机械制造技术教程_2机械加工工艺规程

2024-11-13

机械制造技术教程_2机械加工工艺规程（通用7篇）

机械制造技术教程_2机械加工工艺规程篇1

第2章机械加工工艺规程

2.1机械加工概述

2.1.1生产过程和工艺过程

1. 生产过程

在机械产品制造时，将原材料(或半成品)转变为成品的全过程，称为生产过程，对机械制造而言，生产过程主要由以下各部分所组成：

毛坯的制造

零件的机械加工

热处理及其它表面处理

产品的装配试验等

原材料等的运输保管

生产和技术准备

产品的油漆包装等

在现代生产中，为了便于组织生产，提高生产率和降低成本，有利于产品的标准化和专业化生产，一种产品生产往往由许多工厂联合起来协作完成。例如：汽车的生产过程就是由发动机、底盘、电器设备、仪表、轮胎、总装等协作制造工厂(或车间)的生产过程所组成。

2. 工艺过程

工艺过程就是指改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等，使其成为成品或半成品的过程。

机械加工工艺过程是指利用机械加工的方法，直接改变毛坯的形状、尺寸和表面质量，使其成为成品或半成品的过程。本章主要讨论机械加工工艺过程。

2.1.2工艺过程的组成

机械加工工艺过程(以下简称为工艺过程)是由一个或若干个顺序排列的工序所组成，毛坯依次通过这些工序变为成品。

1.工序

工序是一个(或一组)工人，在一个工作地对同一个(或同时对几个)工件进行加工所连续完成的那部分工艺过程，划分工序的主要依据是工作地是否变动和工作是否连续。如果其中之一有变动或加工不是连续完成，则应划分为另一道工序。这里的“工作地”是指一台机床，一个钳工台或一个装配地点，这里的“连续”是指对一个具体的工件的加工是连续进行的，中间没有插入另一个工件的加工。例如：在车床上加工一个轴类零件，尽管加工过程中可能多次调头装夹工件及变换刀具，只要没有变换机床，也没有在加工过程中插入另一个工件的加工，则在此车床上对该轴类零件的所有加工的内容都属于同一工序。再如先车好一批工件的一端，然后调头再车这批工件的另一端，这时对每个工件来说，两端的加工以不连续，所以即使在同一台车床上加工也是两道工序。

现在以图2-1所示的阶梯轴的加工为例来说明。若阶梯轴的精度和表面粗糙度要求不高，单件小批量生产时，其工艺过程见表2-1;大批量生产时，其工艺过程见表2-2。

图2-1阶梯轴

表2-1 单件小批生产的生产过程

工序号

工序内容

设备

车端面，钻中心孔;调头车端面，钻中心孔。

车床

车大外圆及倒角;调头车小外圆及倒角。

车床

铣键槽;去毛刺

铣床

第2章机械加工工艺规程

2.1机械加工概述

2.1.1生产过程和工艺过程

1. 生产过程

在机械产品制造时，将原材料(或半成品)转变为成品的全过程，称为生产过程。对机械制造而言，生产过程主要由以下各部分所组成：

毛坯的制造

零件的机械加工

热处理及其它表面处理

产品的装配试验等

原材料等的运输保管

生产和技术准备

产品的油漆包装等

2. 工艺过程

工艺过程就是指改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等，使其成为成品或半成品的过程。

2.1.2工艺过程的组成

机械加工工艺过程(以下简称为工艺过程)是由一个或若干个顺序排列的工序所组成，毛坯依次通过这些工序变为成品。

1.工序

图2-1阶梯轴

表2-1 单件小批生产的生产过程

工序号

工序内容

设备

车端面，钻中心孔;调头车端面，钻中心孔。

车床

车大外圆及倒角;调头车小外圆及倒角。

车床

铣键槽;去毛刺

铣床

表2-2 大量大批生产的工艺过程

工序号

工序内容

设备

铣端面，钻中心孔

机床

车大外圆及倒角

车床

车小外圆及倒角

车床

铣键槽

铣床

去毛刺

钳工台

从表中可以看出，生产规模的不同，工序的划分及每个工序所包含的加工内容是不同的。工序是组成工艺过程的基本单元，也是生产计划的基本单元。每个工序又可分为若干个安装、工位、工步和走刀。

2.安装

工件加工前，使其在机床或夹具中占据一正确而固定位置的过程为安装。在一个工序中，工件可能安装一次，也可能安装几次。在表2-1的工序1和2都是两次安装，而工序3以及表2-2的各道工序中都是一次安装。工件加工中应尽可能减少安装次数，以免影响加工精度和增加辅助时间。

3.工位

为了减少安装次数，常采用回转工作台，回转夹具或移动夹具等多工位夹具，使工件在一次安装中先后处于几个不同的位置进行加工。此时，工件在机床上占据的每一个加工位置称为工位。如图2-2所示的为一种利用回转工作台在一次安装中顺次完成装卸工件、钻孔、扩孔和铰孔四个工位加工的实例。

4.工步

在加工表面，切削刀具和切削用量(不包括切削深度)不变的条件下，所连续完成的那一部分工序称为工步。一道工序可能包括几个工步，也可能只有一个工步。如表2-1工序1中，包括四个工步：两次车端面，两次打中心孔;工序2中也包括四个工步;而表2-2工序4只有一个工步。为了简化工艺文件，对于在一次安装中连续进行的若干相同的工步，常看作为一个工步(可称为合并工步)。如用一把钻头连续钻削几个相同尺寸的孔，就认为是一个工步，而不看成是几个工步。为了提高生产率，采用复合刀具或多刀加工的工步称为复合工步。在工艺文件上，复合工步应看做一个工步。

图2-3复合工步

5.走刀

走刀是切削工具在加工表面上切削一次所完成的那部分工艺过程。在一个工步中，当加工表面上需要切除的材料较厚，无法一次全部切除掉，需分几次切除，则每切去一层材料称为一次走刀。一个工步可以包括一次或几次走刀。

2.1.3生产纲领和生产类型

1. 生产纲领

生产纲领是指企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划，因计划期常常定为1年，所以也称为年产量。零件的生产纲领要记入备品和废品的数量，可按下式计算：

式中零件的年产量(件/年);产品的年产量(台/年);每台产品中该零件的数量(件/台);备品率;废品率。

2. 生产类型

生产类型是指企业(或车间、工段、班组、工作地)生产专业化程度的分类，一般分为单件生产、成批生产和大量生产三种类型。

(1)单件生产单件生产的基本特点是生产的产品种类很多，每种产品制造一个或少数几个，而且很少重复生产。例如重型机器制造，专用设备制造和新产品试制等。

(2)成批生产

成批生产指一年中分批轮流生产几种不同的产品，每种产品均有一定的数量，工作地的加工对象周期性地重复。例如，机床、机车、纺织机械的制造等多属于成批生产。每批制造的相同产品的数量称为批量，根据批量的大小，成批生产可分为小批生产、中批生产和大批生产。小批生产和单件生产相似，常合称为单件小批生产;大批生产和大量生产相似，常合称为大批大量生产。中批生产的工艺特点则介于单件小批生产和大批大量生产之间。

(3)大量生产

大量生产的产量很大，大多数工作地点长期只进行某一工序的生产。例如，汽车、拖拉机、手表的制造常属大量生产。

生产类型的划分，可根据生产纲领和产品的特点及零件的重量或工作地每月担负的工序数，参考表2-3确定。

表2-3生产类型与生产纲领的关系

生产类型

生产纲领 /(台/年或件/年)

工作地每月担负工序数

小型机械或小型零件

中型机械或中型零件

重型机械或重型零件

工序数·月

单件生产

≤ 100≤ 10≤ 5不作规定

小批生产

> 100~500> 10~150> 5~100> 20~40

中批生产

> 500~5000> 150~500> 100~300> 10~20

大批生产

> 5000~50000> 500~5000> 300~1000> 1~10

大量生产

> 50000> 5000> 10001

注：小型、中型和重型机械可分别以缝纫机、机床(或柴油机)和轧钢机为代表。

3. 各种生产类型的工艺特征

生产类型不同，产品制造的工艺方法、所采用的加工设备、工艺装备以及生产组织管理形式均不同。各种生产类型的工艺特征见表2-4。

表2-4各种生产类型的工艺特征

类型

特点

单件生产

成批生产

大量生产

加工对象

经常改变

周期性改变

固定不变

毛坯的制造方法及加工余量铸件用木模，手工造型;锻件用自由锻。毛坯精度底，加工余量大部分铸件用金属模，部分铸件采用模锻。毛坯精度中等，加工余量中等铸件广泛采用金属模机器造型。锻件广泛采用模锻以及其他高生产率的毛坯制造方法。毛坯精度高，加工余量小机床设备及其布置形式采用通用机床。机床按类别和规格大小采用“机群式”排列布置采用部分通用机床和部分高生产率的专用机床。机床设备按加工零件类别分“工段”排列布置广泛采用高生产率的专用机床及自动机床。按流水线形式排列布置工艺装备多标准夹具，很少采用专用夹具，靠划线及试切法达到尺寸精度采用通用刀具与万能量具广泛采用专用夹具，部分靠划线进行加工较多采用专用刀具和专用量具广泛采用先进高效夹具，靠夹具及调整法达到加工要求广泛采用高生产率的刀具和量具对操作人员的要求需要技术熟练的操作工人操作工人需要有一定的技术熟练程度对操作工人的技术要求较底，对调整工人的技术要求较高工艺文件有简单的工艺过程卡片有较详细的工艺规程，对重要零件需编制工序卡片有详细编制的工艺文件零件的互换性广泛采用钳工修配零件大部分有互换性，少数用钳工修配零件全部有互换性，某些配合要求很高的零件采用分组互换生产率

低

中等

高

单件加工成本

高

中等

低

2.1.4工艺规程

工艺规程是规定产品或零部件制造工艺过程和操作方法等的工艺文件。其中，规定零件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件称为机械加工工艺规程。正确的工艺规程是在总结长期的生产实践和科学实践的基础上，依据科学理论和必要的工艺实验并考虑具体的生产条件而制订定。

1.工艺规程的作用

(1)工艺规程是指导生产的主要技术文件按照工艺规程进行生产，可以保证产品质量和提高生产效率。

(2)工艺规程是生产组织和管理工作的基本依据在产品投产前可以根据工艺规程进行原材料和毛坯的供应，机床负荷的调整，专用工艺装备的设计和制造，生产作业计划的编排，劳动力的组织以及生产成本的核算等。

(3)工艺规程是新建或扩建工厂或车间的基本技术文件在新建或扩建工厂、车间时，只有根据工艺规程和生产纲领，才能准确确定生产所需机床的种类和数量，工厂或车间的面积，机床的平面布置，生产工人的工种、等级、数量以及各辅助部门的安排等。

(4)工艺规程是进行技术交流的重要文件先进的工艺规程起着交流和推广先进经验的作用，能指导同类产品的生产，缩短工厂摸索和试制的过程。工艺规程是经过逐级审批的，因而也是工厂生产中的工艺纪律，有关人员必须严格执行。但工艺规程也不是一成不变的，它应不断地反映工人的革新创造，及时地吸取国内外先进工艺技术，不断予以改进和完善，以便更好地指导生产。

2. 制定工艺规程的原则、主要依据和步聚

(1)制定工艺规程的原则制定工艺规程的原则是：所制定的工艺规程应保证在一定生产条件下，以最高的生产率、最低的成本、可靠地生产出符合要求的产品。为此，应尽量做到技术上先进，经济上的合理，并且有良好的劳动条件。另外还应该做到正确、统一、完整和清晰;所用的术语、符号、计量单位、编号等都要符合有关的标准。

(2)制定工艺规程的主要依据(原始资料)

①产品的成套装配图和零件工作图。

②产品验收的质量标准。

③产品的生产纲领。

④现有生产条件和资料，包括毛坯的生产条件、工艺装备及专用设备的制造能力，有关机械加工车间的设备和工艺装备的条件。

⑤国内同类产品的有关工艺资料等。

(3)制定工艺规程的步聚

①分析研究产品的装配图和零件图。

②确定生产类型。

③确定毛坯的种类和尺寸。

④选择定位基准和主要表面加工方法、拟定零件加工工艺路线。

⑤确定工序尺寸及公差。

⑥选择机床、工艺装备及确定时间定额。

⑦填写工艺文件。

3.工艺规程的格式

将工艺规程的内容填入一定格式的卡片，成为工艺文件。目前，工艺文件还没有统一的格式。各厂都是按照一些基本的内容，根据具体情况自行确定。最常用的工艺文件的基本格式如下：

⑴机械加工工艺过程卡片以工序单位简要说明零件机械加工过程的一种工艺文件，主要用于单件小批量生产和中批生产零件，大批大量生产可酌情自定。该卡片是生产管理方面的工艺文件。机械加工工艺过程卡片见表2-5。

②机械加工工序卡片是在工艺过程卡片的基础上，按每道工序所编制的一种工艺文件，其主要内容包括工序简图，该工序中每个工步的加工内容、工艺参数、操作要求以及所用的设备和工艺装备等。工序卡片主要用于大量生产中所用零件，中批生产中的复杂产品的关键零件以及小批量生产中的关键工序。机械加工工序卡片见表2-6。

表2-5 机械加工工艺过程卡片格式

工厂

机械加工工艺过程卡片

产品型号

零(部)件图号

共页

产品名称

零(部)件名称

第页

材料牌号

毛坯种类

毛坯外型尺寸

每毛坯件数

每台件数

备注

工序号

工序名称

工序内容

车间

工段

设备

工艺装备

标记

处记

更改文件号

签字

日期

编制时间

表2-6 机械加工工序卡片

工厂

机械加工工序卡片

产品型号

零(部)件图号

共页

产品名称

零(部)件名称

第页

材料牌号

毛坯种类

毛坯外型尺寸

每毛坯件数

每台件数

备注

车间

工序号

工序名称

材料牌号

毛坯种类

毛坯外形尺寸

每坯件数

每台件数

设备名称

设备型号

设备编号

同时加工件数

夹具编号

夹具名称

冷却液

工序工时

准终

单件

工步号

工步内容

工艺装备

主轴转速

切削速度

走刀量

吃刀深度

走刀次数

定额

机动

辅助

编制日期

审核日期

会签日期

标记

处记

更改文件号

2.2零件的工艺分析

制造零件的机械加工工艺过程，首先要对零件进行工艺分析。对零件工艺分析，主要包括零件的技术要求分析和结构工艺性分析两方面。

2.2.1零件的技术要求分析零件的技术要求分析包括以下几个方面：

(1)加工表面的尺寸精度和性状精度。

(2)各加工表面之间以及加工表面和不加工表面之间的相互位置精度。

(3)加工表面粗糙度以及表面质量方面的其他要求。

(4)热处理及其他要求，如动平衡、配适切削等。要注意分析这些要求在保证使用性能的前提下是否经济合理，在现存生产条件下能否实现，特别要分析主要表面的技术要求，因主要表面的加工确定了零件工艺过程的大致轮廓。

2.2.2零件的结构工艺性分析

零件的结构工艺性是指所设计的零件在满足使用要求的前提下制造的可行性和经济性。它包括零件的整个工艺过程的工艺性，如铸造、锻造、冲压、焊接、切削加工等的工艺性，涉及面很广，具有综合性。而且在不同的生产类型和生产条件下，同样一种零件制造的可行性和经济性可能不同。所以，在对零件进行工艺分析时，必须根据具体的生产类型和生产条件，全面、具体、综和地分析。在制定机械加工工艺规程时，主要进行零件的切削加工工艺性分析，它涉及的主要内容如下：

(1)工件应便于机床或夹具上装夹，并尽量减少装夹次数。

(2)刀具易于接近加工部位，便于进刀、退刀、越程和测量，以及便于观察切削情况等。

(3)尽量减少刀具调整和走刀次数。

(4)尽量减少加工面积及空行程，提高生产率。

(5)便于采用标准刀具，尽可能减少刀具种类。

(6)尽量减少工件和刀具的受力变形。

(7)改善加工条件，便于加工，必要时应便于采用多刀、多件加工。

(8)有适宜的定位基准、且定位基准至加工面的标柱尺寸应便于测量。表2-7是一些常见的零件结构工艺性实例。

表2-7常见的零件结构工艺性实例

主要要求

结构工艺性

工艺性好的结构的优点

不好

好

加工面积应尽量小减少加工量减少材料及切削工具的消耗量钻孔的入端和出端应避免斜面避免刀具损坏 .提高钻孔精度提高生产率避免斜孔简化夹具结构几个平行的孔便于同时加工减少孔的加工量孔的位置不能距壁太近可采用标准和辅具提高加工精度

