过程装备制造与检测

1、过程装备制造与检测过程装备制造与检测 主讲：翟红岩Email：课程介绍n课程名称：过程装备制造与检测n课程性质：专业必修课n课时：64，实验6n教材：过程装备制造与检测，邹广华，化学工业出版社 n参考书：化工机械制造，姚慧珠n考核方式：闭卷考试课程要求n先行课： 过程设备设计，流体机械,工程材料与机制基础过程装备从制造角度大致分为两类：以以焊接焊接为主要制造手段的过程设备部分；为主要制造手段的过程设备部分；如换热器、塔器、反应容器等。如换热器、塔器、反应容器等。以以机械加工机械加工为主要制造手段的过程机器部分；为主要制造手段的过程机器部分；如泵、压缩机、离心机等。如泵、压缩机、离心机等。课程要

2、求n课程目的： 研究过程装备中的机器和设备的制造方法和加工工艺n教学要求： 熟悉机器及设备零件的主要制造程序； 掌握各种主要加工方法的基本原理的工艺特点， 具有初步选择零件加工方法及工艺问题分析的能力 第篇 过程装备的检测1装备制造的定期检测 3超声波检测及缺陷等级评定2射线检测及缺陷等级评定 4 表面检测及缺陷等级评定第篇 过程装备制造工艺5钢制压力容器的焊接 7成形加工6受压壳体制造的准备 8典型压力容器第篇 过程机器制造的质量要求9 机械加工工艺规程 11机械加工表面质量10 机械加工精度 12装配工艺主要内容n学习方法：理解记忆，理论联系实践n课堂学习+ 实验+实习第篇 过程机器制造的

3、质量要求n9 机械加工工艺规程 n10 机械加工精度 n11 机械加工表面质量n12 装配工艺9 机械加工工艺规程在现有的生产条件下，如何采用经济有效的加工方法，合理地安排加工工艺路线以获得符合产品要求的零件，这是本章所要解决的重点。 9.1 概述基本概念将原材料转变成机械产品的全过程将原材料转变成机械产品的全过程一台产品的生产过程包括的内容有：生产准备工作原材料的购置、运输、检验、保管；毛坯的选择和制造；零件的机械加工及热处理；产品装配与调试、性能试验以及产品的包装、发运等工作。 二、工艺工艺过程是指按一定的顺序改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等，使其成为成品的过程。 通过机械加工的

4、方法，逐次改变毛坯的尺寸、形状、通过机械加工的方法，逐次改变毛坯的尺寸、形状、相互位置和表面质量等，使之成为合格零件的过程。相互位置和表面质量等，使之成为合格零件的过程。 三、机械加工工艺过程的组成(1) 工序一个或一组工人，在一台机床或一个工作地点对一个一个或一组工人，在一台机床或一个工作地点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。或同时对几个工件所连续完成的那一部分工艺过程。划分工序的要点是划分工序的要点是工人、工作地点及工件工人、工作地点及工件三不变并加三不变并加上上连续作业连续作业。只要工人、工作地点及工件这三者中改。只要工人、工作地点及工件这三者中改变了一个或不是连续完成

5、的，则构成下一个工序。变了一个或不是连续完成的，则构成下一个工序。工序是制订工艺过程的基本单元 工序方案一工序方案二 工件加工前，使其在机床或夹具中相对刀具占据正确位置并给予固定的过程，称为装夹。（装夹包括定位和夹紧两过程） (2) 安装安装安装是指工件经一次装夹后所完成的那一部分工序。安装是指工件经一次装夹后所完成的那一部分工序。 一道工序中可能包含几次安装一道工序中可能包含几次安装 尽量减少安装次数尽量减少安装次数工序2，至少需要两次安装工位工位是指为了完成一定的工序是指为了完成一定的工序部分，在一次装夹下，工件与部分，在一次装夹下，工件与夹具或设备的可动部分一起相夹具或设备的可动部分一起

6、相对刀具或设备的固定部分所占对刀具或设备的固定部分所占据的每一个位置。据的每一个位置。 采用多工位加工，可提高生产率和保证被加工表面的相互位置精度。 (3) 工位图为在三轴钻床上利用回转工图为在三轴钻床上利用回转工作台，按四个工位连续完成每作台，按四个工位连续完成每个工件的装夹、钻孔、扩孔和个工件的装夹、钻孔、扩孔和铰孔。铰孔。(4) 工步工步是在零件的加工表面和加工刀具不变的条件下所工步是在零件的加工表面和加工刀具不变的条件下所连续完成的那一部分工序。连续完成的那一部分工序。 构成工步的要素：加工面、刀具均不变。构成工步的要素：加工面、刀具均不变。工序2，多个工步n为了提高生产率，常常用几把

7、刀具同时加工几个表面，这样的工步称为复合工步(5) 走刀 在一个工步内，若工件被加工表面需除去的金属层很厚，可分几次切削，则每切削一次即为一次走刀。四、生产纲领与生产类型生产纲领是企业在计划期限内应当生产的产品产量和进度计划。 由于一般工业企业都是以年作为计划期限，年产量即为生产纲领年产量即为生产纲领 (2) 生产类型 根据生产纲领的大小，生产可分为三种类型： 1） 单件生产 特点：产品的品种很多，同一产品的产量很少，各工作地点经常变换，加工对象很少重复生产 。2）大量生产 特点：产品的产量很大，大多数工作地点重复进行某种零件的某道工序的生产，设备专业化程度高。 3） 成批生产 特点：各工作地

