机械制造工艺教育专业

第一篇：机械制造工艺教育专业

机械制造工艺教育专业

专业简介

学科：教育学

门类：职业技术教育类

专业名称：机械制造工艺教育专业

培养在机械工程领域内具有较宽的专业基础理论知识，又具有较高技能和一定管理能力的工程应用型高级技术人才。

专业信息

培养目标：培养中等职业教育机械制造领域的专业理论和实践教学的“双师型”教师及从事机械制造业的高级技术型人才。

培养要求：培养学生具有良好的文化素质，扎实的基础理论和专业知识，外语和计算机应用能力达到国家或省级规定的等级水平。为适应现代化制造技术的发展，本专业下设两个专业方向：毕业生获得以下几个方面的知识和能力：

数控加工技术方向：掌握数控加工工艺知识和操作；

◆熟练掌握数控手工和自动编程技术、三维CAD/CAM软件；

◆具有模具设计的基本能力。

机电一体化方向：在掌握机械制造基本理论的基础上，重点学习电学、计算机控制技术、机电一体化系统与设计及数控编程与操作课程，注重培养机电系统的初步设计、研发能力。

主要课程：机械工程设计、机械制造工程、工程力学、机械工程材料、计算机辅助机械设计、可编成控制器原理与应用、电工电子技术、数控编成与先进制造技术、汽车理论及构造、汽车故障诊断与检测等课程。

院校分布(部分)

湖南师范大学。

第二篇：机械制造工艺教案专题

第三章 机械加工精度及其控制 ## 6 ## §3-1概述（书第二章、P27）

一、机械加工精度的基本概念

1质量指标：评价机械零件的加工质量用加工精度和加工表面质量。2加工精度：零件加工后实际几何参数与理想几何参数的符合程度。3加工误差：零件加工后实际几何参数对理想几何参数的偏差程度。

加工精度和加工误差是从两个不同角度评价零件的几何参数的，加工精度的高和低通过加工误差的小和大表示，提高加工精度实际上就是减低加工误差。

加工精度包含三个方面内容：尺寸精度、形状精度、位置精度。形状公差限制在位置公差之内，位置误差限制在尺寸公差之内。

二、影响机械加工精度的因素

机械加工中，机床、夹具、刀具和工件构成完整系统——工艺系统，加工过程中出现的各种原始误差引起工艺系统相互位置的变化造成加工误差。

课本以活塞加工精镗销孔工序的加工过程为例，活塞在装夹过程中出现装夹误差；工件装夹后对机床、刀具、夹具进行调整出现调整误差；加工过程中受切削力、切削热、摩擦等作用工艺系统受力、受热产生变形等造成加工误差。小结如下：

1工艺系统的几何误差：

原理误差、夹具误差、刀具误差、定位误差、调整误差以及尺寸链误差等，是工件相对于刀具在静止状态下已存在的误差；

机床主轴回转误差、机床导轨导向误差及机床传动误差，是工件相对于刀具在运动状态下已存在的误差。

以上各种几何误差与工艺系统的初始状态有关。2工艺系统力效应产生的误差（动误差）：

工艺系统受力变形（惯性力、传动力等）产生的误差；残余应力引起的误差；刀具磨损等及测量产生的误差误差。

3工艺系统热变形产生的误差：机床、夹具、刀具及工件热变形产生的误差。(课本放在2中)

机械加工中零件的尺寸、形状和相互位置误差，主要是由于工件与刀具在切削运动中相互位置发生了变动而造成的。由于工件和刀具安装在夹具和机床上，因此，机床、夹具、刀具和工件构成了一个完整的工艺系统。

工艺系统中的种种误差，是造成零件加工误差的根源，故称之为原始误差。原始误差归纳见P29。

三、误差的敏感方向

由于各种原始误差的大小和方向各不相同，加工误差必须在工序尺寸方向上度量。因此，不同的原始误差对加工精度有不同的影响，原始误差的方向与工序方向一致时对加工精度影响最大，称误差敏感方向。例如图2-2所示。

四、研究加工精度的方法

在机械加工中影响精度的因素很多，如零件的装夹、装夹前后对机床、刀具、夹具进行调整。加工过程中产生切削力、切削热和磨损，这些因素可能同时存在，我们要抓主要矛盾，有的放矢地采取措施，对误差因素、影响规律和控制方法进行分析。

研究加工精度的方法有两种：

1.单因素分析法——研究某一确定因素对加工精度影响，不考虑其他因素。2.统计分析法——以生产中一批工件为基础，应用数理统计方法进行数据处理，用以控制工艺过程的顺利进行。

实际生产中两种方法常常结合起来应用，一般先用统计分析法寻找误差出现的规律，初步判断产生加工误差的可能原因，然后运用单因素分析法进行分析、试验，以便迅速找出影响加工精度的主要原因。

五、获得加工精度的方法（归纳）（书上是全面质量管理）1获得尺寸精度的方法（书上调整误差）

⑴试切法：通过试切-测量-调整-再试切反复过程。效率低、适合单件小批量。⑵定尺寸刀具法：用刀具的相应尺寸保证工件被加工部位尺寸。如钻孔、铰孔、攻丝等，加工精度与刀具本身制造精度有关。

⑶调整法：按工件规定的尺寸预先调整机床、夹具、刀具与工件的相对位置，工件尺寸在加工中自动获得。用于自动机床，自动线上，适应成批生产。⑷自动控制法：用测量装置、进给装置和控制系统构成自动加工系统。2获得几何形状精度的方法

零件的几何精度主要由机床精度、刀具精度保证。例如车外圆，圆柱度主要取决于主轴回转精度、导轨精度及回转轴线与导轨之间相对位置精度。⑴轨迹法：利用切削运动中刀尖的运动轨迹形成被加工表面形状的方法。

⑵成形法：利用成形刀具切削刃的几何形状切削出工件形状。工件精度取决于刀具安装精度、切削刃的形状精度。

⑶展成法：利用刀具和工件做展成切削运动时，切削刃在被加工表面上的包络表面形成成形表面的方法。如插齿、滚齿加工。3获得相互位置精度的加工方法

零件各表面相互位置精度，由机床精度、夹具精度、工件的安装精度保证

一、加工原理误差（P31）

加工原理误差是指采用了近似的成形运动或刃具轮廓进行加工产生的误差。

例如，滚齿加工，为了避免刀具制造和刃磨困难，常采用阿基米德蜗杆或法向直廓基本蜗杆的滚刀代替渐开线基本蜗杆的滚刀产生两种误差，即所谓的“造形误差”；和由于滚刀刀齿有限，切成的齿形是一条由微小折线组成的曲线，与理论上的光滑渐开线比较存在“齿形误差”。这些都是原理误差。

再如，模数铣刀成形铣削齿轮，也采用近似刀刃齿廓，同样产生加工原理误差，一般原理误差控制在0.01mm。精密元件加工原理误差控制在2～5μm。书上是小于10～15%工件的公差值，补充：加工原理误差类型

1成形法加工的原理性误差（形状近似的刀具）

用盘形模数铣刀加工渐开线齿轮时，每种模数不可能专门制造一把刀具，生产中一般用八把（精确的有15或26把）一套的模数铣刀。每把铣刀可以加工一定齿数范围的齿轮，为了保证铣出的齿形工作时不发生干涉，铣刀按应用范围内最小齿数的齿形制造，这样，加工其它齿数的齿形就有误差。2展成法加工的原理误差（近似的加工方法）

应用展成法加工齿轮或花键，渐开线齿廓是由滚刀或插齿刀运动时，相对逐点切成的。由于滚刀的切削刃数有限，形成的齿廓形状是一根折线，与理论上光滑的渐开线有较小的误差，这也是加工原理误差。3仿形加工原理误差（近似的传动方式）

用靠模进行仿形加工工件上的曲线时，由于与靠模接触的滚子半径和刀具半径不可 §3-2 工艺系统中几何精度对加工精度的影响（单因素分析法）能完全相等，滚子与靠模的接触点和工件曲面与刀具的接触点并不完全对应，因此会引起被加工曲线的误差。（例如电子配钥匙，有时有误差，回家开不了门）

