机械制造复习要点之夹具

第四章一、夹具1、机床夹具是将工件进行定位、夹紧、将道具进行导向或对刀，一保证工件相对于机床和刀具有正确位置的附加装置，简称夹具。2、夹具的组成：定位元件、夹紧装置、导向元件和对刀装置、连接元件、夹具体、其他元件及装置。（定位元件、夹紧装置和夹具体是夹具的基本组成部分）3、夹具的作用：保证加工质量、提高劳动生产率、减轻劳动强度、扩大机床使用范围4、夹具的分类：（1）按通用化程度分类：通用夹具、专用夹具、成组夹具、组合夹具、随行夹具。（2）按机床类型分：车床夹具、磨床夹具、钻床夹具、镗床夹具、铣床夹具（3）按用途分类：机床夹具、装配夹具、检验夹具（4）按动力源分：手动夹具、气动夹具、液压夹具、气压夹具、电动夹具、电磁夹具、真空夹具、自紧夹具等。5、工件在夹具中加工时加工误差组成：1、安装误差：工件在夹具中的定位和夹紧误差2、对定误差：a、道具的导向或对刀误差即夹具与机床的相对位置误差b、夹具在机床上的定位和夹紧误差即夹具与机床的相对位置误差；3、加工过程误差。二、定位和夹紧1、定位：工件在机床上加工时，首先要把工件安放在机床工作台上或夹具中，使它和刀具之间有相对正确的位置，这个过程称为定位。定位的任务：使工件相对于刀具占有某一正确的位置。2、夹紧：工件定位后，应将工件固定，使其在加工过程中保持定位位置不变，这个过程称为夹紧。夹紧的任务：是保持工件的定位位置不变。3、安装：工件从定位到夹紧的整个过程称为安装。正确的安装是保证工件加工精度的重要条件。定位过程与夹紧过程都可能使工件偏离所要求的正确位置而产生定位误差与夹紧误差。4、安装误差：定位误差与夹紧误差之和。5、工件安装方法：直接找正安装精度高、效率低、对工人技术水平要求高。一般用于单件小批量生产或定位精度要求特别高的场合。划线找正安装精度不高、效率低、多用于批量不大，形状复杂的铸件。夹具安装精度和效率均高，广泛采用。特点：1）工件在夹具中的正确定位，是通过工件上的定位基准面与夹具上的定位元件相接处而实现的。因此，不再需要找正便可将工件 夹紧。2）由于夹具预先在机床上已调整好位置，因此，工件通过夹具相对于机床也就占有了正确的位置。3）通过家具商的对刀装置，保证了工件加工表面相对于刀具的正确位置。三、定位原理1、六点定位原理：采用六个按一定规律布置的约束点，可限制工件的六点自由度，实现完全定位，称六点定位原理。2、定位支承点说明：定位支承点必须与工件的定位基准面始终保持紧贴接触；是定位元件抽象而来的；分析其作用时，不考虑里的影响。3、完全定位与不完全定位：工件的6个自由度均被限制，称为完全定位。有一个或几个自由度未被限制，为不完全定位。4、不完全定位的两种情况：1）工件本身相对于某个点、线是完全对称的，则工件绕此点、线旋转地自由度无法被限制，即使限制了也无意义。2）工件加工要求不需要限制某一个或几个自由度。5、欠定位：定位点少于应消除的自由度、工件定位不足的定位。欠定位是不允许的。6、过定位：工件某一个（或某几个）自由度被两个（或两个以上）约束点约束。7、过定位可能导致的后果：工件无法安装；造成工件或定位元件变形。8、如何判断过定位是否允许：1） 如果工件的定位面经过机械加工，切形状、尺寸、位置精度均较高，则过定位是允许的。因为合理的过定位不仅不会影响加工精度，还会起到加强工艺系统刚度和增加定位稳定性的作用。2） 反之，如果工件的定位面是毛坯面，或虽经过加工，蛋加工精度不高。这时过定位不允许。因为它可能造成定位不准确，或定位不稳定，或发生定位干涉等情况。9、解决过定位的方法：1） 改变定位元件结构，从根本上消除过定位因素，抓源头。2） 提高工件及定位元件的制造精度，特别是位置精度，允许过定位的存在，但是把影响降低或消除。四、常用定位方法与定位元件1、工件以平面定位平面定位的主要形式是支承定位。夹具上常用的支承元件有：固定支撑、可调支承、自位支承、辅助支承。