《机械制造工艺》-教学教案

《机械制造工艺》电子教案课时1~2主要教学模式讲授+自学Ⅰ.前言：①学习方法：讲授、讨论、自学、预习、答辩等。②考核方法：理论考试、课堂小考、平时表现、考勤等。③课程用途、脉络：产品——零件类型——加工分类——切削加工——机床、刀具、夹具——零件的加工原理及过程——零件结构工艺性等。④课程流程、讲课进度：教学进度。Ⅱ.授课内容：任务1-1阶梯轴的机械加工工艺规程制定给定任务图1-1阶梯轴零件图图1-1所示为某企业生产的、年产量达870余件的阶梯轴零件图。试编制该零件的机械加工工艺规程，图1-1阶梯轴零件图1.2零件表面构成及成形方法任务分析1.轴类零件的功用支承传动零件（如齿轮、带轮等），并传递运动与扭矩。2.轴类零件的结构特点回转体零件，其长度大于直径，通常由内、外圆柱面、圆锥面、螺纹、花键、键槽、横向孔和沟槽等表面构成。按轴的长度和直径的比例来分，又可分为刚性轴（L/d≤12）和挠性轴（L/d＞12）两类。3.轴类零件的主要技术要求1）加工精度（1）尺寸精度（2）形状精度（3）相互位置精度2）表面粗糙度4.轴类零件的材料、热处理及毛坯1）轴类零件的材料和热处理常用的材料为45钢、40Cr等。2）轴类零件毛坯常选用圆棒料和锻件毛坯。3）轴类零件的热处理安排机械加工前，均需安排正火或退火处理；调质处理一般安排在粗车之后、半精车之前；表面淬火处理一般安排在精加工之前。5.阶梯轴的技术要求分析其中精度要求较高的表面有四处：φ60外圆两处、φ80外圆一处和φ54.4外圆一处；三个表面的表面粗糙度均为Ra1.6μm。知识准备一、金属切削的基础知识1.切削运动和加工表面1）主运动主运动是直接切除工件上多余的金属层，使之转变为切屑，从而形成工件新表面的运动。2）进给运动进给运动就是不断地把切削层投入切削的运动。3）工件上的加工表面（1）待加工表面工件上有待切除金属层的表面。（2）已加工表面工件上经刀具切除金属层后产生的新表面。（3）过渡表面工件上正在切削的表面。它是待加工表面和已加工表面之间的过渡表面。2.切削要素及其选择切削要素包括切削用量三要素和切削层的几何参数。1）切削用量三要素（1）切削速度vc是切削刃上选定点相对于工件主运动的瞬时线速度（m/min）。（2）进给量f（进给速度vf）是刀具在进给运动方向相对于工件的位移量。（3）背吃刀量ap刀具切削刃与工件的接触长度在主运动方向和进给运动方向所组成的平面的法线方向上测量的值称为背吃刀量ap。2）切削层的几何参数（1）切削层厚度hD相邻两过渡表面之间的垂直距离（mm）。（2）切削层宽度bD刀具主切削刃与工件的接触长度（mm）。（3）切削层横截面积AD切削层在垂直于切削速度截面内的面积（mm2）。3）切削用量的选择原则合理选择切削用量，应该首先选择一个尽量大的背吃刀量ap，其次选择一个大的进给量f，最后根据已确定的ap和f，并在刀具耐用度和机床功率允许条件下选择一个合理的切削速度vc。4）切削用量的选择方法（1）粗车时切削用量的选择（2）半精车、精车时切削用量的选择思考题及习题1.分析机床的主运动和进给运动以及切削用量三要素。课时3~4主要教学模式讲授+自学3.刀具切削部分的组成和定义（1）前刀面Aγ切屑被切下后，从刀具切削部分流出所经过的表面。（2）主后刀面Aα在切削过程中，刀具上与零件的过渡表面相对的表面。（3）副后刀面Aα／在切削过程中，刀具上与零件的己加工表面相对的表面。（4）主切削刃S前刀面与主后刀面的交线，切削时承担主要的切削工作。（5）副切削刃S／前刀面与副后刀面的交线，也起一定的切削作用，但不明显。（6）刀尖主切削刃与副切削刃相交之处；刀尖并非绝对尖锐，而是一段过渡圆弧或直线。4.刀具的几何角度及其选用1）定义刀具角度的参考系（1）基面Pr通过切削刃上的某一选定点，并垂直于该点的切削速度方向的平面。（2）切削平面Ps通过切削刃上的选定点，并与该点的过渡平面相切的平面，该点的切削速度矢量在该平面内。（3）主剖面Po（正交平面）通过切削刃上选定点，同时垂直于基面Pr和切削平面Ps的平面。2）刀具的标注角度①主偏角κr：②副偏角κr’：③前角γo：④后角αo：⑤刃倾角λs：4）刀具几何角度的合理选择（1）前角前角主要影响切削过程中的变形和摩擦，同时也影响刀具的强度。（2）后角大后角可以减少主后刀面与过渡表面的弹性恢复层之间的摩擦，减少刀具磨损，但会引起刀具强度降低，散热条件变差。（3）主偏角主偏角小，则刀头强度高，散热条件好，加工表面粗糙度值小，主切削刃的作用长度长，单位长度的作用主切削刃上的切削负荷小；但其负面效应是背向力大，由于切削厚度和切屑厚度小而导致断屑效果差。如果主偏角较大，所产生的影响则与上述情况相反。（4）副偏角影响加工表面粗糙度和刀具强度。通常在不产生摩擦和振动条件下，应选取较小的副偏角。（5）刃倾角主要根据刀具强度、流屑方向和加工条件而定。思考题及习题1.车刀的刀体（刀头）由哪些部分组成，怎样判断确定？2.分析、判断车刀的五个基本角度，并了解这几个角度的作用。课时5~6主要教学模式讲授+自学5.刀具材料及其选用方法1）刀具材料应具备的性能（1）高的硬度和耐磨性（2）足够的强度和韧性（3）高的耐热性和化学稳定性（4）良好的工艺性（5）较好的经济性2）常用刀具材料刀具材料的种类比较多，有工具钢（包括碳素工具钢、合金工具钢和高速钢）、硬质合金、陶瓷、超硬材料（金刚石和立方氮化硼）等。（1）碳素工具钢（2）合金工具钢（3）高速钢（4）硬质合金6.金属切削过程的基本规律及其应用1）切削变形和切屑（1）切削过程（2）切屑类型2）积屑瘤（1）积屑瘤的产生（2）积屑瘤对切削过程的影响（3）影响积屑瘤的因素及控制措施3）切削力和切削功率（1）切削力是工件材料抵抗刀具切削所产生的阻力。（2）切削功率Pm是三个切削分力消耗功率的总和，单位为kW。（3）影响切削力的主要因素4）切削热和切削温度（1）在金属切削过程中所消耗的变形功和摩擦功，绝大部分都转化成了热能，因而产生了大量的切削热。（2）影响切削温度的主要因素7.刀具磨损和刀具耐用度1）刀具磨损的形式（1）前刀面磨损（2）后刀面磨损（3）前、后刀面同时磨损2）刀具磨损的原因（1）磨粒磨损（2）粘结磨损（3）扩散磨损（4）氧化磨损（5）相变磨损3）刀具磨损过程刀具的磨损过程可分为以下3个阶段。（1）初期磨损阶段（AB段）（2）正常磨损阶段（BC段）（3）剧烈磨损阶段（CD段）4）刀具磨钝标准5）刀具耐用度8.工件材料的切削加工性（学生自学）9.切削液（学生自学）思考题及习题1.常用的刀具材料有哪几类？2.积屑瘤是如何形成的？如何抑制？3.刀具磨损的主要原因是什么？课时7~8主要教学模式讲授+自学二、机械加工工艺过程的基本知识1.生产过程与工艺过程1）生产过程（1）基本生产过程（2）辅助生产过程（3）生产技术准备过程（4）生产服务过程2）工艺过程2.机械加工工艺过程的基本概念零件的机械加工工艺过程由许多工序组合而成，每个工序又由工位、工步、走刀和安装组成。1）工序2）安装3）工位4）工步5）走刀3.工艺规程的基本概念为了保证产品质量、提高生产效率和经济效益，把根据具体生产条件拟定的较合理的工艺过程，用图表（或文字）的形式写成文件，就是工艺规程。4.工艺规程的种类和作用1）机械加工工艺过程卡片2）机械加工工艺卡片3）机械加工工序卡片4）机械加工工艺规程的主要作用（1）工艺规程是生产准备工作的依据（2）工艺规程是组织生产的指导性文件（3）工艺规程是新建和扩建工厂（或车间）时的原始资料（4）便于积累、交流和推广行之有效的生产经验5.机械加工工艺规程的设计步骤（1）分析零件图和产品装配图；（2）选择毛坯的制造方法和形状；（3）拟定工艺路线；（4）确定各工序的加工余量和工序尺寸；（5）确定切削用量和工时定额；（6）确定各工序的设备、刀夹量具和辅助工具；（7）确定各主要工序的技术要求及检验方法；（8）填写工艺文件。