机械制造工艺学第三章资料
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机械制造工艺学课件第三章工艺尺寸链
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机械制造工艺学：第三章 机床夹具设计 第四节 各类机床夹具
2）夹具与机床主轴的联接 ⑷用过渡盘定位
过渡盘与主轴端部是用短锥 和端面定位，夹具体用止口与 过渡盘定位(大平面加短圆柱 面)，用螺钉夹紧。
3磨床夹具 车床夹具的设计要点同样适
合于内圆磨床和外圆磨床所用 的夹具
二、钻床夹具
1、钻模的类型与典型结构
钻床夹具因大都具有刀具导向装置，习惯上又称为钻模。钻 模一般由钻模板、钻模套、定位元件、夹紧装置和钻模体等组 成。
一、车床与磨床夹具
一、车床与磨床夹具
2、车床夹具的设计要点 1）车床夹具总体结构
夹具结构应尽量紧凑，重心应尽量靠近主轴端。对于弯板式 和偏重的车床夹具，应进行配重调平衡。
2）夹具与机床的联接 联接方式取决于主轴轴端的结 构以及夹具的体积和精度要求
⑴用莫氏锥度配合 夹具体以长锥柄安装
在主轴孔内，其定位精度 高，定位迅速方便，但刚 度低，适于轻切削。
1、钻模的类型与典型结构
翻转式钻模 固定式钻模板 快换钻套
1、钻模的类型与典型结构
盖板式钻模 固定钻套
2、钻模设计要点
1）钻套 刀具引导元件，装在钻模板上，确定刀具的位置和方向，
⑴钻套类型：固定钻套、可换钻套、快换钻套、特殊钻套 ⑵钻套的尺寸和公差
钻套内径根据所用刀具的外径来确定；钻套的高度H影响钻 套的导向性能，同时影响刀具与钻套之间的摩削情况；钻套与 工件之间应留有间隙 2）钻模板
钻模板用于安装钻套，与夹具体的联接方式有固定式、铰链 式、分离式和悬挂式等几种。
3）夹具体 整个夹具的基础零件，一般多为铸件，也可用焊接件。夹具
通过夹具体底面安放在钻床工作台上，可直接用钻套找正并用压 板压紧(或在夹具体上设置耳座用螺栓压紧)。
三、镗床夹具
镗床夹具简称镗模，主要由镗套、镗模支架、镗模底座、以 及必需的定位、夹紧机构组成，多用于在镗床、组合机床(也可 在车床和摇臂钻床)上加工箱体、支座等零件上的精密孔或孔系。 与钻模有很多相似之处。
过渡盘与主轴端部是用短锥 和端面定位，夹具体用止口与 过渡盘定位(大平面加短圆柱 面)，用螺钉夹紧。
3磨床夹具 车床夹具的设计要点同样适
合于内圆磨床和外圆磨床所用 的夹具
二、钻床夹具
1、钻模的类型与典型结构
钻床夹具因大都具有刀具导向装置，习惯上又称为钻模。钻 模一般由钻模板、钻模套、定位元件、夹紧装置和钻模体等组 成。
一、车床与磨床夹具
一、车床与磨床夹具
2、车床夹具的设计要点 1）车床夹具总体结构
夹具结构应尽量紧凑，重心应尽量靠近主轴端。对于弯板式 和偏重的车床夹具，应进行配重调平衡。
2）夹具与机床的联接 联接方式取决于主轴轴端的结 构以及夹具的体积和精度要求
⑴用莫氏锥度配合 夹具体以长锥柄安装
在主轴孔内，其定位精度 高，定位迅速方便，但刚 度低，适于轻切削。
1、钻模的类型与典型结构
翻转式钻模 固定式钻模板 快换钻套
1、钻模的类型与典型结构
盖板式钻模 固定钻套
2、钻模设计要点
1）钻套 刀具引导元件，装在钻模板上，确定刀具的位置和方向，
⑴钻套类型：固定钻套、可换钻套、快换钻套、特殊钻套 ⑵钻套的尺寸和公差
钻套内径根据所用刀具的外径来确定；钻套的高度H影响钻 套的导向性能，同时影响刀具与钻套之间的摩削情况；钻套与 工件之间应留有间隙 2）钻模板
钻模板用于安装钻套，与夹具体的联接方式有固定式、铰链 式、分离式和悬挂式等几种。
3）夹具体 整个夹具的基础零件，一般多为铸件，也可用焊接件。夹具
通过夹具体底面安放在钻床工作台上，可直接用钻套找正并用压 板压紧(或在夹具体上设置耳座用螺栓压紧)。
三、镗床夹具
镗床夹具简称镗模，主要由镗套、镗模支架、镗模底座、以 及必需的定位、夹紧机构组成，多用于在镗床、组合机床(也可 在车床和摇臂钻床)上加工箱体、支座等零件上的精密孔或孔系。 与钻模有很多相似之处。
机械制造工艺学基本第三章
2
2）物理因素 在切削过程中刀具对工件的挤压和摩擦等物理因素使金属材料发生 塑性变形，从而影响理论残留部分的轮廓以及表面粗糙度。加工获得 的表面粗糙度轮廓形状是几何因素和物理因素综合作用的结果。 影响表面粗糙度的物理因素可归结为以下几个方面： （1） 刀具几何参数及刀具材料 刀具的几何参数对切削加工表面粗糙度影响很大。刀具的主偏角、 副偏角和刀尖圆弧半径影响较为显著。 适当增大刀具前角可以有效改善加工表面粗糙度。而刀具后角的大 小与已加工表面的摩擦有关，后角大的刀具有利于改善表面粗糙度。 但后角过大，对刀刃强度不利，易产生切削振动，表面粗糙度反而增 大。 选用强度好，特别是热硬性高的材料制造的刀具，易于保持刃口锋 利，而且摩擦系数小、耐磨性好，在切削加工时则能获得较小的表面 粗糙度。
图7-2 表面粗糙度与 磨损量的关系 1-轻负荷 2-重负荷
