机械制造及自动化毕业设计减速机壳加工工艺及夹具设计（精选7篇）
1.机械制造及自动化毕业设计减速机壳加工工艺及夹具设计 篇一
摘要
轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一。它在机械中主要用于支承齿轮、凸轮以及连杆等传动件，按照结构类型不同，轴可以分为很多种如：阶梯轴、锥度心轴、空心轴、凸轮轴等，轴的长径比小于5的称为短轴，大于20的称为细长轴，大多数轴介于两者之间，轴用轴承支承，与轴承配合的轴段称为轴颈。轴颈是轴的装配基准，它们的精度和表面质量一般要求较高。根据零件的结构类型、及其功能，运用定位夹紧的知识从而完成了夹具设计。关键词：轴类零件、轴颈、夹具、工艺分析
目录
目录…………………………………………………………………………………………………………… 1 第一章 轴类零件技术要求......................................................................................................2 1、1尺寸精度......................................................................................................................2 1、2几何形状精度.............................................................................................................2 1、3 相互位置精度............................................................................................................2 1、4表面粗糙度..................................................................................................................2 第二章 轴类零件的毛胚和材料.............................................................................................3 2、1 轴类零件的选材.......................................................................................................3 2、2 轴类零件的切削用量选择.....................................................................................3 第三章 轴类零件一般加工要求及方法...............................................................................4 3、1 轴类零件加工工艺规程..........................................................................................4 3、2 轴类零件加工注意事项..........................................................................................4 3、3节轴类零件加工的技术要求..................................................................................4 第四章 夹具设计........................................................................................................................6 4、1夹具的现状与发展....................................................................................................6 4、2夹具的作用…………………………………………………………………………… 7 4、3夹具的分类……………………………………………………………………………7 4、4定位原理......................................................................................................................9 第五章 轴类零件的工艺路线...............................................................................................11 5、1主轴的加工工艺分析.............................................................................................11 5、2选择零件材料……………………………………………………………………… 12 5、3确定零件加工方法................................................................................................13 5、4定位基准..................................................................................................................13 5、5加工尺寸的切削用量………………………………………………………………14 5、6定工艺过程………………………………………………………………………… 14 6、1心轴的编程编制......................................................................................................15 6、2 心轴的加工路径……………………………………………………………………16
第六章 心轴的编程及加工路径...........................................................................................15 结束语...........................................................................................................................................18 谢
词
.........................................................................................................................................19 参考文献......................................................................................................................................20
１
第一章 轴类零件技术要求 1、1尺寸精度
起支承作用的轴颈为了确定轴的位置，通常对其尺寸精度要求较高（IT5～IT7）。装配传动件的轴颈尺寸精度一般要求较低（IT6～IT9）。1、2、几何形状精度
轴类零件的几何形状精度主要是指轴颈、外锥面、莫氏锥孔等的圆度、圆柱度等，一般应将其公差限制在尺寸公差范围内。对精度要求较高的内外圆表面，应在图纸上标注其允许偏差。1、3 相互位置精度
轴类零件的位置精度要求主要是由轴在机械中的位置和功用决定的。通常应保证装配传动件的轴颈对支承轴颈的同轴度要求，否则会影响传动件（齿轮等）的传动精度，并产生噪声。普通精度的轴，其配合轴段对支承轴颈的径向跳动一般为0.01～ 0.03mm，高精度轴（如主轴）通常为0.001～ 0.005mm。1、4、表面粗糙度
一般与传动件相配合的轴径表面粗糙度为Ra2.5～0.63μm，与轴承相配合的支承轴径的表面粗糙度为Ra0.63～0.16μm。
２
第二章 轴类零件的毛胚和材料 2、1 轴类零件的选材
轴类零件可根据使用要求、生产类型、设备条件及结构，选用棒料、锻件等毛坯形式。对于外圆直径相差不大的轴，一般以棒料为主；而对于外圆直径相差大的阶梯轴或重要的轴，常选用锻件，这样既节约材料又减少机械加工的工作量，还可改善机械性能。
根据生产规模的不同，毛坯的锻造方式有自由锻和模锻两种。中小批生产多采用自由锻，大批大量生产时采用模锻。
轴类零件应根据不同的工作条件和使用要求选用不同的材料并采用不同的热处理规范（如调质、正火、淬火等），以获得一定的强度、韧性和耐磨性。45钢是轴类零件的常用材料，它价格便宜经过调质（或正火）后，可得到较好的切削性能，而且能获得较高的强度和韧性等综合机械性能，淬火后表面硬度可达45～52HRC。
40Cr等合金结构钢适用于中等精度而转速较高的轴类零件，这类钢经调质和淬火后，具有较好的综合机械性能。
轴承钢GCr15和弹簧钢65Mn，经调质和表面高频淬火后，表面硬度可达50～58HRC，并具有较高的耐疲劳性能和较好的耐磨性能，可制造较高精度的轴。
精密机床的主轴（例如磨床砂轮轴、坐标镗床主轴）可选用38CrMoAIA氮化钢。这种钢经调质和表面氮化后，不仅能获得很高的表面硬度，而且能保持较软的芯部，因此耐冲击韧性好。与渗碳淬火钢比较，它有热处理变形很小，硬度更高的特性。2、2 轴类零件的切削用量的选择 2、2、1传动轴磨削余量可取0.5mm，半精车余量可选用1.5mm。加工尺寸可由此而定，见该轴加工工艺卡的工序内容。2、2、2车削用量的选择，单件、小批量生产时，可根据加工情况由工人确定；一般可由《机械加工工艺手册》或《切削用量手册》中选取
３
第三章 轴类零件加工要求方法 3、1 轴类零件加工注意事项
在学校机械加工实习课中，轴类零件的加工是学生练习车削技能的最基本也最重要的项目，但学生最后完工工件的质量总是很不理想，经过分析主要是学生对轴类零件的工艺分析工艺规程制订不够合理。
轴类零件中工艺规程的制订，直接关系到工件质量、劳动生产率和经济效益。一零件可以有几种不同的加工方法，但只有某一种较合理，在制订机械加工工艺规程中，须注意以下几点：
（1）零件图工艺分析中，需理解零件结构特点、精度、材质、热处理等技术要求，且要研究产品装配图，部件装配图及验收标准。
（2）渗碳件加工工艺路线一般为：下料→锻造→正火→粗加工→半精加工→渗碳→去碳加工（对不需提高硬度部分）→淬火→车螺纹、钻孔或铣槽→粗磨→低温时效→半精磨→低温时效→精磨。
（3）粗基准选择：有非加工表面，应选非加工表面作为粗基准。对所有表面都需加工的铸件轴，根据加工余量最小表面找正。且选择平整光滑表面，让开浇口处。选牢固可靠表面为粗基准，同时，粗基准不可重复使用。
（4）精基准选择：要符合基准重合原则，尽可能选设计基准或装配基准作为定位基准。符合基准统一原则。尽可能在多数工序中用同一个定位基准。尽可能使定位基准与测量基准重合。选择精度高、安装稳定可靠表面为精基准。3、2 轴类零件的热处理
（1）加工前，均需安排正火或退火处理，使钢材内部晶粒细化，消除锻造应力，降低材料硬度，改善切削加工性能。
（2）调质一般安排在粗车之后、半精车之前，以获得良好的物理力学性能。（3）表面淬火一般安排在精加工之前，这样可以纠正因淬火引起的局部变形。（4）精度要求高的轴，在局部淬火或粗磨之后，还需进行低温时效处理。3、3 轴类零件加工的技术要求
（1）尺寸精度轴类零件的主要表面常为两类，一类是与轴承的内圈配合的外圆轴颈，即支承轴颈，用于确定轴的位置并支承轴，尺寸精度要求较高，通常为IT5～IT7；另一类为与各类传动件配合的轴颈，即配合轴颈，其精度稍低，通常为IT6~IT9。
（2）几何形状精度主要指轴颈表面、外圆锥面、锥孔等重要表面的圆度、圆柱度。其误差一般应限制在尺寸公差范围内，对于精密轴，需在零件图上另行规定其几何形状精度。
（3）相互位置精度包括内、外表面，重要轴面的同轴度、圆的径向跳动、重
４
要端面对轴心线的垂直度、端面间的平行度等。
（4）表面粗糙度轴的加工表面都有粗糙度的要求，一般根据加工的可能性和经济性来确定。
５
第四章 夹具的设计
一、现状及发展
夹具最早出现在18世纪后期。随着科学技术的不断进步，夹具已从一种辅助工具发展成为门类齐全的工艺装备。1．夹具的现状
国际生产研究协会的统计表明，目前中、小批多品种生产的工件品种已占工件种类总数的85%左右。现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代，以适应市场的需求与竞争。然而，一般企业都仍习惯于大量采用传统的专用夹具，一般在具有中等生产能力的工厂里，约拥有数千甚至近万套专用夹具；另一方面，在多品种生产的企业中，每隔3~4年就要更新50~80%左右专用夹具，而夹具的实际磨损量仅为10~20%左右。特别是近年来，数控机床、加工中心、成组技术、柔性制造系统（FMS）等新加工技术的应用，对机床夹具提出了如下新的要求：（1）能迅速而方便地装备新产品的投产，以缩短生产准备周期，降低生产成本；（2）能装夹一组具有相似性特征的工件；（3）能适用于精密加工的高精度机床夹具；
（4）能适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具；
（5）采用以液压站等为动力源的高效夹紧装置，以进一步减轻劳动强度和提高劳动生产率；
（5）提高机床夹具的标准化程度。2．现代机床夹具的发展方向
现代机床夹具的发展方向主要表现为标准化、精密化、高效化和柔性化等四个方面。
（1）标准化 机床夹具的标准化与通用化是相互联系的两个方面。目前我国已有夹具零件及部件的国家标准：GB/T2148~T2259－91以及各类通用夹具、组合夹具标准等。机床夹具的标准化，有利于夹具的商品化生产，有利于缩短生产准备周期，降低生产总成本。（2）精密化 随着机械产品精度的日益提高，势必相应提高了对夹具的精度要求。精密化夹具的结构类型很多，例如用于精密分度的多齿盘，其分度精度可达±0.1"；用于精密车削的高精度三爪自定心卡盘，其定心精度为5μm。
（3）高效化 高效化夹具主要用来减少工件加工的基本时间和辅助时间，以提高劳动生产率，减轻工人的劳动强度。常见的高效化夹具有自动化夹具、高速化夹具和具有夹紧力装置的夹具等。例如，在铣床上使用电动虎钳装夹工件，效率可提高5倍左右；在车床上使用高速三爪自定心卡盘，可保证卡爪在试验转速为9000r/min的条件下仍能牢固地夹紧工件，从而使切削速度大幅度提高。目前，除了在生产流水线、自动线配置相应的高效、自动化夹具外，在数控机床上，尤其在加工中心上出现了各种自动装夹工件的夹具以及自动更换夹具的装置，充分发挥了数控机床的效率。（4）柔性化 机床夹具的柔性化与机床的柔性化相似，它是指机床夹具通过调整、组合等方式，以适应工艺可变因素的能力。工艺的可变因素主要有：工序特征、生产批量、工件的形状和尺寸等。具有柔性化特征的新型夹具种类主要有：组合夹具、通用可调夹具、成组夹具、模块化夹具、数控夹具等。为适应现代机械工 ６
业多品种、中小批量生产的需要，扩大夹具的柔性化程度，改变专用夹具的不可拆结构为可拆结构，发展可调夹具结构，将是当前夹具发展的主要方向。
二、夹具的作用(1)保证加工精度
采用夹具安装，可以准确地确定工件与机床、刀具之间的相互位置，工件的位置精度由夹具保证，不受工人技术水平的影响，其加工精度高而且稳定。(2)提高生产率、降低成本
用夹具装夹工件，无需找正便能使工件迅速地定位和夹紧，显著地减少了辅助工时；用夹具装夹工件提高了工件的刚性，因此可加大切削用量；可以使用多件、多工位夹具装夹工件，并采用高效夹紧机构，这些因素均有利于提高劳动生产率。另外，采用夹具后，产品质量稳定，废品率下降，可以安排技术等级较低的工人，明显地降低了生产成本。(3)扩大机床的工艺范围
使用专用夹具可以改变原机床的用途和扩大机床的使用范围，实现一机多能。例如，在车床或摇臂钻床上安装镗模夹具后，就可以对箱体孔系进行镗削加工；通过专用夹具还可将车床改为拉床使用，以充分发挥通用机床的作用。4.1夹具的概念
机床夹具是机床上用以装夹工件（和引导刀具）的一种装置。其作用是将工件定位，以使工件获得相对于机床和刀具的正确位置，并把工件可靠地夹紧。4.2 车床夹具的主要类型
在车床上用来加工工件内、外回转面及端面的夹具称为车床夹具。车床夹具多数安装在主轴上；少数安装在床鞍或床身上。车床夹具按工件定位方式不同分为：定心式、角铁式和花盘式等。4.3夹具的分类 4.3.1专门化分类：
（1）通用夹具 通用夹具是指已经标准化的，在一定范围内可用于加工不同工件的夹具。例如，车床上三爪卡盘和四爪单动卡盘，铣床上的平口钳、分度头和回转工作台等。这类夹具一般由专业工厂生产，常作为机床附件提供给用户。其特点是适应性广，生产效率低，主要适用于单件、小批量的生产中。
（2）专用夹具 专用夹具是指专为某一工件的某道工序而专门设计的夹具。其特点是结构紧凑，操作迅速、方便、省力，可以保证较高的加工精度和生产效率，但设计制造周期较长、制造费用也较高。当产品变更时，夹具将由于无法再使用而报废。只适用于产品固定且批量较大的生产中。
（3）通用可调夹具和成组夹具 其特点是夹具的部分元件可以更换，部分装置可以调整，以适应不同零件的加工。用于相似零件的成组加工所用的夹具，称为成组夹具。通用可调夹具与成组夹具相比，加工对象不很明确，适用范围更广一些。（4）组合夹具 组合夹具是指按零件的加工要求，由一套事先制造好的标准元件和部件组装而成的夹具。由专业厂家制造，其特点是灵活多变，万能性强，制造周期短、元件能反复使用，特别适用于新产品的试制和单件小批生产。
７
（5）随行夹具 随行夹具是一种在自动线上使用的夹具。该夹具既要起到装夹工件的作用，又要与工件成为一体沿着自动线从一个工位移到下一个工位，进行不同工序的加工。4.3.2按使用分类：
由于各类机床自身工作特点和结构形式各不相同，对所用夹具的结构也相应地提出了不同的要求。按所使用的机床不同，夹具又可分为：车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、磨床夹具、齿轮机床夹具和其他机床夹具等。4.3.3按夹紧分类
根据夹具所采用的夹紧动力源不同，可分为：定心式夹具、角铁式夹具、花盘式夹具、手动夹具、气动夹具、液压夹具、气液夹具、电动夹具、磁力夹具、真空夹具等。
4.4定心式车床夹具
在定心式车床夹具上，工件常以孔或外圆定位，夹具采用定心夹紧机构。4.5角铁式车床夹具
角铁式车床夹具：在车床上加工壳体、支座、杠杆、接头等零件的回转端面时，由于零件形状较复杂，难以装夹在通用卡盘上，因而须设计专用夹具。这种夹具的夹具体呈角铁状，故称其为角铁式车床夹具。4.6花盘式车床夹具
这类夹具的夹具体称花盘，上面开有若干个T形槽，安装定位元件、夹紧元件和分度元件等辅助元件，可加工形状复杂工件的外圆和内孔。这类夹具不对称，要注意平衡。4.7定位原理 4.7.1完全定位
工件在夹具中的定位的六个自由度全部被夹具中的定位元件所限制，而在夹具中占有完全确定的惟一位置，称为完全定位，当工件在x、y、z三个坐标方向上均有尺寸要求或位置精度要求时，一般采用这种定位方式。4.7.2部分定位
工件定位时，并非所有情况下都必须使工件完全定位。在满足加工要求的条件下，少于六个支撑点的定位称为部分定位。
在满足加工要求的前提下，采用部分定位可简化定位装置，在生产中应用很多。如工件装夹在电磁吸盘上磨削平面只需限制三个自由度。4.7.3过定位（重复定位）
几个定位支撑点重复限制一个自由度，称为过定位。一般情况下，应该避
８
免使用过定位。
