机械制造工艺与夹具 第2版 课件 第1-3章 绪论、典型零件加工、机床专用夹具

机械制造工艺与夹具河南工业职业技术学院第一讲：绪论基本概念河南工业职业技术学院绪论

国民经济支柱产业，总装备部，提供生产母机和消费品。1．机械制造工业

机械制造业的生产能力主要取决于机械制造工艺装备的先进程度。产品性能和质量的好坏则取决于制造过程中工艺水平的高低。2．机械制造工艺技术

3．机械制造工艺技术的现状和发展

公元700年前的科内托武士墓穴中的特鲁里亚人的木碗碎片（开始）→15世纪，开始加工金属→18世纪，对专用机床的需求→19世纪，对高精度加工的需求→20世纪初，繁荣的工业化时代，大批量生产的出现→20世纪50年代，NC技术的发展。

夏商西周时期→青铜器、弓箭等；春秋战国时期→机械驽、香炉、铜镜等；秦汉时期→齿轮和齿轮系；唐代→水力机械；宋元明清时期→天工开物、浑天仪、地动仪、纺织机械、造船业等。

3．机械制造工艺技术的现状和发展

从技术角度上说：初期——以“手艺”为标志，代代相传（类似于现代的个体木工）→互换性的出现，标志着机械加工工业走上了批量化、专业化的道路→20世纪初泰勒等人，通过实验，建立了金属切削、加工过程理论→20世纪50年代，“刚性”生产模式，单一或少品种的大批量生产，实现“规模经济”降低成本和提高质量的目的。NC技术的发展。70年代：改善生产过程管理，提高质量和降低成本。

3．机械制造工艺技术的现状和发展

80年代采用高技术的集成来满足产品个性化和多样化的要求。

90年代高精度、高效率、高自动化发展。超精密加工已经进入0.01μm级，加工系统及机械制造工艺技术向着柔性、高效、自动化方向发展。计算机辅助设计CAD计算机辅助工艺设计CAPP、计算机辅助制造CAM。4.课程的性质、研究内容、任务及学习方法性质：机械制造类专业的一门主要专业课研究内容：质量、效率、效益任务：1）掌握机械制造工艺和夹具的基本理论

2）具有制订中等复杂零件的机械加工工艺规程、夹具设计的初步能力

3）树立生产制造系统的观点学习方法：1）实践性强

2）涉及面广及内容丰富

3）灵活多变

第一章机械加工工艺规程与工件的装夹生产过程：机械产品制造时，将原材料转变为产品的所有劳动过程。包括：生产技术准备过程、毛坯的制造过程、零件的机械加工、热处理和其他表面处理、产品的装配、调试、检验和油漆、原材料和成品的运输与保管等。1.1基本概念1.1.1生产过程与工艺过程工艺过程：生产过程中，与原材料变为成品直接有关的过程称为工艺过程。亦即生产过程中由毛坯制造起到成品为止的过程。包括：毛坯制造过程、热处理过程、机械加工工艺过程、装配工艺过程等。机械加工工艺过程：采用机械加工的方法，直接改变毛坯的形状、尺寸和表面质量，使之成为产品零件的过程称为机械加工工艺过程。

工艺过程由一个或若干个顺次排列的工序组成。1．工序：一个（或一组）工人，在一台机床（或一个工作地）上，对同一个零件（或同时对几个）工件所连续完成的那部分工艺过程。

划分工序的依据是“三不变，一连续”。工人（操作者）、工作地（机床）和工件（加工对象）三个要素中任一要素的变更即构成新的工序

工序是制订工艺过程的基本单元，是制订劳动定额、配备工人、安排作业计划和进行质量检验的基本单元。

1.1.2工艺过程的组成阶梯轴加工工艺过程（单件小批）

工序号工序内容设备10车端面、打顶尖孔、车全部外圆、切槽与倒角车床20铣键槽铣床30去毛刺钳工台40磨外圆磨床阶梯轴加工工艺过程（中批生产）工序号工序内容设备10两边同时铣端面、钻顶尖孔铣端面钻顶尖孔机床20车一端外圆，车槽、倒角车床30车另一端外圆，车槽、倒角车床40铣键槽立式铣床50去毛刺钳工台60磨外圆磨床

装夹：将工件在机床或夹具中定位、夹紧的过程。

定位：使工件在机床或夹具上占据某一正确位置的过程。夹紧：工件定位后将其固定，使其在加工过程中保持位置不变的过程。安装：工件（或装配单元）经一次装夹后所完成的那部分工序内容。工位：为了完成一定的工序部分，一次装夹后，工件（或装配单元）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每一个位置称为工位。2．安装与工位多工位加工工步：在一道工序中，当加工表面不变、切削工具不变、切削用量中的进给量和切削速度不变的情况下所完成的那部分工艺过程（四不变）。简化工步记为：钻4×Φ153．工步与走刀复合工步记为：钻及车两台阶面

走刀：切削刀具在工件表面上每切削去一层金属所完成的那部分工艺过程。一个工步可以包括一次或几次走刀第二讲：生产纲领与生产类型机械加工工艺规程生产纲领：企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。计划期一般为一年，所以可以理解为一年中制造产品的数量。对于零件而言，除了制造机器所需的数量外，还应包括一定数量的备品和废品。生产类型：生产类型指企业（或车间、工段、班组、工作地）生产专业化程度的分类。

对于零件而言，除了制造机器所需的数量外，还应包括一定数量的备品和废品。1.1.2生产纲领与生产类型大量生产：产量大，品种少，大多数工作地长期重复地进行某一零件的某一工序的加工。例如，汽车，拖拉机，轴承等。

根据生产纲领的数量和产品（或零件）的大小，机械制造业的生产可分为三种类型：大量生产、成批生产和单件生产。单件生产：品种繁多，仅制造一个或少数几个，很少再重复生产。例如，航母、卫星等和新产品试制。成批生产：品种较多，均有一定的数量，各种产品是分期分批地轮番进行生产。例如，机床制造、坦克、飞机、机车制造。根据产品的特征和批量的大小，成批生产可分为大批生产：特点和大量生产相似

中批生产：特点则介于两者之间小批生产：特点和单件生产相似

概念：规定产品或零部件制造工艺过程和操作方法等的技术文件。

1．工艺规程的作用：是机械制造厂最主要的技术文件之一，是生产一线的法规性文件。是指导生产的主要技术文件。是生产组织和管理工作的基本依据。是新建或扩建工厂或车间的基本资料。2．格式：机械加工工艺过程卡、机械加工工艺卡、机械加工工序卡1.1.4工艺规程3．制订工艺规程的步骤分析研究零件图样，了解该零件在产品或部件中的作用，找出其要求较高的主要表面及主要技术要求，并了解各项技术要求制订的依据，审查其结构工艺性；选择和确定毛坯；拟定工艺路线；详细拟定工序具体内容；对工艺方案进行技术经济分析；填写工艺文件。第三讲：零件的结构工艺性分析河南工业职业技术学院1.2零件的结构工艺性分析

指零件在能满足设计功能和精度要求的前提下制造的可行性和经济性。它包括零件各个制造过程中的工艺性，如铸造、锻造、冲压、焊接、热处理、切削加工等工艺性。1.2.1结构工艺性概念按照加工顺序标注尺寸，避免多尺寸同时保证1.2.2零件的技术要求分析由定位基准或调整基准标注尺寸，避免基准不重合误差；由形状简单和易接近的轮廓要素为基准标注尺寸，避免尺寸换算。各要素的形状应尽量简单，面积应尽量小，规格应尽量标准和统一。能采用普通设备和标准刀具进行加工，且刀具易进入、退出和顺利通过加工表面。加工面与非加工面应明显分开，加工面之间也应明显分开。1.2.3零件要素的工艺性1．尽量采用标准、通用、借用和相似件。