• 对任何一种金属材料也都有一个表面冷作硬化程度的最佳 值Ha，低于或高于这个数值时磨损量都会增加，如图7-3 所示，Ha为表面冷作硬化的最佳值。
图7-3
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• （二）表面质量对零件抗腐蚀性的影响 • （三）表面质量对零件疲劳强度的影响
• 加工表面的几何特征，主要由表面粗糙度和表面波度两部 分组成（见图7-1）。
图7-1表面粗糙度和波度
• （二）加工表面层物理力学性能
• 二、机械加工表面质量对机器使用性能和使用寿 命的影响
• （一）表面质量对零件耐磨性的影响 • 如图7-2所示的磨损曲线，其中 Ral和Ra2分别是轻、重负 荷条件下最耐磨的表面粗糙度值。
以车削或刨削加工零件表面为例。 切削残留面积的高度与下列因素有关 刀尖圆弧半径 re 主偏角 Kr 副偏角 Kr’
机械制造工艺学(王先逵)第三章参考答案(部分)
3-1 机械加工表面质量包括哪些具体内容？机械加工表面质量，其含义包括两个方面的内容：1．加工表面层的几何形貌主要由以下几部分组成：⑴表面粗糙度；⑵波纹度⑶纹理方向⑷表面缺陷2．表面层材料的力学物理性能和化学性能表面层材料的力学物理性能和化学性能主要反映在以下三个方面：⑴表面层金属冷作硬化；⑵表面层金属的金相组织变化；⑶表面层金属的残余应力。
3-2为什么机器零件一般总是从表面层开始破坏的？加工表面质量对机器使用性能有哪些影响？一、机器零件的损坏，在多数情况下都是从表面开始的，这是由于表面是零件材料的边界，常常承受工作负荷所引起的最大应力和外界介质的侵蚀，表面上有着引起应力集中而导致破坏的微小缺陷，所以这些表面直接与机器零件的使用性能有关。
二、加工表面质量对机器的耐磨性、耐疲劳性、耐蚀性、零件配合质量都有影响(一)表面质量对耐磨性的影响1．表面粗糙度、波纹度对耐磨性的影响表面粗糙度值越小，其耐磨性越好；但是表面粗糙度值太小，因接触面容易发生分子粘接，且润滑液不易储存，磨损反而增加；因此，就磨损而言，存在一个最优表面粗糙度值。
2．表面纹理对耐磨性的影响圆弧状、凹坑状表面纹理的耐磨性好；尖峰状的表面纹理由于摩擦副接触面压强大，耐磨性较差。
在运动副中，两相对运动零件表面的刀纹方向均与运动方向相同时，耐磨性较好；两者的刀纹方向均与运动垂直时，耐磨性最差3．冷作硬化对耐磨性的影响加工表面的冷作硬化，一般都能使耐磨性有所提高。
(二)表面质量对耐疲劳性的影响1．表面粗糙度对耐疲劳性的影响表面粗糙度值越小，表面缺陷越少，工件耐疲劳性越好2．表面层金属的力学物理性质对耐疲劳性的影响表面层金属的冷作硬化能够阻止疲劳裂纹的生长，可提高零件的耐疲劳强度。
(三)表面质量对耐蚀性的影响1．表面粗糙度对耐蚀性的影响表面粗糙度值越大，耐蚀性能就越差。
2．表面层金属力学物理性质对耐蚀性的影响表面层金属力学物理性质对耐蚀性的影响当零件表面层有残余压应力时，能够阻止表面裂纹的进一步扩大，有利于提高零件表面抵抗耐蚀的能力。
机械制造工艺学第三章
划分加工阶段的原因
1）粗加工时的加工余量大，切削力、切削热大、功率消耗多，需要的夹 紧力也大，加工变形大。粗精分开，可逐步修正前道工序的加工误差， 消除内应力，保证加工质量。
1）加工精度参数Kac
产品（或零件）图样中标注有公差要求的尺寸数
Kac
产品（或零件）图样中的尺寸总数
2）结构继承性系数Ks
Ks
产品中借用件数 通用件数 产品零件总数
3）结构标准化系数Kst
产品中标准件数 Kst 产品零件总数
产品中各零件所用同一结构要素数
4）结构要素统一化系数Ke Ke
（二）粗基准的选择原则
选择粗基准考虑的重点是：如何保证加工表面有足够的余量， 不加工表面与加工表面间的尺寸、位置符合图纸要求。
这两个方面有时是相互矛盾的，在选择时首先应明确哪一方 面是主要的。
粗基准的选择原则如下：
1、如果必须保证工件上 加工表面与不加工表 面之间的位置要求则 应选择不加工表面作 为粗基准。 如果工件上有好几 个不加工表面。则应 以其中与加工表面位 置精度要求较高的表 面为粗基准。如果零 件上每个表面都要加 工则应以加工余量最 小的表面作为粗基准。
3、零件的机械性能；
同一种材料，用不同的毛坯制造方法其机械性能不同。 如：金属型浇注的毛坯比砂型浇注的毛坯强度高；而离心 浇注和压力浇注又高于金属型。一般强度要求高的零件多 采用锻件，有时也可采用球墨铸铁。
4、本厂现有设备和技术水平；
5、考虑新技术新工艺。如精铸、精锻、冷扎、冷剂压和粉末 冶金。
在审查毛坯的材料和制造方法是否合理时，可从工艺角 度提出要求。
该结构要素的尺寸数
5）材料利用系数Km
产品净重 Km 该产品的材料消耗工艺定额
机械制造工艺学 复习知识点
机械制造工艺学第一章绪论一、生产过程、工艺过程与工艺系统机械产品的生产过程：将原材料转变成机械产品的全部劳动过程工艺过程：改变生产对象的形状、尺寸、相互位置和性质，使其成为成品或半成品的过程。