（1） 固定支承：有支承钉和支承板两种形式。前者用于较小平面支承；后者用于较大平面。（2） 可调支承：是支承点位置可以调整的支承。在支承钉的高度需要调整时采用。主要用于工件一粗基准面 定位，或定位几面的形状复杂，以及各批毛坯的尺寸、形状变化较大时。（3） 自位支承：在工件定位过程中能自动调整位置的支承。其作用相当于一个固定支承，只限制一个自由度。一板适用于毛面定位或刚性不足的场合。（4） 辅助支承：是工件定位后才参与支承的元件。工件因尺寸形状或局部刚度较差，使其定位不稳或受力变形等原因，需增设辅助支承，用以承受工件重力、夹紧力或切削力。其特点是：带弓箭定位夹紧后，再调整辅助支承，使其与工件的有关表面接触并锁紧。且辅助支承是没安装一个工件就调整一次。但它不限制工件的自娱度，也不允许破坏原有定位。辅助支承与可调支承的区别：辅助支承是工件定位后才参与支承的元件，其高度有工件确定，因此不起定位作用，蛋锁紧后就成为固定支承，能承受切削力。2、工件以圆孔定位工件以圆孔定位多属于定心定位，定位基准为圆孔的轴线。常用定位元件是定位销和心轴。定位销有圆柱销（限制2个）、圆锥销（3个）、菱形销（一个）等；心轴有刚性心轴、弹性心轴等。3、工件以外圆表面定位形式：定心定位和支承定位。常用元件：V形块。（长V形块或两个短V形块限制4个自由度；短V形块限制2个）。特点是：对中性好，可用于非完整外圆表面的定位。4、工件以其他表面定位5、定位表面的组合定位点数最多的胃主要定位面或支承面；次多的为第二定位面或导向面。五、定位误差的分析与计算1、引起的原因：工件在夹具中按六点定位原理所确定的位置产生变动，导致在工件加工表面至工序基准间的尺寸（即工序尺寸）发生了变化而造成的误差。2、产生的前提：采取调整法加工一批零件时，由于基准不重合（工序基准和定位基准）或定位面的配合间隙而引起；试切法没有。3、定义：用夹具装夹一批工件时，工序基准相对于定位基准在加工尺寸方向上的最大变动量。4、基准不重合误差：由于工件的工序基准和定位基准不重合而引起的定位误差。5、基准位置误差：由于工件定位表面或夹具定位元件制作不准确而引起的定位误差。六、工件在夹具中的夹紧为防止工件的定位在切削力、振动、惯性力及离心力等作用下发生变化，需对其进行夹紧，主要有三部分组成：力源装置，夹紧元件、中间传力机构夹紧装置的基本要求：不破坏工件的定位；夹紧力大小适中；夹紧装置安全、方便、省力；夹紧装置的自动化及复杂程度与生产纲领相符1、夹紧力作用方向的选择1）应有利于工件的准确定位，而不能破坏定位。因此，一般应垂直指向主要定位面。2）应尽量与工件刚度最大的方向相一致，以减小工件变形。3）应尽可能与切削力、工件重力方向一致，以减小所需夹紧力。2、夹紧力作用点的选择1）应正对支承元件或位于支承元件所形成的支承面内，以保证工件已获得的定位不变。2）应处在工件刚性较好的部位，以减小工件的夹紧变形。3）应尽可能靠近被加工表面，一边减小切削力对工件造成的翻转力矩。必要时应在工件刚度差的部位增加辅助支承并施加夹紧力，以减小切削过程中的振动和变形。第五章机械加工表面质量包含了几何参数方面的质量和物理机械参数方面的质量。几何参数方面的质量是指机械加工表面本身的精度和表面之间相对位置精度即尺寸精度、几何形状精度和位置精度；物理机械参数方面的质量是指机械加工表面因塑性变形引起的冷作硬化，因切削热引起的金相组织变化和残余应力。一、机械加工表面质量的含义机械加工表面质量的主要内容包含了表面层微观几何形状和表面层物理机械性能。1.表面层几何形状误差表面层几何形状误差主要由表面粗糙度和波度两个部分组成。表面粗糙度是指表面的微观几何形状误差，它是切削运动后，刀刃在被加工表面上形成的峰谷不平的痕迹。波度是介于加工精度和表面粗糙度之间的周期性几何形状误差,它主要是由加工过程中工艺系统的振动所引起的。2.表面层物理机械性能表面层的金属材料在切削加工时会产生物理、机械以及化学性质的变化，主要有：（1）表面层硬化深度和程度（2）表面层内残余应力的大小、方向及分布情况。