《典型机械零件加工工艺及实施》教案

第参数值从下列选取：1）表面轮廓的算术平均偏差，2）微观不平均高度，3）轮廓最大高度。（2）表面波度即介于宏观几何形状误差与表面粗糙度之间的周期性几何形状误差，其大小以波长L和波高H表示的。表面波度主要是在加工过程中工艺系统的振动引起的。表面波度现尚无国家标准。2．加工表面层物理力学性能加工表面层的物理力学性能的变化，主要有以下三方面的内容：（1）加工表面的冷作硬化它是指工件经机械加工后表面层的强度、硬度有提高的现象，也称为表面层的冷硬或强化。通常以冷硬层深度h、表面层的显微硬度H以及硬化程度N表示。其中：式中——金属原来的硬度。（2）加工表面层的金相组织变化机械加工（特别是磨削）中的高温使工件表层金属的金组织发生了变化，大大降低零件使用性能。（3）加工表面层的残余应力指机械加工中工件表面层所产生的残余应力。它对零件使用性能的影响大小取决于它的方向、大小和分布状况。二机械加工表面质量对机器使用性能和使用寿命的影响在零件的机械加工中，加工表面产生的表面微观几何形状误差和表面层物理力学性能的变化，虽然只发生在很薄的表面层，但他们都影响机器零件的使用性能，从而进一步影响机器的使用性能和使用寿命。图1图1-68表面粗糙度与磨损量的关系零件工作表面的耐磨性不仅与摩擦副的材料和润滑情况有关，而且还与两个相互运动零件的表面质量有关。当两个零件的摩擦表面接触时，实际上只有占名义接触面积很小一部分的凸峰顶部接触。在外力作用下，凸峰接触部分就产生了很大的压强，且表面产生弹性变形、塑性变形及剪切等现象，即产生了接触面磨损，即使在有润滑的条件下，也因接触点处压强过大，超过了润滑油膜存在的临界值使油膜破坏而形成干摩擦，进而也会产生工作表面的磨损。但若其工作表面的表面粗糙度值太小，则不利于润滑油的存储，致使接触面形成半干或干磨擦，甚至使接触面间的分子吸附力增大而发生分子粘合，使磨损加剧。如图1-68所示的磨损曲线(为磨损量)，其中和分别是轻、重负荷条件下最耐磨的表面粗糙度值。图1-69冷硬与磨损量的关系零件加工表面层的冷作硬化减少了磨擦副接触表面的弹性和塑性变形，从而提高了耐磨性。但并不是冷作硬化程度越高表面耐磨性也越高，当加工表面过度硬化（即过度冷态塑性变形），将引起表面层金属组织的过度“疏松图1-69冷硬与磨损量的关系2．表面质量对零件抗腐蚀性的影响化学腐蚀是由于在加工表面粗糙的凹谷处易积聚腐蚀性介质而产生的化学反应。腐蚀性介质一般在表面粗糙度凹谷处，特别是在表面裂纹中作用最严重。腐蚀的过程往往是通过凹谷处的微小裂纹向金属层的内部进行，因此，表面粗糙度值越大，就越容易被腐蚀。此外，当表面层存在有残余压应力时，有助于表面微小裂纹的封闭，阻碍腐蚀作用的扩展，从而提高了表面的抗腐蚀的能力。3．表面质量对零件疲劳强度的影响在交变载荷作用下，零件的表面粗糙度、划痕和裂纹等缺陷会引起应力集中现象，在微观的低凹处的应力易于超过材料的疲劳极限而出现疲劳裂纹。不同的加工方法得到的表面粗糙值不同，其疲劳强度也有所不同。表面粗糙值越大，疲劳强度也越低。越是优质钢材，晶粒越细小，组织越致密，则表面粗糙度对疲劳强度的影响也越大。加工表面层的冷作硬化能阻碍已有裂纹的扩大和新的疲劳裂纹的产生，故可提高零件的疲劳强度。加工表面层的残余应力对疲劳强度的影响很大，若表面层的残余应力为压应力，则能部分抵消交变载荷施加的压应力，阻碍和延缓疲劳裂纹的产生或扩大，从而可以提高零件的疲劳强度。若表面层的残余应力为拉应力，则容易使零件在交变载荷作用下产生裂纹，从而大大降低了零件的疲劳强度。《典型机械零件加工工艺及实施(1)》教案首页授课顺序授课班级机械设计与制造2019级3班授课地点多媒体教室17授课日期6周3教学课题影响加工表面质量的工艺因素及其改进措施教学目标知识目标1、切削加工表面的表面粗糙度2、磨削加工表面的表面粗糙度3、表面粗糙度和表面微观形貌的测量能力目标1、切削加工表面的表面粗糙度2、磨削加工表面的表面粗糙度3、表面粗糙度和表面微观形貌的测量素质目标培养学生的数学思维以及在学习过程中善于思考的能力。课程思政在工业制造领域的刻苦专研精神，以及能为中国制造业的发展奉献自己的爱国情怀。重点难点重点：切削加工表面的表面粗糙度及磨削加工表面的表面粗糙度难点：表面粗糙度和表面微观形貌的测量方法手段1. 讲授法2. 练习法3. 问答法4. 小组讨论法5.案例分析法教具准备无课后作业有教学后记《典型机械零件加工工艺及实施(1)》第17次课教案一切削加工中影响表面粗糙度的因素及改善的工艺措施图1图1-70进给量对表面粗糙度机械加工中，形成表面粗糙度的主要原因可归纳为两个方面：一是刀刃和工件相对运动轨迹所形成的残留面积—几何因素；二是在加工过程中在工件表面产生塑性变形，并产生积屑瘤、鳞刺和振动等物理因素。2．降低表面粗糙值的工艺措施（1）选择合理的切削用量1）适当的减少进给量f进给量f对加工表面粗糙度的影响如图1-70。在粗加工和半精加工中，当f>0.15mm/r时，进给量f大小决定了加工表面残留面积的大小，因而，适当地减少进给量f将使表面粗糙度值减少。2）选择适当的切削速度v切削速度对表面粗糙度的影响比较复杂，一般情况下在低速和高速切削时，不会产生积屑瘤，故加工后表面粗糙值较小。切削速度v越高，切削过成中切削和加工表面层的塑性变形的程度越小，加工后表面粗糙值也就越小（见图1-71）。在中等切削速度时，刀刃上出现积屑瘤，它将使加工表面的粗糙值变大。实验证明，产生积屑瘤的临界速度将随加工材料、切削液及刀具状况等条件的不同而不同。由此可见用较高的切削速度，既可使生产率提高又可使表面粗糙度值变小。所以不断的创造条件以提高切削速度，一直是提高工艺水平的重要方向。其中发展新刀具材料和采用先进的刀具结构，常可使切削速度大为提高。图1-71切削速度对表面粗糙度的影响3）选择适当的切削深度图1-71切削速度对表面粗糙度的影响（2）选择适当的刀具几何参数增大刃倾角对降低表面粗糙度值有利。因为刃倾角增大，实际工作前角也随之增大，切削过程中的金属塑性变形程度随之下降，于是切削力F也明显下降，这会显著的减轻工艺系统的振动，从而使加工表面的粗糙度值减小。2）减少刀具的主偏角和副偏角和增大刀尖圆弧半径，可减少切削残留面积，使其表面粗糙度值减小。（3）改善工件材料的性能采用热处理工艺改善工件材料的性能是减小其表面粗糙度值的有效措施。例如，工件材料金属组织的晶粒越均匀，粒度越细，加工时越能获得较小的表面粗糙度值。为此对工件进行正火或回火后再进行加工，能使加工表面粗糙度的值明显减小。（4）选择合适的切削液切削液的冷却和润滑作用均对减小加工表面的粗糙度值有利，其中更直接的是润滑作用，当切削润滑液中含有表面活性物质如硫等化合物时，润滑性能增强，能使切削区金属材料的塑性变形程度下降，从而减少了加工表面的粗糙度值。用油作为切削液时，可以使其表面粗糙度值减小，如在铰孔时用煤油或用豆油硫化油作切削液时，均可获得较小的表面粗糙值。（5）选择合适的刀具材料不同的刀具材料，由于化学成分的不同，在加工时刀面硬度及刀面粗糙度的保持性，刀具材料与被加工材料分子的亲和程度，以及刀具前后刀面与切削和加工表面间的摩擦系数等均有所不同。实践证明，在相同的切削条件下，用硬质合金刀具加工所获得的表面粗糙度值要比高速刚刀具的小。3．防止和减小工艺系统的振动图1图1-72砂轮速度对表面粗糙度值影响在上述影响加工表面粗糙度的几何因素和物理因素，究竟哪个为主，这要根据不同情况而定。