·机械加工工艺过程的组成：1.工序：一个或一组工人，在一台机床或一个工作地点对一个或同时对几个工件所连续完成的那一部分工艺过程。
2.工步：加工表面、切削刀具、切削速度和进给量都不变的情况下所完成的那部分工作称一个工步。
3.安装：工件经一次装夹后所完成的那一部分工序，称一次安装。
4.工位：为了完成一定的工序，一次装夹后，工件与夹具或设备的可动部分一起相对刀具或设备的固定部分所占据的每一个位置。
5.走刀：切削刀具在加工表面上切削一次所完成的工步内容二、生产类型与工艺特点·生产纲领：(N)某种零件的年产量称为该零件的年生产纲领·生产纲领与生产类型的关系：单件、小批量生产成批生产大批大量生三、工件加工时的定位及基准●工件的定位：定位：工件在机床或夹具中占有正确位置的过程。
装夹夹紧：工件定位后的固定，使其在加工过程中保持定位位置不变的操作。
●工件的三种装夹方法：1.直接找正法：用千分表、划线盘等工具，找正某些位置精度要求的表面，再夹紧。
2.划线找正装夹：按图纸要求在工件表面划出位置线、加工线及找正线，装夹工件时先在机床上按找正线找正工件位置，然后再夹紧工件。
3.夹具装夹：用通用或专用夹具装夹工件。
●定位原理1.六点定位原理定义：物体在空间的六个自由度，可用按一定规则布置的六个约束点来限制。
2.用定位元件限制自由度3.完全定位和不完全定位完全定位：完全限制了物体的六个自由度。
不完全定位：限制了物体六个自由度中的其中几个自由度。
●欠定位和过定位（1）欠定位定义：根据工件加工面位置尺寸要求必须限制的自由度没有完全限制。
（2）过定位定义：工件定位时，同一个自由度被两个或两个以上的约束点限制。
基准·基准定义：在零件图上或实际的零件上，用来确定一些点、线、面位置时所依据的那些点、线、面称为基准。
机械制造工艺学第三章习题与思考题答案
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机械制造工艺学课程设计3夹具设计
定位元件特点
定位销 （心轴）
短销（短心轴） 长销（长心轴）
圆孔
单锥销
（续）
限制的自由度 、
、 、
、、
短圆锥销
1—固定销 2—活动销
1— 、 、 2— 、
工件定位基准面 定位元件
定位方式简图
定位元件特点
（续）
限制的自由度
支承钉或 支承板
支承板或两个支承钉
、
外圆柱面 V形块
窄V形块
、
、 宽V形块或两个窄V形块
⒈工序基准为工件轴心线
此时为定位基准与工序基准重合，则基准不重合误差为零，而基准位移 的方向又与加工尺寸方向一致，所以加工尺寸B2的定位误差为
DB2
Y
d 2sin
2
⒉工序基准为外圆上母线
此时为定位基准与工序基准不重合。不仅有基准位移误差，而且还有基 准不重合，又定位尺寸与加工尺寸方向一致，所以尺寸B1的定位误差为
的设计基准作为定位基准，以避免定位基准与 设计基准不重合而引起的基准不重合误差。
基准不重合误差示例
2）基准统一原则：应尽可能使多个加工表面 和加工工序采用同一组定位基准，这就是基准统 一原则。
3）互为基准原则：当对工件上位置精度要求高的 表面进行加工时，需要用两个表面互为基准，反复加工 的原则。
4）自为基准原则：某些要求加工余量小而均匀的 精加工工序，选择加工面本身作为定位基准，称为自为 基准原则。
（4）对刀或导向元件。 （5）夹具体。 （6）其他元件及装置。
3．机床夹具在机械加工中的作用 （1）保证加工精度。 （2）提高生产率，降低成本。 （3）扩大机床工艺范围。 （4）减轻工人的劳动强度。
夹具元件间常用的配合选择
第三章习题答案机械制造工艺学
《机械制造工艺学》习题参考答案常同立、杨家武、佟志忠编著清华大学出版社第三章机床夹具设计3-1参考答案要点：工件装夹是将工件在机床上或夹具中定位、夹紧的过程。
工件装夹的包含了定位、夹紧两个方面内涵。
工件一般可采用如下几种装夹方式：(1)直接装夹是将工件的定位基准面直接密切贴合在机床的装夹面上，不需找正即可完成定位，通过夹紧工件，使其在整个加工过程中保持正确位置。
(2) 找正装夹是利用可调整工具将工件夹持在机床上，并使机床作慢速运动，利用划针或千分表检测和调整工件的位置，使之处于正确位置的装夹方式。
(3)夹具装夹是将夹具预先安装在机床上并精确调整其位置，在机械加工过程中利用该夹具迅速而准确地装夹工件的方式。
3-2参考答案要点：夹具一般包含如下几个组成部分：（1）定位装置其作用是确定工件在夹具中的位置。
（2）夹紧装置其作用是将工件压紧夹牢，保证工件在定位时所占据的位置在加工过程中因受外力而产生位移，同时防止或减少震动。
(3) 连接元件其作用是使夹具与机床装夹面连接，并确定夹具对机床的相互位置。
(4) 对刀元件和导向元件对刀元件用于确定刀具在加工前正确位置。
(5) 夹具体是夹具的基座和基础件。
(6) 其它装置或元件主要有分度装置、排屑装置等。
3-3参考答案要点：夹具的分类方法比较多，1）机床夹具按应用范围、使用特点可分为通用夹具、专用夹具、可调夹具、成组夹具、组合夹具和随行夹具等类型。
