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文檔簡介

一、生產(chǎn)過程

(1)原材料、半成品的運輸和保管。

(2)生產(chǎn)與技術(shù)準(zhǔn)備工作。

(3)毛坯制造(如鑄造、鍛造、焊接、沖壓毛坯等)。(4)零件的機(jī)械加工與熱處理。第1節(jié)生產(chǎn)過程與機(jī)械加工工藝過程

(5)產(chǎn)品裝配與測試。(6)產(chǎn)品檢驗。(7)產(chǎn)品的涂裝和保管。根據(jù)機(jī)械產(chǎn)品復(fù)雜程度的不同,工廠的生產(chǎn)過程還可按車間分為若干車間的生產(chǎn)過程。某一車間的原材料或半成品可能是另一車間的成品;而它的產(chǎn)品又可能是其它車間的原材料或半成品。二、工藝過程

所謂工藝過程是指生產(chǎn)過程中改變生產(chǎn)對象的形狀、尺寸、相對位置和性能,使其成為半成品或成品的過程。以工藝文件的形式確定下來的工藝過程稱為工藝規(guī)程。機(jī)械產(chǎn)品的工藝過程可分為鑄造、鍛造、沖壓、焊接、機(jī)加工、熱處理、電鍍、涂裝、裝配等。機(jī)械制造工藝學(xué)只研究機(jī)械加工工藝過程和裝配工藝過程。機(jī)械加工工藝過程是產(chǎn)品整個工藝過程的主要組成部分。三、機(jī)械加工工藝過程的組成

1.工序

工序是指一個或一組操作者,在一個工作地點或一臺機(jī)床上,對同一個或同時對幾個工件進(jìn)行加工所連續(xù)完成的那一部分工藝過程。操作者、工作地點、工件和連續(xù)作業(yè)這四個要素是否變更,只要其中任一要素發(fā)生變更即構(gòu)成新的工序。

如圖1-1所示階梯軸,當(dāng)生產(chǎn)類型不同時,其工藝過程及工序劃分也有較大區(qū)別。如表1-1、表1-2所示。表1-1階梯軸單件小批量生產(chǎn)工藝過程工序號工序內(nèi)容設(shè)備工序號工序內(nèi)容設(shè)備1車端面、鉆中心孔車床3銑鍵槽、去毛刺銑床2車外圓、切槽及倒角車床4磨外圓磨床表1-2階梯軸大批量生產(chǎn)工藝過程工序號工序內(nèi)容設(shè)備工序號工序內(nèi)容設(shè)備1銑兩端面、鉆中心孔組合機(jī)床4銑鍵槽、去毛刺銑床2粗車外圓及倒角車床5去毛刺鉗工臺3精車外圓、倒角及切槽車床6磨外圓磨床

2.安裝

安裝是指加工前,工件在機(jī)床或夾具上需要先定位、再夾緊的過程。在一道工序中,工件可能需要安裝一次,也可能需要安裝多次。例如,表1—1中的工序1和工序2均有兩次安裝,而表1—2中的各道工序只有一次安裝。

3.工位

為了減少安裝次數(shù),常采用回轉(zhuǎn)工作臺、轉(zhuǎn)位夾具,使工件在一次安裝中,先后處于幾個不同的位置進(jìn)行加工。

工件在機(jī)床上所占據(jù)的每一個待加工位置稱為一個工位。右圖所示為在回轉(zhuǎn)工作臺上一次安裝完成工件的裝卸、鉆孔、擴(kuò)孔和鉸孔的四工位加工實例。采用這種多工位加工方法,可以提高加工精度和生產(chǎn)率。

4.工步

工步是指在加工表面不變、加工工具不變、切削速度和進(jìn)給量不變的條件下所連續(xù)完成的那一部分工序內(nèi)容,即所謂“三不變、一連續(xù)”。以上三種因素中任一因素改變即為新的工步。一道工序可以只包括一個工步,也可以包括多個工步。為了提高生產(chǎn)率,生產(chǎn)實際中常采用多刀同時加工一個工件的幾個表面,該工步稱為復(fù)合工步,如圖1-3所示。

另外,有時為了簡化工序內(nèi)容的敘述,將在一次安裝中連續(xù)進(jìn)行的若干相同的工步,也視為一個工步。如圖1—4所示,在一次安裝中,用一把鉆頭連續(xù)鉆削四個φ15mm的孔,可視其為一個工步,表示為鉆4×φ15mm孔。

5.走刀

在一個工步內(nèi),如果被加工表面需切除的金屬層很厚,一次切削無法完成,則可分成多次切削,每進(jìn)行一次切削就是一次走刀。由此可見,一個工步可以包括一次走刀或多次走刀。走刀是構(gòu)成工藝過程的最小單元。機(jī)械加工工藝過程由工序、安裝、工位、工步、走刀等組成,它們之間的關(guān)系如圖1-5所示。

一、生產(chǎn)綱領(lǐng)

生產(chǎn)綱領(lǐng)是指企業(yè)在計劃期內(nèi)應(yīng)生產(chǎn)的產(chǎn)品產(chǎn)量。計劃期為一年的生產(chǎn)綱領(lǐng)稱為年生產(chǎn)綱領(lǐng)或年產(chǎn)量。計算公式:N=Qn(1+a+b)N-零件的年產(chǎn)量(件/年)Q-產(chǎn)品年產(chǎn)量(臺/年)n-每臺產(chǎn)品中該零件的數(shù)量(件/臺)

a-零件的備品率(%)b-零件的廢品率(%)第2節(jié)生產(chǎn)綱領(lǐng)與生產(chǎn)類型二、生產(chǎn)類型及其工藝特征

1.生產(chǎn)類型

生產(chǎn)類型是指企業(yè)(或車間、工段、班組等)生產(chǎn)專業(yè)化程度的分類,一般為單件生產(chǎn)、成批生產(chǎn)和大量生產(chǎn)三種類型。在企業(yè)里,生產(chǎn)綱領(lǐng)決定了生產(chǎn)類型。但是,不同的產(chǎn)品大小和結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度對生產(chǎn)類型也會產(chǎn)生影響。表1-3是不同產(chǎn)品生產(chǎn)類型與生產(chǎn)綱領(lǐng)的關(guān)系。表1-3不同產(chǎn)品生產(chǎn)類型與生產(chǎn)綱領(lǐng)的關(guān)系生產(chǎn)類型工作地點每月承擔(dān)的工序數(shù)(工序數(shù)/月)產(chǎn)品生產(chǎn)綱領(lǐng)(臺/年或件/臺)重型(零件質(zhì)量大于2000kg)中型(零件質(zhì)量100-2000kg)輕型(零件質(zhì)量小于100kg)單件生產(chǎn)不做規(guī)定<3<20<100小批生產(chǎn)20-405-10020-200100-500中批生產(chǎn)10-20100-300200-500500-5000大批生產(chǎn)1-10300-1000500-50005000-50000大量生產(chǎn)1>1000>5000>50000

2.工藝特征

對于不同的生產(chǎn)類型,其生產(chǎn)組織、生產(chǎn)管理、車間管理、毛坯選擇、設(shè)備工裝、加工方法和工人的技術(shù)等級要求均有不同的工藝特征,具體見表1-4所示。

工藝特征?第3節(jié)基準(zhǔn)及分類

任何一個零件都是由許多表面構(gòu)成,而這些表面之間往往有一定的尺寸和相互位置要求。因此,在生產(chǎn)過程中,就必須以零件某個表面或幾個表面為依據(jù)來進(jìn)行其他表面的加工、測量或裝配,零件表面之間的這種相互依賴關(guān)系便引出了基準(zhǔn)的概念。基準(zhǔn)是指生產(chǎn)對象(如零、部件等)上用來確定其他點、線、面的位置所依據(jù)的那些點、線、面?;鶞?zhǔn)一般可分為設(shè)計基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)兩類。一、設(shè)計基準(zhǔn)

在零件設(shè)計圖樣上所采用的基準(zhǔn)稱為設(shè)計基準(zhǔn),該基準(zhǔn)是設(shè)計人員從零件的工作條件、性能要求出發(fā),適當(dāng)考慮加工工藝性而選定的。如圖1—6所示零件圖樣,表面2、3和孔4軸線的設(shè)計基準(zhǔn)為表面1。二、工藝基準(zhǔn)

在工藝過程中所采用的基準(zhǔn)稱為工藝基準(zhǔn)。工藝基準(zhǔn)可分為工序基準(zhǔn)、定位基準(zhǔn)、測量基準(zhǔn)和裝配基準(zhǔn)。

1.工序基準(zhǔn)

在工序圖上,用來確定本道工序被加工表面加工后的尺寸、形狀、位置的基準(zhǔn),稱為工序基準(zhǔn)。工序基準(zhǔn)是由工藝人員為保證零件設(shè)計要求、滿足加工工藝需要而選定的。

如上圖中所示的工件,A為加工表面。本道工序中,對A面的距離尺寸要求是A對B的尺寸H,角度位置要求為A對B的平行度(當(dāng)沒有特殊標(biāo)注時,平行度要求包括在尺寸H的公差范圍內(nèi)),故外母線B為本道工序的工序基準(zhǔn)。

