wěn)且切削力不大的場合?？色@得的夾緊力為 2-30.JPG 2-31.JPG

（四）鉸鏈夾緊機構(gòu)

鉸鏈夾緊機構(gòu)的優(yōu)點是動作迅速，增力比大，并易于改變力的作用方向；缺點是自鎖性能差。多用于機動夾緊機構(gòu)中?？色@得的夾緊力為 2-32.JPG

（五）定心夾緊機構(gòu)

定心夾緊機構(gòu)是一種同時實現(xiàn)對工件定心定位和夾緊的夾緊機構(gòu)，即在夾緊過程中，能使工件相對于某一軸線或某一對稱面保持對稱性。定心夾緊機構(gòu)按其工作原理可分為兩大類： 1.以等速移動原理工作的定心夾緊機構(gòu)2-33.JPG 2-34.JPG 2.以均勻彈性變形原理工作的定心夾緊機構(gòu)2-35.JPG

（六）聯(lián)動夾緊機構(gòu)

夾緊力作用在兩個相互垂直的方向上，稱為雙向聯(lián)動夾緊；兩夾緊點的夾緊力方向相同，稱為平行聯(lián)動夾緊。2-36.JPG 2-37.JPG 2-38.JPG

四、夾緊機構(gòu)的動力裝置

（一）氣動夾緊裝置

氣動夾緊裝置的工作介質(zhì)是壓縮空氣，其工作壓力通常為0.4~0.6MPa。2-39.JPG 2-40.JPG 2-41.JPG 2-42.JPG 2-43.JPG

（二）液壓夾緊裝置

液壓夾緊裝置利用壓力油為夾緊動力。

（三）氣、液增壓夾緊裝置 氣、液增壓夾緊裝置以壓縮空氣為動力源，通過壓力油來傳力和增力。2-44.JPG

第四節(jié) 各類機床夾具

一、鉆床夾具

鉆床夾具因大都具有刀具導(dǎo)向裝置，習(xí)慣上又稱為鉆模。

（一）鉆模的類型

鉆模根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點可分為固定式鉆模、回轉(zhuǎn)式鉆模、翻轉(zhuǎn)式鉆模、蓋板式鉆模和滑柱式鉆模等。2-45.JPG 2-46.JPG 2-47.JPG 2-26.JPG 2-48.JPG 2-49.JPG 2-50.JPG

（二）鉆模設(shè)計要點 1.鉆套

鉆套是引導(dǎo)刀具的元件，用以保證孔的加工位置，并防止加工過程中刀具的偏斜。2-51.JPG 2-52.JPG 2-53.JPG 2.鉆模板

鉆模板用于安裝鉆套。2-45.JPG 2-46.JPG 2-54.JPG 2-55.JPG 3.夾具體

鉆模的夾具體一般不設(shè)定位或?qū)蜓b置，夾具通過夾具底面安放在鉆床工作臺上，可直接用鉆套找正并用壓板壓緊（或在夾具體上設(shè)置耳座用螺栓壓緊）。2-26.JPG

二、鏜床夾具

具有刀具導(dǎo)向的鏜床夾具，習(xí)慣上又稱為鏜模，鏜模與鉆模有很多相似之處。

（一）鏜模的種類

鏜模 根據(jù)其鏜套支架的布置形式可分為單面導(dǎo)向和雙面導(dǎo)向兩類。2-56.JPG 2-57.JPG

（二）鏜模的設(shè)計要點 1.鏜套

鏜套用于引導(dǎo)鏜桿。2-58.JPG 2-59.JPG 2-60.JPG 2.鏜模支架與夾具體

鏜模支架用于安裝鏜套，保證被加工孔系的位置精度，并可承受切削力的作用。2-61.JPG

三、銑床夾具

銑床夾具主要用于加工零件上的平面、鍵槽、缺口及成形表面等。

（一）銑床夾具的類型

按不同的進給方式將銑床夾具分為直線進給式，圓周進給式和仿形進給式三種類型。2-62.JPG 2-63.JPG 2-64.JPG 2-65.JPG

（二）銑床夾具設(shè)計要點 1.夾具總體結(jié)構(gòu)

銑削加工的切削力較大，又是斷續(xù)切削，加工中易引起振動，因此銑 夾具的受力元件要有足夠的強度和剛度。2.對刀裝置

對刀裝置用以確定夾具相對于刀具的位置。2-66.JPG 3.夾具體

銑床夾具的夾具體要承受較大的切削力，因此要有足夠的強度和穩(wěn)定性。2-67.JPG

四、車床夾具

車床夾具主要用于加工零件的內(nèi)外圓柱面、圓錐面、回轉(zhuǎn)成形面、螺紋及端平面等。

（一）車床夾具的類型 根據(jù)工件的定位基準(zhǔn)和夾具本身的結(jié)構(gòu)特點，車床夾具可分為以下四類： 1）以工件外圓定位的車床夾具。2）以工件內(nèi)孔定位的車床夾具。3）以工件頂尖孔定位的車床夾具。

4）用于加工非回轉(zhuǎn)體的車床夾具。2-68.JPG

（二）車床夾具設(shè)計要點 1.車床夾具總體結(jié)構(gòu)

車床夾具大都安裝在機床主軸上，并與主軸一起作回轉(zhuǎn)運動。2.夾具與機床主軸的聯(lián)結(jié)

車床夾具與車床主軸的聯(lián)接方式取決于機床主軸軸端的結(jié)構(gòu)以及夾具的體積和精度要求。2-71.JPG

第五節(jié) 成組夾具、組合夾具與隨行夾具

一、成組夾具

成組夾具是在成組技術(shù)原理指導(dǎo)下，為執(zhí)行成組工藝而設(shè)計的夾具。

（一）成組夾具的結(jié)構(gòu)特點

成組夾具在結(jié)構(gòu)上由兩大部分組成：基礎(chǔ)部分和可調(diào)整部分。2-72A.JPG 2-72B.JPG

（二）成組夾具的調(diào)整方式 1.更換式

采用更換夾具可調(diào)整部分元件的方法，來實現(xiàn)組內(nèi)不同零件的定位、夾緊、對刀或?qū)颉?-72A.JPG 2-72B.JPG 2.調(diào)節(jié)式

借助于改變夾具上可調(diào)元件位置的方法來實現(xiàn)組內(nèi)不同零件的裝夾和導(dǎo)向。3.綜合式

在實際中應(yīng)用較多的是上述兩種方法的綜合，即在同一套成組夾具中，既采用更換元件的方法，又采用調(diào)節(jié)的方法。2-73A.JPG 2-73B.JPG 4.組合式

將一組零件的有關(guān)定位或?qū)蛟瑫r組合在一個夾具體上，以適應(yīng)不同零件加工的需要。2-74.JPG

（三）成組夾具設(shè)計

成組夾具的設(shè)計方法與專用夾具大體相同，主要區(qū)別在于成組夾具的使用對象不是一個零件而是一組零件。

二、組合夾具

（一）組合夾具的特點

組合夾具是一種根據(jù)被加工工件的工藝要求，利用一套標(biāo)準(zhǔn)化的元件組合而成的夾具。

（二）組合夾具的類型

目前使用的組合夾具有兩種類型，即槽系組合夾具和孔系組合夾具。2-76.JPG 2-75A.JPG 2-75B.JPG 2-77.JPG 2-78.JPG

（三）組合夾具的組裝 一般過程如下： 1.熟悉原始資料 2.構(gòu)思夾具結(jié)構(gòu)方案 3.進行必要的組裝計算 4.試裝 5.組裝 6.檢驗

（四）組合夾具的精度與剛度 2-79.JPG 2-80.JPG 2-81.JPG

三、隨行夾具

隨行夾具是在自動線上或柔性制造系統(tǒng)中使用的一種移動式夾具。

（一）工件在隨行夾具上的安裝

工件在隨行夾具上的定位與在一般夾具上的定位完全一樣。工件在隨行夾具上的夾緊則應(yīng)考慮到隨行夾具在運輸、提升、翻轉(zhuǎn)排屑和清洗等過程中由于振動而可能引起的松動，應(yīng)采用能夠自鎖的夾緊機構(gòu)，其中螺紋夾緊機構(gòu)用的最多。2-82.JPG

（二）隨行夾具的運輸及其在機床夾具上的安裝 2-82.JPG 2-83.JPG

第六節(jié) 機床夾具設(shè)計步驟與方法

一、專用夾具設(shè)計的基本要求 1）保證工件的加工精度

2）夾具總體方案應(yīng)與生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng)

3）操作方便，工作安全，能減輕工人勞動強度 4）便于排屑

5）有良好的結(jié)構(gòu)工藝性

二、專用夾具設(shè)計的一般步驟

（一）研究原始資料，明確設(shè)計要求

（二）擬定夾具結(jié)構(gòu)方案，繪制夾具結(jié)構(gòu)草圖

（三）繪制夾具總圖，標(biāo)注有關(guān)尺寸及技術(shù)要求

（四）繪制零件圖2-84.JPG 1.精度與批量生產(chǎn) 2.確定夾具結(jié)構(gòu)方案

1）確定定位方案，選擇定位元件 2）確定導(dǎo)向裝置 3）確定夾緊機構(gòu)

4）確定其它裝置和夾具體

3.在繪制夾具草圖的基礎(chǔ)上繪制夾具總圖，標(biāo)注尺寸和技術(shù)要求。4.對零件進行編號，填寫明細表和標(biāo)題欄，繪制零件圖。

三、夾具設(shè)計中的幾個重要問題

（一）夾具設(shè)計的經(jīng)濟性分析

（二）成組設(shè)計思想的采用 2-72A.JPG 2-72B.JPG

（三）夾具總圖上尺寸及技術(shù)條件的標(biāo)注

夾具總圖上標(biāo)注尺寸及技術(shù)要求的目的主要是為了便于拆零件圖，便于夾具裝配和檢驗。為此應(yīng)有選擇地標(biāo)注尺寸及技術(shù)要求。2-84.JPG

（四）夾具結(jié)構(gòu)工藝性分析

在分析夾具結(jié)構(gòu)工藝性時，應(yīng)重點考慮以下問題： 1）夾具零件的結(jié)構(gòu)工藝性

2）夾具最終精度保證方法 2-85.JPG 3）夾具的測量與檢驗 2-62.JPG

（五）夾具的精度分析

夾具的主要功能是用來保證零件加工的位置精度。使用夾具加工時，影響被加工零件位置精度的誤差因素主要有三個方面： 1.定位誤差

2.夾具制造與裝夾誤差

3.加工過程誤差 2-84.JPG 2-86.JPG 第七節(jié) 計算機輔助夾具設(shè)計

一、計算機輔助夾具設(shè)計原理

采用計算機輔助夾具設(shè)計不僅可以大大提高夾具設(shè)計工作的效率，縮短夾具設(shè)計周期；而且可以提高設(shè)計質(zhì)量，使傳統(tǒng)的主要靠經(jīng)驗類比和估算的夾具設(shè)計方法逐漸地向科學(xué)的、精確的計算和模擬方法轉(zhuǎn)變。2-87.JPG

二、計算機輔助夾具設(shè)計系統(tǒng)應(yīng)用軟件的設(shè)計方法2-87.JPG 1）系統(tǒng)軟件 2）支撐軟件 3）應(yīng)用軟件

（一）程序庫及其建立方法

夾具CAD系統(tǒng)程序庫的建立，除了要開發(fā)夾具設(shè)計計算所需的各種程序外，還需研制相應(yīng)的庫管理程序，以使程序庫有效地工作。

（二）數(shù)據(jù)庫及其建立方法

數(shù)據(jù)庫通常系指以一定組織方式存儲在一起的相互有關(guān)的數(shù)據(jù)集合，它能以最佳方式、最少的冗余為多種用途服務(wù)。2-88.JPG 2-89.JPG

（三）圖形庫的建立方法

圖形庫中圖形的生成方式主要有兩種： 1）直接輸入法生成圖形

直接輸入法生成圖形是一種利用圖形軟件的作圖命令，通過人機交互方式生成圖形的方法。2）參數(shù)法生成圖形

三、計算機輔助繪制夾具裝配圖

（一）夾具元件圖形的編目與檢索

夾具裝配圖實際上是有關(guān)夾具元件圖形在二維空間的有序集合。

（二）圖形的拼接 夾具由若干夾具元件裝配而成，夾具裝配圖則由若干夾具元件圖形拼接而成。

（三）繪圖步驟

設(shè)計者在采用交互方式在計算機屏幕上繪制夾具裝配圖時，首先要對夾具總體結(jié)構(gòu)進行構(gòu)思，然后按著手工繪制夾具草圖大體相同的步驟繪制夾具裝配圖。第三章 機械加工精度 第一節(jié) 概 述

