《机械制造工艺学（第2版）》配套教学课件

1、第1章 机械加工工艺规程制定机械制造工艺学1.4 基准及其选择1.3 工艺分析及毛坯选择1.2 工艺规程的概念、作用、类型及格式1.1 机械加工工艺过程的基本概念 1.5 工艺路线的拟定1.6 确定加工余量、工序尺寸及其公差1.7 确定时间定额1.8 工艺过程的技术经济性分析第1章 机械加工工艺规程制定 制造机械产品时，由原材料转变成成品的各个相互关联的整个过程称为生产过程 。生产过程的概念 1.1 机械加工工艺过程的基本概念 1.1.1 生产过程和工艺过程第1章 机械加工工艺规程制定 工艺过程是指在生产过程中改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性能等，使其成为半成品或成品的过程。工艺过程是生

2、产过程中的主要组成部分。 工艺过程1.1.1 生产过程和工艺过程第1章 机械加工工艺规程制定1.1 机械加工工艺过程的基本概念 1.1.2 机械加工工艺过程的组成第1章 机械加工工艺规程制定 机械加工工艺过程是由一个或若干个顺次排列的工序组成的。毛坯依次通过这些工序就成为成品。每一个工序又可分为一个或若干个安装、工位、工步和走刀等。 1.1 机械加工工艺过程的基本概念 第1章 机械加工工艺规程制定1.1.2 机械加工工艺过程的组成 指一个或一组操作者，在一个工作地点或一台机床上，对同一个或同时对几个零件进行加工所连续完成的那一部分工艺过程。 1.工序 1.1 机械加工工艺过程的基本概念 第1章

3、 机械加工工艺规程制定1.1.2 机械加工工艺过程的组成 为了在加工中使零件在切削力、重力、离心力和惯性力等力的作用下，能保持定位时已获得的正确位置不变，必须把零件压紧、夹牢，这便是夹紧。 2.夹紧 1.1 机械加工工艺过程的基本概念 第1章 机械加工工艺规程制定1.1.2 机械加工工艺过程的组成 在某一工序中，有时为了减少由于多次装夹而带来的误差及时间损失往往采用转位(或移位)工作台或转位夹具。零件在一次安装中先后处于几个不同的位置进行加工。工件在机床所占的每一个位置上所完成的那一部分工艺过程称为工位。 3.工位 1.1 机械加工工艺过程的基本概念 第1章 机械加工工艺规程制定1.1.2 机

4、械加工工艺过程的组成 指一个或一组操作者，在一个工作地点或一台机床上，对同一个或同时对几个零件进行加工所连续完成的那一部分工艺过程。 4.工序 1.1 机械加工工艺过程的基本概念 第1章 机械加工工艺规程制定1.1.2 机械加工工艺过程的组成 指一个或一组操作者，在一个工作地点或一台机床上，对同一个或同时对几个零件进行加工所连续完成的那一部分工艺过程。 5.工序 1.1 机械加工工艺过程的基本概念 第1章 机械加工工艺规程制定1.1.3 生产类型及其对工艺过程的影响1生产纲领 生产纲领是指企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。计划期常定为一年，所以年生产纲领也称年产量。 1.1 机械加工

5、工艺过程的基本概念 第1章 机械加工工艺规程制定2生产类型 生产类型是指企业(或车间、工段、班组、工作地)生产专业化程度的分类。 1.1 机械加工工艺过程的基本概念 1.1.3 生产类型及其对工艺过程的影响第1章 机械加工工艺规程制定2生产类型1.单件生产 生产类型分类基本特点是生产的产品品种繁多，每种产品仅制造一个或少数几个，很少重复生产。重型机械制造、专用设备制造、新产品试制等都属于单件生产。 2.成批生产 3.大量生产 特征是同一产品的生产数量很大，通常是同一工作地长期进行同一种零件的某一道工序的加工。汽车、拖拉机、轴承等的生产都属于大量生产。 特点是一年中分批次生产相同的零件，生产呈周

6、期性重复。机床、工程机械、液压传动装置等许多标准通用产品的生产都属于成批生产。 1.1 机械加工工艺过程的基本概念 1.1.3 生产类型及其对工艺过程的影响第1章 机械加工工艺规程制定工艺特征生产类型单件小批中批大批大量零件的互换性配对制造，互换性低，多采用钳工修配多数互换，部分试配或修配全部互换，高精度偶件采用分组装配、配磨毛坯的制造方法及加工余量自由锻造，木模手工造型；毛坯精度低，余量大部分采用模锻，金属模造型；毛坯精度及余量中等广泛采用模锻，机器造型等高效方法；毛坯精度高、加工余量小机床设备及其布置形式通用机床按机群式排列；部分采用数控机床及柔性制造单元通用机床和部分专用机床及高效自动机

7、床，机床按零件类别分工段排列广泛采用自动机床、专用机床，采用自动线或专用机床流水线排列3各种生产类型的工艺特征1.1 机械加工工艺过程的基本概念 1.1.3 生产类型及其对工艺过程的影响第1章 机械加工工艺规程制定3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夹具及尺寸保证通用夹具、标准附件或组合夹具；划线试切保证尺寸通用夹具，专用或成组夹具；定程法保证尺寸高效专用夹具；定程及自动测量控制尺寸刀具与量具通用刀具，标准量具专用或标准刀具、量具专用刀具、量具，自动测量对工人的要求需要技术熟练的工人需要一定熟练程度的技术工人 对操作工人的技术要求较低，对调整工人的技术要求较高1.1 机

8、械加工工艺过程的基本概念 1.1.3 生产类型及其对工艺过程的影响第1章 机械加工工艺规程制定3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工艺规程编制简单的工艺过程卡片编制详细的工艺规程及关键工序的工序卡片编制详细的工艺规程、工序卡片、调整卡片生产率用传统加工方法，生产率低，用数控机床可提高生产率中等高成本较高中等低发展趋势采用成组工艺、数控机床、加工中心及柔性制造单元采用成组工艺、柔性制造系统或柔性自动线用计算机控制的自动化制造系统、车间或无人工厂，实现自适应控制1.1 机械加工工艺过程的基本概念 1.1.3 生产类型及其对工艺过程的影响1.2工艺规程的概念、作用、类型及格式

