《机械制造工艺学（3D版）》 课件 第6-8章 机械装配工艺基础、典型零件的机械加工工艺、智能制造技术

第6章机械装配工艺基础6.1装配工艺的概念6.2机器的装配精度6.3装配尺寸链6.4保证装配精度的方法6.5机器装配的自动化6.6数字化装配6.1装配工艺的概念6.1.1机器的组成和装配系统图6.1.2装配工艺规程的制订6.1.1机器的组成和装配系统图组成机器的最小单元是零件，无论如何复杂的机器都是由许多零件构成的。为了保证有效地进行装配工作，通常将机器划分成若干部件、组件、套件等能独立进行装配的装配单元。1.套件在一个基准零件上，装上一个或若干个零件就构成了一个套件，它是最小的装配单元，每个套件只有一个基准零件，它的作用是联接相关零件和确定各零件的相对位置。为套件而进行的装配工作称为套装。6.1.1机器的组成和装配系统图组成机器的最小单元是零件，无论如何复杂的机器都是由许多零件构成的。为了保证有效地进行装配工作，通常将机器划分成若干部件、组件、套件等能独立进行装配的装配单元。2.组件在一个基准零件上，装上一个或若干个套件和零件就构成一个组件，每个组件只有一个基准零件，它联接相关零件和套件，并确定它们的相对位置。为形成组件而进行的装配工作称之为组装。6.1.1机器的组成和装配系统图组成机器的最小单元是零件，无论如何复杂的机器都是由许多零件构成的。为了保证有效地进行装配工作，通常将机器划分成若干部件、组件、套件等能独立进行装配的装配单元。3.部件在一个基准零件上，装上若干个组件、套件和零件就构成部件，同样，一个部件只能有一个基准零件，由它来联接各个组件、套件和零件，并确定它们之间的相对位置。6.1.1机器的组成和装配系统图组成机器的最小单元是零件，无论如何复杂的机器都是由许多零件构成的。为了保证有效地进行装配工作，通常将机器划分成若干部件、组件、套件等能独立进行装配的装配单元。4.机器在一个基准零件上，装上若干个部件、组件、套件和零件就成为机器。同样，一台机器只能有一个基准零件，其作用与上述相同。为形成机器而进行的装配工作，称之为总装。6.1.2装配工艺规程的制订1.装配工艺规程概念及意义1)概念用表格的形式,把装配内容,装配方法及顺序,检验,试验等内容书写出来,并成为指导装配工作,处理装配工作中存在问题的依据。这一工艺文件,就称为装配工艺规程。2)意义装配工艺规程对于保证产品质量及装配工作总结,具有重要的意义。6.1.2装配工艺规程的制订2.制订装配工艺规程的原则在制订装配工艺规程时应遵循以下几个原则：1)保证产品的质量2)满足装配周期的要求3)

减少手工装配劳动量4)

降低装配成本6.1.2装配工艺规程的制订3.制订装配工艺规程的原始资料1)产品图纸及技术性能要求2)产品的生产纲领3)生产条件6.1.2装配工艺规程的制订4.装配工艺规程的内容及制订步骤1)产品图纸分析2)

确定装配的组织形式3)

确定装配顺序①先基准、重大件的装配，以保证装配过程的稳定性。②先复杂件、精密件和难装配件的装配，以保证装配顺利进行。③先进行易破坏以后装配质量的工作，如冲击性质的装配、压力装配和加热装配。④集中安排使用相同设备及工艺装备的工作和有共同特殊装配环境的装配。⑤处于基准件同一方位的装配应尽可能集中进行。⑥为了清晰表示装配顺序，常用装配系统图表示装配顺序。6.1.2装配工艺规程的制订4.装配工艺规程的内容及制订步骤4)

选择装配方法装配方法主要是根据生产纲领、产品结构及其精度要求等来选择。5)

编制装配工艺文件装配工艺文件主要有装配工艺过程卡片、装配工序卡片、检验和试车卡片等。6.2机器的装配精度6.2.1装配精度的内容1.几何精度几何精度反映了装配中各有关零件的尺寸、配合性质和相互位置关系。几何精度又是机器实现运动精度的基础。因此，机器装配的首要任务就是保证几何精度。图6-7普通卧式车床装配尺寸精度6.2机器的装配精度6.2.1装配精度的内容2.运动精度运动精度包括零、部件间的回转精度、直线运动精度和传动精度。运动方向上：直线度、平行度、垂直度；运动位置上（传动精度）：内传动链中始末两传动元件间的相对传动精度6.2机器的装配精度6.2.2影响装配精度的因素1.零件的加工精度2.零件之间的配合要求和接触质量3.力、热、内应力等所引起的零件变形4.旋转零件的不平衡图6-9直齿轮、斜齿轮及蜗轮蜗杆啮合时齿面接触区域6.2机器的装配精度6.2.3零件精度和装配精度的关系零件的精度和机器的装配精度有着密切的关系。机器中有些装配精度往往只和一个零件有关，要保证该项装配精度只要保证该零件的精度即可，俗称“单件自保"，这种情况比较简单。而有些装配精度则和几个零件有关，要保证该项装配精度则必须同时保证这些零件的相关精度，这种情况比较复杂，涉及尺寸链问题，要用装配尺寸链来解决。6.3装配尺寸链6.3.1装配尺寸链概念及形式1.装配尺寸链概念装配尺寸链是以某项装配精度指标（或装配要求）作为封闭环，查找所有与该项精度指标（或装配要求）有关零件的尺寸（或位置要求）作为组成环而形成的尺寸链。6.3装配尺寸链2.装配尺寸链的基本形式根据尺寸链中各组成环尺寸的几何特征及相互关系，装配尺寸链分为以下几种：1)装配尺寸链按照各环的几何特征和所处空间位置分为直线尺寸链（图6-l2）、平面尺寸链（图6-13）和空间尺寸链。2)装配尺寸链又可分为长度尺寸链和角度尺寸链。6.3装配尺寸链6.3.2装配尺寸链的建立装配尺寸链的建立就是在装配图上，根据装配精度的要求，找出与该项精度有关的零件及其有关的尺寸，最后画出相应的尺寸链线图。通常称与该项精度有关的零件为相关零件，零件上有关的尺寸称为相关尺寸。装配尺寸链的建立是解决装配精度问题的第一步，只有当所建立起来的尺寸链正确时，求解尺寸链才有意义，因此在装配尺寸链中，如何正确地建立尺寸链，是一个十分重要的问题。6.3装配尺寸链6.3.2装配尺寸链的建立1.长度尺寸链的建立方法1)确定封闭环2)查找组成环3)画出尺寸链线图6.3装配尺寸链在建立装配尺寸链的过程中，会碰到以下一些问题，值得注意。1)封闭的原则尺寸链的封闭环和组成环一定要构成一个封闭的环链，在查找组成环时，从封闭环出发寻找相关零件，最后回到封闭环。2)最短的原则装配尺寸链应力求组成环最少，以便于保证装配精度。因要使组成环数最少，就要注意相关零件的判别和装配尺寸链中的工艺尺寸链。3)增减环的判别尺寸链中的组成环，其增减环判别的原则是：当其他组成环尺寸不变时，该组成环的尺寸增加使封闭环的尺寸也增加的环为增环；该组成环的尺寸增加使封闭环的尺寸减小的环为减环。6.4保证装配精度的方法选择装配方法的实质，就是在满足装配精度要求的条件下选择相应的经济合理的解尺寸链的方法。在生产中常用的保证装配精度的方法有：互换装配法、分组装配法、修配装配法和调整装配法。6.4.1互换装配法按互换程度的不同，互换装配法分为完全互换装配法和不完全互换装配法。1.完全互换装配法（极值法）合格的零件在进入装配时，不经任何选择、调整和修配，就可达到所要求的装配精度，称之为完全互换法。由于合格的零件是有公差的，因此在用完全互换法时，当所有零件的相关尺寸都出现极限尺寸时，仍应能进行装配并保证装配精度。从尺寸链的角度，即当所有增环出现最大值，所有减环出现最小值，或当所有增环出现最小值，所有减环出现最大值，也应能达到装配精度。由此可知，完全互换法就是用极值法来求解尺寸链。6.4保证装配精度的方法1)正面问题解正面问题是已知各组成环的尺寸和公差，求封闭环的尺寸和公差，这类问题多出现在装配工作和检验工作中，以校验产品装配时能否合格。例6-1图6-22所示结构为一个四环装配尺寸链，封闭环A0为装配所要求的间隙。现已知：

