机械制造基础 第七章
机械制造基础第七章优秀课件
研 究
的同时作用，主要是分析各项误差单独的变化规律。
加
二是统计分析法，运用数理统计方法对生产中一批工件
工 精
的实测结果进行数据处理，用以控制工艺过程的正常进行。
度 的
这两种方法在生产实际中往往结合起来应用。一般先用统
方 计分析法找出误差的出现规律，判断产生加工误差的可能原因，
法 然后运用因素分析法进行分析、试验，以便迅速有效地找出影
7.2.1 加工原理误差
加工原理是指加工表面的形成原理。加工原理误差是由
于采用了近似的切削运动或近似的切削刃形状所产生的加工
误差。
加
工
原 理
为了获得规定的加工表面，要求切削刃完全符合理论曲
误 差
线的形状，刀具和工件之间必须作相对准确的切削运动。但
往往为了简化机床或刀具的设计与制造，降低生产成本，提
回 图7.5、7.6、7.7、7.8和表7.1所示。
转
误
差 对
表7．1 机床主轴回转误差产生的加工误差
加
工
车床上车削
精 度 的
主轴回转误差的 基本形式
内、外圆
端面
螺纹
影
响
纯径向跳动
影响极小无影响Fra bibliotek镗床上镗削
孔 圆度误差
端面 无影响
纯轴向窜动 纯角度摆动
无影响 圆柱度误差
平面度误差 垂直度误差
形响极小
螺距误差 螺距误差
响加工精度的关键因素。
7.2 影响加工精度的因素
零件的机械加工是在由机床、夹具、刀具和工件组成的工
艺系统中进行的。
工艺系统中凡是能直接引起加工误差的因素都称为原始误
差。
原
国家开放大学 机械制造基础 第七章
1.切削层为切削部分切过工件的一个循环所切除的工件材料层。
（）
选择一项：
错
2.背吃刀量指工件上已加工表面和待加工表面间的水平距离。
（）
选择一项：
错
3.切削速度指切削加工时，切削刃选定点相对于工件的主运动的瞬时速度。
（）选择一项：
对
4.刀具耐用度为刀具两次刃磨之间的切削时间。
（）
选择一项：
对
5.切削热主要产生于刀具与切屑、刀具与工件之间的摩擦。
（）
选择一项：
错
6.基面通过切削刃上选定点并垂直于（）。
选择一项：
B. 主运动方向
7.能够反映前刀面倾斜程度的刀具标注角度为（）。
选择一项：
B. 前角
8.哪一个阶段刀具磨损的速率最慢（）？
选择一项：
C. 正常磨损
9.粗加工中等硬度的钢材时，一般会产生（）切屑。
选择一项：
A. 节状
10.切削脆性材料时，容易产生（）切屑。
选择一项：
B. 崩碎。
机械制造基础第七章铸铁及其热处理习题解答
第七章铸铁及其热处理习题解答7-1 铸造生产中，为什么铸铁的碳、硅含量低时易形成白口? 而同一铸铁件上，为什么其表层或薄壁处易形成白口?答：因为碳、硅是促进石墨化的元素，当它们含量含量低时石墨化不易进行，所以容易形成白口。
同一铸件上表层和薄壁的冷却速度比较快，不利于石墨化，故易形成白口。
7-2 在铸铁的石墨化过程中，如果第一、第二阶段完全石墨化，而第三阶段分别为完全、部分或未石墨化时，问它们各获得哪种基体组织的铸铁?答：第三阶段石墨化完全进行时，获得铁素体基体铸铁；部分进行时为铁素体+珠光体基体铸铁；未进行石墨化时为珠光体基体铸铁。
7-3 机床的床身、床脚和箱体为什么大都采用灰铸铁铸造？能否用钢板焊接制造?试将两者的使用性和经济性作简要比较。
答：1、因为灰铸铁的性能适合制造这些零件：抗压性能比抗拉性能好，铸造性能优良，减摩性好，减振性强，切削加工性良好，缺口敏感性较低。
2、能用钢板焊接制造，但钢板的减摩性、减振性不如灰铸铁。
在使用性和经济性上，灰铸铁成本低，易于铸造结构复杂的零件，并且其尺寸不受限制，这些都是用钢板制造不能达到的。
7-4 有一壁厚为20～30mm的铸件，要求抗拉强度为150MPa，应选用何种牌号的灰铸铁制造?答：根据强度要求和壁厚，应选用HT200。
7-5 生产中出现下列不正常现象，应采取什么措施予以防止或改善?(1) 灰铸铁精密床身铸造后即进行切削，在切削加工后发现变形量超差；(2) 灰铸铁件薄壁处出现白口组织，造成切削加工困难。
答：(1) 应在切削前进行去应力退火，消除铸造应力。
去应力退火通常是将铸件缓慢加热到500~560℃，保温一段时间(每l0mm厚度保温1h)，然后随炉冷至150～200℃后出炉。