二、调整误差

在机加工的每一道工序中，总要对工艺进行一些调整工作，例如安装夹具、调整刀具尺寸等，因此不可避免地带来误差，叫调整误差。引起调整误差因素很多，如调整用的刻度盘、定程机构的精度及与它们配合的离合器、控制阀的灵敏度；测量仪器等误差。归纳起来，工艺系统的调整有两种基本方式，调整误差与调整方式有关。1.试切法调整

试切法加工，先在工件上试切，根据测得的尺寸与要求尺寸的差值，用进给机构调整刀具与工件的位置，然后试切、测量、调整，直到规定的尺寸要求时，再切削出整个待加工的表面。引起调整误差的因素是测量误差、机床进给机构的位移误差、试切时与正式切削时切削层厚度不同等。2.调整法

以试切法为依据，预先调整好刀具与工件的相对位置，并在一批零件的加工中保持这种位置相对不变来获得所要求的零件尺寸。引起调整误差的因素是定程机构误差、式样或样板的误差、测量有限试件造成的误差等。3.刀具的调整

静调整：在静止状态下确定刀具相对工件表面的尺寸和位置。按预定调整尺寸安装刀具。调整方法①用通用量具测量调整；②用对刀样板调整。

动调整：当机床开始转动和切削时，由于受切削力、切削热及负荷作用，实际刀尖位置不断变化。刀具的动调整方法：静调整后，先试切若干个工件，测量实际获得的尺寸，计算平均值和范围值，与规定调整尺寸比较看是否合格。动调整误差是可以控制的，改进刀具材质合理调整刀具，就可减少动调整误差的影响。

三、机床误差（P167）

机床误差包括机床制造误差、安装误差、磨损等几个方面。其中主轴回转误差和传动链误差（也称系统运动误差），导轨误差对加工精度影响最大。1.机床导轨导向误差（直线度误差）

①车床导轨在水平面内直线度（ΔY）误差（弯曲）：使刀尖在水平面内发生位移ΔY，引起零件在半径方向上产生1：1误差（ΔY=ΔR）。在工件上形成锥形、鼓形或鞍形。②车床导轨在垂直面内直线度（ΔZ）误差（弯曲）：引起刀尖产生ΔZ误差，产生的零 件半径方向的误差（可忽略不计）。③前后导轨的平行度Δ（扭曲）。

④导轨对主轴回转轴线的平行度（或垂直度）。

导轨导向误差对不同的加工方法和加工对象将产生不同的加工误差。考虑对加工精度影响时，主要考虑导轨误差引起刀具与工件在误差敏感方向上的位移。

在车床上车削圆柱面时，误差的敏感方向在水平面上；锥形、鼓形或鞍形称圆柱度误差 刨床的误差敏感方向为垂直方向，引起加工表面的直线度及平面度误差； 镗床的误差敏感方向随主轴回转发生变化，对水平和垂直方向都有影响。

机床导轨误差与制造和安装有关，安装不正确引起的导轨误差大于制造引起的导轨误差，导轨的磨损是造成导轨误差的另一原因。所以为了减小导轨误差对加工精度的影响，机床设计与制造时，应从结构、材料、润滑方式、保护装置等方面采取相应措施；制造中床身毛坯充分时效处理；安装要保证质量。

导轨导向误差理论分析一般了解，自己看书

2.机床主轴的回转误差 ⑴基本概念

主轴的回转精度，是主轴系统的重要特性。它直接影响零件的加工精度。由于轴颈的圆度、轴颈之间的同轴度、主轴挠度、支承端面与轴颈中心线的垂直度等误差，使主轴实际回转轴线与理想回转轴线发生偏移，这个偏移就是主轴的回转误差。⑵对加工精度的影响（主轴回转误差的三种基本形式）

①径向圆跳度——沿径向变动量，对工件的圆度产生误差，因加工方法不同而异。镗削影响大，近似椭圆；车削影响不大，基本是圆。（工人称径跳）

②轴向圆跳动——沿轴向变动量，对工件圆柱表面加工精度没有影响；但在加工端面时，会产生端面与轴线的垂直度误差；车螺纹时也会使螺距产生周期性误差。（工人称端跳）③纯角度摆动——沿回转轴线倾斜角度变动，车外圆和内孔表面时，产生锥度误差；在镗床上镗孔时，镗刀随主轴旋转，从工件内表面整体看，镗出的孔是椭圆柱。⑶影响主轴回转精度的主要因素 ①轴承误差 ②轴承间隙的影响

③与轴承配合零件误差的影响 ④主轴转速的影响 ⑤主轴系统的径向不等刚度和热变形 ⑷提高主轴回转精度的措施

①提高轴承的回转精度：选用高精度滚动轴承；提高支承孔、轴颈等表面加工精度。②对滚动轴承进行预紧：可消除间隙，甚至产生微量过盈，增加轴承刚度。

③不使回转误差反映到工件上：例如磨外圆柱面时，用两个固定顶尖支承，主轴只传递动力，工件回转精度取决于顶尖和中心孔的形状误差和同轴度误差。3.机床传动链的传动误差

传动链的传动误差是指内联系的传动链中首末两端传动元件之间的相对运动误差。

传动链误差一般不影响圆柱面和平面的加工精度，但会影响刀具运动的正确性，是齿轮、蜗轮、螺纹及其它按展成原理加工时，影响加工精度的主要因素。

例如，滚刀滚切齿轮时，要求滚刀转速和工件转速之间保持严格的传动比，滚刀转一转，工件转过一个齿。当传动链的传动元件如，分齿挂轮、分度蜗轮等由于制造、磨损或装配等原因存在误差，使滚切出的齿轮产生误差。如周节误差、周节累计误差和齿形误差等。

机床的传动系统由齿轮、蜗杆、蜗轮、丝杠、螺母等组成，元件的原始误差由制造形成，它会破坏正确的运动关系。造成传动比误差、转角误差等。课本P43

为了减少传动链误差对加工精度的影响，措施：

①减少传动元件，②提高传动元件的制造和装配精度，③消除间隙，④采用误差修正机构提高传动精度。

四、夹具的制造误差与磨损

⑴夹具的制造误差：包括定位元件，刀具引导件、分度机构、夹具体等零件的制造误差；⑵夹具装配后定位元件之间的相对尺寸误差； ⑶夹具在使用过程中工作表面的磨损。

五、刀具的制造误差与磨损

刀具的误差是由于刀具的制造误差与磨损造成的，单刃刀具的误差对加工精度没有直接影响，而定尺寸刀具和成形刀具的误差将直接影响加工精度。⑴刀具种类及误差对加工精度影响

①采用定尺寸刀具（如钻头、绞刀、镗刀块、拉刀、键槽铣刀等）加工时，刀具的尺寸精度直接影响工件的尺寸精度。②成形刀具（如成形车刀、成形铣刀、成形砂轮等）加工时，刀具的形状精度(制造误差)直接影响工件的形状精度，刀具安装不正确将直接产生加工误差。

③展成法加工刀具（滚齿刀、插齿刀、花键滚刀等）切削刃的几何形状误差，影响加工表面的形状精度。

④一般刀具（如车刀、铣刀、镗刀等）制造精度对加工精度无直接影响，但切削过程中，刀具易磨损，也会引起零件的尺寸和形状改变，影响加工精度。

减小误差措施：规定刀具制造精度，正确选择刀具材料、切削量、切削液，正确刃磨刀具。⑵刀具的磨损

刀具尺寸的磨损过程可分三个阶段，初期磨损、正常磨损和急剧磨损阶段，在急剧磨损阶段刀具不能正常工作，因此磨损前必须重新磨刀。

六、量具误差——应用量具测量工件的尺寸、形状、和位置精度时，产生测量误差的原因有：量具制造误差、磨损、操作者视差等，为了减少量具制造和测量精度的影响，量具的制造精度应控制在工件公差的1/5～1/10以内。检验仪器设备要在计量部门授权的检验所每年检定一次，不经标定不准使用。

