6.1項(xiàng)目引入要求生產(chǎn)圖6-1所示泵蓋，該泵蓋材料為HT20-40，生產(chǎn)綱領(lǐng)為1000臺(tái)/年?，F(xiàn)為該零件制訂機(jī)械加工工藝規(guī)程。項(xiàng)目說明（1）為該零件選擇毛坯種類及制造方法。（2）制訂泵蓋的加工工藝過程。（3）具體選擇數(shù)控加工切削用量。（4）填寫數(shù)控加工工序卡。下一頁返回6.1項(xiàng)目引入知識(shí)點(diǎn)、技能點(diǎn)（1）掌握鑄造毛坯的確定原則。（2）了解銑削類零件常見表面的加工方法。（3）能查找有關(guān)手冊(cè)計(jì)算或選擇切削用量（4）了解銑床加工零件的定位及裝夾原則。（5）了解機(jī)械加工精度的概念及影響加工精度的因素，并能針對(duì)加工誤差分析產(chǎn)生原因，采取相應(yīng)措施消除。上一頁返回6.2項(xiàng)目分析圖6-1所示產(chǎn)品為泵蓋。該產(chǎn)品為典型的板類零件，材料為HT20-40，是灰鑄鐵。產(chǎn)品形狀清晰，結(jié)構(gòu)要素由平面、外輪廓、通孔、沉孔、螺紋孔組成，各結(jié)構(gòu)要素間有相互位置要求。表面粗糙度為Ra0.8～12.5μm，產(chǎn)品有一定批量，外輪廓、臺(tái)階面處輪廓形狀相對(duì)復(fù)雜，普通銑床無法直接加工。加工中心具備自動(dòng)換刀功能，能夠連接地對(duì)工件的各個(gè)加工表面自動(dòng)完成銑、鉆、擴(kuò)、鏜及攻螺紋等工序。對(duì)于單件小批、多品種的盤蓋類零件，數(shù)控機(jī)床是一種優(yōu)選設(shè)備，可減少工件裝夾次數(shù)，降低對(duì)工人的技術(shù)要求，提高生產(chǎn)率，降低成本。故選擇在數(shù)控銑床或加工中心加工該零件。返回6.3相關(guān)知識(shí)6.3.1鑄造毛坯的確定1．鑄造毛坯種類、制造方法的設(shè)計(jì)該泵蓋材料為HT20-40，因此可以得到該零件毛坯為鑄件。根據(jù)鑄造方法的不同，鑄件可分為以下幾種。（1）砂型鑄造鑄件。這是應(yīng)用最為廣泛的一種鑄件。它有木模手工造型和金屬模機(jī)器造型之分。木模手工造型鑄件精度低，加工表面需留較大的加工余量；木模手工造型生產(chǎn)效率低，適用于單件小批生產(chǎn)或大型零件的鑄造。金屬模機(jī)器造型生產(chǎn)效率高，鑄件精度也高，但設(shè)備費(fèi)用高，鑄件的重量也受限制，適用于大批生產(chǎn)的中、小型鑄件。下一頁返回6.3相關(guān)知識(shí)（2）金屬型鑄造鑄件。金屬型鑄造鑄件是將熔融的金屬澆注到金屬模具中，依靠金屬自重充滿金屬鑄型腔而獲得的鑄件。這種鑄件比砂型鑄造鑄件精度高，表面質(zhì)量和力學(xué)性能好，生產(chǎn)效率也較高，但需專用的金屬型腔模，適用于大批生產(chǎn)中尺寸不大的有色金屬鑄件。（3）離心鑄造鑄件。離心鑄造鑄件是將熔融金屬注入高速旋轉(zhuǎn)的鑄型內(nèi)，在離心力的作用下，金屬液充滿型腔而形成的鑄件。這種鑄件晶粒細(xì)，金屬組織致密，零件的力學(xué)性能好，外圓精度及表面質(zhì)量高，但內(nèi)孔精度差，且需要專門的離心澆注機(jī)，適用于批量較大的黑色金屬和有色金屬的旋轉(zhuǎn)體鑄件。上一頁下一頁返回6.3相關(guān)知識(shí)（4）壓力鑄造鑄件。壓力鑄造鑄件是將熔融的金屬在一定的壓力作用下，以較高的速度注入金屬型腔內(nèi)而獲得的鑄件。這種鑄件精度高，可達(dá)ITll～I(xiàn)Tl3；表面粗糙度小，可達(dá)Ra3.2～0.4μm；鑄件力學(xué)性能好?？设T造各種結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的零件，鑄件上各種孔眼、螺紋、文字及花紋圖案均可鑄出，但需要一套昂貴的設(shè)備和型腔模，適用于批量較大的形狀復(fù)雜、尺寸較小的有色金屬鑄件。（5）精密鑄造鑄件。精密鑄造鑄件是將石蠟通過型腔模壓制成與工件一樣的蠟制件，再在蠟制工件周圍粘上特殊型砂，凝固后將其烘干焙燒，蠟被蒸化而放出，留下工件形狀的模殼，用來澆注。精密鑄造鑄件精度高，表面質(zhì)量好。一般用來鑄造形狀復(fù)雜的鑄鋼件，可節(jié)省材料、降低成本，是一項(xiàng)先進(jìn)的毛坯制造工藝。上一頁下一頁返回6.3相關(guān)知識(shí)2．毛坯形狀、尺寸的設(shè)計(jì)鑄造毛坯形狀和尺寸的總要求，即毛坯形狀力求接近成品形狀，以減少機(jī)械加工的勞動(dòng)量。同時(shí)，鑄造時(shí)由于型芯誤差、收縮率及金屬液體的流動(dòng)性差不能充滿型腔等會(huì)造成余量不等。此外，由于零件要經(jīng)過后續(xù)機(jī)械加工方能達(dá)到設(shè)計(jì)的尺寸、形狀精度和表面粗糙度要求，因此需要留充足機(jī)械加工余量，以保證各個(gè)加工表面達(dá)到設(shè)計(jì)要求。毛坯尺寸顯然和成品設(shè)計(jì)尺寸不同。上一頁下一頁返回6.3相關(guān)知識(shí)6.3.2加工方法的選擇機(jī)械零件的結(jié)構(gòu)形狀是多種多樣的，但它們都是由平面、外圓柱面、內(nèi)圓柱面或曲面、成形面等基本表面所組成的。