mm，

mm，

mm，求封闭环的尺寸和上下偏差。6.4保证装配精度的方法图6-22完全互换法装配尺寸链举例6.4保证装配精度的方法6.4保证装配精度的方法2)反面问题和中间问题解反面问题是已知封闭环的尺寸和公差，求各组成环的尺寸和公差。这类问题多出现在设计工作中，即已知装配精度要求，要设计各相关零件的相关尺寸和公差，由于这时只有一个已知数，却要求解多个未知数，因此多采用设定一些组成环的尺寸和公差，只留一个组成环作为未知数来求解，这种方法称之为解中间问题，即已知封闭环和部分组成环的尺寸和公差，求其余组成环的尺寸和公差。许多反面问题多是转化为中间问题来求解的。反面问题求解时要增加一些条件来减少未知数，因此可以有三种方法，即设定各组成环公差相等的等公差法、设定各组成环精度相同的等精度法和根据经验来调整的经验法。6.4保证装配精度的方法6.4保证装配精度的方法b.选择协调环选择最易于加工和测量的组成环作为协调环，在此尺寸链中，选择齿轮A3作为协调环。c.确定其余各组成环极限偏差按最大实体原则确定其余各组成环极限偏差。A1、A2为内尺寸按基孔制确定其极限偏差：

，

mm。6.4保证装配精度的方法d.计算协调环公差和极限偏差协调环A3的极限偏差为EI3=ES1+ES2-ES0=(0.039+0.033-0.12)mm=-0.048mmES3=EI1+EI2-EI0=(0+0-0)mm=0mm可知组成环A3=显然，由于零件尺寸大小不同，加工难易程度各异，用等公差法是不合理的，从而出现了等精度法。②等精度法用等精度法求解尺寸链的反面问题比较复杂，这种方法是设定各组成环的精度相等。

下略6.4保证装配精度的方法完全互换法的特点是：零件可以互换，装配方便容易，工人技术水平要求不高，装配生产率高，装配时间稳定，易于组织装配流水线，企业之间的协作与备品问题也易于解决。由于完全互换法是用极值法求解，封闭环公差等于各组成环公差之和，因此对于高精度的多环尺寸链，组成环的精度比较高，甚至使加工发生困难，因此完全互换法多用于精度不是太高的短环尺寸链。6.4保证装配精度的方法2.不完全互换法（统计法）用极值法来求解装配尺寸链时，所有零件同时出现极值的概率是很小的，而所有增环出现最大值，所有减环出现最小值，或所有增环出现最小值，所有减环出现最大值的概率就更小，因此可以不考虑出现极值的情况，而将组成环的公差适当加大，这样在装配时就可能出现不能完全互换的情况，产生装不上或装配精度不合格等现象，这就是装配中的部分互换法，或称不完全互换法。6.4保证装配精度的方法6.4.2分组法分组法又称分组互换法或选择装配法。当封闭环的精度要求很高，用完全互换法和不完全互换法来解时，组成环的公差非常小，使加工十分困难甚至不可能，同时也不经济。这时可将全部组成环的公差扩大3~6倍，使组成环能够按经济公差加工，然后再将各组成环按原公差大小分组，并按相应组进行装配，这就是分组法。6.4保证装配精度的方法采用分组法时，必须保证各组的配合精度和配合性质与原来相同，因此要求配合件的公差相同，公差增大要向相同方向增大，增大的倍数就是以后的分组数。6.4保证装配精度的方法6.4.3修配法在封闭环精度要求较高的装配尺寸链中，特别是组成环数较多的尺寸链,用互换法来装配，由于组成环公差很小,会增加机械加工的难度，同时提高了成本。另外，在单件小批或中批生产中，由于产量不大,也不必要用互换法来装配。这时可采用修配法来装配。6.4保证装配精度的方法1.基本方法先将各组成环的尺寸按可能的经济公差制造，选定一个组成环为修配环，在装配时通过就地修配该环以达到装配精度。由于这种方法的生产效率较低，因此适用于单件小批生产、装配精度要求较高的场合。采用修配法装配时，修配环的修配加工是保证装配精度的最终环节。因此，在尺寸链计算中，必须保证修配环在装配时有足够的修配量且修配量最小。即在其余各组成环极限偏差累计使修配环尺寸最大时，在保证装配精度的前提下，使修配环的修配量为零。在其余组成环各极限偏差累计使修配环尺寸最小时，在保证装配精度的前提下，使修配环的修配量最小。6.4保证装配精度的方法2.尺寸链解算步骤已知：封闭环尺寸及各组成环的基本尺寸；求：各组成环的尺寸公差及偏差解算：1）选择修配环。修配环应选择易于修配的零件尺寸；2）按经济精度确定各组成环公差；3）按入体原则确定除修配环以外的各组成环尺寸偏差；4）计算修配环的尺寸和偏差。3.最大修配量最大修配量为根据放大公差后的组成环计算出的实际封闭环的公差与要求的封闭环公差之差。如果必须修配，再加上最小修配量。最大修配量影响修配的劳动量，应尽量小。6.4保证装配精度的方法图6-18普通车床前后顶尖等高装配尺寸链6.4保证装配精度的方法例6-5图6-l8所示是一台普通车床的前后顶尖等高的装配尺寸链，在生产中简化为一个四环尺寸链，已知只允许后顶尖高。A2=30mm，A3=130mm，A1=160,若用完全互换法和不完全互换法来求解，零部件的加工精度都难以保证，由于机床多为成批生产，故采用修配法来装配。用修配法来装配时，有组成环尺寸公差的确定、修配环的选择、修配环基本尺寸的确定和修配环的计算等几个问题，现结合图6-18所示的装配尺寸链来说明。1)选择修配环要从装配时便于修配来考虑，显然，在这些组成环中，尾架底板最便于在装配时修配加工，故选A2为修配环。2)确定各组成环公差根据各组成环尺寸大小和加工难易程度确定：T1=T2=T3=0.2mm。3)确定除修配环外各组成环偏差由于主轴箱前顶尖至底面的尺寸为距离尺寸，取双向公差，确定为：A1=160土0.1mm。同理，确定尾架顶尖至底面的尺寸公差为A3=130±0.1mm。4)计算修配环的尺寸及偏差由于修配A2使封闭环减小，因此,修配环A2的最小极限尺寸为当尺寸链中增环A3出现最小值，减环A1出现最大值，在保证封闭环最小的前提下计算出的修配环尺寸。6.4保证装配精度的方法修配环A2的尺寸为：最大修配量△max出现在尺寸链中增环A3出现最大值，减环A1出现最小值，修配环出现最大值，在保证封闭环最大时计算出的修配量。△max==5)校核修配环的最大修配量最大修配量为根据放大公差后的组成环计算出的实际封闭环的公差与要求的封闭环公差之差。即实际组成环公差之和减去封闭环公差。△max=按此法计算出的修配环最小修配量为0，最大修配量为0.54mm。如果必须修配，修配环的最小极限尺寸还应加上最小修配量。6.4保证装配精度的方法6.4.4调整法当装配精度较高，组成环数较多，大批量生产时，可采用调整法装配。调整法有固定调整法和可动调整法两种。1.固定调整法固定调整法就是按经济精度加工除组成环外的其他组成环零件。由于组成环公差放大，其实际封闭环公差大于装配精度，因此，需制造不同尺寸的调整环零件用作装配时调整。实际装配时，将除调整环外的所有组成环零件全部装好，测量实际需要的调整环尺寸。然后在已经做好的不同尺寸的调整环零件中选择一个合适的装入，从而保证装配精度要求。6.4保证装配精度的方法a）b）图6-26可动调整法2.可动调整法可动调整法就是通过调整某一组成环的位置来满足装配精度的装配方法。如图6-26a，通过调整套筒的轴向位置来保证齿轮的轴向位置；图6-26b中，采用调整螺钉使楔块上下移动来调整丝杠和螺母的轴向间隙。6.5机器装配的自动化6.5.1问题的提出大批量生产模式下，自动生产线明显提高了零件的加工效率。但零件装配还是以手工为主，繁重的装配劳动（在机器制造业中，装配劳动量约占制造产品总劳动量的20%，仪器生产中大于50%）严重阻碍了产品制造的整体效率。因此，自动装配线的研究与应用推广具有重要的实用价值。6.5.2机械装配自动化1机械装配自动化的定义机械装配自动化是指在机械装配过程中，基础件和装配件的传送、给料和装配作业可部分或全部地实现半自动化或自动化。机械装配自动化可以保证产品质量及其稳定性，改善劳动条件，提高劳动生产率，降低生产成本，国内外许多学者对其进行了许多研究，也取得了许多成果，并有效地指导了机械的装配。其中，自动装配机（线）、装配机器人和装配设备等的应用，有效提高了装配精度和生产效率。2.机械装配自动化的实现为了解决中小批量生产中的装配问题，人们发明了可编程的自动化装配机，即装配机器人。它能够通过程序调整完成相似的装配任务，实现柔性自动化装配。自动化装配机能够依据当前的装配任务，找出一种最佳的产品装配顺序。尤其是当产品生产量较大、产品结构的自动装配工艺性好（如装配工作有良好的可分性，零件容易定向、定位）时，可以更好的发挥自动化装配优势，提高生产率和装配精度。6.5机器装配的自动化6.5.3机械装配自动化基本内容机械装配自动化主要包括自动传送、自动给料、自动装配和自动控制等。回转式装配机（图6-27所示）基本上实现了装配自动化。1.传送部分2.给料部分3.装配作业部分4.自动控制部分6.5机器装配的自动化6.5.4装配自动化的应用大型飞机的自动化装配是机器装配自动化的典型案例。图6-28装配自动化水平与单机成本的关系6.6数字化装配6.6数字化装配6.6.1问题的提出产品数字化装配技术是实现异地设计与制造、敏捷制造和虚拟制造等先进生产方式的关键技术。6.6.2数字化装配技术1.数字化装配数字化装配(DigitalAssembly）是指在计算机系统中建立产品零件的数字化模型(三维实体)，并对这些模型在虚拟的环境下进行模拟装配，以便在产品的研制过程中就可以进行静、动态干涉检验、工艺性检查、可拆卸性检查和可维护性检查等，将潜藏的错误在设计阶段及时发现并做出修改，最终设计出符合要求的装配，不仅提高了设计效率，也为之后的制造阶段提供了技术支持。2.数字化装配的意义6.6数字化装配3.数字化装配的特点由于数字化装配是实际装配过程在计算机上的映射，与传统的装配技术相比，数字化装配具有以下特点：1)与现实装配环境的结构相似性2)资源与实践的低消耗性3)面向集成的开放性4)支持分布合作性6.6.3数字化装配技术的应用1.基于SV软件的减速器数字化装配2.卫星总装的数字化装配