通常，过定位的结果将使工件的定位精度受到影响，定位不确定可使工件（或定位件）产生变形，所以在一般情况下，过定位是应该避免的。
过定位亦可合理应用虽然工件在夹具中定位，通常要避免产生“过定位”，但是在某些条件下，合理地采用“过定位”，反而可以获得良好的效果。这对刚性弱而精度高的航空、仪表类工件更为显著。
工件本身刚性和支承刚性的加强，是提高加工质量和生产率的有效措施，生产中常有应用。大家都熟知车削长轴时的安装情况，长轴工件的一端装入三爪卡盘中，另一端用尾架尖支撑。这就是个“过定位”的定位方式。只要事先能对工件上诸定位基准和机床（夹具）有关的形位误差从严控制，过定位的弊端就可以免除。由于工件的支撑刚性得以加强，尾架的扶持有助于实现稳定，可靠的定位，所以工件安装方便，加工质量和效率也大为提高。4.7.4欠定位
按工序的加工要求，工件应该限制的自由度而未予限制的定位，称为欠定位。在确定工件定位方案时，欠定位时绝对不允许的。工件的同一自由度背二个或二个以上的支撑点重复限制的定位，称为过定位。在通常情况下，应尽量避免出现过定位。
4.8夹具的组成 4.8.1定位元件
它与工件的定位基准相接触，用于确定工件在夹具中的正确位置，从而保证加工时工件相对于刀具和机床加工运动间的相对正确位置。4.8.2夹紧装置
用于夹紧工件，在切削时使工件在夹具中保持既定位置。4.8.3对刀、引导元件或装置
这些元件的作用是保证工件与刀具之间的正确位置。用于确定刀具在加工前正确位置的元件，称为对刀元件，如对刀块。用于确定刀具位置并导引刀具进行加工的元件，称为导引元件。4.8.4连接元件
使夹具与机床相连接的元件，保证机床与夹具之间的相互位置关系。4.8.5夹具体
用于连接或固定夹具上各元件及装置，使其成为一个整体的基础件。它与机床有关部件进行连接、对定，使夹具相对机床具有确定的位置。4.8.6其它元件及装置
有些夹具根据工件的加工要求，要有分度机构，铣床夹具还要有定位键等。以上这些组成部分，并不是对每种机床夹具都是缺一不可的，但是任何夹具都必须有定位元件和夹紧装置，它们是保证工件加工精度的关键，目的是使工件定准、夹牢。
4.9夹具的功用
4.9.1能稳定地保证工件的加工精度
用夹具装夹工件时，工件相对于刀具及机床的位置精度由夹具保证，不受工人技术水平的影响，使一批工件的加工精度趋于一致。4.9.2能减少辅助工时，提高劳动生产率
９
使用夹具装夹工件方便、快速，工件不需要划线找正，可显著地减少辅助工时；工件在夹具中装夹后提高了工件的刚性，可加大切削用量；可使用多件、多工位装夹工件的夹具，并可采用高效夹紧机构，进一步提高劳动生产率。4.7.4能扩大机床的使用范围，实现一机多能
根据加工机床的成形运动，附以不同类型的夹具，即可扩大机床原有的工艺范围。例如在车床的溜板上或摇臂钻床工作台上装上镗模，就可以进行箱体零件的镗孔加工。
１０
第五章 轴类零件工艺路线
（1）轴类零件是常见的零件之一。按轴类零件结构形式不同，一般可分为光轴、阶梯轴和异形轴三类；或分为实心轴、空心轴等。它们在机器中用来支承齿轮、带轮等传动零件，以传递转矩或运动。
（2）对于7级精度、表面粗糙度Ra0.8～0.4μm的一般传动轴，其工艺路线是：正火－车端面钻中心孔－粗车各表面－精车各表面－铣花键、键槽－热处理－修研中心孔－粗磨外圆－精磨外圆－检验。
（3）轴类零件一般采用中心孔作为定位基准，以实现基准统一的方案。在单件小批生产中钻中心孔工序常在普通车床上进行。在大批量生产中常在铣端面钻中心孔专用机床上进行。
（4）中心孔是轴类零件加工全过程中使用的定位基准，其质量对加工精度有着重大影响。所以必须安排修研中心孔工序。修研中心孔一般在车床上用金刚石或硬质合金顶尖加压进行。
（5）对于空心轴（如机床主轴），为了能使用顶尖孔定位，一般均采用带顶尖孔的锥套心轴或锥堵。若外圆和锥孔需反复多次、互为基准进行加工，则在重装锥堵或心轴时，必须按外圆找正或重新修磨中心孔。
（6）轴上的花键、键槽等次要表面的加工，一般安排在外圆精车之后，磨削之前进行。因为如果在精车之前就铣出键槽，在精车时由于断续切削而易产生振动，影响加工质量，又容易损坏刀具，也难以控制键槽的尺寸。但也不应安排在外圆精磨之后进行，以免破坏外圆表面的加工精度和表面质量。
（7）在轴类零件的加工过程中，应当安排必要的热处理工序，以保证其机械性能和加工精度，并改善工件的切削加工性。一般毛坯锻造后安排正火工序，而调质则安排在粗加工后进行，以便消除粗加工后产生的应力及获得良好的综合机械性能。淬火工序则安排在磨削工序之前。
（8）台阶轴的加工工艺较为典型，反映了轴类零件加工的大部分内容与基本规律。下面就以减速箱中的传动轴为例，介绍一般台阶轴的加工工艺。
１１ 5、1传承轴图样分析
图5.1
（1）图5.1所示零件是减速器中的传动轴。它属于台阶轴类零件，由圆柱面、轴肩、螺纹、螺尾退刀槽、砂轮越程槽和键槽等组成。轴肩一般用来确定安装在轴上零件的轴向位置，各环槽的作用是使零件装配时有一个正确的位置，并使加工中磨削外圆或车螺纹时退刀方便；键槽用于安装键，以传递转矩；螺纹用于安装各种锁紧螺母和调整螺母。
（2）根据工作性能与条件，该传动轴图样(图5.1)规定了主要轴颈M，N，外圆P、Q以及轴肩G、H、I有较高的尺寸、位置精度和较小的表面粗糙度值，并有热处理要求。这些技术要求必须在加工中给予保证。因此，该传动轴的关键工序是轴颈M、N和外圆P、Q的加工。5、2选择零件材料
该传动轴材料为45钢，因其属于一般传动轴，故选45钢可满足其要求。本例传动轴属于中、小传动轴，并且各外圆直径尺寸相差不大，故选择￠60mm的热轧圆钢作毛坯。
１２ 5、3确定零件的加工方法
1轴大都是回转表面，主要采用车削与外圆磨削成形。由于该传动轴的主要表面M、N、P、Q的公差等级(IT6)较高，表面粗糙度Ra值(Ra=0.8 um)较小，故车削后还需磨削。外圆表面的加工方案可为：粗车→半精车→磨削。
2加工时，由于切削余量大，工件受的切削力也大，一般采用卡顶法，尾座顶尖采用弹性顶尖，可以使工件在轴向自由伸长。但是，由于顶尖弹性的限制，轴向伸长量也受到限制，因而顶紧力不是很大。在高速、大用量切削时，有使工件脱离顶尖的危险。采用卡拉法可避免这种现象的产生。
精车时，采用双顶尖法（此时尾座应采用弹性顶尖）有利于提高精度，其关键是提高中心孔精度。
3刀架是车削细长轴极其重要的附件。采用跟刀架能抵消加工时径向切削分力的影响，从而减少切削振动和工件变形，但必须注意仔细调整，使跟刀架的中心与机床顶尖中心保持一致。
4切削细长轴时，常使车刀向尾座方向作进给运动（此时应安装卡拉工具），这样刀具施加于工件上的进给力方向朝向尾座，因而有使工件产生轴向伸长的趋势，而卡拉工具大大减少了由于工件伸长造成的弯曲变形。5、4定位基准
（1）合理地选择定位基准，对于保证零件的尺寸和位置精度有着决定性的作用。由于该传动轴的几个主要配合表面(Q、P、N、M)及轴肩面(H、G)对基准轴线A-B均有径向圆跳动和端面圆跳动的要求，它又是实心轴，所以应选择两端中心孔为基准，采用双顶尖装夹方法，以保证零件的技术要求。
（2）粗基准采用热轧圆钢的毛坯外圆。中心孔加工采用三爪自定心卡盘装夹热轧圆钢的毛坯外圆，车端面、钻中心孔。但必须注意，一般不能用毛坯外圆装夹两次钻两端中心孔，而应该以毛坯外圆作粗基准，先加工一个端面，钻中心孔，车出一端外圆；然后以已车过的外圆作基准，用三爪自定心卡盘装夹(有时在上工步已车外圆处搭中心架)，车另一端面，钻中心孔。如此加工中心孔，才能保证两中心孔同轴。5、5工尺寸和切削用量
（1）传动轴磨削余量可取0.5mm，半精车余量可选用1.5mm。加工尺寸可由此而定，见该轴加工工艺卡的工序内容。
（2）车削用量的选择，单件、小批量生产时，可根据加工情况由工人确定；一般可由《机械加工工艺手册》或《切削用量手册》中选取。5、6工艺过程
定位精基准面中心孔应在粗加工之前加工，在调质之后和磨削之前各需安排一次修研中心孔的工序。调质之后修研中心孔为消除中心孔的热处理变形和氧化
１３
皮，磨削之前修研中心孔是为提高定位精基准面的精度和减小锥面的表面粗糙度值。拟定传动轴的工艺过程时，在考虑主要表面加工的同时，还要考虑次要表面的加工。在半精加工￠52mm、￠44mm及M24mm外圆时，应车到图样规定的尺寸，同时加工出各退刀槽、倒角和螺纹；三个键槽应在半精车后以及磨削之前铣削加工出来，这样可保证铣键槽时有较精确的定位基准，又可避免在精磨后铣键槽时破坏已精加工的外圆表面。
１４
第六章 传承轴加工路径及编程 6、1心轴的工路径分析
采用一夹一顶装夹工件，粗、精加工外圆及加工螺纹。所用工具有外圆粗加工正偏刀（T01）、刀宽为2mm的切槽刀（T02）、外圆精加工正偏刀（T03）。加工工艺路线为：粗加工φ42mm的外圆（留余量：径向0.5mm，轴向0.3mm）→粗加工φ35mm的外圆（留余量：径向0.5mm，轴向0.3mm）→粗加工φ28mm的外圆（留余量：径向0.5mm，轴向0.3mm）→精加工φ28mm的外圆→精加工螺纹的外圆（φ34.85mm）→精加工φ35mm的外圆→精加工φ42mm的外圆→切槽→加工螺纹→切断。
调头用铜片垫夹φ42mm外圆，百分表找正后，精加工φ20mm的内孔。所用刀具有45°端面刀（T01）、内孔精车刀（T02）。加工工艺路线为：加工端面→精加工φ20mm的内孔。
１５ 6、2心轴的程序编写
％7091 N10 G92 X100 Z10 N20 M03 S500 N30 M06 T0101 N40 G00 Z5 N50 X47 Z2 N60 G80 X42.5 Z-364 F300 N70 G80 X38 Z-134.mj8+wdas80 G80 X35.5 Z-134.2 F300 N90 G80 X30 Z-47.2 F300 N100 G80 X28.5 Z47.2 F300 N110 G00 X100 N120 Z10 N125 T0100 N130 M06 T0303 N140 S800 N150 G00 Z1 N160 X24 N170 G01 X28 Z-1 F100 N180 Z-47.5 N190 X32.85 N200 X34.85 Z-48.5 N210 Z-70.5 N220 X35 N230 Z-134.5 N240 X42 N230 Z-360.5 N240 G00 X100 N250 Z10 N255 T0300 N260 M06 T0202 N270 S300 N280 G00 X45 Z-134.5 N290 G01 X34 F50 N300 X36 N310 G00 Z-70.5 N320 G01 X33 N330 X36 N340 Z-69.5 N350 X33
１６
N360 X36 N370 G00 X100 N380 Z10 N385 T0200 N390 M06 T0404 N400 S400 N410 G00 X37 Z-45 N420 G76 R4 A60 X33.65 Z-72 I0 K0.8 F1.5 N430 G00 X100 N440 Z10 N445 T0400 N450 M06 T0202 N460 S300 N470 G00 Z-363.5 N480 X45 N490 G01 X5 F50 N500 G00 X100 N510 Z10 N515 T0200 N518 M05 N520 M02 ％7092 N10 G92 X100 Z50 N20 M03 S600 N30 M06 T0101 N40 G90 G00 X20 Z2 N50 G01 X14 Z-1 F100 N60 Z0 N80 G00 X100 Z50 N85 T0100 N90 M06 T0202 N100 G00 X24 Z1 N110 G01 X20 Z-1 F100 N120 Z-35 N130 X18 N140 G00 F50 N150 X100 N160 T0200 N165 M05 N180 M02
１７
结束语
通过做毕业设计，使我对书本的知识有了更深一步的认识和理解，知道了理论联系实际的重要性；另外，对如何查阅资料与合理利用有了更深入的了解；本次毕业设计过程中进行了工件的工艺路线分析、工艺过程的分析、轴类零件与夹具的设计与分析，是对我在大学期间所学的专业知识的一个检验，也是对所学知识的运用和综合；通过做毕业设计的这个过程，对我以后参加实际工作一定有很好的锻炼意义和指导作用。
１８
致谢辞
本设计的完成是在我们李秀珍指导老师的细心的指导下进行的，在设计中每次遇到困难，我们的老师都非常耐心的给我们讲解，正是因为有了她这样不辞辛苦的讲解，才使我们的毕业设计进行的这么顺利。
在临近毕业之际，我还要借此机会向在这三年中给予我诸多教诲和帮助的各位老师表示由衷的谢意，感谢他们三年来的辛勤栽培。不积跬步何以至千里，各位任课老师认真负责，在他们的悉心帮助和支持下，我能够很好的掌握和运用专业知识，并在设计中得以体现，顺利完成毕业论文。
从设计到选材，再到资料的收集，到毕业设计的修改的全部过程，都花了我们李秀珍老师许多的时间和精力，对此我向您表示中心的感谢，您的严谨治学的态度和高度的责任心使得我们的同学受益终身。
同时我也要感谢我的同学，在我的毕业设计中得到了许多你们的帮助，帮我及时发现问题帮我改正，使我的设计顺利的完成，对此我向你们深表谢意。
本设计参考了大量的文献资料，在此向学术界的各位前辈学 长们致敬、感谢你们！
１９
参考文献
1.夏伯雄，数控技术，水利水电出版社，2010 2.朱明松，数控铣床编程与操作项目教程，机械工业出版社，2007 3.王大伟.刘瑞素，数控系统，化学工业出版社，2005 4.柳河，数控编程，东北林业大学出版社，2005 5.李一民，数控机床，东南大学出版社，2005 6.朱明松，数控铣床编程与操作项目教程，机械工业出版社，2007 ２０
2.机械制造及自动化毕业设计减速机壳加工工艺及夹具设计 篇二
机床夹具已成为机械加工中的重要装备。机床夹具的设计和使用是促进生产发展的重要工艺措施之一。随着我国机械工业生产的不断发展,机床夹具的改进和创造已成为广大机械工人和技术人员在技术革新中的一项重要任务[1]。
工业的迅速发展,对产品的品种和生产率提出了愈来愈高的要求,使多品种,对中小批生产作为机械生产的主流,为了适应机械生产的这种发展趋势,必然对机床夹具提出更高的要求。
专用夹具的设计主要是对以下几项内容进行设计:1)定位装置的设计;2)夹紧装置的设计;3)对刀—引导装置的设计;4)夹具体的设计;5)其他元件及装置的设计[2]。
1 零件分析
CA 6140杠杆的主要的作用是用来支承、固定的。要求零件的配合要符合要求。零件的材料为HT200,灰铸铁生产工艺简单,铸造性能优良,但塑性较差、脆性高,为此以下是杠杆需要加工表面以及加工表面的位置要求。
1.1 加工面及基准面的确定
a)加工面
主要加工面确定如下:1)小头钻D 25+00.023以及与此孔相通的D 14阶梯孔、M 8螺纹孔;2)钻D 12.7+00.1锥孔及铣D 12.7+00.1锥孔平台;3)钻2—M 6螺纹孔;4)铣杠杆底面及2—M 6螺纹孔端面。
b)基准面
主要基准面确定如下:1)以d45外圆面为基准的加工表面,这一组加工表面包括:的孔、杠杆下表面;2)以的孔为中心的加工表面,这一组加工表面包括:D 14阶梯孔、M 8螺纹孔、锥孔及锥孔平台、2—M 6螺纹孔及其倒角。其中主要加工面是M 8螺纹孔和锥孔平台。
1.2 零件加工工艺
从提高效率和保证精度这两个前提下,并考虑到加工难度及其工作量,特制定如下加工工艺。具体的工艺过程如表1所示。
2 加工工艺孔D 25及其夹具设计
工件材料为HT200铁,硬度200HBS。孔的直径为25mm,公差为H 7,表面粗糙度Ra1.6μm。加工机床为Z535立式钻床,加工工序为钻、扩、铰,加工刀具分别为:钻孔D 22mm,用标准高速钢麻花钻,磨出双锥和修磨横刃;扩孔至D 24.7mm,用标准高速钢扩孔钻;铰孔至D 25mm,用标准高速铰刀。选择各工序切削用量。
a)确定钻削用量
1)确定进给量f根据参考文献[4]机械加工工艺师手册表28-10可查出f表=0.47～0.57mm/r[4],由于孔深度比l/d0=30/22=1.36,klf=0.9,故f表=(0.47～0.57)×0.9=0.42～0.51mm/r。查Z535立式钻床说明书,取f=0.43mm/r。
根据参考文献[4]表28-8,钻头强度所允许是进给量f′>1.75mm/r[4]。由于机床进给机构允许的轴向力Fmax=15 690N(由机床说明书查出),根据表28-9,允许的进给量f″>1.8mm/r。
2)确定切削速度v,轴向力F,转矩T及切削功率Pm
由参考文献[4]表28-3,kMv=0.88,klv=0.75[4],故
查Z535机床说明书,取n=195r/min。实际切削速度为:
由表28-5,kMF=kMT=1.06[4],故
同理,可获得扩孔切削用量和铰孔切削用量。根据以上计算,确定各工序切削用量如下:
钻孔:
扩孔:
铰孔:
3 钻M 8螺纹孔夹具设计
3.1 定位基准的选择
在加工M 8螺纹孔工序时,D 25孔和宽度为30mm的下平台已经加工到要求尺寸。因此选用和D 25孔及D 25孔下表面加上宽度为30mm的作为定位基准。选择D 25孔限制了工件的3个自由度,选择D 45外圆面定位时,限制了3个自由度。即一面两销定位[5]。工件以一面两销定位时,夹具上的定位元件是:一面两销。其中一面为D 25孔下表面,两销为短圆柱销和固定挡销。
3.2 定位元件的设计
本工序选用的定位基准为一面两销定位,所以相应的夹具上的定位元件应是一面两销。因此进行定位元件的设计主要是对固定挡销进行设计。
根据参考文献[5]表2-1-2固定定位销的结构及主要尺寸如图1所示[5]。
主要结构尺寸参数如表2所示。
mm
3.3 钻套、衬套、钻模板及夹具体设计
工艺孔的加工需钻、扩、铰三次切削才能满足加工要求。故选用快换钻套(其结构如图2所示)以减少更换钻套的辅助时间。根据工艺要求:工艺孔D 25mm分钻、扩、铰三个工步完成加工。钻、扩、铰,加工刀具分别为:钻孔D 22mm,用标准高速钢麻花钻,磨出双锥和修磨横刃;扩孔至D 24.7mm,用标准高速钢扩孔钻;铰孔至D 25+00.023mm,用标准高速铰刀[6]。
确定钻套孔径结构尺寸如图2及表3所示。
衬套选用固定衬套其结构如图3所示。
衬套选用固定衬套其结构参数如表4所示。
钻模板选用固定式钻模板,工件以底面及d45外圆面分别靠在夹具支架的定位快及V型块上定位,用带光面压块的压紧螺钉将工件夹紧。夹具体的设计主要考虑零件的形状及将上述各主要元件联成一个整体。这些主要元件设计好后即可画出夹具的设计装配草图[7]。
4 结语
专用夹具的设计,可以了解机床夹具在切削加工中的作用:可靠地保证工件的加工精度,提高加工效率,减轻劳动强度,充分发挥和扩大机床的给以性能。本夹具设计可以反应夹具设计时应注意的问题,如定位精度、夹紧方式、夹具结构的刚度和强度、结构工艺性等问题,具有一定的应用价值和指导意义[8]。
摘要：设计了CA6140杠杆零件的加工工艺规程及一些工序的专用夹具。CA6140杠杆零件的主要加工表面是平面及孔,一般来说,保证平面的加工精度要比保证孔的加工精度容易,因此设计遵循先面后孔的原则,并将孔与平面的加工明确划分成粗加工和精加工阶段以保证孔的加工精度。基准的选择以杠杆d45外圆面作为粗基准,以D25孔及其下表面作为精基准,先将底面加工出来,然后作为定位基准,再以底面作为精基准加工孔。整个加工过程选用组合机床,在夹具方面选用专用夹具,考虑到零件的结构尺寸简单,夹紧方式多采用手动夹紧,夹紧简单,机构设计简单,且能满足实际应用要求。
关键词：杠杆零件,加工工艺,夹具,定位,夹紧
参考文献
[1]李余庆.用CA6140改造数控椎管螺纹车床[J].机械制造,2004,481(42):70-72.
[2]孟少龙.机械加工工艺手册[M].1卷.北京:机械工业出版社,1991.
[3]王亚鹏.CA6140型普通车床的数控化改造[J].科技创新导报,2009,30(49):60-61.
[4]李洪.机械加工工艺师手册[M].北京:机械工业出版社,1990.
[5]贵州工学院机械制造工艺教研室.机床夹具结构图册[M].贵阳:贵州人民出版社,1983.42-50.
[6]马贤智.机械加工余量与公差手册[M].北京:中国标准出版社,1994.
[7]Li Wei,Ren Jia-long,Hang Hua.The design of turn-milling e-quipment based on the CA6140 lathe[J].Machinery Design andManufacture,2008.4(4):3-5.
