《过程装备智能制造工艺》课件 第1-4章 绪论、机械加工工艺-过程机器的典型零件加工

过程装备智能制造工艺

processequipmentintelligentmanufacturingtechnology目录第1章绪论第2章机械加工工艺第3章过程机器的装配第4章过程机器的典型零件的加工第5章过程设备零件制造及组装第6章过程设备的焊接第7章过程设备的热处理第8章典型过程设备制造第9章过程设备制造质量检测第1章绪论1.1过程装备概述1.2过程机器的制造工艺简述1.3过程设备的制造工艺简述1.4智能制造及数字化基础1.1过程装备概述过程装备是指过程工业中所使用的装备。从过程装备制造角度可将过程装备大致分为两大类：以机械加工为主要制造手段的过程机器部分，如泵、压缩机、离心机等；以焊接为主要制造手段的过程设备部分，如换热器、塔器、反应设备、储存容器及锅炉等；过程设备与过程机器统称为过程装备。过程装备制造就是指过程机器和过程设备这两类装备的制造。1.2过程机器的制造工艺简述

过程机器的制造与一般机械（如汽车、拖拉机、车床等）的制造过程基本相同。任何机械都是由机械零件装配组合而成的，一般情况下，机械零件的制造过程都是先将原材料经过铸造、锻造、冲压、焊接等方法制成毛坯，再由毛坯经机械加工制成。在毛坯制造和机械加工的过程中，为便于切削和保证零件的力学性能，还需在某些工序之间对零件进行热处理。一般的机械生产过程可简要归纳为：毛坯制造——机械加工——装配和调试。1.2.1毛坯制造常用的毛坯制造的方法主要有以下几种。（1）铸造

将金属熔化后浇注到具有一定形状和尺寸的铸型中，冷却凝固后得到所需毛坯的方法。用这种方法得到毛坯称为铸件。（2）锻造

将坯料加热后，在锻压设备及工（模）具的作用下，使金属产生塑性变形，从而得到具有一定形状和尺寸的毛坯的方法。用这种方法得到的毛坯称为锻件。（3）冲压

在压力机上利用冲模对板料施加压力，使板料产生分离或变形，从而获得一定形状、尺寸的产品的方法。通过这种方法得到的毛坯称为冲压件。冲压件具有足够的精度和表面质量，只需进行很小的机械加工或不用进行机械加工就可以直接使用。（4）焊接

通过加热或加压，使分离的两部分金属在原子或分子间建立联系而实现结合的加工方法。1.2过程机器的制造工艺简述

1.2.2机械加工机械加工的目的是使零件达到精确的尺寸和光洁的表面，为此，应将毛坯上的加工余量经机械加工切削掉。常用的机械加工方法主要有以下几种：车削、铣削、刨削、磨削、钻削和镗削等。一般毛坯要经过若干道机械加工工序才能成为合格的成品零件。1.2过程机器的制造工艺简述

1.2.3装配与调试加工完毕并检验合格的各个零件，按照整台机器的技术要求，用钳工或钳工与机械相结合的方法，按一定的顺序组合连接、固定起来，就成为整台机器，这一过程为装配。装配好的机器再经过调试和试运转，合格以后，整台机器的制造才算完成。1.2过程机器的制造工艺简述

1.3.1过程设备的分类（1）按设备在生产中的作用分类储运设备（代号C，其中球罐代号B）

主要用来盛装过程工程中的物料，如酸、碱、氨、氧、氮等工业液体、气体、液化气体及其加工品等。用作储存物料的设备称作储罐，如圆筒形储罐和球形储罐；运输物料的设备称为槽车，如汽车槽车和铁路槽车。热交换设备（代号E）

主要用于完成过程工程中介质的热量交换，如各种热交换器、冷却器、冷凝器、蒸发器等。就结构而言，主要有管壳式、板式、螺旋板式和板翅式等几种类型。分离设备（代号S)主要用于完成介质的流体压力平衡缓冲和气体净化分离的压力容器，例如各种分离器、过滤器、集油器、洗涤器、吸收塔、铜洗塔、干燥塔、汽提塔、分汽缸、除氧器等。反应设备（代号R)主要是用于完成介质的物理、化学反应的压力容器，例如各种反应器、反应釜、聚合釜、合成塔、变换炉、煤气发生炉等。特殊设备

一些特殊的过程设备，如管式加热炉（其结构一般分圆筒式和箱式两种），除直立的外壳和钢架结构外，内部构件通常是由炉管、弯头、支架或吊挂以及各种燃烧器等组成。1.3过程设备的制造工艺简述

1.3.1过程设备的分类（2）按压力等级分类低压容器（代号L）：0.1MPa≤p＜1.6MPa中压容器（代号M）：1.6MPa≤p＜10.0MPa高压容器（代号H）：10.0MPa≤p＜100.0MPa超高压容器（代号U）:p≥100.0MPa1.3过程设备的制造工艺简述

1.3.1过程设备的分类（3）按安装方式分类根据安装方式可分为固定式压力容器和移动式压力容器。固定式压力容器有固定安装和使用地点，工艺条件和操作人员也较固定的压力容器。如生产车间内的卧式储罐、球罐、塔器、反应釜等。移动式压力容器移动式压力容器也称为经常搬运的压力容器，诸如汽车槽车、铁路槽车、槽船等。1.3过程设备的制造工艺简述

1.3.1过程设备的分类（4）按安全技术管理分类从安全技术管理和监督检查出发，根据容器压力的高低，介质的危害程度以及在生产过程中的重要作用，TSG21-2016中将压力容器分为I类、Ⅱ类和Ⅲ类容器。1.3过程设备的制造工艺简述

压力容器分类图（剧毒、高危、易爆及液化气介质）

压力容器分类图（其他介质）1.3.2过程设备制造过程及特点（1）过程设备的制造过程压力容器的基本的制造工艺流程大致为：选择材料——复检材料——净化处理——矫形——划线（包括零件的展开计算、留余量、排料）——切割——成形（包括筒节的卷制、封头的加工成形、管子的弯曲等）——组对安装——焊接——热处理——检验（无损检测、耐压实验等）。1.3过程设备的制造工艺简述

1.3.2过程设备制造过程及特点（2）过程设备制造的特点制造过程的主要工序顺序基本上是固定的。过程设备制造大都属于单件和小批生产性质。需要特种设备制造许可。1.3过程设备的制造工艺简述

1.3.2过程设备制造过程及特点（3）过程设备制造的工艺要求保证设备结构的强度安全必须充分保证可靠性制造许可制度要求质量保证体系和过程管理大型设备制造要求多种制造工艺、大型制造设备和现场组装技术降低制造成本、缩短制造周期1.3过程设备的制造工艺简述

1.4.1智能制造智能制造是在生产制造活动中设计，生产，制造等环节应用大数据，物联网和云计算等新一代信息技术，使生产系统具有自感知、自决策和自执行等先进功能，并以一种高度柔性与集成的方式实施制造过程中的各种活动。智能制造的目的是对内提高制造质量和效率、降低运营成本、减低库存、缩短交付周期，对外提升服务水平、快速应对市场变化，总体以提高企业整体经济效益为核心目标。1.4智能制造及数字化基础

1.4.1智能制造1.4智能制造及数字化基础

智能制造系统的层次1.4.2数字化制造所谓数字化制造，在数字化技术和制造技术融合的背景下，并在虚拟现实、计算机网络、快速原型、数据库和多媒体等支撑技术的支持下，根据用户的需求，迅速收集资源信息，对产品信息、工艺信息和资源信息进行分析、规划和重组，实现对产品设计和功能的仿真以及原型制造，进而快速生产出达到用户要求性能的产品整个制造全过程。智能制造是在数字制造的基础上发展起来的，数字制造强调将制造过程中的产品、工艺、资源等信息进行数字化处理和分析。智能制造更强调制造过程的自动化和利用人工智能技术对各类数据信息进行处理，从而实现对生产过程和操作的智能推断、分析、决策与控制，所以数字化制造是智能制造的基础，智能制造是数字制造的延伸和升级。1.4智能制造及数字化基础

