第2章機(jī)械制造過(guò)程根底知識(shí)學(xué)習(xí)指南機(jī)械制造工藝方法與工藝過(guò)程

機(jī)械加工方法基準(zhǔn)與裝夾機(jī)械加工工藝系統(tǒng)成組技術(shù)根本原理零件構(gòu)造工藝性學(xué)習(xí)指南學(xué)習(xí)本章內(nèi)容，在了解機(jī)械加工方法和機(jī)械加工配備的同時(shí)，應(yīng)深化了解有關(guān)機(jī)械加工的根本概念和根本原理，如基準(zhǔn)的概念，工件的定位原理等。2.1機(jī)械制造工藝方法與工藝過(guò)程學(xué)習(xí)要點(diǎn):了解機(jī)械制造工藝方法，熟習(xí)機(jī)械加工工藝過(guò)程，了解工序、安裝、工位、工步及走刀的含義。工藝是指制造產(chǎn)品的技巧、方法和程序。2.1.2機(jī)械加工工藝過(guò)程及其組成機(jī)械加工工藝過(guò)程的定義采用機(jī)械加工方法直接改動(dòng)毛坯的外形、尺寸、各外表間相互位置及外表質(zhì)量，使之成為合格零件的過(guò)程，稱為機(jī)械加工工藝過(guò)程。機(jī)械加工工藝過(guò)程的組成由按一定的順序陳列的假設(shè)干個(gè)工序組成，而每一個(gè)工序又可細(xì)分為安裝、工位、工步及走刀等。工序工序指由一個(gè)或一組工人在同一臺(tái)機(jī)床或同一個(gè)任務(wù)地，對(duì)一個(gè)或同時(shí)對(duì)幾個(gè)工件所延續(xù)完成的那一部分工藝過(guò)程。任務(wù)地、工人、工件與延續(xù)作業(yè)構(gòu)成了工序的四個(gè)要素，假設(shè)其中任一要素發(fā)生變卦，那么構(gòu)成了另一道工序。

一個(gè)工藝過(guò)程需求包括哪些工序，是由被加工零件的構(gòu)造復(fù)雜程度、加工精度要求及消費(fèi)類型所決議的。如圖2.1所示。單件消費(fèi)加工工藝過(guò)程大批量消費(fèi)加工工藝過(guò)程安裝與工位安裝工件每經(jīng)一次裝夾后所完成的那部分工序稱為安裝。如表2-2中的第2、3及5工序中，須經(jīng)過(guò)兩次安裝才干完成其工序的全部?jī)?nèi)容。工位當(dāng)采用多工位夾具或多軸〔多工位〕機(jī)床時(shí)，使工件在一次安裝中先后經(jīng)過(guò)假設(shè)干個(gè)不同位置依次進(jìn)展加工。那么工件在機(jī)床上占據(jù)每一個(gè)位置所完成的那部分工序稱為工位。假設(shè)一個(gè)工序只需一次安裝，該安裝又只需一個(gè)工位，那么工序內(nèi)容就是安裝內(nèi)容，同時(shí)也是工位內(nèi)容。圖2-4是經(jīng)過(guò)立軸式回轉(zhuǎn)任務(wù)臺(tái)使工件變換加工位置的例子。在該例中，有4個(gè)工位，可在一次安裝中實(shí)現(xiàn)鉆孔、擴(kuò)孔和絞孔加工。工步與走刀工步是指在加工外表不變、切削刀具不變的情況下所延續(xù)完成的那部分工序內(nèi)容。按照此定義，帶回轉(zhuǎn)刀架的機(jī)床〔如轉(zhuǎn)塔車床〕或帶自動(dòng)換刀安裝的機(jī)床〔如加工中心〕，當(dāng)改換不同刀具時(shí)，即使加工外表不變，也屬不同工步。在一個(gè)工步內(nèi)，假設(shè)有幾把刀具同時(shí)加工幾個(gè)不同外表，稱此工步為復(fù)合工步。采用復(fù)合工步可以提高消費(fèi)效率。走刀每次任務(wù)進(jìn)給所完成的工步稱為一次走刀。2.1.3機(jī)械裝配工藝過(guò)程

