机械制造工艺学期末考试复习资料

1例1:有如图所示一批工件，铣侧面I、水平面I和侧面Ⅱ，水平面Ⅱ时，若加工过程分别为：1)每个工件都先铣I，然后回转180°铣Ⅱ，直至一批工件完工。2)每个工件都先铣I，直至一批工件都铣完I后再铣Ⅱ。3)每个工件都同时铣I和Ⅱ，直至一批工件铣完。以上三种加工情况各有几个工序?每个工序有几次安装和几个工位?一、112二、21111三、111例2：试提出单件生产下图所示零件的机械加工工艺过程（从工序到工步）。齿轮零件图若上例齿轮，毛坯为模锻件，试提出成批和大批大量生产其机械加工工艺过程(工序到工步)。齿轮加工工序安排工序、安装、工步、走刀关系图例3：下图为定位螺钉零件图，毛坯为φ30mm的45钢棒料，生产规模为小批生产，试按下表中填写其工艺过程。21.试提出如下图所示小轴的小批生产和大批大量生产的机械加工工艺规程，并分析每种方案的工艺过程组成，假设毛坯为锻件。1.解答：表1阶梯轴加工工艺过程（小批生产）表2阶梯轴加工工艺过程（大批大量生产）2.如图所示盘状零件，其机械加工工艺过程有如下两种方案，试分析每种方案工艺过程的组成。1)在车床上粗车及精车端面C，粗镗及精镗60H9mm孔，内孔倒角，粗车及半精车φ200mm外圆。调头，粗、精车端面A，车φ96mm外圆及端面B，内孔倒角。划线，在插床上按划线插键槽18D10。在钻床上按划线钻6-φ20mm的孔。钳工去毛刺。2)在车床上粗、精车一批零件的端面C，并粗、精镗φ60H9mm孔，内孔倒角。然后在同一台车床上将工件安装在可涨心轴上，粗车、半精车这批工件的φ200mm外圆，并车φ96mm外圆及端面B，粗、精车端面A，内孔倒角。在拉床上拉键槽。在钻床上用钻模钻出6-φ20mm的孔。钳工去毛刺。2.解答:情况1：盘状零件加工工艺过程（单件小批生产）情况2盘状零件加工工艺过程（成批生产）33.试提出成批生产如下图所示零件的机械加工工艺过程的组成（从工序到工步），并指出各工序的定位基准。3.解答：连接件零件加工工艺过程（成批生产）六点定位原理保证槽深A2：限制Z保证槽底∥C面：限制X、Y保证槽长A1：限制X保证槽中心与长圆孔一致：限制Y、Z定位元件常用定位元件：支承钉，支承板，销，V形块，定位套，锥销。定位元件所限制的自由度与其大小、长度、数量及其组合有关。定位元件限制的自由度数归类4选择定位元件时应注意以下原则：1）必须与工件定位基面相适应；2）定位元件的数量和分布，应保证工件位置正确，定位稳定可靠；3）不应损伤工件的定位基准面，特别是已加工表面；4）定位元件应有较高的刚度；5）定位元件应有较高的耐磨性定位基本原理要点：1）工件在夹具中的定位，可以转化成在空间直角坐标系中，用约束点限制工件自由度的方式来分析。2）工件在定位时应该采取的约束点数目，或者说，工件在定位时应该被限制的运动自由度数目，完全由工件在该工序的加工技术要求所确定。3）一个约束点只能限制工件一个自由度4）每个约束点所限制的自由度，原则上不允许重复或互相矛盾。问题：1)不完全定位和过定位是否均不充许存在？为什么？2)工件装夹在夹具中，凡是有六个约束点，即为完全定位；凡是超过六个约束点，就是过定位；不超过六个约束点，就不会出现过定位，这种说法对吗？为什么？基准下图a)为某零件简图，图b)、c)为铣削平面2和镗孔Ⅱ时的工序图。试指出：（1）平面2的设计基准、定位基准和测量基准；（2）孔Ⅱ的设计基准、定位基准和测量基准。加工精度的获得方法1、尺寸精度的获得方法1）试切法：通过试切—测量—调整—再试切，反复进行到被加工尺寸达到要求为止的加工方法。此法的生产率低，要求工人的技术水平较高，否则质量不易保证，因此多用于单件、小批生产。2）调整法：先调整好刀具和工件在机床上的相对位置，并在一批零件的加工过程中保持这个位置不变，保证工件被加工尺寸的方法。