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1、第一章 机械制造工艺过程基本概念本讲稿第一页，共六十九页 教教 材：机械制造工艺学材：机械制造工艺学 陈明主编陈明主编 机械工业出版社出版机械工业出版社出版 学学 时：理论时：理论4848学时学时 实验实验8 8学时学时 授课班级：机械电子工程授课班级：机械电子工程20112011级级01010606班班 授课时间：授课时间：1 11212周周 授课地点：授课地点：11-20411-204 主讲教师：吴修玉主讲教师：吴修玉 Email:Email: 手手 机：机：1380869409813808694098 本讲稿第二页，共六十九页 机械电子工程专业应具有的能力：机械电子工程专业应具有的能力：
2、1 1、机械装备的组成原理、结构分、机械装备的组成原理、结构分析和测绘制图能力。析和测绘制图能力。（机械原理、画法几何与机械制图、工程力学（机械原理、画法几何与机械制图、工程力学 ）本讲稿第三页，共六十九页 2 2、机械装备的设计计算能力（满足、机械装备的设计计算能力（满足功能、经济性、安全可靠性）。功能、经济性、安全可靠性）。（机械设计、机械制造基础、互换性测量技术（机械设计、机械制造基础、互换性测量技术 ）本讲稿第四页，共六十九页 3 3、一般机械零件的加工工艺规程设、一般机械零件的加工工艺规程设计和数控加工编程及其工艺装备的设计计和数控加工编程及其工艺装备的设计制造能力。制造能力。（机械
3、制造基础、机械制造工艺学、机械制造工艺装（机械制造基础、机械制造工艺学、机械制造工艺装备设计、数控加工工艺与编程、数控机床故障诊断及备设计、数控加工工艺与编程、数控机床故障诊断及维护维护 ）本讲稿第五页，共六十九页 4 4、一般机械装备的电气、液压传动、一般机械装备的电气、液压传动控制系统的设计与实现能力。控制系统的设计与实现能力。（机电传动控制、液压传动、单片机原理及应用（机电传动控制、液压传动、单片机原理及应用 ）本讲稿第六页，共六十九页 5 5、使用计算机作为辅助工具来完、使用计算机作为辅助工具来完成上述任务的能力。成上述任务的能力。（AutoCADAutoCAD、CAD(UG)CAD(
4、UG)、CAMCAM（UGUG）、）、MasterCAM MasterCAM）本讲稿第七页，共六十九页 绪绪 论论 主要内容：主要内容：机械制造技术机械制造技术 现代制造技术现代制造技术 机械加工工艺系统机械加工工艺系统 本讲稿第八页，共六十九页一、机械制造技术一、机械制造技术用机械来加工零件或制造机械的技术。机械加工方法机械加工方法工作母机工作母机非机械加工方法非机械加工方法电加工、光学加工、电加工、光学加工、化学加工等化学加工等制造技术制造技术先进制造技术先进制造技术：将机械、电子、信息、材料、能源和管理各方面的技将机械、电子、信息、材料、能源和管理各方面的技术进行交叉、融合和集成为一体，
5、所产生的技术、设备和系术进行交叉、融合和集成为一体，所产生的技术、设备和系统的总称。统的总称。本讲稿第九页，共六十九页本讲稿第十页，共六十九页本讲稿第十一页，共六十九页本讲稿第十二页，共六十九页本讲稿第十三页，共六十九页二、现代制造技术二、现代制造技术机械设计技术机械设计技术现代制现代制造技术造技术现代成型和现代成型和改性技术改性技术现代加工技术现代加工技术制造系统和制造系统和管理技术管理技术设计方法学和创新设计、生命周期设计、设计方法学和创新设计、生命周期设计、并行工程、反求工程设计、绿色产品设并行工程、反求工程设计、绿色产品设计、微型产品设计计、微型产品设计现代成型和改性技术、材料成型过程
6、仿现代成型和改性技术、材料成型过程仿真、质量监控与无损检测、清洁成型与真、质量监控与无损检测、清洁成型与改性技术改性技术高速与超高速加工、精密加工与纳米技高速与超高速加工、精密加工与纳米技术、特种加工技术、数控加工技术、自术、特种加工技术、数控加工技术、自动化加工技术动化加工技术柔性制造技术、集成制造技术、虚拟制柔性制造技术、集成制造技术、虚拟制造技术、智能制造技术、先进制造技术、造技术、智能制造技术、先进制造技术、工业工程工业工程本讲稿第十四页，共六十九页三、机械加工工艺系统三、机械加工工艺系统机床机床刀具刀具夹具夹具工件工件工艺系统工艺系统系统：相互联系、相互作用的有机整体。系统：相互联系