1.4.2数字化制造数字化设计与仿真

是指在网络和计算机辅助下通过产品数据模型，全面模拟产品的设计、分析、装配、制造等过程。数字化工艺

是指借助于计算机软硬件技术和支撑环境，利用计算机进行数值计算、逻辑判断和推理等功能来制订零件机械加工工艺过程1.4智能制造及数字化基础

计算机辅助工艺过程设计示意图1.4.2数字化制造数字化装配

装配是产品生产的后续工序，作为一项新兴的工业技术，机器人装配应运而生。数字化控制

数字化控制系统主要由硬件和软件两大部分组成。其核心是计算机数字控制装置。它通过系统控制软件配合系统硬件，合理地组织、管理数控系统的输入、数据处理、插补和输出信息，控制执行部件，使数控机床按照操作者的要求进行自动加工。数控系统通过软件可以实现基本功能和选择功能。数字化生产管理

数字化生产管理系统可分为制造执行系统和企业资源计划两大板块。数字化远程维护

预测与健康管理技术是综合利用现代信息技术、人工智能技术的最新研究成果而提出的一种全新的管理健康状态的解决方案。1.4智能制造及数字化基础

第2章

机械加工工艺2.1机械加工工艺规程2.2机械加工质量2.3智能制造加工案例2.1.1机械加工工艺过程2.1机械加工工艺规程

1)工序、工步和走刀

①工序：一个或一组工人，在一个工作地对一个或同时对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）一（几）个工件连续地加工工序包括四要素四个要素任何一个改变都将视为不同工序。由一个或若干个按照一定次序排列的工序组成。2.1.1机械加工工艺过程2.1机械加工工艺规程

②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。一道工序可包括一个工步或多个工步。加工表面不变（可以是单个表面或组合表面）工具不变（刀架，刀具）连续性工步包括三要素③走刀(工作行程)：

在一个工步中，若被加工表面需切除的余量较大，可分几次切削，则每切去一层材料称为一次走刀。一个工步可包括一次走刀或多次走刀。

2.1.1机械加工工艺过程2.1机械加工工艺规程2)安装和工位①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。②工位：为了完成一定的工序内容，一次装夹后，工件与夹具或工件与设备的可动部分相对刀具或设备的固定部分所占据的一个正确位置。

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。

2.1.1机械加工工艺过程2.1机械加工工艺规程生产纲领：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。某零件年生产纲领N可由下式计算：生产纲领确定后，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。

N=Q·n(1+α%)(1+β%)

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2.1.1机械加工工艺过程2.1机械加工工艺规程生产类型：指某生产单位生产专业化程度的分类。根据产品的大小、特征、批量和生产纲领，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

