現(xiàn)代制造系統(tǒng)機械制造過程基礎(chǔ)知識

第2章機械制造過程根底知識學(xué)習(xí)指南機械制造工藝方法與工藝過程

機械加工方法基準與裝夾機械加工工藝系統(tǒng)成組技術(shù)根本原理零件構(gòu)造工藝性學(xué)習(xí)指南學(xué)習(xí)本章內(nèi)容，在了解機械加工方法和機械加工配備的同時，應(yīng)深化了解有關(guān)機械加工的根本概念和根本原理，如基準的概念，工件的定位原理等。2.1機械制造工藝方法與工藝過程學(xué)習(xí)要點:了解機械制造工藝方法，熟習(xí)機械加工工藝過程，了解工序、安裝、工位、工步及走刀的含義。工藝是指制造產(chǎn)品的技巧、方法和程序。2.1.2機械加工工藝過程及其組成機械加工工藝過程的定義采用機械加工方法直接改動毛坯的外形、尺寸、各外表間相互位置及外表質(zhì)量，使之成為合格零件的過程，稱為機械加工工藝過程。機械加工工藝過程的組成由按一定的順序陳列的假設(shè)干個工序組成，而每一個工序又可細分為安裝、工位、工步及走刀等。工序工序指由一個或一組工人在同一臺機床或同一個任務(wù)地，對一個或同時對幾個工件所延續(xù)完成的那一部分工藝過程。任務(wù)地、工人、工件與延續(xù)作業(yè)構(gòu)成了工序的四個要素，假設(shè)其中任一要素發(fā)生變卦，那么構(gòu)成了另一道工序。

一個工藝過程需求包括哪些工序，是由被加工零件的構(gòu)造復(fù)雜程度、加工精度要求及消費類型所決議的。如圖2.1所示。單件消費加工工藝過程大批量消費加工工藝過程安裝與工位安裝工件每經(jīng)一次裝夾后所完成的那部分工序稱為安裝。如表2-2中的第2、3及5工序中，須經(jīng)過兩次安裝才干完成其工序的全部內(nèi)容。工位當采用多工位夾具或多軸〔多工位〕機床時，使工件在一次安裝中先后經(jīng)過假設(shè)干個不同位置依次進展加工。那么工件在機床上占據(jù)每一個位置所完成的那部分工序稱為工位。假設(shè)一個工序只需一次安裝，該安裝又只需一個工位，那么工序內(nèi)容就是安裝內(nèi)容，同時也是工位內(nèi)容。圖2-4是經(jīng)過立軸式回轉(zhuǎn)任務(wù)臺使工件變換加工位置的例子。在該例中，有4個工位，可在一次安裝中實現(xiàn)鉆孔、擴孔和絞孔加工。工步與走刀工步是指在加工外表不變、切削刀具不變的情況下所延續(xù)完成的那部分工序內(nèi)容。按照此定義，帶回轉(zhuǎn)刀架的機床〔如轉(zhuǎn)塔車床〕或帶自動換刀安裝的機床〔如加工中心〕，當改換不同刀具時，即使加工外表不變，也屬不同工步。在一個工步內(nèi)，假設(shè)有幾把刀具同時加工幾個不同外表，稱此工步為復(fù)合工步。采用復(fù)合工步可以提高消費效率。走刀每次任務(wù)進給所完成的工步稱為一次走刀。2.1.3機械裝配工藝過程

機械裝配過程是指將組成機器的全部零、部件按一定的精度要求和技術(shù)條件銜接與固定在一同，構(gòu)成合格機械產(chǎn)品的過程。機械裝配任務(wù)包括：套裝、組裝、部裝、總裝、調(diào)試、檢驗、平衡、試車、涂裝與包裝等任務(wù)。機械裝配過程由一系列的工序、工步和操作組成。裝配工序是指在一個任務(wù)地點，由一個或一組工人所延續(xù)完成的那一部分裝配任務(wù)。裝配工步是裝配工序的組成部分，在裝配工步中，裝配對象、裝配工具和裝配方法均不改動。圖2-6所示為一鉆夾具的裝配過程。2.1.4消費類型及其工藝特點

