武汉理工 能动学院 动力机械制造与维修教案

《动力机械制造与维修》（教案1）能源与动力工程学院2006.01

第一篇

船机制造工艺学基础

MarineMechanicalManufacturingTechnologyHowtomanufacture?第一章生产过程基本概念

basicconceptionofproductioncourse

§1-1生产过程和生产系统1.生产过程1）定义:从原料或半成品转变成为成品的多种劳动过程。

包括范围

(1)生产技术准备过程(资料、设计、研究、工装设计等)；(2)毛坯制造过程。锻造、铸造、冲压或采用型材等；(forging,casting,punching)(3)加工过程。机加工、焊接、热处理；(processing,welding,heattreatment)(4)产品装配过程(fittingprocess)。组装、部装、总装、检验与试车(test)；(5)辅助劳动过程。工具供应、设备维修、包装、保管发送等。Engine,piston,crankshaftΔ现代很多企业采用专业化生产，可实现效率高、质量好、成本低、标准化、通用化、产品系列化(standardization,universalization,seriation)。2.生产系统(productionsystem)系统:任何事物都是由数个相互作用和相互依赖的部分组成，并具有特定功能的有机整体。1)生产系统从系统观点看，社会生产的基层单位—工厂根据市场，自身条件，制定自己的生产计划，进行产品设计、制造装配等，最后输出产品，所有这些生产活动的总和就是一个具有输入与输出的生产系统。生产系统具有3大部分:厂部决策、计划管理、生产技术（生产制造）。2）机械制造系统（mechanicalmanufacturingsystem）该系统是生产系统中的主要部分之一，一般由物质子系统、信息子系统与能量子系统等组成。物质子系统负责物料存储、运输、加工、检验的多元件的总称。毛坯、刀具、夹具、量具以及其它辅助原材料输入，经过存储、运输、加工等环节→成品。信息子系统进行信息存储处理和交换的有关软硬件资源，信息子系统包括加工任务、顺序、方法及物流要求确定的计划、调度、管理指令等属于信息范围，形成信息流。能量子系统进行能量传递、转换的有关元件为能量系统，如发电机、电机、电站锅炉等。§1-2加工工艺过程及其组成1.工艺过程(technologyprocess)1)定义:在生产过程中，按一定顺序逐步改变生产对象的形状(铸造、锻造等)、尺寸(机加工)、位置(装配)和性质(热处理及表面处理)，使其成为成品或半成品的这部分主要过程。2)工艺过程划分铸造、锻造、机械加工、热处理、装配等工艺过程。2)机械加工过程1)定义采用切削加工的方法，直接改变毛坯的形状、尺寸和表面质量，使之成为产品零件的过程。2)组成工序、工位、安装、工步、走刀等。（1）工序(workingprocedure)基本单元。指由一个(或一组)工人，在一台机床(或其它设备及工作地)上，对一个(或同时对几个)工件所连续完成的那部分过程。例:垫块上钻孔毛坯→铣(1)→钻孔(2);(1)(2)两道工序(2)安装与工位a:安装:指在同一工序中，工件在机床或夹具中经一次装夹后所完成的那部分加工过程。例:某光轴车两端面(两次装夹在同一工序中)车A面(1)→车B面(2)b:工位：加工中采用转位（或移位夹具）回转工作台或在多轴机床上加工时，工件在机床上一次装夹后，要经过若干个位置依次进行加工，工件在机床上所占据的每一个位置上相对刀具所完成的那部分加工过程。（3）工步：指在一道工序（一次安装或一个工位中），加工表面、加工刀具和切削用量不变条件下所连续完成的那一部分加工过程。（切削用量：切削速度、切削进给量及吃刀量）。几个加工表面完全相同，所用刀具与切削用量不变，工艺规程上也可看作一个“工步”复合工步:例:走刀:即工作行程，是指加工刀具，在加工表面上切削一次所完成的工步部分。例:加工一阶梯轴(单件小批量)，若轴的各处转度与粗糙度要求不同，其加工安排。①:车一端面，打中心孔(一次安装;2个工步)，调头车另一端,打中心孔(一次安装;2个工步)。②车大外圆及例角(一次安装;2个工步)，调头车小外圆及例角(一次安装;2个工步)。③铣链槽,去毛刺(一次安装;2个工步)§1-3生产纲领与生产类型1.生产纲领(productionprogramme)定义:年生产量。是指企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。某零件的每年生产纲领应包括备品和废品(spare,waster)在内的年生产量.N=Q∙n(1+α%)(1+ß%)α—备品；ß—废品。2.生产类型定义:是指企业生产专业化程度的分类,根据生产纲领和产品品种的多少,可分为单件生产﹑成批生产和大量生产.1）单件生产生产的品种繁多,每种产品仅制造一个或少数几个,且很少再重复生产.2）成批生产生产品种较多,每种产品均有一定数量,多种产品分期分批轮番进行生产(可分为小批﹑中批﹑大批).3）大量生产产品数量大,大多数工作地点经常重复地进行某一个零件的某一道工序的加工.生产零件划分轻﹑中﹑重型的依据为其重量.轻型≤100kg;中型>100～2000kg;大型>2000kg3.工艺特征(technologycharacteristic)生产类型不同，产品和零件的制造工艺，所用的设备、工艺装备和生产组织形式也不同。例:夹具、技术人员方面不同。§2-1加工精度的基本概念Basicconceptionofworkingaccuracy机械零件的加工质量指标有两大类:加工精度,加工表面质量.1.加工精度零件加工以后的几何参数(尺寸、形状和位置)与理想零件的几何参数相符和程度。例:IT6、IT7。理想零件(idealworkpiece):对表面形状而言，就是绝对正确的圆柱面、平面、锥面等；对于表面位置而言，就是绝对平行、垂直、同轴和一定角度。对尺寸而言，就是零件尺寸的公差带中心。2.加工误差零件加工后的几何参数与理想零件几何参数的偏差程度。Δ精度是一定尺寸、形状、位置的精确程度。Δ误差是对一定尺寸、形状、位置的相差程度。误差是精度的度量。加工精度高低是通过加工误差大小来反映。所谓保证加工精度，实际上就是限制与减少加工误差问题。§2-2影响加工精度的因素及其分析factorsofinfluencingprocessingprecessionandanalysis加工误差包括:原理误差、工艺系统静误差(机床、夹具、刀具)、工艺系统动误差(受力、高热、刀具磨损、内应力变形)、度量误差、调度误差、工件安装误差。1.加工原理误差（errorofprocessingprinciple）即加工方法误差，在加工中采用近似的刀刃形状或成型运动代替理论的刀刃形状或成型运动而产生的。例:模数铣刀铣齿mz=d；m相同，d不同，则齿型不同。每一种模数的齿轮设计一套模数铣刀，每把铣刀可加工某一点数范围的齿轮(8～26)。只要将加工误差控制在某一范围内，这种方法都可以认为是可行的。modulusofintwogeargroupssame，buttheirgearnumbersofnot例:活塞部椭圆弧加工采用偏心法2.机床的制造误差和磨损(wear)一定精度的机床只能加工出相应精度的工件.影响加工精度的机床误差主要有以下几个方面:机床主轴误差机床导轨的误差主轴轴线与导轨的平行度误差（parallelismerror）机床传动误差机床主轴是工件、刀具的位置基础和运动基准。主轴回转精度与受力、受热、制造精度有关.(1)主轴颈圆度误差;(2)轴颈同轴度误差(axiality);(3)轴承本身的多种误差;(4)轴承之间的同轴度误差;(5)主轴磨损;(6)支承端面对轴颈轴线的垂直度误差。FORCEDDEFORMATION纯径向跳动（radialrunout）Boring,workpiecenotmoves,toolturns车削时主轴径向跳动(circularrunout)