一般来说，对脆性金属材料的加工是以几何因素为主，而对塑性金属材料的加工，如对切削面积很小和切削速度很高的高速细镗加工，其加工的表面粗糙度主要由几何因素引起的，对切削截面宽而薄的铰孔加工，由于刀刃很直很长，切削加工时，其表面粗糙度值主要是物理因素而不是几何因素决定的。二磨削加工中影响表面粗糙度的因素及其改善的工艺措施磨削加工表面粗糙度的形成，与磨削过程中的几何因素和工艺系统振动等有关。从纯几何角度考虑，可以认为在单位加工面积上，由磨粒的刻划和切削作用形成的刻痕数越多越浅，则表面粗糙度值越小。或者说，通过单位加工面积的磨粒数越多，表面粗糙度值越小。由上述可知，影响磨削加工表面粗糙度有如下因素。1．磨削用量图1-73工件速度v工对表面粗糙值的影响1-图1-73工件速度v工对表面粗糙值的影响1-=0.03mm2-=0.02mm3-=0.01mm（2）降低工件速度工件速度越低，砂轮相对工件的进给量f越小，则磨后的表面粗糙度值越小，如图1-73。由于磨削深度对加工表面粗糙度有较大的影响，在精密磨削加工的最后几次走刀总是采用极小的磨削深度。实际上这种极小的磨削深度不是靠磨头进给获得，而是靠工艺系统在前几次进给走刀中磨削力作用下弹性变形逐渐恢复实现的，在这种情况下的走刀常称为空走刀或无进给磨削。精密磨削的最后阶段，一般均应进行这样的几次空走刀，以便得到较小的表面粗糙度值。增加无进给磨削次数可以使表面粗糙度值由0.05降到0.04以下。采用细粒度磨轮需进行20~30次无进给磨削才能使加工表面的值降到0.01以下的镜面要求。2．砂轮（1）选择适当的砂轮砂轮粒度对加工表面粗糙度有影响，砂轮越细磨削表面粗糙度值越小。但砂轮太细，只能采用很小的磨削深度，还需时间很长的空走刀，否则砂轮易被堵塞，造成工件烧伤。为此，一般磨削所采用的砂轮粒度号都不超过80号，常用的是40～60号。（2）选择小的切削深度磨削深度的增大将增加塑性变形程度，从而影响加工的表面粗糙度。（3）精细修整砂轮工作表面当在磨削加工的最后几次走刀之前，对砂轮进行一次精细修整，使每个磨粒产生多个等高的微刃，从而使工件的值降低。此外，在磨削加工过程中，切削液的成分和洁净程度工艺系统的抗振性能等对加工表面粗糙度的影响也很大，亦是不容忽视的因素。《典型机械零件加工工艺及实施(1)》教案首页授课顺序授课班级机械设计与制造2019级3班授课地点多媒体教室18授课日期6周4教学课题影响表面金属力学物理性能的工艺因素及其改进措施教学目标知识目标1、加工表面层的冷作硬化2、表面金属的金相组织变化3、表面金属的残余应力能力目标1、加工表面层的冷作硬化2、表面金属的金相组织变化3、表面金属的残余应力素质目标培养学生的数学思维以及在学习过程中善于思考的能力。课程思政在工业制造领域的刻苦专研精神，以及能为中国制造业的发展奉献自己的爱国情怀。重点难点重点：表面金属的残余应力难点：表面金属的残余应力方法手段1. 讲授法2. 练习法3. 问答法4. 小组讨论法5.案例分析法教具准备无课后作业有教学后记《典型机械零件加工工艺及实施(1)》第18次课教案一加工表面层的冷作硬化在切削或磨削加工过程中，若加工表面层产生的塑性变形使晶体间产生剪切滑移，晶格严重扭曲，并产生晶粒的拉长破碎和纤维化，引起表面层的强度和硬度提高的现象，称作冷作硬化现象。表面层的硬化程度取决于产生于硬化变形能力、变形速度及变形时的温度。力越大，塑性变形越大，产生的硬化程度也越大。变形速度越大，塑性变形越不充分，产生的硬化程度也就相应减小。变形时的温度影响塑性变形程度，温度高硬化程度减小。各种机械加工方法加工钢件后表面层的冷作硬化情况如表1-12所示。表1-12各种加工方法形成的表面层的冷作硬化情况加工方法冷硬程度N（%）冷硬深度h(ｕm)平均值平均值车削120~15030~50端铣140~16040~100圆周铣120~14040~80钻孔和扩孔160~170180~200滚齿和插齿160~200120~150外圆磨中碳钢140~16030~60外圆磨淬硬钢125~13020~40研磨112~1173~71．影响表面层冷作硬化的因素（1）刀具刀具的刃口圆角和后刀面的磨损对表面层的冷作硬化有很大影响，刃口圆角和后刀面的磨损量越大，冷作硬化层的硬度和深度也越大。（2）切削用量在切削用量中，影响较大的是切削速度和进给量。当增大时，则表面层的硬化程度和深度都有所减小。这是由于一方面切削速度增大会使温度增高，有助于冷作硬化的回复；另一方面由于切削速度的增大，刀具与工件接触时间短，使工件的塑性变形程度减小。当进给量增大时，则切削力增大，塑性变形程度也增大，因此表面层的硬化现象也严重。但当较小时，由于刀具的刃口圆角在加工表面上的挤压次数增多，因此表面的冷作硬化现象也会增大。（3）被加工材料被加工材料的硬度越低和塑性越大，则切削加工后其表面层的冷作硬化现象越严重。2．减少表面层冷硬化的措施（1）合理选择刀具的几何参数，采用较大的前角和后角，并在刃磨时尽量减小其切削刃口圆角半径；（2）使用刀具时，应合理限制其后刀面的磨损程度；（3）合理选择切削用量，采用较高的切削速度和较小的进给量；（4）加工时采用有效的切削液。二表面层的金相组织变化机械加工过程中，在加工区由于加工时所消耗的能量绝大部分转化为热能而使加工表面出现温度的升高。当温度升高到超过金相组织变化的临界点时，就会产生金相组织变化。磨削加工切削速度高，切削时产生大量的切削热。这些热量部分由切屑带走，很小一部分传入砂轮，若冷却效果不好，则很大一部分将传入工件表面。因此，磨削加工是一种典型的易于出现加工表面金相组织变化的加工方法。影响磨削加工时金相组织变化的因素有工件材料、磨削温度、温度梯度及冷却速度等。当磨削淬火钢时，若磨削区温度超过马氏体转变温度而未超过其相变临界温度，则工件表面原来的马氏体组织将产生回火现象，转化成硬度降低的回火组织，称之为回火烧伤；若磨削区温度超过相变临界温度，由于切削液的急冷作用，使工件表面最外层会出现二次淬火的马氏体，而其下层因冷却速度较慢仍为硬度降低的回火组织，称之为淬火烧伤。若不用切削液进行干磨时超过相变临界温度，由于工件冷却速度较慢使磨削后表面硬度急剧下降，则产生了退火烧伤。此外，对于一些高合金钢，如轴承钢，高速钢，镍铬钢等，由于其传热性能特别差，在不能得到充分冷却时，常易出现相当深度的金相组织变化，并伴随出现极大的表面残余拉应力，甚至裂纹。零件表面层的烧伤和裂纹将使它的使用性能大幅度下降，使用寿命也可能数倍，数十倍的下降，甚至根本不能使用。三表面层的残余应力工件经机械加工后，其表面层都存在残余应力。残余压应力可提高工件表面的耐磨性和受拉应力时的疲劳强度，残余拉应力的作用正好相反。若拉应力值超过工件材料的疲劳强度极限时，则使工件表面产生裂纹，加速工件的损坏。引起残余应力的原因有下面三个方面：1．冷态塑性变形引起的残余应力在切削力作用下，已加工表面受到强烈的冷塑性变形，其中以刀具后刀面对已加工表面的挤压和摩擦产生的塑性变形最为突出，此时基体金属受到的影响而处于弹性变形状态。切削力除去后，基体金属趋向恢复，但受到以产生塑性变形的表面层的限制，恢复不到原状，因而在表面层产生残余压应力。2．热态塑性变形引起的残余应力工件加工表面在切削热作用下产生热膨胀，此时基体温度降低，因此表面层产生热压应力。当切削过程结束时，表面温度下降，由于表层已产生热塑性变形并受到基体限制，故而产生残余拉应力。切削温度过高，热塑性变形越大，残余拉应力也越大，有时甚至产生裂纹。磨削时产生的热塑性变形比较明显。3．金相组织引起的残余应力切削时产生的高温会引起表面层的金相组织变化。不同的金相组织有不同的密度，马氏体密度为7.75，奥氏体的密度为7.96，铁素体密度为7.88。