7、、相互作用的有机整体。物质物质信息信息能量能量信息信息能量能量本讲稿第十五页，共六十九页工件本讲稿第十六页，共六十九页第第 一一 章章 机械制造工艺过程基本概念机械制造工艺过程基本概念主要内容：第一节 生产过程与工艺过程第二节 生产纲领与生产类型第三节 工件的定位和基准第四节 机器的装配本讲稿第十七页，共六十九页 一、生产过程一、生产过程 1.1.生产过程生产过程 生产过程是指产品由原材料到成品之间的各个相互联系的劳动过程的总和。包括原材料的运输与管理、生产的准备工作、毛坯的制定、零件的加工，部件和产品的装配、检验、油漆和包装等。第一节第一节 生产过程与工艺过程生产过程与工艺过程本讲稿第十八页
8、，共六十九页生产过程特征要求生产过程特征要求不同产品的生产过程大不一样，同一产品在不同厂家生产其生产过程也各有特点，不完全一样。虽然各个厂家的生产过程各不一样，但有一点是共同的：就是在满足生产质量前提下，使生产效率最高，生产费用最低。实现优质、高效、低成本的有效措施实现优质、高效、低成本的有效措施 采用多个工厂联合协作，有利于组织专业化的生产，有利于达到这一目的。一个工厂的生产过程是为了便于组织生产和管理，常分为各个车间或分厂的生产过程。一个车间或分厂生产成品，往往又是其它车间或分厂车间的原材料。本讲稿第十九页，共六十九页2 2、系统及其属性、系统及其属性系统：系统：根据其构成单元和功能的不同
9、有多种不同的定义，较普遍的定义是：系统只由两个或两个以上相互依赖、相互作用、共同配合实现预定功能的各单元组成的有机集合体。如生态系统、水利系统、铁路运输系统，一台机器、一套化工设备、一个工厂都可看成是一个系统。如：铸造和锻造车间的成品就是机械加工车间的毛坯；机械加工车间的成品，又是装配车间的原材料。本讲稿第二十页，共六十九页系统具有如下属性（基本特征）系统具有如下属性（基本特征）集合性 关联性 目的性 环境适应性 集合性：系统是由若干个要素组成，单元既可以是实体，也可以是要概念（信息），可以是天然的；也可以是人工的（机床、夹具等）。系统中各要素不是简单地相加，只有各要素构成有机整体时系统才具备
10、其功能。一个系统，即使各要素都很优良，如果整体性耐差，不成为一个好系统。反之，一些不算很理想的要素，如果综合得好，可成为具有优良性能的系统。本讲稿第二十一页，共六十九页 关联性：各个单元要素集合在一起构成的是一个“群体”或“整体”。要使这一“群体”成为系统，各单元要素间必然存在相互联系或相互影响。它们的关系可以是物理关系、逻辑关系或法定关系（如社会中上、下级关系）。可表现为某个单元从另一个单元接受输入，而其输出又往往是别的单元输入。如：汽车系统中，发动机变速箱传动轴后桥叉速器行走轮胎。本讲稿第二十二页，共六十九页 目的性：为达到一定的目的，系统都具有一定的功能。如：电力系统：目的是向用户供电，
11、它必须具有将其它形式的能转化为电能、功能。制造系统：目的是向社会提供产品或设备，它应具有特材料制成各种零件，并装配成产品的功能。测试系统：它通过许多传感器，电器元件、存储器、芯片及电缆导线组成，其目的是对信号进行采集、存贮、分析和处理。本讲稿第二十三页，共六十九页 环境适应性：任何系统都有一定的边界和环境，与外部环境有一定的联系和相互作用。外部环境的变化与系统是相互影响的，它们之间随时进行着物质、能量、信息的交换。如机械加工系统受周围环境的影响。若系统能找出一种办法进行自我控制，即便外部环境发生了变化，也能始终保持最优状态的系统。这样，系统具有环境适应性。如：闭环、半闭环制造系统。本讲稿第二十
