机械制造过程基础知识课件.pptx

1、12零件的最终几何形状局限在毛坯的初始几何形状范围内，零件形状的改变是通过去除一部分材料，减少一部分重量来实现的。如切削与磨削，电火花加工、电解加工等特种加工等。表2-1 材料去除法的分类3表2-1 材料去除法的分类(续)44进入工艺过程物料初始重量近似等于加工后最终重量。如铸造、压力加工、粉末冶金、注塑成形等，这些方法多用于毛坯制造，但也可直接成形零件图2-1 拉伸成型示意图图2-2砂型铸造示意图5传统的累加方法有焊接、粘接或铆接等，通过不可拆卸连接使物料结合成一个整体，形成零件。近几年才发展起来的快速成型制造技术（RPM），是材料累加法的新发展。6在生产过程中，直接改变生产对象的形状、相对

2、位置和性质，使其成为成品或半成品的过程称为工艺过程 7 机械加工工艺过程是指用机械加工的方法（切削或磨削）改变毛坯的形状、尺寸、相对位置和性质等，使其成为零件的过程8图2-5 阶梯轴设计图9图2-6 阶梯轴10 图2-7多工位加工1.装卸工件 2.钻孔 3.扩孔 4.铰孔11a）立轴转塔车床的一个复合工步 b）钻孔、扩孔复合工步图2-8 复合工步12 将组成机器的零、部件按一定的精度要求和技术条件连接与固定在一起，构成合格机械产品的过程 包括：组装、部装、总装、调试、检验、试车、涂装与包装等 装配工序在一个工作地点，由一个或一组工人所连续完成的那一部分装配工作装配工步装配工序的组成部分，在装配

3、工步中，装配对象、装配工具和装配方法均不改变装配操作装配工步中各个装配动作13 （2-1）单件小批生产批量生产大批大量生产 式中 Q 产品年产量（件/年）；n 每台产品中该零件数量（件/台）；备品率；废品率。1415 零件表面通常可以看成是一条母线沿着另一条导线运动的轨迹，母线与导线统称为生成线或成形线。图2-9 表面形成16a）轨迹法 b）成形法c）相切法 d）展成法图2-10 零件表面成形方法不同的加工运动、不同的切削刀刃形状，形成生成线的方式也不同，形成零件表面的方法也不同，归纳起来可有四种方法。17 指直接切除工件上的余量形成加工表面的运动。主运动的速度即切削速度，用v（m/s）表示。

4、主运动和进给运动是实现切削加工的基本运动，可以由刀具来完成，也可以由工件来完成；可以是直线运动（用 T 表示），也可以是回转运动（用 R 表示）。正是由于上述不同运动形式和不同运动执行元件的多种组合，产生了不同的加工方法。图2-10 成形运动18 指为不断把余量投入切削的运动。进给运动的速度用进给量（fmm/r）或进给速度（vf mm/min）表示。使工件或刀具进入正确加工位置的运动。如调整切削深度，工件分度等。图2-12 成形运动19 若主运动为往复运动时，其平均速度为：1000nDvc（2-2）式中 n 主运动转速（r/s）；d 刀具或工件的最大直径（mm）。式中 主运动每秒钟往复次数（s

5、tr/s）；l 往复运动行程长度（mm）。10002rcnlv （2-3）rn20 （2-4）rDfhsin （2-5）sinpDab 图2-11 切削层截面bDhD=ffdwDmapa）rhDbD=apb）c）2122 图图2-14 2-14 定位支座零件定位支座零件23 图2-15 定位支座加工内孔、外圆及端面工序24图2-16 定位支座零件钻孔工序 25图2-17 支座零件（钻、锪 4 分布孔）工序 26图2-18 支座零件（磨内孔、端面）图2-19 支座零件（磨外圆、台阶面）27 图2-20小刀架上的工艺凸台28 装夹又称安装，包括定位和夹紧两项内容。使工件在机床或夹具上占有正确位置

