普通键槽的标注
普通键槽的标注上的键槽用铣刀铣出，轮毂上的键槽一般用插刀插出，其尺寸注发法如图2-39、图2-40所示，注意轴上键槽深应标注d-t的尺寸(也可注t)，轮毂上的键槽深则用D+t1标注。其中t—键槽深度；—键槽宽度；、t、l可按轴径d从标准中查出。t1—轮毂上键槽深度；—键槽宽度；t1、可按孔径D从标准中查出。图2-39轴上的键槽的尺寸标注图2-40轮毂上的键槽的尺寸标注普通平键的两侧面是工作面，因此，键与键槽沿宽度方向的公称尺寸相同，在装配图中应画成一条线。键的上表面为非工作表面，且轮毂上键槽深(D+t1)大于轴上槽深加键高(d-t+h)，即键与键槽在此处不接触，故绘图时键上表面与键槽之间应有空隙，其装配画法如图2-41所示。图2-41平键装配画法半圆键一般用于较轻的载荷，其形式及标记如图2-42所示。半圆键及键槽的尺寸见附表16半圆键的工作面也是两侧面，其装配图的画法与平键类似，如图2-43所示。(a)半圆键()键槽图2-42半圆键及键槽的尺寸标注图2-43半圆键装配画法标记示例：键宽=6mm，键高h=10mmm、直径d1=25mm的半圆键：键6×25GB1099-79钩头楔键用于精度不高、转速较低时传递较大的、双向的或有振动的扭矩，用于拆卸时不能从另一端将键打出的场合。钩头楔键及规定标记如图2-44所示，钩头楔键尺寸在GBT作了规定。图2-44钩头楔键的形式及尺寸图2-45钩头楔键的装配画法钩头楔键上下两面是工作面，键的上表面和轮毂槽的底面各有1∶100的斜度，装配时须打入，靠楔紧作用传递扭矩。上下底面在装配图中应画成一条线，这是与平键及半圆键画法的不同之处。其装配画法如图2-46所示。花键连接同轴度好，连接可靠，能传递较大的扭矩。在轴上制出的花键称为外花键，这种轴称为花键轴；在孔内制出的花键称为内花键，这种孔称为花键孔。内外花键装配在一起就是花键连接。根据花键的齿廓形状，花键可分为矩形花键与渐开线花键等。其中矩形花键应用较广。矩形花键的画法及尺寸注法如图2-47所示，A-A剖面采用图示的简化画法画出(但要注出齿数)，也可按真实投影绘制。尾部用细实线画成30°角的斜线。在垂直于轴线的视图中，内径画整圈的细实线。花键的尺寸除需注出大径D、小径d及齿宽外，工作长度L(不包括尾部)在图纸上必须注出。如果从花键大径上用指引线标注花键代号时，则除L外，其余尺寸不再标注。(a)直接注尺寸()注花键代号图2-46花键轴的画法及尺寸标注花键孔的画法与花键轴类似，如图2-47所示。内花键的标记见图2-47，外花键标记代号与内花键基本相同，仅尺寸公差带代号改换为轴的公差带代号而已。花键装配画法如图2-48所示。图2-47花键孔的画法及尺寸标注图2-48花键装配画法标记示例：齿数N=6、小径d=12mm、大径D=28mm、齿宽=6mm的内花键：6×23H7×28H10×6H11部分花键规格见。销在机器中一般用于定位或传递动力，也可用于连接或锁紧。常用的有圆柱销、圆锥销与开口销等(图2-49)。图2-49圆柱销、圆锥销、开口销开口销一般用于螺纹连接时锁紧螺栓和螺母。为此需使用螺杆末端带孔的螺栓，在拧紧槽形螺母时使开槽与螺杆上的孔对正，穿入适当规格的开口销并分开尾部，即可阻止螺母与螺杆相对转动在机器震动时可有效地防止连接的松动(图2-50)。开口销的视图及标记如图2-51所示。开口销的公称直径d0是指销子穿过的孔的直径，销子的实际直径d小于d0，销子尺寸见附表19。图2-50开口销的联结画法图2-51开口销标记示例：公称直径d0=4mm,长度L=30mm的开口销：销GB91—864×30圆柱销与圆锥销的画法如图2-52所示。圆锥销的锥度为1∶50，并以小端直径为公称直径。圆柱销与圆锥销的尺寸规格见、图2-52圆柱销与圆锥销圆柱销与圆锥销在作定位零件使用时，为了保证定位精度，两零件上的销孔应同时用钻头钻出，然后再同时用绞刀绞孔，如图2-54所示。并在图上注写“装配时作”或“与××件配”。(a)销孔的加工()销孔的装配画法及尺寸标注图2-53销孔加工及尺寸标注和销的装配画法圆柱销主要用于不常拆卸之处；而圆锥销则多用于经常拆卸的地方，因为磨损后可用销本身的锥度进行补偿。在零件图中圆锥销孔的尺寸标注及销的装配画法如图2-54()所示。滚动轴承是用以支撑轴的部件，由于摩擦力小，能承受轴向或径向负荷且互换性好，故在工业生中得到广泛应用。滚动轴承按其受力方向可分为3类。(1)向心轴承：主要承受径向力。如深沟球轴承。(2)1
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&&&&&&&&21世纪高职高专规划教材机械专业基础课系列&&&&&&&&机械制造工艺学&&&&主编：王力&&&&&&&&中国人民大学出版社&&&&&&&&&&&&绪&&&&&&&&论&&&&&&&&一、机械制造业在国民经济中的地位&&&&机械制造业是国民经济发展的支柱产业，其发展水平和规模是衡量国家科学技术水平和经济实力的重要标志，而机械制造业的发展和进步，又在很大程度上取决于机械制造技&&&&&&&&术水平的高低。&&&&&&&&&&&&二、我国机械制造工业的发展状况&&&&新中国成立后经过60多年的建设，尤其是改革开放30年&&&&来，我国机械制造业得到很大的发展。据资料介绍，1980年中国制造业增加值仅占世界的1.5%；1990年，中国制造业增&&&&&&&&加值已超过巴西，位居发展中国家之首，占世界的2.7%，进&&&&入了世界制造业10强；2000年，中国制造业增加值占世界的7.0%，仅次于美国、日本和德国；2004年，中国在全球制造业中的份额提高至10%，位居世界第三位。&&&&&&&&&&&&当前，机械制造技术的发展主要表现为：1.高柔性化和高自动化计算机数控、加工中心、计算机辅助设计和计算机辅助制造、柔性制造系统、计算机集成制造系统、计算机辅助工&&&&&&&&艺设计以及先进制造技术等高新技术越来越受到重视。&&&&2.高精度精密、超精密加工技术在高科技领域和现代制造行业中&&&&&&&&&&&&占有非常重要的地位，超精密车削、磨削和坐标测量已在高端产品的制造得到应用。&&&&&&&&3.高速和高效率&&&&高速切削、强力切削以及高效率切削加工也是机械制造&&&&&&&&技术发展的趋势。目前，陶瓷轴承主轴的转速已达到r/min；采用直流电机的数控进给速度可达每分钟数十米；高速磨削的切削速度可达100-150m/s。&&&&&&&&&&&&三、本课程的性质、任务及内容&&&&机械制造工艺学是机械类主干专业课程。通过学习，应达到以下几点要求：&&&&&&&&（1）具有选择毛坯和零件加工方法的基本知识和能力。&&&&（2）具有选择加工设备和工艺装备的基本能力。&&&&&&&&（3）具有编制中等复杂零件机械加工工艺规程的能力。&&&&（4）具有设计中等复杂程度机床夹具的初步能力。&&&&&&&&&&&&四、本课程的特点与学习方法&&&&1.综合性&&&&&&&&机械制造工艺学是综合性很强的一门专业课程。在学习&&&&本课程时，要特别注意紧密联系和综合应用所学过的专业基础课和专业课，分析和解决机械制造技术中的实际问题。2.实践性机械制造工艺学本身就是机械制造生产实践的总结，因&&&&&&&&&&&&此具有很强的实践性。在学习本课程时，要特别注意理论联系生产实际，要善于分析和解决生产实践中的技术问题。3.灵活性机械制造工艺学总结的是机械制造生产活动中的一般规律和原理，将其应用于生产实践时要充分考虑企业的具体生产条件。对于不同的生产条件，所采用的生产方式和生产规模可能完全不同。即便在相同的生产条件下，针对不同的市场需求和产品结构以及生产现场的实际情况，也可以采用不&&&&&&&&&&&&同的工艺方法和工艺路线。在学习本课程时，要特别注意充分理解机械制造技术的&&&&&&&&基本概念，牢固掌握基本理论和基本方法，并灵活应用于生&&&&产实践中，切忌死记硬背、生搬硬套。要注意多向生产实践学习，不断积累和丰富实际经验，因为这些都是掌握基本理&&&&&&&&论和基本方法的前提。&&&&&&&&&&&&第1章&&&&&&&&基本概念&&&&&&&&学习内容：生产过程、工艺过程、生产纲领、生产类型以及基准等基本概念&&&&&&&&学习要求：理解机械加工工艺过程的基本概念，&&&&工序、工步、走刀、安装、工位、生产类型、工艺特征、基准及分类&&&&&&&&&&&&第1节&&&&&&&&生产过程与机械加工工艺过程&&&&一、生产过程&&&&&&&&（1）原材料、半成品的运输和保管。（2）生产与技术准备工作。&&&&&&&&（3）毛坯制造（如铸造、锻造、焊接、冲压毛坯等）。&&&&（4）零件的机械加工与热处理。&&&&&&&&&&&&（5）产品装配与测试。（6）产品检验。（7）产品的涂装和保管。根据机械产品复杂程度的不同，工厂的生产过程还可按&&&&&&&&车间分为若干车间的生产过程。某一车间的原材料或半成品&&&&可能是另一车间的成品；而它的产品又可能是其它车间的原材料或半成品。&&&&&&&&&&&&二、工艺过程&&&&所谓工艺过程是指生产过程中改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性能，使其成为半成品或成品的过程。以工艺文件的形式确定下来的工艺过程称为工艺规程。机械产品的工艺过程可分为铸造、锻造、冲压、焊接、机加工、热处理、电镀、涂装、装配等。机械制造工艺学只研究机械加工&&&&&&&&工艺过程和装配工艺过程。机械加工工艺过程是产品整个工&&&&艺过程的主要组成部分。&&&&&&&&&&&&三、机械加工工艺过程的组成&&&&1.工序工序是指一个或一组操作者，在一个工作地点或一台机&&&&&&&&床上，对同一个或同时对几个工件进行加工所连续完成的那&&&&一部分工艺过程。操作者、工作地点、工件和连续作业这四个要素是否变更，只要其中任一要素发生变更即构成新的工序。&&&&&&&&&&&&如图1-1所示阶梯轴，当生产类型不同时，其工艺过程及工序划分也有较大区别。如表1-1、表1-2所示。&&&&&&&&&&&&表1-1&&&&工序号&&&&12&&&&&&&&阶梯轴单件小批量生产工艺过程&&&&工序内容&&&&车端面、钻中心孔车外圆、切槽及倒角&&&&&&&&设备&&&&车床车床&&&&&&&&工序号&&&&34&&&&&&&&工序内容&&&&铣键槽、去毛刺磨外圆&&&&&&&&设备&&&&铣床磨床&&&&&&&&表1-2&&&&工序号123工序内容&&&&&&&&阶梯轴大批量生产工艺过程&&&&设备组合机床车床车床工序号456工序内容铣键槽、去毛刺去毛刺磨外圆设备铣床钳工台磨床&&&&&&&&铣两端面、钻中心孔粗车外圆及倒角精车外圆、倒角及切槽&&&&&&&&&&&&2.安装安装是指加工前，工件在机床或夹具上需要先定位、再&&&&&&&&夹紧的过程。在一道工序中，工件可能需要安装一次，也可&&&&能需要安装多次。例如，表1—1中的工序1和工序2均有两次安装，而表1—2中的各道工序只有一次安装。&&&&&&&&3.工位&&&&为了减少安装次数，常采用回转工作台、转位夹具，使工件在一次安装中，先后处于几个不同的位置进行加工。&&&&&&&&&&&&工件在机床上所占据的每一个待加工位置称为一个&&&&&&&&工位。