七、工件的定位误差（见P143，定位误差的分析与计算）

§3-3 工艺系统受力变形对加工精度的影响 ## 8 ##

一、基本概念

⑴工艺系统：机床—夹具—刀具—工件组成了工艺系统。

⑵外力：切削力、传动力、夹紧力、控制力、干扰力（工件受力）。

⑶刚度：工件加工表面在切削力法向分力Fy作用下，刀具和工件之间相对位移的比值。刚度Kxt =Fy/Yxt，Fy—切削力在Y方向分力，Yxt—系统变形（位移）工艺系统抵抗外力变形的能力用刚度Kxt表示，工艺系统在外力的作用下产生变形（加工误差）影响被加工零件的精度。

二、工艺系统刚度的计算

切削加工时工艺系统在外力的作用下产生不同程度的变形，使刀具和工件位置发生变化，从而产生相应的加工误差。

Kxt是在静态条件下测定的，称工艺系统静刚度，简称刚度。系统变形Yxt是机床变形Yjc、夹具变形Yjj、刀架变形Ydj、工件变形Yg的叠加。

Yxt= Yjc+Yjj+Ydj+Yg= Fy/Kjc +Fy/Kjj+Fy/Kdj+Fy/Kg 所以，Kxt=1/（1/Kjc+1/Kjj+1/Kdj+1/Kg）⑴工件、刀具的刚度（变形）

① 用卡盘安装小轴（可用材料力学的悬臂梁公式计算）

３ ５２ 位移Yg=FyL３/3EI Kg=3EI/L E=2×10N/mm

L-工件长度;E-弹性模量；I-工件截面惯性矩 ② 用两顶尖安装细长轴（可用材料力学的两支点梁公式计算）

２２ Yg=Fy/3EI×[（L-X）×X ]/L 当X=0和X=L，Yg=0；X=L/2时，工件刚度最小，３ 变形最大，Yg max=FyL３/48EI 刚度，Kg=48EI/L

⑵机床、夹具的刚度：夹具结构复杂，机床结构更复杂，它们的刚度很难用公式计算，目前通过实验方法测定。

三、工艺系统刚度对加工精度的影响

在机加工过程中，整个工艺系统处于受力状态，加工后工件的误差将随工艺系统受力状态和刚度的变化而变化。工艺系统受力变形对加工精度有如下影响： 1.切削力作用点位置的变化引起的工件形状误差

书上图2-29（P51），刀具位于距床头X处时，在切削分力Fy的作用下，床头由A移到A’，尾座由B移到B’，刀架由C移到C’，它们的位移分别为yct,ywz,ydj。工件轴线AB移到A’B’,刀具切削点处工件轴线位移yx。

机床的总位移：yjc=（公式2-20）、机床的刚度：Kjc

机床的变形：工艺系统刚度随切削力作用点位置的变化而变化，使工件产生鞍形的形状误差。

工件轴线产生的弯曲变形:yg=、工件的刚度：Kg=（P53）。

工件的变形：刚度也是随切削力作用点位置的变化而变化，从而使工件产生鼓形的形状误差。

在机加工中机床和工件都有变形，使工件产生形状误差的工艺系统的总变形和工艺系统刚度为Yxt、Kxt。工艺系统的变形与刚度也是随切削力作用点位置的变化而变化，所以加工出来的工件在各个截面的直径是不相同的，必然产生形状误差。2.切削力大小的变化引起的加工误差（误差复映规律）

由于毛坯加工余量和材料硬度的变化，引起切削力和工艺系统受力变形的变化，使工件产生相应的尺寸误差和形状误差（圆度误差），这种现象叫“误差复映”。

误差复映系数ε=Δg/Δm=A/Kxt+A Δg、Δm——工件、毛坯误差。

A——径向切削力系数，是常数。

3.夹紧力和重力引起的加工误差

工件在装夹时，由于工件刚度较低或夹力点不当，会使工件产生相应的变形，造成加工误差。工艺系统中某些零部件自身的重力所引起的相应变形也会造成加工误差。4.传动力和惯性力对加工精度的影响

传动力、惯性力在加工过程中经常改变方向，刚性较差工件夹紧时施力不当，机床部件、夹具、工件在机床上下移动等使机床受力变形的变化，也会引起加工误差。

传动力影响：有些书中认为：在单爪拨盘传动下，车削出的工件是一个正圆柱，不会产生加工误差。也有些论著认为：形成的截面形状为心脏形的圆柱度误差。惯性力影响：在高速切削时，工艺系统中存在不平衡的高速旋转部件，就会产生离心力。理论上讲不会造成工件圆度误差，但如果离心力大于切削力时，车床主轴轴颈和轴套内孔表面的接触点不停地变化，轴套孔的圆度误差将传给工件的回转轴心。另外，周期变化的惯性力常常引起工艺系统的强迫振动。

四、机床部件刚度 1.机床部件刚度的测定

⑴静态测定法：在机床不工作状态下，模拟切削时的受力情况，对机床施加静载荷，对机床部件在不同静载荷下的变形，绘出刚度特性曲线。刚度曲线特点： ①变形与作用力不是线性关系，反映刀架不纯粹是弹性变形。

②加载和卸载曲线不重合，两线之间的面积表示克服零件之间摩擦和接触塑性变形所作的功。

③卸载后曲线不回到圆点，说明有残留变形；但反复加载-卸载残留变形逐渐趋于零。④部件的实际刚度比按实体估算的小。

⑵工作状态测定法：静态测定法近似地模拟切削时的切削力，与实际加工条件不完全一样，采用工作状态测定法比较接近实际。工作状态测定法依据误差复映规律。不足之处不能得出完整的刚度特性曲线及随机性因素。2.影响机床部件刚度的因素

⑴连接表面间的接触变形：表面存在粗糙度，实际接触面比理论接触面小，接触凸峰处于接触状态，在外力作用下产生较大的接触应力，产生接触变形，有弹性也有塑性的。⑵零件间摩擦力的影响：机床部件受力变形时零件间连接表面会发生错动，加载时阻碍变形发生，卸载时阻碍变形恢复，造成刚度曲线加载和卸载不重合。⑶接合面的间隙：零件间只要存在间隙即使很小，会使零件错动，刚度很低。⑷薄弱零件本身变形：薄弱零件受力变形对刚度影响很大。

五、减少工艺系统受力变形对加工精度影响的措施 1.提高工艺系统刚度

①结构设计合理：设置辅助支承和截面形状，可提高部件刚度。

②提高连接表面的接触刚度：提高零件的配合表面质量；给部件预加载荷消除间隙；提高定位基准面的精度，减少粗糙度。③装夹工件要合理，加工方式要得当。2.减小载荷及其变化

工艺措施要合理，如合理选择刀具几何参数以减小切削力可以减少受力变形。

六、工件残余应力引起的变形

工件内的残余应力（也叫内应力）会使工件发生变形，丧失原有的加工精度。产生残余应力因素来自冷热加工。

① 毛坯制造和热处理过程中产生的残余应力：在锻、铸、焊、热处理等加工过程中，由于工件热胀冷缩不均匀、金相组织转变时发生体积变化，使工件毛坯产生很大的残余应力。

② 切削加工带来的残余应力：切削力和切削热使工件表面产生冷热塑性变形和金相组织变化，从而使工件表面产生残余应力。

③ 工件在冷校直时产生残余应力：弯曲工件校直时，必须向反方向弯曲，使工件产生塑性变形。去除外力后，工件截面上部外层产生拉应力，里层产生压应力；下部外层产生压应力，里层产生拉应力。

为减少残余应力对加工精度的影响，①增加消除残余应力的热处理工序；②合理安排工艺过程，如粗细加工分开；③改善零件结构，提高刚度。另外可在毛坯制造及零件粗加工后进行时效处理。常用的方法有：人工时效、振动时效、天然时效等。

§3-4 工艺系统热变形对加工精度的影响

一、概述

系统热变形将破坏刀具与工件正确的几何关系和运动关系，造成工件的加工误差。在精密加工和大件加工中，热变形引起的加工误差能占到加工总误差的40%～70%。控制和减少热变形对保证加工精度很重要，无论是理论上还是实践上，需要研究和解决的问 题很多。1 工艺系统的热源

热从高温处向低温处传递，有导热、对流和辐射三种；热源可分内部和外部两类。①切削热是最主要的热源，它的一部分传入工件和刀具使工件和刀具产生热变形。②传动部分（轴承副、齿轮副、导轨副、离合器等）产生的摩擦热，传到床身。③机械动力热源，如电机、电器箱、液压泵等能量损耗转化为热量。④环境热量（阳光、取暖设备等）使工艺系统各部分受热不均匀引起的变形。

