福建农林大学-机械制造工艺学-第一章--绪论 PPT课件

福建农林大学机电学院机械工程系郑书河Tel mail zshld1998 绪论 机械制造工程学科的发展生产过程 工艺过程与工艺系统生产类型与工艺特点工件加工时的定位和基准习题与思考题 1 机械制造工业与夕阳产业随着知识经济的兴起 一些人却把制造业贬成为 日薄西山 的 夕阳产业 旧经济 这种思想在很大程度也影响了校园 也极大地影响了在座同学的学习热情 事实果真如此吗 什么是机械制造 机械制造在人们生活 国民经济中处于什么地位 一 机械制造工业及其发展 机械制造工业 用机器为主要手段 以金属为主要原材料进行加工的工业称为机械制造工业 机械制造业是现代工业的主体 它为国民经济各产业与国防建设提供技术装备 为人民生活提供耐用消费品的国民经济支柱产业 牵涉千百万人穿衣用布 衣 食 住 行是人的基本物质需求 是国家安全保障的支柱 制造业是 夕阳产业 吗 有可能消亡吗 不可能 2 机械工业及其在国民经济中的地位 经济上的竞争 制造技术的竞争 在各个国家企业生产力的构成中 制造技术的作用一般占55 65 发达国家的发展 在很大程度上都是依靠他们重视制造技术 通过制造技术 形成独 特 高的产品 首先抢占世界市场 这就是他们之所以能崛起 腾飞的诀窍 美 日等国已将制造科学与信息科学 材料科学 生物科学一起列为当今时代四大支柱学科 事实上 虽然世界已进入信息化的大趋势 但发达国家仍然高度重视制造业发展 据悉 美国制造业对GDP的贡献率始终大于20 拉动其它产业30 日本将振兴制造业的基础技术纳入国家基本法 他们认为 无论今后科学技术怎样进步 发展先进的制造业将永远是人类社会的 首席产业 是工业文明的形成不可以跨越的 世界经济发展的趋势表明 机械工业的发展速度 规模和产品质量水平决定一个国家工业发展的水平 是国民经济各部门的技术基础 是一个国家经济发展的基石 机械工业的规模和水平是衡量一个国家科学技术水平与经济实力的重要标志 历史证明 没有制造能力的民族是没有竞争力的民族 3 我国机械工业发展现状 发展迅速 相对落后迅速发展的表现机械生产大国 不是强国 门类比较齐全 具有较大规模的制造体系 基础工业部门80 国内设备提供的 农业装备国内提供 部分重要产品的产量已跃居世界前列 一些产品已经形成综合比较优势 具有价格竞争力 如 国产工程机械的价格仅为同型号进口产品的1 4左右 掌握了一批重大技术装备的核心技术和关键技术 已能制造达到国外先进水平的30万千瓦汽轮发电机组 葛洲坝电站用大型低水头水轮发电机组和交流50万伏超高压输变电设备等 以 远望 号综合测量船 向阳红 10号科学考察船为主力的科学考察船队达到了世界第一流水平 相对落后的表现 产品品种少 技术含量低 质量不稳定 早期故障率高 可靠性差 目前我国主要机械产品中达到当代世界先进水平的不到5 国产金属切削机床中 数控机床仅占2 8 而日本1987年已达30 德国1990年达54 我国一些机械产品的质量标准总体上低于发达国家 国家标准与国际标准存在差距 高新技术产品 机械基础产品和重大技术装备成套供应能力不能满足市场需求 长期依赖进口 中低档机械产品出现结构性过剩 积压严重 相对落后的表现 重复建设严重 专业化程度低 形不成规模 劳动生产率普遍较低 经济效益差 机械工业是规模效益特点最为显著的产业 但是我国长期未能按规模效益这一经济规律组织大批量集中生产 低水平重复严重 企业组织结构散乱 经营规模小 未能形成一批占有较大市场份额 具有国际竞争力的大企业和企业集团 也未能形成一大批专业化协作配套厂 结构性过剩成为制约机械工业发展的主要因素 随着短缺经济的结束 机械工业结构性过剩的矛盾日益突出 一方面 一般性产品需求下降 生产能力普遍闲置 另一方面 高新技术的重大装备和关键部件的供给严重不足 结构性过剩使得企业发展空间趋紧 低价竞销的无序竞争局面严重 平均利润率大幅下降 企业亏损增加 对机械制造工业的作用认识 重视不够 相对落后的表现 技术装备水平低 科研开发力量薄弱 资金投入不足 技术进步缓慢 市场营销与售后服务体系不健全 企业管理体制和经营机制转换不到位 相对落后的表现 