8、点分批轮流制造几种不同的产品，加工对象周期性的重复 。 小批生产： 生产特点与单件生产基本相同。 中批生产： 生产特点介于小批生产和大批生产之间。 大批生产： 生产特点与大量生产相同。 (3)生产纲领与生产类型的关系 各种生产类型的工艺特征 工艺特征生产类型单件小批中批大批大量零件的互换性用修配法，钳工修配，用修配法，钳工修配，缺乏互换性大部分具有互换性。装配精度大部分具有互换性。装配精度要求高时，灵活应用分组装配要求高时，灵活应用分组装配和调整法，同时还保留某些修和调整法，同时还保留某些修配法配法具有具有广泛的互换性。少数装配精。少数装配精度较高处，采用分组装配法和调度较高处，采用分组装配法

9、和调整法整法毛坯的制造方法与加工余量木模木模手工造型或自由锻造。造型或自由锻造。毛坯精度低，加工余量大毛坯精度低，加工余量大部分采用金属模铸造或模锻。部分采用金属模铸造或模锻。毛坯精度和加工余量中等毛坯精度和加工余量中等广泛采用金属模机器造型、模锻广泛采用金属模机器造型、模锻或其他或其他高效方法。毛坯精度高，。毛坯精度高，加工余量小加工余量小机床设备及其布置形式通用机床。按机床类别采机床。按机床类别采用机群式布置用机群式布置部分通用机床和高效机床。按部分通用机床和高效机床。按工件类别分工序排列设备工件类别分工序排列设备广泛采用广泛采用高效专用机床及自动机机床及自动机床。按流水线和自动线排列设备

10、床。按流水线和自动线排列设备工艺装备大多采用大多采用通用夹具、标准夹具、标准附件、通用刀具和万能量附件、通用刀具和万能量具。靠划线和试切法达到具。靠划线和试切法达到精度要求精度要求广泛采用夹具，部分靠找正装广泛采用夹具，部分靠找正装夹，达到精度要求。较多采用夹，达到精度要求。较多采用专用刀具和量具专用刀具和量具广泛采用广泛采用专用高效夹具，符合刀夹具，符合刀具、专用量具或自动检验装置。具、专用量具或自动检验装置。靠调整法达到精度要求靠调整法达到精度要求对工人技术要求需技术水平需技术水平较高的工人的工人需一定技术水平的工人需一定技术水平的工人对调整工的技术水平要求高，对对调整工的技术水平要求高，

11、对操作工的技术水品要求低操作工的技术水品要求低工艺文件有工艺过程卡，关键工序有工艺过程卡，关键工序要工序卡要工序卡有工艺过程卡，关键零件要工有工艺过程卡，关键零件要工序卡序卡有工艺过程卡和工序卡，关键工有工艺过程卡和工序卡，关键工序要调整卡和检验卡序要调整卡和检验卡成本较高较高中等中等较低较低设设 备备 要要 求求工人技术水平工人技术水平生生 产产 率率生生 产成产成 本本9.2 机械加工工艺规程定义： 规定产品或零部件制造工艺过程和操作方法等的技术文件称为工艺规程。其中，规定零件机械加工工艺过程和操作方法等的技术文件称为机械加工工艺规程。 制订零件工艺规程的基本要求是，在保证产品质量的前提下

12、，尽可能提高劳动生产率和降低加工成本。 9.2.1 工艺规程的格式机械加工工艺规程有： 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)机床调整卡片 5)检验卡片等最常用的是：机械加工工艺过程卡片和机械加工工序卡片 此卡片的特点：是以工序为单位，简要说明产品或零、部件的加工过程的一种工艺文件。它是生产管理的主要技术文件。适用范围：广泛用于中批生产和单件小批生产中比较重要的零件。机械加工工艺过程卡片机械加工工艺过程卡片 机械加工工序卡片此卡片的特点：在工艺过程卡片的基础上按每道工序所编的一种工艺文件，一般具有工序简图，并详细说明该工序的每一个工步的加工内容、工艺参数、操

13、作要求以及所用设备和工艺装备等。适用范围：主要用于大批大量生产中所有零件，中批生产中的重要零件和单件小批生产中的关键工序。9.2.2 机械加工工艺规程的作用 生产前的准备工作：生产前的准备工作： 原材料和毛坯供应；原材料和毛坯供应； 机床调整，专用工艺装备（夹具、刀具和量具）设计与制造；机床调整，专用工艺装备（夹具、刀具和量具）设计与制造； 生产作业计划编排和劳动力组织；生产作业计划编排和劳动力组织； 生产成本核算。生产成本核算。 计划调度：计划调度： 生产进度计划及相应的调度计划生产进度计划及相应的调度计划 机械加工工艺规程和生产纲领机械加工工艺规程和生产纲领机床种类及数量机床种类及数量+工