3.机械制造及自动化毕业设计减速机壳加工工艺及夹具设计 篇三
关键词：WH212减速机；壳体加工工艺；夹具设计；现代机械设计；机械加工 文献标识码：A
中图分类号：TH132 文章编号：1009-2374（2015）22-0017-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.22.009
机械加工除了应对一些规则零件进行设计与加工外，还需对一些不规则零件也进行设计与加工。这些不规则零件的加工工艺相对比较复杂，那么，如何优化不规则零件的加工工艺显然成为了一个重要研究课题。下文将对WH212减速机壳体的加工工艺即夹具设计进行分析。
1 WH212减速机壳体的加工工艺
壳体是机具零部件中体积最大的零部件，一般作为其他零部件的附属母体，常见的大型减速机壳体外观尺寸有6m×4m、6m×3m、5m×3m、5m×4m、4m×3m和4m×4m等，通常重量可达到50～60t不等。而WH212减速机壳是设备的基础组成零件，它将设备与其他部件组成一个联合结构，同时保持其内部组件相互定位的固定，各个零部件可以形成相互运动状态。减速机的壳体材料主要采用毛坯材料，常见的毛坯材料有铸件、锻件、焊件和冲压件。在确定毛坯材料后，我们对WH212减速机壳体的加工需要注意以下四点：（1）按照零部件的材料和设计性能要求确定材料。如铸件壳体需选用铸造毛坯，但设计强度高或外形简单的钢制零部件多选用锻件毛坯；（2）按照零部件的外观尺寸确定材料。如结构较为复杂的选用铸造毛坯，外形简单的零部件选用型材毛坯或铸造毛坯，而大型的轴零件也以铸造毛坯居多；（3）按照加工方式确定毛坯材料。大批量加工中，多选用制造精度和生产效率较高的毛坯法，如模锻法加工、压力铸件。但批量较少的零部件加工可选用简单设备或手工加工法，如手工模砂铸件；（4）合理选用毛坯材料时要综合考虑加工车间的既有生产力，也需强调采用新工艺、新技术和新材料的可能性。
WH212减速机壳体的加工除了对毛坯材料的热处理以外，还包括连接通孔、螺销钉孔和部分凸台面等。轴承的支承孔通常利用镗床加工，连接通孔、螺销钉孔和销钉孔多以钻床加工，主要的凸台面则利用龙门铣削加工。另外，支承孔的端面加工与镗孔安装同步完成。
WH212减速机壳体的生产主与控制精度、生产批量、构造型式、外观形状以及零部件重量相关，除此以外，还需考虑加工车间的生产效率和中间工序有无热处理等。
WH212减速机壳体的加工过程主要分为两个过程，首先完成对零部件平面、紧固通孔、油塞通孔的锻造，其目的在于为整体的合箱做好相应的准备工作；其次是完成合箱后减速机壳体外表面的轴承孔与端面锻造。除此之外，完成第二部工序后，为了确保轴承通孔的精度和拆装重复精度可拆箱验核。与此同时，两个过程之间可安排相应的钳工工序，钻铰两个定位销孔并打入定位销。
2 WH212减速机壳体的夹具设计
当加工两个面：，钻Φ13孔L=30mm，，，。当加工两组孔时。
钻孔在放置过程中，利用钻床对φ19mm钻进行加工，该孔的钻前力和扭矩均通过自重和外力支承，这种情况下一般有两套设计方案可供选择，即：减速机壳体的底面以夹板予以紧固，其夹紧力和切削力应在同一水平位置，此套方案的结构较为复杂，且整个装卸的过程也比较复杂；减速机壳体避免以螺纹夹具夹紧，夹紧力和切削力同处于平行位置，此套方案的结构相对比较简单且整个装卸的过程较为简单一些。
切削力与夹紧力的计算：采用麻花钻作为主要道具，
且要求dw为19mm，由此得：。
同时，查《切削手册》可得：。由此可得，铣削的水平荷载、垂直荷载、轴向荷载和圆周荷载的比值分别为。
因此：
切削力计算，需考虑安全系数K，。式中：K1为基本安全系数，取2.5；K2为加工性质系数，取1.1；K3为刀具钝化系数，取1.1；K4为断续且削系数，取1.1。该型式直接被应用于相同尺寸的后镗套子，并辅以多个流程加工程序。因不存在前导柱，所以在装卸零部件或更替刀具的过程较为便捷。倘若被用作立镗，无需再考虑落入镗套的问题。
如削形式可分为通孔和不通孔两种，据情况而定。切削刀具常采用悬挂式，导柱直径d控制小于或等于镗孔直径D。而采用导柱直径大于镗孔直径的方式，无法避免在加工长孔时切削刀具悬伸长度h过大的问题，因此至少保证其悬伸长度不小于L。由于悬伸长度过大造成切削刀具的引偏问题，引偏问题严重的情况会造成镗杆和镗套的不必要连固。由此可见，需增加镗套长度，以此保障切削刀具永远足够的导引刚度，但无疑也会造成整个镗套外观尺寸过于庞大等问题。
以上两套方案中，单支承导引镗杆和机床主轴都以刚性结构形成连接，刚性连接极容易引起镗套中心无法与机床主轴中心对准的问题，且只有技术过硬的工人才能有把握胜任此项工作。
夹具的夹紧力设计和确定。夹具的夹紧力设计对夹具的外观尺寸和确保夹具稳定性都具有很大的影响。夹具的夹紧力过大引起零部件变形，零部件精度难以控制。而设计夹紧力过小，那么夹具的可靠性无法得到保障，且在生产中常出现位移现象，对于保证零部件定位效果不理想，加工精度控制难度很大，更有甚者出现严重质量事故也是有可能的，因此，夹具的夹紧力设计不宜过大也不宜过小。
计算壳体夹具的设计夹紧力，通常可以将夹具与零部件共同看作一个刚性的联合系，将零部件所受的切削荷载、夹紧荷载和自重荷载（通常大零部件需考虑并考虑一定的惯性作用，小零部件视具体情况考虑）看作是一种静力平衡状态，计算理想状态下的理论夹紧力，为考虑安全因素的影响可以乘以安全系数K，即：。
式中：W`为通过计算得出的理论夹紧力；W为实际的夹紧力；K为安全系数，一般取K=1.5～3，如应用于粗加工可取K=2.5～3，而应用于精加工可取K=1.5～2。
3 结语
总而言之，任何一种加工工艺及设计意图只有经过投入生产和实践才能检验其工艺和设计的可行性和可靠性。从大量的生产实践中分析表明，本文所论述的WH212减速机壳体的加工工艺及夹具设计均可行和可靠，且生产工时较短，适合于大规模生产，可创造更多的经济效益。
参考文献
[1] 赵长发，等.机械制造工艺学[M].哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，2012.
[2] 吴霞.数控加工中的工艺与夹具设计若干问题探讨
[J].煤矿机械，2010，（2）.
[3] 张燏，张秀丽，李妍缘.一种减速器壳体的加工工艺分析与夹具设计[J].机电工程技术，2010，（3）.
作者简介：陈国富（1965-），男，辽宁沈阳人，鹤岗斯达机电设备制造有限责任公司助理工程师，研究方向：机械设计制造。
4.《机制工艺及夹具设计》讲稿 篇四
第一章 机械加工工艺规程设计
机械加工工艺规程：是规定产品或零件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件 第一节 基本概念
一、机械产品生产过程与机械加工工艺过程
机械产品生产过程：是指从原材料到该产品出厂的全部劳动过程。
机械加工工艺过程：是机械产品生产过程的一部分，是对机械产品中的零件采用各种加工方法直接用于改变毛坯的形状、尺寸、表面粗糙度以及力学物理性能，使之成为合格零件的全部劳动过程。
二、机械加工工艺过程的组成 机械加工工艺过程由工序组成，工序又分为：安装、工步、工位、走刀。1.工序
工序：是指一个（或一组）工人在一个工作地点对一个（或同时几个）工件连续完成的那一部分工艺过程 图 1-1.jpg 2.安装
如果在一个工序中需要对工件进行几次装夹，则每次装夹下完成的那部分工序内容。3.工位
在工件的一次安装中，通过分度（或移位）装置，使工件相对于机床床身变换加工位置，我们把每一个加工位置的安装内容称为工位。1-2.jpg 4.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工位内容，称为一个工步。1-3.jpg 1-4.jpg 1-5.jpg 1-7.jpg 5.走刀 1-6.jpg 切削刀具在加工表面上切削一次所完成的工步内容，称为一次走刀。
三、生产类型与机械加工工艺规程
用工艺文件规定的机械加工工艺过程，称为机械加工工艺规程。
（一）年生产纲领和生产批量
企业根据市场需求和自身的生产能力决定生产计划。生产纲领：在计划期内，应当生产的产品产量和进度计划。年生产纲领：计划期为一年的生产纲领。N=Qn(1+ %+ %)件/年
生产批量：是指一次投入或产出的同一产品（或零件）的数量。
（二）生产类型
根据工厂（或车间、工段、班组、工作地）生产专业化程度的不同，可将生产类型分为：大量生产，成批生产和单件生产。表1-4.jpg 表1-5.jpg
（三）机械加工工艺规程的作用
（四）机械加工工艺规程的格式
通常，机械加工工艺规程被填写成表格（卡片）的形式。在我国各厂使用的表格的形式不尽一致，但是其基本内容是相同的。
四、机械加工工艺规程的设计原则、步骤和内容
（一）机械加工工艺规程的设计原则 设计机械加工工艺规程应遵循如下原则：
1）必须可靠地保证零件图纸上所有的技术要求的实现。2）在规定的生产纲领和生产批量下，一般要求工艺成本最低。3）充分利用现有生产条件，少花钱，多办事。
4）尽量减轻工人的劳动强度，保障生产安全，创造良好、文明的劳动条件。
（二）设计机械加工工艺规程的步骤和内容 1）阅读装配图和零件图
2）工艺审查 表1-9-1.jpg 表1-9-2.jpg 表1-9-3.jpg 3）熟悉或确定毛坯 4）拟定机械加工工艺路线 5）确定工艺装备
6）确定各工序技术要求和检验方法
7）确定各工序的加工余量、计算工序尺寸、和公差。8）确定其雪用量 9）确定时间定额 10）填写工艺文件
第二节 工件加工时的定位及基准
一、工件的定位
（一）工件的装夹
装夹有两个含义，即定位和夹紧。
定位：是指确定工件在机床或夹具中占有正确位置过程。
夹紧：是指工件定位后将其固定，使其在加工过程中保持定位位置不变的操作。在生产实际中常用的装夹方式有三种： 1.直接找正装夹
工件的定位过程可以由操作工人直接在机床上利用千分表、划线盘等工具，找正某些有相互位置要求的表面，然后夹紧工件，称之为直接找正装夹。1-9.jpg 2.划线找正装夹图 1-10.JPG 3.夹具装夹 图1-8
（二）定位原理 1.六点定位原理
采用6个按一定规则布置的约束点，可以限制工件的6个自由度，实现完全定位，称为六点定位原理。1-11.JPG 2.用定位元件代替约束点限制自由度 表1-10-1.jpg 表1-10-2.jpg 3.完全定位和不完全定位 1-12.JPG 根据工件加工面的位置（包括位置尺寸）要求，有时需要限制6个自由度，有时仅需要限制1个或几个（少于6个）自由度。前者称作完全定位，后者称作不完全定位。1-13.JPG 1-14.JPG 1-15.JPG 4.欠定位和过定位（1）欠定位
根据工件加工面位置尺寸要求必须限制的自由度没有得到全部限制，或者说在完全定位和不完全定位中，约束点不足，这样的定位称为欠定位。1-16.JPG（2）过定位 1-18.JPG 工件在定位时，同一个自由度被两个以上约束点约束，这样的定位被称为过定位（或称定位干涉）。1-17.JPG
二、基准
基准是用来确定生产对象上几何要素之间的几何关系所依据的哪些点、线或面。
（一）设计基准
设计者在设计零件时，根据零件在装配结构中的装配关系以及零件本身结构要素之间的相互关系，确定标注尺寸（或角度）的起始位置。这些尺寸（或角度）的起始位置称作设计基准。
（二）工艺基准
零件在加工艺过程中所采用的基准称为工艺基准。1.工序基准
在工序图上用来确定本工序所加工表面加工后的尺寸、形状、位置的基准。称为工序基准。2.定位基准
在加工时用于工件定位的基准，称为定位基准。1）粗基准和精基准 2）附加基准 3.测量基准
在加工中或加工后用来测量工件形状、位置和尺寸误差，测量时采用的基准，称为测量基准。4.装配基准
在装配时用来确定零件或部件在产品中的相对位置所采用的基准。第三节 工艺路线的制定
一、定位基准的选择(一)粗基准的选择 1-21.jpg 1.保证相互位置要求的原则 1-22.jpg 2.保证加工表面加工余量合理分配的原则 1-23.jpg 3.便于工件装夹的原则
4.粗基准一般不得重复使用的原则.1-24.jpg 1-25.JPG
（二）精基准的选择
选择精基准时要考虑的主要问题是如何保证设计技术要求的实现以及装夹准确、可靠、方便。1.基准重合原则
应尽可能选择被加工表面的设计基准为精基准。2.基准统一原则
当工件以某一精基准定位，可以比较方便地加工大多数（或所有）其它表面，则应尽早地把这个基准面加工出来，并达到一定精度，以后工序均以它为精基准加工其它表面。表1-11.jpg 3.互为基准原则 某些位置度要求很高的表面，常采用互为基准反复加工的办法来达到位置度要求。4.自为基准原则
旨在减少表面粗糙度，减小加工余量和保证加工余量均匀的工序，常以加工面本身为基准进行加工。1-26.JPG 表1-12.jpg 5.便于装夹原则
所选择的精基准，应能保证定位准确、可靠。夹紧机构简单，操作方便。
二、加工经济精度与加工方法的选择
（一）加工经济精度
加工经济精度：是指在正常加工条件下所能保证的加工精度和表面粗糙度。
（二）加工方法的选择
一般情况下，根据零件的精度（包括尺寸精度，形状精度和位置精度以及表面粗糙度）要求，考虑本车间（或本厂）现有工艺条件，考虑加工经济精度的因素选择加工方法。
三、典型表面的加工路线
（一）外圆表面的加工路线 1.粗车—半精车—精车 2.粗车—半精车—粗磨—精磨 3.粗车—半精车—精车—金刚石车
4.粗车—半精车—粗磨—精磨—研磨、超精加工、砂带磨、镜面磨或抛光 1-29.JPG
（二）孔的加工路线 1.钻—粗拉—精拉 2.钻—扩—铰—手铰
3.钻或粗镗—半精镗—精镗—浮动镗或金刚镗 1-34.JPG 4.钻（或粗镗）—粗磨—半精磨—精磨—研磨 1-33.JPG
（三）平面的加工路线 1.粗铣—半精铣—精铣—高速铣
2.粗刨—半精刨—精刨—宽刀精刨、刮研或研磨
3.粗铣（刨）—半精铣（刨）—粗磨—精磨—研磨、精密磨、砂带磨或抛光 4.粗拉—精拉
5.粗车—半精车—精车—金刚石车 1-37.JPG
四、工序顺序的安排
（一）工序顺序的安排原则 1.先加工基准面，再加工其它表面 2.一般情况下，先加工平面，后加工孔 3.先加工主要表面，后加工次要表面 4.先安排粗加工工序，后安排精加工工序
（二）热处理工序及表面处理工序的安排
（三）其它工序的安排
检查、检验工序，去毛刺、平衡、清洗工序等也是工艺规程的重要组成部分。
五、工序的集中与分散
工序集中：是使每个工序中包括尽可能多的工步内容，因而使总的工序数目减少，夹具的数目和工件的安装数目也相应地减少。工序分散：是将工艺路线中的工步内容分散在更多的工序中去完成，因而每道工序的工步少，工艺路线长。
六、加工阶段的划分
当零件的精度要求比较高时，若将加工面从毛坯面开始到最终的精加工或精密加工都集中在一个工序中连续完成，则难以保证零件的精度要求，或浪费人力、物力资源。第四节 加工余量、工序间尺寸及公差的确定
一、加工余量的概念
（一）加工总余量（毛坯余量）与工序余量 毛坯尺寸与零件设计尺寸之差称为加工总余量 余量公差: 其中 为加工面在本道工序的工序尺寸公差 加工面在上道工序的工序尺寸公差 1-38.JPG 1-39.JPG 1-40.JPG
（二）工序余量的影响因素 1.上工序的尺寸公差Ta 2.上道工序产生的表面粗糙度Ry（表面轮廓最大高度）和表面缺陷层深度Ha在本道工序加工时，应将它们切除掉。
3.上工序留下的需要单独考虑的空间误差，用符号ea表示。1-42.JPG 表1-18.jpg 4.本工序的装夹误差 综上所述, 1)对于单边余量 2)对于双边余量
二、加工余量的确定 1.计算法
1)镗孔、铰孔、拉孔 2)磨外圆 3)光整加工
2.查表法 3.经验法
三、工序尺寸与公差的确定
生产上绝大部分加工面都是在基准重合的情况下进行加工。所以，掌握基准重合情况下工序尺寸与公差的确定过程非常重要。
第五节 工艺尺寸链
一、直线尺寸链的基本计算公式
（一）极值法计算公式
1.封闭环的基本尺寸等于各组成环基本尺寸的代数和
2.封闭环的公差等于各组成环的公差之和
3.封闭环的上偏差等于所有增环的上偏差之和减去所有减环的下偏差之和
4.封闭环的下偏差等于所有增环的下偏差之和减去所有减环的上偏差之和
（二）概率法计算公式
1.将极限尺寸换算成平均尺寸： 2.将极限偏差换算成中间偏差： 3.封闭环中间偏差的平方等于各组成环中间偏差平方之和：
二、直线尺寸链在工艺过程中的应用
（一）工艺基准和设计基准不重合时工艺尺寸的计算 1.测量基准和设计基准不重合 1-43.JPG 2.定位基准和设计基准不重合 1-44.JPG
（二）一次加工满足多个设计尺寸要求的工艺尺寸计算 1-45.JPG
（三）表面淬火、渗碳层深度及镀层、涂层厚度工艺尺寸链
对那些要求淬火或渗碳处理，加工精度要求又比较高的表面，常常在淬火或渗碳处理之后安排磨削加工，为了保证磨后有一定厚度的淬火层或渗碳层，需要进行有关的工艺尺寸计算。1-47.JPG 1-48.JPG
（四）余量校核
校核加工余量，对加工余量进行必要的调整是制定工艺规程时不可少的工艺工作。
二、工序尺寸与加工余量计算图表法 1-50.JPG
（一）绘制加工过程尺寸联系图
（二）工艺尺寸链查找
在尺寸联系图中，从结果尺寸的两端出发向上查找，遇到圆点不拐弯继续往上查找，遇到箭头拐弯，逆箭头方向水平找加工基准面，遇到加工基准面再向上拐，重复前面的查找方法，直至两条查找路线汇交为止。
（三）计算项目栏的填写 1-51.JPG
第六节 时间定额和提高生产率的工艺途径
一、时间定额
1.时间定额的概念 时间定额是指在一定生产条件下，规定生产一件产品或完成一道工序所消耗的时间。2.时间定额的组成
（1）基本时间t基=（2）辅助时间t辅（3）布置工作地时间t布置（4）休息和生理需要时间t休（5）准备与终结时间t准备 2.单件时间和单件工时定额计算公式
单件生产时 单件时间的计算公式:T单件=t基+t辅+t布置+t休 成批生产时 单件工时定额的计算公式:T定额= T单件+t准备/n 大量生产时 单件工时定额的计算公式:T定额= T单件
二、提高生产率的工艺途径
（一）缩短基本时间 1.提高切削用量缩短基本时间
提高切削用量的主要途径是进行新型刀具材料的研究与开发。2.采用复合工步缩短基本时间
（1）多刀单件加工 1-54.JPG 1-56.JPG 1-57.JPG（2）单刀多件或多刀多件加工 1-58.JPG 1-59.JPG 1-60.JPG 将工件串联装夹或并联装夹进行多件加工，可有效地缩短基本时间。
（二）减少辅助时间和辅助时间与基本时间重叠 1.减少辅助时间
（1）采用先进夹具或自动上、下料装置减少装、卸工件的时间。
（2）提高机床操作的机械化与自动化水平，实现集中控制、自动调速与变速以缩短开、停车床和改变切削用量的时间。
２.使辅助时间与基本时间重叠
（1）采用可换夹具或可换工作台，在机床外装夹工件，可使装夹工件的时间与基本时间重叠。
（2）采用转位夹具或转位工作台，可在加工中完成工件的装卸，使装卸时间与基本时间基本重叠。1-61.JPG（3）采用回转夹具或回转工作台进行连续加工 1-62.JPG 1-63.JPG 1-64.JPG（4）采用在线检测的方法来控制加工过程中的尺寸，使测量时间与基本时间重叠。
（三）减少布置工作地时间
减少布置工作地时间，可在减少更换刀具的时间方面采取措施。1-65.JPG 1-66.JPG
（四）减少准备与终结时间
准备与终结时间的多少，与工艺文件是否详尽清楚、工艺装备是否齐全、安装、调整是否方便有关。第七节
工艺方案的比较与技术经济分析
一、工艺方案比较