4 两点认识 要重新认识机械制造业机械制造已经不是传统意义上的机械制造 即所谓的机械加工 它是集机械 电子 光学 信息科学 材料科学 生物科学 激光学 管理学等最新成就为一体的一个新兴技术与新兴工业 制造技术不只是一些经验的积累 实际上它是一个从产品设计 进入市场 返回产品设计的大系统 信息化与工业化相辅相成 信息化不能代替工业化 但可以提升工业化 促进工业化 提高技术 生产 流通 管理的效率 机械制造工业必须依靠信息科学 材料科学来改造自己 另一方面信息科学 材料科学也必须依赖于制造技术来取得新的发展 中国还不是世界工厂什么是 世界工厂 世界工厂应该是指世界制造业的主要集中地 现在 我国制造业的工业增加值仅为美国的22 14 日本的35 43 我国制造业的劳动生产率约为美国的4 38 日本的4 07 德国的5 56 所以还不能算是世界工厂 如果说我国制造业的某个具体行业如 打火机制造工厂 似乎还值得探讨一下 但不能说我们已是世界工厂 即便在诸如打火机的问题上 人家一个高档打火机在价格上就顶上我们上百个打火机 因此 一些说我们是世界工厂的外国人 可能光看到我们制造业产品的数量 并没有注意到我们的产品在质量和档次上和发达国家有差距 两点认识 我国制造业大量的是来料加工 突出表现在电子等工业 许多产品 设计的知识产权并不掌握在我们手里 因此附加值很低 值得注意的是 美国的制造业占世界第一 但美国人从来不说自己是世界工厂 对国外说中国 世界工厂 的舆论 我们要警觉 这是不是有个 中国威胁论 的背景 我国要成为 世界制造中心 还有很长的路要走 要有长远的眼光 不能拿牺牲自然资源 加剧环境污染的代价换取 世界工厂 的虚名 中国不能变成跨国公司的垃圾场 下水道 美国人的垃圾要留在美国 发展制造业要有创新的精神 要有民族精神 我们应该卧薪尝胆为祖国制造事业不断努力 5 机械制造技术的重要性 机械工业是国民经济的装备工业 机械工业的水平和规模在很大程度上决定了国民经济各部门的水平和规模 也在很大程度上决定了国防工业的水平和实力 制造技术已经是生产 国际经济竞争 产品革新的重要手段 自50年代起 由于种种原因 把传统的制造业视作 夕阳工业 制造技术的发展受到极大的冷遇 这样做的结果导致美国产品的市场竞争力大大下降 整个制造业遇到国际竞争者的致命打击 大量日本 欧洲机械电子产品纷纷涌入美国市场 贸易赤字巨增 经济空前滑坡 直到80年代后期 重新重视制造技术后才挽回当时的经济形势 日本依然坚信制造业是立国之本 制造业是日本的生命线 没有制造业就没有信息产业和软件产业 6 机械制造业的特点 机械工业是典型的离散型制造业各个环节之间可以彼此关联或不关联 依赖个人的经验和技能较多 实现自动化的难度较大 机械工业有多种生产经营模式单件生产 多品种 小批量和重复大批量生产等多种方式 离散型制造业产品结构复杂 制造工艺复杂 生产过程所需机器设备和工装夹具种类繁多 工程设计任务重为了适应产品结构的不断变化 机械制造业的底层加工设备应具有足够的柔性 由于机械产品设计与制造涉及多学科 多种技术 在当今全球化市场竞争的形势下 靠一家企业单打一的局面已缺乏竞争力 目前主机厂与零件制造厂的分离 组织跨地区的企业动态联盟已成为机械制造业产业结构调整 7 机械制造科学及其发展 机械制造科学是一门有着悠久历史的学科 是国家建设和社会发展的支柱学科之一 机械制造学科包含的内容很多 涉及的领域很广 它是集机械 电子 光学 信息科学 材料科学 生物科学 激光学 管理学等最新成就为一体的一个新兴技术学科 所以说 机械制造技术是高新技术的综合利用 二 本课程研究的对象和任务 一个新的设计工作者 常常会面临一些感到十分棘手 困惑的问题 为什么 1 工艺是什么 工艺是使各种原材料 半成品成为产品的经验 方法和过程 各种机械制造的方法和过程的总和称之为机械制造工艺 工艺是生产中最活跃的因素 它既是构思和想法 又是实际的方法和手段 并落实在由工件 刀具 机床 夹具所构成的工艺系统中 2 机械制造工艺学的研究对象 研究如何科学地 最优地生产各种机械装备 机械产品的一门技术学科 研究在机械制造 机械制造广义包括 铸造 