如右圖所示工件,加工表面為D孔,要求其中心線與A面垂直,與C面和B面分別保證距離尺寸為L1和L2。因此,表面A、B、C均為本道工序的工序基準(zhǔn)。

工序基準(zhǔn)除采用工件上的實際線、面以外,還可以是工件表面的幾何中心、對稱面或?qū)ΨQ線等。

如上圖所示的小軸中,鍵槽的工序基準(zhǔn)既有凸肩A和外圓母線B,又有外圓表面的軸向?qū)ΨQ面D。

2.定位基準(zhǔn)

工件加工時,用作確定位置的基準(zhǔn)稱為定位基準(zhǔn)。如圖1—8所示零件加工內(nèi)孔,其位置由定位元件1和2相接觸的底面A和側(cè)面B所確定的,故A、B面為該工序的定位基準(zhǔn)。

3.測量基準(zhǔn)

在測量時所采用的基準(zhǔn),稱為測量基準(zhǔn)。如圖1—9所示為不同工序要求測量已加工平面位置時所使用的兩個不同的測量基準(zhǔn),其中一個為小圓的上母線,另一個則為大圓的下母線。

4.裝配基準(zhǔn)

裝配時用來確定零、部件在產(chǎn)品中相對位置所采用的基準(zhǔn)稱為裝配基準(zhǔn)。如下圖所示,齒輪以其內(nèi)孔及一端面裝配到與其配合的軸上,故齒輪內(nèi)孔A及端面B為裝配基準(zhǔn)。

本章小結(jié):

1.理解基本概念生產(chǎn)過程、工藝過程、機(jī)械加工工藝過程、工序、安裝、工位、工步、走刀、生產(chǎn)綱領(lǐng)、生產(chǎn)類型與工藝特征、基準(zhǔn)、設(shè)計基準(zhǔn)、定位基準(zhǔn)、測量基準(zhǔn)、裝配基準(zhǔn)2.注意掌握關(guān)鍵點

工序要注意的關(guān)鍵點是:一個工人、同一工作地點、一個零件和連續(xù);工步要注意三個不變:加工表面不變、加工工具不變、切削速度和進(jìn)給量不變;生產(chǎn)類型的確定不僅依據(jù)產(chǎn)品數(shù)量,還與產(chǎn)品的復(fù)雜程度及技術(shù)含量有關(guān);各種基準(zhǔn)都是參照物(點、線、面),只是使用場合不同而有不同的名稱。重點與難點

學(xué)習(xí)內(nèi)容:機(jī)床夾具、定位方式、定位誤差、工件夾緊以及專用機(jī)床夾具設(shè)計方法

學(xué)習(xí)要求:掌握工件定位方式及定位誤差計算;了解常用機(jī)床夾具的典型結(jié)構(gòu)和設(shè)計方法第2章工件裝夾及機(jī)床夾具設(shè)計基礎(chǔ)第1節(jié)機(jī)床夾具概述一、裝夾的概念

裝夾是指工件在機(jī)床或夾具中定位、夾緊的過程。

定位:為了使工件被加工表面獲得規(guī)定的加工精度,必須使工件在機(jī)床上或夾具中占有某一正確的位置。

夾緊:為了確保工件定位時已獲得的正確位置始終不變,必須將工件壓緊、夾牢。二、裝夾的方法

1.直接找正裝夾

操作者使用量具、劃線盤或目測直接在機(jī)床上找正工件的某一表面,使工件處于正確的位置的方法。如圖2—1所示套筒零件,本道工序需要磨削內(nèi)孔φ15H7。

為了保證磨孔時加工余量均勻,先將套筒預(yù)夾在四爪單動卡盤中,再用劃針或百分表找正內(nèi)孔表面,如圖2—2所示,使其軸心線與機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)中心同軸,最后夾緊零件。此時定位基準(zhǔn)應(yīng)當(dāng)是內(nèi)孔而不是支承外圓表面。

2.劃線找正裝夾

先按加工表面的要求在工件上劃出中心線、對稱線或各待加工表面的加工線,然后加工時按劃好的線找正以獲得工件正確位置的方法。如圖2-3所示就是在牛頭刨床上按劃線找正裝夾工件。

2.用夾具裝夾

如圖2-4所示的鉆模就是使用專用夾具裝夾工件的一個例子。工件4以其內(nèi)孔為定位基準(zhǔn)套在夾具定位銷2上定位,使用螺母和壓板夾緊工件,鉆頭通過鉆套3引導(dǎo),在工件上鉆出所要求的孔。三、機(jī)床夾具的分類

按使用特點分類按使用機(jī)床分類按夾緊動力分類通用夾具專用夾具可調(diào)夾具隨行夾具組合夾具車床夾具銑床夾具鉆床夾具鏜床夾具磨床夾具手動夾具氣動夾具液壓夾具增力夾具電磁夾具四、機(jī)床夾具的組成

1.定位裝置:確定一批工件在夾具中的正確位置

2.夾緊裝置:將工件壓緊夾牢在已占據(jù)的正確位置

3.對刀裝置:確定刀具相對夾具的正確位置

4.連接元件:確定夾具在機(jī)床上的正確位置5.夾具體:連接元件及裝置確定夾具在機(jī)床上的正確位置

6.其他裝置:滿足夾具特殊需要而設(shè)置的裝置或元件

講解…五、機(jī)床夾具的作用

(1)(2)(3)(4)保證加工精度穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量縮短輔助時間提高生產(chǎn)效率擴(kuò)大工藝范圍改變機(jī)床用途改善工作條件降低勞動強(qiáng)度第2節(jié)工件的定位一、定位原理

物體在空間的六個自由度:位置自由度、、角度自由度、、

如果說某物體在某一方向上的自由度被限制了,就是說該物物體在該方向上有了一個確定的位置;當(dāng)物體的六個自由度完全被限制后,則該物體在直角坐標(biāo)系中的位置就被完全確定了。特別提示

在xoy平面上的三個定位支承點1、2、3,共限制長方體、、三個自由度;在yoz平面上的兩個支承點4、5,又限制了長方體、兩個自由度;最后在xoz平面上的一個支承點6,可限制長方體的自由度。由此可知,該長方體在空間直角坐標(biāo)系中的六個自由度就全部被限制了,也就是說該長方體的空間位置被完全確定了。

六點定位原理工件在夾具中的位置有六個自由度,要限制這六個自由度,需要在夾具上合理布置六個定位支承點,并使之與工件緊密接觸或配合,其中每一個定位支承點相應(yīng)地消除一個自由度,從而使工件在夾具中占有一個完全確定的位置。

當(dāng)工件的形狀及工件的定位基準(zhǔn)不同時,定位點的分布應(yīng)根據(jù)具體情況采取相應(yīng)的改變。但是,不論定位點的定位形式如何改變,六點定位原理是不能改變的,即六個定位支承點必須消除工件的六個自由度。如右圖所示為盤狀工件的六點定位情況。

定位與夾緊相混只要工件在夾具中被夾緊了,工件也就不存在自由度了,因此工件自然就定位了兩種錯誤理解定位反方向移動工件雖然已經(jīng)被定位了,但是它仍具有沿著定位支承點的相反方向移動的自由度注意注意

說明一

六點定位原理就是把夾具中的定位元件抽象成定位支承點,每個支承點消除一個自由度,最終將工件的六個自由度全都消除。但是,實際上夾具有時使用的是一些具體的定位元件,并不都是直接由支承點組成的,往往是通過定位元件上的具體定位表面體現(xiàn)出來的。把工件上的定位基準(zhǔn)面與定位元件上相應(yīng)的定位表面合稱為定位副。

說明二

定位元件的大小、長短都是相對工件而言的。一般當(dāng)定位元件的定位表面與工件定位基準(zhǔn)面接觸處大于工件一半以上時,則認(rèn)為是大或者長;小于工件一半以下時,則認(rèn)為是小或者短。在左上圖中所示的定位元件為大端面、短心軸;在右上圖中所示的定位元件為小端面、長心軸。二、限制工件自由度與加工要求的關(guān)系1.完全定位工件的六個自由度都被限制的定位稱為完全定位。如右圖所示工件,若槽不通銑,則自由度必須限制。2.不完全定位工件的六個自由度沒有被全部限制卻能滿足加工要求的定位,稱為不完全定位。如右圖所示為工件不完全定位的示例。

3.欠定位

若工件實際被限制的自由度個數(shù)少于加工要求所必須限制的自由度數(shù)目,即工件定位不足,則此時工件的定位狀態(tài)稱為欠定位,如右圖所示。欠定位絕對不允許。

4.過定位

若幾個定位支承點都重復(fù)限制了工件同一個或幾個自由度時,稱為過定位。如圖(a)所示的情形即為過定位。由圖可以看出,因為工件的端面和小頭孔不可能絕對垂直,長銷2也不可能與支承板1絕對垂直,所以在夾緊工件時定位元件就會產(chǎn)生變形,或者工件的端面與支承板1的定位面不能完全接觸,其結(jié)果必然會影響加工精度。

