第4章工艺规程设计 重点、难点：定位基准的选择；工艺路线的拟定；工艺尺寸链；保证装配精度的方法 机械加工的目的是将毛坯加工成符合产品要求的零件。通常，毛坯需要经过若干工序才能转化为符合产品要求的零件。一个相同结构相同要求的机器零件，可以采用几种不同的工艺过程完成，但其中总有一种工艺过程在某一特定条件下是最经济、最合理的。 在现有的生产条件下，如何采用经济有效的加工方法，合理地安排加工工艺路线以获得符合产品要求的零件，这是本章所要解决的重点。 4．1基本概念 一、基本概念 1、生产过程：从原材料或半成品到成品制造出来的各有关劳动过程的总和称为工厂的生产过程。 一台产品的生产过程包括的容有： 1）原材料（或半成品、元器件、标准件、工具、工装、设备）的购置、运输、检验、保管； 2）生产准备工作：如编制工艺文件，专用工装及设备的设计与制造等；? 3）毛坯制造；? 4）零件的机械加工及热处理； 5）产品装配与调试、性能试验以及产品的包装、发运等工作。 提示： 生产过程往往由许多工厂或工厂的许多车间联合完成，这有利于专业化生产，提高生产率、保证产品质量、降低生产成本。 2、工艺过程：在生产过程中凡直接改变生产对象的尺寸、形状、性能(包括物理性能、化学性能、机械性能等)以及相对位置关系的过程，统称为工艺过程。 工艺过程又可分为铸造、锻造、冲压、焊接、机械加工、装配等工艺过程，本门课程只研究机械加工工艺过程和装配工艺过程；铸造、锻造、冲压、焊接、热处理等工艺过程是《材料成型技术》课程的研究对象。 二、机械加工工艺过程 (一) 定义：用机械加工的方法直接改变毛坯形状、尺寸和机械性能等，使之变为合格零件的过程，称为机械加工工艺过程，又称工艺路线或工艺流程。
2.1 熟悉工件定位知识 2.1.1工件装夹概述 1．工件的装夹 在机械加工过程中，为了保证加工精度，在加工前，应确定工件在机床上的位置，并固定好，以接受加工或检测。将工件在机床上或夹具中定位、夹紧的过程”，称为装夹。 工件的安装包含了两个方面的内容： 定位确定工件在机床上或夹具中正确位置的过程，称为定位。 夹紧工件定位后将其固定，使其在加工中保持定位位置不变的操作，称为夹紧。 2．机床夹具 能方便地让工件在机床上定位、夹紧和引导刀具工艺装备，称为夹具。利用夹具定位、夹紧工件，具有操作迅速方便，定位精度较高、稳定，生产率较高的特点。 夹具预先在机床上已调整好位置，工件通过夹具提供的定位装置定位，可在机床确立正确的位置。还可通过夹具上的对刀装置，保证了工件加工表面相对于刀具的正确位置。在使用夹具的情况下，工件与机床、刀具之间的相互位置精度由夹具保证。机床、夹具、刀具和工件所构成的工艺系统在加工中保持正确的位置，从而保证工序的加工精度。 夹具一般由夹具体、定位元件、夹紧装置、对刀或导向装置、连接元件等组成。夹具体是机床夹具的基础；定位元件保证工件在夹具中处于正确的位置；夹紧装置的作用是将工件压紧夹牢；工件对刀或导向装置用于确定刀具相对于定位元件的正确位置；连接元件是确定夹具在机床上正确位置的元件。 2.1.2工件的定位基本原理 1．工件六点定位原理 一个尚未定位的工件，其空间位置是不确定的，均有六个自由度，如图2-1-1a所示，即沿空间坐标轴X、Y、Z三个方向的移动和绕这三个坐标轴的转动分别以、、；和、、表示。 定位，就是限制自由度。 如图2-1-1b所示的长方体工件，欲使其完全定位，可以设置六个固定点，工件的三个面分别与这些点保持接触，在其底面设置三个不共线的点1、2、3（构成一个面），限制工件的三个自由度：、、；侧面设置两个点4、5（成一条线），限制了、两个自由度；端面设置一个点6，限制自由度。于是工件的六个自由度便都被限制了。这些用来限制工件自由度的固定点，称为定位支承点，简称支承点。 用合理分布的六个支承点限制工件六个自由度的法则，称为六点定位原理。 在应用“六点定位原理”分析工件的定位时，应注意：定位支承点与工件定位基准面接触，才能起到限制工件自由度的作用。一个定位支承点仅限制一个自由度。 2．工件定位中的几种情况 ⑴完全定位 工件的六个自由度全部被限制的定位，称为完全定位。当工件在x、y、z三个坐标方向上均有尺寸要求或位置精度要求时，一般采用这种定位方式。 如图2-1-2所示的工件，要求铣削工件上表面和铣削槽宽为40mm的槽。为了保证上表面与底面的平行度，必须限制、、三个自由度；为了保证槽侧面相对前后对称面的对称度要求，必须限制、两个自由度；由于所铣的槽不是通槽，在X方向上，槽有位置要求，所以必须限制移动的自由度。为此，应对工件采用完全定位的方式，可参考图2-1-1进行六点定位。 ⑵不完全定位
精密和超精密加工的应用和发展趋势 [摘要]本文以精密和超精密加工为研究对象，对世界上精密和超精密加工的应用和发展趋，势进行了分析和阐释，结合我国目前发展状况，提出今后努力方向和发展目标。 【关键词】精密和超精密加工；精度；发展趋势 精密和超精密制造技术是当前各个工业国家发展的核心技术之一，各技术先进国家在高技术领域(如国防工业、集成电路、信息技术产业等)之所以一直领先，与这些国家高度重视和发展精密、超精密制造技术有极其重要的关系。超精密加工当前是指被加工零件的尺寸精度高于0.1μm，表面粗糙度Ra小于0.025μm，以及所用机床定位精度的分辨率和重复性高于0.01μm的加工技术，亦称之为亚微米级加工技术，且正在向纳米级加工技术发展。超精密加工技术在国际上处于领先地位的国家有美国、英国和日本。这些国家的超精密加工技术不仅总体成套水平高，而且商品化的程度也非常高。 