12、四页，共六十九页生产过程包含了工艺过程和辅助过程:工艺过程：工艺过程：直接改变工件形状、尺寸、位量、性质;辅助过程：辅助过程：运输、保管、刃磨、设备维护等。工艺过程工艺过程：生产过程中，按一定顺序逐渐改变生产对象的形状（铸造、锻造等）、尺寸（机械加工）、位置（装配）和性质（热处理），使其成为预期产品的主要过程；或者与原材料变为成品直接有关的过程。可具体的分为铸造、锻造、冲压、焊接、机械加工、热处理、电镀、装配等工艺过程。二、工艺过程二、工艺过程本讲稿第二十五页，共六十九页第二节第二节 生产纲领和生产类型生产纲领和生产类型生产纲领：生产纲领：根据国家计划，市场需要和企业的生产能力编制企业在计划期
13、内应当生产的产品产量和进度计划。产量的组成：需求产品数量，备品数量、废品数量。因此：年生产纲领N可由下式计算：N=Qn(1+%)(1+%)N=Qn(1+%)(1+%)-年产量（台/年）n-每台产品所需该零件数量（件/台）-备品率-废品率 本生产纲须确定后，就可以根据车间的具体情况按一定期限分批投产，每批投产的零件数量称为批量。本讲稿第二十六页，共六十九页生产类型生产类型产品有大有小，小到螺钉，大至收音机，船舶。其特征有的复杂，有的简单，批量和生产纲须也各不相同。1单件、小批生产特征：产品做得少，只做一件或数件；一个工作打进行多工序和多品种的作业；重型机器、大型船舶，新样机制造属此类型。根据产品
14、的大小、特征、批量和生产纲领，我们通常将产品的生产分成三种生产类型：生产类型生产类型单件、小批生产成批生产 大批、大量生产 本讲稿第二十七页，共六十九页2成批生产特征：产品生产数量较多，周期地成批投入生产；一个工作地顺序地、分批地完成不同工件的某些工序；通用机床，数量需求不大，但常更新产品就属此类型。3.大批、大量生产特征：产品生产数量大，需连续不断地进行生产；一个工作地重复不断地进行某工序的加工；如汽车通用件（轴承、螺栓等）自行车等属此类生产类型。本讲稿第二十八页，共六十九页生产类型的划分：生产类型不仅决定于生产纲须，而且和产品的大小和复杂程度有关。划分依据可参照下表：表3-1生产类型与生产
15、纲领（年产量）的关系-生产类型 重型机械 中型机械小型机械单件生产 5 20 5000 50000-本讲稿第二十九页，共六十九页 划分生产类型有利于进行生产的规划和管理。大批、大量生产 宜广泛采用高产专用机床和自动化生产系统，按流小线或自动生产线排列进行生产，可大大提高生产率，从而降低成本，提高竞争力。单件、小批生产 宜采用通用性好的机床进行生产，以减少设备投资，从而降低成本。划分生产类型的意义划分生产类型的意义本讲稿第三十页，共六十九页 随着科技的发展和人民生产水平的提高，人们对产品的样式要求越来越高，而同一样式的数量越来越少，同一产品获取较高利润；“有效寿命”愈来愈短，因此要求制造系统具有
16、高效生产。能力又具快速转产的“柔性柔性”特性。传统的专用机和生产线，对一种产品有较高的生产效率，但很难适应新产品的需要。因此，它是有很大的刚性刚性。（即专用性）而数控机床，加工中心能很好地适用于当今产品多品种，少批量生产自动化的要求。本讲稿第三十一页，共六十九页第三节第三节 工件的定位和基准工件的定位和基准 一、基准的选择一、基准的选择1.基准(1)基准概念：我们知道零件总是由若干表面组成，各表面之间总有一定的尺寸和相互位置要求。基准：就是零件专用来确定其他点、线、面所依据的那些点、线、面。本讲稿第三十二页，共六十九页(2)定位基准对工艺规程的影响。直接影响：a.工序的数目；b.夹具结构的复杂
17、程度；c.零件的精度是否易于保证（如基准重合）；本讲稿第三十三页，共六十九页 设计基准：零件图上用以确定其它点、线、面的基准。设计基准是尺寸标注的起始点。基准关系是可逆的。拟定多种定位方案，进行比较择优。(3)选定基准的方法：(4)基准分类：设计基准工艺基准按其作用的不同分为：工艺基准有可分为:定位基准度量基准装配基准本讲稿第三十四页，共六十九页 定位基准：在加工时使工件在机床或夹具上占有正确位置所采用的基准。定位基准可分为：粗、精、辅助基准。装配基准：装配时用来确定零件或部件在机器上位置的表面。工艺基准：在加工和装配中使用的基准。度量基准：检验时用来确定被测零件在度量工具上位置的表面。本讲稿
