機械制造工藝與夾具

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1、機械制造工藝與機床夾具 機械制造工藝與機床夾具機 械 加 工 工 藝 規(guī) 程 的 制 訂 機械制造工藝與機床夾具第 一 節(jié) 機 械 加 工 過 程 與 工 藝 規(guī) 程 機械制造工藝與機床夾具 機械制造工藝與機床夾具 機械產(chǎn)品制造時，將原材料轉變?yōu)楫a(chǎn)品的所有勞動過程 對 于 機 器 的 制 造 而 言 ， 生 產(chǎn) 過 程 包 括：生產(chǎn)技術準備過程毛坯的制造過程零件的機械加工、熱處理和其他表面處理產(chǎn)品的裝配、調試、檢驗和油漆原材料和成品的運輸與保管 機械制造工藝與機床夾具 工 藝 過 程：在生產(chǎn)過程中，改變生產(chǎn)對象的形狀、尺寸、相對位置和性質，使其成為半成品或成品的過程，亦即生產(chǎn)過程中由毛坯制造起

2、到油漆為止的過程 機械制造工藝與機床夾具 工 藝 過 程 包 括： 毛坯制造過程熱處理過程機械加工藝過程裝配工藝過程等 機械制造工藝與機床夾具 工 藝 過 程 的 組 成：工藝過程由一個或若干個順序排列的工序組成 工 序：一個（或一組）工人，在一個工作地點（或一臺機床上），對同一個零件（或一組零件）進行加工所連續(xù)完成的那部分工藝過程劃分工序的主要依據(jù)是：工作地點（或機床）是否改變加工是否連續(xù) 機械制造工藝與機床夾具 機械制造工藝與機床夾具安 裝：加工前，使工件在機床上（或夾具中）定位后（即占據(jù)正確位置）然后夾緊的過程工 位：工件在機床上所占據(jù)的每一個待加工位置工 步：在一道工序中，當加工表面不

3、變、切削工具不變、切削用量中的進給量和切削速度不變的情況下所完成的那部分工藝過程 機械制造工藝與機床夾具工序劃分不同，工步可能相同，也可 能不同 對于一次安裝中連續(xù)進行的若干相同多工位加工的工步，通常算作一個工步用幾把不同刀具或復合刀具同時加工一個零件的幾個表面的工步，也看作一個工步，稱為復 合 工 步 機械制造工藝與機床夾具走 刀：切削刀具在工件表面上每切削去一層金屬所完成的那部分工藝過程一個工步可以包括一次或幾次走刀 機械制造工藝與機床夾具 機械制造工藝與機床夾具 機械制造工藝與機床夾具 機械制造工藝與機床夾具 3生產(chǎn)綱領與生產(chǎn)類型生 產(chǎn) 綱 領：企業(yè)在計劃期內應當生產(chǎn)的產(chǎn)品產(chǎn)量和進度計劃

4、，即一年中制造產(chǎn)品的數(shù)量。 零件的生產(chǎn)綱領還應包括備品和廢品，可按下式計算：N = Qn(1+a%)(1+b%)生 產(chǎn) 類 型：企業(yè)生產(chǎn)專業(yè)化程度的分類 機械制造工藝與機床夾具 單 件 生 產(chǎn)：單個生產(chǎn)不同結構和尺寸的產(chǎn)品，很少重復甚至不重復 特點是：品種多；產(chǎn)量??；工作地點的加工對象經(jīng)常改變 大 量 生 產(chǎn)：同一產(chǎn)品生產(chǎn)數(shù)量很大，大多數(shù)工作地點按一定節(jié)奏重復進行某一零件的某道工序的加工 特點是：產(chǎn)量大；工作地點的加工對象較少改變；加工過程重復 機械制造工藝與機床夾具 批 量 生 產(chǎn)：一年中分批輪流制造幾種不同的產(chǎn)品，每種產(chǎn)品均有一定的數(shù)量，工作地點的加工對象周期性重復特點是：有一定的生產(chǎn)數(shù)量

5、；加工對象周期性改變；加工過程周期性重復 機械制造工藝與機床夾具 4獲得加工精度的方法獲 得 尺 寸 精 度 的 方 法 試 切 法：通過試切測量調整再試切，反復進行到工件尺寸達到規(guī)定要求為止 調 整 法：先調整好刀具和工件在機床上的相對位置，并在一批零件的加工過程中保持這個位置不變，以保證工件被加工尺寸 機械制造工藝與機床夾具 定 尺 寸 刀 具 法：通過刀具的相應尺寸保證加工表面的尺寸精度 自 動 控 制 法：將測量、進給裝置和控制系統(tǒng)組成一個自動加工系統(tǒng)，通過自動測量和數(shù)字控制裝置，在達到尺寸精度后自動停止加工 主 動 測 量 法：邊加工邊測量加工尺寸 機械制造工藝與機床夾具獲 得 形

6、狀 精 度 的 方 法 刀 尖 軌 跡 法：通過刀尖運動的軌跡來獲得形狀精度的方法 仿 形 法：刀具依照仿形裝置進給獲得工件形狀精度的方法 成 形 法：利用成形刀具對工件加工獲得形狀精度的方法 展 成 法：利用工件和刀具的展成切削運動進行加工的方法 機械制造工藝與機床夾具獲 得 位 置 精 度 的 方 法 直 接 找 正 定 位 法：用劃針或百分表直接在機床上找正工件位置 劃 線 找 正 定 位 法：先按零件圖在毛坯上劃好線，再以所的劃線為基準找正它在機床的位置 夾 具 定 位 法：在機床上安裝好夾具，工件放在夾具中定位 機 床 控 制 法：利用機床的相對位置精度保證位置精度 機械制造工藝與機

7、床夾具二 、 工 藝 規(guī) 程 概 述 1工藝規(guī)程的概念 按一定的格式，用文件的方式規(guī)定零件制造工藝過程和操作方法等的工藝文件，稱為機械加工工藝規(guī)程 2工藝規(guī)程的分類機械加工工藝過程卡機械加工工藝卡機械加工工序卡 機械制造工藝與機床夾具 機械制造工藝與機床夾具 機械制造工藝與機床夾具 機械制造工藝與機床夾具 3工藝規(guī)程的作用 它是機械制造廠最主要的技術文件之一，是生產(chǎn)一線的法規(guī)性文件。新工藝是衡量生產(chǎn)部門技術力量的標志，是產(chǎn)品設計和技術革新的內容之一指導生產(chǎn)的主要技術文件組織和管理生產(chǎn)的基本依據(jù)新建和擴建工廠的基本資料交流和推廣經(jīng)驗的基本文件 機械制造工藝與機床夾具 4制訂工藝規(guī)程的原則保證產(chǎn)品

8、質量；提高勞動生產(chǎn)率；降低成本；采用國內外先進工藝技術；保證良好的勞動條件 機械制造工藝與機床夾具 5制訂工藝規(guī)程的原始資料產(chǎn)品的整套裝配圖和零件工作圖產(chǎn)品驗收的質量標準產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領和生產(chǎn)類型現(xiàn)有的生產(chǎn)條件和資料（包括毛坯生產(chǎn)條件、協(xié)作關系、工藝裝備、工人技術狀態(tài)等）工廠的發(fā)展前景國內外的生產(chǎn)技術發(fā)展狀態(tài)等 機械制造工藝與機床夾具 6制訂工藝規(guī)程的步驟（十大步驟）分析零件圖和產(chǎn)品裝配圖；選擇毛坯；擬定工藝路線；選擇定位基準；確定各工序的設備、工裝確定各工序的加工余量，計算工序尺寸和公差；確定各主要工序的技術要求及檢驗方法；確定切削用量和工時定額；進行經(jīng)濟分析，選擇最佳方案；填寫工藝文件 機械

