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机械制造工艺学机械制造技术有两方面的含义：其一是指用机械来加工零件的技术，更明确的说是在一种机器上用切削的方法来加工，这种机器通常称为机床、工具机或工作母机。另一方面是指制造某种机械的技术，如汽车涡轮机等；机械产品生产过程是指从原料开始到成品出厂的全部劳动过程，他不仅包括毛坯的制造，零件的机械加工、特种加工和热处理，机器的装配检验测试和涂装等主要劳动过程，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，以及动力供应等辅助生产过程机械加工工艺过程：机械产品生产过程的一部分，是直接生产过程，其原意是指采用金属切削刀具或磨具来加工工件，使之达到所要求的形状、尺寸、表面粗糙度和力学物理性能，成为合格零件的生产过程。机械加工工艺过程的组成：1工序：一个工人在同一个工作地点对一个工件连续完成的工艺过程。2安装：如果在一个工序中需要对工件进行几次装夹，则每次装夹下完成的那部分工序内容成为一个安装。3工位：在工件的一次安装中通过分度装置，使工件相对于机床床身变换加工位置，这把每一个加工位置上的安装内容称为工位。4工步：叫那个表面、切削刀具、切削速度和进给量都不变的情况下所完成的工位内容，称为一个工步。5走刀：切削刀具在加工表面上切削一次所完成的工步内容，称为一次走刀。机械加工工艺系统：工件、机床、工具和家具组成。生产纲领：企业根据市场需求和自身的生产能力决定生产计划。在计划期内，应当生产的产品产量和进度计划称为生产纲领N=Qn（1+a%+&%）；生产批量：指一次投入或产出的同一产品或零件的数量。n=NA/f定位：指确定工件在机床上或夹具中占有正确位置的过程，通常可以理解为工件相对于切削刀具或磨具的一定位置，以保证加工尺寸、形状和位置的要求。夹紧：指工件在定位后将其固定，使其在加工中能承受重力、切削力等而保持定位位置不变的操作。装夹的三种方法及特点：1夹具中装夹：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。这种装夹方法由夹具来保证定位夹紧，易于保证加工精度要求，，操作简单方便，效率高，应用十分广泛。但需要制造或购买夹具，因此多用于成批、大批、大量生产中。2直接找正装夹：由操作工人直接在机床上利用百分表、画线盘等工具进行工件的定位，俗称找正，然后加紧工作，称之为直接找正装夹。这种装夹方法通常可省去夹具的定位元件部分，比较经济，但必须有夹紧装置。由于其效率较低，大多用于单件小批生产中。当加工精度要求非常高，用夹具也很难保证定位精度时，这种直接找正装夹可能是唯一可行方案。3划线找正装夹：这种装夹方法是事先在工件上画出位置线、找正线和加工线，找正线和加工线通常相距5mm。找正线装夹所需设备比较简单，适应性强，但精度和生产效率低，因此多用于单件小批量生产中的复杂铸件或铸件精度较低的粗加工工序。六点定位原理：采用六个按一定规则布置的约束点来限制工件的六个自由度，实现完全定位，称之为六点定位原理。欠定位：在加工时根据被加工面的尺寸、形状和位置要求，应限制的自由度未被限制，即约束点不足，这种情况称为欠定位过定位：工件定位时一个自由度同时被两个或两个以上的约束点所限制，称为过定位。定位分析方法：1总体分析法：总体分析法是从工件定位的总体来分析限制了哪些自由度。2分件分析法：分件分析法是分别从各个定位面的所受约束来分析受限制的自由度。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设计基准：在设计图样上所采用的基准，即标注设计尺寸的起点工艺基准：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、线、面称为装配基准区别基准与基面的概念区别：作为基准的点、线、面在工件上不一定具体存在，如孔的中心线，而是由具体的表面来体现，这些表面称为基面。