机械制造工艺学例题 PPT课件

例2 试提出单件生产下图所示零件的机械加工工艺过程 从工序到工步 齿轮零件图 第二节生产过程 工艺过程与工艺系统 1 例1 有如图所示一批工件 铣侧面I 水平面I和侧面 水平面 时 若加工过程分别为 1 每个工件都先铣I 然后回转180 铣 直至一批工件完工 2 每个工件都先铣I 直至一批工件都铣完I后再铣 3 每个工件都同时铣I和 直至一批工件铣完 以上三种加工情况各有几个工序 每个工序有几次安装和几个工位 第二节生产过程 工艺过程与工艺系统 2 例1 解答 第二节生产过程 工艺过程与工艺系统 3 若上例齿轮 毛坯为模锻件 试提出成批和大批大量生产其机械加工工艺过程 工序到工步 第二节生产过程 工艺过程与工艺系统 齿轮加工工序安排 4 第三节生产类型与工艺特点 例8 教材习题 解 由题意可得 N q Q n 1 2000 1 1 14 4 2360件 CA6140车床属于中型机械 故根据年生产纲领可定为该机床主轴的生产属于大批生产 n N A F 2360 26 282 218 件 月 5 课堂作业 1 试提出如下图所示小轴的小批生产和大批大量生产的机械加工工艺规程 并分析每种方案的工艺过程组成 假设毛坯为锻件 第三节生产类型与工艺特点 6 课堂作业 1 解答 表1阶梯轴加工工艺过程 小批生产 7 课堂作业 1 解答 表2阶梯轴加工工艺过程 大批大量生产 8 课堂作业 2 如图所示盘状零件 其机械加工工艺过程有如下两种方案 试分析每种方案工艺过程的组成 C 9 课堂作业 1 在车床上粗车及精车端面C 粗镗及精镗60H9mm孔 内孔倒角 粗车及半精车 200mm外圆 调头 粗 精车端面A 车 96mm外圆及端面B 内孔倒角 划线 在插床上按划线插键槽18D10 在钻床上按划线钻6 20mm的孔 钳工去毛刺 2 在车床上粗 精车一批零件的端面C 并粗 精镗 60H9mm孔 内孔倒角 然后在同一台车床上将工件安装在可涨心轴上 粗车 半精车这批工件的 200mm外圆 并车 96mm外圆及端面B 粗 精车端面A 内孔倒角 在拉床上拉键槽 在钻床上用钻模钻出6 20mm的孔 钳工去毛刺 10 课堂作业 2 解答 情况1盘状零件加工工艺过程 单件小批生产 11 课堂作业 2 解答 情况2盘状零件加工工艺过程 成批生产 12 课堂作业 3 试提出成批生产如下图所示零件的机械加工工艺过程的组成 从工序到工步 并指出各工序的定位基准 13 课堂作业 3 解答 连接件零件加工工艺过程 成批生产 14 二 基准 课堂作业 下图a 为某零件简图 图b c 为铣削平面2和镗孔 时的工序图 试指出 1 平面2的设计基准 定位基准和测量基准 2 孔 的设计基准 定位基准和测量基准 15 课堂练习 16 课堂练习 17 三 工艺系统刚度对加工精度的影响 例题1 在车床上车削一根 80 2000长轴 工件材料45钢 b 60 70 107Pa 已知Ktj 50000N mm Kwz 40000N mm Kdj 30000N mm 切削用量 ap lmm f 0 25mm r v 120m min 使用YT15硬质合金刀具 CFy 0 5 求算因车床和工件受力变形对工件轴向截面精度的影响 解答 先计算切削力Fy 切削力作用点位置变化引起工件的形状误差 18 将工件分为八段 点距250mm 按点计算车床在Fy力作用下的变形为y车床 1车床的弹性变形 切削力作用点位置变化引起工件的形状误差 19 