9、第1章 机械加工工艺规程制定1.2.1 工艺规程的含义1工艺规程的概念 规定产品或零部件制造工艺过程和操作方法等的工艺文件称为工艺规程。其中，规定零件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件称为机械加工工艺规程。它是在具体的生产条件下，最合理或较合理的工艺过程和操作方法，并按规定的形式书写成工艺文件，经审批后用来指导生产的。 第1章 机械加工工艺规程制定2工艺规程的作用 工艺规程是指导工人操作和用于生产、工艺管理工作的主要技术文件，又是新产品投产前进行生产准备和技术准备的依据和新建、扩建车间或工厂的原始资料。此外，先进的工艺规程还起着交流和推广先进经验的作用。典型和标准的工艺规程能缩短工厂的生产

10、准备时间。1.2工艺规程的概念、作用、类型及格式1.2.1 工艺规程的含义第1章 机械加工工艺规程制定3工艺规程的类型和格式1.2工艺规程的概念、作用、类型及格式1.2.1 工艺规程的含义专用工艺规程 工艺规程的类型通用工艺规程 标准工艺规程 第1章 机械加工工艺规程制定3工艺规程的类型和格式 机械电子工业部还制订了指导性技术文件JB/Z187.31988工艺规程格式，要求各机械制造厂按统一规定的格式填写。1.2.1 工艺规程的含义工艺规程的格式1.2工艺规程的概念、作用、类型及格式第1章 机械加工工艺规程制定1.2.2 制订工艺规程的基本要求、 主要依据和制订步骤1制订工艺规程的基本要求质

11、量生产率经济性1.2工艺规程的概念、作用、类型及格式第1章 机械加工工艺规程制定1.2.2 制订工艺规程的基本要求、 主要依据和制订步骤2制订工艺规程的主要依据产品的装配图样和零件图样 产品的生产纲领 现有生产条件和资料 国内、外同类产品的有关工艺资料等 1.2工艺规程的概念、作用、类型及格式第1章 机械加工工艺规程制定1.2.2 制订工艺规程的基本要求、 主要依据和制订步骤3制订工艺规程的步骤(1) 确定零件生产纲领和生产类型，进行零件结构工艺性分析。 (2) 确定毛坯，包括选择毛坯类型及其制造方法。 (3) 拟定工艺路线。这是制订工艺规程的关键一步。 (4) 确定各工序的加工余量，计算工序

12、尺寸及其公差。 1.2工艺规程的概念、作用、类型及格式第1章 机械加工工艺规程制定1.2.2 制订工艺规程的基本要求、 主要依据和制订步骤3制订工艺规程的步骤(5) 确定各主要工序技术要求及检验方法。(6) 确定各工序切削用量和时间定额。(7) 进行技术经济分析，选择最佳方案。(8) 填写工艺文件。1.2工艺规程的概念、作用、类型及格式第1章 机械加工工艺规程制定1.3 工艺分析及毛坯选择 1.3.1 工艺分析工艺分析时一般应考虑的问题：审查零件的材料及热处理是否恰当结构工艺性分析分析产品图纸第1章 机械加工工艺规程制定1.3 工艺分析及毛坯选择 1.3.2 毛坯选择1毛坯种类铸 件型 材 冷

13、冲压件 锻 件焊接件第1章 机械加工工艺规程制定1.3 工艺分析及毛坯选择 2选择毛坯时应考虑的因素1.3.2 毛坯选择生产类型零件的结构形状和外形尺寸 零件的材料及其力学性能充分考虑采用新工艺、新技术和新材料的可能性1.4 基准及其选择第1章 机械加工工艺规程制定1.4.1 基准的概念 基准就是“根据”的意思，也就是在零件上用来确定其他点、线、面的位置的那些点、线、面。如果要计算和度量某些点、线、面的位置尺寸，基准就是计算和度量的起点和依据。 基准1.4 基准及其选择第1章 机械加工工艺规程制定1.4.1 基准的概念基准分类1.4.2 设计基准1.4 基准及其选择第1章 机械加工工艺规程制定

14、 在零件图上用来确定其他点、线、面位置的基准，称为设计基准，即零件图纸上标注尺寸的起点。 设计基准1.4.3 工艺基准1.4 基准及其选择第1章 机械加工工艺规程制定 在机械加工和装配过程中采用的各种基准，总称为工艺基准。 按其用途的不同，又可分为原始基准、定位基准、度量基准及装配基准。设计基准1.4.4 基准的选择1.4 基准及其选择第1章 机械加工工艺规程制定1粗基准的选择(1)为保证加工面与非加工面之间的位置要求，应选非加工面为粗基准。 (2)分配余量原则。 (3)为了保证重要加工面的余量均匀，应选重要加工面为粗基准。(4) 粗基准应避免重复使用，在同一尺寸方向上(即同一自由度方向上)，

15、通常只允许用一次。1.4.4 基准的选择1.4 基准及其选择第1章 机械加工工艺规程制定2精基准的选择基准重合原则 自为基准原则 保证定位准确且夹紧可靠的原则 基准统一原则 互为基准原则 加工经济精度1.5 工艺路线的拟定第1章 机械加工工艺规程制定1.5.1 表面加工方法的选择1加工经济精度和经济表面粗糙度的概念 加工经济精度是指在正常加工条件下(采用符合质量标准的设备、工艺装备和标准技术等级的工人，不延长加工时间)所能保证的加工精度。1.5 工艺路线的拟定第1章 机械加工工艺规程制定1.5.1 表面加工方法的选择1加工经济精度和经济表面粗糙度的概念加工误差和成本的关系 2选择加工方法时考虑