对工件圆度(rundness)影响很小轴向窜动对于孔与外圆无影响，对加工端面有影响。向前窜动，右旋面；向后窜动，左旋面。主轴部件制造误差对加工精度的影响.1)滑动轴承（slidingbearing）(1)车削车削时：Δ轴承孔误差对加工精度影响较小；Δ工作时误差敏感方向固定不变，主轴上的载荷大小与方向可看作不变，轴承上承载区位置也固定不变；Δ主轴颈误差对加工精度影响较大。Δ轴承孔形状对主轴回转精度仍有一定影响；镗孔时，切削力的方向是变化的，也就是说轴颈与滑动轴承的接触点A是变化的。

Δ轴承孔误差对加工精度影响较大；

Δ主轴颈误差对加工精度影响较小。2）滚动轴承（rollingbearing)内外环滚道圆度误差，内环的壁厚以及滚动体的尺寸误差和圆度误差。这些误差综合造成主轴线的跳动和漂移(excursion)，并传给工件，形成工件加工表面的圆度误差和波度。漂移(excursion):主轴每一转的跳动方位和跳动量都是变化的一种现象。滚锥、向心推力轴承的内外滚道的倾斜→窜动+径向窜动。推力轴承滚道端面跳动→轴向窜动。（1）水平内误差床身导轨水平面内弯曲，在纵向切削过程内，刀尖的运动轨迹相对于工件轴线之间就不能保持平行。2)垂直面误差导轨在垂直平面内的弯曲对加工精度的影响小。(R+δR)2=δz2+R2;R2+2RδR+δR2=δz2+R2∴δR=δz2/2R误差敏感方向是工件的法线(normal)方向,在切线(tangent)方向上产生的误差可以忽略。例:六角车床经常将刀具垂直安装，导轨水平面产生误差时，其误差发生在工件切线方向，可以略去。(3)前后导轨的平行误差(扭曲)导轨产生扭曲后，刀架和工件之间相对位置也就发生了变化。3)主轴轴线与床身导轨的平行度误差(parallelerror)(1)主轴回转轴线与导轨在水平面内不平行，圆柱工件加工成锥面。(2)垂直平面内不平行时，工件成曲面。AC为刀尖运动轨迹。设x=0;r0—半径；c’处半径为rx；tgα=bx/x,tgα=b/l,bx=xtgαrx2=bx2+r02rx2/r02-x2b2/(r02l2)=1(双曲线)4）传动链误差(errorofdrivingchain)机床传动链中多个传动元件(如齿轮、分度蜗轮副及螺杆螺母副等)的制造误差，装配误差以及使用中的磨损，对成形运动间速度关系有影响。各元件在传动中的位置不同，其影响程度也不同。

i1-2=z2/z1=ω1/ω2

齿轮1有传动误差I1-2=(ω1+∆ω1)/ω2=i1-2+∆i1-23.夹具的制造误差和磨损

processingerrorandwearofjigs由于定位元件、刀具导向装置、对刀装置，分度机构以及夹具体等零件制造误差。例:刀具导向间距误差(钻套)，钻2孔。S<L措施:①精加工时，尺寸精度规定为工件上相应尺寸公差的1/2～1/3;②粗加工时，则可取1/5～1/10。L=100.00～100.04→100.02±0.02S精=100.02±0.01S粗=100.02±0.0044.刀具的制造误差和磨损1）定尺寸刀具(dimensiontool)例:钻头、铰刀、板牙(screwdie)的制造精度;2）成形刀具(formingtool)例:成形车刀、成形铣刀、成形砂轮(刀具形状直接决定工件被加工表面的形状,刀具刃口及有关尺寸).3）创成刀具(creationtoolofvacuum)例:齿轮铣刀、插齿刀、花键铣刀。一般刀具,分普通车刀、镗刀、铣刀、砂轮等。刀具本身的制造误差对工件的加工精度没有直接影响,但刀具磨损对工件加工精度有影响。刀具开始磨损快,到正常磨损时，磨损量与切削路程成正比，最后再增加。砂轮磨损大，尤其在磨孔时，砂轮小，影响大，应修正；磨外圆，砂轮大，影响小。5.工件安装误差fittingerrorofworkpiece工件安装包括定位与夹紧整个过程(在夹具章详讲)。6.工艺系统受力变形所引起的误差theerrorresultedfromdeformationintechnologysystem工艺系统:由机床、夹具、工件(刀架)所组成的系统。它是一个弹性系统，变形由外力作用引起(切削刀、夹紧力、传动力、重力和惯性力)。1)工艺系统刚度概念工艺系静刚度：工艺系统在静载荷作用下，会产生静变形，静力与静力作用下产生变形的比值Jj=Fy/yj(N/mm)，Fy=N;yj=mm工艺系统刚度:工艺系统在切削力综合作用下，Y方向的切削分力Fy与Y方向的变形的比值。J=Fy/Yy值是Fx、Fy、Fz共同作用下，产生的变形。总变形有可能等于”0”或负值，所以刚度”无穷大”或”负刚度”。2)工艺系统的刚度及其对加工精度的影响(stiffness)（1）机床刚度对加工精度的影响(stiffnessofmachinetool)工艺系统刚度由多个环节(机床、刀具、工件)刚度计算求得。Staticstiffnesscalculation在任意点”C”Fy作用下，工件AB→A’B’处，刀尖由C移到C’。这时机床总位移量：y机=yx+y刀yx=y头+kk=(y头−y尾).x/L;y机=y刀+y头+(y头−y尾).x/L;F头=Fy(L−x)/L;F尾=Fy.x/L;y头=F头/j头=Fy(L-x)/j头.L;y尾=Fyx/(L.j尾);y刀=Fyx/(L.j刀);j机=Fy/y机=1/{(1/j刀+[(L-x)／L]2/j头+(x/L)2/j尾}

机床刚度随刀具所处位置不同而不同，它是Ｘ的函数。y=FL3/3EI;J杆=F/y=3EI/L3

L增大，J杆下降。减少悬伸长度(2)刀具刚度及其对加工精度的影响例:镗孔时镗杆变形.Workpiecenotmoves,boringrodmovesforward(3)工件刚度及其对加工精度的影响工件刚度计算例:在机床上车削一根Ø80mm，2000mm长轴，工件材料为45钢，бb=600～700Ｍpa。已知床头J头=50kN/mm，J尾=40kN/mm，J刀=30kN/mm，切削用量ap=1mm，f=0.25mm/round，v=120m/min，使用YT15硬质合金刀具，λ=0.5。求:车床和工件变形对工件轴向截面精度的影响。计算切削力:Fy=Cp∙ap∙f0.75=0.5×1910.1×0.250.75=337.6(N)