由于獲得同一級(jí)精度及表面粗糙度的加工方法有許多，因而在實(shí)際選擇時(shí)，應(yīng)根據(jù)零件的加工精度、表面粗糙度、材料、結(jié)構(gòu)形狀、尺寸及生產(chǎn)類型等，在保證加工表面精度和表面粗糙度要求的前提下，盡可能提高加工效率。結(jié)合零件的形狀、尺寸和熱處理的要求全面考慮。此外，還應(yīng)考慮生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性的要求，以及工廠的生產(chǎn)設(shè)備等實(shí)際情況。該零件主要由平面、外輪廓及孔組成。加工方法選擇可針對(duì)具體結(jié)構(gòu)要素進(jìn)行分析。確定加工方案時(shí)，首先應(yīng)根據(jù)主要表面的尺寸精度和表面粗糙度的要求，初步確定為達(dá)到這些要求所需要的加工方法，即精加工的方法，再確定從毛坯到最終成形的加工方案。上一頁下一頁返回6.3相關(guān)知識(shí)1．平面的加工方法選擇平面的主要加工方法有銑削、刨削、車削、磨削及拉削等，精度要求高的表面還需經(jīng)研磨或刮削。圖6-2所示為常見的平面加工方法框圖。圖中尺寸公差的等級(jí)是指平行平面之間距離尺寸的公差等級(jí)。（1）最終工序?yàn)楣窝械募庸し桨付嘤糜趩渭∨a(chǎn)中配合表面要求高且不淬硬平面的加工。當(dāng)批量較大時(shí)，可用寬刀細(xì)刨代替刮研。寬刀細(xì)刨特別適用于加工像導(dǎo)軌面這樣的狹長平面，能顯著提高生產(chǎn)率。（2）磨削適用于直線度及表面粗糙度要求高的淬硬工件和薄片工件，也適用于未淬硬鋼件上面積較大的平面的精加工，但不宜加工塑性較大的有色金屬。（3）車削主要用于回轉(zhuǎn)體零件端面的加工，以保證端面與回轉(zhuǎn)軸線的垂直度要求。上一頁下一頁返回6.3相關(guān)知識(shí)（4）拉削平面適用于大批生產(chǎn)中加工質(zhì)量要求較高且面積較小的平面。（5）最終工序?yàn)檠心サ姆桨高m用于高精度、小表面粗糙度的小型零件的精密平面，如量規(guī)等精密量具的表面。2．平面輪廓的加工方法選擇平面輪廓零件的輪廓多由直線、圓弧和曲線組成。平面輪廓常用的加工方法有銑削、數(shù)控銑削、線切割及磨削等。對(duì)于圖6-3（a）所示的內(nèi)平面輪廓，當(dāng)曲率半徑較小時(shí)，可采用數(shù)控線切割方法加工。若選擇銑削方法，因銑刀直徑受最小曲率半徑的限制，直徑太小，剛性不足，會(huì)產(chǎn)生較大的加工誤差。對(duì)于6-3（b）所示的外平面輪廓，可采用數(shù)控銑削方法加工，常用粗銑、精銑方案，也可采用數(shù)控線切割方法加工。上一頁下一頁返回6.3相關(guān)知識(shí)對(duì)精度及表面粗糙度要求較高的輪廓表面，在數(shù)控銑削加工之后，再進(jìn)行數(shù)控磨削加工。數(shù)控銑削加工適用于除淬火鋼以外的各種金屬，數(shù)控線切割加工可用于各種金屬，數(shù)控磨削加工適用于除有色金屬以外的各種金屬。銑削和數(shù)控銑削的不同之處在于數(shù)控銑削可通過編程直接加工形狀復(fù)雜的輪廓，而普通銑削加工形狀復(fù)雜的輪廓時(shí)需要用許多專用裝備，且效率較低。3．孔的加工方法選擇內(nèi)圓柱孔、圓錐孔表面的加工方法有鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、鏜孔、拉孔、磨孔及光整加工等。圖6-4所示為常用的孔加工方法框圖。應(yīng)根據(jù)被加工孔的加工要求、尺寸、具體的生產(chǎn)條件、批量的大小及毛坯上有無預(yù)加工孔合理選用。具體到數(shù)控加工時(shí)，孔的加工與普通銑床加工還有區(qū)別，孔精度要求較低且孔徑較大時(shí)，可采用立銑刀粗銑-精銑加工方案，無需鏜孔，可提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。上一頁下一頁返回6.3相關(guān)知識(shí)6.3.3切削用量的選擇原則粗加工時(shí)，一般以提高生產(chǎn)率為主，但也應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)性和加工成本；半精加工和精加工時(shí)，應(yīng)在保證加工質(zhì)量的前提下，兼顧切削效率、經(jīng)濟(jì)性和加工成本。具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)機(jī)床說明書、切削用量手冊(cè)，并結(jié)合經(jīng)驗(yàn)而定。1．確定進(jìn)給速度的原則進(jìn)給速度f是數(shù)控機(jī)床切削用量中的重要參數(shù)，主要根據(jù)零件的加工精度和表面粗糙度要求及刀具、工件的材料性質(zhì)選取。最大進(jìn)給速度受機(jī)床剛度和進(jìn)給系統(tǒng)的性能限制。在輪廓加工中，在接近拐角處應(yīng)適當(dāng)降低進(jìn)給量，以克服慣性或工藝系統(tǒng)變形在輪廓拐角處造成“超程”或“欠程”現(xiàn)象。上一頁下一頁返回6.3相關(guān)知識(shí)當(dāng)工件的加工質(zhì)量要求能夠得到保證時(shí)，為提高生產(chǎn)效率，可選擇較高的進(jìn)給速度，一般在100～200mm/min范圍內(nèi)選取。