机械制造工艺学总复习docWord文档下载推荐.docx
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黒色金属
沟槽、台阶面、大批量
需要说明的是:
粗精阶段是站在总体上说的,但具体到某个加T-表面却有备种差异
也许一个表面在所有完结前给一刀,所以大原则还有细考虑。
也称机动时间,可以通过计算得到
关于备时间的确定
1、基木时间(机动时间)按相关公式计算
2、基木时间+辅助时间二操作时间
3、辅助时间可以查表查各分解动作的时间
4、布置时间一般按操作时间2・7%估算
5、休息时间一般操作时间2%计算
6、准终时间,没理论或实践计算方法,应该以实测为主吧
7、不同加工方法各时间确定不同,实际为上
2」轴类零件加工工艺分析
…定位基准
主轴加工过程屮常以加工表瓯的设计基准(屮心孔••两顶尖孔)为精基准,且在加工各阶段反复修正屮心孔,不断提高基准精度,此种T•艺符合基准重合、重准统一原则。
在轴的加工过稈屮,顶尖孔始终要保持准确和清洁。
如果轴进行報体淬火、热处理时,顶尖孔表血可能有氧化皮或其他损伤,为了保证下一阶段的加T精度,在每次热处理后,转入下一加工阶段前,应对顶尖孔进行研磨或修整。
采用两顶尖孔定位基准的好处?
基准统一,能在一次安装屮加工出备段外圆表面及其端面,保证同轴度和垂直度。
夹具简单、加工效率高。
基准重合,加工直径尺寸很好控制。
顶尖的实施
对于实心轴,粗加工前,先打顶尖孔,开始了精基准Z路。
对于空心轴?
通孔径较小时,可直接在孔口倒出宽度不大于2mm的锥面代替屮心孔;
不宜时,采用带有中心孔的锥堵或带锥堵的拉杆心轴。
细长轴的加工
工件装在前示顶尖上,且顶尖不能顶得太紧或太松,防止工件热伸长时因受挤而弯曲变形,
或因松动而影响加丁•精度
工件亦可装在三爪卡盘和后顶尖上,此时宜采用弹簧顶尖,以免丁•件热伸长受阻
由于细长轴刚性差,可采用大的主偏角;
采用反向车削,使T件轴向受拉;
采用中心架或跟刀架,以增加T•艺系统刚性
采用大前角,正刃倾角,充分使用切削液;
细长轴左端缠有一圈钢丝,然而三爪卡盘夹在钢丝上,减少接触面积,消除过定位,避免工件应力
2.2深孔加工
轴类零件尤其是机床主轴的深孔加T为减小零件变形,一般在T件调质后进行,它比一般孔的加工要困难得多,必须采用特殊的钻头,设备和加工方式,解决好工具引导,顺利排屑和充分冷却润滑三大问题,为此可采取下列措施:
工件作冋转运动,钻头作进给运动,使钻头具有自动定心的能力
采用性能优良的深孔钻削系统,如内排式深孔钻、枪钻等
在工件上用刚性好的刀具预先加工一个玄径相当的导向孔,其深度为钻头肓径的1-1.5倍,尺寸精度不低于m7
大量输送具有一定压力的冷却介质,加快刀具冷却,带动切屑排出。
3」轴类零件典型加工路线
预备加工:
包括校玄、切断、端血加T和钻中心孔等。
粗车:
粗车直径不同的外圆和端瓯。
热处理:
对质量要求较高的轴,在粗车示应进行正火、调质等热处理。
精车:
修研屮心孔后精车外圆、端面及螺纹等。
其他工序:
如铳键槽、花键及钻孔等。
耐磨部位的表血热处理。
磨削工序:
修研屮心孔后磨外圆、端瓯。
由此可见,整个主轴的加工工艺过程就是以主要表面(支承轴颈、锥孔)的粗加工、半精加工和精加工为主,适当插入其他表面的加工工序而组成的。
这就说明,加工阶段的划分起主导作用的是工件的精度要求。
对于一般精度的机床主轴,精磨是最终机械加工工序。
对精密机床的主轴,还要增加光整加T阶段,以求获得更高的尺寸精度和更低的表血粗糙度。
尺寸链基本概念
尺寸链定义
在零件加工或机器装配过稈屮,由相互联系的尺寸形成的封闭尺寸组,称为尺寸链
★装配尺寸链——在机器设计和装配过程屮,由有关零件尺寸形成的尺寸链
★工艺尺寸链——在加工过程中,由同一零件有关工序尺寸所形成的尺寸链