美国是开展超精密加工技术研究最早的国家，也是迄今处于世界领先地位的国家。早在20世纪50年代末，由于航天等尖端技术发展的需要，美国首先发展了金刚石刀具的超精密切削技术，称为“SPDT技术”（Single Point Diamond Turning）或“微英寸技术”（1微英寸＝0.025μm），并发展了相应的空气轴承主轴的超精密机床。用于加工激光核聚变反射镜、战术导弹及载人飞船用球面非球面大型零件等等。如美国LLL实验室和Y－12工厂在美国能源部支持下，于1983年7月研制成功大型超精密金刚石车床DTM－3型，该机床可加工最大零件￠2100mm、重量4500kg的激光核聚变用的各种金属反射镜、红外装置用零件、大型天体望远镜（包括X光天体望远镜）等。该机床的加工精度可达到形状误差为28nm（半径），圆度和平面度为12.5nm，加工表面粗糙度为Ra4.2nm。 在超精密加工技术领域，英国克兰菲尔德技术学院所属的克兰菲尔德精密工程研究所（简称CUPE）享有较高声誉，它是当今世界上精密工程的研究中心之一，是英国超精密加工技术水平的独特代表。如CUPE生产的Nanocentre（纳米加工中心）既可进行超精密车削，又带有磨头，也可进行超精密磨削，加工工件的形状精度可达0.1μm，表面粗糙度Ra<10nm。 日本对超精密加工技术的研究相对于美、英来说起步较晚，但是当今世界上超精密加工技术发展最快的国家。日本的研究重点不同于美国，是以民品应用为主要对象。所以日本在用于声、光、图象、办公设备中的小型、超小型电子和光学零件的超精密加工技术方面，是更加先进和具有优势的，甚至超过了美国。 我国的精密、超精密加工技术在20世纪70年代末期有了长足进步，80年代中期出现了具有世界水平的超精密机床和部件。北京机床研究所是国内进行超
零件机加工方法选择 零件机械加工的工艺路线是指零件生产过程中，由毛坯到成品所经过的工序先后顺序。在拟定工艺路线时，除了首先考虑定位基准的选择外，还应当考虑各表面加工方法的选择，工序集中与分散的程度，加工阶段的划分和工序先后顺序的安排等问题。目前还没有一套通用而完整的工艺路线拟定方法，只总结出一些综合性原则，在具体运用这些原则时，要根据具体条件综合分析。拟定工艺路线的基本过程见图4-28所示。 表面加工方法的选择，就是为零件上每一个有质量要求的表面选择一套合理的加工方法。在选择时，一般先根据表面的精度和粗糙度要求选定最终加工方法，然后再确定精加工前准备工序的加工方法，即确定加工方案。由于获得同一精度和粗糙度的加工方法往往有几种，在选择时除了考虑生产率要求和经济效益外，还应考虑下列因素： (1) 工件材料的性质 例如，淬硬钢零件的精加工要用磨削的方法；有色金属零件的精加工应采用精细车或精细镗等加工方法，而不应采用磨削。 (2) 工件的结构和尺寸 例如，对于IT7级精度的孔采用拉削、铰削、镗削和磨削等加工方法都可。但是箱体上的孔一般不用拉或磨，而常常采用铰孔和镗孔，直径大于60㎜的孔不宜采用钻、扩、铰。 (3) 生产类型 选择加工方法要与生产类型相适应。大批大量生产应选用生产率 高和质量稳定的加工方法。例如，平面和孔采用拉削加工。单件小批生产则采用刨削、铣削平面和钻、扩、铰孔。又如为保证质量可靠和稳定，保证较高的成品率，在大批大量生产中采用珩磨和超精加工工艺加工较精密零件。 (4) 具体生产条件 应充分利用现有设备和工艺手段，不断引进新技术，对老设备进行技术改造，挖掘企业潜力，提高工艺水平。 表4-1~4-4分别列出了外圆、内孔和平面的加工方案及经济精度，供选择加工方法时参考。 表4-1 外圆表面加工方案 序号 加 工 方 案 经济精度级 表面粗糙度Ra 值／μm 适用范围 1 粗车 IT11以下 50～12.5 适用于淬火钢以外的各种金属 2 粗车一半精车 IT8～10 6.3～3.2 3 粗车一半精车一精车 IT7～8 1.6～0.8 4 粗车一半精车一精车一滚压（或抛光） I T7～8 0.2～0.025 5 粗车一半精车一磨削 IT7～8 0.8～0.4 主要用于淬火钢，也可用于未淬火钢，但不宜加工有色金属 6 粗车一半精车一粗磨一精磨 IT6～ 7 0.4～0.1 7 粗车一半精车一粗磨一精磨一超精加工（或轮式超精磨） IT5 0.1～Rz0.1 8 粗车一半精车一精车一金刚石车 IT6～7 0.4～0.025 主要用于要求较高的有色金属加工 9 粗车一半精车一粗磨一精磨一超精磨或镜面磨 IT5以上 0.025～Rz0.05 极高精度的外圆加工 10 粗车一半精车一粗磨一精磨一研磨 IT5以上 0.1～Rz0.05
精密和超精密加工技术复习思考题答案 第一章 1.试述精密和超精密加工技术对发展国防和尖端技术的重要意义。 答：超精密加工技术在尖端产品和现代化武器的制造中占有非常重要的地位。国防方面，例如：对于导弹来说，具有决定意义的是导弹的命中精度，而命中精度是由惯性仪表的精度所决定的。制造惯性仪表，需要有超精密加工技术和相应的设备。 尖端技术方面，大规模集成电路的发展，促进了微细工程的发展，并且密切依赖于微细工程的发展。因为集成电路的发展要求电路中各种元件微型化，使有限的微小面积上能容纳更多的电子元件，以形成功能复杂和完备的电路。因此，提高超精密加工水平以减小电路微细图案的最小线条宽度就成了提高集成电路集成度的技术关键。 2.从机械制造技术发展看，过去和现在达到怎样的精度可被称为精密和超精密加工。 答：通常将加工精度在0.1-lμm，加工表面粗糙度在Ra 0.02-0.1μm之间的加工方法称为精密加工。