2.1.2机械加工工艺规程2.1机械加工工艺规程

用来规定零件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件称为机械加工工艺规程，它的详细程度与生产类型有关，一般应包括下列内容：零件的加工基准，加工工艺路线，各工序的具体加工内容及精度，切削用量，时间定额及所用的设备和工艺装备等。作用：指导生产的主要技术文件组织和管理生产的基本依据新建和扩建工厂或车间的基本资料进行技术交流的重要手段2.1.2机械加工工艺规程2.1机械加工工艺规程制订机械加工工艺规程的原则：应能保证产品的加工质量，达到设计图样上规定的各项技术要求；尽可能提高生产率，降低制造成本，使产品尽快投放市场；充分考虑和利用现有生产条件，尽可能做到平衡生产；尽量减轻工人的劳动强度，保证生产安全；积极采用先进技术和工艺，减少材料和能源消耗，并应符合环保要求。2.1.2机械加工工艺规程2.1机械加工工艺规程制订机械加工工艺规程所需的原始资料：产品装配图和零件图。产品验收的质量标准。产品的生产纲领。现场生产条件，包括毛坯的制造条件或协作关系、现有设备和工艺装备的规格、功能和精度，专用设备和工艺装备的制造能力及工人的技术水平等。有关手册、标准及工艺资料等。2.1.2机械加工工艺规程2.1机械加工工艺规程制订机械加工工艺规程的步骤：阅读装配图和零件图。了解产品的用途、性能和工作条件，熟悉零件在产品中的地位和作用，明确零件的主要技术要求。零件的工艺分析。通过分析产品装配图和零件图，了解零件的结构和功能，分析零件的结构工艺性和各项技术要求。确定毛坯。主要是确定毛坯的种类和选择合适的毛坯。拟定加工工艺路线。即确定零件由粗加工到精加工的全部加工工序。确定各工序采用的加工设备和工艺装备。包括加工时所用的各种机床、刀具、夹具、量具和必需的辅助工具。确定各工序的加工余量，计算工序尺寸及其偏差。确定切削用量及时间定额。确定关键工序的技术要求及检验方法。填写有关工艺文件。2.1.3零件的工艺分析2.1机械加工工艺规程分析部件装配图，审查零件图零件的技术要求分析加工表面的尺寸精度。主要加工表面的形状精度。主要加工表面的相互位置精度。加工表面的粗糙度和物理、力学性能。热处理及其他要求，如动平衡、无损检测等。零件的结构工艺性分析2.1.3零件的工艺分析2.1机械加工工艺规程2.1.3零件的工艺分析2.1机械加工工艺规程2.1.4毛坯的选择2.1机械加工工艺规程选择毛坯的基本任务是选定毛坯的种类、制造方法及毛坯的制造精度。机械造中的常用毛坯有铸件、锻件、型材、焊接件和冲压件等。毛坯的选择原则零件的生产纲领毛坯材料及其工艺特性零件形状和尺寸现有生产条件充分利用新工艺、新材料2.1.5加工工艺路线的拟订2.1机械加工工艺规程拟定零件机械加工工艺路线，主要包括选择各个表面的加工方法，安排各个表面的加工顺序，确定工序集中与分散的程度，合理选用机床、刀具等。（1）加工阶段的划分粗加工阶段粗加工阶段的任务是高效地切除各加工表面的大部分加工余量、提高生产率，使毛坯在形状和尺寸上接近成品，留有均匀而恰当的加工余量，为半精加工和精加工作准备。半精加工阶段半精加工阶段的任务是消除粗加工留下的误差，使工件达到一定精度，为主要表面的精加工做准备，并完成一些次要表面的加工（如钻孔、攻丝和铣键槽等）。精加工阶段精加工阶段的任务是完成各主要表面的最终加工，使零件的尺寸精度、位置精度及表面粗糙度均达到图纸规定的质量要求。光整加工阶段对于尺寸精度及表面粗糙度要求很高的零件（尺寸精度6级以上，表面粗糙度要求在Ra0.2以上）需要安排光整加工阶段，其主要任务是提高表面粗糙度和进一步提高尺寸精度和形状精度，但一般不用以纠正位置精度。2.1.5加工工艺路线的拟订2.1机械加工工艺规程（2）表面加工方法的选择零件表面的加工方法，首先取决于加工表面的技术要求。在满足表面加工技术要求的前提下，根据各种加工方法的经济精度、经济表面粗糙度和工艺特点来选择。选择表面加工方法时，主要应考虑下列因素。1）加工方法的经济加工精度和粗糙度2）工件材料的加工性能、热处理状况3）生产类型4）工件的结构形状和尺寸5）要考虑现有的设备和技术条件2.1.5加工工艺路线的拟订2.1机械加工工艺规程表面加工方法的选择外圆加工一般来说，车削、磨削和光整加工是外圆的主要加工方法，但对韧性大的有色金属零件，磨屑极易堵塞砂轮，常用精细车代替磨削以获得较小的粗糙度。孔加工对于相同精度的孔和外圆，孔加工比较困难些，而且孔系零件的结构也比较复杂，所以孔加工方案较外圆复杂。孔加工可在车、钻、扩、铰、镗、拉、磨床上进行。平面加工平面一般采用铣削或刨削加工，旋转体零件端面则采用车削加工，动配合表面和要求较高的固定装配面，还必须在铣削或刨削之后进行精加工。成形面的加工一般的成形面可以用车削、铣削、刨削及拉削等方法加工，但无论用什么方法，基本上可归纳为两种形式：用成形刀具加工及用工件和刀具作特定的相对运动进行加工。2.1.5加工工艺路线的拟订2.1机械加工工艺规程（3）工件的定位基准及其选择在设计、加工、检验、装配机器零件时，必须选择一些点、线、面，根据它们来确定零件上其他点、线、面的尺寸和位置。所谓基准就是零件上用以确定其他点、线、面位置所依据的点、线、面。基准根据其功用不同，可分为两大类。设计基准在零件图上用以确定其他点、线、面位置所依据的基准称为设计基准。设计基准是根据零件工作条件和性能要求而确定的，零件的尺寸及相互位置要求，均以设计基准为依据进行标注。工艺基准在加工或装配过程中所采用的基准．称为工艺基准。工艺基准按用途不同可分为工序基准、定位基准、测量基准和装配基准。2.1.5加工工艺路线的拟订2.1机械加工工艺规程（3）工件的定位基准及其选择2.1.5加工工艺路线的拟订2.1机械加工工艺规程（3）工件的定位基准及其选择定位基准的选择定位基准按使用情况可分定位粗基准和定位精基准。在机械加工的起始工序中，只能利用毛坯上未加工过的表面作为定位基准，称为为粗基准。利用已经加工过的表面作为定位基准，称为为精基准。定位粗基准的选择原则重要表面原则2.1.5加工工艺路线的拟订2.1机械加工工艺规程非加工表面原则如果加工时主要要求保证加工面与非加工表面间的位置要求，则应选择非加工面为粗基准。最小加工余量原则若零件上有多个表面要加工，则应选择其中加工余量最小的表面为粗基准，以保证其他各加工表面都有足够的加工余量。定位可靠性原则作为粗基准的表面，应选用比较可靠、大而平整的表面，以使定位准确，夹紧可靠。不重复使用原则由于粗基准的定位精度低，在同一尺寸方向上只能使用一次，不能重复使用，否则将产生较大的定位误差。2.1.5加工工艺路线的拟订2.1机械加工工艺规程定位精基准的选择原则基准重合原则基准重合原则是指零件加工时选用设计基准作为定位基准的原则，这样可以避免由于定位基准与设计基准不重合而引起的定位误差。2.1.5加工工艺路线的拟订2.1机械加工工艺规程定位精基准的选择原则基准统一原则在加工位置精度要求较高的某些表面时，尽可能选用统一的定位基准，这样有利于保证各加工表面的位置精度。互为基准原则对工件上两个相互位置精度要求比较高的表面进行加工时，可以利用两个表面互相作为基准，反复进行加工，以保证位置精度要求。例如，加工精密齿轮时，先以内孔定位加工齿面，齿面淬火后，再以齿面为基准磨内孔，从而保证孔与齿面的位置精度。自为基准原则当某些加工表面加工精度要求很高，加工余量小而均匀时，可选择该加工表面本身作为定位基准。便于装夹原则所选精基准应保证工件安装可靠，夹具设计简单、操作方便。2.1.5加工工艺路线的拟订2.1机械加工工艺规程（4）工件的定位和夹紧工件的定位工件的六点定位原理2.1.5加工工艺路线的拟订2.1机械加工工艺规程（4）工件的定位和夹紧工件的几种定位情况完全定位工件的六个自由度全部被限制，在空间占有完全确定的唯一位置，称为完全定位。不完全定位工件定位时，仅需要限制一个或几个（少于六个）自由度，称为不完全定位。欠定位根据工件的加工要求，应该限制的自由度没有完全被限制的定位称为欠定位。欠定位无法保证加工要求，因此，在确定工件的定位方案时，决不允许有欠定位的现象发生。过定位工件定位时，同一个自由度被两个或两个以上的约束点约束，这样的定位称为过定位，过定位是否允许，应根据具体情况具体分析。2.1.5加工工艺路线的拟订2.1机械加工工艺规程（4）工件的定位和夹紧工件常用的定位方式工件以平面定位一般加工箱体、机座、支架、圆盘、板类零件的平面和孔时，都用平面为定位基准。。平面定位常用的定位元件有支承钉和支承板。2.1.5加工工艺路线的拟订2.1机械加工工艺规程（4）工件的定位和夹紧工件常用的定位方式工件以圆孔定位套筒、圆盘、杠杆等类零件是以主要孔的轴线作为定位基准。所用定位元件有各种心轴和定位销。2.1.5加工工艺路线的拟订2.1机械加工工艺规程（4）工件的定位和夹紧工件常用的定位方式工件以圆锥孔定位在加工轴类零件或要求精密定心的工件时，常以工件锥孔作为定位基准。图2.26（a）中的锥形套筒是以其锥孔在锥形心轴上定位加工外圆；而图（b）中的轴是以中心孔在顶尖上定位车外圆。这两类都是圆锥面和圆锥面的接触方式。2.1.5加工工艺路线的拟订2.1机械加工工艺规程（4）工件的定位和夹紧工件常用的定位方式工件以外圆柱面定位工件以外圆柱面定位在生产中非常常见，例如凸轮轴、曲轴、阀门以及套类零件的定位等。工件以组合表面定位以上所述四种工件定位方法，均指以单一表面定位。通常工件多是以两个或两个以上表面组合起来作为定位基准使用，称为组合表面定位。当以多个表面作为定位基准进行组合定位时，夹具中也有相应的定位元件组合来实现工件的定位。由于工件定位基准之间、夹具定位元件之间都存在一定的位置误差，因此，必须注意工件的过定位问题。2.1.5加工工艺路线的拟订2.1机械加工工艺规程（4）工件的定位和夹紧工件的夹紧

对夹紧装置的基本要求夹紧装置设计得好坏，对工件的加工质量，生产率的高低，以及操作者的劳动强度都有直接影响。在设计夹紧装置时应满足下列基本要求：①夹紧时不破坏工件的定位，不损伤已加工表面；②夹紧力的大小要适当，即既要夹紧，又不使工件产生不允许的变形；③夹紧装置应操作方便、动作准确、省力，安全；④夹紧应可靠，夹紧机构一般要有自锁作用，保证在加工过程中不会产生松动或振动；⑤结构简单，制造修理方便，工艺性好，尽量采用标准化元件。2.1.5加工工艺路线的拟订2.1机械加工工艺规程（4）工件的定位和夹紧工件的夹紧夹紧装置的组成夹紧装置的结构形式是多种多样的，一般由三部分组成。①力源装置②中间传力机构③夹紧元件2.1.5加工工艺路线的拟订2.1机械加工工艺规程（4）工件的定位和夹紧工件的夹紧夹紧力包括大小、方向和作用点三个要素。①夹紧力方向的确定夹紧力作用方向主要影响工件的定位可靠性、夹紧变形、夹紧力大小等方面。在设计夹紧装置时，选择夹紧力的方向一般应遵循以下原则。i．夹紧力应垂直于主要定位基面。ii．夹紧力方向应使工件夹紧变形最小。iii．夹紧力的方向应有利于减小夹紧力。2.1.5加工工艺路线的拟订2.1机械加工工艺规程（4）工件的定位和夹紧工件的夹紧②夹紧力作用点的确定夹紧力作用点的确定包括作用点的位置、数量、布局和作用方式。它们对工件的影响主要表现在定位的准确性、可靠性和夹紧变形；同时，作用点选择还影响夹紧装置的结构复杂性和工作效率。具体设计时应遵循以下原则。夹紧力应作用在工件刚度大的部位，使夹紧变形尽可能要小。ii．夹紧力作用点应尽量靠近加工表面，使夹紧稳定可靠。iii.夹紧力的作用点应正对定位元件或定位元件所形成的支承面内。iv.夹紧力应尽量避免作用在已经精加工过的表面上，以免产生压痕，损坏已加工表面。2.1.5加工工艺路线的拟订2.1机械加工工艺规程（4）工件的定位和夹紧工件的夹紧③夹紧力的大小

