机械制造技术讲义课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,机械制造技术,辽宁机电职业技术学院,姜晶,第1 章 零件加工表面成形方法及设备,教学目标：,掌握各种加工表面成形的方法；掌握金属切削机床的类型、结构、加工范围及运动形式；掌握金属切削刀具的种类、结构及使用特点。,教学重点：,机床的种类、结构、加工范围；各种表面的成形方法；各种刀具的结构及使用特点。,1.1 金属切削机床的基础知识,1.1.1机床的分类,1 按加工性质和所用刀具的不同分类,2 按机床通用性程度分类,3 按加工精度的不同分类,4 按机床的质量和尺寸不同,5 按机床自动化程度,6 按主要工作器官的数目进行分类,1.1.2 机床型号的编制方法,1.通用机床型号的编制方法,2专用机床型号的编制方法,1.1.3 零件表面的切削加工成形方法和机床的运动,1零件表面的切削加工成形方法,2机床的运动,表面成形运动,1.1.4 机床传动的基本组成和传动原理图,卧式车床传动原理图,1. 2 外圆表面加工,外圆表面的车削加工,外圆车削工件的装夹方法,外圆车削工件的装夹方法,名称,装夹简图,装夹特点,应用,三爪夹盘,三个卡爪可同时移动，自动定心，装夹方便迅速,长径小于4，截面为圆形六方形的中、形工件加工,四爪夹盘,四个卡爪可以单独移动，装夹工件需要找正,长径小于4，截面为方形，椭圆形的较大、较重的工件,花盘,圆盘上多通槽和T型槽，使用压板和螺钉装夹，装夹前需找正,形状不规则的工件、孔或外圆与定位基面垂直的工件的加工,双顶尖,定心正确，装夹稳当,长径小于415的实心轴类零件加工,双顶尖中心架,支爪可调，增加工件刚度,长径大于15的细长轴工件粗加工,一夹一顶跟刀架,支爪随刀具一起运动，无接痕,长径大于15的细长轴工件半精加工、精加工,心轴,能保证外圆、端面、对内孔的位置精度,以孔为基准的套类零件的加工,车刀的结构形式,车床,图 1-10 CA6140卧式车床,1、11床腿2进给箱3主轴箱4床鞍5中滑板6刀架7回转盘,8小滑板9尾架10床身12光杠13丝杠14溜板箱,CA6140型卧式车床加工的典型表面,机床的传动系统,1.2.3 外圆表面的磨削加工,外圆磨床的磨削方法,无心外圆磨削的加工示意图,M1432A 型万能外因磨床,1-床身 2-头架 3-内圆磨具 4-砂轮架 5-尾架 6-滑鞍 7-手轮 8-工作台 A-脚踏操纵板,1.3 内圆表面加工,1 钻削加工,麻花钻的结构,2扩孔,扩孔钻类型,3铰孔,铰刀结构,4深孔钻,单刃外排屑深孔钻工作原理,1工件 2切削部分3钻杆,错齿内排屑深孔钻工作原理,1工件2钻头3钻杆,喷吸钻工作原理,1钻头2工件3钻套4外钻管5月牙形槽喷嘴6内钻管,钻床,钻床的加工方法,立式钻床,1工作台 2主轴 3进给箱,4变速箱 5立柱 6操纵手柄 7底座,摇臂钻床,1底座2立柱3摇臂,4主轴箱5主轴6工作台,1.3.3镗削加工,1镗刀,单刃镗刀和多刃镗刀的结构,2镗床,卧式镗床,1支架 2后立柱 3工作台 4径向刀架 5平旋盘 6幢轴,7前立柱 8主轴箱 9后尾筒 10床身 11下滑座 12上滑座 13刀座,图1-43卧式镗床的典型加工方法,卧式镗床的典型加工方法,拉削加工,拉削加工的典型工件截面形状,拉刀拉孔过程,卧式内拉床,1液压缸 2压力表 3工件 4拉刀 5活动支承,普通内圆磨床的磨削方法,无心内圆磨床的磨削方法,1滚轮 2压紧轮 3导轮 4工件,普通内圆磨床,1床身 2工作台 3头架 4砂轮架 5滑鞍,平面加工,刨削加工,牛头刨床,1-刀架 2-转盘 3-滑枕 4-床身 5-横梁 6 -工作台,龙门刨床,1、8左、右侧刀架 2横梁3、7立柱,4顶梁 5、 6垂直刀架 9工作台 10床身,插削加工,插 床,1圆工作台2滑枕3滑枕导轨座4销轴5分度装置6床鞍7溜板,铣削加工,万能卧式升降台锐床,1主轴变速机构 2床身 3主轴4悬梁5刀杆支架6工作台7回转盘8床鞍 9升降台 10进给变速机构,龙门铣床,1工作台2、6水平铣头3横梁4、5垂直铣头,立式升降台铣床,1立铣头 2主轴 3工作台4床鞍5升降台,平面磨削加工,卧式矩台平面磨床,1-床身 2-工作台 3-砂轮架 4-滑座 5-立柱,1.5 齿轮的齿形加工,圆柱齿轮齿形加工方法,直齿圆柱齿轮的成形铣削,滚齿加工,滚齿加工原理,Y3150E 型滚齿机,1床身2立柱3刀架溜板4刀杆5刀架体6支架,7心轴8后立柱9工作台10床鞍,插齿加工,剃齿,剃齿刀和剃齿原理,磨齿,成形法磨齿,展成法磨齿,第2章 金属切削基本原理,2.1 金属切削运动和切削要素,2.2 金属切削刀具几何角度,车刀的组成,刀具的标注角度,正交平面参考系,正交平面参考系标注角度,2.4金属切削过程,2.4.1 切削变形,切削时的三个变形区,剪切区与剪切面,积屑瘤的形成及其对切削过程的影响,积屑瘤对切削过程的影响,1）增大了刀具实际前角,2) 改变了背吃刀量,3）积屑瘤破碎后，其碎片会粘附在工件已加工表面上，直接影响到工件表面粗糙度和质量。,4）稳定的积屑瘤代替刀刃切削，可减少刀具磨损，提高刀具耐用度,：如图217中的,积屑瘤的控制,1）避开采用产生积屑瘤的速度切削，即宜采用低速或高速。但因低速加工效率低，故多采用高速切削。,2)采用润滑性能良好的切削液，减少切屑与前刀面的摩擦。,3）采用大前角刀具切削，以减少刀和屑接触的压力。