2．有便于装夹的基准。

3．有位置要求或同方向的表面能在一次装夹中加工出来。

4．零件要有足够的刚性。

5．节省材料，减轻质量。

1.2.4零件整体结构的工艺性1.3毛坯的确定★机械加工工艺人员选择毛坯的任务确定毛坯种类确定机械加工余量确定毛坯制造精度毛坯零件综合图影响毛坯的制造工艺和费用影响零件机加工艺及生产率及经济性（1）铸件：适用于形状较复杂，材料具备可铸性的零件毛坯。砂型铸造木模、金属模复杂零件：如箱体等基础件：如床身、夹具体等特种铸造离心、压力熔模铸造小尺寸优质毛坯：如摇臂等优质铝壳体：如散热片体等1.3.1毛坯的种类及选择（2）锻件：适用于强度要求高，形状比较简单的零件毛坯。自由锻装备简单，精度低，效率低，单件、小批生产大型零件中小型零件模锻装备复杂，精度高，效率高，大批生产（3）型材：型材有热轧和冷拉两种。热轧适用于尺寸较大、精度较低的毛坯；冷拉适用于尺寸较小、精度较高的毛坯。

按截面分：园钢方钢槽钢扁钢（4）组合毛坯：根据需要将型材或钢板焊接而成的毛坯。特点：生产周期短简单、方便（要时效处理）容易实现大型毛坯、结构复杂的制造单件小批☆毛坯选择的两种不同方向一种是使毛坯的形状和尺寸尽量与零件接近，零件制造的大部分劳动量用于毛坯，机械加工多为精加工，劳动量和费用都比较少；另一种是毛坯的形状及尺寸与零件相差较大，机械加工切除较多材料，其劳动量及费用也较大。为节约能源与金属材料，随着毛坯制造专业化生产的发展，毛坯制造应逐步沿着前一种方向发展。零件材料的工艺特性结构形状与外形尺寸生产纲领的大小现有生产条件很大程度上决定了毛坯制造方法的经济性。较大时用精度和生产率都较高的制造方法；较小时应选择设备和工装投资都较小的毛坯制造方法。是指其可铸性、可锻性、可焊性等。阶梯轴如各阶梯直径相差不大，可直接选择棒料；若直径相差较大，可选择锻件毛坯。形状复杂及薄壁的毛坯，一般不宜选择金属型铸造；尺寸较大的毛坯，往往不能采用模锻、压铸和精铸等。1.3.2毛坯选择应考虑的因素

现代机械制造发展的趋势之一是精化毛坯，使其形状和尺寸与零件尽量接近，从而进行少切屑加工或无屑加工。从机械加工工艺角度分析在确定毛坯形状和尺寸时应注意的问题：（1）工艺搭子的设置→装夹工件方便（2）整体毛坯（3）合件毛坯1.3.3毛坯的形状和尺寸工艺搭子的设置和整体毛坯合件毛坯合件毛坯第四讲：工件的定位河南工业职业技术学院定位：确定工件在机床或夹具中正确位置的过程。夹紧：保证在加工过程中工件在各种力的作用下正确位置始终不变的过程。工件的定位是通过定位基准与定位元件的紧密贴合接触来实现的（靠规则）1.4工件的定位基准：确定生产对象上几何要素的几何关系所依据的那些点、线、面。

基准→依据

功用不同设计基准

工艺基准1.4.1基准及其分类1．设计基准

设计图纸上所采用的基准2．工艺基准工艺过程中所采用的基准

用途不同工序基准

定位基准

测量基准

装配基准

（1）工序基准在工序图上用来确定本工序加工表面的尺寸、形状、位置的基准。（2）定位基准在加工中用作定位的基准定位基面：工件定位时，作为定位基准的点和线，往往由某些具体表面体现，这种表面称为定位基面。（3）测量基准工件在测量、检验时所使用的基准（4）装配基准在装配时用来确定零件、组件及部件等相对位置所采用的基准。直接找正法：工件定位时，用量具或量仪直接找正工件上某一表面，使工件处于正确的位置。

图直接找正安装精度高，效率低，对工人技术水平高。1.4.2工件的定位方法划线找正法：先按加工表面的要求在工件上划线，加工时在机床上按线找正以获得工件的正确位置。毛坯孔加工线找正线

图划线找正安装精度不高，效率低，多用于形状复杂的铸件。夹具定位法：机床夹具是用以装夹工件的工艺装备。常用的有通用夹具和专用夹具两种类型。图工件在夹具上装夹（滚齿夹具）精度和效率均高，广泛采用。自由度：对于空间直角坐标系来说，具有六个自由度：三个位移自由度和三个旋转自由度。1.4.3六点定位原理1．六点定则：用合理分布的六个点可以限制工件的六个自由度，即一个支承点限制一个自由度的方法，使工件在夹具中的位置完全确定。

主支承：限制工件三个自由度，要求支承面积大。★定位要求导向支承：限制工件的二个自由度，要求：应选狭长表面；支承点布置应尽可能远。止推支承：限制工件一个自由度。要求：应选窄小且与切削力相对的表面；支承方向平行于导向方向。

双导向定位：限制四个自由度的圆柱孔或长V型块

双支承定位：限制二个移动自由度的圆柱孔或短V型块防转定位：限制一个旋转自由度的定位表面。要求：支承点布置应离回转线尽可能远。★定位要求限制工件自由度方式：支承点以定位元件体现，即定位元件来限制工件的自由度；定位规则：定位时必须使工件定位基本紧贴在定位元件上，否则不成正确定位。即工件定位时限制自由度靠的是“规则”，而不是“约束”；分析定位支承点的定位作用时，不考虑力的影响；定位支承点是定位元件抽象而来的。★注意事项2．限制工件自由度与加工要求的关系ZYXa）限制3个自由度ZYXb）限制5个自由度ZYXc）限制6个自由度ZYXd）限制2个自由度e）ZYX限制4个自由度f）ZYX限制5个自由度完全定位：工件的六个自由度都被限制的定位。不完全定位：工件被限制的自由度少于六个，但能满足加工要求的定位。欠定位：工件被限制的自由度少于六个，但不能满足加工要求的定位。重复定位：两个或两个以上的定位元件同时限制工件的同一个自由度的定位。★工件定位的几种情况完全定位：工件的六个自由度都被限制的定位。★工件定位的几种情况不完全定位：工件被限制的自由度少于六个，但能满足加工要求的定位。欠定位：工件被限制的自由度少于六个，但不能满足加工要求的定位。重复定位：两个或两个以上的定位元件同时限制工件的同一个自由度的定位。3．正确处理重复定位重复定位使定位不稳定；增加了夹紧变形；部分工件不能顺利与定位元件配合。★重复定位的后果★防止重复定位的方法改变定位装置结构提高工件定位基准之间与定位元件之间的位置精度第五讲：工件的定位方法及其定位元件（之一）河南工业职业技术学院（1）足够的精度（2）耐磨性好（3）足够的强度和刚度（4）工艺性好：定位基面和定位元件的工作表面合称为定位副★对定位元件的要求1.4.4工件的定位方法及其定位元件1．工件以平面定位主要支承固定支承

可调支承自位支承

支承

钉支承板

限制工件自由度

A型用于光面B型用于毛面C型用于侧面固定支承

a）用于光面b）用于毛面c）用于侧面A型用于侧面、顶面B型用于底面固定支承

可调支承有等高要求时装配后配磨可调支承的应用自位支承自位支承的应用仅限制一个自由度辅助支承螺旋式

自位式推引式

不限制工件自由度

液压锁紧

结构简单、效率低

结构复杂、效率高

结构复杂、效率高

结构紧凑、操作方便、动作快速

辅助支承的应用面积较小的基准平面选用支承钉面积较大、平面度精度较高的基准平面定位选用支承板毛坯面、阶梯平面和环形平面作基准平面定位时，选用自位支承毛坯面作基准平面，调节时可按定位面质量和面积大小分别选用可调支承当工件定位基准面需提高定位刚度、稳定性和可靠性时，可选用辅助支承★选用指南2．工件以圆柱孔定位定位销限制工件自由度