当用同一加工内容的集中工艺方案均能保证所要求的质量和生产率时，一般可通过经济评比加以选择。全年的工艺成本Sn=VN+Cn 其中 V——每零件的可变费用（元/件）N——零件的年生产纲领（件）Cn——全年的不变费用（元）单个零件的工艺成本Sd =V+ １.当需评比的工艺方案均采用现有设备，或其基本投资相近时，工艺成本即可作为衡量各种工艺方案经济性的依据。
Sn=V1Nj+Cn1 =V2Nj+Cn2 1-67.JPG 1-68.JPG ２.当需评比的工艺方案基本投资差额较大时，单纯比较其工艺成本是难以全面评定其经济性的，必须同时考虑不同方案的基本投资差额的回收期。
二、技术经济指标
当新建或扩建车间时，在确定了主要零件的工艺规程、工时定额、设备需要量和厂房面积等以后，通常要计算 车间的技术经济指标。第八节 成组技术
一、成组技术的基本概念
成组技术：是从成组工艺发展起来的。
成组工艺：是把形状、工艺、尺寸相近似的零件组成一个零件族（组），按零件族统一制定工艺规程进行制造，这样就扩大了批量，便于采用高效率的生产方法，从而大大提高劳动生产率。
二、零件的成组分类编码
零件的分类编码：是用数字来描绘零件的名称、几何形状、工艺特征、尺寸和精度等，也就是零件特征的数字化。1-76.JPG 1-77.JPG
三、产品零件设计的成组技术
在设计部门应用成组技术的主要手段是成组零件设计图册。
四、成组工艺
（一）划分零件族（组）
根据零件编码划分零件族（组）的方法主要有： 1）特征码域法 2）势函数法 3）生产流程分析法
（二）设计主样件和制定典型工艺
在零件组组成以后，选择一个能包括该组全部结构要素的主样件（多半是人为拟定的假想零件），编制其工艺规程。并使这个工艺规程适用于组内所有零件。
（三）机床的选择与布置
推行成组工艺时，机床的选择与布置可按下述四种情况来介绍： 1.成组单机
主要用于能在同一设备上基本加工完成的零件组，它可以是独立的成组加工机床或成组加工柔性制造单元。1-80.JPG 2.成组制造单元
将一个零件组的加工设备封闭在一块面积中，使管理和运输方便，其中有成组单机、也可有普通机床或专用机床。3.成组流水线
是按零件组的成组工艺建立的，各台设备的工序节拍基本一致。4.成组加工柔性制造系统
成组加工柔性制造系统是成组工艺的最高组织形式。
（四）设计成组工艺装备
在实施成组加工中，当工件变换时，一般不更换夹具而只做适当调整。
五、成组技术的效益
第九节 计算机辅助工艺过程设计
计算机辅助工艺过程设计是指用计算机编制零件的加工工艺过程
一、计算机辅助工艺过程设计的基本方法
（一）样件法
在成组技术的基础上，将同一零件族中所有零件的主要形面特征合成主样件，再按主样件制定出适合本厂条件的典型工艺规程，并以文件的形式存储在计算机中。1-84.JPG
（二）创成法
利用对各种工艺决策制定的逻辑算法语言自动地生成工艺规程。
（三）综合法
以样件法为主，创成法为辅。
二、样件法CAPP的基本原理
（一）各种工艺信息的数字化 1.零件编码的矩阵化
按照所选用的零件分类编码系统，将本厂所生产的零件进行编码。1-85.JPG 2.零件组特征的矩阵化
将同一零件组内所有零件的编码都转换成特征矩阵，并叠加起来，就得到零件组的特征矩阵。3.主样件的设计
零件组的特征矩阵虽显示了该零件组的结构工艺特征，但还不能表示零件组所具有的所有表面。1-87.JPG 1）零件行面的数字化 2）工序工步名称的数字化 3）工序工步内容矩阵
（二）CAPP的数据库
第二章 机床夹具设计原理 第一节 机床夹具概述
一、机床夹具及其组成
机床夹具：是在机床上用以装夹工件的一种装置，其作用是使工件对于机床或刀具有一个正确的位置，并在加工过程中保持这个位置不变。2-1.JPG 机床夹具组成：
二、机床夹具的分类
机床夹具按其使用范围可分为以下五种基本类型： 1）通用夹具
通用夹具具有一定的通用性。2）专用夹具
专用夹具是针对某一种工件的某一个工序而专门设计的。3）通用可调整夹具和成组夹具
通用可调整夹具和成组夹具的特点是夹具的部分元件可以更换，部分装置可以调整，以适应不同零件的加工。4）组合夹具
组合夹具是由一套完全标准化的元件，根据零件的加工要求拼装而成的夹具。5）随行夹具
随行夹是一种在自动线或柔性制造系统中使用的夹具。
三、机床夹具的功用 1）保证加工质量
机床夹具的首要任务是保证加工精度，特别是保证被加工工件的加工与定位面之间以及被加工表面相互之间的位置精度。
2）提高生产率，降低成本
使用夹具后可减少划线、找正等辅助时间，且易于实现多件、多工位加工。3）扩大机床工艺范围
在机床上使用夹具可使加工变得方便，并可扩大机床工艺范围。4）减轻工人劳动强度，保证生产安全。
第二节 工件在夹具上的定位
一、常用定位方法与定位元件
（一）工件以平面定位
平面定位的主要形式是支承定位。夹具上常用的支承元件有以下几种： 1.固定支承
固定支承有支承钉和支承板两种形式。2-2.JPG 2.可调支承 2-3.JPG 支承点位置可以调整的支承称为可调支承。3.自位支承
自位支承在定位过程中，支承本身可以随工件定位基准面的变化而自动调整并 与之相适应。2-4.JPG 4.辅助支承
辅助支承是在工件定位后才参与支承的元件，它不起定位作用。2-5.JPG
（二）工件以圆柱孔定位 1.心轴
工件在心轴上的定位通常限制了工件除绕自身轴线转动和沿自身轴线移动以外的四个自由度，是四点定位。2-6.JPG 2.定位销2-7.JPG 2-8.JPG
（三）工件以外圆表面定位2-9.JPG 工件以外圆表面定位有两种形式，一种是定心定位，一种是支承定位。2-10.JPG T=H+
（四）工件以其它表面定位 2-11.JPG 2-12.JPG
（五）定位表面的组合
实际生产中经常遇到的不是单一表面定位，而是几个定位表面的组合。2-13.JPG 图 2-14.JPG 中菱形销的宽度 考虑到1 与销之间的间隙补偿则上式变为
二、定位误差的计算
定位误差：是由于工件在夹具上定位不准确所引起的加工误差，在采用调整法加工时，工件的定位误差实质上就是工序基准在加工尺寸方向上的最大变动量。
（一）用几何方法计算定位误差2-15.JPG 采用几何方法计算定位误差通常要画出工件的定位简图，并在图中夸张地画出工件变动的极限位置，然后运用三角几何知识，求出工序基准在工序尺寸方向上的最大变动量，即为定位误差。2-16.JPG
（二）用微分方法计算定位误差
第三节 工件在夹具中的夹紧
一、对夹紧装置的要求
二、夹紧力的确定
夹紧力包括大小、方向和作用点三个要素，它们的确定是夹紧机构设计中首先要解决的问题。
（一）夹紧力方向的选择
夹紧力方向的选择一般应遵循以下原则：
1）夹紧力的作用方向应有利于工件的准确定位，而不能破坏定位。2-18.JPG 2）夹紧力的作用方向应尽量与工件刚度最大的方向相一致，以减小工件变形。2-19.JPG 3）夹紧力的作用方向应尽可能与切削力、工件重力方向一致，以减小所需夹紧力。2-20.JPG
（二）夹紧力作用点的选择 一般注意以下几点：
1）夹紧力作用点应正对支承元件或位于支承元件所形成的支承面内，以保证工件已获得的定位不变。2-21.JPG 2）夹紧力作用点应处在工件刚性较好的部位，以减小工件的夹紧变形。2-22.JPG 3）夹紧力作用点应尽可能靠近被加工表面，以便减小切削力对工件造成的翻转力矩。2-23.JPG
（三）夹紧力大小的估算
夹紧力不足，会使工件在切削过程中产生位移并引起振动；夹紧力过大又会造成工件或夹具不应有的变形或表面损伤。2-24.JPG 2-25.JPG
三、常用夹紧机构
（一）斜楔夹紧机构
斜楔夹紧具有结构简单，增力比大，自锁性能好等特点，因此获得广泛应用。2-26.JPG 可获得的夹紧力为
（二）螺旋夹紧机构
螺旋夹紧机构结构简单，易于操作，增力比大，自锁性能好，是手动夹紧中应用最广泛的一种夹紧机构。可获得的夹紧力为 2-27.JPG 表2-3.jpg 2-28.JPG 2-29.JPG
（三）偏心夹紧机构
偏心夹紧的优点是结构简单，操作方便，动作迅速，缺点是自锁性能较差，增力比较小。一般常用于切削平稳且切削力不大的场合。可获得的夹紧力为 2-30.JPG 2-31.JPG
（四）铰链夹紧机构
铰链夹紧机构的优点是动作迅速，增力比大，并易于改变力的作用方向；缺点是自锁性能差。多用于机动夹紧机构中。可获得的夹紧力为 2-32.JPG
（五）定心夹紧机构
定心夹紧机构是一种同时实现对工件定心定位和夹紧的夹紧机构，即在夹紧过程中，能使工件相对于某一轴线或某一对称面保持对称性。定心夹紧机构按其工作原理可分为两大类： 1.以等速移动原理工作的定心夹紧机构2-33.JPG 2-34.JPG 2.以均匀弹性变形原理工作的定心夹紧机构2-35.JPG
（六）联动夹紧机构
夹紧力作用在两个相互垂直的方向上，称为双向联动夹紧；两夹紧点的夹紧力方向相同，称为平行联动夹紧。2-36.JPG 2-37.JPG 2-38.JPG
四、夹紧机构的动力装置
（一）气动夹紧装置
气动夹紧装置的工作介质是压缩空气，其工作压力通常为0.4~0.6MPa。2-39.JPG 2-40.JPG 2-41.JPG 2-42.JPG 2-43.JPG
（二）液压夹紧装置
液压夹紧装置利用压力油为夹紧动力。
（三）气、液增压夹紧装置 气、液增压夹紧装置以压缩空气为动力源，通过压力油来传力和增力。2-44.JPG
第四节 各类机床夹具
一、钻床夹具
钻床夹具因大都具有刀具导向装置，习惯上又称为钻模。
（一）钻模的类型
钻模根据其结构特点可分为固定式钻模、回转式钻模、翻转式钻模、盖板式钻模和滑柱式钻模等。2-45.JPG 2-46.JPG 2-47.JPG 2-26.JPG 2-48.JPG 2-49.JPG 2-50.JPG
（二）钻模设计要点 1.钻套
钻套是引导刀具的元件，用以保证孔的加工位置，并防止加工过程中刀具的偏斜。2-51.JPG 2-52.JPG 2-53.JPG 2.钻模板
钻模板用于安装钻套。2-45.JPG 2-46.JPG 2-54.JPG 2-55.JPG 3.夹具体
钻模的夹具体一般不设定位或导向装置，夹具通过夹具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）。2-26.JPG
二、镗床夹具
具有刀具导向的镗床夹具，习惯上又称为镗模，镗模与钻模有很多相似之处。
（一）镗模的种类
镗模 根据其镗套支架的布置形式可分为单面导向和双面导向两类。2-56.JPG 2-57.JPG
（二）镗模的设计要点 1.镗套
镗套用于引导镗杆。2-58.JPG 2-59.JPG 2-60.JPG 2.镗模支架与夹具体
镗模支架用于安装镗套，保证被加工孔系的位置精度，并可承受切削力的作用。2-61.JPG
三、铣床夹具
铣床夹具主要用于加工零件上的平面、键槽、缺口及成形表面等。
（一）铣床夹具的类型
按不同的进给方式将铣床夹具分为直线进给式，圆周进给式和仿形进给式三种类型。2-62.JPG 2-63.JPG 2-64.JPG 2-65.JPG
（二）铣床夹具设计要点 1.夹具总体结构
铣削加工的切削力较大，又是断续切削，加工中易引起振动，因此铣 夹具的受力元件要有足够的强度和刚度。2.对刀装置
对刀装置用以确定夹具相对于刀具的位置。2-66.JPG 3.夹具体
铣床夹具的夹具体要承受较大的切削力，因此要有足够的强度和稳定性。2-67.JPG
四、车床夹具
车床夹具主要用于加工零件的内外圆柱面、圆锥面、回转成形面、螺纹及端平面等。
（一）车床夹具的类型 根据工件的定位基准和夹具本身的结构特点，车床夹具可分为以下四类： 1）以工件外圆定位的车床夹具。2）以工件内孔定位的车床夹具。3）以工件顶尖孔定位的车床夹具。
4）用于加工非回转体的车床夹具。2-68.JPG
（二）车床夹具设计要点 1.车床夹具总体结构
车床夹具大都安装在机床主轴上，并与主轴一起作回转运动。2.夹具与机床主轴的联结
车床夹具与车床主轴的联接方式取决于机床主轴轴端的结构以及夹具的体积和精度要求。2-71.JPG
第五节 成组夹具、组合夹具与随行夹具
一、成组夹具
成组夹具是在成组技术原理指导下，为执行成组工艺而设计的夹具。
（一）成组夹具的结构特点
成组夹具在结构上由两大部分组成：基础部分和可调整部分。2-72A.JPG 2-72B.JPG
（二）成组夹具的调整方式 1.更换式
采用更换夹具可调整部分元件的方法，来实现组内不同零件的定位、夹紧、对刀或导向。2-72A.JPG 2-72B.JPG 2.调节式
借助于改变夹具上可调元件位置的方法来实现组内不同零件的装夹和导向。3.综合式
在实际中应用较多的是上述两种方法的综合，即在同一套成组夹具中，既采用更换元件的方法，又采用调节的方法。2-73A.JPG 2-73B.JPG 4.组合式
将一组零件的有关定位或导向元件同时组合在一个夹具体上，以适应不同零件加工的需要。2-74.JPG
（三）成组夹具设计
成组夹具的设计方法与专用夹具大体相同，主要区别在于成组夹具的使用对象不是一个零件而是一组零件。
二、组合夹具
（一）组合夹具的特点
组合夹具是一种根据被加工工件的工艺要求，利用一套标准化的元件组合而成的夹具。
（二）组合夹具的类型
目前使用的组合夹具有两种类型，即槽系组合夹具和孔系组合夹具。2-76.JPG 2-75A.JPG 2-75B.JPG 2-77.JPG 2-78.JPG
（三）组合夹具的组装 一般过程如下： 1.熟悉原始资料 2.构思夹具结构方案 3.进行必要的组装计算 4.试装 5.组装 6.检验
（四）组合夹具的精度与刚度 2-79.JPG 2-80.JPG 2-81.JPG
三、随行夹具
随行夹具是在自动线上或柔性制造系统中使用的一种移动式夹具。
（一）工件在随行夹具上的安装
工件在随行夹具上的定位与在一般夹具上的定位完全一样。工件在随行夹具上的夹紧则应考虑到随行夹具在运输、提升、翻转排屑和清洗等过程中由于振动而可能引起的松动，应采用能够自锁的夹紧机构，其中螺纹夹紧机构用的最多。2-82.JPG
（二）随行夹具的运输及其在机床夹具上的安装 2-82.JPG 2-83.JPG
第六节 机床夹具设计步骤与方法
一、专用夹具设计的基本要求 1）保证工件的加工精度
2）夹具总体方案应与生产纲领相适应
3）操作方便，工作安全，能减轻工人劳动强度 4）便于排屑
5）有良好的结构工艺性
二、专用夹具设计的一般步骤
（一）研究原始资料，明确设计要求
（二）拟定夹具结构方案，绘制夹具结构草图
（三）绘制夹具总图，标注有关尺寸及技术要求
（四）绘制零件图2-84.JPG 1.精度与批量生产 2.确定夹具结构方案
1）确定定位方案，选择定位元件 2）确定导向装置 3）确定夹紧机构
4）确定其它装置和夹具体
3.在绘制夹具草图的基础上绘制夹具总图，标注尺寸和技术要求。4.对零件进行编号，填写明细表和标题栏，绘制零件图。
三、夹具设计中的几个重要问题
（一）夹具设计的经济性分析
（二）成组设计思想的采用 2-72A.JPG 2-72B.JPG
（三）夹具总图上尺寸及技术条件的标注
夹具总图上标注尺寸及技术要求的目的主要是为了便于拆零件图，便于夹具装配和检验。为此应有选择地标注尺寸及技术要求。2-84.JPG
（四）夹具结构工艺性分析
在分析夹具结构工艺性时，应重点考虑以下问题： 1）夹具零件的结构工艺性
2）夹具最终精度保证方法 2-85.JPG 3）夹具的测量与检验 2-62.JPG
（五）夹具的精度分析
夹具的主要功能是用来保证零件加工的位置精度。使用夹具加工时，影响被加工零件位置精度的误差因素主要有三个方面： 1.定位误差
2.夹具制造与装夹误差
3.加工过程误差 2-84.JPG 2-86.JPG 第七节 计算机辅助夹具设计
一、计算机辅助夹具设计原理
采用计算机辅助夹具设计不仅可以大大提高夹具设计工作的效率，缩短夹具设计周期；而且可以提高设计质量，使传统的主要靠经验类比和估算的夹具设计方法逐渐地向科学的、精确的计算和模拟方法转变。2-87.JPG
二、计算机辅助夹具设计系统应用软件的设计方法2-87.JPG 1）系统软件 2）支撑软件 3）应用软件
（一）程序库及其建立方法
夹具CAD系统程序库的建立，除了要开发夹具设计计算所需的各种程序外，还需研制相应的库管理程序，以使程序库有效地工作。
（二）数据库及其建立方法
数据库通常系指以一定组织方式存储在一起的相互有关的数据集合，它能以最佳方式、最少的冗余为多种用途服务。2-88.JPG 2-89.JPG
（三）图形库的建立方法
图形库中图形的生成方式主要有两种： 1）直接输入法生成图形
直接输入法生成图形是一种利用图形软件的作图命令，通过人机交互方式生成图形的方法。2）参数法生成图形
三、计算机辅助绘制夹具装配图
（一）夹具元件图形的编目与检索
夹具装配图实际上是有关夹具元件图形在二维空间的有序集合。
（二）图形的拼接 夹具由若干夹具元件装配而成，夹具装配图则由若干夹具元件图形拼接而成。
（三）绘图步骤
设计者在采用交互方式在计算机屏幕上绘制夹具装配图时，首先要对夹具总体结构进行构思，然后按着手工绘制夹具草图大体相同的步骤绘制夹具装配图。第三章 机械加工精度 第一节 概 述
一、机械加工精度
机械加工精度：是指零件加工后的实际几何参数（尺寸、形状和表面间的相互位置）与理想几何参数的符合程度。
机械加工误差：是指零件加工后的实际几何参数（尺寸、形状和表面间的相互位置）与理想几何参数的偏离程度。
二、影响机械加工精度的因素 1）装夹 3-1.JPG 2）调整 3）加工
三、误差的敏感方向 为了便于分析原始误差对加工精度的影响，我们把对加工精度影响最大的那个方向（即通过刀刃的加工表面的法向）称为误差的敏感方向。3-2.JPG
四、研究加工精度的方法 1）单因素分析法
研究某一确定因素对加工精度的影响，为简单起见，研究时一般不考虑其它因素的同时作用。2）统计分析法
以生产中一批工件的实测结果为基础，运用数理统计方法进行数据处理，用以控制工艺过程的正常进行。
第二节 工艺系统的几何精度对加工精度的影响
一、加工原理误差
加工原理误差是指采用了近似的成形运动或近似的刀刃轮廓进行加工而产生的误差。3-3.JPG 3-4.JPG
二、调整误差
在机械加工的每一个工序中，总是要对工艺系统进行这样或那样的调整工作。由于调整不可能绝对地准确，因而产生调整误差。
（一）试切法调整 1.测量误差
指量具本身的精度、测量方法或使用条件下的误差（如温度影响、操作者的细心程度）等，它们都影响调整精度，因而产生加工误差。2.机床进给机构的位移误差
3.试切时与正式切削时切削层厚度不同的影响
（二）调整法
在成批、大量生产中，广泛采用试切法（或样件样板）预先调整好刀具与工件的相对位置，并在一批零件的加工过程中保持这种相对位置不变来获得所要求的零件尺寸。1． 定程机构误差 2． 样板或样件误差 3． 测量有限试件造成的误差
三、机床误差
引起机床误差的原因是机床的制造误差、安装误差和磨损。
（一）机床导轨导向误差
1.导轨导向精度及其对加工精度的影响
在机床的精度标准中，直线导轨的导向精度一般包括下列主要内容： 1）导轨在水平面内的直线度； 3-5.JPG 2）导轨在垂直面内的直线度； 3-5.JPG 3）前后导轨的平行度；
4）导轨对主轴回转轴线的平行度（或垂直度）。3-6.JPG 3-7.JPG 3-8.JPG 3-9.JPG 2.导轨导向误差的理论分析方法 3-10.JPG
（二）机床主轴的回转误差 1.主轴回转误差的基本概念
主轴回转误差：是指主轴实际回转轴线对其理想回转轴线的漂移。主轴回转误差分为：径向圆跳动、端面圆跳动、倾角摆动 图1-13 2.主轴回转误差对加工精度的影响 1)端面圆跳动 图3-14 2)径向圆跳动 图3-
15、16 3)倾角摆动
3.影响主轴回转精度的主要因素（1）轴承误差的影响