6.生产纲领与生产类型1）生产纲领2）生产类型（1）单件生产（2）大量生产（3）成批生产3）各生产类型的主要工艺特点不同的生产类型具有不同的工艺特点，即在毛坯制造、机床及工艺装备的选用、经济效果等方面均有明显区别.7.制定工艺规程的原则1）技术上的先进性2）经济上的合理性3）有良好的劳动条件8.制定机械加工工艺规程所需的原始资料在制订工艺规程时，通常应具备下列原始资料：（1）产品的全套装配图和零件的工作图。（2）产品验收的质量标准。（3）产品的生产纲领。（4）产品零件毛坯生产条件及毛坯图等资料。（5）工厂现有的生产条件。（6）国内外新技术、新工艺及其发展前景。（7）有关的工艺手册及图册。思考题及习题1.什么是工序、安装、工位、工步和走刀？2.什么是生产纲领？生产类型可分为哪几类？课时9~10主要教学模式讲授+自学三、轴类零件外圆表面的加工方法（一）车削外圆在车床上利用车刀对工件进行切削加工的方法称为车削，是机械加工中最基本、最常用的加工方法。车削加工时，工件的回转运动是主运动，刀具的移动是进给运动。外圆表面车削的工艺特点是：（1）由于在一次装夹中可以车出回转体类零件上较多的表面，因此，较容易保证各加工表面的相互位置精度，如轴类零件各段轴颈间的同轴度，盘类零件外圆与端面间的垂直度及与内孔的同轴度等。（2）车刀结构简单，制造、刃磨容易，装夹方便，故加工成本低；因此车削是一般外圆表面最常用的加工方法。（3）车削应用范围广，除了经常用于车外圆、端面、孔、切槽和切断等加工外，还用来车螺纹、锥面和成形表面。1.车床类型及其应用1）普通车床2）六角车床3）自动、半自动车床4）立式车床5）数控车床2.车刀类型及其应用有高速钢整体车刀、硬质合金焊接车刀、硬质合金（陶瓷）机夹车刀以及可转位式车刀四种.3.工件在车床上的装夹和车床附件应用1）三爪卡盘装夹可自动定心且夹紧迅速，但定位精度不高（通常为0.05～0.15mm），夹紧力较小。适宜快速夹持截面为圆形、正三角2）四爪卡盘装夹四爪卡盘的夹紧力比三爪卡盘大，所以也用来装夹较重的圆形截面工件。3）顶尖装夹顶尖的结构形式有两种：一种是固定顶尖，另一种是回转顶尖.4）花盘、弯板装夹5）心轴装夹6）中心架和跟刀架的应用（1）中心架（2）跟刀架4.外圆表面车削加工的工艺应用外圆表面车削加工的工艺范围很广，按其达到的精度和表面粗糙度不同，分为粗车、半精车、精车和精细车四种。1）粗车2）半精车3）精车4）精细车思考题及习题1.车削加工有何特点？2.工件在车床上的装夹方式有哪几种？课时11~12主要教学模式讲授+自学（二）磨削外圆1.概述在磨床上采用砂轮对工件进行的切削加工称为磨削，是零件精加工的主要方法之一。磨削主要具有以下工艺特点：（1）加工质量好（2）砂轮有自锐作用（3）磨削区域温度高（4）磨削加工的背向力大，容易使工件产生水平方向的弯曲变形，直接影响工件的加工精度。2.砂轮的工作特性与磨削过程1）砂轮的工作特性砂轮的工作特性是指磨料、粒度、结合剂、硬度、组织、形状和尺寸等。各种不同特性都有其不同的适用范围。（1）磨料：可分为普通磨料包括刚玉系和碳化物系两大类，超硬磨料包括人造金刚石、立方氮化硼等。（2）粒度是表示磨粒颗粒的大小。（3）结合剂主要作用是将磨粒黏结在一起，使其成为具有一定形状和强度的磨具。（4）硬度磨具的硬度是指磨具表面上的磨粒在切削力的作用下，从结合剂中脱落的难易程度。（5）组织磨具的组织是指磨具中磨粒、结合剂和气孔三者之间的体积比例关系。（6）砂轮的形状及尺寸为了适应不同的加工要求，砂轮制成不同的形状。同样形状的砂轮，还制成多种不同的尺寸。2）磨削过程（1）滑擦阶段（2）刻划阶段（3）切削阶段3.外圆磨床及其应用包括普通外圆磨床、万能外圆磨床和无心外圆磨床等。4.工件的装夹方式1）两顶尖装夹是一种常用的装夹方法。定位精度高，装卸工件方便、迅速。2）用三爪或四爪卡盘装夹（1）检查卡盘与头架主轴的同轴度，有误差必须找正；（2）找正时，装夹力适当小些，目测工件摆动情况，用铜棒轻敲工件到大致符合要求，再用百分表准确找正，跳动控制在0.05mm左右。5.外圆磨削的基本方法1）纵磨法2）横磨法3）混合磨法4）深磨法6.无心外圆磨削（视频+学生自学）（三）外圆表面的光整加工（学生自学）（四）外圆表面加工方法的选择由于外圆表面的精度、表面粗糙度等技术要求和材料硬度、生产类型等条件不同，所采用的加工方案也不同。思考题及习题1.砂轮的特性是什么？2.外圆磨削有什么工艺特点？课时13~14主要教学模式讲授+讨论任务实施1.阶梯轴的机械加工工艺过程卡片阶梯轴的机械加工工艺过程卡片如表1-23所示。表1-23阶梯轴机械加工工艺过程卡工序号工序名称工序内容工艺装备10下料锯床下料φ90mm×400mm锯床20热处理调质处理28~32HRC30检检查拉伸试验机40车夹左端，车右端面，见平即可。钻中心孔B2.5，粗车右端各部，φ88mm处见圆即可，其余均留精加工余量3mmC62050车调头转夹工件，车端面保证总长380mm，钻中心孔B2.5，粗车外圆各部，留精加工余量3mm，与工序30加工部分相接C62060精车夹左端，顶右端，精车右端各部，其中φ60mm×35mmφ80mm×78mm处分别留磨削余量C62070精车调头，一夹一顶精车另一端各部，其中φ54.4mm×85mmφ60mm×77mm处分别留磨削余量C62080检检查90磨用两顶尖装夹工作，磨削φ60mm两处，φ80M1350100磨调头，用两顶尖装夹工作，磨削φ54.4mm×85mmM1350110检检查120划线划两处键槽线划线平台130铣铣18mmX52K、组合夹具140检验按图样检查各部尺寸150入库涂油入库2.工艺分析（1）该轴的结构比较典型，代表了一般传动轴的结构形式，其加工工艺过程具有普遍性。（2）图样中键槽未标注对称度要求，但在实际加工中应保证±0.025mm的对称度。（3）阶梯轴各部同轴度的检查，可采用偏摆仪和百分表结合进行检查。拓展提高1.中心孔的型号与选用1）中心孔的型号和尺寸（1）A型中心孔（2）B型中心孔（3）C型中心孔2.经济加工精度加工精度等级的高低是根据使用要求决定的，各种加工方法（车、铣、刨、钻、镗、铰等）所能达到加工精度和表面粗糙度都是有一定范围。所谓加工经济精度是指正常加工条件下（采用符合质量标准设备、工艺装备和标准技术等级工人，不延长加工时间）所能保证加工精度和表面粗糙度。思考题及习题1.教材P80（第21题）课时15~16主要教学模式讲授+讨论任务2-2CA6140车床主轴的工艺路线拟定给定任务图1-46图1-46CA6140车床主轴简图任务分析由零件简图可知，该主轴呈阶梯状，其上有安装支承轴承、传动件的圆柱、圆锥面，安装滑动齿轮的花键，安装卡盘及顶尖的内外圆锥面，联接紧固螺母的螺旋面，通过棒料的深孔等。主轴各主要部分的作用及技术要求分别是：1.支承轴颈2.端部锥孔3.端部短锥和端面4.空套齿轮轴颈5.螺纹6.其他技术要求知识准备一、轴类零件次要表面的加工轴类零件通常还会存在一些沟槽、键槽等次要表面。沟槽的加工方法主要是车削，键槽则通过铣削来加工。1.车削沟槽（1）直槽（2）挡圈槽（3）梯形槽（4）其他沟槽2.铣削键槽（1）铣削方式封闭式键槽（两端都不开口）多在立式铣床上用键槽铣刀铣削；敞开式键槽则多在卧式铣床上用三面刃铣刀来铣削。（2）铣键槽的注意事项二、定位基准及其选择（一）基准的概念及其分类1.设计基准设计基准是指设计图样上采用的基准。2．工艺基准工艺基准是在机械加工工艺过程中用来确定被加工表面加工后尺寸、形状、位置的基准。1）工序基准2）定位基准3）测量基准4）装配基准（二）定位基准的选择1．