2.3毛坯的选择

在制定工艺规程时，合理选择毛坯不仅影响到毛坯本身的制造工艺和费用，而且对零件机械加工工艺、生产率和经济性也有很大的影响。因此选择毛坯时应从毛坯制造和机械加工两方面综和考虑，以求得最佳效果。

2.3.1毛坯的种类

⑴铸件铸件毛坯的制造方法可分为砂型铸造、金属型铸造、精密铸造、压力铸造等，适用于各种性状复杂的零件，铸件材料有铸铁、铸钢及钢等有色金属。

⑵锻件锻件可分为自由锻件和模锻件。自由锻件毛坯精度低、加工余量大、生产率低，适用于单件小批量生产以及大型零件毛坯。模锻件毛坯精度高、加工余量小、生产率高，适用于中批以上生产的中小型毛坯。常用的锻件材料为中、低碳钢及低合金钢。

⑶轧制件主要包括各种热轧和冷轧圆钢、方钢、六角钢、八角钢等型材，热轧毛坯精度较低，冷轧毛坯精度较高。

⑷焊接件是将型材或板料等焊接成所需的毛坯，简单方便，但需经过时效处理消除应力后才能进行机械加工。

⑸其他毛坯如冲压件、粉末冶金和塑料压制件等。

2.3.2选择毛坯时应考虑的因素

1.零件的材料及力学性能要求

零件的材料选定后，毛坯的种类一般可大致确定。例如，铸铁和某些金属只能铸造;对于主要的钢质零件为获得良好的力学性能，应选用锻件毛坯。

2.零件的结构形状和尺寸

毛坯的形状和尺寸应尽量与零件的形状和尺寸接近，形状复杂和大型零件的毛坯多用铸造;板状钢质零件多用锻造;轴类零件毛坯，如各台阶直径相差不大，可选用棒料;如各台阶直径相差较大，易用锻件。对于锻件，尺寸大时可选用自由锻，尺寸小且批量较大时可选用模锻。

3.生产纲领的大小

大批量生产时，应选用精度和生产率较高的毛坯制造方法，如模锻、金属型机器造型铸造等。单件小批生产时应选用木模手工造型造成自由锻造。

4.现有生产条件

选用毛坯时，要充分考虑现有的生产条件，如现场毛坯制造的实际水平和能力，外协生产的可能性。

5.充分考虑利用好技术、新工艺、新材料的可能性

为节约材料和能源，随着毛坯专业化生产的发展，精铸，冷扎，冷挤压等毛坯制造方法的应用将日益广泛，应用这些方法后，可大大减少机械加工量，甚至不需要切削加工，其经济效益非常显著。

2.3.3毛坯形状与尺寸的确定

毛坯尺寸和零件图上的设计尺寸之差称为加工余量，又叫毛坯余量。毛坯尺寸的公差、毛坯余量的大小同毛坯的制造方法有关。生产中可参照有关工艺手册和标准确定。毛坯余量的确定后，将毛坯余量附加在零件相应的加工表面上，即可大致确定毛坯的形状和尺寸，此外还要考虑毛坯制造、机械加工及热处理等许多工艺因素。下面尽从机械加工工艺角度分析在确定毛坯形状和尺寸时应注意的问题。

⑴工艺凸台为了加工时装夹方便，有些毛坯需要铸出工艺搭子。这种情况下，除了将毛坯余量附加在零件相应的加工表面上外，还要把工艺凸台或工艺搭子附加在零件上。

⑵一坯多件为了提高零件机械加工的生产率，对于一些类似图2-3所示的需经锻造的小零件，可以将若干零件合锻为一件毛坯，经平面加工后再切割分离成单个零件。显然，在确定毛坯的长度时，应考虑切割零件所用锯片的厚度和切割的零件数。

⑶组合毛坯为了保证加工质量，同时也为了加工方便，通常将轴承、瓦块、砂轮平衡块及车床的开合螺母外壳之类的分离零件的毛坯先作成一个整体毛坯，加工到一定阶段后再切割分离。

图2-4一坯多件的毛坯

2.4定位基准的选择

在制定零件机械加工工艺规程时，定位基准选择的正确与否，对能否保证零件的尺寸精度和相互位置精度要求，以及对零件各个表面间的加工顺序安排都有很大影响。采用夹具装夹工件时，定位基准的选择还会影响到夹具的结构。因此，定位基准的选择是一个很重要的工艺问题。

2.4.1基准的概念及其分类

基准是零件上用以确定其他点、线、面位置所依据的那些点、线、面。根据作用不同，可将基准做如下的分类：

定位基准测量基准工序基准装配基准

1.设计基准

在零件图上用来确定其它点、线、面位置的基准，称为设计基准。如图2-5所示钻套零件，孔中心线是外圆与内孔径向圆跳动的设计准，也是端面圆跳动的设计基准，端面A是端面B、C的设计基准。

图2-5钻套

2.工艺基准

零件在加工和装配过程所使用的基准。按用途的不同可将分为一下四种：

(1)定位基准加工时工件定位所用的基准。用夹具装夹时，定位基准就是工件上直接与夹具的定位元件相接触的点、线、面。例如，将图2-5所示零件套在心轴上磨削Φ40h6外圆表面时，内孔中心线即是定位基准。定位基准又可分为粗基准和精基准。粗基准是指没有经过机械加工的定位基准，而已经过机械加工的定位基准则为精基准。

(2)测量基准用以检验已加工表面形状、尺寸及位置的基准，称为测量基准。

(3)工序基准在工序简图上用来确定本工序加工表面加工后的尺寸、形状、位置的基准。简言之，它是工序图上的基准。例如，图2-5所示为钻套零件的车削加工工序图， A面即是B，C面的工序基准。

图2-5钻套零件车削工序简图

⑷装配基准

图2.5

装配时用以确定零件在部件或成品中位置的基准，称为装配基准。例如图2-4所示钻套零件上的Φ40h6外圆柱面及端面B就是该钻套零件装在钻床夹具的钻模板上的孔中时的装配基准。零件上的基准通常是零件表面具体存在的一些点、线、面，但也可以是一些假定的点、线、面，如孔或轴的中心线、槽的对称面等。这些假定的基准，必须由零件上某些相交的具体表面来体现，这样的表面称为基准面。例如图2-5所示钻套零件的内孔中心线并不具体存在，而是由内孔圆柱面来体现的，故内孔中心线是基准，内孔圆柱面是基准面。

2.4.2工件定位的基本原理

为了达到工件被加工表面的技术要求，必须保证工件在机床上相对于刀具占有正确的加工位置，即定位。夹具是保证工件相对于机床、刀具占有正确位置的重要工具。工件在加工过程中的正确位置，在使用夹具的情况下，就是使机床、刀具、夹具和工件之间保持正确的加工位置。

1.六点定位原则

工件定位的实质，就是使工件在夹具中占有某一个正确的加工位置。由理论力学可知，一个空间处于自由状态的刚体，具有六个自由度。一个尚未定位的工件，相当于一个空间自由刚体，其空间位置是不确定的，这种位置的不确定性如图2 -7所示。即在空间直角坐标系中，工件可沿X、Y、Z轴方向移动，称作工件沿X、Y、Z移动自由度，用X→、Y→、Z→表示;也可以绕X、Y、Z轴转动，称做工件绕X、Y、Z轴的转动自由度，用、、表示。由此可见，要使工件在夹具中占有正确的位置，就是要对工件的X→、Y→、Z→六个自由度加以必要的限制———即约束。

图2 -7 未定位工件的六个自由度

在这里，我们引出定位支承点的概念，将具体的定位元件抽象化，转化为相应的定位支承点来限制工件的自由度。夹具用一个支承点限制工件的一个自由度，用合理分布的六个支承点限制工件的六个自由度，使工件在夹具中的位置完全确定。这就是六点定位原则。如图2 -8所示。工件底面上1、2、3，不在同一直线上的三个支承点，组成一个定位平面，限制了Z→、、三个自由度;三点构成的三角形面积越大，定位越稳定。工件侧面上的两个支承点4、5，限制了X→、两个自由度;两点连线不与底面垂直，否则，工件绕Z轴的转动自由度便不能限制。工件顶面上的一个支承点6，限制了一个自由度，可见合理设置工件定位时支承点的分布件的六个定位支承点，可以限制工件的六个自由度，以使工件的位置完全确定。

图2 -8 工件定位时支承点的分布

六点定则是工件定位的基本法则，用于实际生产时，起支承作用的是一定形状的几何体，这些用来限制工件自由度的几何体就是定位元件。表2-8列出了常用定位元件限制工件自由

2.工件的定位方式

工件定位时，影响加工要求的自由度必须加以限制;不影响加工要求的自由度，有时需要限制，有时也可不必限制，视其具体情况而定。

(1)完全定位工件的六个支承点全部被限制，工件在空间占有完全确定的惟一位置，称完全定位。

(2)不完全定位有些工件，根据加工要求，并不需要限制其全部自由度。如图2-9所示的通槽，为保证槽底面与A面的平行度和尺寸mm两项加工要求，必须限制、、三个自由度;为保证槽侧面与B面的平行度及尺寸30±0.1 mm两项加工要求，必须限制、两个自由度;至于，从加工要求的角度看，可以不限制。因为一批工件逐个在夹具上定位时，即使各个工件沿Y轴的位置不同，也不会影响加工要求，这就是不完全定位。但若将此槽改为不通的，在Y方向有尺寸要求，则自由度就必须加以限制。

图2 -9 加工零件通槽工序图

如图2 -10所示的几种不完全定位的示例。加工如图2 -10( a)所示零件的上表面时，要求保证尺寸为H±δH，此时采用图2 -10( b)的定位方式，底板上设置三个定位支承钉，限制、、三个自由度。图2 -10( c)为加工图2 -10(a)所示零件的定位方式，底面三个支承钉，侧面两个定位支承钉，限制了工件的、、、、五个自由度，没有被限制。图2 -10( d)为加工工件内孔、的自由度不需要被限制。

图2-10 几种不完全定位的实例

(3)欠定位所谓欠定位是指工件的实际定位所限制的自由度数少于按其加工要求所必须限制的自由度数目。欠定位的结果将会导致工件应该被限制的自由度不被限制的不合理现象，在夹具中的位置不能满足加工要求。以图2 -9所示工件加工为例，如果仅以底面定位，而不用侧面定位或只在侧面上设置一个支承点定位时，则工件相对于成形运动的位置，就可能偏斜，按这样定位铣出的槽，显然无法保证槽与侧面的距离和平行度要求。由此可知，在加工过程中，欠定位的方式是绝对不允许出现的。

(4)过定位过定位亦称重复定位，它是指定位时几个定位支承点重复限制工件的同一个自由度，如图2 -11所示。定位销和支承板重复限制了，属于过定位。这种过定位可能在加工过程中安装零件时出现干涉，需要消除其中一个元件，图2-11(c)、图2-11(d)为两种方案，图2 -11(c)将圆柱销改为棱形销，图2 -11(d)是将支承板改为活动楔块。

图2 -11 工件过定位及改进措施

2.4.3定位基准的选择

选择定位基准时，是从保证工件加工精度要求出发的，因此，定位基准的选择应先选择精基准，再选择粗基准。

1. 精基准的选择

选择精基准时，主要应考虑保证加工精度和工件安装方便、可靠。选择精基准的原则如下：

(1)基准重合原则

选择被加工表面的设计基准为定位基准，以避免基准不重合引起的基准不重合误差。如图2-12(a)所示的零件，为了遵守基准重合原则，应选择加工表面C的设计基准A表面作为定位基准。按调整法加工该零件时，加工表面C对设计基准A的位置精度的保证，仅取决于本工序的加工误差。即在基准重合的条件下，只要C面相对A面的平行度误差不超过00.2mm，位置尺寸b的加工误差不超过设计误差Tb的范围就能保证加工精度，表面B的加工误差对表面C的加工精度不产生影响(如图2-12(b)所示)。但是，当表面C的设计基准为表面B时(图2-12(c)，如果仍以表面A为定位基准按调整法加工就违背了基准重合原则，会产生基准不重合误差。因此尺寸C的加工误差不仅包括本工序所出现的加工误差，而且还包括有由于基准不重合带来的设计基准(B表面)和定位基准(A表面)之间的尺寸误差，其大小为尺寸a的误差(图2-6d)。为了保证尺寸C的精度要求，应使+。可以看出，在一定的条件下，由于基准不重合误差的存在，势必导致加工误差容许数值的减小，即提高了本工序的加工精度，增加了加工难度和成本。当然，就本例来讲，以设计基准(表面B)作为定位基准，势必要增加夹具设计与制造的难度。故遵守基准重合原则，有利于保证加工表面获得较高的加工精度，但应用基准重合原则时，应注意具体条件。

图2-12基准重合原则

定位过程中产生的基准不重合误差，是在用调整法加工一批工件时产生的。若用试切法加工，直接保证设计要求，则不存在基准不重合误差。

(2)基准统一原则

采用同一组基准来加工工件的多个表面。不仅可以避免因基准变化而引起的定位误差，而且在一次装夹中能加工较多的表面，既便于保证各个被加工表面的位置精度，又有利于提高生产率。例如加工轴类零件采用中心孔定位加工各外圆表面、齿轮加工中以其内孔及一端面为定位基准，均属基准统一原则。

(3)自为基准原则

以加工表面本身作为定位基准称为自为基准原则。有些精加工或是光整加工工序要求加工余量小而均匀，经常采用这一原则。遵循自为基准原则时，不能提高加工表面的位置精度，只是提高加工表面自身的尺寸、形状精度和表面质量。

(4)互为基准原则当对工件上两个相互位置精度要求很高的表面进行加工时，需要用两个表面互相作为基准，反复进行加工，以保证位置精度要求。

2. 粗基准的选择

选择粗基准，主要要求保证各加工面有足够的余量，并尽快获得精基准面。在具体选择时应考虑下面原则：

(1)以不加工表面作粗基准。用不加工表面做粗基准，可以保证不加工表面与加工表面之间的相互位置关系。例如图2-13所示的毛坯，铸造时孔和外圆A有偏心，选不加工的外圆A为粗基准，从而保证孔B的壁厚均匀。若以需要加工的右端为粗基准，当毛坯右端中心线(O-O)与内孔中心线不重合时，将会导致内孔壁厚不均匀，如图中虚线所示。当工件上有多个不加工表面时，选择与加工表面之间相互位置精度要求较高的不加工表面为粗基准。

图2-13选择不加工表面为粗基准

(2)以重要表面、余量较小的表面作粗基准。此原则主要是考虑加工余量的合理分配。例如图2-14所示的床身零件，要求导轨面应有较好的耐磨性，以保持其导向精度。由于铸造时的浇铸位置决定了导轨面处的金属组织均匀而致密，在机械加工中，为保留这一组织应使导轨面上的加工余量尽量小而均匀，因此应选择导轨面作为粗基准加工床脚，再以床脚作为精基准加工导轨面。图2-15所示的阶梯轴，大小端余量不同且有偏心，加工时应选择余量较小的外圆为基准，否则，如果选外圆为粗基准加工外圆表面，当两个外圆有的偏心时，则加工后的外圆表面的一侧可能会因余量不足而残留部分毛坯表面，从而使工件报废

图2-14床身加工的粗基准选择

(3)粗基准应尽量避免重复使用，在同一尺寸上(即同一自由度方向上)通常只允许使用一次，作为粗基准是毛坯表面一般都比较粗糙，如二次使用，定位误差较大。因此，粗基准应避免重复使用。如图2-16所示的心轴，如重复使用毛坯面B定位去加工A和C，则会使A和C表面的轴线产生较大的同轴度误差。

图2-16 粗基准的重复选择

(4)以质量较好的毛坯作为粗基准。应尽量选择没有飞边、浇口或其他缺陷的平整表面作为粗基准，使工件定位稳定、夹紧可靠。实际上，无论精基准还是粗基准的选择，上述原则都不一定能同时满足，有时还是互相矛盾的，因此，在选择时应根据具体情况作具体分析，权衡利弊，保证其主要要求。

2.5工艺路线的拟定

工艺路线的拟定是工艺规程制定过程中的关键阶段，其主要工作是选择零件表面的加工方法和安排各表面的加工顺序。设计时一般应提出几种方案，通过分析对比，从中选择最佳方案。

2.5.1表面加工方法的选择

不同的加工表面所采用的加工方法不同，而同一加工表面，可能有许多加工方法可供选择，

表面加工方法的选择应满足加工质量、生产率和经济性各方面的要求。一般要考虑以下问题：

1.加工经济精度和经济表面粗糙度。所谓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。若延长加工时间，就会增加成本，虽然精度能提高，但不经济。经济表面粗糙度的概念类同于经济精度。经济精度和经济表面粗糙度均已制成表格，在有关机械加工的手册中可以查到。表2-9、表2-10和表2-11分别摘录了外圆、孔和平面等典型表面的加工方法及其经济精度和经济表面粗糙度(经济精度用公差等级表示)。选择加工方法常常根据经验或查表确定，再根据实际情况或通过工艺验证进行修改。