以淬火钢磨削为例，淬火钢原来的组织中马氏体，磨削加工后，表层可能产生回火，马氏体变为接近珠光体的贝氏体和索氏体，密度增大而体积减小。如果表面温度超过，冷却又充分，表面层的残余奥氏体转变为马氏体，体积膨胀，产生残余压应力。四减小残余拉应力防止表面烧伤和裂纹的工艺措施当零件表面具有拉应力时，其疲劳强度会下降，为此，应尽可能在机械加工中避免或减小残余拉应力。在磨削加工过程中，产生残余拉应力，烧伤和裂纹的主要原因是磨削区的温度过高。为降低磨削区的温度可从减小磨削热的产生和加速磨削热的传出这两条途径入手，其具体措施如下。1．合理选择磨削用量减小磨削深度可以减少工件表面的温度，故有利于减轻烧伤。增加工件速度和进给量，由于热源作用时间减少，使金相组织来不及变化，因而能减轻烧伤，但会导致表面粗糙度的值增大。一般采用提高砂轮速度和较宽砂轮来弥补。2．合理选择砂轮并及时修整若砂轮的粒度越细、硬度越高时自砺性差，则磨削温度也越高。砂轮组织太紧密时磨削堵塞砂轮，易出现烧伤。砂轮钝化时，大多数磨粒只在加工表面挤压和摩擦而不起切削作用，使磨削温度增高，故应及时修整砂轮。3．改善冷却方法采用切削液可带走磨削区的热量，避免烧伤。常用的冷却方法效果较差，由于砂轮高速旋转时，圆周方向产生强大的气流，使切削很难进入磨削区，因此不能有效的降温。为改善冷却方法，可采用内冷却砂轮如图1–74，切削液从中心通入，靠离心力作用，通过砂轮内部的空隙从砂轮四周的边缘甩出，因此切削液可直接进入磨削区，冷却效果其好。但必须采用特制的多孔砂轮，并要求切削液经过仔细的过滤以避免堵塞砂轮。图1-74内冷却砂轮结构1—锥形盖2—切削液通孔3—砂轮中心腔4—有径向小孔的薄壁套《典型机械零件加工工艺及实施(1)》教案首页授课顺序授课班级机械设计与制造2019级3班授课地点多媒体教室19授课日期7周2教学课题机械加工过程中的振动教学目标知识目标了解机械加工中的振动的概念以及振动对机械加工的影响能力目标能够在实际中对机械加工中的振动进行分析素质目标培养学生的数学思维以及在学习过程中善于思考的能力。课程思政在工业制造领域的刻苦专研精神，以及能为中国制造业的发展奉献自己的爱国情怀。重点难点重点：了解机械加工中的振动的概念以及振动对机械加工的影响难点：了解机械加工中的振动的概念以及振动对机械加工的影响方法手段1. 讲授法2. 练习法3. 问答法4. 小组讨论法5.案例分析法教具准备无课后作业有教学后记《典型机械零件加工工艺及实施(1)》第19次课教案一、振动对机械加工的影响（1）影响以加工表面粗糙度（2）影响生产效率（3）影响刀具寿命（4）影响机床和夹具的正常使用（5）影响工作环境二、机械加工中振动的种类1.自由振动自由振动是由于工艺系统受到一些偶然因素作用（如外界传来的冲击力、机床传动系统产生的非周期性冲击力、被加工材料中局部硬质点引起的的冲击力等），系统的平衡被破坏，只靠其弹性恢复力来维持的振动。自由振动的频率就是系统固有频率。自由振动对机械加工过程的影响较小。在机械加工过程中，自由振动仅占所有振动的5%。2.受迫振动受迫振动是指工艺系统在外界周期性干扰力（亦称激振力）的持续作用下，被迫产生的振动。如机床附近振动源经过地基传来的周期性干扰力，机床传动件的冲击力，断续切削产生的交变力等都会引起工艺系统受迫振动。受迫振动是依靠外界振源补充能量来维持的。在机械加工过程中，受迫振动占所有振动的30%。对于精密切削和磨削来说，通常认为工艺系统产生的振动主要是受迫振动。3.自激振动自激振动是指在未受到外界周期性干扰力的作用下，由工艺系统内部激发反馈产生的持续振动。维持这种振动的交变力是振动系统在自身运动中激发出来的，也称为切削颤振。在机械加工过程中，自激振动仅所有振动的65%。三、减小或消除振动的基本途径1.减小或消除受迫振动的基本途径（1）减小或消除振源的激振力1）消除回转零件的不平衡2）提高机床传动件的制造精度（2）调节振动源的频率（3）提高工艺系统的抗振性（4）减振与隔振2.减小或消除自激振动的基本途径（1）合理选择切削用量（2）合理选择刀具几何参数（3）提高工艺系统的抗振性（4）采用减振装置《典型机械零件加工工艺及实施(1)》教案首页授课顺序授课班级机械设计与制造2019级3班授课地点多媒体教室20授课日期7周3教学课题机械装配工艺过程设计教学目标知识目标1、机器装配的基本概念2、装配工艺系统图3、装配工艺规程的制定4、机器结构装配的工艺性能力目标1、机器装配的基本概念2、装配工艺系统图3、装配工艺规程的制定4、机器结构装配的工艺性素质目标培养学生的数学思维以及在学习过程中善于思考的能力。课程思政在工业制造领域的刻苦专研精神，以及能为中国制造业的发展奉献自己的爱国情怀。重点难点重点：掌握机器结构装配的工艺性难点：掌握机器结构装配的工艺性方法手段1. 讲授法2. 练习法3. 问答法4. 小组讨论法5.案例分析法教具准备无课后作业有教学后记《典型机械零件加工工艺及实施(1)》第20次课教案一装配的概念零件是构成机器（或产品）的最小单元。若干个零件结合成机器的某部分，称为部件。根据规定的技术要求，将若干个零件接合成部件或将若干个零件的部件接合成产品的过程，称为装配。前者称为部件装配，后者称为总装配。机器结构越复杂，精度要求越高，则装配工艺过程也就越复杂，工作量也越大。装配过程是机械制造生产中的一个重要环节。根据零件精度和产品精度的关系，采用新的装配技术和装配方法，提高装配质量和装配生产效率是装配工艺所要解决的问题。二装配系统图编制装配工艺规程，首先必须对产品的结构和装配方法作总体研究，并把研究确定的装配顺序以图的形式表示出来，再注上装配工艺说明（例如焊接、配钻、攻丝、铰孔、调整、检验等），这种图称为装配系统图。在装配系统图中，各零件、分组件、组件、部件和整机均用长方格表示。在长方格中注明其名称、代号（或图号）和数量，格式可按图5-1中右下方附图的表示形式。绘制装配系统图时，先画一条水平线，其左边画出代表基准零件或基准部件的长方格，右边画出代表装配成的整机的长方格；直接进入总装的零件按装配的先后次序从左向右画在水平线的上方，部件画在下方。各部件、组件、分组件的画法与此相同。图中直接进入总装的接合件是部件，直接进入部件的接合件是组件，直接进入组件的接合件是分组件。装配系统图反映了产品装配的基本过程和顺序，以及各部件、组件、分组件的从属关系，因而是进一步编制工艺规程的基础。对于产量小的简单产品，装配系统图还可以代替工艺规程使用。三装配工艺过程的组成和装配工艺文件装配工艺过程的基本内容包括装配工序和装配工步。装配工序是指一个（或一组）工人，在一个工作地点，单独（或共同）完成一个部件或整机的装配过程的那一部分工作。装配工步是装配工序的一部分。指在不更换工具的条件下，所完成的装配工序的那一部分工作。同零件加工一样，将合理的装配工艺过程，用文字和技术语言（图形、符号）按一定的格式写文件，此文件即称为装配工艺规程。装配工艺文件的主要格式有装配工艺系统图、装配工艺过程卡片和装配工序卡片。装配工艺过程卡片包括按顺序排列的各装配工序的内容和内容技术要求，各工序所用的设备和工艺装配、辅助材料和工时定额等。除简单产品的单件小批生产外，所有情况都应填写装配工艺过程卡片。装配工序卡片是说明一个具体装配工序的卡片包括某工序的装配简图或装配系统图；该工序所用的设备；该工序内所包含的工步内容和主要技术要求；各工步所使用的工艺装备和辅助材料等。在大批量生产或复杂产品的中批生产时，都必须在装配工艺过程卡的基础上，将各工序细化，填写成各装配工序卡片。