基面是客观存在的，是看得见、摸得着的。在生产实际中，常将基准和基面通称为基准机床夹具：机床上用以装夹工件（和引导刀具）的一种装置。其作用是将工件定位，以使工件获得相对于机床和刀具的正确位置，并在加工中保持这个位置不变。机床夹具的基本组成部分：1）定位元件及装置用于确定工件在夹具中的正确位置，从而保证加工时工件相对于刀具和机床加工运动间的相对正确位置2）夹紧元件及装置用于夹紧工件，在切削时使工件在夹具中保持既定位置3）对刀及导向元件这些元件的作用是保证工件与刀具之间的正确位置。用于确定刀具在加工前正确位置的元件，称为对刀元件，如对刀块、钻套、镗套。用于确定刀具位置并导引刀具进行加工的元件，称为导引元件4）连接元件用以确定夹具在机床上的位置并与机床相连接5）夹具体用于连接或固定夹具上各元件及装置，使其成为一个整体的基础件。它与机床有关部件进行连接、对定，使夹具相对机床具有确定的位置6其它元件及装置机床夹具的功能：1）保证加工质量2）提高生产效率，降低生产成本3）扩大机床工艺范围4）减轻工人劳动强度，保证安全生产机床夹具分类：1通用夹具：已经标准化的、在一定范围内可用于加工不同工件的夹具。如三爪、四爪卡盘，平口钳等，一般由专业厂生产，常作为机床附件提供给用户。特点：通用性强、应用广泛，适于工件简单、单件小批量生产中。2专用夹具：为某一工件特定工序专门设计的夹具。特点：结构紧凑、使用方便、生产效率高，但需要专门设计制造，周期长、成本高，产品变更时便报费。适合于成批，大量生产。本课程主要讨论这种夹具。3可调整夹具及成组夹具：以成组技术为基础，对所有的零件按相似性进行分类，对每一类设计制造出一种夹具。特点：夹具的部分元件可以更换，部分装置可以调整，以适应不同零件的加工。4组合夹具：由一套预先制造好的标准元件组合而成。根据工件的工艺要求，将不同的组合夹具元件像搭积木一样，组装成各种专用夹具。使用后，元件可拆开、洗净后存放，待需要时重新组装。特点：大大缩短了设计制造周期，但由于组成零件多，因而结构刚性差，尤其适合于大厂的新产品试制及单件小批生产中。5随行夹具：在自动线或柔性制造系统中使用的夹具。与工件一起从生产线的一个工位移动到另外一个工位，以进行不同工序的加工。常用的定位方法：1固定支撑：有支撑钉和支撑板两种形式2可调支承——支承点的位置可以在一定高度范围内调整的支承。当工件定位表面不规整或工件批与批之间毛坯尺寸变化较大时，常用可调支承注意：每一批工件都要对可调支承进行调整，且调整完后一定要锁紧，即将该位置固定3自位支承——又称浮动支承。在定位过程中，支承点可以自动调整其位置以适应工件定位表面的变化。只限制一个自由度，可提高工件的安装刚性和稳定性4辅助支承——在工件完成定位后才参与支承，它不起定位作用，而只起支承作用，常用于在加工过程中加强被加工部位的刚度，提高切削稳定性注意：对一批工件的每一个工件都要进行调整（与可调支承相比）平面定位元件的选用：面积较小的基准平面选用支承钉；面积较大、平面度精度较高的基准平面定位选用支承板；毛坯面、阶梯平面和环形平面作基准平面定位时，选用自位支承；毛坯面作基准平面，调节时可按定位面质量和面积大小分别选用可调支承；当工件定位基准面需提高定位刚度、稳定性和可靠性时，可选用辅助支承定位误差：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定位误差的来源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，2）由于工件的工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对工件夹紧装置要求：在夹紧过程中应能保持工件定位时所获得的正确位置2夹紧力大小适当——夹紧机构应能保证在加工过程中工件不产生松动或振动，同时又要避免工件产生不适当的变形和表面损伤3夹紧机构一般应有自锁作用4夹紧装置应操作方便、省力、安全5夹紧装置的复杂程度和自动化程度应与生产批量和生产方式相适应。