機械制造工藝與機床夾具第1章0

機械制造工藝與機床夾具第2版劉守勇主編機械工業(yè)出版社序本書突出了基本概念，注重實際應用，是根據(jù)全國職工高教學會推薦的大綱編寫的。本書包括機械加工工藝規(guī)程的制訂、機械加工精度、機械加工的表面質(zhì)量、機床夾具設計基礎、機床專用夾具及其設計方法、典型零件加工、特種加工工藝、計算機輔助工藝設計與現(xiàn)代制造技術(shù)及裝配工藝基礎共九章。機械制造工藝與機床夾具第一章機械加工工藝規(guī)程的制訂第一節(jié)基本概念第二節(jié)機械加工工藝規(guī)程概述第三節(jié)零件圖的分析第四節(jié)毛坯的選擇第五節(jié)定位基準的選擇第六節(jié)工藝路線的擬定第七節(jié)加工余量的確定第八節(jié)工序尺寸及其公差的確定第九節(jié)機械加工生產(chǎn)率和技術(shù)經(jīng)濟分析第一節(jié)基本概念一、生產(chǎn)過程和工藝過程包括⑴原材料和成品的運輸與保管；⑵生產(chǎn)技術(shù)準備工作；⑶毛坯的制造；⑷零件的機械加工、熱處理和其它表面處理；⑸產(chǎn)品的裝配、調(diào)試、檢驗、油漆和包裝等。生產(chǎn)過程是指將原材料轉(zhuǎn)變?yōu)槌善返乃袆趧舆^程。在生產(chǎn)過程中，毛坯的制造、零件的機械加工與熱處理、產(chǎn)品的裝配等工作直接改變生產(chǎn)對象的形狀、尺寸、相對位置和性質(zhì)等，使其成為成品或半成品，這一過程稱為工藝過程。采用機械加工的方法，直接改變毛坯的形狀、尺寸和表面質(zhì)量使其成為零件的過程，稱為機械加工工藝過程。二、工藝過程的組成⒈工序一個或一組工人在一個工作地點或一臺機床上，對同一個或幾個零件進行加工所連續(xù)完成的那部分工藝過程稱為工序。

在零件的加工過程中，有一些工作并不改變零件的形狀、尺寸和表面質(zhì)量，但卻影響工藝過程的完成。一般稱完成這些工作的工序為輔助工序。⒉安裝

工件在加工前，先要把工件位置放準，確定工件在機床或夾具中占有正確位置的過程稱為定位。工件定位后將其固定住，使其在加工過程中的位置保持不變的操作稱為夾緊。☆工件在加工時應盡量減少安裝次數(shù)，以減少安裝工作的時間，避免產(chǎn)生更大的誤差。將工件在機床上或夾具中定位后加以夾緊的過程稱為安裝。⒊工位

采用多工位加工法既減少了安裝次數(shù)，又可同時進行作業(yè)，可以提高加工精度和生產(chǎn)率。工件在機床上所占據(jù)的位置稱為工位。⒋工步

一個工序含有一個或幾個工步。為提高生產(chǎn)率，采用多刀同時加工一個零件的幾個表面時，也看作一個工步，并稱為復合工步。那些連續(xù)進行的若干相同的工步，通常也看作一個工步。在加工表面不變、加工工具不變、切削用量中的進給量和切削速度不變的情況下所完成的那部分工序內(nèi)容，稱為工步。⒌走刀

走刀是構(gòu)成工藝過程的最小單元。在一個工步內(nèi)，若被加工表面需切除的余量較大，一次切削無法完成，則可分幾次切削，每一次切削就稱為一次走刀。三、生產(chǎn)綱領(lǐng)與生產(chǎn)類型及其工藝特征

㈠生產(chǎn)綱領(lǐng)：企業(yè)在計劃期內(nèi)應生產(chǎn)的產(chǎn)品產(chǎn)量。零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)是指包括備品和廢品在內(nèi)的年產(chǎn)量，可按下式計算：式中，N——零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)（件/年）

Q——產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領(lǐng)（臺/年）

n——每臺產(chǎn)品中含該零件的數(shù)量（件/臺）

a%——零件備品率；

b%——零件廢品率。

㈡生產(chǎn)類型：企業(yè)生產(chǎn)專業(yè)化程度的分類。根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)和產(chǎn)品的大小，可分為