,4）提高工件硬度，较少加工硬化倾向,2.4.2 切削力,1.切削力的来源及分解,1）切削力的来源：变形与磨擦,2）切削力的分解,2. 切削力和切削功率的计算,（1）计算切削力的指数公式,（2）单位切削力的计算公式,（3） 切削功率的计算,机床电动机所需功率,（kW),（kW),2.4.3 切削热与切削温度,1. 切削热的来源与传导,Q,产热,Q,变形,Q,磨擦,Q,散热,Q,刀具,Q,工件,Q,机床,Q,工件,2.4.4 刀具磨损与刀具耐用度,1. 刀具磨损,车刀典型磨损形式示意图,2. 刀具耐用度,1)刀具的耐用度与刀具寿命,刃磨后的刀具自开始切削直到磨损量达到磨钝标准为止的切削时间称为刀具耐用度，以T表示。,2) 切削用量对刀具耐用度的影响,（1）切削速度与刀具耐用度的关系,2.5 切削用量的选择,2.5.1 确定切削用量时考虑的因素,选择切削用量的基本原则是：首先选择一个尽量大的背吃刀量,，其次根据机床进给动力允许条件或被加工表面粗糙度的要求，选择一个较大的进给量，并在刀具耐用度和机床功率允许条件下选择一个合理的切削速度。,2.5.2,提高切削用量的途径,1. 采用切削性能更好的新型刀具材料。,2. 在保证工件机械性能的前提下，改善工件材料的加工性。,3. 改善冷却润滑条件。,4. 改进刀具结构，提高刀具制造质量。,2.6刀具几何参数的选择,2.6.1选择刀具几何参数应考虑的因素,工件材料,刀具材料和刀具结构,具体的加工条件,2.6.2 刀具角度的选择,1. 前角及前刀面的选择,2. 后角（副后角）、后刀面的选择,3. 主偏角、副偏角及过渡刃的选择,4. 刃倾角的选择,2.7切屑的控制与切削液,1. 切屑的类,2. 切屑的卷曲和断屑,2.7.2 切削液,1. 切削液的作用：,1）冷却作用,2）润滑作用,3）洗涤和排屑作用,4）防锈作用,2. 切削液的种类及选用,种类：,水溶液、切削油、极压切削油和乳化液,1）粗加工,2）精加工,3）难加工材料的加工,4）磨削加工,5）封闭或半封闭容屑加工,选用：,第3章机械加工工艺规程,3.1机械加工工艺规程的基本概念,1生产过程:,（1）生产技术准备过程,（2）毛坯制造过程,（3）零件的各种加工过程,（4）产品的装配过程,（5）生产服务过程,2工艺过程,在生产过程中改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等，使其成为成品或半成品的过程称为工艺过程。如毛坯制造、机械加工、热处理、装配等过程，均为工艺过程。工艺过程是生产过程的重要组成部分。,3.1.2 机械加工工艺过程的组成,1工序,一个或一组工人，在一个工作对同一个或同时对几个工件所连续完成的那一部分工艺过程，称为工序。,2安装,工件经一次装夹后所完成的那一部分工序称为安装。,3工位,为了完成一定的工序内容，一次装夹工件后，工件与夹具或设备的可动部分一起相对刀具或设备的固定部分所占据的每一个位置，称为工位。,4.工步,工步是指加工表面（或装配时的联接表面）和加工（或装配）工具不变的条件下所连续完成的那部分工艺过程。,5进给（走刀）,在一个工步内，若被加工表面需要切去的金属层很厚，需要分几次切削，则每进行一次切削就是一次进给（走刀）。一个工步可包括一次或几次进给（走刀）,3.1.3 生产类型及工艺特征,1生产纲领,N=Qn (1),2生产类型,生产类型,生产纲领,小型机械或轻型零件,中型机械或中型零件,重型机械或重型零件,单件生产,100,10,5,小批生产,100500,10150,5100,中批生产,5005000,150500,100300,大批生产,500050000,5005000,3001000,大量生产,50000,5000,1000,3.1.5 工艺规程,1工艺规程的作用,（1）工艺规程是指导生产的重要技术文件,（2）工艺规程是生产组织和生产准备工作的依据,（3）工艺规程是新建和扩建工厂或车间的技术依据,2工艺规程制定的原则,工艺规程制定的原则是优质、高产、低成本，即在保证产品质量的前提下，争取最好的经济效益。,3制定工艺规程的原始资料,4制定机械加工工艺规程的步骤,（1）分析零件工作图和产品装配图；,（2）对零件图和装配图进行工艺审查；,（3）根据产品的生产纲领确定零件的生产类型；,（4）确定毛坯的种类及制造方法；,（5）拟定工艺路线，选择定位基准，划分加工阶段；,（6）确定各工序所用机床设备、工艺装备（刀具、夹具、量具、辅具等），对需要改装或重新设计的专用工艺装备要提出设计任务书；,（7）确定各工序的余量，计算工序尺寸和公差；,（8）确定各工序的切削用量和时间定额；,（9）确定各工序的技术要求和检验方法；,（10）编写工艺文件。,32零件的工艺分析,工艺性内容,不合理的结构,合理的结构,说明,加工面积应尽量小,减少加工、减少刀具及材料的消耗量,钻孔的入端和出端应避免斜面,避免断头折断、提高生产率、保证精度,槽宽应一致,减少换刀次数、提高生产率,键槽布置在同一方向,减少调整次数、保证位置精度,孔的位置不能距壁太近,可以采用标准刀具、保证加工精度,槽的底面不应与其他加工面重合,便于加工、避免操作加工表面,凸台表面位于同一平面上,生产率高、易保证精度,轴上两相接精加工表面间应设刀具越程槽,生产率高、易保证精度,螺纹根部应有退刀槽,避免操作刀具、提高生产率,33 毛坯的确定,毛坯的种类及选择,1）铸件,2）锻件,3）型材,4）焊接件,5）冲压件,6）冷挤压件,7）粉末冶金件,2. 