第7章典型零件机械加工工艺7.1主轴加工7.2主轴箱加工

7.3齿轮加工7.4活塞加工

7.5连杆加工7.1主轴加工7.1.1概述7.1.2主轴加工工艺过程

7.1.3主轴加工主要工序分析7.1.4主轴检验7.1.1概述1.主轴的功用及结构特点

2.主轴的技术条件

3.主轴的材料、毛坯及热处理1.主轴的功用及结构特点表7-1主轴分类2.主轴的技术条件表7-2C6132卧式车床主轴技术要求3.主轴的材料、毛坯及热处理表7-3主轴的材料及热处理7.1.2主轴加工工艺过程1.主轴加工的特点

2.C6132卧式车床主轴加工工艺过程

3.主轴加工工艺过程分析1.主轴加工的特点通过前面对C6132卧式车床主轴结构及技术条件的分析，可以看出，主轴加工的特点主要有两方面：1)加工要求高，两支承轴颈的精度、表面粗糙度和同轴度、内锥孔等表面对支承轴颈同轴度等要求都较高，是主轴加工的关键。2)C6132卧式车床主轴是一个空心阶梯轴，而其毛坯是实心锻件。因此需切除较多的金属。2.C6132卧式车床主轴加工工艺过程图7-1C6132卧式车床主轴零件图2.C6132卧式车床主轴加工工艺过程表7-4C6132卧式车床主轴加工工艺过程2.C6132卧式车床主轴加工工艺过程表7-4C6132卧式车床主轴加工工艺过程3.主轴加工工艺过程分析图7-2带有锥堵的拉杆心轴7.1.3主轴加工主要工序分析1.深孔加工

2.外圆加工

3.主轴锥孔的加工1.深孔加工图7-3工件转动刀具作轴向进给1.深孔加工图7-4内排屑深孔加工示意图2.外圆加工表7-5外圆磨削表面常见的缺陷和产生原因2.外圆加工表7-5外圆磨削表面常见的缺陷和产生原因2.外圆加工表7-5外圆磨削表面常见的缺陷和产生原因2.外圆加工图7-5锥形堵塞2.外圆加工图7-6用油石研磨中心孔

1—油石顶尖2—工件3.主轴锥孔的加工图7-7中心孔磨头

传动原理

1—砂轮轴2、3—带轮4—内

壳体5—斜导轨副6—杠杆

7—凸轮8—砂轮9—工件7.1.4主轴检验1）在被测工件回转一周过程中，指示器读数的最大差值之半，做为单个截面的圆度误差。

2）按上述方法测量若干个截面，取其中最大的误差值做为该工件的圆度误差。图7-8检验主轴位置精度的检验夹具7.1.4主轴检验7.2主轴箱加工7.2.1概述

7.2.2主轴箱加工工艺拟定

7.2.3主轴箱箱体加工主要工序分析

7.2.4主轴箱箱体的检验7.2.1概述1.主轴箱的功用和结构特点

2.主轴箱的技术要求

3.主轴箱的材料及毛坯1.主轴箱的功用和结构特点主轴箱是机床的基础件之一。机床上的轴、套、齿轮和拨叉等零件都安装在主轴箱箱体上，主轴箱通过自己的装配基准，把整个部件装在床身上。主轴箱不仅按照一定的传动要求传递运动和动力，而且在保证主轴回转精度、保证主轴回转中心线与床身导轨间的位置精度及传动轴间相互位置精度方面都起着重要作用。因此，主轴箱的加工质量对机床的工作精度和使用寿命有着重要影响。各种机床主轴箱体的尺寸大小和结构形式虽有所不同，但却有许多共同的特点，如箱体上有许多平面和孔，内部呈腔状，结构复杂，壁厚不均，刚度较低，加工精度要求较高，特别是主轴孔与装配基准的精度要求2.主轴箱的技术要求(1)箱体各孔的尺寸精度、形状精度和表面粗糙度主轴箱体各孔的尺寸精度和几何形状精度及表面粗糙度直接影响轴承与孔的配合质量，尤其是主轴孔。

(2)各孔间的位置精度

(3)平面的形状和位置精度及表面粗糙度作为装配基准面的底面的平面度误差和表面粗糙度影响主轴箱与床身的接触刚度。3.主轴箱的材料及毛坯普通车床主轴箱材料一般为HT100～400各种牌号灰铸铁，多半选用HT200。这是因为铸铁容易成形，可加工性、吸振性和耐磨性均较好，且价格低廉。某些负荷较大的箱体采用铸钢件，在单件小批量生产或某些简易机床的箱体生产中，为缩短生产周期，可采用钢板焊接。C6132卧式车床主轴箱的材料为HT200。7.2.2主轴箱加工工艺过程的拟定1.定位基准的选择

2.加工方法的选择

3.工序的安排

4.主轴箱加工工艺过程1.定位基准的选择(1)精基准的选择

(2)粗基准的选择(1)精基准的选择图7-9悬挂的中间导向支承图(1)精基准的选择图7-10以一面两孔定位示意图(2)粗基准的选择主轴箱的主要加工表面有主轴孔、底面及其他轴孔。对于孔加工，应尽量保证其加工余量均匀，以便提高孔加工的精度和生产率，另外，箱体内壁是不加工表面，如果粗基准选择不合理，有可能使非加工的箱体内壁与加工表面孔的相互位置误差过大。由此可见，要满足孔的加工余量均匀，应选孔为粗基准，而为保证非加工面与加工面相互位置精度，需选内壁为粗基准，这是相互矛盾的，但是在箱体的毛坯制造时，内壁与主轴孔是一个整体砂芯，即其相互位置精度是能保证的。2.加工方法的选择(1)底平面粗刨——精刨——磨削。