右图所示为在回转工&&&&作台上一次安装完成工件的装卸、钻孔、扩孔和铰孔的四工位加工实例。采用这种多工位加工方法，可以提高加工精度和生产率。&&&&&&&&&&&&4.工步工步是指在加工表面不变、加工工具不变、切削速度和&&&&&&&&进给量不变的条件下所连续完成的那一部分工序内容，即所&&&&谓“三不变、一连续”。以上三种因素中任一因素改变即为新的工步。一道工序可以只包括一个工步，也可以包括多个&&&&&&&&工步。&&&&为了提高生产率，生产实际中常采用多刀同时加工一个工件的几个表面，该工步称为复合工步，如图1-3所示。&&&&&&&&&&&&另外，有时为了简化工序内容的叙述，将在一次安装中&&&&连续进行的若干相同的工步，也视为一个工步。如图1—4所示，在一次安装中，用一把钻头连续钻削四个φ15mm的孔，可视其为一个工步，表示为钻4×φ15mm孔。&&&&&&&&&&&&5.走刀在一个工步内，如果被加工表面需切除的金属层很厚，一次切削无法完成，则可分成多次切削，每进行一次切削就是一次走刀。由此可见，一个工步可以包括一次走刀或多次走刀。走刀是构成工艺过程的最小单元。机械加工工艺过程由工序、安装、工位、工步、走刀等组成，它们之间的关系如图1-5所示。&&&&&&&&&&&&第2节&&&&&&&&生产纲领与生产类型&&&&一、生产纲领&&&&&&&&生产纲领是指企业在计划期内应生产的产品产量。计划&&&&&&&&期为一年的生产纲领称为年生产纲领或年产量。计算公式：&&&&N=Qn（1+a+b）N-零件的年产量（件/年）Q-产品年产量（台/年）&&&&&&&&n-每台产品中该零件的数量（件/台）a-零件的备品率（%）b-零件的废品率（%）&&&&&&&&&&&&二、生产类型及其工艺特征&&&&1.生产类型生产类型是指企业（或车间、工段、班组等）生产专业化程度的分类，一般为单件生产、成批生产和大量生产三种&&&&&&&&类型。在企业里，生产纲领决定了生产类型。但是，不同的&&&&产品大小和结构复杂程度对生产类型也会产生影响。表1-3是不同产品生产类型与生产纲领的关系。&&&&&&&&&&&&表1-3&&&&生产类型&&&&&&&&不同产品生产类型与生产纲领的关系&&&&产品生产纲领（台/年或件/台）&&&&重型（零件质量大于2000kg）＜35-300-中型（零件质量100-2000kg）＜-0＞5000轻型（零件质量小于100kg）＜500-00＞50000&&&&&&&&工作地点每月&&&&承担的工序数（工序数/月）单件生产小批生产中批生产大批生产大量生产不做规定20-&&&&&&&&&&&&2.工艺特征对于不同的生产类型，其&&&&&&&&工艺特征？&&&&&&&&生产组织、生产管理、车间管&&&&理、毛坯选择、设备工装、加工方法和工人的技术等级要求均有不同的工艺特征，具体见表1-4所示。&&&&&&&&&&&&第3节&&&&&&&&基准及分类&&&&&&&&任何一个零件都是由许多表面构成，而这些表面之间往往有一定的尺寸和相互位置要求。因此，在生产过程中，就&&&&&&&&必须以零件某个表面或几个表面为依据来进行其他表面的加&&&&工、测量或装配，零件表面之间的这种相互依赖关系便引出了基准的概念。基准是指生产对象（如零、部件等）上用来&&&&&&&&确定其他点、线、面的位置所依据的那些点、线、面。&&&&基准一般可分为设计基准和工艺基准两类。&&&&&&&&&&&&一、设计基准&&&&在零件设计图样上所采用的基准称为设计基准，该基准是设&&&&&&&&计人员从零件的工作条件、性能&&&&要求出发，适当考虑加工工艺性而选定的。如图1—6所示零件图样，表面2、3和孔4轴线的设计基准为表面1。&&&&&&&&&&&&二、工艺基准&&&&在工艺过程中所采用的基准称为工艺基准。工艺基准可&&&&&&&&分为工序基准、定位基准、测量基准和装配基准。&&&&1.工序基准在工序图上，用来确定本道工序被加工表面加工后的尺寸、形状、位置的基准，称为工序基准。工序基准是由工艺人员为保证零件设计要求、满足加工工艺需要而选定的。&&&&&&&&&&&&如上图中所示的工件，A为加工表面。本道工序中，对A面的距离尺寸要求是A对B的尺寸H，角度位置要求为A对B的&&&&&&&&平行度（当没有特殊标注时，平行度要求包括在尺寸H的公&&&&差范围内），故外母线B为本道工序的工序基准。&&&&&&&&&&&&如右图所示工件，加工表面为D孔，要求其中心线与A面垂直，与C面和B面分别保证距离尺寸为L1和L2。&&&&&&&&因此，表面A、B、C均为本&&&&道工序的工序基准。&&&&&&&&&&&&工序基准除采用工件上的实际线、面以外，还可以是工件表面的几何中心、对称面或对称线等。&&&&&&&&如上图所示的小轴中，键槽的工序基准既有凸肩A和外&&&&圆母线B，又有外圆表面的轴向对称面D。&&&&&&&&&&&&2.定位基准工件加工时，用作确定位置的基准称为定位基准。如图1—8所示零件加工内孔，其位置由定位元件1和2相接触的底面A和侧面B所确定的，故A、B&&&&&&&&面为该工序的定位基准。&&&&&&&&&&&&3.测量基准&&&&&&&&在测量时所采用的基准，称&&&&为测量基准。如图1—9所示为不同工序要求测量已加工平面位置时所使用的两个不同的测量基准，其中一个为小圆的上母线，另一个则为大圆的下母线。&&&&&&&&&&&&4.装配基准装配时用来确定零、部件在产品中相对位置所采用的基准称为装配基准。如下图所示，齿轮以其内孔及一端面装配到与其配合的轴上，故齿轮内孔A及端面B为装配基准。&&&&&&&&&&&&本章小结：&&&&1.理解基本概念&&&&&&&&生产过程、工艺过程、机械加工工艺过程、工序、安装、工位、工步、走刀、生产纲领、生产类型与工艺特征、基准、设计基准、定位基准、测量基准、装配基准&&&&2.注意掌握关键点工序要注意的关键点是：一个工人、同一工作地点、一个零件和连续；工步要注意三个不变：加工表面不变、加工工具不变、切削速度和进给量不变；生产类型的确定不仅依据产品数量，还与产品的复杂程度及技术含量有关；各种基准都是参照物（点、线、面），只是使用场合不同而有不同的名称。&&&&&&&&&&&&第2章&&&&&&&&工件装夹及机床夹具设计基础&&&&&&&&学习内容：机床夹具、定位方式、定位误差、工件夹紧以及专用机床夹具设计方法学习要求：掌握工件定位方式及定位误差计算；了解常用机床夹具的典型结构和设计方法&&&&&&&&&&&&第1节&&&&&&&&机床夹具概述&&&&&&&&一、装夹的概念&&&&装夹是指工件在机床或夹具中定位、夹紧的过程。&&&&&&&&定位：为了使工件被加工表面获得规定的加工精度，必&&&&须使工件在机床上或夹具中占有某一正确的位置。夹紧：为了确保工件定位时已获得的正确位置始终不变，必须将工件压紧、夹牢。&&&&&&&&&&&&二、装夹的方法&&&&1.直接找正装夹操作者使用量具、划线&&&&&&&&盘或目测直接在机床上找正&&&&工件的某一表面，使工件处于正确的位置的方法。如图2—1所示套筒零件，本道工序需要磨削内孔φ15H7。&&&&&&&&&&&&为了保证磨孔时加工余量均匀，先将套筒预夹在四爪单动卡盘中，再用划针或百&&&&&&&&分表找正内孔表面，如图&&&&2—2所示，使其轴心线与机床主轴回转中心同轴，最后夹紧零件。此时定位基准应当是内孔而不是支承外圆表面。&&&&&&&&&&&&2.划线找正装夹先按加工表面的要求在&&&&&&&&工件上划出中心线、对称线&&&&或各待加工表面的加工线，然后加工时按划好的线找正以获得工件正确位置的方法。如图2-3所示就是在牛头刨床上按划线找正装夹工件。&&&&&&&&&&&&2.用夹具装夹&&&&&&&&如图2-4所示的钻模就是&&&&使用专用夹具装夹工件的一个例子。工件4以其内孔为定位基准套在夹具定位销2上定位，使用螺母和压板夹紧工件，钻&&&&&&&&头通过钻套3引导，在工件上&&&&钻出所要求的孔。&&&&&&&&&&&&三、机床夹具的分类&&&&按使用特点分类按使用机床分类按夹紧动力分类&&&&&&&&通用夹具专用夹具可调夹具随行夹具组合夹具&&&&&&&&车床夹具铣床夹具钻床夹具镗床夹具磨床夹具&&&&&&&&手动夹具气动夹具液压夹具增力夹具电磁夹具&&&&&&&&&&&&四、机床夹具的组成&&&&1.定位装置：确定一批工件在夹具中的正确位置&&&&2.夹紧装置：将工件压紧夹牢在已占据的正确位置&&&&&&&&3.对刀装置：确定刀具相对夹具的正确位置&&&&4.连接元件：确定夹具在机床上的正确位置5.夹具体：连接元件及装置确定夹具在机床上的正确位置&&&&&&&&6.其他装置：满足夹具特殊需要而设置的装置或元件&&&&&&&&&&&&讲解…&&&&&&&&&&&&五、机床夹具的作用&&&&&&&&（1）&&&&&&&&（2）&&&&&&&&（3）&&&&&&&&（4）&&&&&&&&保证&&&&&&&&缩短&&&&&&&&扩大&&&&&&&&改善&&&&&&&&加工精度&&&&稳定产品质量&&&&&&&&辅助时间&&&&提高生产效率&&&&&&&&工艺范围&&&&改变机床用途&&&&&&&&工作条件&&&&降低劳动强度&&&&&&&&&&&&第2节&&&&&&&&工件的定位&&&&&&&&一、定位原理&&&&&&&&物体在空间的六个自由度：位置自由度角度自由度&&&&&&&&)x&&&&&&&&tx&&&&&&&&str、y、z&&&&&&&&))、y、z&&&&&&&&&&&&特别提示&&&&&&&&如果说某物体在某一方向上的自由度被限制了，就是说该物物体在该方向上有了一个确定的&&&&&&&&位置；当物体的六个自由度完全&&&&被限制后，则该物体在直角坐标&&&&&&&&系中的位置就被完全确定了。&&&&&&&&&&&&))tyz1、2、3，共限制长方体x、、三&&&&个自由度；在yoz平面上的两个支承&&&&&&&&在xoy平面上的三个定位支承点&&&&&&&&t)点4、5，又限制了长方体x、z&&&&&&&&两个&&&&&&&&自由度；最后在xoz平面上的一个支sr承点6，可限制长方体的y自由度。由此可知，该长方体在空间直角坐标系中的六个自由度就全部被限制了，也就是说该长方体的空间位置被完全确定了。&&&&&&&&&&&&六点定位原理&&&&&&&&工件在夹具中的位置有六个&&&&&&&&自由度，要限制这六个自由度，&&&&需要在夹具上合理布置六个定位支承点，并使之与工件紧密接触或配合，其中每一个定位支承点相应地消除一个自由度，从而使工件在夹具中占有一个完全确定的位置。&&&&&&&&&&&&当工件的形状及工件的定位基准不同时，定位点的分布应根据具体情况采取相应的改变。但是，不论定位点的定位形式如何&&&&&&&&改变，六点定位原理是不能改变&&&&的，即六个定位支承点必须消除工件的六个自由度。如右图所示&&&&&&&&为盘状工件的六点定位情况。&&&&&&&&&&&&注意&&&&定位与夹紧相混只要工件在夹具中被夹紧了，工件也就不存在自由度了，因此工件自然就定位了&&&&&&&&两种错误理解&&&&&&&&注意&&&&定位反方向移动工件虽然已经被定位了，但是它仍具有沿着定位支承点的相反方向移动的自由度&&&&&&&&&&&&六点定位原理就是把夹具中的定位元件抽象成&&&&定位支承点，每个支承点消除一个自由度，最终将&&&&&&&&说明一&&&&&&&&工件的六个自由度全都消除。