18、第三十五页，共六十九页各种基准本讲稿第三十六页，共六十九页1.设计基准设计基准 设计基准设计基准是设计图样上所采用的基准。是设计图样上所采用的基准。如图如图1.11所示零件结构，需要在阶梯轴零件上确定平面所示零件结构，需要在阶梯轴零件上确定平面B的位置。在设计零件时，的位置。在设计零件时，B平平面的设计基准可以有多种选择（也即，面的设计基准可以有多种选择（也即，B平面尺寸有多种标注方式）。平面尺寸有多种标注方式）。例如，图例如，图a 所示的零件所示的零件H1尺寸以轴线尺寸以轴线S1为设计基准；为设计基准；图图b 所示的零件所示的零件H2尺寸以母线尺寸以母线S2为设计基准；为设计基准；图图 c
19、所示的零件所示的零件H3尺寸以母线尺寸以母线S3为设计基准。为设计基准。本讲稿第三十七页，共六十九页设计基准举例（一）单一尺寸互为基准本讲稿第三十八页，共六十九页设计基准举例（二）明确指出设计基准不平等情况本讲稿第三十九页，共六十九页设计基准举例（三）加工关系有先后先加工为基准本讲稿第四十页，共六十九页设计基准举例（四）多个同方向尺寸公共起点为设计基准本讲稿第四十一页，共六十九页2.工艺基准工艺基准 工艺基准工艺基准是在工艺过程中所采用的基准。是在工艺过程中所采用的基准。依据它们在工艺过程中的不同应用，工艺基准可分为依据它们在工艺过程中的不同应用，工艺基准可分为工序基准工序基准、定位基准定位基
20、准、测量基测量基准准和和装配基准装配基准。本讲稿第四十二页，共六十九页1)工序基准工序基准工序基准工序基准是在工序图上，用来确定本工序所加工的表面，加工后的尺寸、形状、位置。是在工序图上，用来确定本工序所加工的表面，加工后的尺寸、形状、位置。它是某一工序加工表面所要达到的加工尺寸（即工序尺寸）的起点。下图它是某一工序加工表面所要达到的加工尺寸（即工序尺寸）的起点。下图是某工序图，是某工序图，G1表面和表面和G2 表面是表面是工序基准工序基准。本讲稿第四十三页，共六十九页2）定位基准）定位基准定位基准定位基准是在加工过程中用作工件定位的基准。是在加工过程中用作工件定位的基准。如图如图1.11所示
21、的零件加工时，定位基准可以有多种选择，例如所示的零件加工时，定位基准可以有多种选择，例如图图a用三爪卡盘夹持工件，以轴线用三爪卡盘夹持工件，以轴线W1为定位基准；为定位基准；图图b表示用表示用V形块定位，以轴线形块定位，以轴线W2为定位基准；为定位基准；图图c用虎钳夹持工件大圆柱体，用支撑钉定位，以母线用虎钳夹持工件大圆柱体，用支撑钉定位，以母线W3为定位基准；为定位基准；图图d 用虎钳夹持工件小圆柱体，用支撑钉定位，以母线用虎钳夹持工件小圆柱体，用支撑钉定位，以母线W4为定位基准。为定位基准。本讲稿第四十四页，共六十九页如果需要用于加工定位的工件表面是斜面或曲面等不便于定位的表面如果需要用于
22、加工定位的工件表面是斜面或曲面等不便于定位的表面.为为了加工工件时定位方便，在工件上专门加工出定位面作为定位基准，这样的定了加工工件时定位方便，在工件上专门加工出定位面作为定位基准，这样的定位基准称为位基准称为附加基准附加基准。相对应，利用零件原有表面作定位基准，称之为相对应，利用零件原有表面作定位基准，称之为固有基准固有基准。举例：举例：轴类零件用于加工定位的顶尖孔就是典型的轴类零件用于加工定位的顶尖孔就是典型的附加基准附加基准；三爪卡盘装夹零件时，则用于定位的圆柱表面是典型的三爪卡盘装夹零件时，则用于定位的圆柱表面是典型的固有基准固有基准。本讲稿第四十五页，共六十九页 附加基准本讲稿第四十
23、六页，共六十九页3）测量基准）测量基准测量基准测量基准是零件测量时所采用的基准。是零件测量时所采用的基准。采用不同的测量方法，如图采用不同的测量方法，如图1.11所示的零件的测量基准可以有多种，例如：图所示的零件的测量基准可以有多种，例如：图a 以轴线以轴线C1为测量基准；为测量基准；图图b 表示用量规检测时，以母线表示用量规检测时，以母线C2为测量基准；为测量基准；图图c 用卡尺检测时，以母线用卡尺检测时，以母线C3为测量基准。为测量基准。本讲稿第四十七页，共六十九页4）装配基准）装配基准装配基准装配基准是装配时确定零件或部件在机器中的相对位置所采用的基准。是装配时确定零件或部件在机器中的相