為了避免上述過定位,應(yīng)將長銷2該成短銷,工件的定位就合理了,如圖(d)所示。短銷通常應(yīng)盡量避免采用過定位,但是在某些特殊情況下也是允許的。如圖2-14所示齒輪加工中的定位方案顯然也是過定位,這種定位方案不會引起工件或夾具的變形,而且會提高工件的定位精度。三、常見定位方式及定位元件

1.工件以平面定位

(1)主要支承用來限制工件自由度并起定位作用。1)固定支承位置固定不變的定位元件,如右上圖所示。

2)可調(diào)支承在夾具體上,支承點的高低可以調(diào)節(jié)的定位元件稱為可調(diào)支承。常用的幾種可調(diào)支承結(jié)構(gòu)如圖2-18所示。圖2-18不同類型的可調(diào)支承

圖2-18不同類型的可調(diào)支承

可調(diào)支承的應(yīng)用:工件以粗基準(zhǔn)(A面)定位且毛坯質(zhì)量不高

可調(diào)支承的應(yīng)用:工件形狀相同而尺寸不同

3)自位支承能夠自動調(diào)整工件定位位置的定位元件稱為自位支承,如右圖所示為常見的幾種自位支承結(jié)構(gòu)。

(2)輔助支承輔助支承是用來提高工件的裝夾剛度和穩(wěn)定性,不起定位作用。如圖所示。

常見輔助支承結(jié)構(gòu)1-滑柱;2-彈簧;3-頂柱

常見輔助支承結(jié)構(gòu)4-手輪;5-滑銷;6-斜楔

2.工件以圓孔定位

工件以圓孔表面做為定位基準(zhǔn)面時,常使用以下定位元件:(1)圓柱銷圓柱銷分固定式和可換式圓柱銷,如圖2-23所示。

(2)圓柱心軸Look!

心軸在機(jī)床上的安裝

心軸在機(jī)床上的安裝(續(xù))

心軸在機(jī)床上的安裝(續(xù))

心軸在機(jī)床上的安裝(續(xù))

(3)圓錐銷圖(a)所示圓錐銷用于粗基準(zhǔn);圖(b)所示圓錐銷用于精基準(zhǔn)。

工件以單個圓錐銷定位時容易產(chǎn)生傾斜,故一般采用如圖2-27所示的組合定位方式;這兩種定位方式均限制了工件的五個自由度。

(4)小錐度心軸

如圖所示為工件以內(nèi)孔在小錐度心軸上定位的情況。工件在小錐度心軸(常用錐度為1/1000-1/5000)上定位時,由于是無間隙配合,故定心精度較高。

3.工件以外圓柱面定位

工件以外圓柱面定位是指工件的定位基準(zhǔn)為圓柱面的軸心線或外圓柱面時的兩種情況。前者稱為定心定位,后者稱為支承定位。(1)定位套定心定位中常用的定位元件為定位套,其定位如圖2-29所示。

常用定位套定位(續(xù))

(2)V形塊支承定位常用的定位元件是V形塊,其結(jié)構(gòu)形式如圖2-30所示。

V形塊結(jié)構(gòu)形式(續(xù))

工件以外圓柱面在V形塊上定位時的定位基準(zhǔn)可以認(rèn)為是其母線(也可以認(rèn)為是其軸線),如圖2-31所示。

(1)使用V形塊定位的最大優(yōu)點是對中性好,它可以使一批工件的基準(zhǔn)軸心線對中在V形塊兩斜面的對稱面上,而不受定位基準(zhǔn)直徑誤差的影響。(2)V形塊定位的另一個特點就是無論定位基準(zhǔn)是否經(jīng)過加工,或者是完整的圓柱面還是局部圓弧面,都可以采用V形塊定位。特別說明

4.工件以圓錐孔定位

工件以圓錐孔定位時,常用的定位元件為錐形心軸和頂尖,如圖2-33所示。

錐形心軸

頂尖

頂尖

5.工件以組合表面定位

當(dāng)工件以單一表面做定位基準(zhǔn)不足以限制所需要限制的自由度時,常采用平面、外圓、內(nèi)孔等表面進(jìn)行組合定位。在組合定位中,首先要解決各個基準(zhǔn)面之間的主次關(guān)系。一般情況下,限制自由度數(shù)目最多的定位表面稱為第一定位基準(zhǔn)面或主基準(zhǔn)面;限制自由度數(shù)目次多的定位表面稱為第二定位基準(zhǔn)面或?qū)蛎妫恢幌拗埔粋€自由度的定位表面稱為第三定位基準(zhǔn)面或止推面。

(1)圓柱面(外圓或內(nèi)孔)與端面組合

如果采用長心軸大端面組合定位,則由于過定位可能會產(chǎn)生如圖2-35所示的情況。

(2)三平面組合當(dāng)加工以平面為主的零件(如箱體)時,可以采用三個平面組合定位方案,該方案限制工件六個自由度。此時應(yīng)選工件上一個大平面做為主基準(zhǔn)面,限制工件三個自由度;第二基準(zhǔn)面應(yīng)選擇一個窄長的平面,限制工件兩個自由度;第三基準(zhǔn)面與第二基準(zhǔn)面也應(yīng)垂直,最好選擇與作用在工件上的切削力相對的平面,使其在限制工件自由度的同時能夠承受部分切削力。

(3)一面兩孔組合生產(chǎn)實踐中采用一面兩孔組合定位的工件很多,如箱體、蓋板、連桿等零件的加工都需要以一面兩孔定位。采用一面兩孔定位可以實線在一次裝夾中加工盡量多的工件表面,容易實現(xiàn)基準(zhǔn)統(tǒng)一,同時也有利于保證工件各個表面之間的相互位置精度。工件以一面兩孔組合定位時,定位元件是一個大支承板和兩個與該板垂直的定位銷,如圖2-36所示。

此時工件定位平面為主基準(zhǔn),限制了三個自由度;與左圓柱銷相配合的孔為第二定位基準(zhǔn),限制了兩個自由度;與削邊定位銷相配合的孔為第三定位基準(zhǔn),限制了一個自由度。如果右邊的削邊銷依舊是圓柱銷的話,則將產(chǎn)生過定位。

(4)兩面一孔組合

四、定位誤差及計算

1.定位誤差的概念、產(chǎn)生與組成

工件在夾具中的位置是以其定位基面與定位元件相接觸或相配合來確定的。但是,由于定位基面和定位元件工作表面以及工件各表面之間的制造誤差,會使一批工件在夾具中的實際位置與定位方案中的位置不一致,從而引起工序尺寸或位置要求的加工誤差。這種由于定位不準(zhǔn)確而造成的誤差就稱為定位誤差,用ΔD表示。(1)基準(zhǔn)不重合誤差ΔB由于定位基準(zhǔn)和工序基準(zhǔn)(通常為設(shè)計基準(zhǔn))不重合而造成的加工誤差稱為基準(zhǔn)不重合誤差,用ΔB表示。圖中所示為銑缺口工序簡圖,加工尺寸為A和B。加工尺寸A時,工序基準(zhǔn)為F面,定位基準(zhǔn)為E面,兩者不重合。由于F面的位置受到尺寸S的影響,而F面的位置變動又會影響尺寸A,使尺寸A產(chǎn)生誤差,即基準(zhǔn)不重合誤差。銑缺口工件

由以上分析可知,基準(zhǔn)不重合誤差的大小等于因定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合而造成的加工尺寸的變動量,即ΔB=Amax-Amin=Smax-Smin=TsS是定位基準(zhǔn)E和工序基準(zhǔn)F之間的聯(lián)系尺寸,稱為定位尺寸。

一般式ΔB=Tscosαα—工序基準(zhǔn)變動方向與加工尺寸方向之間的夾角。

(2)基準(zhǔn)位移誤差Δy由于定位副的制造公差和最小配合間隙的影響,定位基準(zhǔn)相對理想位置的最大變動量稱為基準(zhǔn)位移誤差,用Δy表示。如圖(a)所示為在圓柱面上銑槽的工序簡圖,工序尺寸為A和B。圖(b)所示為工序定位示意圖,工件以內(nèi)孔D在圓柱心軸上定位,O是心軸軸心,O1、O2是工件孔的軸心,C是對刀尺寸。對于尺寸A而言,工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)均是內(nèi)孔D軸心線,故ΔB=0。

由于定位副存在制造誤差和最小配合間隙,使定位基準(zhǔn)(內(nèi)孔軸心線)與限位基準(zhǔn)(心軸軸心線)不能重合,定位基準(zhǔn)相對限位基準(zhǔn)偏移了一段距離,而刀具調(diào)整好位置后在加工一批工件過程中位置不再變動(與限位基準(zhǔn)的位置不變),所以定位基準(zhǔn)的變動造成工序尺寸A產(chǎn)生加工誤差,即為基準(zhǔn)位移誤差,用Δy表示。基準(zhǔn)位移誤差的大小應(yīng)等于因定位基準(zhǔn)與限位基準(zhǔn)不重合造成工序尺寸的最大變動量。

由以上分析可知,一批工件定位基準(zhǔn)的最大變動量為

Δi=OO1-OO2=imax-imin=Amax-Amin式中:i—定位基準(zhǔn)的位移量;