2工件的弹性变形 工件在Fy力作用下的变形为y工件 切削力作用点位置变化引起工件的形状误差 式中E 钢弹性模量为J 圆截面的惯性矩为 20 3工件轴向截面形状误差 将车床和工件的变形叠加 以表示车床 工件受切削力产生变形引起工件半径的变化量 如下表 切削力作用点位置变化引起工件的形状误差 中心线 21 22 23 课堂练习 在车床的三爪自定心卡盘上精镗一批薄壁铜套的内孔 如下图所示 工件以 50h6定位 用调整法加工 试分析影响镗孔的尺寸 几何形状及孔对已加工外圆 46h6的同轴度误差的主要因素有哪些 并分别指出由这些因素引起的加工误差属于哪一类性质的误差 24 答案 影响孔径尺寸精度的因素 1 镗刀的尺寸调整误差 常值系统误差 2 镗刀的磨损 变值规律性误差 3 铜套的均匀热变形 加工后孔缩小 常值系统误差 影响孔几何形状精度的因素 圆度误差 1 薄壁铜套的夹紧变形 随机误差 2 车床主轴的径向跳动 常值系统误差 圆柱度误差 1 机床导轨的几何误差 纵导轨在水平面不直 车床 前后导轨扭曲 纵导轨与机床主轴不平行 常值系统误差 2 机床主轴的摆动 常值系统误差 3 工艺系统受力变形 壁厚不均匀 常值系统误差 影响孔 40H7对外圆 46h6的同轴度误差的因素 1 基准不符误差 46h6与 50h6的同轴度误差 随机误差 2 工件外圆 50h6的形状误差引起工件安装误差 随机误差 25 例1 一 定位基准的选择 如图所示为一锻造或铸造的轴套 通常是孔的加工余量较大 外圆的加工余量较小 试选择粗 精基准 解答 以外圆为粗基准加工孔 然后以孔为精基准加工外圆 保证工件表面不会在加工过程中留下毛坯表面而造成废品 26 例2 如图所示零件的A B C面 10H7及 30H7孔均已加工 试分析加工 12H7孔 选用哪些表面定位最合理 为什么 一 定位基准的选择 例2解答 选A面 定位元件为支承板 30H7孔 定位元件为圆柱销 10H7孔 定位元件为菱形销 作为定位基准 选A面和 30H7孔可以符合基准重合原则 27 一 定位基准的选择 图所示各零件加工时的粗 精基准应如何选择 并简要地说明理由 a 中要求外毂壁厚较均匀 b 中要求壳壁较均匀 例3 标有 符号的为加工面 其余为非加工面 例3解答 a 以外毂内壁为粗基准加工内孔和一端面 再以该内孔和端面加工外毂面和另一端面 b 以壳体外圆为粗基准加工内孔和端面以及法兰外圆 再以端面和大孔为精基准加工6 10孔 28 思考题1 下图所示两模板零件 欲钻孔O1及O2 要求距A面和O孔尺寸分别为a1和a2 且其轴心线与A面平行 l为自由尺寸 孔O及其他表面均已加工 试选择加工这两个零件的孔O1及O2时的定位基准 指出所限制的自由度数 一 定位基准的选择 29 解答 一 定位基准的选择 30 试拟定右图所示零件的机械加工工艺路线 已知该零件的毛坯为铸件 孔未铸出 生产类型为成批生产 一 定位基准的选择 思考题2 31 加工工艺过程 一 定位基准的选择 32 主要工序的工序图 一 定位基准的选择 33 四 尺寸链的计算 如图所示尺寸链 若A1 A2 A3 30 0 1mm A4 10 0 05mm A5 A7 40 00 1mm A6 15 0 05mm 求封闭环A0的基本尺寸 上下偏差及其公差值 例题1 34 例题1解答 根据增环及减环的定义 可得出尺寸链中的A1 A2 A3 A4为增环 A5 A6 A7为减环 所以 四 尺寸链的计算 1 封闭环的基本尺寸 35 