（3）表面层金相组织的改变（4）表面层内其他物理机械性能的变化。五、振动对表面质量的影响影响：1）影响加工表面粗糙度；2）影响生产率；3）影响刀具寿命；4）对机床、夹具等不利振动方式：a)自由振动：是当系统所受的外界干扰力取出后系统本身的衰减振动。其频率等于系统的固有频率。b)强迫振动：是由稳定的外界周期性的干扰力、激振力所支持的不衰减振动。产生原因;机床自身运动的不平稳；外界振动的传入。特点：1）稳态过程是谐振动，只要干扰力存在，振动就不会被阻尼衰减掉，去除干扰力后振动才会停止。 2）频率等于干扰力的频率。 3）阻尼越小，振幅愈大，谐波响应轨迹的范围大。增加阻尼能有效的减小振幅。 4）在共振区，较小的频率变化会引起较大的振幅和相位角的变化。c)自激振动;是由振动过程本身引起某种切削力的周期性变化，又由这个周期性变化的切削力反过来加强和维持振动，使振动系统补充了由阻尼作用消耗的能量，这种类型的振动被称为自激振动。是频率较高的强烈振动。磨削过程中，砂轮磨钝后产生的就是自激振动。特点：1）是一种不衰减的振动；2）频率等于或接近于系统的固有频率； 3）能否产生以及振幅的大小，决定于每一振动周期内系统所获得的能量与所消耗的能量的对比情况。 4）其形成和持续，是由于过程本身产生的激振和反馈作用。若停止切削或磨削过程，即使机床仍继续空运转，自激振动也停止了。第六章一、加工精度的概念1、加工精度是指零件经过加工后的尺寸、几何形状以及各表面相互位置等参数的实际值与理想值相符合的程度。它们的偏离程度为加工误差。包括：尺寸精度、几何形状精度和相互位置精度。2、加工误差分类：1）系统误差：具有确定性规律，可用函数关系来表达的误差 分为：常值系统误差数值不变。如：机床、夹具、刀具和量具制造的误差。 变值系统误差误差的大小和方向按一定规律变化。如：刀具磨损，线性正比；刀具受热伸长指数曲线关系。2）随机误差：具有统计分布规律的误差。如：由于工件材质不均、毛坯尺寸形状差异而引起的误差。3）静态误差：工艺系统在不切削状态下所出现的误差。4）切削状态误差：工艺系统在切削状态下所出现的误差。二、获得加工精度的方法1、试切法：生产率低，要求工人技术水平较高，多用于单件、小批量生产或高精度零件的加工2、调整法：不能试切，生产率大大提高，但精度低，主要决定于机床、夹具的精度和调整误差。用于成批、大量生产。（分动调整和精调整）3、定尺寸刀具法：大多定尺寸的孔加工刀具，成本较高，多用于大批大量生产。4、主动测量法：精度高，质量稳定，生产效率高。多用于大批量生产。三、影响加工精度的因素主要包括：原理误差、工艺系统的制造精度和磨损、工艺系统的受热变形、工艺系统调整误差、工件安装夹紧误差和度量误差等7个方面内容。1、原理误差：由于采用近似的加工运动或近似的刀具轮廓所产生的加工误差。2、机床误差主轴回转误差：将主轴实际回转轴线漂移在误差敏感方向上的最大变动量。（卧式车床、外圆磨床）误差敏感方向：在分析机床的运动误差时，将对加工精度影响最大的方向称为。（平面磨床、龙门刨床在水平方向为非敏感方向，即误差可略）主轴回转误差分为：纯径向跳动（只影响形状，不影响端面）；纯轴向窜动（相反）；纯角度摆动（综合）影响因素：1）滑动轴承 a）车床轴径不圆引起车床轴向跳动 b）镗床轴承孔不圆引起镗床主轴径向跳动。 c）静压轴承对轴承孔或轴径圆度误差起均化作用。3、导轨误差：导轨副运动件实际运动方向与理想运动方向的偏差。6、工艺系统的受力变形和零件内应力1）刚度：是物体受力后抵抗外力的能力，就是物体在受力方向上产生单位弹性变形所需要的力。倒数是柔度。2）影响工艺系统刚度的原因： a)接触面的表面质量；b）系统存在薄弱环节刚度较差的零件；c）连接件夹紧力影响；d）摩擦力影响；e）间隙的影响3）工艺系统刚度及其组成整个工艺系统的刚度决定于机床、刀具、工件和夹具的刚度，工艺系统的受力变形等于他们的变形之和。