夹紧力的大小主要影响工件定位的可靠性、工件的夹紧变形以及夹紧装置的结构尺寸和复杂性。因此，夹紧力的大小必须适当。夹紧力过小，工件在加工过程中会发生移动，破坏定位；夹紧力过大，会使工件和夹具发生夹紧变形，影响加工质量。

在实际设计中，确定夹紧力大小的方法有两种：分析计算法和经验类比法。2.1.5加工工艺路线的拟订2.1机械加工工艺规程（4）工件的定位和夹紧工件的夹紧机床夹具的组成①定位元件②夹紧装置③对刀-导向元件④夹具体⑤连接元件⑥其他元件2.1.5加工工艺路线的拟订2.1机械加工工艺规程（5）工序集中和工序分散零件上所需加工的表面加工方案确定及加工阶段划分以后，需将各加工表面按不同加工阶段组合成若干个工序，拟定出整个加工路线。工序集中和工序分散是拟定工艺路线时，确定工序数目的两种原则。工序集中是把工件的许多加工表面只集中在少数几道工序中完成，而每道工序所包括的加工内容却较多。工序分散就是将零件的加工分散到很多道工序内完成，每道工序加工的内容少，工艺路线很长。2.1.5加工工艺路线的拟订2.1机械加工工艺规程（6）加工顺序的安排机械加工工序的安排机械加工工序是机械加工工艺的主要内容，加工时应遵循以下原则。1）先基准后其他2）先粗后精3）先主后次4）先面后孔热处理工序的安排热处理工序在工艺路线中的位置应根据热处理目的而定。辅助工序安排辅助工序包括工件的检验、倒角、去毛刺、清洗、防锈、平衡及一些特殊的辅助工序，如退磁、探伤等。2.1.6机床和工艺装备的选择2.1机械加工工艺规程机床的选择夹具的选择刀具的选择量具的选择辅具的选择2.1.7加工余量和工艺尺寸链2.1机械加工工艺规程（1）加工余量的概念加工余量是指在机械加工中从工件加工表面切去的金属层厚度。加工余量的确定是机械加工中很重要的问题。加工余量过大，必然会增加机械加工的工作量，浪费材料，能源消耗增大，成本增加。加工余量过小，又往往会造成某些毛坯表面的缺陷层尚未切掉就已达到规定的尺寸，使工件成为废品。因此，在拟定工艺规程的过程中，必须确定合适的加工余量。加工余量有总加工余量和工序余量之分。

1）总加工余量Z0

指零件从毛坯变为成品的整个加工过程中，从某一表面所切除的金属总厚度，即某一表面的毛坯尺寸与零件图的设计尺寸之差。

2）工序余量Zi

指相邻两道工序的工序尺寸之差。2.1.7加工余量和工艺尺寸链2.1机械加工工艺规程单边余量：非对称结构的非对称表面的加工余量，称为单边余量，用Zb表示。

对于外表面Zb=a-bZb—本工序的工序余量；b—本工序的基本尺寸；

a—上工序的基本尺寸。

对于内表面Zb=b-a工序余量有单边余量和双边余量之分。

2.1.7加工余量和工艺尺寸链2.1机械加工工艺规程双边余量：对称结构的对称表面的加工余量，称为双边余量。其加工余量用双边余量2Zb表示。2Zb—本工序的工序余量；

Db

、db—本工序的基本尺寸；Da

、da—上工序的基本尺寸。

对于外圆表面有：2Zb＝da-db对于内圆表面有：2Zb＝Db-Da2.1.7加工余量和工艺尺寸链2.1机械加工工艺规程（a）轴类零件（b）孔类零件加工余量和加工尺寸分布由于工序尺寸有偏差，故各工序实际切除的余量值是变化的，因此，工序余量有公称余量（简称余量）、最大余量Zmax、最小余量Zmin之分。2.1.7加工余量和工艺尺寸链2.1机械加工工艺规程公称余量Z：前道工序的基本尺寸与本道工序基本尺寸之差。对于被包容面（轴）

Z=a-b对于包容面（孔）Z=b-a最大余量Zmax：前道工序的最大尺寸与本道工序最小尺寸之差。对于被包容面

Zmax=amax-bmin对于包容面Zmax=bmax-amin最小余量Zmin：前道工序的最小尺寸与本道工序最大尺寸之差。对于被包容面

Zmin=amin-bmax对于包容面Zmin=bmin-amax2.1.7加工余量和工艺尺寸链2.1机械加工工艺规程余量公差TZ：最大余量与最小余量之差。

TZ=Zmax-Zmin=Ta+TbTa前道工序的尺寸公差Tb本道工序的尺寸公差对工序公差带一般都规定为“入体”方向标注：对于被包容面(如轴、键等)，工序间公差带都取上偏差为零,下偏差为负；对于包容面(如孔、键槽宽等)，工序间公差带都取下偏差为零；2.1.7加工余量和工艺尺寸链2.1机械加工工艺规程（2）工艺尺寸链

在机器装配或零件加工过程中，由互相连接的尺寸形成封闭的尺寸组。单个零件在加工过程中有关尺寸所形成的尺寸链，就称为工艺尺寸链。尺寸链的主要特征封闭性——尺寸链必须是一组有关尺寸首尾相接构成封闭形式的尺寸组合。包含一个间接保证的尺寸和若干个对其有影响的直接获得的尺寸。关联性——尺寸链间接保证的尺寸的大小和变化(即精度)，是受这些直接获得的尺寸的精度所支配的；彼此间具有特定的函数关系。并且间接保证的尺寸的精度必然低于直接获得的尺寸的精度。2.1.7加工余量和工艺尺寸链2.1机械加工工艺规程（2）工艺尺寸链

环——列入尺寸链中的每一个尺寸。封闭环——尺寸链中在装配或加工过程中最后形成的一环，最终被间接保证精度的那个环称为封闭环，A0。组成环——尺寸链中对封闭环有影响的全部环。按它对封闭环的影响性质分成：增环和减环。其余组成环不变，该环的增大或减小，会使封闭环随之增大或减小的组成环，称为增环；反之为减环。尺寸链的组成和尺寸链图的作法2.1.7加工余量和工艺尺寸链2.1机械加工工艺规程（2）工艺尺寸链

尺寸链图的作法1)

首先确定间接保证尺寸把它定为封闭环。2)从封闭环起，按照零件上表面间的联系，依次画出有关的直接获得的尺寸(大致上按比例)，作为组成环，直到尺寸的终端回到封闭环的起端形成一个封闭图形。必须注意：要使组成环环数达到最少。3)按照各尺寸首尾相接的原则，可顺着一个方向在各尺寸线终端画箭头。凡是箭头方向与封闭环箭头方向相同的尺寸就是减环，箭头方向与封闭环箭头方向相反的尺寸是增环。2.1.7加工余量和工艺尺寸链2.1机械加工工艺规程（2）工艺尺寸链

