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1、第第4 4章章 机械加工工艺规程制定机械加工工艺规程制定本次课程要点机械加工方法机床与夹具机械加工工艺规程基本知识及术语1机械制造技术基础机械制造技术基础 零件机械加工方法零件机械加工方法2外圆磨无心磨车铣加工滚压加工铣削成形磨（横磨）主运动 进给运动表3-1外圆表面加工方法刀具T/RT主运动 进给运动工件表面成形原理图RRRRRTRRT/R车削成形车削拉削研磨3.1.1 典型表面加工方法典型表面加工方法3表3-2内圆表面加工方法表 面 成 形 原 理 图钻扩铰镗拉挤行星式内圆磨主运动 进给运动刀 具主运动 进给运动工 件RRTRRT/RTRTRTTRTT内圆磨无心磨3.1.1 典型表面加工方
2、法典型表面加工方法4R主运动 进给运动表3-3平面加工方法刀 具主运动 进给运动工 件表 面 成 形 原 理 图RTTTT刨插周铣端铣平磨端面平磨车拉T3.1.1 典型表面加工方法典型表面加工方法5车螺纹板牙主运动 进给运动表3-4螺纹加工方法刀 具主运动 进给运动工 件表 面 成 形 原 理 图RTRRTTR滚压丝锥铣螺纹梳形铣刀旋风铣磨螺纹RR3.1.1 典型表面加工方法典型表面加工方法6主运动 进给运动表3-5齿形加工方法刀 具主运动 进给运动工 件表 面 成 形 原 理 图RTRTTR/TRRR/T铣齿指状铣刀铣齿成形磨齿滚齿剃齿插齿蜗杆砂轮磨齿碟形砂轮磨齿锥形砂轮磨齿3.1.1 典型
3、表面加工方法典型表面加工方法7机械制造技术基础机械制造技术基础 机床与夹具机床与夹具83.2.1机床的分类与型号编制 机床的分类机床的分类 按按机机床床的的加加工工性性质质和和所所用用刀刀具具来来分分类类，分分成成为为1212大大类类：车车床床、钻钻床床、镗镗床床、磨磨床床、齿齿轮轮加加工工机机床床、螺螺纹纹加加工工机机床床、铣铣床床、刨刨插插床床、拉拉床床、特特种种加加工工机机床床、锯锯床床和和其其它它机床。机床。每每一一类类机机床床，又又可可按按其其结结构构、性性能能和和工工艺艺特特点点的的不不同同细分为若干组。细分为若干组。9图3-1卧式车床的基本结构及运动1主轴箱2夹盘3刀架4后顶尖5
4、尾座6床身7光杠8丝杠9溜板箱10底座11进给箱XZn 普通车床普通车床3.2.2机床的组成 10万能卧式升降台铣床万能卧式升降台铣床nXY3.2.3机床的组成 图3-2万能卧式升降台铣床1底座2床身3悬梁4主轴5支架6工作台7回转盘8床鞍9升降台11图3-3立式钻床1工作台2主轴3主轴箱4立柱5底座图3-4摇臂钻床1底座2工作台3立柱4摇臂5主轴箱和进给箱6主轴nnff立式钻床与摇臂钻床立式钻床与摇臂钻床3.2.4机床的组成 12图3-5卧式镗床1床身2下滑座3工作台4主轴箱5前立柱6主轴7后立柱8后支撑XZfn卧式镗床卧式镗床3.2.5机床的组成 13普通外圆磨床普通外圆磨床图3-6普通外
5、圆磨床1床身2床头箱3砂轮4砂轮主轴箱5尾座6导轨7工件8工作台fLfRnGnW3.2.6机床的组成 14立式加工中心立式加工中心3.2.7机床的组成 nXYZ图3-7立式加工中心1床身2滑座3工作台4立柱5数控柜6机械手7刀库8主轴箱9驱动电柜10操纵面板15夹具的分类夹具的分类1）通用夹具：三爪、四爪卡盘，平口钳等，一般由专业厂生产，常作为机床附件提供给用户。2）专用夹具：为某一工件特定工序专门设计的夹具，多用于批量生产中。3）通用可调整夹具及成组夹具：夹具的部分元件可以更换，部分装置可以调整，以适应不同零件的加工。4）组合夹具：由一套预先制造好的标准元件组合而成。根据工件的工艺要求，将不