锻 焊 热处理 机械加工 机械装配 中优质 高产 低耗地生产机械装备的原理和方法的科学 即从质量 精度 寿命 劳动生产率 高级的工艺方法和装备 先进的生产组织和管理方法 经济性 通过经济分析或经济论证加以确定 方面控制机械制造 研究对象 工艺与设计 制造的关系只有掌握工艺知识 才能得到经济 合理 可行的设计方案 才能能保证方便 经济 高效 高质地制造产品 在生产中要解决的主要问题花费 效率 质量工艺对这三者是直接相关的 工艺是制造的基础 是企业的核心和灵魂 工艺是否合理的依据 就是看所用的工艺能否优质 高效 低消耗地生产出产品 因此企业制造常以工艺作为突破口 工艺甚至对产品能否加工出来有着决定性的影响 5 本课程的任务 使学生掌握工艺的基本理论 掌握机械加工和装配工艺规程制定的原则 步骤和方法 并能结合具体条件制定出工艺上可行 经济上合理的工艺规程 了解影响加工质量的各项因素 学会分析研究加工质量的方法 掌握机床夹具设计的原理和方法 了解当前制造技术的发展 培养学生具有善于分析 总结实际生产中的先进经验 善于分析地吸收国内外新技术 新工艺和新方法 并应用于解决实际问题的能力 培养学生对具体工艺问题进行综合分析和试验的科学方法 并能对具体问题提出保证或改善产品质量 提高生产效率和降低产品成本的工艺路线 三 本课程的特点及学习方法 1 课程的特点 1 实践性 总结生产实践经验的基础上产生和发展起来的 2 综合性 经验总结 条条较多 2 学习方法 1 理论联系 具体问题具体分析 不能死记条文 应结合实际情况分析问题 2 钻研基本内容 理解问题的实质和概念 认真对待练习 掌握基本规律 做到举一反三 3 在掌握业务知识的同时 注意能力的培养 第一章绪论 一 生产过程和生产系统1 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 1 2生产过程 工艺过程与工艺系统 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 2 系统及其属性 系统 根据其构成单元和功能的不同有多种不同的定义 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 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 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 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 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 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 首先来看生产系统的两个子系统 机械加工工艺系统和机械制造系统 3 生产系统 它们彼此关联 相互影响 满足特定加工要求的系统 机械加工工艺系统的组成 1 机械加工工艺系统 金属切削机床刀具夹具工件 该系统的目的 是在特定的生产条件下 适应环境的要求 各要素间相互关联 相互影响 在保证质量和产量前提下 采用合理的工艺过程 降低该工艺的加工成本 要求 从机床 刀具 夹具 工件四个要素的整体出发 综合分析 研究各种有关问题 实现系统的最佳化方案 机械加工工艺系统中的流 物质流能量流信息流 如坯料在各工序间流动加工中机床要耗费电力资源控制着系统中物质要素的动作和流动的工艺文件和数控程序 机械加工工艺系统中 坯料经一工序加工 检验后 然后作为本工序加工完成的零件输到下一工序 这样一来 系统中存在物质的流动 我们称之为 物质流 同时在加工中 机床要耗费电力资源 也就是说系统中存在着 能量流 另外 当今电子计算机和自动控制等技术广泛深入到机械加工领域中 如工艺文件通过数控程序和适应性控制模型控制着系统中物质要素的动作和流动 这种要素我的称之为 信息流 一个工序很优秀 并不一定能获得零件最低加工成本 必须全盘考虑组成零件加工的各道加工工序 才能实现零件加工的最佳化 