机械制造装备设计《《第五章》》

5-1一、引入1、本门课程的总体安排。

2、本篇在这门课中的地位和作用。

二、讲授新课第五章钻削、镗削、铰削与拉削孔是各种机器零件上出现最多的几何表面之一，分为非配合孔和配合孔二大类。

一般孔加工采用钻、扩等加工，有一定要求的孔是在钻、扩基础上进行再进一步的镗、铰等加工。

但不论是何种孔加工都具有以下一些特点：（1）部分孔加工刀具为定尺寸刀具，刀具本身精度会影响孔的加工精度。

（2）孔加工刀具的切削和夹持部分的有关尺寸受被加工孔尺寸的限制，会使刀具的刚性变差。

（3）孔加工时，刀具一般是封闭或半封闭状态下进行工作，对加工质量和刀具耐用度都会产生不利的影响。

宁波技师学院机械技术系《机械制造技术》胡岗主讲5-2 基于以上原因，在机械设计过程中选用孔和轴配合的公差等级时，经常把孔的公差等级定得比轴低一级。

孔加工的方法很多，常用的有钻孔、扩孔、锪孔、铰孔、镗孔、拉孔、磨孔等，还有金刚镗、珩磨、研磨、挤压及特种加工孔等方法。

其加工孔直径Φ0.01～Φ1000mm，加工精度可达到IT13～IT5，表面粗糙度Ra12.5～0.006μm；可在金属或非金属材料上加工，也可在普通材料或高硬度材料上加工。

在加工中可根据不同要求，合理进行选择最佳的加工方案，达到加工质量能符合要求。

第一节钻削加工（一）一、概述用钻头作回转运动，并使其与工件作相对轴向进给运动，在实体工件上加工孔的方法称为钻孔；在已有孔的情况下，用扩孔钻对孔径进行再扩大的加工称为扩孔；钻孔与扩孔统称为钻削。

钻削可以在各种钻床上进行，也可以在车床、铣床、镗床和组宁波技师学院机械技术系《机械制造技术》胡岗主讲5-3合机床、加工中心上进行，但大多数情况下，尤其是在大批量下生产时，主要还是在钻床上进行。

二、钻床主要用钻头在工件上加工孔的机床称为钻床。

通常以钻头的回转运动为主运动，钻头的轴向移动为进给运动。

钻床的分类：坐标镗钻床、深孔钻床、摇臂钻床、台式钻床、立式钻床、卧式钻床、铣钻床、中心孔钻床等八大类。

第五章机床夹具设计习题答案1.机床夹具的作用是什麽？有那些要求？〔1〕机床夹具的作用1〕保证加工精度 2〕提高生产率 3) 扩大机床的使用范围。

4) 减轻工人的劳动强度，保证生产安全。

〔2〕机床夹具的要求1〕保证加工面的位置精度 2) 夹具的总体方案应与年生产纲领相适应3) 安全、方便、减轻劳动强度 4) 排屑顺畅 5〕应有良好的强度、刚度和结构工艺性。

2.机床夹具的组成有那些部分？1〕定位元件及定位装置 2〕夹紧元件及夹紧装置 3〕导向及对刀元件4〕动力装置 5〕夹具体 6〕其它元件及装置不同的生产条件下的夹具，其组成会有不同。

3.何谓六点定位原理“何谓定位的正常情况和非正常情况，它们各包括那些方面？〔1〕六点定位原理是采用六个按一定规则布置的约束点，限制工件的六个自由度，使工件实现完全定位。

〔2〕定位的非正常情况是指但凡保证加工位置精度的自由度均已被约束所限制的情况，它可以是完全定位，即限制了六个自由度，也可以是小于六个约束点。

〔3〕定位的非正常情况包括欠定位和过定位两种。

欠定位是指保证加工精度的某自由度应该被限制而没有被限制的情况。

此情况不能保证加工精度，因此此定位方案是绝对不允许的。

过定位是指为保证加工精度应该被限制的某个自由度被两个或两个以上的约束所重复限制。

一般情况下这是不允许的。

但在工件定位和定位元件精度很高或者在工件刚度很低的情况下，过定位的情况是被允许的。

5－7中a、c方案为什麽属过定位？如何改良的？尚存在什麽问题？图 5.7 a〕：工件下底面有俩个短圆柱销台阶面支撑，为平面约束，限制3个自由度，而每个短圆柱销插入工件孔内，限制了2个自由度，因此共限制了7个自由度，超出了6个，即y方向的移动自由度被重复限制了，因此属于过定位。