6、同的组合夹具元件像搭积木一样，组装成各种专用夹具。使用后，元件可拆开、洗净后存放，待需要时重新组装。组合夹具特别适用于新产品试制和单件小批生产。5）随行夹具：在自动线或柔性制造系统中使用的夹具。按夹具使用范围划分3.3.1机床夹具163.3.1机床夹具三爪卡盘四爪卡盘万向平口钳回转工作台分度头图3-8通用夹具173.3.2 定位原理定位原理 图3-9六点定位原理XZY 六点定位原理六点定位原理要确定其空间位置，就需要限制其6个自由度将6个支承抽象为6个“点”，6个点限制了工件的6个自由度，这就是六点定位原理。任何一个物体在空间直角坐标系中都有6个自由度用表示18图3-10 不完全定位图例19工
7、件的6个自由度均被限制，称为完全定位。工件6个自由度中有1个或几个自由度未被限制，称为不完全定位。完全定位与不完全定位完全定位与不完全定位不完全定位主要有两种情况：工件加工要求不需要限制某一个或某几个自由度。如加工平板上表面，要求保证平板厚度及与下平面的平行度，则只需限制3个自由度就够了。3.3.2 定位原理定位原理20欠定位欠定位工工件件加加工工时时必必须须限限制制的的自自由由度度未未被被完完全全限限制制，称称为为欠欠定定位。欠定位不能保证工件的正确安装，因而是不允许的。位。欠定位不能保证工件的正确安装，因而是不允许的。图3-10欠定位示例XZYa）b）BB B3.3.2 定位原理定位原理
8、2122过定位过定位 过过定定位位工工件件某某一一个个自自由由度度（或或某某几几个个自自由由度度）被两个（或两个以上）约束点约束，称为过定位。被两个（或两个以上）约束点约束，称为过定位。过定位是否允许，要视具体情况而定：过定位是否允许，要视具体情况而定：1 1）如如果果工工件件的的定定位位面面经经过过机机械械加加工工，且且形形状状、尺尺寸寸、位位置置精精度度均均较较高高，则则过过定定位位是是允允许许的的。有有时时还还是是必必要要的的，因因为为合合理理的的过过定定位位不不仅仅不不会会影影响响加加工工精精度度，还还会会起到加强工艺系统刚度和增加定位稳定性的作用。起到加强工艺系统刚度和增加定位稳定性
9、的作用。2 2）反反之之，如如果果工工件件的的定定位位面面是是毛毛坯坯面面，或或虽虽经经过过机机械械加加工工，但但加加工工精精度度不不高高，这这时时过过定定位位一一般般是是不不允允许许的的，因因为为它它可可能能造造成成定定位位不不准准确确，或或定定位位不不稳稳定定，或或发发生生定位干涉等情况。定位干涉等情况。3.3.2 定位原理定位原理 23ZXYZXYZXYZXY图3-11工件以平面定位平面定位的主要形式是支承定位。常用的定位元件有支承钉、支承板、夹具支承件和夹具体的凸台及平面等。图2-24给出了平面定位的几种情况。ZXYZXY3.4.4 定位方法与定位元件定位方法与定位元件工件以平面定位工
10、件以平面定位24图3-12工件以圆孔定位工件以圆孔定位多属于定心定位（定位基准为圆柱孔轴线）。常用定位元件是定位销和心轴。定位销有圆柱销、圆锥销、菱形销等形式；心轴有刚性心轴（又有过盈配合、间隙配合和小锥度心轴等）、弹性心轴之分。工件以圆孔定位所限制的自由度见图2-25。XYZXYZXYZXYZXYZXYZ3.4.4 定位方法与定位元件定位方法与定位元件工件以圆孔定位工件以圆孔定位25图3-13工件以外圆柱面定位工件以外圆柱面定位两种形式：定心定位和支承定位。工件以外圆柱面定心定位的情况与工件以圆孔定位的情况相仿（用套筒和卡盘代替心轴或柱销）。工件以外圆柱面支承定位的元件常采用V型块，短V型块