14、厂或车间面积工厂或车间面积+机床布置机床布置+工人工种、等级、数量工人工种、等级、数量+辅助部门的安排。辅助部门的安排。19.2.3 工艺规程设计所需原始资料产品装配图、零件图；产品的年生产纲领；产品验收的质量标准；毛坯材料与毛坯生产条件；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）； 工艺规程设计、工艺装备设计所用设计手册和有关标准等； （1）必须可靠保证零件图纸上所有技术要求的实现：即保证质量，并要提高工作效率； （2）保证经济上的合理性：即要成本低，消耗要小；（3）保证良好的安全工作条件：尽量减轻工人

15、的劳动强度，保障生产安全，创造良好的工作环境；（4）要从本厂实际出发：所制订的工艺规程应立足于本企业实际条件，并具有先进性，尽量采用新工艺、新技术、新材料。（5）所制订的工艺规程随着实践的检验和工艺技术的发展与设备的更新，应能不断地修订完善。工艺规程的设计原则工艺规程的设计原则9.2.4 制定机械加工工艺规程步骤(1) 零件的工艺分析：特点、难点(2) 选择毛坯：种类及制造方式(3) 拟定加工工艺路线：划分工序，选择定位基准，安排加工顺序，工序组合等(4) 工序设计：每一道工序的机床、夹具、刀具、量具、加工余量、工序尺寸公差、切削用量、工时定额(5) 编制工艺文件：将以上内容填表9.3 零件工

16、艺性分析和毛坯的选择9.3.1 零件的技术要求分析u 加工表面的尺寸精度；u 主要加工表面的形状精度；u 主要加工表面的相互位置精度；u加工表面的粗糙度、力学性能、物理性能；u 热处理及其它要求。 零件上的尺寸公差、形位公差和表面粗糙度的标注，应根据零件的功能经济合理地决定。过高的要求会增加加工难度，过低的要求会影响工作性能，两者都是不允许的。u零件的结构工艺性分析： 零件结构工艺性：是指其在不同生产类型的具体生产条件下，从毛坯的制造、零件加工到产品的装配和维修，在保证使用要求的前提下，能被经济方便地制造出来 。 在制订机械加工工艺规程时，主要进行零件分析。 便于刀具的趋进和退出：如边缘孔的钻

17、削；u机械加工对零件局部结构工艺性的要求机械加工对零件局部结构工艺性的要求方法：加长箱耳，不需加长钻头即可钻孔只要使用上允许，将箱耳设计在某一端，则不需加长箱耳。孔离箱壁太近：钻头在圆角处易引偏箱壁高度尺寸大，需加长钻头方能钻孔插键槽时，底部无退刀空间，易打刀留出退刀空间，避免打刀。孔的入口端和出口端都是斜面或曲面，钻孔时钻头两个刃受力不均，容易引偏，而且钻头也容易损坏只要结构允许，留出平台，可直接钻孔。 内壁孔出口处平整，钻孔方便，易保证孔中心位置度。 保证刀具正常工作保证刀具正常工作零件孔结构设计加工面大，加工时间长，并且零件尺寸越大，平面度误差越大n尽量减少加工面积加工面减小，节省工时，

18、减少刀具损耗，并且容易保证平面度要求。图b、图c所示结构不但省料而且生产效率高，它的工艺性就优于图a所示结构。保证能以较高的生产率加工：保证能以较高的生产率加工：n加工图示零件螺孔，需作两次装夹，先钻、攻螺孔B、C，然后翻身装夹，再钻、攻螺孔A。n如果设计允许，宜将螺孔A改成图左上角的结构。 尽量减少加工过程的装夹次数n三个退刀槽的宽度有三种尺寸，需用三把不同尺寸刀具加工。n轴上槽宽尺寸统一，可减少刀具种类，减少换刀时间。 应统一或减少尺寸种类n钻孔过深，加工时间长，钻头耗损大，并且钻头易偏斜。n钻孔的一端留空刀，钻孔时间短，钻头寿命长，钻头不易倾斜。 避免深孔加工外表面联接代替内表面联接加工

19、面设计在箱体内，加工时调整刀具不方便，观察也困难加工面设计在箱体外部，加工方便。n在大批量生产中，图a所示箱体同轴孔系结构是工艺性好的结构；n在单件小批生产中，则认为图b是工艺性好的结构。零件的结构应与生产类型相适应有位置要求或同方向的表面尽可能在一次装夹中加工出来键槽设置在阶梯轴90方向上，需要两次装夹加工将阶梯轴的两个键槽设计在同一方向上，一次装夹即可对两个键槽加工。n加工时，工件要承受切削力和夹紧力的作用，工件刚性不足易发生变形，影响加工精度。 零件要有足够的刚性，便于采用高速和多刀切削9.3.3 毛坯的选择 （1）毛坯的种类及其特点：a.铸件铸件：适合做形状复杂零件的毛坯铸造：将经过熔