(2)应进行消除白口组织退火。
退火方法是把铸件加热到850～950℃，保温1～3h，使共晶渗碳体发生分解，即进行第一阶段的石墨化，然后又在随炉冷却中进行第二和第三阶段石墨化，析出二次石墨和共析石墨，到500～400℃再出炉空冷。
机械制造基础-第七章
立式钻床
摇臂钻床
立柱座 立柱 摇臂 主轴 工作台 底座
2．钻床的主要工作内容
钻孔
扩孔
铰孔
攻螺纹
锪孔
刮平面
3．钻头的装夹 钻头（麻花钻）刀柄部分的结构分有直柄和锥柄。
直柄钻头需用带锥柄的钻夹头夹紧，再将钻夹头的锥 柄插入钻床主轴的锥孔中。如果钻夹头的锥柄不够大， 可套上过渡用钻套后再插入主轴锥孔中 锥柄钻头若其锥柄规格与钻床主轴锥孔规格相符，可 将钻头锥柄直接插入主轴锥孔中，如不相符时也可加 用钻套
动一个螺距（或导程）的规律作进给运动
在镗床上铣削：在镗床主轴锥孔内安装立铣刀或端铣刀，
可以进行箱体工件侧面上的平面和沟槽的铣削
二、镗削的工艺特点
适合箱体、机架等结构复杂的大型工件上的孔加工
可以方便地加工直径很大的孔
能方便地实现对孔系的加工 工艺适应能力强，能加工形状多样、大小不一的各 种工件的多种表面 镗孔的经济精度等级为IT9～IT7，表面粗糙度Ra值
镗削轴线在同一垂直平面内的平行孔系
垂直孔系的镗削
两孔轴线在同一水平面内相交垂直：镗削完第一个
孔后，将工作台连同工件一起回转90°再按需要横向移
动一定距离，即可镗削第二个孔。
两孔轴线呈空间交错垂直：在上述调整方法的基础 上，再将主轴箱沿主立柱向上（或向下）移动一定距离 后进行第二个孔的镗削。
镗削垂直孔系
平行孔系 垂直孔系
同轴孔系的镗削
主轴带动镗刀回转作主运动，工作台带动工件作纵 向进给运动。
平行孔系的镗削
两平行孔轴线在同一水平面内：镗削完一个孔后，将 工作台（工件）横向移动一个孔距，即可进行另一个孔的 镗削。 两平行孔轴线在同一垂直平面内：镗削完一个孔后， 将主轴箱沿主立柱垂直移动一个孔距，即可对另一个孔进 行镗削。 两平行孔轴线既不在同一水平面内，又不在同一垂直 平面内：镗削完一个孔后，横向移动工作台，再垂直移动 主轴箱，确定另一个孔轴线的位置。
机械制造基础 第7章概要
第1～2位该零件为回转体类、轮盘类法兰盘，第l位为0，第2位为2。 第3～9位该零件“外部基本形状”：单向台阶；“外部功能要素”： 无；“内部基本形状”：双向台阶通孔；“内部功能要素”：有环槽； “外平面与端面”：单一平面；“内平面”：无；“辅助加工”：均布 轴向孔。第3～9位分别为1、0、5、1、1、0、1。 第10～12位该零件材料为普通非合金钢，毛坯原始形状为锻件，不 进行热处理，第10～12位分别为2、6、0。
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7.1
7.1.2零件的分类编码系统 1.零件分类编码的基本原理
成组技术
分类是一种根据特征属性的有无，把事物划分成不同组的过程。编 码能用于分类，它是对不同组的事物给予不同的代码。成组技术的编码， 是对机械零件的各种特征给予不同的代码。这些特征包括零件的结构形 状、各组成表面的类别及配置关系、几何尺寸、零件材料及热处理要求， 各种尺寸精度、形状精度、位置精度和表面粗糙度等要求。对这些特征 进行抽象化、格式化，就需要用一定的代码（符号）来表述。所用的代 码可以是阿拉伯数字、拉丁字母，甚至汉字，以及它们的组合。最方便、 最常见的是用数字码。 迄今为止，世界各国已制订了几十种编码系统，其中以德国阿享工 业大学奥匹兹教授领导的机床和生产工程实验开发的OPITZ零件分类编 码系统，在国际上获得了较为广泛的应用。我国已制订了机械工业成组 技术分类编码系统（JLBM－1系统）。
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7.1
2.JLBM－1分类编码系统
成组技术