Δi—一批工件定位基準(zhǔn)的最大變動量。當(dāng)定位基準(zhǔn)變動方向與加工尺寸的方向相同時,基準(zhǔn)位移誤差等于定位基準(zhǔn)的最大變動量,即Δy=Δi

1)定位副固定單邊接觸如圖2—39(b)所示,當(dāng)心軸水平放置時,工件在自重的作用下與心軸固定單邊接觸,此時

Δy=OO1-OO2=imax-imin=Amax-Amin

=(Dmax-dmin)/2-(Dmin-dmax)/2=(Dmax-Dmin)/2-(dmax-dmin)/2=(TD+Td)/2

2)定位副任意接觸如圖2—39(c)所示,當(dāng)心軸垂直放置時,工件與心軸任意邊接觸,此時

Δi=OO1-OO2=Dmax-dmin=TD+Td+Xmin式中:Xmin—孔軸配合最小間隙。

同樣需要指出,當(dāng)工序基準(zhǔn)的變動方向與加工尺寸方向不一致時,基準(zhǔn)位移誤差等于定位基準(zhǔn)的變動范圍在加工尺寸方向上的投影,即

Δy=Δicosα通過以上實例分析可知,定位誤差是指一批工件由于定位不準(zhǔn)確而引起工序尺寸或位置要求的最大可能產(chǎn)生的變動量,而且定位誤差是由基準(zhǔn)位移誤差和基準(zhǔn)不重合誤差組成的。

2.定位誤差ΔD的計算方法

采用合成法計算定位誤差。(1)當(dāng)ΔB≠0,Δy=0時,ΔD=ΔB。(2)當(dāng)Δy≠0,ΔB=0時,ΔD=Δy。(3)當(dāng)ΔB≠0,Δy≠0時,工序基準(zhǔn)不在定位基面上ΔD=ΔB+Δy;工序基準(zhǔn)在定位基面上ΔD=ΔB±Δy。在定位基面尺寸變動方向一定的條件下,ΔB與Δy的變動方向相同時取“+”號,反之取“-”號。

3.幾種典型定位情況的定位誤差

(1)工件以平面定位定位基準(zhǔn)為平面時,其定位誤差主要原因是由基準(zhǔn)不重合引起的,一般不計算基準(zhǔn)位移誤差,因為基準(zhǔn)位移誤差主要是由平面度引起的,該誤差很小,可忽略不計。例2-1在圖2-38中,設(shè)定位尺寸S=4mm,Ts=0.15mm,加工尺寸A=(18±0.1)mm,求加工尺寸A的定位誤差,并分析定位質(zhì)量。

圖2-38基準(zhǔn)不重合誤差

解:工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)不重合,存在基準(zhǔn)不重合誤差,其大小等于定位尺寸S的公差Ts,即ΔB=Ts=0.15mm;以E面定位加工A時不會產(chǎn)生基準(zhǔn)位移誤差,即Δy=0。故有

ΔD=ΔB=0.15mm分析:加工尺寸A的尺寸公差TA=0.2mm,而此時定位誤差ΔD=0.15mm>1/3×0.2mm,即定位誤差太大,實際加工容易出現(xiàn)廢品,應(yīng)該變定位方案。

(2)工件以內(nèi)孔定位定位誤差與工件內(nèi)孔的制造精度、定位元件的放置形式、定位基面與定位元件的配合性質(zhì)以及工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)是否重合等因素直接有關(guān)。如圖2-39所示,存在基準(zhǔn)位移誤差,當(dāng)采用彈性可漲心軸為定位元件時,定位元件與定位基準(zhǔn)之間無相對移動,故基準(zhǔn)位移誤差為零。

例2-2如圖2-40所示為鏜削活塞銷孔的示意圖,活塞銷孔軸線對活塞裙部內(nèi)孔軸線的對稱度要求為0.2mm。以裙部內(nèi)孔及端面定位,內(nèi)孔與定位銷的配合φ95H7/g6。求對稱度的定位誤差,并分析定位質(zhì)量。

解:查表可知,φ95H7=,φ95g6=。1)對稱度的工序基準(zhǔn)是裙部內(nèi)孔軸線,定位基準(zhǔn)也是裙部內(nèi)孔軸線,兩者重合,故基準(zhǔn)不重合誤差為零。

2)由于定位銷垂直放置,定位基準(zhǔn)可在任意方向移動,則

Δy=Δi=Dmax-dmin〔95.035-(95-0.034)〕=0.069mm3)ΔD=Δy=0.069mm≈1/3×0.2mm=0.067mm故該定位方案可行。

(3)工件以外圓定位例2-3如圖2-41所示,工件銑鍵槽以外圓面在V形塊上定位,分析加工尺寸分別為A1、A2、A3時定位誤差。解:如圖2-42所示,由于工件外圓柱面有制造誤差,所以產(chǎn)生的基準(zhǔn)位移誤差為

Δy=Δi=O1O2=-=

對于圖2-41中的三種工序尺寸標(biāo)注,其定位誤差分別如下:1)當(dāng)工序尺寸為A1時,工序基準(zhǔn)和定位基準(zhǔn)均是圓柱軸線,兩者重合,即ΔB=0。于是有

ΔD=Δy=

2)當(dāng)工序尺寸為A2時,工序基準(zhǔn)是圓柱下母線,定位基準(zhǔn)是圓柱軸線,兩者不重合,即ΔB=Td/2。此時,工序基準(zhǔn)在定位基面上。當(dāng)定位基面直徑由大變小時,定位基準(zhǔn)向下變動;當(dāng)定位基準(zhǔn)位置固定不動,而定位基面直徑由大變小時,工序基準(zhǔn)向上變動,故定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)的變動方向相反,取“-”號。于是有

ΔD=Δy-ΔB=-=(-1)

3)當(dāng)工序尺寸為A3時,工序基準(zhǔn)是圓柱上母線,定位基準(zhǔn)是圓柱軸線,兩者不重合,即ΔB=Td/2。此時,工序基準(zhǔn)在定位基面上。當(dāng)定位基面直徑由大變小時,定位基準(zhǔn)向下變動;當(dāng)定位基準(zhǔn)位置固定不動,而定位基面直徑由大變小時,工序基準(zhǔn)也向下變動,故定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)的變動方向相同,取“+”號。于是有

ΔD=Δy+ΔB=+=(+1)

(4)一面兩孔組合定位工件以一面兩孔組合定位時,必須注意各定位元件對定位誤差的綜合影響。其中基準(zhǔn)位移誤差包括平面內(nèi)任意方向移動的基準(zhǔn)位移誤差和轉(zhuǎn)動的基準(zhǔn)位移誤差(簡稱轉(zhuǎn)角誤差)。移動的基準(zhǔn)位移誤差一般取決于第一定位副的最大間隙;轉(zhuǎn)角誤差應(yīng)考慮最不利的情況并通過幾何關(guān)系轉(zhuǎn)換來求得。

例2-4圖2-43為連桿蓋工序圖,加工時采用圖2-44所示的定位方式。已知定位圓柱銷直徑d1=mm,定位菱形銷(削邊銷)直徑d2=mm,求4×φ3孔所注有關(guān)工序尺寸的定位誤差。

定位方式

解:連桿蓋本道工序的加工尺寸較多,除了4×φ3孔的直徑和深度以外,還有63±0.1mm、20±0.1mm、31.5±0.2mm和10±0.15mm。其中尺寸63±0.1mm、20±0.1mm沒有定位誤差,因為它們的大小主要取決于鉆套的尺寸,與工件定位無關(guān);而尺寸31.5±0.2mm和10±0.15mm均受工件定位的影響,有定位誤差。1)影響加工尺寸31.5±0.2mm的定位誤差由于定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合,定位尺寸為29.5±0.1mm,所以ΔB=0.2mm。因為尺寸31.5±0.2mm的方向與兩定位孔連心線平行,該方向位移誤差取決于孔與圓柱銷之間的最大配合間隙,即Δy=X1min=0.027+0.017=0.044mm。因工序基準(zhǔn)不在定位基面上,故ΔD=Δy+ΔB=0.044+0.2=0.244mm。2)影響加工尺寸10±0.15mm的定位誤差因為定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)重合,所以ΔB=0。定位基準(zhǔn)與限位基準(zhǔn)不重合將產(chǎn)生基準(zhǔn)位移誤差。位移的極限位置有四種情況:工件的兩孔和兩定位銷同側(cè)或另一側(cè)單邊接接觸,如圖2-45(a)所示;兩孔和兩銷上下錯移或反向錯移接觸,如圖2-45(b)所示。后者造成工件相對夾具上兩定位銷連線發(fā)生偏移,產(chǎn)生最大轉(zhuǎn)角誤差Δα。此時對加工尺寸10±0.15mm的影響是最大轉(zhuǎn)角誤差產(chǎn)生的位移量,它大于兩孔和兩銷同一側(cè)接觸的位移量,所以最大轉(zhuǎn)角誤差Δα所產(chǎn)生的基準(zhǔn)位移誤差就是定位誤差。由圖2-45(c)可得tanΔα=(X1min+X2max)/2LΔα=arctan(X1min+X2max)/2L實際上,工件還可能向另一方向偏轉(zhuǎn)Δα,所以真正的轉(zhuǎn)角誤差應(yīng)當(dāng)是±Δα。