定位心轴间隙配合心轴过盈配合心轴花键心轴心轴在机床上的装夹圆锥销一般要与其它定位元件组合使用

圆锥销的组合应用小锥度心轴定心精度高，轴向位移误差较大，装卸工件不便，传递扭矩小，不能加工端面。★选用指南工件上定位内孔较小时，常选定位销在套类、盘类零件的车削、磨削和齿轮加工中，大都选用心轴在加工套筒、空心轴等类工件时，经常用到圆锥销工件在单个圆锥销上定位容易倾斜，多与其它定位元件组合定位。第六讲：工件的定位方法及其定位元件（之二）河南工业职业技术学院当工件对称度要求较高时，选用V形块当工件定位圆柱面精度较高时，选用定位套或半圆形定位座3．工件以外圆柱面定位V型块V型块结构尺寸活动V型块定位套结构简单、容易制造，但定心精度不高，只适用于精定位基面。半圆套圆锥套4．工件以一面两孔定位基准统一；位置精度高；一面两圆柱销；一面一圆柱销、一削边销；定位方案重复定位

由于两圆柱销同时限制x移动自由度，存在重复定位解决方法1减小第二圆柱销尺寸，使其不限制x自由度，导致转角误差增大解决方法2使用削边销一面两孔定位时，定位装置主参数按课本方法确定第七讲：定位基准的选择重点考虑两个问题①保证主要加工面有足够而均匀的余量和各待加工表面有足够的余量；②保证加工面与不加工面之间的相互位置精度。1．粗基准的选择1.4.5定位基准的选择具体原则(1)选不加工表面→保证加工面与不加工面之间的位置要求。

当工件上有多个不加工面与加工面之间有位置要求时，则应以其中要求最高的不加工面为粗基准。(2)合理分配各加工面的余量。

①为了保证各加工面都有足够的加工余量，应选择毛坯余量最小的面为粗基准。

(2)合理分配各加工面的余量。

②为了保证重要加工面的余量均匀，应选重要加工面为粗基准。

当工件上有多个重要加工面都要求保证余量均匀时，则应选精度要求最高的面为粗基准。(3)粗基准应避免重复使用粗基准在同一尺寸方向上通常只允许使用一次。(4)尽量选用位置可靠、平整光洁的表面作粗基准重点考虑两个问题①减小工件的定位误差，保证工件的加工精度；②装夹工件方便、夹具结构简单。2．精基准的选择具体原则(1)基准重合原则基准不重合产生基准不重合误差△B

S是定位基准E与工序基准F之间的联系尺寸，叫定位尺寸。基准不重合误差等于定位尺寸公差。

定位尺寸与加工尺寸平行时定位尺寸与加工尺寸不平行时

定位过程中的基准不重合误差是在采用调整法加工一批工件时产生的。若用试切法加工，每一个工件都可直接保证尺寸A，就不存在基准不重合误差。注意(2)基准统一原则

在加工过程中尽可能地采用统一的定位基准。如轴类零件加工统一采用中心孔，箱体类零件加工统一采用一面两孔。基准重合原则和基准统一原则是选择精基准的两个重要原则。但有时两者互相矛盾，必须处理好。当遇有尺寸精度较高的表面，应以基准重合为主，以免给加工带来困难，这时不易做到基准统一。除此之外，均应考虑基准统一原则。(3)自为基准原则

加工余量小而均匀时，选择加工表面本身作为定位基准。

遵循自为基准原则时，不能提高加工面的位置精度，只能提高加工面本身的精度。

(4)互为基准原则

相互位置精度要求比较高的表面，可以采用互为基准反复加工的方法来保证。

基准选择原则，分别是从不同方面提出的要求。这些原则都不可能同时满足，有时，这些要求会出现相互矛盾的情况，这就要求全面地、辩证地分析问题，分清主次，抓住主要矛盾，正确运用原则和规律。注意第八讲：定位误差的分析与计算定位误差装夹误差夹紧误差基准不重合误差基准位移误差

对一批工件而言，调整后刀具的位置是固定的，工件逐个在夹具上定位时，其位置不一致的原因有二：一是定位基准与工序基准不重合；二是定位基准位置的变化。前者产生基准不重合误差，后者导致基准位移误差。为保证加工质量，定位误差与加工精度一般应满足下列关系1.4.6定位误差分析计算

由于定位基准与工序基准不一致引起的定位误差，称基准不重合误差。误差值即工序基准相对定位基准在加工尺寸方向上的最大变动量。上节已经介绍，不再赘述。基准不重合误差ΔB定位尺寸与加工尺寸平行时定位尺寸与加工尺寸不平行时

工件在夹具中定位时，由于定位副的制造误差和最小配合间隙的影响，导致各个工件定位基准的位置不一致，从而给加工尺寸造成误差，这个误差称为基准位移误差。

基准位移误差ΔY

基准位移误差的大小等于定位基准在加工尺寸方向上的最大变化量。

定位基准变动方向与加工尺寸平行时定位基准变动方向与加工尺寸不平行时

计算定位误差时，可以分别求出基准位移误差和基准不重合误差，再求出它们在加工尺寸方向上的矢量和；也可以按最不利情况,确定工序基准的两个极限位置，根据几何关系求出这两个位置的距离，将其投影到加工方向上，求出定位误差。☆定位误差的计算

图示工件以平面定位铣削A、B表面，要求保证尺寸60±0.06mm和30±0.1mm，分析计算定位误差例解（1）尺寸60±0.06mm（水平方向）定位误差

工序基准和定位基准均为C面；故ΔB＝0

C面与支承钉接触，无位移；故ΔY＝0

ΔD＝ΔB＋ΔY＝0＜（2×0.06）∕3

（2）尺寸30＋0.1（垂直方向）定位误差

工序基准：孔中心，定位基准：D面

故ΔB＝0.02×2mm＝0.04m

D面与支承钉接触，无位移；；故ΔY＝0

ΔD＝ΔB＋ΔY＝0.04mm＜（2×0.1）∕3

该定位方式满足加工尺寸要求。

例解工序基准：圆孔中心，定位基准：圆孔中心

ΔB＝0（基准重合）工件孔与定位销有制造公差和间隙

ΔY＝δD＋δd＋Xmin＝（0.15+0.03+0.03）mm

＝0.21mm

ΔD＝ΔB＋ΔY＝（0＋0.21）mm＝0.21mm

＞（2×0.1）∕3

该定位方式不能满足加工尺寸要求。

图示工件以外圆d1定位，加工φ10H8孔。已知d1＝φ30mm，d2＝φ55mm，H＝40±0.15mm，t＝0.03mm，求加工尺寸40±0.15的定位误差。例解定位基准：d1的轴线A，工序基准：d2外圆母线

B。基准不重合

ΔB＝δd2/2+t＝（0.046/2＋0.03）mm

＝0.053mm

ΔY＝0.707δd1＝0.707×0.01mm＝0.007mm

ΔD＝ΔB＋ΔY＝（0.053＋0.007）mm＝0.06mm

＜（2×0.15）∕3

该定位方式满足加工尺寸要求。第九讲：工件的夹紧（之一）1.5工件的夹紧

工件定位后将其固定，使其在加工过程中保持定位位置不变的装置，称为夹紧装置1．夹紧装置的组成力源装置：提供原始夹紧力的装置称为力源装置。夹紧机构：力的传递机构和执行元件通称为夹紧机构。力的传递机构在传递夹紧力的过程中，起着改变力的大小、改变力的方向和自锁作用。

1.5.1夹紧装置的组成和基本要求算1）能保持工件定位后获得的正确位置；2）夹紧力大小适当，既要保证工件在整个加工过程中其位置稳定不变，不振动，又不允许使工件产生不适当的夹紧变形和表面损伤。3）工艺性好。复杂程度与生产纲领相适应，在保证生产率的前提下，结构简单，便于制造和维修。4）使用性好。操作方便、安全、省力。1．对夹紧装置的基本要求确定夹紧力就是确定夹紧力的大小、方向和作用点三个要素。