JLBM－1系统是由我国机械工业部组织制定并批准的机械零件分类 编码系统，于1984年正式为我国机械工业部的指导性技术文件。它由15 个码位组成，采用混合式代码结构。其结构如图7－2所示。 该系统的1、2码位表示零件的名称类别，它采用零件的功能和名称 作为标志，以矩阵表的形式表示出来，不仅容量大，也便于设计部门检 索。但由于零件的名称不规范，可能会造成混乱，因此在分类前必须先 对企业的所有零件名称进行统一并使其标准化。 3～9码位是形状及加工码，分别表示回转体零件和非回转体零件的 外部形状、内部形状、平面、孔及其加工与辅助加工的种类。 10～15码位是辅助码，表示零件的材料、毛坯、热处理、主要尺寸 和精度的特征。尺寸码规定了大型、中型与小型三个尺寸组，分别供仪 表机械、一般通用机械和重型机械等三种类型的企业参照使用。
机械制造基础第七章习题及答案
第七章习题及答案7-1试述生产过程、工序、工步、走刀、安装、工位的概念。
答：制造机械产品时，将原材料转变为成品的全过程称为生产过程。
工序是指一个（或一组）工人在一个工作地点或一台机床，对同一个或同时对几个工件进行加工所连续完成的那一部分工艺过程。
工步是指在一个工序中，当加工表面不变、加工工具不变的情况下所连续完成的那部分工艺过程。
在一个工步内，如果被加工表面需切去的金属层很厚，一次切削无法完成，则应分几次切削，每进行一次切削就是一次走刀。
安装是指工件在加工之前，在机床或夹具上占据正确的位置（即为定位），然后加以夹紧的过程称为装夹。
工件经过一次装夹完成的工序称为安装。
工件在机床上所占据的每一个待加工位置称为工位。
7-2什么是机械加工工艺过程？什么是机械加工工艺规程？答：机械加工工艺规程（简称工艺规程）是将机械加工工艺过程的各项内容写成文件，用来指导生产、组织和管理生产的技术文件。
工艺过程是生产过程中的主要部分，是指在生产过程中直接改变毛坯的形状、尺寸、相对位置和材料性能，使其成为半成品或成品的过程。
7-3试指明下列工艺过程中的工序、安装、工位及工步。
坯料为棒料，零件图如图题7-3所示。
1）卧式车床上车左端面，钻中心孔。
答：车左端面、钻中心孔分别为工步。
2）在卧式车床上夹右端，顶左端中心孔，粗车左端台阶。
答：夹右端，顶左端中心孔为装夹，粗车左端台阶为工步。
3）调头，在卧式车床上车右端面，钻中心孔。
答：车右端面、钻中心孔分别为工序。
4）在卧式车床上夹左端，顶右端中心孔，粗车右端台阶。
答：夹左端，顶右端中心孔为装夹。
车右端台阶为工步。
5）在卧式车床上用两顶尖，精车各台阶。
答：两顶尖定位为装夹，精车左、右端台阶为工步。
图题7-37-4拟定机械加工工艺规程的原则与步骤有哪些？工艺规程的作用和制定原则各有哪些？答：制定工艺规程的原则是优质、高产和低成本，即在保证产品质量的前提下，争取最好的经济效益。
制定工艺规程的步骤：1）分析研究部件或总成装配图样和零件图样；2）选择毛坯；3）拟定工艺路线；4）确定各工序的加工余量，计算工序尺寸及公差；5）确定各工序所采用的设备及工艺装备；6）确定各工序的切削用量和时间定额；7）确定各主要工序的技术要求及检验方法；8）填写工艺文件。
机械制造基础-第7章-机加工练习题-答案
机械加工练习一、填空1. 在切削加工中，刀具与工件间的相对运动称为切削运动，包括主运动和供给运动。
一般消耗功率最大的是主运动。
2．最常用刀具材料是高速钢和硬质合金，形状复杂的整体刀具应采用高速钢。
3. 周铣平面时,有两种铣削方式：顺铣和逆铣。
生产中，普通铣床多采用逆铣。
4．硬质合金刀具材料的选用：YG类硬质合金主要用于加工铸铁和有色金属；YT类硬质合金用于加工塑性材料。
5．齿轮齿形的加工方法主要有滚齿、插齿和铣齿；加工双联齿轮、内齿轮、齿条应采用插齿，加工斜齿圆柱齿轮应采用滚齿。
6．加工铸铁件通常选用YG类硬质合金，加工钢件通常选用YT类硬质合金。
7．切削用量包括切削速度、进给量、背吃刀量，是影响工件加工质量、刀具磨损和生产率的重要因素，应合理选择。
其选择的一般原则是粗加工时，选择较大背吃刀量、进给量，适当的切削速度；精加工时选择较小的背吃刀量、进给量，尽可能提高切削速度。
8.车刀的5个角度主要是前角、后角、刃倾角、主偏角、副偏角。
9．根据形态特征，切屑可分为带状、粒状、节状、崩碎切屑四种。
其中，切削过程平稳的是带状切屑，但需要采取断屑措施。
10．切削加工过程中，积屑瘤对的影响主要体现在保护刀具，增大前角，增大切削厚度、影响尺寸精度，加速刀具磨损、影响已加工表面等方面。