消費綱領(lǐng)

企業(yè)根據(jù)市場要求和本身才干決議消費方案。在方案期內(nèi)該當消費的產(chǎn)品數(shù)量稱為消費綱領(lǐng)。方案期通常為一年，零件的年消費綱領(lǐng)N按下式計算：

N=Qn〔1+α%+β%〕〔2-1〕

式中Q-產(chǎn)品年產(chǎn)量〔件/年〕；

n-每臺產(chǎn)品中該零件數(shù)量〔件/臺〕；

α-備品率；

β-廢品率。消費類型

消費類型是指企業(yè)〔或車間〕消費專業(yè)化程度的分類。主要根據(jù)產(chǎn)品的消費綱領(lǐng)，并思索產(chǎn)品的體積、分量和其他特征，消費類型普通可分成：單件小批量消費、成批消費和大批大量消費。2.3基準與裝夾學(xué)習(xí)要點：掌握基準的概念，深化了解設(shè)計基準、工藝基準〔包括工序基準、定位基準、裝配基準和丈量基準〕的含義及其相互之間的關(guān)系；掌握裝夾的概念及三種裝夾方法的特點。2.3.1基準基準的概念：將用來確定加工對象上幾何要素間的幾何關(guān)系所根據(jù)的那些點、線、面稱為基準?；鶞实姆诸悾喊凑掌渥饔玫牟煌鶞士煞譃樵O(shè)計基準和工藝基準兩大類。(1)設(shè)計基準

在設(shè)計圖樣上所采用的基準稱為設(shè)計基準。如圖2-8示。圖中所示的箱體零件，頂面B的設(shè)計基準為底面A〔尺寸H〕；孔I的設(shè)計基準為底面A與角尺面C〔尺寸X1、Y1〕；孔Ⅱ的設(shè)計基準為底面A和孔I的中心〔尺寸Y2、R1〕；孔Ⅲ的設(shè)計基準為孔I與孔Ⅱ的中心〔尺寸R2、R3〕。

設(shè)計人員是從零件的任務(wù)性能要求出發(fā)而確定設(shè)計基準的。圖中孔I與孔Ⅱ、孔Ⅲ之間，孔Ⅱ與孔Ⅲ之間均有齒輪嚙合傳動關(guān)系。為保證齒側(cè)嚙合間隙量，孔Ⅱ采用了孔I中心作設(shè)計基準，孔Ⅲ采用了孔I與孔Ⅱ的中心作為的設(shè)計基準。(2)工藝基準工藝基準是指在工藝過程中所采用的基準。根據(jù)其作用不同，工藝基準又可分為：工序基準、定位基準、丈量基準與裝配基準。1〕工序基準

工序基準是在工序圖上用來確定本道工序所加工的外表加工后位置尺寸和位置關(guān)系的基準。工序基準的選擇應(yīng)主要思索如下兩個方面的問題：

①盡能夠用設(shè)計基準作工序基準。當采用設(shè)計基準為工序基準有困難時，可另選工序基準，但必需可靠地保證零件的設(shè)計尺寸和技術(shù)要求。

②所選工序基準應(yīng)盡能夠用于工件的定位和工序尺寸的檢查。

(2)工藝基準2〕定位基準

定位基準是加工中用作定位的基準。定位基準可進一步分為粗基準、精基準和附加基準。

①粗基準運用未經(jīng)機械加工的外表作定位基準，稱為粗基準。

②精基準運用曾經(jīng)機械加工的外表作定位基準，稱為精基準。

③附加基準僅僅是為了機械加工工藝需求設(shè)計的定位基準，稱為附加基準。如軸類零件的兩頂尖孔、小刀架上的工藝凸臺。(2)工藝基準3〕丈量基準

零件丈量時所采用的基準，稱為丈量基準。4〕裝配基準

裝配時用來確定零件或部件在機器中的相對位置所采用的基準，稱為裝配基準。如，齒輪和軸的裝配，齒輪的裝配基準為齒輪內(nèi)孔和端面。裝配基準普通與零件的主要設(shè)計基準相一致。2.3.2工件的裝夾