这样综合的结果就是机械制造系统 2 机械制造系统 机械制造系统是以整个机械加工车间为更高一级的系统来考虑问题 其整体目的是使该车间能最有效地全面完成全部零件的机械加工任务 它由各机械加工工艺系统要素组成 其中信息流除机械加工工艺系统中工艺参数信息外 还有计划 调度 管理等方面的信息 生产系统是以整个制造工厂为整体来看待的 工厂是社会生产的基层单位 在工厂进行的所有生产活动的总和就构成了一个典型的具有输入和输出的生产系统 工厂 企业 是一个复杂的非线性大动力学系统 为了有效地经营并获得最高的经济效益 就不仅要把原材料 毛坯制造 机械加工 热处理 装配油漆 试车 运输和保管等属于 物质 范畴的要素进行考虑 而且还必须把技术情报 经营管理 劳动力调配 市场动态等信息作为影响系统效果的要素来考虑 3 生产系统 采购订单 物料 生产派工单 资源 设备 人员 信息流过程 资金 支出 收入 物流过程 劳务流 能量流 生产系统除物质流 能量流和信息流外 还包含劳务流和资金流 在工厂内部动态地流动 资金流 物流 收货 领料 生产 入库 发运 物流带动资金流 生产 信息流指挥物流 生产 销售 订单 派工单 采购订单 信息流 物流 资金流的统一 生产 采购订单 销售 订单 派工单 由此可见 生产系统是包含制造系统更高一级的系统 制造系统是生产系统中比较重要的子系统 我们之所以要来分析系统的概念 就是要用系统工程技术的观点来分析所研究的系统及其组成 树立 局部 服从 整体 整体 融于 局部 的观点 以实现整个生产系统的最佳化 1 工艺过程生产过程包含了工艺过程和辅助过程 工艺过程 直接改变工件形状 尺寸 位置 性质 辅助过程 运输 保管 刃磨 设备维护等 工艺过程 形状 铸造 锻造等 尺寸 机械加工 位置 装配 性质 热处理 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 本课程主要是研究机械加工工艺过程中的系列问题 二 工艺过程和工艺规程 同一零件 产品 可以采用不同的加工过程 零件依次通过的全部加工过程称之工艺路线或工艺流程 它是制定工艺过程和进行车间分工的重要依据 工艺规程 技术人员根据工件要求 设备条件和工人技术情况等 确定采用的工艺过程 并将其写成工艺文件 工艺规程的形式 机械加工工艺过程 由毛坯机加工变为成品的过程 机械加工工艺规程 将合理的机械加工过程以文件的形式写出 2 工艺规程 三 工艺过程的组成 1 工序 工步和走刀 工序 一个或一组工人 在一个工作地对同一个或同时几个工件所连续完成的那一部分工艺过程 它是组成工艺过程的基本单元 一组 个 工人一个工作地 指机床 连续地加工 工序包括三要素 三要素任何一个改变都将视为不同工序 如热处理后再一次回到同一工作地 工步 在加工表面 或装配时的连接表面 不变 加工 或装配 工具不变的情况下 所连续完成的那一部分工序 加工表面不变 可以是单个表面或组合表面 工具不变 四角刀架 换刀 连续性 一个工序通常包含几个工步 工步包括三要素 走刀 工作行程 在一个工步中 有时材料要分几次去除 则其切去一层材料称为一次走刀 工艺规程中常不包含走刀 但对加工量影响大的场合 应规定走刀 余量 加工方案一小批量生产 车 铣 去毛刺 加工方案二大批量生产 1 粗车小端面 外圆 倒角2 粗车大端面 外圆 倒角3 精车小外圆4 精车大外圆5 铣键槽 去毛刺 为简化工艺文件 对于那些连续进行的若干个相同的工步 通常都看作一个工步 如图加工的零件 在同一工序中 连续钻四个 5mm的孔 就可看作一个工步 为了提高生产率 用几把刀具同时参与切削几个表面 这也可看作一个工步 称为复合工步 端面或钻两端中心孔 它们都是复合工步 例如 铣端面 钻中心孔 每个工位都是用两把刀具同时铣两 立轴转塔车床回转刀架上的复合工步 刨平面复合工步 组合铣刀铣平面复合工步 钻 扩孔复合工步 提示 小批量生产 产量少效率不是主要问题 主要应减少设备使的台数及人员分配 所以不宜采取工序分散的办法 大批大量生产 主要问题是要提高生产率 所以宜采用高效专业用设备 工序也较多 2 安装和工位 安装 同一工序中 