因此，在精（粗，精）加工时应避免积屑瘤的产生。
11．切削液在切削加工生产中普遍采用，其主要作用是降低切削力和切削温度。
12.机床常用机械传动副有带传动，齿轮传动，蜗轮蜗杆传动，齿轮齿条传动，丝杠螺母传动五种。
13.普通机床的变速机构常由塔轮变速机构、滑动齿轮变速机构、离合器变速机构三种基本机构组成。
14.机械加工工艺过程由工序、安装、工位、工步、进给等组成。
15.完全定位是指工件6个自由度全部被限制的定位；不完全定位是指工件6个自由度没有被全部限制的定位。
16．基准重合指的是选用设计基准作为定位基准；基准统一指的是多个加工工序采用东一个定位基准。
第7章 机械制造基础
4．定位方式 (1)完全定位 (2)不完全定位 没有全部限制工件的6个自由度，但仍能保证加工 精度要求的定位方式，称为不完全定位。 (3)欠定位 按照加工要求需要限制的自由度没有被限制的定 位方式称为欠定位。欠定位不能保证工件的正确 安装，因而是不允许的。 (4)过定位 工件某一个自由度（或某几个自由度）被两 个（或两个以上）约束点约束，称为过定位
2．螺旋夹紧机构
3．偏心夹紧机构
4．定心夹紧机构
5．联动夹紧机构
7.4 典型机床夹具
7.4.1 钻床夹具 1．钻模的主要类型和结构特点： （1）盖板式钻模 （2）固定式钻模 （3）回转式钻模 （4）翻转式钻模
2．钻模板 （1）固定式钻模板 （3） 可卸式钻模板 （2）铰链式钻模板 （4）悬挂式钻模板
（3） 钻套下端面与加工表面之间的间隙值 S 加工铸铁时，S=（0.3～0.6）d； 加工钢等韧性材料时，S=(0.5～1.0)d； 材料愈硬，系数应取小值；钻头直径愈小 （ 刚性 差 ），系数应取大值； 在斜面或圆弧面上钻孔时，为保证起钻良好，钻套 下端面尽可能接近加工表面； 孔的精度要求高，要求引导良好，但为了排屑又不 能取小的 S 值时；结构上允许时， 干脆取 S=0，使切 屑由引导孔排出，此时钻套磨损将是严重的。 钻深孔时（即孔的长径比 L/d＞5），可取 S=1.5d。
3．钻套 （1） 固定钻套 （2）可换钻套 （3） 快换钻套 （4）特殊钻套
（2）钻套引导孔的尺寸和极限偏差的确定 ① 钻套引导孔的基本尺寸，应等于所引导刀具刀刃部 直径 (简称刀具直径)的基本尺寸。 ② 钻套引导孔与刀具之间应保证一定的配合间隙，以 防止两者在加工过程中发生卡住咬死现象。根据 一般加 工情况具体推荐引导孔极限偏差为：当钻孔、扩 孔时， 钻套引导孔直径尺寸的上、下偏差等于公差带 F7的上、 下偏差分别加上钻头或扩孔钻直径尺寸的上偏差；当粗 铰孔时，钻套引导孔直径尺寸的上、下偏差等于公差带 G7 的上、下偏差分别加上粗铰刀直径尺寸的上偏差；当 精铰孔时，钻套引导孔直径尺寸的上、下偏差等于公差 带 G6 的上、下偏差分别加上精铰刀直径尺寸的上偏差。
国开《机械制造基础》第七章本章测验
一、判断题（每题10分，共50分）
题目1
未回答
满分10.00
未标记标记题目
题干
切削层为切削部分切过工件的一个循环所切除的工件材料层。
（）
选择一项：
对
错
反馈
解析：切削层为切削部分切过工件的一个单程所切除的工件材料层。
正确的答案是“错”。
题目2
未回答
满分10.00
未标记标记题目
题干
背吃刀量指工件上已加工表面和待加工表面间的水平距离。
（）
选择一项：
对
错
反馈
解析：背吃刀量是指工件上已加工表面和待加工表面间的垂直距离。
正确的答案是“错”。
题目3
未回答
满分10.00
未标记标记题目
题干
切削速度指切削加工时，切削刃选定点相对于工件的主运动的瞬时速度。
（）
选择一项：
对
错
反馈
解析：切削速度指切削加工时，切削刃选定点相对于工件的主运动的瞬时速度。
正确的答案是“对”。
机械制造技术基础第七章PPT课件
(1)直线进给式铣床夹具 这类夹具一般安装在铣床的工作台上,加工过程中夹具同工作台一起作直线进给 运动。按一次装夹工件数目的多少,可分为单件铣床夹具和多件铣床夹具。在批量不太大的生产中使用单 件夹具较多,而在大批量的中小型零件的加工中,多件夹具则得到广泛应用。图7-9即为铣削图7-8所示顶尖 套上双槽的双件铣床夹具。
