[精选]汽车制造工艺学培训教材

汽车制造工艺学(第 3 版)主编:王宝玺 主讲:张洪信第一章汽车制造工艺过程的基本概念第二章工件的装夹和机床夹具第三章汽车零件表面的加工方法第四章汽车零件的机械加工质量第五章尺寸链原理与应用第六章机械加工工艺规程的制定第七章汽车产品设计的工艺性第八章典型零件制造工艺第一章汽车制造工艺过程的基本概念第一节汽车的生产过程和工艺过程第二节汽车零件尺寸及形状的获得方法和加工经济精度第三节汽车制造企业(公司)的生产类型及其工艺特征第一节汽车的生产过程和工艺过程科学是解决科学是解决“是什么、为什么是什么、为什么”的问题，技术解决的问题，技术解决“做什么、怎么做做什么、怎么做”的问题。的问题。制造技术是使原材料变成产品的技术的总称，是国民经济得以发展，也是制造业本身赖以生存的关键基础技术。机械制造科学是研究机械制造系统、机械制造过程和手段（方法）的科学。与机械学一起形成机械工程科学的两大分支。机械工程科学是研究机械产品（系统）性能、设计和制造的基础理论和技术的科学。古老的学科！第一节汽车的生产过程和工艺过程科学是解决科学是解决“是什么、为什么是什么、为什么”的问题，技术解决的问题，技术解决“做什么、怎么做做什么、怎么做”的问题。的问题。制造技术是使原材料变成产品的技术的总称，是国民经济得以发展，也是制造业本身赖以生存的关键基础技术。机械工程科学机械学机械制造科学机械制造系统、机械制造过程和手段（方法）的科学。研究机械结构和系统性能及其设计理论与方法的科学.第一节汽车的生产过程和工艺过程一、汽车的生产过程(基本生产过程）图1-1汽车主要生产过程方框图第一节汽车的生产过程和工艺过程图1-2轿车主要生产过程方框图第一节汽车的生产过程和工艺过程汽车的汽车的生产过程生产过程是指将原材料变成汽车产品的全过程。是指将原材料变成汽车产品的全过程。辅助辅助生产生产过程过程服务、服务、生产及生产及技术准技术准备备基本生基本生产过程产过程工艺装备工艺装备是指产品制造时所使用的刀具、夹具、量具、是指产品制造时所使用的刀具、夹具、量具、辅具、模具等各种工具的总称。辅具、模具等各种工具的总称。机械制造工艺系统是指工件、机床、刀具、夹具。机械制造工艺系统是指工件、机床、刀具、夹具。第一节汽车的生产过程和工艺过程二、汽车制造的工艺过程及其组成机械加工机械加工工艺过程工艺过程（切屑加（切屑加工、无屑工、无屑加工）加工）毛坯制毛坯制造工艺造工艺过程过程（锻造、（锻造、铸造等）铸造等）装配工装配工艺过程艺过程工艺过程工艺过程是指在生产过程中，改变是指在生产过程中，改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等，使其成为成品和半成品的过程。性质等，使其成为成品和半成品的过程。工艺学工艺学是研究是研究工艺过工艺过程和方程和方法的科法的科学学第一节汽车的生产过程和工艺过程图1-3铣削变速器第一轴两端面简图a)同时铣削大、小头两端面b)在两道工序中分别铣削大、小头两端面c)在一道工序中连续(顺序)铣削大、小头两端面二、汽车制造的工艺过程及其组成工序工序是组是组成工艺过成工艺过程的最基程的最基本单元，本单元，在一道工在一道工序中，它序中，它又分为安又分为安装、工位装、工位和工步等和工步等内容。内容。第一节汽车的生产过程和工艺过程二、汽车制造的工艺过程及其组成 工序工序是指一个或一组工人，是指一个或一组工人，在一个工作地对同一个或在一个工作地对同一个或同时对几个工件所连续完同时对几个工件所连续完成的那一部分工艺过程。成的那一部分工艺过程。工人、工作地、零件工人、工作地、零件和和连续作业连续作业是构成工序的四是构成工序的四个要素，其中任一要素的个要素，其中任一要素的变更即构成新的工序。变更即构成新的工序。图1-3铣削变速器第一轴两端面简图a)同时铣削大、小头两端面b)在两道工序中分别铣削大、小头两端面c)在一道工序中连续(顺序)铣削大、小头两端面第一节汽车的生产过程和工艺过程二、汽车制造的工艺过程及其组成安装是工件经一次装夹安装是工件经一次装夹后所完成的那一部分工后所完成的那一部分工序。序。(一道工序有时包一道工序有时包括几次安装括几次安装)第一节汽车的生产过程和工艺过程工位：为了完成一定的工序内容，一次装夹后，工件与机床夹具或设备的可动部分一起相对于刀具或设备的固定部分的位置变动后所占据的每一个位置上所完成的那一部分工艺过程。