11、限制2个自由度，长V型块（或两个短V型块组合）限制4个自由度。XYZXYZXYZXYZXYZ3.4.4 定位方法与定位元件定位方法与定位元件工件以外圆柱面定位工件以外圆柱面定位26除平面、圆孔、外圆柱面外，工件有时还可能以其它表面（如圆锥面、渐开线齿面、曲面等）定位。图2-27为工件以锥孔定位的例子，锥度心轴限制了除绕工件自身轴线转动外的5个自由度。图3-14工件以锥孔定位3.4.4 定位方法与定位元件定位方法与定位元件工件以其他表面定位工件以其他表面定位27图3-15专用夹具43D L零件工序简图3.5.4机床夹具28可分为钻床夹具、铣床夹具、车床夹具、磨床夹具等。按使用机床划分可分为手动夹
12、具、气动夹具、液压夹具、真空夹具、电动夹具等。按夹紧力源划分3.5.4机床夹具夹具的分类夹具的分类气动虎钳 液压夹具29在在多多个个表表面面同同时时参参与与定定位位情情况况下下，各各定定位位表表面面所所起起作作用用有有主主次次之之分分。通通常常称称定定位位点点数数最最多多的的表表面面为为主主要要定定位位面面或或支支承承面面，称称定定位位点点数数次次多多的的表表面面为为第第二二定定位位基基准准面面或或导导向向面，称定位点数为面，称定位点数为 1 1的表面为第三定位基准面或止动面。的表面为第三定位基准面或止动面。3.4.4 定位方法与定位元件定位方法与定位元件定位表面的组合定位表面的组合XZY图3
13、-16工件在两顶尖上定位在在分分析析多多个个表表面面定定位位情情况况下下各各表表面面限限制制的的自自由由度度时时，分分清清主主次次定定位位面面很很重重要要。如如图图3-163-16所所示示工工件件在在两两顶顶尖尖上上的的定定位位，应应首首先先确确定定前前顶顶尖尖限限制制的的自自由由度度，他他们们是是 。然然后后再再分分析析后后顶顶尖尖限限制制的的自自由由度度。此此时时，应应与与前前顶顶尖尖一一起起综综合考虑，可以确定其限制的自由度是合考虑，可以确定其限制的自由度是。30机械制造技术基础机械制造技术基础第第4章章 机械制造过程基础知识机械制造过程基础知识 机械制造工艺总论机械制造工艺总论314.
14、1.1 机械制造工艺过程机械制造工艺过程机械制造中与产品生成直接有关的生产过程常被称为机械制造工艺过程 机械制造工艺过程机械制造工艺过程主要内容主要内容 毛毛坯坯和和零零件件成成形形铸铸造造、锻锻压压、冲冲压压、焊焊接接 、压压制、烧结、注塑、压塑制、烧结、注塑、压塑 机械加工机械加工切削、磨削、特种加工切削、磨削、特种加工 材材料料改改性性与与处处理理热热处处理理、电电镀镀、转转化化膜膜、涂涂装装、热喷涂热喷涂 机机械械装装配配把把零零件件按按一一定定的的关关系系和和要要求求连连接接在在一一起起，组组合合成成部部件件和和整整台台机机械械产产品品，包包括括零零件件的的固固定定、连接、调整、平衡
15、、检验和试验等工作连接、调整、平衡、检验和试验等工作 32学习的内容：通过零件工艺性分析、毛坯的选择拟定工艺路线（加工余量的确定、工序尺寸及其公差的确定）重点内容：工艺路线的拟定、工序尺寸及其公差的确定工艺尺寸链的建立与解算334.1.2 机械加工工艺过程及其组成机械加工工艺过程及其组成200.07210.8图4-1阶梯轴3240250.07350-0.0170.80.8354030550150其余倒角1453.221flashflash 工工序序是是指指由由一一个个或或一一组组工工人人在在同同一一台台机机床床或或同同一一个个工工作作地地，对对一一个个或或同同时时对对几几个个工工件件所所连连续