但是，实际上夹具有&&&&&&&&时使用的是一些具体的定位元件，并不都是直接由&&&&支承点组成的，往往是通过定位元件上的具体定位表面体现出来的。把工件上的定位基准面与定位元&&&&&&&&件上相应的定位表面合称为定位副。&&&&&&&&&&&&定位元件的大小、长短都是相对工件而言的。一般当定位元件的定位表面与工件定位基准面接触处大于工件一半以上时，则认为是大或者长；小于工件一半以下&&&&&&&&说明二&&&&&&&&时，则认为是小或者短。&&&&&&&&在左上图中所示的定位元件为大端面、短心轴；在右上图中所示的定位元件为小端面、长心轴。&&&&&&&&&&&&二、限制工件自由度与加工要求的关系&&&&1.完全定位工件的六个自由度&&&&&&&&都被限制的定位称为完&&&&全定位。如右图所示工&&&&&&&&t件，若槽不通铣，则x&&&&自由度必须限制。&&&&&&&&&&&&2.不完全定位工件的六个自由度没有被全部限制却能满足加工要求的定位，称为不完全定位。如右图所示为工件不完全定位&&&&&&&&的示例。&&&&&&&&&&&&3.欠定位若工件实际被限制的自由度个数少于加工要求所必须限制的自由度数目，即工件定位不足，则此时工件的定位状态称为欠定位，如右&&&&&&&&图所示。欠定位绝对不允许。&&&&&&&&&&&&4.过定位&&&&&&&&若几个定位支承点&&&&都重复限制了工件同一个或几个自由度时，称为过定位。如图（a）所示的情形即为过定位。&&&&&&&&&&&&由图可以看出，因为工件的端面和小头孔不可能绝对垂直，长销2也不可能与支承板1绝对垂直，所以在夹紧工件时定位元件就会产生变形，或者工件的端面与支承&&&&&&&&板1的定位面不能完全接触，其结果必然会影响加工精度。&&&&&&&&&&&&短销&&&&&&&&为了避免上述过定位，应将长销2该成短销，工件的定&&&&&&&&位就合理了，如图（d）所示。&&&&&&&&&&&&通常应尽量避免采用过定位，但是在某些特殊情况下也是允许的。如图2-14所示齿轮加工中的定位方案显然也是过定位，这种定位方案不会引起工件或夹具的变形，而&&&&&&&&且会提高工件的定位精度。&&&&&&&&&&&&三、常见定位方式及定位元件&&&&1.工件以平面定位（1）主要支承用来限制工件自由度并起定位作用。1）固定支承&&&&&&&&位置固定不变的定位元件，如右上图所示。&&&&&&&&&&&&2）可调支承在夹具体上，支承点的高低可以调节的定位元件称为可调支承。常用的几种可调支承结构如图2-18所示。&&&&图2-18不同类型的可调支承&&&&&&&&&&&&图2-18&&&&&&&&不同类型的可调支承&&&&&&&&&&&&可调支承的应用：工件以粗基准（A面）定位且毛坯质量不高&&&&&&&&&&&&可调支承的应用：工件形状相同而尺寸不同&&&&&&&&&&&&3）自位支承能够自动调整工件定位位置的定位元件称为自位支承，如右图所示为常见的几种自位支承结构。&&&&&&&&&&&&（2）辅助支承&&&&&&&&辅助支承是&&&&用来提高工件的装夹刚度和稳定性，不起定位作用。如图所示。&&&&&&&&&&&&常见辅助支承结构&&&&1-滑柱；2-弹簧；3-顶柱&&&&&&&&&&&&常见辅助支承结构&&&&4-手轮；5-滑销；6-斜楔&&&&&&&&&&&&2.工件以圆孔定位工件以圆孔表面做为定位基准面时，常使用以下定位元件：（1）圆柱销圆柱销分固定式和可换&&&&&&&&式圆柱销，如图2-23所示。&&&&&&&&&&&&（2）圆柱心轴&&&&&&&&&&&&心轴在机床上的安装&&&&&&&&&&&&心轴在机床上的安装（续）&&&&&&&&&&&&心轴在机床上的安装（续）&&&&&&&&&&&&心轴在&&&&机床上的安装&&&&&&&&（续）&&&&&&&&&&&&（3）圆锥销图（a）所示圆锥销用于粗基准；图（b）所示圆锥销用于精基准。&&&&&&&&&&&&工件以单个圆锥销定位时容易产生倾斜，故一般采用如图2-27所示的组合定位方式；这两种定位方式均限制了工件的五&&&&&&&&个自由度。&&&&&&&&&&&&（4）小锥度心轴&&&&&&&&如图所示为工件以内孔在小锥度心轴上定位的情况。工件在小锥度心轴（常用锥度为1/0）上定位时，由于是无间隙配合，故定心精度较高。&&&&&&&&&&&&3.工件以外圆柱面定位工件以外圆柱面定位是指工件的定位基准为圆柱面的轴心线或外圆柱面时的两种情况。前者称为定心定位，后者称为支承定位。（1）定位套定心定位中常用的定位元件为定位套，其定位如图2-29所示。&&&&&&&&&&&&常用&&&&定位套定位&&&&&&&&（续）&&&&&&&&&&&&（2）V形块支承定位常用的定位元件是V形块，其结构形式如图2-30所示。&&&&&&&&&&&&V形块&&&&结构形式&&&&&&&&（续）&&&&&&&&&&&&工件以外圆柱面在V形块上定位时的定位基准可以认为&&&&&&&&是其母线（也可以认为是其轴线），如图2-31所示。&&&&&&&&&&&&（1）使用V形块定位的最大优点是对中性好，它可以使&&&&一批工件的基准轴心线对中在V形块两斜面的对称面上，而不受定位基准直径误差的影响。&&&&&&&&（2）V形块定位的另一个特点就是无论定位基准是否经&&&&过加工，或者是完整的圆柱面还是局部圆弧面，都可以采用V形块定位。&&&&&&&&&&&&4.工件以圆锥孔定位工件以圆锥孔定位时，常用的定位元件为锥形心轴和顶尖，如图2-33所示。&&&&&&&&锥形心轴&&&&&&&&&&&&顶尖&&&&&&&&&&&&顶尖&&&&&&&&&&&&5.工件以组合表面定位当工件以单一表面做定位基准不足以限制所需要限制的自由度时，常采用平面、外圆、内孔等表面进行组合定位。在组合定位中，首先要解决各个基准面之间的主次关&&&&&&&&系。一般情况下，限制自由度数目最多的定位表面称为第&&&&一定位基准面或主基准面；限制自由度数目次多的定位表面称为第二定位基准面或导向面；只限制一个自由度的定&&&&&&&&位表面称为第三定位基准面或止推面。&&&&&&&&&&&&（1）圆柱面（外圆或内孔）与端面组合&&&&&&&&&&&&如果采用长心轴大端面组合定位，则由于过定位可能会产生如图2-35所示的情况。&&&&&&&&&&&&（2）三平面组合当加工以平面为主的零件（如箱体）时，可以采用三个平面组合定位方案，该方案限制工件六个自由度。此时应选工件上一个大平面做为主基准面，限制工件三个自由&&&&&&&&度；第二基准面应选择一个窄长的平面，限制工件两个自&&&&由度；第三基准面与第二基准面也应垂直，最好选择与作用在工件上的切削力相对的平面，使其在限制工件自由度&&&&&&&&的同时能够承受部分切削力。&&&&&&&&&&&&（3）一面两孔组合生产实践中采用一面两孔组合定位的工件很多，如箱体、盖板、连杆等零件的加工都需要以一面两孔定位。采用一面两孔定位可以实线在一次装夹中加工尽量多的工件&&&&&&&&表面，容易实现基准统一，同时也有利于保证工件各个表&&&&面之间的相互位置精度。工件以一面两孔组合定位时，定位元件是一个大支承&&&&&&&&板和两个与该板垂直的定位销，如图2-36所示。&&&&&&&&&&&&此时工件定位平面为主基准，限制了三个自由度；与左圆柱销相配合的孔为第二定位基准，限制了两个自由度；与削边定位销相配合的孔为第三定位基准，限制了一个自由度。如果右边的削边销依旧是&&&&&&&&圆柱销的话，则将产生过定位。&&&&&&&&&&&&（4）两面一孔组合&&&&&&&&&&&&四、定位误差及计算&&&&1.定位误差的概念、产生与组成&&&&工件在夹具中的位置是以其定位基面与定位元件相接触或相配合来确定的。但是，由于定位基面和定位元件工作表面以及工件各表面之间的制造误差，会使一批工件在夹具中的实际位置与定位方案中的位置不一致，从而引起工序尺寸或位置要求的加工误差。这种由于定位不准确而造成的误差&&&&&&&&&&&&就称为定位误差，用ΔD表示。（1）基准不重合误差ΔB由于定位基准和工序基准（通常为设计基准）不重合而造成的加工误差称为基准不重合误差，用ΔB表示。&&&&&&&&图中所示为铣缺口工序简图，加工尺寸为A和B。加工&&&&尺寸A时，工序基准为F面，定位基准为E面，两者不重合。由于F面的位置受到尺寸S的影响，而F面的位置变动又会影响尺寸A，使尺寸A产生误差，即基准不重合误差。&&&&&&&&&&&&铣缺口工件&&&&&&&&&&&&由以上分析可知，基准不重合误差的大小等于因定位&&&&&&&&基准与工序基准不重合而造成的加工尺寸的变动量，即&&&&ΔB=Amax-Amin=Smax-Smin=TsS是定位基准E和工序基准F之间的联系尺寸，称为定位尺寸。一般式ΔB=Tscosαα—工序基准变动方向与加工尺寸方向之间的夹角。&&&&&&&&&&&&（2）基准位移误差Δy由于定位副的制造公差和最小配合间隙的影响，定位基准相对理想位置的最大变动量称为基准位移误差，用Δy表示。如图（a）所示为在圆柱面上铣槽的工序简图，工序&&&&&&&&尺寸为A和B。图（b）所示为工序定位示意图，工件以内孔&&&&D在圆柱心轴上定位，O是心轴轴心，O1、O2是工件孔的轴心，C是对刀尺寸。对于尺寸A而言，工序基准与定位基准&&&&&&&&均是内孔D轴心线，故ΔB=0。&&&&&&&&&&&&由于定位副存在制造误差和最小配合间隙，使定位基准（内孔轴心线）与限位基准（心轴轴心线）不能重合，定位基准相对限位基准偏移了一段距离，而刀具调整好位置后在加工一批工件过程中位置不再变动（与限位基准的位置不变），所以定位基准的变动造成工序尺寸A产生加工误差，即为基准位移误差，用Δy表示。基准位移误差的大小应等于因定位基准与限位基准不&&&&&&&&重合造成工序尺寸的最大变动量。&&&&&&&&&&&&由以上分析可知，一批工件定位基准的最大变动量为Δi=OO1-OO2=imax-imin=Amax-Amin式中：i—定位基准的位移量；Δi—一批工件定位基准的最大变动量。当定位基准变动方向与加工尺寸的方向相同时，基准位移误差等于定位基准的最大变动量，即&&&&&&&&Δy=Δi&&&&&&&&&&&&1）定位副固定单边接触如图2—39（b）所示，当心轴水平放置时，工件在自重的作用下与心轴固定单边接触，此时Δy=OO1-OO2=imax-imin=Amax-Amin&&&&&&&&=（Dmax-dmin）/2-（Dmin-dmax）/2&&&&=（Dmax-Dmin）/2-（dmax-dmin）/2&&&&&&&&=（TD+Td）/2&&&&&&&&&&&&2）定位副任意接触如图2—39（c）所示，当心轴垂直放置时，工件与心轴任意边接触，此时Δi=OO1-OO2=Dmax-dmin=TD+Td+Xmin&&&&&&&&式中：Xmin—孔轴配合最小间隙。&&&&&&&&&&&&同样需要指出，当工序基准的变动方向与加工尺寸方向不一致时，基准位移误差等于定位基准的变动范围在加工尺寸方向上的投影，即Δy=Δicosα&&&&&&&&通过以上实例分析可知，定位误差是指一批工件由于&&&&定位不准确而引起工序尺寸或位置要求的最大可能产生的变动量，而且定位误差是由基准位移误差和基准不重合误&&&&&&&&差组成的。