图1-4工件在回转工作台上的示意图1工件2机床夹具回转工作台3机床夹具固定底座4分度机构图图 多工位加工多工位加工1-装卸工件工位；装卸工件工位；2-预钻孔工位；预钻孔工位；3-钻孔工位；钻孔工位；4-扩孔工位；扩孔工位；5-粗铰工位；粗铰工位；6-精铰工位精铰工位第一节汽车的生产过程和工艺过程4.工步图1-5车削变速器第一轴阶梯外圆a)在五个工步分别车削五个外圆表面b)在一个复合工步车削多个外圆及端面n工步是工步是加工表面、切削刀具加工表面、切削刀具和切削用量中和切削用量中主轴转速和进给量主轴转速和进给量都不变的情况下完成都不变的情况下完成的那一部分工序。变化其中的一个就是另一个工步。的那一部分工序。变化其中的一个就是另一个工步。有时为了提高生产率，把几个待加工表面用几把刀具同时加工，这也可看作有时为了提高生产率，把几个待加工表面用几把刀具同时加工，这也可看作一个工步，称为一个工步，称为复合工步复合工步。第二节汽车零件尺寸及形状的获得方法和加工经济精度一、工件尺寸的获得方法 1.试切法往往针对一批零件通过试切、测量、调整、再试切，经多次反复进行到被加工尺寸达到要求为止的方法。第二节汽车零件尺寸及形状的获得方法和加工经济精度2.静调整法图1-6静调整法获得镗孔尺寸a)镗刀调整器b)精镗活塞销孔 在加工一批工件之前，采用对刀装置或试切的方法，先调整好刀具相对于工件或机床夹具间的正确位置，并在加工中保持其不变，以保证被加工尺寸的方法。第二节汽车零件尺寸及形状的获得方法和加工经济精度4.主动及自动测量控制法利用测量装置、进给机构及控制系统保证被加工表面尺寸的方法。3.定尺寸刀具法利用刀具尺寸获得加工表面尺寸的方法。图1-7挂表式主动测量控制装置1活动触点2、3固定触点4百分表5量杆6弹簧第二节汽车零件尺寸及形状的获得方法和加工经济精度二、工件形状的获得方法1.轨迹法图1-8仿形法车削凸轮外形1凸轮(工件)2车刀3靠模凸轮4调整车刀工作角度恒定的凸轮5摆杆6横杆7溜板8滚轮9车刀刀夹依靠刀具运动轨迹来获得所需形状的方法第二节汽车零件尺寸及形状的获得方法和加工经济精度二、工件形状的获得方法2.成形刀具法 使用成形刀具获得工件形状的方法。3.包络法 在刀具与工件相对运动中，又刀具切削刃连续运动的轨迹包络成工件形状的方法（3-54、3-58图）。一类是有瞬心包络法，又称为展成法；一类是无瞬心包络法（3-88图）。第二节汽车零件尺寸及形状的获得方法和加工经济精度三、工件位置公差的保证 机床、夹具、刀具的精度及相互位置精度决定。四、加工精度和表面粗糙度 加工经济精度和表面粗糙度：某加工方法正常生产条件下能保证的公差等级和表面粗糙度（附表1-6）。第三节汽车制造企业(公司)的生产类型及其工艺特征表1-1确定生产类型的参考数据(1)大量生产每年生产的汽车零件品种少而稳定，每个产品产量很大。(2)单件生产每年生产的汽车产品品种很多或不确定，每个产品品种的产量很少或只有几台辆份。(3)成批生产每年生产的汽车产品品种较多，每一种产品产量较大，汽车产品或汽车零件呈周期性地成批投入生产。类型由产品特征和生产纲领决定，汽车产品生产纲领生产纲领指：企业在计划期内应生产的产品产量和进度计划。N=Qn(1+a%)(1+b%)备品率和废品率生产类型生产类型设备或工作量负担的工序数目设备或工作量负担的工序数目 生产节拍生产节拍/min大量生产1-25以下大批生产2-105-15中批生产10-2015-60小批生产20-4060以上第三节汽车制造企业(公司)的生产类型及其工艺特征表1-2不同生产类型的汽车零件机械加工的工艺特征不同生产类型所在生产线上，使用的机床设备、工艺装不同生产类型所在生产线上，使用的机床设备、工艺装备（刀具、量检具、机床夹具等）、机床设备在其生产备（刀具、量检具、机床夹具等）、机床设备在其生产线上的布置、零件尺寸的获得方法、零件毛坯的制造方线上的布置、零件尺寸的获得方法、零件毛坯的制造方法等各不相同，这些特征统称为法等各不相同，这些特征统称为生产类型的工艺特征生产类型的工艺特征。第二章工件的装夹和机床夹具第一节基准的概念第二节工件的装夹方法第三节专用机床夹具的组成及其分类第四节工件在机床夹具中的定位第五节定位误差的分析与计算第六节工件的夹紧和夹紧装置第七节典型的专用机床夹具第八节专用机床夹具设计的基本要求和步骤概述夹具定义：夹具定义：在机床上用以装夹工件（和引导刀具）在机床上用以装夹工件（和引导刀具）的一种装置。的一种装置。其作用是将工件定位，以使工件获得其作用是将工件定位，以使工件获得相对于机床或刀具的正确位置，并把工件可靠的夹相对于机床或刀具的正确位置，并把工件可靠的夹紧。紧。