y机=Fy{(1/j刀+［(L-x)／L]2/j头+(x/.L)2/j尾.}

=337.6{1/30000+[(2000-x)/2000]2/50000+(x/20000)2/40000}（不考虑工件刚度）仅考虑工件刚度y工=[FyL3(x/L)2((L-x)/L)2]/(3EI)=337.6(20003/(2*1011))(106/(0.05*804)(x/2000)2[(2000-x)/2000]2=0.000002197(x/2000)2[(2000-x)/2000]2.106=20197(x/2000)2[(2000-x)/2000]2其中:E=2×1011(pa)=2×105(Mpa)=2×105(N/mm2)y系统＝y工+y机x025050075010001250150017502000y0.0180.04290.09280.13570.1520.13620.09360.04410.019(５)误差复映规律定义:加工后工件表面仍保留着与毛坯表面相类似的，但数值已大大缩小的尺寸或形状误差，这种现象称为”误差复映”。一次起到后的半径误差:Δ工=y1–y2=Fy1/jy-Fy2/jy=λ*CFZ*f0.75(ap1-ap2)/jy=Δ毛λ*CFZ*f0.75/jyΔ工/Δ毛=λ*CFZ*f0.75/jy=εε误差复映系数<1。Δ工=Δ毛.ε毛坯误差较大时,可采用多次走刀（cuttingfeed）。Δ工=ε1.ε２.ε３………εn..Δ毛=(CFZ/jy)n.Δ毛Π(fi)0.75λI例:车销一批轴件，材料为45钢，毛坯直径为50±3mm，用YT15车刀(r0=0°，xr=75°)一次车到工序尺寸，所用的进给量1mm/r,v(切削速度)1.66m/s，系统刚度为19600N/mm，求这批工件加工后的直径误差。解:Δ毛=3-(-3)=6(mm);CFZ=1872;λ=0.35

ε1=λ∙CFZ∙f0.75/jy=0.0334<1Δ工=ε∙Δ毛=0.2如果误差太大，可精车一次；f=0.25mm/r,λ2=0.5ε2=λ2∙CFZ∙f0.75/jy=0.0169Δ工2=0.2×0.0169=3.38(µm)=Δ工1×0.0169=3.38(µm)将误差复映概念推广到下列几点:每一件毛坯的形状误差，不论是圆度、圆柱度(cylindricity)、同轴度(axialty)、平直度误差等都以一定的复映系数复映成工件的加工误差(由于切削余量不均匀)。ε复映系数<1。工艺系统刚度高，ε减小快。在粗加工时用误差复映规律估算加工误差有实际意义。Δ大批量生产中，易造成“尺寸分散(dimensionscattering)”。Δ毛坯材料硬度不均匀（offsetting）使切削力发生变化，工艺系统也产生相应的变形，从而产生加工误差(例:铸造件)。Δ惯性力(internalforce)，在高速切削中，惯性力产生周期性变化。Δ工艺系统中其它作用力变化，例传动力K在拨盘每一转中，经常改变方向。Fy′=f▪cosθΔ夹紧力，例三爪卡盘(camringchuck)夹持薄壁套筒的镗孔。Δ机床部件和工件本身重量，以及它们仍在移动中位置的变化而引起的误差。例:大立车刀架下垂，影响工件平面度。3）机床变形原因和提高机床刚度措施

thecauseofdeformationofmachinetoolandmeasurementofraisingstiffnessofmachinetool变形原因与组成部件弹性变形、制造质量、装配质量有关；①接触刚度；②个别零件薄弱环节③结合件夹紧力④摩擦力⑤间隙例:接触刚度接触刚度=接触变形增量/名义压强的增量例:零件制造或装配质量太差出现薄弱环节，刀架与溜板中的楔铁，长而薄，受Fy后，易变形。间隙影响例:车削时,主轴与轴承间的间隙影响不大;镗削时，主轴与轴承间的间隙影响较大(原因是力的方向在变化)。结合件夹紧力例:两零件通过螺栓固定，其固定作用力为F，外力f>F时产生位移。（２）提高刚度措施（measurementofenhancingstiffness)质量(制造与装配质量)，例:轴承安装时，使用预紧力；减少配合面及其间隙；防止螺栓松动；改善机床结构。7.工艺系统热变形所引起的误差工艺系统在加工过程中的热源可分为两大类，即内部热源和外部热源。(Internalthermalsourceandoutsidethermalsource)内部热源(摩擦热、切削热)外部热源(环境温度、热辐射heatradiation)环境温度(气温、室温、热冷风、空气流动)热辐射(阳光、灯、人体)。３）机床热变形对加工精度的影响例:镗活塞销孔。精镗孔时，主轴箱由冷态升温到70℃措施（measure）(1)结构措施:①采用对称结构,例机床大件结构采用单立柱易产生扭曲变形;双立柱由于左右对称,仅产生垂直方向的平行.②设计上使关键件热变形在无害于加工精度方向上移动.③合理安排支承,使产生热位移的有效部分缩短.④均衡关键件的温升,防止弯曲,用热空气加热温升较低的立柱后壁,以均衡立柱前后的温升(热补偿法).⑤热隔离,将油箱等移到机床外面。(2)工艺措施①精加工前，机床空转，进行热平衡。②加工一批零件，中断时间内不停车或尽量减少停车时间。③严格控制切削用量，减少工件发热。例:坐标镗床:ap=0.5~1mm;mm/r=0.5~0.7。粗精分开，工件冷却后再精加工。④精密机床应安装于恒温室内，恒温精度(一般取±1℃，精度取±0.5℃⑤采用充分冷却。２）刀具热变形（thermaldeformationoftool)刀具温升一般能较快到达到热平衡。减少切削热和改善刀具散热条件两方面来采取措施。(1)改进刀具几何角度、切削用量、减少切削热.；(2)减少伸出长度；(3)充分冷却(冷却液)。３）工件热变形主要由切削热所引起。例：磨丝杆（screwrod），3m长，每磨一次温升3℃ΔL=αLΔt=3000＊12＊10-6＊3=0.1mmα=12＊10-6(1/℃)以下情况。工件热变形对加工精度影响较大：精磨外圆,工件热变形严重。(砂轮钝化,工件产生形状误差,同时工件发热,被顶尖顶弯);狭长工件翘曲,中部多切掉(因发热);钻孔后即扩、铰,精度受到影响.采取措施:①充分冷却；②提高切削速度或加快进给，减少热量传到工件上；③粗加工后,冷却后再进行精加工；④刀具或砂轮在过分磨钝前就进行刃磨(shapening)或修正(amendment)，以减少切削热和磨削热；⑤工件在夹紧状态下有伸缩自由(弹簧后顶针).8.工件内应力所引起的误差内应力(残余应力,residualstress):去掉外加载荷或外部因素作用后，工件内部存在的应力。内应力通常处于平衡状态→(破坏后)内应力重新分布→工件变形→新平衡。具有内应力零件处于一种不稳定状态。它内部的组织有强烈的倾向要恢复到一个稳定的、没有内应力的状态。即使在常温下零件也不断进行变化，直到内应力消失。

1)毛坯制造中产生的内应力

铸、锻、焊、热处理中，由于各部分冷热收缩不均匀以及金相组织转变引起的体积变化，使毛坯内部产生相当大的内应力。Machinetoollathebeddeformation例:机床床身，导轨表面冷却快，以提高耐磨性(硬度高)，内应力大。切除表面(导轨)后的机床床身变形。２）冷校直(coolalignment)冷轧、冷压→表面产生塑性变形。.例：轧制的棒料加工零件→丝杆，内应力会重新分布，产生弯曲。(1)加载荷(2)轴心线上产生压应力(-)，轴心线下产生拉应力(+)轴心线上下两虚线间为弹性变形区，虚线外为塑性区。冷校直后，工件虽然减少了弯曲，但仍处于不稳定状态，再加工一次仍会产生新的弯曲。克服方法：高温时效与低温时效来处理，一般丝杆不允许冷校直，而采用加粗棒料方法。3)切削加工带来的内应力