工艺尺寸链的基本计算1）封闭环的基本尺寸式中：——减环的基本尺寸；

——封闭环的基本尺寸；

——增环的基本尺寸；

m——增环的环数；

n——包括封闭在内的总环数。

封闭环的基本尺寸就等于所有增环基本尺寸之和减去所有减环基本尺寸之和，即：2.1.7加工余量和工艺尺寸链2.1机械加工工艺规程（2）工艺尺寸链

2）封闭环的极限尺寸

3）封闭环的上偏差与下偏差2.1.7加工余量和工艺尺寸链2.1机械加工工艺规程（2）工艺尺寸链

4）封闭环的公差封闭环公差等于各组成环公差之和尺寸链的“关联性”组成环尽可能少2.1.7加工余量和工艺尺寸链2.1机械加工工艺规程（2）工艺尺寸链

加工如图a所示零件，设1面已加工好，现以1面定位加工3面和2面，其工序简图如图b所示，试求工序尺寸A2。

A2

基本尺寸：A2下偏差：A2上偏差：

即，或按“入体”原则表示为

2.1.8切削用量和时间定额的确定2.1机械加工工艺规程粗加工切削用量的选择

粗加工毛坯余量大，加工精度和表面粗糙度要求不高。因此，粗加工时切削用量的选择应在保证必要的刀具耐用度的前提下尽可能提高生产率和降低成本。精加工切削用量的选择在精加工时，加工精度和表面粗糙度的要求都较高，加工余量小而均匀，因此，在选择精加工的切削用量时，着重考虑保证加工质量，并在此础上尽量提高生产率。时间定额时间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消耗的时间，时间定额是安排生产计划、进行成本核算的重要依据，也是设计或扩建工厂（或车间）时计算设备和工人数量的依据。时间定额一般是由技术人员通过计算或类比的方法或者通过对实际操作时间的测定和分析来确定。2.2.1机械加工精度2.2机械加工质量

机械加工精度是指零件加工后的实际几何参数（尺寸大小、几何形状、表面间的相互位置）与图纸规定的理想几何参数的符合程度。（1）加工经济精度

加工经济精度是在正常的加工条件下（即采用符合质量标准的设备、工艺装备，使用标准技术等级的工人及不延长加工时间等）所能保证的加工精度。加工误差与加工成本的关系

同一种加工方法，精度越高，加工成本越大；加工精度有一定极限，超过这个极限，即使再增加成本，加工精度几乎再不能提高；成本也有一定极限，超过此点后，即使加工精度再降低，加工成本几乎不再降低；曲线中的AB段，加工精度和加工成本是相互适应的，是属于经济精度的范围。2.2.1机械加工精度2.2机械加工质量（2）获得加工精度的方法获得尺寸精度的方法

试切法、调整法、定尺寸刀具法、自动控制法获得表面形状精度的方法

轨迹法、成形法、展成法获得位置精度的方法

①按按照工件加工过的表面进行找正的方法；②用夹具安装工件，工件的位置精度由夹具来保证；③划线法，根据工件上所划线来进行找正。2.2.1机械加工精度2.2机械加工质量（3）影响加工精度的因素

在机械加工过程中，由机床、刀具、夹具和工件等组成的一个完整的系统，称为机械加工工艺系统。通常，将工艺系统的误差称为原始误差。2.2.1机械加工精度2.2机械加工质量加工原理误差

加工原理误差是指由于采用了近似的加工运动或者近似的刀具廓形进行加工而产生的误差。装夹误差和夹具误差装夹误差包括定位误差和夹紧误差两个部分。因定位不正确而引起的误差称为定位误差。例如加工时由于定位基准和设计基准不重合所产生的误差属于定位误差。工件或夹具刚度过低或夹紧力作用方向、作用点选择不当，都会使工件产生变形，造成加工误差。刀具误差2.2.1机械加工精度2.2机械加工质量机床误差√主轴回转误差√导轨误差√传动链误差主要分析对加工精度影响重要的以下三点：√主轴回转误差

通常，主轴回转误差可定义为主轴的实际回转轴线相对其理想回转轴线在误差敏感方向上的最大变动量。所谓误差敏感方向，是指通过刀刃垂直于工件表面的方向。在此方向上，工艺系统的原始误差对工件加工误差的影响最大。纯轴向窜动纯径向跳动纯角度摆动2.2.1机械加工精度2.2机械加工质量机床误差√导轨误差

在垂直面内的直线度（弯曲）在水平面内的直线度（弯曲）前后导轨的平行度（扭曲）

2.2.1机械加工精度2.2机械加工质量机床误差√传动链误差

齿轮、蜗轮、螺纹、丝杆等表面的形成，要求刀具和工件之间有严格的运动关系。这种相连的运动关系是由机床的传动系统即传动链来保证的传动链始末两端传动元件间相对运动的误差。一般用传动链末端元件的转角误差来衡量。2.2.1机械加工精度2.2机械加工质量机床误差为了减少机床传动链误差对加工精度的影响，可采取下列几方面的措施：①减少传动链中传动元件的数目，即缩短传动链，以减少误差来源；②提高传动元件，特别是终端传动元件的制造精度和装配精度；③消除传动链中齿轮副或螺旋副中存在的传动间隙，这种间隙将使降速比不稳定，从而使终端元件的瞬时速度不均匀；④尽可能使末端传动副采用大的降速比；⑤采用矫正装置，矫正装置的实质是在原传动链中人为地加入一个误差，其大小与传动链本身的误差相等而方向相反，从而使误差相互抵消。2.2.1机械加工精度2.2机械加工质量调整误差

在机械加工的每一个工序中，总是要进行这样或那样的调整工作。由于调整不可能绝对地准确，也就带来了一项原始误差，即调整误差。加工中不产生废品的条件：Δfb+Δt≤T

2.2.1机械加工精度2.2机械加工质量工艺系统受力变形及对加工精度的影响

工艺系统在外力作用下所产生的变形大小取决于外力的大小和系统抵抗外力的能力。工艺系统抵抗外力使其变形的能力称为刚度K。刚度K以切削力F和在该力方向上所引起的刀具和工件间相对变形位移的比值来表示，即

工艺系统的刚度表达式：

上式表明了工艺系统各部分刚度与工艺系统刚度的关系，即工艺系统刚度等于工艺系统各部分刚度倒数之和的倒数。因此，当知道工艺系统各组成部分的刚度之后，就可以求出整个工艺系统的刚度。2.2.1机械加工精度2.2机械加工质量工艺系统受力变形及对加工精度的影响工艺系统受力变形对加工精度的影响，主要表现在以下两个方面：

①切削过程中随受力点位置变化而引起的工件尺寸及形状误差i.假定工件短而粗

两头大、中间小，似马鞍形ii.加工细而长的轴

两端小、中间大，似腰鼓形2.2.1机械加工精度2.2机械加工质量工艺系统受力变形及对加工精度的影响工艺系统受力变形对加工精度的影响，主要表现在以下两个方面：

②误差复映

从工艺系统刚度计算公式看出，切削力的变化将使工艺系统的变形发生变化，从而使工件产生加工误差。加工偏心毛坯之后得到的工件仍然是略有偏心的。这种现象在工艺学中称为误差复映。2.2.1机械加工精度2.2机械加工质量工艺系统受力变形及对加工精度的影响减小工艺系统受力变形的措施①采取适当的工艺措施减小载荷及其变化②采取措施提高工艺系统的刚度③转移或补偿弹性变形2.2.1机械加工精度2.2机械加工质量工艺系统受热变形产生的误差工艺系统的热源工艺系统内部产生的内部热源工艺系统外部产生的外部热源切屑、摩擦、派生热环境温度、辐射热2.2.1机械加工精度2.2机械加工质量工艺系统受热变形产生的误差机床热变形对加工精度的影响摩擦热传动热等2.2.1机械加工精度2.2机械加工质量工艺系统受热变形产生的误差刀具和工件热变形对加工精度的影响切削热