20、化的液态金属浇注到与零件形状、尺寸相适应的铸型中，冷却凝固后获得毛坯或零件的一种工艺方法 铸造的方法：砂型铸造、特种铸造 砂型铸造 手工木模造型：误差大，效率低，单件小批生产 金属模机器造型：费用高，中小尺寸的铸件，大批大量生产金属型铸造是将熔融的液体金属浇注到金属的模具中，依靠金属自身质量充满铸型而获得铸件。 精度较高，精度较高，生产率较高，适合大批大量生产中尺寸不大，质量较小的铸件，对有色金属尤为适用。离心铸造n将液体金属注入高速回转的铸型内，使金属液体在离心力的作用下充满铸型而形成铸件。 n金属组织细密、力学性能好、外圆精度高，表面质量也好。但内孔精度较差，需留有较大的加工余量。n它适用

21、黑色金属及铜金属的旋转体铸件，如套筒、管子和法兰盘等 压力铸造n将液态或半液态金属在高压作用下，以较高的速度压入金属铸型而获得铸件。n质量好、精度高，可铸出结构较为复杂的铸件n设备投资较大、要求较高，目前主要用于大量生产中形状复杂、尺寸较小及质量较小的有色金属铸件 b.锻件锻件适合做形状简单零件的毛坯；自由锻-在各种锻锤和压力机上由手工操作而锻出的毛坯， 精度低，生产率不高，结构简单，适合单件小批生产或锻造大型零件模缎-采用一套专用的锻模，在吨位较大的锻锤和压力机上锻出毛坯 。精度较高 ，毛坯形状可以较复杂，机械强度高 ，适合产量较大的中小型零件毛坯空气锤水压机C.型材型材：适合做轴、平板类零

22、件的毛坯；型材按截面形状可分为圆钢、方钢、六角钢、扁钢、角钢、槽钢及工字钢等 热轧-尺寸较大，规格多，精度低，用于一般零件的毛坯冷拉-精度较高，尺寸较小，多用于毛坯精度较高的中小型零件d.焊接件焊接件：适合板料、框架类零件的毛坯。 一般是指由型材焊接而形成的零件毛坏 制造简单、不需专用设备，抗震性差、容易变形 （2）选择毛坯应考虑的因素：）选择毛坯应考虑的因素：a 生产类型生产规模大可采用高精度、高生产率的毛坯制造方法，一次投资高，但分摊成本较少 节约原材料，减少机械加工量b 零件的结构形状和尺寸形状复杂和薄壁毛坯，一般不能采用金属型铸造；尺寸较大毛坯，不能采用模锻、压铸和精铸；外形特殊的小零

23、件，采用精密制造方法，如压铸、熔模铸造，以减少机加工量。一般钢制阶梯轴零件，若各直径相差不大，则可用棒料毛坯，若直径相差很大时，宜采用锻件。箱体零件一般采用铸造的方法来确定其毛坯。 c 零件的力学性能要求铸铁材料：铸件；钢材：锻件和型材毛坯强度：离心浇铸压力浇铸金属型浇铸砂型浇铸d 零件的功用 共用相同，要求材料一致的偶件-合制毛坯e 现有生产条件：现有装备和技术水平，考虑外协f 考虑采用新工艺、新技术、新材料等29.4 定位基准的选择9.4.1 基准的概念及分类基准的定义： 零件上，用来确定其它点、线、面的位置所依据的那些点、线、面，称为基准。基准的分类：按其功用可分为： 设计基准： 零件工

24、作图上用来确定其它点、线、面位置的基准，为设计基准。工艺基准： 是加工、测量和装配过程中使用的基准，又称制造基准。n工序基准：在工序图上，用以标注本工序被加工表面加工后的尺寸、形状、位置的基准称为工序基准。 其所标注的加工面位置尺寸称为工序尺寸 n定位基准：加工时，使工件在机床或夹具中占据一个确定位置所用的基准。n测量基准：零件检验时，用以测量已加工表面尺寸及位置的基准称为测量基准。 n 装配基准：装配时，用以确定零件或部件在机器中的位置所用的基准。 工艺基准9.4.2 定位基准的选择n定位基准包括粗基准和精基准： 粗基准：用未加工过的毛坯表面做基准 。 精基准：用已加工过的表面做基准 。（1

25、）粗基准的选择粗基准的选择影响两方面内容：粗基准的选择影响两方面内容：各加工面的余量分配各加工面的余量分配不需加工表面与加工表面之间的位置精度不需加工表面与加工表面之间的位置精度a 保证相互位置要求的原则 如果必须保证工件上加工面与不加工面的相互位置要求，则应以不加工面作为粗基准。b保证加工表面加工余量合理分配的原则 如果必须首先保证工件某重要表面的余量均匀，应选择该表面的毛坯面为粗基准。c. 便于工件装夹的原则 选择粗基准时，必须考虑定位准确，夹紧可靠以及夹具结构简单、操作方便等的问题，并且便于定位。d粗基准一般不得重复使用的原则 如果能使精基准定位，则粗基淮一般不会被重复使用。 u粗基准的