16、的因素1.5 工艺路线的拟定第1章 机械加工工艺规程制定1.5.1 表面加工方法的选择4）具体生产条件3）考虑生产类型及生产率和经济性问题5）充分考虑利用新工艺、新技术的可能性，提高工艺水平1）工件材料的性质6）特殊要求2）工件的形状和尺寸1.5.2 加工阶段的划分1.5 工艺路线的拟定第1章 机械加工工艺规程制定粗加工半精加工精加工光整加工1.5 工艺路线的拟定第1章 机械加工工艺规程制定1.5.3 工序集中与分散1工序集中和工序分散的概念工序集中就是将工件的加工集中在少数几道工序内完成。工序分散就是将工件的加工分散在较多的工序内进行。1.5 工艺路线的拟定第1章 机械加工工艺规程制定2工序

17、集中和工序分散的特点1.5.3 工序集中与分散1) 工序集中的特点 (2)工件装夹次数减少，易于保证表面间位置精度，还能减少工序间运输量，缩短生产周期 。 (3)工序数目少，可减少机床数量、操作工人数和生产面积，还可简化生产计划和生产组织工作(本特点也适用于组织集中)。(4)因采用结构复杂的专用设备及工艺装备，使投资量大，调整和维修复杂，生产准备工作量大，转换新产品比较费时。(1)采用高效专用设备及工艺装备，生产率高 。1.5 工艺路线的拟定第1章 机械加工工艺规程制定2工序集中和工序分散的特点1.5.3 工序集中与分散2) 工序分散的特点(1)设备及工艺装备比较简单，调整和维修方便，工人容易

18、掌握，生产准备工作量少，又易于平衡工序时间，易适应产品更换。 (2)可采用最合理的切削用量，减少基本时间。 (3)设备数量多，操作工人多，占用生产面积也大。 3工序集中与工序分散的确定1.5 工艺路线的拟定第1章 机械加工工艺规程制定1.5.3 工序集中与分散生产类型现有生产条件工件结构特点技术要求根 据3工序集中与工序分散的确定第1章 机械加工工艺规程制定对于重型零件，为了减少工件装卸和运输的劳动量，工序应适当集中 。 对于刚性差且精度高的精密工件，则工序应适当分散。举 例1.5 工艺路线的拟定1.5.3 工序集中与分散1.5.4 加工顺序的安排1.5 工艺路线的拟定第1章 机械加工工艺规程

19、制定1机械加工工序的安排原则先基面后其他原则先粗后精原则 先面后孔原则 先主后次原则 1.5.4 加工顺序的安排1.5 工艺路线的拟定第1章 机械加工工艺规程制定2热处理工序的安排安排在机械加工之前，以改善切削性能，消除毛坯制造时的内应力为主要目的。 安排在半精加工以后和磨削加工之前(但氮化处理应安排在精磨之后)。 最好安排在粗加工之后、精加工之前。如人工时效、退火。 预备热处理最终热处理去除内应力热处理1.5.4 加工顺序的安排1.5 工艺路线的拟定第1章 机械加工工艺规程制定3辅助工序的安排检验去毛刺清洗倒棱去磁除锈平衡1.5 工艺路线的拟定第1章 机械加工工艺规程制定1.5.5 设备与工

20、艺装备的选择1设备的选择首先考虑工序集中或工序分散 机床精度与工件加工精度相适应 机床规格与工件的外部形状、尺寸相适应采用数控机床加工的可能性 机床的选择应与现有生产条件相适应 1.5 工艺路线的拟定第1章 机械加工工艺规程制定1.5.5 设备与工艺装备的选择2工艺装备的选择 应根据生产类型、具体加工条件、工件结构特点和技术要求等选择工艺装备。1.5 工艺路线的拟定第1章 机械加工工艺规程制定1.5.5 设备与工艺装备的选择2工艺装备的选择 夹具的选择 单件小批生产首先采用各种通用夹具和机床附件，如卡盘、机床用平口虎钳、分度头等。有组合夹具站的，可采用组合夹具。对于中、大批和大量生产，为提高劳

21、动生产率而采用专用高效夹具。中、小批生产应用成组技术时，可采用可调夹具和成组夹具。 1.5 工艺路线的拟定第1章 机械加工工艺规程制定1.5.5 设备与工艺装备的选择2工艺装备的选择 刀具的选择 合理地选用刀具，是保证产品质量和提高切削效率的重要条件。在选择刀具形式和结构时，应考虑以下主要因素。(1) 生产类型和生产率(2) 工艺方案和机床类型 (3) 工件的材料、形状、尺寸和加工要求 1.5 工艺路线的拟定第1章 机械加工工艺规程制定1.5.5 设备与工艺装备的选择2工艺装备的选择 量具的选择 选择量具时应使量具的精度与工件加工精度相适应，量具的量程与工件的被测尺寸大小相适应，量具的类型与被

22、测要素的性质(孔或外圆的尺寸值还是形状位置误差值)和生产类型相适应。1.6.1 加工余量的确定第1章 机械加工工艺规程制定1加工余量的概念加工余量 加工余量是指在加工过程中，从被加工表面上切除的金属层厚度。 1.6 确定加工余量、工序尺寸及其公差1.6.1 加工余量的确定第1章 机械加工工艺规程制定1加工余量的概念工序余量 加工总余量 加工余量分类 1.6 确定加工余量、工序尺寸及其公差1.6 确定加工余量、工序尺寸及其公差1.6.1 加工余量的确定第1章 机械加工工艺规程制定2工序余量影响因素2）上工序的表面破坏层(Da) 3) 上工序的尺寸公差(Ta)4) 上工序的形状和位置误差(a) 1

23、)上工序的表面粗糙度(Rya)5) 本工序的安装误差( )1.6 确定加工余量、工序尺寸及其公差1.6.1 加工余量的确定第1章 机械加工工艺规程制定3余量计算公式的应用工序最小余量的计算式 对于平面加工，单边最小余量为： Zbmin=(Rya+Da)+(a+b) (1-3) 对于外圆和内孔加工，双边最小余量为： (1-4) 1.6 确定加工余量、工序尺寸及其公差1.6.1 加工余量的确定第1章 机械加工工艺规程制定3余量计算公式的应用工序最小余量的计算式 当具体应用这种计算式时，还应考虑该工序的具体情况。如车削安装在两顶尖上的工件外圆时，其装夹误差可取为零，此时直径上的双边最小余量为：Zbm