特点：整个工艺系统的刚度比期中刚度最小环节的刚度还要小；工艺系统中各环节的刚度和整个工艺系统的刚度是随着受力点位置而变化。4）工艺系统的受力变形对加工精度的影响误差复映：是指由于切削力和系统刚度的原因，加工表面的原始形状误差将以缩小的比例复映到以加工工件表面。误差复映系数是小于1的，它的值愈小，系统刚度值愈高提高复映误差、提高精度的方法：多次走刀；提高系统刚度；5）提高工艺系统刚度的方法 a)提高机床构件的自身刚度；b）提高工件安装时的刚度（采用辅助支承）；c）提高加工时刀具的刚度；d）提高零件表面质量；e）减少接触面；f）加预紧力3）减小影响的措施：减少热源的装置；用热补偿方法；改善机床结构；保持工艺系统热平衡；控制环境温度四、调整误差1、试切法调整:用于单件、小批量生产中。2、按定程机构调整3、按样件或样板调整五、加工误差的分析与控制1、分布曲线法正态分布曲线正态分布曲线的形状决定于均方差 ， 愈大，分布曲线愈平坦，尺寸分布范围大，尺寸较分散，加工方法的加工精度较低；反之，就高。2、生产过程等级Cp=1.67，特级，加工精度过高，可以做相应考虑，加工不经济。1.67Cp1.33,一级,加工精度足够,可以允许一定的外来波动。1.33Cp1.00，二级，加工精度勉强，必须密切注意。1.00Cp0.67，三级，加工精度不足，可能出少量不合格产品0.67Cp，四级，加工精度完全不行，必须加以改进才能生产第七章一、基本概念1、机械加工工艺规程是规定产品或零部件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件。2、机械加工工艺过程是在机械加工车间中，直接改变生产对象的形状、尺寸、相对位置与性质等、使其成为成品或半成品的过程。由一系列工序组成，每一个工序又分为若干个安装、工位、工步或走刀。3、工序：是指一个（或一组）工人在一个工作地点对一个（或同时对几个）工件连续完成的那一部分加工过程。4、安装：在同一个工序中，工件每定位和夹紧一次所完成的那部分加工称为一个安装。注：每一个工序可能有一次或几次安装。在同一工序中，安装次数应尽量少，可以提高生产效率和减少由于多次安装带来的加工误差。5、工位：在工件的一次安装中，通过分度（或位移）装置，是工件相对于机床床身变换加工位置，把每一个加工位置上所完成的工艺过程称为工位。多工位加工可以提高生产率和保证被加工表面间的相互位置精度。6、工步：在一个工位中加工表面、切削工具、切削速度和进给量都不变的情况下所完成的加工，称为一个工步。注：几把刀具同时参与切削该工步为复合工步；对于在一次安装中连续进行的相同工步可视为一个工步。7、走刀：切削在加工表面上切一次所完成的工步内容，称为一次走刀。是构成工艺过程的最小单元。8、生产类型：大量生产、成批生产、单件生产。9、工艺规程的作用：1）是指导生产的主要技术文件；2）是生产组织和生产管理工作的依据；3）是新建、扩建或改建机械制造的主要技术资料。10、工艺规程的内容：包括工艺路线、各工序加工的内容和要求、所采用的机床和工艺装备、工件的检验项目及检验方法、切削用量及工时定额。11、工艺规程设计原则：1）以保证零件加工质量，达到设计图纸规定的各项技术要求为前提。 2）工艺过程有较高的生产效率和较低的成本。 3）充分考虑和利用现有生产条件，尽可能做到平衡生产。 4）尽量减轻工人劳动强度，保证安全生产，创造良好、文明劳动条件。 5）积极采用先进技术和工艺，减少材料和能源消耗，并应符合环保要求。12、机械加工工艺规程的步骤：1）阅读装配图和零件图；2）工艺审查；3）熟悉或确定毛坯；4）拟定机械加工工艺路线；5）确定满足各工序要求的工艺装备；6）确定各主要工序的技术要求和检验方法；7）确定各工序的加工余量，计算工序尺寸和公差；8）确定切削用量；9）确定时间定额；10）填写工艺文件二、定位基准及选择1、基准：工件上不同的表面之间用以确定相互位置关系所依据的点、线、面。