四装配的组织形式装配的组织形式与被装配产品的尺寸、精度和生产批量有关。不同的组织形式用不同的生产条件。装配的组织形式分固定装配和移动装配两大类。图6图6-2卧式车床床身的装配工艺系统图１．固定装配固定装配是指在一个工作地点完成装配工作的全部过程。这种组织形式要求装配工人的技术水平较高，使用高效专用工艺装备较少，装配生产周期较长。固定装配又可分为按集中原则的固定装配和按分散原则的固定装配。（１）按集中原则的固定装配即全部装配工作由一个（或一组）工人在一个工作地点完成。由于要完成多种多样的装配工作，要求装配工人的技术水平较高，需要的工作地点较大，装配周期较长。适用于单件、小批生产或装配高精度产品、调整工作较多时。（２）按分散原则的固定装配即将产品的装配工作划分成各种部件装配和总装配，分别由几个（或几组）工人进行。这种组织形式使装配工作分散，能使用较多的专用工具，装配工人能专业化，从而可缩短装配周期。当成批生产时，特别是产品重量和尺寸较大或基础件刚度较差时，可组织按分散原则的固定装配流水线。装配工序分得很细，每道工序由一个（或一组）工人来完成，完成后，带着工具由一个装配台转移到另一个装配台工作。装配台的数目由装配工艺过程的工序数目决定，考虑到装配节拍（使各工序所用时间一致），可适当增加某道工序的装配台数目。一种固定装配流水线，产品位置固定，流动的是承担各道工序的工人及其工具。２．移动装配移动装配是将产品或部件从一个工作地点移至另一个工作地点，每个工作地点重复进行着固定工序的装配工作，每个工作地点都有专门的设备和专用工艺装配，并按装配过程的要求，将所需的零件和部件送到相应的工作地点。移动装配又分为自由移动和强制移动两种形式。（１）自由移动装配在一个工作点完成一道装配工序后，才用人力或传送带将所装配的对象运送到一个工作地点进行另一装配工序的装配。由于没有严格的装配节拍，适用于调整、修配量较大的装配，为了避免某一些工序上出现“停歇”现象，每个工作地点应有一定的储备量。（２）强制移动装配产品用闭合链条拖动的小车或传送带传送，装配工作直接在小车或传送带上进行。它又分为：①连接移动装配：被装配产品经传送工具的一定速度下移动，每道装配工序必须在移动过程中的一定时间内完成。这种装配形式，生产效率高，但装配和检验工作都不方便。②间歇移动装配：被装配产品按照装配节拍作定时移动，装配工作必须在装配节拍时间内完成。由于装配时被装配产品不运动，对装配和检验都比较方便，对保证产品装配质量也有利。由于强制移动装配是按严格的节拍工作的，故生产效率高，广泛用于大批量生产。但装配工作紧张、单调，操作工人容易疲劳。实现装配工作自动化可解决这个问题，而且还能进一步提高生产效率。五装配精度机械产品的质量，是以其工作性能，使用效果和寿命等综合指标评定的。它主要取决于设计的正确性，零件的加工质量（包括材料和热处理质量）和装配精度。装配精度是保证整机、部件和组件良好工作性能极重要的方面，优良的装配工艺在这里起了保证的作用。但装配精度又与产品设计和零件质量有关。没有正确的设计就不能或很难达到装配精度要求，没有合格的零件也难达到规定的装配精度。装配精度一般包括：相互位置精度、各运动部件的相对运动精度、配合表面之间的配合精度和接触质量。１．相互位置精度装配中的相互位置精度包括：各零、部件间的距离精度、平行度、垂直度、倾斜度、同轴度，等等。２．各运动部件的相对运动精度一般包括三个方面：（１）直线运动精度如车床、磨床工作台在床身导轨上的直线运动精度。（２）圆周运动精度如机床主轴的回转精度，各回转机构转动角度的准确性。（３）传动精度如螺纹磨床上丝杠和工件之间、滚齿机上滚刀和工件之间，应保持严格的传运速比关系。３．配合表面间的配合精度和接触质量配合精度是指配合表面间达到规定配合间隙或过盈的程度。它影响着零、部件间的配合性质。接触质量是指配合表面或连接表面之间达到规定的接触面积和接触点分布状况的程度。这主要影响相配零部件接触变形的大小，从而也影响到配合性质的稳定性和能否长期保持相对运动精度。《典型机械零件加工工艺及实施(1)》教案首页授课顺序授课班级机械设计与制造2019级3班授课地点多媒体教室21授课日期7周4教学课题装配尺寸链教学目标知识目标1、装配精度2、装配尺寸链的建立3、装配尺寸链的查找方法4、装配尺寸链的计算方法能力目标1、装配精度2、装配尺寸链的建立3、装配尺寸链的查找方法4、装配尺寸链的计算方法素质目标培养学生的数学思维以及在学习过程中善于思考的能力。课程思政在工业制造领域的刻苦专研精神，以及能为中国制造业的发展奉献自己的爱国情怀。重点难点重点：装配尺寸链的计算方法难点：装配尺寸链的计算方法方法手段1. 讲授法2. 练习法3. 问答法4. 小组讨论法5.案例分析法教具准备无课后作业有教学后记《典型机械零件加工工艺及实施(1)》第21次课教案装配精度机械产品的质量，是以其工作性能，使用效果和寿命等综合指标评定的。它主要取决于设计的正确性，零件的加工质量（包括材料和热处理质量）和装配精度。装配精度是保证整机、部件和组件良好工作性能极重要的方面，优良的装配工艺在这里起了保证的作用。但装配精度又与产品设计和零件质量有关。没有正确的设计就不能或很难达到装配精度要求，没有合格的零件也难达到规定的装配精度。装配精度一般包括：相互位置精度、各运动部件的相对运动精度、配合表面之间的配合精度和接触质量。１．相互位置精度装配中的相互位置精度包括：各零、部件间的距离精度、平行度、垂直度、倾斜度、同轴度，等等。２．各运动部件的相对运动精度一般包括三个方面：（１）直线运动精度如车床、磨床工作台在床身导轨上的直线运动精度。（２）圆周运动精度如机床主轴的回转精度，各回转机构转动角度的准确性。（３）传动精度如螺纹磨床上丝杠和工件之间、滚齿机上滚刀和工件之间，应保持严格的传运速比关系。３．配合表面间的配合精度和接触质量配合精度是指配合表面间达到规定配合间隙或过盈的程度。它影响着零、部件间的配合性质。接触质量是指配合表面或连接表面之间达到规定的接触面积和接触点分布状况的程度。这主要影响相配零部件接触变形的大小，从而也影响到配合性质的稳定性和能否长期保持相对运动精度。装配尺寸链的组成１．装配尺寸链的概念在机器的装配关系中，由相关零件的尺寸或相互位置关系（同轴度、平行度、垂直度等）所组成的尺寸链，称为装配尺寸链。它与零件尺寸链一样，有封闭环和组成环，组成环又分增环和减环。装配尺寸链的封闭环就是装配后的精度或技术要求。这是通过零、部件装配好后才最后形成的，是一个结果尺寸或位置关系。对装配精度或技术要求发生直接影响的那些零件尺寸和位置关系，是装配尺寸链的组成环。装配尺寸链按各组成环的几何特征和所处空间位置可分为：线性尺寸链、角度尺寸链、平面尺寸链和空间尺寸链。在实际生产中，线性尺寸链应用最广。２．装配尺寸链的查找方法正确的查明装配尺寸链的组成，是进行尺寸链计算的根据。首先，根据装配精度或技术要求确定封闭环。然后，取封闭环两端的那两个零件为起点，沿着装配精度要求的位置方向，以装配基面为联系的线索，分别查明装配关系中影响装配精度要求的所有相关零件，直至找到同一个基准零件，甚至同一个基准表面为止。相关零件上连接两个装配基准面间的所有位置尺寸或位置关系，便是装配尺寸的全部组成环。当同一个装配结构的装配精度要求不只一个时，应分别查找它们的尺寸链组成，建立多个装配尺寸链。装配尺寸链组成的最短路线原则在装配精度要求既定的条件下，装配尺寸链中组成环数目减少，组成环所分配到的公差就越大，这就是有利于零件的加工，从而降低加工成本。产品设计时，应尽可能减少影响封闭环精度的相关零件的数目。