例题1解答 四 尺寸链的计算 2 封闭环的上偏差 3 封闭环的下偏差 ES0 ES1 ES2 ES3 ES4 EI5 EI6 EI7 0 1 0 1 0 1 0 05 0 1 0 05 0 1 0 6mm EI0 EI1 EI2 EI3 EI4 ES5 ES6 ES7 0 0 0 0 05 0 0 05 0 0 1mm 36 例题2 在车床上加工一阶梯轴 如图所示 先加工小头至尺寸C 20 0 14mm 然后加工大头至尺寸B 20 0 14mm 求零件总长尺寸A及其上 下偏差 四 尺寸链的计算 37 例题2解答 尺寸链图如右图所示 四 尺寸链的计算 1 封闭环A的基本尺寸 根据定义 可知尺寸链中的A是封闭环 B C是增环 A B C 20 20 40mm 2 封闭环的上偏差 ES0 ES1 ES2 0 14 0 14 0 28 3 封闭环的下偏差 EI0 EI1 EI2 0 0 0 本尺寸链封闭环的尺寸为40 0 28mm 其公差值T0 0 28mm 38 3 尺寸链的概率解法 统计法 几个独立随机值之和的标准差等于这些随机值的标准差的平方相加之后的平方根 四 尺寸链的计算 设 为封闭环的标准差 A1 A2 An 1为各组成环的标准差 则 当零件尺寸为正态分布时 其误差量 或尺寸分散范围 与标准差的关系为 6 在取各环误差量 i及 0等于公差值Ti及T0的条件下 则上式可转化成 39 例题3 四 尺寸链的计算 如图所示尺寸链 若A1 A2 A3 30 0 1mm A4 10 0 05mm A5 A7 40 00 1mm A6 15 0 05mm 用概率解法求封闭环的基本尺寸A0 上下偏差和公差值T0 40 例题3解答 四 尺寸链的计算 1 将各尺寸换算成双向公差 2 计算封闭环的基本尺寸 41 四 尺寸链的计算 例题3解答 3 计算封闭环公差T0 用概率解法的封闭环尺寸 A0 5 25 0 13 公差T0 0 26 用极值解法的封闭环尺寸 42 例题4 四 尺寸链的计算 如图所示套筒成批加工时 若两端面已加工好 在本工序以表面A为定位基准 加工表面B 试进行尺寸换算 求尺寸C及其上 下偏差 43 例题4解答 四 尺寸链的计算 2 用极值解法计算尺寸C的基本尺寸 1 尺寸链图右如图 40 0 2mm是封闭环 50 0 1mm为增环 尺寸C为减环 3 尺寸C的上偏差 44 例题4解答 四 尺寸链的计算 4 尺寸C的下偏差 所以C 10 0 1mm 例题5 若上例中套简 图7a 的加工过程是先加工B D面 得尺寸40 0 2 然后再以B面为定位基准加工A面 要求保证总长尺寸为50 0 1 试进行尺寸换算 45 例题5解答 四 尺寸链的计算 按加工顺序 总长50 0 1是最后自然得到的 故为封闭环 提高上道工序的加工精度 使本工序的定位误差位变小 即缩小尺寸40的公差 提高本工序的加工精度 即限制尺寸C的加工误差 改变全部公差 即同时缩小尺寸40及尺寸C的公差 1 尺寸链如图所示 按等公差法分配尺寸40和C的公差 46 例题5解答 四 尺寸链的计算 尺寸C的基本尺寸 2 设尺寸40的上 下偏差为 尺寸C的下偏差 尺寸C的上偏差 所以C 10 0 05mm 即上工序按40 0 05mm加工 本工序按10 0 05mm加工 就能保持总长符合图纸要求50 0 1mm 47 例题6 四 尺寸链的计算 右图为套筒零件 内孔及外圆均已加工 现欲加工键槽 用P点定位来进行加工是不可能的 因此可选M点或N点为定位基准来进行加工 