ZZU机械制造工艺复习资料.docx

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ZZU机械制造工艺复习资料

机械制造工艺复习资料

第一章绪论

理解知识点：

制造技术是使原材料变成产品的技术总称，使国民经济得以发展，也是制造业本身赖以生存的关键基础技术。

制造系统是指覆盖全部产品生命周期的制造活动所形成的系统，即设计、制造、装配、市场乃至回收的全过程。

去除加工——又称分离加工，是从工件上去除一部分材料而成形。

结合加工——利用物理和化学方法将相同材料或不同材料结合（bonding）在一起而成形。

按结合机理和结合强弱又可分为附着（deposition）、注入（injection）和连接（jointed）三种。

变形加工——又称流动加工，是利用力、热、分子运动等手段使工件产生变形，改变其尺寸、形状和性能，如特种锻造、特种铸造等。

重要知识点：

机械产品生产过程：

指从原材料开始到成品出厂的全部劳动过程。

包括毛坯的制造、零件的机械加工和热处理、机器的装配、检验、测试和油漆等主要劳动过程（称为直接生产过程）被加工对象的尺寸、形状或性能产生一定的变化。

还包括专用工具、夹具、量具和辅具的制造、机器的包装、工件和成品的储存和运输、加工设备的维修，以及动力（电、压缩空气、液压等）供应等辅助劳动过程（称为辅助生产过程）不使加工对象产生直接变化。