轴承误差主要是指主轴颈和轴承内孔的圆度误差和波度。图1-17（2）轴承间隙的影响
主轴轴承间隙对回转精度也有影响，如轴承间隙过大，会使主轴工作时油膜厚度增大，油膜承载能力降低，当工作条件（载荷、转速等）变化时，油楔厚度变化较大，主轴轴线漂移量增大。（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 4.提高主轴回转精度的措施 图3-
18、19（1）提高主轴部件的制造精度（2）对滚动轴承进行预紧
（3）使主轴的回转误差不反映到工件上
（三）机床传动链的传动误差 图3-20 1.传动链精度分析
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相对运动的误差。2.传动精度的测量与信号处理
传动链的传动误差可以用误差频谱图来表示。3-21.JPG 3-22.JPG 3-23.JPG 3.传动误差的估算和对加工精度的影响 1）齿轮转角误差的估算 2）螺距误差的估算
4.减少传动链传动误差的措施 3-24.JPG
四、夹具的制造误差与磨损 夹具的误差主要是指
1）定位元件、刀具导向元件、分度机构、夹具体等的制造误差。2）夹具装配后，以上各种元件工作面间的相对尺寸误差。3）夹具在使用过程中工作表面的磨损。3-25.JPG
五、刀具的制造误差与磨损
1）采用定尺寸刀具（如钻头、绞刀、键槽铣刀、镗刀块及圆拉刀等）加工时，刀具的尺寸精度直接影响工作的尺寸精度。
2）采用成形刀具（如成形车刀、成形铣刀、成形砂轮等）加工时，刀具的形状精度将直接影响工件的形状精度。
3）展成刀具（如齿轮滚刀、花键滚刀、插齿滚刀等）的刀刃形状必须是加工表面的共轭曲线。此刀刃的形状误差会影响加工表面的形状精度。
4）对于一般刀具（如车刀、镗刀、铣刀），其制造精度对加工精度无直接影响，但这类刀具的耐用度较低，刀具容易磨损。3-26.JPG 3-27.JPG 第三节 工艺系统的受力变形对加工精度的影响
一、基本概念
工艺系统刚度：是指工件加工表面在切削力法向分力Fy的作用下，刀具相对工件在该方向上位移y的比值。即 3-28.JPG
二、工艺系统刚度的计算
切削加工时，机床的有关部件、夹具、刀具和工件在各种外力作用下，都会产生不同程度的变形，使刀具和工件的相对位置发生变化，从而产生相应的加工误差。即总的变形 所以
三、工艺系统刚度对加工精度的影响
（一）切削力作用点位置变化引起的工件形状误差 1.机床的变形
假定工件短而粗，同时车刀悬伸长度很短，即工件和刀具的刚度好，其受力变形比机床的变形小到可以忽略不计。3-29.JPG 考虑刀具变形： 根据刚度定义：，机床总变形： 当 x = 0时: 当 x =L时： 当 时： 当 是：
2.工件的变形若在两顶尖间车削刚性很差的细长轴，则工艺系统中的工件变形必须考虑。图3-30 当x = 0或x =L时，当 时：
3.工艺系统的总变形
当同时考虑机床和工件的变形时，工艺系统的总变形为二者的叠加。1/
（三）切削力大小变化引起的加工误差 误差复映 3-31.JPG 时产生 车削时 误差复映系数
（三）夹紧力和重力引起的加工误差 3-32.JPG 工件在装夹时，由于工件刚度较低或夹紧力着力点不当，会使工件产生相应的变形，造成加工误差。3-33.JPG 3-34.JPG 3-35.JPG 3-36.JPG
（四）传动力和惯性力对加工精度的影响 1.传动力影响 3-37.JPG 2.惯性力的影响
四、机床部件刚度
（一）机床部件刚度的测定 1.静态测定法 3-38.JPG 1）变形与作用力不是线性关系，反映刀架变形不纯粹是弹性形变
2）加载与卸载曲线不重合，两曲线间包容的面积代表了加载-卸载循环中所损失的能量，也就是消耗在克服部件内零件间的摩擦和接触性变形所作的功。
3）卸载后曲线不回到原点，说明有残留变形。在反复加载-卸载后，残留变形逐渐接近于零。4）部件的实际刚度远比按实体所估计的小。2.工作状态测定法
工作状态测定法的依据是误差复映规律。不足之处是不能得出完整的刚度特性曲线，而且由于材料不均匀等所引起的切削力变化和切削过程中的其它随机因素，都会给测定的刚度值带来一定的误差。3-39.JPG
（二）影响机床部件刚度的因素 １.连接表面间的接触变形
连接表面的接触刚度将随着法向载荷的增加而增大，并受接触表面材料、硬度、表面粗糙度、表面纹理方向，以及表面集合形状误差等因素的影响。2.零件间摩擦力的影响 3.接合面的间隙 3-40.JPG 4.薄弱零件本身的变形 3-41.JPG
五、减小工艺系统受力变形对加工精度影响的措施
（一）提高工艺系统的刚度 1.合理的结构设计
在设计工艺装备时，应尽量减少连接面数目，并注意刚度的匹配，防止有局部低刚度环节出现。在设计基础件、支承件时，应合理选择零件结构和截面形状。2.提高连接表面的接触刚度
（1）提高机床部件中零件间接合表面的质量（2）给机床部件以预加载荷
（3）提高工件定位基准面的精度和减小它的表面粗糙度值 3.采用合理的装夹和加工方式 3-42.JPG
（二）减小载荷及其变化
采取适当的工艺措施如合理选择刀具几何参数以减少切削力，就可以减少受力变形。将毛坯分组，使一次调整中加工的毛坯余量比较均匀，就能减少切削力的变化，减少复映误差。3-44.JPG
六、工件残余应力引起的变化
残余应力也称内应力，是指在没有外力作用下或去除外力后工件内存留的应力。
（一）毛坯制造和热处理过程中产生的残余应力
在铸、锻、焊、热处理等加工过程中，由于各部分冷热收缩不均匀以及金相组织转变的体积变化，使毛坯内部产生了相当大的残余力。
（二）冷校直带来的残余应力
（三）切削加工带来的残余应力
切削过程中产生的力和热，也会使加工工件的表面层产生残余应力。要减少残余应力，一般采取下列措施： 1）增加消除内应力的热处理工序 2）合理安排工艺过程
3）改善零件结构，提高零件的刚性，使壁厚均匀等均可减少残余应力的产生。
第四节 工艺系统的热变形对加工精度的影响
一、概述
热变形：在机械加工过程中，工艺系统会受到各种热的影响而产生温度变形。这种变形将破坏刀具与工件的正确几何关系和运动关系，造成的加工误差。
（一）工艺系统的热源
热源：内部热源（切削热、磨擦热）外部热源（环境温度、各种辐射热）热传递的方式:导热、对流、辐射传热
（二）工艺系统的热平衡和温度场概念 物体中各点温度的分布称为温度场。
二、工件热变形对加工精度的影响
使工件产生热变形的热源，主要是切削热。对于精密零件，周围环境温度和局部受到日光等外部热源的辐射热也不容忽视。产生圆度误差：
（一）工件比较均匀地受热
为了避免工件粗加工时热变形对精加工时加工精度的影响，在安排工艺过程时应尽可能把粗、精加工分开在两个工序中进行，以使工件粗加工后有足够的冷却时间。
（二）工件不均匀地受热
铣、刨、磨平面时，除在沿进给方向有温度差外，更重要的是在工件只是在单面受到切削热的作用，上下表面间的温度差将导致工件向上拱起，加工时中间凸起部分被切去，冷却后工件变成下凹，造成误差。3-45.JPG
三、刀具热变形对加工精度的影响
刀具热变形主要是由切削热引起的。为了减少刀具的热变形，应合理选择切削用量和刀具几何参数，并给以充分冷却和润滑，以减少切削热，降低切削温度。3-46.JPG
四、机床热变形对加工精度的影响
机床在工作过程中，受到内外热源的影响，各部分的温度将逐渐升高。机床空运转时，各运动部件产生的摩擦热基本不变。
机床类型不同，其内部主要热源也各不相同，热变形对加工精度的影响也不相同。3-47.JPG 3-48.JPG 3-49.JPG
五、减少工艺系统热变形对加工精度影响的措施
（一）减少热源的发热和隔离热源
工艺系统的热变形对粗加工加工精度的影响一般可不考虑，而精加工主要是为了保证零件加工精度，工艺系统热变形的影响不能忽视。
（二）均衡温度场3-50.JPG 3-51.JPG
（三）采用合理的机床部件结构及装配基准 1.采用热对称结构
在变速箱中，将轴、轴承、传动齿轮等对成布置，可使箱壁温升均匀，箱体变形减小。2.合理选择机床零部件的装配基准 3-52.JPG
（四）加速达到热平衡状态
对于精密机床特别是大型机床，达到热平衡的时间较长。为了缩短这个时间，可以在加工前，使机床作高速空运转，或在机床的适当部位设置控制热源，人为地给机床加热，使机床较快地达到热平衡状态，然后进行加工。
（五）控制环境温度
第五节 加工误差的统计分析
一、加工误差的性质
（一）系统误差
在顺序加工一批工件中，其加工误差的大小和方向都保持不变，或者按一定规律变化，统称为系统误差。前者称常值系统误差，后者称变值系统误差。
（二）随机误差
在顺序加工的一批工件中，其加工误差的大小和方向的变化是属于随机性的，称为随机误差。
二、分布图分析法
（一）实验分布图
选择组数k和组距d，对实验分布图的显示好坏有很大关系。组数过多，组距太小，分布图会被频数的随机波动歪曲；组数太少，组距太大，分布特征将被掩盖。k值一般应根据样本容量来选择。样本的平均值 样本的标准差
频率密度=
（二）理论分布曲线 1.正态分布
概率论已经证明，相互独立的大量微小随机变量，其总和的分布是符合正态分布的。
正态分布的概率密度函数为: 正态分布函数是正态分布概率密度函数的积分: 令 一般加工情况下应使 3-55.JPG 2.非正态分布 分散范围: 分布中心偏移量:
（三）分布图分析法的应用 1.判别加工误差性质
如前所述，假如加工过程中没有变值系统误差，那么其尺寸分布应服从正态分布，这是判别加工误差性质的基本方法。
2.确定工序能力及其等级
所谓工序能力是指工序处于稳定状态时，加工误差正常波动的幅度。工序能力系数 3.估算合格品率或不合格品率
不合格品率包括废品率和可返修的不合格品率。它可通过分布曲线进行估算。3-57.JPG
三、点图分析法
（一）单值点图
点图反映了每个工件尺寸（或误差）与加工时间的关系，故称为单值点图。3-58.JPG
（二）—R图
1.样组点图的基本形式及绘制
2.—R图上、下控制线的确定 3-59.JPG 3-60.JPG
点图：中线 上控制线 下控制线 R点图：中线 上控制线
下控制线
四、机床调整尺寸
工艺系统调整时必须正确规定调整尺寸（调整时试切零件的平均值），才能保证整批工件的尺寸分布在公差带范围内。3-61.JPG 3-62.JPG 第六节 保证和提高加工精度的途径
一、误差预防技术
（一）合理采用先进工艺与设备 这是保证加工精度的最基本方法。（二）直接减少原始误差法
这也是在生产中应用较广的一种基本方法。它是在查明影响加工精度的主要原始误差因素之后，设法对其直接进行消除或减少。3-64.JPG
（三）转移原始误差
误差转移法是把影响加工精度的原始误差转移到不影响（或少影响）加工精度的方向或其它零部件上去。3-65.JPG
（四）均分原始误差
（五）均化原始误差
（六）就地加工法
就地加工法的要点是：要保证部件间什么样的位置关系，就在这样的位置关系上利用一个部件装上刀具去加工另一部件。
二、误差补偿技术
生产中发展了所谓积极控制的误差补偿法，积极控制有三种形式： 1.在线检测
这种方法是在加工中随时测量出工件的实际尺寸（形状、位置精度），随时给刀具以附加的补偿量以控刀具和工件间的相对位置。这样，工件尺寸的变动范围始终在自动控制之中。2.偶件自动配磨
这种方法是将互配件中的一个零件作为基准，去控制另一个零件的加工精度。3.积极控制起决定作用的误差因素
在某些复杂精密零件的加工中，当无法对主要精度参数直接进行在线测量和控制时，就应该设法控制起决定作用的误差因素，并把它掌握在很小的变动范围以内。第七节 加工误差综合分析实例 3-71.JPG 1.误差情况的调查 3-72.JPG 3-73.JPG 2.分析 3-74.JPG 3-75.JPG 3.论证 3-76.JPG 3-77.JPG 4.验证 3-78.JPG 3-79.JPG
第四章 机械加工表面质量
第一节 加工表面质量及其对使用性能的影响
一、加工表面质量的概念
（一）加工表面的几何形状误差 4-1.JPG 1）表面粗糙度
表面粗糙度:是加工表面的微观几何形状误差，其波长与波高比值一般小于50。2）波度
加工表面不平度中波长与波高的比值等于50~1000的几何形状误差称为波度。3）纹理方向
纹理方向:是指表面刀纹的方向，它取决于表面形成过程中的机械加工方法。4-2.JPG 4）伤痕
伤痕:是在加工表面上一些个别位置上出现的缺陷。
（二）表面层金属的力学物理性能和化学性能 1）表面层金属的冷作硬化
表面层金属硬化的变化用硬化程度和深度两个指标来衡量。2）表面层金属的残余应力
机械加工过程中，由于切削热的作用会引起表面层金属金相组织发生变化。3）表面层金属的残余应力
二、加工表面质量对机器零件使用性能的影响
（一）表面质量对耐磨性的影响 1.表面粗糙度对耐磨性的影响
表面粗糙度对零件表面磨损的影响很大。一般说来，表面粗糙度值越小，其耐磨性越好。4-3.JPG 4-4.JPG 2.表面纹理对耐磨性的影响 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。4-5.JPG
（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
表面粗糙度对承受交变载荷零件的疲劳强度影响很大。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 2.表面层力学物理性质对耐蚀性的影响
当零件表面层有残余应力时，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腐蚀的能力。
（四）表面质量对零件配合质量的影响 第二节 影响加工表面粗糙度的 工艺因素及其改善措施
一、切削加工表面粗糙度
切削加工表面粗糙度值主要取决于切削残留面积的高度 图4-6
（一）几何因素的影响
用尖刀切削： 用圆弧刀切削：
（二）表面层金属的塑性变形——物理因素的影响4-7.JPG
二、磨削加工后的表面粗糙度
（一）几何因素的影响 1.磨削用量对表面粗糙度的影响
砂轮的速度越高，单位时间内通过被磨表面的磨粒数就越多，因而工件表面的粗糙度值就越小。2.砂轮粒度和砂轮修整对表面粗糙度的影响
（二）表面层金属的塑性变形——物理因素的影响 1.磨削用量
磨削深度对表层金属塑性变形的影响很大。增大磨削深度，塑性变形将随之增大，被磨的表面粗糙度值会增大。4-8.JPG 2.砂轮的选择
砂轮的粒度、硬度组织和材料的选择不同，都会对被磨工件表层金属的塑性变形产生影响，进而影响表面粗糙度。
第三节 影响表层金属力学物理性能 的工艺因素及其改进措施
一、加工表面层的冷作硬化
（一）概述
机械加工过程中产生的塑性变形，使晶格扭曲、畸变，晶粒间产生滑移，晶粒被拉长，这些都会使表面层金属的硬度结果增加，统称为冷作硬化（或称为强化）。硬化层深度：
（二）影响切削加工表面冷作硬化的因素 1.切削用量的影响
切削用量中以进给量和切削速度的影响为最大。4-10.JPG 2.刀具几何形状的影响
切削刃钝圆半径的大小对切屑形成过程中的进行有决定性影响。4-11.JPG 3.加工材料性能的影响
工件材料的塑性越大，冷硬倾向越大，冷硬强度也越严重。
（三）影响磨削加工表面冷作硬化的因素 1.工件材料性能的影响
分析工件材料对磨削表面冷作硬化的影响，可以从材料的塑性和导热性两个方面着手进行。2.磨削用量的影响
加大磨削深度，磨削力随之增大，磨削过程的塑性变形加剧，表面冷硬倾向增大。4-12.JPG 3.砂轮粒度的影响
砂轮的粒度越大，每颗磨粒的载荷越小，冷硬程度也越小。
（四）冷作硬化的测量方法
冷作硬化的测量主要是指表面层的显微硬度HV和硬化层h的测量，硬化程度N可由表面层的显微硬度HV和工件内部金属原来的显微硬度HV。通过式（4-3）计算求得。4-13.JPG
二、表层金属的金相组织变化
（一）机械加工表面金相组织的变化
机械加工过程中，在工件的加工区及其邻近的区域，温度会急剧升高，当温度升高到超过工件材料金相组织变化的临界点时，就会发生金相组织变化。
（二）改善磨削烧伤的工艺途径 1.正确选择砂轮 2.合理选择磨削用量 4-14.JPG 4-15.JPG 3.改善冷却条件
磨削时磨削液若能直接进入磨削区，对磨削区进行充分冷却，能有效地防止烧伤现象的产生。4-16.JPG 4-17.JPG 4.开槽砂轮
在砂轮的圆周上开一些横槽，能使砂轮将冷却液带入磨削区，对防止工件烧伤十分有效。
三、表层金属的残余应力
在机械加工过程中，当表层金属组织发生形状变化、体积变化或金相组织变化时，将在表面层的金属与其基体间产生相互平衡的残余应力。4-19.JPG
（一）表层金属产生残余应力的原因
（二）影响车削表层金属残余应力的工艺因素 1.切削速度和被加工材料
用正前角车刀加工45钢的切削实验结果表明，在所有的切削速度下，工件表层金属均产生拉伸残余应力。这说明切削热因素在切削过程中起主导作用。4-20.JPG 2.进给量的影响
加大进给量，会使表层金属的塑性变形增加，切削区发生的热量也将增大。3.前角的影响
前角的变化不仅影响残余应力的数值和符号，而且在很大程度上影响残余应力的扩展深度。
（三）影响磨削残余应力的工艺因素 1.磨削用量的影响 2.工件材料的影响
一般来说，工件材料的强度越高、导热性越差、塑性越低，在磨削时表面金属产生拉伸残余应力的倾向就越大。4-24.JPG
（四）工件最终工序加工方法的选择
如何选择工件最终工序的加工方法，须考虑该零件的具体工作条件及零件可能产生的破坏形式。
四、表面强化工艺
这里所说的表面强化工艺是指通过冷压加工方法使表面层金属发生冷态塑性变形，以降低表面粗糙度值，提高表面硬度，并在表面层产生压缩残余应力的表面强化工艺。表4-4-1.jpg 表4-4--2.jpg 表4-4-3.jpg
（一）喷丸强化
喷丸强化是利用大量快速运动的珠丸打击被加工工件表面，使工件表面产生冷硬层和压缩残余应力，可显著提高零件的疲劳强度和使用寿命。
（二）滚压加工
滚压加工是利用经过淬硬和精细研磨过的滚轮或滚珠，在常温状态下对金属表面进行挤压，将表层的凸起部向下压，凹下部分往上挤，逐渐将前工序留下的波峰压平，从而修正工件表面的微观几何形状。4-25.JPG 第四节 机械加工过程中的振动
一、机械加工过程中的强迫振动
机械加工中的强迫振动是由于外界（相对于切削过程而言）周期性干扰力的作用而引起的振动。强迫振动是影响精密加工质量和生产率的关键问题。
（一）强迫振动产生的原因
强迫振动的振源有来自机床内部的称为机内振源，也有来自机床外部的，称为机外振源。
（二）强迫振动的特征
在机械加工中产生的强迫振动与一般机械振动中的强迫振动没有本质上的区别。
二、机械加工中的自激振动（颤振）
（一）概述 机械加工过程中，在没有周期性外力（相对于切削过程而言）作用下，由系统内部激发反馈产生的周期性振动，称为自激振动，简称颤振。4-26.JPG
（二）产生自激振动的条件 1.自激振动实例 4-27.JPG 2.产生自激振动的条件
W振出>W振入时加工系统有持续的自激振动的产生分为三种情况
1）当W振出=W振入+ W摩阻（振入），加工系统有稳幅的自激振动的产生
2）当W振出 〉W振入+ W摩阻（振入），加工系统有振幅递减的自激振动的产生，振幅递增到一定程度出现新的能量平衡时，加工系统才会有稳幅的自激振动的产生。
3）当W振出 〈W振入+ W摩阻（振入），加工系统有振幅递减的自激振动的产生，振幅递增到一定程度出现新的能量平衡时，加工系统才会有稳幅的自激振动的产生。
（三）自激振动的激振机理
1.再生原理在金属切削过程中，除极少数情况外，刀具总是完全地或部分地在带有波纹的表面上进行切削的。4-31.JPG 4-32.JPG 2.振型耦合原理 4-33.JPG 4-34.JPG 3.负摩擦原理 4-36.JPG 4.切削力滞后原理