即在满足工作性能的前提下，尽可能地使结构简化。在结构既定的情况下，组成装配尺寸链时，应使每一个相关零件只有一个尺寸列入装配尺寸链。为此，应将直接连接两个装配基准面间的那个位置尺寸或位置关系标注在零件图上，这样，组成环的数目就等于相关零件的数目，实现了最短路线（环数最少）原则。《典型机械零件加工工艺及实施(1)》教案首页授课顺序授课班级机械设计与制造2019级3班授课地点多媒体教室22授课日期8周2教学课题保证装配精度的装配方法（互换装配法、选择装配法）教学目标知识目标1、互换装配法；2、选择装配法能力目标1、互换装配法；2、选择装配法素质目标培养学生的数学思维以及在学习过程中善于思考的能力。课程思政在工业制造领域的刻苦专研精神，以及能为中国制造业的发展奉献自己的爱国情怀。重点难点重点：选择装配法的计算方法难点：选择装配法的计算方法方法手段1. 讲授法2. 练习法3. 问答法4. 小组讨论法5.案例分析法教具准备无课后作业有教学后记《典型机械零件加工工艺及实施(1)》第22次课教案完全互换法完全互换法装配是指不经任何选择，修配或调整，将加工合格的零件装配成符合精度要求的机械设备。这种装配方法的实质，就是控制零件加工误差来保证装配精度。该方法的集体实施是解算按装配精度要求建立的尺寸链，使各组成环（零、部件的有关尺寸）的公差限定在一定的范围之内。解算尺寸链选用极值法。极值法用于解装配尺寸链，表示装配结构中所有零件的有关尺寸都有处于公差带的极值时，仍能保证装配精度。即在公差要求内的零件都可以完全互换。极值法解装配尺寸链所造成对零件加工精度要求过高的缺点，实质上就是用很大的零件加工代价去满足装配时极少可能出现的情况，人为地增加了零件加工的困难和费用。从这个意义来讲，它是不经济，不合理的。因此，在实际应用中常用部分互换法。部分互换法部分互换法实质上是考虑各零件的加工误差是随机性的，可以将尺寸链中各环的公差放得更宽一些，使其容易加工，以降低成本。这样虽然尺寸链封闭环的公差个别的可能会超出规定地范围，但生产实践表明，在一定批量的零件加工中不合格品控制在一个很小的范围内，则仍然是经济的。与用极值法相比较，用概率法可将组成环的平均的平均公差扩大倍。但由于各组成环的尺寸分布曲线不一定是按正态分布的，对多环(n尺寸链，通常近似地按下列公式计算封闭环公差:(5-1)然后再计算各组成环的平均公差。如果尺寸链的组成环数太少，或封闭环精度要求较低，用概率法近似计算，不但比极值法复杂，而且也没有实际意义，就不必用概率法解算。在大批大量生产中，当装配精度要求较高，或尺寸链总环数较多时，为了不致使零件的加工过于困难，并提高技术经济效益，宜采用概率法解算。但是，实际上制造公差的放大是极其有限的，往往不能满足经济地制造零件的要求。如果考虑控制一定的废品率使装配精度的超差量在一定范围之内，由此来计算各组成零件制造公差的放大，在计算方法上要有一定的转化。这时部分互换法装配，要改用以下几个公式来计算:(5-2)式中，为组成环误差分布系数即(5-3)而(5-4)式中____各组成环的相对分布系数;____装配精度要求，即封闭环公差;____装配误差分布的均方根偏差。公式（5-3）的比值t，可按数理统计学所推荐的数值表查得可能出现废品率的百分比。当误差尺寸分布曲线接近正态分布曲线时，根据在公差带界限外的百分比率，查阅有关资料确定t的数值。有关废品率p%和系数t的对应关系如表6-1所示。表6-1p%和t的关系值废品率p%0.27135710152030系数t32.562.181.951.831.651.441.291.05当规定了废品率的多少时，可根据表6-1所推荐的数值，查出t的比值大小，代入式（5-2）即可计算各组成环的制造公差。由于组成环可能有很多，因此只能求解各组成环的平均公差（5-5）选配法选配法装配的实质是当零件的制造公差成倍进行放大以后，为了保证配合精度，两个（或三个）配合偶件，尺寸偏大的增环零件和尺寸偏大的减环零件对应装配在一起。例如尺寸偏大的孔和尺寸偏大的轴向配合，这样可使装配后的配合精度提高，保证原装配精度的要求。这种装配方法常应用于装配精度要求很高而尺寸链总环数较少，成批或大批量生产的场合，如滚动轴承的装配，内燃机活塞和汽缸套、活塞销的装配。选配法又分直接选配法和分组选配法。1．直接选配法由装配工人直接从许多待装配的零件中选择“合格”的零件进行装配。这种选择主要依靠工人的经验和必要的测量。其优点是能达到很高的装配精度；其缺点是装配精度在很大程度上取决于工人的技术水平，生产经验和作业时的精神状态，且作业时间不易准确地控制。因此，它不宜用于生产节拍要求较严的大批大量的流水作业的生产。由于一批可以相配的零件，严格按要求进行装配，最后可能出现无法满足装配要求的“剩余零件”。特别是当零件的加工误差分布规律不同时，可能有更多的“剩余零件”2．分组选配法分组选配法是选配法装配的最主要形式，体现选配法装配的主要优越性。分组选配法在同一个相应的组内，可以实行完全互换装配，只要是同一个组号的零件，任意两件配合，任意换置都达到原装配精度要求，因此也可以说是分组完全互换法。只不过在不同组之间不能实现完全互换而已。在一般情况下，制造公差放大几倍，则装配也要分几个组互换配合。因此，制造公差的放大和装配分组是对应的。分组选配法应用尺寸链分析计算，原则上是用分组完全互换法来分析问题的。也就是从同一个对应的组来看，组成环零件制造公差的累积应当等于装配精度要求。因此装配精度一经设计者确定，那么组成环的平均公差应为但由于是分组选配，实际的制造公差要看分组的多少而有所放大，设分组数为m，那么（5-6）图6-3图6-3两配合件制造公差对装配精度的影响计算出组成零件的平均公差以后，和完全互换法一样，应当按各个零件的制造公差相等或近似，以避免随组数m增多而使装配性质有所改变。并且两配合件制造的实际误差分布曲线应当互相对应，以使各对应组中实际零件的数目接近。1．两配合件制造公差对装配精度的影响当两配合件制造公差相等时，如图6-3所示，代表孔的公差，而则代表轴的公差。轴与孔两配合件的公差相等，即第一组的装配精度应为所以由于故第k组的装配精度应为由图可以看出：（5-7）由于所以｝（5-8）将式（5-8）代入（5-7）相减后可得（5-9）由式（5-8）和式（5-9）可以看出，对任意一组k，它的装配精度，永远和第一组的装配精度完全相等。而第k组封闭环的最大偏差也和第一组的最大偏差完全相同。最小偏差也是这样。因此可以证明对于任意一组的装配配合性质，可以完全保持不变。这一点对于分组选配法的应用是十分重要的。当两配合件制造公差不等时，这时配合性质就会有所改变。这一点也可由图来证明。当轴与孔两配合件的制造公差不等时，假设＞，这时第一组的装配精度为则（5-10）到任意组k的装配精度，由于＞，＞0所以由公式（5-10）可得出｝（5-11）由式（5-11）可以明显看出，封闭环的最大间隙和最小间隙都比第一组的和有所增大，所增大的数值为两配合公差的（k-1）倍。因此k愈大，也就是分组愈多，相差愈大。由于最大间隙的增大，当然实际配合性质就会有所改变，甚至完全改变了原来要求的配合性质，实际上已不能满足原来的装配精度要求。但是，国家标准（GB）规定的公差与配合标准，轴与孔的配合公差经常是互不相等的，这主要是考虑了制造的难易程度不同，这样的规定在应用分组选配时，就会引起配合性质改变的问题。解决这个问题的方法：一是尽量使两配合件制造公差相等，即。这样规定，表面上看和公差与配合标准不符，但是应用分组选配时制造公差已经放大了几倍，对孔的制造不会有什么困难，对轴的制造更加容易。