生产过程可以由一个车间或一个工厂完成，也可以由多个工厂协作完成。

工艺过程：

定义一：

在生产过程中，凡是直接改变零件的形状、尺寸、相对位置和性质等，使其成为成品或半成品的过程。

定义二：

在生产过程中，那些与原材料变为产品直接有关的过程，如毛坯制造，机械加工，热处理和装配等。

安装

工位

包含

机械加工工艺过程若干个工序

工步

走刀

工序——是指由一个或一组工人在同一台机床或同一个工作地，对一个或同时对几个工件所连续完成的那一部分机械加工工艺过程。

安装——在一道工序中，工件每经一次装夹后所完成的那部分工序称为安装。

装夹——工件在加工前，在机床或夹具中相对刀具应有一个正确的位置并给予固定，这个过程称为装夹。

每一个工序可能有一次安装，也可能有几次安装。

原则：

在同一工序中，安装次数应尽量少，既可以提高生产效率，又可以减少由于多次安装带来的加工误差。

工位——在一次安装中，工件在机床上占据每一个位置所完成的那部分工序称为工位。

原则：

为减少工序中的装夹次数，常采用回转工作台或回转夹具，使工件在一次安装中，可以先后在机床上的不同位置进行连续加工。

结论：

采用多工位加工，可以提高生产率和保证被加工表面间的相互位置精度。

工步——在被加工的表面、切削刀具、切削用量（仅指切削速度和进给量）都不变的情况下所完成的那部分工序。

复合工步——在一个工步内，若有几把刀具同时加工几个不同表面，称此工步为复合工步。

走刀——在一个工步内，如果要切掉的金属层很厚，可分几次切削，刀具对工件的每一次切削就称为一次走刀。

机械制造工艺系统：

零件进行机械加工时，必须具备一定的条件，即要有一个系统来支持，称之为机械制造工艺系统。

通常，一个系统是由物质分系统、能量分系统和信息分系统所组成。

机械加工工艺系统：

机械制造工艺系统的物质分系统（系统硬件）由工件、机床、工具和夹具所组成，即机械加工工艺系统。

（机械制造工艺系统的信息分系统（系统软件）包括加工方法、工艺过程、数控程序等。

工艺系统软件是对工艺系统硬件的必要支持。

）

（能量分系统是指动力供应。

）

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：

（是设计或修改工艺规程的重要依据，是车间（或工段）设计的基本文件）

式中：

N——年生产纲领（件/年）；

Q——产品年产量（台/年）；

n——每台产品中该零件数量（件/台）；

α％——备品率；

β％——废品率。

生产批量——一次投入或产出的同一产品或零件的数量。

单件生产

单个的生产不同结构和不同尺寸的产品，并且很少重复；例如重型机器制造、专业设备制造和新产品试制等。

成批生产

一年中分批地制造相同的产品，制造过程有一定的重复性；例如机床制造就是比较典型的成批生产。

每批制造的相同产品的数量称为批量。

根据批量的大小，成批生产又可分为：

小批生产--中批生产---大批生产

大量生产

产品数量很大，大多数工作地点经常重复地进行某一个零件的某一道工序的加工。

例如，汽车、拖拉机、轴承等的制造通常都是以大量生产的方式进行。

在大批、大量生产中，常采用生产率较高的毛坯制造方法，如金属型铸造、精密铸造、模锻、冷冲压、粉末冶金等，使毛坯的形状更接近于零件的形状。

这样可以大量减少切削加工的劳动量，从而提高了材料的利用率，降低机械加工的成本。

在单件小批生产中，一般采用木模手工砂型铸造和自由锻造，因此毛坯的精度低，成本高、废品率高、切削加工劳动量大。

装夹：

装夹又称安装，包括定位和夹紧两项内容。

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程中保持不变。

直接找正装夹——由操作工人直接在机床上利用百分表、划线

盘等工具进行工件的定位，俗称找正，然后

夹紧工件。

特点：

精度高，效率低，对工人技术水平高。

划线找正装夹——事先在工件上划出位置线、找正线和加工

线，找正线和加工线通常相距5mm，装夹时

工件装夹方法按找正线进行找正，即为定位，然后再进行

夹紧。

特点：

精度不高，效率低，多用于形状复杂

的铸件。

夹具装夹——将工件装夹在夹具中，由夹具上的定位元件来确

定工件的位置，由夹具上的夹紧装置进行夹紧。

特点：

精度和效率均高，广泛采用。

要使工件在夹具中的位置得到确定，必须解决两个问题或矛盾：

首先要解决工件在夹具中“定与不定”的矛盾，即对工件的定位进行定性分析，所使用的重要工具就是“六点定位原理”。

应用“六点定位原理”对工件进行定位分析，以提出正确的定位方案，使一批工件中的每一个工件，在夹具中都能占据一个统一的、正确的位置。

其次，即使工件定位满足了“六点定位原理”，也不一定能够保证加工要求，还必须解决工件在夹具中定位时“准与不准”的矛盾，即对工件的定位进行定量分析，此时所使用的重要工具就是“定位误差的分析与计算”。

只有在正确的定位前提下，所计算出的定位误差满足定位误差不等式，最终才能保证工件的加工精度要求。

工件在夹具中的定位实质，就是要使工件在夹具中占有一个正确的、统一的位置，这个正确的位置是通过定位支承限制相应的自由度来实现的。

对于单个工件来说，定位的任务就是使该工件准确占据定位元件所规定的位置；对于一批工件来说，定位的任务就是使一批工件中的每个工件逐次放入夹具中时，都能占据一个统一的、一致的位置。

因为专用机床夹具通常是用于加工一批工件的，所以设计夹具时，保证一批工件在夹具中位置的一致性，就是工件定位的本质问题。

六点定位原理：

工件在空间直角坐标系中，有分别沿三个坐标轴的移动自由度和分别绕三个坐标轴的转动自由度，共六个自由度。

这六个自由度需要用按一定要求布置的六个支承点一一消除，其中每个支承点相应地消除一个自由度。

“六点定位”的注意问题：

⑴定位就是限制自由度，通常用合理布置定位支承点的方法来限制工件的自由度。

⑵定位支承点限制工件自由度的作用，应理解为定位支承点与工件定位基准面始终保持紧贴接触。

若二者脱离，则意味着失去定位作用。

⑶一个定位支承点仅限制一个自由度，一个工件仅有六个自由度，所设置的定位支承点数目，原则上不应超过六个。

⑷分析定位支承点的定位作用时，不考虑力的影响。

工件的某一自由度被限制，是指工件在这一方向上有确定的位置，并非指工件在受到使其脱离定位支承点的外力时，不能运动，欲使其在外力的作用下不能运动，是夹紧的任务；反之，工件在外力作用下不能运动，即被夹紧，也并非是说工件的所有自由度都被限制了。