在切斷、加工深孔或用高速鋼刀具加工時(shí)，宜選擇較低的進(jìn)給速度，一般在20～50mm/min范圍內(nèi)選取。當(dāng)加工精度、表面粗糙度要求高時(shí)，進(jìn)給速度應(yīng)選小些，一般在20～50mm/min范圍內(nèi)選取。每齒進(jìn)給量fz（mm）主要依據(jù)工件材料的力學(xué)性能、刀具材料、工件表面粗糙度等因素選擇。工件材料強(qiáng)度、硬度越高；fz越小，反之則越大。工件表面粗糙度要求越高，fz越小。工件剛性差或刀具強(qiáng)度低，則應(yīng)取小值。銑削刀具每齒進(jìn)給量可參照表6-1進(jìn)行選取。上一頁下一頁返回6.3相關(guān)知識(shí)2．確定背吃刀量的原則背吃刀量（ap）根據(jù)機(jī)床、工件和刀具的剛度來決定，在剛度允許的條件下，應(yīng)盡可能使背吃刀量等于工件的加工余量，這樣可以減少進(jìn)給次數(shù)，提高生產(chǎn)效率。為了保證加工表面質(zhì)量，可留少量精加工余量，一般留0.2～0.5mm。3．確定切削速度的原則切削速度主要取決于被加工工件的材質(zhì)，在背吃刀量和進(jìn)給量選定以后，確定合適的切削速度。粗加工時(shí)，切削速度受刀具耐用度和機(jī)床功率的限制，一般較低，而精加工時(shí)較高。刀具生產(chǎn)廠家的刀具樣本附有刀具切削參數(shù)選用表，可供參考。但切削參數(shù)的選用同時(shí)又受機(jī)床、刀具系統(tǒng)、被加工工件形狀及裝夾方式等多方面因素的影響，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)調(diào)整切削速度。銑削加工的切削速度可參照表6-2進(jìn)行選取。上一頁下一頁返回6.3相關(guān)知識(shí)6.3.4銑削零件的定位及裝夾原則數(shù)控鏜銑及加工中心機(jī)床上可以加工形狀復(fù)雜的零件，但數(shù)控銑床上工件裝夾方法與普通銑床一樣，所使用的夾具往往并不很復(fù)雜，只要求有簡單的定位、夾緊機(jī)構(gòu)就可以了。同時(shí)要將加工部位讓開，不能因裝夾工件而影響進(jìn)給和切削加工。選擇定位基準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)注意減少裝夾次數(shù)，盡量做到在一次安裝中就能把零件上所有要加工的表面都加工出來。定位基準(zhǔn)有粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)兩種，用未加工過的毛坯表面作為定位基準(zhǔn)稱為粗基準(zhǔn)，用已加工過的表面作為定位基準(zhǔn)稱為精基準(zhǔn)。除第一道工序采用粗基準(zhǔn)外，其余工序都應(yīng)使用精基準(zhǔn)。選擇定位基準(zhǔn)要遵循基準(zhǔn)重合原則，即力求設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)和編程基準(zhǔn)統(tǒng)一，這樣做可以減少基準(zhǔn)不重合產(chǎn)生的誤差和數(shù)控編程中的計(jì)算量，并且能有效地減少裝夾次數(shù)。上一頁下一頁返回6.3相關(guān)知識(shí)零件的定位基準(zhǔn)一方面要能保證零件經(jīng)多次裝夾后其加工表面之間相互位置的正確性，另一方面要滿足加工中心工序集中的特點(diǎn)，即一次安裝盡可能完成零件上較多表面的加工。定位基準(zhǔn)最好是零件上已有的面或孔，若沒有合適的面或孔，也可以專門設(shè)置工藝孔或工藝凸臺(tái)等作為定位基準(zhǔn)。在數(shù)控鏜銑及加工中心機(jī)床上，要想合理應(yīng)用好夾具，首先要對(duì)機(jī)床的加工特點(diǎn)有比較深刻的理解和掌握，同時(shí)還要考慮加工零件的精度、批量大小、制造周期和制造成本。上一頁下一頁返回6.3相關(guān)知識(shí)根據(jù)數(shù)控鏜銑及加工中心的特點(diǎn)和加工需要，目前常用的夾具類型有專用夾具、組合夾具、可調(diào)夾具和成組夾具。一般的選擇順序是單件生產(chǎn)中盡量用機(jī)用虎鉗、壓板螺釘?shù)韧ㄓ脢A具，批量生產(chǎn)時(shí)優(yōu)先考慮組合夾具，其次考慮可調(diào)夾具，最后選用專用夾具和成組夾具。在生產(chǎn)批量較大時(shí)可考慮采用多工位夾具和氣動(dòng)、液壓夾具。在選擇時(shí)要綜合考慮各種因素，選擇最經(jīng)濟(jì)的、最合理的夾具形式。6.3.5機(jī)械加工精度機(jī)械產(chǎn)品的工作性能和使用壽命，總是與組成產(chǎn)品的零件的加工質(zhì)量和產(chǎn)品的裝配精度直接有關(guān)，而零件的加工質(zhì)量又是整個(gè)產(chǎn)品質(zhì)量的基礎(chǔ)，零件的加工質(zhì)量包括加工精度和表面質(zhì)量兩個(gè)方面。上一頁下一頁返回6.3相關(guān)知識(shí)1．加工精度的概念（1）加工精度。零件加工后的實(shí)際幾何參數(shù)（尺寸、形狀和位置）與理想幾何參數(shù)的符合程度稱為加工精度。（2）加工誤差。零件加工后的實(shí)際幾何參數(shù)（尺寸、形狀和位置）與理想幾何參數(shù)的偏離程度稱為加工誤差。兩者之間的區(qū)別與聯(lián)系，即加工誤差越大，則加工精度越低，反之越高。