以上切削热、摩擦热属于内部热源，热量以热传导形式传递；外部热源主要以辐射形式传递热量。工艺系统的热平衡和温度场概念

①热平衡：工艺系统在各种热源作用下，温度会升高，但也向周围环境散热。当工件、刀具、机床的温度达到某一数值时，单位时间散发的热量和热源传入的热量趋于相等。②温度场：由于热源及其发热量、位置和作用不同，散热条件不一样，所以各点温升也不一样，物体中各点温度的分布称为温度场。3 切削热计算公式

Q=Pz·V·t Pz—主切削力（N）；V—切削速度(m/min)；t切削时间(min)

二、工件的热变形对加工精度的影响

工艺系统热变形中，机床热变形最复杂，工件和刀具热变形相对比较简单，工件产生热变形主要受切削热的影响，热变形有两种情况： 1 工件比较均匀地受热：

简单的轴类、套类等零件的内外圆加工时，切削热均匀地传入工件，主要影响尺寸精度。热变形量计算公式（长度、直径）：

ΔL=α×L×Δt；ΔD=α×D×Δt Δt工件温差℃，α线膨胀系数

圆柱度误差：ΔR=α×D/2×Δt －５－５（α钢≈1.17×10 /K；α铜≈1.7×10/K；α

铸铁≈1.05×10

/K）

－５ 加工精度较高的轴类零件，如磨外圆、丝杠等宜采用弹性或液压尾顶尖。2 工件不均匀受热：

如平面的刨、铣、磨时，工件单面受热，上下面之间的温差影响几何形状（尺寸）精度，导致工件拱起。加工中拱起部分被切取，冷却后变成下凹，造成平面度误差。例如，磨削长L、厚S的板类零件，热变形挠度X=（α×Δt×L２）/8S

三、刀具的热变形对加工精度的影响

刀具的热变形主要是切削热引起的。刀具切削部分的温度很高，通过热传导使刀杆温度升高，刀杆伸长，变形量有时可达0.03～0.05mm。在加工长轴类工件时会造成表面几何形状误差，有时可与刀具的磨损相互补偿，故刀具对加工精度影响不太大。为了减少刀具的热变形，应合理选择切削用量和刀具的几何参数，并充分冷却和润滑，以减少切削热，减低切削温度。

四、机床热变形对加工精度的影响

机床主轴、床身、导轨等受内外热源的影响，由于热源不同，形成不均匀的温度场，使它们的相对位置发生变化，热变形破坏了原有的几何精度，造成加工误差。

对于车、铣、钻、镗等机床的热源是主轴箱内的传动件的摩擦热和润滑油发热。例如，车床主轴发热使主轴箱在垂直面内偏移，在水平面内倾斜，主轴箱温升使主轴升高；热量传给床身和导轨加剧了主轴的倾斜。要控制热倾斜量，可采用空调车间等。一般床身的热变形占总倾斜量的75%，前后轴承温差引起的倾斜量只占25%。

平面磨床床身热变形受油池安放位置和导轨摩擦热的影响。利用床身作油池床身下部温度高于上部，导轨产生中凹变形；有些磨床油箱移至机外，由于导轨面摩擦热，使床身上部温度高于下部，导轨产生中凸变形。（课本P68）

五、减少工艺系统热变形对加工精度的影响措施 ⑴减少热源的发热和隔离热源;⑵均衡温度场（强制冷却）;⑶设计上采用热对称结构及装配基准;⑷设计时使热变形发生在不影响加工精度的方向上。⑸控制环境温度、加速达到热平衡状态。

前面我们讲过，实际生产中加工误差单因素分析法和加工误差的统计分析法常常结合起来应用，对加工精度进行综合分析。生产中，影响加工精度因素错综复杂，很难用我们讲过的单因素分析法，分析计算某一工序的加工误差，因此必须通过对现场实际加工的一批零件进行检查测量，应用数理统计的方法加以处理和分析，从中发现误差规律，指导找出解决加工精度的途径，这就是加工误差的统计分析法。

一、加工误差的性质

各种单因素的加工误差，按其在一批零件中出现的规律，可分为两大类。§3-5 加工误差的统计分析 ### 9 ### 1系统误差

在顺序加工的一批零件中，加工误差大小和方向保持不变的误差（常值误差）或按一定的规律变化（变值误差）统称系统误差。

⑴常值系统误差—加工原理误差，机床、刀具、夹具、量具的制造误差，工艺系统受力变形误差等。例如，绞刀直径有0.01mm的负偏差，加工的孔也存在0.01mm的负偏差。⑵变值系统误差—机床和刀具热变形,刀具磨损引起的加工误差随工序有规律变化。2随机误差

在顺序加工的一批零件中出现的大小和方向都是无规律变化的误差。

例如：毛坯误差的复映、定位误差、夹紧误差、操作误差、内应力引起的变形误差。

不同性质的误差解决途径不同。对于常值系统误差，可以通过调整或检修工艺装备的方法解决，或者人为地制造一种常值误差补偿原来的常值误差。对于变值系统误差可以通过自动补偿的方法解决。无明显变化规律的随机误差很难完全消除，只能从根源上采取措施缩小其影响。

二、分布图分析法

由于加工误差存在着系统误差和随机误差，采用统计分析方法更为科学。统计分析方法就是以对许多工件抽样检查的结果为基础，经数理统计的处理，从中发现规律，找出解决途径。1实验分布图

测量一批工件机加工后的实际尺寸（或误差），由测量所得数据作出工件加工尺寸的实际分布图，一般用直方图或实验分布曲线作为工件加工尺寸的实验分布图。再用实验分布图的有关参数作出与它近似的理论分布图，根据理论分布图的方程可以定量地对加工误差进行计算。

直方图和实验分布曲线的绘图步骤看参考书（课本P204）2理论分布曲线

⑴正态分布：实验证明如果工艺系统不存在系统误差，只存在随机误差，被加工零件的尺寸是符合正态规律分布（即高斯曲线）。（课本P206）

y—分布密度；x—工件尺寸或误差；μ—误差的算术平均值；ζ—均方根偏差 正态分布曲线特征：①曲线以μ直线为对称中线；

②μ的正偏差和负偏差相等； 正态分布曲线方程式：y=1/(ζ√2π)exp-1/2[(x-μ)/ζ]２（也叫概率密度函数）③分布曲线与横坐标包围的面积包括了全部工件数（100%），x=μ±3ζ范围面积占99.73%，±3ζ（或6ζ）的大小代表了某一种加工方法在一定的条件下所达到的加工精度，所以工件的公差δ＞6ζ才能保证加工精度。⑵非正态分布：若工艺系统还存在常值系统误差，则工件尺寸的分布曲线不变，只不过曲线位置沿X轴发生平移；当工艺系统存在变值系统误差，曲线不在是正态分布，可以认为是若干个正态曲线的迭加，仍可借鉴正态分布曲线求解。非正态分布曲线特征：实际加工中不近似于正态分布的有，①双峰曲线，将两次调整下加工的零件混在一起，由于每次调整时常值系统误差是不同的，其值＞2.2ζ；如果两台机床加工的零件混在一起，不仅常值系统误差不同，机床精度也不一样，那么曲线的两个高峰也不一样。

②平顶曲线，加工中刀具尺寸磨损严重。

③凸峰曲线，刀具热变形严重，加工轴时曲线凸峰偏向左，加工孔时曲线凸峰偏向右。有端跳和径跳误差时分布不对称（瑞利分布）。3分布图分析法的应用

①判断加工误差性质：例如没有变值系统误差，服从正态分布；常值系统误差仅影响μ值，即影响分布曲线的位置，对形状没影响。

②确定工序能力及等级：工序处于稳定状态时，加工误差正常波动幅度。工序（也叫工艺）能力6ζ；工艺能力系数Cp=T/6ζ，T公差范围（工件尺寸公差）。工序能力分为5级，一般不低于2级，Cp＞1 ③估算合格品率 参看有关例题