毛坯形状和尺寸确定,1）工艺搭子的设置,2）整体毛坯的采用,3）合件毛坯的采用,34定位基准的选择,3.4.1基准,1设计基准,2工艺基准,1）工序基准,2）定位基准,3）测量基准,4）装配基准,3.4.2粗基准的选择,1某些零件上的个别表面不需要进行机械加工，为了保证加工表面和非加工表面的位置关系，应选择非加工表面作粗基准。,2当零件上具有较多加工表面时，粗基准的选择应有利于合理地分配各加工表面的加工余量。,1）应保证各加工表面都有足够的加工余量,2）为保证重要表面的加工余量小而均匀，应以重要表面作粗基准,3）应尽量选择没有飞边、浇口、冒口或其他缺陷的平整表面作为粗基准，使工件定位可靠。,4）粗基准在零件的加工过程中一般只能使用一次，由于粗基准的误差很大，重复使用必然产生很大的加工误差。,3.4.3精基准的选择,1基准重合原则,2基准统一原则,3互为基准原则,4自为基准原则,35工艺路线的拟定,3.5.1 加工方法的选择,序号,加 工 方 法,经济精度,(公差等级表示),表面粗糙度值,Ra/ m,适 用 范 围,1,粗车,IT1113,1050,适用于淬火钢以外的各种金属,2,粗车 半精车,IT810,2.56.3,3,粗车 半精车 精车,IT78,0.81.6,4,粗车 半精车 精车 滚压（或抛光）,IT78,0.0250.2,5,粗车 半精车 磨削,IT78,0.40.8,主要用于淬火钢，也可用于未淬火钢，但不宜加工有色金属,6,粗车 半精车 粗磨 精磨,IT67,0.10.4,7,粗车 半精车 粗磨 精磨 超精加工（或轮式超精磨）,IT5,0.0120.1,(或 Rz0.1),8,粗车 半精车 精车 精细车（金钢车）,IT67,0.0250.4,主要用于要求较高的有色金属加工,9,粗车 半精车 粗磨 精磨 超精磨（或镜面磨）,IT5 以上,0.0060.025,(或 Rz0. 05),极高精度的外圆加工,10,粗车 半精车 粗磨 精磨 研磨,IT5 以上,0.0060.1,(或 Rz0.05 ),孔的加工方案,序号,加 工 方 法,经济精度,(公差等级表示),表面粗糙度值,Ra/ m,适 用 范 围,1,钻,IT1113,12.5,加工未淬火钢及铸铁的实心毛坯，也可用于加工有色金属，孔径小于 1520mm,2,钻铰,IT810,1.66.3,3,钻粗铰,IT78,0.81.6,4,钻扩,IT1011,6.312.5,加工未淬火钢及铸铁的实心毛坯，也可用于加工有色金属，孔径大于 1520mm,5,钻扩铰,I T89,1.63.2,6,钻扩粗铰精铰,IT7,0.81.6,7,钻扩机铰手铰,IT67,0.20.4,8,钻扩拉,IT79,0.11.6,大批大量生产,9,粗镗（或扩孔）,IT1113,6.312.5,除淬火钢外各种材料，毛坯有铸出孔或锻出孔,10,粗镗（粗扩）半精镗（精扩）,IT910,1.63.2,11,粗镗（粗扩）半精镗（精扩）精镗（铰）,IT78,0.81.6,12,粗镗（粗扩）半精镗（精扩）精镗浮动镗刀精镗,IT67,0.40.8,13,粗镗（扩）半精镗磨孔,IT78,0.20.8,主要用于淬火钢，也可用于未淬火钢，但不宜用于有色金属,14,粗镗（扩）半精镗粗磨精磨,IT78,0.10.2,15,粗镗半精镗精镗精镗精细镗（金刚镗）,IT67,0.050.4,主要用于精度要求高的有色金属,16,钻（扩）粗铰精铰珩磨；钻 （扩）拉珩磨；粗镗半精镗精镗珩磨,IT67,0.0250.2,精度要求很高的孔,17,以研磨代替上述方法中的珩磨,IT56,0.0060.1,平面加工方案,序号,加 工 方 法,经济精度,(公差等级表示),表面粗糙度值,Ra/ m,适 用 范 围,1,粗车,IT1113,12.550,端 面,2,粗车 半精车,IT810,3.26.3,3,粗车 半精车 精车,IT78,0.81.6,4,粗车 半精车 磨削,IT68,0.20.8,5,粗刨（或粗铣）,IT1113,6.325,一般不淬硬平面（端铣表面粗糙度 Ra 值较小）,6,粗刨（或粗铣） 精刨 ( 或精铣 ),IT810,1.66.3,7,粗刨（或粗铣） 精刨（或精铣） 刮研,IT67,0.10.8,精度要求较高的不淬硬平面批量较大时宜采用宽刃精刨方案,8,以宽刃精刨代替上述刮研,IT7,0.20.8,9,粗刨（或粗铣） 精刨（或精铣） 磨削,IT7,0.20.8,精度要求高的淬火硬平面或不淬硬平面,10,粗刨（或粗铣） 精刨（或精铣） 磨削,IT67,0.0250.4,11,粗铣 拉,IT79,0.20.8,大量生产，较小的平面(精度视拉刀精度而定),12,粗铣 精铣 磨削 研磨,IT5 以上,0.0060.1( 或 Rz0.05),高精度平面,3.5.2 加工阶段的划分,机械加工路线，按工序的性质不同，一般可分为粗加工、半精加工和精加工三个阶段。表面质量要求特别高时，还应增加光整加工阶段。,划分加工阶段的主要原因：,1有利于保证零件的加工质量。,2合理安排加工设备和操作工人。,3便于热处理工序的安排，使冷热加工工序搭配得更合理。,此外，划分加工阶段后，能在粗加工中及时发现毛坯的缺陷，如裂纹、夹砂、气孔和余量不足等，根据具体情况决定报废或修补，避免对废品再加工造成浪费。