制造工艺.docx

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制造工艺

工序——是指由一个或一组工人在同一台机床或同一个工作地，对一个或同时对几个工件所连续完成的那一部分机械加工工艺过程。

●区分：

工作地点是否变动，工作是否连续

●尺寸标注的工艺性要求：

●1、按加工顺序标注尺寸，避免多尺寸同时保证。

●2、由定位基准或调整基准标注尺寸，避免基准不重合误差。

●3、由形状简单和易接近的轮廓为基准标注尺寸，避免尺寸换算。

（便于测量）

●三、毛坯种类选择中应注意的问题

●1.零件材料及其力学性能

●2.零件的结构形状与外形尺寸

●3.生产类型

●4.现有生产条件

●5.充分考虑利用新工艺、新技术和新材料的可能性

●1、基准：

依据的意思，在零件图上或零件实体上，用来确定点、线、面位置所依据的点、线、面。

●2、基面：

作为基准的点、线，总是由具体的表面来体现的，该表面称为基面。

●3、基准分类

●

（1）设计基准：

零件图上用来确定一些点、线、面位置所依据的点、线、面或其组合称设计基准。

（即零件图上标准设计尺寸的起点）

六点定位原则：

用适当布置的六个点来限制工件的六个自由度。

（1）完全定位：

工件在夹具中定位时，六个自由度均被限制，称为完全定位。

（2）部分定位（不完全定位）：

工件在夹具中定位时，六个自由度没有被全部限制，但能满足加工要求称为部分定位。

此时可能有两种情况：

●①由于工件结构特点，不必限制所有不定度；

●②由于加工精度要求，不必限制所有不定度

●注：

（1）当以形、位精度较低的毛坯面定位时，不允许重复定位。

●

（2）为提高定位稳定性和刚度，以加工过的表面定位时，可以出现重复定位。

1、精基准的选择

（1）基准重合原则

（2）基准统一原则（3）互为基准原则（4）自为基准原则（5）便于装夹原则

2、粗基准的选择

（1）如果必须保证零件上加工表面与不加工表面之间的位置要求，则应选择不需要加工的表面作为粗基准。

若零件上有多个不加工表面，要选择其中与加工表面的位置精度要求较高的表面作为粗基准。

（2）如果必须保证零件某重要表面的加工余量均匀，则应以该表面为粗基准。

（3）若零件具有多个加工表面，选择粗基准时应合理分配加工余量。

（4）粗基准不能重复使用。

5）粗基准表面应光滑平整，定位准确，夹紧可靠

3、划分加工阶段的原因：

（1）有利于保证零件的加工精度内应力重新分布，达平衡；及早发现毛坯缺陷；保护重要表面不受损伤。

（2）合理使用设备（3）有利于热处理工序的安排

3.机械加工工序的安排

（1）基准先行

（2）先粗后精（3）先主后次（4）先面后孔

工序集中：

是零件的加工集中在少数工序内完成，而每一道工序的加工内容却比较多。

工序分散：

整个工艺过程中工序数量多，而每一道工序的加工内容则比较少。

1.工序集中的特点

●

（1）有利于采用高生产率的专用设备和工艺装备。

●

（2）减少了工序数目，缩短了工艺路线

●（3）减少了设备数量，减少了操作工人和生产面积。

●（4）减少了工件安装次数，缩短了辅助时间。

●（5）专用设备和工艺装置复杂，生产准备工作和投资都比较大，转换新产品比较困难。

2、对于被包容面（轴）：

公称尺寸为最大尺寸，公差为单边负偏差。

对于包容面（孔）：

公称尺寸为最小尺寸，公差为单边正偏差。

完全互换法的实质：

将封闭环的公差直接分配到各组成环。

（使组成环的公差之和等于封闭环的公差）

封闭环公差分配方法：

①等公差法②等精度法③按加工难易分配法。

公差分配原则：

a.组成环是标准件（如轴承或弹性挡圈厚度）时，其公差及分布按规定执行；

b.组成环是公共环时，其公差及分布由其中精度要求最高的尺寸链中先行确定；

c.尺寸相近、加工方法相同的组成环，其公差取等；

d.难加工或难测量的组成环，其公差可取较大数值；反之，取较小数值。

3.修配法：

尺寸链中各组成环按其经济精度制造，装配测量后修配某一组成环，直至达到装配精度要求为止。

修配环：

被修配的组成环。

应选易加工、易拆卸的组成环。

修配时要求：

即足够又尽可能小的修配余量

修配时的情况：

⑴修配时使封闭环变小（增环）

AΣmin＝

⑵修配时使封闭环变大（减环）

AΣmax＝

加工精度：

尺寸精度，形状精度，位置精度

表面质量：

表面几何形状精度，表面缺陷层

1.获得尺寸精度的方法

⑴试切法：

通过试切—测量—调整—再试切的反复过程来获得尺寸精度的方法。

⑵调整法⑶定尺寸刀具法⑷自动获得尺寸法

2.获得几何形状精度方法

⑴轨迹法⑵成形法⑶展成法

影响因素：

主要由机床精度或刀具精度保证的。

3.获得相互位置精度的法

主要由机床精度、夹具精度和工件安装精度保证的。

4、机械加工系统（简称工艺系统）由机床、夹具、刀具和工件组成。

影响加工精度的原因：

1.原理误差2.工艺系统的几何误差3.工件装夹误差4.工艺系统受力变形引起的加工误差5.工艺系统受热变形引起的加工误差6.工件内应力重新分布引起的变形7.其他误差，如：