（1）夹紧力应垂直于主要定位基准1．夹紧力方向的确定1.5.2夹紧力的确定（2）夹紧力方向应与工件刚度较好的方向相一致（3）夹紧力方向应尽可能实现“三力”同向，以利于减小夹紧力。

2．夹紧力作用点的选择（1）应落在支承元件上或几个支承元件所形成的支承面内（2）夹紧力作用点应作用在工件刚性较好的部位。

（3）夹紧力作用点应尽量靠近加工部位。

夹紧力的作用应工件所受到的切削力(矩)、离心力(矩)、惯性力(矩)及重力（矩）的作用平衡。并考虑工艺系统的刚性、夹紧机构的传递效率等因素。3．夹紧力大小的确定要求不松动、变形小原则1．视系统为刚性系统，切削过程处于稳定状态；2．只考虑切削力（矩）在力系中的影响；切削力（矩）用切削原理公式计算；3．重型工件应考虑工件重力的影响；4．在工件作高速运动场合，必须计入惯性力；5．按静力平衡方程计算最不利的瞬时状态所需夹紧力；5．将计算夹紧力再乘以安全系数K，估算方法估算镗孔A时的计算夹紧力。

例估算镗孔B时的计算夹紧力。

f通常取0.1～0.15

例夹紧力三要素的确定，是一个综合性问题，必须考虑工件的结构特点、加工工艺方法、定位元件的结构和布置等多种因素。

1斜楔夹紧机构1.5.3基本夹紧机构1．基本夹紧机构工作原理：利用楔块的斜面将楔块的推力转变为夹紧力，从而夹紧工件

所以

斜楔夹紧机构夹紧力大小计算简写为增力系数斜楔夹紧机构的自锁条件

因代入上式由于正切函数在0°到90°范围内为增函数，所以自锁条件一般钢铁的摩擦系数为：0.1~0.15，取φ1=φ2=5~7°故α≤10~14°为了安全可靠，取α=5~7°斜楔夹紧机构夹紧行程夹紧行程系数α的大小应满足自锁条件和行程要求结构简单，有增力作用。一般扩力比FJ/FQ≈3。楔块夹紧行程小，增大行程会使自锁性能变差操作不便，夹紧和松开均需敲击楔块材料：通常用20钢渗碳，淬硬58～62HRC

偏心轮、凸轮、螺钉为楔块的变种斜楔夹紧机构特点作业：P7515第十讲：工件的夹紧（之二）特点：结构简单，增力大夹紧可靠，自锁性能好夹紧动作慢，适合手动夹紧2．螺旋夹紧机构工作原理：斜楔夹紧机构变形

夹紧力：ip=60～140简单螺旋夹紧机构简单螺旋夹紧机构摆动压块快速螺旋夹紧机构螺旋压板夹紧机构螺旋钩形压板3．偏心夹紧机构定义：用偏心件直接或间接压紧工件的机构工作原理：利用转动中心与几何中心偏移形成的弧形斜楔机构工作角θ：45º～135º

；楔角α：是变量，自锁条件：结构简单、制造方便、夹紧迅速，操作灵活；行程小，增力小，自锁能力差；适合夹紧力小、振动小的场合。参数特点圆偏心轮结构增力系数ip自锁性能夹紧行程夹紧动作斜楔夹紧机构2.6一般一般一般螺旋夹紧机构60-140好大差偏心夹紧机构7.5-12不稳定1.4e快三种基本夹紧机构特性比较1.5.4联动夹紧机构单件联动夹紧机构平行式多件夹紧多件联动夹紧机构平行式多件夹紧平行式多件夹紧1.5.5定心夹紧机构1.等速移动定心夹紧机构1.等速移动定心夹紧机构2.均匀变形定心夹紧机构弹性筒夹定心夹紧机构弹性筒夹定心夹紧机构液性介质弹性定心夹紧机构膜片卡盘定心夹紧机构1.5.6气动夹紧装置1.气动夹紧装置的特点动作迅速、反应快，夹具每小时松夹可达上千次。工作压力低，气动回路及其结构简单，材质、制造精度要求较低，制造成本较低。空气粘度小，输送中压力损失小，能实现远距离输送、操纵或控制等。空气取之不尽、用之不竭，废气对环境污染小。空气可压缩性大，切削载荷大小的变化对夹紧刚性及稳定性影响较大。气动工作压力低，动力装置结构尺寸较大、不紧凑。

2.气缸的选择固定式活塞式气缸回转式活塞式气缸导气接头薄膜式气缸作业：P7516第十一讲：工艺路线的拟定

工艺路线不但影响加工质量和生产效率，而且影响工人的劳动强度，影响设备投资、车间面积、生产成本等。是制订工艺规程的关键一步。1.6工艺路线的拟定工艺路线

产品或零部件在生产过程中，由毛坯准备到成品包装入库，经过企业各有关部门或工序的先后顺序1.6.1加工方法的确定

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、工艺装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，所能保证的加工精度。相应的粗糙度称为经济粗糙度。1.按经济精度选择加工方法★加工经济精度和经济表面粗糙度序号加工方法加工经济精度（公差等级表示）经济表面粗糙度值Ra/μm适用范围1粗车IT11～1312.5～50适用于淬火钢以外的各种金属2粗车-半精车IT8～103.2～6.33粗车-半精车-精车IT7～80.8～1.64粗车-半精车-精车-滚压（或抛光）IT7～80.025～0.25粗车-半精车-磨削IT7～80.4～0.8主要用于淬火钢,也可用于未淬火钢,但不宜加工有色金属6粗车-半精车-粗磨-精磨IT6～70.1～0.47粗车-半精车-粗磨-精磨-超精加工（或轮式超精磨）IT50.012～0.1（或Rz0.1）8粗车-半精车-精车-精细车（金刚车）IT6～70.025～0.4主要用于要求较高的有色金属加工外圆柱面加工方法2.考虑工件的结构形状和尺寸3.考虑工件的材料和性质

经淬火后的表面，一般应采用磨削加工；材料未淬硬的精密零件的配合表面，可采用刮研加工；对硬度低而韧性较大金属，如铜、铝、镁铝合金等有色金属，为避免磨削时砂轮的嵌塞，一般不采用磨削加工，而采用高速精车、精镗、精铣等加工方法。

4.考虑生产类型为提高生产率大批大量：平面和孔→拉削加工；单件小批：平面→刨、铣，孔→钻、扩、铰、镗；为保证质量大批大量：孔与外圆→珩磨和超精磨；稳定质量：各种表面→降级使用高精度加工方法。

5.考虑生产率和经济性

较大的平面，铣削加工生产率较高，窄长的工件宜用刨削加工；对于大量生产的低精度孔系，宜采用多轴钻；对批量较大的曲面加工，可采用机械靠模加工、数控加工和特种加工等加工方法。6.考虑生产条件

充分利用现有设备和工艺手段，发挥技术人员的创造性，挖掘企业潜力，重视新技术、新工艺的推广应用，不断提高工艺水平。（1）粗加工阶段：主要切除各表面上的大部分加工余量，使毛坯形状和尺寸接近于成品。重点考虑效率。（2）半精加工阶段：完成次要表面的加工，并为主要表面的精加工做准备。质量效率并重。（3）精加工阶段：保证主要表面达到图样要求。重点考虑质量。（4）光整加工阶段：主要提高表面质量、形状精度和表面物理力学性能。一般不能用于提高零件的位置精度。1.6.2加工顺序的安排1.加工阶段的划分（1）利于保证加工质量（2）便于合理利用机床设备（3）便于合理安排热处理和检验工序（4）便于及时发现毛坯缺陷，及时修补或报废（5）避免损伤已加工表面2.划分加工阶段的原因