6、对工件施加一定的外力，使其已确定的正确位置在加工过程中保持不变29 图2-21 直接找正安装flah毛坯孔加工线找正线 图2-22 划线找正安装flash30图2-23 工件在专用夹具上装夹（滚齿夹具）31图 2-24 六点定位原理XZY 要确定其空间位置，就需要限制其 6 个自由度 将 6 个支承抽象为6个“点”，用6个合理分布的点限制工件的6 个自由度，这就是六点定位原理。任何物体在空间直角坐标系中都有 6 个自由度，用X，Y，Z，a，b，c 表示。32图 2-25 工件以平面3点定位XYZ 与理论力学、机构学自由度概念差别 位置不定度 夹紧与定位概念分开 工件、夹具是弹性体：“点”的含义

7、 对自由度的限制，与实际接触点不同 33ZXYZXYZXYZXY图2-24 工件以平面定位平面定位的主要形式是支承定位。常用的定位元件有支承钉、支承板、夹具支承件和夹具体的凸台及平面等。图2-24给出了平面定位的几种情况。ZXYZXY34图2-25 工件以圆孔定位工件以圆孔定位多属于定心定位（定位基准为圆柱孔轴线）。常用定位元件是定位销和心轴。定位销有圆柱销、圆锥销、菱形销等形式；心轴有刚性心轴（又有过盈配合、间隙配合和小锥度心轴等）、弹性心轴之分。工件以圆孔定位所限制的自由度见图 2-25。XYZXYZXYZXYZXYZXYZ35图2-26 工件以外圆柱面定位工件以外圆柱面定位两种形式：定心

8、定位和支承定位。工件以外圆柱面定心定位的情况与工件以圆孔定位的情况相仿（用套筒和卡盘代替心轴或柱销）。工件以外圆柱面支承定位的元件常采用V型块，短V型块限制2个自由度，长V型块（或两个短V型块组合）限制4个自由度。XYZXYZXYZXYZXYZ36除平面、圆孔、外圆柱面外，工件有时还可能以其它表面（如圆锥面、渐开线齿面、曲面等）定位。图2-27为工件以锥孔定位的例子，锥度心轴限制了除绕工件自身轴线转动外的 5个自由度。图2-27 工件以锥孔定位37XZY图2-28 工件在两顶尖上定位X Y Z、X Y、38工件的6个自由度均被限制，称为完全定位。工件6个自由度中有1个或几个自由度未被限制，称为

9、不完全定位。不完全定位主要有两种情况：工件本身相对于某个点、线是完全对称的，则工件绕此点、线旋转的自由度无法被限制（即使被限制也无意义）。例如球体绕过球心轴线的转动，圆柱体绕自身轴线的转动等。工件加工要求不需要限制某一个或某几个自由度。如加工平板上表面，要求保证平板厚度及与下平面的平行度，则只需限制 3 个自由度就够了。39ZYXa）ZYXb）ZYXc）ZYXd）e）ZYXf）ZYX图2-29 工件应限制的自由度40图2-30 欠定位示例XZYa）b）BB B4142（桌子与三角架）图2-31 过定位分析43 图2-32 过定位示例a）ZYXYc）ZYXYb）ZYYX44 图2-33 过定位示

10、例XYa）ZYb）ZYXY45刀柄主轴拉杆涨套 过定位应用图2-34 HSK刀柄与传统刀柄结构HSK刀柄传统刀柄1:107:24间隙主轴拉杆刀柄 定位端面配合锥面46 4A0.02 A间隙配合刚性心轴图2-35 过定位示例47图2-35a 过定位引起夹紧变形 48图2-35b 过定位处理分析 49 过定位b）XZYXc）XZYXa）YXZ图2-36 过定位分析50a）YXZa1）YXZa2）YXZa3）YXZ图2-36a 过定位示例分析 51b）XZYXb1）XZYXXZb2）YXXZb3）YX图2-36b 过定位示例分析52c）XZYXc）XZYXc1）YXXZ图2-36c 过定位示例分析

