仪器制造工艺学课程总结.docx

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仪器制造工艺学课程总结

课程总结

第一章

加工精度：

由零件图纸上以公差T给定的，表征的是与理想几何参数相符合的程度

加工误差：

加工后实际测得的偏离值Δ，表征的是与理想几何参数的偏差的程度

加工精度分为尺寸精度形状精度位置精度

方法误差（原理误差）：

由于加工时采用了近似的加工运动方式，或形状近似的道具轮廓而产生的加工误差

机床误差:

指在无切削负荷下，来自机床本身的制造误差安装误差和磨损，主要由主轴回转误差、导轨误差及传动误差组成。

主轴回转误差

1主轴回转误差不仅对加工表面的形状和位置精度影响较大，而且对加工表面的粗糙度和波度影响亦较大，尤其是在精密加工中，它是决定工件圆度的主要因素。

2主轴回转误差

主轴几何轴线

主轴实际回转轴线

主轴理想回转轴线

主轴平均回转轴线：

各瞬时回转轴线的平均位置

主轴回转误差（精度）：

主轴实际回转轴线与主轴理想回转轴线的符合程度

3主轴回转误差的表现

径向跳动：

瞬时回转轴线始终平行于平均回转轴线，但沿Y轴和Z轴方向有变动（加工圆柱面的形状精度）

轴向窜动：

瞬时回转轴线沿平均回转轴线方向的变动

角度摆动：

瞬时回转轴线与平均回转轴线是一倾斜角，但其交点位置固定不变（形状精度）

轴向窜动在加工端面时，对形状精度有影响。

4影响主轴回转精度的因素

1轴承和轴颈的影响（车床类和镗床类）（轴颈是轴两端较细，装在轴承内环中，和轴承一起运动）

2轴承间隙的影响

3配合零件和装配质量的影响

5提高主轴回转精度的措施

1设计与制造高精度的主轴部件

2使主轴回转误差不反映到工件上

作法：

在结构上采用运动和定位分开的主轴结构

2、机床导轨误差

⑴机床导轨误差项目

水平面内的直线度，垂直面内的直线度

前后导轨在垂直面内的平行度

误差敏感方向：

原始误差引起的刀刃与工件间的相对位移，若产生在加工表面的法线方向，则对加工精度影响较大，若产生在加工表面的切线方向，则影响甚小，可忽略不计，一般对加工精度影响大的方向称为误差敏感方向

机床传动链误差：

机床传动链误差是指机床内联传动链始末两端传动元件之间相对运动的误差，是螺纹加工，螺旋面加工和展成法加工齿轮等工件时，影响其加工精度的主要因素

提高机床传动精度：

制造高精度传动元件减少传动元件数目，缩短传动链长度采用校正装置（即测量加补偿装置）

第二章夹具误差

1夹具误差来自夹具的制造误差和使用过程中的磨损2、会影响工件的加工精度

刀具误差：

是指刀具制造误差和磨损（包括刃磨）

2刀具误差对加工精度影响随刀具种类的不同而不同

定尺寸刀具：

刀具的制造误差及磨损会直接影响被加工工件的尺寸精度

成型刀具：

成形车刀，成形铣刀，模数铣刀

展成刀具：

齿轮滚刀，插齿刀，花键滚刀

一般刀具：

普通车刀，单刃镗刀，端铣刀，刨刀

用成形刀具，刀具的形状精度直接影响工件的形状精度

用展成刀具，刀具切削刃的几何形状及有关尺寸，会直接影响加工精度

一般刀具，刀具的制造精度对工件精度无直接影响，刀具的磨损对工件形状尺寸精度均有影响

加工表面精度由机床运动精度决定

加工表面尺寸精度由机床调整精度决定

四点结论力和变形的关系不是直线关系加载曲线和卸载曲线不重合当载荷去除后变形回不到起点部件的实际刚度远比我们按实体估计的要小

影响部件刚度的因素：

1、连接表面的接触变形2、薄弱零件本身的变形3、间隙的影响4、摩擦的影响5、施力方向的影响

工艺系统刚度的特点：

1、整个工艺系统的刚度比其中刚度最小的那个环节的刚度还小2、工艺系统各环节的刚度和整个工艺系统的刚度是随着受力点位置的变化而变化3、由于工艺系统刚度定义式中的Y是在