一、機械加工精度

機械加工精度：是指零件加工后的實際幾何參數(shù)（尺寸、形狀和表面間的相互位置）與理想幾何參數(shù)的符合程度。

機械加工誤差：是指零件加工后的實際幾何參數(shù)（尺寸、形狀和表面間的相互位置）與理想幾何參數(shù)的偏離程度。

二、影響機械加工精度的因素 1）裝夾 3-1.JPG 2）調(diào)整 3）加工

三、誤差的敏感方向 為了便于分析原始誤差對加工精度的影響，我們把對加工精度影響最大的那個方向（即通過刀刃的加工表面的法向）稱為誤差的敏感方向。3-2.JPG

四、研究加工精度的方法 1）單因素分析法

研究某一確定因素對加工精度的影響，為簡單起見，研究時一般不考慮其它因素的同時作用。2）統(tǒng)計分析法

以生產(chǎn)中一批工件的實測結(jié)果為基礎(chǔ)，運用數(shù)理統(tǒng)計方法進行數(shù)據(jù)處理，用以控制工藝過程的正常進行。

第二節(jié) 工藝系統(tǒng)的幾何精度對加工精度的影響

一、加工原理誤差

加工原理誤差是指采用了近似的成形運動或近似的刀刃輪廓進行加工而產(chǎn)生的誤差。3-3.JPG 3-4.JPG

二、調(diào)整誤差

在機械加工的每一個工序中，總是要對工藝系統(tǒng)進行這樣或那樣的調(diào)整工作。由于調(diào)整不可能絕對地準(zhǔn)確，因而產(chǎn)生調(diào)整誤差。

（一）試切法調(diào)整 1.測量誤差

指量具本身的精度、測量方法或使用條件下的誤差（如溫度影響、操作者的細心程度）等，它們都影響調(diào)整精度，因而產(chǎn)生加工誤差。2.機床進給機構(gòu)的位移誤差

3.試切時與正式切削時切削層厚度不同的影響

（二）調(diào)整法

在成批、大量生產(chǎn)中，廣泛采用試切法（或樣件樣板）預(yù)先調(diào)整好刀具與工件的相對位置，并在一批零件的加工過程中保持這種相對位置不變來獲得所要求的零件尺寸。1． 定程機構(gòu)誤差 2． 樣板或樣件誤差 3． 測量有限試件造成的誤差

三、機床誤差

引起機床誤差的原因是機床的制造誤差、安裝誤差和磨損。

（一）機床導(dǎo)軌導(dǎo)向誤差

1.導(dǎo)軌導(dǎo)向精度及其對加工精度的影響

在機床的精度標(biāo)準(zhǔn)中，直線導(dǎo)軌的導(dǎo)向精度一般包括下列主要內(nèi)容： 1）導(dǎo)軌在水平面內(nèi)的直線度； 3-5.JPG 2）導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)的直線度； 3-5.JPG 3）前后導(dǎo)軌的平行度；

4）導(dǎo)軌對主軸回轉(zhuǎn)軸線的平行度（或垂直度）。3-6.JPG 3-7.JPG 3-8.JPG 3-9.JPG 2.導(dǎo)軌導(dǎo)向誤差的理論分析方法 3-10.JPG

（二）機床主軸的回轉(zhuǎn)誤差 1.主軸回轉(zhuǎn)誤差的基本概念

主軸回轉(zhuǎn)誤差：是指主軸實際回轉(zhuǎn)軸線對其理想回轉(zhuǎn)軸線的漂移。主軸回轉(zhuǎn)誤差分為：徑向圓跳動、端面圓跳動、傾角擺動 圖1-13 2.主軸回轉(zhuǎn)誤差對加工精度的影響 1)端面圓跳動 圖3-14 2)徑向圓跳動 圖3-

15、16 3)傾角擺動

3.影響主軸回轉(zhuǎn)精度的主要因素（1）軸承誤差的影響

軸承誤差主要是指主軸頸和軸承內(nèi)孔的圓度誤差和波度。圖1-17（2）軸承間隙的影響

主軸軸承間隙對回轉(zhuǎn)精度也有影響，如軸承間隙過大，會使主軸工作時油膜厚度增大，油膜承載能力降低，當(dāng)工作條件（載荷、轉(zhuǎn)速等）變化時，油楔厚度變化較大，主軸軸線漂移量增大。（3）與軸承配合零件誤差的影響（4）主軸轉(zhuǎn)速的影響

（5）主軸系統(tǒng)的徑向不等剛度和熱變形 4.提高主軸回轉(zhuǎn)精度的措施 圖3-

18、19（1）提高主軸部件的制造精度（2）對滾動軸承進行預(yù)緊

（3）使主軸的回轉(zhuǎn)誤差不反映到工件上

（三）機床傳動鏈的傳動誤差 圖3-20 1.傳動鏈精度分析

傳動鏈的傳動誤差是指內(nèi)聯(lián)系的傳動鏈中首末兩端傳動元件之間相對運動的誤差。2.傳動精度的測量與信號處理

傳動鏈的傳動誤差可以用誤差頻譜圖來表示。3-21.JPG 3-22.JPG 3-23.JPG 3.傳動誤差的估算和對加工精度的影響 1）齒輪轉(zhuǎn)角誤差的估算 2）螺距誤差的估算

4.減少傳動鏈傳動誤差的措施 3-24.JPG

四、夾具的制造誤差與磨損 夾具的誤差主要是指

1）定位元件、刀具導(dǎo)向元件、分度機構(gòu)、夾具體等的制造誤差。2）夾具裝配后，以上各種元件工作面間的相對尺寸誤差。3）夾具在使用過程中工作表面的磨損。3-25.JPG

五、刀具的制造誤差與磨損

1）采用定尺寸刀具（如鉆頭、絞刀、鍵槽銑刀、鏜刀塊及圓拉刀等）加工時，刀具的尺寸精度直接影響工作的尺寸精度。

2）采用成形刀具（如成形車刀、成形銑刀、成形砂輪等）加工時，刀具的形狀精度將直接影響工件的形狀精度。

3）展成刀具（如齒輪滾刀、花鍵滾刀、插齒滾刀等）的刀刃形狀必須是加工表面的共軛曲線。此刀刃的形狀誤差會影響加工表面的形狀精度。

4）對于一般刀具（如車刀、鏜刀、銑刀），其制造精度對加工精度無直接影響，但這類刀具的耐用度較低，刀具容易磨損。3-26.JPG 3-27.JPG 第三節(jié) 工藝系統(tǒng)的受力變形對加工精度的影響

一、基本概念

工藝系統(tǒng)剛度：是指工件加工表面在切削力法向分力Fy的作用下，刀具相對工件在該方向上位移y的比值。即 3-28.JPG

二、工藝系統(tǒng)剛度的計算

切削加工時，機床的有關(guān)部件、夾具、刀具和工件在各種外力作用下，都會產(chǎn)生不同程度的變形，使刀具和工件的相對位置發(fā)生變化，從而產(chǎn)生相應(yīng)的加工誤差。即總的變形 所以

三、工藝系統(tǒng)剛度對加工精度的影響

（一）切削力作用點位置變化引起的工件形狀誤差 1.機床的變形

假定工件短而粗，同時車刀懸伸長度很短，即工件和刀具的剛度好，其受力變形比機床的變形小到可以忽略不計。3-29.JPG 考慮刀具變形： 根據(jù)剛度定義：，機床總變形： 當(dāng) x = 0時: 當(dāng) x =L時： 當(dāng) 時： 當(dāng) 是：

2.工件的變形若在兩頂尖間車削剛性很差的細長軸，則工藝系統(tǒng)中的工件變形必須考慮。圖3-30 當(dāng)x = 0或x =L時，當(dāng) 時：

3.工藝系統(tǒng)的總變形

當(dāng)同時考慮機床和工件的變形時，工藝系統(tǒng)的總變形為二者的疊加。1/

（三）切削力大小變化引起的加工誤差 誤差復(fù)映 3-31.JPG 時產(chǎn)生 車削時 誤差復(fù)映系數(shù)

（三）夾緊力和重力引起的加工誤差 3-32.JPG 工件在裝夾時，由于工件剛度較低或夾緊力著力點不當(dāng)，會使工件產(chǎn)生相應(yīng)的變形，造成加工誤差。3-33.JPG 3-34.JPG 3-35.JPG 3-36.JPG

（四）傳動力和慣性力對加工精度的影響 1.傳動力影響 3-37.JPG 2.慣性力的影響

四、機床部件剛度

（一）機床部件剛度的測定 1.靜態(tài)測定法 3-38.JPG 1）變形與作用力不是線性關(guān)系，反映刀架變形不純粹是彈性形變

2）加載與卸載曲線不重合，兩曲線間包容的面積代表了加載-卸載循環(huán)中所損失的能量，也就是消耗在克服部件內(nèi)零件間的摩擦和接觸性變形所作的功。

3）卸載后曲線不回到原點，說明有殘留變形。在反復(fù)加載-卸載后，殘留變形逐漸接近于零。4）部件的實際剛度遠比按實體所估計的小。2.工作狀態(tài)測定法

工作狀態(tài)測定法的依據(jù)是誤差復(fù)映規(guī)律。不足之處是不能得出完整的剛度特性曲線，而且由于材料不均勻等所引起的切削力變化和切削過程中的其它隨機因素，都會給測定的剛度值帶來一定的誤差。3-39.JPG

（二）影響機床部件剛度的因素 １.連接表面間的接觸變形

連接表面的接觸剛度將隨著法向載荷的增加而增大，并受接觸表面材料、硬度、表面粗糙度、表面紋理方向，以及表面集合形狀誤差等因素的影響。2.零件間摩擦力的影響 3.接合面的間隙 3-40.JPG 4.薄弱零件本身的變形 3-41.JPG

五、減小工藝系統(tǒng)受力變形對加工精度影響的措施

（一）提高工藝系統(tǒng)的剛度 1.合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計

在設(shè)計工藝裝備時，應(yīng)盡量減少連接面數(shù)目，并注意剛度的匹配，防止有局部低剛度環(huán)節(jié)出現(xiàn)。在設(shè)計基礎(chǔ)件、支承件時，應(yīng)合理選擇零件結(jié)構(gòu)和截面形狀。2.提高連接表面的接觸剛度

（1）提高機床部件中零件間接合表面的質(zhì)量（2）給機床部件以預(yù)加載荷

（3）提高工件定位基準(zhǔn)面的精度和減小它的表面粗糙度值 3.采用合理的裝夾和加工方式 3-42.JPG

（二）減小載荷及其變化

采取適當(dāng)?shù)墓に嚧胧┤绾侠磉x擇刀具幾何參數(shù)以減少切削力，就可以減少受力變形。將毛坯分組，使一次調(diào)整中加工的毛坯余量比較均勻，就能減少切削力的變化，減少復(fù)映誤差。3-44.JPG

六、工件殘余應(yīng)力引起的變化

殘余應(yīng)力也稱內(nèi)應(yīng)力，是指在沒有外力作用下或去除外力后工件內(nèi)存留的應(yīng)力。

（一）毛坯制造和熱處理過程中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力

在鑄、鍛、焊、熱處理等加工過程中，由于各部分冷熱收縮不均勻以及金相組織轉(zhuǎn)變的體積變化，使毛坯內(nèi)部產(chǎn)生了相當(dāng)大的殘余力。

（二）冷校直帶來的殘余應(yīng)力

（三）切削加工帶來的殘余應(yīng)力

切削過程中產(chǎn)生的力和熱，也會使加工工件的表面層產(chǎn)生殘余應(yīng)力。要減少殘余應(yīng)力，一般采取下列措施： 1）增加消除內(nèi)應(yīng)力的熱處理工序 2）合理安排工藝過程

3）改善零件結(jié)構(gòu)，提高零件的剛性，使壁厚均勻等均可減少殘余應(yīng)力的產(chǎn)生。

第四節(jié) 工藝系統(tǒng)的熱變形對加工精度的影響

一、概述

熱變形：在機械加工過程中，工藝系統(tǒng)會受到各種熱的影響而產(chǎn)生溫度變形。這種變形將破壞刀具與工件的正確幾何關(guān)系和運動關(guān)系，造成的加工誤差。

（一）工藝系統(tǒng)的熱源

熱源：內(nèi)部熱源（切削熱、磨擦熱）外部熱源（環(huán)境溫度、各種輻射熱）熱傳遞的方式:導(dǎo)熱、對流、輻射傳熱

（二）工藝系統(tǒng)的熱平衡和溫度場概念 物體中各點溫度的分布稱為溫度場。

二、工件熱變形對加工精度的影響

使工件產(chǎn)生熱變形的熱源，主要是切削熱。對于精密零件，周圍環(huán)境溫度和局部受到日光等外部熱源的輻射熱也不容忽視。產(chǎn)生圓度誤差：

（一）工件比較均勻地受熱

為了避免工件粗加工時熱變形對精加工時加工精度的影響，在安排工藝過程時應(yīng)盡可能把粗、精加工分開在兩個工序中進行，以使工件粗加工后有足夠的冷卻時間。

（二）工件不均勻地受熱

銑、刨、磨平面時，除在沿進給方向有溫度差外，更重要的是在工件只是在單面受到切削熱的作用，上下表面間的溫度差將導(dǎo)致工件向上拱起，加工時中間凸起部分被切去，冷卻后工件變成下凹，造成誤差。3-45.JPG