2．加工精度的影響因素原始誤差，即由組成工藝系統(tǒng)的機(jī)床、夾具、刀具和工件產(chǎn)生的誤差，它的組成如圖6-5所示。上一頁下一頁返回6.3相關(guān)知識(shí)1）加工原理誤差（理論誤差）加工原理誤差是指采用了近似的成形運(yùn)動(dòng)或近似的刀刃輪廓進(jìn)行加工而產(chǎn)生的誤差。生產(chǎn)中采用近似的加工原理進(jìn)行加工的例子很多。例如，用齒輪滾刀滾齒就有兩種原理誤差：一種是為了滾刀制造方便，采用了阿基米德蝸桿或法向直廓蝸桿代替漸開線蝸桿而產(chǎn)生的近似造型誤差；另一種是由于齒輪滾刀刀齒數(shù)有限，使實(shí)際加工出的齒形是一條由微小折線段組成的曲線，而不是一條光滑的漸開線。采用近似的加工方法或近似的刀刃輪廓，雖然會(huì)帶來加工原理誤差，但往往可簡化工藝過程及機(jī)床和刀具的設(shè)計(jì)和制造，提高生產(chǎn)率，降低成本，但由此帶來的原理誤差必須控制在允許的范圍內(nèi)。上一頁下一頁返回6.3相關(guān)知識(shí)2）機(jī)床、刀具、夾具的制造誤差與磨損（1）機(jī)床誤差。①主軸誤差。機(jī)床主軸是用來安裝工件或刀具并將運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞給工件或刀具的重要零件。它是工件或刀具的位置基準(zhǔn)和運(yùn)動(dòng)基準(zhǔn)，它的回轉(zhuǎn)精度是機(jī)床精度的主要指標(biāo)之一，其誤差直接影響著工件精度的高低。為了保證加工精度，機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)時(shí)其回轉(zhuǎn)軸線的空間位置應(yīng)是穩(wěn)定不變的，但實(shí)際上由于受主軸部件結(jié)構(gòu)、制造、裝配、使用等種種因素的影響，主軸在每一瞬時(shí)回轉(zhuǎn)軸線的空間位置都是變動(dòng)的，即存在著回轉(zhuǎn)誤差。主軸回轉(zhuǎn)軸心線的運(yùn)動(dòng)誤差表現(xiàn)為軸向竄動(dòng)、徑向跳動(dòng)和角度擺動(dòng)3種形式，如圖6-6所示。上一頁下一頁返回6.3相關(guān)知識(shí)②導(dǎo)軌誤差。床身導(dǎo)軌既是裝配機(jī)床各部件的基準(zhǔn)件，又是保證刀具與工件之間導(dǎo)向精度的導(dǎo)向件，因此導(dǎo)軌誤差對(duì)加工精度有直接的影響。在水平面內(nèi)的直線度：導(dǎo)軌在水平面內(nèi)的直線度誤差Δy使刀具產(chǎn)生水平位移，使工件表面產(chǎn)生的半徑誤差為ΔRy，ΔRy=Δy，使工件表面產(chǎn)生圓柱度誤差（鞍形或鼓形），如圖6-7所示。在垂直面內(nèi)的直線度：導(dǎo)軌在垂直平面內(nèi)的直線度誤差Δz使刀具產(chǎn)生垂直位移，使工件表面產(chǎn)生的半徑誤差為ΔRz，ΔRz≈（Δz）2/2R，其值甚小，對(duì)加工精度的影響可以忽略不計(jì)；但若在龍門刨這類機(jī)床上加工薄長件，由于工件剛性差，如果機(jī)床導(dǎo)軌為中凹形，則工件也會(huì)是中凹形，如圖6-8所示。上一頁下一頁返回6.3相關(guān)知識(shí)前后導(dǎo)軌的平行度誤差：當(dāng)前后導(dǎo)軌的不平行存在扭曲時(shí)，刀架產(chǎn)生傾倒，刀尖相對(duì)于工件在水平和垂直兩個(gè)方向上發(fā)生偏移，從而影響加工精度，如圖6-9所示。③傳動(dòng)鏈傳動(dòng)誤差。傳動(dòng)鏈傳動(dòng)誤差是指機(jī)床內(nèi)聯(lián)系傳動(dòng)鏈?zhǔn)寄﹥啥藗鲃?dòng)元件之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的誤差。它是影響螺紋、齒輪、蝸輪蝸桿及其他按展成原理加工的零件加工精度的主要因素。傳動(dòng)鏈?zhǔn)寄﹥啥说穆?lián)系是通過一系列的傳動(dòng)元件來實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)這些傳動(dòng)元件存在加工誤差、裝配誤差和磨損時(shí)，就會(huì)破壞正確的運(yùn)動(dòng)關(guān)系，使工件產(chǎn)生加工誤差，這些誤差即傳動(dòng)鏈傳動(dòng)誤差。為了減少機(jī)床的傳動(dòng)鏈傳動(dòng)誤差對(duì)加工精度的影響，應(yīng)提高傳動(dòng)鏈中各零件的制造精度、裝配精度。上一頁下一頁返回6.3相關(guān)知識(shí)（2）刀具制造誤差與磨損。刀具的制造誤差對(duì)加工精度的影響，根據(jù)刀具種類不同而異。當(dāng)采用定尺寸刀具（如鉆頭、鉸刀、拉刀、鍵槽銑刀等）加工時(shí)，刀具的尺寸精度將直接影響工件的尺寸精度；當(dāng)采用成形刀具（如成形車刀、成形銑刀等）加工時(shí)，刀具的形狀精度將直接影響工件的形狀精度；當(dāng)采用展成刀具（如齒輪滾刀、插齒刀等）加工時(shí)，刀刃的形狀必須是加工表面的共軛曲線，因此刀刃的形狀誤差會(huì)影響加工表面的形狀精度；當(dāng)采用一般刀具（如車刀、鏜刀、銑刀等）加工時(shí)，其制造誤差對(duì)零件的加工精度并無直接影響，但其磨損對(duì)加工精度、表面粗糙度有直接的影響。