裝夾的概念

在機械加工時，工件在機床上或者夾具中需裝夾好以后才干進展加工。裝夾應(yīng)實現(xiàn)兩個方面的義務(wù)：定位與夾緊。

1〕定位使工件在機床上或夾具中占有某一個正確的位置。

2〕夾緊對工件施加一定的外力，使工件在加工過程中堅持定位后的正確位置不變動。裝夾方式工件在機床上的裝夾方式，取決于消費批量、工件大小及復(fù)雜程度、加工精度要求及定位的特點等。主要裝夾方式有三種：直接找正裝夾劃線找正裝夾夾具裝夾

〔1〕直接找正裝夾

如何進展直接找正裝夾？將工件裝在機床上，然后按工件的某個〔或某些〕外表，用劃針或用百分表等量具進展找正，以獲得工件在機床上的正確位置。如圖2-21所示直接找正裝夾的特點效率較低，但找正精度可以很高，適用于單件小批消費或定位精度要求特別高的場所?！?〕劃線找正裝夾如何進展劃線找正裝夾？按圖紙要求在工件外表上事先劃出位置線、加工線和找正線，裝夾工件時，先按找正線找正工件的位置，然后夾緊工件。如圖2-22所示劃線找正裝夾的特點不需求公用設(shè)備，通用性好，但效率低，精度也不高，通常劃線找正精度只能到達0.1～0.5mm。此方法多用于單件小批消費中鑄件的粗加工工序。〔3〕運用夾具裝夾

運用夾具裝夾，工件在夾具中可迅速而正確的定位和夾緊。這種裝夾方式效率高、定位精度好而可靠，還可以減輕工人的勞動強度和降低對工人技術(shù)程度的要求，因此廣泛運用于各種消費類型。如圖2-23所示。2.3.3定位原理學(xué)習(xí)要點：定位是機械加工中一個極為重要的問題。學(xué)習(xí)本節(jié)要深化了解和結(jié)實掌握定位原理，熟知消費中常用的定位方法。深化了解欠定位與過定位的概念，能正確分析和處置有關(guān)欠定位與過定位的問題。2.3.3.1六點定位原那么任何一個位置尚未確定的工件，均具有六個自在度，即沿空間三個直角坐標軸X、Y、Z方向的挪動與繞它們的轉(zhuǎn)動，分別以、、和、、表示。要使工件在機床夾具中正確定位，必需限制或約束工件的這些自在度。如圖2-24中所示，采用六個定位支承點合理布置，使工件有關(guān)定位基面與其相接觸，每一個定位支承點限制了工件的一個自在度，便可將工件六個自在度完全限制，使工件在空間的位置被獨一地確定。這就是通常所說的工件的六點定位原那么。下一張六點定位原那么的兩點闡明1〕機械加工中關(guān)于自在度的概念與力學(xué)中自在度的概念不完全一樣。機械加工中的自在度實踐上是指工件在空間位置的不確定性。這里特別要留意將定位與夾緊的概念區(qū)分開來。工件一經(jīng)夾緊，其空間位置就不能再改動，但這并不意味著其空間位置是確定的。例如，圖2-25所示2〕六點定位原那么中“點〞的含義是限制自在度，不要機械地了解成接觸點。例如，圖2-25所示板狀工件安放任務(wù)臺上限制了3個自在度，是三點定位。實踐上，工件與任務(wù)臺面接觸點能夠有多個板狀工件安放在平面磨床的磁性任務(wù)臺上，扳動磁性開關(guān)后，工件即被夾緊，其位置就被固定。但工件放在任務(wù)臺什么位置上并不確定，既可以放在1的位置上〔圖中實線所示〕，也可以放在2的位置上〔圖中虛線所示〕，也即工件的、和三個自在度未被限制。xyz典型定位元件的定位分析