尺寸链线图:
为清楚表达尺寸链的纟fl成,通常不需要tai出零件或部件的具体结构,也不必按照严格的比例,只需将链屮各尺寸依次画出,形成封闭的图形即可,这样的图就叫尺寸链线图一最短尺寸链原则很重要。
最后加工的工序尺寸
封闭环和增、减坏的确定
封闭环的确定
最后形成的尺寸。
在尺寸链形成过程屮,最后形成的那一环。
加工余量。
工艺尺寸链的封闭环是河接得到的尺寸。
装配尺寸链的封闭环为装配间隙。
确定组成环。
除封闭环以外的所有的环为组成环
增减环的确定方法(下页)
3.按尺寸链的应用范围分类
(1)装配尺寸链装配尺寸链是指全部组成环为不同零件设计尺寸所形成的尺寸链。
图示为装配尺寸链,封闭环A0是变速器壳体与止推垫片间的轴向间隙,是装配后间接(或自然)形成的尺寸,亦称为装配精度要求;
纟R成环Al、A2、A3、A4分别为不同零件的设计尺寸。
装配尺寸链的特点为:
封闭环是不同零件表血问的尺寸,该尺寸在装配后间接(或H然)得到。
大数互换法
封闭环公差与纟fl成环公差Z关系
封闭环的极限偏差:
5.2.6达到装配精度的装配方法
装配方法工艺特点适用范围
常用装配方法及其适用范围
完全互换法
%1配合件公羌Z和小于/等于规定装配公茅;
②装配操作简单;
便于组织流水作业和维修T作
大批量生产屮零件数较少、零件可用加工经济精度制造者,或零件数较多但装配精度要求不高者
%1配合件公差平方和的平方根小于/等于规定的装配公差;
②装配操作简单,便于流水作业;
③会出现极少数超茅件
大批量生产屮零件数略多、装配精度有一定要求,零件加工公差较完全互换法可适当放宽;
完全互换法适用产品的其它一些部件装配
分组选配法
①零件按尺寸分组,将对应尺寸组零件装配在一起;
②零件误差较完全互换法可以大数倍适用于大批杲生产屮零件数少、装配精度要求较高又不便采用其它调整装置的场合
修配法
预留修配量的零件,在装配过程屮通过手丁修配或机械加工,达到装配精度
用于单件小批生产屮装配精度要求高的场合
调节法
装配过程屮调整零件乙间的相互位置,或选用尺寸分级的调整件,以保证装配精度
动调整法多用于对装配间隙要求较高并可以设置调整机构的场合;
静调整法多用于大批量生产屮零件数较多、装配精度要求较高的场合
4.1.1机械加工质量
(通常形状误差限制在位置公差内,位置公差限制在尺寸公并内)
表面粗糙度
波度
纹理方向
伤痕(划痕、裂纹、砂眼等)
图4-1加T质最包含的内容
♦加丁•精度:
零件加工后实际儿何参数与理想儿何参数接近程度。
♦加工精度与经济性与使用要求间是有关系的。
加工质量取决于工件和刀具在切削运动过程中相互位置关系。
在机械加工时,机床、刀具、夹具和T件构成一个完整的系统,称Z为工艺系统。
加工精度问题也就是工艺系统问题,或者说工艺系统是因,而精度问题是果,因此也把工艺系统的误差称为“原始误差”的由来。
研究加丁•精度的目的,就是弄清原始误差与加丁精度煤响规律,进而控制使其达到精度要求,找到提高精度之途径。
引起加工谋并的根本原因是工艺系统存在肴课并,将工艺系统的误并称为原始误羌。
4.1.4影响加工精度的因素
图4・5原始误差构成
4.2.2主轴误差
♦主轴冋转误茅对加工精度的影响
★主轴径向圆跳动对加T精度的影响(镣孔)
考虑最简单的情况,主轴冋转屮心在X方向上作简谐胃线运动,其频率与主轴转速相同,幅值为2e。
则刀尖的坐标值为:
式中R——刀尖回转半径;
4>
——主轴转角。
显然,式(4・4)为一椭圆。
图4-9径向跳动对车外圆精度影响
仍考虑最简单的情况,主轴冋转中心在X方向上作简谐直线运动,其频率与主轴转速相同,幅值为2e。
则刀尖运动轨迹接近于正圆(图4-9)o
◎思考:
主轴冋转屮心在X方向上作简谐直线运动,其频率为主轴转速两倍,被车外圆形状如何?
