《机械制造工艺学》第二版_王先奎_课件机械...(3)(精)
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机械制造工艺学(第二版)王先逵 课后答案46页PPT
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26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
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28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
机械制造工艺学(第二版)王先逵 课后 答案
11、用道德的示范来造就一个人，显然比用法律来约束他更有价值。—— 希腊
12、法律是无私的，对谁都一视同仁。在每件事上，她都不徇私情。—— 托马斯
13、公正的法律限制不了好的自由，因为好人不会去做法律不允许的事 情。——弗劳德
14、法律是为了保护无辜而制定的。——爱略特 15、像房子一样，法律和法律都是相互依存的。——伯克
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29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
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30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！
46
《机械制造工艺学》第二版 王先奎 课件机械制造工艺学ch4-3 工序余量
工序名称 研磨 精磨 粗磨 半精车 粗车 锻造
工序间 尺寸、公差 表面粗糙 （mm）
h5( 0 0.011 )
50 0 0.011
Ra0.04 Ra0.16 Ra1.25 Ra2.5 Ra16
h6( 0 0.016 ) h8( 0 0.039 )
h11( 0 0.16 ) h13( 0 0.39 )
2、计算各加工工序基本尺寸。 研磨后工序基本尺寸为50mm（设计尺寸）； 其它各工序基本尺寸依次为： 精磨 50mm＋0.01mm=50· 01mm 粗磨 50.01mm+0.1mm=50.01mm 半精车 50.11mm＋0.3mm=50.4lmm 粗车 50．4lmm＋1．lmm=51.51mm 毛坯 51.51mm十4.49mm=56mm
二、加工余量的确定
计算法 查表法 经验法
•l.计算法 在影响因素清楚的情况下，计算法是比 较准确 •2.查表法主要以工厂生产实践和实验研究积累的经 验所制成的表格为基础.这种方法方便、迅速，应 用广泛 •3.经验法由一些有经验的工程技术人员或工人根据 经验确定加工余量的大小。由经验法确定的加工余 量往往偏大。
例如
某轴直径为φ50mm，其尺寸精度要求为IT5，表 面粗糙度要求为Ra0.04um，并要求高频淬火，毛 坯为锻件，其工艺路线为：粗车-半精车-高频淬火 -粗磨-精磨-研磨。计算各工序的工序尺寸及公差 。 1、先用查表法确定加工余量。由工艺手册查 得：研磨余量为0.01mm，精磨余量为0.lmm，粗 磨余量为0.3mm，半精车余量为1.lmm，粗车余量 为4.5mm，由式（1-3）可得加工总余量为6.01mm ， 取 加 工 总 余 量 为 6mm ， 把 粗 车 余 量 修 正 为 4.49mm。
机械制造工艺学第二版王先奎机械制造工艺学ch定位误差
3、工件以外圆表面定位
两种形式： 1、定心定位 与圆柱孔定位相似，只 是用套筒代替了心轴或圆柱销，锥套 代替了锥销。 2、支承定位 常用的定位元件是V形 块
在V形块中定位
• 定位基准不论是完整的圆柱面还是局部圆 弧面，都可以采用V形块定位
• 最大特点是对中性好，即工件定位外圆的 轴线与V形块两斜面对称轴线保证重合， 不受定位外圆直径误差的影响
• 自位支承（浮动支承） 自位支承是指支承本身 的角向位置在工件定位过程中能随工件定位基 面位置变化而自动与之适应。
（1）固定支承
属于固定支承的定位元件有支承钉和支承板
固定支承安装：
•直接安装在夹具体的孔中，与孔的配合
为： H 7 或 H 7
n6
r6
•夹具体上承托支承头的表面应凸起，以 便把各个凸出面一次加工成一个平面
一、常用定位方法与定位元件
1.工件以平面定位 在机械加工中，对于箱体、床身
、机座等零件，常选择平面作为定位 基面实现工件以平面的定位元件有支 承钉和支承板
平面定位的主要形式是支承定位。 常用的元件如下
