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机械制造工艺学(含机床夹具设计) 教学课件 ppt 作者 徐嘉元 湘潭机电专 第四章 典型零件加工
磨削主轴锥孔一般以支承轴颈作为定位基准， 有三种安装方式： 1) 前支承装于中心架，后支承用卡盘装夹 2) 前、后支承装于两个中心架，用万向节与主 轴相联； 3) 采用专用夹具。
剖分轴承、V型夹具、浮动卡头等，使磨头误 差及机床振动不影响工件。 该夹具由底座、支承架及浮动卡头三部分组成； 前、后两支架与底座连成一体； 作为工件定位的V形架镶有硬质合金，以提高 耐磨性； 工件的中心高应与磨头砂轮轴中心等高； 后端的浮动卡头装在磨床主轴的锥孔内；
第四章 典 型 零 件 加 工
第四章 典型零件加工 一、轴类零件加工 二、箱体零件加工 三、圆柱齿轮加工 四、连杆加工
（一）轴类零件加工
车床主轴的功用和结构特点及设计要求 车床主轴技术条件的分析 主轴的机械加工工艺过程 主轴加工工艺过程分析 主轴加工中的几个工艺问题 轴类零件的作用、特点及分类
a
主轴轴端外锥（短锥）的技术要求 用来安装卡盘或花盘的；也是定心表面； 对锥面的尺寸精度、形状精度、粗糙度、接 触精度都要求高； 轴心线应与支承轴颈同轴； 对支承轴颈的径向圆跳动为0.008；端面圆跳 动为0.008； 粗糙度 Ra 1.25m ，硬度为HRC45~50
空套齿轮轴颈的技术要求 影响传动的平稳性；可能导致噪声； 有同轴度要求，对支承轴颈的径向圆跳动 为0.01~0.015； 尺寸精度要求为IT5~IT6；
轴类零件的热处理 轴类零件的使用性能除与所选钢材种类有关外,还与所 采用的热处理有关。 锻造毛坯在加工前,均需安排正火或退火处理(含碳量大 于ω(C)=0.7％的碳钢和合金钢),以使钢材内部晶粒细化,消 除锻造应力,降低材料硬度,改善切削加工性能。 为了获得较好的综合力学性能,轴类零件常要求调质处 理，一般分两种情况： (1)毛坯余量大时,调质安排在 粗车之后、半精车之前,以便消除粗车时产生的残余应 力。
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二、制定装配工艺规程的步骤
➢3．划分装配单元，确定装配顺序 无论那一级装配单元，都要选定某一零件或比它低一级 的装配单元作为装配基准件。
装配基准件通常应是产品的基体或主干零、部件。 基准件应有较大的体积和重量，有足够的支承面，以满 足陆续装入零、部件时的作业要求和稳定要求。
例如：床身零件是床身组件的装配基准零件；床身组件 是床身部件的装配基准组件；床身部件是机床产品的装配 基准部件。在划分装配单元，确定装配基准零件以后，即 可安排装配顺序，并以装配系统图的形式表示出来。具体 来说一般是先难后易、先内后外、先下后上，预处理工序 在前。图 5－7 表示卧式车床床身装配简图，图 5－8 表 示床身部件装配系统图。
零 件
机器
部部 件件
组套 件件
图5-2 机器装配系统示意图
6
一、机器装配的基本概念
套件与组件
❖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。为形成 套件而进行的装配工作称为套装。 ❖套件可以是若干个零件永久性联接（焊接或铆接等）或是 连接在一个"基准零件"上少数零件的组合。套件组合后，可 能还要需要加工。为形成套件而进行的装配工作称为套装。
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二、制定装配工艺规程的步骤
➢4．编制装配工艺文件 单件小批生产时，通常只绘制装配系统图。装配时，按 产品装配图及装配系统图工作。 成批生产时，通常还制定部件、总装的装配工艺卡，写 明工序次序，简要工序内容，设备名称，工夹具名称与编 号，工人技术等级和时间定额等项。 在大批大量生产中，不仅要制定装配工艺卡，而且要制 定装配工序卡，以直接指导工人进行产品装配。 此外，还应按产品图样要求，制定装配检验及试验卡片。
二、制定装配工艺规程的步骤
➢3．划分装配单元，确定装配顺序 无论那一级装配单元，都要选定某一零件或比它低一级 的装配单元作为装配基准件。
