机械加工工艺编制及专用夹具设计电子教案项目2盘套类零件工艺

1、机械加工工艺编制及专用夹具设计项目2 盘套类零件机械加工工艺编制毛坯类型和余量确定方法盘套类零件的工艺路线拟定工艺尺寸链计算方法实现零件制造精度的尺寸及其公差的计算2.12.22.32.4盘套类零件机械加工工艺编制 毛坯类型和余量确定方法2.1.1 毛坯的种类和选择方法（1）零件材料及其力学性能 当零件的材料确定后，毛坯的类型也就大致确定了。 例如，当零件材料为铸铁时，毛坯选择铸造毛坯； 当零件材料是钢材，且力学性能要求较高时，选择锻件； 当材料是钢材，而力学性能要求较低时，选择型材或铸钢。（2）生产类型 大批大量生产时，可选精度和生产率都比较高的毛坯制造方法。用于毛坯制造的费用可由材料消耗和

2、机械加工成本的降低来补偿。 如锻件应采用模锻、冷轧和冷拉型材；铸件采用金属模机器造型或精铸等。单件小批量生产时，可选成本较低的毛坯制造方法。如木模手工造型和自由锻造。（3）零件的形状和尺寸 形状复杂的毛坯，常用铸造方法。大尺寸零件采用砂型铸造或自由锻造； 中、小型零件采用较先进的铸造方法或模锻、精锻等。 常见的一般用途的钢质阶梯轴零件，如各台阶的直径相差不大，可选用棒料；如各台阶的直径相差较大，宜用锻件。（4）现有生产条件 确定毛坯时，必须结合具体的生产条件，如现场毛坯制造的实际水平和外协的可能性等。 尤其应注意发挥行业协作网络的功能，实行专业化协作是实现优质低耗的重要途径。（5）充分考虑利用

3、新工艺、新技术和新材料的可能性 如考虑精铸、精锻、冷轧、冷挤压、粉末冶金和工程塑料等在机械中的应用。这样可大大减少机械加工量，甚至有时可不用机械加工，其经济效益非常显著。 受毛坯制造技术所限，加之对零件精度和表面质量的要求越来越高，故毛坯某些表面仍留有一定的加工余量，以便通过机械加工来达到质量要求。 毛坯尺寸与零件尺寸的差值称为毛坯加工余量，毛坯制造尺寸的公差称为毛坯公差。 毛坯加工余量及公差同毛坯制造方法有关，生产中可参照有关工艺手册和部门或企业的标准来确定。2.1.2 毛坯余量的一般确定方法一、加工余量的概念 加工余量是指加工过程中从加工表面切去的材料层厚度。 余量有工序余量和加工总余量（

4、毛坯余量）之分。 工序余量是同一被加工表面相邻两工序尺寸之差； 加工总余量指某一表面毛坯尺寸与零件图样的设计尺寸之差。加工总余量和工序余量的关系为 Z0Z1+Z2+Z3+ZnZi式中， Z0总加工余量 Zi各工序的工序余量 如图所示平面的加工余量是单边余量，它等于实际切除的材料层厚度。 对于外表面： 对于内表面：-上工序基本尺寸-本工序基本尺寸 如图所示回转表面的加工余量是指直径上的，是双边余量，其实际切除的材料层厚度是加工余量的一半。 外圆表面： 内圆表面： 本工序直径上的加工余量； 、 上工序的基本直径； 、 本工序的基本直径。 由于毛坯制造和各工序尺寸都有误差，各工序实际切除的余量值是变