上一頁下一頁返回6.3相關(guān)知識(shí)任何刀具在切削過程中都不可避免地要產(chǎn)生磨損，并由此引起工件尺寸和形狀誤差。例如，用成形刀具加工時(shí)，刀具刃口的不均勻磨損將直接復(fù)映到工件上造成形狀誤差；在加工較大表面（一次走刀時(shí)間長）時(shí)，刀具的尺寸磨損也會(huì)嚴(yán)重影響工件的形狀精度；用調(diào)整法加工一批工件時(shí)，刀具的磨損會(huì)擴(kuò)大工件尺寸的分散范圍；刀具磨損會(huì)使同一批工件的尺寸前后不一致。（3）夾具制造誤差與磨損。夾具的制造誤差與磨損包括3個(gè)方面，即定位元件、刀具導(dǎo)向元件、分度機(jī)構(gòu)、夾具體等的制造誤差；夾具裝配后，定位元件、刀具導(dǎo)向元件、分度機(jī)構(gòu)等元件工作表面間的相對(duì)尺寸誤差；夾具在使用過程中定位元件、刀具導(dǎo)向元件工作表面的磨損。上一頁下一頁返回6.3相關(guān)知識(shí)3）工件的安裝誤差、調(diào)整誤差及度量誤差工件安裝誤差由定位誤差、夾緊誤差和夾具誤差3項(xiàng)組成。其中，夾具誤差如上所述。定位誤差是由定位基準(zhǔn)選擇不合理或定位元件制造誤差造成的，由基準(zhǔn)不重合誤差和基準(zhǔn)位移誤差組成。夾緊誤差是指工件在夾緊力作用下發(fā)生的位移，其大小是工件基準(zhǔn)面至刀具調(diào)整面之間距離的最大與最小尺寸之差。它包括工件在夾緊力作用下的彈性變形、夾緊時(shí)工件發(fā)生的位移或偏轉(zhuǎn)而改變了工件在定位時(shí)所占有的正確位置、工件定位面與夾具支承面之間的接觸部分的變形。4）工藝系統(tǒng)動(dòng)誤差（1）工藝系統(tǒng)受力變形對(duì)加工精度的影響。工藝系統(tǒng)受力變形對(duì)加工精度的影響可歸納為下列幾種常見的形式。上一頁下一頁返回6.3相關(guān)知識(shí)①受力點(diǎn)位置變化產(chǎn)生形狀誤差。在切削過程中，工藝系統(tǒng)的剛度會(huì)隨著切削力作用點(diǎn)位置的變化而變化，因此使工藝系統(tǒng)受力變形也隨之變化，引起工件形狀誤差。例如，車削加工時(shí)，工藝系統(tǒng)沿工件軸向方向各點(diǎn)的剛度不同，從而使工件各軸向截面直徑尺寸不同，使車出的工件沿軸向產(chǎn)生形狀誤差（出現(xiàn)鼓形、鞍形、錐形）。②切削力變化引起加工誤差。在切削加工中，工件加工余量和材料硬度不均將引起切削力的變化，從而造成加工誤差。例如，車削圖6-10所示的毛坯時(shí)，由于它本身有圓度誤差（橢圓），背吃刀量ap

將不一致（ap1＞ap2），當(dāng)工藝系統(tǒng)的剛度為常數(shù)時(shí)，切削分力Fy

也不一致（Fy1＞Fy2），從而引起工藝系統(tǒng)的變形不一致（y1>y2），這樣在加工后的工件上仍留有較小的圓度誤差。這種在加工后的工件上出現(xiàn)與毛坯形狀相似的誤差的現(xiàn)象稱為誤差復(fù)映。上一頁下一頁返回6.3相關(guān)知識(shí)③其他作用力引起的加工誤差。傳動(dòng)力和慣性力引起的加工誤差。當(dāng)在車床上用單爪撥盤帶動(dòng)工件回轉(zhuǎn)時(shí)，傳動(dòng)力在撥盤的每一轉(zhuǎn)中不斷改變其方向。對(duì)高速回轉(zhuǎn)的工件，如其質(zhì)量不平衡，將會(huì)產(chǎn)生離心力，它和傳動(dòng)力一樣在工件的轉(zhuǎn)動(dòng)中不斷地改變方向。這樣，工件在回轉(zhuǎn)中因受到不斷變化方向的力的作用而造成加工誤差。重力所引起的加工誤差。在工藝系統(tǒng)中，有些零部件在自身重力作用下產(chǎn)生的變形也會(huì)造成加工誤差。例如，龍門銑床、龍門刨床的橫梁在刀架自重下引起的變形將造成工件的平面度誤差。對(duì)于大型工件，因自重而產(chǎn)生的變形有時(shí)會(huì)成為引起加工誤差的主要原因，所以在安裝工件時(shí)，應(yīng)通過恰當(dāng)?shù)夭贾弥С械奈恢没蛲ㄟ^平衡措施來減少自重的影響。上一頁下一頁返回6.3相關(guān)知識(shí)夾緊力所引起的加工誤差。工件在安裝時(shí)，由于工件剛度較低或夾緊力作用點(diǎn)和方向不當(dāng)，會(huì)引起工件產(chǎn)生相應(yīng)的變形，造成加工誤差。減少工藝系統(tǒng)受力變形是保證加工精度的有效途徑之一。生產(chǎn)實(shí)際中常采取如下措施。①提高接觸剛度。所謂接觸剛度，就是互相接觸的兩表面抵抗變形的能力。提高接觸剛度是提高工藝系統(tǒng)剛度的關(guān)鍵。常用的方法是改善工藝系統(tǒng)主要零件接觸面的配合質(zhì)量，使配合面的表面粗糙度和形狀精度得到改善和提高，實(shí)際接觸面積增加，微觀表面和局部區(qū)域的彈性、塑性變形減少，從而有效地提高接觸剛度。②提高工件定位基面的精度和表面質(zhì)量。工件的定位基面如存在較大的尺寸、形位誤差和表面質(zhì)量差，在承受切削力和夾緊力時(shí)可能產(chǎn)生較大的接觸變形，因此精密零件加工用的基準(zhǔn)面需要隨著工藝過程的進(jìn)行逐步提高精度。上一頁下一頁返回6.3相關(guān)知識(shí)③設(shè)置輔助支承，提高工件剛度，減小受力變形。