图7-10所示的圆周进给式铣床夹具用于在立式铣床上连续铣削拨叉上下两端面。工件以圆孔、端面及 侧面在带凸台的定位销2和挡销4上定位,由液压缸6驱动拉杆1通过开口垫圈3将工件夹紧。夹具上同时装夹 12个工件,工作台由电动机通过蜗杆蜗轮机构带动回转。AB扇形区是切削区域,CD扇形区是装卸区域,当工 件随同回转工作台转到AB区时,液压缸6驱动拉杆1下移,夹紧工件;当工件随同回转工作台转到CD区时,液压 缸6驱动拉杆1上移,松开工件。在切削工件和装卸工件的过程中,工作台连续回转,并不停车,因此,切削加工 的机动时间和装卸工件的辅助时间相重合,生产率很高。
二、机床夹具的分类 机床夹具通常有三种分类方法,即按应用范围、使用机床、夹紧动力源来分类,如图7-1所示。
图7-1 机床夹具的分类 其中通用夹具是指已经标准化的、可用于在一定范围内加工不同工件的夹具,如三爪自定心卡盘、四 爪单动卡盘、机床用平口虎钳等,这类夹具主要用于单件小批量生产。
专用夹具是针对某一种工件的某一工序而专门设计与制造的,这类夹具一般适用于固定产品中批以上 的生产。本章主要以车、铣、钻、镗床专用夹具为例,介绍专用夹具的结构特点。
图7-2 角铁式车床夹具 1—平衡块 2—防护罩 3—钩形压板 4—夹具体
(2)花盘式夹具 图7-3为齿轮泵壳体的工序图。工件外圆D及端面A已经加工,被加工表面为两个ϕ35孔、端 面T和孔的底面B,并要求保证零件图上规定的有关技术要求。两个ϕ35孔的直径尺寸精度主要取决于加工 方法的正确性,而其他技术要求则由夹具保证。
机械制造基础第七章
第7章 机械加工工艺规程的制定
7.3 工艺路线的拟定 7.3.1 基准及其选择
导轨面作粗基准加工床身底面
床身底面作精基准加工导轨面
第7章 机械加工工艺规程的制定
加工时，应先选取导轨面为粗基准加工床脚的底平面，如图（a）所 示。再以床脚的底平面为精基准加工导轨面，此时导轨面的加工余量可 以小而均匀，如图（b）所示。 若先以床脚底平面为粗基准加工导轨面，如图（C）所示，则床脚 底平面误差全部反映到导轨面上，使其加工余量不均匀。此时，在余量 较大处，会把要保留的机械性能较好的一层金属切掉，而且由于余量不 均匀而影响了加工精度。
第7章 机械加工工艺规程的制定
7.3 工艺路线的拟定 7.3.1 基准及其选择
图示套筒法兰零件，表面为不加工表面，为保证镗孔后零件的壁厚均匀，应选 表面作粗基准镗孔、车外圆、车端面。
第7章 机械加工工艺规程的制定
7.3 工艺路线的拟定 7.3.1 基准及其选择
（2）选择毛坯余量最小的表面作粗基准：选择要求加工余量小而均匀的重要表 面为粗基准，以保证该表面有足够而均匀的加工余量。 例如，在床身零件中，导轨面是最重要的表面，它不仅精度要求高，而且要求 导轨面具有均匀的金相组织和较高的耐磨性。由于在铸造床身时，导轨面是倒扣在 砂箱的最底部浇铸成型的，导轨面材料质地致密，砂眼、气孔相对较少，因此要求 加工床身时，导轨面的实际切除量要尽可能地小而均匀，故应选导轨面作粗基准加 工床身底面，然后再以加工过的床身底面作精基准加工导轨面，此时从导轨面上去 除的加工余量可较小而均匀。
第7章 机械加工工艺规程的制定
7.2 零件的工艺分析与毛坯选择 7.2.2 毛坯的选择
1．机械加工中常用毛坯的种类 ⑴ 铸件 ⑵ 锻件 ⑶ 型材 ⑷ 焊接件 2．机械零件毛坯选择原则 ⑴ 保证使用要求 ⑵ 满足经济性 ⑶ 考虑实际生产条件 ⑷ 充分考虑利用新技术、新工艺、新材料的可能
机械制造技术基础第七章PPT课件
图7-1 机床夹具的分类 其中通用夹具是指已经标准化的、可用于在一定范围内加工不同工件的夹具,如三爪自定心卡盘、四 爪单动卡盘、机床用平口虎钳等,这类夹具主要用于单件小批量生产。
专用夹具是针对某一种工件的某一工序而专门设计与制造的,这类夹具一般适用于固定产品中批以上 的生产。本章主要以车、铣、钻、镗床专用夹具为例,介绍专用夹具的结构特点。
本节主要介绍应用最为广泛的安装在车床主轴上的夹具。
2.车床专用夹具的典型实例 生产中常遇到在车床上加工壳体、支座、杠杆、接头等类零件的圆柱表面及端面的情况。这些零件形
状往往比较复杂,直接用三爪自定心卡盘装夹工件比较困难,在这种情况下,就需设计车床专用夹具。下面介 绍几种典型的车床夹具。