表2-9外圆柱面加工方法

序号

加工方法

经济精度(以公差等级表示)经济表面粗糙度

适用范围

粗车IT11~IT1312.5~50

适用于淬火钢外

的各种金属

粗车-半精车IT8~IT103.2~6.3

粗车-半精车-精车IT7~IT80.8~1.6

粗车-半精车-精车-滚压IT7~IT80.025~0.2

粗车-半精车-磨削IT7~IT80.4~0.8

主要用于淬火钢也可用于未淬火钢，但不宜加工有色金属

粗车-半精车-粗磨-精磨IT6~IT70.1~0.4

粗车-半精车-粗磨-精磨-超精加工IT50.012~0.1

粗车-半精车-精车-精细车IT6~IT70.025~0.4

主要用于要求较高的有色金属加工

粗车-半精车-粗磨-精磨-超精磨IT5以上0.006~0.025

极高精度的外圆加工

粗车-半精车-粗磨-精磨-研磨IT5以上0.006~0.1

表2-10孔加工方法

序号

加工方法

经济精度(以公差等级表示)

经济表面粗糙度Ra值/μm

适用范围

钻

IT11~IT13

12.5~50

加工未淬火钢及铸铁的实心毛坯，也可用于加工有色金属。孔径小于15~20mm

钻-铰

IT8~IT10

3.2~6.3

钻-粗铰-精铰

IT7~IT8

0.8~1.6

钻-扩

IT10~IT11

0.2~0.8

加工未淬火钢及铸铁的实心毛坯，也可用于加工有色金属。孔径小于15~20mm

钻-扩-铰

IT8~IT9

6.3~12.5

钻-扩-精铰-粗铰

IT7

1.6~3.2

钻-扩-机铰-手铰

IT6~IT7

0.2~0.4

钻-扩-拉

IT7~IT9

0.1~1.6

大批大量生产(精度由拉刀的精度决定)

粗镗(或扩孔)

IT11~IT13

6.3~12.5

除淬火钢外的各种材料,毛坯有铸出孔或锻出孔

粗镗(粗扩)-半精镗(精扩)

IT9~IT10

1.6~3.2

粗镗(粗扩)-半精镗(精扩)-精镗(铰)

IT7~IT8

0.8~1.6

粗镗(粗扩)-半精镗(精扩)-精镗-浮动镗刀精镗

IT6~IT7

0.4~0.8

粗镗(扩)-半精镗-磨孔

IT7~IT8

0.2~0.8

主要用于淬火钢，但不宜用于有色金属

粗镗(扩)-半精镗-粗磨-精磨

IT6~IT7

0.1~0.2

粗镗-半精镗-精镗-精细镗

IT6~IT7

0.05~0.4

主要用于精度要求高的有色金属

钻-(扩)-粗镗-精镗-衍磨;钻-(扩)-拉-衍-磨;粗镗(扩)-半精镗-粗磨-衍磨

IT6~IT7

0.025~0.2

精度要求很高的孔

以研磨代替上述方法中的衍磨

IT5~IT6

0.006~0.1

表2-11平面加工方法

序号

加工方法

经济精度(以公差等级表示)经济表面粗糙度Ra值/μm

适用范围

1粗车IT11~IT1312.5~50端面 2粗车-半精车IT8~IT103.2~6.3 3粗车-半精车-精车IT7~IT80.8~1.6 4粗车-半精车-磨削IT6~IT80.2~0.8 5粗刨(或粗铣)IT11~IT136.3~25一般不淬硬平面(端铣表面粗糙度较小) 6粗刨(或粗铣)-精刨(或精铣)IT8~IT101.6~6.3 7粗刨(或粗铣)-精刨(或精铣)-刮研IT6~IT70.1~0.6主要用于要求较高的有色金属加工 8以宽刃精刨代替上述刮研IT70.2~0.8 9粗刨(或粗铣)-精刨(或精铣)-磨削IT70.2~0.8精度要求高的淬硬平面或不淬硬平面 10粗刨(或粗铣)-精刨(或精铣)-粗磨-精磨IT6~IT70.025~0.4 11粗铣-拉IT7~IT90.2~0.8大量生产，较小的平面(精度视拉刀精度而定) 12粗铣-精铣-磨削-研磨IT5以上0.006~0.1 (或0.05)高精度平面

2.工件材料的性质各种加工方法对工件材料及其热处理状态有不同的适用性。淬火钢的精加工要采用磨削，有色金属的精加工为避免磨削时堵塞砂轮，则要用高速精细车或精细镗(全钢镗)。

3.工件的形状和尺寸工件的形状和加工表面的尺寸大小不同，采用的加工方法和加工方案往往不同。例如一般情况下，大孔常常采用粗镗-半精镗-精镗的方法，小孔常采用钻-扩-铰的方法。

4.生产类型、生产率和经济性各种加工方法的生产率有很大的差异，经济性也各不相同。如内孔键槽的加工方法可以选择拉和插，单件小批量生产主要适宜用插，可以获得较好的经济性，而大批量生产中为了提高生产率大多采用拉削加工。

5. 加工表面的特殊要求有些加工表面可能会有一些特殊要求，如表面切削纹路方向的要求。不同的加工方法纹路方向有所不同，铰削和镗削的纹路方向与拉削的纹路方向就不相同。选择加工方法时应考虑加工表面的特殊要求。

2.5.2加工阶段的划分

当加工零件的质量要求比较高时，往往不可能在一两个工序中完成全部的加工工作，而必须分几个阶段来进行加工。一般说来，整个加工过程可分为粗加工、半精加工、精加工等几个阶段。加工精度和表面质量要求特别高时，还可以增设光整加工和超精加工阶段。加工过程中将粗、精加工分开进行，由粗到精使工件逐步到达所要求的精度水平。

1.各加工阶段的主要任务

各加工阶段的主要任务如下： ⑴粗加工阶段这一阶段的主要任务是尽快从毛坯上去除大部分余量，关键问题是提高生产率。 ⑵半精加工阶段在粗加工阶段的基础上提高零件精度和表面质量，并留合适的余量，为精加工作好准备工作。 ⑶精加工阶段从工件表面切除少量余量，达到工件设计要求的加工精度和表面粗糙度。 ⑷光整加工阶段对于零件尺寸精度和表面粗糙度要求很高的表面，还要安排光整加工阶段，这一阶段的主要任务是提高尺寸精度和减小表面粗糙度。当毛坯余量较大时，表面非常粗糙时，在粗加工阶段前还可以安排荒加工阶段。为能及时发现名毛坯缺陷，减少运输量，荒加工阶段常在毛坯准备车间进行。

2. 划分加工阶段的原因

将工艺过程划分阶段有以下作用：

(1)保证加工质量工件划分阶段后，因粗加工的加工余量很大，切削变形大，会出现较大的加工误差，通过半精加工和精加工逐步得到纠正，以保证加工质量。 (2)合理使用设备划分加工阶段后，可以充分发挥粗、精加工设备的特点，避免以精干粗，做到合理使用设备。 (3)便于安排热处理工序粗加工阶段前后，一般要安排去应力等预先热处理工序，精加工前则要安排淬火等最终热处理，最终热处理后工件的变形可以通过精加工工序予以消除。划分加工阶段后，便于热处理工序的安排，使冷热工序配合更好。 (4)便于及时发现毛坯缺陷毛坯的有些缺陷往往在加工后才暴露出来。粗精加工分开后，粗加工阶段就可以及时发现和处理毛坯缺陷。同时精加工工序安排在最后，可以避免已加工好的表面在搬运和夹紧中受到损伤。划分加工阶段是对整个工艺过程而言的，以工件加工表面为主线进行划分，不应以个别表面和个别工序来判断。对于具体的工件，加工阶段的划分还应灵活掌握。对于加工质量要求不高，工件刚性好，毛坯精度高，余量较小的工件，就可少划分几个阶段或不划分加工阶段。

2.5.3工序集中与工序分散

在确定了工件上各表面的加工方法以后，安排加工工序的时候可以采取两种不同的原则：工序集中和工序分散原则。工序集中就是将工件的加工集中在少数几道工序内完成，每道工序的加工内容较多。工序分散就是将工件的加工分散在较多的工序内进行，每道工序的加工内容很少，最少时每道工序仅有一个简单的工步。

1. 工序集中的特点：

(1)可以采用高效机床和工艺装备，生产率高。

(2)工件装夹次数减少，易于保证表面间相互位置精度，还能减少工序间的运输量。

(3)工序数目少，可以减少机床数量、操作工人数和生产面积，还可以简化生产。

(4)如果采用结构复杂的专用设备及工艺装备，则投资巨大，调整和维修复杂，生产准备工作量大，转换新产品比较费时。

2. 工序分散的特点：

(1)设备及工艺装备比较简单，调整和维修方便，易适应产品更换。

(2)可采用最合理的切削用量，减少基本时间。

(3)设备数量多，操作工人多，占用生产面积大。在一般情况下，单件小批量生产多采用工序集中，大批量生产则工序集中和分散二者兼有。实际生产中采用工序集中或工序分散，需根据具体情况，通过技术经济分析来确定。

2.5.4加工顺序的安排

复杂零件的机械加工顺序包括切削加工、热处理和辅助工序，因此在拟定工艺路线时要将三者加以考虑。

1. 切削加工工序的安排

切削加工工序的安排，一般应遵循以下原则：

(1)先粗后精零件分阶段进行加工时一般应遵守“先粗后精”的加工顺序，即先进行粗加工，中间安排半精加工，最后安排精加工和光整加工。

(2)先主后次零件的加工先考虑主要表面的加工，然后考虑次要表面的加工。次要表面可适当穿插在主要表面加工工序之间。所谓主要表面是指整个零件上加工精度要求高，表面粗糙度值要求小的装配表面、工作表面等。

(3)基准先行被选为精基准的表面，应安排在起始工序进行加工，以便尽快为后面工序的加工提供精基准。

(4)先面后孔对于箱体、支架类零件，其主要加工面是孔和平面，一般先以孔作粗基准加工平面，然后以平面为精基准加工孔，以保证平面和孔的位置精度要求。

2. 热处理工序的安排

为了使零件具有较好的切削性能而进行的预先热处理工序，如时效、正火、退火等热处理工序，应安排在粗加工之前。对于精度要求较高的零件有时在粗加工之后，甚至半精加工后还安排一次时效处理。为了提高零件的综合性能而进行的热处理，如调质，应安排在粗加工之后半精加工之前进行，对于一些没有特别要求的零件，调质也常作为最终热处理。为了得到高硬度、高耐磨性的表面而进行的渗碳、淬火等工序，一般应安排在半精加工之后，精加工之前。对于整体淬火的零件，则应在淬火之前，尽量将所有用金属刀具加工的表面都加工完，经淬火后，一般只能进行磨削加工。为了提高零件硬度、耐磨性、疲劳强度和抗腐蚀性而进行的渗氮处理，由于渗氮层较薄，引起工件的变形极小，故应尽量靠后安排，一般安排在精加工或光整加工之前。

3.辅助工序的安排

辅助工序包括工件的检验，去毛刺，清洗和防锈等，其中检验工序是主要的辅助工序，它对保证产品质量有极重要的作用，检验工序应安排在：粗加工结束后;重要工序前后;转移车间前后;全部加工工序完成后。

2.6加工余量的确定

2.6.1加工余量的概念加工余量是指加工过程中从加工表面切去的金属表面层。加工余量可分为工序加工余量和总加工余量。

1.工序余量

工序余量是相邻两工序的工序尺寸之差，即在一道工序中从某一加工表面切除的材料层厚度。对于如图2-17所示的单边加工表面，其单边加工余量为：

式中——前道工序的工序尺寸;——本道工序的工序尺寸。

图2-17 单边加工余量

对于对称表面，其加工余量是对称分布的，是双边加工余量，如图2-18所示：

对于轴

对于孔

式中——直径上的加工余量;——前道工序的工序尺寸(直径);——本道工序的工序尺寸(直径)。

图2-18双边加工余量

2总加工余量

总加工余量是指零件从毛坯变为成品的整个加工过程中表-表面所切除金属层的总厚度，也即零件毛坯尺寸与零件图上设计尺寸之差。总加工余量等于各工序加工余量之和，即

Z总=

式中Z总——总加工余量;Zi——第i道工序加工余量;n——该表面的工序数

图2-19是轴和孔的毛坯余量及各工序余量的分布情况。图中还给出了各工序尺寸及其公差、毛坯尺寸及其公差。对于被包容面(轴)，基本尺寸为最大工序尺寸;对于包容面(孔)，基本尺寸为最小工序尺寸。毛坯尺寸的公差一般采用双向标注。

图2-19 工序余量和毛坯余量

由于毛坯尺寸和工序尺寸都有制造公差，总余量和工序余量都是变动的。因此，加工余量有基本余量、最大余量、最小余量3种情况。如图2-20所示的被包容面表面加工，基本余量是前工序和本工序基本尺寸之差;最小余量是前工序最小工序尺寸和本工序最大工序尺寸之差;最大余量是前工序最大工序尺寸和本工序尺寸之差。对于包容面则相反。

图2-20基本余量、最大余量、最小余量

2.6.2确定加工余量的方法1.经验估计法

根据工艺人员和工人的长期生产实际经验，采用类比法来估计确定加工余量的大小。此法简单易行，但有时为经验所限，为防止余量不够生产废品，估计的余量一般偏大。多用于单件小批量生产。

2.分析计算法

以一定的实验资料和计算公式为依据，对影响加工余量的诸多因素进行逐项的分析和计算以确定加工余量的大小。该法所确定的加工余量经济合理，但要有可靠的实验数据和资料，计算较复杂，仅在贵重材料及大批生产和大量生产中采用。

3.查表修正法

以有关工艺手册和资料所推荐的加工余量为基础，结合实际加工情况进行修正以确定加工余量的大小。此法应用较广。查表时应注意表中数值是单边加工余量还是双边加工余量。

2.7工序尺寸的确定

2.7.1正确确定工序尺寸及其公差

某工序加工应达到的尺寸称为工序尺寸。正确确定工序尺寸及其公差是制定零件工艺规程的重要工作之一。工序尺寸及公差的大小不仅受到加工余量大小的影响，而且与工序基准的选择有密切关系。下面分两种情况进行讨论。

1.工艺基准与设计基准重合时工序尺寸及其公差的确定

这是指工艺基准与设计基准重合时，同一表面经过多次加工才能达到精度要求，应如何确定工序尺寸及其公差。一般外圆柱面和内孔加工多属这种情况。要确定工序尺寸，首先必须确定零件各工序的基本余量。生产中常采用查表法确定工序的基本余量。工序尺寸公差也可从有关手册中查得(或按所采用加工方法的经济精度确定)。按基本余量计算各工序尺寸，再由最后一道工序开始向前推算。对于轴，前道工序的工序尺寸等于相邻后续工序尺寸与其基本余量之和;对于孔，前道工序的工序尺寸等于相邻后续工序尺寸与其基本余量之差。计算时应注意，对于某些型材毛坯(如轧制棒料)应按计算结果从材料的尺寸规格中选择一个相等或相近尺寸为毛坯尺寸。在毛坯尺寸确定后应重新修正粗加工(第一道工序)的工序余量;精加工工序余量应进行验算，以确保精加工余量不至于过大或过小。例2.1 加工外圆柱面，设计尺寸为，表面粗糙度。加工的工艺路线为：粗车半精车磨外圆。用查表法确定毛坯尺寸、各工序尺寸及其公差。先从有关资料或手册查取各工序的基本余量及工序尺寸(见表2-11)。最后一道工序的加工精度应达到外圆柱面的设计要求，其工序尺寸为设计尺寸。其余各工序的工序基本尺寸为相邻后工序的基本尺寸，加上该后续工序的基本余量。经过计算得各工序的工序尺寸如表2-12所示。

表2-12加工外圆柱面的工序尺寸计算

工序

工序基本余量

工序尺寸公差

工序尺寸

工序尺寸及其公差

磨外圆

0.6

0.016(IT6)

半精车

1.4

0.062(IT9)

粗车

0.25(IT12)

毛坯

验算磨削余量：直径上最小余量:直径上最大余量：验算结果表明，磨削余量是合适的。

2.工艺基准与设计基准不重合时工序尺寸及其工差的确定

根据加工的需要，在工艺附图或工艺规程中所给出的尺寸称为工艺尺寸。它可以是零件的实际尺寸，也可以是设计图上没有而检验时需要的测量尺寸或工艺规程中的工艺尺寸等。当工艺基准和设计基准不重合时，需要将设计尺寸换算成工艺尺寸，此时，需用工艺尺寸链理论进行工序尺寸的分析和计算。