2）按照使用夹具的机床类型，夹具可分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具等类型。
按照夹具的用途，可将夹具分为机床夹具、装配夹具、检测夹具等。
3）按照夹紧力的力源类型，夹具还可分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、电磁和电动夹具等。
机床夹具在生产中的作用：采用夹具装夹工件，不仅有助于保证工件的加工件质量、缩短辅助时间、提高生产效率、减轻工人劳动强度和降低对工人的技术水平要求，还能够扩大机床工艺范围和改变机床用途。
3-4参考答案要点：利用夹具装夹工件进行加工，产生加工误差的主要因素有：(1) 工件装夹误差；(2) 夹具对定误差；(3) 加工过程误差（理解基础上，适当展开，参看教材相应文字）3-5参考答案要点：六点定位原理是在进行工件定位分析时，通常是用一个支承点限制工件的一个自由度，用合理分布的六个支承点限制工件的六个自由度，使工件在夹具中的位置完全正确。
第三版机械制造工艺学第三章习题解答
1
图 c) 在小轴上铣槽，保旺尺寸 H 和 L 图 d) 过轴心打通孔，保旺尺寸 L 图 e) 在支座零件上加工两通孔，保证尺寸 A 和 H。
解：图 a）至少限制 x, y 两个移动自由度；图 b）至少限制 5 个自由度，除绕 z 的转动之外；图 c）至 少限制 5 个自由度，除绕 y 的转动之外；图 d）至少限制 5 个自由度，除绕 y 的转动之外；图 e）需要限制 6 个自由度，完全定位。 3-3 在图 3-92 所示套筒零件上铣键槽，要求保证尺寸 mm。现有三种定位方案，分别如图 b、c、
d 所示。计算三种不同定位方案的定位误差，并从中选择最优方案（已知内孔与外圆的同轴度误差不大于 0.02mm）
解： （1）V 形块定位情况 (图 b))，只计算槽深方向误差；
2
根据第三版教材 P110 式（3-8） ，可得
DW
Td 1 0.1 1 ( 1) ( 1) 0.0207 mm 2 sin( / 2) 2 sin 45
0.01 16 0.02 mm ，
3-6
图 3-95 所示工件， 用一面两孔定位加工 A 面， 要求保证尺寸 18±0.05 mm。 若两销直径为
试分析该设计能否满足要求？(要求工件安装无干涉现象，且定位误差不大于加工尺寸公差的 1/2)，若满足 不了，提出过改进办法。
解：根据第三版教材 P108 一面两孔定位误差的计算公式（3-5） ，可得
所以，
TD 0.05 0.02 0.07 mm 2
DW JW JB 0.06 0.07 0.13 mm
（3）平面定位情况 (图 d))：以外圆定位（圆心为定位基准） ，有基准不重合误差和基准位置误差 无基准不重合误差，但有基准位置误差
图 c) 在小轴上铣槽，保旺尺寸 H 和 L 图 d) 过轴心打通孔，保旺尺寸 L 图 e) 在支座零件上加工两通孔，保证尺寸 A 和 H。
解：图 a）至少限制 x, y 两个移动自由度；图 b）至少限制 5 个自由度，除绕 z 的转动之外；图 c）至 少限制 5 个自由度，除绕 y 的转动之外；图 d）至少限制 5 个自由度，除绕 y 的转动之外；图 e）需要限制 6 个自由度，完全定位。 3-3 在图 3-92 所示套筒零件上铣键槽，要求保证尺寸 mm。现有三种定位方案，分别如图 b、c、
d 所示。计算三种不同定位方案的定位误差，并从中选择最优方案（已知内孔与外圆的同轴度误差不大于 0.02mm）
解： （1）V 形块定位情况 (图 b))，只计算槽深方向误差；
2
根据第三版教材 P110 式（3-8） ，可得
DW
Td 1 0.1 1 ( 1) ( 1) 0.0207 mm 2 sin( / 2) 2 sin 45
0.01 16 0.02 mm ，
3-6
图 3-95 所示工件， 用一面两孔定位加工 A 面， 要求保证尺寸 18±0.05 mm。 若两销直径为
试分析该设计能否满足要求？(要求工件安装无干涉现象，且定位误差不大于加工尺寸公差的 1/2)，若满足 不了，提出过改进办法。
解：根据第三版教材 P108 一面两孔定位误差的计算公式（3-5） ，可得
所以，
TD 0.05 0.02 0.07 mm 2
DW JW JB 0.06 0.07 0.13 mm
（3）平面定位情况 (图 d))：以外圆定位（圆心为定位基准） ，有基准不重合误差和基准位置误差 无基准不重合误差，但有基准位置误差
机械制造工艺学第3章
ΔZ
∵ Z R
Z 2
1
R2
11
图 例
(1
Z 2 R2
)
1 2
1
1 2
Z 2 R2
2
( 2 2 1
1)
(
Z 2 R2
)
2
1 Z 2 Z 4 2R2 8R4
(1
Z
2
)
1 2
1
Z 2
R2
2R2
R
Z 2 2R2
* (1 x)m 1 mx m(m 1) x2 m(m 1)(m n 1) xn (1 x 1)
小