代入數(shù)值計算得tanΔα=(X1min+X2max)/2L=(0.044+0.118)/(2×59)=0.00138從圖2-45(c)中可見,左邊兩小孔和右邊兩小孔的基準(zhǔn)位移誤差分別是Δy1=X1min+2L1tanΔα=0.044+2×2×0.00138=0.05mmΔy2=X2max+2L1tanΔα=0.118+2×2×0.00138=0.124mm由于是對四孔的同一要求,故定位誤差ΔD=Δy2==0.124mm第3節(jié)工件的夾緊一、夾緊裝置的組成和基本要求

1.夾緊裝置的組成

動力裝置(產(chǎn)生夾緊力)和夾緊機(jī)構(gòu)(傳遞夾緊力)圖2-46所示為采用液壓夾緊裝置的銑床夾具。其中,液壓缸4、活塞5、活塞桿3等組成動力裝置;鉸鏈臂2和壓板1等構(gòu)成了夾緊機(jī)構(gòu)。

2.對夾緊裝置的基本要求

(1)夾緊時不得改變工件定位后所占據(jù)的正確位置。(2)夾緊力的大小應(yīng)適當(dāng)可靠,既要保證工件在整個加工過程中不發(fā)生位置變動和振動,又不允許工件產(chǎn)生過大的夾緊變形和表面損傷。(3)夾緊裝置的復(fù)雜程度應(yīng)與工件生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng)。(4)工藝性與使用性好。其結(jié)構(gòu)應(yīng)力求簡單、便于制造和維修,操作方便、安全、省力。二、夾緊力的確定

夾緊力包括大小、方向和作用點三個要素,它們的確定是夾緊裝置設(shè)計中首先要解決的問題。

1.夾緊力的方向

夾緊力的方向應(yīng)垂直于主要定位基面(面積較大、精度較高、限制的自由度較多),以保證定位的穩(wěn)定可靠。如圖2—47(a)所示,工件被鏜孔與左端面有一定的垂直度要求。因此,工件以孔的左端面與定位元件的A面接觸,限制三個自由度;以底面與B面接觸,限制兩個自由度;夾緊力朝向主要限位面A,有利保證要求。

再如圖2-47(b)所示,夾緊力朝向主要限位面—V形塊的V形面,使工件的裝夾穩(wěn)定可靠。如果夾緊力朝向B面,則由于工件圓柱面與端面的垂直度誤差,夾緊時工件的原有定位受到破壞從而影響加工精度。

2.夾緊力的作用點

夾緊力的作用點是指夾緊元件與工件相接觸的位置。(1)夾緊力的作用點應(yīng)落在定位元件的支承范圍內(nèi)。如圖所示,夾緊力的作用點落到了定位元件的支承范圍之外,夾緊時工件定位破壞

(2)夾緊力的作用點應(yīng)落在工件剛性較好的方向和部位如圖所示,將單點夾緊改為三點夾緊,使著力點落在剛性較好的箱壁上,減小工件的夾緊變形

(3)夾緊力作用點應(yīng)靠近工件的加工表面如圖所示,在撥叉上銑槽。由于主要夾緊力的作用點距加工表面較遠(yuǎn),故在靠近加工表面的地方設(shè)置了輔助支承,并增加了輔助夾緊力。這樣不僅提高了工件的裝夾剛性,而且還減少了加工時的振動。

3.夾緊力的大小

(1)建立理論夾緊力FJ理論與主要最大切削力FP的靜平衡方程,即FJ理論=φ(FP)(2)實際需要的夾緊力FJ需要應(yīng)考慮安全系數(shù)FJ需要=KFJ理論式中:K—安全系數(shù)(見表2-2),K=K0K1K2K3(3)校核夾緊機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的夾緊力FJ是否滿足條件FJ>FJ需要考慮因素系數(shù)值K0—基本安全系數(shù)(考慮工件的材料、余量是否均勻)1.2—1.5K1—加工性質(zhì)系數(shù)粗加工1.2精加工1.0K2—刀具鈍化系數(shù)1.1—1.3K3—切削特點系數(shù)連續(xù)加工1.0斷續(xù)加工1.2

表2-2各種因素的安全系數(shù)三、基本夾緊機(jī)構(gòu)

1.斜楔夾緊機(jī)構(gòu)

2.螺旋夾緊機(jī)構(gòu)圖2-56快速螺旋夾緊機(jī)構(gòu)之一圖2-56快速螺旋夾緊機(jī)構(gòu)之二

圖2-57螺旋壓板機(jī)構(gòu)

3.偏心夾緊機(jī)構(gòu)第4節(jié)專用夾具的設(shè)計方法一、專用夾具設(shè)計的基本要求

1保證加工精度2提高生產(chǎn)效率3工藝性能良好4使用方便可靠5經(jīng)濟(jì)效應(yīng)良好二、專用夾具的設(shè)計步驟

1明確任務(wù)收集資料2擬定結(jié)構(gòu)繪制草圖3審查方案改進(jìn)設(shè)計4繪制夾具裝配總圖5繪制夾具零件圖紙

三、夾具總圖上尺寸、公差和技術(shù)要求的標(biāo)注

1.夾具總圖上應(yīng)標(biāo)注的尺寸和公差

(1)最大輪廓尺寸(SL)如圖2-61中最大輪廓尺寸SL為84mm、φ70mm和60mm。(2)影響定位精度的尺寸和公差(SD)它們主要是指工件與定位元件以及定位元件之間的尺寸和公差,如圖2-61中標(biāo)注的定位基面與限位基面的配合尺寸φ20H7/n6,圖2-62中標(biāo)注的圓柱銷和菱形銷尺寸d1、d2以及銷間距L±δL。(3)影響對刀精度的尺寸和公差(ST)它們主要是指刀具與對刀或?qū)蛟g的尺寸和公差,如圖2-61中標(biāo)注的鉆套導(dǎo)向孔的尺寸φ5F7。(4)影響夾具在機(jī)床上安裝精度的尺寸和公差(SA)它們主要是指夾具安裝基面與機(jī)床相應(yīng)配合表面之間的尺寸和公差。

(5)影響夾具精度的尺寸和公差(SJ)它們主要是指定位元件、對刀或?qū)蛟?、分度裝置以及安裝基面相互之間的尺寸、公差和位置公差,如圖2-61中標(biāo)注的鉆套軸線與限位基面的尺寸20±0.03mm、鉆套軸線相對定位心軸的對稱度0.03mm、鉆套軸線相對與安裝基面B的垂直度60:0.03、定位心軸相對于安裝基面B的平行度0.05mm;又如圖2-62中標(biāo)注的限位平面到安裝基準(zhǔn)的距離α±δa、限位平面相對安裝基面B的垂直度δt1。

(6)其他重要尺寸和公差它們一般為機(jī)械設(shè)計中應(yīng)標(biāo)注的尺寸和公差,如圖2-61中標(biāo)注的配合尺寸φ14H7/n6、φ40H7/n6、φ10H7/n6。

2.夾具總圖上應(yīng)標(biāo)注的技術(shù)要求夾具總圖上無法用符號標(biāo)注而又必須說明的問題,可做為技術(shù)要求用文字寫在總圖上。

3.夾具總圖上公差值的確定夾具總圖上標(biāo)注公差值的確定原則是:在滿足工件加工要求的前提下,盡量降低夾具的制造精度。(1)直接影響工件加工精度的夾具公差δJδJ=(1/2~1/5)δK式中:δK-與δJ相應(yīng)的工件尺寸公差或位置公差。(2)夾具上其他重要尺寸的公差與配合這類尺寸的公差與配合的標(biāo)注對工件的加工精度有間接影響,在確定配合性質(zhì)時,應(yīng)考慮減少其影響。

本章小結(jié):

1.牢固掌握工件裝夾的含義(定位與夾緊)

2.正確理解六點定位原理

3.熟練判別工件定位所限制的自由度數(shù)目

4.具備對過定位、欠定位的判斷能力

5.掌握簡單定位方案的定位誤差計算方法

6.掌握確定夾緊力的方法

7.知道基本夾緊機(jī)構(gòu)的工作原理、工作特性及使用范圍

8.知道專用夾具的設(shè)計方法重點與難點

學(xué)習(xí)內(nèi)容:機(jī)械加工工藝規(guī)程的基本原理和問題

學(xué)習(xí)要求:了解和掌握制定機(jī)械加工工藝規(guī)程的步驟和方法;熟練運用工藝尺寸鏈計算工序尺寸及其公差第3章機(jī)械加工工藝規(guī)程的制定第1節(jié)機(jī)械加工工藝規(guī)程概述一、工藝規(guī)程的格式和內(nèi)容