16、续完完成成的的那那一一部部分分机械加工工艺过程。机械加工工艺过程。安安装装在在一一道道工工序序中中，工工件件每每经经一一次次装装夹夹后后所所完完成成的的那部分工序称为安装。那部分工序称为安装。344.1.2 机械加工工艺过程及其组成机械加工工艺过程及其组成工工位位工工件件在在机机床床上上占占据据每每一一个个位位置置所所完完成成的的那那部部分分工序称为工位。工序称为工位。图4-2多工位加工1：装卸工件2：钻孔3：扩孔4：绞孔flash354.1.2 机械加工工艺过程及其组成机械加工工艺过程及其组成工工步步指指在在加加工工表表面面不不变变、切切削削刀刀具具不不变变的的情情况况下下所所连连续续完完成
17、成的的那那部部分分工工序序。（在在一一个个工工步步内内，若若有有几几把把刀刀具具同时加工几个不同表面，称此工步为复合工步）同时加工几个不同表面，称此工步为复合工步）走走刀刀同同一一加加工工表表面面加加工工余余量量较较大大，可可以以分分作作几几次次工工作进给，每次工作进给所完成的工步称为一次走刀。作进给，每次工作进给所完成的工步称为一次走刀。a）立轴转塔车床的一个复合工步b）钻孔、扩孔复合工步图4-3复合工步364.1.3 生产类型及其工艺特点生产类型及其工艺特点 生产纲领生产纲领 N N=Q nQ n（1+1+%+%+%）（2-1）单件小批生产批量生产大批大量生产 式中Q 产品年产量（件/年）
18、；n 每台产品中该零件数量（件/台）；备品率；废品率。生产类型生产类型37机械制造技术基础机械制造技术基础 基准与装夹基准与装夹Datum and Fixing384.2.1 基准基准基准基准确定加工对象上几何要素间几何关系所依据的那些点、确定加工对象上几何要素间几何关系所依据的那些点、线、面称为基准。线、面称为基准。设计基准设计基准在设计图样上在设计图样上所采用的基准所采用的基准 图4-4定位支座零件394.2.1 基准基准工艺基准工艺基准在工艺过程中所采用的基准。又可分为：工序基准、定在工艺过程中所采用的基准。又可分为：工序基准、定位基准、测量基准与装配基准。位基准、测量基准与装配基准。图
19、4-5a支座零件第1工序（车削）404.2.1 基准基准图4-5b支座零件第1工序（钻孔）414.2.1 基准基准图4-5c支座零件第3工序（钻、锪4分布孔）424.2.1 基准基准图4-5d支座零件第4工序（磨内孔、端面）图4-5e支座零件第5工序（磨外圆、台阶面）434.2.2 工件装夹工件装夹划划线线找找正正装装夹夹（图图4-74-7）精精度度不不高高，效效率率低低，多多用用于形状复杂的铸件于形状复杂的铸件直直接接找找正正装装夹夹（图图4-64-6）精精度度高高，效效率率低低，对对工工人技术水平高人技术水平高夹具装夹夹具装夹（图（图4-84-8）精度和效率均高，广泛采用精度和效率均高，广泛采用装夹的含义装夹的含义装夹又称安装，包括定位和夹紧两项内容。定位定位使工件在机床或夹具上占有正确位置夹紧夹紧对工件施加一定的外力，使其已确定的位置在加工过程中保持不变工件装夹方法工件装夹方法444.2.2 工件装夹工件装夹图4-6直接找正安装flash毛坯孔加工线找正线图4-7划线找正安装flash454.2.2 工件装夹工件装夹图4-8工件在夹具上装夹（滚齿夹具）46