装配基准件通常应是产品的基体或主干零、部件。 基准件应有较大的体积和重量，有足够的支承面，以满 足陆续装入零、部件时的作业要求和稳定要求。
例如：床身零件是床身组件的装配基准零件；床身组件 是床身部件的装配基准组件；床身部件是机床产品的装配 基准部件。在划分装配单元，确定装配基准零件以后，即 可安排装配顺序，并以装配系统图的形式表示出来。具体 来说一般是先难后易、先内后外、先下后上，预处理工序 在前。图 5－7 表示卧式车床床身装配简图，图 5－8 表 示床身部件装配系统图。
零 件
机器
部部 件件
组套 件件
图5-2 机器装配系统示意图
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一、机器装配的基本概念
套件与组件
❖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。为形成 套件而进行的装配工作称为套装。 ❖套件可以是若干个零件永久性联接（焊接或铆接等）或是 连接在一个"基准零件"上少数零件的组合。套件组合后，可 能还要需要加工。为形成套件而进行的装配工作称为套装。
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二、制定装配工艺规程的步骤
➢4．编制装配工艺文件 单件小批生产时，通常只绘制装配系统图。装配时，按 产品装配图及装配系统图工作。 成批生产时，通常还制定部件、总装的装配工艺卡，写 明工序次序，简要工序内容，设备名称，工夹具名称与编 号，工人技术等级和时间定额等项。 在大批大量生产中，不仅要制定装配工艺卡，而且要制 定装配工序卡，以直接指导工人进行产品装配。 此外，还应按产品图样要求，制定装配检验及试验卡片。
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5.2.3 工艺规程设计的步骤
工艺规程设计所需的原始资料：
（1）产品装配图、零件图；
（2）产品验收质量标准；
（3）产品的生产纲领及生产批量；
（4）毛坯材料与毛坯生产条件；
（5）制造厂的生产条件，包括机床设备、工艺装备的规
格性能及使用状况，工人技术水平以及自制工艺装
备能力、能源状况等资料；
③ 展成法(范成法)
利用刀具和工件作展成运动时，刀刃在被加工表面上的包络面形成 成形 表面。
形状精度主要取决于机床展成运动的传动链精度与刀具的制造精度
举例：齿轮加工。
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5.3.3 定位基准的选择
定位基准选择得正确与否是关系到工艺路线和夹具结构设计是否合理 的主要因素之一，并将影响工件的加工精度、生产率和加工成本。
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(5)工位
工件在一次安装中，在机床上占据每一个位置所连续完 成的那部分工序。
为了减少工件的安装次数, 提高生产效率，常采用多 工位夹具或多轴（或多工 位）机床，使工件在一次 安装后先后经过若干个不 同位置顺次进行加工。
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工序、安装、工位、工步和走刀之间的关系如下：
机械制造工艺学
授课教师：杨 军
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1
第5章 机械加工工艺规程的制定
5.1 零件制造的工艺过程 5.1.1 生产过程
生产过程：
制造机器或零部件所经历的劳动过程（相互关联） 的总和。
包括 产品设计、生产准备、原材料的运输和保管、 毛坯制造、机械加工、热处理、装配和调试、检验和试 车、喷漆和包装等子过程。
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机械制造工艺学课程设计指导 69页PPT文档
实际生产中，采用螺旋—压板的组合夹紧，在手动操作时 用得比单螺旋夹紧更为普遍。较典型有三种：
图（a）的扩比力最低；
图（c）的操作省力，但结 构受工件形状限制，
图（b）基本不变。故设计 这类夹具时，要注意合理 布置杠杆比例，寻求最省 力、最方便的方案。
3、联动夹紧机构 .
.