9、制造工藝與機床夾具三 、 制 訂 工 藝 規(guī) 程 時 要 解 決 的 主 要 問 題 1零件的工藝分析檢 查 產(chǎn) 品 圖 樣 的 完 整 性 和 正 確 性審 查 零 件 的 結 構 工 藝 性零 件 結 構 工 藝 性 的 主 要 要 求：零件圖的尺寸標注應適應機械加工工藝和檢驗的要求盡可能減少機械加工量，提高生產(chǎn)率提高生產(chǎn)效率，保證產(chǎn)品質量減少裝夾次數(shù)，縮短輔助時間結構應適應刀具要求保證裝配的方便和可拆性 機械制造工藝與機床夾具零 件 的 技 術 要 求 分 析加工表面的尺寸精度 主要加工表面的形狀精度主要加工表面之間的位置精度加工表面的粗糙度以及表面質量方面的其它要求熱處理要求其它要求

10、機械制造工藝與機床夾具 2毛坯的選擇選 擇 毛 坯 的 基 本 任 務：選定毛坯的制造方法及其制造精度毛 坯 的 種 類：鑄件; 鍛件; 沖壓件; 壓制件; 型材; 焊接件選 擇 毛 坯 時 應 考 慮 的 因 素：零件的材料及機械性能要求零件的結構形狀與尺寸生產(chǎn)綱領及生產(chǎn)類型現(xiàn)有生產(chǎn)條件充分考慮利用新技術、新工藝、新材料的可能性 機械制造工藝與機床夾具 3定位基準的選擇基 準 的 概 念基準是確定零件上某些點、線、面位置時所依據(jù)的那些點、線、面（或者說是用來確定生產(chǎn)對象上幾何要素間的幾何關系所依據(jù)的那些點、線、面）基 準 的 分 類：設計基準零件圖上用以確定其它點、線、面位置的基準。工藝基準

11、零件加工、測量、裝配過程中采用的基準 機械制造工藝與機床夾具定位基準加工時用以確定零件在機床夾具中的正確位置所采用的基準工序基準用以標定被加工表面位置（或者說確定某加工精度）的基準測量基準用以測量已加工表面尺寸和位置的基準裝配基準裝配時用以確定零件在機器中位置的基準 說 明：基準是依據(jù)，因此必然客觀存在，但不一定具體存在：有的是輪廓要素，可直接接觸；有的是中心要素，不可觸摸，常由某些具體存在的基面來體現(xiàn) 機械制造工藝與機床夾具 機械制造工藝與機床夾具定 位 基 準 的 選 擇 通常先選擇精基準，后選擇粗基準。 精 基 準 的 選 擇（減少誤差，提高定位精度）：基準重合原則：即選擇設計基準作為定

12、位基準基準統(tǒng)一原則：即采用同一基準加工盡可能多的表面自為基準原則：即精加工某些余量小而均勻的重要表面時，以其自身作為基準互為基準原則：即加工位置精度要求高的兩表面時，以二表面互相作為基準，反復進行加工準確可靠原則：即保證定位準確，夾緊可靠，設計簡單，操作方便 機械制造工藝與機床夾具 機械制造工藝與機床夾具 粗 基 準 的 選 擇（保證加工余量，保證非加工面符合要求）選有技術要求、加工余量小的重要非加工表面作為粗基準加工表面與非加工表面間有位置要求時，應選非加工表面作為粗基準選尺寸、位置可靠，平整光潔，有一定面積，方便夾緊的表面作基準粗基準在同一尺寸方向只能用一次選擇粗、精基準時，如上述原則互相

13、矛盾，應具體情況具體分析，權衡利弊，保證主要要求 機械制造工藝與機床夾具 機械制造工藝與機床夾具 機械制造工藝與機床夾具4工藝路線的制訂 工藝路線不但影響加工質量和生產(chǎn)效率，而且影響工人的勞動強度，影響設備投資、車間面積、生產(chǎn)成本等。是制訂工藝規(guī)程的關鍵一步。表 面 加 工 方 法 的 選 擇先根據(jù)技術要求確定加工方案以及分幾次加工應考慮材料的性質應考慮生產(chǎn)類型應考慮本廠的現(xiàn)有設備及技術條件應考慮工件的形狀、重量、物理特性應作加工經(jīng)濟精度和經(jīng)濟粗糙度分析 機械制造工藝與機床夾具加 工 階 段 的 劃 分 工 藝 過 程 的 四 個 加 工 階 段：粗加工階段切除各表面大部分余量；考慮勞動效率半

14、精加工階段完成次要表面的加工；為精加工作準備精加工階段保證達到圖紙要求。光整階段提高尺寸精度，降低粗糙度 機械制造工藝與機床夾具 劃 分 加 工 階 段 應 考 慮 的 因 素：保證加工質量粗加工切削力、切削熱、夾緊力、變形都大，不可能達到高精度合理利用機床設備合理安排熱處理和檢驗工序及時發(fā)現(xiàn)毛坯缺陷，及時修補或報廢精加工應放在最后，避免損傷已加工表面 機械制造工藝與機床夾具加 工 順 序 的 安 排 復雜工件的機械加工工藝路線通常要經(jīng)過切削加工、熱處理和輔助工序 切 削 加 工 安 排 順 序 四 原 則：基準先行（便于定位）先粗后精（防止變形）先主后次（避免浪費）先面后孔（保證孔的位置精度

15、） 機械制造工藝與機床夾具 熱 處 理 工 序 的 安 排：預熱處理：退火，正火，調質，時效處理去應力處理：人工時效，自然時效，退火，冰冷處理（0-80，12小時）最終熱處理：淬火-回火，滲碳淬火，滲氮，正火，調質。 輔 助 工 序 的 安 排 ： 包括：檢驗、去毛刺、倒棱、清洗、防銹、表面強化、退磁、平衡等 機械制造工藝與機床夾具 檢驗是主要的輔助工序，一般安排在：粗加工之后，精加工之前重要工序前后零件轉換車間前特殊性能檢驗前（如磁力探傷）零件全部加工完畢，入庫之前 機械制造工藝與機床夾具工 序 的 集 中 與 分 散工 序 集 中 即將工件的加工，集中在少數(shù)幾道工序內完成工 序 集 中 的

16、 特 點：采用高效專用設備及工裝，生產(chǎn)效率高減少設備數(shù)量，相應減少操作工人和生產(chǎn)面積減少工序數(shù)目，簡化生產(chǎn)計劃減少安裝次數(shù)，縮短輔助時間，保證位置精度縮短加工時間，減少運輸工作量，縮短生產(chǎn)周期設備結構復雜，投資大，調整、維修困難，轉換產(chǎn)品費時 機械制造工藝與機床夾具 工 序 分 散 即將工件的加工，分散在較多的工序內完成工 序 分 散 的 特 點 ：設備簡單，調整、維修方便對工人技術要求低，培訓時間短生產(chǎn)準備量小，易于平衡工序時間可采用合理的切削用量，縮短基本時間易更換產(chǎn)品設備數(shù)量多，操作工人多，占地面積大 機械制造工藝與機床夾具設 備 與 工 藝 裝 備 的 選 擇 設 備 的 選 擇：工序