粗基准的选择1）对于同时具有加工表面和不加工表面的零件，为了保证不加工表面与加工表面之间的位置精度，应选择不加工表面作为粗基准。2）对于有多个被加工表面的工件，选择粗基准时，应考虑合理分配各加工表面的加工余量。3）粗基准应避免重复使用。4）选作粗基准的平面应平整，没有浇冒口或飞边等缺陷，以便定位可靠，夹紧方便。2．精基准选择1）基准重合原则2）基准统一原则3）自为基准原则4）互为基准原则三、加工阶段的划分1．加工阶段的划分方法零件的加工质量要求较高时，都应划分加工阶段。一般划分为粗加工、半精加工和精加工三个阶段。1）粗加工阶段2）半精加工阶段3）精加工阶段4）光整加工阶段2.划分加工阶段的主要原因1）保证加工质量2）合理使用设备3）便于安排热处理工序4）及早发现毛坯缺陷，避免浪费思考题及习题1.教材P80（第22、24题）课时17~18主要教学模式讲授+讨论四、加工顺序的安排1．机械加工工序的安排1）基准先行2）先粗后精3）先主后次4）先面后孔2．热处理工序的安排1）预备热处理（1）正火、退火（2）时效处理（3）调质2）最终热处理常用的有：淬火、渗碳淬火、渗氮等。3．检验工序的安排检验工序一般安排在粗加工后，精加工前；送往外车间前、后；重要工序和工时长的工序前、后；零件加工结束后，入库前。4．其他工序的安排（1）表面强化工序（2）表面处理工序（3）探伤工序（4）平衡工序任务实施一、CA6140车床主轴工艺路线的拟定1.定位基准的选择1）当各加工表面间相互位置精度要求较高时，最好在一次装夹中完成各个表面的加工。2）粗加工或不能用两端顶尖孔定位（如加工主轴锥孔）时，为提高工件加工时工艺系统的刚度，可只用外圆表面定位或用外圆表面和一端中心孔作定位基准。3）主轴是带通孔的零件，在通孔钻出后将使原来的顶尖孔消失。为了仍能用顶尖孔定位，一般均采用带有顶尖孔的锥堵或锥度心轴。2.加工阶段的划分根据粗、精加工分开原则来划分加工阶段极为重要。3.热处理工序的安排在主轴加工的整个工艺过程中，应安排足够的热处理工序，以保证主轴力学性能及加工精度要求，并改善工件加工性能。4.机械加工顺序的安排机械加工顺序的安排依据“基面先行，先粗后精，先主后次”的原则进行。外圆表面粗加工（以顶尖孔定位）→外圆表面半精加工（以顶尖孔定位）→钻通孔（以半精加工过的外圆表面定位）→锥孔粗加工（以半精加工过的外圆表面定位，加工后配锥堵）→外圆表面精加工（以锥堵顶尖孔定位）→锥孔精加工（以精加工外圆面定位）。5.主轴锥孔的磨削单件小批生产时，可在一般磨床上进行加工。尾端夹持在四爪卡盘上，前端用中心架支承在前锥附近的精密外圆上，经过严格地校正后方可进行加工。这种方法辅助时间长，生产效率低，质量不稳定。成批生产时大都采用专用夹具进行加工。二、CA6140车床主轴加工工艺过程与检验1.CA6140车床主轴的加工工艺过程工序号工序名称工序内容工序简图定位基准设备1备料2锻造模锻立式精锻机3热处理正火4锯头5铣端面钻中心孔毛坯外圆铣端面打中心孔机床6粗车外圆顶尖孔多刀半自动车床7热处理调质：220～240HBS8车大端各部车大端外圆、短锥、端面及台阶顶尖孔卧式车床9车小端各部仿形车小端各部外圆顶尖孔仿形车床10钻深孔钻φ48mm通孔两中心架支承轴颈深孔钻床11车小端锥孔车小端锥孔（配1：20锥堵，涂色法检查接触率≥50%）两端支承轴颈卧式车床12车大端锥孔车大端锥孔（配莫氏6号锥堵，涂色法检查接触率≥30%）、外短锥及端面两端支承轴颈卧式车床13钻孔钻大头端面各孔大端内锥孔摇臂钻床14热处理局部高频淬火（φ90g高频淬火设备15精车外圆精车各外圆并切槽、倒角锥堵顶尖孔数控车床16粗磨外圆粗磨φ75h5、φ90gφ105h5外圆锥堵顶尖孔组合外圆磨床17粗磨大端锥孔粗磨大端内锥孔（重配莫氏6号锥堵，涂色法检查接触率>40%）前支承轴颈及φ75h5外圆内圆磨床18铣花键铣φ89f锥堵顶尖孔花键铣床19铣键槽铣12fφ80h5及M115mm立式铣床20车螺纹车三处螺纹（与螺母配车）锥堵顶尖孔卧式车床21精磨外圆精磨各外圆及E、F两端面锥堵顶尖孔外圆磨床22粗磨外锥面粗磨两处1：12外锥面锥堵顶尖孔专用组合磨床23精磨外锥面精磨两处两处1：12外锥面、D端面及短锥面锥堵顶尖孔专用组合磨床24精磨大端锥孔精磨大端莫氏6号内锥孔（卸锥堵），涂色法检查接触率≥70%）前支承轴颈及φ75h5外圆专用主轴锥孔磨床25钳工端面孔去锐边倒角，去毛刺26检验按图样要求全部检验前支承轴颈及75h5外圆专用检具2.轴类零件的检验1）加工中的检验2）加工后的检验拓展提高（自学+小组讨论）思考题及习题讨论制定简单轴类零件的机械加工工艺规程。课时19~20主要教学模式讲授+讨论学习情境二：套筒类零件机械加工工艺编制任务2-1轴承套的机械加工工艺规程编制给定任务图2-1轴承套图2-1所示为一轴承套，材料为ZQSn图2-1轴承套任务分析1.套筒类零件的功用及结构特点套筒类零件是指回转体零件中的空心薄壁件，是机械加工中常见的一种零件，在各类机器中应用很广，主要起支承或导向作用。其结构一般都具有以下特点：外圆直径d一般小于其长度L，通常L/d<5；内孔与外圆直径之差较小，故壁薄易变形；内外圆回转面的同轴度要求较高；结构比较简单。2.套筒类零件技术要求套筒类零件的外圆表面多以过盈或过渡配合与机架或箱体孔相配合起支承作用。内孔主要起导向作用或支承作用.1）内孔与外圆的精度要求2）几何形状精度要求3）位置精度要求3.轴承套的技术要求知识准备一、套筒类零件内孔的加工方法（1）刀具的尺寸受到被加工孔的尺寸限制，故刀具刚性差，不能采用大的切削用量。（2）刀具处于被加工孔的包围中，散热条件差，切屑排出困难，切削液不易进入切削区，切屑易划伤加工表面。另一方面孔可以采用定尺寸刀具加工，故加工孔与加工外圆表面相比有较大的区别。（一）钻、扩、铰孔1.钻孔钻孔是在工件的实体材料上加工出孔的工艺方法。1）钻床常用的钻床有台式钻床、立式钻床和摇臂钻床三种。2）麻花钻钻孔所用刀具通常为麻花钻，多采用高速钢材料扭制而成，由工作部分、颈部和柄部组成。3）钻孔方法与工艺特点常用的钻孔方式有以下两种：一种是在钻床、镗床上钻孔，刀具旋转并进给，工件不动。另一种方式是在车床上钻孔，工件旋转，刀具进给。4）提高钻孔精度的工艺方法（1）仔细刃磨钻头，使两个切削刃的长度相等和顶角对称；在钻头上修磨出分屑槽，将宽的切屑分成窄条，以利于排屑（图2-7（2）用顶角2φ=90～100°的中心钻，预钻一个锥形坑，起钻孔时的定心作用（图2-7b）。（3）用钻模钻孔，钻套为钻头导向，可减少钻孔开始时的引偏，特别是在斜面或曲面上钻孔时更有必要（图2-75）钻孔的应用钻孔只能达到较低的加工精度（IT13~IT10）和较高的表面租糙度（通常为Ra12.5μm）。2.扩孔扩孔是用扩孔钻对已钻出（或铸、锻出）的孔进行的再加工。3.铰孔铰孔是利用铰刀对已半精加工的孔进行精加工的方法。可在车床、钻床、镗床上进行机械铰孔，也可将工件装在钳台上进行手工铰孔。1）铰刀2）铰孔的工艺特点（1）铰刀刀齿数多（6～12个），制造精度高；具有校准部分，可以用来校准孔径、修光孔壁。（2）铰刀的刀体强度和刚性较好（容屑槽浅，芯部直径大）；故导向性好，切削平稳。（3）铰孔的余量小（粗铰为0.15～0.35mm；精铰为0.05～0.15mm），因而切削力较小，零件受力变形较小；铰孔时的切速度较低（粗铰：4～10m/min；精铰：1.5～5m/min），能够避免产生积屑瘤，产生的切削热较少。（4）为减少摩擦，利于排屑、散热，以保证加工质量，铰孔时应加注切削液。（5）铰削能够获得较好的加工质量，铰孔的精度可达IT8~IT6，表面粗糙度为Ra1.6~0.4μm，但铰孔不能提高孔的位置精度。思考题及习题1.