选定了表面加工方法和划分加工阶段之后，就可以将同一加工阶段中的各加工表面组合成若干工序。3.工序集中与工序分散

工序集中和工序分散是确定工序数目和工序内容的两种不同原则。工序集中：将工件的加工，集中在少数几道工序内完成

机械集中：采用技术上措施集中；

组织集中：采用人为的组织措施集中。工序分散：将工件的加工分散到较多的工序内进行工序集中与工序分散的性质①采用高效专用设备及工艺装备，生产率高；②工件装夹次数减少，易于保证表面间位置精度，还能减少工序间运输量，缩短生产周期；③工序数目少，可减少机床数量、操作工人数和生产面积，还可简化生产计划和生产组织工作；④采用结构复杂的专用设备及工艺装备，投资大，调整和维修复杂，生产准备工作量大，转换新产品比较费时。工序集中与工序分散的特点工序集中的特点①设备及工艺装备比较简单，调整和维修方便，工人容易掌握，生产准备工作量少，又易于平衡工序时间，易适应产品更换。②可采用最合理的切削用量，减少基本时间。③设备数量多，操作工人多，占用生产面积也大。④对工人的技术水平要求较低。工序分散的特点①单件小批生产适用采用工序集中的原则。成批生产宜适当采用工序集中的原则。大批大量生产中，工件结构较复杂，适用于采用工序集中的原则；对结构较简单的工件，也可采用分散原则。②产品品种较多，又经常变换，适用于采用工序分散的原则。同时，由于数控机床和柔性制造系统的发展，也可以采用工序集中的原则。③工件加工质量要求较高时，一般采用工序分散原则，可以用高精度机床来保证加工质量的要求。④对于重型工件，易于采用适当集中原则，减少工件装卸和运输的工作量。工序集中与工序分散的选用基准先行（便于定位）先粗后精（防止变形）先主后次（避免浪费）先面后孔（保证孔的位置精度）就近不就远（方便运输）4.加工顺序的确定机械加工工序的安排①正火和退火：消除毛坯制造内应力，稳定金属组织、改善切削性能，一般安排在粗加工之前。②调质：改善材料的综合力学性能，获得均匀细致的索氏体组织。对硬度和耐磨性要求不高的零件，调质处理可作为最终热处理工序。调质处理一般安排在粗加工之后，半精加工之前。③时效：消除毛坯制造和机械加工过程中产生的内应力，一般安排在粗加工前后进行。热处理工序的安排预备热处理①普通淬火：提高工件的表面硬度，一般安排在半精加工之后，磨削等精加工之前进行。②渗碳淬火：改善工件的表面机械性能，高温渗碳淬火工件变形大，一般将渗碳淬火工序放在次要表面加工之前进行，待次要表面加工完毕以后再进行淬火，以减少次要表面的位置误差。③渗氮、氰化处理。改善工件的表面机械性能，可根据零件的加工要求，安排在粗、精磨之间或精磨之后进行。最终热处理检验是主要的辅助工序，一般安排在：粗加工之后，精加工之前重要工序前后零件转换车间前特殊性能检验前（如磁力探伤）零件全部加工完毕，入库之前辅助工序的安排1）机床的技术规格与被加工的工件尺寸相适应。2）机床的精度与被加工的工件要求精度相适应。3）机床的生产率与被加工工件的生产纲领相适应。4）机床的选用与自身经济实力相适应。5）机床的使用与现有生产条件相适应。1.6.3机床与工艺装备的选择1.机床的选择机械集中→高效自动化设备组织集中→通用设备工序分散→应选简易设备单件、小批生产采用通用夹具和附件大批、大量生产采用专用高效夹具多品种、小批量可采用可调夹具或成组夹具1.工艺装备的选择夹具的选择刀具的选择优先选用标准刀具机械集中→高效专用复合刀具、多刃刀具自动线、数控机床→刀具寿命期而可靠性加工中心机床→选择与其配套的刀夹、刀套单件、小批生产→通用量具大批、大量生产→极限量规和高效专用检验量具中批生产→介于两者之间量具的选择量具精度与加工精度相适应1.6.3工时定额的计算

工时定额是指在一定生产条件下，规定生产一件产品或完成一道工序所需消耗的时间。1.基本时间

直接改变生产对象的尺寸、形状、相对位置、表面状态或材料性质等工艺过程所消耗的时间。Tb2.辅助时间

为实现工艺过程所必须进行的各种辅助动作所消耗的时间。包括：装夹和卸下工件；开动和停止机床；改变切削用量；进、退刀具；测量工件尺寸等。Ta

确定方法大批大量：辅助动作分解→确定分解动作时间→综合。中批生产：根据以往的统计资料确定。单件小批量生产：用基本时间的百分比估算。基本时间＋辅助时间＝工序作业时间3.布置工作地时间

为使加工正常进行，工人照管工作地（如更换刀具、润滑机床、清理切屑、收拾工具等）所消耗的时间。Ts确定方法

布置工作地时间可按照工序作业时间的α倍（一般α=2%～7%）来估算。4.休息和生理需要时间

是工人在工作班内为恢复体力和满足生理上的需要所消耗的时间Tr。

确定方法

按工序作业时间的β倍（一般β=2%～4%）来估算。单件工时上述四部分时间之和5.准备和终结时间

准备和终结时间Te是工人为了生产一批产品或零、部件，进行准备和结束工作所消耗的时间。这些工作包括：熟悉工艺文件、安装工艺装备、调整机床、归还工艺装备和送交成品等。

确定方法

准备和终结时间对一批工件只消耗一次，工件批量n越大，则分摊到每一个工件上的这部分时间越少。作业：P115-30第十二讲：加工余量的确定加工余量：加工过程中从加工表面切去的金属层厚度1.7.1加工余量的概念1.7加工余量的确定1.工序余量相邻两工序的工序尺寸之差基本余量

当工序尺寸用基本尺寸计算时，所得到的加工余量称为基本余量。对于外表面对于内表面对于外圆对于内孔最大余量、最小余量和余量公差

任何加工方法加工后的尺寸都会有误差，因而毛坯和各工序尺寸都有公差，所以加工余量也是变化的。加工余量可分为基本余量、最小余量和最大余量。基本余量：工序尺寸用基本尺寸计算时所得的加工余量最大余量：工序余量的最大值最小余量：保证工序加工表面的精度和质量所需切除的金属层最小厚度余量公差：最大余量与最小余量之差对于外表面对于内孔入体原则：指工序间公差带的取向规定：被包容面（轴类）：基本尺寸取公差带上限，下偏差取负值，工序基本尺寸即为最大尺寸。包容面（孔类）基本尺寸为公差带下限，上偏差取取正值，工序尺寸即为最小尺寸。孔中心距尺寸、毛坯尺寸按“双向”布置上、下偏差★工序偏差的标注2.加工总余量毛坯尺寸与零件设计尺寸之差1.7.2影响加工余量的因素前道工序的表面质量（包括表面粗糙度Ra

和表面破坏层深度Da）前道工序的工序尺寸公差（Ta）前道工序的形位误差（ρa）本工序工件的安装误差（εb）1.7.3加工余量的确定方法经验估算法：根据工艺人员的经验确定加工余量。（适应于单件、小批量生产）查表修正法：先查手册，然后根据实际情况进行适当修正。（查工艺手册，广泛采用）分析计算法：分析各项因素，根据关系式计算。（贵重材料，大批生产；需要资料，较少采用）1.8.1基准重合时工序尺寸及其公差的计算1.8工序尺寸及其公差的确定★确定工序尺寸的方法引用法：直接引用设计尺寸及其公差作工序尺寸的方法。用于最终工序；余量法：确定工序余量的同时同步确定工序尺寸及其公差的方法。多用于在工序基准与设计基准重合时；查表法：通过查表直接确定工序尺寸的方法。多用于基准孔。工艺尺寸链法：通过工艺尺寸链计算工序尺寸及其公差的一种方法。多用于工序基准与设计基准不重合时。