2、分类：设计基准和工艺基准。3、设计基准：根据零件使用要求而确定的基准，标注在设计图纸上。4、工艺基准：零件在加工、测量和装配过程中所采用的基准。 1）定位基准：在加工时用于工件定位的基准。分为：粗基准（未经机械加工的定位基准）；精基准（经过机械加工的定位基准）；附加基准（零件上根据机械加工工艺需要而专门设计的定位基准） 2）测量基准:在加工中或加工后用来测量工件的形状、位置和尺寸误差时所采用的基准。 3）装配基准：在装配时用来确定零件或部件在产品中的相对位置所采用的基准。5、定位基准的选择原则：1）选择最大的面或线做安装定位基准；2）首先考虑保证加工面之间的位置精度，其次考虑尺寸精度；3）选择零件的主要表面为定位基准；4）定位基准应有利于定位准确、加紧可靠。6、粗基准的选择原则：1）选加工余量小的、较准确的、逛街的、面积较大的毛面做粗基准；2）选重要表面为粗基准、因为重要表面一般都要求余量均匀；3）选不加工的表面做粗基准，以保证加工表面和不加工表面之间的相对位置要求，同时可以在一次安装下加工更多的表面。4）粗基准一般只使用一次。7、精基准的选择原则：1）基准重合、减少基准不重合误差；（选择设计基准为定位基准）2）基准统一，在生产线上使用统一基准使各工序定位简单一致；3）互为基准，提高加工表面间的相互位置精度；4）自为基准，使加工余量均匀、提高精度。（加工面本身为基准）三、工艺路线的制定1、加工经济精度：是指在正常加工条件下（采用符合质量标准的设备、工艺设备和标准技术等级的工人，不延长加工时间）所能保证的加工精度和表面粗糙度。2、选择加工方法时应考虑的问题：1）所选择的加工方法能否达到零件精度的要求；2）零件材料的可加工性能如何；3）生产率对加工方法有无特殊要求；4）本场的工艺能力和现有加工设备的加工经济精度如何。3、加工阶段的划分：1）粗加工：去除零件上各个加工表面的大部分余量，只留后续精加工余量，并作出精基准。主要目标是提高生产率。2）半精加工：为零件的主要表面的精加工做好准备，并完成一些次要表面的加工。3）精加工（去除各个加工表面经粗加工后留下的较小且较均匀的余量，确保零件尺寸、形状精度及各表面间的位置精度以及表面粗糙度）4）精整和光整加工阶段（精度要求高时）。5）超精加工阶段4、这样划分的主要目的：1）保证零件加工质量；2）有利于及早发现毛坯缺陷并得到及时处理；3）有利于合理利用机床设备。5、典型表面加工路线（考大题） 1）外圆表面：a 粗车半精车精车（IT7,Ra0.8）;b粗车半精车粗磨精磨（IT6,Ra0.16）c粗车半精车精车金刚石车；d 粗车半精车粗磨精磨研磨e 粗铣半精铣精铣 2）孔：a 钻（粗镗）粗拉精拉； b 钻扩铰手铰； c 钻（粗镗）半精镗精镗浮动镗或金刚镗d 钻（粗镗）粗磨半精磨精磨研磨 3)平面：粗铣半精铣精铣高速铣； 粗刨半精刨精刨宽刀精刨、刮研或研磨 粗铣（刨）半精铣（刨）粗磨精磨研磨精密磨、砂带磨或抛光四、工序顺序安排1、安排原则：先基准后其他（便于定位）；先面后孔（防止变形）；先主后次（避免浪费）；先粗后精（保证位置精度）2、热处理及表面处理工序的安排1）为改善切削性能的热处理工序（退火、正火、调质）应安排在切削加工之前；2）为清除内应力的热处理工序（时效、退火、正火）应安排在粗加工之后；3）半精加工之后，精加工之前安排淬火回火、渗碳、淬火等淬硬处理工序，淬硬之后一般只磨；4）高精度零件安排冷处理，以稳定尺寸；5）表面处理工序一般放在最后：镀铬、镀锌、阳极氧化、发黑、发蓝3、其他工序：检查、检验工序、去毛刺、平衡、清洗等。4、两种工艺规程工序集中、工序分散 1）工序集中：使每个工序中包含尽可能多的工步内容，因而使总的工序数目减少，夹具的数目和工件的安装次数也相应的减少。 特点：有利于保证各加工面间的相互位置精度要求，有利