工件在机床或夹具中定位和夹紧一次 称为一次安装 工位 为了完成一定的工序内容 一次装夹后 工件与夹具或设备的可动部分一起相对刀具或设备的固定部分所占据的某一个位置 工件在加工中应尽量减少装夹次数 因为多一次装夹 就会增加装夹的时间 还会增加装夹误差 减少装夹次数的有效办法是采用多工位夹具 减少工件的安装次数 多工位加工工序1 装卸工件工序2 钻孔工序3 扩孔工序4 铰孔 可实现加工时间与辅助时间重叠 减少辅助时间 缩短工时 提高效率 多工位加工的好处 1 3生产类型与工艺特点 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 Q n 1 1 Q 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 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 一个工作地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 单件 小批生产成批生产大批 大量生产 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 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5000 50000 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 按流水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 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高效生产 能力又具快速转产的 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 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 机械加工的经济精度 影响加工的精度的因素有很多 如机床本身的精度 切削余量 进给速度 刀具磨损情况等 也就是说 同一种加工方法 随着加工条件的改变 所能达到的加工精度是不一样的 所谓经济精度是这样定义的 各种加工方法的加工误差 精度 和加工成本之间存在一定的 这种关系呈负指数函数曲线形状 是指在正常的机床 刀具 人工等工作条件下 以合适的工时消耗 某种加工方法所能达到的加工精度 在经济精度范围内 加工精度和加工成本是相互适应的 有利于合理地选择加工方法 有利于准确地标注产品的技术要求 经济精度 经济精度的重要性 各种加工方法的加工经济精度及表面粗糙度可查阅手册 经济精度局限性的表现 有的加工方法因受到工件材料或加工尺寸的限制而不宜采用该加工方法 如 车 铣 刨 钻等加工方法不能加工已淬硬钢 铰孔不宜加工大孔 镗孔不宜加工小孔 有时会碰到多种加工方法都能达到所需的加工要求 对此需进一步对加工成本进行定量分析 择优采用 经济精度的数值不是一成不变的 随着技术进步 尤其是计算机技术在制造系统中的广泛应用 使得一些加工方法的加工精度和生产不断提高 成本不断下降 经济精度的数值不断下降 1 4工件加工时的定位和基准 1 定位 在进行机加工前 使工件在机床或夹具上 占据某一正确位置的过程 2 夹紧 工件定位后 通过一定的机构给工件施以一定的力 避免工件因受切削力或重力等力的作用而改变原有的位置 注 夹紧力不是越大越好 夹紧力 工件变形 精度 夹具结构庞大 1 安装 定位夹紧 一 工件的定位 2 安装对机加工的影响 直接影响加工精度 影响生产率和劳动者的劳动强度 3 工件的安装方式 1 直接找正安装 2 划线找正安装 3 采用夹具安装 工件在机床上的应有位置 是通过一系列尝试而获得的 具体做法 用千分尺或划盘上的划针 以目测法校正工件位置 一边较正 一边找正 1 直接找正安装 直接找正安装的特点 缺点 安装时费时 效率低 需凭经验操作 对工人技术要求高 优点 夹具结构简单 可避免因夹具本身的制造误差而产生的定位误差 