1.機(jī)械加工工藝規(guī)程

常用機(jī)械加工工藝規(guī)程有機(jī)械加工工藝過程卡和機(jī)械加工工序卡。主要內(nèi)容包括:零件加工路線及經(jīng)過的車間和工段、各工序內(nèi)容以及采用的機(jī)床和工藝裝備、零件檢驗項目以及檢驗方法、切削用量、工時定額及工人技術(shù)等級等。

2.機(jī)械裝配工藝規(guī)程

常用的機(jī)械裝配工藝規(guī)程有機(jī)械裝配工藝過程卡、機(jī)械裝配工序卡和裝配工藝系統(tǒng)圖。主要內(nèi)容包括:裝配工藝路線、裝配方法、各工序的具體裝配內(nèi)容和所用的工藝裝備、技術(shù)要求以及檢驗方法等。詳見表3-3、表3-4以及圖3-1所示。

二、機(jī)械加工工藝規(guī)程的作用

1指導(dǎo)生產(chǎn)主要技術(shù)文件2生產(chǎn)組織生產(chǎn)準(zhǔn)備依據(jù)3設(shè)計擴(kuò)建工廠技術(shù)依據(jù)三、制定機(jī)械加工工藝規(guī)程的原則

一個原則在一定的生產(chǎn)條件及保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下,盡量提高生產(chǎn)率和降低成本,獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益四個問題技術(shù)上的先進(jìn)性經(jīng)濟(jì)上的合理性安全上的保障性格式上的規(guī)范性四、工藝規(guī)程的原始資料

(1)產(chǎn)品的裝配圖和零件圖(2)產(chǎn)品驗收的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(3)產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領(lǐng)(4)毛坯的生產(chǎn)條件或協(xié)作關(guān)系(5)現(xiàn)有的生產(chǎn)條件和資料(6)國內(nèi)外先進(jìn)工藝以及生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展情況

五、機(jī)械加工工藝規(guī)程的設(shè)計

1.機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計的主要步驟

(1)分析產(chǎn)品的裝配圖和零件圖;(2)選擇毛坯;(3)選擇定位基準(zhǔn);(4)擬訂工藝路線;(5)確定設(shè)備及工量器具;

(6)確定加工余量及工序尺寸;(7)確定切削用量及工時定額;(8)確定技術(shù)要求及檢驗方法;(9)技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析;(10)填寫工藝文件

2.機(jī)械裝配工藝規(guī)程設(shè)計的主要步驟(1)分析產(chǎn)品裝配圖和零件圖(2)確定裝配組織形式(3)選擇裝配方法(4)劃分裝配單元及規(guī)定合理裝配順序(5)劃分裝配工序(6)編制裝配工藝文件第2節(jié)零件的工藝分析一、產(chǎn)品零件圖和裝配圖分析

制定工藝規(guī)程時,必須對零件圖以及該零件所在部件或裝配圖進(jìn)行全面的技術(shù)分析。

1.審查圖紙的完整性和正確性

審查視圖、尺寸、公差、表面粗糙度、形位公差標(biāo)注是否齊全、合理等。若有錯誤,應(yīng)及時提出修改意見。

2.檢查圖紙技術(shù)要求和材料選擇的合理性

產(chǎn)品設(shè)計應(yīng)當(dāng)遵循經(jīng)濟(jì)性的原則,即在不影響使用性能的前提下,盡量降低對產(chǎn)品制造的要求。工藝人員應(yīng)審查零件的技術(shù)要求(尺寸精度、限位精度、表面質(zhì)量)是否過高,能否實現(xiàn)。同樣零件材料的選擇不僅要考慮實用性以及材料成本,還要考慮加工需要。因為零件材料的不同,將對零件工藝過程的經(jīng)濟(jì)性有很大影響。如圖3-2所示方頭銷零件材料的選取。

二、零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析

產(chǎn)品和零件的結(jié)構(gòu)與其適合的制造工藝方法是密切相關(guān)的。同一產(chǎn)品和零件可以有多種不同的結(jié)構(gòu),而這些不同的結(jié)構(gòu)在一定條件下,其制造的難易程度差別不大。結(jié)構(gòu)工藝性把產(chǎn)品和零件的結(jié)構(gòu)與工藝之間的關(guān)系建立起來。結(jié)構(gòu)工藝性是指零件在滿足使用要求的前提下,所具有的制造、裝配和維修的可行性與經(jīng)濟(jì)性。

結(jié)構(gòu)工藝性具有綜合性和相對性的特點。所謂綜合性是指必須對毛坯制造、零件加工、產(chǎn)品裝配等工藝過程進(jìn)行綜合分析比較,全面評價。例如,某道工序的改善,可能引起毛坯制造或裝配工作的困難。所謂相對性是指某一結(jié)構(gòu)的好壞是相對一定條件而言的。例如,生產(chǎn)類型、工廠車間現(xiàn)有條件、現(xiàn)有的科技水平等。在某一條件下認(rèn)為工藝性好的結(jié)構(gòu),在另一條件下則不一定好。典型零件結(jié)構(gòu)工藝性示例(1)結(jié)構(gòu)工藝性差結(jié)構(gòu)工藝性好典型零件結(jié)構(gòu)工藝性示例(2)結(jié)構(gòu)工藝性好結(jié)構(gòu)工藝性差典型零件結(jié)構(gòu)工藝性示例(3)結(jié)構(gòu)工藝性差結(jié)構(gòu)工藝性好典型零件結(jié)構(gòu)工藝性示例(4)結(jié)構(gòu)工藝性差結(jié)構(gòu)工藝性好典型零件結(jié)構(gòu)工藝性示例(5)結(jié)構(gòu)工藝性差結(jié)構(gòu)工藝性好典型零件結(jié)構(gòu)工藝性示例(6)結(jié)構(gòu)工藝性差結(jié)構(gòu)工藝性好第3節(jié)毛坯的選擇一、毛坯種類

毛坯種類粉末冶金鑄件鍛件型材沖壓件焊接件擠壓件二、毛坯的選擇原則

1.零件的材料以及機(jī)械性能

材料的可加工性決定了其加工的難易程度,而工藝過程對材料的組織和性能會產(chǎn)生影響。例如材料為鑄鐵的零件,應(yīng)選擇鑄件毛坯。對于鋼質(zhì)零件還要考慮機(jī)械性能的要求。

2.零件的結(jié)構(gòu)形狀和外形尺寸

零件的結(jié)構(gòu)形狀和外形尺寸往往使毛坯的選擇受到很大限制。設(shè)計時要考慮毛坯制造的方便性。在選用特殊方法時尤其要注意其在結(jié)構(gòu)形狀等方面的特殊要求。

3.生產(chǎn)綱領(lǐng)

當(dāng)零件的產(chǎn)量較大時,應(yīng)選擇精度和生產(chǎn)效率較高的毛坯制造方法。當(dāng)零件的產(chǎn)量較小時,應(yīng)選擇精度和生產(chǎn)效率較低的毛坯制造方法。

4.現(xiàn)有生產(chǎn)條件

選擇毛坯時,既要考慮現(xiàn)有的生產(chǎn)條件,如毛坯制造

5.使用新技術(shù)、新工藝、新材料

為節(jié)約材料和能源,毛坯的發(fā)展趨勢是制造出少切屑、無切屑毛坯,如精鑄、精鍛、精沖、冷軋、冷擠壓、粉末冶金、壓塑注塑成形等。三、毛坯尺寸和形狀的確定

(1)根據(jù)毛坯類型及制造方法估計加工表面工序數(shù)目。

(2)確定每道工序加工余量并計算總余量。

(3)將原工件尺寸加上各表面的總加工余量即構(gòu)成毛坯的雛形。毛坯尺寸的制造公差可查閱有關(guān)手冊。有了毛坯的雛形后,即可繪制毛坯圖。第4節(jié)工件的裝夾與定位基準(zhǔn)的選擇一、工件的裝夾

工件在加工時,首先要把工件安放在機(jī)床工作臺或夾具里,使工件和刀具之間有一定的相對位置,這就是定位。工件定位后,在加工過程中要保持位置不變,才能保證加工精度,因此必須把工件夾住、夾緊。工件從定位到夾緊的整個過程稱為裝夾。定位保證工件的位置正確,夾緊保證工件的位置不變。具體裝夾方式見第2章有關(guān)內(nèi)容。

二、基準(zhǔn)的選擇

正確選擇定位基準(zhǔn)是制定工藝規(guī)程的一項重要工作,對保證零件的加工質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率、改善勞動條件和簡化夾具結(jié)構(gòu)等都有重大影響。在工件加工的第一道工序中,只能采用毛坯上未加工過的毛坯表面做為定位基準(zhǔn),這種定位基準(zhǔn)稱為粗基準(zhǔn);采用加工過的表面做為定位基準(zhǔn),這種定位基準(zhǔn)稱為精基準(zhǔn)。另外,為滿足工藝需要,在工件上專門設(shè)計的定位面,稱為輔助基準(zhǔn)。

1.粗基準(zhǔn)的選擇

粗基準(zhǔn)的選擇,一般情況下也是第一道工序定位基準(zhǔn)的選擇。粗基準(zhǔn)的選擇影響各加工面的余量分配以及不加工表面與加工表面之間的位置精度。這兩方面的要求往往是相互矛盾的,在選擇粗基準(zhǔn)時,必須首先明確哪一方面是主要的。另外,在選擇粗基準(zhǔn)時還要考慮盡量減少工件裝夾次數(shù)。