定位和夹紧是两个概念，不能混淆。

⑸定位支承点是由定位元件抽象而来的，在夹具中，定位支承点总是通过具体的定位元件体现。

定位和夹紧

定位的作用就是使同一批工件逐次放置到夹具中都能占据同一位置，它是依靠定位元件、定位装置在工件夹紧之前或夹紧过程中实现的。

工件正确定位后，还须对其进行夹紧。

夹紧的作用是保证该正确位置在加工过程中受到切削力、惯性力和重力的作用而不发生改变，不至于损坏刀具和机床、伤害操作工人。

必须指出的是，工件定位了，不一定得到夹紧；工件夹紧了，不一定得到了定位。

装夹过程一般是先定位后夹紧，但定位和夹紧也可以同时进行。

完全定位与不完全定位

工件的6个自由度均被限制，称为完全定位。

工件6个自由度中有1个或几个自由度未被限制，称为不完全定位（仅仅限制影响工件加工精度的自由度）。

不完全定位主要有两种情况：

①工件本身相对于某个点、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，圆柱体绕自身轴线的转动等。

②工件加工要求不需要限制某一个或某几个自由度。

如加工平板上表面，要求保证平板厚度及与下平面的平行度，则只需限制3个自由度就够了。

欠定位:

工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:

工件定位时，一个自由度同时被两个（或两个以上）约束点所限制，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工，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）反之，如果工件的定位面是毛坯面，或虽经过机械加工，但加工精度不高，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。

过定位危害：

①定位不准确；②夹紧困难；③会使工件变形

消除过定位及其干涉的措施:

：

①改变定位元件的结构，以消除被重复限制的自由度；

②提高工件定位基面之间及夹具定位元件工作表面之间的位置精度，以减少或消除过定位引起的干涉。

★特殊——为提高定位稳定性和结构刚度，简化夹具可用过定位。

★前提——提高工件定位面、夹具定位面的相互位置精度。

理论上要限制的自由度：

—按加工要求确定；

—注意：

不欠定位。

实际上要限制的自由度：

—往往多于理论要求的；

（为承受切削力、简化夹具结构）

—注意：

不过定位

基准：

确定加工对象上几何要素间几何关系所依据的那些点、线、面称为基准。

可作为基准的表面称为基准面。

工艺基准：

在工艺过程中所采用的基准。

即零件在加工或装配过程中所使用的基准。

又可分为：

工序基准、定位基准、测量基准与装配基准。

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（称工序尺寸）、形状和位置关系时，所依据的点、线、面称为工序基准。

定位基准：

工件在机床上加工时，在工件上用以确定被加工表面相对机床、夹具、刀具位置的点、线、面称为定位基准，确定位置的过程称为定位。

定位基准常用的是“面”，所以也称为定位面，常以符号“”表示，其尖端指向定位面。

粗基准：

使用未经机械加工表面作为定位基准，称为粗基准。

精基准：

使用经过机械加工表面作为定位基准，称为精基准。

附加基准：

零件上根据机械加工工艺需要而专门设计的定位基准。

如用作轴类零件定位的顶尖孔，用作壳体类零件定位的工艺孔或工艺凸台等。

测量基准：

在工件上用以测量已加工表面位置时所依据的点、线、面称为测量基准。

一般情况下常采用设计基准作为测量基准。

装配基准：

在装配时，用来确定零件或部件在机器中的位置所依据的点、