这就产生了基准不重合 请分析比较用何处定位易于保证键槽的深度16 0 18mm 48 例题6解答 四 尺寸链的计算 1 以M点定位加工键槽 49 例题6解答 四 尺寸链的计算 以M点定位加工键槽的尺寸链如图所示 由于键槽深度为16 0 18mm是由A1和A2来决定的 故A0为封闭环 计算时若用极值解法 设A2的尺寸公差为 尺寸A2的基本尺寸 50 四 尺寸链的计算 例题6解答 尺寸A2的上偏差 尺寸A2的下偏差 所以 51 例题6解答 四 尺寸链的计算 2 以N点定位加工键槽 52 例题6解答 尺寸B2的基本尺寸 尺寸B3的下偏差 尺寸B3的上偏差 所以 由于键槽深度为16 0 18mm是由B1 B2和B3来决定的 故B0为封闭环 计算时若用极值解法 设B3的尺寸公差为 53 例题7 四 尺寸链的计算 如图所示为一阶梯轴 在多刀车床上加工时 采用单一基准的定位原则 因而基准不重合 现进行尺寸换算 求A1 A2 A3 A4 的尺寸及公差 54 例题7解答 四 尺寸链的计算 55 例题7解答 四 尺寸链的计算 56 例题7解答 四 尺寸链的计算 57 二 定位误差的计算 1 工件以平面定位时的定位误差 2各种定位方法的定位误差计算 例 右图为镗床上加工箱体的A B两通孔时的定位情况 因是通孔 所以不需要止动定位基准 要保证尺寸A1 A2 B1 B2 加工时刀具位置经调整好不再改变 对加工一批工件来说 被加工的A B二孔表面相对夹具位置不变 58 二 定位误差的计算 1 工件以平面定位时的定位误差 加工孔A时 尺寸A1的工序基准和定位基准均是D面 基准重合 所以 不 A1 0 定位基准面D有角度制造误差土 根据基准位置误差的定义有 基 A1 2H tan 定 A1 不 A1 基 A1 基 A1 2H tan 尺寸A2的工序基准是E面 定位基准是C面 基准不重合 根据基准不重合误差的定义有 不 A2 L2 基 A2 0所以 定 A2 不 A2 基 A2 不 A2 L2 59 二 定位误差的计算 1 工件以平面定位时的定位误差 加工孔B时 尺寸B1的工序基准是F面 定位基准是D面 基准不重合 根据定义有 不 B1 L1 基 B1 2H tan 所以 定 B1 不 B1 基 B1 L1 2H tan 尺寸B2的工序基准和定位基准均是C面 基准重合 此时有 不 B2 0 基 B2 0 定 B2 不 B2 基 B2 0 60 二 定位误差的计算 2 工件以内孔表面定位时的定位误差 若工件孔与定位心轴 或销 采用间隙配合 且以中心线为工序基准 当工件装夹到心轴上时 因工序基准是中心线 定位基准也是中心线 基准重合 则 不 0 因工件孔和心轴是间隙配合又都有制造误差 因而存在孔中心线的位置变化 即基准位置误差 得 定 不 基 基 假定孔尺寸为D D 心轴尺寸为d d 最小配合间隙为 min 根据工件装夹时心轴放置的位置不同 定位误差分两种情况 61 二 定位误差的计算 2 工件以内孔表面定位时的定位误差 心轴垂直放置时 最大孔和最小轴求得孔中心线位置的变动量 由于自重 工件始终靠往心轴一边下垂 此时孔中心线的变动是铅垂方向 其最大值为 心轴水平放置时 双边接触 62 3 工件以 一面两孔 定位时的定位误差 1 孔中心线在x y方向的最大位移为 2 孔中心线在x y方向的最大位移分别为 两孔中心连线对两销中心连线的最大转角误差 63 二 定位误差的计算 4 工件以外圆柱定位的定位误差 外圆面在V形块上