切削力引起的加工誤差往往是由工件本身剛度不足或工件各個(gè)部位剛度不均勻而產(chǎn)生的。當(dāng)工件材料和直徑一定時(shí)，工件長度和切削分力是影響變形的決定性因素。為了減少工件的受力變形，常采用中心架或跟刀架，以提高工件的剛度，減小受力變形。④合理裝夾工件，減少夾緊變形。當(dāng)工件本身薄弱、剛性差時(shí)，夾緊時(shí)應(yīng)特別注意選擇適當(dāng)?shù)膴A緊方法，尤其是在加工薄壁零件時(shí)，為了減少加工誤差，應(yīng)使夾緊力均勻分布，縮短切削力作用點(diǎn)和支承點(diǎn)的距離，提高工件剛度。⑤對(duì)相關(guān)部件預(yù)加載荷。例如，機(jī)床主軸部件在裝配時(shí)通過預(yù)緊主軸后端面的螺母給主軸滾動(dòng)軸承以預(yù)加載荷，這樣不僅能消除軸承的配合間隙，而且在加工開始階段就使主軸與軸承有較大的實(shí)際接觸面積，從而提高了配合面間的接觸剛度。上一頁下一頁返回6.3相關(guān)知識(shí)⑥合理設(shè)計(jì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。在設(shè)計(jì)機(jī)床夾具時(shí)，應(yīng)盡量減少組成零件數(shù)，以減少總的接觸變形量；選擇合理的結(jié)構(gòu)和截面形狀；注意剛度的匹配，防止出現(xiàn)局部環(huán)節(jié)剛度低；提高夾具、刀具剛度；改善材料性能。⑦控制負(fù)載及其變化。適當(dāng)減少進(jìn)給量和背吃刀量，可減少總切削力對(duì)零件加工精度的影響；此外，改善工件材料性能及改變刀具幾何參數(shù)（如增大前角等）都可減少受力變形；將毛坯合理分組，使每次調(diào)整中加工的毛坯余量比較均勻，能減小切削力的變化和誤差復(fù)映。（2）工藝系統(tǒng)受熱變形對(duì)加工精度的影響。在機(jī)械加工中，工藝系統(tǒng)在各種熱源的影響下會(huì)產(chǎn)生復(fù)雜的變形，使得工件與刀具間的正確相對(duì)位置關(guān)系遭到破壞，造成加工誤差。上一頁下一頁返回6.3相關(guān)知識(shí)①工藝系統(tǒng)熱變形的熱源。引起工藝系統(tǒng)熱變形的熱源主要來自兩個(gè)方面。一是內(nèi)部熱源，指軸承、離合器、齒輪副、絲杠螺母副、高速運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)軌副、鏜模套等工作時(shí)產(chǎn)生的摩擦熱，以及液壓系統(tǒng)和潤滑系統(tǒng)等工作時(shí)產(chǎn)生的摩擦熱；切削和磨削過程中由于擠壓、摩擦和金屬塑性變形產(chǎn)生的切削熱；電動(dòng)機(jī)等工作時(shí)產(chǎn)生的電磁熱、電感熱。二是外部熱源，指由于室溫變化及車間內(nèi)不同位置、不同高度和不同時(shí)間存在的溫度差別，以及因空氣流動(dòng)產(chǎn)生的溫度差等；日照、照明設(shè)備及取暖設(shè)備等的輻射熱等。工藝系統(tǒng)在上述熱源的作用下，溫度逐漸升高，同時(shí)其熱量也通過各種傳導(dǎo)方式向周圍散發(fā)。上一頁下一頁返回6.3相關(guān)知識(shí)②工藝系統(tǒng)熱變形對(duì)加工精度的影響主要分為以下幾個(gè)方面。一是機(jī)床熱變形對(duì)加工精度的影響。機(jī)床在運(yùn)轉(zhuǎn)與加工過程中受到各種熱源的作用，溫度會(huì)逐步上升，由于機(jī)床各部件受熱程度不同，溫升存在差異，因此各部件的相對(duì)位置將發(fā)生變化，從而造成加工誤差。車、銑、鏜床這類機(jī)床的主要熱源是床頭箱內(nèi)的齒輪、軸承、離合器等傳動(dòng)副的摩擦熱，它使主軸分別在垂直面內(nèi)和水平面內(nèi)產(chǎn)生位移與傾斜，也使支承床頭箱的導(dǎo)軌面受熱彎曲；床鞍與床身導(dǎo)軌面的摩擦熱會(huì)使導(dǎo)軌受熱彎曲，中間凸起。磨床類機(jī)床都有液壓系統(tǒng)和高速砂輪架，故其主要熱源是砂輪架軸承和液壓系統(tǒng)的摩擦熱；軸承的發(fā)熱會(huì)使砂輪軸線產(chǎn)生位移及變形，如果前、后軸承的溫度不同，砂輪軸線還會(huì)傾斜；液壓系統(tǒng)的發(fā)熱使床身溫度不均產(chǎn)生彎曲和前傾，影響加工精度。大型機(jī)床（如龍門銑床、龍門刨床、導(dǎo)軌磨床等）的主要熱源是工作臺(tái)導(dǎo)軌面與床身導(dǎo)軌面間的摩擦熱及車間內(nèi)不同位置的溫差。上一頁下一頁返回6.3相關(guān)知識(shí)③環(huán)境溫度變化對(duì)加工精度的影響。除了工藝系統(tǒng)內(nèi)部熱源引起的變形以外，工藝系統(tǒng)周圍環(huán)境溫度的變化也會(huì)引起工件的熱變形。一年四季的溫度波動(dòng)，有時(shí)晝夜之間的溫度變化可達(dá)10℃以上，這不僅影響機(jī)床的幾何精度，還會(huì)直接影響加工和測量精度。可采用如下措施減少工藝系統(tǒng)熱變形對(duì)加工精度的影響。①隔離熱源。為了減少機(jī)床的熱變形，將能從主機(jī)分離出去的熱源（如電動(dòng)機(jī)、變速箱、液壓泵和油箱等）應(yīng)盡可能放到機(jī)外；也可采用隔熱材料將發(fā)熱部件和機(jī)床大件（如床身、立柱等）隔離開。