24、in=2(Rya+Da)+a (1-5) 1.6 确定加工余量、工序尺寸及其公差1.6.1 加工余量的确定第1章 机械加工工艺规程制定3余量计算公式的应用工序最小余量的计算式 对于浮动镗孔，由于加工中孔是本身导向的自为基准，不能纠正孔轴线的偏斜和弯曲，因此此时的直径双边最小余量为：Zbmin=2(Rya+Da) (1-6) 1.6 确定加工余量、工序尺寸及其公差1.6.1 加工余量的确定第1章 机械加工工艺规程制定3余量计算公式的应用工序最小余量的计算式 对于研磨、珩磨、超精磨和抛光等光整加工工序，此时的加工要求主要是进一步减小上工序留下的表面粗糙度，因此其直径双边最小余量(仅减小表面粗糙度)

25、为： Zbmin=2Rya (1-7) 1.6 确定加工余量、工序尺寸及其公差1.6.1 加工余量的确定第1章 机械加工工艺规程制定4确定加工余量的方法查表法 估计法 计算法 1.6 确定加工余量、工序尺寸及其公差第1章 机械加工工艺规程制定1.6.2 切削用量的确定基本原则 首先选取尽可能大的背吃刀量。 然后根据机床动力和刚度条件(粗加工)或对加工表面粗糙度的要求(精加工)选取尽可能大的进给量。 最后在刀具耐用度和机床功率允许的条件下选择合理的切削速度。工艺尺寸 1.6.3 工序尺寸及其公差的确定1.6 确定加工余量、工序尺寸及其公差第1章 机械加工工艺规程制定 由于加工的需要，在工序图以及

26、工艺卡上要标注一些专供加工用的尺寸，这类尺寸就称为工艺尺寸。工艺尺寸往往不是直接采用零件图上的尺寸，而需要另行计算。1.7 确定时间定额第1章 机械加工工艺规程制定1.7.1 时间定额的含义时间定额 时间定额是在一定生产条件下制订出完成某一工作(如某一零件、某一工序等)所需要的时间，是生产计划和经济核算的主要依据之一。1.7 确定时间定额第1章 机械加工工艺规程制定1基本时间T基1.7.1 时间定额的含义 基本时间是直接改变工件的尺寸、形状和表面质量所需要的时间。 1.7 确定时间定额第1章 机械加工工艺规程制定1.7.1 时间定额的含义 辅助时间是指每个工序中为保证完成基本工艺工作需要的辅助

27、动作所耗费的时间。 2辅助时间T辅1.7 确定时间定额第1章 机械加工工艺规程制定1.7.1 时间定额的含义 工作地点服务时间是指在工作班内照管工作地点及保持工作正常状态所耗费的时间。 3工作地点服务时间T服1.7 确定时间定额第1章 机械加工工艺规程制定1.7.1 时间定额的含义 休息与生理需要休息时间是指用于生理需要和自然需要的休息时间。一般按工序作业时间的2%计算。 4休息与生理需要休息时间T休1.7 确定时间定额第1章 机械加工工艺规程制定1.7.1 时间定额的含义 工人为了生产一批产品或零、部件，在开始加工时，需要熟悉工艺文件，领取毛坯和工艺装备，安装刀具与夹具，调整机床和刀具等；加

28、工完一批工件后，需拆下和归还工艺装备，归还图样工艺文件，送交成品等。为了生产一批产品或零、部件，进行准备和结束工作所消耗的时间称为准备与终结时间。5准备终结时间T准结1.7.2 时间定额的制定方法 (1) 由工时定额员、工艺人员和工人相结合，在总结过去经验的基础上查表后估算确定。1.7 确定时间定额第1章 机械加工工艺规程制定(3) 通过对实际操作时间的测定和分析确定。 (2) 以同类产品的时间定额为依据，进行对比分析后推算确定。第1章 机械加工工艺规程制定1.8 工艺过程的技术经济性分析工艺过程的技术经济性分析有两种方法：一是对不同的工艺过程进行工艺成本的分析和评比。二是按相对技术经济指标进

29、行宏观比较。第1章 机械加工工艺规程制定1.8 工艺过程的技术经济性分析工艺成本 时制造一个零件或一台产品所必需的一切费用的总和，就是零件成产品的生产成本。这种制造费用实际上可分为与工艺过程有关的费用和与工艺过程无关的费用两类。其中，与工艺过程有关的费用约占70%75%。因此，对不同的工艺方案进行经济分析和评比时，就只需分析、评比它们与工艺过程直接有关的生产费用，即所谓工艺成本。第1章 机械加工工艺规程制定1.8 工艺过程的技术经济性分析1可变费用V 它是与年产量直接有关，即随年产量的增减而成比例变动的费用。它包括材料或毛坯费、操作工人的工资、机床电费、通用机床的折旧费和维修费以及通用工装(夹

30、具、刀具和辅具等)的折旧费和维修费等。可变费用的单位是元/件。 第1章 机械加工工艺规程制定1.8 工艺过程的技术经济性分析2不变费用C 它是与年产量无直接关系，不随年产量的增减而变化的费用。它包括调整工人的工资、专用机床的折旧费和维修费以及专用工装的折旧费和维修费等。不变费用的单位是元/年。 第1章 机械加工工艺规程制定1.8 工艺过程的技术经济性分析一种零件(或一道工序)的全年工艺成本S (1-12) 式中 V每个零件的可变费用，元/件； N零件的生产纲领，件； C全年的不变费用，元/年。第1章 机械加工工艺规程制定1.8 工艺过程的技术经济性分析单件工艺(或工序)成本Si就是： (1-1