機(jī)械裝配過(guò)程是指將組成機(jī)器的全部零、部件按一定的精度要求和技術(shù)條件銜接與固定在一同，構(gòu)成合格機(jī)械產(chǎn)品的過(guò)程。機(jī)械裝配任務(wù)包括：套裝、組裝、部裝、總裝、調(diào)試、檢驗(yàn)、平衡、試車、涂裝與包裝等任務(wù)。機(jī)械裝配過(guò)程由一系列的工序、工步和操作組成。裝配工序是指在一個(gè)任務(wù)地點(diǎn)，由一個(gè)或一組工人所延續(xù)完成的那一部分裝配任務(wù)。裝配工步是裝配工序的組成部分，在裝配工步中，裝配對(duì)象、裝配工具和裝配方法均不改動(dòng)。圖2-6所示為一鉆夾具的裝配過(guò)程。2.1.4消費(fèi)類型及其工藝特點(diǎn)

消費(fèi)綱領(lǐng)

企業(yè)根據(jù)市場(chǎng)要求和本身才干決議消費(fèi)方案。在方案期內(nèi)該當(dāng)消費(fèi)的產(chǎn)品數(shù)量稱為消費(fèi)綱領(lǐng)。方案期通常為一年，零件的年消費(fèi)綱領(lǐng)N按下式計(jì)算：

N=Qn〔1+α%+β%〕〔2-1〕

式中Q-產(chǎn)品年產(chǎn)量〔件/年〕；

n-每臺(tái)產(chǎn)品中該零件數(shù)量〔件/臺(tái)〕；

α-備品率；

β-廢品率。消費(fèi)類型

消費(fèi)類型是指企業(yè)〔或車間〕消費(fèi)專業(yè)化程度的分類。主要根據(jù)產(chǎn)品的消費(fèi)綱領(lǐng)，并思索產(chǎn)品的體積、分量和其他特征，消費(fèi)類型普通可分成：?jiǎn)渭∨肯M(fèi)、成批消費(fèi)和大批大量消費(fèi)。2.3基準(zhǔn)與裝夾學(xué)習(xí)要點(diǎn)：掌握基準(zhǔn)的概念，深化了解設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)〔包括工序基準(zhǔn)、定位基準(zhǔn)、裝配基準(zhǔn)和丈量基準(zhǔn)〕的含義及其相互之間的關(guān)系；掌握裝夾的概念及三種裝夾方法的特點(diǎn)。2.3.1基準(zhǔn)基準(zhǔn)的概念：將用來(lái)確定加工對(duì)象上幾何要素間的幾何關(guān)系所根據(jù)的那些點(diǎn)、線、面稱為基準(zhǔn)?；鶞?zhǔn)的分類：按照其作用的不同，基準(zhǔn)可分為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)兩大類。(1)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)

在設(shè)計(jì)圖樣上所采用的基準(zhǔn)稱為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。如圖2-8示。圖中所示的箱體零件，頂面B的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為底面A〔尺寸H〕；孔I的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為底面A與角尺面C〔尺寸X1、Y1〕；孔Ⅱ的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為底面A和孔I的中心〔尺寸Y2、R1〕；孔Ⅲ的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為孔I與孔Ⅱ的中心〔尺寸R2、R3〕。