三、点图分析法

分布曲线法属于事后分析，不能把规律性误差从随机误差中分离出来；也不能在加工过程中提供控制工艺过程资料。采用点图法可以按加工的先后顺序，作出工件尺寸变化图，以暴露整个加工过程的误差变化。1点图的形成：

按加工顺序定期测量工件尺寸，每组取4或5个工件，测量后取平均值。组序号为横坐标；工件平均尺寸为纵坐标。将各点连接得到点图。

2点图分析法的应用：点图法是全面质量管理TQC中用于控制加工质量的方法之一。①工艺验证—查明某种加工方法的工艺能力和工艺的稳定性。

工艺能力用工艺能力系数表示Cp=T/6ζ T公差范围，6ζ实际加工误差。一般工艺能力系数Cp＞1，即实际加工误差应小于规定的公差；Cp太大不经济，一般分为5级。Cp＜1工序能力不足，产生不合格率不可避免。

单值点图（图2-58，书上讲的比较多在这里扼要说明），图2-58实际上是某一个加工工艺的单值点图实例，图中画有中心线和控制线，控制线用于判断工艺是否稳定的界限。

x-R图（例题见P82）

工艺稳定性是指工件尺寸平均值μ和方均根误差ζ在长期加工过程中保持不变。为了验证工艺的稳定性，需要应用xi，Ri两张点图将一批工件依照加工顺序分成m 个为一组，xi是第i组的平均值，共分K组；Ri是第i组数值的极差（xmax-xmin）i，这两张图合在一起使用称为x-R图（P81）。

②加工过程误差分析—从点图中分解出系统误差和随机误差，寻找误差根源。

例如，工件尺寸平均值X点图呈缓慢上升或下降趋势，可以考虑工艺系统是否存在热变形或刀具磨损。通过采取相应的解决措施进行验证，如果点图变化趋势有所改进，说明分析正确。当系统误差消除后，随机误差成为主要误差，分析产生随机误差的原因可采用数理统计中的相关分析法。

§3-6 保证和提高加工精度的途径

一、误差预防技术 1.合理采用先进工艺与设备

在制定工艺规程时要考虑，经济效益比较显著。2.直接减小原始误差

例如，加工细长轴时，由于工件刚度很差，容易产生弯曲和振动，影响工件的几何精度。采用跟刀架，可以消除背向力将工件“顶弯”的因素。但细长轴工件在进给力的作用下，会因为“压杆失稳”被压弯。在切削热的作用下，工件会受热伸长。受卡盘和顶尖的限制，将产生轴向力加剧工件弯曲变形。为了消除或减小以上因素产生的误差，可采用反向进给的切削方式，同时应用弹性尾座顶尖，背向力作用是拉伸而不是压缩。拉伸变形和热伸长都可以在弹性顶尖上得到补偿。3.转移原始误差

在工艺系统中增加工艺装置，将原工艺系统中不易控制的误差转移的新的工艺装置上加以控制。例如，用镗模夹具加工箱体零件的孔系，即使机床加工精度不高，误差也 能转移，此时工件的加工精度完全取决于镗杆和镗模的制造精度。制作工夹具要比改造机床简单，容易保证精度。4.均分原始误差

生产中本工序的加工精度比较稳定，但由于毛坯或上一工序引起的误差造成本工序超差，采用分组调整（均分误差）的方法。

为了获得精密的轴孔配合，要求轴孔加工的很精确，用现有设备但很不经济，甚至无法加工。因此可将公差扩大几倍进行加工，然后精密地测量全部零件，分组。每组零件尺寸分散范围小于规定公差，然后将相应组的零件装配起来，得到规定的配合精度。5.均化原始误差

利用有密切联系的表面相互比较，互相检查，从对比中找出差异，然后进行相互修正或互为基准进行加工。所谓密切联系的表面有三类，一类是配偶件的表面，例如精密丝杠与螺母研具，鼠牙分度盘等；一类是成套件的表面，如三块一组的原始平面，直尺；还有一类是工件本身互相牵连的表面，如分度盘的各个分度槽。6.“就地加工”达到最终精度

将零件装配到机器的确定部位，利用机器本身相互运动关系对零件上的关键定位表面进行加工，消除装配时误差累积的影响。例如在机床上就地修正花盘和卡盘平面的平直度，修正卡盘爪的同心度，及夹具的定位面。7.加工过程中的积极控制

在机加工中，对于常值系统误差可以用误差补偿的方法进行消除和减少，但对于变值系统误差，就必须用积极控制方法进行补偿。积极控制方法，也就是利用测量装置连续地测出工件的实际尺寸（或形状及位置精度），并与基准值进行比较，随时修正刀具与工件的相对位置，直到两者的差值不超过预定的公差为止。例如在外圆磨床上，利用气压传感器监测工件实际尺寸，当工件尺寸达到设定值时，砂轮架自动退出。

保证加工精度最基本方法是合理采用先进工艺与设备。

二、误差补偿技术

人为地造成一种新误差去抵消另一种加工误差，尽量使两者大小相等，方向相反，达到减小误差的目的。

例如，在滚齿加工中，由于分度蜗轮的分度误差会产生工件运动偏心误差，这种误差大小和方向在机床工作台上是固定的。在精确测量出机床的分度误差大小和方向之后，就可以人为地安装偏心产生的几何偏心误差去补偿机床固有的运动偏心。

第三篇：机械制造工艺总结

《机械制造工艺学》小论文

一、前言

机械制造工艺是各种机械的制造方法和过程的总称。它包括零件的毛坯制造、机械加工、热处理和产品的装配等，内容十分广泛。然而机械制造工艺学则是以机械加工和产品装配过程的工艺问题为主要研究对象的一门应用性技术科学。本书我们学习了机械加工精度，机械加工表面质量，工艺规程的制订，尺寸链，精密加工与光整，回转体零件加工，其他零件加工，齿形加工和现在制造技术等内容。注重适用性和能力的培养，加强了尺寸链、工艺规程的制订、表面的精密加工与光整加工、各类典型零件与齿形表面的加工工艺和方法等内容。机械制造工业担负着为国民经济各个部门提供各种机械装备的任务，在国民经济中具有十分重要的地位和作用。将原材料转变为成品的全过程叫做生产过程，一种机械产品的生产过程往往是由许多工厂共同协作来完成的，工厂的生产过程又可分为各个车间的生产过程：使各种原材料，半成品成为产品的方法和过程，称为工艺。它提供的装备水平对国民经济各部门的技术进步有很大，直接的影响，其规模和水平是反应国民经济实力和科学技术水平的重要要标志。

二.现代生产制造系统及制造技术的展望

现代科学技术的飞速发展，已经改变了或正在改变着制造技术的传统面貌。制造技术的内涵不断地扩展，它与当代最新科技成果不断地交叉、融合，已经形成了“现代制造技术”的全新概念。作为制造技术的最新进展与展望，下面总结了几项目前正在研究的热点技术。

1.并行工程技术

并行工程这一概念是80年代中期首先由美国提出的。所谓并行工程技术，就是一体化和并行的设计产品及其各种相关过程的系统化工作模式，它要求产品开发人员在设计一开始就考虑生周期的所有因素，包括质量、成本、工作进度和用户要求等。其宗旨是改善设计与制造间的信息交流，打破以往设计、试验、生产的串行环节，引进动态并行机制，讲产品生产中的各种因素进行有机综合、并行处理，将产品设计。生产计划、加工、检测和市场分析等同步进行，从而缩短技术的生产准备周期，使产品能按用户的要求以最快的速度供应市场。

2.精益生产

精益生产的主导思想是以“人”为中心，以“简化”为手段，以“尽善尽美”为最终目标。因此，精益生产的体电视：

（1）强调人的作用，以人为中心，工人是企业的主人，身缠工人在生产中享有充分的自主权。所有工作人员都是企业的终身雇员，企业把雇员看做是比机器更重要的国定资产，强调职工创造性的发挥。

（2）以“简化”为手段，去除生产中一切不增值的工作，简化组织结构，建华与写作长的关系，简化产品的开发过程、生产过程及检验过程，减少非生产费用，强调一体化的质量保证。

（3）精益求精，以“尽善尽美”为最终目标。持续不断地改进生产，降低成本，力求无废品、无库存和产品品种多样化。时期也能以具有最有质量和最低成本的产品，对市场需求做出最迅速的影响。