结论:
主轴径向跳动影响加工表面的圆度误差
★主轴径向圆跳动对加T精度的影响(车外圆)
★主轴端面関跳动对加T精度的影响
被加工端面不平,与圆柱面不垂貞;
加工螺纹时,产生螺距周期性误差。
★主轴倾角摆动对加工精度的影响
与主轴径向跳动影响类似,不仅影响恻度误差,而且影响闘柱度误并。
4.2.3刀具与夹具误差
夹具误差影响加工位置精度。
与夹具有关的影响位置误差因素包括:
通常要求定位谋差和夹具制造误差不大于工件相应公羌的1/3。
1)定位误差;
2)刀具导向(对刀)误差;
3)夹紧误差;
4)夹具制造误差;
5)夹具安装谋茅;
4.3.1基木概念
式屮k——工艺系统刚度;
kjc机床刚度;
kjj——夹具刚度;
kd—刀具刚度;
kg——工件刚度。
•匸艺系统受力变形等于工艺系统各纟fl成部分受力变形Z迭加。
由此可导出工艺系统刚度与工艺系统各组成部分刚度Z间的关系:
4.3.2工艺系统刚度对加T精度的影响
工件加工后成鞍形(图4-22)
图4-22机床受力变形引起的加工误差
♦工件变形引起的加工误差
式屮Xg——工件变形;
E——工件材料弹性模量;
J工件截面惯性矩;
Fp,L,Z——含义同前。
由于工件变形,使丁件加工后成鼓形(图4-23)
图4-23工件受力变形引起的加工误差
以椭圆截面车削为例说明04-24)
由于工艺系统受力变形,使毛坯误差部分反映到工件上,此种现象称为“误差复映”
4.3.2工艺系统刚度对加工精度的影响
误差复映
夹紧力、重力、传动力和惯性力引起的加T谋弟
♦夹紧力影响
a)b)
图4・25薄壁套夹紧变形
图4・26薄壁工件磨削
【例1】薄壁套夹紧变形
解决:
加开口套
【例2】薄壁丁•件磨削
加橡皮垫
4.3.2T艺系统刚度对加T精度的影响
441概述
在精密加工和大件加工屮,丁•艺系统热变形引起的加工误羌占•总误并的约40〜70%。
温度场一一工艺系统备部分温度分布
热平衡——单位时间内,系统传入的热量与传出的热量相等,系统各部分温度保持在一相对稳定的数值上
温度场与热平衡研究——日前以实验研究为主
461误差预防
合理采用先进工艺和设备
♦误差预防指减小原始误差木身或减小原始误差的影响
减小原始误差
转移原始谋羌(图4-53)
误差分组
就地加工
均化原始误差,如研磨加工、易位加工(图4-54)
工件装夹
划线找正装夹(图2-11)——精度不高,效率低,多用于形状复杂的铸件
直接找正装夹(图2-10)——精度高,效率低,对工人技术水平高
夹具装夹(图2-12)——精度和效率均高,广泛采用
定位——使工件在机床或夹具上占有正确位置
夹紧——对工件施加一定的外力,使其已确定的位置在加工过稈屮保持不变
夹具作用
关于定位
内锥孔
工件的6个自由度均被限制,称为完全定位。
工件6个自由度屮有1个或几个自由度未被限制,称为不完全定位。
完全定位与不完全定位
不完全定位主要有两种情况:
①工件木身相对于某个点、线是完全对称的,则工件绕此点、线旋转的自由度无法被限制(即使被限制也无意义)。
例如球体绕过球心轴线的转动,圆柱体绕白身轴线的转动等。
%1工件加工要求不需要限制某一个或某几个白由度。
如加T平板上表面,要求保证平板厚度及与下平瓯的平行度,贝U只需限制3个自由度就够了。
欠定位
匸件加工时必须限制的自由度未被完全限制,称为欠定位。
欠定位不能保证工件的正确安装,因而是不允许的。
过定位
过定位一一工件某一个自由度(或某几个自由度)被两个(或两个以上)约束点约束,称为过定位。
过定位是否允许,要视具体情况而定:
1)如果工件的定位面经过机械加T,且形状、尺寸、位置精度均较高,则过定位是允许的。