右图三条曲线中的A表示了车刀在连续工作状态下的升温中变形过程；B表示切削停止后，刀具冷却的变形过程；C表示在加工一批短小轴类零件时，由于刀具间断切削而温度忽升忽降所形成的变形过程。2.2.1机械加工精度2.2机械加工质量工艺系统受热变形产生的误差减小工艺系统热变形的措施1）减少发热和采取隔热；2）强制冷却，均衡温度场；3）从结构上采取措施减少热变形；4）控制环境温度。2.2.1机械加工精度2.2机械加工质量工件残余应力引起的误差

分为两个阶段来讨论：

不产生内应力阶段：薄壁A部分与C部分从塑性冷却到弹性阶段，厚壁B部分从初始状态冷却到塑性状态；产生内应力的阶段：薄壁A部分与C部分从弹性阶段冷却到室温,厚壁B大约冷却到弹性阶段,而厚壁B要继续冷却收缩,这样薄壁A部分与C部分会阻止B部分收缩,导致A与C部分受压产生压应力,B部分受拉产生拉应力。2.2.1机械加工精度2.2机械加工质量工件残余应力引起的误差冷校直引起的内应力

分析产生内应力的原因：

(1)要使工件校直，必须使工件产生反方向的弯曲，并使工件产生一定的塑性变形。根据应力的分布可知，当工件的外层应力超过屈服极限σS时，里层的应力还未超过弹性极限。

(2)去除外力以后，处于弹性变形的部分要恢复到原始状态,而已产生的塑性变形要阻碍其恢复，最终导致上部外层产生残余拉应力,上部内层产生残余压应力;下部外层产生残余压应力，下部的内层产生残余拉应力。2.2.1机械加工精度2.2机械加工质量工件残余应力引起的误差减小残余应力的措施①减小残余应力的措施

合理设计零件结构简化零件结构；尽量缩小零件各部分尺寸和壁厚之间的差值；焊缝分布均匀等，都可以减小内应力的产生。②合理安排工艺过程

可以减小残余应力对加工精度的影响，例如粗加工和精加工宜分阶段进行，使工件在粗加工后有一定的时间让残余应力重新分布，以减少对精加工的影响。

③增设消除残余应力的工序

铸件、锻件、焊接件在进人机械加工之前，应进行退火等热处理；对箱体、床身、主轴等重要零件，在机械加工工艺中需适当安排时效处理工序。2.2.1机械加工精度2.2机械加工质量（4）提高机械加工精度的途径直接减小误差法误差补偿法误差分组法误差转移法误差均分法加工过程中的积极控制2.2.2机械加工表面质量2.2机械加工质量（1）机械加工表面质量的概念加工表面的几何形状误差

表面粗糙度—微观几何形状误差。表面粗糙度是指加工表面上具有的较小距离的峰谷所组成的表面微观几何形状特性。

波度——介于加工精度（宏观）和表面粗糙度之间的周期性几何形状误差。2.2.2机械加工表面质量2.2机械加工质量（1）机械加工表面质量的概念表面层金属的力学物理性能

冷作硬化、金相组织变化和残余应力表面层的冷作硬化：在切削过程中，工件表面层由于受到切削力的作用而产生强烈的塑性变形，使晶格扭曲、畸变、晶粒间产生剪切滑移，晶粒被拉长，这些都会使表面层金属的强度和硬度增加，塑性减小，这种现象称为冷作硬化（也称加工硬化）。表面层金相组织的变化：

机械加工过程中，在工件的加工区域，温度会急剧升高，当温度升高到超过工件材料金相组织变化的临界点时，就会发生金相组织的变化。表面层残余应力：

机械加工过程中，由于切削变形和切削热等因素的作用，在工件表面层材料中产生的内应力称为表面层残余应力。2.2.2机械加工表面质量2.2机械加工质量（2）机械加工表面质量对零件使用性能的影响表面粗糙度对耐磨性能的影响——初期磨损量Δ

初期磨损

正常磨损

急剧磨损

t

磨损量M

Δ

零件表面的磨损曲线

表面粗糙度值越大，初期磨损阶段所产生的初期磨损量Δ越大，并将影响零件的正常磨损期时间的长短。

2.2.2机械加工表面质量2.2机械加工质量（2）机械加工表面质量对零件使用性能的影响磨损量M

冷作硬化程度

（HB•S)340

380

420

60

70

80

冷作硬化现象对耐磨性能的影响

☞适当的冷作硬化能减小摩擦副表面的弹、塑性变形，可以减少磨损。

☞过度的冷作硬化可能导致表面组织疏松，相对运动的摩擦可能产生材料的剥离致使磨损加剧。

T7A钢车削后的硬度与耐磨性能实验曲线

2.2.2机械加工表面质量2.2机械加工质量（2）机械加工表面质量对零件使用性能的影响表面质量对零件疲劳强度的影响

表面粗糙度对零件的疲劳强度影响很大。在交变载荷作用下，粗糙度的凹谷部位容易产生应力集中，出现疲劳裂纹，加速疲劳损坏。零件上容易产生应力集中的沟槽、圆角等处的表面粗糙度，对零件疲劳强度的影响更大。试验表明，减小表面粗糙度可以使疲劳强度提高30％～40％。零件表面存在一定的冷作硬化可以阻碍表面疲劳裂纹的产生。缓和已有裂纹的扩展，有助于提高零件的疲劳强度。但冷作硬化强度过高时，可能会产生较大的脆性裂纹反而降低疲劳强度。

表面残余应力对疲劳强度的影响也很大。当表面层的残余应力为压应力时，能部分抵消外力产生的拉应力，起着阻碍疲劳裂纹扩展和新裂纹产生的作用，因而能提高零件的疲劳强度；而当残余应力为拉应力时，则与外力施加的拉应力方向一致，会助长疲劳裂纹的扩展，从而使疲劳强度降低。2.2.2机械加工表面质量2.2机械加工质量（2）机械加工表面质量对零件使用性能的影响表面质量对零件耐腐蚀性能的影响

在过程机器中，许多工作介质对材料有腐蚀性。当零件的加工表面凹凸不平时，则在凹谷底部易贮存腐蚀性介质，腐蚀破坏作用容易深入到金属内部。凹谷深度越大，其底部圆角半径越小，则介质对零件表面的腐蚀作用越强烈。因此在腐蚀条件下，工件表面应有较低的表面粗糙度。

当零件表面存在残余压应力时，会使零件表面紧密而使腐蚀性物质不易侵入，从而提高耐蚀能力，但残余拉应力则相反，会降低耐腐蚀性。2.2.2机械加工表面质量2.2机械加工质量（2）机械加工表面质量对零件使用性能的影响表面质量对配合性质的影响

配合零件的配合性质是由它们之间的过盈量或间隙量来表示的。由于表面微观不平度的存在，使得实际有效过盈量或有效间隙量发生改变，从而引起配合性质和配合精度的改变。对于间隙配合，零件表面越粗糙，磨损越大，使配合间隙增大，降低配合精度；对于过盈配合，如果表面粗糙度过大，则实际过盈量将减少，这也会使配合性质改变，降低联接强度，影响配合的可靠性。因此，在选取零件间的配合时，应考虑表面粗糙度的影响。2.2.2机械加工表面质量2.2机械加工质量（3）影响机械加工表面质量的因素影响零件表面粗度的因素切削加工对表面粗糙度的影响

几何原因主要指刀具相对工件作进给运动时，在加工表面留下的切削层残留面积。残留面积越大，表面越粗糙。物理原因是指切削过程中的塑性变形、摩擦、积屑瘤、鳞刺以及工艺系统中的高频振动等。①刀刃几何形状及切削运动的影响②工件材料的影响③积屑瘤和鳞刺的影响④切削用量的影响⑤切削液的影响2.2.2机械加工表面质量2.2机械加工质量（3）影响机械加工表面质量的因素磨削加工对表面粗糙度的影响