(1)角铁式夹具 图7-2所示为角铁式车床夹具。工件以一面两孔为定位基准在夹具倾斜的定位支承板和一 个圆柱销及一个菱形销上定位,用两个钩形压板夹紧。被加工表面是孔和端面,为了便于在加工过程中检验 所加工端面的尺寸和被加工孔与定位基准面的角度,靠近加工面处设计有测量基准面及工艺孔。夹具体4上 的基准圆A是找正圆。
4—薄壁定位套 5—工件
(4)组合夹具 组合夹具是采用预先制造好的标准夹具元件,根据设计好的定位夹紧方案组装而成的专用夹 具,它既有专用夹具的优点,又具有标准化、通用化的优点。产品变换后,夹具的组成元件可以拆开清洗入库, 不会造成浪费,适用于新产品试制和多品种小批量的生产。在大量采用数控机床、应用CAD/CAM/CAPP技术 的现代企业机械产品生产过程中具有独特的优点。图7-6 所示是一个典型的车床组合夹具,工件用已加工的 底面和两个定位孔定位,用两个压板夹紧,图中夹具体、定位销、压板、底座等均为通用元件。
机械制造基础第7章
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7.1 成组技术
凡零件各码位上的编码落在该码域内，即划分为同一零件组，如图7 －4(b)中所示3个零件即为一组，或称为一个零件族。这种分类方法就称 为码域法。
3.特征位码域法
它是上述两种方法的综合，因而能兼备二者的特点，即既能抓拄零件 分类的主要特征方面，又能适当放宽其相似性要求，允许有更多的零件种 数进入零件组，以期得到满意的分类效果。
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7.2 计算机辅助工艺设计
目前在理论体系和生产实际应用方面都已取得了重大的进展，一批 先进实用的CAPP系统在生产中得到了应用，并取得了较好的效果。
CAPP系统的主要功能是只要输入零件加工的有关信息，计算机就能 自动生成并输出零件的加工工艺规程。有些较完善的系统还能进行动态 仿真，对加工过程进行模拟显示，以便检查工艺规程的正确性。
1.特征码位法
按编码分类，如把编码完全相同的归属为一个零件组，这就要求同 组零件有更多的特征属性相似，即标准太严，会出现零件组组数过多， 而每组零件种数很少的情况。
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7.1 成组技术
实际上，根据分类的目的，往往只要求有假设干特征属性相似即可。 这样，只需要在编码中选用假设干特征码位来制定分类的相似性标准； 只要是特征码位代码相同的零件皆可以归属于同一零件组。如此，可能 出现的最大组数可大大减少。例如，表7－5表示用特征码位法的零件分 类，其中特征码位为第1、第2、第6及第7码位，规定的代码分别为0、4、 3及0，凡零件编码相应码位的代码与其相同的均可归属于同一零件组； 图中列出符合上述相似特征要求的几个零件的简图及其编码。
第1～2位该零件为回转体类、轮盘类法兰盘，第l位为0，第2位为2。
第3～9位该零件“外部根本形状〞：单向台阶；“外部功能要素〞： 无；“内部根本形状〞：双向台阶通孔；“内部功能要素〞：有环槽； “外平面与端面〞：单一平面；“内平面〞：无；“辅助加工〞：均布 轴向孔。第3～9位分别为1、0、5、1、1、0、1。
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可锻性比碳钢差，铝合金和铜合金的锻造性能一般
较好
3. 焊接性能
材料在一定焊接条件下获得优质焊接接头的难
易程度 一般用焊缝处出现裂纹、脆性、气孔或其他缺 陷的倾向来衡量焊接性能 低碳钢和低合金钢具有良好的焊接性能，高碳 钢、高合金钢、铜合金、铝合金的焊接性能较差， 铸铁基本不能焊接
4. 切削加工性能
齿轮表面具有较高的硬度、耐磨性和接触疲劳 强度，齿面硬度45~50HRC；心部要求具有较好的综 合力学性能，经调质处理后硬度为200~250HBS
（3）材料选用
选用40Cr即可满足性能要求，40Cr经调质后具
有较好的综合力学性能，铬元素的加入可提高钢的
淬透性，具有固溶强化作用，经高频淬火、回火后
，表面具有较高的硬度和耐磨性，心部强韧性较好 ，能满足性能要求