教材P118（第1、2题）课时21~22主要教学模式讲授+讨论（二）镗孔镗孔是用镗刀对己有的孔进行加工的方法，是常用的孔加工方法之一。对于直径较大的孔（通常D>80mm）、内成形面或孔内环槽等，镗削是唯一合适的加工方法。一般镗孔的尺寸精度为IT8～IT6，表面粗糙度Ra1.6~0.8μm；精细镗时，尺寸公差等级可达IT7～IT5，表面粗糙度Ra0.8~0.1μm。1.镗床镗床主要完成高精度、大孔径孔或孔系的加工。此外，还可铣平面、沟槽、钻孔、扩孔、铰孔和车端面、外圆、内外环形槽及车螺纹等。镗床又可分为卧式镗床、立式镗床、坐标镗床等。2.镗刀镗刀有单刃镗刀和多刃镗刀之分，由于它们的结构和工作条件不同，工艺特点和应用也不同。1）单刃镗刀2）双刃镗刀3.镗孔的工艺方法镗孔的工艺方法主要有以下三种。1）工件旋转、刀具进给2）工件不动、刀具旋转和进给3）刀具旋转、工件进给4.镗孔的工艺特点镗孔与其他孔的加工法相比，灵活性大，应用范围较广，可进行孔的粗加工、半精加工，也可以精加工；可镗通孔、光孔，也可镗盲孔、台阶孔；可以镗各种直径的孔，更适宜镗大直径的及有相互位置精度要求的孔。（三）拉孔拉孔是用拉刀在拉床上进行的，孔的形状、尺寸由拉刀截面轮廓和尺寸精度来保证。1.拉削原理拉刀以切削速度vc作主运动，没有进给运动；由于拉刀的后一个刀齿高出前一个刀齿（齿升量af），从而能在一次行程中一层一层地从工件上切去多余的金属层，完成对工件的粗加工、半精加工和精加工，获得所要求的表面。2.拉刀1）拉刀的类型2）拉刀的结构圆孔拉刀一般由头部、颈部、过渡锥部、前导部、切削部、校准部、后导部及尾部组成。3.拉孔方法4.拉削特点及应用1）拉削的工艺特点（1）生产率高（2）拉刀耐用度高（3）加工精度高（4）拉床只有一个主运动（直线运动），结构简单，操作方便（5）加工范围广（6）拉刀成本高，刃磨复杂，除标准化和规格化的零件外，在单件小批生产中很少应用。（四）磨孔与孔的光整加工1.磨孔磨孔是用高速旋转的砂轮精加工孔的方法，可以磨削圆柱孔、圆锥孔、圆柱孔或圆锥孔端面以及成形内表面。磨孔可达到的尺寸公差等级为IT8～IT6，表面粗糙度Ra值为1.6～0.4μm。1）磨孔的方法2）磨孔的特点2.研磨孔研磨孔是孔的光整加工方法，需要在精镗、精铰或精磨后进行。研磨后孔的尺寸公差等级可提高到IT6～IT4，表面粗糙度Ra值为0.1～0.008μm，圆度和圆柱度亦相应提高。3.珩磨孔（五）内圆表面加工方法的选择思考题及习题讨论一下内孔常用的几种加工方法所用的场合。课时23~24主要教学模式讲授+讨论二、加工余量的确定（一）加工余量的概念在机械加工过程中从加工表面切除的金属层厚度称为加工余量。加工余量分为工序余量和加工总余量。1.工序余量工序余量是指为完成某一道工序所必须切除的金属层厚度，即相邻两工序的工序尺寸之差。1）工序余量的计算2）基本余量、最大余量、最小余量及余量公差2．加工总余量等于各工序余量之和。即：（2-1）（二）影响加工余量的因素（1）上工序的表面质量（包括表面粗糙度Ra和表面破坏层深度Sa）；（2）上工序的工序尺寸公差（Ta）（3）上工序的位置误差（ρa），如工件表面在空间的弯曲、偏斜以及其它空间位置误差等。（4）本工序工件的安装误差（εb）。所以，本工序的加工余量必须满足下式：对于对称余量时：（2-2）用于单边余量时：（2-3）（三）加工余量的确定1．经验估计法2．查表法3．分析计算法任务实施1.套筒类零件工艺路线的拟定2.保证套筒类零件表面相互位置精度、防止工件变形的措施1）保证套筒类零件表面相互位置精度的方法2）防止套筒类零件变形的工艺措施3.轴承套的机械加工工艺过程卡如表2-2所示。表2-2轴承套机械加工工艺过程工序号工序名称工序内容定位基准1备料棒料，按6件合一下料2钻中心孔1、车端面，钻中心孔2、掉头，车另一端面，钻中心孔外圆3粗车车外圆φ42，长度6.5，车外圆φ34js7至φ35，车退刀槽2×0.5，总长40.5，车分割槽φ20×3，两端倒角C1.5；6件同时加工，尺寸均相同。中心孔4钻钻φ22H7孔至φ20成单件φ42外圆5车、铰1、车端面，总长40至尺寸；2、车内孔φ22H7，留0.04～0.06铰削余量；3、车内槽φ24×16至尺寸；4、铰孔φ22H7至尺寸φ42外圆6精车精车φ34js7至尺寸φ22H7孔心轴7钻钻径向φ4油孔φ34js7外圆及端面8检验检验入库思考题及习题1.教材P118（第10题）课时25~26主要教学模式讲授+讨论拓展提高一、工艺尺寸链的概念1.尺寸链的定义尺寸链就是在零件加工或机器装配过程中，相互联系并按一定顺序排列的封闭尺寸组合。2.尺寸链的特征通过以上分析可以知道，工艺尺寸链的主要特征是：封闭性和关联性。3.工艺尺寸链的组成1）环组成工艺尺寸链的各个尺寸都称为工艺尺寸链的环。2）封闭环在加工过程中，间接获得、最后保证的尺寸。3）组成环除封闭环以外的其它环，称为组成环。（1）增环（2）减环3.工艺尺寸链的建立1）确定封闭环2）查找组成环3）作出尺寸链图4）判定增减环4．工艺尺寸链计算的基本公式工艺尺寸链计算公式所用符号如表2-3所示。表2-3工艺尺寸链计算公式中的符号环名数目符号名称基本尺寸最大尺寸最小尺寸上偏差下偏差公差平均尺寸平均偏差封闭环1AΔAΔmaxAΔminBsAΔBxAΔTΔAΔMBMAΔ组成环增环m减环n-m-1工艺尺寸链的计算，通常采用极值法和概率法两种方法。1）极值法（1）封闭环的基本尺寸等于各增环的基本尺寸之和减去各减环的基本尺寸之和。（2-4）（2）封闭环的上偏差等于各增环的上偏差之和减去各减环的下偏差之和。（2-5）（3）封闭环的下偏差等于各增环的下偏差之和减去各减环的上偏差之和。（2-6）（4）封闭环的公差等于各组成环的公差之和。（2-7）式中：Ti——第i个组成环的公差。2）概率法思考题及习题讨论一下工艺尺寸链的主要用途是什么。课时25~26主要教学模式讲授+讨论二、工序尺寸及公差的确定1.工序基准与设计基准重合时工序尺寸及其公差的确定1）确定毛坯总余量和工序余量。2）确定工序公差3）标注工序尺寸公差例2-12.工艺基准与设计基准不重合时工序尺寸及其公差的确定1）测量基准与设计基准不重合时工序尺寸及其公差的计算例2-22）定位基准与设计基准不重合时的工序尺寸计算例2-33．从尚需继续加工的表面上标注的工序尺寸计算例2-44．保证渗氮、渗碳层深度的工艺计算例2-5思考题及习题1.教材P118（第6、7题）课时27~28主要教学模式讲授+讨论任务2-2内梯形沟槽台阶孔套的机械加工工艺制定给定任务图2-31图2-31内梯形沟槽台阶孔套任务分析该零件加工后应达到的精度要求是：（1）尺寸精度外圆直径尺寸为IT8，内孔直径尺寸为IT8，长度尺寸为IT12。（2）角度要求梯形半角公差为±4′。（3）位置精度公差等级为9级，即同轴度为φ0.06mm。（4）表面粗糙度要求外圆柱表面粗糙度为Ra3.2μm，内圆柱表面粗糙度为Ra3.2μm，内梯形沟槽两侧表面粗糙度为Ra3.2μm。知识准备一、内沟槽的车削1.车削方法2.尺寸控制3.尺寸测量二、机床与工艺装备的选择1.机床的选择（1）机床精度与工件精度相适应；（2）机床规格与工件外形尺寸相适应；（3）机床的生产率与工件生产类型相适应。2.工艺装备的选择1）夹具选择2）刀具选择3）量具选择三、时间定额和提高劳动生产率的方法（学生自学+讨论）任务实施1.内梯形沟槽台阶孔套的加工工艺分析2.内梯形沟槽台阶孔套的加工工艺流程车削装夹工艺表面→车端面→钻通孔→粗车外圆→粗车内台阶孔→粗车、精车内梯形沟槽→半精车、精车台阶孔→精车外圆并倒角→切断→夹持外圆→车端面，控制总长并倒角→检查各部分尺寸。3.