(2)孔系

粗镗——半精镗——精镗。

(3)主要平面与端面粗铣——精铣。3.工序的安排(1)加工阶段的划分由于C6132卧式车床主轴箱箱体的技术要求较高，故工艺过程应分为粗加工、半精加工和精加工三个阶段。

(2)工序的集中与分散C6132卧式车床主轴箱箱体是成批加工的，在组织工序时除去对于一系列有相互位置要求的孔系的半精加工和精加工采用了工序集中(用加工中心——高级集中)外，其余大多工序均采用了工序分散的组织方式，这样既利于保证各项技术要求，又能具有一定的生产效率。4.主轴箱加工工艺过程表7-6C6132卧式车床主轴箱箱体机械加工工艺过程4.主轴箱加工工艺过程表7-6C6132卧式车床主轴箱箱体机械加工工艺过程7.2.3主轴箱箱体加工主要工序分析1.平面加工

2.孔系加工

3.主轴孔的精加工1.平面加工图7-11多轴龙门铣

加工平面图2.孔系加工(1)保证孔距精度的方法在C6132卧式车床主轴箱箱体孔系加工中，采用镗模法来保证其孔距精度，如图5-34所示。

(2)影响孔系加工精度的因素

(3)孔系结构的工艺性箱体各加工表面的结构工艺性，特别是孔系结构的工艺性，对箱体零件的加工质量、生产率和经济性都有很大影响。(1)保证孔距精度的方法图7-12平面的组合磨削(1)保证孔距精度的方法图7-13用镗模加工孔系(1)保证孔距精度的方法图7-14组合机床上用镗模加工孔系(2)影响孔系加工精度的因素1)镗杆受力变形的影响。镗杆受力变形是影响孔系加工精度的主要因素之一。2)镗杆与导套精度及配合间隙的影响。采用导向装置或镗模镗孔时，镗杆由导套支承，镗杆的刚度较悬臂镗时大大提高，但镗杆与导套的形状精度及其配合间隙对孔系加工精度有重要影响。3)切削热与夹紧力的影响。箱体零件壁厚不均，刚度较低，加工中切削热和夹紧力的影响是不可忽视的。(3)孔系结构的工艺性箱体各加工表面的结构工艺性，特别是孔系结构的工艺性，对箱体零件的加工质量、生产率和经济性都有很大影响。箱体上的孔常有通孔、阶梯孔、不通孔、相交孔等多种结构形式。通孔工艺性较好，特别是长径比小于1～1.5的孔的工艺性最好。阶梯孔的孔径相差越小则工艺性越好，否则孔径差很大，而刀杆又只能按小孔设计，使刀杆刚度大为降低。3.主轴孔的精加工(1)金刚镗孔金刚镗孔与普通镗孔基本相同，这种方法适用于有色金属合金及铸铁件的孔径加工或珩磨和滚压前的预加工。

(2)珩孔珩磨可使孔的尺寸公差等级达到IT6～IT7，圆柱度误差可控制在3～5μm之内，但珩磨不能提高孔的位置精度。3.主轴孔的精加工图7-15浮动镗刀块(1)金刚镗孔图7-16对刀表座

1—千分表2—V形架3—对刀样块4—刀头5—镗杆(1)金刚镗孔图7-17微调镗刀

1—镗杆2—刻度盘3—套筒4—刀杆

5—可转位刀片6—垫片7—紧固螺钉

8—弹簧9—键(2)珩孔图7-18珩磨头结构图

1—螺母2—弹簧3—调整锥

4—砂条5—本体6—砂条座

7—顶销8—卡簧4.3.4主轴箱箱体的检验1.主轴箱箱体的检验项目

2.孔距精度的检验

3.各加工面间相互位置精度的检验1.主轴箱箱体的检验项目1)各加工表面的表面粗糙度及外观。

2)孔的尺寸精度。

3)孔和平面的几何形状精度。

4)孔系的孔距精度。

5)各加工表面间的相互位置精度。2.孔距精度的检验孔距精度的检验方法如图7-19所示。图7-19a采用游标卡尺直接测量，孔心距图7-19b中用检验心捧与千分尺测量，孔距图7-19孔距精度的检验3.各加工面间相互位置精度的检验(1)平行度误差的检验图7-20a所示为孔与孔之间平行度误差的测量方法。

(2)两孔轴心线垂直度误差的检验图7-21所示为检验两孔轴心线垂直度误差的两种方法。

(3)孔与端面垂直度的检验图7-22a所示为在孔内插入检验心棒，在心棒上装百分表，将心棒回转一周(心棒回转时应无轴向位移)，即可读出在检验直径上孔与端面的垂直度误差。

(4)同轴度的检验一般用综合量规检验同轴度，如图7-23a所示。(1)平行度误差的检验图7-20孔与端面平行度误差的检验(2)两孔轴心线垂直度误差的检验图7-21两孔垂直度的检验

1、2—心棒(3)孔与端面垂直度的检验图7-22孔与端面垂直度误差的检验(4)同轴度的检验图7-23同轴度误差的检验

1—被测零件2—量规3—固定支承

4—可调支承7.3齿轮加工7.3.1概述

7.3.2齿形加工工艺简介

7.3.3主要工序及其工装

7.3.4检验

7.3.5齿轮加工的发展7.3.1概述1.齿轮的结构特点和技术要求

2.齿轮的材料、毛坯与热处理1.齿轮的结构特点和技术要求齿轮是机械传动中最常用的零件之一。其功用是按规定的速比传递运动和转矩，如车床主轴箱中的齿轮。齿轮的形状因使用要求不同而有不同的结构形式，但据其结构特点，可将齿轮看成是由齿圈和轮体两部分构成的。按照齿圈上轮齿的种类，齿轮可分为直齿、斜齿、人字齿轮等；按照轮齿的外形特点，齿轮有盘形齿轮、套筒齿轮、轴齿轮和齿条等。2.齿轮的材料、毛坯与热处理(1)齿轮的材料

(2)齿轮的毛坯(3)齿轮的热处理(1)齿轮的材料1)中碳结构钢。采用45钢等进行调质或表面淬火。经热处理后，综合力学性能较好，但切削性能较差，齿面表面粗糙度较大，适用于制造低速、载荷不大的齿轮。2)中碳合金结构钢。采用40Cr进行调质或表面淬火。经热处理后其力学性能较45钢好，热处理变形小，用于制造速度、精度较高，载荷较大的齿轮。3)渗碳钢。采用20Cr和18CrMnTi等进行渗碳或碳氮共渗。经渗碳淬火后齿面硬度可达58～63HRC，芯部有较高的韧性，既耐磨损，又耐冲击，适于制造高速、中载或承受冲击载荷的齿轮。渗碳处理后的齿轮变形较大，尚需进行磨齿加以纠正，成本较高。采用碳氮共渗处理变形较小，由于渗层较薄，承载能力不如前者。4)氮化钢。采用38CrMoAlA进行氮化处理，变形较小，可不再磨齿，齿面耐磨性较高，适用于制造高速齿轮。(2)齿轮的毛坯对于钢质齿轮，除了尺寸较小且不太重要的齿轮直接采用轧制棒料外，一般均采用锻造毛坯。生产批量较小或尺寸较大的齿轮采用自由锻造；生产批量较大的中小齿轮采用模锻。对于直径很大且结构比较复杂、不便锻造的齿轮，可采用铸钢毛坯。铸钢齿轮的晶粒较粗，力学性能较差，加工性能不好，加工前应进行正火处理，使硬度均匀并消除内应力，以改善加工性能。(3)齿轮的热处理(1)齿坯的热处理。齿坯粗加工前后常安排预先处理，其目的是改善材料的加工性能。减小锻造引起的内应力，防止淬火时出现较大变形。(2)轮齿的热处理。齿轮的齿形切出后，为提高齿面的硬度及耐磨性，常安排渗碳淬火或表面淬火等热处理工序。渗碳淬火后齿面硬度高、耐磨性好，使用寿命长，但变形较大，对于精密齿轮尚需安排磨齿工序。表面淬火常采用高频淬火（适于模数小的齿轮）、超音频感应淬火（适于m=3～6mm的齿轮）和中频感应淬火（适于大模数齿轮）。表面淬火齿轮的齿形变形较小，内孔直径通常要缩小0.01～0.05mm，淬火后应予以修正。(3)齿形的加工方法简述。齿轮加工的核心与关键是齿圈上齿形的加工。齿轮加工中的几道工序，主要是围绕切齿工序服务的。目的在于最终获得符合精度要求的齿轮。按加工过程中有无切屑，齿形加工可分为两大类：无切屑加工和有切屑加工。按其加工原理又可分为仿形法（或成形法）和展成法。7.3.2齿形加工工艺简介1.工艺过程