17、集中時，應選高效自動加工設備；組織集中時，應選通用設備工序分散時，應選簡易設備機床精度與工件精度應相適應機床規(guī)格與工件的外形尺寸應相適應應與現(xiàn)有加工條件相適應 機械制造工藝與機床夾具 工 藝 裝 備 的 選 擇：影響加工精度、生產(chǎn)效率、勞動強度、經(jīng)濟性應根據(jù)生產(chǎn)類型、具體加工條件、工件結構特點、技術要求等選擇夾 具 的 選 擇：單件、小批生產(chǎn)采用通用夾具和附件大批、大量生產(chǎn)應采用專用高效夾具多品種、小批量可采用可調夾具或成組夾具 機械制造工藝與機床夾具刀 具 的 選 擇：優(yōu)先選用標準刀具機械（工序）集中時，應采用高效專用夾具、復合刀具、多刃刀具刀具類型、規(guī)格、精度等級應符合加工要求量 具 的

18、選 擇：單件、小批生產(chǎn)采用通用量具大批、大量生產(chǎn)應采用極限量規(guī)和高效專用檢驗量儀量具精度必須與加工精度相適應 機械制造工藝與機床夾具四 、 加 工 余 量 的 確 定 1加工余量的基本概念加工余量：加工時從加工表面切去的金屬層厚度工序余量：指某一表面在一道工序中切除的金屬層厚度工 序 余 量 的 計 算工序余量等于前后兩道工序尺寸之差以上為非對稱的單邊余量，旋轉表面的加工余量為對稱的雙邊余量工步余量為相鄰兩工步尺寸之差，它是某工步在表面上切除的金屬層厚度 機械制造工藝與機床夾具 機械制造工藝與機床夾具工 序 基 本 余 量 、 最 大 余 量 、 最 小 余 量 、余 量 公 差 的 概 念

19、加工余量是個變動值（毛坯制造和各個工序尺寸都存在誤差）基本余量工序尺寸用基本尺寸計算時所得的加工余量最大余量該工序余量的最大值最小余量保證該工序加工表面的精度和質量所需切除的金屬層最小厚度余量公差前工序與本工序的工序尺寸公差之和 機械制造工藝與機床夾具 機械制造工藝與機床夾具入 體 原 則 ：指工序間公差帶的取向 規(guī) 定：被包容面（軸、鍵寬等）工序間公差帶取上偏差為零，加工后的基本尺寸和最大極限尺寸相等包容面（孔、鍵槽寬等）工序間公差帶取下偏差為零，加工后的基本尺寸和最小極限尺寸相等為了便于加工，規(guī)定工序尺寸按“入體原則”標注極限偏差，毛坯按“雙向”布置上、下偏差 機械制造工藝與機床夾具加 工

20、 余 量 與 工 序 間 公 差 的 關 系 ： 對 于 被 包 容 面 而 言：工序間余量=上工序基本尺寸-本工序基本尺寸最大工序間余量=上工序最大極限尺寸-本工序最小極限尺寸最小工序間余量=上工序最小極限尺寸-本工序最大極限尺寸 機械制造工藝與機床夾具 對 于 包 容 面 而 言：工序間余量=本工序基本尺寸-上工序基本尺寸最大工序間余量=本工序最大極限尺寸-上工序最小極限尺寸最小工序間余量=本工序最小極限尺寸-上工序最大極限尺寸 機械制造工藝與機床夾具總 加 工 余 量：指零件從毛坯變?yōu)槌善窌r從某一表面所切除的金屬層總厚度。即毛坯尺寸與零件圖樣的設計尺寸之差 總 余 量 等 于 該 表 面

21、 各 工 序 余 量 之 和： 總 加 工 余 量 對 工 藝 過 程 的 影 響：總余量不夠，質量得不到保證總余量太大，增加勞動量、消耗、成本總余量與毛坯精度、生產(chǎn)類型、批量大小有關 ni iZZ 1總 機械制造工藝與機床夾具 2影響加工余量的因素上道工序的表面質量（包括表面粗糙度Ha 和表面破壞層深度Sa）前道工序的工序尺寸公差（Ta）前道工序的位置誤差（a ）本工序工件的安裝誤差（b）本工序的加工余量必須滿足下式：用于雙邊余量：Z 2（ Ha + Sa）+ Ta + 2| a +b |單邊余量：Z Ha + Sa + Ta + |a +b | 機械制造工藝與機床夾具 機械制造工藝與機床夾

22、具 3確定加工余量的方法經(jīng)驗估算法：根據(jù)工藝人員的經(jīng)驗確定加工余量。（適應于單件、小批量生產(chǎn)）查表修正法：先查手冊，然后根據(jù)實際情況進行適當修正。（查工藝手冊，廣泛采用）分析計算法：分析各項因素，根據(jù)關系式計算。（貴重材料，大批生產(chǎn)；需要資料，較少 采用） 機械制造工藝與機床夾具五 、 工 序 尺 寸 及 其 公 差 的 確 定 1 基 準 重 合 時 ， 工 序 尺 寸 及 其 公 差的 計 算 當工序基準、定位基準或測量基準與設計基準重合，表面多次加工時，計算順序是由最后一道工序開始，即由設計尺寸開始向前推算到毛坯尺寸 機械制造工藝與機床夾具計 算 步 驟：定毛坯總余量和工序余量定工序公差

23、求工序基本尺寸標注工序尺寸公差 機械制造工藝與機床夾具 機械制造工藝與機床夾具 2基準不重合時，工序尺寸及其公差的計算 當零件加工過程中多次轉換工藝基準，引起測量基準、定位基準或工序基準與設計基準不重合時，需利用工藝尺寸鏈原理進行工序尺寸及其公差的計算 機械制造工藝與機床夾具工藝尺寸鏈的基本概念 尺 寸 鏈 的 定 義尺寸鏈由相互聯(lián)系的尺寸按一定順序首尾相接排列成的尺寸封閉圖形。工藝尺寸鏈由單個零件在工藝過程中的有關尺寸所形成的尺寸鏈。環(huán)組成尺寸鏈的各個尺寸 機械制造工藝與機床夾具 尺 寸 鏈 的 組 成封閉壞最終被間接保證精度的那個環(huán)組成環(huán)除封閉環(huán)之外的所有其他環(huán)增環(huán)當其余各組成環(huán)不變，而該

24、環(huán)增大時使封閉環(huán)也增大者減環(huán)當其余各組成環(huán)不變，而該環(huán)增大時使封閉環(huán)反而減小者 機械制造工藝與機床夾具 尺 寸 鏈 圖 將尺寸鏈中各相應的環(huán)，用尺寸或符號標注在示意圖上，這種尺寸圖稱為尺寸鏈圖作 法：首先確定間接保證的尺寸，定為封閉環(huán)；然后從封閉環(huán)起，畫出各組成環(huán)；尺寸首尾相接，順一個方向畫箭頭，構成封閉圖形 機械制造工藝與機床夾具工藝尺寸鏈的構成，取決于工藝方案和加工方法，確定封閉環(huán)是關鍵；一個尺寸鏈只能解一個封閉環(huán)； 請 注 意 箭 頭 方 向 ： 與封閉環(huán)同向者為減環(huán) 與封閉環(huán)異向者為增環(huán) 機械制造工藝與機床夾具 A1 A2 A 機械制造工藝與機床夾具 尺 寸 鏈 的 形 式按環(huán)的幾何特