内梯形沟槽台阶孔套加工步骤1）车削装夹基面，长度为25mm左右；2）夹持装夹基面，车端面；3）钻孔φ18mm，深50mm左右；4）粗车、精车内孔mm至图样精度要求；5）粗车φ30mm内孔至尺寸φ29.5mm，长24.5mm；6）粗车、精车内梯形槽至尺寸要求；7）精车内台阶孔mm至图样精度要求，并保证其长度要求25±0.1mm；8）内孔倒角C1；9）精车mm外圆至图样精度要求，倒角C2；10）切断，保证工件长度在46mm左右；11）夹持mm外圆表面，车端面，控制总长mm，倒角C1、C2；12）检查，交验。4.内梯形沟槽台阶孔套的加工要点1）为了保证同轴度要求，车削时，采取一次装夹完成并做到粗车、精车分开进行；精车时，先精车内孔，后精车外圆；2）内梯形沟槽的车削应在内孔精车之前完成；3）为保证同轴度要求，应先精车内孔，后精车外圆；4）刃磨内梯形沟槽车刀时，为保证角度正确可使用角度样板或游标万能角度尺测量，并使两侧刃后角角度一致；5）车端面控制总长时，使用指示表找正工件。拓展提高（学生自学）思考题及习题1.教材P118（第10题）课时27~28主要教学模式讲授+讨论学习情境三：箱体支架类零件机械加工工艺路线拟定任务CA6140车床主轴箱的机械加工工艺规程编制给定任务图3-1车床主轴箱简图图3-1所示为CA6140车床主轴箱简图图3-1车床主轴箱简图任务分析1.箱体零件的功用与结构特点箱体是机器的基础零件，它将机器中有关部件的轴、套、齿轮等零件连接成一个整体，并使之保持正确的相互位置，以传递转矩或改变转速来完成规定的运动。2.箱体零件的主要技术要求机床主轴箱（图3-1）的精度要求较高，可归纳为以下五项精度要求：1）孔径精度2）孔与孔的位置精度3）孔和平面的位置精度4）主要平面的精度5）表面粗糙度3.箱体零件的材料及毛坯箱体零件材料常选用各种牌号的灰铸铁。知识准备一、箱体平面加工方法平面的加工方法非常多，主要有车削、铣削、刨削、拉削、磨削和研磨等方法。（一）车削平面轴、盘、套类回转体零件的端面，通常都采用车削加工。1.车平面常用车床与工件的装夹单件小批量生产的中小型零件的端面在普通车床上加工，重型零件则在立式车床上进行。2.车平面用刀具安装车刀时，刀尖应对准工件中心；如若不然，工件端面中心会留有凸台。用偏刀车端面时，背吃刀量不宜过大，否则容易扎刀。3.车平面的走刀方向1）从中心向外面走刀2）从外面向中心走刀4.平面车削的特点车削后，两平面间的尺寸精度一般可达IT10～IT8级，表面粗糙度Ra值为6.3～1.6μm。（二）刨削和拉削平面刨削是平面加工的一种最基本的方法，主要用于加工各种水平面、垂直面和倾斜面等。刨削时的主运动为直线往复运动，进给运动是间歇的。1.刨床常用的刨床按其结构可分为牛头刨床、龙门刨床和插床。2.刨刀刨刀的形状与车刀相似，但由于刨削过程是不连续的，刨削冲击力容易损坏刀具，因而刨刀的截面通常要比车刀大。3.工件的装夹1）平口钳装夹2）用压板螺栓装夹4.典型表面的刨削加工1）刨水平面2）刨垂直面和斜面5.刨削的工艺特点1）生产率较低2）加工精度较低3）适应性较好4）加工成本低7.拉削平面拉削平面的加工精度可达IT9~IT7，表面粗糙度为Ra1.6～0.4μm；适用于成批和大量生产，尤其适于加工大量生产中要求较高且面积不太大的平面。思考题及习题1.教材P171（第1题）课时29~30主要教学模式讲授+讨论（三）铣削平面在铣床上用铣刀对工件进行的切削加工称为铣削加工。1.铣床铣床的类型很多，主要有升降台铣床（包括卧式升降台铣床和立式升降台铣床）、床身式铣床、龙门铣床、工具铣床、仿形铣床和数控铣床等。2.平面铣刀及其安装铣削平面用的铣刀主要有两种：圆柱铣刀和面铣刀。1）圆柱铣刀2）面铣刀3）铣刀的安装方式（1）带孔铣刀，如圆柱铣刀、三面刃铣刀等，多用于卧式铣床，其安装方式如图3-19所示。（2）带柄铣刀，如面铣刀、立铣刀等，多用于立式铣床，有时也可用于卧式铣床。3.工件的装夹方式工件在铣床上的装夹方式主要有五种：①用平口钳装夹，适于小型和形状规准的工件；②用压板装夹，多用于较大和形状特殊的工件；③夹具装夹，可提高铣削的加工精度和生产率；④用分度头装夹，适于铣削各种需要分度的工件；⑤用圆形转台装夹，适于加工一些带有弧形表面的工件。4.铣削用量5.铣削方式铣削方式是指铣削时铣刀相对于工件的运动关系，铣削平面的方式有周铣和端铣两种方式。1）周铣法周铣法铣削工件时有两种方式，即逆铣与顺铣。（1）逆铣（2）顺铣2）端铣法端铣又可分为对称端铣、不对称逆铣和不对称顺铣三种方式。6.铣削的工艺特点1）生产效率高但不稳定2）断续切削3）是半封闭切削4）铣削精度粗铣平面的尺寸公差等级一般可达IT13～IT11级，表面粗糙度Ra值为12.5μm；精铣平面的尺寸公差等级一般可达IT9～IT7级，表面粗糙度Ra值为6.3～1.6μm。（四）磨削平面1.平面磨床平面磨床用来磨削各种工件的平面。2.平面磨削方式平面的磨削方式主要有圆周磨削法和端面磨削法两种。1）圆周磨削法2）端面磨削法3.工件的装夹磨削铁磁性零件（钢、铸铁等）时，多利用电磁吸盘将零件吸住。4.平面磨削的工艺特点（五）平面的光整加工简介（学生自学）（六）平面加工方案的选择思考题及习题1.教材P171（第2题）课时31~32主要教学模式讲授+讨论二、箱体孔系加工箱体上若干有相互位置精度要求的孔的组合，称为孔系。孔系可分为平行孔系、同轴孔系和交叉孔系。1.平行孔系的加工下面主要介绍如何保证平行孔系孔距精度的方法。1）找正法2）镗模法3）坐标法2.同轴孔系的加工成批生产中，箱体上同轴孔的同轴度几乎都由镗模来保证。单件小批生产中，其同轴度用下面几种方法来保证。1）利用已加工孔作支承导向2）利用镗床后立柱上的导向套支承导向3）采用调头镗3.垂直孔系的加工箱体上垂直孔系的加工主要是控制有关孔的垂直误差。三、箱体零件的结构工艺性1.基本孔箱体的基本孔，可分为通孔、阶梯孔、盲孔、交叉孔等几类。通孔工艺性最好，通孔内又以孔长L与孔径D之比L/D≤1的短圆柱孔工艺性为最好；L/D>5的孔，称为深孔；若孔的深度精度要求较高、表面粗糙度值较小时，加工就很困难。2.同轴孔同一轴线上孔径大小向一个方向递减，可使镗孔时，镗杆从一端伸入，逐个加工或同时加工同轴线上的几个孔，以保证较高的同轴度和生产率。3.装配基面为便于加工、装配和检验，箱体的装配基面尺寸应尽量大，形状应尽量简单。4.凸台箱体外壁上的凸台应尽可能在一个平面上。以便可以在一次走刀中加工出来。而无须调整刀具的位置，使加工简单方便。5.紧固孔和螺孔箱体上的紧固孔和螺孔的尺寸规格应尽量一致，以减少刀具数量和换刀次数。四、箱体粗、精基准的选择1.粗基准的选择箱体类零件一般都选择重要孔（如主轴孔）为粗基准。2.精基准的选择（1）单件小批生产用装配基面做定位基准。（2）大批大量生产时都采用一面两孔作定位基准。任务实施一、箱体工艺路线的拟定在拟定箱体零件机械加工工艺规程时，有一些基本原则应该遵循。1）加工顺序为先面后孔2）加工阶段粗、精分开3）工序间合理安排热处理4）用箱体上的重要孔作粗基准二、箱体的机械加工工艺过程图3-1所示的车床主轴箱箱体的零件，其小批生产和大批大量生产的加工工艺过程如表3-2、3-3所示。表3-2主轴箱小批生产工艺过程工序号工序内容定位基准1铸造2时效3漆底漆4划线：考虑主轴孔有加工余量，并尽量均匀。划C、A及E、D加工线5粗、精加工顶面A按线找正6粗、精加工B、C面及侧面D顶面A并校正主轴线7粗、精加工两端面E、FB、C面8粗、半精加工各纵向孔B、C面9精加工各纵向孔B、C面10粗、精加工横向孔B、C面11加工螺孔及各次要孔12清洗、去毛刺倒角13检查表3-3主轴箱大批生产工艺过程工序号工序内容定位基准1铸造2时效3漆底漆4铣顶面AI孔与II孔5钻、扩、绞2×φ8H7工艺孔（将6×M10先钻至φ7.8，铰2×φ8H7）顶面A及外形6铣两端面E、F及前面D顶面A及两工艺孔7铣导轨面B、C顶面A及两工艺孔8磨顶面A导轨面B、C9粗镗各纵向孔顶面A及两工艺孔10精镗各纵向孔顶面A及两工艺孔11精镗主轴孔I顶面A及两工艺孔12加工横向孔及各面上的次要孔13磨B、C导轨面及前面D顶面A及两工艺孔14将2×φ8H7及4×φ7.8均扩钻至φ8.5，攻6×M1015清洗、去毛刺倒角16检验拓展提高（学生自学+讨论）思考题及习题1.