三、刀具熱變形對加工精度的影響

刀具熱變形主要是由切削熱引起的。為了減少刀具的熱變形，應(yīng)合理選擇切削用量和刀具幾何參數(shù)，并給以充分冷卻和潤滑，以減少切削熱，降低切削溫度。3-46.JPG

四、機床熱變形對加工精度的影響

機床在工作過程中，受到內(nèi)外熱源的影響，各部分的溫度將逐漸升高。機床空運轉(zhuǎn)時，各運動部件產(chǎn)生的摩擦熱基本不變。

機床類型不同，其內(nèi)部主要熱源也各不相同，熱變形對加工精度的影響也不相同。3-47.JPG 3-48.JPG 3-49.JPG

五、減少工藝系統(tǒng)熱變形對加工精度影響的措施

（一）減少熱源的發(fā)熱和隔離熱源

工藝系統(tǒng)的熱變形對粗加工加工精度的影響一般可不考慮，而精加工主要是為了保證零件加工精度，工藝系統(tǒng)熱變形的影響不能忽視。

（二）均衡溫度場3-50.JPG 3-51.JPG

（三）采用合理的機床部件結(jié)構(gòu)及裝配基準(zhǔn) 1.采用熱對稱結(jié)構(gòu)

在變速箱中，將軸、軸承、傳動齒輪等對成布置，可使箱壁溫升均勻，箱體變形減小。2.合理選擇機床零部件的裝配基準(zhǔn) 3-52.JPG

（四）加速達到熱平衡狀態(tài)

對于精密機床特別是大型機床，達到熱平衡的時間較長。為了縮短這個時間，可以在加工前，使機床作高速空運轉(zhuǎn)，或在機床的適當(dāng)部位設(shè)置控制熱源，人為地給機床加熱，使機床較快地達到熱平衡狀態(tài)，然后進行加工。

（五）控制環(huán)境溫度

第五節(jié) 加工誤差的統(tǒng)計分析

一、加工誤差的性質(zhì)

（一）系統(tǒng)誤差

在順序加工一批工件中，其加工誤差的大小和方向都保持不變，或者按一定規(guī)律變化，統(tǒng)稱為系統(tǒng)誤差。前者稱常值系統(tǒng)誤差，后者稱變值系統(tǒng)誤差。

（二）隨機誤差

在順序加工的一批工件中，其加工誤差的大小和方向的變化是屬于隨機性的，稱為隨機誤差。

二、分布圖分析法

（一）實驗分布圖

選擇組數(shù)k和組距d，對實驗分布圖的顯示好壞有很大關(guān)系。組數(shù)過多，組距太小，分布圖會被頻數(shù)的隨機波動歪曲；組數(shù)太少，組距太大，分布特征將被掩蓋。k值一般應(yīng)根據(jù)樣本容量來選擇。樣本的平均值 樣本的標(biāo)準(zhǔn)差

頻率密度=

（二）理論分布曲線 1.正態(tài)分布

概率論已經(jīng)證明，相互獨立的大量微小隨機變量，其總和的分布是符合正態(tài)分布的。

正態(tài)分布的概率密度函數(shù)為: 正態(tài)分布函數(shù)是正態(tài)分布概率密度函數(shù)的積分: 令 一般加工情況下應(yīng)使 3-55.JPG 2.非正態(tài)分布 分散范圍: 分布中心偏移量:

（三）分布圖分析法的應(yīng)用 1.判別加工誤差性質(zhì)

如前所述，假如加工過程中沒有變值系統(tǒng)誤差，那么其尺寸分布應(yīng)服從正態(tài)分布，這是判別加工誤差性質(zhì)的基本方法。

2.確定工序能力及其等級

所謂工序能力是指工序處于穩(wěn)定狀態(tài)時，加工誤差正常波動的幅度。工序能力系數(shù) 3.估算合格品率或不合格品率

不合格品率包括廢品率和可返修的不合格品率。它可通過分布曲線進行估算。3-57.JPG

三、點圖分析法

（一）單值點圖

點圖反映了每個工件尺寸（或誤差）與加工時間的關(guān)系，故稱為單值點圖。3-58.JPG

（二）—R圖

1.樣組點圖的基本形式及繪制

2.—R圖上、下控制線的確定 3-59.JPG 3-60.JPG

點圖：中線 上控制線 下控制線 R點圖：中線 上控制線

下控制線

四、機床調(diào)整尺寸

工藝系統(tǒng)調(diào)整時必須正確規(guī)定調(diào)整尺寸（調(diào)整時試切零件的平均值），才能保證整批工件的尺寸分布在公差帶范圍內(nèi)。3-61.JPG 3-62.JPG 第六節(jié) 保證和提高加工精度的途徑

一、誤差預(yù)防技術(shù)

（一）合理采用先進工藝與設(shè)備 這是保證加工精度的最基本方法。（二）直接減少原始誤差法

這也是在生產(chǎn)中應(yīng)用較廣的一種基本方法。它是在查明影響加工精度的主要原始誤差因素之后，設(shè)法對其直接進行消除或減少。3-64.JPG

（三）轉(zhuǎn)移原始誤差

誤差轉(zhuǎn)移法是把影響加工精度的原始誤差轉(zhuǎn)移到不影響（或少影響）加工精度的方向或其它零部件上去。3-65.JPG

（四）均分原始誤差

（五）均化原始誤差

（六）就地加工法

就地加工法的要點是：要保證部件間什么樣的位置關(guān)系，就在這樣的位置關(guān)系上利用一個部件裝上刀具去加工另一部件。

二、誤差補償技術(shù)

生產(chǎn)中發(fā)展了所謂積極控制的誤差補償法，積極控制有三種形式： 1.在線檢測

這種方法是在加工中隨時測量出工件的實際尺寸（形狀、位置精度），隨時給刀具以附加的補償量以控刀具和工件間的相對位置。這樣，工件尺寸的變動范圍始終在自動控制之中。2.偶件自動配磨

這種方法是將互配件中的一個零件作為基準(zhǔn)，去控制另一個零件的加工精度。3.積極控制起決定作用的誤差因素

在某些復(fù)雜精密零件的加工中，當(dāng)無法對主要精度參數(shù)直接進行在線測量和控制時，就應(yīng)該設(shè)法控制起決定作用的誤差因素，并把它掌握在很小的變動范圍以內(nèi)。第七節(jié) 加工誤差綜合分析實例 3-71.JPG 1.誤差情況的調(diào)查 3-72.JPG 3-73.JPG 2.分析 3-74.JPG 3-75.JPG 3.論證 3-76.JPG 3-77.JPG 4.驗證 3-78.JPG 3-79.JPG

第四章 機械加工表面質(zhì)量

第一節(jié) 加工表面質(zhì)量及其對使用性能的影響

一、加工表面質(zhì)量的概念

（一）加工表面的幾何形狀誤差 4-1.JPG 1）表面粗糙度

表面粗糙度:是加工表面的微觀幾何形狀誤差，其波長與波高比值一般小于50。2）波度

加工表面不平度中波長與波高的比值等于50~1000的幾何形狀誤差稱為波度。3）紋理方向

紋理方向:是指表面刀紋的方向，它取決于表面形成過程中的機械加工方法。4-2.JPG 4）傷痕

傷痕:是在加工表面上一些個別位置上出現(xiàn)的缺陷。

（二）表面層金屬的力學(xué)物理性能和化學(xué)性能 1）表面層金屬的冷作硬化

表面層金屬硬化的變化用硬化程度和深度兩個指標(biāo)來衡量。2）表面層金屬的殘余應(yīng)力

機械加工過程中，由于切削熱的作用會引起表面層金屬金相組織發(fā)生變化。3）表面層金屬的殘余應(yīng)力

二、加工表面質(zhì)量對機器零件使用性能的影響

（一）表面質(zhì)量對耐磨性的影響 1.表面粗糙度對耐磨性的影響

表面粗糙度對零件表面磨損的影響很大。一般說來，表面粗糙度值越小，其耐磨性越好。4-3.JPG 4-4.JPG 2.表面紋理對耐磨性的影響 3.冷作硬化對耐磨性的影響

加工表面的冷作硬化，一般都能使耐磨性有所提高。4-5.JPG

（二）表面質(zhì)量對耐疲勞性的影響 1.表面粗糙度對耐疲勞性的影響

表面粗糙度對承受交變載荷零件的疲勞強度影響很大。2.表面層金屬的力學(xué)物理性質(zhì)對耐疲勞性的影響

表面層金屬的冷作硬化能夠阻止疲勞裂紋的生長，可提高零件的耐疲勞強度。

（三）表面質(zhì)量對耐蝕性的影響 1.表面粗糙度對耐蝕性的影響 2.表面層力學(xué)物理性質(zhì)對耐蝕性的影響

當(dāng)零件表面層有殘余應(yīng)力時，能夠阻止表面裂紋的進一步擴大，有利于提高零件表面抵抗腐蝕的能力。

（四）表面質(zhì)量對零件配合質(zhì)量的影響 第二節(jié) 影響加工表面粗糙度的 工藝因素及其改善措施

一、切削加工表面粗糙度

切削加工表面粗糙度值主要取決于切削殘留面積的高度 圖4-6

（一）幾何因素的影響

用尖刀切削： 用圓弧刀切削：

（二）表面層金屬的塑性變形——物理因素的影響4-7.JPG

二、磨削加工后的表面粗糙度

（一）幾何因素的影響 1.磨削用量對表面粗糙度的影響

砂輪的速度越高，單位時間內(nèi)通過被磨表面的磨粒數(shù)就越多，因而工件表面的粗糙度值就越小。2.砂輪粒度和砂輪修整對表面粗糙度的影響

（二）表面層金屬的塑性變形——物理因素的影響 1.磨削用量

磨削深度對表層金屬塑性變形的影響很大。增大磨削深度，塑性變形將隨之增大，被磨的表面粗糙度值會增大。4-8.JPG 2.砂輪的選擇

砂輪的粒度、硬度組織和材料的選擇不同，都會對被磨工件表層金屬的塑性變形產(chǎn)生影響，進而影響表面粗糙度。

第三節(jié) 影響表層金屬力學(xué)物理性能 的工藝因素及其改進措施

一、加工表面層的冷作硬化

（一）概述

機械加工過程中產(chǎn)生的塑性變形，使晶格扭曲、畸變，晶粒間產(chǎn)生滑移，晶粒被拉長，這些都會使表面層金屬的硬度結(jié)果增加，統(tǒng)稱為冷作硬化（或稱為強化）。硬化層深度：

（二）影響切削加工表面冷作硬化的因素 1.切削用量的影響

切削用量中以進給量和切削速度的影響為最大。4-10.JPG 2.刀具幾何形狀的影響

切削刃鈍圓半徑的大小對切屑形成過程中的進行有決定性影響。4-11.JPG 3.加工材料性能的影響

工件材料的塑性越大，冷硬傾向越大，冷硬強度也越嚴(yán)重。

（三）影響磨削加工表面冷作硬化的因素 1.工件材料性能的影響

分析工件材料對磨削表面冷作硬化的影響，可以從材料的塑性和導(dǎo)熱性兩個方面著手進行。2.磨削用量的影響

加大磨削深度，磨削力隨之增大，磨削過程的塑性變形加劇，表面冷硬傾向增大。4-12.JPG 3.砂輪粒度的影響

砂輪的粒度越大，每顆磨粒的載荷越小，冷硬程度也越小。

（四）冷作硬化的測量方法

冷作硬化的測量主要是指表面層的顯微硬度HV和硬化層h的測量，硬化程度N可由表面層的顯微硬度HV和工件內(nèi)部金屬原來的顯微硬度HV。通過式（4-3）計算求得。4-13.JPG

二、表層金屬的金相組織變化

（一）機械加工表面金相組織的變化

機械加工過程中，在工件的加工區(qū)及其鄰近的區(qū)域，溫度會急劇升高，當(dāng)溫度升高到超過工件材料金相組織變化的臨界點時，就會發(fā)生金相組織變化。

（二）改善磨削燒傷的工藝途徑 1.正確選擇砂輪 2.合理選擇磨削用量 4-14.JPG 4-15.JPG 3.改善冷卻條件

磨削時磨削液若能直接進入磨削區(qū)，對磨削區(qū)進行充分冷卻，能有效地防止燒傷現(xiàn)象的產(chǎn)生。4-16.JPG 4-17.JPG 4.開槽砂輪

在砂輪的圓周上開一些橫槽，能使砂輪將冷卻液帶入磨削區(qū)，對防止工件燒傷十分有效。

三、表層金屬的殘余應(yīng)力

在機械加工過程中，當(dāng)表層金屬組織發(fā)生形狀變化、體積變化或金相組織變化時，將在表面層的金屬與其基體間產(chǎn)生相互平衡的殘余應(yīng)力。4-19.JPG