有时还是必要的,因为合理的过定位不仅不会影响加工精度,还会起到加强工艺系统刚度和增加定位稳定性的作用。
2)反Z,如果工件的定位面是毛坯面,或虽经过机械加工,但加T精度不高,这时过定位一般是不允许的,因为它可能造成定位不准确,或定位不稳定,或发生定位干涉等情况。
6.3定位误差概念
定位谋差的概念
定位误差是由于工件在夹具上(或机床上)定位不准确而引起的加工误差。
1)由于工件定位表面或夹具定位元件制作不准确引起的定位误差,称为基准位置误差,上页图所示例了。
2)由于工件的丁序基准与定位基准不重合而引起的定位误差,称为基准不重合误差。
6.3定位误差来源
夹紧装置的组成
1、动力源装置:
它是产生夹紧作用力的装置
2、传力机构:
传递力的机构,其作用是:
改变作用力的方向;
改变作用力的大小;
具有一定的H锁性能,以保证夹紧可靠。
3、夹紧元件:
它是直接与T件接触完成夹紧作用的元件
二、夹紧力确定的基木原则
1.夹紧力方向的确定
应指向各定位元件,且尽可能使Z垂育于主要定位基准,应在工件刚度最大的方向上将工件夹紧
有助于定位,不破坏定位的准确性和可靠性
应考虑接触面积的彩响,使工件变形尽可能小
丿M使夹紧力尽可能小,减轻劳动强度、提高生产效率
2.夹紧力作用点的选择
夹紧力作用点是指夹紧元件与工件接触的一小块血积
应落在支承元件上或几个支承元件所形成的支承血内
应选在工件刚性较好的部位
应尽可能靠近被加工表面,以减少切削力翻转力矩的影响,减少振动
夹紧力计算问题
夹紧力作用点与方向确定后,要确定大小,但准确计算是很困难的。
切削力、夹紧力在各支承面上的分布、T艺系统变形、各接触血摩擦系数。
一般不计算或估算,类比法解决结构尺寸。
特别关键工序需要机动夹具时才需要计算。
夹紧力计算原则
假设工艺系统是刚性系统
切削过程稳定不变
找岀加工过程最不利加工状态作计算依据
力:
切削力、夹紧力、重力、惯性力列静力平衡方程式,算出理论夹紧力
系数扩大理论值K粗加工取2.5-3精加工取1.5-2.
三、常用的夹紧机构及选用
1.斜楔夹紧机构
工作原理:
利用楔块的斜面将楔块的推力转变为夹紧力,从而夹紧工件
2•螺旋夹紧机构
类似楔块
夹紧力大小:
螺旋夹紧的特点
%1螺旋夹紧白锁性好,夹紧可靠。
%1螺旋夹紧的增力比较大,可达65-140倍,一般夹具上所用螺纹为M8〜M240
%1螺旋夹紧的夹紧行程不受限制,但由于一般多为手动,因此夹紧行程长时则操作费时,效率低,故常采用一些快速的螺旋夹紧机构。
%1螺旋夹紧结构简单,应用广泛。
3.偏心夹紧机构
利用转动屮心与几何屮心偏移的圆盘或轴作为夹紧元件,相当于一个弧形斜楔。
夹紧特点:
结构简单,制造方便
夹紧迅速,操作灵活
行程小,增力小,自锁能力差
适合夹紧力小、振动小的场合
自锁条件:
D/e$14〜20
定心夹紧机构
定心夹紧机构是定心定位和夹紧结合在一起,动作同时完成的机构。
通用夹具屮的三爪自定心卡盘、弹簧卡头等就是典型的定心夹紧机构。
定心夹紧机构屮与定位基面接触的元件既是定位元件乂是夹紧元件。
定位精度高,夹紧方便、迅速,在夹具屮广泛应用。
定心夹紧只适合于几何形状完全对称或至少是左右对称的T件。
联动夹紧机构
根据T件结构特点和生产率的要求,有些夹具要求对一个丁件进行多点夹紧,或者需要同时夹紧多个工件。
如果分别依次对各点或各工件夹紧,不仅费时,也不易保证备夹紧力的一致性。
为提高生产率及保证加工质量,可采用各种联动夹紧机构实现联动夹紧。
联动夹紧是指操纵一个手柄或利用一个动力装置,就能对一个工件的同一方向或不同方向的多点进行均匀夹紧,或同时夹紧若干个工件。
前者称为多点联动夹紧,后者称为多件联动夹紧。
多点联动夹紧机构
专用夹具设计的基本要求