單件生產(chǎn)：單個生產(chǎn)，很少重復或不重復的生產(chǎn)類型大量生產(chǎn)：產(chǎn)品數(shù)量很大，大多數(shù)工作地點重復進行成批生產(chǎn)：一年中分批輪流地制造，工作地點周期重復生產(chǎn)綱領(lǐng)決定一生產(chǎn)類型，產(chǎn)品大小也對生產(chǎn)類型有影響。

㈢工藝特征：不同的生產(chǎn)類型具有不同的工藝特點。

四、獲得加工精度的方法㈠獲得尺寸精度的方法⒈試切法：通過試切出一小段—測量—調(diào)刀—再試切，反復進行，直到達到規(guī)定尺寸再進行加工的一種加工方法。⒉調(diào)整法：先調(diào)整好刀具的位置，然后以不變的位置加工一批零件的方法。⒊定尺寸刀具法：通過刀具的尺寸來保證加工表面的尺寸精度。⒋自動控制法：通過自動測量和數(shù)字控制裝置，在達到尺寸精度時自動停止加工的尺寸控制方法。㈡獲得形狀精度的方法⒈刀尖軌跡法：通過刀尖的運動軌跡來獲得形狀精度的方法。⒉仿形法：刀具按照仿形裝置進給對工件進行加工的方法。⒊成形法：利用成形刀具對工件進行加工獲得形狀精度的方法。⒋展成法：利用刀具和工件作展成切削運動形成包絡面，從而獲得形狀精度的方法。㈢獲得位置精度的方法⒈直接找正安裝：用劃針、百分表等工具直接找正工件位置并加以夾緊的方法。⒉按劃線找正安裝：先用劃針畫出要加工表面的位置，再按劃線用劃針找正工件在機床上的位置并加以夾緊。⒊用夾具安裝：將工件直接安裝在夾具的定位元件上的方法。第二節(jié)機械加工工藝規(guī)程概述用表格的形式將機械加工工藝過程的內(nèi)容書寫出來，成為指導性技術(shù)文件，就是機械加工工藝規(guī)程。其內(nèi)容包括：一、工藝規(guī)程的作用⒈是指導生產(chǎn)的主要技術(shù)文件⒉是組織和管理生產(chǎn)的基本依據(jù)

⒊是新建和擴建工廠的基本資料零件加工工序內(nèi)容、切削用量、工時定額、各工序所采用的設備和工藝裝備二、工藝規(guī)程的格式⒈機械加工工藝過程卡⒉機械加工工藝卡⒊機械加工工序卡三、制訂工藝規(guī)程的原則

工藝規(guī)程是直接指導生產(chǎn)和操作的重要文件，在編制時還應做到正確、完整、統(tǒng)一和清晰。所用術(shù)語、符號、計量單位和編號都要符合標準。所制訂的工藝規(guī)程，能在一定的生產(chǎn)條件下，以最快的速度、最少的勞動量和最低的費用，可靠地加工出符合要求的零件。同時還應在充分利用本企業(yè)現(xiàn)有生產(chǎn)條件的基礎上，盡可能采用國內(nèi)外先進工藝技術(shù)和經(jīng)驗，并保證有良好的勞動條件。四、制訂工藝規(guī)程的原結(jié)資料⑴產(chǎn)品的全套裝配圖和零價的工作圖；⑵產(chǎn)品驗收的質(zhì)量標準；⑶產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領(lǐng)；⑷產(chǎn)品零件毛坯生產(chǎn)條件及毛坯圖等資料；⑸工廠現(xiàn)有生產(chǎn)條件；⑹國內(nèi)外新技術(shù)新工藝及其發(fā)展前景；⑺有關(guān)的工藝手冊及圖冊。五、制訂工藝規(guī)程的步驟⑴分析零件圖和產(chǎn)品裝配圖；⑵選擇毛坯；⑶選擇定位基準；⑷擬定工藝路線；⑸確定加工余量和工序尺寸；⑹確定切削用量和工時定額；⑺確定各工序的設備、刀夾量具和輔助工具；⑻確定各工序的技術(shù)要求及檢驗方法；⑼填寫工藝文件。第三節(jié)零件圖的分析一、檢查零件圖書的完整性和正確性二、零件的技術(shù)要求分析

⑴加工表面的尺寸精度；⑵主要加工表面的形狀精度；⑶主要加工表面之間的相互位置精度；⑷加工表面的粗糙以及表面質(zhì)量方面的其它要求；⑸熱處理要求；⑹其它要求（如動平衡、未注圓角或倒角等）三、零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析