⑴工艺尺寸链的概念在零件的加工过程中，被加工表面以及各表面之间的尺寸都在不断的变化，这种变化无论是在一道工序内，还是在各工序之间都有一定的内在联系。运用工艺尺寸链理论去揭示这些尺寸间的相互关系，是合理确定工序尺寸及其公差的基础，已成为编制工艺规程时确定工艺尺寸的重要手段。如图2-21(a)所示零件，平面1，2已加工，要加工平面3，平面3的位置尺寸A2，其设计基准为平面2。当选择平面1为定位基准，这就出现了设计基准与定位基准不重合的情况。在采用调整法加工时，工艺人员需要在工序图2-21(b)上标注工序尺寸A3，供对刀和检验时使用，以便直接控制工序尺寸A3，间接保证零件的设计尺寸A2。尺寸A1，，A2，A3首尾相连构成一封闭的尺寸组合。在机械制造中称这种相互联系且按一定顺序排列的封闭尺寸组合为尺寸链，如图2-21(c)所示。由工艺尺寸所组成的尺寸链称为工艺尺寸链。尺寸链的主要特征是封闭性，即组成尺寸链的有关尺寸按一定顺序首尾相连构成封闭图形，没有开口。

图2-21 零件加工中的工艺尺寸链

⑵工艺尺寸链的组成组成工艺尺寸链的每一个尺寸称为工艺尺寸链的环。如图2-15(c)所示尺寸链有3个环。在加工过程中直接得到的尺寸称为组成环。用Ai表示，如图2-21中的A1、A3。在加工过程中间接得到的尺寸称为封闭环，用Aå表示。图2-21(c)Aå中为尺寸A2。由于工艺尺寸链是由一个封闭环和若干个组成环组成的封闭环图形，故尺寸链中组成环的尺寸变化必然引起封闭环的尺寸变化。当某组成环增大(其他组成环保持不变)，封闭环也随之增大时，则该组成环称为增环，以表示，如图2-21(c)中的A1。当某组成环增大(其他组成环保持不变)封闭环反而减小，则该组成环称为减环，以表示，如图2-15(c)中的A3。为了迅速确定工艺尺寸链中各组成环的性质，可先在尺寸链图上平行于封闭环，沿任意方向画一箭头，然后沿此箭头方向环绕工艺尺寸链，平行于每一个组成环依次画出箭头，箭头指向与环绕方向相同，如图2-21(c)所示。箭头指向与封闭环箭头指向相反的组成环为增环(如图中A1)，相同为减环(如图中A3)。应着重指出：正确判断尺寸链的封闭环是解工艺尺寸链最关键的一步。如果封闭环判断错了，整个工艺链的解算也就错了。因此，在确定封闭环时，要根据零件的工艺方案紧紧抓住间接得到的尺寸这一要点。

2.7.2工艺尺寸链的计算1.用极值法进行工艺尺寸链计算的基本公式

计算工艺尺寸链的目的是要求出工艺尺寸链中某些环的基本尺寸及其上、下偏差。计算方法有极值法和概率法两种。这里介绍用极值法解算工艺尺寸链。用极值法解算工艺尺寸链，是以尺寸链中各环的最大极限尺寸和最小极限尺寸为基础进行计算的。表2-12列出了计算工艺尺寸链用到的尺寸及偏差(或公差)符号

表2-12 工艺尺寸链的尺寸及偏差符号

(1)基本尺寸封闭环的基本尺寸等于所有增环的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

(2-1)

式中m——增环的环数;n——尺寸链的总环数。

(2)极限尺寸封闭环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

(2-2)

封闭环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

(2-3)

(3)上，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

(2-4)

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(2-5)

(4)公差封闭环的公差等于各组成环的公差之和，即

(2-6)

(5)平均尺寸封闭环的平均尺寸等于所有增环的平均尺寸之和减去所有减环的平均尺寸之和，即

式中—各组成环平均尺寸，;

—包括封闭环在内的尺寸链总环数;

—增环数目;

—组成环(包括增环和减环)的数目。

2.用尺寸链计算工艺尺寸

(1)定位基准与设计基准不重合的尺寸换算

例2.2

如图2-22(a)所示零件，各平面及槽均已加工，求以侧面K定位钻Φ 10mm孔的工序尺寸及其偏差。

图2-22 定位基准与设计基准不重合的尺寸换算

由于孔的设计基准为槽中心线，钻孔的定位基准K与设计基准不重合，工序持讯及其偏差应安工艺尺寸链进行计算。解算步骤如下：

确定封闭环：在零件加工过程中直接控制的式工序尺寸40 ±0.05m和A，孔的位置尺寸100±0.2 mm式简介得到的，故尺寸100±0.2 mm为封闭环。

绘出工艺尺寸链图：如图2-22(b)所示。

判断组成环的性质，尺寸A的箭头方向遇封闭环相反为增环，尺寸40±0.05mm为减环。

计算工序尺寸A及其上、下偏差。 A的基本尺寸： 100=A-40A=140 mm。

计算A的上、下偏差：

+0.2=ESA-(-0.05)

ESA=0.15mm

-0.2mm=EIA-0.05

EIA=-0.15mm

校验计算结果：

根据式(2-6)得：

[0.2-(-0.2)] =[0.05-(-0.05)] +[0.15-(-0.15)]

0.4 =0.4

各组成环公差之和等于封闭环的公差，计算无误。故以侧面K定位钻孔 Φ10mm的工序尺寸为mm.。可以看出本工序尺寸公差减小的树枝等于定位基准与设计基准之间距离尺寸的公差mm，它就是本工序的基准不重合误差。

(2)测量基准与设计基准不重合的尺寸换算

例2.3加工零件的轴向尺寸(设计尺寸)如图2-23(a)所示。

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2-23 测量基准与设计基准不重合时的尺寸换算

在加工那孔端面B时，设计尺寸mm不便测量。

为了便于测量，现改为测量尺寸A2，以此判断零件合格与否。根据上述工艺关系，建立工艺尺寸链如图2-23(b)所示。由于设计尺寸mm是间接得到的尺寸，故为尺寸链的封闭环，而尺寸mm为增环，尺寸A2为减环。

由于该尺寸链中封闭环的公差0.1mm,小于组成环mm的公差，不满足，用极值法解算尺寸链，不能正确求得的尺寸偏差。现采用压缩组成环的公差的办法来处理。由于尺寸mm 时外形尺寸，比内孔端面B测量尺寸易于控制，故将它的公差值缩小，取。经压缩公差后，尺寸mm的尺寸偏差为mm。

按工艺尺寸链计算加工内孔端面B的测量尺寸及偏差，即

3 =16-

A2=13mm

0=0-

-0.1 =-0.043-

=0.057mm

校验计算结果：计算无误。

故内孔端面 B的测量尺寸及偏差为mm.

(3)工序基准是尚待继续加工的表面

在有些加工中，会出现要用尚待继续加工的表面为基准标注工序尺寸。该工序尺寸及其偏差也要通过工艺尺寸计算来确定。

例2.4 加工图2-24(a)所示外圆及键槽，其加工顺序为：车外圆至;铣键槽至尺寸A;淬火;磨外圆至。磨外圆后应保证键槽设计尺寸。

图2-24 加工键槽的尺寸换算

从上述工艺过程可知，工序尺寸A的基准是一个尚待继续加工的表面，该尺寸应安尺寸链进行计算来获得。

尺寸是间接得到尺寸，是尺寸链的封闭环。尺寸A、、是尺寸链的组成环。该组尺寸构成的尺寸链如图2-24(b)所示。尺寸A、为增环;为减环(半径尺寸及偏差取直径尺寸及偏差的一半)。

键槽的工序尺寸及偏差计算如下：

21 =A+13-13.2mm

A=21.2 mm

-0.16 =-0

加工键槽的工序尺寸A为。

某些零件根据使用性能的要求，需进行表面渗碳(氮)淬火处理。为了考虑热处理变形的影响，往往在渗碳(氮)淬火后，还要安排最终精加工。此时，渗碳(氮)层深度尺寸也是从尚待加工的外(或内)表面标准的，这种工序尺寸的计算与此类似。

2.8 机床与工艺装备的确定

制定机械加工工艺规程时，正确选择各工序所用机床设备的名称与型号、工艺装备的名称与型号以及合理确定切削用量和时间定额是满足零件质量要求、提高生产率、降低劳动成本的一项重要措施。

2.8.1机床的选择

在选择机床时应注意下述几点：

(1)机床主要规格尺寸与加工零件的外廓尺寸想适应小工件选用小机床加工，大工件选用大机床加工，做到设备的合理利用。

(2)机床的精确度应与工序要求的加工精度相适应机床的精度过低，满足不了加工质量要求;机床的精度过高，又会增加零件的制造成本。单件小批量生产时，特别是没有高精度的设备来加工高精度的零件时，为充分利用现有机床，可以选用精度低一些的机场，而在工艺上采用措施来满足加工精度的要求。

(3)机床的生产率应与加工零件的生产类型相适应单件小批生产应选择工艺范围较广的通用机床;大批大量生产选择生产率和自动化程度较高的专门化或专用机床。

(4)机床选择还应结合现场的实际情况应充分利用现有设备，如果没有合适的机床可供选用，应合理地提出专用设备设计或旧机床改装的任务书，或提供购置新设备的具体型号。

2.8.2工艺装备的选择

工艺设备选择是否合理，直接影响到工件的加工精度、生产率和经济性。因此，要结合生产类型、具体的加工条件、工件的加工技术要求和结构特点等合理选择工艺装备。

1.夹具的选择

单件小批生产应尽量选择通用夹具。例如，各种卡盘、虎钳和回转台等。如条件具备，可信用组合夹具，以提高生产率。大批量生产，应选择生产率和自动化程度高的专用夹具。多品种中小批量生产可选用可调整家具或成组夹具。夹具的精度应与工件的加工精度相适应。

2.刀具的选择

一般应选择标准刀具，必要时可选择各种高生产率的复合刀具及其它一些专用刀具。刀具的类型、规格及精度应与工件的加工要求相适应。

3.量具的选择

单件小批生产应选用通用量具，如游标卡尺、千分尺、千分表等。大批量生产应尽量选用效率较高的专用夹具，如各种极限量规、专用检验夹具和测量仪器等。所选量具的量程和精度要求要与工件的尺寸和精度相适应。

在制定工艺过程时，机床设备确定后还应正确选择切削用量。确定切削用量时应综合考虑零件的伸长批量，加工精度、刀具材料等因素。有关此部分的内容已在第1章讲述。单件小批量生产时，为了简化工艺文件，常不具体规定切削用量，而由曹作者根据具体情况自行确定。批量较小时，特别是组合机床、自动机床及多刀加工切削用量，应科学、严格地确定。

2.9机械加工的生产率

时间定额是指在一定生产条件下，规定生产一件产品或完成一道工序岁需消耗的时间。它是安排生产计划、进行成本核算、考核工人完成任务情况、确定所需设备和工人数量的主要依据。合理的时间定额能调动工人的积极性，促进工人技术水平的提高，从而不断提高生产率。随着企业生产技术条件的不断改善和水平的不断提高，时间定额应定期进行修订，以保持定额的平均先进水平。

2.9.1单件时间为了便于合理地确定时间定额，把完成一道工序的时间称为单件时间，它包括如下组成部分。

1.基本时间

基本时间是直接改变生产对象的尺寸、形状、相对位置、表面状态或材料性质等工艺过程所消耗的时间。对于机械加工来说，是指从工件上切除材料层所消耗的时间，其中包括刀具的切入和切出时间。各种加工方法的切入、切出长度可查阅有关手册确定。

2.辅助时间

辅助时间是为实现工艺过程所必须进行的各种辅助动作所消耗的时间。这些辅助动作包括：装夹和卸下工件;开动和停止机床;改变切削用量;进、退刀具;测量工件尺寸等。基本时间和辅助时间的总和，称为工序作业时间，它是直接用于制造产品或零、部件所消耗的时间。

3.布置工作时间

布置工作时间是为使加工正常进行，工人照常管工作地(如更换刀具、润滑机床、清理切屑、收拾工具等)所消耗的时间。布置工作时间可按工序作业时间的2%-7%来估算。

4.休息和生理需要时间

休息和生理需要时间是工人在工作班内为恢复体力和满足生理上的需要所消耗的时间。它可按工序作业时间的2%-4%来估算。以上四部分时间的总和就是单件时间，即

5.准备终结时间

在单件或成批生产中，每当加工一批工件的开始和终了时，工人需做以下工作：开始时，需熟悉工艺文件，领取毛坯、材料、领取核安装刀具和夹具，调整机床和其他工艺装备等;终了时，需拆下和归还工艺装备，送交成品等，工人为了生产一批产品或零、部件，进行准备和结束工作所消耗的时间称为准备终结时间(简称准终时间)设一批工件的数量为n，则分摊到每个工件上的时间为te/n。故单件和成批生产的单件计算时间tc应为

在大量生产时，每个工作地点完成固定的一道工序，一般不需考虑准备终结时间。计算得到的单件时间以 “min”为单位填入工艺文件的相应栏中。

2.9.2提高劳动生产率的工艺途径

1.缩短单件时间定额

缩短时间定额，首先应缩减占定额中比重较大部分。在单件小批量生产中，辅助时间和准备终结时间所占比重大;在大批大量生产中，基本时间所占比重较大。因此，缩短时间定额主要从以下几方面采取措施：

(1)缩短基本时间

基本时间可按有关公式计算。以车削为例式中，为切削长度(mm);为切削直径(mm);为切削余量(mm);为切削速度(m/min);为进给量(mm/r);为吃刀深度(mm)。

①提高切削用量

由基本时间计算公式可知，增大均可缩短基本时间。

②减少切削长度L

利用n把刀具或复合刀具对工件的同一表面或几个表面同时进行加工或者利用宽刃刀具或成形刀具作横向走刀同时加工多个表面，实现复合工步，均能减少每把刀切削长度，减少基本时间。

③采用多件加工

多件加工通常有顺序多件加工(图2-25(a))、平行多件加工(图2-25(b))、平行顺序加工(图2-25(c))三种形式。多件加工常见于龙门刨、平面磨削以及铣削加工中。

图2-19 多件加工示意图

1-工作台;2-工件;3-刨刀;4-铣刀;5-砂轮

(2)缩短辅助时间

①直接减少辅助时间采用高效的气、液动夹具、自动检测装置等使辅助动作实现机械化和自动化，以缩减辅助时间。

②辅助时间与基本重合采用转位夹具或回转工作台(图2-2)加工，使装卸工件的辅助时间与基本时间重合。

(3)缩短布置工作地时间提高刀具或砂轮耐用度。减少换刀次数;采用各种快换刀夹、自动换刀、对刀装置来减少换刀和调刀时间，均可缩减布置工作地时间。

(4)缩短准备终结时间中、小批生产中，由于批量小、品种多，准备终结时间在单位时间中占有较大比重，使生产率受到限制。扩大批量是缩减准备终结时间的有效途径。目前，采用成组技术以及零、部件通用化、标准化、产品系列化是扩大批量的有效方法。

2.采用先进工艺方法采用先进工艺可大大提高劳动生产率。具体措施如下：

(1)在毛坯制造中采用新工艺如粉末冶金、石蜡铸造、精锻等新工艺，能提高毛坯精度,建烧鸡些家公劳动两和节约原材料。

(2)采用少、无切削工艺如冷挤、冷轧、滚压等方法，不仅能提高生产率，而且可提高工件表面质量和精度。

(3)改进加工方法如采用拉削代替镗、洗削可大大提高生产率。

(4)应用特种加工新工艺对于某些特硬、特脆、特韧性材料及复杂型面的加工，往往用常规切削方法难于完成加工，而采用电加工等特种加工等特种加工能显示其优越性和经济性。

第2章习题

2-1什么是生产过程?什么是工艺过程?二者有什么关系?

2-2举例说明工序、安装、工位、工步及走刀的概念。

2-3什么是生产纲领?有哪几种生产类型?

2-4什么是工艺规程?简述工艺规程制定的步骤。

2-5机械加工中常用的毛坯有哪几种?如何选用?

2-6简述基准、设计基准、工艺基准的概念。

2-7什么是定位基准?精基准与粗基准的选择各有何原则?

2-8什么是经济加工精度?

2-9选择表面加工方法的依据是什么?

2-10为什么对质量要求较高的零件在拟定工艺路线时要划分加工阶段?