25、征分：長度、角度、組合尺寸鏈按應用場合分：裝配、工藝、零件尺寸鏈按各環(huán)所處空間位置分：直線、平面、空間尺寸鏈 機械制造工藝與機床夾具 尺 寸 鏈 的 特 性封閉性：尺寸鏈必是一組有關尺寸首尾相接所形成的尺寸封閉圖。其中應包含一個間接保證的尺寸和若干個對此有影響的直接獲得的尺寸關聯(lián)性：尺寸鏈中間接保證的尺寸即精度直接保證的尺寸精度支配，且間接保證的尺寸精度必然低于直接獲得的尺寸精度 機械制造工藝與機床夾具尺 寸 鏈 的 計 算 公 式封閉環(huán)的基本尺寸=組成環(huán)基本 尺寸的代數(shù)和封閉環(huán)的極限尺寸：封閉環(huán)的上、下偏差封閉環(huán)的公差 111 nmj jmi i AAA minmaxmax ji AAA m

26、axminmin ji AAA )()()( jiiss AEAEAE )()()( jsiii AEAEAE )()()( ji ATATAT 機械制造工藝與機床夾具 計 算 封 閉 環(huán) 的 豎 式 口 訣 ：增環(huán)上下偏差照抄； 減環(huán)上下偏差對調、反號 機械制造工藝與機床夾具 例 ： 尺 寸 鏈 圖 ： C 16-0.35 A 60 -0.17 16 -0.35 60-0.17 尺 寸 鏈 解 算 豎 式 ： 基 本 尺 寸 Es（ 上 偏 差 ） Ei（ 下 偏 差 ）增 環(huán) + 60 0.00 - 0.17減 環(huán) - 16 + 0.35 0.00 封 閉 環(huán) + 44 + 0.35 -

27、0.17 于 是 得 到 封 閉 環(huán) 35.0 17.040 A 4 機械制造工藝與機床夾具尺 寸 鏈 的 分 析 與 解 算 測 量 基 準 與 設 計 基 準 不 重 合 時 的 工 序尺 寸 計 算 機械制造工藝與機床夾具 尺 寸 鏈 圖 為 16-0.35 基 本 尺 寸 Es Ei A X 增 環(huán) + 60 0.00 -0.17 減 環(huán) - 44 0.00 -0.18 60-0.17 封 閉 環(huán) + 16 0.00 -0.35 于 是 求 得 減 環(huán) 為 ： X=44 18.00 。 （ 請 學 生 自 行 計 算 ） 由 此 出 現(xiàn) 兩 個 問 題 ： 測 量 尺 寸 的 精 度

28、明 顯 提 高 ； 存 在 假 廢 品 的 問 題 （ 必 須 核 算 ） 。 機械制造工藝與機床夾具 定 位 基 準 與 設 計 基 準 不 重 合 時 的 工 序 尺 寸 計 算 A6 230-1.0 A4 144-1.0 A 1 A2 A3 A5 20-0.28 22-0.6 100-0.8 20 0.3 A 1 A2 A3 A 4 A5 A 6 機械制造工藝與機床夾具 尺 寸 鏈 的 分 析 與 解 算 :序 號 尺 寸 鏈 圖 尺 寸 鏈 計 算 式 尺 寸 及 公 差 1 A1（ 20-0.28） A =A2（ 22-0.6） A2 2A +42 0.28 0.60 1A -20

29、+0.28 0.00A =A2 +22 0.00 -0.60 A2=42 28.0 60.0 2 A2 A =A3（ 100-0.8） A3 3A +142 0.60 1.08 2A -42 +0.60 +0.28A =A3 +100 0.00 -0.80 A3=142 60.0 08.1 3 A1（ 20-0.28） A =A4（ 144-1.0） A4 4A +164 0.28 1.0 1A -20 +0.28 0.00A =A4 +144 0.00 -1.0 A4=164 28.0 0.1 4 A4=164 28.0 0.1 A =A5(20 0.3) A5 5A +184 -0.70

30、-0.58 4A -164 +1.00 +0.28A =A5 +20 +0.30 -0.30 A5=184 70.0 58.0 ( 顯 然 不 合理 ， 分 析 見 后 ) 4 A4”=164 28.0 54.0 A =A5(20 0.3) A5” 5A +184 -0.24 -0.58 4A -164 +0.54 +0.28A =A5 +20 +0.30 -0.30 A5”=184 24.0 58.0 機械制造工藝與機床夾具從計算結果可知，A5的Es Ei，顯然這是不合理的。這主要是因為公共環(huán)A4的公差值太大，所以應調整A4的上下偏差。現(xiàn)按等公差原則重新分配封閉環(huán)公差。 T（Ai）=T（Aj

31、）= T(A4”) = T(A5”) = = = 0.30再考慮到 A5”A4” 故取 TA4”=0.26，TA5”=0.34所以 A 4”=164 （0.28+0.26） A5”=184 （0.24+0.34）1)(n AT13 )( 5AT 2 )30.0(30.0 28.0 54.024.0 58.0 機械制造工藝與機床夾具 保 證 滲 氮 、 滲 碳 層 深度 的 工 藝 計 算加工過程為：磨內孔至 144.76+0.04mm；滲氮，深度t1； 磨內孔至145+0.04mm，并保持滲氮層深度t 0=0.30.5mm。分析題意可知，t0=0.3+0.2mm是間接獲得的，為封閉環(huán) 機械制造

32、工藝與機床夾具 尺 寸 鏈 圖 為 尺 寸 鏈 解 算 豎 式 72.38+0.02 t1 + 72.38 + 0.02 0.00 t1 + 0.42 + 0.18 + 0.02 72.5+0.02 t 0 0.3+0.2 - 72.50 0.00 - 0.02 t 0 + 0.30 + 0.20 0.00 于 是 解 得 t1=0。 42 18.002.0 。 即 滲 氮 層 深 度 為 0.440.60mm。 機械制造工藝與機床夾具第 二 章 機 械 加 工 精 度 一 概 述 二 影 響 加 工 精 度 的 因 素 及 其 分 析 三 加 工 誤 差 的 綜 合 分 析 四 提 高 加

33、工 精 度 的 工 藝 措 施 機械制造工藝與機床夾具一 、 概 述 高產(chǎn)、優(yōu)質、低消耗，產(chǎn)品技術性能好、使用壽命長，這是機械制造企業(yè)的基本要求。而質量則是最根本的問題加工質量指標分為：加工精度宏觀幾何參數(shù)加工表面質量微觀幾何參數(shù)和表面物理-機械性能等方面的參數(shù) 機械制造工藝與機床夾具 機械加工精度零件在加工后的幾何參數(shù)（尺寸、幾何形狀、表面間的相互位置）的實際值與理論值相符合的程度機 械 加 工 精 度 包 括： 尺寸精度、形狀精度、位置精度三者有聯(lián)系，也有區(qū)別 機械制造工藝與機床夾具所 謂 理 想 零 件，即對表面形狀而言，就是絕對正確的圓柱面、平面、錐面等；對表面位置而言，就是絕對的平行

34、、垂直、同軸和一定的角度等；對尺寸而言，就是零件尺寸的公差帶中心由于機械加工中的種種原因，不可能把零件做得絕對精確，總會產(chǎn)生偏 差。這種偏差即加 工 誤 差。 機械制造工藝與機床夾具二 、 影 響 加 工 精 度 的 因 素 及 其 分 析工藝系統(tǒng)由機床、夾具、刀具和工件構成的一個完整系統(tǒng)原始誤差工藝系統(tǒng)中的誤差 機械制造工藝與機床夾具 機械制造工藝與機床夾具 1加工原理誤差（理論誤差） 原理誤差即在加工中采用了近似的加工運動、近似的刀具輪廓和近似的加工方法而產(chǎn)生的原始誤差 機械制造工藝與機床夾具近 似 的 刀 具 和 工 件 的 運 動 聯(lián) 系 所 帶 來的 加 工 誤 差例如車模數(shù)螺紋時，