①保证工件的加工精度。
这是夹具设计的最基木要求,其关键是正确地确定定位方案、夹紧方案、刀具导向方式及合理制定夹具的技术要求。
必要时应进行误差分析与计算。
%1夹具总体方案应与生产纲领相适应。
在大批量生产时,应尽量采用各种快速、高效结构,如多件夹紧、联动夹紧等,以缩短辅助时间,提高生产率;
在屮、小批量生产屮,则要求在满足夹具功能的前题下,尽量使夹具结构简单、容易制造,以降低夹具制造成木。
%1操作方便,工作安全,能减轻工人劳动强度。
如采用气动、液压等机械化夹紧装置,以减轻工人的劳动强度;
并可较好地控制夹紧力。
夹具操作位置应符合操作工人的习惯,必要时应有安全保护装置,以确保使用安全。
%1便于排屑。
切屑积集在夹具屮,会破坏工件正确的定位;
切屑带来的大量热量会引起夹具和工件的热变形,影响加工质量;
切屑的清扫乂会增加辅助时间,降低工作效率;
切屑积集严重时,还会损伤刀具或造成工伤事故。
因此排屑问题在夹具设计时必须给予充分的注意,在设计高效机床夹具时尤为重要。
%1有良好的结构工艺性。
设计的夹具应便于制造、检验、装配、调整、维修等。
专用夹具设计的一般步骤
3绘制夹具总图,标注有关尺寸及技术要求
夹具总图应按国家标准绘制,比例尽量取1:
1。
夹具总图在淸楚表达夹具工作原理和结构的情况下,视图应尽可能少,主视图丿勺取操作者实际工作位置。
绘制夹具总图可参照如下顺序进行。
用假想线(双点画线)画出工件轮廓(注意将工件视为透明体,不扌当夹具),并应画出定位面、夹紧面和加工面;
tai出定位元件及刀具导向元件;
按夹紧状态曲出夹紧元件及夹紧机构(必要时用假想线曲出夹紧元件的松开位置);
绘制夹具体和其他元件,将夹具各部分连成一体;
标注必要的尺寸、配合、技术条件;
对零件进行编号,填写零件明细表和标题栏。
基木构成
由8类元件组成:
基础件、支承件、定位件、导向件、夹紧件、紧固件、其它件、合件。
组合件是由若干元件组成的独立部件,完成一定的功能要求,组装时不能拆散。
孔系组合夹具的元件类别与槽系组合夹具相仿,也分为八大类元件,但没有导向件,而是增加了辅助件。
箱孔与孔的位置精度
引起轴安装歪斜,致使主轴径向跳动和轴向窜动,加剧轴承磨损。
1)同一轴线上备孔的同轴度误差;
2)孔端面对轴线垂右•度误差。
3)孔轴线的平行度误差
箱体加工
孔和平面的位置精度
主要是规定主要孔和主轴箱女装基面的平行度。
主要平面的精度
影响主轴箱与床身的连接刚度。
1)规定底面和导向面必须平直和相互垂育;
2)平面度、垂真度公差等级为5级。
箱体加工工艺流程粗结
综上所述,箱体零件主要加工工序的顺序一般是,先加工定位用的平面及其上的两个工艺孔——粗、精加工其他平面——钻各面上的螺纹底孔——粗镇主要孔——钻、枝其余孔——精铿主要孔——攻丝。
5•箱体孔系加工方法一铿
孔系——箱体上一系列有相互位置精度要求的孔的组合。
孔系分类:
平行孔系、同轴孔系、交叉孔系
平行孔系的加工
平行孔系——轴线互相平行且孔距也有精度要求的一系列孔。
4、活塞结构
(1)活塞顶部
燃烧室的组成部分,主耍作用承受气体压力。
椭圆形:
活塞在气体力和侧向力的作用下发生机械变形,活塞受热膨胀时还发生热变形。
结果都是使活塞裙部在活塞销孔轴线方向的尺寸增大。
为使活塞丁•作时裙部接近正圆形与气缸相适应,在制造时应将活塞裙部的横断面加工成椭圆形。
上小下大圆锥形:
沿活塞轴线方向活塞的温度是上高下低,热膨胀量自然是上大下小。
为使活塞工作时裙部接近圆柱形,把活塞制成上小下大的圆锥形或桶形。
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