31、3) 式中 V每个零件的可变费用，元/件； N零件的生产纲领，件； C全年的不变费用，元/年。第1章 机械加工工艺规程制定1.8 工艺过程的技术经济性分析全年工艺成本S与零件生产纲领N成线性正比关系 图1.37 全年工艺成本与零件年产纲领的关系 第1章 机械加工工艺规程制定1.8 工艺过程的技术经济性分析单件工艺成本Si则与N成双曲线关系 图1.38 单件工艺成本与零件年产纲领的关系 第1章 机械加工工艺规程制定1.8 工艺过程的技术经济性分析当年生产纲领变化时的临界产量 (1-14) 第1章 机械加工工艺规程制定1.8 工艺过程的技术经济性分析图1.39 两种工艺方案单件工艺成本的比较 第1

32、章 机械加工工艺规程制定1.8 工艺过程的技术经济性分析图1.40 两种工艺方案全年工艺成本的比较 第1章 机械加工工艺规程制定1.8 工艺过程的技术经济性分析 行技术经济分析时，必须注意：要在确保零件制造质量的前提下，全面考虑提高劳动生产率，改善劳动条件和促进生产技术的发展等问题。通常对生产纲领较大的主要零件的工艺方案，应通过对工艺成本的估算和对比评价其经济性来确定；而对于一般零件，则可利用各种技术经济指标，结合生产经验，对不同方案进行经济论证，选取在该生产条件下最经济合理的方案。第2章 机械加工精度机械制造工艺学第2章 机械加工精度2.4 工艺系统的受力变形对加工精度的 影响及其控制2.3

33、 工艺系统的几何误差对加工精度的 影响及其控制2.2 原理误差2.1 概述2.5 工艺系统受热变形对加工精度的 影响及其控制2.6 加工误差的统计分析 2.7 保证和提高加工精度的主要途径 第2章 机械加工精度 机械加工精度是指零件加工后的实际几何参数(尺寸、形状和表面间的相互位置)与理想几何参数的符合程度。符合程度越高，加工精度越高。 零件的加工精度包括：尺寸精度、形状精度和位置精度。 2.1.1 机械加工精度 2.1 概述1机械加工精度的概念第2章 机械加工精度试切法调整法定尺寸刀具法自动控制法2.1.1 机械加工精度 2.1 概述2获得加工精度的方法获得尺寸精度的方法第2章 机械加工精度

34、成形运动法非成形运动法2.1.1 机械加工精度 2.1 概述2获得加工精度的方法获得形状精度的方法第2章 机械加工精度一次装夹获得法多次装夹获得法2.1.1 机械加工精度 2.1 概述2获得加工精度的方法获得位置精度的方法第2章 机械加工精度 机械加工误差是指零件加工后的实际几何参数(尺寸、形状和表面间的相互位置)与理想几何参数偏离程度。 2.1.2 机械加工误差 2.1 概述1机械加工误差的概念原始误差工艺系统的各种误差是引起零件加工误差的根源。因此，把工艺系统的误差称作原始误差。 2.1.2 机械加工误差 2.1 概述第2章 机械加工精度2.1 概述2机械加工误差的来源第2章 机械加工精度

35、2.1 概述图2.1 活塞销孔精镗工序示意1定位止口 2对刀尺寸 3设计基准 4设计尺寸5定位用菱形销 6定位基准 7夹具2.1 概述第2章 机械加工精度2.1 概述第2章 机械加工精度在相同的工艺条件下，加工一批零件时产生的大小和方向不变或按加工顺序作规律性变化的误差，称作系统误差。前者称为常值系统误差，后者称为变值系统误差。 2.1.2 机械加工误差 2.1 概述3机械加工误差的性质系统误差第2章 机械加工精度在相同的工艺条件下，加工一批零件时产生的大小和方向不同且无变化规律的加工误差，称作随机误差。 2.1.2 机械加工误差 2.1 概述3机械加工误差的性质随机误差第2章 机械加工精度工

36、艺系统中存在多种原始误差，通常，各种原始误差的大小和方向是各不相同的。不同的原始误差对加工精度有着不同的影响。当原始误差的方向与工序尺寸方向一致时，其对加工精度的影响就最大。2.1.2 机械加工误差 2.1 概述4误差的敏感方向第2章 机械加工精度2.1.2 机械加工误差 2.1 概述4误差的敏感方向第2章 机械加工精度研究加工精度的目的，就是要弄清各种原始误差的物理、力学本质以及它们对加工精度影响的规律，掌握控制加工误差的方法，以期获得预期的加工精度，需要时能找出进一步提高加工精度的途径。 2.1.3 研究加工精度的目的与方法 2.1 概述1研究加工精度的目的第2章 机械加工精度单因素分析法

37、统计分析法 2.1.3 研究加工精度的目的与方法 2.1 概述2研究加工精度的方法第2章 机械加工精度采用理论上完全正确的加工原理有时会使机床或夹具的结构极为复杂，使制造困难，或由于环节过多，增加了机构运动中的误差，反而得不到高的加工精度。在实践中，常采用近似的成形运动或者近似的切削刃轮廓。把由于采用了近似的成形运动或者近似的切削刃轮廓进行加工而产生的误差称为加工原理误差，简称原理误差。 2.2 原理误差原理误差第2章 机械加工精度2.2 原理误差图2.4 空间复杂曲面的数控加工第2章 机械加工精度2.2 原理误差图2.5 曲面数控加工的实质 图2.6 用圆弧齿廓铣刀加工齿轮的原理误差 第2章

38、 机械加工精度2.2 原理误差第2章 机械加工精度所谓主轴回转误差，是指主轴实际回转轴线对其理想回转轴线的漂移。 2.3.1 机床误差 2.3 工艺系统的几何误差对加工精度的影响及其控制 1机床主轴的回转误差主轴回转误差第2章 机械加工精度2.3.1 机床误差 2.3 工艺系统的几何误差对加工精度的影响及其控制 1机床主轴的回转误差(a) 径向圆跳动 (b) 轴线圆跳动 (c) 倾角摆动 图2.7 主轴回转误差的基本形式主轴回转轴线 主轴平均回转轴线第2章 机械加工精度径向圆跳动轴向圆跳动(3) 倾角摆动2.3.1 机床误差 2.3 工艺系统的几何误差对加工精度的影响及其控制 1机床主轴的回转