2-11工序集中和工序分散各有什么优缺点?

2-12什么是毛坯余量?影响工序余量的因素有哪些?

2-13如图2-26所示的零件，在加工过程中将A面放在机床工作台上加工B、C、D、E、F表面，在装配时将A面与其他零件连接。试说明：

①A面是那些表面的尺寸和相互位置的设计基准?

②哪个表面是装配基准和定位基准?

图2-26 题2-13图

2-14如图2-27所示的零件，在外圆、端面、内孔加工后，钻φ10孔。试计算以B面定位钻φ10孔的工序尺寸及其偏差。

图2-27 题2-14图

2-15加工一批直径为φ250-0.021mm，Ra=0.8μm，长度为55mm的光轴，材料为45钢，毛坯为φ28+-0.3mm的热轧棒料，试确定其在大批量生产中的工艺路线以及各工序的工序尺寸、工序公差及其偏差。

2-16加工图2-28所示的一批零件，有关的加工过程如下：

①以左端A面及外圆定位，车右端外圆及端面D、B，保证尺寸300-0.20mm;

②调头以右端外圆及端面D定位，车A面，保证零件总长为L;

③钻φ20通孔，镗φ25孔，保证孔深为25.1+0.150mm; ④

以端面D定位磨削A面，用测量方法保证φ25孔深为25+0.100mm，加工完毕。求尺寸L。

图2-28题2-16图

2-17加工图2-29所示的一轴及其键槽，图纸要求轴径为φ300-0.032mm，键槽深度尺寸为260-0.20mm，有关的加工过程如下：

①半精车外圆至φ30.60-0.1mm;

②铣键槽至尺寸A;

③热处理;

④磨外圆至φ300-0.032mm。

求工序尺寸A。

图2-29 题2-17图

2-18今磨削一表面淬火后的外圆表面，磨后尺寸要求为φ600-0.03mm。为了保证磨后工件淬硬层的厚度，要求磨削的单边余量为0.3+-0.05 mm，若不考虑淬火时工件的变形，求淬火前精车的直径工序尺寸。

机械制造技术教程_2机械加工工艺规程篇2

1工艺规程设计

1.1确定毛坯的制造形式

毛坯是机械制造工作中的主要结构, 它的确定是否合理直接关系到整个机械产品的性能、质量和效益。在目前的零件材料生产中, 常采用的材料为35钢, 而经常所采用的器械毛坯件主要包含了铸件、型材、冲压件、焊接件等, 在工作中考虑到了零件加工过程中的交叉性变载荷以及冲击荷载要求, 我们在工作中应当选择合理的锻件, 并且采用金属纤维来尽量的进行控制, 使得其在工作中不被切断, 从而保证工作的科学、可靠进行, 且零件的轮廓上尺寸能够得到有效的保证, 故此在工作中采纳这种锻造模型技术。

1.2基面的选择

基面是机械制造工艺规程设计中的核心内容, 它在工作中选择的是否合理直接关系到产品质量和生产效率。在工作中一旦基面的选择不科学, 其所生产成的产品必然存在着许多的弊病, 同时生产工艺也会产生许多的漏洞和问题, 甚至是造成零件的无法正常生产。在目前的基面选择工作中, 我们需要从以下方面进行分析:

(1) 粗基准的选择

在基材选择工作中, 在粗基准定位和选择主要目的在于保证加工产品的精准性, 同时还要明确的规定其中各方面的控制要求。粗基准的选择在工作中应当遵循以下几方面原则:首先, 选择能够满足加工机械毛坯表面精确度要求的基准线;其次保证加工表面与零件位置尺寸的一致性;再次, 保证工件某一表面在研究上存在着余量均匀且能够达到预计定位基准要求;全部表面都需要进行深入加工, 且选择出余量较小的表面作为基准面;最后在铣床上加工换挡叉选择的时候应当以φ15.8mm内控作为主要的基准线, 从而达到预计工作标准要求。

(2) 精基准的选择

精基准的选择在目前的机械生产和制造中也是最为关键的一部分, 它在应用中需要从加工精确度角度出发, 同时在工作中考虑到选择的方便性和加工结构的简单性要求, 在选用的时候需要遵循以下原则:首先在选择中尽可能的选择一些零件基准较小的尊则, 且精确度较为良好的工作流程, 在工作中尽可能的避免重复和重合引起的定位误差问题;其次尽可能的满足工件表面的加工要求, 采用统一的定位基准和精确度来进行控制, 达到最基本的基准统一要求;再次, 当零件表面的加工位置精确度要求严格的时候应当采用互换基准为主。最后, 在零件加工的时候所选用的精基准是以φ15.8mm内孔为主的, 并且在其前后侧面添加加工换挡叉叉口。

1.3制定工艺路线

工艺路线的制定可谓之整个机械制造工艺中的关键内容, 它在工作中主要的内容和任务在于选择出合理的表面加工方法和加工方案, 确定各个表面的加工工序和加工组合内容, 同时它在工作中基本的选择定位与基准线密切相关。在制定工艺路线的时候, 我们需要以这一技术和基础方案为出发点, 以零件的几何形状、尺寸精度、位置以及技术标准为要求进行合理分析, 且在生产中对生产纲领、确定条件、应当考虑的机械、工序集中要求、生产效率为核心技能型管理, 除此之外我们在工作中还需要控制生产效果, 使得整个生产成本都能够得到有效的控制和管理。

1.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸确定

(1) 15.81F8内孔

毛坯为实心, 不冲出孔。内孔精度要求IT7, 参照《机械制造工艺设计简明手册》 (以下简称《工艺手册》) 表2.3-9确定孔的加工余量分配:

(2) 叉口两内侧面

由于两内侧面对于R28.5中心线有平行度等位置要求, 所以可以将其看作内孔来确定加工余量, 即的孔。毛坯为实心, 已经有孔, 精度要求为IT8, 参照《工艺手册》表2-3.9确定加工余量的分配:

为简化模煅毛坯的外形, 先直接取叉口尺寸为46.5mm。表面粗糙度要求, 需要精铣, 此时粗铣单边余量z=2.0mm, 精铣时单边余量z=0.25mm。

(3) 15×56两侧面

由于是在卧式铣床上两把刀同时铣床上两把刀同时铣, 所以可以把两侧面的余量用双边余量来计算。现毛坯长度方向直接取11mm。表面粗糙度为R26.3μm, 需要精铣, 此时粗铣单边余量为z=2.0-0.2=1.8mm, 精铣时单边余量z=0.2。

2夹具设计

为了提高劳动生产率, 保证加工质量, 降低劳动强度, 根据设计任务书, 决定设计加工变速器换档叉顶端16x56两侧面的铣床夹具。本夹具用于卧式铣床, 刀具为φ40mm高速钢镶齿三面刃铣刀, 同时对2个面进行加工。

2.1定位基准的选择

叉口两端面对φ15.81孔有位置度要求。为了达到夹紧定位要求, 在同一工件的各道工序中, 应尽量采用同一定位基准进行加工, 所以应该选择φ15.81孔作为主要定位基准面, 同时以叉口两内侧面作为辅助定位基准。

2.2定位分析

工件在心轴、档板、螺栓及支承钉上实现完全定位。其中心轴限制了工件在Z轴上的移动及转动自由度和Y轴的移动自由度;档板和螺栓连接限制了工件在X轴上的移动自由度和转动自由度及;支承钉限工件在Y轴上的转动自由度, 又由于是两个平面同时加工, 所以实现了完全定位。

2.3定位误差分析

夹具的主要定位元件是一心轴, 所以定位误差主要就是心轴与工件孔之间的装配误差, 即轴与孔的配合误差。孔的尺寸为, 所选择的配合轴的尺寸为。

所以定位误差为mm, 而孔的公差为IT8=0.572, 所以, 即最大侧隙能满足零件的精度要求。

结束语

制造技术不仅是衡量一个国家科技发展水平的重要标志, 也是国际间科技竞争的重点。工艺规程作为保证工作顺利开展的基础, 为此我们有必要在工作中对其进行深入研究, 以保证机械制造工作的顺利进行。

参考文献

[1]赵家齐.机械制造工艺学课程设计指导书[M].北京.机械工业出版社, 2000.[1]赵家齐.机械制造工艺学课程设计指导书[M].北京.机械工业出版社, 2000.

[2]李益民.机械制造工艺设计简明手册[M].北京:机械工业出版社, 1994.[2]李益民.机械制造工艺设计简明手册[M].北京:机械工业出版社, 1994.

机械加工工艺规程制订篇3

【关键词】毛坯；机械加工艺；工艺规程

1.机械加工艺规程的制定、作用

1.1机械加工艺规程的作用

（1）是指导生产的重要技术文件。

工艺规程是依据工艺学原理和工艺试验，经过生产验证而确定的，是科学技术和生产经验的结晶。所以，它是获得合格产品的技术保证，是指导企业生产活动的重要文件。正因为这样，在生产中必须遵守工艺规程，否则常常会引起产品质量的严重下降，生产率显著降低，甚至造成废品。

（2）是生产组织和生产准备工作的依据。

生产计划的制订，产品投产前原材料和毛坯的供应、工艺装备的设计、制造与采购、机床负荷的调整、作业计划的编排、劳动力的组织、工时定额的制订以及成本的核算等，都是以工艺规程作为基本依据的。

（3）是新建和扩建工厂（车间）的技术依据。

在新建和扩建工厂（车间）时，生产所需要的机床和其它设备的种类、数量和规格，车间的面积、机床的布置、生产工人的工种、技术等级及数量、辅助部门的安排等都是以工艺规程为基础，根据生产类型来确定。除此以外，先进的工艺规程也起着推广和交流先进经验的作用，典型工艺规程可指导同类产品的生产。

1.2机械加工工艺规程制订的原则

机械加工工艺规程制订的原则是优质、高产和低成本，即在保证产品质量的前提下，争取最好的经济效益。在具体制定时，还应注意下列问题：

（1）技术上的先进性在制订工艺规程时，要了解国内外本行业工艺技术的发展，通过必要的工艺试验，尽可能采用先进适用的工艺和工艺装备。

（2）经济上的合理性在一定的生产条件下，可能会出现几种能够保证零件技术要求的工艺方案。此时应通过成本核算或相互对比，选择经济上最合理的方案，使产品生产成本最低。

（3）良好的劳动条件及避免环境污染在制订工艺规程时，要注意保证工人操作时有良好而安全的劳动条件。因此，在工艺方案上要尽量采取机械化或自动化措施，以减轻工人繁重的体力劳动。同时，要符合国家环境保护法的有关规定，避免环境污染。

产品质量、生产率和经济性这三个方面有时相互矛盾，因此，合理的工艺规程应用该处理好这些矛盾，体现这三者的统一。

1.3 制订机械加工工艺规程的原始资料

（1）产品全套装配图和零件图。

（2）产品验收的质量标准。

（3）产品的生产纲领（年产量）。

（4）毛坯资料毛坯资料包括各种毛坯制造方法的技术经济特征；各种型材的品种和规格，毛坯图等；在无毛坯图的情况下，需实际了解毛坯的形状、尺寸及机械性能等。

（5）本厂的生产条件为了使制订的工艺规程切实可行，一定要考虑本厂的生产条件。如了解毛坯的生产能力及技术水平；加工设备和工艺装备的规格及性能；工人技术水平以及专用设备与工艺装备的制造能力等。

（6）国内外先进工艺及生产技术发展情况工艺规程的制订，要经常研究国内外有关工艺技术资料，积极引进适用的先进工艺技术，不断提高工艺水平，以获得最大的经济效益。

（7）有关的工艺手册及图册。

1.4 制订机械加工工艺规程的步骤

（1）计算年生产纲领，确定生产类型。

（2）分析零件图及产品装配图，对零件进行工艺分析。

（3）选择毛坯。

（4）拟订工艺路线。

（5）确定各工序的加工余量，计算工序尺寸及公差。

（6）确定各工序所用的设备及刀具、夹具、量具和辅助工具。

（7）确定切削用量及工时定额。

（8）确定各主要工序的技术要求及检验方法。

（9）填写工艺文件。

1.5机械加工工艺文件的格式

将机械加工工艺规程的内容，填入一定格式的卡片，即成为生产准备和施工依据的工艺文件。常用的工艺文件格式有下列几种：

（1）综合工艺过程卡片。

这种卡片以工序为单位，简要地列出了整个零件加工所经过的工艺路线（包括毛坯制造、机械加工和热处理等），它是制订其它工艺文件的基础，也是生产技术准备、编排作业计划和组织生产的依据。

（2）机械加工工艺卡片。

机械加工工艺卡片是以工序为单位，详细说明整个工艺过程的工艺文件。它是用来指导工人生产和帮助车间管理人员和技术人员掌握整个零件加工过程的一种主要技术文件，广泛用于成批生产的零件和小批生产中的重要零件。

（3）机械加工工序卡片。

机械加工工序卡片是根据工艺卡片为毎一道工序制订的。它更详细地说明整个零件各个工序的加工要求，是用来具体指导工人操作的工艺文件。在这种卡片上，要画出工序简图，注明该工序每一工步的内容、工艺参数、操作要求以及所用的设备和工艺装备。

2.零件的机械加工工艺分析

在制订零件的机械加工工艺规程时，首先要对照产品装配图分析零件图，熟悉该产品的用途、性能及工作条件，明确零件在产品中的位置、作用及相关零件的位置关系；了解并研究各项技术条件制定的依据，找出其主要技术要求和技术关键，以便在拟定工艺规程时采用适当的措施加以保证。然后着重对零件进行结构分析和技术要求的分析。

2.1机械加工零件结构分析

机械加工零件的结构分析主要包括以下三方面：

（1）零件表面的组成和基本类型。

尽管组成零件的结构多种多样，但从形体上加以分析，都是由一些基本表面和特形表面组成的。基本表面有内外圆柱表面、圆锥表面和平面等；特形表面主要有螺旋面、渐开线齿形表面、圆弧面（如球面）等。在零件结构分析时，根据机械零件不同表面的组合形成零件结构上的特点，就可选择与其相适应的加工方法和加工路线，例如外圆表面通常由车削或磨削加工；内孔表面则通过钻、扩、铰、镗和磨削等加工方法获得。

（2）主要表面与次要表面区分

根据零件各加工表面要求的不同，可以将零件的加工表面划分为主要加工表面和次要加工表面；这样，就能在工艺路线拟定时，做到主次分开以保证主要表面的加工精度。

（3）零件的结构工艺性。

所谓零件的结构工艺性是指零件在满足使用要求的前提下，制造该零件的可行性和经济性。功能相同的零件，其结构工艺性可以有很大差异。所谓结构工艺性好，是指在现有工艺条件下，既能方便制造又有较低的制造成本。

2.2机械加工零件的技术要求分析

零件图样上的技术要求，既要满足设计要求，又要便于加工，而且齐全和合理。其技术要求包括下列几个方面：

（1）加工表面的尺寸精度、形状精度和表面质量。

（2）各加工表面之间的相互位置精度。

（3）工件的热处理和其它要求，如动平衡、镀铬处理、去磁等。

机械加工零件的尺寸精度、形状精度、位置精度和表面粗糙度的要求，对确定机械加工工艺方案和生产成本影响很大。因此，必须认真审查，以避免过高的要求使加工工艺复杂化和增加不必要的费用。

在认真分析了零件的技术要求后，结合零件的结构特点，对零件的机械加工工艺过程便有一个初步的轮廓。加工表面的尺寸精度、表面粗糙度和有无热处理要求，决定了该表面的最终加工方法，进而得出中间工序和粗加工工序所采用的加工方法。如，轴类零件上IT7级精度、表面粗糙度 Ra1.6μm的轴颈表面，若不淬火，可用粗车、半精车、精车最终完成；若淬火，则最终加工方法选磨削，磨削前可采用粗车、半精车（或精车）等加工方法加工。表面间的相互位置精度，基本上决定了各表面的加工顺序。

2.3毛坯的选择

机械制造技术教程_2机械加工工艺规程篇4

大型养路机械、轨道车辆车轴超声波探伤工艺规程（试行）总则

1.1 车轴是各种大型养路机械、轨道车辆的重要部件。对大型养路机械、轨道车辆车轴的轴颈、轮座、防尘板座及齿轮座等应力集中部位实行超声波探伤是发现各种车轴内部缺陷及疲劳裂纹，防止断裂事故、确保行车安全的可靠措施。为了规范车轴的探伤工作，保证探伤质量，特制定本规程。

1.2 本规程适用于大型养路机械（包括D08-32型自动抄平起拨道捣固车、SRM80型全断面道碴清筛机、WD-320型动力稳定车和SPZ-200型双向道床配碴整形车）、轨道平车及160HP以上轨道车等走行轴的超声波探伤。其它车辆车轴的超声波探伤可参照本规程。