11、53图2-37 定位误差HOAO1O2DW图2-37 定位误差HOA541）由于工件定位表面或夹具定位元件制作不准确引起的定位误差，称为基准位置误差，如图2-29所示例子。2）由于工件的工序基准与定位基准不重合而引起的定位误差，称为基准不重合误差。bDWa图2-38 由于基准不重合引起的定位误差工序基准 定位基准55在采用调整法加工时，工件的定位误差实质上就是工序基准在加工尺寸方向上的最大变动量。因此计算定位误差，首先要找出工序尺寸的工序基准，然后求其在工序尺寸方向上的最大变动量即可。用几何方法计算定位误差通常要画出工件的定位简图，并在图中夸张地画出工件变动的极限位置；然后运用三角几何知识，求

12、出工序基准在加工尺寸方向上的最大变动量，即为定位误差。56 当工件孔径为最大，定位销的直径为最小时，孔心在任意方向上的最大变动量等于孔与销配合的最大间隙量，即无论工序尺寸方向如何，只要工序尺寸方向垂直于孔心轴线，其定位误差均为：DW=Dmax dmin （2-6）式中 DW 定位误差 Dmax工件定位孔最大直径 dmin夹具定位销最小直径【解】【例2-4】图2-31所示为孔与销间隙配合的情况，若工件的工序基准为孔心，试确定其定位误差。图2-39 孔与销间隙配合时的定位误差DmaxdminODWO1O257图2-40 孔与销间隙配合固定边接触时定位误差DmaxO1DminODWO2 DW=（Dm

13、ax Dmin）=TD （2-7）1212定心定心定位定位支承定位支承定位5805.0k05.0k021.0030007.002.030图2-41 套筒定位59【例2-5】工件在V型块上定位铣键槽，计算定位误差【解】要求保证的工序尺寸和工序要求：槽底至工件外圆中心的距离H（或槽底至外圆下母线的距离H1，或槽底至外圆上母线的距离H2）；键槽对工件外圆中心的对称度 2/maxmaxSinROA2/minminSinROA2/22/minmaxminmaxSinTSinRROAOAdj 2/SinROAO1O2DW图2-42 定位误差HOA60若工件工序基准为外圆下母线或上母线时，可求出其定位误差分

14、别为：图2-43 外圆表面在V型块上的定位误差b）a）H2BdOH1BOAC111122sin21122sin2dDWdDWTT（2-10）611d2D2d1Dl ldDdDldDdD2)()()(2/1)(2/1tan22112211ldDdD2)()(tanmin2max2min1max1max图2-44 一面两孔定位62定位误差计算92.7mind0029.001tan32015.82)()(tanminminmaxmin2max2min1max1maxdldDldDdD定位设计举例图2-45 拨叉定位设计63【例2-5】工件在V型块上定位铣键槽，计算定位误差【解】要求保证的工序尺寸和工

15、序要求：槽底至工件外圆中心的距离H（或槽底至外圆下母线的距离H1，或槽底至外圆上母线的距离H2）；键槽对工件外圆中心的对称度 OA=Sin(/2)OB=2Sin(/2)d对上式求全微分，得到：d(OA)=2Sin(/2)1 d(d)4Sin(/2)d d()图2-46 外圆表面在V型块上的定位误差HBOA264以微小增量代替微分，并将尺寸误差视为微小增量，且考虑到尺寸误差可正可负，各项误差均取最大值，得到工序尺寸H的定位误差：2cos22sin4sin22dDWdTT（2-8）式中 Td 工件外圆直径公差；T V型块两斜面夹角角度公差。若忽略V型块两斜面夹角的角度公差，可以得到用V型块对外圆表面定位，当工序基准为外圆中心时，在垂直方向（图2-33中尺寸H方向）上的定位误差为：2sin2dDWT（2-9）65若工件工序基准为外圆下母线或上母线时，用同样方法可求出其定位误差分别为：图2-47 外圆表面在V型块上的定位误差b）a）H2BdOH1BOAC111122sin21122sin2dDWdDWTT（2-10）6667 零件的结构工艺性，是指所设计的零件在满足使用要求的条件零件的结构工艺性，是指所设计的零件在满足使用要求的条件下制造的可行性与经济性。下制造的可行性与经济性。6869 70 71 72 73 74