在實踐消費中，工件總是經(jīng)過定位元件實現(xiàn)其在夾具或機床上的定位。定位元件有多種方式，常用的有支承釘、支承板、定位銷、定位套、心軸、V型塊等?！惨姳?-10〕工件的定位面為圓孔工件的定位面為圓孔固定錐銷浮動錐銷固定錐銷與浮動錐銷組合工件的定位面為外圓柱面zyzxzxzyzyyxxyyxzyzzyy工件的定位面為外圓錐孔典型定位元件的定位分析

多個外表定位分析

在多個外表同時參與定位的情況下，各定位外表所起的作用有主次之分。通常稱定位點數(shù)最多的外表為主要定位面或支承面稱定位點數(shù)次多的外表為第二定位基準面或?qū)蛎娣Q定位點數(shù)為1的外表為第三定位基準面或止動面〔如書中P28圖2.9)典型定位元件的定位分析

多個外表定位分析

在分析多個外表定位情況下各外表限制的自在度時，分清主次定位面〔或定位元件〕很重要。分析方法：先利用反證法，看哪些自在度未被限制；然后再分開分析。〔下面補充消費中常用定位方法定位點分析2例?！澄幢幌拗频淖栽诙葹槎蘓形塊1限制了短V形塊2限制了12車床上用前后頂尖裝夾加工軸套類零件外圓未被限制的自在度為前頂尖限制了后頂尖限制了完全定位與不完全定位

完全定位工件定位時，6個自在度完全被限制，稱為完全定位。不完全定位工件定位時，6個自在度中有1個或1個以上自在度未被限制，稱為不完全定位。如圖2-34所示。在長方體工件上銑削上平面工序，要求保證Z方向上的高度尺寸及上平面與底面的平行度，只需限制3個自在度即可。過球體中心打一通孔，定位基面為一球面，那么對三個會標軸的轉(zhuǎn)動自在度均無必要需限制，所以限制二個自在度就夠了。在長方體工件上銑削一個通槽，需限制除以外的其他5個自在度。需限制在長方體工件上銑削一個不通的槽，在三個坐標軸的挪動和轉(zhuǎn)動方向上均有尺寸及相互位置的要求，因此，必需限制全部的6個自在度，即完全定位。e與b進展比較，e為圓柱形的工件，b為長方體工件。雖然它們均是銑一個通槽，加工內(nèi)容、要求一樣，但是加工定位時，b的定位基面是一個底面與一個側(cè)面，而e只能采用外圓柱面作為定位基面。因此e對的限制就無必要，只需限制四個自在度就可以了。需限制f與e進展比較，均是在圓柱體工件上銑通槽，但f的加工要求添加了一條，被銑通槽與下面槽需對中。雖然它們均用外圓柱面作為定位基面，但f需添加對自在度的限制，一共需求限制個自在度。需限制欠定位與過定位

欠定位

工件加工時必需限制的自在度未被完全限制，稱為欠定位。欠定位不能保證工件的正確安裝位，因此是不允許的。過定位

假設(shè)工件的某一個自在度被定位元件反復(fù)限制，稱為過定位。

過定位實例分析之一圖2-36所示為加工連桿小頭孔工序中以連桿大頭孔和端面定位的兩種情況。先看圖b)長圓柱銷限制支承板限制出現(xiàn)了過定位圖a)長銷改短銷，限制處理方法過定位實例分析之二

圖2-37所示工件以底平面定位，要求限制3個自在度。過定位實例分析之三

圖2-3