加工中的误差 工艺系统受力、受热变形
结
加工后的误差 工件内应力
第三节 加工误差的综合分析
一、加工误差的性质及分类
系统误差
常值误差
连续加工一批工件，误差 大小和方向保持不变。
加工误 差
变值误差
连续加工一批工件，误差 大小和方向有规律变化。
随机误差
连续加工一批工件，误差大小和方向无规律 变化，但具有一定的统计规律。
常值系统性误差：查明其大小和方向后， 通过调整消除。
不同性质误差的 解决途径
变值系统性误差：查明其大小和方向 随时间变化的规律后，采用自动连续 补偿或自动周期补偿的方法消除。
随机性误差：可采用统计分析法，缩小 它们的变动范围。
二、加工误差的统计分析法
★
加工误差的统计分析法指以生产现场观察、检测所得的结果 为基础，运用数理统计的方法进行归纳、分析和判断，找出 产生误差的原因，从而采取相应的措施。
S = iT
车螺纹的传动误差示意图 S-工件导程，T-丝杠导程，i-齿轮传动比
机械制造工艺学第三版王先奎习题解答第三章
MMT
机械制造工艺学习题解答（第三章）
3-1 分析图3-90所示定位方案： ①指出各定位元件所限制的自由度； ②判断有无欠定位或过定位； ③对不合理的定位方案提出改进意见。 1）图 a 过三通管中心O点打一孔，使孔轴线与管轴线Ox、Oz垂直相交 解：① V形块 A、B 组合限制 x , y, x, y 4 个自由度；V形块 C 本身限制 y , z z 2 个自由度 ，与V形块 A、B 组合一起限制 , z 2 个自由度 ② 无欠定位，无过定位
图3-90 d）
图3-90 d1）
图1-31 d2）
4
MMT
机械制造工艺学习题解答（第三章）
5 ）图 e 钻铰连杆零件小头孔，保证小 头孔与大头孔之间的距离及两孔的平 行度
解： ① 大平面限制3个自由度 z , x , y ；短 圆柱销限制 2 个自由度 x , y ；固定V 形块限制 2 个自由度 x , y （其中 y 可 认为与圆柱销一起限制 z ）。 ② 无欠定位，存在过定位， x 自由度被 重复限制。
c）尺寸54： ΔDW1=(Dmax－d2min)+0.5×Td1 = 0.06+0.05=0.11
对称度： ΔDW2= (Dmax－d2min) = 0.06 d）尺寸54：ΔDW1=0 对称度： ΔDW2= Td1 /2 = 0.05
a）
b）
c）
d）
显然 b）为最优方案。
图3-92
11
MMT 3-4 图 3-93 所示齿轮坯，内孔和外圆已加工
o
z x y
图3-96 a1）
16
MMT
机械制造工艺学习题解答（第三章）
图3-96 b 解：1 ）夹紧力作用点位置不当，会产生 颠覆力矩，使工件发生翻转。 2 ）夹紧螺钉拧紧过程中，其端部与 工件之间摩擦可能会破坏工件定位。 改进： 1 ）使夹紧螺钉轴线与支承钉 对齐； 2 ）夹紧螺钉头部装压块（图 3-96b1）。
机械制造工艺学习题解答（第三章）
3-1 分析图3-90所示定位方案： ①指出各定位元件所限制的自由度； ②判断有无欠定位或过定位； ③对不合理的定位方案提出改进意见。 1）图 a 过三通管中心O点打一孔，使孔轴线与管轴线Ox、Oz垂直相交 解：① V形块 A、B 组合限制 x , y, x, y 4 个自由度；V形块 C 本身限制 y , z z 2 个自由度 ，与V形块 A、B 组合一起限制 , z 2 个自由度 ② 无欠定位，无过定位
图3-90 d）
图3-90 d1）
图1-31 d2）
4
MMT
机械制造工艺学习题解答（第三章）
5 ）图 e 钻铰连杆零件小头孔，保证小 头孔与大头孔之间的距离及两孔的平 行度
解： ① 大平面限制3个自由度 z , x , y ；短 圆柱销限制 2 个自由度 x , y ；固定V 形块限制 2 个自由度 x , y （其中 y 可 认为与圆柱销一起限制 z ）。 ② 无欠定位，存在过定位， x 自由度被 重复限制。
c）尺寸54： ΔDW1=(Dmax－d2min)+0.5×Td1 = 0.06+0.05=0.11
对称度： ΔDW2= (Dmax－d2min) = 0.06 d）尺寸54：ΔDW1=0 对称度： ΔDW2= Td1 /2 = 0.05
a）
b）
c）
d）
显然 b）为最优方案。
图3-92
11
MMT 3-4 图 3-93 所示齿轮坯，内孔和外圆已加工
o
z x y
图3-96 a1）
16
MMT
机械制造工艺学习题解答（第三章）
图3-96 b 解：1 ）夹紧力作用点位置不当，会产生 颠覆力矩，使工件发生翻转。 2 ）夹紧螺钉拧紧过程中，其端部与 工件之间摩擦可能会破坏工件定位。 改进： 1 ）使夹紧螺钉轴线与支承钉 对齐； 2 ）夹紧螺钉头部装压块（图 3-96b1）。
顾崇衔等编著的第三版的《机械制造工艺学》的课件-第三章-机械加工精度
Z2 R 2R2
* ( 1 x ) m 1 m m ( m x 1 ) x 2 m ( m 1 ) ( m n 1 ) x n (1x1)
2 !
n !