26、选择原则粗基准的选择原则加工表面与不加工表面之间的位置要求加工表面与不加工表面之间的位置要求观察和分析：观察和分析：该图该图中，哪些是加工表中，哪些是加工表面？哪些是不加工面？哪些是不加工表面？表面？ 重要表面余量均匀，应为粗基准加工其它面重要表面余量均匀，应为粗基准加工其它面机床导轨面精度要求高，而且表面要有均匀的金相机床导轨面精度要求高，而且表面要有均匀的金相组织和较高的耐磨性。组织和较高的耐磨性。要求导轨面加工余量较小而且均匀（铸件表面不同要求导轨面加工余量较小而且均匀（铸件表面不同深度处的耐磨性相差很大）。深度处的耐磨性相差很大）。基准重合原则零件加工时，选择设计基准作为定位基准 基准

27、统一原则选用统一的定位基准来加工工件上的各个加工表面自为基准原则 当某些精加工表面要求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 互为基准原则“互为基淮”进行多次反复加工 保证工件定位准确、夹紧安全可靠、操作方便、省力的原则 (2) 精基准的选择原则精基准的选择原则主要考虑如何保证加工精度和装夹准确方便主要考虑如何保证加工精度和装夹准确方便用设计基准作为精基准，以便消除基准不重合带来的定位误差基准重合原则基准重合原则,abaTbT 加工误差, aba+ bTc n当工件以某一组精基准定位可以较方便的加工其它各表面时，应尽可能在多数工序中采用此组精基准定位。n选作统一基准的表面，一般都

28、应是面积较大、精度较高的平面、孔以及其它距离较远的几个面的组合。n实例：箱体零件用一个较大的平面和两个距离较远的孔作精基准；轴类零件用两个顶尖孔作精基准；圆盘类零件（齿轮）用其端面和内孔作精基准。基准统一原则基准统一原则 当精加工或光整加工工序要求余量尽量小而均匀时，应选择加工表面本身作为定位基准，该加工表面与其他表面之间的位置精度则要求由先行工序保证。自为基准原则自为基准原则以齿形表面定位磨内孔以齿形表面定位磨内孔互为基准原则互为基准原则为了使加工重要表面间有较高的相互位置精度，或使加工余量小而均匀，可采用“互为基淮”进行多次反复加工 实例： 加工精密齿轮，高频淬火把齿面淬硬后，再磨齿。n淬

29、硬层薄，磨削余量应小而均匀；n先以齿面为基准磨内孔，再以孔为基准磨齿面。9.4.3 工件的定位和夹紧（1）工件定位原理n工件定位：为了保证零件加工的精度要求，加工前应使工件在机床上或夹具中占据正确位置，这个过程称为定位。n工件在空间有六个自由度六点定位原理采用6个按一定规则布置的约束点，可以限制工件的六个自由度，实现完全定位，称为六点定位原理。 定位元件还有：支承板，长V形块，短V形块，长定位套，短定位套，固定锥销、浮动锥销等 限制四个自由度限制五个自由度限制五个自由度n工件定位一般有下述四种情况： 完全定位 不完全定位 欠定位 过定位a.完全定位和不完全定位n根据工件加工面的位置度(包括位置

30、尺寸)要求，需要限制六个自由度时，称作完全定位。n仅需要限制一个或几个(少于六个)自由度，称作不完全定位。 n工件定位实例-球体上通铣平面限制一个自由度有时为了使定位元件帮助承受切削力、夹紧力或为了保证一批工件的进给长度一致，常常对无位置尺寸要求的自由度也加以限制。 限制两个自由度限制三个自由度球体上钻通孔 限制两个自由度 限制三个自由度 长方体上通铣上平面 2限制四个自由度 限制五个自由度 圆轴上通铣键槽 长方体上通铣槽 限制六个自由度 长方体上铣不通槽 ？a,b,c,d,e,f中哪些是完全定位，哪些是不完全定位？b.欠定位和过定位n根据工件加工面位置尺寸要求必须限制的自由度没有得到全部限制

31、，或者在完全定位和不完全定位中约束点不足，这样的定位称为欠定位。 n欠定位是不允许的。 应限制五个自由度只限制了三个自由度添加支撑板限制五个自由度过定位n工件在定位时，同一个自由度被两个或两个以上约束点约束，这样的定位称为过定位(或称定位干涉) 平面定位需要限制3个自由度过定位是否允许？n应根据具体情况进行具体分析：n一般情况下，如果工件的定位面为没有经过机械加工的毛坯面，或虽经过了机械加工，但仍然很粗糙，这时过定位是不允许的。n如果工件的定位面经过了机械加工，并且定位面和定位元件的尺寸、形状和位置都做得比较准确，比较光整，则过定位不但对工件加工面的位置尺寸影响不大，反而可以增强加工时的刚性，

32、这时过定位是允许的。 平面定位若工件的定位面尚未经过机械加工定位不稳工件变形，产生加工误差。方法：将4个平头支承钉改为3个球头支承钉，重新布置3个球头支承钉的位置 如果工件的定位面已经过机械加工，并已很平整过定位能增强支承刚度，减小工件的受力变形还可以将支承钉改为支承板 利用工件底面及两销孔定位平面限制短圆柱销1限制X,Y 短圆柱销2限制X,X方向削边，做成菱形销 孔与端面组合定位 长销大端面限制长销限制长销大端面定位小平面与长销组合定位大平面与短销组合定位 球面垫圈与长销组合定位？在什么情况下允许上述过定位？在讨论工件定位的合理性问题时，主要应研究下面的三个问题：n研究满足工件加工面位置度要