②強(qiáng)制和充分冷卻。對(duì)既不能從機(jī)床內(nèi)移出，又不便隔熱的大熱源，可采用強(qiáng)制式的風(fēng)冷、水冷等散熱措施；對(duì)機(jī)床、刀具、工件等發(fā)熱部位采取充分冷卻措施，吸收熱量，控制溫升，減少熱變形。上一頁下一頁返回6.3相關(guān)知識(shí)③采用合理的結(jié)構(gòu)減少熱變形。例如，在變速箱中，盡量讓軸、軸承、齒輪對(duì)稱布置，使箱壁溫升均勻，減少箱體變形。④減少系統(tǒng)的發(fā)熱量。對(duì)于不能和主機(jī)分開的熱源（如主軸承、絲杠、摩擦離合器和高速運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌之類的部件），應(yīng)從結(jié)構(gòu)、潤滑等方面加以改善，以減少發(fā)熱量；提高切削速度（或進(jìn)給量），使傳入工件的熱量減少；保證切削刀具鋒利，避免其刃口鈍化增加切削熱。⑤使熱變形指向無害加工精度的方向。例如，車細(xì)長軸時(shí)，為使工件有伸縮的余地，可將軸的一端夾緊，另一端架上中心架，使熱變形指向尾端；又如，外圓磨削，為使工件有伸縮的余地，采用彈性頂尖等。上一頁下一頁返回6.3相關(guān)知識(shí)（3）工件內(nèi)應(yīng)力對(duì)加工精度的影響。①產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力的原因內(nèi)應(yīng)力也稱為殘余應(yīng)力，是指外部載荷去除后仍殘存在工件內(nèi)部的應(yīng)力。有殘余應(yīng)力的工件處于一種很不穩(wěn)定的狀態(tài)，它的內(nèi)部組織有要恢復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài)的強(qiáng)烈傾向，即使在常溫下這種變化也在不斷地進(jìn)行，直到殘余應(yīng)力完全消失為止。在這個(gè)過程中，零件的形狀逐漸變化，從而逐漸喪失原有的加工精度。殘余應(yīng)力產(chǎn)生的實(shí)質(zhì)原因是金屬內(nèi)部組織發(fā)生了不均勻的體積變化，而引起體積變化的原因主要有以下幾方面。上一頁下一頁返回6.3相關(guān)知識(shí)冷校直帶來的殘余應(yīng)力。某些剛度低的零件，如細(xì)長軸、曲軸和絲杠等，由于機(jī)加工產(chǎn)生彎曲變形不能滿足精度要求，常采用冷校直工藝進(jìn)行校直。校直的方法是在彎曲的反方向加外力，如圖6-11（a）所示。在外力F的作用下，工件的內(nèi)部殘余應(yīng)力的分布如圖6-11（b）所示，在軸線以上產(chǎn)生壓應(yīng)力（用負(fù)號(hào)表示），在軸線以下產(chǎn)生拉應(yīng)力（用正號(hào)表示）。在軸線和兩條雙點(diǎn)畫線之間是彈性變形區(qū)域，在雙點(diǎn)畫線之外是塑性變形區(qū)域。當(dāng)外力F去除后，外層的塑性變形區(qū)域阻止內(nèi)部彈性變形的恢復(fù)，使殘余應(yīng)力重新分布，如圖6-11（c）所示。這時(shí)，冷校直雖然減小了彎曲，但工件卻處于不穩(wěn)定狀態(tài)，如再次加工，又將產(chǎn)生新的變形。因此，高精度絲杠的加工，不允許冷校直，而是用多次人工時(shí)效來消除殘余應(yīng)力。上一頁下一頁返回6.3相關(guān)知識(shí)②消除或減少內(nèi)應(yīng)力的措施。合理設(shè)計(jì)零件結(jié)構(gòu)。在零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量簡化結(jié)構(gòu)，保證零件各部分厚度均勻，以減少鑄、鍛件毛坯在制造中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。增加時(shí)效處理工序。一是對(duì)于毛坯或在大型工件粗加工之后，讓工件在自然條件下停留一段時(shí)間再加工，利用溫度的自然變化使之多次熱脹冷縮，進(jìn)行自然時(shí)效。二是通過熱處理工藝進(jìn)行人工時(shí)效。例如，對(duì)鑄、鍛、焊接件進(jìn)行退火或回火；零件淬火后進(jìn)行回火；對(duì)精度要求高的零件，如床身、絲杠、箱體、精密主軸等，在粗加工后進(jìn)行低溫回火，甚至對(duì)絲杠、精密主軸等在精加工后進(jìn)行冰冷處理等。三是對(duì)一些鑄、鍛、焊接件以振動(dòng)的形式將機(jī)械能加到工件上，進(jìn)行振動(dòng)時(shí)效處理，引起工件內(nèi)部晶格蠕變，使金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)狀態(tài)穩(wěn)定，消除內(nèi)應(yīng)力。上一頁下一頁返回6.3相關(guān)知識(shí)合理安排工藝過程。將粗、精加工分在不同工序中進(jìn)行，使粗加工后有足夠的時(shí)間變形，讓殘余應(yīng)力重新分布，以減少對(duì)精加工的影響。對(duì)于粗、精加工需要在一道工序中完成的大型工件，也應(yīng)在粗加工后松開工件，讓工件的變形恢復(fù)后，再用較小的夾緊力夾緊工件，進(jìn)行精加工。