（見下圖）第四節(jié)毛坯的選擇一、毛坯的種類⒈鑄件：適用于形狀較復雜的零件毛坯。鑄造方法有砂型鑄造、精密鑄造、金屬型鑄造、壓力鑄造等。⒉鍛件：適用于強度要求高、形狀比較簡單的零件毛坯。鍛造方法有自由鍛和模鍛兩種。⒊型材：有熱軋（尺寸大、精度低）和冷拉（尺寸小、精度高）兩種。⒋焊接件：根據(jù)需要將型材或鋼板焊接而成的毛坯件。⒌冷沖壓件：可以非常接近成品要求，但模具昂貴。二、毛坯選擇時應考慮的因素 ⒈零件的材料及機械性能要求。 ⒉零件的結(jié)構(gòu)形狀與大小。 ⒊生產(chǎn)綱領(lǐng)的大小。 ⒋現(xiàn)有生產(chǎn)條件。 ⒌充分利用新工藝、新材料。三、毛坯的形狀與尺寸的確定⑴為加工時安裝工件的方便，有些鑄件毛坯需鑄出工藝搭子。⑵裝配后需形成同一工作表面的兩個相關(guān)零件，為保證加工質(zhì)量并使加工方便，常將分離零件先做成一個整體毛坯，加工到一定階段再切割分離。⑶對于形狀比較規(guī)則的小型零件，為了提高機械加工的生產(chǎn)率和便于安裝，應將多件合成一個毛坯，當加工到一定階段后，再分離成單件。第五節(jié)定位基準的選擇一、基準的概念及其分類⒈設計基準：零件圖上用以確定其它點、線、面位置的基準。它是標注設計尺寸的起點。零件上用以確定其它點、線、面位置所依據(jù)的那些點、線、面⒉工藝基準：在零件加工、測量和裝配過程中所使用的基準。按用途分為：⑴定位基準——在加工時，用以確定零件在機床夾具中的正確位置所采用的基準。又分為精基準和粗基準。⑵工序基準——在工藝文件上用以標定被加工表面位置的基準。⑶測量基準——零件檢驗時，用以測量已加工表面尺寸及位置的基準。⑷裝配基準——裝配時用以確定零件在機器中位置的基準?！罨鶞试诠ぷ魃喜⒉灰欢ň唧w存在。二、定位基準的選擇⒈精基準的選擇原則（考慮加工精度和工件安裝）。⑴基準重合原則——即選用設計基準作為定位基準，以避免定位基準與設計基準不重合而引起的基準不重合誤差。為保證尺寸c的精度(Tc)要求，應使：如下圖，此時尺寸a的誤差對加工尺寸c無影響，加工誤差只需滿足：顯然這種基準重合的情況能使工序允許出現(xiàn)的誤差加大，使加工更容易達到精度要求，經(jīng)濟性更好。⑵基準統(tǒng)一原則——應采用同一組基準定位加工零件上盡可能多的表面。⑶自為基準原則——某些要求加工余量小而均勻的精加工工序，選擇加工表面本身作為定位基準。⑷互為基準原則——當對工件上兩個相互位置精度要求很高的表面進行加工時，需要用兩個表面互相作為基準，反復進行加工，以保證位置精度要求。⑸所選精基準應保證工件安裝可靠，夾具設計簡單、操作方便。⒉粗基準的選擇原則（保證足夠余量，盡快獲得精基面）。⑴如果主要要求保證工件上某重要表面的加工余量均勻，則應選該表面為粗基準。⑵若主要要求保證加工面與不加工面間的位置要求，則應選不加工面為粗基準。⑶作為粗基準的表面，應盡量平整光潔，有一定面積，以使工件定位可靠、夾緊方便。⑷粗基準在同一尺寸方向上只能使用一次。第六節(jié)工藝路線的擬定一、表面加工方法的選擇 ⒈工件材料的性質(zhì) ⒉工件的結(jié)構(gòu)和尺寸 ⒊生產(chǎn)類型 ⒋具體生產(chǎn)條件 ⒌特殊要求為零件上每一個有質(zhì)量要求的表面選擇一套合理的加工方法任何一種加工方法可以獲得的精度和表面粗糙度值均有一個較大的范圍。只有一定的精度范圍內(nèi)才是經(jīng)濟的。二、加工順序的安排㈠切削工序的安排原則⒈先精后精在一個零件的所有表面的加工中，一般包括粗加工階段——切除各表面上大部分余量半精加工階段——完成次要表面的加工精加工階段——保證各主要表面達到圖樣要求光整加工階段——處理表面粗糙度要求很細和尺寸精度要求很高的表面 ⑴利于保證加工重量 ⑵便于合理使用設備 ⑶便于安排熱處理工序和檢驗工序 ⑷便于及時發(fā)現(xiàn)毛坯缺陷，避免損傷已加工面⒉先主后次零件的加工應先安排加工主要表面，后加工次要表面。⒊先面后孔零件上的平面必須先進行加工，然后再加工孔。⒋基面先行用作精基準的表面要首先加工出來。㈡熱處理工序的安排原則熱處理可以提高材料的力學性能，改善金屬的切削性能及消除殘余應力。⒈預備熱處理