35、 傳動比I = =只要能保證加工精度和零件的使用性能，一定的原理誤差是允許的。這種誤差不應超過相應公差的1015%。PP機 床 絲 桿 螺 距工 件 螺 距 1 42 31zz zz 機械制造工藝與機床夾具近 似 的 刀 具 輪 廓 帶 來 的 誤 差例如用模數(shù)銑刀銑齒輪，由于：銑刀的成形面不是純粹的漸開線；模數(shù)相同而齒數(shù)不同的漸開線齒輪齒形是不同的，一把銑刀銑一組齒數(shù)的齒輪，故存在原理誤差再如，用齒輪滾刀加工齒輪時，滾刀也是采用阿基米德基本蝸桿或法向直廓蝸桿代替漸開線蝸桿 機械制造工藝與機床夾具近 似 的 加 工 方 法 帶 來 的 誤 差例如，用尖車刀車外圓，也不是光滑的圓柱面，而是一個螺

36、旋面 機械制造工藝與機床夾具 2機床、刀具、夾具的制造誤差與磨損機 床 誤 差 包括機床本身各部件的制造誤差、安裝誤差和使用過程中磨損 機械制造工藝與機床夾具 主 軸 回 轉 運 動 誤 差 及 其 影 響 因 素回轉運動的精度取決于其回轉中心相對刀具或工件的位置精度，即取決于機床主軸的回轉精度主軸回轉誤差有三種：主軸的徑向跳動、主軸的軸向竄動、主軸的角度擺動 機械制造工藝與機床夾具 影 響 主 軸 回 轉 精 度 的 因 素 ： 滑 動 軸 承 軸 頸 或 滾 動 軸 承 滾 道 圓 度 誤 差 滾 動 軸 承 內 環(huán) 的 壁 厚 誤 差 滑 動 軸 承 軸 頸 、 軸 承 套 或 滾 動

37、軸 承 滾 道的 波 度 滾 動 軸 承 滾 子 的 圓 度 誤 差 和 尺 寸 偏 差 軸 承 間 隙 以 及 切 削 中 的 受 力 變 形 軸 承 定 位 端 面 與 軸 心 線 垂 直 度 誤 差 軸 承 端 面 之 間 的 平 行 度 誤 差 鎖 緊 螺 母 端 面 的 跳 動 等 機械制造工藝與機床夾具 導 軌 誤 差導軌是確定主要部件相對位置的基準，也是運動基準，各項誤差 直接影響被加工工件的精度 對導軌的精度要求主要有：在水平面內的直線度在垂直面內的直線度前后導軌的平行度（扭曲） 機械制造工藝與機床夾具導軌誤差對加工精度的影響： 如車削時導軌在水平面內彎曲，向前凸出，則出現(xiàn)鼓形

38、誤差；向后凸出，則出現(xiàn)鞍形誤差 機械制造工藝與機床夾具 傳 動 鏈 誤 差傳動鏈誤差產(chǎn)生的原因傳動元件的制造誤差、傳動元件的裝配誤差、使用過程中的磨損 機械制造工藝與機床夾具減少傳動鏈誤差對加工精度的影響，可采取如下措施：縮短傳動鏈提高傳動鏈的制造精度和裝配精度設法消除傳動鏈的間隙采用誤差校正機構提高傳動精度 機械制造工藝與機床夾具刀 具 的 制 造 誤 差 與 磨 損 刀 具 的 制 造 誤 差刀具的制造誤差對加工精度的影響，根據(jù)刀具的種類不同而不同。定尺寸刀具以刀具尺寸誤差為主；成形刀具以刀具形狀誤差為主 刀 具 的 磨 損：分為三個階段：初始磨損、正常磨損、急劇磨損 機械制造工藝與機床夾

39、具 減少刀具制造誤差對加工精度的影響的措施：提高制造精度合理選擇刀具材料合理選擇切削用量合理選擇刀具幾何參數(shù)合理選擇冷卻潤滑準確刃磨，減少磨損 機械制造工藝與機床夾具夾 具 的 制 造 誤 差 與 磨 損夾具的制造誤差主要是定位元件、夾緊元件、導向元件、分度元件、夾具體等的制造誤差夾具的誤差除制造誤差外，還有夾具安裝、工件裝夾等誤差對加工精度也會帶來很大影響夾具的磨損主要是定位元件和導向元件的磨損為減少夾具誤差對加工精度的影響，夾具的制造誤差必須小于工件的公差；及時更換易損件 機械制造工藝與機床夾具 3工藝系統(tǒng)受力變形及對加工精度的影響工藝系統(tǒng)受力變形的現(xiàn)象加工過程中的力：切削力、傳動力、夾緊

40、力、重力、控制力、慣性力、干擾力等 機械制造工藝與機床夾具工藝系統(tǒng)的剛度剛度工藝系統(tǒng)受外力作用后抵抗變形的能力在上述力的作用下，工藝系統(tǒng)受力變形，刀具和工件相對退讓。設刀具相對工件在切削接觸點法線方向的相對位移量為y，則工藝系統(tǒng)的剛度是： )/( mmNyFJ y系 統(tǒng) 機械制造工藝與機床夾具工 藝 系 統(tǒng) 的 剛 度 特 性力和變形不是直線關系，即不符合虎克定律加載和卸載曲線不重合卸載后，變形不能恢復到起點部件剛度比我們想象的小 機械制造工藝與機床夾具影 響 部 件 剛 度 的 因 素接觸變形（接觸點的變形）薄弱零件本身的變形間隙的影響摩擦的影響施力方向的影響 機械制造工藝與機床夾具工 藝

41、系 統(tǒng) 的 剛 度 對 加 工 精 度 的 影 響 歸納起來為下列常見形式：由于受力點位置的變化而產(chǎn)生的工件形狀誤差誤差復映毛坯材料硬度不均勻使切削力產(chǎn)生變化，工藝系統(tǒng)受力變形隨之變化而產(chǎn)生加工誤差工藝系統(tǒng)中其它作用力使工藝系統(tǒng)中某些環(huán)節(jié)受力變形而產(chǎn)生加工誤差 機械制造工藝與機床夾具誤 差 復 映 規(guī) 律 誤 差 復 映 由毛坯加工余量和材料硬度的變化引起切削力和工藝系統(tǒng)受力變形的變化，因而產(chǎn)生工件的尺寸、形狀誤差的現(xiàn)象 機械制造工藝與機床夾具 誤 差 復 映 規(guī) 律誤差復映系數(shù)：定量反映毛坯誤差經(jīng)過加工后減少的程度 =當加工過程有多次走刀時，每次走刀的復映系數(shù)為1、2、3，則總復映系數(shù)總=1

42、23 可簡化為 總（1）n坯工 系 統(tǒng)J ifCp 75.0 機械制造工藝與機床夾具由于 1，所以經(jīng)過多次走刀，則可能使毛坯誤差復映到工件上的誤差減少到公差帶允許值的范圍內 例：一個工藝系統(tǒng)，其誤差復映系數(shù)為0.25，工件在本工序前的圓度誤差0.5mm，為保證本工序0.01mm的形狀精度，本工序最少走刀幾次？解：0.5(0.25) n0.01 解得 n=3 機械制造工藝與機床夾具減 少 工 藝 系 統(tǒng) 受 力 變 形 的 措 施提高表面配合質量，以提高接觸剛度或者預加載荷，以提高接觸剛度或者鎖緊暫不需移動的部件，以提高接觸剛度設置輔助支承，提高部件剛度 機械制造工藝與機床夾具縮短切削力作用點和