上一頁返回6.4項(xiàng)目實(shí)施6.4.1泵蓋的加工工藝分析在制訂泵蓋的機(jī)械加工工藝規(guī)程前，必須認(rèn)真研究泵蓋零件圖，對(duì)泵蓋零件進(jìn)行工藝分析。檢查零件圖的完整性和正確性，分析零件的技術(shù)要求，并對(duì)其結(jié)構(gòu)工藝性進(jìn)行分析。該零件主要由平面、外輪廓及孔組成。從結(jié)構(gòu)要素上看，其中平面的加工工藝性較強(qiáng)，表面粗糙度要求為Ra3.2μm，上表面對(duì)A面有平行度要求，可由多種加工方式獲得?？准庸ぶ笑?2H7和2×Φ6H73個(gè)內(nèi)孔的表面粗糙度要求較高，為Ra1.6μm：而Φ12H7內(nèi)孔的表面粗糙度要求也較高，為Ra0.8μm：同時(shí)Φ32H7內(nèi)孔中心要素對(duì)A面有垂直度要求，通過常見加工方法可知孔也是如此。下一頁返回6.4項(xiàng)目實(shí)施由于該零件外輪廓不規(guī)則，普通機(jī)床無法加工或者較難加工，因此就成為加工的難點(diǎn)。如果將該零件置于數(shù)控銑床或加工中心加工，通過編程能輕易地加工復(fù)雜輪廓。因此該零件在數(shù)控加工則具備較好的結(jié)構(gòu)工藝性。從零件的尺寸精度看，該零件僅孔有尺寸精度要求，并且孔尺寸不大，尺寸公差為IT7～I(xiàn)T8，具備較好的工藝加工性。從材料的加工工藝上看，該零件材料為鑄鐵HT20-40，切削加工性能較好。綜上所述，該泵蓋具備較好的加工工藝性。上一頁下一頁返回6.4項(xiàng)目實(shí)施6.4.2泵蓋的加工工藝設(shè)計(jì)1．毛坯設(shè)計(jì)該泵蓋為鑄鐵HT20-40，有一定的生產(chǎn)批量，且為小型鑄件，根據(jù)以上各種鑄件適用范圍，泵蓋的鑄造方式應(yīng)選擇金屬模機(jī)器造型的砂型鑄造。此泵蓋零件結(jié)構(gòu)不是很復(fù)雜，孔直徑也不大，因此在毛坯設(shè)計(jì)時(shí)零件圖中的孔鑄造都可忽略。此外，零件各個(gè)面都需留加工余量。經(jīng)查手冊(cè)，需留加工余量3mm。2．加工工藝設(shè)計(jì)此泵蓋零件的平面輪廓相對(duì)較復(fù)雜，用數(shù)控銑床或加工中心可充分發(fā)揮數(shù)控加工的優(yōu)點(diǎn)，保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率。上一頁下一頁返回6.4項(xiàng)目實(shí)施按照基面先行、先面后孔、先粗后精、先主后次的加工順序安排原則制訂加工工藝路線。（1）該泵面平面上、下面平行度要求為0.02，表面粗糙度Ra3.2μm，設(shè)計(jì)圖中可看出A面為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，因此數(shù)控加工應(yīng)選用粗銑、精銑的加工方式先銑削加工A面。（2）A面加工完成后,以此面為基準(zhǔn)加工其余輪廓。按照先面后孔、先粗后精、先主后次的加工順序在安排數(shù)控加工工藝時(shí)先加工上平面，并在一次裝夾中同時(shí)完成臺(tái)階面及其輪廓和各孔的粗、精加工，保證輪廓、孔和上平面的位置要求。（3）因周邊外輪廓無法在上一次安裝中加工，因此需二次安裝。以A面和孔為基準(zhǔn)加工周邊外輪廓。上一頁下一頁返回6.4項(xiàng)目實(shí)施（4）由圖6-1中可看出，泵蓋中有多重孔需要加工，所以應(yīng)針對(duì)不同的孔形狀、尺寸和技術(shù)要求選擇不同的加工方法。一般來講孔加工前，為便于鉆頭引正，先采用中心鉆加工，然后鉆孔。內(nèi)孔表面的加工方案在很大程度上取決于內(nèi)孔表面本身的尺寸度和表面粗糙度。對(duì)于精度較高、粗糙度較小的表面，一般不能一次加工規(guī)定的尺寸，而要?jiǎng)澐旨庸るA段逐步進(jìn)行。（5）根據(jù)熱處理的安排原則和檢查需要將其工序穿插其中。機(jī)械加工工藝過程卡片見表6-3。上一頁下一頁返回6.4項(xiàng)目實(shí)施6.4.3泵蓋的數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)1．工步順序設(shè)計(jì)通過以上工藝分析，該泵蓋零件必須在數(shù)控機(jī)床上加工的內(nèi)容如下。（1）加工上平面，加工上平面處臺(tái)階面及其輪軸和各孔。（2）加工周邊輪廓。切削工序安排的總原則是前期工序必須為后續(xù)工序創(chuàng)造條件，做好基準(zhǔn)準(zhǔn)備。具體為基面先行、先面后孔、先粗后精、先主后次。同時(shí)在數(shù)控加工中遵循工序集中原則進(jìn)行安排。因此應(yīng)在一次安裝中加工盡可能多的結(jié)構(gòu)要素。按照加工順序的安排原則，在加工平面上平面、上平面處臺(tái)階外輪廓和各孔工序中應(yīng)先粗精加工上平面，再粗精加工上平面臺(tái)階輪廓，最后加工各孔。由于外輪廓在上一次安裝中無法加工，因此需重新安裝后加工。上一頁下一頁返回6.4項(xiàng)目實(shí)施2．刀具選擇所需刀具有面銑刀、立銑刀、鏜刀、中心鉆、麻花鉆、鉸刀及絲錐等，其規(guī)格根據(jù)加工尺寸選擇。上、下平面粗銑銑刀直徑應(yīng)選小一些，以減小切削力矩，但也不能太小，以免影響加工效率；上、下平面精銑銑刀直徑應(yīng)選大一些，以減少接刀痕跡，但要考慮到刀庫允許裝刀直徑，也不能太大。臺(tái)階面及其