24、对位置所采用的基准。例如，下图是某装配结构图的局部，例如，下图是某装配结构图的局部，Z1圆柱表面和圆柱表面和Z2 端面是齿轮在轴上的装端面是齿轮在轴上的装配基准。配基准。本讲稿第四十八页，共六十九页二、工件的装夹机械制造过程中用来固定加工对象，使之在机床上占有正确的位置，机械制造过程中用来固定加工对象，使之在机床上占有正确的位置，以便进行机械加工或检测的装置被称为以便进行机械加工或检测的装置被称为机床夹具机床夹具，简称，简称夹具夹具。夹具设计夹具设计是直接为机械产品生产服务的一项生产准备工作。机床是直接为机械产品生产服务的一项生产准备工作。机床夹具设计特点是周期要求短，夹具精度高。夹具设计特点
25、是周期要求短，夹具精度高。夹具设计与机械加工工艺等关系密切。夹具设计与机械加工工艺等关系密切。本讲稿第四十九页，共六十九页工件的装夹工件的装夹1装夹的概念装夹的概念工件装夹工件装夹是将工件在机床上或夹具中定位、夹紧的过程。工件装是将工件在机床上或夹具中定位、夹紧的过程。工件装夹的包含了夹的包含了定位定位、夹紧夹紧两个方面内涵。两个方面内涵。工件定位工件定位是工件在机床或夹具上占有正确的位置，使工件与刀具及是工件在机床或夹具上占有正确的位置，使工件与刀具及机床主轴、导轨之间具有正确的相对关系，从而保证被加工工件的尺寸精机床主轴、导轨之间具有正确的相对关系，从而保证被加工工件的尺寸精度、形状精度及
26、位置精度。度、形状精度及位置精度。工件夹紧工件夹紧是工件定位后将其固定的正确位置上，使之不因切削力、惯性力、是工件定位后将其固定的正确位置上，使之不因切削力、惯性力、重力的作用而变化。重力的作用而变化。本讲稿第五十页，共六十九页2装夹的方式装夹的方式在机床上，工件一般可采用如下几种装夹方式：在机床上，工件一般可采用如下几种装夹方式：(1)直接装夹直接装夹 直接装夹直接装夹是将工件的定位基准面直接密切贴合在机床的装夹面上，是将工件的定位基准面直接密切贴合在机床的装夹面上，不需找正即可完成定位，通过夹紧工件，使其在整个加工过程中保持正不需找正即可完成定位，通过夹紧工件，使其在整个加工过程中保持正确
27、位置。确位置。在平面磨床的磁力工作台上固定工件等都是直接装夹。在平面磨床的磁力工作台上固定工件等都是直接装夹。本讲稿第五十一页，共六十九页(2)找正装夹找正装夹 是利用可调整工具将工件夹持在机床上，并使机床作慢速运动，利用划针或是利用可调整工具将工件夹持在机床上，并使机床作慢速运动，利用划针或千分表检测和调整工件的位置，使之处于正确位置的装夹方式。千分表检测和调整工件的位置，使之处于正确位置的装夹方式。例如，在车床上加工一个具有较高同轴度要求的阶梯轴时，可采用四爪例如，在车床上加工一个具有较高同轴度要求的阶梯轴时，可采用四爪卡盘和千分表调整工件的位置，以提高和保证加工精度的工件装夹过程是找正卡
28、盘和千分表调整工件的位置，以提高和保证加工精度的工件装夹过程是找正装夹。装夹。对于形状复杂，尺寸、重量均较大且精度较低的铸件和锻件毛坯，如果工件对于形状复杂，尺寸、重量均较大且精度较低的铸件和锻件毛坯，如果工件毛坯没有方便的找正表面，则可预先在毛还上划出待加工面的轮廓线，然后按照毛坯没有方便的找正表面，则可预先在毛还上划出待加工面的轮廓线，然后按照所划的轮廓线找正其位置完成工件装夹，这种工件装夹方式也属于找正装夹。所划的轮廓线找正其位置完成工件装夹，这种工件装夹方式也属于找正装夹。本讲稿第五十二页，共六十九页(3)夹具装夹夹具装夹 夹具装夹夹具装夹是将夹具预先安装在机床上并精确调整其位置，在机