43、支承點的距離，提高工件剛度選擇合理的零件結構和斷面形狀提高刀具剛度；改善材料性能合理裝夾工件，減少夾緊變形 機械制造工藝與機床夾具 4工藝系統(tǒng)熱變形及對加工精度的影響工 藝 系 統(tǒng) 熱 變 形 的 現(xiàn) 象 工藝系統(tǒng)受熱升溫而使工件、刀具及機床的許多部分會因溫度升高而產(chǎn)生復雜變形改變工件、刀具、機床間的相互位置破壞刀具與工件間相互運動的正確性改變已調整好的加工尺寸引起切削深度和切削力改變破壞傳動鏈的精度 機械制造工藝與機床夾具引 起 熱 變 形 的 熱 源：內部熱源： 切削熱，摩擦熱，電氣等外部熱源： 環(huán)境溫度變化，取暖設備，熱幅射等 機械制造工藝與機床夾具減 少 和 控 制 工 藝 系 統(tǒng) 熱

44、 變 形 的 主 要 途 徑 結 構 措 施采用熱對稱結構使關鍵件的熱變形在無害于加工精度的方向移動合理安排支承位置，使產(chǎn)生熱變形位移的有效部分縮短發(fā)熱量大的熱源采取足夠的冷卻措施，采用熱補償方法減少熱變形均衡關鍵件的溫升，避免彎曲隔離熱源 機械制造工藝與機床夾具 工 藝 措 施環(huán)境恒溫，避免光照保持工藝系統(tǒng)熱平衡，如加工前機床空轉一段時間（精密加工中途不停車）裝夾時考慮加工熱變形方向注意選材提高切削速度和走刀量保持刀具鋒利（降低切削熱）粗、精加工分開切削區(qū)施加充分的冷卻液 機械制造工藝與機床夾具 5工件的內應力引起的變形基 本 概 念 內應力當外載荷去除后，仍殘留在工件內部的應力 機械制造工

45、藝與機床夾具內 應 力 的 成 因 ： 內 因 ： 由 于 金 屬 內 部 宏 觀 的 或 者 微觀 的 組 織 發(fā) 生 了 不 均 勻 的 體 積 變 化而 產(chǎn) 生 的 外 因 ： 熱 加 工 或 者 冷 加 工 溫 度 變 化 伴 隨 金 相 組 織 變 化 冷 熱 不 均 ， 金 相 組 織 變 化 切 削 加 工 ， 強 烈 的 塑 性 變 形 引 起 表層 應 力 機械制造工藝與機床夾具幾 種 產(chǎn) 生 內 應 力 的 工 藝 過 程毛坯制造中產(chǎn)生的內應力鑄造、鍛造、焊接和熱處理過程中，因熱脹冷縮不勻以及金相組織轉變冷校直帶來的內應力 機械制造工藝與機床夾具切削加工的附加應力切除金屬后

46、，破壞了原有的內應力平衡高溫、高壓下，局部表面層因不均勻的塑性變形而產(chǎn)生內應力時效中產(chǎn)生的二次應力時效過程冷卻階段產(chǎn)生的二次殘余應力 機械制造工藝與機床夾具消 除 內 應 力 的 措 施改變加工工藝和加工用量人工時效（熱處理）和自然時效敲擊振動合理設計結構采用特殊加工手段 機械制造工藝與機床夾具 6度量誤差、調整誤差以及安裝誤差度 量 誤 差 引 起 測 量 誤 差 的 原 因：量具本身的誤差測量方法引起測量力引起溫度引起 機械制造工藝與機床夾具 減 少 或 消 除 度 量 誤 差 的 措 施提高量具精度，合理選擇量具注意操作方法注意測量條件 機械制造工藝與機床夾具調 整 誤 差工藝系統(tǒng)的調整

47、問題有：機床的調整、夾具的調整、刀具的調整不同的調整方式，有不同的誤差來源 機械制造工藝與機床夾具 試 切 法 調 整度量誤差：試切調整過程中由于度量失誤或不準而引起誤差加工余量影響：最小切屑厚度太小，以致刀刃打滑，不起切削作用微量進給誤差：最后一刀容易出現(xiàn)爬行 機械制造工藝與機床夾具 各 機 構 調 整機構的制造精度機構的靈敏度調整的準確性 樣 件 或 樣 板 調 整 大批量，多刀加工時采用樣板本身的誤差（制造和安裝誤差）對刀誤差 機械制造工藝與機床夾具安 裝 誤 差 定 位 誤 差基準不重合引起定位元件和定位面制造誤差元件配合間隙引起 夾 緊 誤 差夾緊機構的夾緊力不當引起夾緊方式不當引起

48、夾緊狀態(tài)不良引起 機械制造工藝與機床夾具三 、 加 工 誤 差 的 綜 合 分 析 1誤差的性質誤 差 分 為 兩 類： 系 統(tǒng) 性 誤 差 當連續(xù)加工一批零件時，誤差的大小和方向或是保持不變，或是按一定規(guī)律變化。前者稱為常值系統(tǒng)性誤差，后者稱為變值系統(tǒng)性誤差 機械制造工藝與機床夾具常值系統(tǒng)性誤差有：原理誤差，刀具、夾具、量具、機床的制造誤差，調整誤差，系統(tǒng)受力變形變值系統(tǒng)性誤差有：工藝系統(tǒng)熱變形，刀具、夾具、量具、機床磨損 機械制造工藝與機床夾具 隨 機 性 誤 差加工一批零件時，其誤差的大小和方向無規(guī)律地變化，這類誤差稱為隨機性誤差隨機性誤差有：復映誤差，定位誤差，夾緊誤差，多次調整引起的

49、誤差，內應力引起的誤差 機械制造工藝與機床夾具 2加工誤差的數(shù)理統(tǒng)計分析法實際分布曲線將零件按尺寸大小以一定的間隔范圍分成若干組，同一尺寸間隔內的零件數(shù)稱為頻數(shù)mI，零件總數(shù)n；頻率為mi/n。以頻數(shù)或頻率為縱坐標，以零件尺寸為橫坐標，畫出直方圖，進而畫成一條折線，即為實際分布曲線 機械制造工藝與機床夾具理論分布曲線實踐證明，當被測量的一批零件（機床上用調整法一次加工出來的一批零件）的數(shù)目足夠大而尺寸間隔非常小時，則所繪出的分布曲線非常接近“正態(tài)分布曲線”正態(tài)分布曲線的方程為： 2 22 )(21 xxey 機械制造工藝與機床夾具 機械制造工藝與機床夾具利用正態(tài)分布曲線可以分析產(chǎn)品質量；可以判

50、斷加工方法是否合適；可以判斷廢品率的大小，從而指導下一批的生產(chǎn) 零件出現(xiàn)的概率已達99.73%，在此尺寸范圍之外（ ）的零件只占0.27% 令 zx / ， 則 當 3z ， 即 3x 時 ， 則 9973.0)(2 z 。 即 當 3x 時 ，3x 機械制造工藝與機床夾具如果代表零件的公差T，則 99.73% 就代表零件的合格率，0.27%就表示零件的廢品率因此， = T 時，加工一批零件基本上都是合格品了，即時，產(chǎn)品無廢品3x 機械制造工藝與機床夾具四 、 提 高 加 工 精 度 的 工 藝 措 施 1直接消除和減少誤差法 例如車細長軸的三條措施：采用反向走刀（進給）切削采用大進給量和大主