,3.5.3,工序集中与工序分散,1工序集中的特点,1）便于采用高生产率的专用设备和工艺装备及数控加工技术进行生产；,2）由于工序数目少、工艺路线短，便于制订生产计划和生产组织；,3）使用的设备数量少，减少了操作工人和车间面积；,4）有利于保证这些表面间相互位置精度。,5）工序集中时所需设备和工艺装备结构复杂，调整和维修困难，投资大、生产准备工作量大且周期长，不利于转产。,2工序分散的特点,1）使用的设备和工艺装备结构简单，调整和维修方便，工人容易掌握操作技术，生产准备简单，便于产品品种的更新。,2）设备数量多，操作工人多，车间面积大，生产组织工作量大。,3.5.4,加工顺序的安排,1机械加工工序顺序的安排原则,1）基准先行,2）先粗后精,3）先主后次,4）先面后孔,2热处理工序的安排,1）预备热处理,2）最终热处理,（1）正火和退火,（2）调质,（3）时效处理,（1）淬火,（2）渗碳淬火,（3）渗氮,（4）表面处理,3辅助工序的安排,辅助工序包括检验、去毛刺、清洗、防锈、去磁、平衡等。其中检验工序是主要的辅助工序，对保证加工质量，防止继续加工前道工序中产生的废品，起着重要的作用。,36加工余量的确定,1加工余量：,2影响加工余量的因素,1）前工序形成的表面粗糙度和缺陷层深度（Ra和Da）,2）前工序的尺寸公差Ta,3）前工序形成的需单独考虑的位置偏差a,4）本工序的安装误差b,3确定加工余量的方法,1）查表修正法,2）经验估计法,3）分析计算法,37工序尺寸及公差确定,3.7.1 基准重合时工序尺寸及其公差的计算,先确定各工序的加工方法，然后确定该加工方法所要求的加工余量及其所能达到的精度，再由最后一道工序逐个向前推算，即由零件图上的设计尺寸开始，一直推算到毛坯图上的尺寸。工序尺寸的公差都按各工序的经济精度确定，并按“人体原则”确定上、下偏差。,例1,某主轴箱体主轴孔的设计要求为100H7 , Ra0.8m。其加工工艺路线为：毛坯一粗镗一半精镗一精镗一浮动镗。试确定各工序尺寸及其公差。,解：,从机械工艺手册查得各工序的加工余量和所能达到的精度，具体数值见表3-10中的第二、三列，计算结果见表3-10中的第四、五列。,3.7.2 基准不重合时工序尺寸及其公差的计算,1工艺尺寸链的基本概念,（1）封闭环,（2）组成环,增环（Ai),减环（Aj）,2. 工艺尺寸链计算的基本公式,1) 封闭环的基本尺寸,2）封闭环的极限尺寸,3）封闭环的偏差尺寸,4）封闭环的公差,例2,如图3-20所示零件，加工时要求保证尺寸6土0.1mm，但该尺寸不便测量，只好通过测量尺寸L来间接保证，试求工序尺寸L及其上、下偏差。,38选择机床与工艺装备,3.8.1 机床的选择,1）所选机床的精度应和工件的精度相适应,2）所选机床的技术规格应与工件的尺寸相适应,3）所选机床的生产率和自动化程度与零件的生产纲领相适应,4）机床的选择应与现场生产条件相适应,3.8.2 工艺装备的选择,1）夹具的选择,2）刀具的选择,3）量具的选择,第4章 典型零件加工,4.1 轴类零件加工,轴的种类,a)光轴 b)空心轴 c)半轴 d)阶梯轴 e)花键轴f)十字轴 g)偏心轴 f)曲轴 i)凸轮轴,阶梯轴加工工艺过程,剖分式减速箱传动轴,3轴类零件加工工艺过程分析,(1)合理选择定位基准轴类零件加工时的定位基准，最常用的是中心孔。,(2) 合理安排热处理工序轴类零件的热处理要根据轴类零件的材料和要求确定。,(3) 划分加工阶段由于轴类零件常常是多阶梯且带有孔的零件，在加工过程中要切除大量的余量，会引起残余应力重新分布而产生变形，应将轴类零件的加工过程按粗、精加工分开的原则划分阶段，并在加工阶段之间安排相应的热处理工序，使得粗加工和半精加工中产生的变形和误差在下阶段中予以消除和纠正。,(4) 合理安排工序顺序在安排工序顺序时，首先要与定位基准的选择相适应。,精密机床主轴零件的加工工艺特点,高精度磨床砂轮主轴简图,研磨顶尖孔，表面粗糙度为,研磨顶尖孔，表面粗糙度为,精研顶尖孔，表面粗糙度为,研顶尖孔，表面粗糙度为,序号,工序内容,1,锻造毛坯；,2,毛坯退火处理；,3,粗车外圆(外圆径向圆跳动应小于 0.2 mm )；,4,调质(外圆径向圆跳动应小于 l mm ) ；,5,割试样(在 M36X3 左端割取)，并在零件端面和试样外圆作相同编号；,6,在试样任意位置钻出帕 mm 的孔；,7,平磨试样两面，将试样送淬火车间进行金相检查，待检查合格后，零件方可转下道工序加工，试样由淬火车间保存，备渗氮检查；,8,精车外圆(外圆径向圆跳动小于 0 . lmm ) ，留磨削加工余量0.70.8mm ;,9,铣键槽至尺寸深度；,10,除应力处理；,11,以下，用标准顶尖着色检查，接触面积为 60%；,12,粗磨外圆，留精磨加工余量 0.060.08mm ;,13,渗氮处理硬度： 65HRC ，深度。 3mm ，渗氮后进行磁力探伤。各外圆径向圆跳动不大于0.03mm 。键槽应加保护，不使渗氮；,14,，接触面积为 65 % ;,15,半精磨外圆，加工余量不大于 0 . 01mm ;,16,磨螺纹；,17,，接触面积为 75 % ;,18,精磨外圆(在恒温室内进行)，尺寸达公差上限；,19,，接触面积为 80%(用磨床顶尖检查) ;,20,终磨外圆(磨削过程中允许研顶尖孔)，在恒温室进行，室温 20,o,C 士 1,0,C ，充分冷却，表面粗糙度和精度达到图样要求。