而将加工精度高于0.1μm，加工表面粗糙度小于Ra 0.01μm的加工方法称为超精密加工。 3.精密和超精密加工现在包括哪些领域。 答：精密和超精密加工目前包含三个领域： 1)超精密切削，如超精密金刚石刀具切削，可加工各种镜面。它成功地解决了高精度陀螺仪，激光反射镜和某些大型反射镜的加工。 2)精密和超精密磨削研磨。例如解决了大规模集成电路基片的加工和高精度硬磁盘等的加工。 3)精密特种加工。如电子束，离子束加工。使美国超大规模集成电路线宽达到0.1μm。 4.试展望精密和超精密加工技术的发展。 答：精密和超精密加工的发展分为两大方面：一是高密度高能量的粒子束加工的研究和开发；另一方面是以三维曲面加工为主的高性能的超精密机械加工技术以及作为配套的三维超精密检测技术和加工环境的控制技术。 5.我国的精密和超精密加工技术和发达国家相比情况如何。 答：我国当前某些精密产品尚靠进口，有些精密产品靠老工人于艺，因而废品率极高，例如现在生产的某种高精度惯性仪表，从十几台甚至几十台中才能挑选出一台合格品。磁盘生产质量尚未完全过关，激光打印机的多面棱镜尚不能生产。1996年我国进口精密机床价值达32亿多美元(主要是精密机床和数控机床)。相当于同年我国机床的总产值，某些大型精密机械和仪器国外还对我们禁运。这些都说明我国必须大力发展精密和高精密加工技术。 6.我目要发展精密和超精密加工技术，应重点发展哪些方面的内容。
工件的装夹和夹紧装置
课题项目：工件的夹紧和夹紧装置 教学目标知识目标 1、掌握基本夹紧机构夹紧力的计算方法； 2、掌握基本夹紧机构自锁条件的确定方法；能力目标 1、掌握斜楔夹紧机构的原理及组成； 2、掌握螺旋夹紧机构的结构及原理； 3、掌握圆偏心夹紧机构的原理。 素质目标 1、培养学生语言表达能力； 2、培养学生自主学习的能力； 3、培养学生团队协作的能力； 4、增强学生的安全意识。 教学重点基本夹紧机构自锁条件的确定方法 教学难点螺旋夹紧机构的结构及原理 课型多媒体授课授课课时2课时 教学过程教学内容教学方 法、手段 师生 活动 时间 分配 导入 根据下图中斜楔夹紧机构的受力分析，来 确定基本夹紧机构夹紧力的计算、自锁条件及 几何特点，是我们本项目所要解决的问题。 情境教 学法 多媒体 1、教师 讲解； 2、学生 听课 5 分 钟 教 学实施告知 1.夹紧装置的组成 1）力源装置力源装置是产生夹紧原始作 用力的动力装置。通常使用的动力装置有气压 装置、液压装置、电动装置、磁力装置等； 2）夹紧机构夹紧机构一般由中间递力机 构和夹紧元件组成。它的作用是传递原始作用 力，改变其大小、方向，使之变为夹紧力，并 执行夹紧工件的任务。 2.夹紧装置的基本要求 1）在夹紧过程中应能保持工件定位时所获 得的正确位置； 2）夹紧应可靠和适当； 3）夹紧装置应操作方便，省力、安全； 4）夹紧装置的复杂程度与自动化程度应与 工件的生产批量和生产方式相适应。 3.夹紧力方向的确定原则 1）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。为此一般要求夹紧力方 向朝向定位元件，且应垂直于主要定位基准。 2）夹紧力作用方向应使工件夹紧变形小。 为此一般要求夹紧力作用方向最好指向工件刚 讲授法； 讨论法； 多媒体； 1、教师 讲解； 2、学生 听课 10 分 钟
精密和超精密加工论文 一、精密和超精密加工的概念与范畴 通常，按加工精度划分，机械加工可分为一般加工、精密加工、超精密加工三个阶段。目前，精密加工是指加工精度为1~0.1?;m，表面粗糙度为Ra0.1~0.01?;m的加工技术，但这个界限是随着加工技术的进步不断变化的，今天的精密加工可能就是明天的一般加工。精密加工所要解决的问题，一是加工精度，包括形位公差、尺寸精度及表面状况；二是加工效率，有些加工可以取得较好的加工精度，却难以取得高的加工效率。精密加工包括微细加工和超微细加工、光整加工等加工技术。传统的精密加工方法有砂带磨削、精密切削、珩磨、精密研磨与抛光等。 a.砂带磨削是用粘有磨料的混纺布为磨具对工件进行加工，属于涂附磨具磨削加工的范畴，有生产率高、表面质量好、使用范围广等特点。 b.精密切削，也称金刚石刀具切削(SPDT)，用高精密的机床和单晶金刚石刀具进行切削加工，主要用于铜、铝等不宜磨削加工的软金属的精密加工，如计算机用的磁鼓、磁盘及大功率激光用的金属反光镜等，比一般切削加工精度要高1~2个等级。 c.珩磨,用油石砂条组成的珩磨头，在一定压力下沿工件表面往复运动，加工后的表面粗糙度可达Ra0.4~0.1?;m，最好可到Ra0.025?;m，主要用来加工铸铁及钢，不宜用来加工硬度小、韧性好的有色金属。 d.精密研磨与抛光通过介于工件和工具间的磨料及加工液，工件及研具作相互机械摩擦，使工件达到所要求的尺寸与精度的加工方法。精密研磨与抛光对于金属和非金属工件都可以达到其他加工方法所不能达到的精度和表面粗糙度，被研磨表面的粗糙度Ra≤0.025?;m加工变质层很小，表面质量高，精密研磨的设备简单，