装夹：装夹：将工件在机床上或夹具中定位、夹紧的过程。将工件在机床上或夹具中定位、夹紧的过程。定位：定位：确定工件在机床或夹具中占有正确位置的过确定工件在机床或夹具中占有正确位置的过程。程。夹紧：夹紧：是指工件定位后将其固定，使其在加工过程是指工件定位后将其固定，使其在加工过程中保持定位位置不变的操作。中保持定位位置不变的操作。定义定义：用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所：用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的那些依据的那些点、线、面点、线、面。根据功用根据功用：设计基准和工艺基准。：设计基准和工艺基准。第一节基准的概念基准设计基准工艺基准工序基准定位基准测量基准装配基准第一节基准的概念一、设计基准图2-1设计基准 设计图设计图样上所样上所采用的采用的基准，基准，是标注是标注设计尺设计尺寸或位寸或位置公差置公差的的起点起点。第一节基准的概念图2-2车削工序图二、工艺基准1.工序基准 在工艺过程中所采用的基准。按在工艺过程中所采用的基准。按用途分为定位、测量、装配和工用途分为定位、测量、装配和工序基准。序基准。工序图工序图 是工序卡上用以表示加工是工序卡上用以表示加工表面加工要求及工件装夹情况的表面加工要求及工件装夹情况的简图。简图。工序基准工序基准 是在工序图上是在工序图上用来确用来确定定该工序加工表面加工后的尺定定该工序加工表面加工后的尺寸、形状、位置的基准寸、形状、位置的基准。是某工。是某工序要达到的加工尺寸（即序要达到的加工尺寸（即工序尺工序尺寸寸）的起点。）的起点。定位基准定位基准 为加工中用作定位的为加工中用作定位的基准。基准。第一节基准的概念 基准不重合将产生误差。2.定位基准定位基准 体现假想的定位基准的表面称为定位基面。用未经加工的表面作为定位基准（基面），称为粗基准；已加工过的表面作为定位基准（基面），称为精基准。第一节基准的概念图2-3测量基准与测量基面3.测量基准测量时所采用的基准。测量时所采用的基准。测量基准测量基面第一节基准的概念3.测量基准内孔内孔D D为端面跳动和外圆跳动的测量基准为端面跳动和外圆跳动的测量基准（基面）。（基面）。第一节基准的概念图2-4汽车倒挡齿轮的装配基准4.装配基准是装配时确定零件或部件在产品中的相对位置所采用的基准。是装配时确定零件或部件在产品中的相对位置所采用的基准。齿轮的内孔轴线是内孔的设计、工序、定位、测量和装配基准，遵循了齿轮的内孔轴线是内孔的设计、工序、定位、测量和装配基准，遵循了基准重合原则基准重合原则第一节基准的概念4.装配基准内孔和端面即为齿轮的装配基准。内孔和端面即为齿轮的装配基准。第二节工件的装夹方法一、找正装夹法(1)直接找正装夹以工件的实际表面作为定位的依据，用找正工具(如划针和指示表)找正工件的正确位置以实现定位，然后将工件夹紧的方法，称为直接找正装夹。(2)划线找正装夹以划线工人在工件上划出的待加工表面所在位置的线痕作为定位依据，定位时用划针找正其位置，然后将工件夹紧的装夹方法，称为划线找正装夹。实现工件的正确装夹有找正装夹法和专用机床夹具装夹法找正装夹法和专用机床夹具装夹法两种。第二节工件的装夹方法图2-5直接找正装夹指示表（百分表）第二节工件的装夹方法图2-6拨叉的划线找正装夹划线划线第二节工件的装夹方法图2-7拨叉在专用钻床夹具上的装夹1钻模板2钻套3定位销(A1)4夹具体5支承钉6钩形压板7星形手柄8定位销(A2)二、专用机床夹具专用机床夹具装夹法某种零件某一道工序上装夹用的机床夹具。n图图 尾座套筒铣键槽工序及工件加工时的正确定位尾座套筒铣键槽工序及工件加工时的正确定位尾座套筒铣键槽夹具n图图 尾座套筒铣键槽夹具尾座套筒铣键槽夹具n1-油缸；油缸；2-杠杆；杠杆；3-拉杆；拉杆；4-压板；压板；5-夹具体；夹具体；6-对刀装置；对刀装置；7-定向键；定向键；8-V形块；形块；9-限位螺钉限位螺钉第二节工件的装夹方法 为适应多品种、小批量生产的需求，可以使用组合夹具、可调整夹组合夹具、可调整夹具和成租夹具具和成租夹具等。专用机床夹具的作用主要体现：1)保证加工精度。2)提高生产率。3)减轻工人的劳动强度。4)扩大机床的工艺范围。第三节专用机床夹具的组成及其分类一、专用机床夹具的组成 定位元件；夹紧装置；对刀导向元件；连接元件定位元件；夹紧装置；对刀导向元件；连接元件；其他装置或；其他装置或元件；夹具体六大部分。元件；夹具体六大部分。