1.3 大型养路机械、轨道车辆的车轴探伤应贯彻预防为主、质量第一的工作方针。

1.4 对大型养路机械、轨道车辆车轴实施探伤的过程中，探伤人员应根据具体的车轴型号，结合本规程中的相关参数及规定进行。1.5 本规程未做规定者，按国家和铁道部有关规定执行。1.6 本规程由北京铁路局起草，由铁道部运输局基础部提出并归 —3— 口。2 探伤范围

2.1 凡大型养路机械、轨道车辆车轴属于下列情况之一者，均需按本规程实行超声波探伤检查。2.1.1 大型养路机械每年进行一次。

2.1.2 轨道车、轨道平车走行3000km～5000km或行驶满一年。2.1.3 车辆颠覆或脱线。2.1.4 车辆大修。

2.1.5 单独更换车轴或轮对。

2.2 判为轻伤的车轴，下次探伤时间缩短为正常周期的一半，并由司乘人员加强检查。3 探伤人员

3.1 大型养路机械、轨道车辆车轴超声波探伤人员，必须取得铁道部门无损检测资格鉴定考核委员会颁发的超声Ⅱ级或以上级别资格证书方可独立工作。

3.2 探伤人员应熟悉被探车轴的材质、制造工艺，以及易于产生缺陷的部位、性质、形状及分布情况和车轴几何尺寸。3.3 探伤人员应熟知有关被探车轴的内部质量标准和有关技术条件。

3.4 探伤人员应了解大型养路机械和轨道车辆在运行中车轴应力集中的部位及范围。4 主要设备及性能

—3— 4.1 超声波探伤仪

4.1.1 六通道超声波探伤仪应有六个通道同时显示和每通道单独显示功能，并有足够的显示亮度。

4.1.2 每个通道灵敏度余量均应≥46dB；K1斜探头探测压装部深度为 1mm 的人工伤余量应≥26dB。4.1.3 水平线性误差≤2%。4.1.4 垂直线性误差≤6%。4.1.5 每道衰减器总量≥80dB。4.1.6 动态范围≥26dB。

4.1.7 分辨力（纵波纵向）≥26dB。4.1.8 探测深度（纵波）≥3m。4.1.9 适用于交流、直流两种电源。4.2 试块

4.2.1 车轴超声波探伤TZS-R型专用标准试块一套，见图1。4.2.2 各种轴型半轴实物试块各一件，如图

2、图

3、图

4、图5所示。按各种轴型加工的半轴实物试块的人工伤部位见附录三规定，人工伤深度应符合TB/T2494.1—94和TB/T2494.2—94要求，并在1/2轴长度的端面上钻Φ10mm、深60mm的平底孔。

4.2.3 GDC型专用试块一套，如图

6、图

7、图

8、图9所示。4.3 ZHT-1型组合探头

4.3.1 探头频率为2.5MHz-5MHz。4.3.2 回波频率为f ±15%。

—3— 4.3.3 直探头声轴偏角≤1.5°。4.3.4 斜探头折射角误差Δβ： 4.3.4.1 β≤45°时，Δβ≤1.5°。4.3.4.2 β＞45°时，Δβ≤2°。

4.3.5 超声波小角度纵波探头探伤参数，见附录二。4.3.6 超声波纵波探伤参数，见附录三。

4.3.7 以超声横波检查轮座、齿轮座镶入部疲劳裂纹使用K0.7～K1.6横波斜探头，如图

10、图

11、图12所示，超声波横波探伤参数见附录四。5 探伤前准备

5.1 专用组合探头由6个不同角度的单个特殊探头组成，探伤前应按被探轴型组配每个单探头的角度。6个单探头按逆时针方向，依次全轴、齿轴座内侧、齿轮座外侧、轮座内侧、轮座外侧、轴颈顺序排列（对应于六通道探伤仪1～6道）。

5.2 检查横波斜探头的入射点和K值，按TZS-R型车轴标准试块使用说明规定方法进行。

5.3 了解被探车轴的型号、几何尺寸、走行公里数、组装年限。5.4 擦试探测面。为了保证探伤过程中有良好的声耦合，拆除轴箱盖和销钉后，还必须除去轴端面的锈污和毛刺。5.5 测距的标定

5.5.1 纵波探伤测距的标定：

5.5.1.1 使用专用组合探头检查各种车轴时，应按探测长度进行标 —3— 定（相关参数见附录三），具体调整方法是把 0 度探头置于TZS-R型标准试块C面上，将第五次底波前沿用仪器粗调和微调旋钮调至荧光屏刻度第4大格，如图7所示，此时屏幕上刻度每大格（1cm）代表车轴实际长度250mm（详见TZS-R型车轴超声波探伤标准试块使用说明书）。

5.5.1.2 用半轴实物试块直接标定。以轴承脂做耦合剂，将第一次底面回波用深度粗调和微调旋钮调至荧光屏刻度相对应的格数（半轴实物试块长度÷250 = 格数），屏幕上每一大格代表车轴实际长度250mm。

5.5.1.3 用GDC型试块标定。用仪器调节旋钮，将第一至第四次底波前沿调至示波管显示屏机械刻度第2、4、6、8大格，此时，每大格代表试块（或车轴）实际尺寸250mm。5.5.2 横波斜探头测距的标定：

5.5.2.1 将K值探头置于TZS-R标准试块R面上，调节仪器微调和水平旋钮，使A面下棱角最高反射波前沿和A面上棱角最高反射波的前沿分别对准荧光屏水平刻度的第2与第4大格上，见图8。此时，仪器刻度每大格代表探测深度H为40mm，其水平距离L和声程S可用式1和式2计算。

L＝K H

（1）

S＝H√K2 ＋1

（2）

5.5.2.2 斜探头置于半轴实物试块轴身上，将半轴实物试块轮座（或齿轮座）内侧（或外侧）人工伤反射波前沿用水平（或延迟）—3— 和微调旋钮调至荧光屏刻度适当位置（例第五大格，见图9），根据公式3～5计算出屏幕上每大格代表的实际探测深度H、水平距离L及声程S值（详见TZS-R型车轴超声波标准试块技术说明）。

Φ1 ＋ Φ2

H ＝ ─────

（3）

Φ1 ＋ Φ2

L ＝ K（─────）＝ K H

（4）

Φ1 ＋ Φ2 2

______

_______

S ＝ ───── √K2 ＋1 ＝ H √K2 ＋1

（5）

式中：K＝Tgβ；

β＝探头折射角；

L＝从探头入射点至人工伤的垂直距离（mm）;

S＝横波声程（mm）;

Φ1＝轮座（或齿轮座）直径；

Φ2＝探头所在位置的直径。

水平（L）／格数——每格代表的水平距离；

深度（H）／格数——每格代表的深度；

声程（S）／格数——每格代表的声程。探测程序 6.1 纵波探伤

6.1.1 纵波探伤灵敏度的确定：

6.1.1.1 使用GDC型专用试块调整探伤灵敏度。将与被探测车轴相 —3— 对应的专用组合探头置于涂有耦合剂的GDC型专用试块端面上，如图10所示，依次调整穿透（一通道）、齿轮座内侧（二通道）、齿轮座外侧（三通道）、轮座内侧（四通道）、轮座外侧（五通道）、轴颈（六通道）等部位探测灵敏度。

6.1.1.2 全轴穿透探测灵敏度的调整。使用GDC型专用试块调整全轴穿透探伤灵敏度，仪器“增益”最大、“抑制”关，调整探伤仪第一通道衰减器控制键（详见CZT-1型超声波车轴探伤仪使用说明书），使GDC型试块端面直径φ5mm平底孔反射波高度为荧光屏满刻度的80%，再增益16dB～20dB（轴端直径＜φ120mm，增益20dB；轴端直径≥φ120mm，增益16dB）作为车轴超声波穿透检查的探伤灵敏度。

6.1.1.3 齿轮座内侧探伤灵敏度的调整。仪器“增益”最大、“抑制”关，调整仪器第二通道衰减器控制键，使人工伤反射波高度为荧光屏满刻度的80%，然后增益18dB～22dB，作为判伤灵敏度，再增益4dB作为扫查灵敏度。

6.1.1.4 齿轮座外侧探伤灵敏度的调整方法与6.1.1.3相同，先增益16dB～20dB作为判伤灵敏度，再增益4dB作为扫查灵敏度。6.1.1.5 轮座内侧探伤灵敏度的调整。调整仪器第四通道衰减器控制键，使人工伤反射波高度为荧光屏满刻度的80%，然后增益14dB～18dB作为轮座内侧判伤灵敏度，再增益4dB作为扫查灵敏度。

6.1.1.6 轮座外侧探伤灵敏度的确定。调整方法与6.1.1.5相同，先 —3— 增益12dB～16dB作为轮座外侧判伤灵敏度，再增益4dB作为扫查灵敏度。

6.1.1.7 轴颈探伤灵敏度的确定。仪器“增益”最大、“抑制”关，调整仪器第六通道衰减器控制键，使人工伤反射波高度为荧光屏满刻度的80%，然后增益8dB～12dB作为轴颈判伤灵敏度，再增益4dB作为扫查灵敏度。

6.1.1.8 使用半轴实物试块调整全轴穿透探伤灵敏度。仪器“增益”最大、“抑制”关，调整探伤仪第一通道衰减器控制键（详见CZT-1型超声波车轴探伤仪使用说明书），使半轴实物试块端面直径10mm平底孔反射波高度为荧光屏满刻度的80%，再增益16dB作为车轴超声波穿透检查的探伤灵敏度。

6.1.1.9 使用TZS-R型标准试块调整全轴穿透探伤灵敏度。将探头置于试块C面，调整第一通道衰减器控制键，使第一次底波为荧光屏满刻度的80%，在此基础上检查平轴端车轴时，提高增益45dB，作为车轴超声穿透检查的探伤灵敏度；检查轴端带螺纹或轴径直径＜120mm的车轴，提高增益50dB，作为车轴超声穿透检查的探伤灵敏度。

6.1.2 纵波探伤操作程序：

6.1.2.1 用仪器控制键输入车型、轴号、探头角度等有关参数（参见附录三）。

6.1.2.2 将与被探轴相对应的组合探头置于涂好耦合剂（油脂）的轴端面上，使6个单探头均有良好的声接触。仪器置于六通道同时 —3— 显示状态下，向探头体施以均匀压力，观察第一通道扫描线上应出现底波的位置是否有轴端面反射波出现，如有幅度足够高的反射波，表示组合探头接触良好，否则应重新检查组合探头的弹簧是否正常。然后匀速顺时针旋转组合探头360°，观察六条扫描线是否有异常反射波出现，如有异常反射波出现，则应使用单通道显示键依次显示第一通道和出现异常波的相应通道，判断该轴是否有伤和伤的大小。判伤时除周向旋转探头判断伤的周向长度外，还要单独上、下移动有异常波的探头，以提高判伤的准确性和判断伤的尺寸及位置。

6.1.2.3 车轴全轴探伤必须从两端进行，严禁仅从单端探测。6.1.2.4 判伤

6.1.2.4.1 0 度探头穿透探测全轴超声波的衰减情况时，如果轴端面反射波高＜50%，则认为该轴透声不良。如果发现始波与底面回波间有伤波出现、且波高≥80%，应根据伤波在荧光屏上所处的格数，计算出伤在车轴上的位置，再将探头放到轴另一端面上探测，如果亦有伤波出现，而且伤在轴上所处位置与前者相对应，则判该轴有超过标准的伤，应予落轮检查。

6.1.2.4.2 车轴各应力区疲劳裂纹判断。当在显示六条扫描线时发现某部位有可疑反射波出现，则应将仪器转换成单道显示状态，根据反射波的位置和特点进行判断。车轴疲劳裂纹反射波的特点是波峰尖锐、反射干脆、猛烈，当探头周向旋转时，有一定的周向长度，裂纹反射波幅度由低变高再由高变低，有规律地逐渐变化，无突变 —3— 现象，反射波没有明显的位置变化。当探头在轴端面上作上、下扫查时，裂纹反射波的位置随着探头上、下扫查，在扫描线上左右移动，其幅度由低──高──低有规律逐渐变化，无突变现象，并且探头向上扫查比向下扫查时波幅下降速度快。6.2 横波探伤

6.2.1 在探测落轮的车轴探伤时，可采用横波探伤方法探测各应力区疲劳裂纹。

6.2.2 横波探伤灵敏度的确定：

6.2.1.1 将带弧形的K值（0.7～1.6）探头置于涂有耦合剂的半轴实物试块的轴身上，调整仪器衰减器控制键，使轮座（或齿轮座）人工伤反射波高度达荧光屏满刻度80%，再提高增益10dB～18dB作为轮座内、外侧（或齿轮座内外侧）的横波探伤灵敏度。6.2.1.2 将带弧形K值（0.7～1.6）探头置于TZS-R标准试块R面上，按图

7、图8所示方法，探测TZS-R试块上1毫米深的人工伤，调整仪器衰减器控制键，使人工伤反射波高度为荧光屏满刻度的80%，然后再提高增益12dB～18dB作为轮座内、外侧或齿轮座内外侧的横波探伤灵敏度。6.2.2 横波探伤操作程序：

6.2.2.1 用仪器控制键输入车型、轴号、探头K值等有关参数（参见附录四）。

6.2.2.2 探头扫查区域。以横波探测不退轴承和齿轮的车轴轮座内、外侧和齿轮座内、外侧时，均在轴身上进行（探头K值的大小 —3— 视几何尺寸而定）。探头的扫查区域必须保证轮座（或齿轮座）内、外侧探测区域之和大于轮座全长，即必须保证探头主声束扫查整个轮座（或齿轮座）全长，如图9所示。

6.2.2.3 斜探头移动方法。使用横波斜探头探伤时，使探头均匀受力（0.2kg～0.5kg），以20mm/s～50mm/s的速度在轴身上沿轴向往复移动。6.2.2.4 判伤

车轴疲劳裂纹是一种金属表面断裂，内部含有气体，多出现在轮座和齿轮座的压合线上或卸荷槽的底部，呈线性分布，有一定的周向长度和深度，其反射波的特点是干脆、波峰尖锐、猛烈、根部粗些。又因为裂纹有一定深度，当探头前后移动时，反射波在扫描线上左右移动，而且波幅有从低到高再到低的逐渐变化规律，没有突变现象。在车轴几何尺寸和探头K值一定时，其声程为常数，故疲劳裂纹反射波波幅最大时的前沿所对应的刻度不变。探头周向扫查时，裂纹反射纹仅有幅度的逐渐连续高低变化，没有位置变化。车轴探伤中除根据裂纹反射波特点判断外，还应注意观察轮心反射波或台阶反射波的变化，当出现裂纹反射波时，周向移动探头，由于疲劳裂纹的存在，轮心或台阶反射波会随着裂纹反射波的升高而降低。如果裂纹较深时，轮心或台阶波消失。7 车轴超声波探伤中常见杂波及其特点

7.1 在大型养路机械、轨道车辆车轴超声波探伤中，常见的杂波主要是由压装部的腐蚀坑、腐蚀沟、刀痕、透油透锈、台阶和卸荷 —3— 槽底部等引起的反射波。

7.2 腐蚀沟的反射波。腐蚀沟是多个腐蚀坑连成的，多出现在使用年限较长的车轴表面的疲劳裂纹区域内，有时与裂纹重合，长度不等。一般在横波探伤时有较明显的反射波形，其特点是较宽，多峰前后移动探头时反射波在扫描线上左右移动，其移动距离较裂纹波小，且有交替起伏现象。

7.3 刀痕反射波。超声束在车轴压装部表面遇到粗糙刀痕时，在荧光屏上会出现数条反射波，且彼此间距相等，波峰尖锐，探头周向移动时，一周均有这种波形；前后移动探头，刀痕反射波有此起彼落现象。

7.4 轮毂孔内表面缺陷反射波。由于车轮制造过程中在其内部存在缺陷，如果缺陷恰好存在于车轮内孔表面，在紧箍力足够大的条件下，则会出现很强的缺陷反射波，其在荧光屏上出现的位置比车轴表面裂纹反射波略靠右，移动探头时，这种内孔缺陷波很快消失。7.5 透油透锈反射波。轮对经过长期运用后，压装部有时会发生透油透锈现象。轮座处的透油透锈实际上是一种表面夹杂物，一般在间隙较大时，会造成油泥锈垢固化后紧贴在车轴表面，这些紧贴在轴表面的油锈混合物，在探伤时会引起较强的反射波。透油透锈反射波前后沿不规则，比疲劳裂纹反射波宽的多，波峰不尖锐，幅度低，严重者会形成所谓的“空心波”。探头前后扫查时，有起伏变化，但无左右移动现象。因为透油透锈的存在，一般轮心波或台阶波波幅很小，甚至消失。