为筒状薄壁零件，粗精加工合在一起，就会产生变形内应力。9.度量误差和调整误差（measuringerrorandadjustingerror）1)度量误差与量具磨损及所选量具精度有关，度量误差控制在工件公差(tolerance)的1/10－1/6以内，当工件精度较低时，可放宽到1/3。人为误差、温度引起的误差，尤其大件时应注意。２）调整误差(adjustingerror)为调整误差包括夹具调整、刀具调整。例:镗刀伸出长度。镗杆(boringbar)伸出长度不同的误差Δ=R2-R1

§2-3机械加工的经济精度economicalprecisionofmechanicalprocessing加工过程要做到高效、高产、低耗，但机械加工精度和成本之间总存在一定关系，某种加工方法，加工精度愈高，其加工成本也愈高。经济精度(economicprecision）:一种加工方法只有在一定精度范围内才是经济的，此一定范围的精度即为这种加工方法的经济精度。Processingcost-processingerrorⅢ达到的精度最高，Ⅱ次之，Ⅰ最低。

当公差大于Δ1时，Ⅰ最经济；公差小于Δ2时，Ⅲ法最经济；公差在Δ1与Δ2之间，Ⅱ最合理。§2-4加工误差的综合分析syntheticalanalysisofprocessingerror生产中出现的加工精度问题往往是综合性很强的工艺问题。1.误差性质(errornature)多种加工误差，按它们在一批零件中出现的规律来看可分为两大类：系统误差与随机误差。(systemicerrorandrandomerror)1）系统误差：当连续加工一批零件时，这类误差的大小和方向保持不变或是按一定规律变化，前者为常值系统误差(constantsystemerror)后者为变值系统误差(variatesystemerror)加工原理误差、机床、刀具、夹具、量具的制造误差、调整误差、工艺系统的受力变形都是常值系统误差。Forexample绞刀（reamer）本身制造时，尺寸(直径)偏大0.02mm，加工出来的孔都大0.02mm；机床、夹具和量具的磨损值在一定时间内可看作是常值系统误差。刀具磨损、热变形可看作具有一定规律变化。例；车刀车外圆。对于常值性误差:通过相应的调整或检修工艺装备的办法来解决;有时可人为地用一种常值误差去补偿本来常值误差。2）随机误差(RANDEMERROR)加工一批零件中，这类误差的大小和方向是不规律地变化或称偶然误差。例:毛坯余量大小不一，硬度不均匀的复映，定位误差、夹紧误差、调整误差、内应力引起误差等。对于变值系统误差在摸清其规律后，可通过自动补偿(连续补偿)自动周期补偿等办法解决。例：磨床上对磨轮磨损和砂轮修正的自动补偿（compensate）。随机误差很难完全消除，只能对其产生的根源采取适当的措施以缩少其影响。例:毛坯带来的误差，应缩小铸造时毛坯本身误差，提高工艺系统刚度。在一些自动化机床上加工过程中采取积极检验，控制一批工件加工误差。2.加工误差的统计分析法(analysismethod)对生产实际中因复杂因素而出现的加工误差，不能用单因素估算方法，更不能从单个工件的检查来得出结论。应用统计方法来研究加工精度(分布曲线法、点图法)。例:测量一批精镗后的活塞销孔直径，图纸尺寸为28～28-0.015mm抽查件数为100(n)，分组(m)6，每组尺寸间隔0.002mm(教材P29)尺寸分散=最大尺寸-最小尺寸=28.0045-27.9925=0.012分散范围中心(即平均孔径)(Σmi.xi)/n=27.9984(mm)公差带中心=(28+28-0.015)/2=27.9925(mm)Δ=27.9984−27.9925=0.0059(mm)具体讲，镗孔时要将镗刀调整得短一些。例:在无心磨床上用贯穿法磨活塞销，其直径为27.990～27.999mm，公差范围27.999-27.990=0.009(mm)。假定工件加工尺寸范围为0.016mm；尺寸分散中心=27.998mm；公差带中心=27.9945mm；即使将尺寸分散中心调到公差带中心27.9945，也还要产生不合格产品。解决方法:Δ减少系统性误差。减少砂轮与工件间的调整误差。Δ减少随机性误差，主要是毛坯误差复映。当数据多时，尺寸分布可看成正态分布曲线（Gaosdistributioncurve）。分布曲线法统计废品率正态分布曲线特点:①曲线线钟形，中间高，两边低。这表示尺寸最近分散中心的工件占大部分，而尺寸远离分散中心工件极小数。②工件尺寸大于X和小于X的频率是相等的。控制正态分布曲线形状的参数是σ。σ↑，曲线平坦，尺寸越分散，即加工精度越低；σ越小，曲线越陡峭，尺寸越集中即加工精度越高。尺寸在±3σ以外的比例频率只占0.27%，可忽略不计。一般取正态分布曲线的分散范围为±3σ。6σ大小代表了某一种加工方法在规定条件（毛坯余量、切削用量、正常的机床、夹具、刀具）下所能达到的加工精度。公差δ≥6σ时不会产生废品(waste)，机床调整时有定值系数误差,δ≥6σ+Δ例:无心磨床上加工一批直径12～12-0.035mm的工件。初步调整机床后，试磨一批工件，测得其平均尺寸11.975mm，均方根差σ=0.01mm。如果要使不可修复的废品率控制在1%以下，应如何再次调整机床要使不可修复的废品率Q≤1%，则应使p2>49%，查表z2=2.4，Φ(z2)=0.4918>0.49调整后，工件加工平均尺寸为，即将无心磨床导轮退出0.014mm.=+ΔX=11.975+0.014=11.989再计算一下可修复的废品率Qδ=12-11.989=0.011Z1=δ/σ=0.011/0.01=1.1P1=ф(Z1)=0.3643Q1=0.5-0.3643=13.57%（可修复）2)点图法即控制图法，由分布曲线发展而来。在加工过程中，连续地、定时地对工件尺寸进行测量，并画成点图。通过点图控制废品产生。常用点图X-R控制图法，将X、R值分布点在两个控制图上，根据这些点是否超过控制界线，通常只检验5%-10%工件。X—算术平均值(2~10个工件)R—极差，指出几个零件中，最大工件尺寸和最小工件尺寸之差，即R可控制工件瞬时尺寸差异程度S—均方根差利用k组抽样的，R，S三个要素来求总体的相应参数的平均值。SHAPE假定母体的分布曲线为A，则容量为n的样本平均值的分布曲线为B，总体均方差为б，则样本平均值的均方根与б的关系。∴X的控制极限X±(有公式)不产生废品条件R图的控制限与X图不同，样本的极差不服从正态分布，但仍可用作为控制限。平均值X用来控制分布中心，极差R用来控制分布范围，两者的“点子”都必须落在各自的控制带范围内，质量才有保证，所以X与R点图通常一起使用。例:P35某工件外圆加工直径Ф52-0.11/Ф52-0.14，公差δ=30μm，抽样件数n=5，共抽12组”抽样”。X图上控制限上控制限公差上限平均值下控制限公差下限024681012抽样组号51.89051.883x=51.89051.87151.860(mm)３）精图法大批量生产下用精图法，定期按一定尺寸要求调整机床(有公式)。采用精度图法控制加工精度时，应使公差δ和△随（6σ）之间有足够大的比值，这个比值Cp称为”工艺能力系数”。分等级①Cp>1.67特级工艺能力过高，不一定经济。②1.67≥Cp>1.33为一级加工精度足够保证工件的公差要求，这时宜采用”精度图”或”点图法”.③1.33≥Cp>1.0为二级加工精度能够满足公差要求，适应采用”点图法”，当Cp→1.0时，尤其注意。④1.0≥Cp>0.67为三级工艺能力不足，可能有少数不合格产品，可采用”分布曲线法”分析废品率。⑤0.67≥Cp为四级说明工艺能力不行为4级，应改造，使6б<б。通常工艺能力不应低于二级。机械加工表面质量surfacequalityofmechanicalpocessing