29、械加工过是将夹具预先安装在机床上并精确调整其位置，在机械加工过程中利用该夹具迅速而准确地装夹工件的方式。程中利用该夹具迅速而准确地装夹工件的方式。在上述三种工件装夹方式中，在上述三种工件装夹方式中，夹具装夹夹具装夹具有较高的定位精度，工件装夹操作方便、简单和省时，具有较高的定位精度，工件装夹操作方便、简单和省时，适合大批量生产。适合大批量生产。找正装夹找正装夹亦具有较高定位精度，但操作费时、费力，仅适合单件小亦具有较高定位精度，但操作费时、费力，仅适合单件小批量生产。批量生产。本讲稿第五十三页，共六十九页三、三、工件的定位原理工件在夹具中工件在夹具中定位的目的定位的目的是使同一批工件在夹具中占
30、有一致的正确加工位是使同一批工件在夹具中占有一致的正确加工位置。但由于实际定位基准和定位元件存在制造误差，故同批工件在夹具中所占据的置。但由于实际定位基准和定位元件存在制造误差，故同批工件在夹具中所占据的位置不可能是完全一致的，这种位置的变化将导致加工尺寸产生误差。位置不可能是完全一致的，这种位置的变化将导致加工尺寸产生误差。研究工件在夹具中的定位可以从研究工件在夹具中的定位可以从定位基本原理定位基本原理、定位方法与定位元件定位方法与定位元件、定位精度定位精度三个方面研究。三个方面研究。本讲稿第五十四页，共六十九页工件定位的基本原理工件定位的基本原理1.六点定位原理六点定位原理在夹具中未定位以
31、前，任何一个工件都可以看成为在空间直角坐标系中的自由物体。在夹具中未定位以前，任何一个工件都可以看成为在空间直角坐标系中的自由物体。如图所示的方形工件，它在空间的位置是任意的，可沿三个垂直坐标轴如图所示的方形工件，它在空间的位置是任意的，可沿三个垂直坐标轴放在任意位置，通常称为工件沿三个垂直坐标轴具有平动自由度，分别以表放在任意位置，通常称为工件沿三个垂直坐标轴具有平动自由度，分别以表示示 、表示。表示。此外，工件绕三个垂直坐标轴的此外，工件绕三个垂直坐标轴的转角位置也是任意的，通常称之为绕转角位置也是任意的，通常称之为绕三个垂直坐标轴具有转动自由度，分三个垂直坐标轴具有转动自由度，分别以别以
32、 、表示。表示。要使工件在夹具中占据正确位置，要使工件在夹具中占据正确位置，就必须恰当地限制工件在空间上的六个就必须恰当地限制工件在空间上的六个自由度。自由度。本讲稿第五十五页，共六十九页用于空间定位的用于空间定位的六个支承点的分六个支承点的分布必须遵循一定的规则布必须遵循一定的规则。如图如图3.2(a)所示的平行六面体所示的平行六面体上加工键槽时，上加工键槽时，为保证加工尺寸为保证加工尺寸 需限需限制工件的制工件的 、三个自由度；三个自由度；为保证为保证 ，还需限制，还需限制 、两个自由度，两个自由度，为保证为保证 ，最后还，最后还需限制需限制 自由度。自由度。在进行工件定位分析时，通常是用
33、一个支承点限制工件的一个自由度，用合理在进行工件定位分析时，通常是用一个支承点限制工件的一个自由度，用合理分布的六个支承点限制工件的六个自由度，使工件在夹具中的位置完全正确，这就是分布的六个支承点限制工件的六个自由度，使工件在夹具中的位置完全正确，这就是的的“六点定位原理六点定位原理”。本讲稿第五十六页，共六十九页在夹具上布置了六个支承点，当工在夹具上布置了六个支承点，当工件基准面安置在这六个支承点上时，件基准面安置在这六个支承点上时，就限制了它的全部自由度，见图就限制了它的全部自由度，见图3.2(b)。工件底面（工件底面（M面）紧贴在支承点面）紧贴在支承点1、2、3上，限制了工件的上，限制了
34、工件的 、三个自由度；三个自由度；工件侧面（工件侧面（N面）紧靠在支点面）紧靠在支点4、5上，限上，限制了制了 、两个自由度；两个自由度；工件的端面（工件的端面（P面）在支承点面）在支承点6上，上，限制了限制了 自由度。自由度。本讲稿第五十七页，共六十九页工件上布置三个支承点的工件上布置三个支承点的M面称为面称为主要定位基准主要定位基准。三个支承点布置得越远，所组。三个支承点布置得越远，所组成的三角形就越大，工件定位就越稳定。成的三角形就越大，工件定位就越稳定。布置两个支承点的布置两个支承点的N面称为面称为导向定位基准导向定位基准。应选取工件上窄长表面作为导。应选取工件上窄长表面作为导向定位基