• 固定支承 属于固定支承的定位元件有支承钉和 支承板
• 可调支承 即支承的高度尺寸在一定范围内可以 进行调整
假定工件两个孔径最小极限尺寸分别为D1， D2，两定位销最大直径分别为d1，d2；销 与孔间最小间隙为x1min=D1-d1, x2min==D2-d2； 两定位孔中心距及偏差为L±LD; 两定位 销中心距及偏差为L±Ld。
当在极端情况下，即两定位基准孔 的孔径及孔心距都是最小极限尺寸，而 两定位销的直径及销心距都是最大极限 尺寸时，仍能保证工件顺利装卸。则由 上图所示的几何关系得：
• 采用圆锥心轴，孔、轴间的间隙得以 消除，定心精度较高，可达0.005～ 0.01mm
《机械制造工艺学》第二版_王先奎_课件机械制造工艺学ch3-4_热变形
这种变形将破坏刀具与工件的正确几何关系和
运动关系，造成工件的加工误差。
热变形对加工精度影响比较大，特别是在精密
加工和大件加工中，热变形所引起的加工误差 通常会占到工件加工总误差的40％～70％。
工艺系统热变形不仅影响加工精度， 而且还影响加工效率
因为为减少受热变形对加工精度的影响，通常需要： 预热机床以获得热平衡； 或降低切削用量以减少切削热和摩擦热； 或粗加工后停机以待热量散发后再进行精加工； 或增加工序（使粗、精加工分开）等等。 目前，无论在理论上还是在实践上都有许多问题尚 待研究解决。
对于大型精密板类零件（如高为600mm，长为 2000mm的机床床身）的磨削加工，工件（床身） 的温差为2.4℃时，热变形可达20mm。这说明工件 单面受热引起的误差对加工精度的影响是很严重的。 为了减少这一误差,通常采取的措施是： 在切削时使用充分的切削液以减少切削表面的温 升； 也可采用误差补偿的方法，即在装夹工件时使工 件上表面产生微凹的夹紧变形，以此来补偿切削时 工件单面受热而拱起的误差。
三、刀具热变形对加工精度的影响
刀具热变形主要是由切削热引起的。通常传入刀 具的热量并不太多，但由于热量集中在切削部分， 以及刀体小，热容量小，故仍会有很高的温升。
例如车削时，高速钢车刀的工作表面温度可达 700～800℃，而硬质合金刀刃可达1000℃以上。
刀具不同切削状态下的变形
连续切削时，刀具的热 变形在切削初始阶段增 加很快，随后变得较缓 慢。经过不长的时间后 （约10～20min）便趋 于热平衡状态。此后， 热变形变化量就非常小 （见图3－46）。刀具 总的热变形量可达 0.03～0.05mm。
四、机床热变形对加工精度的影响
1、概念 机床在工作过程中，受到内外热源的影 响，各部分的温度将逐渐升高。由于各部 件的热源不同、分布不均匀，以及机床结 构的复杂性，因此不仅各部件的温升不同， 而且同一部件不同位置的温升也不相同， 形成不均匀的温度场，使机床各部件之间 的相互位置发生变化，破坏了机床原有的 几何精度而造成加工误差。
运动关系，造成工件的加工误差。
热变形对加工精度影响比较大，特别是在精密
加工和大件加工中，热变形所引起的加工误差 通常会占到工件加工总误差的40％～70％。
工艺系统热变形不仅影响加工精度， 而且还影响加工效率
因为为减少受热变形对加工精度的影响，通常需要： 预热机床以获得热平衡； 或降低切削用量以减少切削热和摩擦热； 或粗加工后停机以待热量散发后再进行精加工； 或增加工序（使粗、精加工分开）等等。 目前，无论在理论上还是在实践上都有许多问题尚 待研究解决。
对于大型精密板类零件（如高为600mm，长为 2000mm的机床床身）的磨削加工，工件（床身） 的温差为2.4℃时，热变形可达20mm。这说明工件 单面受热引起的误差对加工精度的影响是很严重的。 为了减少这一误差,通常采取的措施是： 在切削时使用充分的切削液以减少切削表面的温 升； 也可采用误差补偿的方法，即在装夹工件时使工 件上表面产生微凹的夹紧变形，以此来补偿切削时 工件单面受热而拱起的误差。
三、刀具热变形对加工精度的影响
刀具热变形主要是由切削热引起的。通常传入刀 具的热量并不太多，但由于热量集中在切削部分， 以及刀体小，热容量小，故仍会有很高的温升。
例如车削时，高速钢车刀的工作表面温度可达 700～800℃，而硬质合金刀刃可达1000℃以上。
刀具不同切削状态下的变形
连续切削时，刀具的热 变形在切削初始阶段增 加很快，随后变得较缓 慢。经过不长的时间后 （约10～20min）便趋 于热平衡状态。此后， 热变形变化量就非常小 （见图3－46）。刀具 总的热变形量可达 0.03～0.05mm。
四、机床热变形对加工精度的影响
1、概念 机床在工作过程中，受到内外热源的影 响，各部分的温度将逐渐升高。由于各部 件的热源不同、分布不均匀，以及机床结 构的复杂性，因此不仅各部件的温升不同， 而且同一部件不同位置的温升也不相同， 形成不均匀的温度场，使机床各部件之间 的相互位置发生变化，破坏了机床原有的 几何精度而造成加工误差。