§3-1概述(2)表面波度(surfacewaveness)介于宏观与微观几何形状误差之间的周期性几何形状误差(一般由振动所致)。2)表面层物理—力学性能(1)表面层的冷作硬化(coldhardness)；(2)表面层金相组织(metallographicstrcture)的变化；(3)表面层残余应力(residualtress)。§3-2表面质量对零件使用性能的影响（performanceofparkeffectedbyquanlityofsurface）粗糙度在一定条件下，摩擦副表面应有一最佳值一般Ra=0.32～1.2μm。粗糙度过大，凸峰接触，压强大，油膜破坏，处于干摩擦。粗糙度过小，接触面间产生较大亲和力，润滑油储存困难。Wear--roughness2)表面质量对零件耐腐蚀性的影响corrosionresistance电化学腐蚀(electro–chemicalcorrosion)，两个不同金属材料的零件表面相接触时，在表面的粗糙度顶峰间产生电化学作用而被腐蚀；化学腐蚀(chemicalcorrosion)，在粗糙表面的凹处易积聚腐蚀性介质所致；应力腐蚀(stresscorrosion)，零件在应力状态工作时，易产生应力腐蚀。表面存在裂纹时，增加了应力腐蚀的敏感性。3）表面质量对零件强度的影响(1)表面粗糙度（surfaceroughness）高度载荷作用下，加工痕迹谷底应力一般要比作用于表面层的平均应力大50～150%，减低粗糙度，б-1上升30～40%。一般讲，钢的极限强度愈高，应力集中的敏感程度就愈大。(２)表面残余应力(residuestress)如果零件表面具有б压，可部分抵消拉应力，б-1上升；否则具有б拉，则б-1下降。带有不同表面层残余应力的疲劳寿命可相差数倍到10倍。(3)表面冷硬度适当的表面层强化，可减少由于交变载荷所引起的变形幅值，可阻止疲劳裂纹的萌生与扩展，б-1↑；冷硬过度，易出现疲劳裂纹，б-1↓。４）表面质量对配合精度的影响对间隙配合而言，粗糙度上升，初期磨损快，间隙↑，改变了原来的配合性质，动配合稳定性↓，对中性误差↑，引起密封泄漏。冷作硬化(coldhardening)对于过盈配合(interferencefit)而言，凸峰被挤平，实际过盈量比预定的小，影响了静配合的可靠性。残余应力引起了零件变形，对配合性质也有一定影响。５）其它影响（otherinfluence）降低粗糙度，可提高密封性，减少泄漏，例：液压油缸、滑阀等无密封的装置。§3-2表面质量的工艺影响因素及控制方法affectingfactoroftechnologyandcontrollingmethod1.表面粗糙度影响因素及控制方法主要因素有几何因素和物理因素两方面。1）刀具几何参数的影响x1/Rz=ctgkr;x2/Rz=ctgkr’