工件装夹 .txt41滴水能穿石，只因为它永远打击同一点。42火柴如果躲避燃烧的痛苦，它的一生都将黯淡无光。 2.1熟悉工件定位知识 2.1.1工件装夹概述 1．工件的装夹 在机械加工过程中，为了保证加工精度，在加工前，应确定工件在机床上的位置，并固定好，以接受加工或检测。将工件在机床上或夹具中定位、夹紧的过程”，称为装夹。 工件的安装包含了两个方面的内容： 定位确定工件在机床上或夹具中正确位置的过程，称为定位。 夹紧工件定位后将其固定，使其在加工中保持定位位置不变的操作，称为夹紧。 2．机床夹具 能方便地让工件在机床上定位、夹紧和引导刀具工艺装备，称为夹具。利用夹具定位、夹紧工件，具有操作迅速方便，定位精度较高、稳定，生产率较高的特点。 夹具预先在机床上已调整好位置，工件通过夹具提供的定位装置定位，可在机床确立正确的位置。还可通过夹具上的对刀装置，保证了工件加工表面相对于刀具的正确位置。在使用夹具的情况下，工件与机床、刀具之间的相互位置精度由夹具保证。机床、夹具、刀具和工件所构成的工艺系统在加工中保持正确的位置，从而保证工序的加工精度。 夹具一般由夹具体、定位元件、夹紧装置、对刀或导向装置、连接元件等组成。夹具体是机床夹具的基础；定位元件保证工件在夹具中处于正确的位
置；夹紧装置的作用是将工件压紧夹牢；工件对刀或导向装置用于确定刀具相对于定位元件的正确位置；连接元件是确定夹具在机床上正确位置的元件。 2.1.2工件的定位基本原理 1．工件六点定位原理 一个尚未定位的工件，其空间位置是不确定的，均有六个自由度，如图2-1-1a所示，即沿空间坐标轴X、Y、Z三个方向的移动和绕这三个坐标轴的转动分别以、、；和、、表示。 定位，就是限制自由度。 如图2-1-1b所示的长方体工件，欲使其完全定位，可以设置六个固定点，工件的三个面分别与这些点保持接触，在其底面设置三个不共线的点 1、2、3（构成一个面），限制工件的三个自由度： 、、；侧面设置两个点 4、5（成一条线），限制了、两个自由度；端面设置一个点6，限制自由度。于是工件的六个自由度便都被限制了。这些用来限制工件自由度的固定点，称为定位支承点，简称支承点。 用合理分布的六个支承点限制工件六个自由度的法则，称为六点定位原理。 在应用“六点定位原理”分析工件的定位时，应注意： 定位支承点与工件定位基准面接触，才能起到限制工件自由度的作用。一个定位支承点仅限制一个自由度。 2．工件定位中的几种情况 ⑴完全定位 工件的六个自由度全部被限制的定位，称为完全定位。当工件在x、y、z三个坐标方向上均有尺寸要求或位置精度要求时，一般采用这种定位方式。
组合零件加工工艺及加工 步骤 The latest revision on November 22, 2020
组合零件加工工艺及加工步骤 一、加工前准备： 机床：大连CKA6150 系统：FAUNC0imateTC/TD、SIEMENS828D 夹具：三爪自定心卡盘 刀具:85度外圆粗车刀、35度外圆精车刀、3/4mm外切槽刀、三角外螺纹刀、梯形外螺纹刀、镗孔刀、三角内螺纹刀、内沟槽刀、中心钻、Φ20麻花钻 量具:0-150mm游标卡尺、25-50mm、50-75mm外径千分尺、25-50mm叶片千分尺、 18-35mm、35-50mm内径百分表、25-50mm公法线千分尺（1.5mm量棒3根）、圆弧样板、万能角度尺、0-10mm百分表、0-2mm杠杆百分表、量块（一套）、M30×1.5-6H螺纹塞规 辅具：内孔刀座（套）、钻夹头、回转顶尖、磁力表座、尾座扳手、铜皮、铜棒、 铁钩、毛刷、棉丝、开口夹套 二、组合零件装配图： 三、加工步骤： 件1（装配图序号2） 图纸： 毛坯：Φ65×6045# 工序： （1）三爪自定心卡盘装夹毛坯，钻通孔，加工Φ62×15工艺阶台，加工端面。 （2）掉头装夹Φ62工艺台，找正夹紧。 （3）粗车抛物线、Φ56外轮廓，保留精车余量。 （4）精车外轮廓各部分至尺寸要求，检测。
（5）粗精加工Φ40内孔至尺寸要求，检测。 （6）掉头装夹Φ56外圆，包裹铜皮以防夹伤，找正夹紧。 （7）加工端面至工件总长，检测。 （8）粗精加工Φ56内孔、内锥、Φ42内孔至尺寸要求，检测。 注意事项：内孔加工后，孔内塞填充物防止工件变形，以增加工件刚性。（9）粗车Φ60、倒锥、沟槽外轮廓，保留精车余量。 （10）精车外轮廓各部分至尺寸要求，检测。 （11）卸下工件。 件2（装配图序号3） 图纸： 毛坯：Φ65×5745# 工序： （1）三爪自定心卡盘装夹毛坯，钻通孔，加工Φ62×15工艺阶台，加工端面（2）掉头装夹Φ62工艺台，找正夹紧。 （3）粗精加工M30螺纹孔、内沟槽至尺寸要求，检测。 （4）粗精加工M30内螺纹至尺寸要求，检测。 （5）粗车Φ60外圆、R14.5外轮廓，保留精车余量。 （6）精车外轮廓各部分至尺寸要求，检测。 （7）掉头装夹Φ60外圆，包裹铜皮以防夹伤，找正夹紧。 （8）加工端面至工件总长，检测。 （9）粗精加工内抛物线、Φ32内孔至尺寸要求，检测。 （10）粗车Φ60外圆保留精车余量。 （12）精车外轮廓各部分至尺寸要求，检测。 （13）卸下工件。 件3（装配图序号1） 图纸： 毛坯：Φ60×10245#