有相对摩擦，花键部位经常有磕碰或相对滑动 该主轴在滚动轴承中运转，承受中等载荷、中 等转速，有装配精度要求，且受一定冲击载荷
（2）基本性能要求
整体要求有良好的综合力学性能，调制后硬度
220~250HBS，金相组织为回火索氏体
内锥孔和外圆锥面处硬度为45~50HRC，表面
3~5mm内金相组织为回火托氏体和少量回火马氏体 花键部分要求耐磨，硬度为48~53HRC，金相组 织为回火托氏体和较多回火马氏体
有关的其他一切费用
1.考虑材料的价格
满足使用要求的条件下，尽量选用价格比较便
宜的材料，大批量生产时，特别重要
2.从材料加工费用方面考虑
合理安排零件的生产工艺，尽量简化生产工 序，尽可能采用无切屑或少切屑加工新工艺，提高 材料利用率，降低生产成本
3.从材料供应条件考虑
首先立足于国内和订货单位较近的地区，尽量
（3）材料选用
主轴可选45钢，经锻造后进行正火处理，为提
高主轴的强度和韧性，粗加工后进行调质处理，调
质处理后强度、疲劳强度增高
45钢价廉，锻造性能和切削加工性较好，淬透 性虽差，但主轴工作时应力沿截面从表面向中心逐 渐减少，可满足性能要求
（4）加工工艺路线
下料→锻造→正火→粗加工→调质→半精加工
螺栓 传动轴
过量变形，断裂 疲劳断裂，过量变形 轴颈磨损 断齿，磨损， 疲劳断裂，接触疲劳 弹性失稳， 疲劳破坏
强度，塑性 综合力学性能 表面高硬度及疲劳极限 心部强度及韧性 弹性极限，屈强比 疲劳极限
传动齿轮 弹簧
压、弯 扭、弯
螺栓的脆性断裂
韧性扭转过载断口
卸荷槽部位裂纹及金相组织形貌特征
卸荷槽部位腐蚀裂纹的宏观形貌特征
时，就会失效 零件使用过程中，因某种原因失去原来设计规 定的功能称为失效
1）断裂失效
断裂失效指零件完全断裂而无法工作的失效。包括静载荷或冲击载荷下的断裂、 Nhomakorabea劳断裂、应力
腐蚀断裂等
2）过量变形失效 过量变形失效指零件的变形量超过了允许的范 围。包括过量的弹性变形或塑性变形、高温蠕变等
3）表面损伤失效
减少所选材料的品种规格，简化供应、保管及生产
管理等工作
4.考虑材料来源 积极推广新材料、合理选择代用材料、尽量少 用中国稀缺的合金元素
选材的方法和步骤
1）以综合力学性能为主时的选材
主要失效形式是过量变形，一般可选用中碳钢
或中碳合金钢，采用调质处理或正火处理。
2）以疲劳强度为主时的选材 主要失效形式是疲劳破坏，对承载较大的零件 选用淬透性要求较高的材料。调质钢进行表面淬火、 渗碳钢进行渗碳淬火、氮化钢进行氮化以及喷丸、 滚压等处理。
（4）加工工艺路线
下料→锻造→正火→粗加工→调质→精加工→
高频感应加热淬火及低温回火→推花键孔→精磨
• 启动、换挡、过载和啮合不良，齿轮承受一定的 冲击载荷。 • 因加工、安装不当或齿轮轴变形等引起的齿面接 触不良 • 外来灰尘、金属屑末等硬质微粒的侵入等，产生 附加载荷，使工作条件恶化
3）失效形式 轮齿齿根折断、齿面磨损、齿面剥落、齿面点 蚀、过载断裂等。 4）力学性能要求 • 热处理后具有高的弯曲疲劳强度和接触疲劳强度 • 高的齿面硬度和耐磨性 • 齿轮心部应具有良好的综合力学性能或较好的强 韧性，最小的淬火变形 • 较好的切削加工性能，材质应符合有关标准规定 ，价格低廉
选材的基本步骤 1）分析零件的工作条件、失效形式，确定零件的 性能。 2）对同类产品进行调研，分析选材的合理性。 3）找出关键的性能要求，确定零件应具有的力学性 能判据或理化性能指标。 4）选择合适的材料，确定热处理方法或其他强化方 法。 5）通过试验，检验所选材料及热处理方法能否达到 各项性能要求。
• 轴颈等部位应具有高的硬度和良好的耐磨性
• 适当的冲击韧性和高的疲劳强度
• 足够的强度、刚度和一定的韧度。
• 工艺性能方面：良好的切削加工性能和足够的淬 透性
2、轴类零件的选材
① 承受弯曲和扭转应力的轴类零件，调质钢制造
• 磨损较小，受冲击不大的轴，可选用40、45钢经 调质或正火处理，然后对要求耐磨的轴颈等部位 进行表面淬火和低温回火 受力不大或不太重要的轴可采用Q235、Q275等 碳素结构钢，不进行热处理直接使用 磨损较严重、且受一定冲击的轴可选用合金调质 钢，调质处理后再对需高硬度的部位进行表面淬 火
（2）渗碳钢齿轮
渗碳钢主要用于制造高速、重载、冲击较大的