x1/Rz+x2/Rz=ctgkr+ctgkr’=f/Rz

Rz=f/(ctgkr+ctgkr’)设刀尖圆弧半径为re时，精加工中f较小，一般均采用re↑，kr′↓的方法来降低表面粗糙度。刃倾角↑(λ0),粗糙度↓。∵λ0↑，工作前角↑，金属在切削过程中变形减小，切削分力明显下降。2）工件材料性能影响塑性材料易产生塑性变形，与刀具的粘结作用也大，加工后粗糙度也大；脆性材料则得到较小的表面粗糙度值。晶粒组织愈大，加工后粗糙度也愈大。调质或正大，可改善机械性能，细化晶粒，改善切削性能，减少表面粗糙度值。３）加工条件的影响即包括切削用量、冷却条件以及工艺系统的抗振性。(1)切削用量进给量f（mm/r）f>0.15，Rz影响大；f<0.15，Rz影响不明显；f<0.02，Rz不会再降低。切削速度（m/s）(cuttingvelocity)塑性材料v<0.05～0.07m/s因为切削温度↓，没有积屑瘤产生；v=0.30～0.80m/s易产生积屑瘤;v>0.83～1.17m/s积屑瘤逐步减少(来不及变形)切削深度影响(influenceofcuttingdepth)ap影响不明显当ap<0.02-0.03，刀具刃磨困难，正常切削就不能维持，常出现挤压、打滑和周期性切入加工表面等现象，从而使表面粗糙度增大。(2)冷却条件(coolingcondition)油冷却润滑时,粗糙度↓。(3)工艺系统振动(vibrationoftechsystem)低频率振动→表面波度；高频振动→表面粗糙。(4)刀具材料影响硬度合金刀具加工，↓；高速钢刀具加工，↑；金刚石刀具，↓↓。2.影响零件表层物理—力学性能的因素及控制方法主要是由于切削力、切削热的作用。主要是表层金相组织变化，微观硬度变化，产生残余应力。1）表面层的加工硬化工件表层金属受到切削力的作用，强烈的塑性变形，使晶体间产生剪切滑移，晶粒严重扭曲，并产生晶粒的拉长、破碎和纤维化，这时它的强度和硬度提高，塑性降低，这就是冷作硬化现象。冷硬层的深度h，表面层的显微硬度HV，硬化程度N。N=(HV-HV0)/HV0×100%HV0—原来硬度。一般讲端铣，钻扩孔硬化深度h大，外圆磨硬化程度N大。(1)加工材料影响硬度低、塑性大材料切削后冷却硬化现象产生。(2)刀具影响刀具的前角，刃口圆半径和后角的磨损量对冷硬层有很大影响。前角、刃口半径增大，后面的磨损量增加时，h、N上升。(3)切削用量（cuttingdosage）V↑，h↓、N↓，t℃↑，部分硬化产生恢复。f对硬化影响很大，f↓刀具随工件表面挤压次数↑，冷硬度↑;f↑，h↑、N↑.ap(切厚)↑，切削力↑,变形严重,冷硬度↑。切深对硬度的影响与进给量相似，但作用较弱。2）表面的金属相组织的变化除磨削加工外，一般加工不会产生相变（phasechange）。磨削淬火钢时（马氏体），易出现极大表面残余应力甚至裂纹。3）表面层残余应力残余应力：引起工件内产生应力的外来因素去除后，工件内仍产生的应力。(1)宏观残余应力整个工件内互相平衡的残余应力。原因：力、热、材料成分和性能不一致→变形、裂纹。(2)原始晶胞内平衡的残余应力原因:冷作硬化，微观残余应力→微观裂纹。(3)晶体残余应力（remainsstressincrystal)存于多晶体金属内→多晶粒变形程度不同产生；加热，残余应力↓，加热到再结晶时，即可消失；微观残余应力会在工件上产生微观裂纹。机加工中，表面层残余应力产生主要原因有2个方面:(1)冷态塑性变形主要是力的作用，表面层受后刀面的挤压和摩擦及受前刀面的撕裂作用，工作表面层-б；里层+б。(2)热态塑性变形主要是热的作用，引起工件表面层热膨胀，但受里层的限制，产生热压缩应力。(3)金属组织的变化各金相组织的相对密度：马氏体d马=7.75；（martensite）珠光体d珠=7.78；（pearlite）铁索体d铁=7.88；（ferrite）奥氏体d奥=7.95；（austenite）比容与密度成反比,线膨胀系数为体膨胀的1/3;△L/L=1/3(△V/V);σ=E△L/L1)采用高压流量冷却液冷却(200L/min，0.8～1.2Mpa)装防护罩。加装空气档板，使冷却液顺利进入磨削区，减轻高速旋转砂轮表面的高压附着气流的作用。2）改善砂轮的磨削性能Δ砂轮要求不堵塞；Δ以橡胶作为粘结剂的砂轮具有一定弹性,有助于防止表面烧伤。Δ砂轮的螺旋槽宽度为1.5～2mm，其方向与砂轮轴线成60°，节能30%，砂轮耐用度达10倍以上。3）选择合适的加工用量ap↑，t℃↑；v工与v砂↑也会影响表面温度的升高，但影响的程度不如磨削深度ap大；f↑，t℃↓；一般采用v工↑,ap↓→减小残余应力,以消除烧伤和裂纹。低应力磨削特点:采用较软的砂轮(一般用ZR)；采用较低的砂轮速度(10-15m/s)；较小的切入进给量(0.005-0.013mm)；用活性冷却液。4.表面强化工艺目的改善材料表面强度、组织、残余应力，提高零件的机械物理性能，以满足使用性能的要求。主要有化学热处理、电镀和表面机械强化。1）喷丸（spraypill）钢件:钢丸(steelpill);不锈钢、耐热钢:玻璃丸(glasspill)用于强化形状复杂的零件,如齿轮、连杆、曲轴。表面硬化层达0.7mm深，Ra3.2μm～0.4μm寿命提高10倍。①防止涂层零件的疲劳强度↓(fatiguestrengthofcoatedpart)涂层与基体结合采用粗化方法，Ra1.2μm。喷丸可弥补这一损失，使相当于Ra0.1μm的表面水平。2)液体磨料强化(liquidabrasivestrengthening)液体与磨料的混合物，压力0.4~0.8Mpa，加工复杂型面螺旋桨、汽轮机叶片。3)滚压加工（rollingpressure）应用滚轮或滚珠对加工表面施加压力，使表面产生冷硬层和残余压应力，б-1提高显著，245~305Mpa，提高24%；应力集中零件，б-1有150Mpa→240Mpa，提高60%。§3-3机械加工振动及抑制振动途径mechanicalvibrationandcontrollingwaysofvibration1.机械加工振动主要有强迫振动(Forcedvibration)与自激振动(self-excitedvibration)两大类，前者占30%，后者占65%。(1)强迫振动(forcedvibration)由外界的周期性干扰力的作用而引起的振动。1)强迫振动特征①在外界干扰力(周期性)作用下产生，振动本身并不引起干扰力的变化；②强迫振动频率与干扰力的频率相同或是它的倍数；③受迫振动幅值∝干扰力频率/系统固有频率的比值。干扰力↑，刚度及阻尼系数↓，则振幅愈↑。(2)振动原因（vibratingcause)机内振源:高速旋转件不平衡、传动机械缺陷(齿轮、皮带接扣)、切削冲击。机外振源:通过地基传动，如冲床。