(1)若零件上有一個不需要加工的表面,則盡可能選此表面做為第一次裝夾的粗基準(zhǔn)。如圖所示,應(yīng)選選表面A做為粗基準(zhǔn),這不僅只需一次裝夾,而且B和A面及C與A面之間的位置精度也高。

(2)如果零件上有幾個不需要加工的表面,則應(yīng)選擇其中位置精度要求較高的不加工表面做為第一次裝夾的粗基準(zhǔn)。如圖所示,零件上A和B面均不需要加工,但A面與需要加工的孔有較高位置精度,故應(yīng)選A面做為粗基準(zhǔn)。

(3)如果零件上所有表面都需要加工,則應(yīng)選擇加工余量最小的加工表面做為粗基準(zhǔn)。如圖所示零件,A、B、C三面都需要加工,但各自加工余量不等,故應(yīng)選擇加工余量最小的C面為粗基準(zhǔn)方能保證加工要求。

(4)若首先保證工件某重要表面的加工余量均勻,則應(yīng)以該表面為粗基準(zhǔn)。如圖(a)所示,先以導(dǎo)軌面為粗基準(zhǔn)加工床腿面,再以床腿面為精基準(zhǔn)加工導(dǎo)軌面方可保證導(dǎo)軌面加工余量均勻。否則,如圖(b)所示,由于毛坯平面位置誤差很大,將導(dǎo)致導(dǎo)軌面余量很不均勻甚至余量不夠。

(5)粗基準(zhǔn)通常只能使用一次。因為粗基準(zhǔn)表面質(zhì)量差,重復(fù)使用將使基準(zhǔn)位移誤差增大。如圖所示零件,D和B面需要兩道工序加工。正確的選擇應(yīng)該是先以C面為粗基準(zhǔn)加工孔D,再以D為基準(zhǔn)加工四個孔B。

(6)應(yīng)盡量選用面積較大、平整光潔的表面做為粗基準(zhǔn)。避免使用有飛邊、澆口、冒口或其他缺陷的表面。

2.精基準(zhǔn)的選擇精基準(zhǔn)的選擇應(yīng)從保證零件的加工精度出發(fā),同時也要考慮工件裝夾方便,夾具結(jié)構(gòu)簡單、操作可靠。(1)基準(zhǔn)重合原則盡量選擇設(shè)計基準(zhǔn)做為定位基準(zhǔn),這樣可以減少基準(zhǔn)重合而引起的定位誤差,有利于保證加工精度。

Look!

從以上分析可知,零件圖上原設(shè)計尺寸A與B是彼此獨立的。但是由于加工時定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)不重合,致使尺寸B的誤差中加入了一個從定位基準(zhǔn)到設(shè)計基準(zhǔn)之間的尺寸A的誤差,這項誤差就是基準(zhǔn)不重合誤差。由于基準(zhǔn)不重合誤差的存在,使得工序尺寸C的公差不得不縮小,造成加工困難,增加了加工成本。關(guān)于基準(zhǔn)不重合誤差,應(yīng)注意以下幾點:

1)基準(zhǔn)不重合誤差只發(fā)生在用調(diào)整法加工的情況下。

2)無論加工、測量、裝配都要盡量避免基準(zhǔn)不重合誤差?;鶞?zhǔn)不重合一般發(fā)生在不便于直接得到所要求尺寸或制定零件機(jī)械加工工藝規(guī)程時要求基準(zhǔn)統(tǒng)一,以便減少夾具的設(shè)計與制造工作量。3)基準(zhǔn)不重合誤差不僅存在于尺寸關(guān)系中,而且存在于各表面之間的位置精度中,其分析方法同上。(2)基準(zhǔn)統(tǒng)一原則它是指應(yīng)用統(tǒng)一的定位基準(zhǔn)進(jìn)行各道工序或大部分工序的加工。選作統(tǒng)一基準(zhǔn)的表面,一般應(yīng)是面積較大、精度較高的平面、孔以及其他距離較遠(yuǎn)的幾個面的組合。如箱體零件加工,可以選擇一個較大的平面和兩個距離較遠(yuǎn)孔做為精基準(zhǔn);軸類零件選擇兩個頂尖孔做為精基準(zhǔn)。

采用基準(zhǔn)統(tǒng)一原則,不僅可以簡化工藝過程的制定及減少制造夾具的時間與費用,而且還可以避免由于基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換所產(chǎn)生的定位誤差,有利于保證位置精度要求。

基準(zhǔn)統(tǒng)一原則是成批、大量生產(chǎn)常用的一條原則,但不排除個別工序采用基準(zhǔn)重合原則。例如圖中所示柴油機(jī)活塞采用端面和止口做為定位統(tǒng)一基準(zhǔn),進(jìn)行大部分工序加工。但是,在最后精鏜活塞銷孔時,采用基準(zhǔn)重合原則,以外圓頂面為定位基準(zhǔn)加工活塞銷孔。

(3)自為基準(zhǔn)原則當(dāng)某些精加工要求加工余量小且均勻時,選擇加工表面本身做為定位基準(zhǔn)稱為自為基準(zhǔn)原則,如下圖所示。

(4)互為基準(zhǔn)原則為了使加工面之間具有較高的位置精度,使其加工余量小而均勻,可采取反復(fù)加工,互為基準(zhǔn)原則。例如,右圖所示精密齒輪淬火后磨齒時,先以齒面為基準(zhǔn)磨孔,再以磨好的孔為基準(zhǔn)磨齒面,從而保證磨削余量均勻且孔與齒面位置精度高。

(5)準(zhǔn)確、可靠、方便原則所選精基準(zhǔn)應(yīng)能保證零件定位準(zhǔn)確穩(wěn)定、夾緊可靠、操作方便,在加工時不僅能保證足夠的定位精度,而且在夾緊力、切削力和零件自身重力作用下,也不至于引起零件位置偏移后產(chǎn)生太大的變形。因此,精基準(zhǔn)應(yīng)選擇尺寸精度、形位精度高而表面粗糙度小、面積較大的表面。第5節(jié)機(jī)械加工工藝路線的擬訂一、表面加工方法的確定

確定零件表面加工方法,是以各種加工方法的加工經(jīng)濟(jì)精度和其相應(yīng)的表面粗糙度為依據(jù)的。加工經(jīng)濟(jì)精度是指在正常條件下,采用符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備、工藝裝備和標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)等級的工人,不延長加工時間所能保證的加工精度。相應(yīng)的表面粗糙度稱為經(jīng)濟(jì)表面粗糙度。各種加工方法所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度和表面粗糙度詳見表3-6。

某表面加工方法的確定,通常是根據(jù)零件圖上給定的該表面的加工要求,按加工經(jīng)濟(jì)精度確定應(yīng)使用的最終加工方法,并根據(jù)最終加工方法所需的預(yù)備加工精度,按加工經(jīng)濟(jì)精度確定倒數(shù)第二次表面加工的方法。照此辦法,可由最終加工反推至第一次加工,從而形成一個獲得該表面的加工方案。

由于獲得同一精度和表面粗糙度的加工方法往往不止一種,選擇時要考慮多種因素及要求的實際條件。

(1)粗車—半精車—精車

(2)粗車—半精車—粗磨—精磨

(3)粗車—半精車—精車—金剛車

(4)粗車—半精車—粗磨—精磨—精密加工外圓加工路線

(1)鉆—擴(kuò)—粗鉸—精鉸(2)粗鏜—半精鏜—精鏜(3)鉆—拉

(4)粗鏜—半精鏜—粗磨—精磨孔加工路線

(1)粗銑—精銑

(2)粗刨—精刨平面加工路線

(3)粗銑—精銑—磨削

(4)粗刨—精刨—磨削二、加工階段的劃分

當(dāng)零件的加工質(zhì)量較高時,往往不可能在一道工序內(nèi)完成一個或幾個表面的全部加工,一般必須把零件的整個工藝路線分成幾個加工階段,即粗加工階段、半精加工階段、精加工階段。有時還應(yīng)進(jìn)行光整加工和超精密加工。

1.各加工階段的任務(wù)(1)粗加工階段粗加工階段位于工藝路線的最前面,主要任務(wù)是切除各加工表面或主要加工面的大部分尺寸余量,并加工出精基準(zhǔn)。因此,粗加工階段所面臨的主要問題是如何獲得高的生產(chǎn)效率。(2)半精加工階段半精加工階段的主要任務(wù)是為主要表面的精加工做好準(zhǔn)備工作,即達(dá)到一定的加工精度,保證適當(dāng)?shù)募庸び嗔?,并完成一些次要表面的加工。?)精加工階段精加工階段的任務(wù)是使各主要表面達(dá)到圖紙要求。