C〕：工件左端由销的又台阶端面定位，此端面限制了3个自由度，而销的长径比已超过1，属于长销，它限制了4个自由度，共限制了7个自由度，还有转动的自由度没有被限制。

第五章课后习题答案1机床夹具的作用是什么？有哪些要求？作用：1、保证加工精度2、提高生产率3、扩大机床的使用范围4、减轻工人的劳动程度，保证生产安全5、降低成本要求：1、保证加工精度2、夹具的总体方案应与生产纲领相适应3、安全、方便、减轻劳动强度4、排屑顺畅5、夹具应有良好的刚度、强度、结构工艺性1.机床夹具的组成部分有哪些？1、定位元件及定位装置用于确定工件正确位置的元件或装置2、夹紧元件及夹紧装置用于固定工件已获得的正确位置的元件或装置3、导向及对刀元件用于确定工件与刀具的相互位置的元件4、动力装置5、夹具体用于将各元件、装置连接在一块，并通过它将整个夹具安装在机床上6、其它元件及装置3.何为六点定位原理？何谓定位的正常情况和非正常情况？它们各包括哪些方面？六点定位原理：采用六个按一定规则布置的约束点，限制工件的六个自由度使工件实现完全定位。

正常情况：根据加工表面的位置尺寸要求，需要限制的自由度均已被限制，称定位的正常情况。

正常情况分为：a完全定位六个自由度全部被限制b不完全定位少于六个自由度被限制非正常情况：根据加工表面的位置尺寸要求，需要限制的自由度没有完全被限制，或某个自由度被两个或两个以上的约束重负限制，称为非正常情况非正常情况分为：a.欠定位需要限制的自由度没有完全被限制b.过定位某个自由度被两个或两个以上的约束重负限制4、确定夹具的定位方案时，要考虑哪些方面的要求？在多个表面参与定位时：限制自由度最多的定位面——第一定位基准面或主基准面限制自由度较多的定位面——第二定位基准面或导向基准限制一个自由度的定位面——第三定位基准面或定程基准5、何谓定位误差？定位误差是由哪些因素引起的？定位误差：指工序基准在加工方向上的最大位置变动量所引起的加工误差，它是加工误差的一部分产生定位误差的原因：1、基准不重合带来的定位误差2、间隙引起的定位误差3、与夹具有关的因素产生的定位误差6、夹紧和定位的区别？对夹紧装置的基本要求有哪些？定位是确定工件在机床上或夹具中占有正确位置的过程。

机械制造装备课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解并掌握机械制造装备的基本组成、工作原理及分类。