⑴正火、退火 ⑵時效處理 ⑶調(diào)質(zhì)⒉最終熱處理常用的有：淬火、滲碳淬火、滲氮等。⒊輔助工序的安排檢驗工序是主要的輔助工序，其它還有：表面強化和去毛刺、倒棱、清洗、防銹等。三、工序的集中與分散⒈工序集中就是指每道工序加工內(nèi)容很多，工藝路線短。

⑴可以采用高效機床和工藝裝備，生產(chǎn)率高。⑵減少了設備數(shù)量以及操作工人和占地面積、節(jié)省人力、物力。⑶減少了工件安裝次數(shù)，利于保證表面間的位置精度。⑷采用的工裝設備結(jié)構(gòu)復雜，調(diào)整維修較困難，生產(chǎn)準備工作量大。⒉工序分散就是指每道工序的加工內(nèi)容很少，甚至一道工序只含一個工步，工藝路線很長。

⑴設備和工藝裝備比較簡單，便于調(diào)整，容易適應產(chǎn)品的變換。⑵對工人的技術(shù)要求較低。⑶可以采用最合理的切削用量，減少機動時間。⑷所需設備和工藝裝備的數(shù)目多，操作工人多，占地面積大。

集中或分散主要取決于生產(chǎn)規(guī)模、零件的結(jié)構(gòu)特點和技術(shù)要求，還要考慮各工序生產(chǎn)節(jié)拍的一致性。第七節(jié)加工余量的確定一、加工余量的基本概念加工余量可分為工序余量和總余量。㈠工序余量指某一表面在一道工序中被切除的金屬層厚度。⒈工序余量的計算對于外表面對于內(nèi)表面

加工時從加工表面上切去的金屬層厚度。式中，Z——本工序的工序余量；

a——前工序的工序余量；

b——本工序的工序尺寸。上述加工余量均是非對稱的單邊余量，旋轉(zhuǎn)表面的加工余量是對稱的雙邊余量。對于軸對于孔式中，Z——直徑上的加工余量；

da——前工序加工直徑；

db——本工序加工直徑。⒉工序基本余量、最大余量、最小余量及余量公差當尺寸a、b均等于工序基本尺寸時，基本余量為則最小余量而最大余量

當工序尺寸用基本尺寸計算時，所得的加工余量稱為基準余量或公稱余量工序余量和工序尺寸公差的關(guān)系式如下：式中，Ta——前工序的工序尺寸公差；

Tb——本工序的工序尺寸公差。

余量公差是加工余量的變動范圍，其值為式中，Tz——本工序余量公差。所以，余量公差等于前工序與本工序的工序尺寸公差之和。㈠總加工余量指零件從毛坯變?yōu)槌善窌r從某一表面所切除的金屬層總厚度。其值等于某一表面的毛坯尺寸與零件設計尺寸之差，也等于該表面各工序余量之和，即

二、影響加工余量的因素⑴上工序的表面質(zhì)量⑵前工序的工序尺寸公差⑶前工序的位置誤差⑷本工序工件的安裝誤差所以本工序的加工余量必須滿足下式：用于對稱余量時：用于單邊余量時：三、加工余量的確定㈠經(jīng)驗估計法——根據(jù)工藝人員的經(jīng)驗來確定加工余量。㈡查表修正法——根據(jù)有關(guān)手冊，查得加工余量的數(shù)值，然后根據(jù)實際情況進行適當修正。㈢分析計算法——對影響加工余量的各種因素進行分析，然后根據(jù)一定的計算關(guān)系來計算加工余量的方法。

在確定加工余量時，要分別確定加工總余量（毛坯余量）和工序余量。第八節(jié)工序尺寸及其公差的確定一、基準重合時，工序尺寸及其公差的計算

當工序基準、定位基準或測量基準與設計基準重合，表面多次加工時，工序尺寸及公差的計算是比較容易的。其計算順序是由最后一道工序向前推算。

⑴定毛坯總余量和工序余量。 ⑵定工序公差。 ⑶求