(4)光整加工階段對于精度要求很高,而表面粗糙度又要求很細(xì)(IT6或IT6以上,表面粗糙度Ra≤0.32μm)的表面,還需要安排光整加工階段。光整階段階段的主要任務(wù)是提高工件的尺寸精度,降低表面粗糙度或強(qiáng)化加工表面,一般不用來提高位置精度。(5)超精密加工階段超精密加工階段是按照超穩(wěn)定、超微量切除原則,實現(xiàn)加工尺寸誤差和形狀誤差小于0.1μm的加工技術(shù)。

2劃分加工階段目的保護(hù)工件少受磕碰損壞便于及時發(fā)現(xiàn)問題便于安排熱處理工序合理使用設(shè)備保證加工質(zhì)量三、工序的集中與分散

1.工序集中工序集中是指零件的加工集中在少數(shù)幾道工序中完成,每道工序加工內(nèi)容較多,工藝路線短。其特點是:(1)采用高效專用設(shè)備和工藝裝備,生產(chǎn)效率高。(2)工件裝夾次數(shù)少,易于保證表面之間的位置精度。(3)工序數(shù)目少,可減少機(jī)床數(shù)量、操作工人數(shù)和生產(chǎn)占地面積,還可簡化生產(chǎn)計劃和生產(chǎn)組織工作。(4)采用的機(jī)床和工藝裝備結(jié)構(gòu)復(fù)雜,專業(yè)化程度和成本較高。

2.工序分散工序分散是指每道工序的加工內(nèi)容很少,甚至一道工序只有一個工步,工藝路線很長。其特點是:(1)設(shè)備和工裝比較簡單,調(diào)整和維修比較方便,工人容易掌握,生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量少,又易于平衡工序時間,容易適應(yīng)產(chǎn)品的更換。(2)對工人的技術(shù)要求較低。(3)可采用最合理的切削用量,減少機(jī)動時間。(4)所需設(shè)備和工藝裝備的數(shù)目多,操作工人多,生產(chǎn)占地面積也大。

3.工序集中和工序分散的選擇工序集中和分散各有利弊,應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)類型、現(xiàn)有生產(chǎn)條件、工件結(jié)構(gòu)特點和技術(shù)要求等進(jìn)行綜合考慮。

一般情況下,單件小批生產(chǎn)宜采用工序集中,在一臺普通機(jī)床上加工出盡可能多的表面;大批量生產(chǎn)時,既可采用多刀、多軸等高效自動機(jī)床,將工序集中,也可以將工序分散后組織流水線生產(chǎn)。對于重型零件,為了減少裝卸和運輸?shù)膭趧恿?,工序?yīng)適當(dāng)集中;對于剛性差且精度要求高的精密工件,則工序應(yīng)適當(dāng)分散。根據(jù)目前國內(nèi)外的發(fā)展趨勢,特別是近年來數(shù)控技術(shù)和柔性制造系統(tǒng)的發(fā)展,多采用工序集中來組織生產(chǎn)。四、加工順序的安排

1.機(jī)械加工工序的安排

(1)先基面后其他工藝路線開始安排的加工表面,應(yīng)該是后續(xù)工序做為精基準(zhǔn)的表面,然后再以該基準(zhǔn)面定位,加工其他表面。(2)先面后孔當(dāng)零件上有較大的平面可以用來做為定位基準(zhǔn)時,總是先加工平面,再以平面定位加工孔,保證孔和平面之間的位置精度,這樣定位比較穩(wěn)定,裝夾也很方便。同時在毛坯表面上鉆孔,鉆頭容易引偏,所以從保證孔的加工精度出發(fā),也應(yīng)當(dāng)先加工平面在加工該平面上的孔。(3)先主后次零件上的加工表面一般可分為主要表面和次要表面兩大類。主要表面通常是指位置精度要求較高的基準(zhǔn)面和工作表面;而次要表面則是指那些要求較低,對零件整個工藝過程影響較小的輔助表面,如鍵槽、螺孔等。這些次要表面與主要表面之間也有一定的位置精度要求,一般是先加工主要表面,再以主要表面定位加工次要表面。對于整個工藝過程而言,次要表面的加工一般安排在主要表面最終精加工之前。(4)先粗后精對于精度要求較高的零件,應(yīng)按粗、精加工階段來劃分加工順序。對剛性較差的零件更是如此。

2.熱處理工序的安排

(1)預(yù)備熱處理這類包括正火、退火、時效處理和調(diào)質(zhì)處理等,其目的是改善工件的加工性能,消除內(nèi)應(yīng)力和為最終熱處理做好組織準(zhǔn)備,其工序位置安排在粗加工前后。1)正火、退火。

經(jīng)過熱加工的毛坯,為改善切削加工性能和消除毛坯的內(nèi)應(yīng)力,一般在粗加工之前安排正火、退火處理。

2)時效處理。

時效處理主要用于消除毛坯制造和機(jī)械加工中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。對形狀復(fù)雜的鑄件,一般在粗加工后安排一次時效處理;對于精密零件,要進(jìn)行多次時效處理。3)調(diào)質(zhì)處理。調(diào)質(zhì)處理即淬火+高溫回火。對于中碳鋼來說,調(diào)質(zhì)處理能消除內(nèi)應(yīng)力,改善加工性能并獲得良好的綜合力學(xué)性能。考慮材料的粹透性,一般安排在粗加工之后進(jìn)行。

(2)最終熱處理最終熱處理通常有淬火+回火、滲透淬火、滲氮等。它們的主要目的是提高零件的硬度和耐磨性,一般安排在精加工(磨削)之前,或安排在精加工之后光整加工之前。

3.輔助工序的安排檢驗工序是主要的輔助工序,除由操作者自檢外,在粗加工之后、精加工之前、零件轉(zhuǎn)換車間時、重要工序之后以及全部加工完畢入庫之前,通常都要安排檢驗工序。

除檢驗工序外,其他輔助工序通常有:表面強(qiáng)化、去毛刺、倒棱、去磁、清洗、動平衡、防銹以及包裝等。輔助工序也是保證產(chǎn)品質(zhì)量所必需的工序,若缺少了輔助工序或輔助工序不嚴(yán),將給裝配工作帶來困難,甚至使機(jī)器不能使用。例如,未去凈的毛刺和銳邊將使零件不便于裝配,且危及操作者的安全。因此,在擬訂零件機(jī)械加工工藝路線時,一定要充分重視輔助工序的安排。第6節(jié)加工余量與工序尺寸的確定一、加工余量的概念

為了保證加工要求,需從工件的加工表面上切除一層材料,這層材料即為加工余量。加工余量可分為工序余量和加工總余量。

1.工序余量工序余量是指某一道工序中所切除的金屬層厚度,即相鄰兩工序的工序尺寸之差。工序余量的基本尺寸(基本余量或公稱尺寸)可按下式計算:(1)平面或非回轉(zhuǎn)表面被包容面Zb=a-b包容面Zb=b-a

(2)回轉(zhuǎn)表面被包容面(軸)Zb=a-b,單邊余量ZD=Zb/2包容面(孔)Zb=b-a,單邊余量ZD=Zb/2加工余量為變動值。工序尺寸用基本尺寸計算時,所得到的加工余量稱為基本余量。若以極限尺寸計算時,所得余量會出現(xiàn)最大或最小余量,其差值就是加工余量的變動范圍。以外表面單邊加工余量情況為例,其值為Zbmax=amax-bminZbmin=amin-bmax式中:Zbmax、Zbmin-最大、最小加工余量;Amax-前工序最大極限尺寸;bmax-本工序最大極限尺寸;Amin-前工序最小極限尺寸;bmin-本工序最小極限尺寸。

圖3-15所示為工序尺寸與加工余量之間的關(guān)系。余量公差是加工余量的變動范圍,其值為TZ=Zbmax-Zbmin=(amax-amin)-(bmax-bmin)=Ta-Tb

2.加工總余量

加工總余量是指某加工表面上所切除金屬層的總厚度,即毛坯尺寸與零件圖設(shè)計尺寸之差,也等于各道工序加工余量之和,即ZO=∑Zi式中:ZO—加工總余量;Zi—各工序余量。加工總余量也是個變動值,其值及公差一般是從有關(guān)手冊中查得或憑實際生產(chǎn)經(jīng)驗確定的。二、影響加工余量的因素

加工余量的大小對于工件的加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率均有較大的影響。加工余量過大,不僅增加機(jī)械加工的工作量,降低生產(chǎn)效率,而且增加材料、工具和動力的消耗以及加工成本。若加工余量過小,既不能消除上道工序中的各種缺陷和誤差,又不能補(bǔ)償本道工序加工時工件裝夾誤差,很容易造成廢品。因此,應(yīng)當(dāng)合理確定加工余量。下面簡單分析影響加工余量的主要因素。1.上道工序各種表面缺陷和誤差

(1)表面粗糙度和缺陷層(如圖3-16所示)本道工序必須把上道工序留下來的表面粗糙度全部切除,還應(yīng)切除上道工序在表面留下的一層金屬組織已遭破壞的缺陷層。

(2)上道工序尺寸公差工序的基本余量中包括了上道工序的尺寸公差Ta。(3)上道工序的形位誤差如圖所示小軸,當(dāng)軸線有直線度誤差時,須在本道工序中加以糾正,因而直徑方向上的加工余量應(yīng)增加2

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