2. 使学生了解我国机械制造业的发展现状及趋势，认识到机械制造装备在国民经济中的重要作用。

3. 让学生掌握机械制造装备设计的基本原则、方法和步骤。

技能目标：1. 培养学生运用CAD软件进行机械制图的能力，能绘制出符合规范要求的机械零件图和装配图。

2. 培养学生运用相关工具和设备进行机械加工操作的能力，提高动手实践能力。

3. 培养学生运用所学知识分析和解决机械制造过程中出现的问题的能力。

情感态度价值观目标：1. 激发学生对机械制造装备的兴趣，培养他们热爱专业、勤奋学习的态度。

2. 培养学生的团队合作意识，学会与他人共同完成设计任务，提高沟通与协作能力。

3. 增强学生的环保意识，使他们在设计和制造过程中注重资源节约和环境保护。

课程性质：本课程为专业核心课程，旨在培养学生具备机械制造装备设计、制造和应用能力。

学生特点：学生已具备一定的机械基础知识，具有一定的空间想象能力和动手能力。

教学要求：结合课程性质和学生特点，注重理论与实践相结合，强化实践教学环节，提高学生的实际操作能力。

通过课程学习，使学生能够达到上述课程目标，为将来的职业发展打下坚实基础。

二、教学内容1. 机械制造装备概述- 了解机械制造装备的定义、分类及其在国民经济中的作用。

- 学习我国机械制造业的发展现状及趋势。

2. 机械制造装备的组成与工作原理- 学习各类机械制造装备的基本组成、工作原理及性能特点。

- 分析典型机械制造装备的应用实例。

3. 机械制造装备设计原则与方法- 掌握机械制造装备设计的基本原则、方法和步骤。

- 学习运用CAD软件进行机械制图。

4. 机械加工操作技能- 学习使用车床、铣床、磨床等常见机械加工设备。

- 掌握机械加工工艺，提高动手实践能力。

5. 机械制造装备应用案例分析- 分析典型机械制造装备在实际生产中的应用案例。

- 学习解决机械制造过程中出现的问题的方法。

河南科技大学教案首页课程名称机械制造基础任课教师邓效忠第五章机械加工工艺规程的制定计划学时14教学的目的和要求：要求学生掌握定位基准和表面加工方法的选择原则，能够拟定工艺路线，会运用工艺尺寸链确定工序尺寸及其公差，使学生具有编制中等复杂零件加工工艺规程的能力。

重点：工件定位基准的选择；工序顺序的确定；工艺尺寸链及其应用。

难点：工艺尺寸链及其应用。

思考题：1．什么叫基准?基准分哪儿种?2．精、粗定位基准的选择原则各有哪些?如何分析这些原则之间出现的矛盾?3．零件表面加工方法的选择原则是什么？4．制定机械加工工艺规程时，为什么要划分加工阶段？5．切削加工顺序安排的原则是什么？6．什么叫工序集中？什么叫工序分散？各用于什么场合？7．什么叫工序余量？影响工序余量的因素是什么？8．什么叫尺寸链？它具有哪些特征？9．什么叫工艺规程？它有什么作用？10．如何确定尺寸链中的增环、减环和封闭环？第5章机械加工工艺规程设计5.1 概述一、机械加工工艺规程及其作用将产品或零部件的制造工艺过程的所有内容用图、表、文字的形式规定下来的工艺文件汇编称为工艺规程。

二、工艺规程设计所需的原始资料⑴零件图和产品整套装配图；⑵产品的生产纲领和生产类型；⑶产品的质量验收标准；⑷毛坯情况；⑸本厂的生产条件和技术水平；⑹国内外生产技术发展情况。

三、工艺规程设计的步骤⑴零件的工艺性分析。

⑵确定毛坯。

⑶拟定工艺路线，选择定位基准。

⑷确定各工序的设备和工装。

⑸确定主要工序的生产技术要求和质量验收标准。

⑹确定各工序的余量，计算工序尺寸和公差。

⑺确定各工序的切削用量。

⑻确定工时定额。

⑼填写工艺卡。

5.2 机械加工工艺规程设计一、零件的结构工艺性分析结构工艺性是指产品的结构是否满足优质、高产、低成本制造的一种性质。

零件结构工艺性举见教材表5-4。

二、确定毛坯三、定位基准的选择粗基准是指未经机械加工的定位基准，而精基准则是经过机械加工的定位基准。

1．粗基准的选择原则粗基准选择的主要目的是：保证非加工面与加工面的位置关系；保证各加工表面余量的合理分配。

第五章机床夹具设计习题答案1.机床夹具的作用是什麽？有那些要求？（1）机床夹具的作用1）保证加工精度 2）提高生产率 3) 扩大机床的使用范围。

4) 减轻工人的劳动强度，保证生产安全。

（2）机床夹具的要求1）保证加工面的位置精度 2) 夹具的总体方案应与年生产纲领相适应3) 安全、方便、减轻劳动强度 4) 排屑顺畅 5）应有良好的强度、刚度和结构工艺性。

2.机床夹具的组成有那些部分？1）定位元件及定位装置 2）夹紧元件及夹紧装置 3）导向及对刀元件4）动力装置 5）夹具体 6）其它元件及装置不同的生产条件下的夹具，其组成会有不同。

3.何谓六点定位原理“何谓定位的正常情况和非正常情况，它们各包括那些方面？（1）六点定位原理是采用六个按一定规则布置的约束点，限制工件的六个自由度，使工件实现完全定位。