二是如果不得已而采用两配合件公差不等时，尽量减少分组数目m，使对配合性质的改变不至于太大，能基本上符合装配精度的要求。在这种情况下，应当应用公式（5-11）验算的数值太小，分析装配性质的实际影响有多大，如果影响较大，可适当压缩或改变和的数值。2．两配合件尺寸误差分布状态不同时的影响在分组选配时，如果两配合件的尺寸误差分布状态都是正态分布时，或者两配合件尺寸误差分布状态对应相当时，将误差带分组（分成m组以后），两配合件所对应的相应组中，曲线下的面积比相等或近似相等。这就说明，在生产的一批零件中，尺寸较大的孔和尺寸较大的轴数目接近相等，不会造成零件的多余和不足。在分组选配时，如果两配合件的尺寸误差分布状态不是正态分布时，或者两配合件尺寸误差分布状态不对应相当时，将误差带分组，两配合件所对应的相应组中，曲线下的面积比不相等。这就说明了尺寸偏大一组中孔的数目较少，而轴的数目则较多。同样在尺寸偏小的一组中，相反是孔的数目较多而轴的数目较少。装配时不能有同样数目的零件对应装配，造成了有多余的孔或者多余的轴的零件。即使两配合件误差分布状态完全相同时，也有可能产生相应组配合数目不等的情况。因为制造加工的结果，误差的分布中心往往不能完全重合，在各对应组中仍然有多余的孔或者多余的轴的零件。实际生产中两配合零件的结构形式和尺寸公差往往是互不相同的，加工方法和生产条件也不相同，很难使两个制造的误差分布曲线完全不一样，因此不相对应的情况更加严重。但这些矛盾并不影响分组选配法的应用，可以有两种办法来解决。(1)自然调节法从概率论的观点，制造零件数目愈多愈接近于正态分布。因此一批零件中有多余的孔或多余的轴，当经过多批生产以后，会有几批偏大的，也会有几批偏小的，二者机会相等，这样生产几批零件以后，大致可以经自然调节而对立。当然，这要经过相当长的时间才能相互对应。因此，生产中往往是多生产一些零件作为储备，以免影响现时装配的进行。(2)人为调节法在生产批量较小的情况下，分组装配时，对应组中零件的数目可能相差较大。这时，当偏大（或者偏小）尺寸的某种零件太多（或者太少）时，可以人为地，有意识地加工一批尺寸偏大（或者偏小）的对应零件进行补充。甚至可以对多余的偏大尺寸的零件进行返修加工，以使所制造的零件都能装配应用。《典型机械零件加工工艺及实施(1)》教案首页授课顺序授课班级机械设计与制造2019级3班授课地点多媒体教室23授课日期8周3教学课题保证装配精度的装配方法（修配装配法、调整装配法）教学目标知识目标1、修配装配法；2、调整装配法能力目标1、修配装配法；2、调整装配法素质目标培养学生的数学思维以及在学习过程中善于思考的能力。课程思政在工业制造领域的刻苦专研精神，以及能为中国制造业的发展奉献自己的爱国情怀。重点难点重点：修配装配法与调整装配法的计算方法难点：修配装配法与调整装配法的计算方法方法手段1. 讲授法2. 练习法3. 问答法4. 小组讨论法5.案例分析法教具准备无课后作业有教学后记《典型机械零件加工工艺及实施(1)》第23次课教案修配法修配法是把零件的公差放大制造，使零件装配时能够有一定的返修余量，经过个别零件的修配加工，最后达到所要求的装配精度。尺寸链中这个要进行修配加工的零件通常称为补偿环（修配环），所需要除去的那一层材料的厚度称为补偿量（修配量）。在一般情况下补偿方向可以这样判断：当修配尺寸为增环时，补偿量为正；当修配尺寸为减环时，补偿量为负。具体补偿量的大小根据修配加工方法和修配尺寸大小而定。当采取刮研修配时，最大刮研量取0.10~0.30mm，采取磨削时可取0.05~0.15mm。修配法应用尺寸链的主要目的是解决零件尺寸放大制造公差的问题，一方面要根据已选定量来放大公差；另一方面要对补偿环增大（或者缩小）基本尺寸，保证补偿量符合规定的数值。根据补偿量确定放大后的制造公差因为尺寸链的基本关系式为所以制造公差进行放大，装配精度就会因公差放大而超差。若以代表放大后的制造公差，则放大后的封闭环公差（装配精度）（5-12）式中，为修配环公差。放大后的装配精度低于原装配精度要求，要进行修配来进行补偿，因此修配环的公差应为：（5-13）而（5-14）式中，为最大补偿量，为最小补偿量。图6-4时补偿量与装配误差的关系图6-4时补偿量与装配误差的关系但是，在实际修配时，因为出现超差迫不得已而进行修配，所以装配工人总希望减少补偿量，少修或者甚至于不修。当出现最坏情况，只要修配到进入公差带就不再进行加工；而另一种情况是，希望最好条件下干脆不进行修配加工。下面按照这样的意图来确定补偿量和实际装配公差之间的关系。1．当最小补偿量时，补偿量与装配误差的关系如图6-4所示。图中的关系说明，当装配误差出现最大极限偏差时，只要经修配而达到原装配公差的上限就不必再修配，这时补偿量为。另一极端情况是，当出现最小极限偏差时，不进行修配仍能满足最小装配公差的要求。这时和相当，而=+，这就是两种极限情况。至于一般经常出现的情况应当是介于两种极端情况之间，实际补偿量总是小于，同时又大于。图6-5时补偿量与装配误差的关系同样的道理，最大补偿量也可以向小于的方向设置，如图6-4左侧方框图所示。因为等于零，补偿量必须是向小于的产生过盈的方向增加，如果封闭环代表间隙量，产生间隙增大的方向为“正”，则产生过盈的方向为“负”，因此最大补偿量要加在的下方以（-）计，这是一种极端情况。另一种极端情况是和相当，这时=0，而=-。图6-5时补偿量与装配误差的关系2．当最小补偿量时，这时补偿量和装配精度的关系如图6-5所示。从图中的关系可以看出，出现最大补偿量的情况与图6-4相同。但是，出现最小补偿量的情况则有所不同，这时是当实际装配误差最小，正好出现时，要经过少量的修配才能达到原装配要求的下限的位置。图中还说明，即使产生最小补偿量的情况下，规定的不必修配掉，只要进入原装配精度公差带，小于（或大于）就已经达到要求，因此实际的补偿量还可以更小。根据图说明的基本关系可以建立以下的表达式。（1）第一种表达式｝（5-15）由此可得出｝由式（5-15）可得到符合式（5-12）的证明。所以第二种表达式：｝（5-16）由此可得出｝由式（5-16）也可得到符合式（5-12）的证明。由式（5-15）和式（5-16）可以根据规定的补偿量来计算放大的装配误差，并由此计算放大后零件的制造公差。两种表达式在不同情况下都可用来解决以控制补偿量而确定放大零件制造公差的问题。2．确定补偿（修配）环的上，下极限偏差从尺寸链的应用分析来看，装配时的修配环在尺寸链中是作为“补偿环”来看待的，因此对补偿环不仅是要放大制造公差，同时基本尺寸还要放大。直接计算是比较麻烦的，难以建立直观的概念。建议应用计算上，下极限偏差的公式，直接通过尺寸链公式的分解，确定补偿环的上，下极限偏差。这种方法比较简便，可以一次计算直接确定。尺寸链计算上，下极限偏差的原始公式为在上两式中，实际上已包括有作为补偿环的组成环。设补偿环的上、下极限偏差分别为和。当补偿环为减环时，则有｝（5-17）当补偿环为增环时，则有｝（5-18）按式（5-17）和式（5-18）的形式，当其它环的制造公差按加工的实际情况初步确定以后，即可计算补偿环的上、下极限偏差和。但是，按式（5-17）和式（5-18）计算出来的补偿环上、下极限偏差，只单纯考虑了制造公差的放大，并没有考虑为实现修配而必须放大基本尺寸的问题，这样经常是无法实现修配的。如果有关组成的制造公差放大后，会引起装配误差的放大。为了实现修配，在这种情况下，所计算出的补偿环上、下偏差会增大（减小），所增大（减小）的数值，即增大（减小）规定的最大补偿量才能实现修配加工。