《机械制造工艺学》第二版 王先奎 课件机械制造工艺学ch6-6 夹具设计步骤
二、夹具设计的一般步骤
1.研究原始资料，明确设计要求 2.拟定夹具结构方
二、专用夹具设计的一般步骤（续）
（四）绘制零件图 对夹具总图中的非标准件均应绘制零件图， 零件图视图的选择应尽可能与零件在总图 上的工作位置相一致。
第六节 机床夹具设计步骤与方法
一、专用夹具设计的基本要求
l）保证工件的加工精度 这是夹具设计的最基本要求。必要时应进
行误差分析与计算。 2）夹具总体方案应与生产纲领相适应 3）操作方便，工作安全，能减轻工人劳动强度 4）便于排屑 5）有良好的结构工艺性
设计的夹具应便于制造、检验、装配、调 整、维修等。
示例
如图示为一用于加工连杆零件的小头孔 的工序简图。零件材料为45钢，毛坯为 模锻件，年产量为500件，所用机床为立 式钻床Z525。设计本工序的夹具。
《机械制造工艺学》第二版-王先奎-课件机械
作者：王先奎
王先奎教授是机械制造工艺学领域的专家，拥有丰富的教学和研究经验。
内容概述
本书主要讲解了机械制造工艺学的基础知识和各个领域的技术与方法。
主要章节
1 第一章：机械制造
工艺基础
2 第二章：金属材料
与热处理工艺
3 第三章：切削加工
工艺
介绍机械制造工艺学的基 本概念、原理和流程。
讨论金属材料的性质和热 处理的方法与应用。
《机械制造工艺学》第二版-王 先奎-课件机械
这是一本介绍机械制造工艺学的课件，作者是王先奎。内容包括机械制造基 础、金属材料和热处理、切削加工、非传统加工、焊接等领域。通过学习， 你将了解到相关理论知识并掌握机械制造工艺的技能。
书籍介绍
《机械制造工艺学》第二版
这本书是一本全面介绍机械制造工艺学的教材，适用于工科专业的学生和从业人员。
学习目标和收获
1 了解机械制造工艺与相关理论知识
通过学习，你将掌握机械制造工艺学的基本概念、原理和方法。
2 掌握机械制造工艺的技能
通过实践和实验，你将学会使用各种机械制造工艺的技术和工具。
介绍各种切削加工方法和 工具，如铣章：焊接与焊
接工艺
6 第六章：热成形与
热处理工艺
讨论非传统加工方法，如 电火花加工、激光加工等。
介绍焊接的原理、方法和 常见焊接工艺。
讨论热成形工艺和材料的 热处理方法。
7 第七章：塑性成形工艺
介绍塑性成形工艺和常见塑性成形方法，如锻造、压延等。
王先奎教授是机械制造工艺学领域的专家，拥有丰富的教学和研究经验。
内容概述
本书主要讲解了机械制造工艺学的基础知识和各个领域的技术与方法。
主要章节
1 第一章：机械制造
工艺基础
2 第二章：金属材料
与热处理工艺
3 第三章：切削加工
工艺
介绍机械制造工艺学的基 本概念、原理和流程。
讨论金属材料的性质和热 处理的方法与应用。
《机械制造工艺学》第二版-王 先奎-课件机械
这是一本介绍机械制造工艺学的课件，作者是王先奎。内容包括机械制造基 础、金属材料和热处理、切削加工、非传统加工、焊接等领域。通过学习， 你将了解到相关理论知识并掌握机械制造工艺的技能。
书籍介绍
《机械制造工艺学》第二版
这本书是一本全面介绍机械制造工艺学的教材，适用于工科专业的学生和从业人员。
学习目标和收获
1 了解机械制造工艺与相关理论知识
通过学习，你将掌握机械制造工艺学的基本概念、原理和方法。
2 掌握机械制造工艺的技能
通过实践和实验，你将学会使用各种机械制造工艺的技术和工具。
介绍各种切削加工方法和 工具，如铣章：焊接与焊
接工艺
6 第六章：热成形与
热处理工艺
讨论非传统加工方法，如 电火花加工、激光加工等。
介绍焊接的原理、方法和 常见焊接工艺。
讨论热成形工艺和材料的 热处理方法。
7 第七章：塑性成形工艺
介绍塑性成形工艺和常见塑性成形方法，如锻造、压延等。
《机械制造工艺学》第二版_王先奎_机械制造工艺学ch3-5_误差统计课件
如果实际分布与正态分布基本相符，加 工过程中没有变值系统误差（或影响很小）， 这时就可进一步根据样平均值是否与公差带 中心重合来判断是否存在常值系统误差 (与公 差带中心不重合就说明存在常值系差）。常 值系统误差仅影响平均值，即只影响分布曲 线的位置，对分布曲线的形状没有影响。
学习交流PPT
28
2．确定工序能力及其等级
样本的平均值 表示该样本的尺寸分散中心。 它主要决定于调整尺寸的大小和常值系统误差。
x
1 n
n i 1
xi
学习交流PPT
12
样本的标准差Ｓ反映了该批工件的尺寸分散 程度。它是由变值系统误差和随机误差决定的， 误差大，S也大，误差小，S也小。
1 n
2