因此 定位精度高 如 加工误差 0 01 0 005mm 采用夹具加工难以达到 适用场合 单件小批生产中 如工具修理车间 2 划线找正安装对重 大 复杂工件的加工 往往是在待加工处划线 然后装上机床 工件在机床或夹具上位置按所划的线进行找正定位 划线找正 划线找正安装特点 定位精度不高 定位误差来源 划线误差 观察误差适用场合 生产批量小 毛坯精度低 以及大型工件等不适宜采用夹具的粗加工中 3 采用夹具安装夹具 是用来使加工对象 占有正确位置 以便接受施工 检测的装置 利用夹具进行加工 由于工件相对夹具的位置是一定的 而夹具与机床的位置关系预先调整好 这样 在切削一批零件时 不必再逐个找正定位 就能达到规定的技术要求 特点 采用夹具安装是一种先进的安装方式 既能保证质量 又能节省工时 对操作者的技能要求较低 特别适用于成批大量生产中 工艺装备 在机械加工中 通常将夹具 刀具 量具及各种刀具间的辅助工具统称为工艺装备 二 六点定位原理 任何刚体在空间都有六个自由度 它们分别是沿空间直角坐标系X Y Z轴方向的移动自由度 X YZ 和绕三轴的转动自由度 X Y Z 1 刚体的六个自由度 是使工件在机床上 或夹具中 占有正确的位置 也就是使它相对于刀具刀刃有正确的相对位置 2 工件定位之目的 假定工件也是一个刚体 要使工件在机床上 或夹具中 完全定位 就必须限制它在空间的六个自由度 3 工件定位的实质 若工件脱离定位支承点而失去了定位 这是由于工件还没有夹紧的缘故 因此 定位是使工件占有一个正确的位置 夹紧才使它不能移动和转动 把工件保持在一个正确的位置 所以定位与夹紧是两个概念 决不能混淆 4 定位与夹紧 用六个点 实际上相当于支承点的定位元件 与工件接触 每个固定点限制工件的一个自由度 这样图中刚体的六个自由度完全限制了 4 六个自由度的消除与六点定位原则 不能移动 也不能转动 刚体在空间的位置是确定的 由此可见 要使工件完全定位就必须限定工件在空间的六个自由度 这一定律就称为 六点定位原则 六个支承点完全限制了刚体的六个自由度 工件既 完全定位 全部限定工件的六个自由度 不完全定位 至少有一个自由度未被限制 是否所有的工件加工时在夹具中都必须完全定位呢 不一定 究竟应该限制哪几个自由度 根据零件的具体加工要求来定 因我们讨论的是调整法定程切削加工 即刀具或工作台的行程调整至规定的距离为止 这样 在哪一个方向上有尺寸要求 就必须限制与此尺寸方向有关的自由度 否则用定程切削 就得不到该工序所要求的加工尺寸 5 完全定位和不完全定位 图 a 中 工件上铣键槽 在沿x y z三个轴的移动和转动方向上都有尺寸要求 所以加工时必须将全部六个自由度限制 图 b 为工件上铣台阶面 只要限制五个自由度就够了 图 c 为工件铣上平面 它只需保持高度尺寸z 只要在工件底面上限制三个自由度就已足够 这也是 不完全定位 注 不需完全定位的加工工序中 采用完全定位固然可以 但增加了夹具的复杂程序 在机械加工中 一般为了简化夹具的定位元件结构 只要对影响本工序的加工尺寸的自由度加以限制即可 6 过定位与欠定位 欠定位 加工中 工件定位点数少于应限制的自由度数 会产生不良后果 过定位 工件的某个自由度被限制两次以上 2 过定位是否允许 一般来说过定位将使工件定位不确定 夹紧后会使工件或定位元件产生变形 1 分析 工件的定位支承点少于应限制的自由度数时 会造成什么后果 结果 应限制了自由度未被限制 导致加工时达不到要求的加工精度 定位情况 销 限制了XY 移动 XY 转动 四个自由 支承板 限制Z 移动 XY 转动 三个自由度 挡销 限制Z 转动 结果 XY 转动 重复限制 后果 当工件定位孔与端面垂直度误差较大 而且孔与长销的间隙又很小时 若长销刚度好 工件被压歪 连杆变形 若长销刚度不足时 长销被夹歪 两种情况均会引起加工的左孔的位置精度 使连杆大小头孔轴线不能平行 x y z 注 精加工中以一个精确平面代替三个支承点 刚度好 振动小 有利于提高精度 因此 过定位一般不允许 有时 若合理采用过定位 不仅不会影响零件的加工 反而有利于提高加工精度 六点定位中 支承点布置不合理也