5、动的，所以加工余量又分为公称余量、最大余量和最小余量。 相邻两工序的基本尺寸之差即是公称余量。 为了便于加工，工序尺寸都按“入体原则”标注极限偏差，即按被包容面取上偏差为零；包容面取下偏差为零。 毛坯尺寸则按双向布置上、下偏差。工序余量与工序尺寸及其公差的关系如图所示。工序尺寸公差一般按“入体原则”标注 Zmax= la (lb Tb)= Zb + Tb Zmin =( la Ta ) lb= Zb Ta工序余量变动范围 Tz = ZmaxZmin = Tb + Ta 由于各工序尺寸都有偏差，故实际切除的余量是变化的。工序余量又分为公称余量Zb、最大余量Zmax、最小余量Zmin对于被包容面，

6、本工序的公称余量 Zb =la-lb 对于包容尺寸（孔径、槽宽），下偏差为0，其最小尺寸 就是基本尺寸，本工序的公称余量 Zb =lb-la Zmax= (lb +Tb) la= Zb + Tb Zmin = lb (la +Ta) = Zb Ta工序余量变动范围 Tz = ZmaxZmin = Tb + Ta二、加工余量的确定 加工余量的大小对工件的加工质量和生产率有较大的影响。 余量过大，会造成浪费工时，增加成本； 余量过小，会造成废品。 确定加工余量的基本原则是在保证加工质量的前提下，越小越好。在确定时应考虑以下因素：（1）上工序的表面粗糙度Ra和缺陷层Da 本工序必须把上工序留下的表面

7、粗糙度Ra和缺陷层Da全部切除。（2）上工序的尺寸公差Ti-1 本工序的基本余量中包括了上工序的尺寸公差Ti-1 。（3）上工序的形位误差 本工序应纠正上工序留下的形位误差。这里的形位误差是指由尺寸公差Ti-1所控制的形位误差。形位误差 具有方向性，是一项空间误差，需要采用矢量合成。（4）本工序加工时的装夹误差b 包括定位误差、夹紧误差和夹具在机床上的装夹误差。这些误差会使工件在加工时位置发生偏移，所以加工余量还必须考虑装夹误差的影响。 2.2 盘套类零件的工艺路线拟定 某企业生产的离合齿轮，零件材料为45钢，中批量生产 零件的工艺性分析 选择毛坯 确定机械加工余量 确定毛坯余量 定位基准的选

8、择 零件表面加工方法的选择 制订工艺路线2.2.2 套类零件的工艺路线拟定2.3 工艺尺寸链计算方法 尺寸链的计算方法有极值法和概率法两种。在中、小批量生产和可靠性要求高的场合，多采用极值法；在大批量生产（如汽车工业）中，可采用概率法。(1)封闭环的基本尺寸 关系尺寸链的封闭性，封闭环的基本尺寸等于所有组成环基本尺寸的代数和，即： A= Ai - Aj式中， A封闭环的基本尺寸； Ai增环的基本尺寸； Aj 减环的基本尺寸； m增环的数目； n尺寸链的总环数。（2）封闭环的极限尺寸 Amax= Aimax- Ajmin Amin = Aimin - Ajmax（3）封闭环的极限偏差 由封闭环的

9、极限尺寸减去其基本尺寸即可得到封闭环的极限偏差： ESA = ESAi - EIAj EIA = EIAi - ESAj 式中，ES、EI分别表示上偏差和下偏差（4）封闭环的公差 由上述各式可知，封闭环的公差等于其上偏差减去下偏差，即等于各组成环公差之和。 T A = ESA - EIA = Ti 显然，在极值算法中，封闭环的公差大于任一组成环的公差就会过小，造成工序加工困难。 因此，在分析尺寸链时，应使尺寸链的组成环数为最少，即遵循尺寸链最短原则。在大批量生产或封闭环公差较小、组成环较多的情况下，可采用概率算法，其计算公式为： 工艺尺寸链的应用在机械加工过程中，每一工序的加工结果都以一定的尺