,细长轴加工,(1) 改进工件的装夹方法,(2) 采用跟刀架,(3) 采用反向进给,(4) 合理选择车刀的几何形状和角度,4.2 箱体零件加工,4.2.1 箱体零件的功用与结构特点,CA6140主轴箱简图,CA6140车床主轴箱箱体大批量生产工艺过程,序号,工 序 内 容,定位基准,1,铸造,2,时效,3,漆底漆,4,铣顶面 R,VI 轴和 I轴铸孔,5,钻、扩、铰 2x,18H7 ，钻、攻 R 面上孔和 M8 螺孔,顶面 R 、VI 轴孔内壁一端,6,铣 G 、 N 、 0 、 P 、 Q 各面,一面两孔,7,磨顶面 R,G 面,8,粗镗纵向孔,一面两孔,9,精镗纵向孔,一面两孔,10,精、细镗 VI 轴孔,R 面、轴孔,11,钻、扩、铰各横向孔,一面两孔,12,钻、扩 G 、 P 、 Q 面上孔,一面两孔,13,磨 G 、 N 、 0 、 P 、 Q 面,一面两孔,14,钳工去毛刺、清洗,15,检验,CA6140车床主轴箱箱体小批量生产工艺过程,序号,工 序 内 容,定位基准,1,铸造,2,时效,3,漆底漆,4,划线：保证主轴孔加工余量均匀：划 G、R、P及O面加工线,5,粗、精加工顶面 R,按线找正,6,精加工 C 、 N 面及侧面 O,顶面 R 并校正主轴线,7,精加工两端面 P 、Q,G 、 N 面,8,粗、半精加工各纵何孔,G 、 N 面,9,精加工各纵向孔,G 、 N 面,10,粗、精加工横向孔,G 、 N 面,11,加工螺孔及次要孔,12,钳工去毛刺、清洗,13,检验,2箱体零件加工工艺分析,1) 加工中安排合适的热处理,2) 各主要表面的粗、精加工分阶段进行,3) 采取先加工平面，后加工轴孔的顺序,4) 先加工基准面，后加工其他面,3在拟定箱体零件机械加工工艺规程时应该遵循的原则,1) 先面后孔,2) 粗精分开、先粗后精,3) 基准的选择,4) 工序集中，先主后次,4.2.5 箱体孔系加工,1平行孔系加工,1）找正法,2）坐标法,3）镗模法,2同轴孔系加工,1）利用已加工孔作支承导向,2）利用镗床后立柱上的导向套支承导向,3）采用调头镗法,3交叉孔系的加工,1）找正法,2）镗模法,4.3圆柱齿轮加工,圆柱齿轮的结构形式,圆柱齿轮加工工艺及其分析,齿 轮 号,齿 轮 号,模数,m,2,2,基圆极限偏差,F,pb,0.013,0.013,齿数,Z,28,42,齿形公差,f,f,0.011,0.011,精度等级,7GK,7JL,齿向公差,F,p,0.011,0.011,齿圈径向跳到,F,r,0.036,0.036,跨齿数,4,5,公法线长度变动,F,0.028,0.028,公法线平均长度,21.36-8.05,27.61-8.05,序号,工序内容,定位基准,1,毛坯锻造,2,正火,3,粗车外圆及端面，留余量1.52mm，钻镗花键底孔至尺寸,30H12,外圆及端面,4,拉花键孔,30H12及A面,5,钳工去毛刺,6,上心轴、精车外圆、端面及槽至要求尺寸,花键孔A面,7,检验,8,滚齿（Z=42）留剃余量0.070.10mm,花键孔A面,9,滚齿（Z=28）留剃余量0.040.06mm,花键孔A面,10,倒角（、齿圆12,0,牙角）,花键孔端面,11,钳工去毛刺,12,剃齿（Z=42），公法线长度至尺寸上限,花键孔A面,13,剃齿（Z=28），公法线长度至尺寸上限,花键孔A面,14,齿部高频感应加热淬火：5132,15,推孔,花键孔A面,16,珩齿（、）至要求尺寸,花键孔A面,17,总检入库,5齿端加工,齿端加工形式,a) 倒圆b) 倒尖c) 倒棱,齿端倒圆加工示意图,4.3.6 高精度齿轮加工工艺分析,模数,m,3.5,齿距累计公差,F,p,0.063,齿向公差,F,0.007,齿数,z,63,基节极限偏差,f,pb,0.006,跨齿数,k,8,精度等级,655KM,齿形公差,f,f,0.007,公法线平均长度,80.49-8.06,序号,工 序 内 容,定 位 基 准,1,毛坯锻造,2,正火,3,粗车各部分，留加工余量1.52mm,外圆及端面,4,精车各部分，内孔至,84.8H7，总长留加工余量0.2mm，其余至尺寸,外圆及端面,5,检验,6,滚齿（齿厚留加工余量0.10.15mm）,内孔及A面,7,倒角,内孔及A面,8,钳工去毛刺,9,齿部高频感应加热淬火：5132,10,插键槽,内孔（找正用）及A面,11,磨内孔至,85H5,分度圆和A面,12,靠磨大端A面,内孔,13,平面磨B面至总长,A面,14,磨齿,内孔及A面,15,总检入库,4.4套筒类零件加工,套筒类零件示例,a)、b)滑动套筒 c)钻套 d)轴承衬套 e)汽缸套 f)液压缸,A110 型柴油机气缸套零件图,镗内孔至,半精幢内孔,精镗内孔,精车外圆,，,粗珩磨内孔,精珩磨内孔必,工序号,工序名称,工序内容,定位夹紧,10,铸造毛坯,20,人工时效,30,粗镗内孔,和一端台阶,35,mm粗,外圆,40,粗车外圆,车各级外圆,内孔 气压胀胎夹具,50,热处理,正火,60,半精车,半精车法兰凸台端面及外圆,内孔 气压胀胎夹具,70,半精镗,及总长,外圆 凸台端面及外圆,工序号,工序名称,工序内容,定位夹紧,80,精车,精车法兰凸台端面，外圆割槽,内孔 胀胎夹具,90,去氧化皮,用圆弧车刀 R10 车外圆并用靠模样板,100,半精车,半精车密封槽,外圆 法兰凸台端面及外圆,110,精镗,外圆 法兰凸台端面及外圆,120,精车,内孔 气压胀胎夹具,130,粗珩,外圆 法兰凸台端面及外圆,140,精珩,外圆 法兰凸台端面及外圆,第5章 机床夹具设计,教学目标：,掌握夹具设计的基本知识：定位元件的选择、定位误差计算、夹紧力确定及典型夹紧装置、各类机床夹具的基本类型、设计要点、专用夹具设计的基本方法与步骤。