教材P171（第6题）课时33~34主要教学模式讲授+讨论学习情境四：异型类零件机械加工工序卡片设计任务连杆的机械加工工艺规程制定给定任务图4-1连杆组件某企业生产的连杆组件及其零件分别如图4-1～图4-3所示。生产批量为图4-1连杆组件任务分析1.零件图样分析1）该连杆为整体模锻成形。在加工中先将连杆切开，再重新组装，镗削大头孔。其外形可不再加工。2）连杆大头孔圆柱度公差为0.005mm。3）连杆大、小头孔平行度公差为0.06/100mm。4）连杆大头孔两侧面对大头孔中心线的垂直度公差为0.1/100mm。5）连杆体分割面、连杆上盖分割面对连接连杆螺钉孔的垂直度公差为0.25/100mm。6）连杆体分割面、连杆上盖分割面对大头孔轴线位置度公差为0.125mm。7）连杆体、连杆上盖对大头孔中心线的对称度公差为0.25mm。8）热处理28~32HRC。图4-图4-2连杆上盖零件图2.工艺分析图4-图4-3连杆体2）该工艺过程适用于小批连杆的生产加工。3）铣连杆两大平面时应多翻转几次，以消除平面翘曲。4）连杆大头平面可以磨削加工，也可采用精铣加工。5）单件加工连杆螺钉孔可采用钻、扩、铰方法。6）加工钢连杆螺钉孔平面时，采用粗精分开加工，以保证精度。必要时可刮研。7）连杆大头孔圆柱度的检验，用杠杆百分表，在大头孔内分三个断面测量其内径，每个断面测量两个方向，三个断面测量的最大值与最小值之差的一半即为圆柱度。8）连杆体，连杆上盖对大头孔中心线的对称度的检验，采用专用检具以分割面为定位基准分别测量连杆体、连杆上盖两个半圆的半径值，其差为对称度误差。9）检验连杆大、小头孔的平行度时，将连杆大、小头孔穿入专用心轴，在平台上用等高V形块支撑连杆大头孔心轴，测量小头孔心轴在最高位置时两端的差值，其差值的一半即为平行度误差。10）连杆螺钉孔与分割面垂直度的检验，需制做专用垂直度检验心轴，其检测心轴直径公差分三个尺寸段制做，配以不同公差的螺钉孔，检查其接触面积，一般在90%以上为合格。或配用塞尺检测，塞尺厚度的一半为垂直度误差值。知识准备一、机床夹具基本知识（一）机床夹具概述1.机床夹具的作用1）保证工件的加工精度2）提高劳动生产率3）扩大机床的使用范围4）降低加工成本2.机床夹具的分类1）按照夹具的使用特点来分（1）通用夹具（2）专用夹具（3）可调夹具（4）组合夹具（5）拼装夹具2）按照夹具的使用机床来分夹具按使用机床可分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、齿轮机床夹具、数控机床夹具、自动机床夹具、自动线随行夹具以及其它机床夹具等。3）按照夹紧用动力源来分夹具按夹紧的动力源可分为手动夹具、气动交具、液压夹具、气液增力夹具、电磁夹具以及真空夹具等。3.机床夹具的组成1）定位元件2）夹紧装置3）连接元件4）对刀与导向装置5）其他元件或装置6）夹具体（二）定位原理和定位元件1.六点定位原理在夹具中采用合理布置的6个定位支承点与工件的定位基准面相接触，来限制工件的6个自由度，使工件在夹具中保持唯一确定的位置，就称为六点定位原理，简称“六点定则”。2.定位方式工件定位时，影响加工要求的自由度必须限制；不影响加工要求的自由度，是否要限制，应视具体情况而定。按照限制工件的自由度的情况，定位方式可分为完全定位、不完全定位、欠定位和重复定位四种。1）完全定位工件的六个自由度都限制了的定位称为完全定位。2）不完全定位工件被限制的自由度少于六个，但能保证加工要求的定位称为不完全定位。3）欠定位4）重复定位3.常用定位元件1）对定位元件的基本要求2）工件以平面定位时的定位元件3）工件以圆孔定位时的定位元件4）工件以外圆柱表面定位时的定位元件5）常用定位元件所能限制的自由度（见表4-2）表4-2常用定位元件所能限制的自由度工件定位基准面定位元件定位方式简图定位元件特点限制的自由度平面支承钉1、2、3－、、4、5－6－支承板每个支承板也可设计为两个或两个以上小支承板1、2－、、3－固定支承与浮动支承1、3－固定支承2－浮动支承1、2－、、3－固定支承与辅助支承1、2、3、4－固定支承5－浮动支承1、2、3－、、4－5－增加刚性不限制自由度内孔定位销（心轴）短销（短心轴）长销（长心轴）锥销单锥销1－固定销2－活动销外圆支承板或支承钉短支承板或支承钉长支承板或两个支承V形块窄V形块宽V形块或两个窄V形块垂直运动的窄活动V形块定位套短套长套半圆孔短半圆孔长半圆孔锥套单锥套1一固定锥套2一活动锥套思考题及习题1.教材P209（第3、4题）课时35~36主要教学模式讲授+讨论（三）工件的夹紧1.夹紧装置的组成与基本要求1）夹紧装置的组成2）对夹紧装置的具体要求（1）夹紧过程中应能保持工件在定位时已获得的正确位置。（2）夹紧应适当和可靠。夹紧机构一般要有自锁作用，保证在加工过程中工件不会产生松动或振动。在夹压工件时，不许工件产生不适当的变形和表面损伤。（3）夹紧机构应操作方便、安全省力，以便减轻劳动强度，缩短辅助时间,提高生产效率。（4）夹紧机构的复杂程度和自动化程度应与工件的生产批量和生产方式相适应。（5）结构设计应具有良好的工艺性和经济性。结构力求简单、紧凑和刚性好。尽量采用标准化夹紧装置和标准化元件，以便缩短夹具的设计和制造周期。2.夹紧力三要素的确定原则1）夹紧力方向的确定（1）夹紧力的方向不应破坏工件定位（2）夹紧力方向应指向主要定位表面（3）夹紧力方向应使工件的夹紧变形尽量小（4）夹紧力方向应使所需夹紧力尽可能小2）夹紧力作用点（1）夹紧力作用点应靠近支承元件的几何中心或几个支承元件所形成的支承面内（2）夹紧力作用点应落在工件刚度较好的部位上（3）夹紧力作用点应尽可能靠近被加工表面3）夹紧力大小确定夹紧力大小的方法有两种：经验类比法和分析计算法。3.常用夹紧机构1）斜楔夹紧机构2）螺旋夹紧机构3）偏心夹紧机构4）联动夹紧机构5）定心夹紧机构二、专用夹具的设计（一）专用夹具的设计方法和步骤1．研究原始资料，明确设计任务2．确定夹具的结构方案，绘制结构草图3．绘制夹具总装图4．绘制夹具零件图思考题及习题1.教材P209（第5题）课时37~38主要教学模式讲授+讨论任务实施连杆机械加工工艺过程卡（表4-3）表4-3连杆机械加工工艺过程卡工序号工序名称工序内容工艺装备1锻造模锻坯料锻模2锻造模段成形，切边切边模3热处理正火处理4清理清除毛刺、飞边、涂漆5划线划杆身中心线，大、小头孔中心线（中心距加大3mm以留出连杆体与连杆上盖在切开时的加工量）6铣按线加工，铣连杆大、小头两大平面，每面留磨量0.5mm（加工中要多翻转几次）X52K7磨以一大平面定位，磨另一大平面，保证中心线的对称，并做标记，定为基面（下同）M71308磨以基面定位，磨另一大平面，保证厚度尺寸38M71309划线重划大、小头孔线Z305010钻以基面定位，钻、扩大小头孔，大头孔尺寸为φ50mm，小头孔尺寸为φ25mm11粗镗以基面定位，按线找正，粗镗大、小头孔，大头孔尺寸为φ58±0.05mm，小头孔尺寸为φ26±X52K12铣以基面及大、小头孔定位，装夹工件铣尺寸99±0.01mmX62W组合夹具或专用工装13铣以基面及大、小头孔定位，装夹工作，按线切开连杆，对杆身及上盖编号，分别打标记字头W62W组合夹具或专用工装，锯片铣刀厚2mm14铣、钻、镗（连杆体）1）以基面和一侧面（指99±0.01mm）（下同）定位装夹工件，铣连杆体分割面，保证直径方向测量深度为2）以基面、分割面和一侧面定位，装夹工件，钻连杆体两螺钉孔φ12.22mm底孔φ10mm，保证中心距82±0.1753）以基面、分割面和一侧面定位，装夹工件，锪平面R12mm，R11mm，保证尺寸24±0.264）以基面、分割面和一侧面定位，装夹工件，精镗φ12.22mm两螺钉孔至图样尺寸。