定位元件，夹紧装置和夹具体是夹具的基本组成部分定位元件，夹紧装置和夹具体是夹具的基本组成部分图2-7拨叉在专用钻床夹具上的装夹1钻模板2钻套3定位销()4夹具体5支承钉6钩形压板7星形手柄8定位销()第三节专用机床夹具的组成及其分类图2-8专用机床夹具的组成及其与工件、机床、刀具间的关系第三节专用机床夹具的组成及其分类图2-9组合夹具1、3方形基础板2关节压板4、10压板5、9支承板6、8螺母7钻模板二、专用机床夹具机床夹具的分类1.专用机床夹具2.组合夹具分为通用夹具（如三爪卡盘、四爪卡分为通用夹具（如三爪卡盘、四爪卡盘等）及专用夹具。盘等）及专用夹具。用标准用标准化零件化零件拼装而拼装而成的专成的专用夹具。用夹具。第三节专用机床夹具的组成及其分类图2-10车削盘、套类零件内孔外圆的成组夹具1锥柄2定位衬套3花盘KH1钩形螺旋压板KH2定位元件KT1压板座组件3.成组夹具为每个工件组设为每个工件组设计制造的专用机计制造的专用机床夹具。当工件床夹具。当工件变换时，只需对变换时，只需对个别原件或装置个别原件或装置更换调整即可。更换调整即可。第三节专用机床夹具的组成及其分类4.4.随行夹具随行夹具用于自动生产线上可随工件同行的一种移动式专用机床夹具。第四节工件在机床夹具中的定位一、工件定位的六点定位规则（或原理）图2-11工件在空间的六点定位任何一个未受约束的物任何一个未受约束的物体，在空间都有体，在空间都有6 6个自个自由度，要确定物体在空由度，要确定物体在空间的位置，必须约束其间的位置，必须约束其6 6个自由度。个自由度。在工件适当位置上布置在工件适当位置上布置六个支承点，相应限制六个支承点，相应限制工件的六个自由度，从工件的六个自由度，从而确定工件唯一确定位而确定工件唯一确定位置的规则，称为置的规则，称为六点定六点定位准则位准则。（1 1）六个点；（）六个点；（2 2）安）安一定规律分布一定规律分布;(3);(3)始终始终接触！接触！ZYXZYX,第四节工件在机床夹具中的定位图2-12分析铣球平面应限制的自由度二、工件正确定位应限制的自由度例1：球铣B保证H。例2：圆柱铣B保证H。第四节工件在机床夹具中的定位例3在图2-14所示圆柱体上扩孔，要保证扩孔尺寸?D及内孔对外圆的同轴度公差?t的加工要求。试分析工件正确定位应限制的自由度。图2-14分析扩孔应限制的自由度第四节工件在机床夹具中的定位图2-15分析铣槽应限制的自由度例4在图2-15所示长方块上铣一通槽。第四节工件在机床夹具中的定位图2-16分析铣槽应限制的自由度例5在图2-16所示圆柱体铣一通槽。第四节工件在机床夹具中的定位例6在拨叉上钻螺纹底孔。第四节工件在机床夹具中的定位表2-1常见加工形式为保证加工要求应限制的自由度 为保证加工要求应限制的自由度称为第一类自由度，而对加工要求无关的自由度，成为第二类自由度。第四节工件在机床夹具中的定位三、机床夹具定位元件及其所限制的自由度定位元件要求：1)一定的精度。取与工件相应尺寸及位置公差的1/5-1/2。2)良好的耐磨性。3)足够的刚性。4)良好的工艺性。第四节工件在机床夹具中的定位图2-17支承钉的结构形式精基准、粗基准及摩擦力较大支撑(一)工件以平面为定位基准时常用的定位元件 支承件：基本支承、辅助支承。1.支承钉起定位作用不起限制自由度作用第四节工件在机床夹具中的定位图2-18支承板的结构形式2.支承板开斜槽易清除切屑第四节工件在机床夹具中的定位图2-19支承板定位简图止推支撑只限制一个自由度导向支撑能限制2个自由度主要支撑可限制工件的三个自由度第四节工件在机床夹具中的定位图2-20可调支承的机构及其应用3.可调支承第四节工件在机床夹具中的定位图2-21自位支承的结构形式4 自位支承实质只起一个点的支撑作用，但减少了应力。第四节工件在机床夹具中的定位图2-22辅助支承的应用示例1加工面2辅助支承5 辅助支承第四节工件在机床夹具中的定位图2-23辅助支承的典型结构1螺母2、4支承钉3弹簧5斜面顶销6锁紧螺杆7、11手柄8推杆9支承滑柱10半圆键12钢球第四节工件在机床夹具中的定位(二)工件以内孔为定位基面时常用的定位元件1.定位销图2-24固定式定位销的典型结构带有支撑环的定位销圆锥形定位销第四节工件在机床夹具中的定位图2-25刚性心轴的结构1导向部分2传动部分3定位部分2.心轴1)锥形心轴。2)过盈配合的圆柱心轴。3)间隙配合心轴。