精益生产不仅实时信息与自动化设备的集成，还把整个企业作为一个大系统来统筹考虑。其主要技术基础是成组技术、并行工程和TQCS等，其核心是对技术和生产的全名的科学管理。他取得成功的秘诀是充分发挥人的积极因素和能力，消除一切无用喝不起增值作用的环节，以尽善尽美的产品供应用户。

3.敏捷制造

敏捷制造是美国于90年代初期为提高其铲平在国际、国内市场的竞争力而提出的一种新的生产模式。目前较为权威的定义是：敏捷制造是一种结构，在这个结构中，没一个公司都能开发自己的产品并实施自己的经营战略。构成这个结构的基石是三种基本资源：有创新精神的管理机构和组织，有技术、有知识的高素质人员和先进制造技术。制造的敏捷救援与上述三种资源的有效集成。它将柔性生产技术。熟练掌握生产技能和有知识的劳动力与促进企业内部和企业之间相互合作的灵性管理集成在一起，通过所建立的共同的基础结构，队迅速改变或无法预见的消费者需求和市场变化作为初快速反应。

目前敏捷制造还只是一个设想，因为要真正实施敏捷制造就必须解决以下两个放米娜的困难：

（1）国家范围内甚至国与国之间的工业制造信息网的建立。

（2）怎样才能做到企业间的充分信任与合作。

从技术上讲，这项技术是可行的，他将制造系统的概念扩展到相关的企业间，将制造过程由“技术推进”变为“需求牵引”。它所提出的一系列思想核心概念将会是制造业产生根本性的变化，促进制造技术的发展，进而对人类社会的生产长生深远的影响。

4.智能制造

智能制造是指在制造生产的各个环节中，以一种高度柔性和高度集成的方式，通过计算及模拟人类专家的智能活动，使系统可以效仿人类进行分析、判断、推理、构思和劳动，从而取代或延伸制造环境中人的部分脑力劳动，并对人类专家的制造智能进行收集、存储、完善、共享、继承和发展。因此，智能制造系统能自动监控其运行状态，在受外界或内部及激励时能自动调节其运行参数，以得到最佳状态，从而使系统具有自组织能力。

制造技术的智能化研究，已经成为当代制造技术发展得个重要方向。对智能制造技术的研究一般可分为三个层次，几单元的加工过程的智能化、工作站控制的智能化和在CIMS基础上的智能化。

智能制造技术在西方工业发达国家仍处于概念研究和试验研究阶段。我国也已经开始开展人工智能再制造领域中应用的研究工作。

5.纳米技术与微型机械

现代制造技术正在向所谓的加工极限发起有力的挑战。以纳米技术为代表的超精密加工技术何以微细加工为手段的微型机械技术，代表了当今精密工程的前沿和方向。

纳米技术是一种操纵原子、分子或原子团、分子团，使其形成所需要的物质或原器件的技术。这种加工已经深入到物质的微观领域，某些物理量的转换是以最小单位—量子跳跃式进行的，而不是连续的，因此超精密加工将以量子力学为基础发展。目前，美国、日本等国已利用电子扫描隧道技术成功地实现了原子的挪移，并正向着工程实用化发展。目前，能实现原子级纳米加工的技术有多种，如离子束加工、电子扫描隧道技术、酸蚀法等。

纳米技术和微型机械是近年来发展起来的高新技术，具有极强的生命力，已经开始应用与机械工程、生物工程、海洋工程、宇航工程及医疗技术等方面。因此，国外有人将纳米技术与微型机械称为“21世纪的核心技术”。

第四篇：机械制造工艺研修报告

机械制造工艺研修报告

学院：机电学院 专业：机械制造 班级：11303 姓名：陈利永 学号：11021650 轴类零件加工工艺

第1章工艺方案分析

典型轴类零件图

零件图分析

该零件表面由圆柱、顺圆弧、逆圆弧、圆锥、槽、螺纹等表面组成。尺寸标注完整，选毛坯为45#钢，Φ55mm×150mm，无热处理和硬度要求。确定加工方法

图上几个精度要求较高的尺寸，因其公差值较小，所以编程时没有取平均值，而取其基本尺寸。在轮廓线上，有个锥度10度坐标P1、和一处圆弧切点P2，在编程时要求出其坐标，P1（45.29，75）P2（35，56.46）。

通过以上数据分析，考虑加工的效率和加工的经济性，最理想的加工方式为车削，考虑该零件为大批量加工，故加工设备采用数控车床。

根据加工零件的外形和材料等条件，选用CJK6032数控机床。确定加工方案

零件上比较精密表面的加工，常常是通过粗加工、半精加工和精加工逐步达到的。对这些表面仅仅根据质量要求选择相应的最终加工方法是不够的，还应正确地确定从毛坯到最终成形的加工方案。

毛坯先夹持左端，车右端轮廓113mm处，右端加工Φ39mm、SΦ42mm、R9mm、Φ35mm、锥度为10度的外圆，Φ52mm.调头装夹已加工Φ52mm外圆，左端加工Φ25mm×33mm、切退刀槽、加工螺纹M25mm×1.5mm.该典型轴加工顺序为：

预备加工---车端面---粗车右端轮廓---精车右端轮廓---切槽---工件调头---车端面---粗车左端轮廓---精车左端轮廓---切退刀槽---粗车螺纹---精车螺纹。

第2章 工件的装夹

定位基准的选择

定位基准选择的原则

1）基准重合原则。为了避免基准不重合误差，方便编程，应选用工序基准作为定位基准，尽量使工序基准、定位基准、编程原点三者统一。

2）便于装夹的原则。所选择的定位基准应能保证定位准确、可靠，定位、夹紧机构简单、易操作，敞开性好，能够加工尽可能多的表面。

3）便于对刀的原则。批量加工时在工件坐标系已经确定的情况下，保证对刀的可能性和方

便性。

确定零件的定位基准

以左右端大端面为定位基准。

装夹方式的选择

数控车床常用的装夹方式

1）在三爪自定心卡盘上装夹。三爪自定心卡盘的三个卡爪是同步运动的，能自动定心，一般不需要找正。

2）在两顶尖之间装夹。对于尺寸较大或加工工序较多的轴类工件，为了保证每次装夹时的装夹精度，可用两顶尖装夹。该装夹方式适用于多序加工或精加工。3）用卡盘和顶尖装夹。当车削质量较大的工件时要一段用卡盘夹住，另一段用后顶尖支撑。这种方式比较安全，能承受较大的切削力，安装刚性好，轴向定位准确，应用较广泛。4）用心轴装夹。当装夹面为螺纹时再做个与之配合的螺纹进行装夹，叫心轴装夹。这种方式比较安全，能承受较大的切削力，安装刚性好，轴向定位准确。

确定合理的装夹方式

装夹方法：先用三爪自定心卡盘毛坯左端，加工右端达到工件精度要求；再工件调头，用三爪自定心卡盘毛坯右端Φ52，再加工左端达到工件精度要求。

第3章 典型轴类零件的加工

轴类零件加工工艺分析

（1）技术要求 轴类零件的技术要求主要是支承轴颈和配合轴颈的径向尺寸精度和形位精度，轴向一般要求不高。轴颈的直径公差等级通常为IT6-IT8，几何形状精度主要是圆度和圆柱度，一般要求限制在直径公差范围之内。相互位置精度主要是同轴度和圆跳动；保证配合轴颈对于支承轴颈的同轴度，是轴类零件位置精度的普遍要求之一。图为特殊零件，径向和轴向公差和表面精度要求较高。

（2）毛坯选择 轴类零件除光滑轴和直径相差不大的阶梯轴采用热轧或冷拉圆棒料外，一般采用锻件；发动机曲轴等一类轴件采用球墨铸铁铸件比较多。如图典型轴类直径相差不大，采用直径为60mm，材料45#钢，在锯床上按150mm长度下料。