直接采用设计尺寸作为工序尺寸进行加工，能够确保相关位置尺寸。

1．根据设计尺寸及其公差确定（1）确定各工序余量和毛坯总余量。（2）确定各工序尺寸公差及表面粗糙度。（3）求工序的基本尺寸。（4）标注工序尺寸公差。

2．确定加工余量的同时确定设计尺寸→毛坯尺寸★例题工序尺寸及其公差的计算

作业：P79-33第十三讲：基准不重合时工序尺寸及其公差的计算（之一）尺寸链：相联系且按一定顺序排列的封闭尺寸组合工艺尺寸链：在加工过程中的各有关工艺尺寸所组成的尺寸链。工艺尺寸：根据加工的需要，在工艺附图或工艺规程中所给出的尺寸。1.8.2基准不重合时工序尺寸及其公差的计算1．工艺尺寸链概述工艺尺寸链的定义1.8.2基准不重合时工序尺寸及其公差的计算设计尺寸链设计尺寸链工艺尺寸链封闭性：尺寸链必是一组有关尺寸首尾相接所形成的尺寸封闭图。其中应包含一个封闭环(间接保证的尺寸)和若干个组成环(对此有关联的直接获得的尺寸)关联性：尺寸链封闭环的尺寸精度取决于组成环的尺寸精度，且封闭环的尺寸精度必然低于组成环的尺寸精度工艺尺寸链的特征环：列入尺寸链中的每一尺寸。环又可分为封闭环和组成环。封闭环：尺寸链中在装配过程或加工过程最后形成的一环，封闭环用A0表示。组成环：在加工（或测量）过程中直接得到的环称为组成环。尺寸链中除了封闭环外，都是组成环。组成环的尺寸是直接保证的，它又影响到封闭环的尺寸。尺寸链的组成增环：尺寸链中，由于该环的变动引起封闭环同向变动，则该类组成环称为增环。同向变动指该环增大时封闭环增大，该环减小时封闭环减小。减环：尺寸链中，由于该环的变动引起封闭环反向变动，则该类组成环称为减环。反向变动指该环增大时封闭环减小，该环减小时封闭环增大。补偿环：尺寸链中预先选定的某一组成环，可以通过改变其大小或位置，使封闭环达到规定要求。补偿环将在装配尺寸链中用到。☆特征：间接、派生、最后获得。☆要点；①间接获得的尺寸；②是设计尺寸；③多数情况下是余量。2．工艺尺寸链的建立封闭环的判定组成环的查找

从封闭环两端起，按照零件表面间的联系，逆向循着工艺过程的顺序，分别向前查找该表面最近一次加工的加工尺寸，之后再找出该尺寸另一端表面的最后一次加工尺寸，直至两边汇合为止，所经过的尺寸都为该尺寸链的组成环。★区分增减环①定义法：按增、减环的定义来判别。即尺寸增大时，封闭环增大者为增环，反之为减环。②旋转法：在尺寸的上方（或下边）画箭头，然后顺着各环依次画下去，凡箭头方向与封闭环箭头方向相反的为增环，方向相同的则为减环。

必须使组成环数最少，易满足封闭环的精度或者使各组成环的加工更容易、更经济。

3．工艺尺寸链的计算公式封闭环基本尺寸封闭环中间偏差封闭环公差极值法概率法封闭环偏差上偏差下偏差组成环平均公差极值法概率法组成环极限偏差上偏差下偏差组成环极限尺寸最大极限尺寸最小极限尺寸★工艺尺寸链的计算形式1）正计算：已知各组成环的尺寸以及公差，计算封闭环尺寸及公差，其计算结果是为唯一的。主要用于设计尺寸校核。2）反计算：已知封闭环尺寸及公差，计算各组成环尺寸及公差。这种情况实际上是将封闭环的公差值合理地分配给各组成环，主要用于根据机器的装配精度，确定各零件尺寸及公差。3）中间计算：已知封闭环和部分组成环的尺寸及公差计算某一组成环尺寸及公差。此法应用最广，用于加工中基准不重合时工序尺寸的计算。作业：P79-36第十四讲：基准不重合时工序尺寸及其公差的计算（之二）4．工艺尺寸及公差的确定测量基准与设计基准不重合

套筒类零件，A、B端面已加工完成，孔底C加工时，设计尺寸不便测量，为确保加工精度，试标出测量尺寸。★例题解：由于φ1孔深便于测量，因此设计尺寸10可通过设计尺寸和孔φ2的深度尺寸间接求得。建立工艺尺寸链如图：封闭环A0；增环A1；减环L中间偏差法基本尺寸中间偏差公差上偏差下偏差结果极限偏差法公差上偏差下偏差结果分析

按原设计尺寸进行加工和测量，加工公差为0.35mm，换算后的测量尺寸公差为0.18mm，明显提高了加工难度。测量公差减小了0.17mm，此值恰是另一组成环的公差值。★被迫提高加工精度★产生假废品假废品：按工序尺寸检验报废，按设计检验合格的产品。实测L判定实测A1实测A0判定50.35不合格609.65合格50.36不合格609.64不合格49.83不合格59.8310合格49.82不合格59.8310.01不合格复查：工序图中标注设计尺寸并标注“参考”字样。遵循基准重合原则：当用调整法加工零件时，如果加工表面的定位基准与设计基准不重合，就要进行尺寸换算，以确定工序尺寸及其公差。解决办法定位基准与设计基准不重合

套类零件，A、C、D表面前工序均已加工，本工序要求加工缺口B面，设计基为D，设计尺寸为8，定位基准为A，试确定工序尺寸及其公差。

解：由于长度尺寸40、15已由前工序保证，且定位基准为A面，因此尺寸8只能由本工序尺寸L间接保证。建立工艺尺寸链如图：封闭环A0；增环L、A2；减环A1★例题极限偏差法公差上偏差下偏差结果基本尺寸分析如零件图中标注的设计尺寸则经过计算可得，其公差值为0。★极端情况★解决办法提高前工序加工精度：提高C面和D面的加工精度。如用半精车加工时，尺寸40的经济精度公差值为T1=0.10mm，尺寸15的经济精度为T2=0.06mm，重新计算尺寸L的偏差。这实际上尺寸链的反计算。遵循基准重合原则：如采用上述方法仍无法满足加工要求，则只能设法使定位基准与设计基准重合，即采用D面为定位基准，直接保证设计尺寸。这样将使夹具结构复杂，操作不方便。作业：P79-37、38、39第十五讲：基准不重合时工序尺寸及其公差的计算（之三）从尚需继续加工表面标注工序尺寸时的计算

图示为齿轮内孔，镗孔后需淬火再磨削，因设计基准内孔留有余量，所以键槽深度的最终尺寸不能直接获得，插键槽时的深度只能作为加工中间的工序尺寸，其加工顺序为：

1）镗内孔至；

2）插键槽至尺寸；

3）淬火热处理；

4）磨内孔至，同时间接获得键槽深度尺寸。试确定工序尺寸。★例题解：建立工艺尺寸链如图。A0为封闭环A1、A3为增环，A2为减环。

中间偏差法基本尺寸中间偏差公差上偏差下偏差结果保证渗碳、渗氮层厚度的工序尺寸的计算

图示某零件内孔，为改善其表面性能，对其进行渗碳、渗氮处理。孔径为φ145，内孔表面要求渗氮，渗氮层深度为0.3～0.5mm（单边深度为0.3～0.5，双边深度为0.6～1.0）。其加工过程为①磨内孔至φ144.76②渗氮处理③精磨孔至φ145，并保证渗氮层深度t0=0.3～0.5。试求精磨前渗氮层深度t1。★例题

极限偏差法基本尺寸公差上偏差下偏差结果第十六讲：轴类零件的加工（之一）第二章典型零件加工1．轴类零件的功用与结构特点2.1轴类零件加工2.1.1概述功用支承传动零件、保证传动精度，传递扭矩、承受载荷。分类