&&&&&&&&&&&&2.定位误差ΔD的计算方法采用合成法计算定位误差。（1）当ΔB≠0，Δy=0时，ΔD=ΔB。（2）当Δy≠0，ΔB=0时，ΔD=Δy。&&&&&&&&（3）当ΔB≠0，Δy≠0时，工序基准不在定位基面上&&&&ΔD=ΔB+Δy；工序基准在定位基面上ΔD=ΔB±Δy。在定位基面尺寸变动方向一定的条件下，ΔB与Δy的变动方向相同时取“+”号，反之取“-”号。&&&&&&&&&&&&3.几种典型定位情况的定位误差（1）工件以平面定位定位基准为平面时，其定位误差主要原因是由基准不重合引起的，一般不计算基准位移误差，因为基准位移误&&&&&&&&差主要是由平面度引起的，该误差很小，可忽略不计。&&&&例2-1在图2-38中，设定位尺寸S=4mm，Ts=0.15mm，加工尺寸A=（18±0.1）mm，求加工尺寸A的定位误差，并分析定位质量。&&&&&&&&&&&&图2-38基准不重合误差&&&&&&&&&&&&解：工序基准与定位基准不重合，存在基准不重合误&&&&&&&&差，其大小等于定位尺寸S的公差Ts，即ΔB=Ts=0.15mm；以&&&&E面定位加工A时不会产生基准位移误差，即Δy=0。故有ΔD=ΔB=0.15mm分析：加工尺寸A的尺寸公差TA=0.2mm，而此时定位误差ΔD=0.15mm＞1/3×0.2mm，即定位误差太大，实际加工&&&&&&&&容易出现废品，应该变定位方案。&&&&&&&&&&&&（2）工件以内孔定位&&&&&&&&定位误差与工件内孔的制造精度、定位元件的放置形&&&&式、定位基面与定位元件的配合性质以及工序基准与定位基准是否重合等因素直接有关。如图2-39所示，存在基准位移误差，当采用弹性可涨心轴为定位元件时，定位元件与定位基准之间无相对移动，故基准位移误差为零。&&&&&&&&&&&&例2-2如图2-40所示为镗削活塞销孔的示意图，活塞销孔轴线对活塞裙部内孔轴线的对称度要求为0.2mm。以裙部内孔及端面定位，内&&&&&&&&孔与定位销的配合φ95H7/g6。&&&&求对称度的定位误差，并分&&&&&&&&析定位质量。&&&&&&&&&&&&?解：查表可知，φ95H7=?，φ95g6=?95?0.012。?0.034&&&&&&&&1）对称度的工序基准是裙部内孔轴线，定位基准也是裙部内孔轴线，两者重合，故基准不重合误差为零。2）由于定位销垂直放置，定位基准可在任意方向移动，则Δy=Δi=Dmax-dmin〔95.035-（95-0.034）〕=0.069mm3）ΔD=Δy=0.069mm≈1/3×0.2mm=0.067mm故该定位方案可行。&&&&&&&&&&&&（3）工件以外圆定位&&&&&&&&例2-3如图2-41所示，工件铣键槽以外圆面在V形块上&&&&定位，分析加工尺寸分别为A1、A2、A3时定位误差。解:如图2-42所示，由于工件外圆柱面有制造误差，所以产生的基准位移误差为Δy=Δi=O1O2=-d?Td=Tdααα2sin2sin2sin222&&&&&&&&d&&&&&&&&&&&&对于图2-41中的三种工序尺寸标注，其定位误差分别&&&&&&&&如下：&&&&1）当工序尺寸为A1时，工序基准和定位基准均是圆柱轴线，两者重合，即ΔB=0。于是有&&&&Td2sinα2&&&&&&&&ΔD=Δy=&&&&&&&&&&&&2）当工序尺寸为A2时，工序基准是圆柱下母线，定位基准是圆柱轴线，两者不重合，即ΔB=Td/2。此时，工序基准在定位基面上。当定位基面直径由大变小时，定位基准向下变动；当定位基准位置固定不动，而定位基面直径由大变小时，工序基准向上变动，故定位基准与工序基准的变动方向相反，取“-”号。于是有1TdTdTdΔD=Δy-ΔB==（-1）αα22sin2sin22&&&&&&&&&&&&3）当工序尺寸为A3时，工序基准是圆柱上母线，定位&&&&基准是圆柱轴线，两者不重合，即ΔB=Td/2。此时，工序基准在定位基面上。当定位基面直径由大变小时，定位基&&&&&&&&准向下变动；当定位基准位置固定不动，而定位基面直径&&&&由大变小时，工序基准也向下变动，故定位基准与工序基准的变动方向相同，取“+”号。于是有1TdTdTdΔD=Δy+ΔB=+=（+1）αα22sin2sin22&&&&&&&&&&&&（4）一面两孔组合定位&&&&&&&&工件以一面两孔组合定位时，必须注意各定位元件对&&&&定位误差的综合影响。其中基准位移误差包括平面内任意方向移动的基准位移误差和转动的基准位移误差（简称转角误差）。移动的基准位移误差一般取决于第一定位副的最大间隙；转角误差应考虑最不利的情况并通过几何关系转换来求得。&&&&&&&&&&&&例2-4图2-43为连杆盖工序图，加工时采用图2-44所示的定位方式。已知定位圆柱销直径d1=?12?0.006mm，?0.017定位菱形销（削边销）直径d2=?12?0.080mm，求4×φ3孔?0.091&&&&&&&&所注有关工序尺寸的定位误差。&&&&&&&&&&&&定位方式&&&&&&&&&&&&解：连杆盖本道工序的加工尺寸较多，除了4×φ3孔的直径和深度以外，还有63±0.1mm、20±0.1mm、31.5±0.2mm和10±0.15mm。其中尺寸63±0.1mm、20±0.1mm没有定位误差，因为它们的大小主要取决于钻套的尺寸，与工&&&&&&&&件定位无关；而尺寸31.5±0.2mm和10±0.15mm均受工件定&&&&位的影响，有定位误差。1）影响加工尺寸31.5±0.2mm的定位误差由于定位&&&&&&&&基准与工序基准不重合，定位尺寸为29.5±0.1mm，所&&&&&&&&&&&&以ΔB=0.2mm。因为尺寸31.5±0.2mm的方向与两定位孔连心线平行，该方向位移误差取决于孔与圆柱销之间的最大配合间隙，即Δy=X1min=0.027+0.017=0.044mm。因工序基准不在定位基面上，故ΔD=Δy+ΔB=0.044+0.2=0.244mm。2）影响加工尺寸10±0.15mm的定位误差因为定位基准与工序基准重合，所以ΔB=0。定位基准与限位基准不重合将产生基准位移误差。位移的极限位置有四种情况：工件的两孔和两定位销同侧或另一侧单边接&&&&&&&&&&&&接触，如图2-45（a）所示；两孔和两销上下错移或反向错移接触，如图2-45（b）所示。后者造成工件相对夹具&&&&&&&&&&&&上两定位销连线发生偏移，产生最大转角误差Δα。此时对加工尺寸10±0.15mm的影响是最大转角误差产生的位移量，它大于两孔和两销同一侧接触的位移量，所以最大转角误差Δα所产生的基准位移误差就是定位误差。由图2-45（c）可得tanΔα=（X1min+X2max）/2LΔα=arctan（X1min+X2max）/2L实际上，工件还可能向另一方向偏转Δα，所以真正的转角误差应当是±Δα。&&&&&&&&&&&&代入数值计算得tanΔα=（X1min+X2max）/2L=（0.044+0.118）/（2×59）=0.00138从图2-45（c）中可见，左边两小孔和右边两小孔的基准位移误差分别是Δy1=X1min+2L1tanΔα=0.044+2×2×0.mmΔy2=X2max+2L1tanΔα=0.118+2×2×0.mm由于是对四孔的同一要求，故定位误差ΔD=Δy2==0.124mm&&&&&&&&&&&&第3节&&&&&&&&工件的夹紧&&&&&&&&一、夹紧装置的组成和基本要求&&&&1.夹紧装置的组成动力装置（产生夹紧力）和夹紧机构（传递夹紧力）图2-46所示为采用液压夹紧装置的铣床夹具。其中，液&&&&&&&&压缸4、活塞5、活塞杆3等组成动力装置；铰链臂2和压板1&&&&等构成了夹紧机构。&&&&&&&&&&&&2.对夹紧装置的基本要求（1）夹紧时不得改变工件定位后所占据的正确位置。（2）夹紧力的大小应适当可靠，既要保证工件在整个加工过程中不发生位置变动和振动，又不允许工件产生过&&&&&&&&大的夹紧变形和表面损伤。&&&&（3）夹紧装置的复杂程度应与工件生产纲领相适应。（4）工艺性与使用性好。其结构应力求简单、便于制造和维修，操作方便、安全、省力。&&&&&&&&&&&&二、夹紧力的确定&&&&夹紧力包括大小、方向和作用点三个要素，它们的确定是夹紧装置设计中首先要解决的问题。1.夹紧力的方向夹紧力的方向应垂直于主要定位基面（面积较大、精度&&&&&&&&较高、限制的自由度较多），以保证定位的稳定可靠。&&&&如图2—47（a）所示，工件被镗孔与左端面有一定的垂&&&&&&&&&&&&直度要求。因此，工件以孔的左端面与定位元件的A面接触，限制三个自由度；以底面与B面接触，限制两个自由度；夹紧力朝向主要限位面A，有利保证&&&&&&&&要求。&&&&&&&&&&&&再如图2-47（b）所示，夹紧力朝向主&&&&&&&&要限位面—V形块的V&&&&形面，使工件的装夹&&&&&&&&稳定可靠。如果夹紧&&&&力朝向B面，则由于工件圆柱面与端面的垂直度误差，夹紧时工件的原有定位受到破坏从而影响加工精度。&&&&&&&&&&&&2.夹紧力的作用点夹紧力的作用点是指夹紧元件与工件相接触的位置。（1）夹紧力的作用点应落在定位元件的支承范围内。&&&&如图所示，夹紧力的作用点落到了定位元件的支承范围之外，夹紧时工件定位破坏&&&&&&&&&&&&（2）夹紧力的作用点应落在工件刚性较好的方向和部位&&&&&&&&如图所示，将单点夹紧改为三点夹紧，使着力点落在刚性较好的箱壁上，减小工件的夹紧变形&&&&&&&&&&&&（3）夹紧力作用点应靠近工件的加工表面&&&&&&&&如图所示，在拨叉上铣槽。由&&&&于主要夹紧力的作用点距加工表面较远，故在靠近加工表面的地方设置了辅助支承，并增加了辅助夹紧力。这样不仅提高了工件的装夹刚性，而且还减少了加工时的振动。&&&&&&&&&&&&3.夹紧力的大小（1）建立理论夹紧力FJ理论与主要最大切削力FP的静平&&&&&&&&衡方程，即FJ理论=φ（FP）&&&&（2）实际需要的夹紧力FJ需要应考虑安全系数FJ需要=KFJ理论式中：K—安全系数（见表2-2），K=K0K1K2K3（3）校核夹紧机构产生的夹紧力FJ是否满足条件FJ＞FJ需要&&&&&&&&&&&&表2-2&&&&&&&&各种因素的安全系数&&&&&&&&考虑因素K0—基本安全系数（考虑工件的材料、余量是否均匀）粗加工K1—加工性质系数精加工K2—刀具钝化系数连续加工K3—切削特点系数断续加工&&&&&&&&系数值1.2—1.51.21.01.1—1.31.01.2&&&&&&&&&&&&三、基本夹紧机构&&&&1.斜楔夹紧机构&&&&&&&&&&&&2.螺旋夹紧机构&&&&&&&&&&&&图2-56快速螺旋夹紧机构之一&&&&&&&&&&&&图2-56快速螺旋夹紧机构之二&&&&&&&&&&&&图2-57螺旋压板机构&&&&&&&&&&&&3.