設(shè)計(jì)人員是從零件的任務(wù)性能要求出發(fā)而確定設(shè)計(jì)基準(zhǔn)的。圖中孔I與孔Ⅱ、孔Ⅲ之間，孔Ⅱ與孔Ⅲ之間均有齒輪嚙合傳動(dòng)關(guān)系。為保證齒側(cè)嚙合間隙量，孔Ⅱ采用了孔I中心作設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，孔Ⅲ采用了孔I與孔Ⅱ的中心作為的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。(2)工藝基準(zhǔn)工藝基準(zhǔn)是指在工藝過(guò)程中所采用的基準(zhǔn)。根據(jù)其作用不同，工藝基準(zhǔn)又可分為：工序基準(zhǔn)、定位基準(zhǔn)、丈量基準(zhǔn)與裝配基準(zhǔn)。1〕工序基準(zhǔn)

工序基準(zhǔn)是在工序圖上用來(lái)確定本道工序所加工的外表加工后位置尺寸和位置關(guān)系的基準(zhǔn)。工序基準(zhǔn)的選擇應(yīng)主要思索如下兩個(gè)方面的問(wèn)題：

①盡能夠用設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作工序基準(zhǔn)。當(dāng)采用設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為工序基準(zhǔn)有困難時(shí)，可另選工序基準(zhǔn)，但必需可靠地保證零件的設(shè)計(jì)尺寸和技術(shù)要求。

②所選工序基準(zhǔn)應(yīng)盡能夠用于工件的定位和工序尺寸的檢查。

(2)工藝基準(zhǔn)2〕定位基準(zhǔn)

定位基準(zhǔn)是加工中用作定位的基準(zhǔn)。定位基準(zhǔn)可進(jìn)一步分為粗基準(zhǔn)、精基準(zhǔn)和附加基準(zhǔn)。

①粗基準(zhǔn)運(yùn)用未經(jīng)機(jī)械加工的外表作定位基準(zhǔn)，稱為粗基準(zhǔn)。

②精基準(zhǔn)運(yùn)用曾經(jīng)機(jī)械加工的外表作定位基準(zhǔn)，稱為精基準(zhǔn)。

③附加基準(zhǔn)僅僅是為了機(jī)械加工工藝需求設(shè)計(jì)的定位基準(zhǔn)，稱為附加基準(zhǔn)。如軸類零件的兩頂尖孔、小刀架上的工藝凸臺(tái)。(2)工藝基準(zhǔn)3〕丈量基準(zhǔn)

零件丈量時(shí)所采用的基準(zhǔn)，稱為丈量基準(zhǔn)。4〕裝配基準(zhǔn)

裝配時(shí)用來(lái)確定零件或部件在機(jī)器中的相對(duì)位置所采用的基準(zhǔn)，稱為裝配基準(zhǔn)。如，齒輪和軸的裝配，齒輪的裝配基準(zhǔn)為齒輪內(nèi)孔和端面。裝配基準(zhǔn)普通與零件的主要設(shè)計(jì)基準(zhǔn)相一致。2.3.2工件的裝夾

裝夾的概念

在機(jī)械加工時(shí)，工件在機(jī)床上或者夾具中需裝夾好以后才干進(jìn)展加工。裝夾應(yīng)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)方面的義務(wù)：定位與夾緊。

1〕定位使工件在機(jī)床上或夾具中占有某一個(gè)正確的位置。

2〕夾緊對(duì)工件施加一定的外力，使工件在加工過(guò)程中堅(jiān)持定位后的正確位置不變動(dòng)。裝夾方式工件在機(jī)床上的裝夾方式，取決于消費(fèi)批量、工件大小及復(fù)雜程度、加工精度要求及定位的特點(diǎn)等。主要裝夾方式有三種：直接找正裝夾劃線找正裝夾夾具裝夾