光轴、阶梯轴、空心轴和异形轴（曲轴、凸轮轴、偏心轴、十字轴及花键轴）等四类。结构特点旋转体零件；长度L大于直径d；主要加工面常为同轴线的内外圆柱面、圆锥面以及螺纹；包含花键、横向孔、沟槽等；有回转精度要求。刚性轴：（L／d≤12）挠性轴：（L／d＞12）2．轴类零件的技术要求尺寸精度和几何形状精度尺寸精度：主要是轴径的直径精度通常为IT6～IT9，精密主轴为IT5；几何形状精度：（圆度、圆柱度）一般限制在直径公差范围之内，要求较高时，在零件图标注。

相互位置精度配合轴径与支承轴颈的同轴度（或径向圆跳动）：普通精度一般为0.01～0.03mm，高精度轴为0.001～0.005mm；配合轴径端面与支承轴径的垂直度（或端面圆跳动）：普通精度一般为0.01～0.03mm，高精度轴为0.001～0.005mm。表面粗糙度其他技术要求热处理要求；表面处理要求；表面硬度要求；表面缺陷等方面的要求。支承轴颈：Ra为0.63～0.16μm；配合轴颈：Ra为2.5～0.63μm。3．轴类零件的材料和毛坯轴类零件的材料一般轴类：45号钢，并根据不同的工作条件采用不同的热处理规范（如正火、调质、淬火等）；中等精度而转速较高轴类：40Cr等合金结构钢或轴承钢GCr15和弹簧钢65Mn等材料，通过热处理获得更高的耐磨性和耐疲劳性能。高速重载工作轴类：20CrMnTi、20Mn2B、20Cr等低碳合金钢或38CrMoA1A氮化钢。通过热处理获得高的表面硬度、耐磨性、耐疲劳、耐冲击性能。轴类零件的毛坯圆棒料自由锻毛坯模锻毛坯曲轴锻模铸造曲轴1．阶梯轴工艺分析2.1.2轴类零件的加工工艺过程功用传动轴，支承传动零件、保证传动精度，传递动力与扭矩。结构多阶梯结构实心轴。长径比l/d≈7.1，属于刚性轴。加工表面主要为外圆表面、单键槽、螺纹。技术要求尺寸精度和形状精度：配合轴颈M、N，支承轴颈E、F均为IT6，形状精度未标注。位置精度：径向圆跳动和端面圆跳动公差为0.02mm。表面粗糙度：轴颈和定位轴肩值均为0.8μm，键槽两侧面为3.2μm，其余为6.3μm。热处理：调质处理，220～240HBS。2．阶梯轴加工工艺过程确定毛坯材料为45钢，各外圆直径相差不大，单件生产，选择φ45热轧圆棒料。确定主要表面加工方法外圆车削＋外圆磨削回转表面粗车→半精车→磨削（粗磨、精磨）主要表面E、F、M、D精度IT6，粗糙度Ra=0.8μm序号加工方法经济精度（公差等级）表面粗糙度值Ra值/μm适用范围1粗车IT11～1312.5～50适用于淬火钢以外的各种金属2粗车-半精车IT8～103.2～6.33粗车-半精车-精车IT7～80.8～1.64粗车-半精车-精车-滚压（或抛光）IT7～80.025～0.25粗车-半精车-磨削IT7～80.4～0.8主要用于淬火钢,也可用于未淬火钢,但不宜加工有色金属6粗车-半精车-粗磨-精磨IT6～70.1～0.47粗车-半精车-粗磨-精磨-超精加工（或轮式超精磨）IT50.012～0.1（或Rz0.1）外圆柱面加工方法定位基准选择轴中心线粗基准三爪卡盘夹持毛坯外圆→车端面、钻中心孔→获得一精基准毛坯外圆表面一夹一顶加工一端各外圆及端面三爪卡盘夹持已车削外圆→车端面、钻中心孔→获得另一精基准一夹一顶加工另一端各外圆及端面粗基准两中心孔划分加工阶段粗车（各外圆、端面，钻中心孔）→半精车（各外圆、端面，修研中心孔，加工次要表面）→粗、精磨（各主要外圆及端面）。热处理工序安排调质：安排在粗车工序后，半精车工序之前。拟定工艺路线下料→粗车两端面、钻中心孔、粗车各外圆及端面→调质→修研中心孔→精车各外圆、车槽、倒角、车螺纹→铣键槽→修研中心孔→磨削→检验。确定加工尺寸和切削用量填写工艺文件磨削余量0.5mm，分粗、精两次磨削，半精车余量可选1.5mm。

加工尺寸按余量法确定，铣键槽尺寸通过工艺尺寸链计算经验估算法切削用量经验估计法确定或查手册计算用于单件、小批由《机械加工工艺手册》或《切削用量手册》选取，根据实际加工条件修正。

查表修正法用于中批、大批★应注意的问题中心孔研磨消除中心孔形状误差及两中心孔同轴度误差，避免误差复映切削顺序尽量避免降低工艺系统刚度→车削外圆时，先切削较大直径、依次类推划分阶段尽量避免工件变形对工件质量的影响→仅安排了一个磨削工序，但按经济精度需要精磨。可通过粗磨后重新装夹工件，然后精磨解决。必要时精修砂轮。作业：P110-5第十七讲：轴类零件的加工（之二）2.1.3轴类零件外圆表面的加工外圆表面的车削单件、小批：普通车床成批生产：液压仿形车床大批量生产：液压仿形、多刀半自动车床粗车：目的是切去毛坯硬皮和大部分余量，主要考虑较高的生产率。采用较大的背吃刀量、进给量。尺寸精度IT10～IT13，表面粗糙度Ra12.5～6.3μm。半精车：兼顾生产率与质量。尺寸精度IT9～IT10，表面粗糙度Ra6.3～3.2μm，可以作为中等精度表面的最终加工，也可以作为磨削或其它精加工的预加工。精车：尺寸精度IT7～IT8，表面粗糙度Ra1.6～0.8μm，可以作为最终工序或光整加工的预加工。如果毛坯的精度较高，可以直接进行半精车或精车。精细车：尺寸精度IT6～IT7，表面粗糙度Ra0.4～0.025μm。尤其适合于有色金属加工，有色金属一般不宜采用磨削，常用精细车代替磨削。车削的工艺范围高速切削：采用强力车削刀具进行强力车削；采用新刀片材料，提高切削速度、刀具耐用度；缩短辅助时间：采用机械夹固车刀和可转位刀片等，缩短更换和刃磨刀具的时间；提高自动化程度：在成批大量生产中，特别是在加工多阶梯的轴时，采用多刀加工或液压仿形加工。提高外圆表面车削生产率的措施

细长轴的车削加工细长轴L/d≥20的轴特点刚度差径向切削力→工件弯曲；进给切削力→工件受压→压杆失稳；切削热→工件伸长→压杆失稳；夹紧力→工件变形。解决措施合理选择刀具改进装夹方法反向切削提高工艺系统刚度外圆表面的磨削

分为粗磨、精磨。粗磨尺寸精度IT8～IT9，表面粗糙度Ra1.6～0.8μm，精磨尺寸精度IT6～IT7，表面粗糙度Ra0.4～0.1μm。磨削方式中心磨削法横向进给磨削法纵向进给磨削法综合磨削法无心磨削法提高外圆表面磨削生产率的途径1）高速磨削。砂轮磨削速度高于45m／s的磨削称为高速磨削，高速磨削使单位时间内通过磨削区的磨粒数目大为增加。高速磨削大大提高生产率，减小了表面粗糙度，提高工件加工精度。2）强力磨削。强力磨削是采用较高的砂轮速度、较大的磨削深度（一次切深可达6mm以上）和较小的轴向进给，直接从毛坯上磨出加工表面的方法。它可以代替车削和铣削，生产率很高。强力磨削的特点是磨削力和磨削热显著增大，因此机床的功率要加大，砂轮防护罩要加固，切削液要充分供应，机床还必须有足够的刚性。外圆表面的光整加工