偏心夹紧机构&&&&&&&&&&&&第4节&&&&&&&&专用夹具的设计方法&&&&&&&&一、专用夹具设计的基本要求&&&&&&&&1保证加工精度&&&&&&&&2提高生产效率&&&&&&&&3工艺性能良好&&&&&&&&4使用方便可靠&&&&&&&&5经济效应良好&&&&&&&&&&&&二、专用夹具的设计步骤&&&&&&&&1明确任务收集资料&&&&&&&&2拟定结构绘制草图&&&&&&&&3审查方案改进设计&&&&&&&&4绘制夹具装配总图&&&&&&&&5绘制夹具零件图纸&&&&&&&&&&&&三、夹具总图上尺寸、公差和技术要求的标注&&&&1.夹具总图上应标注的尺寸和公差（1）最大轮廓尺寸（SL）如图2-61中最大轮廓尺寸SL为84mm、φ70mm和60mm。&&&&&&&&（2）影响定位精度的尺寸和公差（SD）&&&&它们主要是指工件与定位元件以及定位元件之间的尺寸和公差，如图2-61中标注的定位基面与限位基面的配合尺寸&&&&&&&&&&&&φ20H7/n6，图2-62中标注的圆柱销和菱形销尺寸d1、d2以及销间距L±δL。&&&&&&&&（3）影响对刀精度的尺寸和公差（ST）&&&&它们主要是指刀具与对刀或导向元件之间的尺寸和公&&&&&&&&差，如图2-61中标注的钻套导向孔的尺寸φ5F7。&&&&（4）影响夹具在机床上安装精度的尺寸和公差（SA）它们主要是指夹具安装基面与机床相应配合表面之间的尺寸和公差。&&&&&&&&&&&&（5）影响夹具精度的尺寸和公差（SJ）它们主要是指定位元件、对刀或导向元件、分度装置以及安装基面相互之间的尺寸、公差和位置公差，如图261中标注的钻套轴线与限位基面的尺寸20±0.03mm、钻套&&&&&&&&轴线相对定位心轴的对称度0.03mm、钻套轴线相对与安装&&&&基面B的垂直度60：0.03、定位心轴相对于安装基面B的平行度0.05mm；又如图2-62中标注的限位平面到安装基准的&&&&&&&&距离α±δa、限位平面相对安装基面B的垂直度δ&&&&&&&&t1。&&&&&&&&&&&&（6）其他重要尺寸和公差它们一般为机械设计中应标注的尺寸和公差，如图261中标注的配合尺寸φ14H7/n6、φ40H7/n6、φ10H7/n6。2.夹具总图上应标注的技术要求夹具总图上无法用符号标注而又必须说明的问题，可做为技术要求用文字写在总图上。3.夹具总图上公差值的确定夹具总图上标注公差值的确定原则是：在满足工件加&&&&&&&&&&&&工要求的前提下，尽量降低夹具的制造精度。（1）直接影响工件加工精度的夹具公差δδJ=（1/2～1/5）δ&&&&KJ&&&&&&&&式中：δK-与δJ相应的工件尺寸公差或位置公差。（2）夹具上其他重要尺寸的公差与配合这类尺寸的公差与配合的标注对工件的加工精度有间&&&&&&&&接影响，在确定配合性质时，应考虑减少其影响。&&&&&&&&&&&&本章小结：&&&&1.牢固掌握工件装夹的含义（定位与夹紧）2.正确理解六点定位原理3.熟练判别工件定位所限制的自由度数目4.具备对过定位、欠定位的判断能力&&&&&&&&5.掌握简单定位方案的定位误差计算方法&&&&6.掌握确定夹紧力的方法7.知道基本夹紧机构的工作原理、工作特性及使用范围&&&&&&&&8.知道专用夹具的设计方法&&&&&&&&&&&&第3章&&&&&&&&机械加工工艺规程的制定&&&&&&&&学习内容：机械加工工艺规程的基本原理和问题学习要求：了解和掌握制定机械加工工艺规程的步骤和方法；熟练运用工艺尺寸链计算工序尺寸及其公差&&&&&&&&&&&&第1节&&&&&&&&机械加工工艺规程概述&&&&&&&&一、工艺规程的格式和内容&&&&1.机械加工工艺规程常用机械加工工艺规程有机械加工工艺过程卡和机械加工工序卡。主要内容包括：零件加工路线及经过的车间和工段、各工序内容以及采用的机床和工艺装备、零件检验项目&&&&&&&&以及检验方法、切削用量、工时定额及工人技术等级等。&&&&&&&&&&&&2.机械装配工艺规程&&&&&&&&常用的机械装配工艺规程有机械装配工艺过程卡、机&&&&械装配工序卡和装配工艺系统图。主要内容包括：装配工艺路线、装配方法、各工序的具体装配内容和所用的工艺装备、技术要求以及检验方法等。详见表3-3、表3-4以及图3-1所示。&&&&&&&&&&&&二、机械加工工艺规程的作用&&&&123&&&&&&&&指导生产主要技术文件&&&&&&&&生产组织生产准备依据&&&&&&&&设计扩建工厂技术依据&&&&&&&&&&&&三、制定机械加工工艺规程的原则&&&&一个原则在一定的生产条件及保证产品质量的前提下，尽量提高生产率和降低成本，获得良好的经济效益和社会效益&&&&&&&&四个问题技术上的先进性经济上的合理性安全上的保障性格式上的规范性&&&&&&&&&&&&四、工艺规程的原始资料&&&&（1）产品的装配图和零件图&&&&&&&&（2）产品验收的质量标准&&&&（3）产品的生产纲领（4）毛坯的生产条件或协作关系（5）现有的生产条件和资料（6）国内外先进工艺以及生产技术的发展情况&&&&&&&&&&&&五、机械加工工艺规程的设计&&&&1.机械加工工艺规程设计的主要步骤（1）分析产品的装配图和零件图；&&&&&&&&（2）选择毛坯；&&&&（3）选择定位基准；（4）拟订工艺路线；（5）确定设备及工量器具；&&&&&&&&&&&&（6）确定加工余量及工序尺寸；（7）确定切削用量及工时定额；（8）确定技术要求及检验方法；（9）技术经济分析；（10）填写工艺文件&&&&&&&&&&&&2.机械装配工艺规程设计的主要步骤（1）分析产品装配图和零件图（2）确定装配组织形式（3）选择装配方法（4）划分装配单元及规定合理装配顺序（5）划分装配工序&&&&&&&&（6）编制装配工艺文件&&&&&&&&&&&&第2节&&&&&&&&零件的工艺分析&&&&&&&&一、产品零件图和装配图分析&&&&制定工艺规程时，必须对零件图以及该零件所在部件或装配图进行全面的技术分析。1.审查图纸的完整性和正确性审查视图、尺寸、公差、表面粗糙度、形位公差标注是&&&&&&&&否齐全、合理等。若有错误，应及时提出修改意见。&&&&&&&&&&&&2.检查图纸技术要求和材料选择的合理性产品设计应当遵循经济性的原则，即在不影响使用性能的前提下，尽量降低对产品制造的要求。工艺人员应审查零件的技术要求（尺寸精度、限位精度、表面质量）是&&&&&&&&否过高，能否实现。同样零件材料的选择不仅要考虑实用&&&&性以及材料成本，还要考虑加工需要。因为零件材料的不同，将对零件工艺过程的经济性有很大影响。如图3-2所示&&&&&&&&方头销零件材料的选取。&&&&&&&&&&&&二、零件的结构工艺性分析&&&&产品和零件的结构与其适合的制造工艺方法是密切相关的。同一产品和零件可以有多种不同的结构，而这些不同的结构在一定条件下，其制造的难易程度差别不大。结构工艺性把产品和零件的结构与工艺之间的关系建立起来。结构工艺性是指零件在满足使用要求的前提下，所具有的制造、装配和维修的可行性与经济性。&&&&&&&&&&&&结构工艺性具有综合性和相对性的特点。所谓综合性是指必须对毛坯制造、零件加工、产品装配等工艺过程进行综合分析比较，全面评价。例如，某道工序的改善，可能引起毛坯制造或装配工作的困难。&&&&&&&&所谓相对性是指某一结构的好坏是相对一定条件而言&&&&的。例如，生产类型、工厂车间现有条件、现有的科技水平等。在某一条件下认为工艺性好的结构，在另一条件下&&&&&&&&则不一定好。&&&&&&&&&&&&典型零件结构工艺性示例（1）&&&&&&&&结构工艺性差&&&&&&&&结构工艺性好&&&&&&&&&&&&典型零件结构工艺性示例（2）&&&&&&&&结构工艺性差&&&&&&&&结构工艺性好&&&&&&&&&&&&典型零件结构工艺性示例（3）&&&&&&&&结构工艺性差&&&&&&&&结构工艺性好&&&&&&&&&&&&典型零件结构工艺性示例（4）&&&&&&&&结构工艺性差&&&&&&&&结构工艺性好&&&&&&&&&&&&典型零件结构工艺性示例（5）&&&&&&&&结构工艺性差&&&&&&&&结构工艺性好&&&&&&&&&&&&典型零件结构工艺性示例（6）&&&&&&&&结构工艺性差&&&&&&&&结构工艺性好&&&&&&&&&&&&第3节&&&&&&&&毛坯的选择&&&&&&&&一、毛坯种类&&&&&&&&铸件锻件型材&&&&&&&&冲压件&&&&&&&&毛坯种类&&&&&&&&焊接件挤压件&&&&&&&&粉末冶金&&&&&&&&&&&&二、毛坯的选择原则&&&&1.零件的材料以及机械性能&&&&&&&&材料的可加工性决定了其加工的难易程度，而工艺过程&&&&对材料的组织和性能会产生影响。例如材料为铸铁的零件，应选择铸件毛坯。对于钢质零件还要考虑机械性能的要求。2.零件的结构形状和外形尺寸零件的结构形状和外形尺寸往往使毛坯的选择受到很大&&&&&&&&&&&&限制。设计时要考虑毛坯制造的方便性。在选用特殊方法时尤其要注意其在结构形状等方面的特殊要求。&&&&&&&&3.生产纲领&&&&当零件的产量较大时，应选择精度和生产效率较高的&&&&&&&&毛坯制造方法。当零件的产量较小时，应选择精度和生产&&&&效率较低的毛坯制造方法。4.现有生产条件&&&&&&&&选择毛坯时，既要考虑现有的生产条件，如毛坯制造&&&&&&&&&&&&5.使用新技术、新工艺、新材料为节约材料和能源，毛坯的发展趋势是制造出少切屑、无切屑毛坯，如精铸、精锻、精冲、冷轧、冷挤压、粉末冶&&&&&&&&金、压塑注塑成形等。&&&&&&&&&&&&三、毛坯尺寸和形状的确定&&&&（1）根据毛坯类型及制造方法估计加工表面工序数目。（2）确定每道工序加工余量并计算总余量。（3）将原工件尺寸加上各表面的总加工余量即构成毛坯的雏形。毛坯尺寸的制造公差可查阅有关手册。&&&&&&&&有了毛坯的雏形后，即可绘制毛坯图。&&&&&&&&&&&&第4节&&&&&&&&工件的装夹与定位基准的选择&&&&一、工件的装夹&&&&&&&&工件在加工时，首先要把工件安放在机床工作台或夹具里，使工件和刀具之间有一定的相对位置，这就是定位。工件定位后，在加工过程中要保持位置不变，才能保证加工精度，因此必须把工件夹住、夹紧。工件从定位到夹紧的整个&&&&&&&&过程称为装夹。定位保证工件的位置正确，夹紧保证工件的&&&&位置不变。具体装夹方式见第2章有关内容。&&&&&&&&&&&&二、基准的选择&&&&正确选择定位基准是制定工艺规程的一项重要工作，对保证零件的加工质量、提高生产效率、改善劳动条件和简化夹具结构等都有重大影响。在工件加工的第一道工序中，只能采用毛坯上未加工过的毛坯表面做为定位基准，这种定位基准称为粗基准；采用加工过的表面做为定位基准，这种定&&&&&&&&位基准称为精基准。另外，为满足工艺需要，在工件上专门&&&&设计的定位面，称为辅助基准。&&&&&&&&&&&&1.粗基准的选择粗基准的选择，一般情况下也是第&&&&&&&&一道工序定位基准的选择。粗基准的选&&&&择影响各加工面的余量分配以及不加工&&&&&&&&表面与加工表面之间的位置精度。这两&&&&方面的要求往往是相互矛盾的，在选择粗基准时，必须首先明确哪一方面是主要的。另外，在选择粗基准时还要考虑尽量减少工件装夹次数。&&&&&&&&&&&&（1）若零件上有一个不需要加工的表面，则尽可能选此表面做为第一次装夹的粗基准。如图所示，应选选表面A做为粗基准，这不仅只需一次装夹，而且B和A面及&&&&&&&&C与A面之间的位置精度也高。