的共同作用下，产生了沿

方向的变形，即Y=

因而就有可能出现Y<0的情况，即工艺系统出现了负刚度

误差复映：

毛皮椭圆，加工后工件仍为椭圆：

毛坯偏心，加工后工件仍有偏心

工艺系统的热源内部（切削热：

去除材料所消耗的能量摩擦热：

机热电系统运动部分产生的派生热：

切削、切削液、润滑油携带）外部（环境温度：

气温对流，地基温度辐射热：

阳光、暖气设备等辐射出）

工艺系统热变形对加工精度的影响1、机床热变形产生的加工误差2、工件热变形产生的加工误差（1、热源：

主要是切削热，对于大型工件或要进行精密加工的工件来说环境热与辐射热也不可忽视2、工件热变形的两种情况：

均匀受热：

弓箭的温度在沿全长圆周上是一样的变形也较为均匀，影响尺寸精度不均匀受热，工件又在单面受切削热作用下影响形状及相互位置精度）

刀具热变形产生的加工误差：

1、刀具的热变形2、车刀的热伸长

表面层的微观几何性质（表面粗糙度：

切削刀具的运动轨迹所形成其波长L与波高H之比小于50波度：

介于加工精度和表面粗糙度之间的周期性几何形状误差，由加工工艺系统的振动和偏移造成L/H=50-1000宏观几何形状误差L/H>1000）

表面层物理性质：

冷作硬化（钢材在常温或再结晶温度以下的加工，能显著提高强度和硬度，降低塑性和冲击韧性，成为冷作硬化），金相组织变化，残余应力

磨削烧伤分为回火烧伤和淬火烧伤，振动情况分为自激振动和强迫振动

减小切削颤动的途径：

合理选择切削用量合理选择刀具的几何参数采用消振刀具（弹簧车刀或湾杆刨刀）提高工艺系统本身的抗振性包括提高机床的抗振性、提高刀具的抗振性改变振动系统的刚度组合避免自激振动使用减震装置减震（阻尼器减震器）

积屑瘤——指在加工中碳钢时，在刀尖处出现的小块且硬度较高的金属粘附物。

1、积屑瘤的形成在加工过程中，由于工件材料是被挤裂的，因此切屑对刀具的前面产生有很大的压力，并摩擦生成大量的切削热。

在这种高温高压下，与刀具前面接触的那一部分切屑由于摩擦力的影响，流动速度相对减慢，形成“滞留层”。

当摩擦力一旦大于材料内部晶格之间的结合力时，“滞流层”中的一些材料就会粘附在刀具*近刀尖的前面上，形成积屑瘤。

2、积屑瘤的作用

　　优点：

积屑瘤的硬度比原材料的硬度要高，可代替刀刃进行切削，提高了刀刃的耐磨性；同时积屑瘤的存在使得刀具的实际前角变大，刀具变得较锋利。

缺点：

积屑瘤的存在，在实际上是一个形成、脱落、再形成、再脱落的过程

（1）部分脱落的积屑瘤会粘附在工件表面上，

（2）而刀具刀尖的实际位置也会随着积屑瘤的变化而改变，（3）同时，由于积屑瘤很难形成较锋利的刀刃，在加工中会产生一定的振动。

所以这样加工后所得到的工件表面质量和尺寸精度都会受到影响。

　　鉴于积屑瘤的优缺点，我们在粗加工时应设法形成积屑瘤，而在精加工时则要避免积屑瘤的产生。

第三章劳动生产率和经济性

时间定额:

指在一定生产条件下,规定生产一定产品或完成一道工序所需要消耗的时间

单件时间定额:

完成一个零件的一道工序的时间定额

1.基本时间T基:

直接改变零件尺寸,形状,相对位置,表面状态或材料性质等工艺过程所消耗时间

2.辅助时间T辅:

指为实现工艺过程所必需进行的各种辅助动作所消耗时间

3.作业时间:

作业时间为基本时间与辅助时间之和

4.布置工作地时间T布:

为使加工正常进行,工人照管工作地的时间一般按作业时间的a%（2%~7%）来估算

5.休息时间T休：

工人在工作班内恢复体力所消耗时间，一般按作业时间的b%（2%~7%）来估算

6.准备与终结时间T准/终：

是指工人为了生产一批产品或零件部件，进行准备和结束工作所消耗时间

成批生产的单件时间定额为：

T定俄=T单件+T准/终/n

大批量生产中，零件批量n很大，可以忽略：

T定俄=T单件

第四章

7.生产过程：

在机械制造中，将原材料转变成为成品的全过程称为生产过程。

8.工艺过程：

改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等使其成为成品或半成品的过程称为工艺过程。

分为：

加工工艺过程和装配工艺过程。

9.工艺过程组成：

最基本的单元是工序，一个或一组工人在一个工作地对同一个零件或同时对几个工件所连续完成的那部分工艺过程；

10.又可以分为：

安装、工位、工步、走刀。

11.安装：

工件经一次装夹后完成的那部分工序。

12.工位：

一次装夹后工件与夹具或设备可动部分，共同相对刀具或设备的固定部分所占的每一个位置。

13.工步：

在加工表面与加工工具不变下，所连续完成的那部分工序，复合工步，用几把刀同时加工几个表面。

14.走刀：

刀具相对工件完成一次切削所做的工作。

15.工艺规程：

指导加工和装配过程的工艺文件。

16.工艺文件是指导工人用于生产、管理的各种技术性的文件。

17.常见的有：

工艺路线卡，工艺过程卡，工序卡，检验卡。

18.生产类型：

按生产纲领和产品本身大小结构复杂性分为：

单件生产，成批生产和大量生产。

19.生产纲领是包括备品和废品在内的仪器或零件年产量N=yn（1+a%+b%）。

20.基准：

图纸上用来确定相对几何位置关系的点线面。

21.分为设计基准与工艺基准（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形状位置的基准、定位基准：

在加工中用来定位的基准、测量基准：

测量时采用的基准和装配基准：

装配时用来确定零件或部件的相对位置）。

22.定位基准原则：

1保证某重要表面雨量均匀，应选该表面为粗基准。

2需保证工件上加工表面遇不加工表面之间的位置要求应以不加工表面做为粗基准

3选择基准时还应考虑定位准确加紧可靠夹具结构简单操作方便。

4粗基准只能使用一次

23.粗基准只能用一次；先选精基准，然后再选择粗基准

24.精基准选择原则：

25.基准重合：

尽量选用设计基准作为定位基准，以消除基准不重合误差对加工精度的影响，从而容易的获得加工表面对设计基准的相对位置精度和尺寸精度

26.基准统一：

零件上所有表面的加工特别是相互位置要求精确的表面尽可能在多数工序中采用同一组精基准定位。

27.互为基准:

对于相互位置要求精度高的两个表面自身尺寸精度和形状精度都很高采用互为基准加工

28.自为基准：

加工表面余量小且要求均匀时，在加工式光整加工型余量用加工表面本身作为定位基准，此表面与其他表面之间的位置精度有限性工序保证。

29.辅助基准：

零件上没有合适的表面作为定位基准时，为满足工艺的需要在工件上专门设计定位面

30.加工余量：

加工过程中从加工表面切去的金属层厚度，它是工序余量和加工余量的总称。

31.工序余量相邻工序的工序尺寸差。

32.加工总余量毛坯尺寸和零件尺寸之差。

33.影响加工余量的基本因素

1前工序的表面粗糙度Ra及缺陷层深度Pa。

2工序的尺寸公差Ta

3前工序个表面间相互位置的空间偏差Pa

4本工序的装夹误差。

34加工精度：

正常条件下，各种加工方法都有一个对应的范围内的加工精度与加工成本的关系，这个范围成为加工精度。

35方法的选择：

应根据个表面的技术要求首先选择保证该要求的中加工方法再根据终加工方法对配件的质量要求，选择加工方法生产

36加工方法的因素：

1各种加工方法所能达到的经济精度和表面粗糙度

2工件材料性质

3工件的结构形状和尺寸

4生产类型

5本厂的现有设备状况和技术条件

37加工阶段的化分：

粗加工，半精加工、精加工和光整加工。

38加工顺序的安排：

先基面后其它、先主后次、先粗后精和先面后孔。

39计算机辅助工艺过程编制（CAPP全称是：

ComputerAidedProcessPlanning。

有派生法、创成法和半创成法。

第五章夹具设计基础

第一节：

夹具的基本概念

机床夹具：

金属切削机床上使用的夹具

一、机床夹具的定义及组成

定义：

用来在机床上迅速、准确地装夹工件，保证加工中工件与刀具有正确相对位置的一种工艺装具

定位元件

组成加紧装置

对刀引导元件

连接元件

定位元件：

用于确定工件在夹具中准确位置的元件。

如支撑钉、支撑板、心轴、V形块、定位套、定位销

夹紧装置：

用以确保工件在夹具中定位位置，加工过程不发生改变的装置

对刀、引导元件：

用于确定夹具相对刀具的正确位置的元件，如刀块、钻套、镗套等

连接元件：

确定夹具在机床上正确位置的元件

夹具体：

连接各元件与装置的基础件

二：

工件的装夹方法

直接找正

（1）.用找正法装夹工件

划线找正

（2）.用夹具装夹找正

三．夹具的工作原理

工件——夹具再求工件各定位面与夹具得相应定位元件的定位工作面接触，配合或对准来实现

家具——机床家具通过连接元件对机床先保证有准确的相对位置

刀具——夹具通过对刀、导向元件使夹具相对有关的定位元件的定位工作面间调整的到准确位置

四．夹具的作用

1.保证加工质量

2.提高生产效率

3.扩大机床的工艺范围

4.减轻劳动强度

五.夹具的分类

机床夹具检测夹具装配夹具其他夹具

第二节工件的定位

工件在夹具中定位的含义及要求

工件在夹具中定位就是要确定工件与夹具定位元件的相对位置，并通过导向元件或对刀装置来保证工件与刀具之间的相对位置从而满足加工精度的要求

要有与元件的设计要求

要有足够的要求

有耐磨性

工件定位的基本原理

六点定位原理

定位：

工件在夹具中位置的确给决定成为定位

工件在夹具中定位的几种情况

完全定位合理选择并布置定位元件，使工件具有的6个方向的自由度恰好全部被限制，而在夹具中占有完全确定的唯一定位

不完全定位（部分定位）只部分限制了几个方向自由度，而没有完全限制工件的6个方向的自由度，但以能满足工序的加工要求

欠定位按工件的工序加工要求应限制的那几个方向的自由度实际上没有完全被限制

重复定位（过定位）几个定位元件重复限制工件同一个方向（或同几个方向）的自由度的现象

定位元件

支撑钉支撑板可调节支撑自位支撑辅助支撑V形块圆柱定位销和菱形定位销

第六章仪器装配基础

第一节：

概述

装配是仪器制造的最后一部分生产过程，包括装配，调整，检验，试车等工作

装配：

按照规定的技术要求，将若干零件装成一个组件或者部件，或者将若干零件、部件装成产品的工艺过程称为装配

装配工艺规程：

装配工艺规程是用文件形式规定下来的装配工艺过程

组件装配：

按照规定的技术要求，将若干零件装成一个组件的工艺过程称为组件装配

部件装配：

按照规定的技术要求，将若干零件装成一个部件的工艺过程称为部件装配

总装配：

按照规定的技术要求，将若干组件或者部件装成一个产品的工艺过程称为总装配

零件：

组成产品的基本单元

合件：

若干零件的永久连接或是连接在一个“基准零件”上的少数零件的组合

组件：

一个或几个合件和零件的组合

部件：

若干零件组成的具有相对的独立性的部分

第二节装配尺寸链及其计算

基本概念

在仪器的组装部装，总装配重，由直接影响装配精度和技术要求的相关零件的尺寸以及相关零件的尺寸以及相互位置关系所组成的尺寸链，成为装配尺寸链

二．装配尺寸链的计算

1.确定封闭环查明组成环最短路线原则（一件一环原则，最少环数原则）

2.计算顺序正计算

反计算

封闭环的误差分配

等公差法：

设各组成环公差相等

等精度法：

设各组成环公差等级相等

第三节装配的方法

完全互换法

不完全互换法（大数互换法）

三．选择装配法

直接选配法

分组选配法

特点：

一般只用于组成环公差相等的装配尺寸链

零件分组后应保证在装配时能够配套，如果各组成环的尺寸分布曲线都是正态分布曲线，则可以保证配套，若组成的尺寸分布不是正态分布曲线，则将产生各组零件数不等而不能配套

复合选配法

四．修配装配法

修配环的选择

应选择则易于修配加工的零件为修配环，即零件较小并易于加工

修配量的决定

五．调整法

固定调整法

可动调整法

第四节仪器装配中的连接

固定连接可拆连接不可拆连接

活动连接

第五节仪器装配工艺过程和工艺规程

一．仪器装配中的三个领域

机械装配

光学装配

电气装配

二．装配工艺规程的制订

1.确定装配组织形式

固定装配：

装配对象基础件不流动的装配方式

移动装配：

装配对象的基础件流动的装配方式，一般是按产品的装配工序，依次从一个工作地点移动到下一个工作低调进行流水线装配

2,编制装配系统图和装配流程图

编制装配工艺规程装配工艺过程卡

装配工序卡

操作指示卡

第七章：

特种加工

普通切削加工的特点

1.靠刀具材料比刀具更强

2.靠机械能把工件上多余材料切除

特种加工特点

1.工具硬度可以低于被加工材料的硬度

2.不是主要依靠机械能，而主要应用其他能量（电化学光声热）去除金属材料

3.加工过程中工具和工件之间不存在显著的机械切削力

B11122---28号

张宁