S n1i1 (xi x)
学习交流PPT
13
学习交流PPTຫໍສະໝຸດ 232．非正态分布
工件的实际分布， 有时并不近似于正态分 布。例如将两次调整下 加工的工件混在一起， 由于每次调整时常值系 统误差是不同的，如常 值系统误差之值大于2.2s， 就会得到双峰曲线（图 3-56a）；
学习交流PPT
24
如果加工中刀具或砂轮的尺寸磨损比较显著，所 得一批工件的尺寸分布如图3-56b所示。尽管在加工 的每一瞬间，工件的尺寸呈正态分布，但是随着刀具 或砂轮的磨损，不同瞬间尺寸分布的算术平均值是逐 渐移动的（当均匀磨损时，瞬时平均值可看成是匀速 移动），因此分布曲线为平顶。
学习交流PPT
17
由直方图可以直观地看到:
• 工件尺寸或误差的分布情况：该批工件的尺寸 有一分散范围，尺寸偏大、偏小者很少，大多 数居中；
• 尺寸分散范围（6S=53.58m）略大于公差值 （T=50 m），说明本工序的加工精度稍显不 足；
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2．确定工序能力及其等级
样本的平均值 表示该样本的尺寸分散中心。 它主要决定于调整尺寸的大小和常值系统误差。
x
1 n
n i 1
xi
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样本的标准差Ｓ反映了该批工件的尺寸分散 程度。它是由变值系统误差和随机误差决定的， 误差大，S也大，误差小，S也小。
1 n
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S n1i1 (xi x)
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13
学习交流PPTຫໍສະໝຸດ 232．非正态分布
工件的实际分布， 有时并不近似于正态分 布。例如将两次调整下 加工的工件混在一起， 由于每次调整时常值系 统误差是不同的，如常 值系统误差之值大于2.2s， 就会得到双峰曲线（图 3-56a）；
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24
如果加工中刀具或砂轮的尺寸磨损比较显著，所 得一批工件的尺寸分布如图3-56b所示。尽管在加工 的每一瞬间，工件的尺寸呈正态分布，但是随着刀具 或砂轮的磨损，不同瞬间尺寸分布的算术平均值是逐 渐移动的（当均匀磨损时，瞬时平均值可看成是匀速 移动），因此分布曲线为平顶。
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由直方图可以直观地看到:
• 工件尺寸或误差的分布情况：该批工件的尺寸 有一分散范围，尺寸偏大、偏小者很少，大多 数居中；
• 尺寸分散范围（6S=53.58m）略大于公差值 （T=50 m），说明本工序的加工精度稍显不 足；
《机械制造工艺学》第二版 王先奎 课件机械制造工艺学ch3-3 受力变形
二、工艺系统刚度对加工精度的影响
（一）切削力作用点位置变化引起的工
件形状误差
（二）切削力大小变化引起的加工误差
（三）夹紧力和重力引起的加工误差 （四）传动力和惯性力对加工精度影响
（一）切削力作用点位置变化引起的工件形 状误差
1、机床的变形 2、工件的变形 3、工艺系统的变形
1、机床变形
颈和轴套内孔表面的接触点不停变化，轴套孔的圆 度误差将会传递给工件的回转轴心 – 周期变化的惯性力会引起工艺系统的强迫振动
解决方案：
– “对重平衡”，如加配重
四、机床部件刚度
（一）机床部件刚度测定
– 1、静态测定法 机床不工作状态下，模拟切削时受力情况，对机 床施加静载荷，测出机床各部件在不同静载荷下 的变形，就可以作出各部件的刚度特性曲线并计 算出刚度
计算结果说明
机床的总变形是随着切削力作用点（x）的变化 的 在x＝0和x＝L的情况下，工件变形较大 在 时，机床变形最小
k wz x( )L ktj k wz
变形大的地方，从工件上切去的金属层薄，变 形小的地方，切除的金属层厚 所以，机床受力变形而使得加工出来的工件呈 两端粗，中间细的马鞍型。
2、零件间摩擦力的影响
– 造成加载－卸载曲线不重合
3、接合面的间隙 4、薄弱零件本身变形
五、减少工艺系统受力变形对加工精 度影响的措施
（一）提高工艺系统 的刚度 1、合理的结构设计 尽量减少连接面的数目，注意刚度的匹 配。采用：空心截形、封闭截形、添加加强 肋 2、提高连接表面的接触刚度 提高机床部件接合面以及工件定位基准 面的精度和表面质量、给机床预加载荷，增 加实际接触面积 3、采用合理的装夹和加工方法（图例）