33、求所必须限制的自由度；n从承受切削力、设置夹紧机构以及提高生产率的角度分析，在不完全定位中还应限制哪些自由度；n在定位方案中，是否有欠定位和过定位问题，能否允许过定位的存在。 (2)工件的夹紧工件定位以后，必须用夹紧装置将工件固定，使其在加工过程中不致因切削力及离心力等作用，使定位位置改变，这种操作称为夹紧。 a. 对夹紧装置的要求 在夹紧过程中应能保持工件定位时所获得的正确位置。 夹紧应可靠和适当。 操作方便、省力、安全。 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。b. 夹紧力的确定n三个要素：大小、方向和作用点n夹紧力方向 ni夹紧力的作用方向应有利于工件的准确定位，而不能破

34、坏定位。一般要求主要夹紧力应垂直指向主要定位面。 保证孔与端面的垂直度，A为第一定位基准面，夹紧力Fj1保证被加工孔轴线与支座底面平行，B为第一定位基准面，夹紧力Fj2镗孔nii.夹紧力的作用方向应尽量与工件刚度最大的方向相一致，以减小工件变形。niii夹紧力的作用方向应尽可能与切削力、工件重力方向一致，以减少所需夹紧力。 夹紧力与主切削方向一致夹紧力与主切削方向相反夹紧力作用点的选择 n在夹紧力作用方向已定的情况下，确定夹紧元件与工件接触点的位置和接触点的数目。ni夹紧力作用点应正对支承元件或位于支承元件所形成的支承面内，以保证工件己获得的定位不变。 夹紧力作用点的位置nii. 夹紧力作用点

35、应处在工件刚性较好的部位，以减小工件的夹紧变形。 夹紧力作用点与工件变形niii. 夹紧力作用点应尽可能靠近被加工表面，以便减小切削力对工件造成的翻转力矩。n必要时应在工件刚度差的部位增加辅助支承并施加夹紧力，以减小切削过程中的振动和变形。 夹紧力大小的确定 n实测或估算n估算夹紧力的一般方法是将工件视为分离体，并分析作用在工件上的各种力；再根据力系平衡条件，确定保持工件平衡所需的最小夹紧力；n最后将此最小夹紧力乘以一适当的安全系数，即可得到所需要的夹紧力。oWKW9.5 机械加工工艺路线的拟订 n定位基准的选择n表面加工方法的选择n工序顺序的安排n确定工序集中与分散的程度n选用机床、刀具n等

36、（1）表面经济加工精度 经济加工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。 9.5.1 表面加工方法的选择加工误差与加工成本的关系加工误差与加工成本Q成反比关系。 AB段属于经济精度的范围 n(2) 工件材料和物理力学性能 不同的材料，或同一种材料、具有不同物理力学性能的，其加工方法均不尽相同。 对淬火钢-磨削加工，有色金属-金刚镗削或高速车削。n(3) 工件的结构形状和尺寸 回转工件-车削或磨削等方法加工孔， 箱体上IT7级公差的孔-镗削或铰削加工 孔径小时-铰孔 孔径大或长度较短的孔-镗削n(4) 生产类型

37、大批量生产时，应采用高效率的先进工艺 如平面和孔的加工采用拉削代替普通的铣、刨和镗孔等加工方法。 也可采用组合铣和组合磨来同时加工几个表面； 单件小批生产则一般采用通用机床加工的方法，避免盲目采用高效加工方法和专用设备而增加成本。n(5) 现场设备条件加工阶段的划分根据零件的技术要求划分加工阶段a粗加工阶段 主要作用是切去各表面的大部分加工余量，使毛坯在形状尺寸方面尽快接近成品。 尽可能提高生产率。b半精加工阶段 为零件的主要表面作精加工准备，应达到一定的加工精度。提供合适的精加工余量，并完成次要表面的加工。c精加工阶段 要保证零件各主要表面达到图纸规定的技术要求。光整加工阶段、荒加工 9.5

38、.2 加工顺序的安排将零件的加工过程划分为加工阶段的主要目的是：p保证零件加工质量（因为工件有内应力变形、热变形和受力变形，精度、表面质量只能逐步提高，）； 有利于及早发现毛坯缺陷并得到及时处理；p有利于合理利用机床设备。p便于穿插热处理工序：穿插热处理工序必须将加工过程划分成几个阶段，否则很难充分发挥热处理的效果 此外，将工件加工划分为几个阶段，还有利于保护精加工过的表面少受磕碰损坏。3工序顺序的安排(1) 机械加工工序的安排原则(2) 热处理工序的安排na. 预备性预处理在机械加工前，为改善切削加工性能，消除残余应力。nb. 改善力学性能热处理安排在精加工前、后nc. 稳定性热处理为消除精