测量误差、调整误差等

6、主轴回转误差分解为：

a纯径向跳动b轴向窜动c纯角度摆动

7、提高主轴回转精度的方法

●a提高主轴及主轴箱体的制造精度。

B、主要提高轴承精度高速主轴部件进行动平衡滚动轴承采用预紧

8、减少传动误差的方法

a减少传动链中元件数目，减少误差来源b提高传动元件特别是末端元件的制造和安装精度c消除传动链齿轮间的间隙影响末端元件速度不均匀、速比不稳定d采用误差校正机构

9、影响部件刚度的因素

a连接表面的接触变形b部件中薄弱零件本身的变形c摩擦的影响d间隙的影响

10、误差复映规律：

由于毛坯的形状误差或材料硬度不均匀，使切削力发生变化，变化的切削力使工艺系统产生相应的变形，使工件表面保留了与毛坯相类似的形状和位置误差

11、定位误差：

工序基准在工序尺寸方向上的最大位置变动量。

（工序基准相对刀具的最大变动量）用△D表示

一、造成定位误差的原因

1.基准不重合误差。

由于工件的工序基准与定位基准不重合而造成的加工误差称为基准不重合误差。

用△B表示

2.基准位移误差。

由于定位副制造不准确，使定位基准在加工尺寸方向上产生位移，导致各个工件的位置不一致而造成的加工误差，称为基准位移误差，用符号△y表示。

（定位基准与限位基准不重合造成的误差。

等于定位基准在工序尺寸上的最大变动范围）

在具体计算时，先分别求出△B和△y

当△y≠0；△B＝0时△D＝△y

当△y＝0；△B≠0时△D＝△B

当△y≠0；△B≠0时，

若工序基准不在定位基面上时△D＝△y+△B

若工序基准在定位基面上时△D＝△y±△B

若基准位移和基准不重合引起的加工尺寸变化方向相同时，取“+”号;反之取“-”号。

具体确定方法为：

⑴分析定位基面直径由小变大时定位基准的变动方向。

⑵当定位基面直径作同样变化时，设定位基准位置不变动，分析工序基准的变动方向。

⑶两者的变动方向相同时取“+”号，相反取“-”号。

12、.减小残余应力措施：

⑴设计合理零件结构⑵粗、精加工分开⑶避免冷校直⑷时效处理

●2.工艺系统刚度对加工精度的影响

●⑴细长轴车削时受力变形

⑵切削力作用点位置变化引起工件形状误差

鼓形：

导轨磨损，工件的刚度低，水平面内直线度误差，误差复映

鞍形：

机床刚度低，导轨与主轴回转中心线垂直面不平行，误差复映

锥形：

导轨与主轴回转中心线水平面不平行，刀具磨损，误差复映

2.机械制造中常见的误差分布规律

●⑴正态分布：

●⑵平顶分布：

工件瞬时尺寸分布呈正态，其算术平均值近似成线性变化（如刀具和砂轮均匀磨损）

●⑶双峰分布：

两次调整下加工的工件或两台机床加工的工件混在一起

●⑷偏态分布：

如工艺系统存在显著的热变形，或试切法加工孔时宁小勿大，加工外圆时宁大勿小

●3.加工误差的综合

●系统误差按代数法相加，随机误差用平方和的平方根相加。

●二、加工误差的统计分析

●1.分布曲线法

●样本和样本含量：

按调整法成批加工某种零件，随机抽取一定数量进行测量，抽取的这批零件称为样本，样本的总件数称样本含量。