结构设计应力求简单、紧凑，并尽量采用标准化元件夹紧力的确定：1方向：夹紧力作用方向应有利于工件的准确定位，而不能破坏定位。为此一般要求主要夹紧力垂直指向主要定位面夹紧力作用方向应尽量与切削力、工件重力方向一致，以减小所需夹紧力夹紧力作用方向应尽量与工件刚度大的方向相一致，以减小工件夹紧变形2作用点：夹紧力作用点应正对支承元件或位于支承元件所形成的支承面内，以保证工件已获得的定位不变夹紧力作用点应处于工件刚性较好的部位，以减小工件夹紧变形夹紧力作用点应尽量靠近加工表面，以减小切削力对工件造成的翻转力矩。必要时应在工件刚度差的部位增加辅助支承并施加夹紧力，以减小切削过程中的振动和变形力大小；常用夹紧机构及特点：1斜楔夹紧机构：结构简单，有增力作用。具有自锁特性：自锁条件1+2；楔块夹紧行程小，夹紧力小，夹紧和松开均需敲击，直接应用不方便，用作增力机构，常与机械、汽动、液压机构联动。楔块材料：通常用20钢渗碳，；2螺旋夹紧机构：结构简单，易于制造，增力比大，自锁性能好，在手动夹紧中应用广泛。缺点是动作较慢，为提高作效率，可采用一些快撤装置3偏心夹紧机构结构简单，操作方便，动作迅速；缺点是自锁性能较差，增力比较小。一般常用于切削平稳且切削力不大的场合4铰链夹紧机构：动作迅速，增力比大，并易于改变力的作用方向；缺点是自锁性能差。多用于机动夹紧机构中5定心夹紧机构（以等速移动原理工作的定心夹紧机构；以均匀弹性变形原理工作的定心夹紧机构）：同时实现对工件定心定位和夹紧，即在夹紧过程中，能使工件相对于某一轴线或某一对称面保持对称性6联动夹紧机构：从一处施力，可同时在几处对一个或几个工件进行夹紧设计多位夹紧机构应注意的问题：夹紧元件必须为浮动、可调节的联动零件，以保证同时均匀夹紧和同时松开；夹紧力方向应与定位方式和加工方法相适应；应保证每一工件都有足够的夹紧力；夹紧元件和传力零件应有足够的刚性，保证传力均匀钻床夹具：钻床夹具习惯上称为钻模，是在钻床上用于钻孔、扩孔、铰孔及攻螺纹的机床夹具。钻模一般都设有安装钻套的钻模板，以确定刀具的位置并引导刀具进行切削，保证孔的加工要求，大幅度提高生产率1固定式钻模特点：加工精度高，应用广泛，操作效率低2回转式钻膜：应用较多，主要用于加工平面上成圆周分布、轴线互相平行的孔系，或分布在圆柱面上的径向孔系3翻转式钻模特点：适合于小件多面孔的加工4盖板式钻模特点：常用于大型工件上加工小的孔系生产率低5滑柱式钻模特点：夹具可调，操作方便，夹紧迅速；钻孔的垂直度和孔距精度不太高，适用于中等精度的孔和孔系加工钻床夹具设计要点：1钻套2钻模板3夹具体钻套分类（作用：保证孔的位置精度；引导刀具防止偏斜；提高刀具的刚度；防止加工中产生振动结构形式：）1固定钻套特点：导向精度高，但磨损后不易更换，在中小批生产中使用2可换钻套特点：更换容易，适合于大批量生产3快换钻套特点：钻套更换迅速，适合于大批量生产中孔的多工步加工4特殊钻套铣床夹具：按铣削的进给方式：直线进给，圆周进给，仿形进给。专用夹具设计基本要求：保证工件加工精度——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确定夹具的技术要求。必要时应进行误差分析与计算；夹具结构方案（复杂程度）应与生产纲领相适应；操作方便、安全、省力——如采用气动、液压等夹紧装置，以减轻工人劳动强度，并可较好地控制夹紧力。夹具操作位置应符合工人操作习惯，必要时应有安全防护装置，以确保使用安全；便于排屑；有良好的结构工艺性——便于制造、检验、装配、调整、维修等专用夹具设计一般步骤：研究原始资料，明确设计要求；拟定夹具结构方案，绘制夹具结构草图；绘制夹具总