39、密零件的残余应力，是尺寸长期稳定不变，需要进行冰冻处理。(3) 辅助工序的安排n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。9.5.3 工序集中与工序分散n工序集中是指工件的加工集中在少数几道工序内完成， 即每道工序的加工内容较多。n工序分散是将工件的加工分散在较多工序内进行， 即每道工序的内容较少，最少仅以简单工步。（1）工序集中的特点n工件装夹次数少，相应夹具数目也减少，易于保证表面的位置精度，可减少工序间的运输量，缩短周期，对重型零件加工比较方便。n加工设备数目少，操作工人少，生产占地面积少，有利于简化生产计划和生产组织工作。n采用高效专用设备和工

40、艺设备，结构比较复杂，投资大，并要求有较高的可靠性。(2) 工序分散的特点n采用结构简单的设备和工艺装备，调整和维修方便，对工人的技术水平要求不高。n生产准备的工作量少，易适应产品更换。n设备数量多，操作工人多，生产面积大。n可采用合理的切削用量，减少基本时间。(3) 工序集中与工序分散的选用n大批量生产宜采用工序集中原则， 机械集中n单件、小批生产只能采用工序集中， 组织集中9.5.4 机床和工艺装备的选择n机床的选择 加工规格、精度、生产率n刀具的选择 刀具的类型、结构、材料n量具的选择 生产类型、要求检验的精度9.6 加工余量和工序尺寸的确定加工余量：在机械加工过程中，为了使零件得到所需

41、的形式、尺寸和表面质量，需从工件加工表面切去一层金属，此金属层的厚度，称为加工余量。总余量：某一表面毛坯尺寸与零件图的设计尺寸之差，工序余量：该表面加工相邻两工序尺寸之差，总加工余量等于各有关工序余量之和：9.6.1 加工余量极其影响因素（1）加工余量的概念1noiiZZZo-总加工余量（毛坯余量）Zi-第i道工序的工序余量n-该表面的加工工序数工序余量有单边余量和双边余量之分。n非对称表面（如表面）的加工余量 1）单边余量Zb本工序的工序余量；a上工序的基本尺寸； b本工序的基本尺寸。对于外表面：Zba-b对于内表面：Zbb-a n回转表面（如外圆和内孔）的加工余量2）双边加工余量对于轴：Z

42、=2Zbda-db；n对于孔：Z=2ZbdbdaZ、Zb直径、半径上的加工余量；da前工序的工序尺寸（直径）； db本工序的工序尺寸（直径）。n“入体原则”n轴类零件取单向负偏差，此时工序尺寸为最大极限尺寸n孔类零件取单向正偏差，此时工序尺寸为最小极限尺寸n毛坯尺寸取对称公差加工余量与加工尺寸(2) 影响加工余量的因素 前工序的加工表面粗糙度Ra前工序的加工表面缺陷层Da前工序的形位公差a :包括轴线的直线度、位移和平行度；轴线与表面的垂直度；阶梯轴内外圆的同轴度；平面的平面度等。 本工序的装夹误差b:它包括定位误差和夹紧误差n本工序的单边最小加工余量 ZbminRa+ Da+|a+b|n工序

43、的公称加工余量（简称加工余量） ZbTa+ Zbmin n双边最小加工余量 2Zbmin2（Ra+ Da）+2|a+b|n工序的公称加工余量 2ZbTa+ 2Zbmin Zbminamin-bmax9.6.2 加工余量的确定p计算法(较少使用)：根据实验资料和计算公式，综合确定，比较科学，数据较准确，一般用于大批量生产。p查表法(各工厂广泛采用查表法)：根据手册中表格的数据确定，应用较多。p经验估算法：靠经验估算确定，从实际使用情况看，余量选择都偏大，一般用于单件小批生产。9.6.3 工序尺寸及其公差的确定n零件图上所标注的尺寸公差是零件加工最终所要求达到的尺寸要求，工艺过程中许多中间工序的尺

44、寸公差，必须在设计工艺过程中予以确定。n基准重合时，按工序余量和经济精度直接推算n基准不重合时，用尺寸链原理进行基准转换和分析计算。 （1）尺寸链的定义 在工件加工和机器装配过程中，由相互联系的尺寸,按一定顺序排列成的封闭尺寸组，称为尺寸链。 9.6.3.1 工艺尺寸链工艺尺寸链环：组成工艺尺寸链中的每一个尺寸称为尺寸链的环。 工艺尺寸链由一系列的环组成。工艺尺寸链的组成工艺尺寸链的组成环又分为：封闭环： 尺寸链在装配过程或加工过程中最后形成的环。如：A0组成环： 尺寸链中对封闭环有影响的全部环。如：A1、A2组成环中，按其对封闭环的影响情况可以分为：若组成环的变动引起封闭环的同向变动（即同时

45、增大或减小），则此组成环即为增环。A1若组成环的变动引起封闭环的反向变动（即一个增加，一个减小，反之亦然），则该组成环为减环。A2画出首尾相接的箭头，与封闭箭头方向相反为增环，方向相同的为减环。A1A0A2尺寸链示例A1A2A3 A4A5A6A7A8尺寸链的分类 按尺寸链在空间分布的位置关系，可分为线性尺寸链、平面尺寸链和空间尺寸链。线性尺寸链：尺寸链中各环位于同一平面内且彼此平行。平面尺寸链：尺寸链中各环位于同一平面或彼此平行的平面内，各环之间可以不平行。空间尺寸链：尺寸链中各环不在同一平面或彼此平行的平面内。（2）工艺尺寸链的基本计算公式 尺寸链计算有极值法与统计法（或概率法）两种。n用极