,教学重点：,工件的定位、工件的夹紧、各类典型夹具的设计要点、专用夹具的设计方法。,5.1概述,5.1.1机床夹具在机械加工中的作用,1.能稳定地保证工件的加工精度,2.能提高劳动生产率,3.能扩大机床的使用范围,4.改善操作者的劳动条件,5.降低成本,5.1.2夹具的分类,1.按夹具的通用特性分类,1）通用夹具,2）专用夹具,3）可调夹具,4）组合夹具,5）自动线夹具,2.按夹具使用的机床分,车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、齿轮机床夹具、数控机床夹具、自动机床夹具、自动线随行以及其它机床夹具等,3.按夹紧的动力源分类,手动夹具、气动夹具、液压夹具、气液增力夹具、电磁夹具、真空夹具、离心力夹具等。,5.1.3机床夹具的组成,1.定位元件,2.夹紧装置,3.夹具体,4.对刀或导向装置,5.连接元件,6.其它装置或元件,图5-1后盖零件钻夹具,1-钻套 2-钻模板 3-夹具体 4-支承板 5-圆柱销,6-开口垫圈 7-螺母 8-螺杆 9-菱形销,5.2 工件定位的基本原理,5.2.1 六点定位原则,未定位工件的六个自由度,工件定位时支承点的分布,5.2.2工件的定位方式,1.完全定位,工件的完全定位和不完全定位,(a),完全定位；,(b),不完全定位,2.不完全定位,（3）欠定位，,图上图所示，若加工(a)所示零件，用（(b)定位，则属于欠定位。,（4）,重复（过）定位,，,如图11-6。,工件的重复定位及改善措施,5.3定位方法及定位元件,5.3.1工件以平面定位, 主要支承：,用来限制工件的自由度，起定位作用。,固定支承：,支承钉（GB/T222691）和支承板（GB/T223691），如图11-9、11-10所示,支承钉（GB/T 222691）,支承板（GB/T 223691）,可调节支承,（GB/T222791GB/T223090），如图11-11、11-12。,可调节支承,可调节支承的应用,浮动支承（自位支承,浮动支承,提高工件的安装刚性和定位的稳定性，但夹具结构较复杂。浮动支承适用于工件以毛坯定位或刚性不足的场合。与工件的接触点数虽然是二点或三点或更多点，,但只限制工件的一个自由度。,2.辅助支承,辅助支承,1活塞杆2斜面顶销3滑柱支承,5.3.2 工件以内孔表面定位, 定位销（圆柱销）,定位销, 定位心轴,常用定位心轴结构, 圆锥销,圆锥销,圆锥销组合定位,5.3.3工件以外圆表面定位, V形块,（GB/T220891,常用V形块的结构,活动V形块的应用,V形块结构尺寸, 定位套,常用定位套,半圆套定位装置, 半圆套,5.4 定位装置设计示例,拨叉工序图,定位夹紧元件的布置,5.5夹紧机构原理,5.5.1夹紧装置的基本要求,（1）夹紧过程中，不能改变工件定位后占据的正确位置。,（2）夹紧力的大小要适应，既要保证工件在整修加工过程中位置稳定不变、振动小，又要使工件不产生过大的夹紧变形。,（3）夹紧装置的自动化和复杂程度应与生产类型相适应，在保证生产效率的前提下，其结构要力求简单，工艺性好，便于制造和维修。,（4）夹紧装置的操作应当方便、安全、省力。,（5）夹紧装置应具有良好的自锁性能，以保证源动力波动或消失后，仍能保持夹紧状态。,5.5.2夹紧装置的组成,气动铣床夹具,1配气阀2管道3气缸4活塞,5活塞杆6单铰链连杆7压板,人力,传动装置,工件,接受力源元件,中间递力机构,夹紧元件,夹紧部分,力源部分,5.5.3夹紧力的确定,1.夹紧力方向的确定, 夹紧力方向不应破坏工件的定位,夹紧力的作用方向对工件变形的影响,夹紧力方向与夹紧力大小的关系,夹紧力垂直指向主要定位支承表面示例, 夹紧力作用方向应使工件的夹紧变形尽量小, 夹紧力作用方向应使所需夹紧力尽可能小,2.选择夹紧力作用点的原则, 夹紧力作用点必须作用在定位元件的支承表面上或作用在几个定位元件所形成的稳定受力区域内。, 作用点应作用在工件刚性好的部位上,作用点与定位支承的位置关系,作用点应在工件刚度好的部位, 夹紧力的作用点应适当靠近加工表面 。,作用点应靠近工件加工部位,增设辅助支承和辅助夹紧力,a),b),3.夹紧力大小的估算,夹紧力的大小直接影响夹具使用的安全性、可靠性。在实际设计工作中，夹紧力的大小可根据同类夹具的实际使用情况，用类比法进行经验估计，也可用分析计算方法近似估算。,F,sw,=KF,w,Fsw,所需实际夹紧力，单位为 N；,Fw,按静力平衡条件解出的所需理论夹紧力，单位为 N；,K,安全系数，根据经验一般粗加工时取2.53；精加工时取1.52。,实际所需夹紧力的具体计算方法可参照机床夹具设计手册等资料。,5.6 基本夹紧机构,斜楔夹紧机构,斜楔夹紧实例,c),d),5.6.2 螺旋夹紧机构,单螺旋夹紧机构,1 夹紧手柄2 螺纹衬套3 防转螺钉4 夹具体5 夹紧螺柱6 摆动压块7 工件,典型螺旋压板机构,快速螺旋夹紧机构,5.6.3偏心夹紧机构,偏心夹紧机构实例,5.7其它夹紧机构,3.7.1联动夹紧机构,单件多点联动夹紧机构,多件联动夹紧机构,c),d),5.8夹紧机构设计实例,拔叉钻孔夹具,1扁销2紧定螺钉3销轴4钻模板5支承钉6定位轴7偏心轮9夹具体,5.9 夹具体,夹具体是整个夹具的基体和骨架。