过盈配合心轴 间隙配合心轴 锥形心轴 第四节工件在机床夹具中的定位图2-26V形块的结构形式a)短V型块；b)2个短V型块的组合；c)镶有硬镶块的V型块；d)用于粗基准定位或阶梯外圆柱面定位时工作面长度减为2-5毫米(三)工件以外圆为定位基面时常采用的定位元件1.固定式V形块第四节工件在机床夹具中的定位图2-27浮动式V形块的结构只限制工件的一个自由度！只限制工件的一个自由度！2.活动式V形块第四节工件在机床夹具中的定位图2-28定位套的结构3.定位套限制2个自由度限制4个自由度限制3个自由度第四节工件在机床夹具中的定位表2-2常见定位元件限制自由度情况(四)工件以组合表面定位的定位元件第四节工件在机床夹具中的定位表2-2常见定位元件限制自由度情况第四节工件在机床夹具中的定位表2-2常见定位元件限制自由度情况第四节工件在机床夹具中的定位图2-29轴在前后顶尖上的定位1固定顶尖2活动顶尖（四）工件以组合表面定位的定位元件 “自由度坐标转化分析法自由度坐标转化分析法”进行自由度分析。进行自由度分析。前后顶尖定位（后顶尖可动）第四节工件在机床夹具中的定位图2-30曲轴在定位元件上的定位1、2固定式短V形块3浮动V形块4支承钉V型块与支承钉组合限制单缸内燃机曲轴的自由度第四节工件在机床夹具中的定位V型块与支承板（环）组合限制连杆的自由度图2-31 连杆在组合定位元件的定位1-短V型块；2-支撑环；3-移动式V型块；4-螺杆第四节工件在机床夹具中的定位图2-33变速箱体的组合定位1支承板2支承钉3短定位销4菱形销5支承环例11 变速器箱体，底面P和孔D已加工，本工序要保证尺寸A和B。试分析应限制的第一类自由度？采用b)图定位元件组合能限定的自由度？如何修正？第一类自第一类自由度未被由度未被限制主的限制主的现象称为现象称为欠定位欠定位；同一自由同一自由度被不同度被不同定位元件定位元件重复限制重复限制的定位称的定位称为过定位、为过定位、超定位或超定位或重复定位。重复定位。第四节工件在机床夹具中的定位图2-33变速箱体的组合定位1支承板2支承钉3短定位销4菱形销5支承环应限制的第一类自由度：、YZXAYXZB:第四节工件在机床夹具中的定位图2-33变速箱体的组合定位1支承板2支承钉3短定位销4菱形销5支承环采用b)图定位元件组合能限定的自由度？如何修正？采用c)图修正会产生什么问题？采用采用b)图绕图绕Z轴转动未限定，沿轴转动未限定，沿Z轴平动被重复限制，出现欠定位和过定位现象；轴平动被重复限制，出现欠定位和过定位现象；采用采用c)图修正仍然过定位！采用图修正仍然过定位！采用d)图可有效定位。图可有效定位。第一类自第一类自由度未被由度未被限制主的限制主的现象称为现象称为欠定位欠定位；同一自由同一自由度被不同度被不同定位元件定位元件重复限制重复限制的定位称的定位称为过定位、为过定位、超定位或超定位或重复定位。重复定位。第四节工件在机床夹具中的定位图2-33变速箱体的组合定位1支承板2支承钉3短定位销4菱形销5支承环过定位的后果：过定位的后果：X为定位销与基准孔的最小配合间隙。当Hx-HgX/2时，工件底面脱离支撑板 当 Hx-HgXmin/2时，销与孔发生干涉，套不进去。工件经常采用一面两孔作为定位基准面，相应的定位元件工件经常采用一面两孔作为定位基准面，相应的定位元件为一面两销为一面两销v升降台铣升降台铣床床v刀具主运刀具主运动动v工作台垂工作台垂直进给、直进给、横向和纵横向和纵向进给。向进给。v升降台铣升降台铣床床v主轴主轴2垂垂直布置，直布置，可调整成可调整成某一角度，某一角度，可调整伸可调整伸长度。长度。第五节定位误差的分析与计算一、定位误差定位误差的定义及产生的原因图2-35铣槽加工示意图1工件2心轴3铣刀由于定位不准确，工序基准偏离理想位置，导致工序由于定位不准确，工序基准偏离理想位置，导致工序尺寸的变化（加工误差），即尺寸的变化（加工误差），即工序基准沿工序尺寸方工序基准沿工序尺寸方向的最大位移量向的最大位移量，d第五节定位误差的分析与计算图2-36定位误差分析基准不重合误差基准不重合误差dj,b-定位基准与工序基准不重合定位基准与工序基准不重合假定销与孔尺寸一致。工序基准假定销与孔尺寸一致。工序基准下母线与定位基准轴线不重合，下母线与定位基准轴线不重合，之间尺寸的变化量为之间尺寸的变化量为Tdg/2，导，导致工序尺寸产生相同误差。致工序尺寸产生相同误差。由定位基准与工序基准不重合由定位基准与工序基准不重合引起的加工误差，称为引起的加工误差，称为基准不基准不重合误差重合误差dj,b(A)（定位误差的（定位误差的一部分）一部分）如图如图2-36 a）过盈配合，）过盈配合，d(C)=0;d(A)=Tdg/2。