这种方法在加工时不再进行试切，生产率大大提高，但精度低些，主要决定于机床、夹具的精度和调整误差。3）定尺寸刀具法：用刀具的相应尺寸来保证工件被加工部位尺寸的加工方法。如钻头、镗刀块、拉刀及铰刀等来加工孔。有些孔加工刀具可以获得非常高的精度，生产率也非常高。由于刀具有磨损，磨损后尺寸就不能保证，因此成本较高，多用于大批和大量生产4）自动控制法：采用自动控制系统对加工过程中的刀具进给、工件测量和切削运动等进行自动控制，而获得要求的工件尺寸。生产率高，能够加工形状复杂的表面，且适应性好。采用这种加工方法得到的工件尺寸精度取决于控制系统中各元件的灵敏度、系统的稳定性以及机械装置的工作精度。52、形状精度的获得方法1）轨迹法：利用刀具的运动轨迹形成所要求的表面几何形状。刀尖的运动轨迹取决于刀具与工件的相对运动（成形运动）。其形状精度取决于刀具与工件成形运动的精度。2）成形法：利用成形刀具代替普通刀具来获得要求的几何形状表面。机床的某些成形运动被成形刀具的刀刃所取代，从面简化了机床的结构。其形状精度取决于刀刃的形状精度，又有赖于机床成形运动的精度。3）展成法：利用刀具与工件作展成切削运动来获得加工曲面。如在滚齿机上加工齿轮的齿面。其形状精度取决于刀刃的形状精度和啮合运动的准确精度。3、位置精度的获得方法1）一次装夹法：当零件上有相互位置精度要求的各表面是在同一次装夹中加工出来的时候，表面相互位置精度是由机床有关部分的相互位置精度来保证的。2）多次装夹法（找正装夹、夹具装夹）：当零件上有相互位置精度要求的各表面被安排在不同的安装加工时，零件表面的相互位置精度主要取决于安装精度。工艺系统原有误差对加工精度的影响1.影响尺寸精度的主要因素：尺寸测量精度、微量进给精度、微薄切削层的极限厚度和工件的定位及刀具的调整精度。2.影响形状精度的主要因素：主轴回转精度、工件回转精度和移动部件的直线运动精度；成形运动间位置关系精度、速度关系精度；成形刀具的制造和安装精度；加工表面形状的检测精度等。3.影响位置精度的主要因素：采用一次装夹和直接装夹，工件加工的位置精度主要受机床几何精度的影响；采用找正装夹为工件安装的找正精度；采用夹具装夹为机床几何精度、夹具制造精度、夹具定位精度或找正精度；采用非成形运动法加工时为工件加工表面间位置的检测精度。6切削力作用点位置变化引起工件的形状误差例题1在车床上车削一根Φ80×2000长轴，工件材料45钢σb=（60～70）×107Pa，已知Ktj=50000N／mm，Kwz=40000N／mm，Kdj=30000N／mm，切削用量：ap=lmm，f=0.25mm／r，v=120m/min，使用YT15硬质合金刀具，CFy=0.5，求算因车床和工件受力变形对工件轴向截面精度的影响。解答:先计算切削力Fy：1车床的弹性变形:将工件分为八段,点距250mm，按点计算车床在Fy力作用下的变形为y车床2工件的弹性变形:工件在Fy力作用下的变形为y工件式中E——钢弹性模量为J——圆截面的惯性矩为3工件轴向截面形状误差:将车床和工件的变形叠加，以件受切削力产生变形引起工件半径的变化量，如下表。切削力作用点位置变化引起工件的形状误差工件车床y）（mmD405.0）（Pa11102mxxmmxxLxxLEIFyy16224112222104576.22000376.320008005.0102320006.3373工件)(53.11220004.842000200052.673000014000012000500001200020006.33711122222222mxxmmxxKLxKLxLKFyyLxLyLxydjwztjy刀架尾架主轴箱车床175.01191yyyFFFnyxHB，，，查表得：NHBfaCFyFyFyFynyxPFy6.3371019125.015.0)(75.0）（7切削力大小变化引起的加工误差例题2：在车床上车削Φ50×200的锻钢轴，材料σb=75×107Pa，刀具为YT15硬质合金，主偏角Kr=45º，前角γ=0º，直径上的余量为4士1mm，切深ap=2mm，进给f=0.3mm／r；切速v=100m／min。