,1夹具体设计的基本要求,应有足够的强度和刚度 ；,结构简单，重量轻，体积小；,保证尺寸、形状和位置精度稳定；,具有良好的结构工艺性；,便于排屑。,容屑空间,各种排屑结构,2夹具体毛坯的制造方法,铸造夹具体，如图,11,46 (a),；,锻造夹具体，如图,11,46 (b),；,焊接夹具体，如图,11,46 (c),；,装配夹具体，如图,11,46 (d),。,夹具体结构类型,5.10各类机床夹具设计要点,5.10.1 车床夹具,横拉杆接头工序图,角铁式车床夹具,1过渡盘2夹具体3联接块4销钉5杠杆6拉杆7定位销,8钩形压板9带肩螺母10平衡块11楔块12摆动压块,5.10.2钻床夹具,固定式钻模,1螺钉2转动开口垫圈3拉杆4定们法兰5快换钻套6钻模板,7夹具体8手柄9圆偏心凸轮10弹簧,回转式钻模,1-夹具体2-对定销3-横销4-螺套5-手柄6-转盘7-钻套8-定位件9-滚花螺母10-开口垫圈11-转轴,翻转式钻模,1夹具体2定位件3削扁开口垫圈4螺杆5手轮6销7沉头螺钉,盖板式钻模,1盖板2圆柱销3削边销4支承钉5手把,滑柱式钻模的通用结构,1滑柱2齿条滑柱3夹具体4钻模板5齿轮轴6手柄7套环,钻套的选择和设计,标准钻套,特殊钻套,5.10.3 铣床夹具,1.铣床夹具的分类,1）直线进给的铣床夹具,轴端铣方头夹具,2）圆周进给的铣床夹具,圆周进给铣床夹具,1拉杆2定位销3开口垫圈4挡销5液压缸6工作台,2.铣床夹具的设计要点,1）定向键,定向键(GB/T220691),2）对刀装置,标准对刀块及对刀装置,a) 圆形对刀块(GB/T224091)b) 方形对刀块(GB/T224191)c) 直角对刀块(GB/T224291),d) 侧装对刀块(GB/T224391)e) 对刀块1对刀块2对刀平塞尺3对刀圆柱塞,3）夹具体,铣床夹具的本体,铣床夹具与工作台的连接部分称为耳座，常见的耳座结构如图所示，其结构已标准化，设计时可参考有关标准手册。,铣床夹具体耳座,5.11 专用夹具的设计方法,1夹具设计的要求,（1）专用夹具应当既能保证工序的加工精度又能保证工序的生产节拍。特别对于大批量生产中使用的夹具，应设法缩短加工的基本时间和辅助时间,（2）夹具的操作要方便、省力和安全。若有条件，尽可能采用气动、液压以及其它机械化自动化的夹紧机构，以减轻劳动强度。同时，为保证操作安全，必要时可设计和配备安全防护装置。,（3）能保证夹具一定的使用寿命和较低的制造成本。夹具的复杂程度应与工件的生产批量相适应，在大批量生产中应采用气动、液压等高效夹紧机构；而小批量生产中，则宜采用较简单的夹具结构。,（4）要适当提高夹具元件的通用化和标准化程度。选用标准化元件，特别应选用商品化的标准元件，以缩短夹具的制造周期，降低夹具成本。,（5）应具有良好的结构工艺性，以便于夹具的制造和维修。,要求,明确任务,初步方案设计,分析,不能设计,完善设计,改变设计,总体设计,审核,2夹具设计方法和步骤,（1）设计准备,（2）夹具结构方案设计,（3）,绘制夹具总图,第6章；机械加工误差及表面质量,教学目标：,了解影响零件机械加工精度和加工表面质量的因素，掌握改善加工精度及表面质量的工艺措施。,教学重点：,工艺系统的各种原始误差及其对加工精度的影响；工艺系统受力变形产生的误差；机械加工振动、热变形和残余应力产生机理及其导致的误差；保证和提高加工精度及表面质量的途径。,6.1 概述,6.1.1 加工精度与加工误差,加工精度是加工后零件表面的实际尺寸、形状、位置三种几何参数与图纸要求的理想几何参数的符合程度。加工精度与加工误差都是评价加工表面几何参数的术语。,6.1.2 影响加工精度的因素,1）工艺系统的几何误差：包括加工方法的原理误差、机床的几何误差、调整误差、刀具和夹具的制造误差、工件的安装误差以及工艺系统磨损所引起的误差。,2）工艺系统受力变形所引起的误差。,3）工艺系统受热变形所引起的误差。,4）工件内应力引起的误差。,6.2 工艺系统的几何误差,6.2.1 加工原理误差,加工原理误差是由于采用了近似的成形运动或近似的刀刃轮廓进行加工所产生的误差。,6.2.2 机床的几何误差,1机床主轴的回转运动误差,1）主轴回转运动误差,主轴回转误差的基本形式,a)窜动；b)径向窜动；c)角度摆动,理想回转轴线实际回转轴线,2）主轴回转运动误差的影响因素,3）提高主轴回转精度的途径,2机床导轨误差,1）机床导轨在水平面内的直线度误差,2）机床导轨在垂直面内的直线度误差,3）导轨面间的平行度误差,导轨在水平面内的直线度误差引起的加工误差,导轨在垂直面内的直线度误差引起的加工误差,导轨的扭曲对加工精度的影响,6.2.3刀具和夹具的误差,1刀具的误差,1）用定尺寸刀具（钻头、铰刀、拉刀等）加工时，刀具的制造误差直接影响工年的尺寸精度，刀具安装不当也会影响工件的加工精度。,2）用成形刀具（如成形车刀、模数铣刀等）加工时，刀具的形状误差直接影响工件的形状精度；,3）一般工具（如车刀、铣刀、镗刀等）的制造误差对加工精度没有直接影响，但刀具的磨损会引起工件尺寸和形状的改变。,2夹具的误差,夹具的误差包括定位误差、各元件的制造误差、装配误差、在机床上安装的误差、对刀和磨损误差等。,3调整误差,在工艺系统中，工件与刀具在机床上的相对位置精度通过调整机床、刀具、夹具和工件等来保证。要对工件进行检验测量，再根据测量结果对刀具、夹具、机床进行调整。