（一）表層金屬產(chǎn)生殘余應(yīng)力的原因

（二）影響車削表層金屬殘余應(yīng)力的工藝因素 1.切削速度和被加工材料

用正前角車刀加工45鋼的切削實驗結(jié)果表明，在所有的切削速度下，工件表層金屬均產(chǎn)生拉伸殘余應(yīng)力。這說明切削熱因素在切削過程中起主導(dǎo)作用。4-20.JPG 2.進給量的影響

加大進給量，會使表層金屬的塑性變形增加，切削區(qū)發(fā)生的熱量也將增大。3.前角的影響

前角的變化不僅影響殘余應(yīng)力的數(shù)值和符號，而且在很大程度上影響殘余應(yīng)力的擴展深度。

（三）影響磨削殘余應(yīng)力的工藝因素 1.磨削用量的影響 2.工件材料的影響

一般來說，工件材料的強度越高、導(dǎo)熱性越差、塑性越低，在磨削時表面金屬產(chǎn)生拉伸殘余應(yīng)力的傾向就越大。4-24.JPG

（四）工件最終工序加工方法的選擇

如何選擇工件最終工序的加工方法，須考慮該零件的具體工作條件及零件可能產(chǎn)生的破壞形式。

四、表面強化工藝

這里所說的表面強化工藝是指通過冷壓加工方法使表面層金屬發(fā)生冷態(tài)塑性變形，以降低表面粗糙度值，提高表面硬度，并在表面層產(chǎn)生壓縮殘余應(yīng)力的表面強化工藝。表4-4-1.jpg 表4-4--2.jpg 表4-4-3.jpg

（一）噴丸強化

噴丸強化是利用大量快速運動的珠丸打擊被加工工件表面，使工件表面產(chǎn)生冷硬層和壓縮殘余應(yīng)力，可顯著提高零件的疲勞強度和使用壽命。

（二）滾壓加工

滾壓加工是利用經(jīng)過淬硬和精細研磨過的滾輪或滾珠，在常溫狀態(tài)下對金屬表面進行擠壓，將表層的凸起部向下壓，凹下部分往上擠，逐漸將前工序留下的波峰壓平，從而修正工件表面的微觀幾何形狀。4-25.JPG 第四節(jié) 機械加工過程中的振動

一、機械加工過程中的強迫振動

機械加工中的強迫振動是由于外界（相對于切削過程而言）周期性干擾力的作用而引起的振動。強迫振動是影響精密加工質(zhì)量和生產(chǎn)率的關(guān)鍵問題。

（一）強迫振動產(chǎn)生的原因

強迫振動的振源有來自機床內(nèi)部的稱為機內(nèi)振源，也有來自機床外部的，稱為機外振源。

（二）強迫振動的特征

在機械加工中產(chǎn)生的強迫振動與一般機械振動中的強迫振動沒有本質(zhì)上的區(qū)別。

二、機械加工中的自激振動（顫振）

（一）概述 機械加工過程中，在沒有周期性外力（相對于切削過程而言）作用下，由系統(tǒng)內(nèi)部激發(fā)反饋產(chǎn)生的周期性振動，稱為自激振動，簡稱顫振。4-26.JPG

（二）產(chǎn)生自激振動的條件 1.自激振動實例 4-27.JPG 2.產(chǎn)生自激振動的條件

W振出>W振入時加工系統(tǒng)有持續(xù)的自激振動的產(chǎn)生分為三種情況

1）當(dāng)W振出=W振入+ W摩阻（振入），加工系統(tǒng)有穩(wěn)幅的自激振動的產(chǎn)生

2）當(dāng)W振出 〉W振入+ W摩阻（振入），加工系統(tǒng)有振幅遞減的自激振動的產(chǎn)生，振幅遞增到一定程度出現(xiàn)新的能量平衡時，加工系統(tǒng)才會有穩(wěn)幅的自激振動的產(chǎn)生。

3）當(dāng)W振出 〈W振入+ W摩阻（振入），加工系統(tǒng)有振幅遞減的自激振動的產(chǎn)生，振幅遞增到一定程度出現(xiàn)新的能量平衡時，加工系統(tǒng)才會有穩(wěn)幅的自激振動的產(chǎn)生。

（三）自激振動的激振機理

1.再生原理在金屬切削過程中，除極少數(shù)情況外，刀具總是完全地或部分地在帶有波紋的表面上進行切削的。4-31.JPG 4-32.JPG 2.振型耦合原理 4-33.JPG 4-34.JPG 3.負摩擦原理 4-36.JPG 4.切削力滯后原理

由于機床加工系統(tǒng)存在慣性與阻尼，因而實際作用在刀具上的切削力總是滯后于主振系統(tǒng)振動運動的。4-37.JPG 4-38.JPG

三、機械加工振動的診斷技術(shù)

機械加工振動的診斷，主要包括兩個方面的內(nèi)容。一是首先要判定機械加工振動的類別，要明確指出哪些頻率成分的振動屬強迫振動，哪些頻率成分的振動屬自激振動；二是如果已知某個（或幾個）頻率成分的振動是自激振動，還要進一步判定它是屬于哪一種類型的自激振動。

（一）強迫振動的診斷 1.強迫振動的診斷依據(jù)

強迫振動與外界干擾力在頻率方面的對應(yīng)關(guān)系是診斷機械加工振動是否屬于強迫振動的主要依據(jù)。2.強迫振動的診斷程序 頻譜分析處理

做環(huán)境試驗、查找機外振源 做空運轉(zhuǎn)試驗、查找機內(nèi)振源

如果干擾力源在機床內(nèi)部，還應(yīng)查找其具體位置。

（二）再生型顫動的診斷 1.再生型顫動的診斷參數(shù) 2.相位差的測量與結(jié)果 3.再生型顫動的診斷要領(lǐng)

（三）振型耦合型顫振的診斷 1.振型耦合型顫振的診斷參數(shù) 2.振型耦合型顫振的診斷要領(lǐng)

（四）摩擦型顫振的診斷 1.摩擦型顫振的診斷參數(shù) 2.變化率的測量與計算 3.摩擦型顫振的診斷要領(lǐng)

（五）滯后型顫振的診斷 1.滯后型顫振的診斷參數(shù) 2.滯后型顫振的診斷要領(lǐng)

（六）診斷實例

1.工作條件與測試裝置 4-39.JPG 4-40.JPG 2.診斷過程與診斷結(jié)果 4-41.JPG

四、機械加工振動的防治

（一）消除或減弱產(chǎn)生強迫振動的條件 1.減小機內(nèi)外干擾力的幅值

在條件允許的情況下，適當(dāng)降低換向速度及減小往復(fù)運動件的質(zhì)量，以減少慣性力。2.適當(dāng)調(diào)整振源的頻率

（二）消除或減弱產(chǎn)生自激振動的條件 1.調(diào)整振動系統(tǒng)小剛度主軸的位置

除改進機床結(jié)構(gòu)設(shè)計外，合理安排刀具和工件的相對位置，也可以調(diào)整小剛度主軸的相對位置。4-43.JPG 2.減小重疊系數(shù)

3.增加切削阻尼 4-44.JPG 適當(dāng)減少刀具后角，可以加大工件和刀具后刀面之間的摩擦阻尼，對提高切削穩(wěn)定性有利。4.采用變速切削方法加工

所謂變速切削就是人為地以各種方式連續(xù)改變機床主軸轉(zhuǎn)速所進行的一種切削方式。4-45.JPG 4-46.JPG

（三）改善工藝系統(tǒng)的動態(tài)特性，提高工藝系統(tǒng)的穩(wěn)定性 1.提高工藝系統(tǒng)剛度

提高工業(yè)系統(tǒng)的剛度，可以有效地改善工藝系統(tǒng)的抗振性和穩(wěn)定性。2.增大工藝系統(tǒng)的阻尼

工藝系統(tǒng)的阻尼主要來自零部件材料的內(nèi)阻尼、結(jié)合面上的摩擦阻尼及其它附加阻尼等。4-47.JPG

（四）采用各種消振裝置

1、動力減振器 4-48.JPG

2、摩擦減振器

它是利用摩擦阻尼來消散振動能量。4-49.JPG

3、沖擊式減振器 4-50.JPG

第五章 機器裝配工藝過程設(shè)計 第一節(jié) 概述

一、機器裝配的基本概念

任何機器都是由零件、套件、部件等組成的。為保證有效地進行裝配工作，通常將機器劃分為若干能進行獨立裝配的部分，稱為單元。5-1.JPG

二、裝配工藝系統(tǒng)圖

在裝配工藝規(guī)程制訂過程中，表明產(chǎn)品零、部件間相互裝配關(guān)系及裝配流程的示意圖稱為裝配系統(tǒng)圖。5-2.JPG 5-3.JPG 5-4.JPG 5-5.JPG 5-6.JPG

第二 節(jié) 裝配工藝規(guī)程的制定

裝配工藝規(guī)程是指導(dǎo)裝配生產(chǎn)的主要技術(shù)，制定裝配工藝規(guī)程是生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備工作的主要內(nèi)容之一。

一、制定裝配工藝規(guī)程的基本原則及原始資料

（一）制定裝配工藝規(guī)程的原則 1）保證產(chǎn)品裝配質(zhì)量，力求提高質(zhì)量，以延長產(chǎn)品的使用壽命

2）合理安排裝配順序和工序，盡量減少鉗工手工勞動量，縮短裝配周期，提高裝配效率。3）盡量減少裝配占地面積，提高單位面積的生產(chǎn)率。4）要盡量減少裝配工作所占的成本。

（二）制定裝配工藝規(guī)程原始資料

在制定裝配工藝規(guī)程前，需要具備以下原始資料： 1.產(chǎn)品的裝配圖及驗收技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 2.產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領(lǐng)

二、制定裝配工藝規(guī)程的步驟

根據(jù)上述原則和原始資料，可以按下列步驟制定裝配工藝規(guī)程。

（一）研究產(chǎn)品的裝配圖及驗收技術(shù)條件

審核產(chǎn)品圖樣的完整性、正確性；分析產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)工藝性；審核產(chǎn)品裝配的技術(shù)要求和驗收標(biāo)準(zhǔn)；分析與計算產(chǎn)品裝配尺寸鏈。

（二）確定裝配方法與組織形式

裝配的方法和組織形式主要取決于產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點（尺寸和重量等）和生產(chǎn)綱領(lǐng)，并應(yīng)考慮現(xiàn)有的生產(chǎn)技術(shù)條件和設(shè)備。

（三）劃分裝配單元，確定裝配順序

將產(chǎn)品劃分為套件、組件及部件等裝配單元是制定工藝規(guī)程中最重要的一個步驟。5-7.JPG 5-8.JPG

（四）劃分裝配工序

（五）編制裝配工藝文件 第三節(jié) 機器結(jié)構(gòu)的裝配工藝性

一、機器結(jié)構(gòu)能分成獨立的裝配單元

為了最大限度地縮短機器的裝配周期，有必要把機器分成若干獨立的裝配單元，以便使許多裝配工作同時平行進行，它是評定機器結(jié)構(gòu)裝配工藝的重要標(biāo)志之一。5-9.JPG 5-10.JPG 5-11.JPG

二、減少裝配的修配和機械加工

為了在裝配時盡量減少修配工作量，首先要盡量減少不必要的配合面。因為配合面過大、過多，零件機械加工就困難，裝配時修刮量也必然增加。

5-12.JPG 5-13.JPG 5-14.JPG 5-15.JPG 5-16.JPG

三、機器結(jié)構(gòu)應(yīng)便于裝配和拆卸

機器的結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)使裝配工作簡單、方便。其重要的一點是組件的幾個表面不應(yīng)該同時裝入基準(zhǔn)零件（如箱體零件）的配合孔中，而應(yīng)該先后依次進入裝配。5-17.JPG 5-18.JPG 5-19.JPG

第四節(jié) 裝配尺寸鏈

一、裝配精度

裝配精度不僅影響機器或部件的工作性能，而且影響它們的使用壽命。

（一）裝配精度的內(nèi)容

產(chǎn)品裝配精度所包括的內(nèi)容可根據(jù)機械的工作性能來確定，一般包括： 1.相互位置精度

相互位置精度是指產(chǎn)品中相關(guān)零部件間的距離精度和相互位置精度。2.相對運動精度

相互運動精度是產(chǎn)品中有相對運動的零部件之間在運動方向和相對運動速度上的精度。3.相互配合精度

相互配合精度包括配合表面間的配合質(zhì)量和接觸質(zhì)量。

（二）裝配精度與零件精度的關(guān)系

機器和部件是許多零件裝配而成的，所以，零件的精度特別是關(guān)鍵零件的精度直接影響相應(yīng)的裝配精度。5-23.JPG 5-24.JPG

二、裝配尺寸鏈的建立

（一）裝配尺寸鏈的基本概念

在機器的裝配關(guān)系中，由相關(guān)零件的尺寸或相互位置關(guān)系所組成的尺寸鏈，稱為裝配尺寸鏈。5-25.JPG

（二）裝配尺寸鏈的分類 1.直線尺寸鏈

由長度尺寸組成，且各環(huán)尺寸彼此平行。5-25.JPG 2.角度尺寸鏈

由角度、平行度、垂直度等構(gòu)成。5-26.JPG 3.平面尺寸鏈

由成角關(guān)系的長度尺寸構(gòu)成，且各環(huán)處于同一或彼此平行的平面內(nèi)。5-27.JPG 4.空間尺寸鏈

由位于三維空間的尺寸構(gòu)成的尺寸鏈。

三、裝配尺寸鏈的查找方法

正確的查明裝配尺寸鏈的組成，并建立尺寸鏈?zhǔn)沁M行尺寸鏈計算的基礎(chǔ)。

（一）裝配尺寸鏈的查找方法

（二）查找裝配尺寸鏈應(yīng)注意的問題

1.裝配尺寸鏈應(yīng)進行必要的簡化 5-28.JPG 5-24.JPG 2.裝配尺寸組成的“一件一環(huán)” 5-29.JPG 3.裝配尺寸鏈的“方向性”