(3)防治途径与方法通过频谱分析从而在工艺系统内外部寻找相同频率(或整数倍的频率)振源来确定干扰源。措施:①消除或减少机内外干扰源n>600r/min应进行平衡(卡盘、刀具、砂轮、电机)；外干扰力可采用隔振，用金属弹簧或空气弹簧、橡胶垫片。隔振地基vibrationisolationfoundationbed②改善机床加工系统的动态特性Δ控制频率比λ<1。例：铣削易产生共振。Δ提高机床加工系统的刚度及阻尼例：减轻零件部件的质量→减小惯性力，增加阻尼，采用对振动冲击不敏感材料，如夹布胶木作为齿轮材料。2)自激振动(self-excitedvibration)加工过程中，没有周期性外干扰力作用下的稳定振动。维持自激振动的交变力是自激振动系统在振动过程中自行产生的(自振或颤振(flutter))。这种振动是由振动过程本身引起某种切削力来加强与维持振动，使振动系统补充因阻尼(damping)作用消耗的能量。(2)自激振动特点①自激振动频率接近于加工系统薄弱环节固有频率，其取决于机床加工系统的固有特征。这一点与自由振动相似，但不相同；与强迫振动根本不同。②自激振动是一种不衰减(fadeless)振动。外部的干扰有可能在最初触发振动时起作用，但是它不是产生这种振动的直接原因。③自振能否产生以及振幅大小，决定于每一振动周期内系统所获得的能量与所消耗的对比情况。④自振形成与持续是由于过程本身产生的激振和反馈作用。如果停止切削，即使机床仍继续空运转，自激振动也就停止了。产生自激振动的交变力及维持振动能量来源;干扰力→自由振动→切削厚度变化→切削力变化→系统振动。自激振动没有外来周期性干扰力(disturbingforce)，加工工艺系统产生自激振动前，有一个强迫振动作前导。(3)产生自激振动的几种机理（mechanism）①再生颤振（regenerationflutter）工件转动一圈后，进行第二圈切削时，还会切削前一圈的表面，这就是重叠。由前一圈振纹所引起的振动就是再生颤振。产生再生颤振的两个条件:①重叠切削μ=(B-f)/Bf—进给量；B—刀宽。μ↑,颤振↑；纵磨时,μ<1；切槽、切断μ=1；f=0；(B-f)/B=1②振动频率与工件转速的比值60f/n=j+εε--小数部分，-0.5≤ε≤+0.5；f—HZ；n=r/min；j—整数部分(一圈中，相对振动次数，切痕数)。1.ε=0，或ε=1例:工件n=200r/min；f=160HZ(J+ε)=60f/n=60×160/200=48(转动一周振动次数)２.0.5<ε第二圈导前于第一圈,振动；右旋。发生振动。３.ε=0.5相差180°，E+=E-，稳态不产生振动。４.0<ε<0.5第二圈的振动导前于第一圈，180°<ф<360°，E->E+，振动被抑制，不能产生颤振，左旋。设第二圈的切削的振动运动为yn=Ancosωt则第一圈切削的振动运动为yn-1=An-1cos(ωt+ф)瞬时切削厚度a(t)及切削力F(t)分别为:a(t)=a0+(yn-1-yn)F(t)=kb(a0+yn-1-yn)a0—名义切削层公称厚度;k—单位切削宽度上的切削刚度系数;b—切削层公称宽度。(2)振型偶合原理实际振动系统都是多自由度系统。例如车销过程中，刀尖相对工件的运动轨迹是一个形状和位置都不十分稳定，封闭的近似椭圆(称为变形椭圆)。模态耦合（modecoupling）:平面内的两个自由度系统(振动系统)，它的各个自由度上的振动相互联系。假定工件不动，主振系统是刀具系统x1,x2刚性轴y=Aysinωtz=Azsin(ωt+φ)Ay,Az—y,z振幅;φ—z向振动相对y向振动在主振频率ω上的相位差。切入从A、C、B；切削厚度薄，切削力小；从B、D、A切出切削厚度大，切削力大；前者输出的能量<后者吸收的能量。4）自激振动防治途径和方法（1）消除或减小产生自激振动的条件①减小切削刚度k(cuttingstiffness)F(t)=kb△a(t)b——切削宽度；a(t)——切削厚度变化量；增加切削厚度、前角、主偏角，可减振。②尽量减小重叠系数μ切断加工时，μ=1，再生效应最大；对一般外圆纵向车削时，μ=0～1，应使μ尽可能减小，以利于提高机床切削的稳定性。③尽量增加切削阻尼减小刀具后角，后角取2°～3°较为合适。在刀具后刀面磨出一小段不大的负倒棱。④合理调整机械加工系统刚度主轴方位削扁镗杆刚度位置，轴x1为强刚性轴；轴x2为弱刚性轴。。（2）改善机床加工系统动态特征①提高工件系统刚度例：采用跟刀架、支架。间隙计算：δ=T/2(dXmaix/dt)=πAx=AsinωtT-振动体M的振动周期。冲击块与块之间的径向间隙0.08～0.14mm，轴向间隙=0.2～0.4mm。冲击块应选比重和硬度较高的淬硬钢或硬质合金。1.再生颤振（regenerationflutter）产生再生颤振的两个条件:①重叠切削μ=(B-f)/B②振动频率与工件转速的比值60f/n=j+ε2.模态耦合（modecoupling）:平面内的两个自由度系统(振动系统)，它的各个自由度上的振动相互联系。第四章机械加工工艺规程的制订working-outofprocedureofmechanicalprocession§4-1概述(summarize)１.工艺规程的作用定义：用文件规定下来的工艺过程，称为工艺规程。1)组织生产的指导件文件（生产计划、调度、工人操作、质量检验的依据）。2)生产准备工作的依据（刀具、夹具、量具的设计制造、采购(purchasing）原材料、毛坯料）。3)新建和扩建加工车间时，计算所需设备种类和数量。2.工艺规程(procedure)制订原则制定的工艺规程必须满足优质、高产、低消耗的要求。两级圆锥平行轴圆柱齿轮减速器3.制定工艺规程步骤1）制定工艺规程的原始资料(sourcematerial)（1）零件图纸、装配图(assemblingdrawing)；（2）生产纲领、投入批量（在成批生产中，一次投入加工的毛坯数量）；（3）生产车间的具体情况；（4）产品验收的质量标准。2）制定零件加工工艺规程的大致步骤（1）分析产品的装配图与零件图①熟悉产品性能、用途、工件条件、关键技术主要技术要求。②工艺审查：图纸上规定的技术条件是否合理，零件结构工艺性是否可行。端盖上通气孔的加工工艺性双联齿轮结构工艺性processabilityofproductstructureofduplicategears凸台(dummyclub）结构加工工艺性（2）将零件结构和工艺特征将其分类分组（成组技术grouptechnology）制定其中有代表性零件的工艺规程。（3）根据生产纲领确定生产组织形式大批大量的单一流水线，应采用高效加工方法与机床、专用工艺设备；单件小批量，采用万能机床和通用工艺设备。（4）选择毛坯（selectionofblank）