扩孔2×φ13mm，深18mmX62W组合夹具或专用工装Z3050组合夹具或专用钻模Z3050组合夹具或专用工装X62W（端铣）组合夹具或专用工装也可用可调双轴立镗15铣、钻、镗（连杆上盖）1）以基面和一侧面（指99±0.01mm）（下同）定位，装夹工件，铣连杆上盖分割面，保证直径方向测量深度为2）以基面、分割面和一侧面定位，装夹工件，钻连杆上盖两螺钉孔φ12.22mm底孔φ10mm，保证中心距82±0.1753）以基面、分割面和一侧面定位，装夹工件，锪2×φ28.5mm孔，深1mm，总厚26mm4）以基面、分割面和一侧面定位，装夹工件，精镗φ12.22mm两螺钉孔至图样尺寸。扩孔2×φ13mm，深15mm，倒角X62W组合夹具或专用工装Z3050组合夹具或专用钻模Z3050组合夹具或专用工装X62W（端铣）组合夹具或专用工装也可用可调双轴立镗16钳用专用连杆螺钉，将连杆体和连杆上盖组装成连杆组件，其扭紧力矩为100~120N·m专用连杆螺钉17镗以基面、一侧面及连杆体螺钉孔面定位，装夹工件，粗、精镗大、小头孔至图样尺寸，中心距为190±0.08X62W（端铣）组合夹具或专用工装也可用可调双轴镗18钳拆开连杆体与上盖19铣以基面及分割面定位，装夹工件，铣连杆上盖5mm×8mmX62W或X52K，组合夹具或专用工装20铣以基面及分割面定位装夹工件，铣连杆体5mm×8mmX62W或X52K，组合夹具或专用工装21钻钻连杆体大头油孔φ5mm、φ1.5mm、小头油孔φ4mm、φ8mm孔钻Z3050组合夹具或专用工装22钳按规定值去重量23钳刮研螺钉孔端面24检检查各部尺寸及精度10探伤无损探伤、及检验硬度12入库入库拓展提高一、定位误差的分析与计算当采用夹具来加工工件时，一批工件逐个在夹具上定位，由于工件及定位元件存在公差，使各个工件所占据的位置并不完全一致，加工后形成加工尺寸的变动（加工误差）。这种只与工件定位有关的加工误差，称为定位误差，用ΔD表示。1.定位误差的产生原因产生定位误差的原因有两个：一是所采用的定位基准与本工序的工序基准不重合，此时产生的定位误差称为基准不重合误差ΔB；二是实际的定位副不可避免地存在加工或制造误差，从而引起定位基准偏移其理想位置，造成定位误差，称为基准位移误差Δr。1）基准不重合误差ΔB2.基准位移误差的计算方法1）工件以平面定位Δr=0。2）工件以圆孔定位（1）工件以圆孔在过盈配合圆柱心轴（定位销）上定位Δr=0。（2）工件以圆孔在间隙配合圆柱心轴（定位销）上定位①定位心轴与工件圆孔任意位置接触时（4-3）式中：Xmax——定位的最大配合间隙（mm）；δD——工件定位圆孔的公差（mm）；δd0——圆柱定位心轴或定位销的公差（mm）；Xmin——定位所需的最小间隙，通常由设计时给定（mm）。②定位心轴与工件圆孔固定单边接触时（4-4）3）工件以外圆用圆柱套定位基准位移误差Δr的分析和计算方法与工件以圆孔定位时相同。（1）过盈配合：Δr=0；（2）间隙配合①接触位置为任意位置时：（4-5）式中：Xmax——定位的最大配合间隙（mm）；δD0——定位套孔的公差（mm）；δd——工件外圆柱面的公差（mm）；Xmin——定位所需的最小间隙，通常由设计时给定（mm）。②接触位置为固定单边位置时：（4-6）4）工件以外圆用V形块定位（4-7）思考题及习题1.教材P209（第5题）课时39~40主要教学模式讲授+讨论3.定位误差ΔD的计算方法1）合成法定位误差可由基准不重合误差ΔB与基准位移误差Δr合成的，因此计算定位误差，应先分别算出ΔB和Δr，然后将两者合成而得ΔD。合成时可有如下情况：（1）若工序基准不在定位基面上（工序基准与定位基面为两个独立的表面），即ΔB和Δr无相关公共变量，则：ΔD＝Δr＋ΔB（4-8）（2）若工序基准在定位基面上，即ΔB和Δr有相关的公共变量，则：ΔD＝Δr±ΔB（4-9）例4.1：例4.2：例4.3：思考题及习题1.教材P209（第6、7、9题）课时41~42主要教学模式讲授+讨论学习情境五：圆柱齿轮的机械加工工艺规程制定任务直齿圆柱齿轮的加工工艺制定给定任务图5-2高精度齿轮简图图5-1双联齿轮图5-1所示为成批生产，材料为40Cr，精度为7级的双联圆柱齿轮；图5-2所示为小批量生产，材料为40Cr，精度为图5-2高精度齿轮简图图5-1双联齿轮任务分析1.圆柱齿轮的功用与结构特点齿轮是机械传动中应用极为广泛的传动零件之一，其功用是按照一定的速比传递运动和动力。2.圆柱齿轮的精度要求齿轮本身的制造精度，对整个机器的工作性能、承载能力及使用寿命都有很大影响。根据齿轮的使用条件，对齿轮传动提出以下几方面的要求：1）运动精度要求齿轮能准确地传递运动，传动比恒定，即要求齿轮在一转中，转角误差不超过一定范围。2）工作平稳性要求齿轮传递运动平稳，冲击、振动和噪声要小。这就要求限制齿轮转动时瞬时速比的变化要小，也就是要限制短周期内的转角误差。3）接触精度齿轮在传递动力时，为了不致因载荷分布不均匀使接触应力过大，引起齿面过早磨损，这就要求齿轮工作时齿面接触要均匀，并保证有一定的接触面积和符合要求的接触位置。4）齿侧间隙要求齿轮传动时，非工作齿面间留有一定间隙，以储存润滑油，补偿因温度、弹性变形所引起的尺寸变化和加工、装配时的一些误差。3.齿坯的技术要求齿坯的技术条件包括对定位基面的技术要求，对齿顶外圆的要求和对齿坯支承端面的要求。4.齿轮的材料、热处理（1）中碳结构钢（如45钢）进行调质或表面淬火。（2）中碳合金结构钢（如40Cr）进行调质或表面淬火。（3）渗碳钢（如20Cr和20CrMnTi等）进行渗碳或碳氮共渗。（4）铸铁及其它非金属材料（如夹布胶木与尼龙等）。知识准备一、毛坯的选择1.常见毛坯的种类1）铸件铸件适用于形状复杂的零件毛坯。2）锻件锻件适用于强度要求高、形状比较简单的零件毛坯。3）型材型材有热轧和冷拉两类。4）焊接件焊接件是用焊接方法而获得的结合件，焊接件的优点是制造简单、周期短、节省材料，缺点是抗振性差、变形大，需经时效处理后才能进行机械加工。除此之外，还有冲压件、冷挤压件、粉末冶金等其他毛坯。2.毛坯的选择原则1）零件材料及其力学性能2）结构形状与外形尺寸3）生产类型4）现有生产条件5）充分考虑利用新工艺、新技术和新材料二、实现机械零件加工精度的方法1.试切法2.定尺寸刀具法3.调整法4.自动控制法任务实施一、圆柱齿轮加工工艺过程表5-3和5-4分别为双联圆柱齿轮和高精度齿轮的加工工艺过程。表5-3双联齿轮的加工工艺过程工序号工序名称工序内容定位基准设备1毛坯锻造毛坯2热处理正火3粗车粗车外圆和端面（留精车加工余量1~1.5mm）钻、镗花键底孔至尺寸28H12外圆及端面转塔车床4拉削拉花键孔28H12孔及端面拉床5精车精车外圆、端面及槽至图样要求花键孔及端面卧式车床6检查检查7滚齿滚齿（Z=39）留剃齿余量0.06~0.08mm花键孔及端面滚齿机8插齿插齿（Z=34）留剃齿余量0.03~0.05mm花键孔及端面插齿机9倒角Ⅰ、Ⅱ齿端面倒12º圆角花键孔及端面倒角机10钳去毛刺11剃剃齿（Z=39）公法线长度至上限花键孔及端面剃齿机12剃剃齿（Z=34）采用螺旋角50的剃齿刀。