四、裝配尺寸鏈的計算方法

裝配尺寸鏈的計算可分為正計算和反計算。

第五節(jié) 保證裝配精度的裝配方法

一、互換裝配法

互換裝配法是在裝配過程中，零件互換后仍能達到裝配精度要求的裝配方法。

（一）完全互換裝配法

在全部產(chǎn)品中，裝配時各組成環(huán)不需挑選或改變其大小或位置，裝配后即能達到裝配精度的要求，這種裝配方法稱為完全互換法。5-31.JPG 對于直線尺寸鏈 =1 按等公差原則確定平均極值公差 = 對于直線尺寸鏈 =1

（二）大數(shù)互換裝配法

在絕大多數(shù)產(chǎn)品中，裝配時各組成環(huán)不需挑選或改變其大小或位置，裝配后即能達到裝配精度的要求，但少數(shù)產(chǎn)品有出現(xiàn)廢品的可能性，這種裝配方法稱為大數(shù)互換裝配法。5-31.JPG 5-32.JPG 封閉環(huán)公差：

對于直線尺寸鏈 =1時，封閉環(huán)統(tǒng)計公差：

對于直線尺寸鏈 =1時，則組成環(huán)的平均統(tǒng)計公差： 對于直線尺寸鏈 =1時，則封閉環(huán)平方公差： 對于直線尺寸鏈 =1時，則組成環(huán)的平均平方公差：

二、選擇裝配法 選擇裝配法是將尺寸鏈中組成環(huán)的公差放大到經(jīng)濟可行的程度，然后選擇合適的零件進行裝配，以保證裝配精度的要求。

（一）直接選配法

在裝配時，工人從許多待裝配的零件中，直接選擇合適的零件進行裝配，以保證裝配精度的要求。

（二）分組選配法 5-33.JPG 5-35.JPG

（三）復(fù)合選配法

復(fù)合選配法是分組裝配法與直接選配法的復(fù)合，即零件加工后先檢測分組，裝配時，在各對應(yīng)組內(nèi)經(jīng)工人進行適當(dāng)?shù)倪x配。

三、修配裝配法

修配法是將尺寸鏈中各組成環(huán)按經(jīng)濟加工精度制造。

（一）補償環(huán)被修配后封閉環(huán)尺寸變大

（二）補償環(huán)被裝配后封閉環(huán)尺寸變小

（三）修配的方法 最大修配量

1.單件修配法

單件修配法是在多環(huán)裝配尺寸鏈中，選定某一固定的零件做修配件（補償環(huán)），裝配時用去除金屬層的方法改變其尺寸，以滿足裝配精度的要求。2.合并加工修配法

這種方法是將兩個或更多的零件合并在一起再進行加工修配，合并后的尺寸可看作為一個組成環(huán)，這樣就減少了裝配尺寸鏈組成環(huán)的數(shù)目，并可以響應(yīng)減少修配的勞動量。5-36.JPG 3.自身加工修配法 5-36.JPG

四、調(diào)整裝配法

在裝配時，用改變產(chǎn)品中可調(diào)整零件的相對位置或選用合適的調(diào)整件以達到裝配精度的方法稱為調(diào)整裝配法。

（一）固定調(diào)整法

在裝配尺寸鏈中，選擇某一零件為調(diào)整件，根據(jù)各組成環(huán)形成累積誤差的大小來更換不同尺寸的調(diào)整件，以保證裝配精度要求，這種方法即為固定調(diào)整法。

（二）可動調(diào)整法

采用改變調(diào)整件的相對位置來保證裝配精度的方法稱為可動調(diào)整法。5-37.JPG

（三）誤差抵消調(diào)整法

在產(chǎn)品或部件裝配時，通過調(diào)整有關(guān)零件的相互位置，使其加工誤差相互抵消一部分，以提高裝配的精度，這種方法稱為誤差抵消調(diào)整法。第六節(jié) 機器裝配的自動化

一、自動裝配機與裝配機器人

（一）自動裝配機

產(chǎn)品的裝配過程所包括的大量裝配動作，人工操作時看來容易實現(xiàn)，但如用機械化、自動化代替手工操作，則對裝配機要求具備高度準(zhǔn)確和可靠的性能。5-38.JPG

（二）裝配機器人 5-39.JPG 5-40.JPG 5-41,5-42.jpg

二、裝配自動線 5-43.JPG 5-44.JPG

第六章 機械制造技術(shù)的發(fā)展 第一節(jié) 現(xiàn)代制造技術(shù)的發(fā)展

一、現(xiàn)代制造技術(shù)的形成和特點

計算機技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、控制論及系統(tǒng)工程與制造技術(shù)的結(jié)合，出現(xiàn)了制造系統(tǒng)，形成了現(xiàn)代制造工程學(xué)?，F(xiàn)代制造技術(shù)的特點主要表現(xiàn)在三個方面： 1）制造已經(jīng)成為一個系統(tǒng) 2）設(shè)計與工藝一體化 3）形成了制造科學(xué)

二、現(xiàn)代制造技術(shù)的內(nèi)容和發(fā)展方向

現(xiàn)代制造技術(shù)的內(nèi)容和發(fā)展方向大體上可以從5個方面來論述。1）制造系統(tǒng)的自動化、集成化和智能化 2）精密工程 3）特種加工方法

4）快速成形（零件）制造 6-1.JPG 5）傳統(tǒng)加工工藝的改造和革新

第二節(jié) 機械制造系統(tǒng)自動化與計算機輔助制造

一、機械制造系統(tǒng)自動化

（一）單一產(chǎn)品大批量生產(chǎn)的自動化產(chǎn)品單

一、批量大時，可采用專用設(shè)備、專用流水線和自動線等剛性自動化措施來實現(xiàn)，一旦產(chǎn)品變化，則不能適應(yīng)。通常采用的自動化措施有以下幾項： 1）通用機床的自動化改造。2）自動機床和半自動機床 3）組合機床

4）自動生產(chǎn)線 6-2.JPG 6-3.JPG

（二）多品種小批量生產(chǎn)的自動化 1.成組技術(shù)

在機械加工中成組技術(shù)是成組工藝和成組夾具的綜合，它是根據(jù)零件的幾何形狀、尺寸等幾何特點和工藝特點的相似性進行分組分類，編制成組工藝，設(shè)計成組夾具。2.數(shù)字控制

在制造工藝中，數(shù)字控制技術(shù)主要是用來控制機床的運動，保證工件的尺寸和形位，由于它所控制的運動是以脈沖數(shù)量來計算，每一個脈沖信號機床運動部件所移動的距離稱為脈沖當(dāng)量，故稱之為數(shù)字控制。3.適應(yīng)控制

在機械加工中，在線檢測加工狀態(tài)，并及時修正控制參數(shù)，以實現(xiàn)加工過程的優(yōu)化，獲得預(yù)定的加工目標(biāo)或效果，這種控制稱為適應(yīng)控制。

4.柔性制造系統(tǒng) 它是當(dāng)前應(yīng)用的最廣泛的制造系統(tǒng)，一般是指可變的，自動化程度較高的制造系統(tǒng)。5.計算機集成制造系統(tǒng)

又稱之為計算機綜合制造系統(tǒng)，一般它是以計算機輔助設(shè)計為核心的產(chǎn)品建模信息系統(tǒng)。

二、柔性制造系統(tǒng)

（一）、柔性制造系統(tǒng)的特點和適應(yīng)范圍 有以下突出特點：

1）具有高度的柔性，能實現(xiàn)多種工藝要求不同的同“族”零件加工，實現(xiàn)自動更換工件、夾具、刀具及裝夾，有很強的系統(tǒng)軟件功能。

2）具有高度的自動化程度、穩(wěn)定性和可靠性，能實現(xiàn)長時間的無人自動連續(xù)工作。3）提高設(shè)備利用率，減少調(diào)整、準(zhǔn)備終結(jié)等輔助時間。4）具有高生產(chǎn)率。

5）降低直接勞動費用，增加經(jīng)濟收益。6-4,6-5.jpg

（二）柔性制造系統(tǒng)的類型（1）柔性制造單元 6-6.JPG（2）柔性制造系統(tǒng) 6-7.JPG（3）柔性制造生產(chǎn)線

（三）柔性制造系統(tǒng)的組成和機構(gòu) 6-8.JPG 6-9.JPG 6-10.JPG 柔性制造系統(tǒng)由物質(zhì)系統(tǒng)、能量系統(tǒng)和信息系統(tǒng)三部分組成。柔性制造系統(tǒng)的主要加工設(shè)備是加工中心和數(shù)控機床。

三、計算機集成制造系統(tǒng)

（一）計算機集成制造系統(tǒng)概念

計算機集成制造系統(tǒng)是在自動化技術(shù)、信息技術(shù)和制造技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過計算機及其軟件，將制造工廠全部生產(chǎn)活動所需的各種分散的自動化系統(tǒng)有機地集成起來，是適合于多品種、中小批量生產(chǎn)的總體高效益、高柔性的智能制造系統(tǒng)。

（二）計算機集成制造系統(tǒng)的構(gòu)成 1.功能構(gòu)成 6-11.JPG 1）設(shè)計功能 2）加工制造功能 3）生產(chǎn)經(jīng)營管理功能 2.結(jié)構(gòu)構(gòu)成

3.學(xué)科構(gòu)成 6-12.JPG 6-13.JPG

（三）計算機輔助設(shè)計/計算機輔助工藝過程設(shè)計/計算機輔助制造之間的集成 1.計算機輔助設(shè)計/計算機輔助工藝過程設(shè)計/計算機輔助制造三者之間的集成關(guān)系

在計算機集成制造系統(tǒng)中，計算機輔助設(shè)計是計算機輔助工藝過程設(shè)計的輸入，其注意力主要是在機械零件的設(shè)計上，因此涉及機械零件的繪圖及幾何造型。6-15.JPG 2.集成制造環(huán)境下的計算機輔助工藝過程設(shè)計 6-16.JPG 3.集成制造環(huán)境下的計算機輔助制造 6-17.JPG

四、計算機輔助制造

（一）計算機輔助制造的概念

計算機輔助制造是通過計算機分級結(jié)構(gòu)控制和管理過程的多方面工作，它的目標(biāo)在于開發(fā)一個集成的信息網(wǎng)絡(luò)來監(jiān)測一個廣闊的相互關(guān)聯(lián)的制造作業(yè)范圍，并根據(jù)一個總體的管理策略控制每項作業(yè)。

（二）計算機輔助制造系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 6-18.JPG

第三節(jié) 精密加工和超精密加工技術(shù)

一、精密和超精密加工的概念

（一）精密和超精密加工的范疇

（二）精密和超精密加工的特點 1.“蛻化”和“進化”加工原則

一般加工時，“工作母機”（機床）的精度總是要比被加工零件的精度高，這一規(guī)律稱之為“蛻化”原則，或稱“母性”原則。2.微量切除（極薄切除）

超精密加工時，吃刀量極小，是微量切除和超微量切除，因此對刀具刃磨、砂輪修整和機床均有很高要求。3.形成了綜合制造工業(yè)系統(tǒng)

精密加工和超精密加工是一門綜合性高技術(shù)，要達到高精度和高表面質(zhì)量，要考慮加工方法的選擇、加工工具及其材料的選擇、被加工材料的結(jié)構(gòu)及質(zhì)量、加工設(shè)備的結(jié)構(gòu)及技術(shù)性能、測試手段和測試設(shè)備的精度、恒溫凈化防振的工作環(huán)境、工件的定位與夾緊方式和人的技藝等諸多因素，因此精密和超精密加工是一個系統(tǒng)工程，不僅復(fù)雜，而且難度很大。4.與自動化聯(lián)系十分緊密