39、误差主轴回转误差对加工精度的影响第2章 机械加工精度轴承的误差、轴承间隙、与轴承配合零件的误差及主轴系统的径向不等刚度和变形，主轴转速对主轴回转误差也有影响。 2.3.1 机床误差 2.3 工艺系统的几何误差对加工精度的影响及其控制 1机床主轴的回转误差影响主轴回转精度的主要因素 第2章 机械加工精度2.3.1 机床误差 2.3 工艺系统的几何误差对加工精度的影响及其控制 1机床主轴的回转误差轴承误差的影响 主轴采用滑动轴承时，轴承误差主要是指主轴颈和轴承内孔的圆度误差和波度。主轴采用滚动轴承时，由于滚动轴承是由内圈、外圈和滚动体等组成，影响的因素更多。 第2章 机械加工精度2.3 工艺系统的

40、几何误差对加工精度的影响及其控制 图2.8 采用滑动轴承时主轴的径向跳动 第2章 机械加工精度2.3.1 机床误差 2.3 工艺系统的几何误差对加工精度的影响及其控制 1机床主轴的回转误差轴承间隙的影响 主轴轴承间隙对回转精度也有影响，如轴承间隙过大，会使主轴工作时油膜厚度增大，油膜承载能力降低，当工作条件(载荷、转速等)变化时，油楔厚度变化较大，主轴轴线漂移量增大。 第2章 机械加工精度2.3.1 机床误差 2.3 工艺系统的几何误差对加工精度的影响及其控制 1机床主轴的回转误差与轴承配合的零件误差的影响 提高与轴承相配合零件的制造精度和装配质量，对提高主轴回转精度有很密切的关系。 第2章

41、机械加工精度2.3.1 机床误差 2.3 工艺系统的几何误差对加工精度的影响及其控制 1机床主轴的回转误差主轴转速的影响 由于主轴部件质量不平衡，机床各种随机振动以及回转轴线的不稳定随主轴转速增加而增加，使主轴在某个转速范围内的回转精度较高，超过这个范围时，误差就较大。 第2章 机械加工精度2.3.1 机床误差 2.3 工艺系统的几何误差对加工精度的影响及其控制 1机床主轴的回转误差主轴系统的径向刚度不等和热变形主轴系统的刚度，在不同方向上往往不等，当主轴上所受外力方向随主轴回转而变化时，就会因变形不一致而使主轴轴线漂移。 第2章 机械加工精度2.3.1 机床误差 2.3 工艺系统的几何误差对

42、加工精度的影响及其控制 1机床主轴的回转误差提高主轴回转精度的措施提高主轴部件的制造精度对滚动轴承进行预紧使主轴的回转误差不反映到工件上第2章 机械加工精度2.3 工艺系统的几何误差对加工精度的影响及其控制 图2.9 用固定顶尖支承磨外圆第2章 机械加工精度2.3 工艺系统的几何误差对加工精度的影响及其控制 图2.10 用镗模镗孔第2章 机械加工精度2.3.1 机床误差 2.3 工艺系统的几何误差对加工精度的影响及其控制 2机床传动链的传动误差传动误差的来源指内联系传动链中首末两端传动元件之间相对运动的误差。一般用传动链末端元件的转角误差来衡量。其产生的原因是传动链中各传动元件的制造误差、装配

43、误差及磨损等。第2章 机械加工精度2.3 工艺系统的几何误差对加工精度的影响及其控制 图2.11 滚齿机展成链第2章 机械加工精度2.3.1 机床误差 2.3 工艺系统的几何误差对加工精度的影响及其控制 2机床传动链的传动误差减少传动链传动误差的措施(1) 缩短传动链。(2) 尽量采用降速传动。(3) 合理地分配各传动副的传动比。(4) 提高传动元件精度，特别是末端元件的制造和装配精度。(5) 合理选择传动机件。(6) 采用校正装置。第2章 机械加工精度2.3.1 机床误差 2.3 工艺系统的几何误差对加工精度的影响及其控制 3机床导轨导向误差 导向精度与导向误差导轨导向精度是指机床导轨副的运

44、动件实际运动方向与理想运动方向的符合程度，两者之间的偏差值称为导向误差。第2章 机械加工精度2.3 工艺系统的几何误差对加工精度的影响及其控制 图2.12 导轨的直线度第2章 机械加工精度2.3 工艺系统的几何误差对加工精度的影响及其控制 图2.13 导向误差对车削圆柱面精度的影响第2章 机械加工精度2.3 工艺系统的几何误差对加工精度的影响及其控制 图2.14 导轨扭曲引起的加工误差第2章 机械加工精度2.3 工艺系统的几何误差对加工精度的影响及其控制 图2.15 刨床导轨在垂直面内的直线度误差引起的加工误差 第2章 机械加工精度2.3 工艺系统的几何误差对加工精度的影响及其控制 图2.16

45、 镗床镗出椭圆孔第2章 机械加工精度2.3.2 夹具的制造误差与磨损 2.3 工艺系统的几何误差对加工精度的影响及其控制 (1) 定位元件、刀具导向元件、分度机构、夹具体等的制造误差。(2) 夹具装配后，以上各种元件工作面间的相对尺寸误差。(3) 夹具在使用过程中工作表面的磨损。夹具误差将直接影响工件加工表面的位置精度或尺寸精度。 第2章 机械加工精度2.3 工艺系统的几何误差对加工精度的影响及其控制 图2.17 钻孔夹具第2章 机械加工精度2.3.3 刀具的制造误差与磨损 2.3 工艺系统的几何误差对加工精度的影响及其控制 (1) 采用定尺寸刀具加工时，刀具的尺寸精度直接影响工件的尺寸精度。