51、偏角（9093）車刀在卡盤一端車出一個縮頸 機械制造工藝與機床夾具 2誤差補償法人為地制造出一種新的或者利用原有的一種原始誤差去抵消另一種原始誤差例如預加載荷精加工磨床床身導軌；用校正機構提高絲桿車床傳動鏈精度 3誤差轉移法將工藝系統(tǒng)的幾何誤差、受力變形和熱變形等轉移到不影響加工精度的方向去例如，鏜模鏜孔，主軸與鏜桿采用浮動聯(lián)接 機械制造工藝與機床夾具 4誤差平均法例如，研磨加工高精度的軸和孔，利用誤差相互比較、相互消除來提高精度；再如，刮研精密平板 5“就地加工”法例如車床配制主軸法蘭盤；再如轉塔車床加工轉塔上的六個刀架安裝孔 6控制誤差法對付變值系統(tǒng)性誤差必須采用可變補償?shù)姆椒?機械制造工

52、藝與機床夾具 三 種 形 式：主動測量：加工過程中隨時測量，隨時進行誤差補償偶件配合測量：以互配件中的一件作為基準去控制另一件積極控制起決定性作用的加工條件：例如精密螺紋磨床的自動恒溫控制 機械制造工藝與機床夾具第 三 章 機 械 加 工 表 面 質 量 一 零 件 的 表 面 質 量 及 其 對 使 用性 能 的 影 響 二 影 響 機 械 加 工 表 面 粗 糙 度 的因 素 三 影 響 表 面 物 理 力 學 性 能 的 工藝 因 素 四 磨 削 的 表 面 質 量 五 控 制 表 面 質 量 的 工 藝 途 徑 機械制造工藝與機床夾具一 、 零 件 的 表 面 質 量 及 其對 使 用

53、 性 能 的 影 響 1概述表面質量是指零件加工后的表面層狀態(tài)表面質量影響零件的工作性能、可靠性、壽命 機械制造工藝與機床夾具表 面 質 量 的 主 要 內 容： 表 面 層 的 幾 何 形 狀 特 征表面粗糙度：即表面微觀幾何形狀誤差表面幾何形狀：即表面宏觀不平度波度：介于宏觀幾何誤差與表面粗糙度之間的周期性幾何形狀誤差 機械制造工藝與機床夾具 表 面 層 的 物 理 力 學 性 能 的 變 化v 物 理 力 學 性 能 ：表面層塑性變形引起的冷作硬化層深度；表面層硬度的變化；表面層內的殘余應力；刀瘤引起的撕裂、折皺等；微觀及宏觀裂紋；性能（如極限強度等）的變化；重熔金屬的沉積層 機械制造工

54、藝與機床夾具v金 相 組 織： 相變；再結晶；過時效。v化 學 性 質 ：晶間腐蝕和選擇性浸蝕；表面脆化（氫脆） 機械制造工藝與機床夾具 2表面質量對零件使用性能的影響表 面 質 量 對 零 件 耐 磨 性 的 影 響兩零件作相對運動時，接觸的凸峰處產(chǎn)生彈性變形、塑性變形、剪切等現(xiàn)象，即產(chǎn)生磨損；磨損達到一定程度，接觸面積增大，金屬分子間的親和力使表面咬焊；表面輪廓形狀、加工紋路以及吸附層、冷作硬化層等也影響耐磨。 機械制造工藝與機床夾具零件表面層材料的冷作硬化，能提高表面層的硬度，增強表面層的接觸剛度，減少摩擦表面間發(fā)生彈性和塑性變形的可能性，使金屬之間咬合的現(xiàn)象減少，因而增強耐磨性。但硬化

55、過度會降低金屬組織的穩(wěn)定性，使表層金屬脆化而脫落，致使磨損加劇。 機械制造工藝與機床夾具表 面 質 量 對 零 件 疲 勞 強 度 的 影 響表面粗糙度、劃痕、裂紋等缺陷引起應力集中而產(chǎn)生疲勞損壞；表面層的殘余應力和冷作硬化能提高疲勞強度（故有專門的表面強化工藝：噴丸、滾壓）；但硬化過度會降低金屬組織的穩(wěn)定性，使表層金屬脆化而脫落或產(chǎn)生裂紋，致使磨損加劇。 機械制造工藝與機床夾具表 面 質 量 對 零 件 抗 腐 蝕 性 能 的 影 響零件表面粗糙的凹谷處容易積聚腐蝕性介質而發(fā)生化學腐蝕或電化學腐蝕；在應力狀態(tài)下，特別是在拉應力狀態(tài)下工作，容易出現(xiàn)裂紋，引起晶間破壞，產(chǎn)生應力腐蝕。 機械制造工

56、藝與機床夾具表 面 質 量 影 響 零 件 的 配 合 性 質相配零件的配合關系是利用間隙量和過盈量來表示的，由于表面粗糙度的存在，使得有效的間隙或過盈量發(fā)生變化，影響配合精度和配合性質；動配合件的磨損改變原來的配合性質，影響動配合的穩(wěn)定性；粗糙的靜配合的實際過盈量比預定的小，靜配合的可靠性差。 機械制造工藝與機床夾具表 面 質 量 對 零 件 其 他 性 能 的 影 響零件的表面質量還將對零件的密封性能、零件的接觸剛度、運動的靈活性和發(fā)熱損失、原有精度等產(chǎn)生影響。 機械制造工藝與機床夾具 3影響表面質量的因素機械加工表面不可能是理想光滑表面表面層材料加工時會產(chǎn)生物理、化學變化切削力、切削熱使

57、表層產(chǎn)生各種變化外界介質的腐蝕等等 機械制造工藝與機床夾具二 、 影 響 機 械 加 工 表 面 粗 糙 度 的 因 素 1影響切削加工表面粗糙度的因素幾 何 因 素尖刀切削時：帶圓角半徑的刀切削時： )( rr kctgctgk fH 028rfH 機械制造工藝與機床夾具 影 響 表 面 粗 糙 度 的 幾 何 因 素 有 ：刀具的幾何形狀和幾何角度進給量刀刃本身的粗糙度物 理 因 素切削力和摩擦力塑性變形過程中形成的積屑瘤切削過程中工件表面上形成鱗刺 機械制造工藝與機床夾具工 藝 系 統(tǒng) 的 動 態(tài) 因 素 振 動機械振動分為自由振動、強迫振動、自激振動三大類，金屬切削過程中，主要是強迫振

58、動和自激振動兩種類型振動主要是產(chǎn)生波度、粗糙度而影響零件表面質量 機械制造工藝與機床夾具 2降低表面粗糙度的工藝措施合 理 選 擇 刀 具 的 幾 何 角 度適當增大前角、后角增大刀尖圓弧半徑減小主、副偏角改 善 材 料 切 削 性 能減小材料塑性（采取正火、調質等方法）細化材料晶粒（熱處理） 機械制造工藝與機床夾具合 理 選 擇 切 削 用 量合理選擇切削速度，避開積屑瘤、鱗刺產(chǎn)生的切削速度區(qū)減少進給量切削深度不宜過小正 確 使 用 切 削 液乳化液、硫化油、植物油等性能各有不同，應合理選用 機械制造工藝與機床夾具采 用 輔 助 加 工 方 法常用的有：研磨、珩磨、超精加工等提 高 工 藝

59、系 統(tǒng) 的 精 度 和 剛 度主運動和進給運動系統(tǒng)的精度要高系統(tǒng)的剛度和抗振性好受力變形和熱變形要小 機械制造工藝與機床夾具三 、 影 響 表 面 物 理 力 學 性 能 的 工 藝 因 素 1表面層的殘余應力表 面 層 殘 余 應 力 的 產(chǎn) 生當切削過程中表面層組織發(fā)生形狀變化和組織變化時，在表面層及其與基體材料的交界處就會產(chǎn)生互相平衡的彈性應力，稱為表面殘余應力 機械制造工藝與機床夾具殘 余 應 力 分 類：零件整個尺寸范圍內平衡的殘余應力晶粒范圍內平衡的殘余應力晶胞間平衡的殘余應力殘 余 應 力 產(chǎn) 生 的 原 因冷塑性變形（切削力的作用）熱塑性變形（切削熱的作用）金相組織變化（切削高