&&&&&&&&&&&&（2）如果零件上有几个不需要加工的表面，则应选择其中位置精度要求较高的不加工表面做为第一次装夹的粗基准。如图所示，零件上&&&&&&&&A和B面均不需要加工，但A面&&&&与需要加工的孔有较高位置精&&&&&&&&度，故应选A面做为粗基准。&&&&&&&&&&&&（3）如果零件上所有表面都需要加工，则应选择加工余量最小的加工表面做为粗基准。如图所示零件，A、B、C三面都需要加工，&&&&&&&&但各自加工余量不等，故&&&&应选择加工余量最小的C面&&&&&&&&为粗基准方能保证加工要求。&&&&&&&&&&&&（4）若首先保证工件某重要表面的加工余量均匀，则应以该表面为粗基准。如图（a）所示，先以导轨面为粗基&&&&&&&&准加工床腿面，再以床腿面为精基准加工导轨面方可保证&&&&导轨面加工余量均匀。否则，如图（b）所示，由于毛坯平面位置误差很大，将导&&&&&&&&致导轨面余量很不均匀甚至余量不够。&&&&&&&&&&&&（5）粗基准通常只能使用一次。因为粗基准表面质量差，重复使用将使基准位移误差增大。如图所示零件，D和B面需要两道工序加工。&&&&&&&&正确的选择应该是先以C面&&&&为粗基准加工孔D，再以D为&&&&&&&&基准加工四个孔B。&&&&&&&&&&&&（6）应尽量选用面积较大、平整光洁的表面做为粗基准。避免使用有飞边、浇口、冒口或其他缺陷的表面。&&&&&&&&2.精基准的选择&&&&精基准的选择应从保证零件的加工精度出发，同时也&&&&&&&&要考虑工件装夹方便，夹具结构简单、操作可靠。&&&&（1）基准重合原则尽量选择设计基准做为定位基准，这样可以减少基准重合而引起的定位误差，有利于保证加工精度。&&&&&&&&&&&&从以上分析可知，零件图上原设计尺寸A与B是彼此独立的。但是由于加工时定位基准与设计基准不重合，致使尺寸B的误差中加入了一个从定位基准到设计基准之间的尺寸A的误差，这项误差就是基准不重合误差。由于基准不重合误差的存在，使得工序尺寸C的公差不得不缩小，造成加工困难，增加了加工成本。关于基准不重合误差，应注意以下几点：&&&&&&&&1）基准不重合误差只发生在用调整法加工的情况下。&&&&&&&&&&&&2）无论加工、测量、装配都要尽量避免基准不重合误差。基准不重合一般发生在不便于直接得到所要求尺寸或制定零件机械加工工艺规程时要求基准统一，以便减少夹具的设计与制造工作量。3）基准不重合误差不仅存在于尺寸关系中，而且存在于各表面之间的位置精度中，其分析方法同上。（2）基准统一原则&&&&&&&&它是指应用统一的定位基准进行各道工序或大部分工&&&&&&&&&&&&序的加工。选作统一基准的表面，一般应是面积较大、精度较高的平面、孔以及其他距离较远的几个面的组合。如箱体零件加工，可以选择一个较大的平面和两个距离较远孔做为&&&&&&&&精基准；轴类零件选择两个顶尖孔做为精基准。&&&&采用基准统一原则，不仅可以简化工艺过程的制定及减少制造夹具的时间与费用，而且还可以避免由于基准转&&&&&&&&换所产生的定位误差，有利于保证位置精度要求。&&&&&&&&&&&&基准统一原则是成批、大量生产常用的一条原则，但不排除&&&&&&&&个别工序采用基准重合原则。例&&&&如图中所示柴油机活塞采用端面&&&&&&&&和止口做为定位统一基准，进行&&&&大部分工序加工。但是，在最后精镗活塞销孔时，采用基准重合原则，以外圆顶面为定位基准加工活塞销孔。&&&&&&&&&&&&（3）自为基准原则当某些精加工要求加工余量小且均匀时，选择加工表面本身做为定位基准称为自为基准原则，如下图所示。&&&&&&&&&&&&（4）互为基准原则为了使加工面之间具有较高&&&&&&&&的位置精度，使其加工余量小而&&&&均匀，可采取反复加工，互为基准原则。例如，右图所示精密齿轮淬火后磨齿时，先以齿面为基准磨孔，再以磨好的孔为基准磨齿面，从而保证磨削余量均匀且孔与齿面位置精度高。&&&&&&&&&&&&（5）准确、可靠、方便原则所选精基准应能保证零件定位准确稳定、夹紧可靠、操作方便，在加工时不仅能保证足够的定位精度，而且在夹紧力、切削力和零件自身重力作用下，也不至于引起零件位置偏移后产生太大的变形。因此，精基准应选择尺寸精度、形位精度高而表面粗糙度小、面积较大的表面。&&&&&&&&&&&&第5节&&&&&&&&机械加工工艺路线的拟订&&&&一、表面加工方法的确定&&&&&&&&确定零件表面加工方法，是以各种加工方法的加工经济精度和其相应的表面粗糙度为依据的。加工经济精度是指在正常条件下，采用符合质量标准的设备、工艺装备和标准技术等级的工人，不延长加工时间所能保证的加工精度。相应&&&&&&&&的表面粗糙度称为经济表面粗糙度。各种加工方法所能达到&&&&的经济精度和表面粗糙度详见表3-6。&&&&&&&&&&&&某表面加工方法的确定，通常是根据零件图上给定的该表面的加工要求，按加工经济精度确定应使用的最终加工方法，并根据最终加工方法所需的预备加工精度，按加工经济精度确定倒数第二次表面加工的方法。照此办法，可由最终加工反推至第一次加工，从而形成一个获得该表面的加工方案。由于获得同一精度和表面粗糙度的加工方法往往不止&&&&&&&&一种，选择时要考虑多种因素及要求的实际条件。&&&&&&&&&&&&外圆加工路线&&&&（1）粗车—半精车—精车&&&&&&&&（2）粗车—半精车—粗磨—精磨&&&&（3）粗车—半精车—精车—金刚车（4）粗车—半精车—粗磨—精磨—精密加工&&&&&&&&&&&&孔加工路线&&&&（1）钻—扩—粗铰—精铰&&&&&&&&（2）粗镗—半精镗—精镗&&&&（3）钻—拉（4）粗镗—半精镗—粗磨—精磨&&&&&&&&&&&&平面加工路线&&&&（1）粗铣—精铣&&&&&&&&（2）粗刨—精刨&&&&（3）粗铣—精铣—磨削（4）粗刨—精刨—磨削&&&&&&&&&&&&二、加工阶段的划分&&&&当零件的加工质量较高时，往往不可能在一道工序内完成一个或几个表面的全部加工，一般必须把零件的整个工艺&&&&&&&&路线分成几个加工阶段，即粗加工阶段、半精加工阶段、精&&&&加工阶段。有时还应进行光整加工和超精密加工。1.各加工阶段的任务（1）粗加工阶段粗加工阶段位于工艺路线的最前面，&&&&&&&&&&&&主要任务是切除各加工表面或主要加工面的大部分尺寸余量，并加工出精基准。因此，粗加工阶段所面临的主要问题是如何获得高的生产&&&&&&&&效率。&&&&（2）半精加工阶段半精加工阶段的主要任务是为主要表面的精加工做好准备工作，&&&&&&&&即达到一定的加工精度，保证适当的加工余量，并完成一些次要表面&&&&的加工。（3）精加工阶段&&&&&&&&精加工阶段的任务是使各主要表面达到图纸要求。&&&&&&&&&&&&（4）光整加工阶段&&&&&&&&对于精度要求很高，而表面粗糙度又要求很细（IT6或IT6以上，&&&&表面粗糙度Ra≤0.32μm）的表面，还需要安排光整加工阶段。光整阶段阶段的主要任务是提高工件的尺寸精度，降低表面粗糙度或强化加&&&&&&&&工表面，一般不用来提高位置精度。&&&&（5）超精密加工阶段超精密加工阶段是按照超稳定、超微量切除原则，实现加工尺寸&&&&&&&&误差和形状误差小于0.1μm的加工技术。&&&&&&&&&&&&保证加工质量合理使用设备&&&&&&&&2划分加工阶段目的&&&&&&&&便于安排热处理工序&&&&&&&&便于及时发现问题&&&&&&&&保护工件少受磕碰损坏&&&&&&&&&&&&三、工序的集中与分散&&&&1.工序集中工序集中是指零件的加工集中在少数几道工序中完成，&&&&&&&&每道工序加工内容较多，工艺路线短。其特点是：&&&&（1）采用高效专用设备和工艺装备，生产效率高。（2）工件装夹次数少，易于保证表面之间的位置精度。（3）工序数目少，可减少机床数量、操作工人数和生产&&&&&&&&&&&&占地面积，还可简化生产计划和生产组织工作。（4）采用的机床和工艺装备结构复杂，专业化程度和成本较高。2.工序分散&&&&&&&&工序分散是指每道工序的加工内容很少，甚至一道工&&&&序只有一个工步，工艺路线很长。其特点是：（1）设备和工装比较简单，调整和维修比较方便，工人容易掌握，生产准备工作量少，又易于平衡工序时间，&&&&&&&&&&&&容易适应产品的更换。（2）对工人的技术要求较低。（3）可采用最合理的切削用量，减少机动时间。（4）所需设备和工艺装备的数目多，操作工人多，生&&&&&&&&产占地面积也大。&&&&3.工序集中和工序分散的选择工序集中和分散各有利弊，应根据生产类型、现有生产条件、工件结构特点和技术要求等进行综合考虑。&&&&&&&&&&&&一般情况下，单件小批生产宜采用工序集中，在一台普通机床上加工出尽可能多的表面；大批量生产时，既可采用多刀、多轴等高效自动机床，将工序集中，也可以将工序分散后组织流水线生产。对于重型零件，为了减少装卸和运输的劳动量，工序应适当集中；对于刚性差且精度要求高的精密工件，则工序应适当分散。根据目前国内外的发展趋势，特别是近年来数控技术&&&&&&&&和柔性制造系统的发展，多采用工序集中来组织生产。&&&&&&&&&&&&四、加工顺序的安排&&&&1.机械加工工序的安排（1）先基面后其他&&&&&&&&工艺路线开始安排的加工表面，应该是后续工序做为精&&&&基准的表面，然后再以该基准面定位，加工其他表面。（2）先面后孔当零件上有较大的平面可以用来做为定位基准时，总是&&&&&&&&&&&&先加工平面，再以平面定位加工孔，保证孔和平面之间的位置精度，这样定位比较稳定，装夹也很方便。同时在毛坯表面上钻孔，钻头容易引偏，所以从保证孔的加工精度出发，也应当先加工平面在加工该平面上的孔。（3）先主后次零件上的加工表面一般可分为主要表面和次要表面两大类。主要表面通常是指位置精度要求较高的基准面和工&&&&&&&&作表面；而次要表面则是指那些要求较低，对零件整个工&&&&&&&&&&&&艺过程影响较小的辅助表面，如键槽、螺孔等。这些次要表面与主要表面之间也有一定的位置精度要求，一般是先加工主要表面，再以主要表面定位加工次要表面。对于整个工艺过程而言，次要表面的加工一般安排在主要表面最终精加工之前。（4）先粗后精对于精度要求较高的零件，应按粗、精加工阶段来划&&&&&&&&分加工顺序。对刚性较差的零件更是如此。&&&&&&&&&&&&2.热处理工序的安排（1）预备热处理这类包括正火、退火、时效处理和调质处理等，其目的是改善工件的加工性能，消除内应力和为最终热处理做&&&&&&&&好组织准备，其工序位置安排在粗加工前后。&&&&1）正火、退火。经过热加工的毛坯，为改善切削加工性能和消除毛坯的内应力，一般在粗加工之前安排正火、退火处理。&&&&&&&&&&&&2）时效处理。时效处理主要用于消除毛坯制造和机械加工中产生的内应力。对形状复杂的铸件，一般在粗加工后安排一次时效处理；对于精密零件，要进行多次时效处理。3）调质处理。调质处理即淬火+高温回火。对于中碳钢来说，调质处理能消除内应力，改善加工性能并获得良好的综合力学性能。考虑材料的粹透性，一般安排在粗加工之后进行。&&&&&&&&&&&&（2）最终热处理最终热处理通常有淬火+回火、渗透淬火、渗氮等。