1）若选走刀次数i=1，工件径向截面几何形状精度要求为0.008mm，即考虑工件要求达到h6，尺寸公差为0.016mm，取几何形状误差占尺寸公差的50%，求算这时工艺系统的刚度要多少2）若已知工艺系统刚度为20000N／mm（主要指机床的刚度），问需要走刀几次才能达到0.008mm的径向截面几何形状精度要求。从切削用量手册中可以查出车削工艺系统很难有这样高的刚度，固不能一次走刀就达到这样高的几何形状精度。设进行两次走刀，第二次走刀进给f2=0.2mm／r，用了另一把车刀，Cfy=0.5，实际为两工步。切削力对加工精度的影响总结：1、当工件毛坯有形状误差或相对位置误差时，加工后仍然有同类的加工误差出现。2、在成批大量生产中用调整法加工时，如毛坯尺寸不一，那么加工后这批工件将会造成尺寸分散（尺寸不一现象）。3、毛坯材料硬度不均匀造成切削力变化，引起工件误差。4、工件轴向截面的精度也有误差复映现象。5、短袖、盘类或短套类，切削力作用点位置变化对轴向截面的精度影响较小，主要考虑误差复映问题。连接件夹紧力的影响机床部件中有些零件是用螺钉等连接，当受载时，开始载荷小于螺钉所形成的夹紧力，这时变形较小，刚度较高；当载荷大于螺钉所形成的夹紧力，这时螺钉将变形、因此变形较大，刚度较差，所以有连接件的一些结构中，多出现凸形变形曲线。减少由于工件热变形造成的加工误差，常用的措施有：1、在切削区域内供给充分的冷却液；2、提高切削速度或进给量，使传导到工件上的热量减少；3、工件粗加工后停放一段时间再进行精加工，避免前工序的热变形对精加工的影响；4、及时修磨刀具，减少切削热的生成；5、使工件装夹后有一定的伸缩自由，如采用弹簧顶尖或气动顶尖等。mmmmAmg21,008.0)(1由题意可得：175.0/3.019135.0yyyFFFnyrmmfHBC，，，，可得：由公式系统系统KHBfCKCyFyFymgnyF)(1mmNKK/5.66397008.08.93.019135.028.9191)3.0(35.02008.075.075.0）（系统系统004.0004.02008.0)(于或等于总的误差复映系数应小，可知由mgiB22211121)()(21系统系统KHBfCKHBfCyFyFyyFyFynyFFny002.0200008.91912.05.0200008.91913.035.0/2000075.075.021）（）（，mmNKK89例1：粗车Φ140×Φ100×300的45#钢钢管，切速v=150m/min，f=0.2mm/r，切深t=3mm，求粗车外圆后钢管在直径上及长度上的热变形。解答：查切削用量手册并计算可得先求算切削时间tj：求工件的体积V：小结：加工盘类和长度较短的销轴、套类零件，走刀行程很短，可忽略沿工件轴向位置上切削时间（即加热时间）先后影响，引起的工件纵向误差可忽略。车削较长工件时，沿工件轴向位置上切削时间有先后，开始切削时工件温升近于零，随着切削的进行，温升逐渐增加，工件直径随之逐渐胀大，至走刀终了时工件直径胀大最多，因而车刀的背吃刀量将随走刀而逐渐增大，工件冷却收缩后外圆表面就会产生圆柱度误差。杆件长度尺寸精度要求不高，热变形引起的伸长可不考虑。但当工件以两顶尖定位，工件受热伸长时，如果顶尖不能轴向位移，则工件受顶尖的压力将产生弯曲变形。因此，当加工精度较高的轴类零件时，如磨外圆、丝杠等，宜采用弹性或液压顶尖。例2精刨铸铁床身导轨，L=2000mm，h=600mm，刨削时床面温度和床脚部温度相差Δt=2