第三章 机械加工精度
3-2 影响加工精度的因素及其分析
二、机床误差——工艺系统静误差 1）导轨误差 （3）导轨间的平行度误差对加工精度的影响
第三章 机械加工精度
3-2 影响加工精度的因素及其分析
一、原理误差
原理误差：是指由于采用了近似的成形运动、近似的刀刃 形状等原因而产生的加工误差。
车削螺纹，齿轮加工，齿轮滚刀，模数铣刀等 机械加工中，采用近似的成形运动或近似的刀刃形状进行 加工，虽然会由此产生一定的原理误差，但却可以简化机床 结构和减少刀具数，只要加工误差能够控制在允许的制造公 差范围内，就可采用近似加工方法。
第三章 机械加工精度
机械设计制造及其自动化
本章提要
第三章 机械加工精度
机器零件的加工质量是整台机器质量的基础。机器零件 的加工质量一般用机械加工精度和加工表面质量两个重要 指标表示，它的高低将直接影响整台机器的使用性能和寿 命。本章研究机械加工精度的问题。
本章讨论的内容有机械加工精度的基本概念、影响加工 精度的因素、加工误差的综合分析及提高加工精度的途 径四个方面。
第三章 机械加工精度
3-2 影响加工精度的因素及其分析
二、机床误差——工艺系统静误差 2）主轴回转误差——径向跳动
车削时纯径向跳动对加工精度影响
第三章 机械加工精度
3-2 影响加工精度的因素及其分析
二、机床误差——工艺系统静误差 2）主轴回转误差——轴向窜动
轴向窜动：主轴回转轴线沿平均回转轴线方向的变动量。 车削端面时将造成工件端面的垂直度、平面度误差；车削
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选择毛坯种类和制造方法时，一般希望毛坯的尺寸形状尽量接 近成品，以减少加工余量、提高材料的利用率、缩短加工时间、降 低加工成本，但是，毛坯精度越高，会相应增加毛坯的制造成本。 因此选择毛坯时应考虑以下因素：
1、生产批量； 2、工件的结构形状和尺寸大小；
形状复杂和薄壁零件的毛坯一般不能用金属型铸造，大尺寸零 件往往不能用模锻、压铸和精铸。外型复杂的小零件，由于加工困 难，可用精密的毛坯制造方法，如：压铸、熔模铸造，可最大限度 地减少机械加工量。
选择零件表面的加工方法、安排加工顺序和工序组合、选择定位夹紧方 法、安排热处理工艺及其它辅助工序等。
一般应提出几个工艺方案进行分析比较找出最经济合理的方案。
4、工序设计：确定各道工序所使用的加工设备、加工余量、计算工序尺寸 及公差、切削用量、工时定额、检验试验方法等；
5、技术经济分析； 6、编制工艺文件。第三章 机械加工工艺规程的制订
3-1概述
一、机械加工工艺规程的作用 机械加工工艺规程：把工艺过程和操作方法按一定格式用
文件形式固定下来用以指导生产的技术文件。 作用有三： 1、工艺规程是组织车间生产的重要技术文件。图纸\工艺\合格
证（工艺文件还包括工艺流程、材料定额、检验卡片、试验 条件及程序） 2、工艺规程是生产准备和计划调度管理的主要依据。 在新产品试制中，可根据工艺规程进行生产准备（设备、刀 具、量具、夹具的设计制造和采购）原材料、毛坯、半成品 的供应，外购外协件的采购，人员配备、成本核算等。 3、是新建和扩建工厂车间的基本技术文件。 在新建或扩建工厂时，可根据工艺规程和生产纲领确定设备、 人员、车间面积和投资总额。
3、零件的机械性能；
同一种材料，用不同的毛坯制造方法其机械性能不同。 如：金属型浇注的毛坯比砂型浇注的毛坯强度高；而离心 浇注和压力浇注又高于金属型。一般强度要求高的零件多 采用锻件，有时也可采用球墨铸铁。
4、本厂现有设备和技术水平；
5、考虑新技术新工艺。如精铸、精锻、冷扎、冷剂压和粉末 冶金。
在审查毛坯的材料和制造方法是否合理时，可从工艺角 度提出要求。
2)工序设计
拟订各工 序的具体 内容
辅具 量具
夹具 加工余量 工序尺寸 机床 刀具 工时定额
一、工艺过程的组成 零件从毛坯到成品的机械加工工艺过程是按一定顺序逐步形成的。是由一
系列的工序、安装、工位和工步组成。
1、工序
工序是组成工艺的基本单元。 工序是指一个（或一组）工人，在一台机床（或一个工作地），对同一个
（或同时对几个）工件所连续完成的那一部分工艺过程。 注意：在同一工序内完成的工作必须是连续的。只要工人、工作地点、工作对
象之一发生变化或工作不是连续的，那么，工作内容就应变成另一工序。
d1 d2
l L
工序2和3可合成一道工序
2、安装：
安装是工序中装夹工件所完成的那部分工艺过程。在一道工序中可以进
行多次安装。如上图…；在平面磨床上，磨车床的刀架座需装夹4次。