46、(2) 采用成形刀具加工时，刀具的形状精度将直接影响工件的形状精度。(3) 展成刀具的切削刃形状误差会影响加工表面的形状精度。(4) 一般刀具的制造精度对加工精度无直接影响，但这类刀具的寿命较低，刀具容易磨损。图2.18 刀具的尺寸磨损 第2章 机械加工精度2.3 工艺系统的几何误差对加工精度的影响及其控制 第2章 机械加工精度2.3 工艺系统的几何误差对加工精度的影响及其控制 图2.19 刀具尺寸磨损的过程 第2章 机械加工精度2.3.4 调整误差 2.3 工艺系统的几何误差对加工精度的影响及其控制 1试切法调整测量误差 指量具本身的精度、测量方法或使用条件下的误差(如温度影响、操作者的细心

47、程度)等，它们都影响调整精度，因而产生加工误差。第2章 机械加工精度2.3.4 调整误差 2.3 工艺系统的几何误差对加工精度的影响及其控制 1试切法调整机床进给机构的位移误差 当试切最后一刀时，往往要按刻度盘的显示值来微调刀架的进给量，这时常会出现进给机构的“爬行”现象，结果使刀具的实际位移与刻度盘显示值不一致，造成加工误差。第2章 机械加工精度2.3.4 调整误差 2.3 工艺系统的几何误差对加工精度的影响及其控制 1试切法调整试切与正式时切削厚度不同的影响 引起工件的尺寸误差。 第2章 机械加工精度2.3.4 调整误差 2.3 工艺系统的几何误差对加工精度的影响及其控制 2调整法1) 定

48、程机构误差2) 样件或样板误差3) 测量有限试件造成的误差第2章 机械加工精度2.3 工艺系统的几何误差对加工精度的影响及其控制 图2.20 两次调整的分布曲线 第2章 机械加工精度2.4 工艺系统的受力变形对加工精度的影响及其控制 图2.21 工艺系统受力变形引起的加工误差第2章 机械加工精度2.4.1 工艺系统刚度的概念 2.4 工艺系统的受力变形对加工精度的影响及其控制 所谓工艺系统刚度，是指工件加工表面在切削力法向方向的分力F与刀具相对工件在该方向上位移y的比值： 第2章 机械加工精度2.4.2 工艺系统刚度的计算 2.4 工艺系统的受力变形对加工精度的影响及其控制 第2章 机械加工精

49、度2.4.3 工艺系统刚度对加工精度的影响 2.4 工艺系统的受力变形对加工精度的影响及其控制 1切削力作用点位置变化引起的工件形状误差 机床的变形工件的变形工艺系统的总变形 第2章 机械加工精度2.4 工艺系统的受力变形对加工精度的影响及其控制 图2.22 工艺系统变形随切削力位置变化而变化第2章 机械加工精度2.4.3 工艺系统刚度对加工精度的影响 2.4 工艺系统的受力变形对加工精度的影响及其控制 2切削力大小变化引起的加工误差 总变形在车床上加工短轴，工艺系统的刚度变化不大，可近似地看作常量。如果毛坯形状误差较大或材料硬度很不均匀，工件加工时切削力的大小就会有较大变化，工艺系统的变形也

50、就会随切削力大小变化而变化，因而引起工件加工误差。 第2章 机械加工精度2.4 工艺系统的受力变形对加工精度的影响及其控制 图2.23 工件在顶尖上车削后的形状1机床不变形的理想状态 2考虑主轴箱、尾座变形的情况 3包括考虑刀架变形在内的情况图2.24 车削时的误差复映1毛坯外形 2工件外形第2章 机械加工精度2.4 工艺系统的受力变形对加工精度的影响及其控制 第2章 机械加工精度2.4.3 工艺系统刚度对加工精度的影响 2.4 工艺系统的受力变形对加工精度的影响及其控制 3夹紧力和重力引起的加工误差 工件在装夹时，由于工件刚度较低或夹紧力着力点不当，会使工件产生相应的变形，造成加工误差。 第

51、2章 机械加工精度2.4 工艺系统的受力变形对加工精度的影响及其控制 (a) 夹紧后 (b) 镗孔后 (c) 松开后 (d) 加过渡环后 (e) 用专用卡爪图2.25 三爪卡盘薄壁套筒夹紧变形误差第2章 机械加工精度2.4 工艺系统的受力变形对加工精度的影响及其控制 图2.26 薄皮工件的磨削第2章 机械加工精度2.4 工艺系统的受力变形对加工精度的影响及其控制 图2.27 着力点不当引起的加工误差第2章 机械加工精度2.4 工艺系统的受力变形对加工精度的影响及其控制 图2.28 机床部件自重所引起的误差第2章 机械加工精度2.4 工艺系统的受力变形对加工精度的影响及其控制 图2.29 工件自

52、重所造成的误差第2章 机械加工精度2.4.3 工艺系统刚度对加工精度的影响 2.4 工艺系统的受力变形对加工精度的影响及其控制 4传动力和惯性力对加工精度的影响传动力的影响惯性力的影响第2章 机械加工精度2.4 工艺系统的受力变形对加工精度的影响及其控制 图2.30 单爪拨盘传动下工件的受力与变形第2章 机械加工精度2.4.4 机床部件刚度 2.4 工艺系统的受力变形对加工精度的影响及其控制 1机床部件刚度的测定静载荷测定法2) 工作状态测定法第2章 机械加工精度2.4 工艺系统的受力变形对加工精度的影响及其控制 图2.31 车床刚度单向静载荷测定法1心轴 2、3、6千分表 4测力环 5螺旋加