35、准。向定位基准。工件上布置一个支承点的工件上布置一个支承点的P面称为面称为止推定位基准止推定位基准。由于它只和一个支承点。由于它只和一个支承点接触，工件在加工时，常常还要承受加工过程中的切削力和冲击等，因此接触，工件在加工时，常常还要承受加工过程中的切削力和冲击等，因此可选工件上窄小且与切削力方向相对的表面作为止推定位基准。可选工件上窄小且与切削力方向相对的表面作为止推定位基准。在夹具结构中，在夹具结构中，支承点支承点是用定位元件来实现的，如图是用定位元件来实现的，如图3.2(c)中设置了六个支中设置了六个支撑钉。撑钉。本讲稿第五十八页，共六十九页例如例如为如图所示为在环状工件上钻孔的工序，设
36、计定位为如图所示为在环状工件上钻孔的工序，设计定位结构。结构。本讲稿第五十九页，共六十九页夹具上布置了六个支承点，见图夹具上布置了六个支承点，见图3.3(b)，工件端面紧贴在支承点工件端面紧贴在支承点1、2、3上，限制上，限制 、三个自由度；三个自由度；工件内孔紧靠支承点工件内孔紧靠支承点4、5，限制，限制 、两个自由度；两个自由度；键槽侧面靠在支承点键槽侧面靠在支承点6上，限制上，限制 自由度。自由度。本讲稿第六十页，共六十九页图图3.3(c)是实现图是实现图3.3(b)中六个支承点所采用定位元件的具体结构。中六个支承点所采用定位元件的具体结构。以台阶面以台阶面A代替代替1、2、3三个支承点
37、；三个支承点；短销短销B代替代替4、5两个支承点；两个支承点；嵌入键槽中防转销嵌入键槽中防转销C代替支承点代替支承点6。本讲稿第六十一页，共六十九页如图如图3.4(a)为车床上加工轴的通孔，根据为车床上加工轴的通孔，根据加工要求，不需要限制加工要求，不需要限制 和和 自由度，故使自由度，故使用三爪卡盘限制其余四个自由度即可。用三爪卡盘限制其余四个自由度即可。2.限制工件自由度与加工要求的关系限制工件自由度与加工要求的关系1)完全定位完全定位工件的六个自由度全部被限制的定位称为完全定位。当工件在工件的六个自由度全部被限制的定位称为完全定位。当工件在x、y、z三三个坐标方向上均有尺寸要求或位置精度
38、要求时，一般采用这种定位方式。个坐标方向上均有尺寸要求或位置精度要求时，一般采用这种定位方式。2)不完全定位和欠定位不完全定位和欠定位根据工件加工要求，并不需要限制其全部自由度的定位称为根据工件加工要求，并不需要限制其全部自由度的定位称为不完全定位不完全定位。本讲稿第六十二页，共六十九页图图3.4(b)为平板工件在平磨床上采用电磁工作台定位磨平面，工件只有厚度及平行度为平板工件在平磨床上采用电磁工作台定位磨平面，工件只有厚度及平行度要求，故只需要限制要求，故只需要限制 、三个自由度即可。三个自由度即可。欠定位欠定位是应该限制的自由度没是应该限制的自由度没有被加以限制的定位。有被加以限制的定位。
39、在满足加工要求的前提下，采在满足加工要求的前提下，采用不完全定位是允许的用不完全定位是允许的。但是但是欠定位不允许的欠定位不允许的。本讲稿第六十三页，共六十九页3)过定位过定位工件的同一个或几个自由度被重复限制的定位称为工件的同一个或几个自由度被重复限制的定位称为过定位过定位。过定位在生产中是被限制使用的过定位在生产中是被限制使用的。图图3.5(a)所示为加工连杆小头孔的正确定位方案。所示为加工连杆小头孔的正确定位方案。用用平面平面限制限制 、三个自由度；三个自由度；用用短圆柱销短圆柱销限制限制 、两个自由度；两个自由度；用用防转销防转销限制限制 自由度，属完全定位。自由度，属完全定位。本讲稿
40、第六十四页，共六十九页如果短圆柱销换为长圆柱销，则会造成过定位现象。如果短圆柱销换为长圆柱销，则会造成过定位现象。由于长圆柱销限制了由于长圆柱销限制了 、四个自由度，其中被限制的四个自由度，其中被限制的 、两两个自由度与平面限制的自由度重复，因此出现了个自由度与平面限制的自由度重复，因此出现了过定位过定位情况。情况。通常有两种消除或减小过定位方法：通常有两种消除或减小过定位方法：提高定位基准之间以及定位元件工作表面之间的位置精度；提高定位基准之间以及定位元件工作表面之间的位置精度；改变定位元件的结构，使定位元件在重复限制自由度的部分不起定位作用。改变定位元件的结构，使定位元件在重复限制自由度的