影响零件表面粗度的因素

磨削是多数零件精加工的主要方法，磨削过程比其他切削加工过程复杂，磨削加工的表面粗糙度与其他切削加工有很大的不同，这是由砂轮结构和磨削特点所决定的。①砂轮的粒度②砂轮的硬度③砂轮的修整④磨削用量的影响⑤工件材料的影响⑥切削液的影响2.2.2机械加工表面质量2.2机械加工质量（4）影响零件表面层物理力学性能的因素影响切削加工表面层物理力学性能的因素表面层的冷作硬化的影响因素i.刀具。刀具的刃口圆角半径和后刀面的磨损量越大，刀具对工件表面层金属的挤压和摩擦作用越大，则冷硬层的硬化程度和深度都将增加。

ii.切削用量。切削用量中切削速度和进给量的影响最大。当切削速度增大时，刀具与工件接触时间短，塑性变形程度减小，另外切削速度大时温度也会增高，因而有助于冷硬的回复，故硬化层的深度和硬度都有所减小。当进给量增大时，切削力增加，塑性变形也增加，硬化现象加强。但当进给量太小时，由于刀具刃口圆角在加工表面单位长度上的挤压次数增多，硬化程度也会增大。iii．被加工材料。材料的硬度越低，塑性越大，则切削后的冷作硬化现象越严重。因此铸铁与钢相比，钢易于冷作硬化，低碳钢比高碳钢易于硬化。2.2.2机械加工表面质量2.2机械加工质量（3）影响机械加工表面质量的因素影响切削加工表面层物理力学性能的因素表面层的残余应力的影响因素i.冷塑性变形的影响。由于切削力作用，使表面层金属受拉应力，产生伸长塑性变形，但里层处于弹性变形状态，当切削力去除后，里层要复原，但受到已产生塑性变形的表层金属的牵制而不得复原，在表面金属层产生残余压应力，而在里层金属中产生残余拉应力与之相平衡。ii.热塑性变形的影响。切削加工中，切削区产生的大量切削热使表层温度高于里层，因此外层热膨胀受到里层的限制而产生热压应力，当表层应力超过材料的弹性变形范围时，就产生了热塑性变形。切削加工结束后，表面温度下降，但表层的收缩受到温度较低的基体的限制而产生了残余拉应力，里层产生了残余压应力。当表层的残余拉应力超过材料的强度极限时，表层出现微裂纹。iii.金属组织变化的影响。切削时的高温，引起表面层金相组织的变化。2.2.2机械加工表面质量2.2机械加工质量（3）影响机械加工表面质量的因素影响磨削加工表面层物理力学性能的因素①表面层金相组织变化与磨削烧伤

磨削加工中，磨粒以很高的速度（一般为35m/s）和很大的负前角切削薄层金属，在工件表面会产生很大的摩擦和摩擦热，其单位切削功率远比一般切削加工大。由于磨削热的很大一部分传递给工件，使得磨削层的温度很高，一般可达到500～600℃。在某些情况下甚至达到1000℃。这时，就会引起工件表面层的金相组织发生变化，称为磨削烧伤。回火烧伤

淬火烧伤

退火烧伤②表面层的残余应力与磨削裂纹

对磨削加工来说，热态塑性变形和相变起主导作用。当磨削后表层的残余拉应力超过材料的强度极限时，工件表层会出现微裂纹。2.2.2机械加工表面质量2.2机械加工质量（4）提高机械加工表面质量的方法i.精密加工。精密车削、高速精镗、宽刃精刨、高精度磨削

ii.光整加工。研磨、超精研磨、珩磨、抛光

iii.表面强化工艺。滚压加工、喷丸强化智能切削加工的内涵2.3智能制造加工案例

智能切削加工是基于切削理论建模及数字化制造技术，对切削过程进行预测及优化。在加工过程中采用先进的数据监测及处理技术，对加工过程中机床、工件、刀具的状态进行实时监测与特征提取，并结合理论知识与加工经验，通过人工智能技术，对加工状态进行判断。通过数据对比、分析、推理、决策，实时优化切削用量、刀具路径，调整自身状态，实现加工过程的智能控制，完成最优加工，获得理想的工件质量及加工效率。智能切削加工流程2.3智能制造加工案例智能加工工艺规划2.3智能制造加工案例

智能加工的工艺规划主要特点在于对机床、工装夹具、刀具及切削用量的选择过程中引入数据库、知识库、大数据、云平台等数据处理技术。计算机辅助工艺过程设计（ComputerAidedProcessPlanning，CAPP）是通过向计算机输入被加工零件的几何信息（图形）和加工工艺信息（材料、热处理、批量等），由计算机自动输出零件的工艺路线和工序内容等工艺文件的过程。智能CAPP，就是将人工智能技术（AI技术）应用到CAPP系统开发中，使CAPP系统在知识获取、知识推理等方面模拟人的思维方式，解决复杂的工艺规程设计问题，使其具有人类“智能”的特性。2.3智能制造加工案例智能加工工艺规划2.3智能制造加工案例智能加工工艺规划知识库的建立——推理机制——知识获取第3章

过程机器的装配3.1装配的概念及单元划分3.2装配工作的基本内容3.3装配精度3.4装配尺寸链3.5装配方法及选择3.6装配工艺规程3.7装配智能数字化及发展3.1装配的概念及单元划分

装配是机器制造过程中的最后一个阶段。机器的质量最终是通过装配来保证的，装配质量在很大程度上决定机器的最终质量。

按规定的技术要求，将零件、组件或部件等进行配合和连接，使之成为成品或半成品的工艺过程称为装配。

为保证有效地进行装配工作，通常将机器划分为若干个能进行独立装配的部分，称为装配单元。一般情况下装配单元可划分为零件、套件、组件、部件和机器五个等级。3.1装配的概念及单元划分零件：是组成机器的最小单元。套件：是在基准零件上装上一个或若干个零件构成。组件：是在基准件上，装上若干个零件和套件构成。

车床主轴箱中的主轴组件就是在主轴上装上若干齿轮、套、垫、轴承等零件的组件，为此而进行的装配工件称为组装。部件：是在基准件上装上若干个组件、套件和零件构成的，为此进行的装配工作称为部装。在机器中具备一完整的功能总装：一台机器则是在基准件上，装上若干部件、组件、套件和零件构成的，为此而进行的装配称为总装。3.2装配工作的基本内容清洗、连接、校正、调整与配作、平衡、验收和试验清洗清洗掉零件在制造、运输和保管过程中的灰尘、切削和油污等杂质。

连接装配过程中的连接过程，分为可拆卸连接和不可拆卸连接。

校正、调整与配作校正是指产品中相关零部件相互位置的找正、找平及相应的调整工作；调整是指产品中相关零部件相互位置的具体调节工作，可保证运动精度和运动副间的间隙。配作是指配钻、配铰、配刮和配磨等工作，如钻定位销孔。平衡——防止旋转惯性力不平衡措施：加配部分质量（补焊、铆接、胶粘）

去除部分质量（磨削、锉、钻）

改变平衡块的位置和数量验收出厂前对产品全面的检验和试验工作。3.3装配精度装配精度：指机器装配以后，各工作面间的相对位置和相对运动等参数与规定指标的符合程度。装配精度的种类：Ø尺寸精度：比如一定的尺寸要求，一定的配合；Ø相互位置精度:比如平行度、垂直度和同轴度等；Ø相对运动精度：传动精度、回转精度Ø接触精度装配精度与零件精度的关系一般装配精度要求高的，那么零件精度要求也高。3.4装配尺寸链概念：是产品或部件在装配过程中，由相关零件的有关尺寸或相互位置关系（平行度等）所组成的尺寸链。3.4装配尺寸链装配尺寸链的建立Ø明确装配关系Ø确定封闭环：通常装配尺寸链封闭环就是装配的精度要求。Ø确定各组成环:装配精度直接影响的零件尺寸或位置关系。Ø画尺寸链图查找尺寸链的三原则