剃齿后公法线长度至上限花键孔及端面剃齿机13热处理齿部高频淬火G5214推孔修正花键底孔花键孔及端面压床15珩珩齿花键孔及端面珩齿机16检查终结检查表5-4高精度齿轮的加工工艺过程工序号工序名称工序内容定位基准设备1毛坯锻造毛坯2热处理正火3粗车粗车外形、各部留加工余量2mm外圆及端面A卧式车床4精车精车各部、内孔至φ84.8H7，总长留加工余量0.2mm，其余至尺寸外圆及端面A卧式车床5滚齿滚齿（Z=39）留剃量0.06~0.08mm内孔及端面A滚齿机6倒角端面倒10º圆角内孔及端面A倒角机7钳去毛刺8热处理齿部高频淬火G529插插键槽内孔及端面A插床10磨磨大端面A内孔万能外圆磨床11磨平面磨削B面，总长至尺寸端面A万能外圆磨床12磨磨内孔φ85H5至尺寸内孔及端面A万能外圆磨床13磨磨齿内孔及端面A磨齿机14检查终结检查二、圆柱齿轮加工工艺分析从表5-3和表5-4所列的工艺过程中可以看出，对于精度较高的齿轮，其工艺路线可大致归纳如下：毛坯制造及热处理→齿坯加工→齿形加工→齿端加工→轮齿热处理→精基准修正→齿形精加工→终结检验。1.加工工艺过程1）齿轮加工的第一阶段是齿坯最初进入机械加工的阶段2）加工的第二阶段是齿形的加工3）加工的第三阶段是热处理阶段2.齿轮的热处理齿轮加工中根据不同要求，常安排两种热处理工序。3.定位基准的选择为保证齿轮的加工质量，齿形加工时应根据“基准重合”原则，选择齿轮的设计基准、装配基准和测量基准作为定位基准，而且尽可能在整个加工过程中保持基准统一。1）内孔和端面定位2）外圆和端面定位4.齿坯加工方案的选择1）大批大量生产的齿坯加工大批大量加工中等尺寸齿坯时，多采用“钻—拉—多刀车”的工艺方案：（1）以毛坯外圆及端面定位进行钻孔或扩孔；（2）拉孔；（3）以孔定位在多刀半自动车床上粗、精车外圆、端面、切槽及倒角等。这种工艺方案由于采用高效机床可以组成流水线或自动线，所以生产效率高。2）成批生产的齿坯加工成批生产齿坯时，常采用“车—拉—车”的工艺方案：（1）以齿坯外圆或轮毂定位，精车外圆、端面和内孔；（2）以端面支承拉孔（或花键孔）；（3）以孔定位精车外圆及端面等。5.齿形的加工（1）滚齿（或插齿）→齿端加工→渗碳淬火→修正基准→磨齿。适于较小批量、精度为3~6级淬硬齿轮。（2）滚齿（或插齿）→齿端加工→剃齿→表面淬火→修正基准→珩齿。适于较大批量、并且精度要求为6~8级的淬硬齿轮。（3）滚齿（或插齿）→剃齿（冷挤）。适用于较大批量、精度要求中等、且不淬硬的齿轮。（4）对8级精度以下的齿轮，用滚齿（或插齿）就能满足要求。当需要淬火时，在淬火前应将精度提高一级或在淬火后珩齿，即滚齿（或插齿）→齿端加工→热处理（淬火）→修正内孔；或滚齿（或插齿）→齿端加工→热处理（淬火）→修正基准→珩齿。以上仅是比较典型的四种方案，实际生产中，由于生产条件和工艺水平的不同，仍会有一定的变化。6.齿端加工齿轮的齿端加工方式有：倒圆、倒尖、倒棱和去毛刺四种方式。思考题及习题1.教材P235（第1、8题）课时41~42主要教学模式讲授+讨论拓展提高：齿形加工方法及其应用（一）铣齿和拉齿1.铣齿1）铣齿方法2）铣齿用刀具3）铣齿的工艺特点（1）成本较低齿轮铣刀结构简单，在普通的铣床上即可完成铣齿工作，铣齿的设备和刀具的费用较低。（2）生产率低铣齿过程不是连续的，每铣一个齿，都要重复消耗切入、切出、退刀和分度的时间。（3）加工精度低为了保证铣出的齿轮在啮合时不致卡住，各号铣刀的齿形是按该号范围内最小齿数齿轮的齿槽轮廓制作的。因此，各号铣刀加工范围内的齿轮除最小齿数的外，其它齿数的齿轮，只能获得近似的齿形，产生一定的齿形误差。另外铣床所用分度头是通用附件，分度精度不高。因此，加工的齿形精度不高。4）铣齿的应用铣齿适用于单件小批生产或维修工作中加工精度不高的低速齿轮。2.拉齿将拉刀刀齿的截面形状制成渐开线形，就可以在普通拉床上拉削齿形。（二）滚齿1.滚齿加工原理图5-10滚齿原理按照展成法的原理，在滚齿机上用齿轮滚刀来加工齿轮、蜗轮等齿面的方法就是滚齿。滚齿加工过程中，刀具与工件模拟一对交错轴螺旋齿轮的啮合传动，如图5-10所示图5-10滚齿原理2.滚齿机及其调整3.齿轮滚刀与安装1）齿轮滚刀在齿面的切削加工中，齿轮滚刀的应用范围很广，可以用来加工外啮合的直齿轮、斜齿轮、标准及变位齿轮。其加工的范围大，模数为0.1~40mm的齿轮，均可用齿轮滚刀加工。用一把滚刀就可以加工同一模数任意齿数的齿轮。2）齿轮滚刀的安装4.滚齿的工艺特点与应用（1）适应性好由于滚齿加工是采用展成法加工，因而一把滚刀可以加工与其模数和齿形角相同的不同齿数的齿轮。（2）生产率高滚齿为连续切削，无空行程；可用多头滚刀来提高粗滚效率，所以滚齿生产率一般比插齿高。（3）被加工齿轮的分齿精度高（4）滚齿加工中，理论上滚刀齿法截面齿形应为直线（相当于齿条），而实际上，滚刀齿的端面齿形为直线，法面齿形并非直线．所以滚齿存在理论误差。（5）滚齿加工适于加工直齿、斜齿圆柱齿轮和蜗轮，但不能加工内齿轮，扇形齿轮和相距很近的多联齿轮。（三）插齿1.插齿工作原理插齿和滚齿一样，是利用展成法原理来加工齿轮的。插齿刀实质上是一个端面磨有前角，齿顶及齿侧均磨有后角的齿轮。插齿时，刀具沿工件轴线方向作高速往复直线运动，形成切削加工的主运动，同时还与工件作无间隙的啮合运动，在工件上加工出全部轮齿齿廓。在加工过程中，刀具每往复一次仅切出工件齿槽的很小一部分，工件齿槽的齿面曲线是由插齿刀切削刃多次切削的包络线所形成的，如图5-17所示。2.插齿机3.插齿刀4.插齿的工艺特点与应用与滚齿相比，插齿有以下工艺特点：（1）齿形精度比滚齿高这是由于插齿刀在设计时没有滚刀那种近似造形误差，加之在制造时可通过高精度磨齿机获得精确的渐开线齿形。（2）齿面的表面粗糙度值小这主要是由于插齿过程中参与包络的刀刃数远比滚齿时为多。（3）运动精度低于滚齿由于插齿时，插齿刀上各个刀齿顺次切削工件的各个齿糟，所以刀具的齿距累积误差将直接传递给被加工齿轮，从而影响被切齿轮的运动精度。（4）齿向偏差比滚齿大因为插齿的齿向偏差取决于插齿机主轴回转轴线与工作台回转轴线的平行度误差。由于插齿刀往复运动频繁，主轴与套筒容易磨损，所以齿向偏差常比滚齿加工时要大。（5）插齿的生产率比滚齿低这是因为插齿刀的切削速度受往复运动惯性限制难以提高，目前插齿刀每分钟往复行程次数一般只有几百次。此外，插齿有空行程损失，其实际切削长度只有其总行程长度的1/3左右。（6）插齿适应范围广插齿非常适于加工内齿轮、双联或多联齿轮、齿条、扇形齿轮等，而滚齿则无法加工。（7）插齿既可用于齿形的粗加工，也可用于精加工。插齿通常能加工7~9级精度齿轮，最高可达6级。思考题及习题1.教材P235（第3题）课时43~44主要教学模式讲授+讨论（四）齿面的精加工1.剃齿剃齿一般可达到6～7级精度，齿面表面粗糙度为Ra0.8～0.4μm，剃齿的生产率高，在成批生产中主要用于滚（或插）齿加工后、淬火前的齿面精加工。1）剃齿原理剃齿加工是根据一对螺旋角不等的螺旋齿轮的啮合原理，加工时剃齿刀与被切齿轮的轴线空间交叉一个角度。如图5-20（a）所示，剃齿刀1实质上是一个高精度的螺旋齿轮，并且在齿面上沿齿向开了很多刀刃槽，如图5-20（b）所示。剃齿刀1为主动轮，而被切齿轮为从动轮2，其加工过程就是剃齿刀带动工件作双面无侧隙的对滚，并对剃齿刀和工件施加一定压力。在对滚过程中，二者沿齿向和齿形方向均产生相对滑移，利用剃齿刀沿齿向开出的锯齿刀槽沿工件齿向切去一层很薄的金属，如图5-20（c）所示。在工件的齿面方向因剃齿刀无刃槽，虽有相对滑动，但却不起切削作用。2）剃齿的工艺特点及应用剃齿机床结构简单，调整方便，但是由于剃齿刀与被加工齿轮没有强制啮合运动，因此对齿轮切向误差的修正能力差。2.珩齿珩齿是用珩磨轮在珩齿机上进行齿形精加工的方法，其原理和方法与剃齿相同。珩齿时，珩磨