（3）定位基准选择 轴类零件外圆表面、内孔、螺纹等表面的同轴度，以及端面对轴中心线的垂直度是其相互位置精度的主要项目，而这些表面的设计基准一般都是轴中心线。用两中心孔定位符合基准重合原则，并且能够最大限度地在一次装夹中加工出多格外圆表面和端面，因此常用中心孔作为轴加工的定位基准。当不能采用中心孔时或粗加工是为了提高工作装夹刚性，可采用轴的外圆表面作定位基准，或是以外圆表面和中心孔共同作为定位基准，能承受较大的切削力，但重复定位精度并不太高。数控车削时，为了能用同一程序重复加工和工件调头加工轴向尺寸的准确性，或为了端面余量均匀，工件轴向需要定位。采用中心孔定位时，中心孔尺寸及两端中心孔间的距离要保持一致。以外圆定位时，则应采用三爪自定心卡盘反爪装夹或采用限未支承，以工件端面或台阶儿面作为轴向定位基准。

（4）轴类零件的预备加工 车削之前常需要根据情况安排预备加工，内容通常有:直--毛坯出厂时或在运输、保管过程中，或热处理时常会发生弯曲变形。过量弯曲变形会造成加工余量不足及装夹不可靠。因此在车削前需增加校直工序。

切断---用棒料切得所需长度的坯料。切断可在弓形锯床、圆盘锯床和带锯上进行，也可以在普通车床切断或在冲床上用冲模冲切。车端面和钻中心孔—对数控车削而言，通常将他们作为预备加工工序安排。

（5）热处理工序 铸、锻件毛坯在粗车前应根据材质和技术要求安排正火火退火处理，以消除应力，改善组织和切削性能。性能要求较高的毛坯在粗加工后、精加工前应安排调质处理，以提高零件的综合机械性能；对于硬度和耐磨性要求不高的零件，调质也常作为最终热处理。相对运动的表面需在精加工前或后进行表面淬火处理或进行化学热处理，以提高其耐磨性。

（6）加工工序的划分一般可按下列方法进行：

①刀具集中分序法 就是按所用刀具划分工序，用同一把刀具加工完零件上所有可以完成的部位。再用第二把刀、第三把完成它们可以完成的其它部位。这样可减少换刀次数,压缩空程时间，减少不必要的定位误差。

②以加工部位分序法 对于加工内容很多的零件，可按其结构特点将加工部分分成几个部分，如内形、外形、曲面或平面等。一般先加工平面、定位面，后加工孔；先加工简单的几何形状，再加工复杂的几何形状；先加工精度较低的部位，再加工精度要求较高的部位。③以粗、精加工分序法 对于易发生加工变形的零件，由于粗加工后可能发生的变形而需要进行校形，故一般来说凡要进行粗、精加工的都要将工序分开。综上所述，在划分工序时，一定要视零件的结构与工艺性，机床的功能，零件数控加工内容的多少，安装次数及本单位生产组织状况灵活掌握。另建议采用工序集中的原则还是采用工序分散的原则，要根据实际情况来确定，但一定力求合理。（7）工时在加,加工顺序的安排应根据零件的结构和毛坯状况，以及定位夹紧的需要来考虑，重点是工件的刚性不被破坏。顺序一般应按下列原则进行： ①上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧，中间穿插有通用机床加工工序的也要综合考虑。

②先进行内形内腔加工序，后进行外形加工工序。

③以相同定位、夹紧方式或同一把刀加工的工序最好连接进行，以减少重复定位次数，换刀次数与挪动压板次数。

④在同一次安装中进行的多道工序，应先安排对工件刚性破坏小的工序。在数控车床上粗车、半精车分别用一个加工程序控制。工件调头装夹由程序中的M00或M01指令控制程序暂停，装夹后按“循环启动”继续加工。（8）走刀路线和对刀点选择 走刀路线包括切削加工轨迹，刀具运动到切削起始点、刀具切入、切出并返回切削起始点或对刀点等非切削空行程轨迹。由于半精加工和精加工的走刀路线是沿其零件轮廓顺序进行的，所以确定走刀路线主要在于规划好粗加工及空行程的走刀路线。合理确定对刀点,对刀点可以设在被加工零件上，但注意对刀点必须是基准位或已精加工过的部位，有时在第一道工序后对刀点被加工毁坏，会导致第二道工序和之后的对刀点无从查找，因此在第一道工序对刀时注意要在与定位基准有相对固定尺寸关系的地方设立一个相对对刀位置，这样可以根据它们之间的相对位置关系找回原对刀点。这个相对对对刀位置通常设在机床工作台或夹具上。典型轴类零件加工工艺

（1）确定加工顺序及进给路线

加工顺序按粗到精、由近到远（由右到左）的原则确定。工件右端加工：既先从右到左进行外轮廓粗车（留0.5mm余量精车），然后从右到左进行外轮廓精车，最后切槽；工件调头，工件左端加工：粗加工外轮廓、精加工外轮廓，切退刀槽，最后螺纹粗加工、螺纹精加工。（2）选择刀具

1）车端面：选用硬质合金45度车刀，粗、精车用一把刀完成。2)粗、精车外圆：（因为程序选用 G71循环所以粗、精车选用同一把刀）硬质合金90度放型车刀，Kr=90度,Kr＇=60度;E=30度,（因为有圆弧轮廓）以防与工件轮廓发生干涉,如果有必要就用图形来检验.3)车槽: 选用硬质合金车槽刀（刀长12mm，刀宽3mm）4)车螺纹:选用60度硬质合金外螺纹车刀.（3）选择切削用量

切削用量选择

数控编程时，编程人员必须确定每道工序的切削用量，并以指令的形式写人程序中。切削用量包括主轴转速、背吃刀量及进给速度等。对于不同的加工方法，需要选用不同的切削用量。切削用量的选择原则是:保证零件加工精度和表面粗糙度，充分发挥刀具切削性能，保证合理的刀具耐用度，并充分发挥机床的性能，最大限度提高生产率，降低成本。

第五篇：机械制造工艺及夹具课程设计

目 录

设计任务书„„„„„„„„„„„„„„„„„„„(1)

一、零件的分析„„„„„„„„„„„„„„„(2)1.1 零件的作用 1.2 零件的工艺分析

二、工艺规程设计„„„„„„„„„„„„„„(4)2.1 定位基准的选择 2.2 重点工序的说明 2.3 制订工艺路线 2.4 机械加工余量的确定 2.5 确定切削用量及基本工时

三、夹具设计„„„„„„„„„„„„„„„„(14)3.1 问题的提出 3.2 夹具设计

四、参考文献„„„„„„„„„„„„„„„„(17)

五 心得体会„„„„„„„„„„„„„„„„„（18）

机械制造工艺及夹具课程设计任务书

设计题目： “CA6140车床拨叉零件”机械加工工艺规程及夹具

生产纲领:年产量为5000件

设计内容：1.零件图一张

2.毛坯图一张

3.机械加工工艺过程 工序卡片一张

4.机床夹具设计 每人一套

5．夹具零件图一张

6.课程设计说明书一份

23456

采用高速三面刃铣刀，dw=175mm,齿数Z=16。

ns=1000v10000.35==0.637r/s(38.2r/min)3.14175πdw按机床选取nw=31.5r/min=0.522r/s（表4—17）

πdwns 故实际切削速度ν==0.29m/s

1000切削工时

l=75mm，l1=175mm，l2=3mm tm= 2）粗铣右端面

粗铣右端面的进给量、切削速度和背吃刀量与粗铣左端面的切削用量相同。

切削工时

l=45mm，l1=175mm，l2=3mm tm= 3）精铣左端面

αfll1l2751753= =121.2s=2.02min

nwαfZ0.5220.2516ll1l2451753= =106.8s=1.78min

nwαfZ0.5220.2516=0.10mm/Z(表3-28)ν=0.30m/s（18m/min）(表3-30)采用高速三面刃铣刀，dw=175mm,齿数Z=16。

ns=1000v10000.30==0.546r/s(32.76r/min)3.14175πdw按机床选取nw=31.5r/min=0.522r/s（表4—17）