由于机床加工系统存在惯性与阻尼，因而实际作用在刀具上的切削力总是滞后于主振系统振动运动的。4-37.JPG 4-38.JPG
三、机械加工振动的诊断技术
机械加工振动的诊断，主要包括两个方面的内容。一是首先要判定机械加工振动的类别，要明确指出哪些频率成分的振动属强迫振动，哪些频率成分的振动属自激振动；二是如果已知某个（或几个）频率成分的振动是自激振动，还要进一步判定它是属于哪一种类型的自激振动。
（一）强迫振动的诊断 1.强迫振动的诊断依据
强迫振动与外界干扰力在频率方面的对应关系是诊断机械加工振动是否属于强迫振动的主要依据。2.强迫振动的诊断程序 频谱分析处理
做环境试验、查找机外振源 做空运转试验、查找机内振源
如果干扰力源在机床内部，还应查找其具体位置。
（二）再生型颤动的诊断 1.再生型颤动的诊断参数 2.相位差的测量与结果 3.再生型颤动的诊断要领
（三）振型耦合型颤振的诊断 1.振型耦合型颤振的诊断参数 2.振型耦合型颤振的诊断要领
（四）摩擦型颤振的诊断 1.摩擦型颤振的诊断参数 2.变化率的测量与计算 3.摩擦型颤振的诊断要领
（五）滞后型颤振的诊断 1.滞后型颤振的诊断参数 2.滞后型颤振的诊断要领
（六）诊断实例
1.工作条件与测试装置 4-39.JPG 4-40.JPG 2.诊断过程与诊断结果 4-41.JPG
四、机械加工振动的防治
（一）消除或减弱产生强迫振动的条件 1.减小机内外干扰力的幅值
在条件允许的情况下，适当降低换向速度及减小往复运动件的质量，以减少惯性力。2.适当调整振源的频率
（二）消除或减弱产生自激振动的条件 1.调整振动系统小刚度主轴的位置
除改进机床结构设计外，合理安排刀具和工件的相对位置，也可以调整小刚度主轴的相对位置。4-43.JPG 2.减小重叠系数
3.增加切削阻尼 4-44.JPG 适当减少刀具后角，可以加大工件和刀具后刀面之间的摩擦阻尼，对提高切削稳定性有利。4.采用变速切削方法加工
所谓变速切削就是人为地以各种方式连续改变机床主轴转速所进行的一种切削方式。4-45.JPG 4-46.JPG
（三）改善工艺系统的动态特性，提高工艺系统的稳定性 1.提高工艺系统刚度
提高工业系统的刚度，可以有效地改善工艺系统的抗振性和稳定性。2.增大工艺系统的阻尼
工艺系统的阻尼主要来自零部件材料的内阻尼、结合面上的摩擦阻尼及其它附加阻尼等。4-47.JPG
（四）采用各种消振装置
1、动力减振器 4-48.JPG
2、摩擦减振器
它是利用摩擦阻尼来消散振动能量。4-49.JPG
3、冲击式减振器 4-50.JPG
第五章 机器装配工艺过程设计 第一节 概述
一、机器装配的基本概念
任何机器都是由零件、套件、部件等组成的。为保证有效地进行装配工作，通常将机器划分为若干能进行独立装配的部分，称为单元。5-1.JPG
二、装配工艺系统图
在装配工艺规程制订过程中，表明产品零、部件间相互装配关系及装配流程的示意图称为装配系统图。5-2.JPG 5-3.JPG 5-4.JPG 5-5.JPG 5-6.JPG
第二 节 装配工艺规程的制定
装配工艺规程是指导装配生产的主要技术，制定装配工艺规程是生产技术准备工作的主要内容之一。
一、制定装配工艺规程的基本原则及原始资料
（一）制定装配工艺规程的原则 1）保证产品装配质量，力求提高质量，以延长产品的使用寿命
2）合理安排装配顺序和工序，尽量减少钳工手工劳动量，缩短装配周期，提高装配效率。3）尽量减少装配占地面积，提高单位面积的生产率。4）要尽量减少装配工作所占的成本。
（二）制定装配工艺规程原始资料
在制定装配工艺规程前，需要具备以下原始资料： 1.产品的装配图及验收技术标准 2.产品的生产纲领
二、制定装配工艺规程的步骤
根据上述原则和原始资料，可以按下列步骤制定装配工艺规程。
（一）研究产品的装配图及验收技术条件
审核产品图样的完整性、正确性；分析产品的结构工艺性；审核产品装配的技术要求和验收标准；分析与计算产品装配尺寸链。
（二）确定装配方法与组织形式
装配的方法和组织形式主要取决于产品的结构特点（尺寸和重量等）和生产纲领，并应考虑现有的生产技术条件和设备。
（三）划分装配单元，确定装配顺序
将产品划分为套件、组件及部件等装配单元是制定工艺规程中最重要的一个步骤。5-7.JPG 5-8.JPG
（四）划分装配工序
（五）编制装配工艺文件 第三节 机器结构的装配工艺性
一、机器结构能分成独立的装配单元
为了最大限度地缩短机器的装配周期，有必要把机器分成若干独立的装配单元，以便使许多装配工作同时平行进行，它是评定机器结构装配工艺的重要标志之一。5-9.JPG 5-10.JPG 5-11.JPG
二、减少装配的修配和机械加工
为了在装配时尽量减少修配工作量，首先要尽量减少不必要的配合面。因为配合面过大、过多，零件机械加工就困难，装配时修刮量也必然增加。
5-12.JPG 5-13.JPG 5-14.JPG 5-15.JPG 5-16.JPG
三、机器结构应便于装配和拆卸
机器的结构设计应使装配工作简单、方便。其重要的一点是组件的几个表面不应该同时装入基准零件（如箱体零件）的配合孔中，而应该先后依次进入装配。5-17.JPG 5-18.JPG 5-19.JPG
第四节 装配尺寸链
一、装配精度
装配精度不仅影响机器或部件的工作性能，而且影响它们的使用寿命。
（一）装配精度的内容
产品装配精度所包括的内容可根据机械的工作性能来确定，一般包括： 1.相互位置精度
相互位置精度是指产品中相关零部件间的距离精度和相互位置精度。2.相对运动精度
相互运动精度是产品中有相对运动的零部件之间在运动方向和相对运动速度上的精度。3.相互配合精度
相互配合精度包括配合表面间的配合质量和接触质量。
（二）装配精度与零件精度的关系
机器和部件是许多零件装配而成的，所以，零件的精度特别是关键零件的精度直接影响相应的装配精度。5-23.JPG 5-24.JPG
二、装配尺寸链的建立
（一）装配尺寸链的基本概念
在机器的装配关系中，由相关零件的尺寸或相互位置关系所组成的尺寸链，称为装配尺寸链。5-25.JPG
（二）装配尺寸链的分类 1.直线尺寸链
由长度尺寸组成，且各环尺寸彼此平行。5-25.JPG 2.角度尺寸链
由角度、平行度、垂直度等构成。5-26.JPG 3.平面尺寸链
由成角关系的长度尺寸构成，且各环处于同一或彼此平行的平面内。5-27.JPG 4.空间尺寸链
由位于三维空间的尺寸构成的尺寸链。
三、装配尺寸链的查找方法
正确的查明装配尺寸链的组成，并建立尺寸链是进行尺寸链计算的基础。
（一）装配尺寸链的查找方法
（二）查找装配尺寸链应注意的问题
1.装配尺寸链应进行必要的简化 5-28.JPG 5-24.JPG 2.装配尺寸组成的“一件一环” 5-29.JPG 3.装配尺寸链的“方向性”
四、装配尺寸链的计算方法
装配尺寸链的计算可分为正计算和反计算。
第五节 保证装配精度的装配方法
一、互换装配法
互换装配法是在装配过程中，零件互换后仍能达到装配精度要求的装配方法。
（一）完全互换装配法
在全部产品中，装配时各组成环不需挑选或改变其大小或位置，装配后即能达到装配精度的要求，这种装配方法称为完全互换法。5-31.JPG 对于直线尺寸链 =1 按等公差原则确定平均极值公差 = 对于直线尺寸链 =1
（二）大数互换装配法
在绝大多数产品中，装配时各组成环不需挑选或改变其大小或位置，装配后即能达到装配精度的要求，但少数产品有出现废品的可能性，这种装配方法称为大数互换装配法。5-31.JPG 5-32.JPG 封闭环公差：
对于直线尺寸链 =1时，封闭环统计公差：
对于直线尺寸链 =1时，则组成环的平均统计公差： 对于直线尺寸链 =1时，则封闭环平方公差： 对于直线尺寸链 =1时，则组成环的平均平方公差：
二、选择装配法 选择装配法是将尺寸链中组成环的公差放大到经济可行的程度，然后选择合适的零件进行装配，以保证装配精度的要求。
（一）直接选配法
在装配时，工人从许多待装配的零件中，直接选择合适的零件进行装配，以保证装配精度的要求。
（二）分组选配法 5-33.JPG 5-35.JPG
（三）复合选配法
复合选配法是分组装配法与直接选配法的复合，即零件加工后先检测分组，装配时，在各对应组内经工人进行适当的选配。
三、修配装配法
修配法是将尺寸链中各组成环按经济加工精度制造。
（一）补偿环被修配后封闭环尺寸变大
（二）补偿环被装配后封闭环尺寸变小
（三）修配的方法 最大修配量
1.单件修配法
单件修配法是在多环装配尺寸链中，选定某一固定的零件做修配件（补偿环），装配时用去除金属层的方法改变其尺寸，以满足装配精度的要求。2.合并加工修配法
这种方法是将两个或更多的零件合并在一起再进行加工修配，合并后的尺寸可看作为一个组成环，这样就减少了装配尺寸链组成环的数目，并可以响应减少修配的劳动量。5-36.JPG 3.自身加工修配法 5-36.JPG
四、调整装配法
在装配时，用改变产品中可调整零件的相对位置或选用合适的调整件以达到装配精度的方法称为调整装配法。
（一）固定调整法
在装配尺寸链中，选择某一零件为调整件，根据各组成环形成累积误差的大小来更换不同尺寸的调整件，以保证装配精度要求，这种方法即为固定调整法。
（二）可动调整法
采用改变调整件的相对位置来保证装配精度的方法称为可动调整法。5-37.JPG
（三）误差抵消调整法
在产品或部件装配时，通过调整有关零件的相互位置，使其加工误差相互抵消一部分，以提高装配的精度，这种方法称为误差抵消调整法。第六节 机器装配的自动化
一、自动装配机与装配机器人
（一）自动装配机
产品的装配过程所包括的大量装配动作，人工操作时看来容易实现，但如用机械化、自动化代替手工操作，则对装配机要求具备高度准确和可靠的性能。5-38.JPG
（二）装配机器人 5-39.JPG 5-40.JPG 5-41,5-42.jpg
二、装配自动线 5-43.JPG 5-44.JPG
第六章 机械制造技术的发展 第一节 现代制造技术的发展
一、现代制造技术的形成和特点
计算机技术、数控技术、控制论及系统工程与制造技术的结合，出现了制造系统，形成了现代制造工程学。现代制造技术的特点主要表现在三个方面： 1）制造已经成为一个系统 2）设计与工艺一体化 3）形成了制造科学
二、现代制造技术的内容和发展方向
现代制造技术的内容和发展方向大体上可以从5个方面来论述。1）制造系统的自动化、集成化和智能化 2）精密工程 3）特种加工方法
4）快速成形（零件）制造 6-1.JPG 5）传统加工工艺的改造和革新
第二节 机械制造系统自动化与计算机辅助制造
一、机械制造系统自动化
（一）单一产品大批量生产的自动化产品单
一、批量大时，可采用专用设备、专用流水线和自动线等刚性自动化措施来实现，一旦产品变化，则不能适应。通常采用的自动化措施有以下几项： 1）通用机床的自动化改造。2）自动机床和半自动机床 3）组合机床
4）自动生产线 6-2.JPG 6-3.JPG
（二）多品种小批量生产的自动化 1.成组技术
在机械加工中成组技术是成组工艺和成组夹具的综合，它是根据零件的几何形状、尺寸等几何特点和工艺特点的相似性进行分组分类，编制成组工艺，设计成组夹具。2.数字控制
在制造工艺中，数字控制技术主要是用来控制机床的运动，保证工件的尺寸和形位，由于它所控制的运动是以脉冲数量来计算，每一个脉冲信号机床运动部件所移动的距离称为脉冲当量，故称之为数字控制。3.适应控制
在机械加工中，在线检测加工状态，并及时修正控制参数，以实现加工过程的优化，获得预定的加工目标或效果，这种控制称为适应控制。
4.柔性制造系统 它是当前应用的最广泛的制造系统，一般是指可变的，自动化程度较高的制造系统。5.计算机集成制造系统
又称之为计算机综合制造系统，一般它是以计算机辅助设计为核心的产品建模信息系统。
二、柔性制造系统
（一）、柔性制造系统的特点和适应范围 有以下突出特点：
1）具有高度的柔性，能实现多种工艺要求不同的同“族”零件加工，实现自动更换工件、夹具、刀具及装夹，有很强的系统软件功能。
2）具有高度的自动化程度、稳定性和可靠性，能实现长时间的无人自动连续工作。3）提高设备利用率，减少调整、准备终结等辅助时间。4）具有高生产率。
5）降低直接劳动费用，增加经济收益。6-4,6-5.jpg
（二）柔性制造系统的类型（1）柔性制造单元 6-6.JPG（2）柔性制造系统 6-7.JPG（3）柔性制造生产线
（三）柔性制造系统的组成和机构 6-8.JPG 6-9.JPG 6-10.JPG 柔性制造系统由物质系统、能量系统和信息系统三部分组成。柔性制造系统的主要加工设备是加工中心和数控机床。
三、计算机集成制造系统
（一）计算机集成制造系统概念
计算机集成制造系统是在自动化技术、信息技术和制造技术的基础上，通过计算机及其软件，将制造工厂全部生产活动所需的各种分散的自动化系统有机地集成起来，是适合于多品种、中小批量生产的总体高效益、高柔性的智能制造系统。
（二）计算机集成制造系统的构成 1.功能构成 6-11.JPG 1）设计功能 2）加工制造功能 3）生产经营管理功能 2.结构构成
3.学科构成 6-12.JPG 6-13.JPG
（三）计算机辅助设计/计算机辅助工艺过程设计/计算机辅助制造之间的集成 1.计算机辅助设计/计算机辅助工艺过程设计/计算机辅助制造三者之间的集成关系
在计算机集成制造系统中，计算机辅助设计是计算机辅助工艺过程设计的输入，其注意力主要是在机械零件的设计上，因此涉及机械零件的绘图及几何造型。6-15.JPG 2.集成制造环境下的计算机辅助工艺过程设计 6-16.JPG 3.集成制造环境下的计算机辅助制造 6-17.JPG
四、计算机辅助制造
（一）计算机辅助制造的概念
计算机辅助制造是通过计算机分级结构控制和管理过程的多方面工作，它的目标在于开发一个集成的信息网络来监测一个广阔的相互关联的制造作业范围，并根据一个总体的管理策略控制每项作业。
（二）计算机辅助制造系统的结构 6-18.JPG
第三节 精密加工和超精密加工技术
一、精密和超精密加工的概念
（一）精密和超精密加工的范畴
（二）精密和超精密加工的特点 1.“蜕化”和“进化”加工原则
一般加工时，“工作母机”（机床）的精度总是要比被加工零件的精度高，这一规律称之为“蜕化”原则，或称“母性”原则。2.微量切除（极薄切除）
超精密加工时，吃刀量极小，是微量切除和超微量切除，因此对刀具刃磨、砂轮修整和机床均有很高要求。3.形成了综合制造工业系统
精密加工和超精密加工是一门综合性高技术，要达到高精度和高表面质量，要考虑加工方法的选择、加工工具及其材料的选择、被加工材料的结构及质量、加工设备的结构及技术性能、测试手段和测试设备的精度、恒温净化防振的工作环境、工件的定位与夹紧方式和人的技艺等诸多因素，因此精密和超精密加工是一个系统工程，不仅复杂，而且难度很大。4.与自动化联系十分紧密
5.特种加工方法和复合加工方法的出现 6.加工检测一体化
二、精密和超精密加工方法 6-19.JPG
（一）金刚石刀具超精密切削 1.金刚石刀具超精密切削机理
由于金刚石刀具超精密切削是极薄切削，故其机理与一般切削有较大的差别。2.影响金刚石刀具超精密切削的因素 6-20.JPG
（二）精密磨削
精密磨削是指加工精度为1~0.1um、表面粗糙度达到Ra0.2~0.025um的磨削方法，它又称低粗糙度磨削。1.精密磨削机理
1）微刃的微切削作用，磨粒的微刃性和等高性。6-21.JPG 2）微刃的等高切削作用。3）微刃的滑挤、摩擦、抛光作用。2.精密磨削砂轮及其修整
精密磨削砂轮的修整方法有单粒金刚石修整、金刚石粉末烧结型修整器修整和金刚石超声波修整等。6-22.JPG 6-23.JPG 3.精密磨床结构
（三）超硬磨料砂轮精密和超精密磨削 1.超硬磨料砂轮磨削特点
1）可用来加工各种高硬度、高脆性金属和非金属难加工材料。
2）磨削能力强，耐磨性好，耐用度高，易于控制加工尺寸及实现加工自动化。4）磨削效率高 5）加工综合成本低
2.超硬磨料砂轮修整 6-24.JPG
（四）精密和超精密砂带磨削 1.砂带磨削方式
可分为闭式和开式两大类。
砂带振动磨削是通过接触论带动砂带作沿接触轮轴向振动，可降低表面粗糙度值和提高效率。6-25.JPG 2.砂带磨削特点及其应用范围
（五）新型研磨抛光方法 1.磁性研磨
工件放在两磁极之间，工件和极间放入含铁的刚玉等磁性磨料，在直流磁场的作用下，磁性磨料沿磁力线方向整齐排列，如同刷子一般对被加工表面施加压力，并保持加工间隙。2.软质磨粒抛光
软质磨粒抛光的特点是可以用较软的磨粒，甚至比工件材料还要软的磨粒来抛光。6-27.JPG
三、微细加工技术
（一）微细加工概念及其特点
微细加工技术是指制造微小尺寸零件加工的生产加工技术。
（二）微细加工方法
微细加工方法和精密加工方法一样，也可分为切削加工、磨料加工、特种加工和复合加工，大多数方法是共同的。6-28.JPG
第四节 特种加工技术
一、特种加工的概念
（一）特种加工的领域
特种加工是指非传统性加工，是相对于常规加工而言的。
（二）特种加工方法的种类 1）力学加工 2）电物理加工 3）电化学加工 4）激光加工 5）化学加工 6）复合加工
（三）特种加工的特点及应用范围
二、特种加工方法
（一）电火花加工 １.电火花加工原理
电火花加工是利用工具电极与工件电极之间脉冲性的火花放电，产生瞬时高温将金属蚀除，又称为放电加工、电蚀加工、电脉冲加工。6-29.JPG ２.电火花加工的基本工艺 １）极性效应
单位时间蚀除工件金属材料的体积或重量，称之为蚀除量或蚀除速度，由于正负极性的接法不同而蚀除量不一样，称之为极性效应。２）工作液 ３）电极材料
必须是导电材料，要求在加工过程中损耗小，稳定，机械加工性好。３.电火花加工的类型 １）电火花成形加工
２）电火花线切割加工 6-30.JPG 6-31.JPG ４.电火花加工的特点 电火花加工可加工任何导电材料，不论其硬度、脆性、熔点如何。５.电火花加工的应用范围
（二）电解加工 １.电解加工基本原理
电解加工是在工具和工件之间接上直流电源，工件接阳极，工具接阴极。6-32.JPG ２.电解加工的特点
３.电解加工方法及其应用 6-33.JPG
（三）超声波加工
超声波加工是利用工具作超声振动，通过工件与工具之间的磨料悬浮液而进行加工。１.超声波加工的基本原理 6-34.JPG ２.超声波加工设备
主要由超声波发生器、超声频振动系统、磨料悬浮液系统和基本体组成。３.超声波加工特点 ４.超声波加工方法的应用
（四）电子束加工
１.电子束加工原理 6-35.JPG ２.电子束加工装置
主要由电子枪系统、真空系统、控制系统和电源系统等组成。３.电子束加工的应用范围
（五）离子束加工 １.离子束溅射加工原理
离子束加工与电子束加工不同，离子束加工时，离子质量比电子质量大千倍甚至万倍，但速度较低，因此主要通过力效应进行加工。6-36.JPG ２.离子束加工装置
由离子源系统、真空系统、控制系统和电源组成。6-37.jpg ３.离子束加工的应用范围
（六）激光加工 １.激光加工机理
激光是一种通过受激辐射而得到放大的光。２.激光加工设备
5.数控加工工艺设计及步骤分析论文 篇五
数控加工过程中的零件审核加工具有合理性的特征，在选择数控加工内容的时候需要根据工作现状选择合理的加工内容，不能将数控加工机床当作普通的工作机床。并且，在选择数控加工零件的时候，不能将零件所涉及的所有内容进行加工，而要对其中最需要进行数控加工的零件进行加工。另外，数控加工的工序较为复杂，对加工工艺的精确度要求较高，需要采用合理的加工工艺和加工内容来实现数控加工的经济性。同时，数控加工技术对不同的零件有着不同的技术要求，因此，数控加工事先分类加工零件，并为加工零件寻找最合适的数控机床，以提高数控加工生产效率。