（2）定位的非正常情况是指凡是保证加工位置精度的自由度均已被约束所限制的情况，它可以是完全定位，即限制了六个自由度，也可以是小于六个约束点。

（3）定位的非正常情况包括欠定位和过定位两种。

欠定位是指保证加工精度的某自由度应该被限制而没有被限制的情况。

此情况不能保证加工精度，因此此定位方案是绝对不允许的。

过定位是指为保证加工精度应该被限制的某个自由度被两个或两个以上的约束所重复限制。

一般情况下这是不允许的。

但在工件定位和定位元件精度很高或者在工件刚度很低的情况下，过定位的情况是被允许的。

4.试分析图5－7中a、c方案为什麽属过定位？如何改进的？尚存在什麽问题？5.7过定位及其改进图 5.7 a）：工件下底面有俩个短圆柱销台阶面支撑，为平面约束，限制3个自由度，而每个短圆柱销插入工件孔内，限制了2个自由度，因此共限制了7个自由度，超出了6个，即y方向的移动自由度被重复限制了，因此属于过定位。

C）：工件左端由销的又台阶端面定位，此端面限制了3个自由度，而销的长径比已超过1，属于长销，它限制了4个自由度，共限制了7个自由度，还有转动的自由度没有被限制。

机械设计第五章课后习题5-1分析比较普通螺纹、管螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹的特点，各举一例说明它们的应用5-2将承受轴向变载荷的联接螺栓的光杆部分做得细些有什么好处？5-2分析活塞式空气压缩气缸盖联接螺栓在工作时的受力变化情况，它的最大应力，最小应力如何得出？当气缸内的最高压力提高时，它的最大应力，最小应力将如何变化？5-4?图5-49所示的底板螺栓组联接受外力FΣ作用在包含x轴并垂直于底板接合面的平面内。

试分析底板螺栓组的受力情况，并判断哪个螺栓受力最大？堡证联接安全工作的必要条件有哪些？5-5图5-50是由两块边板和一块承重板焊成的龙门起重机导轨托架。

两块边板各用4个螺栓与立柱相联接，托架所承受的最大载荷为KN，载荷有较大的变动。

试问：此螺栓联接采用普通螺栓联接还是铰制孔用螺栓联接为宜？为什么？5-6已知托架的边板用6个螺栓与相邻的机架相联接。

托架受一与边板螺栓组的垂直对称轴线相平行、距离为mm、大小为60KN的载荷作用。

现有如图5-51所示的两种螺栓不知型式，设采用铰制孔用螺栓联接，试问哪一种不知型式所用的螺栓直径较小？为什么？5-7图5-52所示为一拉杆螺纹联接。

已知拉丁所受的载荷F=56KN,载荷稳定，拉丁材料为Q235钢，试设计此联接。

5-8两块金属板用两个M12的普通螺栓联接。

若接合面的摩擦系数f=0.3,螺栓预紧力控制在其屈服极限的70%。

螺栓用性能等级为4.8的中碳钢制造，求此联接所能传递的横向载荷。

5-9受轴向载荷的紧螺栓联接，被联接钢板间采用橡胶垫片。

已知螺栓预紧力Fo=15000N,当受轴向工作载荷F＝10 000N时，求螺栓所受的总拉力及被联接件之间的残余预紧力。

5-10图5-24所示为一汽缸盖螺栓组联接。

已知汽缸内的工作压力P=0~1MPa，缸盖与缸体均为钢制，直径D1=350mm,D2=250mm.上、下凸缘厚均为25mm.试设计此联接。

5-11设计简单千斤顶（参见图5-41）的螺杆和螺母的主要尺寸。

第五章组合体视图第一讲组合体的画图1．知识要点（1）组合体的组合方式；（2）形体分析法；（3）线面分析法2．教学设计：在讲解组合体的画图方法时，要紧紧抓住两个顺序（①组合体的各基本几何体的画图顺序。