πdwns 故实际切削速度ν==0.29m/s

1000切削工时

l=75mm，l1=175mm，l2=3mm

tm=

ll1l2751753= =302.92s=5.05min

nwαfZ0.5220.1016工序Ⅱ：钻、扩花键底孔 1）钻孔Ø 20㎜

f=0.75mm/r·Klf=0.75×0.95=0.71㎜/s(表3—38)ν=0.35m/s（21m/min）（表3—42）s=1000vπd=10000.35=5.57r/s(334r/min)w3.1420按机床选取 nw=338r/min=5.63r/s 故实际切削速度 ν=πdwns1000=0.35m/s 切削工时 l=80mm，l1= 10mm，l2=2mm tm=ll1l280102n= wf5.630.71=23s（0.4min）2）扩孔Ø 22㎜ f=1.07(表3—54)ν=0.175m/s（10.5m/min）1000v10000.s=πd=175w3.1422=2.53r/s(151.8r/min)按机床选取 nw=136r/min=2.27r/s 故实际切削速度 ν=πdwns1000=0.16m/s 切削工时 l=80mm，l1= 3mm，l2=1.5mm t1l2m=lln= 8031.5=35s wf2.271.07（0.6min）

n

n

工序Ⅲ：倒角1.07×15

f=0.05㎜/r(表3—17)ν=0.516m/s（参照表3—21）ns=1000vπd=10000.516=6.3r/s(378r/min)w3.1426 按机床选取 nw=380r/min=6.33r/s 切削工时 l=2.0mm，l1= 2.5mm，tm=ll1n= 2.02.5=14s（wf6.330.050.23min）

工序Ⅳ：拉花键孔

单面齿升 0.05㎜（表3—86）v=0.06m/s（3.6m/min）（表3—88）

切削工时（表7—21）thlKm=1000vS

zZ式中：

h——单面余量1.5㎜（由Ø 22㎜—Ø 25㎜）； l——拉削表面长度80㎜；

——考虑标准部分的长度系数，取1.20； K——考虑机床返回行程的系数，取1.40； V——切削速度3.6m/min； Sz——拉刀同时工作齿数 Z=L/t。t——拉刀齿距，t=(1.25—1.5)L=1.3580=12㎜

 Z=L/t=80/126齿

 t1.5801.201.40m=10003.60.066=0.15min(9s)工序Ⅴ：铣上、下表面 1）粗铣上表面的台阶面

αf=0.15mm/Z(表3-28)

ν=0.30m/s（18m/min）(表3-30)采用高速三面刃铣刀，dw=175mm,齿数Z=16。

nv10000.30s=1000πd=w3.14175=0.546r/s(33r/min)按机床选取nw=30r/min=0.5r/s（表4—17）

故实际切削速度ν=πdwns1000=0.27m/s 切削工时

l=80mm，l1=175mm，l2=3mm tll1l2m=

n= 801753wαfZ0.50.1516=215s=3.58min 2）精铣台阶面 αf=0.07mm/Z(表3-28)ν=0.25m/s（18m/min）(表3-30)采用高速三面刃铣刀，dw=175mm,齿数Z=16。n1000v10000.25s=

πd=w3.14175=0.455r/s(33r/min)按机床选取nw=30r/min=0.5r/s（表4—17）

故实际切削速度ν=πdwns1000=0.27m/s 切削工时

l=80mm，l1=175mm，l2=3mm tll1l280175m=

n= 3wαfZ0.50.0716=467s=7.7min）粗铣下表面保证尺寸75㎜

本工步的切削用量与工步1）的切削用量相同

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三 夹具设计

3.1 问题的提出

为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具 经过与指导老师协商，决定设计铣30x80面的铣床夹具。

3.2 夹具设计

1．定位基准的选择

由零件图可知，其设计基准为花键孔中心线和工件的右加工表面（A）为定位基准。因此选用工件以加工右端面（A）和花键心轴的中心线为主定位基准。1．切削力和夹紧力计算

(1)刀具： 高速钢端铣刀 φ30mm z=6 机床： x51W型立式铣床

由[3] 所列公式 得 FCFapXFqVyufzzaeFzwFd0n

查表 9.4—8 得其中： 修正系数kv1.0

CF30 qF0.83 XF1.0

yF0.65 uF0.83 aP8 z=24 wF0

代入上式，可得 F=889.4N

因在计算切削力时，须把安全系数考虑在内。

安全系数 K=K1K2K3K4 其中：K1为基本安全系数1.5 K2为加工性质系数1.1 K3为刀具钝化系数1.1 K4 为断续切削系数1.1 所以 FKF1775.7N

2.定位误差分析

由于30x80面尺寸的设计基准与定位基准重合，故轴向尺寸无基准不重合度误差。径向尺寸无极限偏差、形状和位置公差，故径向尺寸无基准不重合度误差。即不必考虑定位误差，只需保证夹具的花键心轴的制造精度和安装精度。3．夹具设计及操作说明

如前所述,在设计夹具时,应该注意提高劳动率.为此,在螺母夹紧时采用开口垫圈,以便装卸,夹具体底面上的一对定位键可使整个夹具在机床工作台上有正确的安装位置,以利于铣削加工。结果，本夹具总体的感觉还比较紧凑。

夹具上装有对刀块装置，可使夹具在一批零件的加工之前很好的对刀（与塞尺配合使用）；同时，夹具体底面上的一对定位键可使整个夹具在机床工作台上有一正确的安装位置，以有利于铣削加工。铣床夹具的装配图及夹具体零件图分别见附图中。

四、参考文献

1.切削用量简明手册,艾兴、肖诗纲主编,机械工业出版社出版，1994年 2.机械制造工艺设计简明手册，李益民主编，机械工业出版社出版，1994年 3.机床夹具设计软件版V1.0，机械工业出版社，2004 4.互换性与测量技术基础，刘品 刘丽华主编，哈尔滨工业大学出版社出版，2001年1月

5.机床夹具设计，哈尔滨工业大学、上海工业大学主编，上海科学技术出版社出版，1983年

6.机床夹具设计手册，东北重型机械学院、洛阳工学院、一汽制造厂职工大学编，上海科学技术出版社出版，1990年

7.机械工程手册 第8、9卷，机械工程手册、电机工程手册编委会，机械工业出版社出版，1982年

8.金属机械加工工艺人员手册，上海科学技术出版社，1981年10月 9.机械工艺装备设计实用手册，李庆寿主编，宁夏人民出版社出版，1991年 10.机械制造工艺学，郭宗连、秦宝荣主编，中国建材工业出版社出版，1997年

11.机床夹具设计，秦宝荣主编，中国建材工业出版社出版，1998年 12.机械制造工艺学习题集，陈榕王树兜主编，福建科学技术出版社出版，1985年

13.机械制造工艺学课程设计指导书，赵家齐主编，哈尔滨工业大学出版社出版，2002年

14.金属切削机床夹具设计手册 第二版，浦林祥主编，机械工业出版社出版，1995年12月

15.机械零件手册，天津大学机械零件教研室编，人民教育出版社出版，1975年9月

五 心得体会

为期三周的工艺、夹具课程设计结束，回顾整个过程，我觉得受益匪浅。课程设计作为《机械制造技术基础》课程的重要教学环节，使理论与实际更加接近，加深了理论知识的理解，强化了生产实习中的感性认识。

本次课程设计主要经过了两个阶段。第一阶段是机械加工工艺规程设计，第二阶段是专用夹具设计。第一阶段中本人认真复习了有关书本知识学会了如何分析零件的工艺性，学会如何查有关手册，选择加工余量、确定毛坯类型、形状、大小等，绘制出了毛坯图。为了可以更深刻清楚的完成本次课程设计向老师请教了很多关于夹具方面的知识，而且自己也参阅了很多夹具设计的资料。又根据毛坯图和零件图构想出两种工艺方案，比较确定其中较为合理的工艺方案来编制工艺。其中运用了基准选择、切削用量选择计算、时间定额等方面的知识。还结合了我们生产实习中所看到的实际情况选定设备，填写了工艺文件。夹具设计阶段，运用工件定位、夹紧及零件结构设计等方面知识。

通过这次设计，我基本掌握了一个中等复杂零件的加工过程分析、工艺文件的编制、专用夹具的设计的方法和步骤等。学会查阅手册，选择使用工艺设备等。

总的来说，这次设计，使我在基本理论的综合运用以及正确解决实际问题等方面得到了一次较好的训练。提高了我独力思考问题、解决问题创新设计的能力，为以后的设计工作打下了较好的基础。

由于自己能力有限，设计中还有很多不足之处，恳请老师、同学批评指正。