2.工艺过程分析1.工艺过程1)齿坯加工阶段(粗加工及半精加工)。

2)齿形加工阶段(半精加工)。

3)热处理阶段。

4)精加工阶段(修复基准及齿形精加工)。1.工艺过程图7-24齿轮零件图1.工艺过程表7-7齿轮机加工工艺过程卡片2.工艺过程分析(1)齿坯加工分析齿轮加工中所用的定位基准和测量基准都是齿坯的部分表面，因而齿坯加工对切齿质量及生产率的影响很大。

(2)定位基准的选择

(3)齿形加工方案选择(见表7-8、表7-9)。

(4)齿端加工齿廓加工之后的齿端加工有：倒圆、倒尖、倒棱和去毛刺等，如图7-25、图7-26所示。(5)精基准的修整热处理会引起基准孔变形，为保证精加工质量，对基准孔必须加以修整，修整方法一般用推孔或磨孔。表7-8圆柱齿轮齿形加工工艺2.工艺过程分析表7-9齿形加工方法使用情况比较2.工艺过程分析2.工艺过程分析图7-25齿端加工形式a)倒圆b)倒尖c)倒棱2.工艺过程分析图7-26齿端倒圆7.3.3主要工序及其工装1.滚齿

2.插齿

3.剃齿

4.珩齿

5.磨齿

6.挤压1.滚齿(1)滚齿的工艺特点

(2)提高滚齿生产率的途径(1)滚齿的工艺特点滚齿加工是按渐开线啮合原理进行展成加工的齿形加工工艺。这种方法，机床比较简单，刀具制造较容易、精度也易保证，夹具结构简单并且可达到较高刚度，零件加工精度及生产率均较高，因而得到广泛应用。尤其应用于加工直齿、斜齿的外啮合圆柱齿轮及蜗轮。(2)提高滚齿生产率的途径图7-27滚刀切入方法

a)轴向切入b)径向切入(2)提高滚齿生产率的途径图7-28对角滚齿与一般滚齿后齿面的比较

a)原理图b)对角滚齿c)一般滚齿

1—滚刀2—工件2.插齿(1)插齿的工艺特点(2)提高插齿生产率的途径(1)插齿的工艺特点插齿除了能加工内、外啮合的直齿轮外，还特别适宜加工齿圈轴向距离较小的多联齿轮、齿条和扇形齿轮等。依靠靠模也可加工外啮合的斜齿轮，但不如滚齿加工方便。(2)提高插齿生产率的途径1)提高插齿的圆周进给量。2)增加插齿刀每分钟往复行程次数(高速插齿)，目前冲程数已达2500次/min以上，切削速度大大增加，减少了机动时间。3)采用加大前、后角的插齿刀，充分发挥现有插齿刀的切削性能，提高插齿刀的寿命。3.剃齿(1)剃齿的工艺特点剃齿加工是一对螺旋齿轮双面紧密啮合的自由对滚加工过程，它又是切削层极薄，同时伴有挤压和金属滑移的综合过程，如图4-51所示。

(2)提高剃齿生产率的途径及剃齿新工艺剃齿工艺的不断改进和发展，使得生产率有了很大的提高。(1)剃齿的工艺特点图7-29剃齿工作原理

a)剃齿刀上的刀齿b)剃齿运动c)剃齿相对滑动速度的产生

1—齿轮2—剃齿刀(2)提高剃齿生产率的途径及剃齿新工艺1）对角线剃齿法即工作台往复运动方向和被加工的齿轮轴线方向有一夹角，因而剃齿刀上和齿轮啮合节点的位置随工作台的移动而变化。因此，剃齿刀在整个齿宽上的磨损较为均匀，刀具寿命延长，径向进给量可以增加。同时行程可随角之增大而减小，且可将中心距调好后一次走刀完成加工，使生产率较普通剃齿法提高3～4倍。由于刀具与齿轮干涉的可能性减小，故可以剃削两个齿圈相距很近的齿轮，但要求剃齿机工作台可调角度，且要求有较高的刚性和较大的功率。在操作上则要求在调整啮合节点的变化范围时，使该点正好在剃齿刀有效工作长度内，调整的工艺水平要求较高。(2)提高剃齿生产率的途径及剃齿新工艺2）切向剃齿法当对角线剃齿的γ角为90°时，就成了切向剃齿。它的行程更短，生产率更高，但要求更宽的剃齿刀。3）径向剃齿法它只有径向进给，没有轴向和切向进给，生产率大大提高。径向剃齿刀必须比工件宽，而且必须使相邻刀齿的齿沟相错，以取得连续切削，同时侧面要求制成凹入的双曲线体，以便使工件获得鼓形。4）单行程剃齿该剃齿刀有导入、切削及修正三组齿（故成锥形）切削中仅有切向进刀，刀具耐用度高，生产率高。4.珩齿珩齿是对热处理后的齿轮进行精加工的方法之一，其本质是低速磨削、研磨和抛光的综合过程，如图7-30所示。珩齿的运动关系与剃齿相同，不同之处只是含有磨料的塑料齿轮(珩轮)与被珩齿轮在自由啮合过程中，借齿面间的压力和相对滑动来进行切削。图7-30珩齿工作原理

a)珩轮b)珩齿运动5.磨齿(1)用一个锥面砂轮磨齿如图7-31所示，截面呈齿形的砂轮，一面以速度ns旋转，一面以速度vf沿齿宽方向作往复运动，构成假想齿条的一个齿。

(2)用双碟形砂轮磨齿如图7-32所示，两片砂轮倾斜一定角度，构成假想齿条的一个齿的两外侧面，同时磨削一个(或两个)齿槽的两内侧面。

(3)用蜗杆砂轮磨齿如图7-33所示，采用这种方法的机床有Y7232、Y7215，它是将砂轮1作成蜗杆形状，其螺牙在法向断面上的齿形和被磨齿轮2基准齿形相同。5.磨齿图7-31单片锥形砂轮磨齿原理图5.磨齿图7-32用双碟形砂轮磨齿图7-33蜗杆砂轮磨齿原理

1—砂轮2—被磨齿轮5.磨齿6.挤压(1)生产率高对于中等尺寸的齿轮，挤齿只需15～20s，而剃齿常需2～4min。

(2)精度高挤齿可使齿轮精度提高到7—6—6，甚至更高。

(3)表面粗糙度小挤齿时，工件的余量被熨压平整，所以有些表面缺陷和刮伤等容易填平，这样表面粗糙度可达Ra0.4～0.1μm。

(4)挤齿成本低挤齿不开槽，结构简单、成本低、使用寿命长，而且被挤齿轮使用时间长。

(5)挤多联齿轮时不受限制冷挤对齿圈的径向跳动有较好的纠正能力，齿向精度较高，但齿形精度较低。6.挤压图7-34砂轮修形循环简图7.3.4检验7.4活塞加工7.4.1概述

7.4.2活塞加工工艺的拟定

7.4.3活塞加工的主要工序及其工装

7.4.4活塞的检验7.4.1概述1.活塞的功用和结构特点

2.活塞的技术要求

3.活塞的材料及毛坯1.活塞的功用和结构特点图7-35Z12V190柴油机活塞示意图

1—活塞顶面2—回油孔3—气环槽

4—油环槽5—挡圈槽6—活塞销孔

7—上开裆8—下开裆9—止口

10—裙部外圆11—环岸外圆

12—头部外圆13—燃烧室

14—气阀坑1.活塞的功用和结构特点图7-36活塞与相关零件装配关系图

1、2—气环3—油环4—活塞

5—活塞销6—挡圈1.活塞的功用和结构特点图7-37活塞工作过程中的变形

a)受力变形b)热变形2.活塞的技术要求(1)裙部外圆裙部外圆起导向作用，要求与气缸精密配合，其尺寸公差等级一般为IT6，对于高速内燃机的活塞甚至要求为IT5。

(2)销孔销孔尺寸精度要求很高，一般在IT6以上。

(3)环槽

(4)活塞质量为了保证发动机的运转平稳，同一台发动机的活塞其相互间的质量差不应相差很大，Z12V190型柴油机活塞之质量差要求不大于15g。3.活塞的材料及毛坯1)在高温高压下具有足够的强度和刚度。