—3— 7.6 轮心反射波。车轴探伤时，超声束穿透轴与轮心的压装面到达轮心上表面棱角处所反射回来的反射波，称为“轮心波”。其特点是反射比较强，根部较裂纹波宽，探头前后扫查一定距离后很快消失。如果降低探测频率，轮心波波幅增大，提高探测频率波幅减小或消失。轮心反射波出现在裂纹反射波之后，探头周向扫查时，只有幅度变化而无位置变化，且一周都存在。

7.7 台阶波。轮对在不落轮条件下轴探伤时，在超声传播路径上，遇到车轴几何尺寸突变的台阶时，会出现台阶（轮座、齿轮座前后肩和卸荷槽等部位）反射波。其特点是波幅高、反射强、猛烈，波的前后沿干净无杂波。探头前后扫查时，反射波在扫描线上左右移动；探头周向扫查时，一周都存在。8 探伤记录及管理

8.1 车轴探伤结束后，如果发现车轴有伤，且伤波高度≥80%，超过TB/T24—94标准的疲劳裂纹或透声不良时，判为重伤；凡伤波高度＞40%、＜80%者判为轻伤。判为有伤的车轴，必须用白铅油在轴身上注明缺陷部位和长度。

8.2 探伤结束后，探伤人员应认真填写车轴探伤记录表（详见附录一）。探伤记录的填写，应做到字迹清晰、整齐、不涂不改。8.3 探伤前认真输入有关车轴探伤参数；探测后，用探伤仪所带打印机打印每根轴的探伤结果。

二、附录一：轨道车、轨道平车、大型养路机械车轴超声波探伤 —3— 记录表（表1）

三、附录二：超声波小角度纵波探头探伤参数（表2）

四、附录三：轨道车、轨道平车、大型养路机械车轴超声纵波探伤参数（表3-1～6）

五、附录四：轨道车、轨道平车、大型养路机械车轴超声横波探

伤参数（表4-1～7）

六、附录五：GDC型试块示意图

七、附录六：轨道车、轨道平车、大型养路机械车轴示意图

中小机械操作工安全技术操作规程篇5

每班作业前认真检查各部位零件紧固和安全状况，在确认符合安全要求的前提下方可操作，每班作业结束后操作工应按照“清洁、润滑、紧固、调整、防腐”的十字要求，认真做好保养工作并切断电源后方准离开作业点。

混凝土、砂浆搅拌机：

1、搅拌机必须安置在坚实的地方，用支架或支脚筒架稳，不准以轮胎代替支撑。

2、开动搅拌机前应检查，离合器、制动器、钢丝绳等反应良好，滚筒内不得有异物。

3、进料斗升起时，严禁任何人在料斗下通过或停留。工作完毕后应将料斗固定好。

4、运转时，严禁将工具伸进滚筒内。

5、现场检修时，应固定好料斗，切断电源。进入滚筒时，应有专人监护。卷扬机：

6、卷扬机应安装在平整坚实、视线良好的地点，机身和地锚必须牢固。卷扬机与导向滑轮中心线应垂直对正；卷扬机距离滑轮一般应不小于15米。

7、作业前，应检查钢丝绳、离合器、制动器、保险棘轮、传动滑轮等，确认安全可靠方准操作。

8、钢丝绳在卷筒上必须排列整齐，作业中最少需保留三圈。

9、作业时，不准有人跨越卷扬机的钢丝绳。

10、吊运重物需在空中停留时，除使用制动器外，并应用棘轮保险卡牢。

11、操作时严禁擅自离开岗位。

12、工作中要听从指挥人员的信号，信号不明或可能引起事故时，应暂停操作，待弄清情况后方可继续作业。

13、作业中突然停电，应立即拉开闸刀，并将运送对象放下。外用电梯：

14、现场外用电梯基座5米范围内，不得挖掘沟槽。电梯底笼2.5米范围内，要搭设坚固的防护罩棚。

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15、暴风雷雨后，外用电梯的基座、电源、接地、过桥、暂设支撑等，要进行安全检查。

16、使用电梯，严禁超载。运输物料不得超过护网。蛙式打夯机：

17、蛙式打夯机手把上应装按钮开关，并包绝缘材料。操作时应戴绝缘手套。打夯机电源电缆必须完好无损。作业时，严禁夯击电源线。

18、在坡地或松软土层打夯，严禁背着牵引。砂轮机：

19、砂轮机不准装倒顺开关，旋转方向禁止对着主要通道。20、工件托架必须安装牢固，托架平面平整，防护罩必须齐全良好。

21、操作时，应站在砂轮侧面。不准两人同时使用一个砂轮。

22、砂轮不圆、有裂纹和磨损剩余部分不足25毫米的不准使用。

23、手提电动砂轮的电源线，不得有破皮漏电。使用时要戴绝缘手套，先启动，后接触工件。

手电钻：

24、手电钻的电源线不得有破皮漏电，使用时应戴绝缘手套。

25、操作时，应先启动后接触工件。钻薄工件要垫平垫实，钻斜孔要防止滑钻。

26、操作时应用杠杆加压，不准用身体直接压在上面。倒链：

27、倒链的链轮盘、倒卡、链条，如有变形和扭曲，严禁使用。

28、操作时，不准站在倒链正下方。

29、重物需要在空间停留时间较长时，要将小链栓在大链上。千斤顶：

30、操作的，千斤顶应放在平整坚实的地方，并用垫木垫平。

31、丝杆、螺母如有裂纹，禁止使用。

32、使用油压千斤顶，禁止站在保险塞对面，并不准超载。

33、千斤顶提升最大工作行程，不应超过丝杆或齿条全长的75%。磨石子机：

34、砂轮密块必须安装牢固可靠，磨头周围应有防护罩壳。

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35、负荷线必须采用耐气候型的橡皮护套铜芯软电缆，接零保护到位，线路应架空。

36、采用防溅型漏电保护器，漏电动作电流不大于15mA，漏电动作时间小于0.1S。

37、穿绝缘鞋，戴绝缘手套。

机械制造技术教程_2机械加工工艺规程篇6

6．1 机床夹具概述

6.1.1 夹具的作用

在机床上加工零件时，为了使该工序所要加工的表面能够达到图纸所规定的尺寸、几何形状及与其它表面间的相互位置精度等技术要求，在加工前首先应将工件装好、夹牢。

把工件装好，就是在机床上使工件相对于刀具及机床有正确的位上加工置。工件只有在这个位置上接受加工，才能保证被加工表面达到所要求的各项技术教育要求。把工件装好这一过程称为定位。

把工件夹牢，就是指定位好的工件，在加工过程中不会受切削力、离心力、冲击、振动等外力的影响而变动位置。把工件夹牢这一过程称为夹紧。

因此，夹具的作用就是在加工过程中，对工件进行定位和夹紧，从而保证在加工过程中工件相对于机床保持正确的位置，保证达到该工序所规定的技术要求。

在机械加工过程中，工件的装夹方法按其实现工件定位的方式分为两种：一种是按找正方式定位的装夹方法；另一种是用专用夹具装夹工件的方法。

1．按找正方式定位的装夹方法

这种装夹方法，一般是先按图样要求在工件表面划线，划出加工表面的尺寸和位置，装夹时用划针或百分表找正后再夹紧。如在金工实习时钻锤头上用于装锤柄的孔时，由于是单件，我们就采用先划线，再找正这种方法加工。

按找正方式装夹工件的方法，能够很好的适应工序或加工对象的变换，夹具结构简单，使用简便经济，选用于单件和小批生产。但这种方式生产效率低，劳动强度大，加工质量不高，往往需要增加划线工序。当生产数量大、质量要求高时，需要专用夹具加工。

2．用专用夹具装夹工件的方法

图6-1 后盖零件钻径向孔的工序图

图6-2 后盖零件钻床夹具

1-钻套 2-钻模板 3-夹具体 4-支承板 5-圆柱销 6-开口垫圈 7-螺母 8-螺杆 9-菱形销

成批生产中，加工图6-1所示零件，钻后盖上的φ10mm孔，保证距后端面距离为18±0.1mm, φ10孔轴心线与φ30孔中心线垂直，φ10孔轴线与下面的φ5.8孔轴线在同一平面上。其钻床夹具如图6－2所示。φ10孔径尺寸钻头保证，由钻套1保证，距后端面距离18±0.1mm由支承板4保证，φ10孔轴线与φ30孔轴线垂直由钻套和圆柱销5共同保证。φ10孔轴线与下面的φ5.8孔轴线在同一平面上由菱形销9保证。加工时拧紧螺母7，实现定位，松开螺母7，拿开开口垫圈6，实现快速更换工件。

通过上面的例子，我们不难看出使用专用夹具装夹工件的优点：

（1）保证工件加工精度用夹具装夹工件时，工件相对于刀具及机床的位置精度由夹具保证，不受工人技术水平的影响，使一批工件的加工精度趋于一致。

（2）提高劳动生产率使用夹具装夹工件方便、快速，工件不需要划线找正，可显著地减少辅助工时，提高劳动生产率；工件在夹具中装夹后提高了工件的刚性，因此可加大切削用量，提高劳动生产率；可使用多件、多工位装夹工件的夹具，并可采用高效夹紧机构，进一步提高劳动生产率。

在机械制造中，用来固定加工对象，使这占有正确位置，以接受加工或检测的装置，统称为夹具。它广泛地应用于机械制造过程中，如焊接过程中用于拼焊的焊接夹具；零件检验过程中用的检验夹具；装配过程中用的装配夹具，机械加工过程中用的机床夹具等，都属于这一范畴。在金属切削机床上使用的夹具统称为机床夹具。在现代生产中。机床夹具是一种不可缺少的工艺装备，它直接影响着零件加工的精度、劳动生产率和产品的制造成本等。本章所讲述的仅限于机床夹具，以后简称为夹具。

6．1 机床夹具概述

6.1.1 夹具的作用

把工件夹牢，就是指定位好的工件，在加工过程中不会受切削力、离心力、冲击、振动等外力的影响而变动位置。把工件夹牢这一过程称为夹紧。

在机械加工过程中，工件的装夹方法按其实现工件定位的方式分为两种：一种是按找正方式定位的装夹方法；另一种是用专用夹具装夹工件的方法。

1．按找正方式定位的装夹方法

2．用专用夹具装夹工件的方法

图6-1 后盖零件钻径向孔的工序图

图6-2 后盖零件钻床夹具

1-钻套 2-钻模板 3-夹具体 4-支承板 5-圆柱销 6-开口垫圈 7-螺母 8-螺杆 9-菱形销

通过上面的例子，我们不难看出使用专用夹具装夹工件的优点：

（3）扩大机床的使用范围在通用机床上采用专用夹具可以扩大机床的工艺范围，充分发挥机床的潜力，达到一机多用的目的。例如，使用专用夹具可以在普通车床上很方便地加工小型壳体类工件。甚至在车床上拉出油槽，减少了昂贵的专用机床，降低了成本。这对中小型工厂尤其重要。

（4）改善了操作者的劳动条件由于气动、液压、电磁等动力源在夹具中的应用，一方面减轻了工人的劳动强度；另一方面也保证了夹紧工件的可靠性，并能实现机床的互锁，避免事故，保证了操作者和机床设备的安全。

（5）降低了成本在批量生产中使用夹具后，由于劳动生产率的提高、使用技术等级较低的工人以及废品率下降等原因，明显地降低了生产成本。夹具制造成本分摊在一批工件上，每个工件增加的成本是极少的。工件批量愈大，使用夹具所取得的经济效益就愈显著。

但专用夹具也有其弊端，如设计制造周期长；因工件直接装在夹具体中，不需要找正工序，因此对毛坯质量要求较高；所以专用夹具主要适用于生产批量较大，产品品种相对稳定的场合。

6.1.2 机床夹具的分类

1. 按夹具的通用特性分类

根据夹具在不同生产类型中的通用特性，机床夹具可分为通用夹具、专用夹具、可调夹具、组合夹具和自动线夹具等五大类。

（1）通用夹具通用夹具是指结构、尺寸已规格化、标准化，而且具有一定通用性的夹具，如三爪自动定心卡盘、四爪单动卡盘、平口钳、万能分度头、顶尖、中心架和电子吸盘等。这类夹具通用性强，可用来装夹一定形状和尺寸范围内的各种工件。这类夹具已标准化，由专门厂家生产，作为机床附件供应给用户。

（2）专用夹具这类夹具是指专为零件的某一道工序的加工专门设计制造的。在产品相对稳定、批量较大的生产中，常用各种专用夹具，可获得较高的生产率和加工精度。专用夹具的设计周期较长、投资较大。

除大批大量生产之外，中小批量生产中也需要采用一些专用夹具。但在结构设计时要进行具体的技术经济分析。

（3）可调夹具可调夹具是针对通用夹具和专用夹具的缺陷而发展起来的一类新型夹具。对不同类型和尺寸的工件，只需调整或更换原来夹具上的个别定位元件和夹紧元件便可使用。它一般又可分为通用可调夹具和成组夹具两种。前者的通用范围比通用夹具更大；后者则是一种专用可调夹具，它按成组原理设计并能加工一族相似的工件，故在多品种，中、小批量生产中使用有较好的经济效果。

（4）组合夹具组合夹具是一种模块化的夹具。标准的模块元件具有较高精度和耐磨性，可组装成各种夹具。夹具用毕可拆卸，清洗后留待组装新的夹具。由于组合夹具具有组装迅速，周期短，能反复使用等优点，因此组合夹具在单件，小批量生产和新产品试制中，得到广泛应用。组合夹具也已标准化。

（5）自动线夹具自动线夹具一般分为两大类，一是固定式夹具，它与专用夹具相似；另一种为随行夹具，使用中夹具随工件一起运动，并将工件沿自动线从一个工位移至下一个工位。

2. 按使用的机床分类

夹具按使用机床可分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、磨床夹具以及其它机床夹具等。

3. 按夹紧的动力源分类

夹具按夹紧的动力源可分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、气液增力夹具、电动夹具、电磁夹具、真空夹具、离心力夹具等。

6.1.3 机床夹具的组成

机床夹具的和结构虽然繁多，但它们的组成均可概括为以下几个部分。

1. 定位元件夹具的首要任务是定位，因此无论任何夹具，都有定位元件。当工件定位基准面的形状确定后，定位元件的结构也就基本确定了。图6-2中圆柱销5、菱形销9和支承板4都是定位元件，通过它们使工件在夹具中占据正确的位置。

2. 夹紧装置工件在夹具中定位后，在加工前必须将工件夹紧，以确保工件在加工过程中不因受外力作用而破坏其定位。图6-2中的螺杆 8（与圆柱销合成一个零件）、螺母 7 和开口垫圈 6 构成夹紧装置。

3. 夹具体夹具体是夹具的基体和骨架，通过它将夹具所有元件构成一个整体。如图6-2中的件 3 。

以上这三部分是夹具的基本组成部分，也是夹具设计的主要内容。

4. 对刀或导向装置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。图6-2中钻套 1 和钻模板2 组成导向装置，确定了钻头轴线相对定位元件的正确位置。

5. 连接元件

连接元件是确定夹具在机床上正确位置的元件。图6-1中3的底面为安装基面，保证了钻套1 的轴线垂直于钻床工作台以及圆柱销 5 的轴线平行于钻床工作台。因此，夹具体可兼作连接元件。车床夹具上的过渡盘、铣床夹具上的定位键都是连接元件。

6. 其它装置或元件

根据加工需要，有些夹具分别采用分度装置、靠模装置、上下料装置、顶出器和平衡块等。这些元件或装置也需要专门设计。

图6-3表示了工件与夹具各组成部分，及工件通过夹具组成部分部分与机床、刀具间相互联系。

图6-3 专用夹具的组成及各组成部分与机床工件刀具的相互关系

6.2 工件定位方法及定位元件

在设计零件的机械加工工艺规程时，工艺人员根据加工要求已经选择了各工序的定位基准和确定了各定位基准应当限制的自由度，并将它们标注在工序简图或其它工艺文件上。夹具设计的任务首先是选择和设计相应的定位元件来实现上述定位方案。

为了分析问题的方便，引入“定位基面“的概念。当工件以回转表面（如孔、外圆等）定位时，称它的轴线为定位基准，而回转表面本身则称为定位基面。与之相对应，定位元件上与定位基面相配合（或接触）的表面称为限位基面，它的理论轴线则称为限位基准。如工件以圆孔在心轴上定位时，工件内孔称为定位基面，其轴线称为定位基准。与之相对应，心轴外圆表面称为限位基面，其轴线称为限位基准。工件以平面定位时，其定位基面与定位基准，限位基面和限位基准则是完全一致的。工件在夹具上定位时，理论上定位基准与限位基准应该重合，定位基面与限位基面应该接触。