前提是假定定位基准不移前提是假定定位基准不移动！动！第五节定位误差的分析与计算图2-36定位误差分析基准位移误差基准位移误差dj,y-工序基准产生位移工序基准产生位移实际孔和轴有设计的最小配合间实际孔和轴有设计的最小配合间隙隙X，加以各自的尺寸公差，加以各自的尺寸公差Tdg和和TdX，该因素会使定位基准沿工序，该因素会使定位基准沿工序尺寸方向产生最大位移量（导致尺寸方向产生最大位移量（导致工序基准沿工序尺寸方向产生相同工序基准沿工序尺寸方向产生相同的位移量）为的位移量）为 dj,y(A)=(X+Tdg+TdX)/2由定位基准在工序尺寸方向上产生由定位基准在工序尺寸方向上产生位置变化引起的加工误差，称为位置变化引起的加工误差，称为基基准位移误差准位移误差dj,y（定位误差的（定位误差的一部分）一部分）)(,)(,)(AbjdAyjdAd前提是假定定位基准与工序前提是假定定位基准与工序基准重合！基准重合！第五节定位误差的分析与计算图2-37定位基准间位置误差引起基准位移误差二、定位误差的分析与计算二、定位误差的分析与计算1.工件以平面定位时的定位误差 B的误差就是垂直度误差！的误差就是垂直度误差！存在基准位移误差H1d(B)=d j,y(B)=2max(h,H1-h)tan第五节定位误差的分析与计算 B的工序基准和定位基准都是右端面定位处的母线！的工序基准和定位基准都是右端面定位处的母线！基准位移误差，即定位误差基准位移误差，即定位误差d应该是上下应该是上下2条红线较长者！条红线较长者！第五节定位误差的分析与计算2.工件以内孔定位时的定位误差(1)心轴(或定位销)水平放置如图2-38a所示在工件上钻孔?D，工序尺寸为ATA/2。图2-38心轴(定位销)水平放置时的定位误差不存在基准位移不重合误差基准位移误差：d(A）=dj,y(A）=(X+TDg+Td)/2第五节定位误差的分析与计算图2-39心轴(定位销)垂直放置时的定位误差(2)心轴(定位销)垂直放置基准位移误差：d(A）=dj,y(A）=X+TDg+Td第五节定位误差的分析与计算3.工件以外圆定位时的定位误差图2-40外圆在V形块上定位时的定位误差 (三种尺寸标注形式）h1和对称度不存在基准不重合误差,h1有基准位移误差h2存在基准不重合误差和（定位）基准位移误差h2存在基准不重合误差和（定位）基准位移误差定位误差即为工序基准在工序尺寸方向的最大定位误差即为工序基准在工序尺寸方向的最大变动量！变动量！第五节定位误差的分析与计算3.工件以外圆定位时的定位误差h1和对称度不存在基准不重合误差,h1有基准位移误差yjdgdggghdTTddCOCOOO,2121)1(2sin22sin22sin22sin第五节定位误差的分析与计算3.工件以外圆定位时的定位误差h2存在基准不重合误差和（定位）基准位移误差。另一种求法：假定定位基准固定，外圆由最小到最大，工序基准向下移动，工序尺寸增大量为基准不重合误差；实际定位基准向上移动，使工序尺寸减小量为基准位移误差bjyjdggdggdghdTdTdTBOBOOOBB,11222121)2()12sin1(2222sin2定位误差即为工序基准在工序尺寸方向的最大定位误差即为工序基准在工序尺寸方向的最大变动量！变动量！第五节定位误差的分析与计算3.工件以外圆定位时的定位误差h2存在基准不重合误差和（定位）基准位移误差bjyjdgdgggdghdTTddTAOAOOOAA,22112121)3()12sin1(2222sin2第五节定位误差的分析与计算3.工件以外圆定位时的定位误差图2-40外圆在V形块上定位时的定位误差V型块角度大好，太大不稳定，一般取90、120、150度，另外对中性好)3()1()2(hdhdhd第五节定位误差的分析与计算图2-41一面两孔组合定位时的定位误差分析4.工件以组合表面定位时的定位误差 采用1面2孔定位，加工M1、M2，保证A、B、E、F。要求：采用1面2孔定位，加工M1、M2，保证A、B、E、F。分析：定位基准为定位基准为I孔中心、孔孔中心、孔中心连线；中心连线；无基准不重合误差，只有基准位移误差！销中心距第五节定位误差的分析与计算图2-41一面两孔组合定位时的定位误差分析4.工件以组合表面定位时的定位误差位移误差有2个方向：工序尺寸工序尺寸AE的方向（纵向或的方向（纵向或X轴向），中轴向），中心连线转动的基准位移。心连线转动的基准位移。纵向定位误差：纵向定位误差：111max1),(,),(XTTXdDEAyjEAd第五节定位误差的分析与计算4.