车床工件安装知识简介 在车床上安装工件所用的附件有三爪卡盘、四爪卡盘、顶尖、花盘、心轴、中心架和跟刀架等。安装工件的主要要求是位置准确、装夹牢固。 一、三爪卡盘安装工件 三爪卡盘是车床上应用最广的通用夹具，适合于安装短圆棒料或盘类（直径较大的盘状工件中，可用反三爪夹持）工件，它的结构见示范教具。当转动小伞齿轮时，大锥齿轮便转动，它背面的平面螺纹就使三个卡爪同时向中心靠近或退出，以夹紧不同直径的工件。三爪卡盘装夹方便能自动定心，但其定心准确度不高，约为0.05～0.15mm。工件上同轴度要求较高的表面应在一次装夹中车出。 二、四爪卡盘安装工件 四爪卡盘的结构见直观教具。四爪卡盘有四个互不相关的卡爪，各卡爪的背面有一半瓣内螺纹与一螺杆相啮合。螺杆端部有一方孔，当用卡盘扳手转动某一螺杆时，相应的卡爪即可移动。如将卡爪调转180°安装，即成反爪。 四爪卡盘由于四个卡爪均可独立移动，因此可安装截面为方形、长方形、椭圆以及其它不规则形状的工件。同时，四爪卡盘比三爪卡盘的夹紧力大，所以常用来安装较大的圆形工件。 由于四爪卡盘的四个卡爪是独立移动的，在安装工件时须进行仔细的找正工件，一般用划针盘按工件内外圆表面或预先划出的加工线找正，其定位精度较低，为0.2～0.5mm。用百分表按工件精加工表面找正，其定位精度可达0.02～0.01mm。 三、顶尖安装工件 较长的（长径比L/D=4～10）或加工工序较多的轴类工件，常采用两顶尖安装。工件装夹在前、后顶尖之间，由卡箍（又称鸡心夹头）、
拨盘带动工件旋转，见直观教具。 1.中心孔的作用及结构 中心孔是轴类工件在顶尖上安装的定位基面。中心孔的60°锥孔与顶尖上的60°锥面相配合；里端的小圆孔，为保证锥孔与顶尖锥面配合贴切，并可存储少量润滑油（黄油）。 中心孔常见的有A型和B型。A型中心孔只有60°锥孔。B型中心孔外端的120°锥面又称保护锥面，用以保护60°锥孔的外缘不被碰坏。A型和B型中心孔，分别用相应的中心钻在车床或专用机床上加工。加工中心孔之前应先将轴的端面车平，防止中心钻折断。 2.顶尖的种类 常用顶尖有普通顶尖（死顶尖）和活顶尖两种。普通顶尖刚性好，定心准确。但与工件中心孔之间因产生滑动摩擦而发热过多，容易将中心孔或顶尖“烧坏”，因此，尾架上是死顶尖，则轴的右中心孔应涂上黄油，以减小摩擦。死顶尖适用于低速加工精度要求较高的工件。活顶尖将顶尖与工件中心孔之间的湍动摩擦改成顶尖内部轴承的滚动摩擦，能在很高的转速下正常地工作；但活顶尖存在一定的装配积累误差，以及当滚动轴承磨损后，会使顶尖产生径向摆动，从而降低了加工精度，故一般用于轴的粗车或半精车。 3.顶尖的安装与校正 顶尖尾端锥面的圆锥角较小，所以前、后顶尖是利用尾部锥面分别与主轴锥孔和尾架套筒锥孔的配合而装紧的。因此，安装顶尖时必须先擦净顶尖锥面和锥孔，然后用力推紧。否则，装不正也装不牢。 校正时，将尾架移向主轴箱，使前、后两顶尖接近，检查其轴线是否重合。如不重合，需将尾架体作横向调节，使之符号要求。否则，车削的外圆将成锥面。 在两顶尖上安装轴件，两端是锥面定位，安装工件方便，不需校正，定位精度较高，经过多次调头或装卸，工件的旋转轴线不变，仍
工序和装夹方法的确定 1．工序的划分 加工工序的划分按要求进行。对于数控车削加工来说以下两种原则使用较多： （1）按所用刀具划分工序采用这种方式可提高车削加工的生产效率。 （2）按粗、精加工划分工序采用这种方式可保持数控车削加工的精度。如图1所示的零件，应先切除整个零件的大部分余量，再将表面精车一遍，以保证加工精度和表面粗糙度的要求。 图1 车削加工的零件 2．确定零件装夹方法和夹具选择 数控车床上零件安装方法与普通车床一样，要尽量选用已有的通用夹具装夹，且应注意减少装夹次数，尽量做到在一次装夹中能把零件上所有要加工表面都加工出来。零件定位基准应尽量与设计基准重合，以减少定位误差对尺寸精度的影响。 数控车床多采用三爪自定心卡盘夹持工件；轴类工件还可采用尾座顶尖支持工件。由于数控车床主轴转速极高，为便于工件夹紧，多采用液压高速动力卡盘，因它在生产厂已通过了严格平衡，具有高转速(极限转速可达4000～6000r／min)、高夹紧力(最大推拉力为2000～8000N)、高精度、调爪方便、通孔、使用寿命长等优点。还可使用软爪夹持工件，软爪弧面由操作者随机配制，可获得理想的夹持精度。通过调整油缸压力，可改变卡盘夹紧力，以满足夹持各种薄壁和易变形工件的特殊需要。为减少细长轴加工时受力变形，提高加工精度，以及在加工带孔轴类工件内孔时，可采用液压自动定心中心架，其定心精度可达0.03㎜。此外，数控车床加工中还有其他相应的夹具，它们主要分为两大类，即用于轴类工件的夹具和用于盘类工件的夹具。 （1）用于轴类零件的夹具 用于轴类工件的夹具有自动夹紧拨动卡盘、拨齿顶尖、三爪拨动卡盘和快速可调万能卡盘等。
精密和超精密加工现状与发展趋势 一、精密和超精密加工的概念与范畴 通常，按加工精度划分，机械加工可分为一般加工、精密加工、超精密加工三个阶段。目前，精密加工是指加工精度为1~0.1μ;m，表面粗糙度为Ra0.1~0.01μ;m的加工技术，但这个界限是随着加工技术的进步不断变化的，今天的精密加工可能就是明天的一般加工。精密加工所要解决的问题，一是加工精度，包括形位公差、尺寸精度及表面状况；二是加工效率，有些加工可以取得较好的加工精度，却难以取得高的加工效率。精密加工包括微细加工和超微细加工、光整加工等加工技术。传统的精密加工方法有砂带磨削、精密切削、珩磨、精密研磨与抛光等。 a. 砂带磨削是用粘有磨料的混纺布为磨具对工件进行加工，属于涂附磨具磨削加工的范畴，有生产率高、表面质量好、使用范围广等特点。 b. 精密切削，也称金刚石刀具切削(SPDT)，用高精密的机床和单晶金刚石刀具进行切削加工，主要用于铜、铝等不宜磨削加工的软金属的精密加工，如计算机用的磁鼓、磁盘及大功率激光用的金属反光镜等，比一般切削加工精度要高1~2个等级。 c. 珩磨,用油石砂条组成的珩磨头，在一定压力下沿工件表面往复运动，加工后的表面粗糙度可达Ra0.4~0.1μ;m，最好可到Ra0.025μ;m，主要用来加工铸铁及钢，不宜用来加工硬度小、韧性好的有色金属。 d. 