4.偏心夹紧
螺旋夹紧的主要缺点安装、拆卸工件的辅助时间太长，而 偏心夹紧是一种快速的夹紧机构。
手动操作的简 单斜楔夹 紧很少 应用，在常见的夹 紧装置中，改变夹 紧力方向和大小一 般采用增力机构。
如：气—液压 夹紧时，斜楔上作 用的动力源是不间 断的，所以不必自 锁，α可增大到 15～30°。
材料：斜楔一般用20钢渗碳，淬硬 HRC58～62。批量不大时也可用45钢， 淬硬HRC42～46。
◆在选择定位元件时，应以六点定位原理来分析，要避免过定 位或欠定位现象；
◆在工件各加工工序中，力求采用统一基准，以避免因基准更 换而降低工件各表面的相互位置精度；
（2）对定位元件的要求
◆工件定位基准与定位元件接触或配合后，应限制住必须限制 的工件自由度数；
◆由定位元件产生的定位误差最小；
◆定位元件的定位表面应具有较高的尺寸精度、配合精度、表 面粗糙度和硬度；
D/e值反映了偏心轮的偏心特性，它可用来表示偏心轮工作 的可靠性；此值大，自锁性能好，但结构尺寸也大。 满足偏心轮D/e≥14～20的条件时，机构即能自锁。
5.多件夹紧
加工时采取多件夹紧，可以大大提高生产率，尤其在小 件加工时应用更为广泛。 按夹紧力的方向及作用情况，多件夹紧可分为两种：
(1)连续式夹紧——由一个力的来源，以同样大小的夹紧力， 依次连续朝同一方向由一个工件传递到其他工件。
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2.工艺装备的选择原则:工艺装备主要指夹具、刀 具、量具和辅具等 .
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二、加工余量与工序尺寸及公差的确定
1.加工余量的基本概念
加工余量是指加工时从加工表面上切除的金属 层总厚度。加工余量可分为工序余量和总余量。 在由毛坯加工成成品的过程中，毛坯尺寸与成 品零件图的设计尺寸之差，称为加工总余量(毛 坯余量)，即某加工表面上切除的金属层总厚度。
(一)机械加工工艺规程的设计原则
1)确保加工质量，可靠地达到产品图样所提出的 全部技术条件；
2)提高生产率，保证按期完成并力争超额完成生 产任务；
3)减少人力和物力的消耗，降低生产成本；
4)尽量降低工人的劳动强度，使操作工人有安全 良好的工作条件。
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(二)机械加工工艺规程的制订步骤和内容
保证的加工精度和表面粗糙度。详见附录A1~A10。
2．被加工材料的性能
3．生产类型
4．本厂(或本车间)的现有设备情况及技术条件
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四、加工顺序的安排
机械加工工序，热处理工序，辅助工序等 。
1．机械加工工序 ：(1)先基面后其他，(2)先粗后精 ，(3)先 主后次（主要表面是指装配基面、工作表面等；次要表 面是指非工作表面 ），（4）先面后孔。
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序举例2
一个阶梯轴的生产工艺过程：
工序1：铣端面、打顶尖孔
工序2：车外圆 工序3：粗磨外圆 工序4：热处理 工序5：精磨外圆
粗磨和精磨使用同一台 磨床能不能看成是一个 工序呢？
工序6：钳工修理
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二、加工余量与工序尺寸及公差的确定
1.加工余量的基本概念
加工余量是指加工时从加工表面上切除的金属 层总厚度。加工余量可分为工序余量和总余量。 在由毛坯加工成成品的过程中，毛坯尺寸与成 品零件图的设计尺寸之差，称为加工总余量(毛 坯余量)，即某加工表面上切除的金属层总厚度。
(一)机械加工工艺规程的设计原则
1)确保加工质量，可靠地达到产品图样所提出的 全部技术条件；
2)提高生产率，保证按期完成并力争超额完成生 产任务；
3)减少人力和物力的消耗，降低生产成本；
4)尽量降低工人的劳动强度，使操作工人有安全 良好的工作条件。
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(二)机械加工工艺规程的制订步骤和内容
保证的加工精度和表面粗糙度。详见附录A1~A10。
2．被加工材料的性能
3．生产类型
4．本厂(或本车间)的现有设备情况及技术条件
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四、加工顺序的安排
机械加工工序，热处理工序，辅助工序等 。
1．机械加工工序 ：(1)先基面后其他，(2)先粗后精 ，(3)先 主后次（主要表面是指装配基面、工作表面等；次要表 面是指非工作表面 ），（4）先面后孔。
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序举例2