它们的主要目的是提高零件的硬度和耐磨性，一般安排在精加工（磨削）之前，或安排在精加工之后光整加工之前。3.辅助工序的安排检验工序是主要的辅助工序，除由操作者自检外，在粗加工之后、精加工之前、零件转换车间时、重要工序之后以及全部加工完毕入库之前，通常都要安排检验工序。&&&&&&&&&&&&除检验工序外，其他辅助工序通常有：表面强化、去&&&&&&&&毛刺、倒棱、去磁、清洗、动平衡、防锈以及包装等。&&&&辅助工序也是保证产品质量所必需的工序，若缺少了辅助工序或辅助工序不严，将给装配工作带来困难，甚至使机器不能使用。例如，未去净的毛刺和锐边将使零件不便于装配，且危及操作者的安全。因此，在拟订零件机械加工工艺路线时，一定要充分重视辅助工序的安排。&&&&&&&&&&&&第6节&&&&&&&&加工余量与工序尺寸的确定&&&&一、加工余量的概念&&&&&&&&为了保证加工要求，需从工件的加工表面上切除一层材&&&&&&&&料，这层材料即为加工余量。加工余量可分为工序余量和加&&&&工总余量。1.工序余量工序余量是指某一道工序中所切除的金属层厚度，即相&&&&&&&&&&&&邻两工序的工序尺寸之差。工序余量的基本尺寸（基本余量或公称尺寸）可按下式计算：（1）平面或非回转表面&&&&&&&&被包容面Zb=a-b&&&&&&&&包容面Zb=b-a&&&&&&&&&&&&（2）回转表面&&&&&&&&被包容面（轴）Zb=a-b，单边余量&&&&&&&&ZD=Zb/2&&&&&&&&包容面（孔）&&&&&&&&Zb=b-a，单边余量&&&&&&&&ZD=Zb/2&&&&&&&&&&&&加工余量为变动值。工序尺寸用基本尺寸计算时，所得到的加工余量称为基本余量。若以极限尺寸计算时，所&&&&&&&&得余量会出现最大或最小余量，其差值就是加工余量的变&&&&动范围。以外表面单边加工余量情况为例，其值为Zbmax=amax-bminZbmin=amin-bmax&&&&&&&&式中：Zbmax、Zbmin-最大、最小加工余量；Amax-前工序最大极限尺寸；bmax-本工序最大极限尺寸；&&&&&&&&Amin-前工序最小极限尺寸；bmin-本工序最小极限尺寸。&&&&&&&&&&&&图3-15所示为工序尺寸与加工余量之间的关系。余量公差是加工余量的变动范围，其值为TZ=Zbmax-Zbmin=（amax-amin）-（bmax-bmin）&&&&&&&&=Ta-Tb&&&&&&&&&&&&2.加工总余量加工总余量是指某加工表面上所切除金属层的总厚度，即毛坯尺寸与零件图设计尺寸之差，也等于各道工序加工余量之和，即ZO=∑Zi式中：ZO—加工总余量；Zi—各工序余量。加工总余量也是个变动值，其值及公差一般是从有关手册中查得或凭实际生产经验确定的。&&&&&&&&&&&&二、影响加工余量的因素&&&&加工余量的大小对于工件的加工质量和生产效率均有较大的影响。加工余量过大，不仅增加机械加工的工作量，降低生产效率，而且增加材料、工具和动力的消耗以及加工成本。若加工余量过小，既不能消除上道工序中的各种缺陷和误差，又不能补偿本道工序加工时工件装夹误差，很容易造&&&&&&&&成废品。因此，应当合理确定加工余量。下面简单分析影响&&&&加工余量的主要因素。&&&&&&&&&&&&1.上道工序各种表面缺陷和误差（1）表面粗糙度和缺陷层（如图3-16所示）本道工序必须把上道工序留下来的表面粗糙度全部切除，还应切除上道工序在表面留下的一层金属组织已&&&&&&&&遭破坏的缺陷层。&&&&&&&&&&&&（2）上道工序尺寸公差工序的基本余量中包括了上道工序的尺寸公差Ta。&&&&&&&&（3）上道工序的形位误差&&&&如图所示小轴，当轴线有直线度误差时，须在本道工序中加以纠正，因而直径方向上的加工余量应增加2ω。&&&&&&&&&&&&2.本道工序装夹误差装夹误差包括工件的定&&&&&&&&位误差和夹紧误差，若用夹&&&&具装夹时，还有夹具在机床上的安装误差。这些误差会使工件在加工时的位置发生偏移，所以加工余量还必须考虑装夹误差的影响。如图3-18所示。&&&&&&&&&&&&三、确定加工余量的方法&&&&确定加工余量的基本原则是在保证加工质量的前提下，加工余量越小越好。通常确定加工余量的方法有三种：&&&&&&&&1&&&&&&&&2&&&&&&&&3&&&&&&&&经验估计法&&&&&&&&查表修正法&&&&&&&&分析计算法&&&&&&&&&&&&四、工序尺寸及公差的确定&&&&工件上的设计尺寸及其公差是经过各道工序加工后得到的。每道工序的工序尺寸都不相同，它们是逐步向设计尺寸接近的。为了最终保证工件的设计要求，需要确定各道工序的工序尺寸及其公差。当工艺基准与设计基准重合且工件表面多次加工时，工序尺寸及公差的计算是比较容易的。例如，孔、轴和某些平&&&&&&&&&&&&面的加工，计算时只需考虑各道工序的加工余量和所能达到的加工精度。其计算顺序是由最后一道工序开始逐个向前推算。具体步骤为：&&&&&&&&（1）&&&&&&&&（2）&&&&&&&&（3）&&&&&&&&（4）&&&&&&&&确定有关加工余量&&&&&&&&确定工序尺寸公差&&&&&&&&计算工序基本尺寸&&&&&&&&标注工序尺寸公差&&&&&&&&&&&&例3-1某主轴箱体主轴孔的设计要求为?180?0.018mm，?0.07Ra=1.25μm，其主要加工工艺路线为：粗镗—半精镗—精镗—细镗四道工序。试确定各道工序尺寸及公差。解：确定各道工序的基本余量，具体数值见表3-10中&&&&&&&&第二列；确定各道工序的经济精度及相应工序尺寸公差，&&&&具体数值见表3-10中的第三列；再由最后一道工序向前道工序逐个计算工序尺寸，具体数值见表3-10中的第四列，&&&&&&&&并得到各道工序尺寸及公差，具体见表3-10中的第五列。&&&&&&&&&&&&表3-10&&&&工序名称细镗精镗半精镗粗镗毛坯孔&&&&&&&&主轴孔各道工序尺寸及公差的计算实例&&&&工序基本余量0.20.63.28工序经济精度&&&&?H6?00.02?&&&&?H7?00.04?&&&&?H9?00.10?&&&&&&&&工序尺寸&&&&&&&&最小极限尺寸Φ179.993Φ179.8Φ179.2Φ176Φ168&&&&&&&&Ra1.251.63.26.4&&&&&&&&?180?0.018?0.007&&&&179.800.04&&&&179.200.10&&&&&&&&?H11?00.25?&&&&&&&&17600.25&&&&&&&&?170?1?2&&&&&&&&&&&&第7节&&&&&&&&工艺尺寸链及工艺尺寸的计算&&&&&&&&在工件的机械加工工艺过程中，各道工序的工序尺寸及工序余量在不断变化，其中一些工序尺寸在零件图上往往不标出或不存在，需要在制定工艺规程时确定。而这些不断变化的工序尺寸之间又存在一定的联系，需要应用尺寸链知识来分析它们之间的内在联系，掌握它们的变化规律，从而正确计算出各道工序的工序尺寸及公差。&&&&&&&&&&&&一、工艺尺寸链的基本概念&&&&1.工艺尺寸链的定义如图3-19所示为主轴箱箱体镗孔，孔的设计基准为箱体&&&&&&&&底面2，在用调整法加工该孔时（此时其他表面均已加工完&&&&成），为了使工件定位可靠以及夹具结构简单，常选用箱体顶面5做为定位基准，按照尺寸A对刀镗孔，间接保证尺寸B&&&&&&&&（A0）。显然尺寸A、B、C形成一个封闭图形。这种由相互&&&&联系的尺寸按一定顺序首尾相接排列成的尺寸封闭图形就定&&&&&&&&&&&&义为尺寸链。由单个工件在工艺过程中的有关工艺尺寸所形成的尺寸链称为工艺尺寸链，如图3-20所示。2.工艺尺寸链的特征&&&&（1）封闭性尺寸链必须是一组有关尺寸首尾相接所形成的尺寸封闭图形。不封闭就不成为尺寸链，尺寸封闭图形中应包含一个间接保证的尺寸和若干个对其有影响的直接获得的尺寸。（2）关联性某一尺寸及精度的变化必将影响其他尺寸和精度的变化，即它们的尺寸和精度互相联系、互相影响。&&&&&&&&&&&&3.工艺尺寸链的组成组成尺寸链的各个尺寸称为尺寸链的环。在图3-20中&&&&&&&&的尺寸A、B、C都是尺寸链的环。这些环又可分为两大类：&&&&（1）封闭环根据尺寸链的封闭性，最终被间接保证精度的那个环称为封闭环，用A0表示。图3-20中尺寸B（A0）就是封闭环。&&&&&&&&&&&&（2）组成环尺寸链中对封闭环有影响的其他各环均是组成环。图3-20中尺寸A&&&&&&&&和C都是组成环。组成环又分为增环和减环。&&&&1）增环增环是指在其他组成环不变的情况下，若此环增大（或减小）时，封闭环随之增大（或减小），则该环即为增环。在图3-20中，尺寸C为增环。2）减环减环是指在其他组成环不&&&&&&&&变的情况下，若此环增大（或减小）时，封闭环却随之减小（或增大），则该环即为减环。在图3-20中，尺寸A为减环。&&&&&&&&&&&&4.工艺尺寸链图的绘制绘制工艺尺寸链图时，可将尺寸链中相应的环用尺寸或符号标注在零件图上（如图3-19所示），也可单独表示出来（如图3-20所示）。&&&&&&&&为了能迅速判别组成环的性质（增环、减环），通常&&&&采用回路法，即在绘制尺寸链图时，用首尾相接的单向箭头顺序表示各尺寸环。其中，凡是与封闭环箭头方向相同&&&&&&&&的环即为减环，反之为增环，即所谓“增反减同”原则。&&&&&&&&&&&&二、尺寸链的基本计算方法&&&&工艺尺寸链常用计算方法有两种：极值法和概率法。生&&&&&&&&产中多采用极值法。尺寸链需要计算的参数包括：&&&&1.封闭环的基本尺寸封闭环的基本尺寸等于所有增环的基本尺寸之和减去所有减环的基本尺寸之和，即A0=∑Az-∑Aj&&&&&&&&&&&&2.封闭环的极限尺寸封闭环的最大极限尺寸等于所有增环的最大极限尺寸之和减去所有减环的最小极限尺寸之和，即A0max=∑Azmax-∑Ajmin同理，封闭环的最小极限尺寸等于所有增环的最小极限尺寸之和减去所有减环的最大极限尺寸之和，即A0min=∑Azmin-∑Ajmax&&&&&&&&&&&&3.封闭环的上偏差与下偏差封闭环的上偏差等于所有增环的上偏差之和减去所有减环的下偏差之和，即ESA0=∑ESAz-∑EIAj同理，封闭环的下偏差等于所有增环的下偏差之和减去所有减环的上偏差之和，即EIA0=∑EIAz-∑ESAj&&&&&&&&&&&&4.封闭环的公差&&&&&&&&封闭环的公差等于所有组成环的公差之和，即&&&&TA0=∑TAi由上式可知，封闭环的公差比任何一个组成环的公差都大。因此，在工艺尺寸链中，一般选最不重要的环做为封闭环。为了减小封闭环的公差，应尽量减少尺寸链中的&&&&&&&&环数，这就是设计中应遵守的“最短尺寸链”原则。&&&&&&&&&&&&三、工艺尺寸链的应用计算&&&&正确分析和计算尺寸链是编制工艺规程的重要环节，而&&&&&&&&应用工艺尺寸链计算工序尺寸及公差是工艺尺寸链应解决的&&&&主要问题。计算尺寸链的一般步骤是：（1）绘制尺寸链图；（2）确定封闭环、增环、减环；（3）尺寸链计算。&&&&&&&&&&&&1.基准不重合时工序尺寸的计算基准不重合时工序尺寸的计算，包括定位基准与设计基准不重合时尺寸的计算以及测量基准与设计基准不重合时尺寸的计算两种情况。