N表示。

●频数：

逐个测量样本的实际尺寸，并按一定的尺寸间隔分组，每组的零件数称频数。

●频率＝频数／N

●分布密度＝频率／尺寸间隔

●练习1.有一批零件，其内孔尺寸为Φ70+0.030mm，属正态分布。

试求尺寸在Φ70+0.03+0.01mm之间的概率。

●练习2.在自动机床上车削一批小轴，尺寸为Φ30-0.120mm,据测其尺寸符合正态分布。

其σ=0.02mm,又与公差中心不重合，偏左0.03mm,试求该批零件的废品情况。

一、填空（每空1分，共30分）

1、机械加工精度包括（形状精度）、（位置精度）、（尺寸精度）。

2、获得尺寸精度的方法包括（试切法）、（调整法）、（自动获得尺寸法）、（定尺寸刀具法）。

3、主轴回转误差包括（纯径向跳动与漂移）、（纯轴向窜动）、（纯角度摆动）。

4、机械加工的工艺基准包括（工序基准）、（测量基准）、（装配基准）（定位基准）。

5、机械加工的主要加工阶段包括（粗加工）、（半精加工）、（精加工）、（光整加工）。

6、保证装配精度的方法包括（互换法）、（修配法）、（调节法）（选择装配法）。

7、获得形状精度的方法包括（成形法）、（轨迹法）、（展成法）。

8、机床制造误差主要包括（主轴误差）、（导轨误差）、（夹具、刀具误差）。

9、机械加工误差可以划分为（系统性误差）、（随机性误差）。

三，成批生产的小轴，设计尺寸为φ280-0.045㎜。

其工艺过程为：

车—磨—镀铬，要求镀层厚度为0.025~0.04mm,求磨削时的工序尺寸。

（10分）

四，车床主轴部件的局部装配图，要求装配后保证轴向间隙A0＝0.1～0.35mm。

已知各组成环的基本尺寸为：

A1=43mm，A2=5mm，A3=30mm，A5=5mm，A4为标准件（A4=30-0.05mm）试按完全互换法确定各组成环的公差及上、下偏差。

（共10分）

五，齿轮坯定位如图所示，内孔及外圆已加工合格，D=φ35+0.0250㎜，d=φ800-0.1mm。

现在插床上以调整法加工键槽，要求保证尺寸H=38.5+0.20mm。

试计算图示定位方法的定位误差（忽略外圆与内孔同轴度误差）。

（10分）

六，在车削细长轴时，为减少力效应、热效应对工件形状精度的影响，可采取那些工艺措施？

（以图示说明）（共10分）

二、简述下列问题（每题3分，共18分）

1,工位

3,工序分散及其特点

4,试切法：

通过试切，测量，调整，再试切达到加工要求

5，完全定位

6,机械加工中顺序安排原则：

先基面后其他，先粗后精，先主后次，先面后孔。

1,工序及划分工序的主要依据：

工作地点是否变化，加工是否连续。

2,精基准选择原则

3,误差复映规律

6,提高机械加工精度的主要工艺措施

4,影响工序间加工余量的因素：

前工序的表面粗糙度，前工序的尺寸误差，前工序各表面间相互位置的空间偏差，本工序的装夹误差。

三，成批生产的小轴，设计尺寸为φ280-0.045㎜。

其工艺过程为：