一个阶梯轴的生产工艺过程：
工序1：铣端面、打顶尖孔
工序2：车外圆 工序3：粗磨外圆 工序4：热处理 工序5：精磨外圆
粗磨和精磨使用同一台 磨床能不能看成是一个 工序呢？
工序6：钳工修理
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机械制造工艺学培训教程(ppt-39页)
七、工艺规程制订的主要依据
1、产品的全套装配图和零件工作图。 2、产品的验收的质量标准。 3、产品的生产纲领（年产量）。 4、毛坯资料。 5、现场的生产条件。 6、国内外的工艺技术发展的情况。 7、有关的工艺手册及图册。
八、制订工艺规程的步骤
1、计算年生产纲领，确定生产类型。 2、分析零件图及产品装配图，对零件进行工艺分析。 3、选择毛坯。 4、拟订工艺路线。 5、确定各工序的加工余量，计算工序尺寸及公差。 6、确定设备、刀、夹、量具和辅助工具。 7、确定切削用量及时间定额。 8、确定各主要工序的技术要求及检验方法。 9、填写工艺文件。
各种生产类型的工艺特征。
工艺特征
单件小批
中批
大批大量
零件的互换性的互换性
毛坯制造方法与加工余量
木模手工造型或自由锻，加工余量大
部分采用金属模铸造或模锻，加工余量中等
广泛采用金属模机器造型、模锻或其它高效方法，加工余量小
机床设备
通用机床
部分通用机床和高效机床
广泛采用高效专用机床及自动机床
零件的年生产纲领
重型零件
中型零件
轻型零件
单件生产 小批生产 中批生产 大批生产 大量生产
<5 5～100 100 ～300 300 ～1000 >1000
<10 10～200 200 ～500 500 ～5000 >5000
<100 100～500 500 ～5000 5000～50000 >50000
零件的技术要求分析
1、加工表面的尺寸精度。 2、主要加工表面的形状精度。 3、主要加工表面之间的相互位置精度。 4、各加工表面的粗糙度以及表面质量方面的要求。 5、热处理及其它要求。 其中1、2、4决定了加工方法、加工方案，3决定了加工顺序，5对工艺有较大影响，所以分析了零件的技术要求后，对制订零件加工工艺规程便有了一个初步的轮廓。
1、产品的全套装配图和零件工作图。 2、产品的验收的质量标准。 3、产品的生产纲领（年产量）。 4、毛坯资料。 5、现场的生产条件。 6、国内外的工艺技术发展的情况。 7、有关的工艺手册及图册。
八、制订工艺规程的步骤
1、计算年生产纲领，确定生产类型。 2、分析零件图及产品装配图，对零件进行工艺分析。 3、选择毛坯。 4、拟订工艺路线。 5、确定各工序的加工余量，计算工序尺寸及公差。 6、确定设备、刀、夹、量具和辅助工具。 7、确定切削用量及时间定额。 8、确定各主要工序的技术要求及检验方法。 9、填写工艺文件。
各种生产类型的工艺特征。
工艺特征
单件小批
中批
大批大量
零件的互换性的互换性
毛坯制造方法与加工余量
木模手工造型或自由锻，加工余量大
部分采用金属模铸造或模锻，加工余量中等
广泛采用金属模机器造型、模锻或其它高效方法，加工余量小
机床设备
通用机床
部分通用机床和高效机床
广泛采用高效专用机床及自动机床
零件的年生产纲领
重型零件
中型零件
轻型零件
单件生产 小批生产 中批生产 大批生产 大量生产
<5 5～100 100 ～300 300 ～1000 >1000
<10 10～200 200 ～500 500 ～5000 >5000
<100 100～500 500 ～5000 5000～50000 >50000
零件的技术要求分析
1、加工表面的尺寸精度。 2、主要加工表面的形状精度。 3、主要加工表面之间的相互位置精度。 4、各加工表面的粗糙度以及表面质量方面的要求。 5、热处理及其它要求。 其中1、2、4决定了加工方法、加工方案，3决定了加工顺序，5对工艺有较大影响，所以分析了零件的技术要求后，对制订零件加工工艺规程便有了一个初步的轮廓。
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一、机器装配的基本概念
机器装配
在一个基准零件上，装上若干个部件、组件、套件和零件 就成为机器或称产品。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。
图5-5 某型号曲轴磨床
10
二、不同生产类型装配工艺特点与组织形式
表5-1 装配组织形式的选择与比较
本章难点
装配尺寸链
2
机械制造工艺学
第五章 机器装配工艺
Machine Assembling
第一节 机器装配概述
Introduction to Machine Assembling
3
一、机器装配的Βιβλιοθήκη 本概念 机器装配 机械装配是按规定的精度和技术要求，将构成机器的零 件结合成组件、部件和产品的过程。装配是机器制造中 的后期工作，是决定产品质量的关键环节。 机器装配基本作业 清洗 连接 校正、调整与配作 平衡 验收、试验 相互位置精度 相互运动精度 机器装配精度 相互配合精度