（1）定位基准与设计基准不重合时工序尺寸的计算当加工一批工件时，如果所选的定位基准与设计基准不重合，那么该表面的设计尺寸就不能由加工直接得到。这时就需要进行有关工序尺寸计算，以保证设计尺寸的精&&&&&&&&&&&&度要求，并将计算出的工序尺寸标注在工序图上。例3-2如图3-21（a）所示零件，镗孔工序的定位基准选择A面，而孔的设计基准为C面，基准不重合，加工时镗刀按A面调整。试计算并标注工序尺寸A3。解：要确定工序尺寸A3应控制在什么范围内才能保证设计尺寸A0的要求，可根据该尺寸有联系的各个尺寸，做出如图3-21（b）所示的工艺尺寸链图。&&&&&&&&在工艺尺寸链中，尺寸A1和A2在镗孔前已加工好，尺寸&&&&&&&&&&&&A3将在本道工序加工中直接得到，故这三个尺寸都是工艺尺寸链中的组成环。其中，设计尺寸A0是本道工序最后间接得到的，为封闭环；用箭头方法判断出A2和A3为增环，A1为减环。根据公式可得A0=A3+A2-A1ESA0=ESA3+ESA2-EIA1EIA0=EIA3+EIA2-ESA1A0=A3+A2-A1=100+280-80=300mm&&&&&&&&&&&&ESA0=ESA3+ESA2-EIA1=+0.15+0-0=+0.15mmEIA0=EIA3+EIA2-ESA1-0.15+0.1-（-0.05）=0mm&&&&?即工序尺寸A3=30000.15mm。&&&&&&&&说明：&&&&&&&&在有些情况下，按上述方法计算出的某一组成环的公&&&&差为零甚至为负值，这在实际中是不可能实现的。其原因是各组成环的公差之和等于或超过了封闭环的公差。纠正这种情况时可以采取一下措施：&&&&&&&&&&&&1）增大设计尺寸；2）提高前道工序尺寸精度；3）采用基准重合原则；4）采用试切法加工。（2）测量基准与设计基准不重合时尺寸的计算在零件加工时，会遇到一些表面加工后设计尺寸不便&&&&&&&&于或无法直接测量的情况。此时，需要在零件上另选一个&&&&易于测量的表面做为测量基准进行测量，以间接检验设计尺寸，而测量尺寸（工序尺寸）需要根据设计尺寸和其他工序尺寸计算出来。&&&&&&&&&&&&例3-3&&&&&&&&如图3-22（a）所示零件，A、B、C面已在前道&&&&&&&&工序加工完毕，A3=4800.05mm，本道工序加工D面时要保证?设计尺寸A2=18±0.09mm。由于该设计尺寸使用游标卡尺无法直接测量，因此选择C面做为测量（工序）基准，直接测量工序尺寸A1，从而间接保证设计尺寸A2=18±0.09mm。试计算测量尺寸A1。解：做出如图3-22（b）所示的测量工艺尺寸链图。由&&&&&&&&图容易判断出，设计尺寸A2=18±0.09mm为封闭环（A20），&&&&&&&&&&&&A3=4800.05mm为增环，测量尺寸A1为减环。根据公式可得?A20=A3-A1ESA20=ESA3-EIA1，EIA20=EIA3-ESA1A1=A3-A20=48-18=30mmEIA1=ESA3-ESA20=0-(+0.09)=-0.09mmESA1=EIA3-EIA20=-0.05-(-0.09)=+0.04mm&&&&&&&&即测量尺寸A1=30?0.04mm。?0.09&&&&&&&&&&&&由计算结果可以看出，使用直接测量得到的工序尺寸的精度比间接测量得到的设计尺寸的精度提高了很多。在设计尺寸（封闭环）精度较高而其他组成环的精度又不太高时，同样会出现工序尺寸的公差值很小，甚至为零或负值的情况。此时，可以采取以下措施来解决生产实际所出现的这种不合理情况。1)提高其他组成环的精度，使所求的组成环的精度降&&&&&&&&低（即公差值增大）；&&&&&&&&&&&&2）采用专用工具直接测量工序尺寸。两种情况说明：1）多方案比较有时一个不便直接测量的设计尺寸，可能有几个方便&&&&&&&&间接测量该设计尺寸的方案。如上例所示的零件，也可以&&&&选择A面做为测量基准，通过测量工序尺寸A11来间接保证设计尺寸A2=18±0.09mm的要求。但是，这两种方案所计算出的A1和A11的公差值却不同。由图3-22（c）所示的测量工艺&&&&&&&&&&&&尺寸链可以算出：A11=50?0.02mm，显然选择C面做为测量基?0.04基准要比选择A面好。2）假废品问题由上例零件图可知，直接设计的尺寸为A2和A3，均为组&&&&&&&&成环，自然形成的尺寸为A1，为封闭环（暂记为A10）。由&&&&图3-22（d）所示设计尺寸链可以计算出A10=30?0.09mm，即?0.14如果测得尺寸不满足A10=30?0.09mm，说明尺寸A2和A3一定有?0.14&&&&&&&&超差的，零件为废品。通过计算，如果测量尺寸满足上述&&&&&&&&&&&&要求，则零件一定合格。但是，当测得尺寸不满足A1，而满足A10，则无法确定零件一定是废品。例如测得工序尺寸A1=29.86mm，由A1来看此零件为废品，可是实际加工中要保证的是设计尺寸A2=18±0.09mm。现在来复检一下另一个组&&&&&&&&成环的尺寸恰好为47.95mm。在这种情况下，封闭环尺寸即&&&&设计尺寸A2=47.95-29.86=18.09mm，为合格尺寸，零件不是废品。此工件从测量尺寸上看是废品，而从设计尺寸上&&&&&&&&看却是合格品，所以出现了假废品。判断真假废品的原则&&&&&&&&&&&&是：当测量尺寸超差时，若超差量不大于其他组成环的公差之和，有可能出现假废品。此时，应复检其他组成环的&&&&&&&&尺寸来判别是真废品还是假废品；如果超差量大于其他组&&&&成环公差之和，则肯定是真废品，不必复检。&&&&&&&&特别提醒&&&&假废品问题在生产实际中时有发生，需要深刻理解认真对待&&&&&&&&&&&&2.多尺寸保证时工序尺寸的计算零件图上时常会出现几个尺寸在同一基面上标注，该基面加工要求比较高，需在精加工阶段进行加工的情况。基准面最终一次加工只能直接保证一个设计尺寸（在工艺&&&&&&&&尺寸链中它以组成环的形式出现），另外一些设计尺寸只&&&&能间接获得（在工艺尺寸链中它们以封闭环形式出现）。通常选取精度要求高的设计尺寸做为最终加工时直接获得&&&&&&&&的组成环，那些要求不高的设计尺寸做为封闭环。&&&&&&&&&&&&例3-4&&&&&&&&如图3-23（a）所示阶梯轴，其轴向尺寸加工&&&&&&&&过程为：精车A面（A面留磨削余量为0.4mm），以A面做为基准精车B面，再以B面做为基准精车C面，达到图纸设计要求。试求各工序尺寸。解：画出工艺尺寸链如图3-23（a）所示。在磨削端面A时，只能直接保证尺寸L3或尺寸L4中的一个尺寸，由于尺寸L3=&&&&?4000.1&&&&&&&&mm的要求高于尺寸L4=160±0.15mm，所以只能&&&&&&&&直接保证尺寸L3（组成环），而L4就只能在磨削端面时间接&&&&&&&&&&&&获得。L1和L2都是在车削时直接获得的，所以L1和L2都是组成环。L1、L2、L3、L4是所需求的工序尺寸。图3-23（a）所示尺寸链包含两个尺寸链，可把它们分解为如图3-23（b）和图3-23（c）所示两个单一尺寸链。在图3-23（b）所示的尺寸链中，L4为封闭环，L2和L3为增环，无减环。根据公式可得L4=L2+L3ESL4=ESL2+ESL3L2=L4-L3=160-40=120mm&&&&&&&&ESL2=ESL4-ESL3=+0.15-0.1=+0.05mm&&&&&&&&&&&&EIL4=EIL2+EIL3&&&&&&&&EIL2=EIL4-EIL3=-0.15-0=-0.15mm&&&&&&&&即工序尺寸L2=120?0.05mm。?0.15按“入体原则”将工序尺寸L2换算成L2=12000.20mm。?在图3-23（c）所示的尺寸链中，Z磨为封闭环，L3为增&&&&&&&&环，L1为减环。根据公式可得&&&&Z磨=L3-L1L1=L3-Z磨=40-0.4=39.6mm&&&&&&&&由于Z磨和L1的上下偏差均未知，此时L1的公差可根据车削的加工经济精度确定为TL1=0.15mm。&&&&&&&&&&&&按“入体原则”标注，即L1=39.600.15mm。?初步确定工序尺寸L1后，可通过尺寸链计算来校核磨削余量Z磨是否合理。Z磨=0.4mm&&&&&&&&ESZ磨=ESL3-EIL1=+0.1-（-0.15）=+0.25mm&&&&EIZ磨=EIL3-ESL1=0-0=0mm&&&&?即磨削余量Z磨=0.400.25mm。计算表明，磨削余量合理。&&&&&&&&&&&&3.渗碳、渗氮工序工艺尺寸的计算为了通过零件表面的硬度和耐磨性，常采用渗碳或渗氮处理工艺措施。渗碳或渗氮后的表面一般要进行精加工或光整加工。&&&&&&&&在渗碳前加工尺寸、磨削前渗碳层深度、磨削后尺寸&&&&以及磨削后渗碳层所组成的工艺尺寸链中，渗碳前后加工尺寸和磨削前渗碳层深度均可直接获得，而磨削后的渗碳&&&&&&&&层深度却是间接得到的。&&&&&&&&&&&&例3-5&&&&&&&&如图3-24所示为?6000.03mm光轴，外圆表面渗碳?&&&&&&&&层深度要求在0.6-0.8mm之间，即光轴直径上渗碳层深度为&&&&ESb1.600.4mm。设磨削前渗碳层深度为bEIb，磨削余量为0.3mm，?&&&&&&&&渗碳前加工的工序尺寸为?mm。试确定磨削前渗碳层?&&&&&&&&深度b。&&&&解：画出工艺尺寸链如图3-24所示。在图3-24（c）所示的尺寸链中，渗碳层深度尺寸1.600.4mm是间接得到的，为?&&&&&&&&封闭环，其余为组成环。解之得b=1.9?0.046=1.mm。?0.37?&&&&&&&&&&&&所以，磨削前渗碳层深度应控制在1.854-1.53mm（直径上）范围内，这样在磨去0.3mm（直径上）余量后，渗碳层深度保证在1.6-1.2mm（直径上）范围之内，此结果可以通过图3-24（d）所示尺寸链加以验证。4.电镀后工序尺寸的计算电镀零件有两种情况，一种是为了防锈和美观，对尺寸无要求，它的工艺过程是：镀前加工→电镀；另一种是&&&&&&&&既要防锈、美观又有尺寸要求。&&&&&&&&&&&&例3-6&&&&&&&&电镀光轴，如图3-25（a）所示，镀后尺寸为&&&&&&&&?mm，镀层厚度为0.025-0.04mm，即直径上镀层厚度?&&&&&&&&为0.05-0.08（0.0800.03）mm。试求镀前工序尺寸d为多大时?才能保证镀后尺寸为?mm。?解：画出工艺尺寸链如图3-25（b）所示。因镀后尺寸&&&&&&&&?为封闭环，其他均为增环，故根据公式可得?&&&&d=29.92mm；0=ESd+0ESd=0mm；EId=-0.022mm&&&&&&&&即镀前工序尺寸d=29.mm。?&&&&&&&&&&&&第8节&&&&&&&&设备与工艺装备的选择&&&&一、机床的选择&&&&机床选择原则&&&&&&&&与加工工件相适应&&&&&&&&与生产实际相适应&&&&&&&&与技术发展相适应&&&&&&&&&&&&二、工艺装备的选择&&&&1.夹具的选择&&&&&&&&单件小批生产应尽量选通用夹具，如机床自带卡盘、平&&&&口钳、转台等。大批量生产应采用高生产率的专用夹具。2.刀具、量具的选择刀具、量具的选择与机床、夹具基本相似，既要考虑适应性，又要注意新技术的发展。&&&&&&&&&&&&第9节&&&&&&&&切削用量的确定与时间定额的估算&