5.特種加工方法和復(fù)合加工方法的出現(xiàn) 6.加工檢測一體化

二、精密和超精密加工方法 6-19.JPG

（一）金剛石刀具超精密切削 1.金剛石刀具超精密切削機理

由于金剛石刀具超精密切削是極薄切削，故其機理與一般切削有較大的差別。2.影響金剛石刀具超精密切削的因素 6-20.JPG

（二）精密磨削

精密磨削是指加工精度為1~0.1um、表面粗糙度達到Ra0.2~0.025um的磨削方法，它又稱低粗糙度磨削。1.精密磨削機理

1）微刃的微切削作用，磨粒的微刃性和等高性。6-21.JPG 2）微刃的等高切削作用。3）微刃的滑擠、摩擦、拋光作用。2.精密磨削砂輪及其修整

精密磨削砂輪的修整方法有單粒金剛石修整、金剛石粉末燒結(jié)型修整器修整和金剛石超聲波修整等。6-22.JPG 6-23.JPG 3.精密磨床結(jié)構(gòu)

（三）超硬磨料砂輪精密和超精密磨削 1.超硬磨料砂輪磨削特點

1）可用來加工各種高硬度、高脆性金屬和非金屬難加工材料。

2）磨削能力強，耐磨性好，耐用度高，易于控制加工尺寸及實現(xiàn)加工自動化。4）磨削效率高 5）加工綜合成本低

2.超硬磨料砂輪修整 6-24.JPG

（四）精密和超精密砂帶磨削 1.砂帶磨削方式

可分為閉式和開式兩大類。

砂帶振動磨削是通過接觸論帶動砂帶作沿接觸輪軸向振動，可降低表面粗糙度值和提高效率。6-25.JPG 2.砂帶磨削特點及其應(yīng)用范圍

（五）新型研磨拋光方法 1.磁性研磨

工件放在兩磁極之間，工件和極間放入含鐵的剛玉等磁性磨料，在直流磁場的作用下，磁性磨料沿磁力線方向整齊排列，如同刷子一般對被加工表面施加壓力，并保持加工間隙。2.軟質(zhì)磨粒拋光

軟質(zhì)磨粒拋光的特點是可以用較軟的磨粒，甚至比工件材料還要軟的磨粒來拋光。6-27.JPG

三、微細加工技術(shù)

（一）微細加工概念及其特點

微細加工技術(shù)是指制造微小尺寸零件加工的生產(chǎn)加工技術(shù)。

（二）微細加工方法

微細加工方法和精密加工方法一樣，也可分為切削加工、磨料加工、特種加工和復(fù)合加工，大多數(shù)方法是共同的。6-28.JPG

第四節(jié) 特種加工技術(shù)

一、特種加工的概念

（一）特種加工的領(lǐng)域

特種加工是指非傳統(tǒng)性加工，是相對于常規(guī)加工而言的。

（二）特種加工方法的種類 1）力學(xué)加工 2）電物理加工 3）電化學(xué)加工 4）激光加工 5）化學(xué)加工 6）復(fù)合加工

（三）特種加工的特點及應(yīng)用范圍

二、特種加工方法

（一）電火花加工 １.電火花加工原理

電火花加工是利用工具電極與工件電極之間脈沖性的火花放電，產(chǎn)生瞬時高溫將金屬蝕除，又稱為放電加工、電蝕加工、電脈沖加工。6-29.JPG ２.電火花加工的基本工藝 １）極性效應(yīng)

單位時間蝕除工件金屬材料的體積或重量，稱之為蝕除量或蝕除速度，由于正負極性的接法不同而蝕除量不一樣，稱之為極性效應(yīng)。２）工作液 ３）電極材料

必須是導(dǎo)電材料，要求在加工過程中損耗小，穩(wěn)定，機械加工性好。３.電火花加工的類型 １）電火花成形加工

２）電火花線切割加工 6-30.JPG 6-31.JPG ４.電火花加工的特點 電火花加工可加工任何導(dǎo)電材料，不論其硬度、脆性、熔點如何。５.電火花加工的應(yīng)用范圍

（二）電解加工 １.電解加工基本原理

電解加工是在工具和工件之間接上直流電源，工件接陽極，工具接陰極。6-32.JPG ２.電解加工的特點

３.電解加工方法及其應(yīng)用 6-33.JPG

（三）超聲波加工

超聲波加工是利用工具作超聲振動，通過工件與工具之間的磨料懸浮液而進行加工。１.超聲波加工的基本原理 6-34.JPG ２.超聲波加工設(shè)備

主要由超聲波發(fā)生器、超聲頻振動系統(tǒng)、磨料懸浮液系統(tǒng)和基本體組成。３.超聲波加工特點 ４.超聲波加工方法的應(yīng)用

（四）電子束加工

１.電子束加工原理 6-35.JPG ２.電子束加工裝置

主要由電子槍系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和電源系統(tǒng)等組成。３.電子束加工的應(yīng)用范圍

（五）離子束加工 １.離子束濺射加工原理

離子束加工與電子束加工不同，離子束加工時，離子質(zhì)量比電子質(zhì)量大千倍甚至萬倍，但速度較低，因此主要通過力效應(yīng)進行加工。6-36.JPG ２.離子束加工裝置

由離子源系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和電源組成。6-37.jpg ３.離子束加工的應(yīng)用范圍

（六）激光加工 １.激光加工機理

激光是一種通過受激輻射而得到放大的光。２.激光加工設(shè)備

主要有激光器、電源、光學(xué)系統(tǒng)和機械系統(tǒng)等。6-38.JPG ３.激光加工特點和應(yīng)用范圍 《機械制造工藝學(xué)》 多媒體課程建設(shè)項目組 2003年1月16日

第三篇：機械制造工藝及夾具課程設(shè)計

目 錄

設(shè)計任務(wù)書???????????????????(1)

一、零件的分析???????????????(2)1.1 零件的作用 1.2 零件的工藝分析

二、工藝規(guī)程設(shè)計??????????????(4)2.1 定位基準(zhǔn)的選擇 2.2 重點工序的說明 2.3 制訂工藝路線 2.4 機械加工余量的確定 2.5 確定切削用量及基本工時

三、夾具設(shè)計????????????????(14)3.1 問題的提出 3.2 夾具設(shè)計

四、參考文獻????????????????(17)

五 心得體會?????????????????（18）

機械制造工藝及夾具課程設(shè)計任務(wù)書

設(shè)計題目： “CA6140車床撥叉零件”機械加工工藝規(guī)程及夾具

生產(chǎn)綱領(lǐng):年產(chǎn)量為5000件

設(shè)計內(nèi)容：1.零件圖一張

2.毛坯圖一張

3.機械加工工藝過程 工序卡片一張

4.機床夾具設(shè)計 每人一套

5．夾具零件圖一張

6.課程設(shè)計說明書一份

23456

采用高速三面刃銑刀，dw=175mm,齒數(shù)Z=16。

ns=1000?v1000?0.35==0.637r/s(38.2r/min)3.14?175π?dw按機床選取nw=31.5r/min=0.522r/s（表4—17）

π?dw?ns 故實際切削速度ν==0.29m/s

1000切削工時

l=75mm，l1=175mm，l2=3mm tm= 2）粗銑右端面

粗銑右端面的進給量、切削速度和背吃刀量與粗銑左端面的切削用量相同。

切削工時

l=45mm，l1=175mm，l2=3mm tm= 3）精銑左端面

αfl?l1?l275?175?3= =121.2s=2.02min

nw?αf?Z0.522?0.25?16l?l1?l245?175?3= =106.8s=1.78min

nw?αf?Z0.522?0.25?16=0.10mm/Z(表3-28)ν=0.30m/s（18m/min）(表3-30)采用高速三面刃銑刀，dw=175mm,齒數(shù)Z=16。

ns=1000?v1000?0.30==0.546r/s(32.76r/min)3.14?175π?dw按機床選取nw=31.5r/min=0.522r/s（表4—17）

π?dw?ns 故實際切削速度ν==0.29m/s

1000切削工時

l=75mm，l1=175mm，l2=3mm

tm=

l?l1?l275?175?3= =302.92s=5.05min

nw?αf?Z0.522?0.10?16工序Ⅱ：鉆、擴花鍵底孔 1）鉆孔? 20㎜

f=0.75mm/r·Klf=0.75×0.95=0.71㎜/s(表3—38)ν=0.35m/s（21m/min）（表3—42）s=1000?vπ?d=1000?0.35=5.57r/s(334r/min)w3.14?20按機床選取 nw=338r/min=5.63r/s 故實際切削速度 ν=π?dw?ns1000=0.35m/s 切削工時 l=80mm，l1= 10mm，l2=2mm tm=l?l1?l280?10?2n= w?f5.63?0.71=23s（0.4min）2）擴孔? 22㎜ f=1.07(表3—54)ν=0.175m/s（10.5m/min）1000?v1000?0.s=π?d=175w3.14?22=2.53r/s(151.8r/min)按機床選取 nw=136r/min=2.27r/s 故實際切削速度 ν=π?dw?ns1000=0.16m/s 切削工時 l=80mm，l1= 3mm，l2=1.5mm t1?l2m=l?ln= 80?3?1.5=35s w?f2.27?1.07（0.6min）

n

n

工序Ⅲ：倒角1.07×15?

f=0.05㎜/r(表3—17)ν=0.516m/s（參照表3—21）ns=1000?vπ?d=1000?0.516=6.3r/s(378r/min)w3.14?26 按機床選取 nw=380r/min=6.33r/s 切削工時 l=2.0mm，l1= 2.5mm，tm=l?l1n= 2.0?2.5=14s（w?f6.33?0.050.23min）

工序Ⅳ：拉花鍵孔

單面齒升 0.05㎜（表3—86）v=0.06m/s（3.6m/min）（表3—88）

切削工時（表7—21）th?l???Km=1000?v?S

z?Z式中：

h——單面余量1.5㎜（由? 22㎜—? 25㎜）； l——拉削表面長度80㎜；

?——考慮標(biāo)準(zhǔn)部分的長度系數(shù)，取1.20； K——考慮機床返回行程的系數(shù)，取1.40； V——切削速度3.6m/min； Sz——拉刀同時工作齒數(shù) Z=L/t。t——拉刀齒距，t=(1.25—1.5)L=1.3580=12㎜

? Z=L/t=80/12?6齒

? t1.5?80?1.20?1.40m=1000?3.6?0.06?6=0.15min(9s)工序Ⅴ：銑上、下表面 1）粗銑上表面的臺階面

αf=0.15mm/Z(表3-28)

ν=0.30m/s（18m/min）(表3-30)采用高速三面刃銑刀，dw=175mm,齒數(shù)Z=16。

n?v1000?0.30s=1000π?d=w3.14?175=0.546r/s(33r/min)按機床選取nw=30r/min=0.5r/s（表4—17）

故實際切削速度ν=π?dw?ns1000=0.27m/s 切削工時

l=80mm，l1=175mm，l2=3mm tl?l1?l2m=

n= 80?175?3w?αf?Z0.5?0.15?16=215s=3.58min 2）精銑臺階面 αf=0.07mm/Z(表3-28)ν=0.25m/s（18m/min）(表3-30)采用高速三面刃銑刀，dw=175mm,齒數(shù)Z=16。n1000?v1000?0.25s=

π?d=w3.14?175=0.455r/s(33r/min)按機床選取nw=30r/min=0.5r/s（表4—17）

故實際切削速度ν=π?dw?ns1000=0.27m/s 切削工時

l=80mm，l1=175mm，l2=3mm tl?l1?l280?175?m=

n= 3w?αf?Z0.5?0.07?16=467s=7.7min）粗銑下表面保證尺寸75㎜

本工步的切削用量與工步1）的切削用量相同

112

三 夾具設(shè)計

3.1 問題的提出

為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設(shè)計專用夾具 經(jīng)過與指導(dǎo)老師協(xié)商，決定設(shè)計銑30x80面的銑床夾具。

3.2 夾具設(shè)計

1．定位基準(zhǔn)的選擇

由零件圖可知，其設(shè)計基準(zhǔn)為花鍵孔中心線和工件的右加工表面（A）為定位基準(zhǔn)。因此選用工件以加工右端面（A）和花鍵心軸的中心線為主定位基準(zhǔn)。1．切削力和夾緊力計算

(1)刀具： 高速鋼端銑刀 φ30mm z=6 機床： x51W型立式銑床

由[3] 所列公式 得 F?CFapXFqVyufzzaeFzwFd0n

查表 9.4—8 得其中： 修正系數(shù)kv?1.0

CF?30 qF?0.83 XF?1.0

yF?0.65 uF?0.83 aP?8 z=24 wF?0

代入上式，可得 F=889.4N

因在計算切削力時，須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)。

安全系數(shù) K=K1K2K3K4 其中：K1為基本安全系數(shù)1.5 K2為加工性質(zhì)系數(shù)1.1 K3為刀具鈍化系數(shù)1.1 K4 為斷續(xù)切削系數(shù)1.1 所以 F??KF?1775.7N

2.定位誤差分析

由于30x80面尺寸的設(shè)計基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)重合，故軸向尺寸無基準(zhǔn)不重合度誤差。徑向尺寸無極限偏差、形狀和位置公差，故徑向尺寸無基準(zhǔn)不重合度誤差。即不必考慮定位誤差，只需保證夾具的花鍵心軸的制造精度和安裝精度。3．夾具設(shè)計及操作說明