以上两种情况都是经过修配加工使装配间隙反而增大，也就是愈修配误差愈大，所以必须增大或减小补偿环的基本尺寸，以期实现修配。但是，也有经修配加工后反而可以减小装配误差或装配间隙的情况。在这种情况下，放大修配补偿环的制造公差，已经有足够的补偿量进行修配加工，没有必要增大或者减小补偿环的基本尺寸。因此，计算补偿环上，下极限偏差的公差总结为以下三种情况。（1）当补偿环为减环，经修配加工而使装配误差（封闭环）增大时，应用下式计算修配环的上，下极限偏差｝（5-19）式中，为放大制造公差后的各组成环尺寸。（2）当补偿为增环，经修配加工而使装配误差（封闭环）增大时，应用下式计算修配环的上，下极限偏差｝（5-20）（3）当补偿为增环，经修配加工而使装配误差（封闭环）减小时，应用下式计算修配环的上，下极限偏差｝（5-21）应用式（5-19）~式（5-21）所计算出的补偿环尺寸与公差，既包括了制造公差的放大，同时也包括了为实现修配而增大（或减小）补偿环基本尺寸，这种方法是既简便而又明确的。应用时必须注意：所选用的修配补偿环是尺寸链中的“增环”还是减环。此外，要考虑的是，经修配加工而去除一层金属后，封闭环是减小还是增大。3．验算最大补偿量和原装配精度能否保证。在实际生产中，修配法的应用比较复杂，公式中正负号的含意有以下四种：（1）所选的补偿环在尺寸链中可能是增环（+），也可能是减环（-）。如键与键槽装配中，修配（补偿）件为键时，是减环，而以键槽修配（补偿）件时，则为增环。（2）经修配加工生产的实际补偿方向可能是正补偿（+），也可能是负补偿（-）。（3）装配精度要求可能是装配间隙，也可能是“过盈量”。当产生间隙时装配精度（+）为（+）值，产生过盈时（）为（－）值。（4）根据最大补偿量而确定放大后的装配误差和时，可能是用（+），也可能是用（－）。如果再加上各个尺寸公差标注不同（有对称公差，单向正公差和单向负公差），这样复杂的正负关系用几个概括的公式来描述各种具体情况是十分困难的，因此补偿环的制造公差的确定容易产生混乱或错误。这就使最后的验算成为十分重要的，必不可少的步骤。验算的项目包括最大补偿（修配）量是否符合规定的值和原装配精度，能否得到保证。根据前面介绍的两种表达式，具体验算的条件和验算所应用的公式各不相同[参考图及公式（5-15）和（5-16）]。（1）应用第一种表达式时｛这时具体验算合格的条件是：1）当补偿（修配）环尺寸为最大（或最小）时，修配掉应能保证原装配精度要求的最大值，这时取正值（+）。2）当补偿（修配）环尺寸为最小（或最大）时，修配掉，或者不加修配（=0）时，就能保证原装配精度要求的最小值。根据这一原则所得的验算公式为｝（5-22）（2）应用第二种表达式时｛这时具体验算合格的条件是：1）当补偿（修配）环尺寸为最大（或最小）时，修配掉应能保证原装配精度要求的最小值。2）当补偿（修配）环尺寸为最小（或最大）时，修配掉，或者不加修配（当=0）时，就能保证原装配精度要求的最大值。根据这一原则所得的验算公式为图6-6图6-6可动调整实例调整法调整法是将补偿件移动一定的距离，或者装入一个具有补偿零件来实现误差的补偿。因此，调整法和修配法在本质上和应用尺寸链基本原理上是相同的，主要区别是不修配掉金属层补偿误差。当然，实现补偿件的调节，必须要在结构设计时专门设置可以调节和可以增补尺寸误差的机构或补偿零件。装配工人只能是在已经确定的机械机构的前提下，在试装时经过测量与验算，确定补偿量的大小，以合理补偿量为依据，一方面适当地放大有关组成零件的制造公差，另一方面必要的调整来提高装配精度。放大组成零件的制造公差是应用调整法的要目的。调整法的方法调整法的方法通常有以下两种调整装配法。1、可移动调整法图6-图6-7圆锥齿轮啮合的调整纸垫结构图6-6所示，就是可动调整的例子，轴向装配间隙应用调整轴套的位置来达到。轴套有一定的位移，当齿轮与轴套间距离达到要求的装配间隙以后，将轴套用定位螺钉固定好。用这样的办法可以使各个零件的轴向尺寸按未注公差尺寸的要求来制造，不管制造公差放大多少，都能通过调整达到精度要求。虽然在结构中增加了一个补偿套，但消除了修配加工，对装配仍然是有利的。可动调整法一般不需要应用尺寸链的公式进行计算，只是在结构设计时，应用尺寸链关系，对补偿封闭环的状态进行必要的分析，从结构上解决补偿机构和补偿零件的调节与固定。例如图6-7所示，是保证圆锥齿轮啮合的调整纸垫结构。为保证圆锥齿轮能按分度圆锥正确啮合，一般采用一个齿轮固定安装，而另一个齿轮可以轴向进行调整的方法。图所示的两端轴承端盖可以增减不同厚度的纸垫，使下齿轮轴能作少量的轴向位移，由此保证圆锥齿轮的啮合间隙。图6图6-8固定调整实例这种方法是在机构中设置一个专门的零件，这个零件可以按照装配精度的要求进行选择和换置，并以不同的厚度作为不同的补偿量。这个零件在尺寸链中作为补偿环，可使封闭环的实际误差，得到相应的补偿，从而提高装配精度。由于固定调整法经常是选用简单的容易加工的垫片来进行补偿，因此有时也叫做“补偿垫片法”。图6-8所示为固定调整法的典型例子，仍然是齿轮传动轴的装配，在这个结构中增加了一个补偿垫来代替图所示的轴套调节。各组成零件的轴向尺寸按未注公差尺寸的公差来制造，封闭环代表的间隙必然会有超差，这时可以根据实际超差的大小，采用不同厚度的补偿垫来进行补偿，从而达到要求的装配精度。应用调整法装配不仅可以保证达到装配精度，同时还可以实现补偿机械设备的磨损。当机械设备使用相当时间以后，可以重新调整或更换补偿件使其恢复原有的精度。因此，补偿件的调节补偿量除考虑补偿由于零件放大制造公差而产生的装配超差外，还当考虑能补偿机械设备的磨损。对于固定调整法的分析与计算，需要通过尺寸链的分析来合理确定补偿量。补偿量的作用和修配法完全相同。只不过，修配法是通过修磨而去除一定的补偿量，而调整法则是增加或者添入一定的补偿量。1、补偿量的合理确定以代表需要的调整补偿量，则与各组成零件制造公差的放大有关。如果原装配精度为，放大制造公差后所形成的装配误差为，根据尺寸链的基本关系式可得即（5-24）图6-9空位间隙与装配精度的关系（1）空位间隙S的计算由于应用调整法时，绝大多数情况是为了补偿已形成的间隙而用的。在未放入补偿件之前，由其它零件形成了一定的间隙，叫做空位间隙S。如果当出现最大空位间隙时，放入最大尺寸的补偿件应能保证装配精度的要求；反之，当遇到最小空位间隙时，放入最小尺寸的补偿件应能满足的要求。这种关系如图6-9所示。图6-9空位间隙与装配精度的关系图中最大空位尺寸和最小空位尺寸是由除补偿件外其它零件放大制造公差以后形成的。所以｝（5-25）在式（5-25）中是假定补偿件为减环，如果补偿件为增环时，按同样原理也可以计算。由以上公式还可以推导出（5-26）这个公式说明了空位尺寸的变动量是由除补偿环以外其它组成环误差的累积而形成的。也正因为如此，所以总合的项数为n-2。应用公式（5-25）和结合图的关系，可以建立如下的关系式｝（5-27）式中，为补偿环基本尺寸。（2）补偿件极限尺寸的确定生产中一般大多是补偿件为减环的情况，因此当补偿环件为减环时有｝（5-28）当补偿件为增环时有｝（5-29）由式（5-28）、式（5-29）可得（5-30）（3）补偿件制造公差的确定由式（6-10）知为所需要的总补偿量，但补偿件还有它本身的制造公差。补偿件的制造公差如何决定要根据具体情况而定，一方面要考虑和相差多少。同时还要考虑是小批生产、还是大批量生产。1）在单件小批生产情况下，是按实际形成的空位间隙来配作补偿垫，实际制造的补偿件，总是小于，而大于。因此也可按中间尺寸来制造少部分用作补偿的备件。