制订工艺时应立足本厂的生产实际情况，充分利用现有设备，挖掘 企业潜力；结合具体生产条件，采用国内外先进技术和方法。工艺规程 也要随着生产条件的变化和技术的进步而改变。
三、制订工艺规程应研究的问题
1、零件工艺性分析和选择毛坯； 2、工艺过程设计； 3、工序设计； 4、提高劳动生产率的工艺措施； 5、工艺方案的技术经济分析。
3-2零件的工艺性分析和毛坯选择
一、零件的工艺性分析
零件工艺性分析包括两个方面的内容： （一）、了解零件的各项技术要求，提出改进意见
分析产品的零件图和装配图，熟悉产品的性能用途，零件在产品中 的位置和作用，找出主要的技术条件、技术要求和关键技术问题。 审 查图纸的完整性，技术条件的合理性，所用材料的正确性。
要求：保证质量、生产率高、人力和物力损耗少，能降 低生产成本、减轻工人劳动强度，并有良好的工作环境。
二、制订工艺规程的程序
制订工艺规程的原始资料：产品装配图和零件图；产品验收的质量标 准；产品的生产纲领；现场加工设备和生产条件等。
其制订步骤为：
1、分析产品的零件图和装配图；
2、选择毛坯； 3、拟订工艺路线(设计工艺过程)：划分工艺过程的组成、选择定位基准、
一个表面而要用若干把刀具。 工步：是指在同一时间内加工表面不变、加工工具不变的条件下所连续完 成的那一部分工序。 注意：上述两要素中只要一个要素变了就不能认为是同一工步。
（二）、审查零件的结构工艺性
结构工艺性是指零件在满足使用要求的前题下，制造 的可行性和经济性。使用性能相同而结构不同的两个零 件，其加工难易程度和生产成本可能相差很大。
（三）、零件结构工艺性的评定指标
零件结构工艺性涉及面广，必须进行综合分析。在 进行定性分析的同时，也可对某些指标进行定量评价。
1）加工精度参数Kac
产品（或零件）图样中标注有公差要求的尺寸数
Kac
产品（或零件）图样中的尺寸总数
2）结构继承性系数Ks
产品中借用件数 通用件数
Ks
产品零件总数
3）结构标准化系数Kst
产品中标准件数 Kst 产品零件总数
产品中各零件所用同一结构要素数
4）结构要素统一化系数Ke Ke
该结构要素的尺寸数
适合使用模锻制取毛坯的零件
适合使用铸造制取毛坯的零件
工艺过程设计的两个步骤:
1）总体 方案设计
零件从毛坯 到成品的整 个工艺过程
3-3工艺过程设计
工艺过程 定位基准 表面加工方法 组合工序 加工顺序安排
设计工艺过程时，应考虑有 关工序设计的问题；设计工 序时反过来可能又要修改工 艺过程。一般应多提出几种 方案进行分析比较。
注意：从减少安装误差和装夹工件的时间来考虑，应尽量减少安装次数。
3、工位
在同一工序中，为了减少因多次安装带来的误差和时间损失往往采用 转位工作台或者转位夹具。
工位：是在工件的一次安装中，工件相对于机床刀具或机床固定部分所 占住一个每一个位置。
4、工步 在一道工序中可能需加工多个表面而只用一把刀具，也可能加工
5）材料利用系数Km
产品净重 Km 该产品的材料消耗工艺定额
二、选择毛坯
毛坯的选择影响工序数量、材料消耗、加工工时等方面，必须进 行正确选择。
毛坯种类有：铸件、锻件、型材（棒料、板料和管材）焊接件 和冲压件。
相同种类毛坯可能存在不同的制造方法。如铸件有砂型铸造、 离心铸造、压力铸造和精密铸造；锻造有自由锻、模锻和精密锻造。
1、生产批量； 2、工件的结构形状和尺寸大小；
形状复杂和薄壁零件的毛坯一般不能用金属型铸造，大尺寸零 件往往不能用模锻、压铸和精铸。外型复杂的小零件，由于加工困 难，可用精密的毛坯制造方法，如：压铸、熔模铸造，可最大限度 地减少机械加工量。
选择零件表面的加工方法、安排加工顺序和工序组合、选择定位夹紧方 法、安排热处理工艺及其它辅助工序等。
一般应提出几个工艺方案进行分析比较找出最经济合理的方案。
4、工序设计：确定各道工序所使用的加工设备、加工余量、计算工序尺寸 及公差、切削用量、工时定额、检验试验方法等；
5、技术经济分析； 6、编制工艺文件。第三章 机械加工工艺规程的制订
3-1概述
一、机械加工工艺规程的作用 机械加工工艺规程：把工艺过程和操作方法按一定格式用
文件形式固定下来用以指导生产的技术文件。 作用有三： 1、工艺规程是组织车间生产的重要技术文件。图纸\工艺\合格
证（工艺文件还包括工艺流程、材料定额、检验卡片、试验 条件及程序） 2、工艺规程是生产准备和计划调度管理的主要依据。 在新产品试制中，可根据工艺规程进行生产准备（设备、刀 具、量具、夹具的设计制造和采购）原材料、毛坯、半成品 的供应，外购外协件的采购，人员配备、成本核算等。 3、是新建和扩建工厂车间的基本技术文件。 在新建或扩建工厂时，可根据工艺规程和生产纲领确定设备、 人员、车间面积和投资总额。