2.2数控加工的工艺性
6.机械制造及自动化毕业设计减速机壳加工工艺及夹具设计 篇六
文章来源：不详 作者：佚名
该文章讲述了轴类零件的数控加工工艺的编制及加工图毕业设计.兴、肖诗钢主编《切削用量手册》（第三版）机械工业出版社1994年
[10]刘杰华、任昭蓉主编《金属切削
与刀具实用技术》国防工业出版2006年
五.预期设计（论文）成果
（1）能够在数控车床上加工出我们的零件且保证加工精度及各方面的工艺要求。
（2）能够根据零件的程序编制进行零件加工。
（3）能通过零件的自检。
（4）工艺设计方案可通过可行性、经济性分析。
（5）设计的全过程需作好全面、准确、周密的文字记录与总结。
诚 信 声 明
本人郑重声明： 本人所呈交的毕业设计（论文）《轴“ title=”下一页">> >> >>| 类零件的数控加工工艺的编制及加工图》是在刘老师、闫老师两位教师的指导下，根据任务书的要求，独立撰写的。
本设计（论文）中所引用的其他个人或集体已发表的文字和研究成果，或为获得教育机构的学位或证书所使用过的材料，均已明确注明。
凡为本文的撰写所提供的各种形式的帮助，本人在致谢中已经明确表达了谢意。
本人完全意识到本声明的法律结果。
毕业论文（设计）作者签名：
2008年11月12日
目 录
摘 要 1 前 言 2 1.零件图工艺分析 3 1．1数控加工工艺基本特点 4 1.2设备选择 5 1.3确定零件的定位基准和装夹方式 5 1.3.1粗基准选择原则 5 1.3.2精基准选择原则 5 1.3.3定位基准 5 1.3.4装夹方式 5 1.4加工方法的选择和加工方案的确定 1.4.1加工方法的选择 6 1.4.2加工方案的确定 6 1.5工序与工歩的划分 7 1.5.1按工序划分 7 1.5.2工歩的划分 7 1.6确定加工顺序及进给路线 7 1.6.1零件加工必须遵守的安排原则 7 1.6.2进给路线 8 1.7刀具的选择 9 1.8切削用量选择 10 1.8.1背吃刀量的选择 10 1.8.2主轴转速的选择 10 1.8.3进给速度的选择 11 1.9编程误差及其控制 12 1.9.1编程误差 13 1.9.2误差控制 14 2.编程中工艺指令的处理 15 2.1常用G指令代码功能表 15 2.2常用M指令代码功能表 16 3.程序编制及模拟运行、零件加工或精度自检 17 3.1程序编制 17 3.2模拟运行 19 3.3零件加工 19 3.4精度自检 19 致 谢 20 设 计 小 结 21 附 录 22 轴类零件的数控加工工艺的编制及加工图
摘 要
数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术,数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造的渗透形成的机电一体化产品,即所谓的数字化装备,数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化,使制造业成为工业化的象征,而且随着数控技术的不但发展和应用领域的扩大他对归计民生的一些重要行业(IT、汽车、医疗、轻工等)的发展起着越来越重要的作用,因为这些行业所需要装备的数字化已是现代发展的大趋势.在我国加入WTO和对外开放进一步深化的新环境下,发展我国数控技术及装备是提高我国制造业信息化水平和国际竞争能力的重要性保证.数控加工与编程毕业设计是数控专业教学体系中构成数控加工技术专业知识及专业技能的重要组成部分，通过毕业设计使我们学会了对相关学科中的基本理论基本知识进行综合运用,同时使对本专业有较完整的系统的认识,从而达到巩固、扩大、深化所学知识的目的,培养和提高了综合分析问题和解决问题的能力以及培养了科学的研究和创新能力。
选这个题目的目的是它能体现出我对所学知识的掌握程度和灵活规范的运用所学知识，在我认为要成为一名合格的在学生，以自己的的思路用所学的知识来完成一份成功的毕业设计是必不可少的。此次的毕业设计主要解决的问题是零件的装夹、刀具的对刀、工艺路线的制订、工序与工步的划分、刀具的选择、切削用量的确定、车削加工程序的编写、机床的熟练操作。主要困难的是两次装夹中的水平Z向长度难以保证、切削|<< << < 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 > >> >>| 用量的参数设定、对刀的精度、工艺路线的制订。
运用数控原理、数控工艺、数控编程、专业软件等专业知识和数控机床实际操作的一次综合练习，能让我感触当代科学的前沿，体验数控魅力，为人们的生活带来方便，进一步认识数控技术，熟练数控机床的操作，掌握数控，开发数控内在潜力。
关键词：数控 数控技术 毕业设计
前 言
本次毕业设计是学院为了提高学生的数控技术及相关技能等综合运用能力，通过毕业设计和完成毕业论文也是学院对毕业生生毕业资格的审核条件，同时也为我们以后的工作打下理论基础，本次设计是由指导老师刘老师、闫老师精心指导下和六位同学的共同协作下完成的。
数控技术是数字程序控制数控机械实现自动工作的技术。它广泛用于机械制造和自动化领域，较好地解决多品种、小批量和复杂零件加工以及生产过程自动化问题。随着科技的迅猛发展，自动控制技术已广泛地应用于数控机床、机器人以及各类机电一体化设备上。同时，社会经济的飞速发展，对数控装置和数控机械要求在理论和应用方面有迅速的发展和提高。数控加工和编程毕业设计是数控专业教学体系中构成数控加工技术专业知识及专业技能的重要组成部分，通过毕业设计使我们学会了对相关学科中的基本理论、基本知识进行综合运用，同时使对本专业有较完整的、系统的认识，从而达到巩固、扩大、深化所学知识的目的，培养和提高了综合分析问题和解决问题的能力，以及培养了科学的研究和创造能力。
数控技术不断的发展，数控技术很快会普极中国工业基地，成为工业发展的标志，数控技术的成熟也是当代科技发展的标志，所以数控技术也是国家经济的体现，中国经济正加快向新兴工业化道路发展，制造业已成为国民经济的支柱产业。先进数控技术的广泛使用，导致数控应用型人才严重短缺、作为当代的数控技术的学者我感到无比的荣幸，又感到无比的艰巨。
本毕业设计内容主要是详细叙述利用数控车床来加工零件。大致包含了数控技术特点的阐述、零件的工艺的分析过程、加工中一些问题的解决方法、数控加工过程、、数控编程、机床操作与零件自检过程等，另外还有设计说明书、参考文献、毕业设计小结、致谢、附录等部分。
设计者以严谨务实的认真态度进行了此次设计，但由于知识水平与实际经验有限，时间又较为紧迫。在设计中难免会出现一些错误、缺点和疏漏，诚请各位评审老师给于批评和指正。
1.零件图工艺分析
零件车削工艺分析C-3所示，零件材料处理为：45钢，调制处理HRC26～36，下面对该零件进行数控车削工艺分析。
零件如图：
图1.1 零件图
考核要求：
以小批量生产条件编程。
不准用砂布及锉刀等修饰表面。
未注倒角0.5×45o。
未注公差尺寸按 GB1804-M。
5、有关参数：考生抽签决定按1~4组数据进行加工。
1组 2组 3组 4组 A 18 18.5 19 19.5 B 2828.52929.5C 16 16.5 17 17.5
D 20 20.5 21 21.5
E 2222.52323.5
1．1数控加工工艺基本特点 数控机床加工工艺与普通机床加工原则上基本相同，但数控机床是自动进行加工，因而有如下特点：①数控加工的工序内容比普通机床的加工内容复杂，加工的精度高，加工的表面质量高，加工的内容较丰富。②数控机床加工程序的编制比普通机床工艺编制要复杂些。这是因为数控机床加工存在对刀、换刀以及退刀等特点，这都无一例外的变成程序内容，正是由于这个特点，促使对加工程序正确性和合理性要求极高，不能有丝毫的差错。否则加工不出合格的零件。
在编程前我们一定要对零件进行工艺分析，这是必不|<< << < 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 > >> >>| 可少的一步，如图C3我要对该零件进行精度分析，选择加工方法、拟定加工方案、选择合理的刀具、确定切削用量。该零件由螺纹、圆柱、圆锥、圆弧、槽等表面组成，其中由较严格直径尺寸精度要求的如Φ28±0.02mm,ф5±0.04mm，27.5±0.04mm，粗糙度3.2μｍ，球面Sф30°的锥度等要求。
mm,轴线长度的精度如mm。可控制球面形状精度、经上面的分析，我可以采用一下几点工艺措施：
（1）零件上由精度较高的尺寸数据如圆柱ф28±0.02mm、ф5±0.04mm、27.5±0.04mm，球Sф
mm，轴向长度
mm，在加工时为了保证其尺寸精度应取其中间值分别取值为ф28mm、ф23.005mm长度5mm，27.5mm，球Sф29.015mm即可。[注：上述座标值是以半径值给出的。形式如（X，Z）]（2）在轮廓曲线上，有四处圆弧依次相连，既过象限又改变进给方向的轮廓曲线。为了保证其轮廓曲线的准确性，我们通过计算到端部R5mm的圆弧与直线的切点坐标为（2.922，0），与RCmm的圆弧切点坐标为（7.791，-6.136），RC与SфBmm的切点坐标为（11.210，-20.791），SфBnmm与R5mm的切点为（12.271，-37.739），R5mm与фEmm的切点坐标为（11.5，-40.406）。[注：上述座标值是以半径值给出的。形式如（X，Z）。]（3）为便于装夹，为了保证工件的定位准确、稳定，夹紧方面可靠，支撑面积较大，零件的左端是螺纹，中段最大的直径的圆柱ф28mm。右端是依次相连的圆弧，显然右端都是圆弧相连不可能装夹，所以应留在最后加工，应先装夹毛坯加工出左端螺纹及圆柱ф28mm。调头装夹ф28mm的圆柱加工右端圆弧，毛坯选ф30×120mm。
1.2设备选择
根据该零件的外形是轴类零件，比较适合在车床上加工，由于零件上既有切槽尺寸精度又有圆弧数值精度,在普通车床上是难以保证其技术要求。所以要想保证技术要求,只有在数控车床上加工才能保证其加工的尺寸精度和表面质量。由于本校现使用的是华中数控系统，所以利用现有资源。我选择在本校的数控机床HNC-CK6140加工该零件。数控机床HNC-CK6140实物图见附录一。
1.3确定零件的定位基准和装夹方式
1.3.1粗基准选择原则
（1）为了保证不加工表面与加工表面之间的位置要求，应选不加工表面作粗基准。
（2）合理分配各加工表面的余量，应选择毛坯外圆作粗基准。
（3）粗基准应避免重复使用。（4）选择粗基准的表面应平整，没有浇口、冒口或飞边等缺陷。以便定位可靠。
1.3.2精基准选择原则
（1）基准重合原则：选择加工表面的设计基准为定位基准；
（2）基准统一原则，自为基准原则，互为基准原则。
1.3.3定位基准
综合上述，粗、精基准选择原则，由于是轴类零件，在车床上只需用三抓卡盘装夹定位，定位基准应选在零件的轴线上，以毛坯ф35mm的棒料的轴线和右端面作为定位基准。
1.3.4装夹方式
数控机床与普通机床一样也要全里选择定位基准和夹紧应力求设计、工艺与编程计算的基准统一，减少装夹次数，尽可能在一次定位装夹后，加工出全部待加工表面，避免采用占机人工调整式加工方案，以充分发挥数控机床的效能。装夹应尽可能一次装夹加工出全部或最多的加工表面。由零件图可分析，我应先装夹毛坯ф30mm的棒料的一端，夹紧其40mm的长度加工螺纹。一直加工到零件右端的фEmm，然后将棒料卸下。装夹ф28mm的圆柱表面，加工另一端的圆弧。这样两次装夹即可完成零件的所有加工表面，且能保证其加工要求。装夹图如下：
图1.3.1 加工螺纹的装夹图
图1.3.2 加工圆弧的装夹图
1.4加工方法的选择和加工方案的确定
1.4.1加工方法的选择
加工方法的选择原则是在保证加工表面的加工精度和表面粗糙度的前提下，兼顾生产效率和加工成本。在实际选择中，要结合零件形状、尺寸大小、热处理要求和现有生产条件等全面考虑。因为该零件是轴类零|<< << < 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 > >> >>| 件，比较适合在车床上加工，又经过对零件图尺寸分析，尺寸精度比较高。如ф28±0.02mm，ф29mm，ф23mm等，在普通车床是难以保证其尺寸精度、表面粗糙度，所以应该选择在数控车床上加工。
1.4.2加工方案的确定
零件上精度比较高度表面加工，常常是通过粗加工、半精加工和精加工逐步达到的。该零件有两种加工方案：①直接用三抓卡盘装夹、调头加工。②用三抓卡盘装夹夹紧和自由端活动顶尖，经试验论证第二种方案装夹困难，对刀、退刀及换刀相当困难，所以在这里选择第一种方案加工，能够保证其技术要求。
1.5工序与工歩的划分
1.5.1按工序划分
工序划分有三种方法 ①按零件的装夹定位方式划分 ②按粗、精加工划分工序 ③按所用的刀具划分工序。
由于零件需要调头加工，如果按粗、精加工划分工序。在调头加工前后各有一次粗加工和精加工，显得比较繁琐，所以不可取；如果按所用的刀具划分工序，刀具有四把，虽然不多，但是在调头加工前后至少要重复使用三把刀，而同一把刀的两次粗、精加工分别在调头加工前后，加工内容不连续，所以也不合理，不易划分工序；只有按零件的装夹定位方式划分工序比较符合该零件的加工工序，且能保证两次装夹的位置精度，每一次装夹为一道工序。该零件只需调头前、后加工两道工序即可完成所有的加工表面，且能保证各尺寸精度及表面粗糙度。
1.5.2工歩的划分 因为每一把刀在粗加工的背吃刀量一致，在精加工中背吃刀量相同，不易划分工歩；这里选用加工不同的表面来划分工序就比较容易：
①车削螺纹端的工歩为:90°外圆车刀平端面─→右端面外圆车刀车削1.5×45°的倒角，фD×25mm─→端面ф28mm─→圆柱ф28mm─→30°的锥台面─→фE×10mm─→切槽刀切槽5×1.5mm─→外螺纹车刀车削MD×1.5mm。
②车削圆弧端的工歩为：90°外圆车刀平端面─→右端面外圆车刀圆弧R5mm─→圆弧RCmm─→球фBmm─→圆弧R5mm─→фE×5mm─→切槽刀切槽5×1.5mm 1.6确定加工顺序及进给路线
1.6.1零件加工必须遵守的安排原则
（1）基面先行 先加工基准面为后面的加工提供经基准面，所以我应线平右
端面作为基准面。
（2）先主后次 由于所加工的表面均为重要表面，所以应按照顺序从右到左
依次加工MD×1.5mm，ф28mm，фEmm螺纹调头后一次加工R5mm，фBmm，фEmm等。
（3）先粗后精 先车削去大部分的金属余量，再进行成形切削保证零件的尺
寸要求和质量要求。
（4）先面后孔 由于该零件没有孔，所以在该处不做考虑。1.6.2进给路线
在数控加工中，刀具好刀位点相对于工件运动轨迹称为加工路线。编程时，加工路线的确定原则主要有以下几点：
（1）加工路线应保证被加工零件的精度和表面粗糙度，且效率高；
（2）使数值计算简单，以减少编程工作量；
（3）应使加工路线最短，这样既可减少程序段，又可减少空行程时间。
（4）确定加路线时，还要考虑工件的加工余量和机床、刀具的刚度等情况，确定一次走刀，还是多次走刀来完成所有加工表面，具体综合上面进给线的特点再根据具体零件具体分析，我确定该零件的进给路线有两步如下图所示：
图1.6.1 零件轮廓
第一步: 车削带有的螺纹的一端，从右到左先粗车外形фDmmm、ф28mm、фEmm到槽5±0.04mm的左端面处后，精车外形路线统粗车一样，再换刀切削5×1.5mm的槽，最后再换刀切削螺纹。如图4.2螺纹加工路线。
图1.6.2 螺纹加工路线
第二步: 车削带有圆弧的一端，从右到左先粗车外形R5mm、RCmm、фBmm到фEmm后2mm后精车外形路线同粗车一样。最后切削5±0.04mm的槽。如图4.3螺纹加工路线。
图1.6.3 圆弧加工路线
1.7刀具的选择
刀具的选择是数控加工中重要的工艺内容之一，它不|<< << < 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 > >> >>| 仅影响机床的加工效率，而且直接影响加工质量。编程时，选刀具通常要考虑机床的加工能力、工序内容、工件材料等因素。与传统的加工方法相经，数控加工对刀具的要求更高。不仅要求精度高、刚度高、红硬性好、耐用度高，而且要求尺寸稳定、安装调整方便，能适应高速和大切削用量切削。选刀具时，要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸和形状相适应。接合零件轮廓相对还是较复杂，所以具体选刀如下：
1、平端面可选用90°WC-Co的硬质合金外圆车刀，粗车、精车及在这里我选择一把硬质合金右端面外圆车刀，为防止在进行圆弧切削时刀具的副后刀面与工件轮廓表面发生干涉（可用作图法检验），副偏角应选择Kr′大一点的，取Kr′=40°右端面外圆车刀的材料选择及Kr′值这里分别参照《金属切削与刀具实用技术》一书表1-1，表1-17。
2、切槽时由于零件中槽宽5±0.04mm，一般都选刀宽4mm,刀杆25×25mm材料为高速钢W18CrV4R的切断刀，切槽时选用4mm 刀宽即可。切槽刀的选择及型号这里分别参照《《金属切削与刀具实用技术》一书表1-3，表2-2。
3、切螺纹时为了保证其螺纹刀的强度这里选用W18CrV4R高速金60°外螺纹车刀，为了保证螺纹牙深，刀尖应小于轮廓最小圆弧半径Rε，Rε=0.15～0.2mm。刀具选材料参照《《金属切削与刀具实用技术》一书表1-3即可。
刀具表如表7-1所示：
表1.7.1 数控车加工刀具卡片
产品名称
考试件
或代号
刀具规
序号 刀具号
格名称 2 3 4 编制 T01 T02 T03 T04 90°硬质合金外圆车刀
右端面外圆车刀 高速钢切槽刀 60°高速钢外螺纹车刀 陈谦
审核 1 1 1
平端面、粗车轮廓 精车轮廓 切槽 车削螺纹 批准
共1页
数量
加工表面
零件名称
轴类零件
零件图号
GDSKC 020107 备注
右偏刀 右偏刀
第1页
1.8切削用量选择 切削用量包括主轴转速（切削速度）、切削深度或宽度、进给速度（进给量）等。对于不同的加工方法，需选择不同的切削用量，并应编入程序单内。
合理选择切削用量的原则是：粗加工是，一般以提高生产率为主，但也考虑经济性和加工成本；精加工进，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性加工成本。具体数值应根据机床说明书、切削用量手册，并结合经验而定。
1.8.1背吃刀量的选择
零件轮廓粗车循环时选ap=2mm，精加工时选ap=0.2mm，螺纹粗车时选ap=0.4mm，逐刀减少粗车4次后，精车时选ap=0.1mm。这里粗车ap值、精车ap值都是《金属切削与刀具实用技术》一书。
1.8.2主轴转速的选择
粗车直线和圆弧时n=800r/min，精车时n=1500r/min，切槽时n=600r/min，切螺纹时n=300r/min，精车时选n=300r/min。粗车和精车的主轴转速的选取都是根据平时上课所讲的及前人的实践经验所给定的。
1.8.3进给速度的选择
粗车直线、圆弧时选F=150mm/min，精车时选F=50mm/min，切槽时选F=8mm/min，粗车螺纹时选F=100mm/min，精车时选F=50mm/min。参照《数控加工与编程》一书表1-2选取。综上所述，零件的数控车削工艺分析的内容，并将其填入在表 8-1 所示的数控工艺卡上。工艺卡片上其主要内容有：工步分析、工步内容、各工步所用的主轴转速、刀具及进给速度。
表1.8.1 数控车削加工工艺卡片
单位 名称 工序号 001 工步号 鄂东职业 技术学院 程序编号
工步内容
对刀、平端面及试切外圆 从右至左