2)较小的结构质量。

3)良好的耐热性和抗腐蚀性。

4)良好的导热性，热膨胀系数小。

7.4.2活塞加工工艺的拟定1.定位基准的选择

2.加工方法的选择

3.工序的安排

4.活塞的加工工艺过程1.定位基准的选择(1)精基准的选择活塞是一个薄壁零件，在外力作用下很容易产生变形。

(2)粗基准的选择Z12V190型柴油机活塞的外圆与非加工表面内腔的壁厚差要求为0.8mm，毛坯铸造过程中很难保证内腔与外圆的同轴度。(2)粗基准的选择Z12V190型柴油机活塞的外圆与非加工表面内腔的壁厚差要求为0.8mm，毛坯铸造过程中很难保证内腔与外圆的同轴度。如果以毛坯外圆作粗基准加工定位止口和端面，则很难保证壁厚公差的要求。再者活塞内腔底面至止口端面的尺寸大小对活塞质量大小影响很敏感，这是因为自内腔底面至活塞顶面为一圆柱形实体，而内腔底面至止口端面则是一薄壁圆柱体。2.加工方法的选择由于活塞是大批量生产，它的毛坯采用金属模低压铸造，余量较小且均匀。因此，活塞加工的主要工序可采用一些高效专用且利于保证相互位置要求的设备和工装。同时，由于工件材料为铝合金，各表面的精加工不宜采用磨削，因此，销孔、外圆等的精加工应采用高速精镗、精车等。刀具材料也应适当选择。3.工序的安排(1)加工阶段的划分由于活塞是一个薄壁零件，且主要表面的精度要求很高，因此合理地安排粗、精加工的顺序，对于保证产品质量是至关重要的。

(2)工序的集中与分散Z12V190型柴油机活塞属于大批生产，按工序集中的原则，在生产线上采用较多的高效率专用机床和专用夹具。4.活塞的加工工艺过程表7-10Z12V190型柴油机活塞的加工工艺过程表7-10Z12V190型柴油机活塞的加工工艺过程4.活塞的加工工艺过程表7-10Z12V190型柴油机活塞的加工工艺过程4.活塞的加工工艺过程表7-10Z12V190型柴油机活塞的加工工艺过程4.活塞的加工工艺过程表7-10Z12V190型柴油机活塞的加工工艺过程4.活塞的加工工艺过程表7-10Z12V190型柴油机活塞的加工工艺过程4.活塞的加工工艺过程表7-10Z12V190型柴油机活塞的加工工艺过程4.活塞的加工工艺过程表7-10Z12V190型柴油机活塞的加工工艺过程4.活塞的加工工艺过程7.4.3活塞加工的主要工序及其工装1.止口及其底面的加工

2.环槽的加工

3.裙部外圆的精加工

4.活塞销孔的加工1.止口及其底面的加工图7-39内腔定位夹具示意图

1—支承头2、3—滑柱4—顶杆5、6—滑套7—短滑销2.环槽的加工(1)工序集中在一次装夹中完成了粗车外圆、打中心孔，粗切环槽及头部顶面，环槽两侧倒角，精切环槽、头部顶面并倒角，精车各部外圆并锪去顶孔，如图7-40所示。

(2)环槽粗切、精切在一次装夹中完成，减少了装夹和对刀误差，环槽精度得到了保证。

(3)ASH-225六轴自动车床设有专用对刀器在环槽加工过程中，刀具间的距离和刀具伸出长度直接影响到环槽的距离和槽底直径误差。图7-40六轴自动车床加工示意图2.环槽的加工图7-41六轴自动车床线外对刀示意图2.环槽的加工3.裙部外圆的精加工(1)套车法

(2)立体靠模车削法(1)套车法图7-42套车活塞车床的结构示意图

1—机床立柱导轨2—滚轮支座3—主轴4—心轴5—小滑板

6—床鞍7—弹簧8—杠杆9—车刀10—卡盘

11、12—夹紧气缸或液压缸13—销轴(2)立体靠模车削法图7-43卧轴立体靠模金刚石活塞车床示意图

1—靠模触头2—立体靠模3—活塞4—刀具

5—机床主轴6—电动机4.活塞销孔的加工(1)脉冲滚压法脉冲滚压工具如图7-44所示。

(2)镜面镗削法该方法是在专用镗床上用镜面镗刀镗削销孔。4.活塞销孔的加工图7-44顶面和顶部外圆定位精镗销孔7.4.4活塞的检验1)外观及表面粗糙度检验。

2)销孔尺寸及形状误差的检验。

3)裙部中凸椭圆尺寸的检验。

4)环槽宽度、底径，环槽侧面的垂直度和跳动的检验。

5)按质量分组。

1.裙部直径和椭圆度的检测图7-45裙部径向尺寸的测量2.销孔轴心线与头部外圆轴心线对称度的测量图7-46销孔轴心线与头部3.销孔轴心线对头部外圆轴心线垂直度的测量图7-47销孔轴头线与头部1-心轴，2-V形块4.销孔直径的检测图7-48气动量仪的检验原理7.5连杆加工7.5.1概述

7.5.2连杆工艺过程的拟订

7.5.3连杆加工主要工序分析

7.5.4连杆的检验7.5.1概述1.连杆的作用及其工作条件

2.连杆的结构特点

3.连杆的技术要求

4.连杆的材料及毛坯1.连杆的作用及其工作条件连杆是柴油机的主要传力构件之一，其作用是把活塞和曲轴联接起来，将作用在燃烧室中的燃气爆发压力传给曲轴，使活塞的往复直线运动变为曲轴的旋转运动。连杆由连杆体，连杆盖，连杆螺栓，定位销，大、小端轴瓦等组成。2.连杆的结构特点(1)连杆小头连杆小头是指连杆与活塞销相联接的部分，它不仅传递由活塞传来的力，还相对于活塞销往复摆动。

(2)连杆杆身杆身是指连杆大头与小头之间的连接部分。

(3)连杆大头连杆大头是指连杆与曲柄销相联接的部分，是曲柄销的轴承。

(4)连杆螺栓杆螺栓的功用是紧固连杆大头和连杆盖，使其构成曲柄销可靠的轴承孔。(1)连杆小头图7-49连杆杆身

截面形状(2)连杆杆身连杆小头是指连杆与活塞销相联接的部分，它不仅传递由活塞传来的力，还相对于活塞销往复摆动。连杆小头一般为薄壁圆形结构，下端用半径较大的圆弧与杆身圆滑衔接。连杆小头孔内装有耐磨的薄壁衬套。(3)连杆大头图7-50连杆结构示意图

a)直剖式连杆b)斜剖式连杆3.连杆的技术要求1)为了使连杆大小头运动副之间配合良好，大、小头孔的尺寸公差取为IT6，表面粗糙度为Ra0.8μm，大孔圆柱度不低于6级，小孔圆柱度不低于7级。

2)大、小头孔的中心距直接影响到气缸的压缩比，进而影响柴油机的效率，两孔中心距的极限偏差按中心距尺寸划分为：中心距大于350mm，极限偏差为中心距小于等于350mm，极限偏差为±0.03mm。

3)大、小头孔轴线在两个互相垂直方向上的平行度误差会使活塞在气缸中倾斜，致使缸壁磨损不均匀，缩短柴油机的使用寿命，同时也使曲轴的连杆轴颈磨损加剧，因此，在大、小头孔轴线所决定的平面之平行方向上平行度公差值应不大于100∶0.03，垂直于上述平面的方向上平行度公差值应不大于100∶0.06。