利用式（5-30）可以确定，以这个尺寸为依据再确定制造公差，即可满足装配需要。2）当＜时，而且实际的数值又不很大，可按补偿量偏差来作为补偿件的制造公差，即。但这时必须注意，当它组成环公差之和等于原装配精度要求时，才能实现补偿。即（5-31）图6图6-10时的补偿关系因（为补偿环制造公差）所以（为除补偿环外其它组成环公差之和）除此以外，在实际应用时，由于调整方式和要求的不同，还应考虑以下几个问题：1）当应用可动调整时，调整件的实际尺寸要加以修正。设为补偿件基本尺寸的修正量，则此基本尺寸应修正。在应用可动调整时，值主要是根据补偿件结构上的可能性而定，有时要增大几毫米至几十毫米。2）当考虑机械设备磨损后为恢复精度而需要补充调整时，补偿量应再增大一定的磨损补偿量。这时实际补偿量应为图6-图6-11时的补偿关系3）在大批量生产中，应用固定调整法所用的补偿垫或补偿零件要按厚度进行分组。这样可以保证有足够的不同厚度的补偿零件以供装配，并且还可以适当提高装配生产率，减少装配劳动量。2、补偿件的合理分组补偿零件按厚度分组的原则和方法，与分组选配法十分相似。在单件小批生产中补偿垫的应用，一般是采用实测误差、直接选换补偿件配合的方法，也就是直接选配法。这时所制造的补偿件尺寸全部偏大，装配时根据所需要厚度进行补充加工。在成批生产和大批大量生产中应用补偿垫时，补偿件也大批制造，所制造的零件当然会有的偏厚，有的偏薄。为了在装配时选用方便，把所制造的补偿件进行测量分组，根据需要分别选用偏大尺寸组的零件，或者偏小组的零件投入装配，由此来减少装配时的劳动量，提高装配效率。（1）分组补偿的基本原理当补偿垫分组后，必须根据尺寸链中其它零件组合后的实际尺寸，加入某一组尺寸的补偿垫，以保证原装配精度和的要求。补偿垫的分组，其实质就是补偿量的分组。因为，实际生产的装配精度误差，加入补偿量，应当能满足原装配精度的要求。但这是针对一大批零件总体情况来说的。对某一具体组合的零件组，实际误差是处在内某一个数值区间，这个数值总是大于原装配要求的。在各个零件组合以后，根据和的实际差值选用某一厚度的补偿垫。因为原装配精度是一定的，总的补偿量也是一定的，只不过针对每一零件组，实际生产的装配误差不同，才需要不同数值的来补偿。（2）补偿件分组的条件在一定装配要求的条件下，零件制造公差的放大可能较多，也可能较少。因此补偿件分组的条件是：1）当≤时，由于较增大很少，而原装配要求又偏大，这时补偿件不需要分组，任选一个补偿件都应能满足原装配精度的要求。这种关系可由图6-10来说明。2）当》时，这时零件制造公差放大较多，所形成的较大，补偿量很大，所以补偿件要进行分组。这种关系可用图来说明。但是，补偿件本身也有它自己的制造公差，设补偿件的制造公差为，由图6-11可以看出，将影响装配精度，有可能引起少量的超差。为了能保证补偿而不产生超差，应尽量小一些。另外补偿件制造公差的设置方向要恰当，一般可按以下两点确定：1）当补偿件在尺寸链中为减环时，补偿件制造偏差用+。这时由图6-10即可看出，受+的影响，使的范围缩小，仍可保证合格，由此避免装配超差的产生。2）当补偿件在尺寸链中为增环时，补偿件制造偏差用-。这种情况也可由图6-10看出。由图6-10和6-11可以看出，当除补偿件外，其它所有零件装配后，可能形成最大空位尺寸，也可能形成最小空位尺寸。这是针对整批零件而言的。由于放大较多，所以也较大。这时可把进行分组，入图6-11所示，可分为三组，最大一组用来补偿的最大极限尺寸，而最小补偿的最小极限尺寸。补偿件按尺寸分组后，每组都相应地分别对应补偿，由此分别满足原装配精度的要求。但是，每组补偿垫都还分别有它们的制造公差，实际是补偿能力是在范围内变动的，因此也可以说实际的补偿能力有所降低，只能补偿到-的数值。这个数值介于和之间，因此仍是合格的。从图可以分析分组补偿的情况，还可以对分组界限的位置进行数值上的推算与确定。从第一组补偿件来看，当产生最大空位尺寸，第一组补偿件若遇到最小尺寸时，这时放入补偿件应能满足的原装配要求。相反，若第一组补偿件为最大尺寸时，应能保证的原装配精度要求。由图6-11可得出如下的关系或由上述关系式则得所以有这个式子可以证明保证的分组界限是由来确定。由图中所表示的关系也完全可以证明这一点。（3）分组数的确定补偿件应当为多少组，取决于形成空位间隙的大小。此外，还受的影响。因此，若分组数为m，则有≥（5-32）式中，为放大零件制造公差后，除补偿环外各有关组成环误差总和。它的实际意义是未放入补偿垫前，所形成的空位尺寸偏差；为补偿环件制造公差；m为补偿件组数（计算后折合成整数值）分组数确定以后，各组的界限可由分组级差来计算。设级差为，则（5-33）由图还可看出，第一组的最小能保证出现时仍能满足的要求。由此得：所以（5-35）图6-12图6-12不等分数目分组的误差曲线依此即可对补偿件分组。但应注意，补偿件的制造公差一定要小于分组级差，即：＜。或者当总的补偿量本身值就不很大时，可按作为补偿件的制造公差，制造后再测量分组。为了保证不产生装配超差，补偿件一般应使减少的单向偏差，即对减环可取-；对增环可取+。如果各组补偿件分别制造时，各组零件的数目应当按误差尺寸分布的规律，分别制造不同的数量，偏大尺寸的组和尺寸偏小的组的零件数目应当少一些，而中间尺寸各组的上面应较多，具体各组数目可根据误差分布曲线按分组数等分后，再按曲线下面积比查表计算。这种不等分数目分组的关系，可由图6-12说明。《典型机械零件加工工艺及实施(1)》教案首页授课顺序授课班级机械设计与制造2019级3班授课地点多媒体教室24授课日期8周4教学课题机床传动轴装配工艺实施教学目标知识目标掌握机床传动轴装配工艺实施能力目标掌握机床传动轴装配工艺实施素质目标培养学生的数学思维以及在学习过程中善于思考的能力。课程思政在工业制造领域的刻苦专研精神，以及能为中国制造业的发展奉献自己的爱国情怀。重点难点重点：掌握机床传动轴装配工艺实施难点：掌握机床传动轴装配工艺实施方法手段1. 讲授法2. 练习法3. 问答法4. 小组讨论法5.案例分析法教具准备无课后作业有教学后记《典型机械零件加工工艺及实施(1)》第24次课教案图6-1机床传动轴装配图机床传动轴装配如图6-1所示，要求装配以后保证轴向间隙为0.10~0.30mm，装配方式采取部分互换法，允许有10%的装配超差率。各组成环的基本尺寸是：箱体外壁到中壁弹性挡圈槽的距离，补偿垫厚度，轴承宽度，传动轴轴肩长度，轴承宽度，孔用弹性挡圈宽度。图6-1机床传动轴装配图(1)进行产品分析1)分析产品图样,掌握装配的技术要求和验收标准。（读图阶段）2）产品的结构进行尺寸分析和工艺分析。（审图阶段）①装配尺寸链分析和计算；解在各组成零件的尺寸中，选补偿垫为计算尺寸链的协调环，建立的尺寸链如图6-13所示。1）计算装配精度要求则2）计算组成环公差图6-13尺寸链图当封闭环允许超差10%时，根据表5-1可查得t=1.65。由于代表封闭环的装配精度是由各组成环误差综合而形成的，而许多误差综合以后总是更接近正态分布，因此取。此外，各组成环误差平均以后也是接近正态分布的，因此也可按正态分布，取。所以，，将这些数据代入式（5-5）得图6-13尺寸链图3）调整并确定各组成环尺寸的制造公差根据确定各组成环制造公差的原则，按各个尺寸和加工制造的难易，初步确定如下：，（上，下偏差待定），4）计算各组成环公差的上，下极限偏差先计算协调环偏差，则因此组成环，即补偿垫的制造公差应为5）验算原装配精度能否保证根据式（5-2），则图6图6-14原装配要求和产生废品率的关系实际产生的装配误差为