53、力器第2章 机械加工精度2.4 工艺系统的受力变形对加工精度的影响及其控制 图2.32 车床刀的架静刚度特性曲线一次加载 二次加载 三次加载第2章 机械加工精度2.4 工艺系统的受力变形对加工精度的影响及其控制 图2.33 三向静载荷测定装置1半圆弓形体 2加力螺杆 3测力环 4百分表座 5水平对刀块 6高度对刀块7固定销 8活动销 9固定套 10固定螺钉 11尾座套筒12后顶尖 13夹紧螺钉 14可转刀头 15刀杆第2章 机械加工精度2.4 工艺系统的受力变形对加工精度的影响及其控制 图2.34 车床刚度的工作状态测定法第2章 机械加工精度2.4.4 机床部件刚度 2.4 工艺系统的受力变形

54、对加工精度的影响及其控制 2影响机床部件刚度的因素1) 连接表面间的接触变形2) 零件间摩擦力的影响3) 接合面的间隙4) 薄弱零件本身的变形第2章 机械加工精度2.4 工艺系统的受力变形对加工精度的影响及其控制 图2.35 两零件接触面间的接触情况第2章 机械加工精度2.4 工艺系统的受力变形对加工精度的影响及其控制 图2.36 间隙对刚度曲线的影响第2章 机械加工精度2.4 工艺系统的受力变形对加工精度的影响及其控制 图2.37 部件中的薄弱环节第2章 机械加工精度2.4.5 减小工艺系统受力变形对加工精度影响的措施 2.4 工艺系统的受力变形对加工精度的影响及其控制 1提高工艺系统的刚度

55、1) 合理的结构设计2) 提高连接表面的接触刚度3) 采用合理的装夹和加工方式第2章 机械加工精度2.4 工艺系统的受力变形对加工精度的影响及其控制 (a) 刚度较低的装夹方式 (b) 刚度较高的装夹方式图2.38 铣角铁形零件的两种装夹方式第2章 机械加工精度2.4.5 减小工艺系统受力变形对加工精度影响的措施 2.4 工艺系统的受力变形对加工精度的影响及其控制 2减小载荷及其变化 采取适当的工艺措施如合理选择刀具几何参数以减少切削力，就可以减少受力变形。将毛坯分组，使一次调整中加工的毛坯余量比较均匀，就能减少切削力的变化，减少复映误差。第2章 机械加工精度2.4.6 工件残余应力引起的变形

56、 2.4 工艺系统的受力变形对加工精度的影响及其控制 残余应力也称内应力，是指在没有外力作用下或去除外力后工件内存留的应力。残余应力1毛坯制造和热处理过程中产生的残余应力第2章 机械加工精度2.4.6 工件残余应力引起的变形 2.4 工艺系统的受力变形对加工精度的影响及其控制 2冷校直带来的残余应力 3切削加工带来的残余应力第2章 机械加工精度2.4 工艺系统的受力变形对加工精度的影响及其控制 图2.39 铸件残余应力的形成及变形第2章 机械加工精度2.4 工艺系统的受力变形对加工精度的影响及其控制 图2.40 床身内应力引起的变形第2章 机械加工精度2.4 工艺系统的受力变形对加工精度的影响

57、及其控制 (a) 冷校直方法 (b) 加载时的应力分布 (c) 卸载后的残余应力分布图2.41 冷校直引起的残余应力第2章 机械加工精度2.5.1 概述 2.5 工艺系统的受热变形对加工精度的影响及其控制 在机械加工过程中，工艺系统在各种热源的影响下会产生很复杂的变形。把这种变形称为热变形。热变形将破坏刀具与工件的正确几何关系和运动关系，导致工件产生加工误差。 热变形第2章 机械加工精度2.5.1 概述 2.5 工艺系统的受热变形对加工精度的影响及其控制 1工艺系统的热源 内部热源包括切削热、摩擦热和派生热源，以切削热和摩擦热为主，它们产生于工艺系统内部，其热量主要是以热传导的形式传递的。 内

58、部热源第2章 机械加工精度2.5.1 概述 2.5 工艺系统的受热变形对加工精度的影响及其控制 1工艺系统的热源 外部热源主要是指工艺系统外部的，以对流传热为主要形式的环境温度和各种辐射热(包括由阳光、照明、暖气设备等发出的辐射热)。 外部热源第2章 机械加工精度2.5.1 概述 2.5 工艺系统的受热变形对加工精度的影响及其控制 2工艺系统的热平衡和温度场概念 当工件、刀具和机床的温度达到某一数值时，单位时间内散发出的热量与热源传入的热量趋于相等，这时工艺系统就达到了热平衡状态。 热平衡第2章 机械加工精度2.5.1 概述 2.5 工艺系统的受热变形对加工精度的影响及其控制 2工艺系统的热平

59、衡和温度场概念 物体中各点温度的分布称为温度场。 温度场第2章 机械加工精度2.5.2 工件热变形对加工精度的影响 2.5 工艺系统的受热变形对加工精度的影响及其控制 1工件比较均匀地受热 2工件不均匀地受热 第2章 机械加工精度2.5.3 刀具热变形对加工精度的影响 2.5 工艺系统的受热变形对加工精度的影响及其控制 图2.42 车刀热变形1连续切削 2间断切削 3冷却曲线Tg切削时间 Tj间断时间第2章 机械加工精度2.5.4 机床热变形对加工精度的影响 2.5 工艺系统的受热变形对加工精度的影响及其控制 (a) 热变形示意图 (b) 热变形曲线图2.43 车床的热变形第2章 机械加工精度

60、2.5.4 机床热变形对加工精度的影响 2.5 工艺系统的受热变形对加工精度的影响及其控制 1减少热源的发热和隔离热源 第2章 机械加工精度2均衡温度场3采用合理的机床部件结构及装配基准2.5.5 减少工艺系统热变形对加工精度影响的措施 2.5 工艺系统的受热变形对加工精度的影响及其控制 4加速达到热平衡状态5控制环境温度第2章 机械加工精度2.5.5 减少工艺系统热变形对加工精度影响的措施 2.5 工艺系统的受热变形对加工精度的影响及其控制 图2.45 M7150A型磨床的热补偿油沟A、B油泵 1油箱 2热补偿油沟第2章 机械加工精度2.5.5 减少工艺系统热变形对加工精度影响的措施 2.5