简化性原则、最短路线原则、方向性原则3.4装配尺寸链装配尺寸链的计算正计算

已知各组成环的基本尺寸和上下偏差，求封闭环的基本尺寸和上下偏差。反计算

已知封闭环的基本尺寸和上下偏差以及各组成环的基本尺寸，来确定各组成环的上下偏差。中间计算

已知封闭环尺寸和部分组成环尺寸，求某一组成环尺寸。3.4装配尺寸链装配尺寸链的计算

无论哪一类计算问题，其尺寸链的计算均有两种计算方法：极值法和概率法。极值算法

用极值法解直线装配尺寸链的计算公式与第2章中工艺尺寸链的计算公式相同。概率算法

3.4装配尺寸链装配尺寸链的计算概率算法

封闭环的基本尺寸A0封闭环的公差T0S①当各组成环接近正态分布时，封闭环也接近正态分布。②当各组成环呈非正态分布时，3.4装配尺寸链封闭环的平均尺寸A0M和中间偏差∆A0装配尺寸链的计算概率算法

①当各组成环呈对称分布，且误差分布中心与尺寸公差带中心重合时②当组成环呈非对称分布时3.4装配尺寸链装配尺寸链的计算概率算法

封闭环的极限偏差

上极限偏差

下极限偏差封闭环的极限尺寸

最大极限尺寸

最小极限尺寸3.5装配方法及选择完全互换法

就是机器在装配过程中每个待装配零件不需要挑选、修配和调整装配后就能达到装配精度。部分互换法

也称大数互换法。装配时各组成环也不需要挑选或改变其大小和位置，但装配时有少数零件不能互换。为此，应采取适当的工艺措施，如更换不合格件或进行产品返修等。选择装配法

直接选配法分组装配法复合选配法3.5装配方法及选择修配装配法

概念：修配装配法是先将尺寸链中各组成环按经济加工精度加工，装配时根据实测结果，将预先选定的某一组成环去除部分材料以改变其实际尺寸，使封闭环达到其公差和极限偏差要求。种类：单件修配法

合并加工修配法

自身加工修配法修配环的选择：首先应选择那些只与本项装配精度有关，而与其他装配精度项目无关的零件，并应选择其中易于拆装且修配面不大的零件作为修配环。修配环的尺寸和极限偏差：需通过装配尺寸链的计算来确定。3.5装配方法及选择调整修配法

调整法与修配法的实质相同，但两者在改变调整环尺寸的方法上有所不同，修配法采用机械加工的方法去除调整环零件上的金属层；调整法采用改变调整环零件的相对位置或更换新的调整环零件，来保证装配精度的要求。

常用的调整装配法有可动调整法、固定调整法和误差抵消调整。3.6装配工艺规程装配工艺规程的编制内容

装配工艺规程是指导装配生产的主要技术文件，制定装配工艺规程是生产技术准备工作的主要内容之一。①分析产品装配图和零部件图，划分装配单元，确定装配方法。②拟订装配顺序，划分装配工序。③计算装配时间定额。④确定各工序的装配技术要求、质量检查方法和检查工具。⑤确定装配零部件的输送方法及所需要的设备和工具。⑥选择和设计装配过程中所需的工具、夹具和专用设备。3.6装配工艺规程装配工艺规程的编制原则

①保证产品装配质量，力求提高质量，以延长产品的使用寿命。②合理安排装配顺序和工序，尽量减少钳工等手工劳动量，缩短装配周期，提高装配效率。③尽量减少装配占地面积，提高单位面积的生产率。④尽量减少装配工作所占的成本。装配工艺规程的编制方法和步骤

①研究产品装配图和验收技术条件。②确定装配方法和组织形式。③划分装配单元和确定装配顺序。④划分装配工序。⑤制订装配工艺文件3.7装配智能数字化及发展

数字化装配技术是在产品零部件三维数字化实体模型的基础上，利用现代计算机技术、信息技术和人工智能技术，借助于虚拟现实等人机交互手段，来规划与仿真产品的实际装配过程。它可以克服传统的装配工艺设计中主要依赖于人的装配经验和知识，以及设计难度大、设计效率低、优化程度低等问题。

当前产品装配的研究主要从以下五个方面展开：面向装配的设计装配工艺设计与仿真装配工艺装备装配测量与检测装配车间管理关键技术第4章

过程机器的典型零件加工4.1离心机主轴加工4.2活塞式压缩机连杆加工4.3L型活塞式压缩机机身加工4.4离心泵叶轮加工4.1离心机主轴加工主轴的功用、结构特点及技术要求

离心机的分离推动力——离心力是由原动机驱动离心机的主轴，带动转鼓及其中的物料作高速的旋转运动而产生的，所以主轴是离心机中完成分离过程的一个重要零件。4.1离心机主轴加工主轴的功用、结构特点及技术要求

为了保证回转体部件及机器的工作质量，对主轴提出了如下技术要求：主轴上安装轴承的支承轴颈的精度及表面粗糙度

支承轴颈是回转体部件的装配基准，这两轴颈的加工精度关系到整个部件的回转精度，当两轴颈的不同轴度过大时，将引起回转部件的不平衡和振动。要求公差带js6，表面粗糙度Ra值为1.6μm，且两轴颈的同轴度不大于0.01mm。主轴贯穿通孔两端安装支承推杆的轴套内孔的精度及表面粗糙度

轴套内孔的精度及表面粗糙度将影响推杆在主轴孔中的运动精度，从而影响推料器与转鼓内壁的相对位置，因此要求这两内孔公差带为H7，表面粗糙度Ra值为3.2μm，两孔对支承轴颈的同轴度不大于0.01mm。4.1离心机主轴加工主轴的功用、结构特点及技术要求

主轴右端的圆锥轴颈对支承轴颈的同轴度及表面粗糙度

主轴右端的圆锥轴颈用来安装转鼓，它同转鼓内锥孔的配合质量，对支承轴颈的同轴度，将影响转鼓的回转精度、不平衡性和振动，因此，要求圆锥轴颈对支承轴颈的同轴度不大于0.01mm。表面粗糙度Ra值为1.6μm，且用专用环规着色检查，在轴向沿母线全长的贴合面不得少于75％；周向整个圆周上的贴合面不得少于85％；靠大端轴向全长的1/4长度内贴合面在圆周上应均匀达到90％。与油缸配合轴颈的尺寸精度及表面粗糙度

与油缸配合轴颈的公差带为h6，表面粗糙度Ra值为1.6μm，右端安装螺母的螺纹表面粗糙度Ra值应不低于3.2μm，且螺纹齿形不得有任何断缺。其他

为了保证强度、避免应力集中，主轴应经磁粉及超声波检测，不允许有裂纹、疏松、夹杂物等缺陷。4.1离心机主轴加工主轴的材料、毛坯和热处理

离心机主轴的材料通常都选用优质碳素钢，其中以45号钢用得最多。为了提高工件的物理力学性能，可采用锻造毛坯，但一般都选用热轧圆钢作为主轴的坯料。粗加工后进行时效热处理，半精加工之后进行调质热处理，保证零件获得较高的综合力学性能。4.1离心机主轴加工主轴的机械加工工艺

主轴加工的工艺特点

离心机主轴从结构上分实心细长阶梯轴和空心阶梯轴两大类。共同的特点是精度要求高，刚性差，也就是一方面主轴的主要轴颈和支承孔本身的尺寸精度和表面粗糙度，以及这些主要表面间的相互位置精度要求都比较高，而另一方面主轴的长径比较大，一般L/