精密研磨与抛光通过介于工件和工具间的磨料及加工液，工件及研具作相互机械摩擦，使工件达到所要求的尺寸与精度的加工方法。精密研磨与抛光对于金属和非金属工件都可以达到其他加工方法所不能达到的精度和表面粗糙度，被研磨表面的粗糙度Ra≤0.025μ;m加工变质层很小，表面质量高，精密研磨的设备简单，主要用于平面、圆柱面、齿轮齿面及有密封要求的配偶件的加工，也可用于量规、量块、喷油嘴、阀体与阀芯的光整加工。 e. 抛光是利用机械、化学、电化学的方法对工件表面进行的一种微细加工，主要用来降低工件表面粗糙度，常用的方法有：手工或机械抛光、超声波抛光、化学抛光、电化学抛光及电化学机械复合加工等。手工或机械抛光加工后工件表面粗糙度Ra≤0.05μ;m，可用于平面、柱面、曲面及模具型腔的抛光加工。超声波抛光加工精度0.01~0.02μ;m，表面粗糙度Ra0.1μ;m。化学抛光加工的表面粗糙度一般为Ra≤0.2μ;m。电化学抛光可提高到Ra0.1~0.08μm。 超精密加工就是在超精密机床设备上，利用零件与刀具之间产生的具有严格约束的相对运动，对材料进行微量切削，以获得极高形状精度和表面光洁度的加工过程。当前的超精密加工是指被加工零件的尺寸精度高于0.1μm，表面粗糙度Ra小于0.025μm，以及所用机床定位精度的分辨率和重复性高于0.01μm的加工技术，亦称之为亚微米级加工技术，且正在向纳米级加工技术发展。 超精密加工包括微细加工、超微细加工、光整加工、精整加工等加工技术。微细加工技术是指制造微小尺寸零件的加工技术；超微细加工技术是指制造超微小尺寸零件的加工技术，它们是针对集成电路的制造要求而提出的，由于尺寸微小，其精度是用切除尺寸的绝对
《精密超精密加工技术》期末试题 1～6题为必答题（每题10分）。 1.精密和超精密加工的精度范围分别为多少？超精密加工包括哪些领 域？ 答：精密加工的精度范围为1μm~0.1μm、表面粗糙度为0.1μm~0.025μm；超精密加工的精度范围为高于0.1μm、表面粗糙度小于0.025μm。 超精密加工领域包括： （1）超精密切削加工。如采用金刚石刀具进行超精密切削，可进行各种镜面、反射镜、透镜等大型器件的精密加工。它成功地解决了激光核聚变系统和天体望远镜中地大型抛物面加工。 （2）超精密磨削和研磨抛光加工。如高密度硬磁盘地涂覆表面加工和大规模集成电路基片的加工，以及高等级的量块加工等。 （3）精密特种加工。如在大规模集成电路芯片上，采用电子束、离子束的刻蚀方法制造图形，目前可以实现0.1μm线宽。 2.超精密切削对刀具有什么要求？天然单晶金刚石、人造单晶金刚石、人 造聚晶金刚石和立方氮化硼刀具是否适用于超精密切削？ 答：超精密切削对刀具性能的要求：1）极高的硬度、极高的耐磨性和极高的弹性模量，以保证刀具有很长的寿命和尺寸耐用度。2）切削刃钝圆半径要极小，这样才能实现超薄切削厚度。3）切削刃无缺陷，因为切削时刃形将复印在加工表面上，切削刃无缺陷能得到超光滑的镜面。4）和工件材料的抗粘结性好、化学亲和性小、摩擦因数低，能得到极好的加工表面完整性。 天然单晶金刚石有着一系列优异的特性，如硬度强度耐磨性极高导热性好，与有色金属摩擦因数低，刀具钝圆半径极小等。虽然价格昂贵，仍被公认为理想不能替代的超精密切削刀具材料。 人造单晶金刚石现在已能工业生产，并已开始用于超精密切削，但它的价格仍很昂贵。 人造聚晶金刚石无法磨出极锋锐的切削刃，钝圆半径很难小于1微米，因此它只能用于有色金属和非金属的精切，很难达到超精密镜面切削。
工件的装夹 机械制造基础教案 平江县职业技术学校教案教研组:机械教研组授课教师:黄波课程名称机械制造基础课时 2 主要教学内容时间分配 5.1机床夹具概述 5.1.1基准的定义及分类 5.1.2零件的装夹及装夹方式 5.1.3夹具的作用、分类及组成 1、了解及掌握基准的定义及分类 2、掌握零件的装夹及装夹方式教学目的 3、掌握夹具的作用、分类及组成 1、基准的定义、零件的装夹方式 教学重点 2、夹具的作用、分类及组成 教学难点基准的定义、零件的装夹方式 教学方法电子课件使用教具 拟留作业习题2、4、5 授课总结 机械制造基础教案教学内容: 5.1 机床夹具概述 5.1.1 基准的定义及分类 基准是用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的那些点、线、面。
1. 设计基准是指在设计图样上所采用的基准。 2. 工艺基准是指在加工工艺过程中所采用的基准。 (1)工序基准 是指在工序图上用以确定本工序被加工表面加工后的尺寸、形状及位置的基准。 (2)定位基准 是指在加工中用于工件定位的基 准 (3)测量基准 是指在加工中或加工后对工件进 行测量时所采用的基准。 (4)装配基准 是指在装配时，用来确定零件或部 件在产品中的相对位置所采用的基准。 5.1.2 工件的装夹及装夹方式 在机械加工过程中，为了保证加工精度和提高生产率，必须使工件在机床上或夹具中相对刀具占有正确的位置，这一过程称为定位。工件定位后还需将其固定，使其在加工过程中受各种力的作用能保持定位位置不变的操作，称为夹紧。定位、装夹的过程称为装夹。完成工件装夹的装置称为机床夹具，简称夹具。