60、溫作用下，引起表面層金屬發(fā)生相變）v通常是上述三種原因綜合作用的結果 機械制造工藝與機床夾具 2表面層的加工硬化表 面 冷 作 硬 化 現(xiàn) 象切削（含磨削）過程中，刀具前面迫使金屬受到擠壓而產(chǎn)生塑性變形，使晶體間產(chǎn)生剪切滑移，晶格嚴重扭曲，并使晶粒拉長、破碎和纖維化，引起材料強化、硬度提高，這就是冷作硬化現(xiàn)象 機械制造工藝與機床夾具表 面 層 硬 化 后 的 金 屬 性 質 的 具 體 特 點 為：晶體形狀改變（拉長、破碎）晶體方向改變（塑性變形后形成一定方向，纖維化）變形抵抗力增加（產(chǎn)生冷作硬化）導電性、導磁性、導熱性亦有變化表面層產(chǎn)生殘余應力決 定 表 面 層 硬 化 程 度 的 因 素產(chǎn)

61、生塑性變形的力塑性變形的速度塑性變形時的溫度 機械制造工藝與機床夾具影 響 加 工 冷 作 硬 化 的 因 素切削用量（主要是切削速度、進給量。切削速度的影響：低速時，塑性變形大，冷硬大；速度增加，冷硬減少；但速度超過100m/min時，冷硬又增加。進給量增大，塑性變形增大，冷硬增加；進給量太小，刀具擠壓作用增大，冷硬增加。） 機械制造工藝與機床夾具刀具（刀具的刃口圓角大和后刀面的磨損嚴重以及前刀面的粗糙度高，都將使得刀具對工件表面層金屬的擠壓和摩擦作用增加，因而冷硬程度和深度都增加。）工件材料的影響（工件材料硬度越低，切削時塑性變形越大，冷硬現(xiàn)象越嚴重。） 機械制造工藝與機床夾具四 、 磨

62、削 的 表 面 質 量 1磨削加工的特點磨削精度高，通常作為終加工工序磨削過程比切削復雜，一般滑擦、刻劃、切削作用是同時進行的磨削速度高，通常v砂=4050m/s，目前甚至高達v砂=80200m/s磨削溫度高，磨削點附近的瞬時溫度可高達8001000，會引起燒傷和裂紋徑向切削力大，會引起機床發(fā)生振動和彈性變形 機械制造工藝與機床夾具 2影響磨削加工表面粗糙度的因素砂 輪 的 線 速 度：砂輪線速度越高，粗糙度越低工 件 的 線 速 度：工件線速度越低，粗糙度越低縱 向 進 給 量：縱向進給量增加，粗糙度增大光 磨 次 數(shù) ：光磨次數(shù)越多，粗糙度越低 機械制造工藝與機床夾具砂 輪 性 質 對 粗

63、 糙 度 影 響 ：砂輪的粒度砂輪的硬度砂輪的修整工 件 材 料 的 影 響：工件材料太軟、太硬、太韌都不容易降低粗糙度 機械制造工藝與機床夾具 3磨削表面層的殘余應力磨削裂紋問題磨 削 過 程 中 殘 余 應 力 的 產(chǎn) 生磨削加工比切削加工的表面殘余應力更為復雜：一方面，磨粒切削刃為負前角，法向切削力一般為切向切削力的23倍（切削加工時只有0.5倍）磨粒對加工表面作用，引起冷塑性變形，產(chǎn)生壓應力；另一方面，磨削溫度高，易引起熱塑性變形，表面出現(xiàn)拉應力 機械制造工藝與機床夾具磨削時，殘余應力可能超過材料的強度極限，零件會產(chǎn)生裂紋，有的在外表層，有的在內層下；裂紋方向常與磨削方向垂直，或呈網(wǎng)狀

64、；裂紋常與燒傷同現(xiàn) 機械制造工藝與機床夾具磨 削 裂 紋 產(chǎn) 生 的 原 因磨削用量：磨削深度和縱向走刀量大，則塑性變形大，切削溫度高，拉應力過大，可能產(chǎn)生裂紋工件材料：含碳量高者易裂紋熱處理工序：與淬火方式、速度及操作方法有關 機械制造工藝與機床夾具消 除 和 減 少 磨 削 裂 紋 的 措 施合理選材正確制訂熱處理工藝逐漸減小切除量改善散熱條件，加強冷卻效果，設法降低切削熱合理選擇砂輪 機械制造工藝與機床夾具 4磨削表面層金相組織變化磨削燒傷問題磨 削 過 程 中 的 燒 傷 問 題磨削過程中，由于磨削溫度很高，而且磨削熱有6080%傳給工件，當磨削溫度超過相變臨界點時，則會引起工件表面的

65、金相組織發(fā)生變化，此時表面層的顯微硬度也相應發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱為磨削燒傷 機械制造工藝與機床夾具磨 削 燒 傷 的 類 型：磨削淬火鋼時，會產(chǎn)生如下三種金相組織變化退火燒傷：磨削溫度超過相變溫度Ac3，未予冷卻時淬火燒傷：磨削溫度超過相變溫度Ac3，充分冷卻時回火燒傷：磨削溫度低于相變溫度Ac3，但超過350時 機械制造工藝與機床夾具 三 種 燒 傷 以 退 火 燒 傷 最 為 嚴 重磨削后，表面常出現(xiàn)黃、褐、紫、青等燒傷色，這是工件在瞬時高溫下產(chǎn)生的氧化膜顏色，相當于回火時的顏色 機械制造工藝與機床夾具影 響 燒 傷 的 因 素磨 削 用 量磨削深度增加，燒傷增加縱向進給量增加，燒傷減少工

66、件轉速增大，發(fā)熱量增大，但接觸時間縮短 機械制造工藝與機床夾具工 件 材 料材料硬度高，磨削熱量多，易燒傷材料過軟，易堵塞砂輪而產(chǎn)生燒傷材料強度高，耗功多，發(fā)熱量大，易燒傷材料韌性好，磨削力大，發(fā)熱量大，易燒傷材料導熱性能差，易燒傷 機械制造工藝與機床夾具砂 輪 選 擇砂輪硬度太高，自礪性差，易發(fā)生燒傷樹脂結合劑比陶瓷結合劑容易產(chǎn)生燒傷橡膠結合劑比樹脂結合劑更易產(chǎn)生燒傷砂輪粒度越細，越容易發(fā)生燒傷冷 卻 條 件：冷卻、散熱條件越差，越易發(fā)生燒傷 機械制造工藝與機床夾具避 免 燒 傷 的 途 徑設法減少磨削熱量的產(chǎn)生、加速熱量的傳出，采取強有力冷卻方式合理選擇磨削用量，適當提高工件的轉速合理選擇砂輪的硬度和粒度 機械制造工藝與機床夾具五 、 控 制 表 面 質 量 的 工 藝 途 徑 提高加工表面質量的加工方法有兩大類：低效率、高成本的工藝措施，尋求各工藝參數(shù)的最佳組合，以降低表面粗糙度著重改善表面的物理力學性能，提高工件的表面質量 機械制造工藝與機床夾具 1 降 低 表 面 粗 糙 度 的 加 工 方 法 超 精 密 切 削 和 低 粗 糙 度 磨 削 主 要 是 在 機 床 上 下