工件以组合表面定位时的定位误差转动的基准位移误差：转动的基准位移误差：四个极限位置如图所示，使B、F变化最大的2个位置一目了然！由转角误差将直接导致直线工序尺寸的误差。第五节定位误差的分析与计算4.工件以组合表面定位时的定位误差转动的基准位移误差：tan2tan2111max1)(AXTTAXQSdDBdLXTTXTTLXXdDdD22tan222111max2max1对工序尺寸B：第五节定位误差的分析与计算4.工件以组合表面定位时的定位误差转动的基准位移误差：tan2tan2111max1)(EXTTEXGHdDFdLXTTXTTLXXdDdD2)(2tan111222max1max2对工序尺寸F：第五节定位误差的分析与计算表2-3常见定位方式的定位误差第五节定位误差的分析与计算表2-3常见定位方式的定位误差第五节定位误差的分析与计算表2-3常见定位方式的定位误差第五节定位误差的分析与计算表2-3常见定位方式的定位误差第五节定位误差的分析与计算4)机械加工过程中其他原因，如机床、刀具本身的制造误差，加工过程中的弹性变形及热变形等引起的加工误差c。三、加工误差不等式1)工件在机床夹具中定位时所产生的定位误差d。2)机床夹具的对刀和导向元件对定位元件间的误差，以及机床夹具定位元件对夹具安装基面间的位置误差引起的对刀误差d，d。3)机床夹具安装在机床上不准确而引起的安装误差a。Tcaddd,共1/31/31/3第六节工件的夹紧和夹紧装置一、夹紧装置的组成和夹紧的基本要求1.夹紧装置的组成(1)力源装置力源装置是指产生夹紧力的动力装置，如图2-42中的气缸。图2-42夹紧装置的组成1气缸2斜楔3滚子4压板定位后将工件压紧夹牢的装置第六节工件的夹紧和夹紧装置(2)夹紧元件夹紧元件是指直接用于夹紧工件的元件，如图中的压板4。(3)中间传力机构将原动力以一定的大小和方向传递给夹紧元件的机构，称为中间传力机构，如图2-42中由斜楔2、滚子3等组成的斜楔铰链传力机构。2.对夹紧的基本要求1)夹紧时不破坏工件在定位时所处的正确位置。2)夹紧力大小要适当，应保证工件在机械加工中位置稳定不变，不允许产生振动、变形和表面损伤。3)夹紧机构的复杂程度、工作效率与生产类型相适应，尽量做到结构简单，操作安全省力和方便，便于制造和维修。4)具有良好的自锁性能。第六节工件的夹紧和夹紧装置二、夹紧力的确定1.夹紧力作用点的选择原则1)夹紧力的作用点应正对定位元件或作用在定位元件所形成的支承面内。图2-43夹紧力作用点的选择2)夹紧力的作用点应位于工件刚性较强的部位上，第六节工件的夹紧和夹紧装置这对刚性较差的工件尤为重要。图2-44夹紧力作用于工件刚性强的部位3)夹紧力的作用点应尽量靠近加工表面，以减小切削力对夹紧点的力矩，防止或减少工件加工时的振动。第六节工件的夹紧和夹紧装置1)夹紧力的方向应垂直于主要定位基面，以保证加工精度。图2-45夹紧力作用点尽可能靠近加工面第六节工件的夹紧和夹紧装置第六节工件的夹紧和夹紧装置2)夹紧力方向应与工件刚度最大的方向一致，以减小工件的夹紧变形。图2-47夹紧力方向与工件刚性关系第六节工件的夹紧和夹紧装置图2-48夹紧力与切削力方向的关系3)夹紧力方向应尽量与切削力、重力等力的方向一致，以减小夹紧力。第六节工件的夹紧和夹紧装置三、常用的典型夹紧机构图2-49单螺旋夹紧机构1手柄2中间螺母3螺杆4活动压块1.螺旋夹紧机构(1)单螺旋夹紧机构图2-49a所示为一最简单的螺旋夹紧机构，可以将螺旋看成是绕在圆柱体表面上的斜面，将其展开就相当于一个斜楔。第六节工件的夹紧和夹紧装置图2-50螺旋压板夹紧机构1螺母2球面垫圈3锥面垫圈4压板(2)螺旋压板夹紧机构如图2-50所示的螺旋压板夹紧机构中，拧紧螺母1通过压板4压紧工件。第六节工件的夹紧和夹紧装置图2-51气动滚子斜楔夹紧机构1活塞杆2斜楔3滚子4滑柱5双头支承6压板2.斜楔夹紧机构第六节工件的夹紧和夹紧装置3.定心夹紧机构图2-52几何形状对称工件的定心与夹紧第六节工件的夹紧和夹紧装置图2-53螺旋双移动V形块式定心夹紧机构1左、右旋螺杆2、3V形块4叉形支架5、6调整螺钉7夹具体(1)机械式定心夹紧机构机械式定心夹紧机构是利用斜楔、螺旋、偏心、齿轮和齿条等刚性传动件，使定位夹紧元件作等速位移来实现定心夹紧的。第六节工件的夹紧和夹紧装置图2-54齿轮偏心式定心夹紧机构1手柄2偏心爪3齿轮轴4中心齿轮5弹簧第六节工件的夹紧和夹紧装置弹性元件受力后产生的均匀变形，而使工件定位和夹紧的机构。