产品名
零件名称
称及代号 考试件 夹具名称 三抓卡盘
刀具规
刀具号
格/mm
轴类零件 使用设备 华中数控CK6140 主轴转速/（r·min-1）500
进给速度/（mm·min-1）50
GDSKC020107 车间
数控实训基地 背吃刀量/mm
备注
零件图号 T01 25×25 手动 粗车轮廓 从右至左 精车轮廓 5 6 编制 切槽 粗车螺纹 精车螺纹 陈谦 审核
T02 25×25 800 150 2 自动
T02 T03 T04 T04 批准
25×25 25×25 25×25 25×25
1000 800 300 300
8
0．2 自动
1.5 min/r 自动
共1页
自动
第1页
2008年10月23日
|<< << < 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 > >> >>|
表1.8.2 数控车削加工工序卡片
鄂东职业技术学院
程序
工序号
编号
001 数控加工工艺产品名称或代号 卡 夹具名称 三抓卡盘
夹具编号
加工面
刀具号
零件名称 材料
45钢
零件图号 GDSKC020107 车间
备注
HNC-6140 刀具规格/mm 工步号 工步内容
主轴转速进给速度/背吃刀量/(r/min）（mm/min)/mm 1 对刀平端面及试切ф30mmr外圆
毛坯表面 T01 2 粗车倒角1.5×45°mm 倒角面 粗车фMD×25mm фD的圆柱面 T02 3 粗车ф28mm的端面 ф28的端面 T02 4 粗车ф28×13.169mm的圆柱ф28的圆柱表表面
面 T02 5 粗车ф30°的锥面 °30锥面 T02 6 粗车фE×10mm фE的外圆柱表面 T02 7 精车倒角1.5×45°mm 倒角面
T02 8 精车фMD×25mm фD的圆柱面 T02 9 精车ф28mm的端面 ф28的端面 T02 10 精车ф28×13.169mm的圆柱ф28的圆柱表表面
面 T02 11 精车30°的锥面 30°锥面 T02 12 精车фE×10mm фE的外圆柱表面 T02 13 切槽5×1.5mm ф18的外圆柱表面 T03 14 粗车фMD×1.5mm фMD×1.5螺纹面 T04 15 精车фMD×1.5mm фMD×1.5螺纹面 T04 002
平右端面
右端面 T01 2 粗车R5mm的圆弧 R5的曲面 T02 3 粗车RCmm 的圆弧 RC 的曲面 T02 4 粗车SфBmm的球面 车SфB的球面 T02 5 粗车R5mm的圆弧 R5的曲面 T02 6 粗车фE×4.406mm фE的圆柱面 T02 7 精车R5mm的圆弧 R5的曲面 T02 8 精车RCmm 的圆弧 RC 的曲面 T02 9 精车SфBmm的球面 SфB的球面 T02 10 精车R5mm的圆弧 R5的曲面 T02 11 精车фE×4.406mm фE的圆柱面 T02 12 切槽5±0.04mm
фA的圆柱表面 T03 编制 陈谦 审核
批准|<< << < 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 > >> >>| 1.9编程误差及其控制
25×25 500 25×25 800 150 25×25 800 150 25×25 800 150 25×25 800 150 25×25 800 150 25×25 800 150 25×25 1000 50 25×25 1000 50 25×25 1000 50 25×25 1000 50 25×25 1000 50 25×25 1000 50 25×25 800 8 25×25 300 50 25×25 300 50
25×25 800 50 25×25 800 150 25×25 800 150 25×25 800 150 25×25 800 150 25×25 800 150 25×25 1000 50 25×25 1000 50 25×25 1000 50 25×25 1000 50 25×25 1000 50 25×25 800
共
页
手动 2 自动 2 自动 2 自动 2 自动 2 自动 2 自动 0.2 自动 0.2 自动 0.2 自动 0.2 自动 0.2 自动 0.2 自动
自动
自动
自动
手动 2 自动 2 自动 2 自动 2 自动 2 自动 0.2 自动 0.2 自动 0.2 自动 0.2 自动 0.2 自动
自动
第 1页
1.9.1编程误差
编程阶段的误差是不可避免的，误差来源主要有三种形式：近似计算误差、插补误差、尺寸圆整误差，直接影响加工尺寸精度，本次加工主要误差是计算误差与圆弧相切的切点坐标及未知交点坐标值。我们是经过笔算的数值，存在着较大的误差。
1.9.2误差控制
为了尽可能的减少笔算误差，我们采取在AutoCAD上按其尺寸精度绘出零件图，再利用“工具” ─→“查询” ─→“点坐标”捕捉各圆弧切点坐标，其精度达到0.001级，这样能有效地将误差控制在（0.1～0.2）倍的零件公差值内。
2.编程中工艺指令的处理
2.1常用G指令代码功能表
。零件来调参图表2.1.1 数控车床G功能指令（HNC-22T）
代码 *G00 G01 G02 G03 G33 G04 G07 *G11 G12 *G17 G18 G19 G20 组 意义
直线插补 01 顺圆插补
逆圆插补 螺纹切削 00 暂停延时 16 虚轴设定 07 单段允许 单段禁止
代码 G29 *G40 G41 G42 G43 G44 *G49 *G50
组 00
意义 回参考点 参考点返回 刀径补偿取消 刀径左补偿 刀径右补偿 刀长正补偿
代码 G52 G53 *G54～G59 G92 G65
组 00
意义
局部坐标系设定 机床坐标系编程 工件坐标系1～6选择 工件坐标系设定 快速点定位 G28
09 11 00
宏指令调用
XY加工平面 G51 02 ZX加工平面 G24 YZ加工平面 *G25 08 英制单位
G68
04 03 05 注：①表内00组为非模态代码；只在本程序内有效。其他组为模态指令，一次制定后持续有效，直到被其他组其他代码所取代。
②标有*的G代码为数控系统通电启动后的默认状态。
2.2常用M指令代码功能表
表2.1.2 常用M指令代码
代码 M00 M01 M02 M03 M04 M05 作用时间 组别 意义 ★ ★ ★ # # ★ a 00 00
代码 作用时间 组别 意义
# # ★
b 00
代码 作用时间 组别 意义 ★ ★ ★
00 00 00 00
主轴准停 程序结束并返回 更换工件 子程序调用 子程序返回 程序暂停 M06 条件暂停 M07 程序结束 M08 主轴正转 M09 主轴反转 M10 主轴停转 M11
自动换刀 M19 开切削液 M30 开切削液 M60 关切削液 M98 夹紧 松开
M99
c 注：①表内00组为非模态代码；其余为模态代码，同驵可相互取代。
②作用时间为“★”号者,表示该指令功能在程序段指令运动完成后开始作用；为“# ”号者，则表示该指令功能与程序段指令运动同时开始。
3.程序编制及模拟运行、零件加工或精度自检
3.1程序编制
程序段号 程序内容 001 N01 N02 N03 N04 %0001 T0101 M03S800 G00X35Z3 M08
程序注释 ；程序起始行 ；右端面外圆车刀 ；主轴正转 ；循环起点 ；开切削液 N05 G71U1R2P06Q13X0.2Z0.2F150 N06 G00X18Z3S1000 N07 G01Z0F50 N08 X21Z-1.5 N09 Z-25 N10 X28 N11 Z-38.169 N12 X23.05Z-47.5 N13 G01W-10 N14 G00X100 N15 Z100 N16 T0202 N17 G00X32Z-25 N18 G01X18F10 N20 G04P3 N21 G00X25 N22 W1.5 N23 G01X21 N24 X18W-1.5 N25 G04P3 N26 G00X100 N27 Z100 N28 T0303 N29 G00X30Z3S300 N30 G76C2R2E3A60X19.04Z-22K0.974U0.32V0.16Q0.5F1.5 N31 G00X100Z100 N32 M09 N33 M05 N34 M30 002 %0001 N01 T0101 N02 M03S800 N03 G00X30Z3 N04 M08 N05 G71UI1R2P06Q12E0.2F200 N06 G00X5.844Z3S1000 N07 G01Z0F80 N08 G03X15.582Z-6.136R5 N09 G02X22.420Z-20791R17 N10 G03X24.542Z-37.739R14.508 N11 G02X23.05Z-40.406R5 N12 G01Z-44 N13 G000X100 N14 Z100
；粗车轮廓 ；快速定位 ；精车起点 ；精车倒角 ；精车ф21的外圆 ；精车ф28的端面 ；ф28的外圆表 ；30°的锥面 ；фE的外圆面 ；退刀快速定位 ；退刀快速定位 ；换切槽刀 ；快速定位 ；切槽至ф18 ；暂停修光 ；快速定位 ；快速定位 ；倒角起点 ；倒角1.5 ；暂停修光 ；退刀快速定位 ；退刀快速定位 ；换外螺纹车刀 ；车螺纹循环起点 ；车螺纹 ；退刀快速定位 ；关切削液 ；主轴停转 ；程序结束并返回
；右端面外圆车刀 ；主轴正转 ；循环起点 ；开切削液 ；粗车轮廓 ；快速定位 ；精车起点 ；精车R5的圆弧 ；精车R17的圆弧 ；精车ф29的圆弧 ；精车R5的圆弧 ；фE的外圆面 ；退刀快速定 ；退刀快速定位 N15 N16 N17 N18 N19 N20 N21 N22 N23 N24 N25 N26 N27 T0202 G00X35Z-46.5 G01X19F10 G04P3 G00X35 Z-47.5 G01X19 G04P3 G00X100 Z100 M09 M05 M30
；换切槽刀 ；快速定位 ；切槽至ф19 ；暂停修光 ；退刀 ；快速定位 ；切槽至ф19 ；暂停修光 ；退刀 ；退刀 ；关切削液 ；主轴停转 ；程序结束并返回
|<< << < 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 > >> >>|
注:程序编制中有关数值单位一律采用毫米(mm)制
3.2模拟运行
数控加工程序编制好后将其输入数控车床，然后对刀，在将机床锁住进行程序校验，仔细观察其模拟加工路线是否有干涉、过切、出错等现象，若有应及时对程序错误处进行修改，修改后保存，再次调出修改后的程序进行校验，直到程序万无一失，没有任何错误的情况下方可进行自动加工。注：这个环节是必不可少的，否则会发生打刀等损坏机床其它部件的情况，直接影响机床的加工精度及寿命，更严重的是存在人身安全隐患。
3.3零件加工
装夹好毛坯，调出编制好的程序，直接进行自动加工直至程序结束。
3.4精度自检
将加工好的零件卸下，用游标卡尺、千分尺对零件的尺寸精度及粗糙度进行检测。看是否达到零件的技术要求即可。致 谢
经过这次的毕业设计，让我深刻的体会到什么叫做作真正的学以置用，这正是我们做学问真正的目的，也正是大多数学者难以做到的一点。
在课堂上学到的都是以理论为主，实践为辅，而现实生活中不论是做什么事情都是以理论为办事依据，实际行动为主。比如：我们的毕业设计就是要以理论知识为原则来设计自已的数控车削加工过程，然后再根据你的设计步骤来进行实践验正，看实践操作是否满足工艺过程和技术要求，若不行则要进行多次修改直到合格为止。在这里我学到了做任何事情要细心、认真、有耐心，考虑每一个细节问题要全面周到。
在设计期间，我们以小组为单位，遇到问题一起分析，找出关键地方，使我们能在较短的时间内找到解决方案，让我们在零件的加工实践操作中和工艺方面的分析得到进一步的认识，也看到了互相学习钻研和拼搏的精神，我的毕业是经过一次又一次的修改和反复的验正，最后在老师的批准下，毕业设计终于合格了。我的毕业设计之所以能圆满的完成是在得到指导老师刘老师、闫老师精心指导下和我们组的其他成员汪卫、张行、倪新、曾旭、金涛同学的互相帮助下完成的，在这里我要忠心的感谢我们的指导老师刘老师、闫老师的精心指导以及我们组其他成员的帮助。我还要真诚的祝福各老师在以后的岁月里身体健康、步步高升；祝福同学们在今后的人生道路上工作顺利、事业有成。
设 计 小 结
在开始做毕业设计前，我认真阅读了毕业设计指导书，对零件图进行仔细的分析，从而在设计前有一个清晰的思路，也为我的设计打下了基础，使我的开题报告能顺利的完成。开题报告完成后，接着开始进行正文的撰写，设计也就正式开始了，首先我们对零件进行了工艺分析，如毛坯尺寸大小的确定和材料的确定，选择合适的加工方案法，拟定加工方案，选择合适的夹具、刀具与切削用量的确定等。在工艺分析上，让我们巩固了在大一大二时学的机械制造、机械制图、机械设计、公差与配合、金属工艺CAD绘图等专业课程，是我更好把各专业课相结合起来去完成毕业设计。随着毕业设计做完，也将意味我的大学生活即将结束，但在这段时间里面我觉得自己是努力并快乐的。在繁忙的的日子里面，曾经为解决技术上的问题，而去翻我所学专业的书籍。经过这段时间我真正体会了很多，也感到了很多。
在两年的大学生活里，我觉得大多数人对本专业的认识还是不够,在大二期末学院曾为我们组织了三个星期的实习，为了更深入的理解并掌握大学的专业知识，加强专业技能。我选择的毕业设计课程是：轴类零件加工。通过次此的分析，需要对刀具的切削参数进行计算等方面的问题给予考虑，这些方面的知识都需要我们去复习以前的知识，在对以前学的知识进行初步系统回顾之后，大脑形成一初步的印象。各专业课之间相关联的知识也能很好的理解。
在这次毕业设计中，给我最大的体会就是熟练的操作技能来源我们平时对专业知识的掌握程度。比如，我们想加快编程速度，除了对各编程指令的熟|<< << < 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 > >> >>| 练掌握外，还得需要你必须掌握零件的工艺方面的知识，对夹具刀具切削用量参数的设定我们必须清楚。
在设计中得到了老师和小组同学的指导与帮忙，非常谢谢！回顾这一个月的设计历程，太多的感想和心得是无法用文字来表达的。每次在遇到难点问题并通过自己的不断努力克服难关时，那份成就感，那种喜悦之情是别人无法体会到的。看到身边的同学都是那么认真投入，相互支持和鼓励的奋进，想像我们以后在工作中也会有这种拼搏的精神。附 录
华中数控车床实物图
7.机械制造及自动化毕业设计减速机壳加工工艺及夹具设计 篇七
柴油机机体的上、下粗铣加工历来是机体加工的重要工序之一,且为第一道工序。由于零件在铸造中的错箱、涨箱,表面全为毛坯面,加上因箱体结构复杂造成的形状不规则,缺乏合适的定位基面,所以在制定工艺方案时,必须进行认真的分析,并对零件进行工艺性审查,必要时还要对产品设计部门提出工艺方面的要求,以便保证产品的工艺性、加工可靠性、经济性以及精度等方面的要求。
1 对原工艺方案的分析
1.1 原工艺方案
第一道工序粗铣机体上下面(如图1)主要定位面采用毛坯下平面定位,由于毛坯下平面不规则,故采用了1个固定支承及2个可调支承定位元件,限制了三个自由度Z、X、Y,以便在装夹时进行调整,使工件达到正确的位置,导向面采用机体毛坯右端面,定位元件采用固定板支承限制两个自由度Z、X,Y没有限制,必须在装夹时找正,加压点位置如图1。
由于下面为分箱面,故毛坯余量大表面凸凹不平,误差大。必须由操作人员在装夹定位时进行认真的调整找平,不仅耗费工时,且可靠性差。再加Y自由度没有限制,更给找正增加了麻烦。由加压点位置和工件形状分析可知,压紧采用了8个压板,下面四个压在翻边上,造成压板悬伸长,故整体来说加压刚性差,装卸不方便。
1.2 第二道工序如图2
主要定位面为加工后的平面,由定位块限制3个自由度:Z、X、Y,导向面由固定支承定位元件限制两个自由度Z、X,止推面由一个固定支承限位限制一个自由度Y,故达到了6点定位,使工件处于理想的定位位置,工件压紧方式如图,两端各采用一个宽头压板压在瓦口处,采取整体夹紧。
以上分析可以看出,如395、495机体用此工艺方案需用两道工序来完成上、下面的加工,需设计两套夹具及两台立式组合机床,而且第一道工序定位、调整、操作复杂,如铣偏及易给后工序造成相对位置偏差,形成废品。由于我厂395、495柴油机正处于新产品开发阶段,具体哪种产品具有主导地位及发展前途,必须由市场来决定。故设计时,为了节约新产品开发、技术准备的投入,必须尽量采用成组加工及适应多品种加工的需要。基于上述原因,又考虑我厂现有的卧式对铣组合机床,我们对原工艺方案进行了改进设计。
2 新工艺方案的分析
2.1 零件毛坯分析
根据对零件图样及对毛坯的实际分析、调研后可知,零件左侧为铸造下箱面,右侧为铸造上箱面两侧均没有合适的定位点,零件整体为薄壁结构,壁内含冷却水腔,仅两端和上、下面因有加工余量而壁厚较大,根据定位夹紧点的选择原则,定位夹紧点必须选在壁厚、变形小的地方及夹紧点尽量对准工件支承点或在支承面内,以减少夹压变形和震动,使零件获得较好的加工稳定性。
2.2 定位面的确定
本着定位准确、变形小,利于定位及夹紧的原则,又因机体侧面有翻边,较易选则导向面,所以选择零件的右侧面为主要定位面,翻边选为导向面,见图3。
2.3 定位点的选择
为减小定位误差,而铸造下箱变形小,稳定统一,定位精度高,故采用铸造下箱面定位,而机体侧壁内有水腔、壁薄,为防止夹紧变形,定位夹紧点必须选择在靠两端处,又考虑到到毛坯的误差,采用三个固定支承和一个可调支承的定位方式,这样即能可靠定位,又不产生过定位,且能使夹紧可靠。定位点的具体位置见图3。
2.4 夹紧点的确定
与定位点相对的侧面,定位夹紧方式如图3。为使方案获得实现,对定位夹紧在毛坯制造提出了以下要求:定位面必须改为铸造下箱,增加定位点的面积精度。
3 夹具的设计
3.1 对夹具的要求
(1)考虑到下一步发动机新产品的开发,该夹具必须能同时满足两种机体(395、495)的加工要求。
(2)按新工艺的要求,主要定位元件采用三个固定支承和一个可调支承,主定位块上应有网纹,以增大摩擦系数,保证定位稳定性,从而减小了铣削时的振动和切削力的影响。
(3)因工件过重,定位块摩擦系数增大,故人力难以使工件到达准确的位置,靠紧止推面,止推定位及夹紧应采用螺旋式机构,安装在支座上,考虑到制造方便,减少专用件的种类,防止工件因切削力过大产生工件偏移现象,左右支承采用相同结构,均带螺旋夹紧机构,即能定位又能夹紧。
(4)考虑到多产品开发的需要,且能减少资金投入,该夹具应能适当调整,同时满足395、495机体的加工故夹具底座长度按495机体的要求设计,加工395机体时只需将一侧的支座部件和定位块卸下再安装到预留的位置处即可。夹具简图如下图4:
3.2 技术经济分析
该工艺方案由原两道工序,采用两台立式铣床加工,改为一台卧式组合对铣加工,即实现了新产品生产的需要,又少占用一台机床,可节省投资20万元左右。且使用的夹具通过适当调整能满足两种机体的加工,节省技术设计、生产准备及制造费用八千元左右。
4 运用效果
【机械制造及自动化毕业设计减速机壳加工工艺及夹具设计】推荐阅读：
机械设计制造及自动化专业自荐书07-26
机械设计及自动化简历07-27
先进制造技术与机械制造工艺09-01
机械设计制造专业工作简历06-29
机械加工工艺流程图09-07
分析我国机械设计教学现状的思考及建议07-19
金川集团机械制造公司加工车间安全管理制度-安全生产责任制07-05
机械制造专业大学生毕业论文06-19
汽车制造工艺简介07-05
生产、制造和加工的区别06-21