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1 第4章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 2 机械制造技术基础 零件机械加工方法 3 3 1 1典型表面加工方法 4 3 1 1典型表面加工方法 5 3 1 1典型表面加工方法 6 3 1 1典型表面加工方法 7 3 1 1典型表面加工方法 8 机械制造技术基础 机床与夹具 9 3 2 1机床的分类与型号编制 按机床的加工性质和所用刀具来分类 分成为12大类 车床 钻床 镗床 磨床 齿轮加工机床 螺纹加工机床 铣床 刨插床 拉床 特种加工机床 锯床和其它机床 每一类机床 又可按其结构 性能和工艺特点的不同细分为若干组 10 普通车床 3 2 2机床的组成 11 万能卧式升降台铣床 3 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 12 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 f 立式钻床与摇臂钻床 3 2 4机床的组成 13 卧式镗床 3 2 5机床的组成 14 普通外圆磨床 3 2 6机床的组成 15 立式加工中心 3 2 7机床的组成 16 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 17 3 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 18 3 3 2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 19 20 工件的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 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 21 欠定位 工件加工时必须限制的自由度未被完全限制 称为欠定位 欠定位不能保证工件的正确安装 因而是不允许的 3 3 2定位原理 22 23 过定位 过定位 工件某一个自由度 或某几个自由度 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 1 如果工件的定位面经过机械加工 且形状 尺寸 位置精度均较高 则过定位是允许的 有时还是必要的 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 或虽经过机械加工 但加工精度不高 这时过定位一般是不允许的 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 3 3 2定位原理 24 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 3 4 4定位方法与定位元件 25 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 3 4 4定位方法与定位元件 26 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 3 4 4定位方法与定位元件 27 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 3 4 4定位方法与定位元件 28 图3 15专用夹具 3 5 4机床夹具 29 3 5 4机床夹具 气动虎钳液压夹具 30 在多个表面同时参与定位情况下 各定位表面所起作用有主次之分 通常称定位点数最多的表面为主要定位面或支承面 称定位点数次多的表面为第二定位基准面或导向面 称定位点数为1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 31 机械制造技术基础 第4章机械制造过程基础知识 4 1机械制造工艺总论 32 4 1 1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 毛坯和零件成形 铸造 锻压 冲压 焊接 压制 烧结 注塑 压塑 机械加工 切削 磨削 特种加工材料改性与处理 热处理 电镀 转化膜 涂装 热喷涂 机械装配 把零件按一定的关系和要求连接在一起 组合成部件和整台机械产品 包括零件的固定 连接 调整 平衡 检验和试验等工作 33 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 34 4 1 2机械加工工艺过程及其组成 工序 是指由一个或一组工人在同一台机床或同一个工作地 对一个或同时对几个工件所连续完成的那一部分机械加工工艺过程 安装 在一道工序中 工件每经一次装夹后所完成的那部分工序称为安装 35 4 1 2机械加工工艺过程及其组成 工位 工件在机床上占据每一个位置所完成的那部分工序称为工位 36 4 1 2机械加工工艺过程及其组成 工步 指在加工表面不变 切削刀具不变的情况下所连续完成的那部分工序 在一个工步内 若有几把刀具同时加工几个不同表面 称此工步为复合工步 走刀 同一加工表面加工余量较大 可以分作几次工作进给 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 37 4 1 3生产类型及其工艺特点 生产纲领N Qn 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 n 每台产品中该零件数量 件 台 备品率 废品率 生产类型 38 机械制造技术基础 4 2基准与装夹DatumandFixing 39 4 2 1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 线 面称为基准 在设计图样上所采用的基准 图4 4定位支座零件 40 4 2 1基准 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 图4 5a支座零件第1工序 车削 41 4 2 1基准 图4 5b支座零件第1工序 钻孔 42 4 2 1基准 图4 5c支座零件第3工序 钻 锪4分布孔 43 4 2 1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 44 4 2 2工件装夹 划线找正装夹 图4 7 精