(2)弹性变形式定心夹紧机构弹性变形式定心夹紧机构是利用薄壁图2-55弹性膜片定心卡盘1-弹性膜片；2-卡爪；3-滚柱；4-环；5-支撑钉；6-推杆第六节工件的夹紧和夹紧装置图2-56液性塑料夹具1-家具体；2-薄壁套筒；3-加压螺钉；4-液性塑料；5-定程螺钉；6-连杆第六节工件的夹紧和夹紧装置图2-57多位斜楔铰链式夹紧机构1圆柱销2斜楔3铰链横杆4压板5螺杆6菱形销4.多位多件夹紧机构第六节工件的夹紧和夹紧装置图2-58顺序多件夹紧机构1螺母2钩形压板第六节工件的夹紧和夹紧装置图2-59气动夹紧的供气系统1-气源开关；2-空气过滤器；3-调压阀；4-油雾器；5-压力计；6-换向阀5.夹具的动力装置第六节工件的夹紧和夹紧装置图2-60固定式双向作用活塞式气缸1-气缸体；2-前盖；3-后盖；4-活塞；5-密封圈；6-密封环；7-活塞杆第七节典型的专用机床夹具一、专用钻床夹具(一)钻床夹具的类型1.固定式钻床夹具2.回转式钻床夹具第七节典型的专用机床夹具图2-61固定式钻床夹具1圆支承板2长V形块3钻模板4钻套5V形压块6止动螺钉7转轴8手柄第七节典型的专用机床夹具图2-62标准立轴回转台与钻床夹具组合成的回转式钻床夹具1回转工作台2钻床夹具3工件4开口垫圈5夹紧螺母6钻套7钻模板8支架第七节典型的专用机床夹具图2-63水平轴回转式钻床夹具1分度插销2等分锥套3圆支承板4开口垫圈5夹紧螺母6短定位销7键8钻套9分度盘10衬套11手柄螺母12把手13夹具体第七节典型的专用机床夹具(二)钻套1.钻套的基本类型（固定式、可换式、特殊式）固定式、可换式、特殊式）(1)固定式钻套如图2-64a、b所示，固定式钻套直接以过盈配合压入钻模板孔内，图a为无肩式结构，图b为有肩式结构。图2-64标准钻套结构a)无台肩的固定式钻套b)有台肩的固定式钻套c)可换式钻套d)快换式钻套1钻套2衬套3钻模板4螺钉(2)可换式钻套和快换式钻套在成批大量生产中，为了便于更换被磨损了的钻套，可使用图2-64所示可换式结构的钻套。第七节典型的专用机床夹具（3）特殊式钻套图2-65特殊钻套结构凹坑内孔、斜面钻孔、孔距较小时第七节典型的专用机床夹具图2-66悬挂式钻模板1-导向套；2-导向柱；3-钻模板；4-弹簧；5-传动箱2.钻模板 有固定式（图2-61）、铰链式(图2-7a)、悬挂式等结构。第七节典型的专用机床夹具图2-67钻套高度与3.钻套的高度和排屑间隙H/d=1-2.5。加工钢材C=(0.7-0.5)d，加工铸铁C=(0.3-0.4)d第七节典型的专用机床夹具图2-68单件直线进给的铣床夹具1圆柱销2对刀块3菱形销4压板5弹簧6定位键7支承板8夹具体(一)专用铣床夹具的主要类型1.单件加工的铣床夹具第七节典型的专用机床夹具图2-69多件加工的铣床夹具1对刀块2支承钉3夹具体4薄膜气室5弹簧6推杆7V形块8定位键2.多件加工的铣床夹具第七节典型的专用机床夹具图2-70对刀元件1对刀块2塞尺S与间隙值相等的塞尺厚度2.多件加工的铣床夹具第七节典型的专用机床夹具(二)定位键图2-71定位键及在铣床工作台上的安装1夹具体2定位键3T形螺钉4螺钉第八节专用机床夹具设计的基本要求和步骤一、对专用机床夹具设计的要求1)保证工件加工的各项技术要求。2)专用机床夹具的结构与其用途和生产类型要相适应。3)尽量选用标准化夹具零部件。4)夹具结构应具有足够的刚度、强度和良好的稳定性。5)保证使用方便和安全。6)具有良好的工艺性。二、专用机床夹具的设计步骤1.收集和研究有关资料2.确定夹具的结构方案1)确定工件的定位方案。2)确定刀具的对刀、导向方式。第八节专用机床夹具设计的基本要求和步骤3)确定工件的夹紧方案。4)确定夹具其他组成部分的结构形式。5)确定夹具体的形式和夹具的整体结构。3.绘制夹具的装配草图和装配图样4.绘制夹具零件图样5.编写专用机床夹具设计说明书(略)。三、专用机床夹具的制造精度1)夹具各定位元件本身的制造精度。2)夹具定位元件之间的尺寸和位置精度。3)夹具定位元件与对刀元件、导向元件间的位置尺寸和位置精度。4)夹具定位元件相对于机床夹具安装基面间的位置精度。5)夹具对刀元件、导向元件相对于夹具安装基面间的位置精度。第八节专用机床夹具设计的基本要求和步骤6)铣床夹具定位元件、对刀元件相对于夹具定位键侧面间的位置精度等。四、专用机床夹具设计实例1.专用机床夹具设计任务2.确定钻床夹具的结构方案图2-7拨叉在专用钻床夹具上的装夹1钻模板2钻套3定位销()4夹具体5支承钉6钩形压板7星形手柄8定位销()四、专用机床夹具设计实例