〔1〕直接找正裝夾

如何進(jìn)展直接找正裝夾？將工件裝在機(jī)床上，然后按工件的某個(gè)〔或某些〕外表，用劃針或用百分表等量具進(jìn)展找正，以獲得工件在機(jī)床上的正確位置。如圖2-21所示直接找正裝夾的特點(diǎn)效率較低，但找正精度可以很高，適用于單件小批消費(fèi)或定位精度要求特別高的場(chǎng)所?！?〕劃線找正裝夾如何進(jìn)展劃線找正裝夾？按圖紙要求在工件外表上事先劃出位置線、加工線和找正線，裝夾工件時(shí)，先按找正線找正工件的位置，然后夾緊工件。如圖2-22所示劃線找正裝夾的特點(diǎn)不需求公用設(shè)備，通用性好，但效率低，精度也不高，通常劃線找正精度只能到達(dá)0.1～0.5mm。此方法多用于單件小批消費(fèi)中鑄件的粗加工工序?！?〕運(yùn)用夾具裝夾

運(yùn)用夾具裝夾，工件在夾具中可迅速而正確的定位和夾緊。這種裝夾方式效率高、定位精度好而可靠，還可以減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度和降低對(duì)工人技術(shù)程度的要求，因此廣泛運(yùn)用于各種消費(fèi)類型。如圖2-23所示。2.3.3定位原理學(xué)習(xí)要點(diǎn)：定位是機(jī)械加工中一個(gè)極為重要的問(wèn)題。學(xué)習(xí)本節(jié)要深化了解和結(jié)實(shí)掌握定位原理，熟知消費(fèi)中常用的定位方法。深化了解欠定位與過(guò)定位的概念，能正確分析和處置有關(guān)欠定位與過(guò)定位的問(wèn)題。2.3.3.1六點(diǎn)定位原那么任何一個(gè)位置尚未確定的工件，均具有六個(gè)自在度，即沿空間三個(gè)直角坐標(biāo)軸X、Y、Z方向的挪動(dòng)與繞它們的轉(zhuǎn)動(dòng)，分別以、、和、、表示。要使工件在機(jī)床夾具中正確定位，必需限制或約束工件的這些自在度。如圖2-24中所示，采用六個(gè)定位支承點(diǎn)合理布置，使工件有關(guān)定位基面與其相接觸，每一個(gè)定位支承點(diǎn)限制了工件的一個(gè)自在度，便可將工件六個(gè)自在度完全限制，使工件在空間的位置被獨(dú)一地確定。這就是通常所說(shuō)的工件的六點(diǎn)定位原那么。下一張六點(diǎn)定位原那么的兩點(diǎn)闡明1〕機(jī)械加工中關(guān)于自在度的概念與力學(xué)中自在度的概念不完全一樣。機(jī)械加工中的自在度實(shí)踐上是指工件在空間位置的不確定性。這里特別要留意將定位與夾緊的概念區(qū)分開(kāi)來(lái)。工件一經(jīng)夾緊，其空間位置就不能再改動(dòng)，但這并不意味著其空間位置是確定的。例如，圖2-25所示2〕六點(diǎn)定位原那么中“點(diǎn)〞的含義是限制自在度，不要機(jī)械地了解成接觸點(diǎn)。例如，圖2-25所示板狀工件安放任務(wù)臺(tái)上限制了3個(gè)自在度，是三點(diǎn)定位。實(shí)踐上，工件與任務(wù)臺(tái)面接觸點(diǎn)能夠有多個(gè)板狀工件安放在平面磨床的磁性任務(wù)臺(tái)上，扳動(dòng)磁性開(kāi)關(guān)后，工件即被夾緊，其位置就被固定。但工件放在任務(wù)臺(tái)什么位置上并不確定，既可以放在1的位置上〔圖中實(shí)線所示〕，也可以放在2的位置上〔圖中虛線所示〕，也即工件的、和三個(gè)自在度未被限制。xyz典型定位元件的定位分析

在實(shí)踐消費(fèi)中，工件總是經(jīng)過(guò)定位元件實(shí)現(xiàn)其在夾具或機(jī)床上的定位。定位元件有多種方式，常用的有支承釘、支承板、定位銷、定位套、心軸、V型塊等?！惨?jiàn)表2-10〕工件的定位面為圓孔工件的定位面為圓孔固定錐銷浮動(dòng)錐銷固定錐銷與浮動(dòng)錐銷組合工件的定位面為外圓柱面zyzxzxzyzyyxxyyxzyzzyy工件的定位面為外圓錐孔典型定位元件的定位分析