尽可能减少机械加工量，提高材料利用率，降低机加工成本，少切屑，无切屑加工是目前机械制造工业发展的方向之一。（5）工艺路线拟定(drawupoperationpath)确定装夹方式，选择定位基准，确定各表面的加工方法和划分加工阶段；合理安排各表面加工顺序，决定工序集中或分散程度。（6）确定加工工序余量(margin)、工艺尺寸与公差（7）确定每一工序所用设备、夹具与量具。（8）确定切削用量，核定工时定额、工人等级。（9）填写工艺文件。§4-2定位基准选择selectionoflocationdatum1.基准的基本概念定义：指决定零件上被研究的面、线或点位置所依据的面、线、点。涉及到：设计、加工、检验、装配。(Design,procession,inspection,assembly)基准的分类：1)基准在生产过程中的用途设计基准(designdatum)、工艺基准(technologicaldatum)①设计基准用于零件设计图纸上，作为标注一些面、线、点（surface,line,point）的设计尺寸的基准。孔O1、O2的设计基准：垂直方向上“D”；水平方向上“E”。

孔O３的设计基准是：孔O1、O2的轴线。

B面基准是：“D”。②工艺基准（定位基准、量度基准、装配基准）locationdatum,measurementdatum,assemblydatum工艺基准是零件加工、测量和装配过程中使用。工艺基面：用于加工、测量、装配的一些加工完毕、尚未加工完毕或尚未加工的实际表面(actualsurface)。2)基准表面状况一般将基准分成粗基准和精基准。粗基准：未加工的表面作为基准；精基准：已加工的表面作为基准。3)基准表面结构几何形状工件的定位基准可以按表面的结构形状分:如平面、外圆柱面、锥面。不约束自由度(degreefreedom)：2.定位基准的选择1)精基准选择（1）基准重合尽可能采用设计基准作为定位基准。例如：镗活塞销孔，按设计需要，应保证尺寸A。以设计基准(E面)作为定位基准，镗活塞销孔。按设计需要，应保证尺寸A。（2）基准统一应使尽可能多的表面加工都用同一组精基准定位。如活塞的加工，通常以辅助基准作为统一精基准。（3）自为基准某些精加工工序，要求加工余量小而均匀，则可选被加工面本身作为精基准。例：精镗连杆大、小端孔时，常用孔本身作为精基准。（4）互为基准2)粗基准选择粗基准选择的两条主要原则：①如果必须保证工件某一不加工面与加工面之间的相互位置要求，则应以不加工面作为基准；如果有好几个不加工表面，则选择其中与加工面相互位置要求较高的表面作为粗基准。②所选的粗基准应保证精度要求高的各表面有足够的、均匀的加工余量。③粗基准必须使定位可靠便于夹紧，夹具结构简单，粗基准表面必须平整光洁，没有毛刺，浇冒口或其它缺陷。④粗基准避免重复使用(reapplication)一般只在第一道工序中使用一次。活塞粗基准通常有两种不同方案。（1）用外圆作粗基准车下端面及止口。〇活塞壁厚不均匀；〇加工余量在外圆周上是均匀的（以止口为定位）。（2）用内腔作粗基准用内腔作粗基准车外圆，以后以外圆为基准加工以后工序；或者车出外圆后，再以外圆为基准车止口（rabbet），以后以止口作为辅助基准。〇活塞活塞的壁厚均匀；〇加工余量不均匀。§4-3工艺路线的拟定drawuptechnicalroute1.表面加工方法的选择1）外圆加工车削是加工外圆的主要方法；磨削用于精加工，尤其是淬硬后工件；有色金属铜、铝一般不能用磨削来精加工，常用精细车。2）孔加工孔≤30mm实心；＞＝50mm铸出或锻出。３）平面加工铣与刨，平面一般用铣2.加工顺序安排arrangementofprocessingorder（应考虑经济效果，保证加工质量）１）加工阶段的划分（1）粗加工阶段主要是高效率地切除各加工表面上的大部分余量，为半精加工提供基准。（2）半精加工阶段完成次要表面的终加工，如主要表面的精加工做好准备。（3）精加工阶段保证尺寸精度、形状精度、位置精度和表面粗糙度。（4）光整加工阶段减小表面粗糙度、改善表面物理——机械性能。尺寸、形状精度可提高，但位置精度不能提高。2）划分加工阶段的主要目的（1）保证加工质量粗、精分开（粗加工受力大、切削热多、受力变形、受热变形大、内应力引起工件变形）。（2）合理使用设备粗、精分开。粗加工（功率大、精度低、生产率高、发挥设备潜能、提高生产率）。精加工（在精度较高的机床上进行，有利于长期保持高精度设备的精度，有利于加工精度的稳定，有利于配备不同等级的操作工人。）（3）将粗加工安排前面及时发现毛坯缺陷(default)，及时确定后续工序是否可进行；精加工在后，可减少精加工表面受到损伤的机会。（4）适应热处理的需要热处理将加工路线自然划分阶段。例如淬硬前安排粗加工，淬硬后安排精加工。加工精度要求不高的场合，就不应该划分阶段；应在一个工序内连续完成粗、半精和精加工工序3）安排工序顺序的原则（1）前面工序要为后面工序做准备好基准。粗加工到精加工时，应精修基准。（2）先面后孔，用面加工孔，定位平稳。（3）最高表面精加工应安排最后。（4）易产生最高废品率的工序应尽量放在前面。（5）单件小批量生产按机群制布置。（6）次表面的加工工序可插入主要表面的加工工艺之间，次表面主要指键槽、螺孔。（7）精加工工序必须在装配后进行。例：连杆小端头衬套、镗孔。例：配铰（8）热处理工序a、正火(normalization)、调质(hardeningandtempering)，应在粗加工以前或在粗加工和半精加工之间进行。b、消除内应力的人工时效(artificialageing)工序，一般放在粗加工与半精加工之间进行。c、淬硬(hardenquench)工序一般在半精加工和精加工之间进行。(9）辅助工序的安排包括检验工序、去毛刺、平衡、清洗。a、零件全部加工完毕后；b、从一个车间转到另一车间的前后；c、工时较长或重要关键工序的前后。3.工序的集中与分散同一零件加工工艺规程可具有不同的工艺数，可采用工序集中法和工序分散法。集中法加工集中在少数几道工序里完全，每道工序所包含的加工内容较多。分散法加工分得细、工序多、工艺路线长，每工序所包含的加工内容较少。１)工序集中的优点（1）减少工件装夹次数。（2）减少机床的数量。2）工序分散的优点（1）机床设备和工、夹具比较简单、调整比较容易、工人易掌握技术。（2）有利于选择最合理的切削用量、减少机动时间、工序集中的优点是工序分散的缺点。§4-4加工余量及工序尺寸的制订drawmechanicalallowanceandproceduredimension1.概述1）加工余量：加工前后尺寸之差。外圆：加工前尺寸减加工后尺寸(两边余量)。内孔：加工后尺寸减加工前尺寸(两边余量)。加工余量分总余量和工序余量。总余量(totalallowance)：毛坯尺寸与图纸尺寸之差。工序余量(procedureallowance)：是指某一工序加工前后尺寸之差。某表面的总余量也等于该加工表面的各工序余量之和。余量：一般指基本余量。基本余量即基本尺寸之差。Zi=Li-Li-1或Ii=Ii-1–IiZ=L-L坯或Z=I坯-I工序尺寸的公差一般采用“向体内”原则。毛坯公差一般采用双向偏差；工件的实际余量并不等于基本余量(basicmargin)。2.加工余量的确定过大余量，则浪费材料、工时，增加机床和刀具的磨损；过小余量，不能修正上道工序的误差和加工后的痕迹，影响加工质量，造成废品。影响因素(effectivefactor)1)前一工序的公差δa；(tolerance)2)前一工序所产生的表面粗糙度Ha和表面缺陷及深度Ta；3)前一工序所形成的工件空间误差△(指没有包括在尺寸公差带内的形状和位置误差，如直线度(linearity)、平面度(planeness))4)本工序的安装误差εb外圆、孔等双边余量对于采用浮动镗刀块镗孔、拉刀拉孔、铰刀铰孔等场合，不能纠正孔的偏斜(deflection)与弯曲(bending)（因为刀具按原来轴线进行加工）3。工序尺寸及其公差的确定方法：先确定各工序的加工余量，然后从后向前（即从精加工→粗加工）确定各工序的工序尺寸及其公差。例：某车床主轴箱箱体的主轴孔的设计要求是:粗镗→半精镗→精镗→铰孔（用浮动镗刀块）。当制造表面形状复杂的零件过程，或零件在加工过程中需要多次转换基准或工艺尺寸需从尚待继续加工的表面标注时，工艺尺寸的计算就比较复杂，这时就应用尺寸链原理（dimensionchainprinciple）来计算。2）基准不重合(misalignment)时，工序尺寸和公差的计算例：一套筒零件，其尺寸如图1所示，在具体加工时往往先加工外圆、车端面、再钻孔、切断，然后调头装夹，车另一端面保证全长由于测量mm比较困难，所以总是用深度游标卡尺直接测量大孔深度，求A2尺寸。测量基准与设计基准不重合MeasurementdatumisnotthesameasdesigndatumN为间接保证尺寸——封闭环N(sealring)；箭头方向与N方向相同——减环；箭头方向与N方向相反——增环。加工工艺尺寸链的封闭环是由零件的加工顺序确定的。零件工序图上，零件尺寸链的封闭环都是图上未标注的尺寸；装配中，最后形成的间隙或过盈是封闭环。注意（PAYATTENTION）：〇工艺尺寸链的构成，取决于工艺方案和具体的加工方法。〇确定哪一个尺寸是封闭环，是解尺寸链的决定性的一步。封闭环错了，整个解也就解错了。〇一个尺寸链只能解一个封闭环。注意假废品（FAKEWASTER）：即按工序尺寸A2=,属于废品的工件，但对图纸尺寸却是合格。例：A2=39.95A1=49.85N=9.9按工序尺寸检查为不合格的，一定要按图纸进行检查。第五章机床夹具FIXTUREOFMACHIONTOOL

§5-1概述1.工件的安装方法(installingmethod)1)定位(position)在机加工中，必须使工件在机床上或夹具上占据有一个正确位置，这一过程称为工件的定位。2)夹紧（clamping)工件定位后，采用一定机构将其固定，以保证定位位置不变，称为夹紧。3)安装(installation)工件从定位到夹紧的整个过程，称为安装。工件在机床上的安装方法主要有三种。1）直接找正安装在四爪卡盘上，用划针（精度可达0.5mm左右），用百分表（0.02mm左右）。〇找正时间长，生产效率低，多凭经验操作，工人技术要求高，劳动强度大，适用于：（1）批量小（单件）。（2）对工件定位精度特别高（0.01～0.005mm），采用夹具不能保证，采用精密量具。2）划线找正定位安装(markingspotting)形状复杂零件，一般用划线（定位精度0.2～0.5mm），需增加一道划线工序，定位精度也不高，划线工水平高。适用于：批量小，毛坯精度较低，不宜用夹具的大型工件（铸件、锻件），如大型机架、机身。3）采用夹具安装中小尺寸工件，大批量生产。工件装入夹具定位与夹紧，不需要进行校正，定位精度可达0.01mm。装卸方便。节省辅助时间。但制造费用高，周期长，不适合单件小批量生产。2）夹具类型（typeoffixture)（1）通常夹具（指已作为机床的附件）三爪、四爪拔盘、铣床上平口虎钳、万能分度头、电磁吸盘。（2）专用夹具指专为某一工件的某道工序而设计制造的夹具。（3）可调夹具指通用可调夹具和成组夹具，个别零件可换。（4）组合夹具由标准元件组成。（5）随行夹具半自动或自动生产线上使用的夹具。3.夹具的组成

主要部分有：1）定位元件确定工件在夹具中位置的元件。2）夹紧机构用来夹紧工件的机构。3）夹具体用来连接夹具多元件及其装置，使其成为整体的基础件。4）其它元件及装置

(1)导向元件确定夹具与机床或刀具相对位置的元件§5-2工件的定位workpiecelocation1.工件定位指工件在加工前相对于机床和刀具占有正确的加工位置，它包括工件在夹具中的定位，夹具在机床上的安装以及夹具相对刀具的正确位置。定位（六点定位原理）活塞销孔镗孔2）不完全定位

根据加工要求，工件不需要限制全部不定度，如平面加工