4)连杆大、小头孔两端面对大头孔中心的垂直度误差过大，将加剧连杆大头孔两端面与曲轴连杆轴颈两端面之间的磨损，甚至引起烧伤，一般规定其垂直度公差等级不低于8级。3.连杆的技术要求5)齿形结合面的精度直接影响着连杆轴瓦的装配精度，目前在大功率柴油机中广泛采用的锯齿形定位结构是由制造厂根据柴油机结构特点和本厂的工艺状况来确定的，其技术要求一般按接触面积来衡量，通常用着色法检查，在连杆体与连杆盖啮合情况下其均匀接触面积应不少于总面积的70%～80%。

6)为了保证柴油机运转平稳，对同一台柴油机连杆的重量差和大、小头的重量都分别提出严格的要求。

7)连杆在大孔精加工和装配过程中的预紧力十分重要，它直接影响着柴油机的装配精度和可靠性，因此在连杆技术条件中都对螺栓的预紧力提出了严格的要求。3.连杆的技术要求图7-51Z12V190型柴油机连杆主要技术要求4.连杆的材料及毛坯由于连杆在工作过程中受交变负荷，尤其是高速大功率柴油机，其工作条件更为恶劣，因此，必须保证连杆具有足够的强度及刚度，且尽量减小重量，这就对连杆材料的选择提出了较高的要求。7.5.2连杆工艺过程的拟订1.定位基准的选择

2.加工方法的选择

3.工序的安排

4.Z12V190型柴油机连杆加工工艺过程1.定位基准的选择(1)精基准的选择

(2)粗基准的选择(1)精基准的选择图7-52精基准定位示意图(2)粗基准的选择图7-53定位块可调式粗镗大、小头孔夹具2.加工方法的选择从零件结构特点和技术要求等方面考虑，连杆大、小端面是不连续的平面，因此采用面铣刀作阶梯铣削较为适宜。但在大批量生产的中小功率柴油机行业中，为了提高生产效率，多采用磨削两端面的加工方法。此时，对连杆毛坯的精度要求较高，加工余量也应适当缩小。3.工序的安排(1)加工阶段的划分

(2)加工顺序的安排(1)加工阶段的划分加工阶段的划分对于整体锻造的连杆，机械加工工艺过程可分为以下三个阶段：1)连杆盖切开以前的加工。2)铣开连杆盖以后的加工。3)连杆体和连杆盖合并以后的加工。(2)加工顺序的安排前面分析可知，各主要加工表面的加工方法和顺序分别为：1)两端面：粗铣、精铣、精磨。2)小头孔：钻孔、粗镗、半精镗、精镗。3)大头孔：粗铣(仿形)、粗镗、半精镗、精镗、珩磨。4)螺栓孔：钻孔、扩孔。5)定位销孔：钻孔、扩孔、铰孔。6)齿形：缓进给强力磨削(一次切入磨成)。4.Z12V190型柴油机连杆加工工艺过程本工艺过程共分两个部分。第一部分为连杆体铣开前的加工和铣开后各联接部位所有表面的精加工；第二部分为连杆体与连杆盖组装以后的半精加工和精加工。表7-11为连杆体、连杆盖加工工艺过程，表7-12为连杆组件加工工艺过程。4.Z12V190型柴油机连杆加工工艺过程表7-11Z12V190型柴油机连杆、连杆盖工艺过程4.Z12V190型柴油机连杆加工工艺过程4.Z12V190型柴油机连杆加工工艺过程4.Z12V190型柴油机连杆加工工艺过程4.Z12V190型柴油机连杆加工工艺过程4.Z12V190型柴油机连杆加工工艺过程4.Z12V190型柴油机连杆加工工艺过程表7-12Z12V190柴油连杆组件工艺过程4.Z12V190型柴油机连杆加工工艺过程4.Z12V190型柴油机连杆加工工艺过程4.Z12V190型柴油机连杆加工工艺过程4.Z12V190型柴油机连杆加工工艺过程7.5.3连杆加工主要工序分析1.大、小头端面的加工