如前所述,在設(shè)計夾具時,應(yīng)該注意提高勞動率.為此,在螺母夾緊時采用開口墊圈,以便裝卸,夾具體底面上的一對定位鍵可使整個夾具在機床工作臺上有正確的安裝位置,以利于銑削加工。結(jié)果，本夾具總體的感覺還比較緊湊。

夾具上裝有對刀塊裝置，可使夾具在一批零件的加工之前很好的對刀（與塞尺配合使用）；同時，夾具體底面上的一對定位鍵可使整個夾具在機床工作臺上有一正確的安裝位置，以有利于銑削加工。銑床夾具的裝配圖及夾具體零件圖分別見附圖中。

四、參考文獻

1.切削用量簡明手冊,艾興、肖詩綱主編,機械工業(yè)出版社出版，1994年 2.機械制造工藝設(shè)計簡明手冊，李益民主編，機械工業(yè)出版社出版，1994年 3.機床夾具設(shè)計軟件版V1.0，機械工業(yè)出版社，2004 4.互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)，劉品 劉麗華主編，哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社出版，2001年1月

5.機床夾具設(shè)計，哈爾濱工業(yè)大學(xué)、上海工業(yè)大學(xué)主編，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社出版，1983年

6.機床夾具設(shè)計手冊，東北重型機械學(xué)院、洛陽工學(xué)院、一汽制造廠職工大學(xué)編，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社出版，1990年

7.機械工程手冊 第8、9卷，機械工程手冊、電機工程手冊編委會，機械工業(yè)出版社出版，1982年

8.金屬機械加工工藝人員手冊，上海科學(xué)技術(shù)出版社，1981年10月 9.機械工藝裝備設(shè)計實用手冊，李慶壽主編，寧夏人民出版社出版，1991年 10.機械制造工藝學(xué)，郭宗連、秦寶榮主編，中國建材工業(yè)出版社出版，1997年

11.機床夾具設(shè)計，秦寶榮主編，中國建材工業(yè)出版社出版，1998年 12.機械制造工藝學(xué)習(xí)題集，陳榕王樹兜主編，福建科學(xué)技術(shù)出版社出版，1985年

13.機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計指導(dǎo)書，趙家齊主編，哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社出版，2002年

14.金屬切削機床夾具設(shè)計手冊 第二版，浦林祥主編，機械工業(yè)出版社出版，1995年12月

15.機械零件手冊，天津大學(xué)機械零件教研室編，人民教育出版社出版，1975年9月

五 心得體會

為期三周的工藝、夾具課程設(shè)計結(jié)束，回顧整個過程，我覺得受益匪淺。課程設(shè)計作為《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課程的重要教學(xué)環(huán)節(jié)，使理論與實際更加接近，加深了理論知識的理解，強化了生產(chǎn)實習(xí)中的感性認識。

本次課程設(shè)計主要經(jīng)過了兩個階段。第一階段是機械加工工藝規(guī)程設(shè)計，第二階段是專用夾具設(shè)計。第一階段中本人認真復(fù)習(xí)了有關(guān)書本知識學(xué)會了如何分析零件的工藝性，學(xué)會如何查有關(guān)手冊，選擇加工余量、確定毛坯類型、形狀、大小等，繪制出了毛坯圖。為了可以更深刻清楚的完成本次課程設(shè)計向老師請教了很多關(guān)于夾具方面的知識，而且自己也參閱了很多夾具設(shè)計的資料。又根據(jù)毛坯圖和零件圖構(gòu)想出兩種工藝方案，比較確定其中較為合理的工藝方案來編制工藝。其中運用了基準(zhǔn)選擇、切削用量選擇計算、時間定額等方面的知識。還結(jié)合了我們生產(chǎn)實習(xí)中所看到的實際情況選定設(shè)備，填寫了工藝文件。夾具設(shè)計階段，運用工件定位、夾緊及零件結(jié)構(gòu)設(shè)計等方面知識。

通過這次設(shè)計，我基本掌握了一個中等復(fù)雜零件的加工過程分析、工藝文件的編制、專用夾具的設(shè)計的方法和步驟等。學(xué)會查閱手冊，選擇使用工藝設(shè)備等。

總的來說，這次設(shè)計，使我在基本理論的綜合運用以及正確解決實際問題等方面得到了一次較好的訓(xùn)練。提高了我獨力思考問題、解決問題創(chuàng)新設(shè)計的能力，為以后的設(shè)計工作打下了較好的基礎(chǔ)。

由于自己能力有限，設(shè)計中還有很多不足之處，懇請老師、同學(xué)批評指正。

第四篇：機械制造基礎(chǔ)課程設(shè)計_夾具設(shè)計_工藝設(shè)計

機械制造基礎(chǔ)夾具課程設(shè)計

設(shè)計題目：制訂軸承端蓋工藝及直徑為

10mm孔夾具設(shè)計

班

級：

學(xué)

生：

指導(dǎo)教師：

目 錄

設(shè)計任務(wù)書

一、零件的分析???????????????

二、工藝規(guī)程設(shè)計??????????????

（一）、確定毛坯的制造形式????????

（二）、基面的選擇????????????

（三）、制訂工藝路線???????????

（四）、機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺 才的確定?????????????????

（五）、確定切削用量及基本工時??????

三、夾具設(shè)計????????????????

四、參考文獻????????????????

野狼

①精基準(zhǔn)的選擇

1)基準(zhǔn)重合原則 2）基準(zhǔn)統(tǒng)一原則 3）自為基準(zhǔn)原則 4)互為基準(zhǔn)原則 5)便于裝夾原則基準(zhǔn)選擇

粗基準(zhǔn)的選擇：以未加工外圓表面作為粗基準(zhǔn)。

對于精基準(zhǔn)而言，根據(jù)基準(zhǔn)重合原則，選?16mm用設(shè)計基準(zhǔn)作為精基準(zhǔn)。

（三）制訂工藝路線

制訂工藝路線的出發(fā)點，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀，尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)為中批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能性機床配以專用夾具來提高生產(chǎn)效率。除此以外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟效率，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。

1.工藝路線方案一

工序Ⅰ

鑄造成型。

工序Ⅱ

時效處理。

工序Ⅲ

車?90mm，?52mm外圓。

工序Ⅳ

鉆孔?32mm，?16mm，擴孔?32mm，?16mm，鉸孔?32mm，?16mm。

工序Ⅴ

粗車，半精車，精車?56mm外圓及端面。工序Ⅵ

鉆?11mm沉頭孔，?7mm螺紋孔，M5螺紋底孔。工序Ⅶ

鉆油孔?10mm。工序Ⅷ

鉆孔?11mm。工序Ⅸ

攻絲M5。工序Ⅹ

攻絲M12。工序ⅩⅠ 清洗檢查。

2.工藝路線方案二

工序Ⅰ

鑄造成型。

工序Ⅱ

時效處理。

野狼

3．鉆孔?16㎜，擴孔?16㎜，鉸孔?16㎜ 根據(jù)“手冊”表1—49，擴孔?16㎜ 2Z=1.6㎜ 鉸孔?16㎜ Z=0.4㎜ 毛坯制造尺寸及技術(shù)要求見毛坯圖。

圖1 毛坯圖

（五）確定切削用量及基本工時

1）工序Ⅲ

車?90mm，車?52mm及端面。機床：C6140車床 刀具：YT15硬質(zhì)合金車刀 確定切削用量及加工工時：

確定加工余量為2mm，查《切削用量簡明手冊》，加工切削深度 ap?2mm 由表4 f?0.5~0.6mm/r，根據(jù)［3］表1 當(dāng)用YT15硬質(zhì)合金車刀加工鑄鐵

野狼

n?1000v?D?5.03r/s

由機床 nc?5.03r/s?320r/min vc??Dnc1000?3.14?56?5.031000?0.884m/s

tm?Lnf?2?55.03?0.56?60?0.04min

車端面 tm2?L/nf?0.34min 3）工序Ⅴ

鉆孔?32mm至?31mm，?16mm孔至?15mm 機床：Z535 刀具：高速鋼麻花鉆 確定切削用量及工削工時

f=0.75mm/r·Kl=0.75×0.95=0.71㎜/s(表3—38)

f ν=0.35m/s

（21m/min）

（表3—42）

ns=1000?vπ?dw=

1000?0.353.14?32=3.48r/s(334r/min)

按機床選取

nw=338r/min=5.63r/s

故實際切削速度

ν=

π?dw?ns1000=0.35m/s

切削工時

l=80mm，l1= 10mm，l2=2mm

tm=l?l1?l2nw?f=

12?10?25.63?0.71=6s=0.1min

鉆?16mm孔至?15mm 機床：Z535 刀具：高速鋼麻花鉆 確定切削用量及工削工時

f=0.75mm/r·Kl=0.75×0.95=0.71㎜/s(表3—38)

f

野狼

半精車端面 tm2?L/nf?0.34min 精車tm?Lnf?2?55.03?0.56?60?0.04min

精車端面 tm2?L/nf?0.34min

4）工序Ⅵ

粗鏜?32mm至?31mm 機床：臥式鏜床T618

刀具：硬質(zhì)合金鏜刀，鏜刀材料：YT5 切削深度ap：ap?0.5mm

進給量f：根據(jù)參考文獻[3]表2.4-66，刀桿伸出長度取200mm，切削深度為aF=0.5mm。因此確定進給量f?0.15mm/r

切削速度V：參照參考文獻[3]表2.4-9，取V?3.18m/s?190.8m/min 機床主軸轉(zhuǎn)速n：

n?1000V?d0?1000?190.83.14?59?1029.9r/min，取n?1000r/min

143.5910??1060???093./ms

實際切削速度v，：v??dn10工作臺每分鐘進給量fm：fm?fn?0.15?1000?150mm/min 被切削層長度l：l?52.5mm 刀具切入長度l1：l1?aptgkr?(2~3)?0.5tg30??2?2.87mm

刀具切出長度l2：l2?3~5mm

取l2?4mm 行程次數(shù)i：i?1

機動時間tj1：tj1?l?l1?l2fm?10?2.87?4150?0.112min

6）工序Ⅶ

擴,鉸?16mm孔

擴孔? 16㎜ 機床：Z535立式鉆床 刀個：高速鋼擴孔鉆 切削用量及工時：

野狼

進給量f：根據(jù)參考文獻[3]表2.4-66，刀桿伸出長度取200mm，切削深度為aF=0.5mm。因此確定進給量f?0.15mm/r

切削速度V：參照參考文獻[3]表2.4-9，取V?3.18m/s?190.8m/min 機床主軸轉(zhuǎn)速n：

n?1000V?d0?1000?190.83.14?59?1029.9r/min，取n?1000r/min

?dn10143.5910??1060???093./ms

實際切削速度v，：v?工作臺每分鐘進給量fm：fm?fn?0.15?1000?150mm/min 被切削層長度l：l?52.5mm 刀具切入長度l1：l1?aptgkr?(2~3)?0.5tg30??2?2.87mm

刀具切出長度l2：l2?3~5mm

取l2?4mm 行程次數(shù)i：i?1 機動時間tj1：tj1? 精鏜Φ32 實際切削速度v，：v??dn10143.5910??1060???093./ms

l?l1?l2fm?10?2.87?4150?0.112min

工作臺每分鐘進給量fm：fm?fn?0.15?1000?150mm/min 被切削層長度l：l?52.5mm 刀具切入長度l1：l1?aptgkr?(2~3)?0.5tg30??2?2.87mm

刀具切出長度l2：l2?3~5mm

取l2?4mm 行程次數(shù)i：i?1

機動時間tj1：tj1?l?l1?l2fm?10?2.87?4150?0.112min

8）工序Ⅸ

鉆?11mm沉頭孔，?7mm螺紋孔，M5螺紋底孔, 攻絲M5。

機床：Z535立式鉆床

鉆沉孔

野狼

1工序X 鉆M5底孔φ4,攻絲M5 機床：Z535鉆床 刀具：高速鋼麻花鉆

由《機械加工工藝實用手冊》表15-41

f=0.30mm/r

由《機械加工工藝實用手冊》表10.4-9 v=0.161m/s ns?1000v?dw=9.86r/s=12.8r/min 按機床選取：

n??710r/min?11.83r/s

? v實際??d?n?1000?3.14?5.2?11.831000?0.193m/s

對于孔1：l?l11?l12?12?2?10?24mm 記算工時 ：

tm1?l11?l12?ln?f?2511.83?0.30?7.04s?0.117min

攻絲M5

a/加工條件：機床：Z535立時鉆床..刀具：機用絲錐

其中d=5mm，.b/計算切削用量：ap=1.3mm 由《機械加工工藝手冊》表15-53，表15-37可知：

.f=1mm/r

v=0.12m/s

.確定主軸轉(zhuǎn)速：

n=

1000v?d0=286r/min

.按機床選?。?/p>

nw?272r/min

野狼

按機床選取

nw=720r/min=12r/s

故實際切削速度

ν=

π?dw?ns1000=0.38m/s

切削工時

l=32mm，l1= 10mm，l2=2mm tm=l?l1?l2nw?f=

32?2?1012?0.71=52s=0.868min 攻絲M12 由《機械加工工藝實用手冊》表16.2-4

v?cvd0Tm?vy0p?kv?64.8?103000..91..20..5?1?1?6m/s

ns?1000v?dw=

1000?4.53.14?10=143r/min

tm22?l?l111(?)pnn

1計算得t=0.38min

四、專用夾具設(shè)計

為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設(shè)計專用夾具。本課題選擇工序Ⅹ 加工M5螺紋底孔, 攻絲M5專用夾具。