3、零件的机械性能；
同一种材料，用不同的毛坯制造方法其机械性能不同。 如：金属型浇注的毛坯比砂型浇注的毛坯强度高；而离心 浇注和压力浇注又高于金属型。一般强度要求高的零件多 采用锻件，有时也可采用球墨铸铁。
4、本厂现有设备和技术水平；
5、考虑新技术新工艺。如精铸、精锻、冷扎、冷剂压和粉末 冶金。
在审查毛坯的材料和制造方法是否合理时，可从工艺角 度提出要求。
2)工序设计
拟订各工 序的具体 内容
辅具 量具
夹具 加工余量 工序尺寸 机床 刀具 工时定额
一、工艺过程的组成 零件从毛坯到成品的机械加工工艺过程是按一定顺序逐步形成的。是由一
系列的工序、安装、工位和工步组成。
1、工序
工序是组成工艺的基本单元。 工序是指一个（或一组）工人，在一台机床（或一个工作地），对同一个
（或同时对几个）工件所连续完成的那一部分工艺过程。 注意：在同一工序内完成的工作必须是连续的。只要工人、工作地点、工作对
象之一发生变化或工作不是连续的，那么，工作内容就应变成另一工序。
d1 d2
l L
工序2和3可合成一道工序
2、安装：
安装是工序中装夹工件所完成的那部分工艺过程。在一道工序中可以进
行多次安装。如上图…；在平面磨床上，磨车床的刀架座需装夹4次。
制订工艺时应立足本厂的生产实际情况，充分利用现有设备，挖掘 企业潜力；结合具体生产条件，采用国内外先进技术和方法。工艺规程 也要随着生产条件的变化和技术的进步而改变。
三、制订工艺规程应研究的问题
1、零件工艺性分析和选择毛坯； 2、工艺过程设计； 3、工序设计； 4、提高劳动生产率的工艺措施； 5、工艺方案的技术经济分析。
3-2零件的工艺性分析和毛坯选择
一、零件的工艺性分析
零件工艺性分析包括两个方面的内容： （一）、了解零件的各项技术要求，提出改进意见
分析产品的零件图和装配图，熟悉产品的性能用途，零件在产品中 的位置和作用，找出主要的技术条件、技术要求和关键技术问题。 审 查图纸的完整性，技术条件的合理性，所用材料的正确性。
要求：保证质量、生产率高、人力和物力损耗少，能降 低生产成本、减轻工人劳动强度，并有良好的工作环境。
二、制订工艺规程的程序
制订工艺规程的原始资料：产品装配图和零件图；产品验收的质量标 准；产品的生产纲领；现场加工设备和生产条件等。
其制订步骤为：
1、分析产品的零件图和装配图；
2、选择毛坯； 3、拟订工艺路线(设计工艺过程)：划分工艺过程的组成、选择定位基准、
一个表面而要用若干把刀具。 工步：是指在同一时间内加工表面不变、加工工具不变的条件下所连续完 成的那一部分工序。 注意：上述两要素中只要一个要素变了就不能认为是同一工步。
（二）、审查零件的结构工艺性
结构工艺性是指零件在满足使用要求的前题下，制造 的可行性和经济性。使用性能相同而结构不同的两个零 件，其加工难易程度和生产成本可能相差很大。
（三）、零件结构工艺性的评定指标
零件结构工艺性涉及面广，必须进行综合分析。在 进行定性分析的同时，也可对某些指标进行定量评价。
1）加工精度参数Kac
产品（或零件）图样中标注有公差要求的尺寸数
Kac
产品（或零件）图样中的尺寸总数
2）结构继承性系数Ks
产品中借用件数 通用件数
Ks
产品零件总数
3）结构标准化系数Kst
产品中标准件数 Kst 产品零件总数
产品中各零件所用同一结构要素数
4）结构要素统一化系数Ke Ke
该结构要素的尺寸数
适合使用模锻制取毛坯的零件
适合使用铸造制取毛坯的零件
工艺过程设计的两个步骤:
1）总体 方案设计
零件从毛坯 到成品的整 个工艺过程
3-3工艺过程设计
工艺过程 定位基准 表面加工方法 组合工序 加工顺序安排
设计工艺过程时，应考虑有 关工序设计的问题；设计工 序时反过来可能又要修改工 艺过程。一般应多提出几种 方案进行分析比较。
注意：从减少安装误差和装夹工件的时间来考虑，应尽量减少安装次数。
3、工位
在同一工序中，为了减少因多次安装带来的误差和时间损失往往采用 转位工作台或者转位夹具。
工位：是在工件的一次安装中，工件相对于机床刀具或机床固定部分所 占住一个每一个位置。
4、工步 在一道工序中可能需加工多个表面而只用一把刀具，也可能加工
5）材料利用系数Km
产品净重 Km 该产品的材料消耗工艺定额
二、选择毛坯
毛坯的选择影响工序数量、材料消耗、加工工时等方面，必须进 行正确选择。
毛坯种类有：铸件、锻件、型材（棒料、板料和管材）焊接件 和冲压件。
相同种类毛坯可能存在不同的制造方法。如铸件有砂型铸造、 离心铸造、压力铸造和精密铸造；锻造有自由锻、模锻和精密锻造。