41、部分不起定位作用。本讲稿第六十五页，共六十九页第四节第四节 机器的装配机器的装配任何机器都是由许多零件装配而成的，任何机器都是由许多零件装配而成的，零件零件是机器的最小制造单元。是机器的最小制造单元。机器装配是按照机器的技术要求，将零件进行配合和连接，使之成为机器的工艺机器装配是按照机器的技术要求，将零件进行配合和连接，使之成为机器的工艺过程。机器装配是整个机器制造过程中的最后阶段。机器装配包括装配、调整、检验过程。机器装配是整个机器制造过程中的最后阶段。机器装配包括装配、调整、检验和试验等工作。和试验等工作。为了有效地组织装配工作进行，一般将机器划分为若干可以独立开展装配工作的为了有效地组织
42、装配工作进行，一般将机器划分为若干可以独立开展装配工作的部分，称之为部分，称之为装配单元装配单元。机器装配单元主要有合件、组件、部件和机器等。机器装配单元主要有合件、组件、部件和机器等。合件合件是由若干零件固定连接是由若干零件固定连接(铆或焊铆或焊)而成，或连接后再经加工而成，如装配而成，或连接后再经加工而成，如装配式齿轮，发动机连杆小头孔压入衬套后再镗孔。合件也被称为套件。式齿轮，发动机连杆小头孔压入衬套后再镗孔。合件也被称为套件。组件组件是指一个或几个合件与零件的组合，没有显著完整的作用，如主轴箱中是指一个或几个合件与零件的组合，没有显著完整的作用，如主轴箱中轴与其上的齿轮、套、垫片、链和
43、轴承的组合体。轴与其上的齿轮、套、垫片、链和轴承的组合体。部件部件是若干组件、合件及零件的组合体，部件在机器中具有完整的功能与用途。例如是若干组件、合件及零件的组合体，部件在机器中具有完整的功能与用途。例如汽车的发动机、变速箱、车床主轴箱和溜板箱等。汽车的发动机、变速箱、车床主轴箱和溜板箱等。一、装配的概念一、装配的概念本讲稿第六十六页，共六十九页机器是由零件、合件、组件和部件等组成。机器是由零件、合件、组件和部件等组成。机器装配一般过程机器装配一般过程是零件预先装成合件、组件和部件，然后进一步装配成机器。是零件预先装成合件、组件和部件，然后进一步装配成机器。合件装配合件装配是在一个基准零件上
44、，装上一个或若干个零件形成一个最是在一个基准零件上，装上一个或若干个零件形成一个最小装配单元的装配过程。小装配单元的装配过程。组件装配组件装配是在一个基准零件上装上若干个合件及零件构成组件装配是在一个基准零件上装上若干个合件及零件构成组件装配单元的装配过程，简称为组装。单元的装配过程，简称为组装。部件装配部件装配是在一个基准零件上装上若干个组件、合件和零件构成部件装配单是在一个基准零件上装上若干个组件、合件和零件构成部件装配单元的装配过程。元的装配过程。总装配总装配是在一个基准件上安装若干个部件、组件、合件和零件，最终是在一个基准件上安装若干个部件、组件、合件和零件，最终组成一台机器的装配过程
45、。总装配简称总装。组成一台机器的装配过程。总装配简称总装。本讲稿第六十七页，共六十九页 二、二、装配工作基本内容装配工作基本内容装配装配根据技术要求将若干零件接合成部件根据技术要求将若干零件接合成部件 或将若干个零件和部件接合成产品或将若干个零件和部件接合成产品 的劳动过程。的劳动过程。装配内容装配内容零部件的清洗、接合、调整、试零部件的清洗、接合、调整、试 验、检验、油漆和包装。验、检验、油漆和包装。本讲稿第六十八页，共六十九页 机械产品质量机械产品质量(1)物理参数：转数、质量、平物理参数：转数、质量、平 衡、密封、磨擦等衡、密封、磨擦等;(2)几何参数：距离精度、相互几何参数：距离精度、相互 位置精位置精 度，相对运动精度，配合度，相对运动精度，配合 精度和接触精度。精度和接触精度。本讲稿第六十九页，共六十九页