车—磨—镀铬，要求镀层厚度为0.025~0.04mm,求磨削时的工序尺寸。

（10分）

二、简述下列问题（每题3分，共18分）

三，图一所示工件，成批生产时用端面B定位加工表面A，以保证尺寸10+0.20mm,试标注铣此缺口时的工序尺寸。

（共10分）

四，图二所示齿轮与轴的装配关系，已知A1=30mm，A2=5mm，A3=43mm,

A4=30-0.05mm（标准件），A5=5mm，装配后齿轮与挡圈的轴向间隙为0.1~0.35mm。

（每方法8分，共16分）⑴当大批量生产时，采用完全互换法

装配，选A5为协调环，A4=30-0.05mm，为标准件，其余各组成环按其加工难易程度选择公差为：

TA1=0.06mm，TA2=0.04mm，TA3=0.07mm，试确定协调环A5及各组成环尺寸的公差带位置。

⑵当小批量生产时采用修配法装配，试确定修配的零件及各有关零件尺寸的公差带位置。

（各有关零件的公差按如下选取TA1=0.2mm,TA2=0.1mm,TA3=0.2mm,TA5=0.1mm）

五，图三为工件加工平面BD的三种定位方案，孔O1已加工，1、2、3为三个支钉，试分析计算三种定位方式下工序尺寸A的定位误差。

（每情况6分共18分）

六，在假定工件的刚性极大，且车床各部件处于K头＞K尾的条件下，试分析图四的三种加工情况，其加工后工件表面的形状误差。

（请在图上示出）（每情况3分，共9分）

七，在某车床上加工一批轴类零件，加工尺寸要求为φ200-0.1㎜，加工后经测尺寸符合正态分布，标准差σ=0.02mm,公差带中心小于均值0.03mm。

试确定：

⑴加工的常值系统误差？

⑵合格率及废品率？

并分析废品的特性。

（共9分）

八，拟定图五所示零件的工艺路线，并指出所选的粗、精基准。

（共10分）

三，成批生产的小轴，设计尺寸为φ280-0.045㎜。

其工艺过程为：

车—磨—镀铬，要求镀层厚度为0.025~0.04mm,求磨削时的工序尺寸。

（10分）

四，图示为键槽与键的装配尺寸结构。

其尺寸为：

A1=A2=20mm,

Aε=0+0.15+0.05mm。

（每情况8分，共16分）

⑴当大批量生产时，采用完全互换法（等公差法）装配，试确定各组成零件尺寸的公差带位置。

⑵当小批量生产时采用修配法装配，试确定修配的零件及各有关零件尺寸的公差带位置。

（A1、A2的公差按T1=0.1mm，T2=0.15mm选取）

五，工件定位如图所示。

试分析计算能否满足工序尺寸要求？

（共10分）

六,在三台车床上各加工一批工件的外圆表面，加工后若分别发现有图示的形状误差，试分别分析说明可能产生上述各形状误差的主要原因。

（每情况3分，共9分）

七、有一批小轴，其直径尺寸为φ180-0.035㎜，经测尺寸符合正态分布，且平均尺寸X=17.975mm,标准差σ=0.01mm,试求：

合格率、废品率？

分析废品的特性及减少废品率的可能性。

（共9分）

八，拟定图示零件的工艺路线，并指出所选的粗、精基准。

生产类型为中批生产。

（8分）