一般按组合体的生成过程先画基础形体,再画局部细节；②同一个形体三个视图的画图顺序。

一般先画形状特征最明显的那个视图，或有积聚性的视图）。

可先给出模型或实体仿真模型，引导同学作形体分析，然后按形体分析的过程绘制三视图。

这个过程要反复进行几次，可停下来让同学画一个模型的三视图，教师观察同学的画图方法，对不正确的方法给予纠正，直到同学掌握正确的观察方法和画图方法为止。

线面分析法是形体分析的补充。

3．课前准备：上课之前要准备好模型，模型要能够充分体现形体分析法的特点。

4．教学内容（1）组合体的组成方式（形体分析法）叠加如图5-1所示图5-1叠加切割如图5-2所示图5-2切割相切如图5-3所示图5-3相切图5-4为常见的画图错误，主视图上的错误原因是因为没有认识到立体是一个实体，即由各种材料制造成的立体，板和柱面的结合部分柱面已经消失，所以不存在转向轮廓线。

左视图上的错误原因是没有考虑宽相等，不作形体分析。

图5-4常见错误画法.综合如图5-5所示图5-5综合（2）用线面分析法绘制组合体的三视图（图5-6和图5-7）图5-6平面立体的线面分析图5-7曲面立体的线面分析5．作业习题集：按模型或立体图绘制三视图。

第二讲圆柱截交线教学内容圆柱体与平面相交有三种情况：1)当截平面与圆柱体的轴线垂直时，截交线为圆或圆弧；2)当截平面与圆柱体的轴线平行时，截交线为两条线段；3)当截平面与圆柱体的轴线倾斜时，截交线为椭圆或椭圆弧。

表4-1圆柱截交线[例1]根据立体图绘制三视图（利用课件中的动画讲解）【形体分析】基本形体为圆柱体，先用一个侧平面和水平面切去一角，侧平面和柱面的交线为线段，水平面和柱面的交线为圆弧；再用两个正平面和水平面切去一个矩形槽，矩形槽的侧面和柱面的交线为线段，槽的底面与柱面的交线为圆弧。

《机械制造技术基础》部分习题参考解答第五章工艺规程设计5-1 什么是工艺过程？什么是工艺规程？答：工艺过程——零件进行加工的过程叫工艺过程；工艺规程——记录合理工艺过程有关内容的文件叫工艺规程，工艺规程是依据科学理论、总结技术人员的实践经验制定出来的。

5-2 试简述工艺规程的设计原则、设计内容及设计步骤。

5-3 拟定工艺路线需完成哪些工作？5-4试简述粗、精基准的选择原则，为什么同一尺长方向上粗基准通常只允许用一次？答：粗、精基准的选择原则详见教材P212-214。

粗基准通常只允许用一次的原因是：粗基准一般是毛面，第一次作为基准加工的表面，第二次再作基准势必会产生不必要的误差。

5-5加工习题5-5图所示零件，其粗、精基准应如何选择（标有 符号的为加工面，其余为非加工面）？习题5-5图a)、b)、c)所示零件要求内外圆同轴，端面与孔轴线垂直，非加工面与加工面间尽可能保持壁厚均匀；习题5-5图d)所示零件毛坯孔已铸出，要求孔加工余量尽可能均匀。

习题5-5图解：按题目要求，粗、精基准选择如下图所示。

5-6为什么机械加工过程一般都要划分为若干阶段进行？答：机械加工过程一般要划分为粗加工阶段、半精加工阶段、精加工阶段和光整加工阶段。

其目的是保证零件加工质量，有利于及早发现毛坯缺陷并得到及时处理，有利于合理使用机床设备。

5-7 试简述按工序集中原则、工序分散原则组织工艺过程的工艺特征，各用于什么场合？5-8什么是加工余量、工序余量和总余量？答：加工余量——毛坯上留作加工用的材料层；工序余量——上道工序和本工序尺寸的差值；总余量——某一表面毛坯与零件设计尺寸之间的差值。

5-9 试分析影响工序余量的因素，为什么在计算本工序加工余量时必须考虑本工序装夹误差和上工序制造公差的影响？5-10习题5-10图所示尺寸链中（图中A0、B0、C0、D0是封闭环），哪些组成环是增环？那些组成环是减环？习题5-10图解：如图a)，A0是封闭环，A1, A2, A4, A5, A7, A8是增环，其余均为减环。