46、值法解尺寸链是从尺寸链各环均处于极值条件来求解封闭环尺寸与组成环尺寸之间关系的。n用统计法解尺寸链则是运用概率论理论来求解封闭环尺寸与组成环尺寸之间关系的。 尺寸链计算所用符号lA0等于所有增环基本尺寸之和减去所有减环基本尺寸之和式中：式中：n包括封闭环在内的总环数；包括封闭环在内的总环数； m增环数；增环数； n-1 组成环数。组成环数。 a.封闭环基本尺寸111mnoiiii mAAA 1minminmax11mnoiiii mAAAb.封闭环的极限尺寸1maxmaxmin11mnioiii mAAA c.封闭环的上下偏差l111ESmnoiiii mAESAEI A 111EIISmno

47、iiii mAE AE A-1-1111mnnoiiiii miTTTTd.封闭环的公差maxminoooTAA封闭环的公差为各组成环公差之和。在封闭环公差一定的条件下，若能减少组成环的数目，就可使组成环公差放大，从而使加工容易。l111mnoMiMiMii mAAAmaxmin2iiiMAAAe.封闭环的平均尺寸f.封闭环的中间偏差111mnoiMiMii mAAA2iiiESAEIAA各组成环的中间偏差各组成环的平均尺寸59.6.3.2 工序尺寸及其公差的确定n(1)基准重合时工序尺寸及其公差的确定工序基准或定位基准与设计基准相重合a.确定各工序的公称余量b.由后工序的尺寸开始，向前工序推

48、算，直到算出毛坯尺寸，c.工序尺寸的公差按各工序的经济精度确定，d.按“入体原则”确定上下偏差。实例n加工某一钢制零件上的一个孔，其设计尺寸为 mm，表面粗糙度为Ra0.4。现经过粗镗、半精镗、精镗、粗磨、精磨五次加工，确定各工序的工序尺寸及其公差。03. 005 .72粗镗半精镗精镗粗磨精磨nb.计算各工序的基本尺寸：n由后面工序向前推算精磨后 由零件图知为72.5mm粗磨后 72.5-0.2=72.3mm精镗后 72.3-0.3=72mm半精镗后72-1.5=70.5mm粗镗后 70.5-2=68.5mm毛坯孔 68.5-4=64.5mmna.确定各工序的加工余量查表获得各工序的双边工序余

49、量：精磨 0.2mm粗磨 0.3mm精镗 1.5mm半精镗 2.0mm粗镗 4.0mm总余量 8.0mmc. 确定各工序的经济精度、经济粗糙度、尺寸公差及上、下偏差n根据各工序的加工性质查工艺手册确定其经济精度和经济粗糙度；n根据基本尺寸和精度等级查标准公差表，得尺寸公差；n按“入体原则”确定上下极限偏差0.046072.3mm（2）基准不重合时工序尺寸极其公差的确定na.测量基准与设计基准不重合时的尺寸换算i. 当设计尺寸0000.210.135,10Amm Amm时，求尺寸A2及其公差。021AAA基本尺寸235=10A 245Amm021ESAESAEIA220( 0.1)0.1ESAE

50、SAmm 021EIAEIAESA220.200.2EIAEIAmm 0.120.245Amm验算-11-11210( 0.2)0.20.1 0.10.2noiinoiiTTTTTT A0封闭环，A2增环，A1减环i. 当设计尺寸0000.210.135,10Amm Amm时，求尺寸A2及其公差。120AAA基本尺寸210=35A 245Amm120ESAESAEIA220( 0.2)0.2ESAESAmm 120EIAEIAESA220.100.1EIAEIAmm 0.220.145Amm验算-11-110210( 0.2)0.10.2( 0.1)0.1noiiniiTTTTTT A1封闭环

51、，A2增环，A0减环假设nA2公差为零，不能实现。n减小A1的公差，取0.110.210Amm. 当设计尺寸0000.210.235,10Amm Amm计算245Amm20.2ESAmm 2I0.3E Amm 0.220.345Amm验算-11noiiTT新方案合理，可以加工。n组成环A1公差已经大于封闭环A0的公差，不能实现。n减小A1的公差，取0.210.2510Amm. 当设计尺寸0000.1510.435,10Amm Amm计算245Amm20.25ESAmm 2I0.35E Amm 0.2520.3545Amm验算-11noiiTT新方案合理，可以加工。结论：n通过尺寸换算来保证封闭环的要求，必须提高组成环的加工精度。n当封闭环的公差较大时，仅需将本工序的加工精度提高n当封闭环的公差等于、甚至小于其中任何一组成环的公差时，则不仅要提高本工序尺寸的加工精度，而且还要提高前一工序的尺寸的加工精度。n当加工精度很高，无法加工时，改变工艺过程或测量方法0000.210.10.120.235