,6.3 工艺系统受力变形引起的误差,6.3.1工艺系统的刚度,1工艺系统刚度的计算,2影响机床部件刚度的因素,1）接触面间的接触变形,2）薄弱零件变形,3）间隙和摩擦影响,3机床部件刚度的测定,1）三向静载测定法,2）生产测定法,生产测定法,三向静载测定法,6.3.2工艺系统受力变形引起的加工误差,1切削力作用点位置变化引起的误差,工艺系统变形随力作用点变化而变化,a)车短轴b)车细长轴,2切削力大小变化引起的加工误差,零件形状误差的复映,误差复映系数,3其他作用力引起的加工误差,1）惯性力引起的加工误差,2）由传动力引起的加工误差,3）由夹紧力引起的加工误差,4）重力所引起的加工误差,惯性力引起的加工误差,传动力产生的加工误差,套筒夹紧变形误差,3采用合理的装夹方法,转塔车床上提高刀架刚度的措施,铣角铁零件的两种装夹方法,6.4 工艺系统热变形引起的误差,6.4.1机床的热变形,几种机床热变形的趋势,a)车床b)铣床c)平面磨床d)双端面磨床,6.4.2工件的热变形,在机械加工中，工件的热变形主要是由切削热引起的。对于大型或精密零件，外部热源如环境温度、日光等幅射热的影响也不可忽视。,6.4.3、刀具的热变形,切削时产生的切削热大部分被切屑带走，传给刀具的热量不多，但因刀具工作部分质量小，热容量小，所以热变形也较大，从而影响工件的加工精度。,6.4.4减小工艺系统热变形的主要途径,1减少热源的发热,2保持工艺系统的热平衡,3均衡温度均,4控制环境温度,均衡立柱前后温度场,M7150A磨床的热补偿油沟,6.5 工件内应力引起的误差,6.5.1产生内应力的原因及所引起的加工误差,1毛坯制造中产生的内应力,铸件内应力引起的变形,床身内应力引起的变形,2冷校直带来的内应力,冷校直引起的内应力,3切削加工产生的内应力,6.5.2减少或消除内应力的措施,1合理设计零件结构,2进行时效处理,3.合理安排工艺,6.6 提高加工精度的工艺措施,1减少误差法,车削细长轴的比较,a)顺向进给b）反向进给c)车出缩颈增加的,2误差补偿法,螺纹加工校正装置,3误差分组法,4误差转移法,5就地加工法,6误差平均法,7加工过程的主动控制,6.7 表面加工质量,6.7.1影响切削加工表面粗造度的工艺因素及改善措施,1表面粗造度的形成,2减小表面粗造度的措施,1）选择适当的刀具几何参数,2）合理选择切削用量,3）改善工件材料组织性能,4）合理选择刀具材料和提高刃磨质量,第7章：机械装配工艺基础,教学目标：,了解装配的基本知识，掌握机器装配的工艺规程，具备简单部件和机器的装配工艺规程设计能力。,教学重点：,装配工艺规程的设计；保证产品装配精度的四种方法,7.1机器结构的装配工艺性,装配工艺系统图,机器装配系统图,名称,编号,数量,装配单元的表示图,7.1.3 机器结构的装配工艺性,1机器结构应分能分成独立的装配单元,1）可以组织平行装配作业，各单元装配互不妨碍，缩短装配周期，便于多厂协作生产。,2）机器的有关部件可以预先进行调整和试车，各部件以较完善的状态进入总装,3）机器局部结构改进后，整个机器只是局部变动,4）有利于机器的维护检修，给重型机器的包装、运输带来很大的方便。,2减少装配时的修配和机械加工,3机器结构应便于装配和拆卸,7.2 装配工艺规程设计,装配工艺规程的主要内容是：,（1）分折产品图样，划分装配单元，确定装配方法。,（2）拟定装配顺序，划分装配工序。,（3）计算装配时间定额。,（4）确定各工序装配技术要求、质量检查方法和栓查工具。,（5）确定装配时零、部件的输送方法及所需要的设备和工具。,（6）选择和设计装配过程中所需要的工具、夹具和专用设备。,7.2.1 制订装配工艺规程的基本原则及原始资料,1制订装配工艺规程的原则,1）保证产品装配质量，力求提高质量，以延长产品的使用寿命。,2）合理安排装配顺序和工序，尽量减少钳工手工劳动量，缩短装配周期，提高装配效率。,3）尽量减少装配占地面积，提高单位面积的生产率。,4）要尽量减少装配工作所占的成本,2制订装配工艺规程的原始资料,1）产品的装配图及验收技术标准,2）产品的生产纲领,3）生产条件,7.2.2 设计装配工艺规程的步骤,1研究产品的装配图及验收技术条件,2确定装配方法及组织形式,3划分装配单元，确定装配顺序,4划分装配工序,5编制装配工艺文件,7.4 装配方法及其选择,7.4.1 装配方法,1. 互换法,1）完全互换法,2）不完全互换法,2. 选配法,1）直接选配法,2）分组装配法,3）复合选配法,3修配法,（1）单件修配法,（2）合并修配法,（3）自身加工修配法,4.调整法,1）可动调整法,2）固定调整法,3）误差抵消调整法,7.6 装配工艺规程的制订,7.6.1 制订装配工艺规程的原则,1保证产品装配质量；,2提高装配生产率 ；,3降低装配成本。,7.6.2 制订装配工艺规规的原始资料,1产品的总装图和部件装配图，以及主要零件图。,2产品验收技术条件，即产品质量标准和验收依据。,3产品的生产纲领。,4现有生产条件。,7.6.3 制订装配工艺规程的内容及步骤,1制订装配工艺规程的主要工作内容,1）划分装配单元，明确装配方法。,2）规定所有零件、部件的装配顺序。,3）划分装配工序，确定装配工序内容。,4）确定工人的技术等级和时间定额，,5）确定各装配工序的技术要求、质量检验方法和工具。,6）确定装配时零部件的输帝方法及需要的设备、工具。,7）选择和设计装配