2.大、小头孔的加工

3.齿形结合面的加工1.大、小头端面的加工图7-54连杆粗铣端面定位示意图2.大、小头孔的加工图7-55浮动夹爪示意图

1—球头螺栓2、4—浮动夹爪3—螺母3.齿形结合面的加工1)要有砂轮成形修整装置。

2)要求机床系统刚度好，磨头功率大，工件台进给平稳。

3)采用大气孔软质砂轮和良好的冷却冲洗系统。3.齿形结合面的加工图7-56缓进给强力磨削连杆齿形示意图

1—连杆体2—金刚石滚轮3—电动机

4—砂轮5—连杆盖图7-57金刚石滚轮修整器结构示意图3.齿形结合面的加工7.5.4连杆的检验1)外观检验：主要是目测连杆的外部缺陷。

2)齿形表面、螺栓孔、定位销孔及螺栓结合面的检验。

3)大、小端孔尺寸精度、表面粗糙度、中心距尺寸以及平行度、垂直度等形位公差的检验。

4)精镗大、小端衬套孔尺寸的精度和位置精度的检验。图7-58连杆大、小头孔在两个互相垂直

方向的平行度检测方法7.5.4连杆的检验第8章智能制造技术8.1智能制造技术简介

8.2智能制造系统

8.3智能制造技术应用8.1智能制造技术简介8.1.1智能制造技术概述

8.1.2国内外智能制造技术特点8.1.3智能制造的基础理论与关键技术8.1.1智能制造技术的涵义8.1智能制造技术8.1.1智能制造技术的涵义与传统的制造装备相比，智能制造装备的主要特征包括以下几个方面。1.自我感知能力是指智能制造装备通过传感器获取所需信息，并对自身状态与环境变化进行感知，而自动识别与数据通信是实现自我感知的重要基础。2.自适应和优化能力是指智能制造装备根据感知的信息对自身运行模式进行调节，使系统处于最优或较优的状态，实现对复杂任务不同工况的智能适应。3.自我诊断和维护能力是指智能制造装备在运行过程中，对自身故障和失效问题能够做出自我诊断，并通过优化调整保证系统可以正常运行。4.自主规划和决策能力是指智能制造装备在无人干预的条件下，基于所感知的信息，进行自主的规划计算，给出合理的决策指令，并控制执行机构完成相应的动作，实现复杂的智能行为。8.1.2国内外智能制造技术特点智能制造在实际应用中具有以下特征：(1)自组织能力和自律能力智能制造中的各组成单元能够根据工作任务需要，集结成一种超柔性最佳结构，并按照最优方式运行。(2)自学习和自维护能力智能制造以原有的专家知识为基础，在实践中不断进行学习，完善系统知识库，并剔除其中不适用的知识，使知识库趋于合理化。(3)整个制造环境的智能集成智能制造在强调各子系统智能化的同时，更注重整个制造环境的智能集成，这是它与面向制造过程中特定应用的“智能化孤岛”的根本区别。智能制造将各个子系统集成为一个整体，实现系统整体的智能化。(4)人机一体化智能制造不单强调人工智能，而且是一种人机一体化的智能模式，是一种混合智能。人机一体化一方面突出了人在制造环境中的核心地位，使人机之间表现出一种平等共事、相互“理解”、相互协作关系，两者在不同的层次上各显其能，相辅相成。8.1.3基础理论与关键技术图8.-1智能制造装备的组成8.1.3基础理论与关键技术图8.-2智能制造系统的组成8.1.3.1物联网图8-4物联网的体系架构目前对于物联网的体系构架，国际电信联盟给出了公认的三个层次，从下到上依次是感知层、网络层和应用层，如图8-4所示。8.1.3.2大数据图8-5大数据架构图大数据是指存储在各种介质中的大规模的各种形态的数据，对各种存储介质中的海量信息进行获取、存储、管理、分析、控制而得到的数据便是大数据。IBM提出了大数据的“5V”特点，即Volume(大量)、Velocity(高速)、Variety(多样)、Val(低价值密度)、Veracity(真实性)。大数据的架构在逻辑上主要分为四层，即数据采集层、数据存储和管理层、数据分析层及数据应用层，如图8-5所示。8.1.3.3云计算云计算的概念被提出以来，尚未出现一个统一的定义。综合不同文献资料对云计算的定义，可以认为云计算是一种分布式的计算系统，有两个主要特点：第一，其计算资源是虚拟的资源池，将大量的计算资源池化，与之前的单个计算资源(如图8-6a))或多个计算资源(如图8-6b))不同，形成了大型的资源池(如图8-6c)，并将其中的一部分以虚拟的基础设施、平台、应用等方式提供给用户；第二，计算能力可以有弹性地、快速地根据用户的需求增加或减少，当用户对计算能力的需求有变化时，可以快速地获得或退还计算资源，为用户节约了成本，同时也使资源池的利用效率大大提高。除此之外，在一部分资料中，基于上述云计算平台的云计算应用，也被囊括进云计算的概念中。8.1.3.4人工智能与机器学习人工智能是一种替代或辅助人进行决策的技术手段，主要指基于计算机的数据处理能力，模拟出人的某些思维过程或智能行为，使计算机或受其控制的机电系统在数据评价与决策过程中，表现出人的智能。机器学习的基本实现方式可描述为：将具象的概念映射为数据，同目标事物的观测数据一起组成原始样本集，计算机根据某种规则对初始样本进行特征提取，形成特征样本集，经由预处理过程，将特征样本拆分为训练数据和测试数据，再调用合适的机器学习算法，拟合并测试评价函数，即可用其对未来的观测数据进行预测或评价。。8.1.3.4人工智能与机器学习图8-8机器学习的算法类别8.1.3.5智能传感智能传感主要是指利用压电技术、热式传感技术微流控Biomems技术、磁传感技术和柔性传感技术等将待感知、待控制的参数进行量化，并集成应用于工业网络，具有信息感知、信息诊断和信息交互的能力。智能传感融合了传感器微处理器和执行器，首先对输入信号完成检测、处理、记忆等过程，再将调理好的信号发送到执行器或者控制系统，其原理如图8-9所示。8.1.3.5智能传感图8-9智能传感原理框架8.1.3.6互联互通目前在设备信息模型建模方面存在多种方式和标准，如面向机电设备的开放式数控系统标准，面向电子设备的电子设备描述语言EDDL，统一建模语言UML以及OPCUA提供的建模规范等。当前各类已定义的建模方法和语言大多针对某一类特定的装备，如EDDL面向电子设备，，MTConnect面向数控机床，目前尚缺乏统一的、成熟的、能广泛适用于不同类型装备的信息模型建模方法。国际上和国内均在为解决此问题提供不同的解决方案。国际上，OPC基金会与各类组织合作，将各类组织的信息模型与OPCUA的信息模型架构建立连接和转换关系，使得可以在OPCUA中使用各类已定义的设备信息模型，并使其符合OPCUA地址空间的结构、引用关系和数据类型等要求，在OPCUA架构下实现不同设备的信息模型。。8.1.3.6互联互通8.1.3.7远程运维远程运维主要是指利用云计算技术、智能网关硬件、通信技术、VPN技术以及大数据等对工业设备的运行数据进行采集，实现设备远程监控，故障、警报的实时分析和通知，远程故障诊断，程序升级，设备维保管理，设备预防性维护以及工业大数据挖掘等功能。远程运维的核心是通信网络、中央数据库、运维流程以及监测系统。图8-12远程运维系统在智能制造系统架构中的位置8.2智能制造系统8.2.1智能机床系统

8.2.2智能生产线系统8.2.3智能车间系统8.2智能制造系统智能制造是制造技术与数字技术、智能技术及新一代信息技术的融合，是面向产品全生命周期的具有信息感知、优化决策、执行控制功能的制造系统，旨在高效、优质、柔性、清洁、安全、敏捷地制造产品和服务用户。虚拟网络和实体生产的相互渗透是智能制造的本质：一方面，信息网络将彻底改变制造业的生产组织方式，大大提高制造效率；另一方面，生产制造将作为互联网的延伸和重要结点，扩大网络经济的范围和效应。以网络互连为支撑，以智能工厂为载体，构成了制造业的最新形态，即智能制造。这种模式可以有效缩短产品研制周期、降低运营成本、提高生产效率、提升产品质量、降低资源能源消耗。从软硬结合的角度看，智能制造即是一个“虚拟网络+实体物理”的制造系统。8.2智能制造系统与传统的制造系统相比，智能制造系统一般应具有如下几个方面的特征：自我感知能力。视觉感知听觉感知触觉感知自适应和优化能力自我诊断和维护能力自主规划和决策能力8.2.1智能机床系统智能机床可以认为是数控机床发展的高级形态，它融合了先进制造技术、信息技术和智能技术，具有自我感知和预估自身状态的能力，其主要技术特征包括：利用历史数据估算设备关键零部件的使用寿命；能够感知自身加工状态和环境的变化，诊断出故障并给修正指令；对所加工工件的质量进行智能化评估；基于各种功能模块，实现多种加工工艺，提高加工效能，并降低对资源和能源的消耗，图8-13所示。8.2.1智能机床系统8.2.2智能生产线系统1.智能车削生产线总体布局由产线总控系统、在线检测单元、工业机器人单元、加工、毛坯仓储单元、成品仓储单元和RGV小车物流单元组成。2.总控系统和检测单元典型总控系统，由室内终端和现场终端两部分组成。3.工业机器人和车削机床单元智能生产线系统上加工模块主要由工业机器入和车机床两部分组成。4.物流与成品仓储单元典型物流单元，由工业机器人、末端执行器、RGV小车、零件托运工装和行走轨道组成，主要实现机床加工零件的转移运输工作。8.2.3智能车间系统智能制造融合了现代传感技术、网络技术、自动化技术等先进技术，大量传感器、数据采集装置等智能设备在车间投入使用，通过智能感知人机交互等手段，采集了车间生产过程中的大量数据。这些数据涉及产品需求设计、原材料采购、生产制造、仓储物流、销售售后等环节，包括传感器、数控机床、MES、ERP等相关信息化应用。限于篇幅，根据智能制造系统的体系框架，这里只给出智能制造车间的基本架构图，如图8-15所示8.2.3智能车间系统8.3智能制造技术应用8.3.1典型行业需求差异综述

8.3.2智能制造系统在重型机械车间中的应用8.3.3智能制造在汽车制造案例应用8.3.1典型行业智能制造系统的需求差异综述行业MES应用个性化需求电子（1）强调上料防错（2）强制制程（3）产成品及在制品生产追溯（4）过程质检实时性要求高食品饮料生产过程能满足相关法律法规称量管理3.严格实现生产过程的正反向追溯4生产环境监控5关键设备监控钢铁一体化计划管理生产连续性要求下的作业调度生产设备实时监控及维护能源计量石化对油品的加工移动过程进行监控管理安全生产生产环境监控配方管理汽车混流生产排程实时生产进度掌控实时配送生产现场的可视化机械排产优化柔性化的任务调度物料追溯上下游系统的数据集成服装多维度的编码管理灵活的生产计划管理面辅料管理缝纫等专业设备管理医药配方管理GMP管理跟踪与追溯日期及环境管理烟草生产工艺与配方管理批次跟踪全程可追溯的质量控制设备OEE8.3.1典型行业智能制造系统的需求差异综述2.机械装备行业智能制造需求要点分析机械装备行业生产管理特点，机械行业是国民经济和工业的重要支柱和主导产业，子行业众多，产品覆盖范围广泛。主要包括：金属制品业、通用设备制造业、专业设备制造业、汽车制造业、铁路船舶航空航天和其他运输设备制造业、电器机械及器材制造业等，图

8-16某机械装备制造企业典型工艺路线8.3.2智能制造系统在重型机械车间中的应用1、项目简介1)背景及需求分析制造业是国民经济的主题，是科技创新的主战场，具有产业关联度高、带动能力强和技术含量高等特点，也是一个国家和地区工业化水平与经济科技总体实力的标志。重型机械行业是国民经济发展的基础，重型装备及制造实力集中体现了一个国家的综合国力与国际地位，在推动经济增长和社会发展过程中占据着特殊的位置。2)存在和突破的技术难点由于重型机械行业的下料加工等工序比较粗放，采用一般的自动化技术很难保证其制造加工质量，因此开发具备适应现场实际工况的智能制造技术是该项目最大的难题。3)关键技术描述为了更好解决重型机械生产制造中的问题，需依靠智能生产，同时不断积累重型金属结构件焊接、打磨、喷涂等工艺知识。8.3.2智能制造系统在重型机械车间中的应用2.