1. 直接找正装夹法 是指工件定位时，由操作工人利用百分表、划针等量具(量仪)或目测在机床上直接找正工件上某些有相互位置要求的表面，使工件处于正确的位置，然后夹紧的一种装夹方法。其生产效率低，加工精度取决于工人操作技术水平和所使用量具的精确度，一般用于单件小批量生产中。 2. 划线找正装夹法 是指在工件表面上按图纸要求划出中心线、对称线和各待加工表面的加工位置线，然后在机床上按划好的线找正工件的位置并将工件夹紧的一种装夹方法。其生产效率低，装夹精度也不高，多用于生产批量较小、毛坯精度较低以及大型零件的粗加工中。 3. 夹具装夹法 是指用夹具上的定位元件使工件获得正确位置的一种装夹方法。采用这种方法时，工件定位迅速方便，定位精度高，但需设计、制造专用夹具。夹具装夹法广泛用于大批大量生产中。 机械制造基础教案 5.1.3 夹具的作用、分类及组成 1. 夹具的作用 (1)保证加工精度的稳定。 (2)缩短辅助时间，提高劳动生产率。 (3)扩大了机床的使用范围。 (4)减轻劳动强度，保证安全生产。
箱体类零件加工工艺 箱体零件是机器或部件的基础零件，轴、轴承、齿轮等有关零件按规定的技术要求装配到箱体上，连接成部件或机器，使其按规定的要求工作，因此箱体零件的加工质量不仅影响机器的装配精度和运动精度，而且影响机器的工作精度、使用性能和寿命。下面以图1所示齿轮减速箱体零件的加工为例讨论箱体类零件的工艺过程。 图1 某车床主轴箱体简图
箱体类零件的结构特点和技术要求分析 图3所示零件为某车床主轴箱体类零件，属于中批生产，零件的材料为HT200铸铁。一般来说，箱体零件的结构较复杂，内部呈腔形，其加工表面主要是平面和孔。对箱体类零件的技术要求分析，应针对平面和孔的技术要求进行分析。 1．平面的精度要求箱体零件的设计基准一般为平面，本箱体各孔系和平面的设计基准为G面、H面和P面，其中G面和H面还是箱体的装配基准，因此它有较高的平面度和较小表面粗糙度要求。 2．孔系的技术要求箱体上有孔间距和同轴度要求的一系列孔，称为孔系。为保证箱体孔与轴承外圈配合及轴的回转精度，孔的尺寸精度为IT7，孔的几何形状误差控制在尺寸公差范围之内。为保证齿轮啮合精度，孔轴线间的尺寸精度、孔轴线间的平行度、同一轴线上各孔的同轴度误差和孔端面对轴线的垂直度误差，均应有较高的要求。 3．孔与平面间的位置精度箱体上主要孔与箱体安装基面之间应规定平行度要求。本箱体零件主轴孔中心线对装配基面（G、H面）的平行度误差为0.04mm。 4．表面粗糙度重要孔和主要表面的粗糙度会影响连接面的配合性质或接触刚度，本箱体零件主要孔表面粗糙度为0.8μm，装配基面表面粗糙度为1.6μm。 箱体类零件的材料及毛坯 箱体零件的材料常用铸铁，这是因为铸铁容易成形，切削性能好，价格低，且吸振性和耐磨性较好。根据需要可选用HT150～350，常用HT200。在单件小批量生产情况下，为缩短生产周期，可采用钢板焊接结构。某些大负荷的箱体有时采用铸钢件。在特定条件下，可采用铝镁合金或其它铝合金材料。 铸铁毛坯在单件小批生产时，一般采用木模手工造型，毛坯精度较低，余量大；在大批量生产时，通常采用金属模机器造型，毛坯精度较高，加工余量可适当减小。单件小批生产直径大于50mm的孔，成批生产大于30mm的孔，一般都铸出预孔，以减少加工余量。铝合金箱体常用压铸制造，毛坯精度很高，余量很小，一些表面不必经切削加即可使用。 箱体类零件的加工工艺过程 箱体零件的主要加工表面是孔系和装配基准面。如何保证这些表面的加工精度和表面粗糙度，孔系之间及孔与装配基准面之间的距离尺寸精度和相互位置精度，是箱体零件加工的主要工艺问题。 箱体零件的典型加工路线为：平面加工－孔系加工－次要面（紧固孔等）加工。 图1车床主轴箱体零件，其生产类型为中小批生产；材料为HT200；毛坯为铸件。该箱体的加工工艺路线如表1。 表1车床主轴箱体零件的加工工艺过程
超精密加工技术的发展现状与趋势 一、精密和超精密加工的概念与范畴 通常，按加工精度划分，机械加工可分为一般加工、精密加工、超精密加工三个阶段。目前，精密加工是指加工精度为1~0.1?;m，表面粗糙度为Ra0.1~0.01?;m的加工技术，但 这个界限是随着加工技术的进步不断变化的，今天的精密加工可能就是明天的一般加工。精密加工所要解决的问题，一是加工精度，包括形位公差、尺寸精度及表面状况；二是加 工效率，有些加工可以取得较好的加工精度，却难以取得高的加工效率。精密加工包括微细加工和超微细加工、光整加工等加工技术。传统的精密加工方法有砂带磨削、精密切削、珩磨、精密研磨与抛光等。 1.1砂带磨削 用粘有磨料的混纺布为磨具对工件进行加工，属于涂附磨具磨削加工的范畴，有生产率高、表面质量好、使用范围广等特点。 1.2精密切割 也称金刚石刀具切削(SPDT)，用高精密的机床和单晶金刚石刀具进行切削加工，主要用于铜、铝等不宜磨削加工的软金属的精密加工，如计算机用的磁鼓、磁盘及大功率激光用的金属反光镜等，比一般切削加工精度要高1~2个等级。 1.3珩磨 用油石砂条组成的珩磨头，在一定压力下沿工件表面往复运动，加工后的表面粗糙度可达Ra0.4~0.1?;m，最好可到Ra0.025?;m，主要用来加工铸铁及钢，不宜用来加工硬度小、 韧性好的有色金属。 1.4精密研磨与抛光 通过介于工件和工具间的磨料及加工液，工件及研具作相互机械摩擦，使工件达到所要求 的尺寸与精度的加工方法。精密研磨与抛光对于金属和非金属工件都可以达到其他加工方 法所不能达到的精度和表面粗糙度，被研磨表面的粗糙度Ra≤0.025?;m加工变质层很小，表面质量高，精密研磨的设备简单，主要用于平面、圆柱面、齿轮齿面及有密封要求的配 偶件的加工，也可用于量规、量块、喷油嘴、阀体与阀芯的光整加工。 二、精密加工的发展现状 2.1精密成型加工的发展现状与应用 精密成型加工的发展现状与应用精密铸造成形、精密模压成形、塑性加工、薄板精密成形 技术在工业发达国家受到高度重视，并投入大量资金优先发展。70年代美国空军主持制