第5章 机器装配工艺
本章要点
装配工艺方法
装配尺寸链
装配工艺规程制定
自动装配
1
本章概述
教学目的及要求
通过学习掌握装配的基本概念及装配精度等零件精度的 关系。了解生产类型与装配方法的关系，熟练掌握装配 尺寸链的组成，建立计算方法，了解装配工艺规程制定 的原则、内容和步骤。
本章重点
△掌握机器结构的装配工艺性，○具备正确计算装配尺 寸链的方法。
图5-1 卧式万能铣床工作台面 对升降台垂直移动的垂直度要求
5
一、机器装配的基本概念
装配工艺系统图 为了便于装配，通常将机器分成若干个独立的装配单元。 图装配单元通常可划分为五个等级，即零件、套件、组 件、部件和机器（图6-2)
一、机器装配的基本概念
机器装配
在一个基准零件上，装上若干个部件、组件、套件和零件 就成为机器或称产品。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。
图5-5 某型号曲轴磨床
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二、不同生产类型装配工艺特点与组织形式
表5-1 装配组织形式的选择与比较
本章难点
装配尺寸链
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机械制造工艺学
第五章 机器装配工艺
Machine Assembling
第一节 机器装配概述
Introduction to Machine Assembling
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一、机器装配的Βιβλιοθήκη 本概念 机器装配 机械装配是按规定的精度和技术要求，将构成机器的零 件结合成组件、部件和产品的过程。装配是机器制造中 的后期工作，是决定产品质量的关键环节。 机器装配基本作业 清洗 连接 校正、调整与配作 平衡 验收、试验 相互位置精度 相互运动精度 机器装配精度 相互配合精度
第5章 机器装配工艺
本章要点
装配工艺方法
装配尺寸链
装配工艺规程制定
自动装配
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本章概述
教学目的及要求
通过学习掌握装配的基本概念及装配精度等零件精度的 关系。了解生产类型与装配方法的关系，熟练掌握装配 尺寸链的组成，建立计算方法，了解装配工艺规程制定 的原则、内容和步骤。
本章重点
△掌握机器结构的装配工艺性，○具备正确计算装配尺 寸链的方法。
图5-1 卧式万能铣床工作台面 对升降台垂直移动的垂直度要求
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一、机器装配的基本概念
装配工艺系统图 为了便于装配，通常将机器分成若干个独立的装配单元。 图装配单元通常可划分为五个等级，即零件、套件、组 件、部件和机器（图6-2)
机械制造工艺学第一章绪论幻灯片PPT
第二节生产过程与工艺过程
一、生产过程与工艺过程 1、生产过程 2、工艺过程：毛坯加工、机械加工、热处理、
装配等的工艺过程。 3、机械加工工艺过程。（工艺过程中的一部分）
二、机械加工工艺的组成 1、工序（一个、一个、一个、连续）；其为
工艺过程的基本单元。 2、安装：包括对工件的定位和夹紧。 3、工位：一次安装中，工件在机床上不同
讨论：工件的完全定位和不完全定位。（图1－18）
讨论：根据表面要求，应限制的自由度数。（图1－19）
讨论：采用不完全定位方案时，应同时考虑承受切削 力，夹紧力 等因素，这时对没有位置尺寸要求的自由 度加以限制，不仅是允许的，而且是必要的。（图1－ 20、1－21)
4、欠定位和过定位： （1）欠定位——约束点不足，不满足加工表面的位 置尺寸要求。欠定位是不允许的。（图1-21a）
过定位的精度界线： 1）若工件、定位件的定位表面精度高，产生的误差 在工件公差允许范围内，过定位允许存在，同时可增 加安装的刚度和稳定性，如图1-22。
机械制造工艺学第一章绪 论幻灯片PPT
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3、现状 门类比较安全，具有相当规模，一定的技术
修正后如1-21b)。
（2）过定位—— 一个自由度被两个以上约束点约 束（定位干涉），如图1-22 。
过定位产生 的误差和变形， 及改进措施。 （ 图 1-23 、 24 ）
若工件端面垂直度误差较大，夹紧后将使工件或销 轴变形。消除方法：1）减力端面2）减短心轴 3）加球 面垫 4）加大孔和轴之间的间隙 5）提高工件位置精度 （垂直度）。
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