10、寸值表示出来，尺寸链反映了相互关联的一组尺寸之间的关系，也就反映了这些尺寸所对应的加工工序之间的相互联系。尺寸链的构成反映了加工工艺的构成。特别是加工表面之间位置尺寸的标注方式，在一定程度上决定了表面加工的顺序。 一般的，在工艺尺寸链中，组成环是各工序的工序尺寸，即各工序直接得到并保证的尺寸； 封闭环是间接得到的设计尺寸或工序加工余量，有时封闭环也有可能是中间工序尺寸。2.4 实现零件制造精度的尺寸及其公差的计算 2.4.1 工艺基准与设计基准重合时工艺尺寸链的建立和计算例：加工某箱体工件上的孔，加工工序为：扩孔一粗镗精镗精磨。 各工序的加工余量及所能达到的经济精度可根据工艺手册结合工厂的实际

11、选定。 下表列出了各工序尺寸及其公差的计算结果。表中第二、三两列为查手册得到的数据，第四列为计算所得数据，第五列为最终结果。基准不重合时工艺尺寸链的计算（1）定位基准与设计基准不重合 如图所示零件，孔D的设计尺寸是，设计基准是C孔轴线。镗孔前A面、B孔、C孔已加工，为使工件装夹方便，镗孔时以A面定位，按工序尺寸为A3加工。 这时孔的定位尺寸设计基准与工序基准不重合，设计尺寸是间接得到的，因而是封闭环。2.4.2 工艺基准与设计基准不重合时工艺尺寸链的建立和计算 要保证设计尺寸的要求，必须计算工序尺寸A3的极限偏差要求。其尺寸链如图所示。 这一问题属于尺寸链应用的第三种情况。由于其他工序尺寸已知

12、，因而A3就有唯一解。 尺寸链中， A1为减环， A2、A3为增环，应用尺寸链计算公式可得：A3=A-A2+A1 =（100-80+280）mm=300mmESA3=ESA-ESA2+EIA1=（0.15-0+0）EIA3 =EIA-EIA2+ESA1（）所以工序尺寸A3为： （2）设计基准与测量基准不重合 如图所示零件，内孔端面C的设计基准是B面，设计尺寸为30。为便于加工时测量，采用以A面为基准，测量尺寸A2来间接保证设计尺寸。这样设计尺寸30就成为间接保证的尺寸。工艺尺寸链如图所示 显然，这类问题也是在已知封闭环的情况下，求某一组成环的尺寸。由图中可知，尺寸A1为减环， A2为增环。由尺

13、寸链计算公式可知：A2 =A+A1 =（30+10）mm=40mm；ESA2 =ESA+EIA1=0+(-0.1)mm=-0.1mm ；EIA2 =EIA + ESA1 由此求得工序测量尺寸为： 如图所示零件的内孔与键槽，其机械加工工序安排是：（1）镗孔至;（2）插键槽至尺寸A1 ；（3）磨内孔至 50，同时间接保证键槽深度。（3）工序尺寸的基准有加工余量时工艺尺寸链的计算在第二工序插键槽时，工序尺寸A1的工序基准是镗孔后的内孔表面，由于该表面在后续工序中还要进行精加工，因而必须计算工序尺寸A1 ，以保证在内孔磨削后能得到要求的键槽深度尺寸。由于内孔直径尺寸的基准是中心线，其尺寸链如图所示。在这一尺寸链中，间接保证的键槽深度尺寸为封闭环，工序尺寸A1 A3为增环，A2为减环。由尺寸链的计算公式可得：A1 =A+A2-A3=（）ESA1=ESA+EIA2- ESA3 =（）EIA1 =EIA + ESA2EIA3所以，工序尺寸如图a所示阶梯轴，两段轴径的长度设计为40和80。加工时，首先以精车后的A面为基准，车削d和B面，保证工序尺寸A1 ，再以B面为基准，精车C面，保证工序尺寸A2；然后磨削D外圆和端面A，保证尺寸40 ，同时间接保证尺寸80 。（4）一次加工后要保证多个设计尺寸时的工艺尺寸链的计算 显然，工序尺寸A2将影响最终工序对间接获得的尺寸80的保证。分析得工艺尺寸链如