精加工后，从工件上不切除或切除极薄金属层，用以提高工件表面粗糙度或强化其表面的加工过程称为光整加工。高精度磨削

使工件表面粗糙度值小于Ra0.1μm的磨削工艺，通常称为高精度磨削。它可分为精密磨削（Ra0.1～0.05μm）、超精密磨削（Ra0.05～0.025μm）和镜面磨削（Ra0.01μm）。

超精加工

用细粒度的油石对工件施加很小的压力，并作往复振动和慢速纵向进给运动，工件低速回转，磨粒在工件表面上形成不重复的轨迹。

Ra0.1～0.01μm。①强烈切削阶段，油石与凸峰接触压强大，油膜被破坏，切削作用强烈；②正常切削阶段，接触面积增加，压强降低，使切削作用减弱，进入正常切削阶段；③微弱切削阶段，随着接触面积增大，压强更低，磨粒磨钝，起摩擦抛光作用，使工件表面光滑；④自动停止切削阶段，表面的接触面积大为增加，形成油膜而不再接触，切削作用停止。研磨

用细粒度的油石对工件施加很小的压力，并作往复振动和慢速纵向进给运动，工件低速回转，磨粒在工件表面上形成不重复的轨迹。

Ra0.1～0.01μm。滚压

利用滚轮或滚珠，对旋转工件的表面进行常温下加压，使受压表面产生弹性和塑性变形，降低表面粗糙度值（Ra0.4～0.05μm），使表面的金属组织结构和性能发生变化，晶粒变细，并沿变形方向延伸呈纤维状，表面留下残余压应力，使零件表面的抗疲劳强度、耐磨性和耐腐蚀性都有显著提高，但不能提高零件的形状和位置精度。2.1.4轴类零件其它表面的加工车螺纹铣螺纹搓螺纹铣键槽花键加工第十八讲：套类零件加工1．轴类零件的功用与结构特点2.2套类零件加工2.2.1概述功用支承、导向作用。分类轴套衬套、钻套、滑动轴承、液压缸、气缸套等结构特点(1)外圆直径d一般小于其长度L，通常L/d<5。(2)内孔于外圆直径差较小，故壁薄易变形。(3)内外圆回转面的同轴度要求较高。(4)结构比较简单。2．套类零件的技术要求内孔与外圆精度尺寸精度：外圆直径精度IT5～IT7，Ra为5～0.63μm，要求到的达0.04μm；内孔直径精度IT6～IT7，Ra为2.5～0.16μm几何形状精度：一般限制在直径公差范围之内，较精密的可控制在孔径公差的1/2～1/3，较长的还有圆柱度要求。

相互位置精度内、外圆表面同轴度：根据加工与装配要求而定。如果内孔的最终加工是在套装入机座或箱体之后进行的，可降低同轴度要求；如果内孔的最终加工是在装配之前进行的，则同轴度要求较高，通常为0.01～0.06mm。套端面与孔轴线垂直度：一般为0.02～0.05mm。3．套类零件的材料和毛坯套类零件的材料

套类零件一般选用钢、铸铁、青铜或黄铜；有的用双层金属制造，即钢制的外套上浇铸锡青铜、铅青铜或巴氏合金；有些强度和硬度要求较高的套（如伺服阀的阀套、镗床主轴套等）则选用优质合金钢（如18CrNiWA、38CrMoA1A等）。套类零件的毛坯

孔径较大（d>20mm），选用带孔的铸件、锻件或无缝钢管。孔径较小时，可选用棒料或实心铸件。在大批量生产的情况下，为节省原材料、提高生产率，也可以冷挤压、粉末冶金工艺制造精度较高的毛坯。2.2.2套类零件的内孔加工方法1．钻孔钻头旋转工件旋转误差特点

加工的孔径一般在φ50以下，尺寸精度较低，通常为IT13～IT11，表面粗糙度Ra50～12.5μm孔径超过35mm应分为二次钻削2．扩孔与镗孔

属于孔的半精加工方法，加工已有孔。尺寸精度一般为IT11～IT10，表面粗糙度Ra12.5～6.3μm。刚度较好。背吃刀量小，切屑少，钻芯直径较大。导向性好。有3～4个刀齿，刀具周边棱边数增多，导向作用加强。切屑条件较好。无横刃参加切削，可用较大切削速度和进给量。能纠正孔的轴线歪斜。扩孔镗孔既可粗加工，也可精加工；可在镗床、车床、铣床等上进行；可加工通孔、盲孔、阶梯孔和孔内凹槽等表面，适用性强；镗刀结构简单，成本低，经济性好；常用单刃刀具，纠正原有孔的位置偏差的能力强，能获得较高的位置精度。因受孔的尺寸的限制，一般刀杆刚性较差，易产生振动，镗孔质量不易控制；生产率较低，广泛应用于单件小批生产中。浮动镗孔浮动镗刀3．铰孔

属于精加工方法。尺寸精度一般为IT9～IT6，表面粗糙度Ra3.2～0.2μm。4．磨孔因常用砂轮直径小，圆周线速度很难达到外圆磨削的35－50m/s→磨孔的表面质量值比外圆磨削略大。因砂轮与工件接触面积大、发热量大、冷却条件差，工件易烧伤；砂轮轴刚性差，易变形→磨孔的精度控制不如外圆磨方便。因砂轮直径小，磨损快，冷却不易，砂轮易堵塞，需经常修整或更换。磨削深度减小，光磨次数增加→生产率较低。

精加工方法。尺寸精度一般为IT8～IT6，表面粗糙度Ra0.8～0.1μm。

主要用于不宜或无法镗削、铰削等加工的高精度孔以及淬硬孔的精加工2.2.3套类零件内孔的精密加工方法1．精细镗

加工余量较小，0.2～0.3mm；进给量小，0.04～0.08mm；加工精度高，可达IT6～IT7。孔径Ø15～100mm时，尺寸偏差为0.05～0.08mm；圆度误差0.003～0.005mm；表面粗糙度Ra1.25～0.16μm。金刚石镗床微调镗刀2．珩磨高效率光整加工方法。尺寸精度IT7～IT6，圆度和圆柱度误差0.003～0.005mm，表面粗糙度值Ra0.63～0.04μm。

珩磨头3．研磨光整加工方法。尺寸精度IT6～IT5，表面粗糙度值Ra0.1～0.008μm。圆度和圆柱度误差亦相应提高。2.2.4套类零件的加工工艺外圆表面最重要：粗加工外圆→粗、精加工内孔→最终精加工外圆。内孔表面最重要：粗加工内孔→粗、精加工外圆→最终精加工内孔。套类零件加工主要工艺问题1．保证内外园柱面的尺寸精度、形状精度；2．各内外圆间的同轴度；3．解决加工过程中的变形。1．工序集中原则：一次安装完成内外表面及其端面的全部加工。由于尺寸较大的长套安装不方便，多用于尺寸较小轴套的车削加工。2.互为基准原则：主要表面加工分在多道工序进行，内孔与外圆互为基准，反复加工，每一工序都为下一工序准备了精度更高的定位基面，可得到较高的相互位置精度。

针对套类零件孔壁厚薄，常因夹紧力、切削力、内应力产生变形，采取如下措施：（1）为减少切削力和切削热的影响，粗、精加工应分开进行。（2）为减少夹紧力的影响，将径向夹紧改为轴向夹紧；如果需径向夹紧时，则应尽可能增大夹紧部位的面积，使径向夹紧力均匀，多用过渡套或弹簧套夹紧工件，或做出工艺凸缘来增加刚性。（3）为减小热变形引起的误差，热处理工序应安排在粗、精加工阶段之间。套类零件热处理后，一般产生较大变形，应注意适当放大精加工余量，以便热处理