一．精度齿轮加工工艺分析 （一）工艺过程分析 图示为一双联齿轮，材料为40Cr，精度为7－6－6级。 从表中可见，齿轮加工工艺过程大致要经过如下几个阶段：毛坯热处理、齿坯加工、齿形加工、齿端加工、齿面热处理、精基准修正及齿形精加工等。 双联齿轮加工工艺过程 加工的第一阶段是齿坯最初进入机械加工的阶段。由于齿轮的传动精度主要决定于齿形精度和齿距分布均匀性，而这与切齿时采用的定位基准（孔和端面）的精度有着直接的关系，所以，这个阶段主要是为下一阶段加工齿形准备精基准，使齿的内孔和端面的精度基本达到规定的技术要求。在这个阶段中除了加工出基准外，对于齿形以外的次要表面的加工，也应尽量在这一阶段的后期加以完成。 第二阶段是齿形的加工。对于不需要淬火的齿轮，一般来说这个阶段也就是齿轮的最后加工阶段，经过这个阶段就应当加工出完全符合图样要求的齿轮来。对于需要淬硬的齿轮，必须在这个阶段中加工出能满足齿形的最后精加工所要求的齿形精度，所以这个阶段的加工是保证齿轮加工精度的关键阶段。应予以特别注意。 加工的第三阶段是热处理阶段。在这个阶段中主要对齿面的淬火处理，使齿面达到规定的硬度要求。 加工的最后阶段是齿形的精加工阶段。这个阶段的目的，在于修正齿轮经过淬火后所引起的齿形变形，进一步提高齿形精度和降低表面粗糙度，使之达到最终的精度要求。在这个阶段中首先应对定位基准面（孔和端面）进行修整，因淬火以后齿轮的内孔和端面均会产生变形，
如果在淬火后直接采用这样的孔和端面作为基准进行齿形精加工，是很难达到齿轮精度的要求的。以修整过的基准面定位进行齿形精加工，可以使定位准确可靠，余量分布也比较均匀，以便达到精加工的目的。 （二）定位基准的确定 定位基准的精度对齿形加工精度有直接的影响。轴类齿轮的齿形加工一般选择顶尖孔定位，某些大模数的轴类齿轮多选择齿轮轴颈和一端面定位。盘套类齿轮的齿形加工常采用两种定位基准。 1）内孔和端面定位选择既是设计基准又是测量和装配基准的内孔作为定位基准，既符合“基准重合”原则，又能使齿形加工等工序基准统一，只要严格控制内孔精度，在专用芯轴上定位时不需要找正。故生产率高，广泛用于成批生产中。 2）外圆和端面定位齿坯内孔在通用芯轴上安装，用找正外圆来决定孔中心位置，故要求齿坯外圆对内孔的径向跳动要小。因找正效率低，一般用于单件小批生产。 （三）齿端加工 如图所示，齿轮的齿端加工有倒圆、倒尖、倒棱，和去毛刺等。倒圆、倒尖后的齿轮，沿轴向滑动时容易进入啮合。倒棱可去除齿端的锐边，这些锐边经渗碳淬火后很脆，在齿轮传动中易崩裂。 用铣刀进行齿端倒圆，如图9－19所示。倒圆时，铣刀在高速旋转的同时沿圆弧作往复摆动（每加工一齿往复摆动一次）。加工完一个齿后工件沿径向退出，分度后再送进加工下一个齿端。齿端加工必须安排在齿轮淬火之前，通常多在滚（插）齿之后。 （四）精基准修正 齿轮淬火后基准孔产生变形，为保证齿形精加工质量，对基准孔必须给予修正。 对外径定心的花键孔齿轮，通常用花键推刀修正。推孔时要防止歪斜，有的工厂采用加长推刀前引导来防止歪斜，已取得较好效果。 对圆柱孔齿轮的修正，可采用推孔或磨孔，推孔生产率高，常用于未淬硬齿轮；磨孔精度高，但生产率低，对于整体淬火后内孔变形大硬度高的齿轮，或内孔较大、厚度较薄的齿轮，则以磨孔为宜。 磨孔时一般以齿轮分度圆定心，如图9－20所示，这样可使磨孔后的齿圈径向跳动较小，
第4章典型零件的机械加工工艺分析 本章要点 本章介绍典型零件的机械加工工艺规程制订过程及分析，主要内容如下： 1．介绍机械加工工艺规程制订的原则与步骤。 2．以轴类、箱体类、拨动杆零件为例，分析零件机械加工工艺规程制订的全过程。 本章要求：通过典型零件机械加工工艺规程制订的分析，能够掌握机械加工工艺规程制订的原则和方法，能制订给定零件的机械加工工艺规程。 §4.1 机械加工工艺规程的制订原则与步骤§4.1.1机械加工工艺规程的制订原则 机械加工工艺规程的制订原则是优质、高产、低成本，即在保证产品质量前提下，能尽量提高劳动生产率和降低成本。在制订工艺规程时应注意以下问题： 1．技术上的先进性 在制订机械加工工艺规程时，应在充分利用本企业现有生产条件的基础上，尽可能采用国内、外先进工艺技术和经验，并保证良好的劳动条件。 2．经济上的合理性 在规定的生产纲领和生产批量下，可能会出现几种能保证零件技术要求的工艺方案，此时应通过核算或相互对比，一般要求工艺成本最低。充分利用现有生产条件，少花钱、多办事。 3．有良好的劳动条件 在制订工艺方案上要注意采取机械化或自动化的措施，尽量减轻工人的劳动强度，保障生产安全、创造良好、文明的劳动条件。 由于工艺规程是直接指导生产和操作的重要技术文件，所以工艺规程还应正确、完整、统一和清晰。所用术语、符号、计量单位、编号都要符合相应标准。必须可靠地保证零件图上技术要求的实现。在制订机械加工工艺规程时，如果发现零件图某一技术要求规定得不适当，只能向有关部门提出建议，不得擅自修改零件图或不按零件图去做。 §4.1.2 制订机械加工工艺规程的内容和步骤 1．计算零件年生产纲领，确定生产类型。 2．对零件进行工艺分析 在对零件的加工工艺规程进行制订之前，应首先对零件进行工艺分析。其主要内容包括： （1)分析零件的作用及零件图上的技术要求。 (2)分析零件主要加工表面的尺寸、形状及位置精度、表面粗糙度以及设计基准等； (3)分析零件的材质、热处理及机械加工的工艺性。