重要齿轮，常采用20CrMnTi、20CrMo、20Cr、
18Cr2Ni4WA、20CrMnMo等钢制造，经渗碳淬火和
低温回火处理后，表面硬度高，耐磨性好，心部有 足够的强度和韧性、耐冲击，为进一步提高齿轮的 疲劳强度，可对其进行表面喷丸处理
• •
② 承受磨损严重且冲击较大的轴，选用合金渗碳钢
20CrMnTi、18Cr2Ni4WA钢，先经渗碳，再进行
淬火及低温回火处理
③ 高精度、高速转动的轴类零件，选用渗碳钢、高
碳钢或高碳合金钢
3.轴类零件选材举例
（1）工作条件
承受交变的弯曲应力和扭转应力，有时受冲击
载荷作用；
主轴大端内锥孔和锥度外圆经常与卡盘、顶尖
零件的工作条件：应力情况；载荷性质；温度；环 境介质及摩擦条件等
选材的基本原则
使用性能
包括力学性能、物理性能和化学性能，对一般的 机械零件主要是力学性能。 （1）基本原则 分析零件的工作条件、常见的失效形式，并通 过力学计算确定零件应具有的主要力学性能，作为 选材的依据。
（2）应注意的问题
综合考虑材料强度、塑性、韧性的合理配合。
（3）铸钢和铸铁齿轮
铸钢可用来制造力学性能要求较高，形状复杂
且难以锻造成形的大型齿轮，常选用ZG270-500、
ZG310-570、ZG340-640等铸钢制造；
要求耐磨性、疲劳强度较高，承受冲击载荷较 小的齿轮，可选用球墨铸铁制造 低精度、低转速、承受冲击载荷很小的齿轮， 可选用灰铸铁制造
（4）非铁金属齿轮
仪器、仪表中的齿轮，某些在腐蚀介质中工作
的轻载齿轮，常选用非铁金属制造 （5）塑料齿轮 具有摩擦系数小、减振性能好、噪声低、质量 轻、耐蚀性好、生产成本低等优点，但强度、硬度
、弹性模量低，使用温度不高，尺寸稳定性较差，
主要用于制造轻载、低速、耐蚀、无润滑或少润滑
条件下工作的齿轮
3.齿轮类零件选材举例
表面损伤失效指零件在工作中，因机械和化学
作用，使其表面损伤而造成的失效。包括过量的磨
损、表面龟裂、疲劳麻点、腐蚀等
一个零件的失效可能有几种形式，也可以是相 互组合而成的联合失效形式，但只有一种起决定性 作用。
典型零件的工作条件、失效形式及主要机械性能指标
工作条件 零件 应力 种类 拉、剪 弯、扭 载荷 性质 静载 循环 冲击 循环 冲击 交变 冲击 受载 状态 -轴颈 摩擦 摩擦 振动 振动 常见失效形式 性能要求
材料接受切削加工成为合格零件的难易程度
一般用切削抗力大小、零件表面粗糙度值的大 小、加工时切屑排除难易程度及刀具磨损情况衡量
性能好坏
5.热处理工艺性能 包括淬透性、变形开裂倾向、过热敏感性、回 火脆性倾向、氧化脱碳倾向等，选材时根据零件的 热处理技术要求选择与热处理工艺相适应的材料
三、根据经济性要求选材 经济性指所选用材料加工成零件后，应使零 件产生和使用的总成本最低，经济效益最好 零件的总成本包括材料本身的价格和与生产
合理地选定硬度值。 选用材料的力学性能判据数值时应注意的几个问
题
二、根据工艺性能要求选材
工艺性能指零件在各种加工过程中所表现出来
的性能。决定了所选材料能否顺利加工制造成所需 的零件。
1. 铸造性能
金属能否用铸造的方法获得满意的质量合格的
铸件的能力
包括流动性、收缩性、偏析倾向、吸气性等
铸造铝合金和铸造铜合金的铸造性能优于铸 铁，铸铁的铸造性能优于铸钢，铸铁中灰铸铁的铸 造性能最好
齿面磨损
轮齿折断
齿面点蚀
齿面胶合
齿面塑性变形
2.齿轮类零件的选材 （1）调质钢齿轮 调质钢主要用来制造对硬度和耐磨性要求不太 高，对冲击韧度要求一般的中、低速和载荷不大的 中、小型传动齿轮 常用热处理方法是调质或正火处理，然后进行 表面淬火和低温回火，有时经调质和正火处理后可 直接使用 要求精度高、转速快的齿轮，可选用渗氮用钢 ，经调质处理和渗氮处理后使用
（花键除外）→局部淬火、回火（内锥孔及外椎体
） →粗磨（外圆、外椎体及内锥孔）→铣花键→花
键高频淬火、回火→精磨（外圆、外椎体及内锥孔 ）
（5）热处理工序的作用
正火：得到合适的硬度（180~230HBS），便于
机械加工，改善锻造组织，为调质处理做组织准备 调质处理：使主轴得到高的综合力学性能和疲 劳强度，为更好发挥调质效果，在粗加工后进行 内锥孔和外圆锥面：可采用盐浴局部淬火和低