多個(gè)外表定位分析

在多個(gè)外表同時(shí)參與定位的情況下，各定位外表所起的作用有主次之分。通常稱定位點(diǎn)數(shù)最多的外表為主要定位面或支承面稱定位點(diǎn)數(shù)次多的外表為第二定位基準(zhǔn)面或?qū)蛎娣Q定位點(diǎn)數(shù)為1的外表為第三定位基準(zhǔn)面或止動(dòng)面〔如書(shū)中P28圖2.9)典型定位元件的定位分析

多個(gè)外表定位分析

在分析多個(gè)外表定位情況下各外表限制的自在度時(shí)，分清主次定位面〔或定位元件〕很重要。分析方法：先利用反證法，看哪些自在度未被限制；然后再分開(kāi)分析?！蚕旅嫜a(bǔ)充消費(fèi)中常用定位方法定位點(diǎn)分析2例?！澄幢幌拗频淖栽诙葹槎蘓形塊1限制了短V形塊2限制了12車床上用前后頂尖裝夾加工軸套類零件外圓未被限制的自在度為前頂尖限制了后頂尖限制了完全定位與不完全定位

完全定位工件定位時(shí)，6個(gè)自在度完全被限制，稱為完全定位。不完全定位工件定位時(shí)，6個(gè)自在度中有1個(gè)或1個(gè)以上自在度未被限制，稱為不完全定位。如圖2-34所示。在長(zhǎng)方體工件上銑削上平面工序，要求保證Z方向上的高度尺寸及上平面與底面的平行度，只需限制3個(gè)自在度即可。過(guò)球體中心打一通孔，定位基面為一球面，那么對(duì)三個(gè)會(huì)標(biāo)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)自在度均無(wú)必要需限制，所以限制二個(gè)自在度就夠了。在長(zhǎng)方體工件上銑削一個(gè)通槽，需限制除以外的其他5個(gè)自在度。需限制在長(zhǎng)方體工件上銑削一個(gè)不通的槽，在三個(gè)坐標(biāo)軸的挪動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)方向上均有尺寸及相互位置的要求，因此，必需限制全部的6個(gè)自在度，即完全定位。e與b進(jìn)展比較，e為圓柱形的工件，b為長(zhǎng)方體工件。雖然它們均是銑一個(gè)通槽，加工內(nèi)容、要求一樣，但是加工定位時(shí)，b的定位基面是一個(gè)底面與一個(gè)側(cè)面，而e只能采用外圓柱面作為定位基面。因此e對(duì)的限制就無(wú)必要，只需限制四個(gè)自在度就可以了。需限制f與e進(jìn)展比較，均是在圓柱體工件上銑通槽，但f的加工要求添加了一條，被銑通槽與下面槽需對(duì)中。雖然它們均用外圓柱面作為定位基面，但f需添加對(duì)自在度的限制，一共需求限制個(gè)自在度。需限制欠定位與過(guò)定位

欠定位

工件加工時(shí)必需限制的自在度未被完全限制，稱為欠定位。欠定位不能保證工件的正確安裝位，因此是不允許的。過(guò)定位

假設(shè)工件的某一個(gè)自在度被定位元件反復(fù)限制，稱為過(guò)定位。

過(guò)定位實(shí)例分析之一圖2-36所示為加工連桿小頭孔工序中以連桿大頭孔和端面定位的兩種情況。先看圖b)長(zhǎng)圓柱銷限制支承板限制出現(xiàn)了過(guò)定位圖a)長(zhǎng)銷改短銷，限制處理方法過(guò)定位實(shí)例分析之二

圖2-37所示工件以底平面定位，要求限制3個(gè)自在度。過(guò)定位實(shí)例分析之三

圖2-3