（二）提出問題

利用本夾具主要用來鉆M5螺紋底孔?4㎜。在加工本工序前，其他重要表面都已加工，因此，在本道工序加工時，主要考慮如何保證中心對齊，如何降低勞動強度、提高勞動生產(chǎn)率，而精度則不是主要問題。

野狼

5K4為斷續(xù)切削系數(shù)1.2。

所以 F'?KF?1.5?1.1?1.1?1.1?1895?3783（N）所需的實際夾緊力為3783N是不算很大，為了使得整個夾具結(jié)構(gòu)緊湊，決定選用雙螺紋壓塊夾緊機構(gòu)。

1．位誤差分析

定夾具的主要定位元件為一平面和一定位銷：

定位銷是與零件孔?16相配合的，通過定位銷削邊銷與零件孔的配合來確定加工孔的中心，最后達到完全定位。因此，定位銷與其相配合的孔的公差相同，即公差為h7。

由于?4是自由公差，因此滿足公差要求。2．夾具設(shè)計及操作的簡要說明

如前所述，在設(shè)計夾具時，應(yīng)該注意提高勞動生產(chǎn)率，避免干涉，降低勞動強度。應(yīng)使夾具結(jié)構(gòu)簡單，便于操作，降低成本。提高夾具性價比，由于切削力較小，所以一般的手動夾緊就能達到本工序的要求，并且避免復(fù)雜夾緊機構(gòu)帶來的結(jié)構(gòu)龐大，旋轉(zhuǎn)加工過程中不會干涉。

四、參考文獻

1.[1]艾興、肖詩綱.切削用量手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，1985

野狼

第五篇：機械制造基礎(chǔ)課程設(shè)計夾具設(shè)計工藝設(shè)計要點

機械制造基礎(chǔ)課程設(shè)計

設(shè)計題目：制訂軸承端蓋工藝及直徑為

10mm孔夾具設(shè)計

班

級：

學(xué)

生：

指導(dǎo)教師：

目 錄

設(shè)計任務(wù)書

一、零件的分析………………………………………

二、工藝規(guī)程設(shè)計……………………………………

（一）、確定毛坯的制造形式……………………

（二）、基面的選擇………………………………

（三）、制訂工藝路線……………………………

（四）、機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺 才的確定……………………………………………

（五）、確定切削用量及基本工時………………

三、夾具設(shè)計…………………………………………

四、參考文獻…………………………………………

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訂做 機械制造基礎(chǔ)課程設(shè)計 工藝及夾具設(shè)計

聯(lián)系QQ 834308595 ①精基準(zhǔn)的選擇

1)基準(zhǔn)重合原則 2）基準(zhǔn)統(tǒng)一原則 3）自為基準(zhǔn)原則 4)互為基準(zhǔn)原則 5)便于裝夾原則基準(zhǔn)選擇

粗基準(zhǔn)的選擇：以未加工外圓表面作為粗基準(zhǔn)。

對于精基準(zhǔn)而言，根據(jù)基準(zhǔn)重合原則，選?16mm用設(shè)計基準(zhǔn)作為精基準(zhǔn)。

（三）制訂工藝路線

制訂工藝路線的出發(fā)點，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀，尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)為中批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能性機床配以專用夾具來提高生產(chǎn)效率。除此以外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟效率，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。

1.工藝路線方案一

工序Ⅰ

鑄造成型。

工序Ⅱ

時效處理。

工序Ⅲ

車?90mm，?52mm外圓。

工序Ⅳ

鉆孔?32mm，?16mm，擴孔?32mm，?16mm，鉸孔?32mm，?16mm。

工序Ⅴ

粗車，半精車，精車?56mm外圓及端面。工序Ⅵ

鉆?11mm沉頭孔，?7mm螺紋孔，M5螺紋底孔。工序Ⅶ

鉆油孔?10mm。工序Ⅷ

鉆孔?11mm。工序Ⅸ

攻絲M5。工序Ⅹ

攻絲M12。工序ⅩⅠ 清洗檢查。

2.工藝路線方案二

工序Ⅰ

鑄造成型。

工序Ⅱ

時效處理。

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3．鉆孔?16㎜，擴孔?16㎜，鉸孔?16㎜ 根據(jù)“手冊”表1—49，擴孔?16㎜ 2Z=1.6㎜ 鉸孔?16㎜ Z=0.4㎜ 毛坯制造尺寸及技術(shù)要求見毛坯圖。

圖1 毛坯圖

（五）確定切削用量及基本工時

1）工序Ⅲ

車?90mm，車?52mm及端面。機床：C6140車床 刀具：YT15硬質(zhì)合金車刀 確定切削用量及加工工時：

確定加工余量為2mm，查《切削用量簡明手冊》，加工切削深度 ap?2mm 由表4 f?0.5~0.6mm/r，根據(jù)［3］表1 當(dāng)用YT15硬質(zhì)合金車刀加工鑄鐵時： ap?7mm vt?1.82m/s;切削修正系數(shù)：ktv?0.65 kxtv?0.92 ksv?0.8

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vc??Dnc1000?3.14?56?5.03?0.884m/s

1000 tm?L2?5??0.04min

nf5.03?0.56?60車端面 tm2?L/nf?0.34min 3）工序Ⅴ

鉆孔?32mm至?31mm，?16mm孔至?15mm 機床：Z535 刀具：高速鋼麻花鉆 確定切削用量及工削工時

f=0.75mm/r·Klf=0.75×0.95=0.71㎜/s(表3—38)ν=0.35m/s

（21m/min）

（表3—42）

ns=1000?v1000?0.35==3.48r/s(334r/min)3.14?32π?dw

按機床選取

nw=338r/min=5.63r/s

π?dw?ns

故實際切削速度

ν==0.35m/s

1000切削工時

l=80mm，l1= 10mm，l2=2mm

tm=l?l1?l212?10?2= =6s=0.1min

5.63?0.71nw?f鉆?16mm孔至?15mm 機床：Z535 刀具：高速鋼麻花鉆 確定切削用量及工削工時

f=0.75mm/r·Klf=0.75×0.95=0.71㎜/s(表3—38)ν=0.35m/s

（21m/min）

（表3—42）

ns=1000?v1000?0.35==5.2r/s(334r/min)3.14?15.4π?dw-7精車端面 tm2?L/nf?0.34min

4）工序Ⅵ

粗鏜?32mm至?31mm 機床：臥式鏜床T618

刀具：硬質(zhì)合金鏜刀，鏜刀材料：YT5 切削深度ap：ap?0.5mm

進給量f：根據(jù)參考文獻[3]表2.4-66，刀桿伸出長度取200mm，切削深度為aF=0.5mm。因此確定進給量f?0.15mm/r

切削速度V：參照參考文獻[3]表2.4-9，取V?3.18m/s?190.8m/min 機床主軸轉(zhuǎn)速n：

n?1000V1000?190.8??1029.9r/min?d03.14?59，取n?1000r/min

實際切削速度v，：v??dn143.5910?10?1060???093./ms

工作臺每分鐘進給量fm：fm?fn?0.15?1000?150mm/min 被切削層長度l：l?52.5mm 刀具切入長度l1：l1?aptgkr?(2~3)?0.5?2?2.87mm tg30?刀具切出長度l2：l2?3~5mm

取l2?4mm 行程次數(shù)i：i?1 機動時間tj1：tj1?l?l1?l210?2.87?4??0.112min fm1506）工序Ⅶ

擴,鉸?16mm孔

擴孔? 16㎜ 機床：Z535立式鉆床 刀個：高速鋼擴孔鉆 切削用量及工時： f=1.07(表3—54)ν=0.175m/s

（10.5m/min）

ns=1000?v1000?0.175==3.48r/s

3.14?16π?dw-9n?1000V1000?190.8??1029.9r/min?d03.14?59，取n?1000r/min

實際切削速度v，：v??dn143.5910?10?1060???093./ms

工作臺每分鐘進給量fm：fm?fn?0.15?1000?150mm/min 被切削層長度l：l?52.5mm 刀具切入長度l1：l1?aptgkr?(2~3)?0.5?2?2.87mm tg30?刀具切出長度l2：l2?3~5mm

取l2?4mm 行程次數(shù)i：i?1 機動時間tj1：tj1? 精鏜Φ32 實際切削速度v，：v?l?l1?l210?2.87?4??0.112min fm150?dn143.5910?10?1060???093./ms

工作臺每分鐘進給量fm：fm?fn?0.15?1000?150mm/min 被切削層長度l：l?52.5mm 刀具切入長度l1：l1?aptgkr?(2~3)?0.5?2?2.87mm tg30?刀具切出長度l2：l2?3~5mm

取l2?4mm 行程次數(shù)i：i?1 機動時間tj1：tj1?l?l1?l210?2.87?4??0.112min fm1508）工序Ⅸ

鉆?11mm沉頭孔，?7mm螺紋孔，M5螺紋底孔, 攻絲M5。

機床：Z535立式鉆床

鉆沉孔

刀具：高速鋼麻花鉆

f=0.75mm/r·Klf=0.75×0.95=0.71㎜/s(表3—38)ν=0.35m/s

（21m/min）

（表3—42）

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f=0.30mm/r

由《機械加工工藝實用手冊》表10.4-9 v=0.161m/s ns?1000v=9.86r/s=12.8r/min ?dw按機床選?。?/p>

n??710r/min?11.83r/s

? v實際??d?n?1000?3.14?5.2?11.83?0.193m/s

1000

對于孔1：l?l11?l12?12?2?10?24mm 記算工時 ：

tm1?l11?l12?l25??7.04s?0.117min

n?f11.83?0.30 攻絲M5

a/加工條件：機床：Z535立時鉆床..刀具：機用絲錐

其中d=5mm，.b/計算切削用量：ap=1.3mm 由《機械加工工藝手冊》表15-53，表15-37可知：

.f=1mm/r

v=0.12m/s

.確定主軸轉(zhuǎn)速：

n=

1000v=286r/min ?d0.按機床選取：

nw?272r/min

n???0.11m/s

實際機床選?。?v=

1000

切入，切出 l1.+l2=4mm

l=12mm

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3切削工時

l=32mm，l1= 10mm，l2=2mm tm=l?l1?l232?2?10= =52s=0.868min

12?0.71nw?f攻絲M12 由《機械加工工藝實用手冊》表16.2-4

cvd064.8?101..2v?my0?kv??1?6m/s 0..90..5300?1Tpns?1000v1000?4.5==143r/min 3.14?10?dw?v

tm22?l?l111(?)pnn

1計算得t=0.38min

四、專用夾具設(shè)計

為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設(shè)計專用夾具。本課題選擇工序Ⅹ 加工M5螺紋底孔, 攻絲M5專用夾具。

（二）提出問題

利用本夾具主要用來鉆M5螺紋底孔?4㎜。在加工本工序前，其他重要表面都已加工，因此，在本道工序加工時，主要考慮如何保證中心對齊，如何降低勞動強度、提高勞動生產(chǎn)率，而精度則不是主要問題。

（三）夾具設(shè)計 1.定位基準(zhǔn)的選擇

由零件圖可知，為了定位誤差為零，選擇零件的上下表面為主要定位基準(zhǔn)面。

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5訂做 機械制造基礎(chǔ)課程設(shè)計 工藝及夾具設(shè)計

聯(lián)系QQ 834308595 所需的實際夾緊力為3783N是不算很大，為了使得整個夾具結(jié)構(gòu)緊湊，決定選用雙螺紋壓塊夾緊機構(gòu)。

1．位誤差分析

定夾具的主要定位元件為一平面和一定位銷：

定位銷是與零件孔?16相配合的，通過定位銷削邊銷與零件孔的配合來確定加工孔的中心，最后達到完全定位。因此，定位銷與其相配合的孔的公差相同，即公差為h7。

由于?4是自由公差，因此滿足公差要求。2．夾具設(shè)計及操作的簡要說明

如前所述，在設(shè)計夾具時，應(yīng)該注意提高勞動生產(chǎn)率，避免干涉，降低勞動強度。應(yīng)使夾具結(jié)構(gòu)簡單，便于操作，降低成本。提高夾具性價比，由于切削力較小，所以一般的手動夾緊就能達到本工序的要求，并且避免復(fù)雜夾緊機構(gòu)帶來的結(jié)構(gòu)龐大，旋轉(zhuǎn)加工過程中不會干涉。

四、參考文獻

1.[1]艾興、肖詩綱.切削用量手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，1985

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