6.2.1 工件以平面定位

1. 主要支承主要支承用来限制工件的自由度，起定位作用。

（1）固定支承固定支承有支承钉（GB/T 2226－91）和支承板（GB/T 2236－91）两种型式。如图6-4、6-5所示。在使用过程中，它们都是固定不动的。

图6-4 支承钉（GB/T 2226－91）

图6-5 支承板（GB/T 2236－91）

A 型支承钉是标准平面支承钉，常用于已经加工后的表面定位；当定位基准面是粗糙不平的毛坯表面时，应采用 B 型球头支承钉，使其与粗糙表面接触良好；C 型所示齿纹型支承钉常用于侧面定位，它能增大摩擦系数，防止工件受力后滑动。

大中型工件以精基准面定位时，多采用支承板定位，可使接触面增大，避免压伤基准面，减少支承的磨损。A 型支承板，结构简单，便于制造。但沉头螺钉处的积屑难于清除，宜作侧面或顶面支承；B型是带斜槽的支承板，因易于清除切屑和容纳切屑，宜作底面支承，常用于以推拉方式装卸工件的夹具和自动线夹具。

支承钉、支承板均已标准化，其公差配合、材料、热处理等可查阅机床夹具零件及部件国家标准。

工件以平面定位时，除采用上面介绍的标准支承钉和支承板之外，还可根据工件定位平面的具体形状设计相应的支承板，工件批量不大时，也可直接以夹具体作为限位平面。

（2）可调节支承（GB/T 2227－91－GB/T 2230－90）

在工件定位过程中，支承钉的高度需要调整时，采用图6-12所示的可调支承。

图6-6 可调节支承

图6-7（a）中工件为砂型铸件，加工过程中，一般先铣B面，再以 B 面为基准镗双孔。

图6-7 可调节支承的应用

为了保证镗孔工序有足够和均匀的余量，最好先以毛坯孔为粗基准，但装夹不太方便。此时可将 A 面置于调节支承上，通过调整调节支承的高度来保证 B 面与两毛坯中心的距离尺寸 H1、H2 ，对于毛坯尺寸比较准确的小型工件，有时每批仅调整一次，这样对于一批工件来说，调节支承即相当于固定支承。

在同一夹具上加工形状相似而尺寸不等的工件时，也常采用调节支承。如图6-7（b)所示，在轴上钻径向孔。对于孔至端面的距离不等的几种工件，只要调整支承钉的伸出长度，该夹具便都可适用。

（3）浮动支承（自位支承）在工件定位过程中，能自动调整位置的支承称为浮动支承。

浮动支承的结构如图 6-8所示，它们与工件的接触点数虽然是二点或三点或更多点，但仍只限制工件的一个自由度。浮动支承点的位置随工件定位基准面的变化而自动调节，当基面有误差时，压下其中一点，其余各点即上升，直到全部接触为止。由于增加了接触点数，

图6-8 浮动支承

可提高工件的安装刚性和定位的稳定性，但夹具结构较复杂。浮动支承适用于工件以毛坯定位或刚性不足的场合。

2. 辅助支承生产中，由于工件形状以及夹紧力、切削力、工件重力等原因可能使工件在定位后还产生变形或定位不稳定。常需要设置辅助支承。辅助支承是用来提高工件的支承刚度和稳定性的，起辅助作用，决不允许破坏主要支承的主要定位作用。图6-9为几种常用的辅助结构。

图6-9 辅助支承

1－活塞杆 2－斜面顶销 3－滑柱支承

各种辅助支承在每次卸下工件后，必须松开，装上工件后再调整和锁紧。

由于采用辅助支承会使夹具结构复杂，操作时间增加，因此当定位基准面精度较高，允许重复定位时，往往用增加固定支承的方法增加支承刚度。

6.2.2 工件以内孔表面定位

在生产中常常遇到套筒、盘盖类零件，加工时是以内孔为定位基准的。工件以内孔定位是一种中心定位。定位面为圆柱孔，定位基准为中心轴线，通常要求内孔基准面有较高的精度。工件中心定位的方法是用定位销或心轴等与孔的配合实现的。有时采用自动定心定位。粗基准很少采用内孔定位。

1．圆柱销（定位销）

定位销可分为固定式和可换式两种。图6-10（a）（b）（c）为固定式定位销，固定式定位销是直接用过盈配合装在夹具体上。图6-10（d）为可换式定位销。

当定位销直径 D 为3～10mm时，为增加刚性避免使用中折断或热处理时淬裂，通常把图6-10 定位销

部倒成圆角 R。夹具体上应设有沉孔，使定位销的圆角部分沉入孔内而不影响定位。在大量生产时，工件更换频繁，定位销易于磨损丧失定位精度，需要定期更换，可采用图6-10 （d）所示的快换式定位销，衬套外径与夹具体为过渡配合，衬套内径与圆柱销为间隙配合，此两者存在的定位间隙会影响定位精度。但这种方式可就地更换定位销，快速方便。

为便于工件装入，定位销的头部有150倒角。定位销的有关参数可查阅有关国家标准。

2．定位心轴

图6-17为常用定位心轴的结构形式。图6-11 （a）为间隙配合心轴。心轴的基本尺寸取工件孔的最小极限尺寸，公差一般按 h6、g6 或 f7 制造，这种心轴装卸工件方便，但定心精度不高。加工中为能带动工件旋转，工件常以孔和端面联合定位，因而要求工件定位孔与定位端面之间、心轴限位圆柱面与限位端面之间都有较高的垂直度，最好能在一次装夹中加工出来。

图6-11（b)为过盈配合心轴，由引导部分、工作部分、传动部分组成。引导部分 3 的作用是使工件迅速而准确地套入心轴，其直径D3 的基本尺寸取孔径的最小值，公差按 e8 制造，其长度约为工件定位孔长度的一半。工作部分 2 的直径的基本尺寸取孔径的最大值，公差按 r6 制造。当工件定位孔的长度与直径之比 L/D＞1 时，心轴的工作部分应稍带锥度，直径 D2 取基准孔直径的最小值，公差按 h6 确定；D1 取基准孔直径的最大值，公差按 r6确定。这种心轴制造简单，定心精度高，不用另设夹紧装置，但装卸工件不方便，易损伤定位孔。多用于定心精度要求高的精加工。

图6-11 （c)是花键心轴，用于加工以花键孔定位的工件。当工件的定位孔长度 L/D＞1时，工作部分可稍带锥度。设计花键心轴时，应根据工件的不同定心方式来确定心轴的结构，其配合可参考上述两种心轴

图6-11 （d)为锥度心轴（小锥度心轴），工件在小锥度心轴上定位，并靠工件定位圆孔与心轴限位圆锥面的弹性变形夹紧工件。这种定位方式的定心精度较高，同轴度可达 φ0.01～φ0.02mm，但工件的轴向位移较大，不适于轴向定距加工，广泛适用于短小工件高精度定心的精车和磨削加工中。

3．圆锥销

如图6-12所示为工件的孔缘在圆锥销上定位的方式，限制工件的、、三个自由度。图6-12 （a）用于粗基准，

图6-12 （b）用于精基准。

工件以单个圆锥销定位时容易倾斜，为此，圆锥销一般与其它定位元件组合使用，如图6-13所示。

图6-13 圆锥销组合定位

6.2.3 工件以外圆表面定位

以圆柱表面定位的工件有：轴类、套类、盘类、连杆类以及小壳体类等。常用的定位元件有：V形块、定位套、半圆套、圆锥套等。

1． V形块（GB/T 2208－91）

不论定位基准是否经过加工、是完整的圆柱面还是圆弧面，都可以采用V形块定位。其优点是对中性好，即能使工件的定位基准轴线的对中在 V 形块两斜面的对称面上，而不受定位基面直径误差的影响，并且安装方便。

常用V形块结构如图6-14所示。

图6-14 常用V形块的结构

图6-14（a）用于精基准定位，且基准面较短；6-14（b）适用于粗基准或阶梯形圆柱面的定位；6-14（c）适用于长的精基准表面或两段相距较远的轴定位；6-14（d)适用于直径和长度较大的重型工件，其 V 形块采用铸铁底座镶淬硬的支承板或硬质合金的结构，以减少磨损，提高寿命和节省钢材。

V 形块两斜面间的夹角α，一般选用600、900、1200，以900V 形块应用最广。其结构和尺寸均已标准化。

V 形块有固定式和活动式两种。图6-15为加工连杆孔时用活动V形块定位，活动V形块限制工件一个转动自由度，其沿 V 形块对称面方向的移动可以补偿工件因毛坯尺寸变化而对定位的影响，同时还兼有夹紧的作用。

2．定位套

图6-16为常用的几种定位套。其内孔轴线是限位基准，内孔面是限位基面。为了限制工件沿轴向的自由度，常与端面联合定位。用端面作为主要限位面时，应控制套的长度，以免夹紧时工件产生不允许的变形。

图6-16 常用定位套

定位套结构简单、容易制造，但定心精度不高，故只适用于精定位基面。

3．半圆套

图6-17为外圆柱面用半圆套定位的结构。下面的半圆套是定位元件，上面的半圆套起夹紧作用。其最小直径应取工件定位外圆的最大直径。这种定位方式主要用于大型轴类零件及不便于轴向装夹的零件。定位基面的精度不低于IT8～IT9。其定位的优点是夹紧力均匀，装卸工件方便。

6.2.4工件以组合表面定位

前面介绍了一些常见的典型定位方式.我们从中可以看出,它们都是以一些简单的几何表面(如平面、内外圆柱面、圆锥面等)作为定位基准的。因为尽管机器零件的结构形状千变万化，但是它们只是由一些简单的几何表面作各种不同的组合而构成的。因此，只要掌握住简单几何表面的典型定位方式后，也就可以根据各种复杂零件的表面组成情况，把它们的定位问题简化为一些简单几何表面的典型定位方式的各种不同组合。从前面所列举的一些定位实例中，也可看到，一般机器零件很少以单一几何表面作为定位基准来定位的，通常都是以两个以上的几何表面作为定位基准而采取组合定位。

采用组合定位时，如果各定位基准之间彼此无紧密尺寸联系（即没有尺寸精度要求）时，那么，这些定位基准的组合定位，就只能是把各种单一几何表面的典型定位方式直接予以组合而不能彼此发生重复限制自由度的过定位情况。

但是在实际生产中，有时是采用两个以上彼此有一定紧密尺寸联系（即有一定尺寸精度要求）的定位基准作组合定位，以提高多次重复定位时的定位精度。这时，也常会发生相互重复限制自由度的过定位现象。由于这些定位基准相互之间有一定尺寸精度联系，因此只要设法协调定位元件与定位基准的相互尺寸联系，就可克服上述过定位现象，以达到多次重复定位时，提高定位精度的目的。下面就以生产中最常见的“一面两孔”定位为例来进行分析。

1．“一面两孔”定位时要解决的主要问题

在成批生产和大量生产中，加工箱体、杠杆、盖板等类零件时，常常以一平面和两定位孔作为定位基准实现组合定位。这种组合定位方式，一般便简称为：一面两孔定位。这时，工件上的两个定位孔，可以是工件结构上原有的，也可以专为工艺上定位需要而特地加工出来的。

“一面两孔”定位时所用的定位元件是：平面采用支承板定位，两孔采用定位销定位，如图6-18所示。

“一面两孔”定位中，支承板限制了3个自由度，短圆柱定位销1限制了2自由度，还剩下一个绕垂直图面轴线的转动自由度需要限制。短圆柱定位销2也要限制2个自由度，它除了限制这个转动自由度外，还要限制一个沿X轴的移动自由度。但这个移动自由度已被短圆信定位销1所限制，于是两个定位销1重复限制沿X轴的移动自由度X而发生的矛盾。最严重时，便如图6-19所示。我们先不考虑两定位销中心距的误差，假设销心距为L；一批工件中每个工件上的两定位孔的孔心距是在一定的公差范围内变化的，其中最大是L+δ，最小是L-δ，即在2δ范围内变化。当这样一批工件以两孔定位装入夹具的定位销中时，就会出现象图6-19所示那样的工件根本无法装入的严重情况这就是因为定位销1和定位销2重复限制了X自由度所引起的。由于两定位销中心距和两定位孔中心距，都在规定的公差范围内变化，因而只要设法改变定位销2的尺寸偏差或定位销2的结构，来补偿在这个范围内的中心距变动量，便可消除因重复限制X自由度所引起的矛盾。这就是采用“一面两孔”定位时所要解决的主要问题。

图6-18 “一面两孔”的组合定位

图6-19 两定位销重复限制移动自由度

2．解决两孔定位问题的两种方法

（1）采用两个圆柱定位销作为两孔定位时所用的定位元件

当选用两个圆柱定位销作为两孔定位所用的定位元件时，我们采用缩小定位销2的直径的方法来解决上述两孔装不进定位销的矛盾，如图6-20所示。

（2）采用一个圆柱定位销和一个削边（又称：菱形）定位销作为两孔定位时所用的定位元件

如图6-21所示，假定定位孔1和定位销1的中心完全重合，则两定位孔间的中心距差和两定位销间的中心距误差，全部由定位销2来补偿。

图6-20 减小圆柱销直径

图6-21 使用削边销

常用的削边定位销结构开关有图6-22所示的三种。图中6-22（a）型用于定位孔直径很小时，为了不使定位销削边后的头部强度过分减弱，所以不削成菱形。6-22（c）型是用于孔径大于50毫米时，这时销钉本身强度已足够，主要是为了求得制造更为简便。直径为3~50毫米的标准削边销都是做成菱形的。

(a) (b) (c)

图6-22 削边削的形式

6.2.5 定位误差计算

一批工件逐个在夹具上定位时，各个工件在夹具上占据的位置不可能完全一致，以致使加工后各工件的加工尺寸存在误差，这种因工件定位而产生的工序基准在工序尺寸上的最大变动量，称为定位误差，用ΔD表示。主要包括基准不重合误差和基准位移误差。

定位误差研究的主要对象是工件的工序基准和定位基准。工序基准的变动量将影响工件的尺寸精度和位置精度。

图6-23 铣削加工定位简图

1. 基准不重合误差由于定位基准和工序基准不重合而造成的定位误差，称为基准不重合误差，用Δb表示。其大小为定位基准到工序基准之间的尺寸变化的最大范围。如图6-23所示，由于基准不重合而产生的基准不符误差Δb＝2δe

2. 基准位移误差由于定位基准和限位基准的制造误差引起的，定位基准在工序尺寸上的最大变动范围，称为基准位移误差，用Δy表示。不同的定位方式，其基准位移误差的计算方法也不同。

（1）平面定位工件以精基面在平面支承中定位时，其基准位移误差可忽略不计。

（2）用圆柱销定位

当销垂直放置时，基准位移误差的方向是任意的，故其位移误差可按下式计算：

式中：——定位最大配合间隙，单位为 mm；

DD工件定位基准孔的直径公差，单位为 mm；

DD圆柱定位销或圆柱心轴的直径公差，单位为 mm；

DD定位所需最小间隙，由设计时确定，单位为 mm。

当销是水平放置时，基准位移误差的方向是固定的，属于固定单边接触，其位移误差为

其中因为方向固定，所以1/2 Xmin可以通过适当的调整，可以消除。如图6-24所示，利用对刀装置消除最小间隙的影响。

其中H为对刀工作表面至心轴中心距离的基本尺寸：

（3）用 V 形块定位

图2-25 V形块定心定位的位移误差

如图6-25所示，若不计V形块的误差而仅有工件基准面的圆度误差时，其工件的定位中心会发生偏移，产生基准位移误差。由此产生的基准位移误差为：

式中： δdDD工件定位基准的直径公差，单位为mm；

α/2DDV形块的半角。一般情况下α＝60°、90°、120°

V 形块的对中性好，即沿x向的位移误差为零。

下面以一个例子说明以平面定位时，定位误差的计算方法。

(a) (b)

图6-26 铣台阶面两种定位方法

按图6-26（a）所示定位方案铣床工件的台阶面，要求保证尺寸20±0.15。试分析和计算这时的定位误差。并判断这一方案是否可用。

由于这时工件是以B面为定位基准，而欲保持的加工尺寸20±0.15的设计基准为A面，因此必然出现基准不重合定位误差。定位误差的大小由定位尺寸公差确定。定位尺寸40±0.14，其公差值为0.28mm，此值即为定位误差Δb。本工序要求保持的尺寸20±0.15，其允差为:

δk=0.03mm，

δk-Δb=0.03-0.28=0.02(mm)

从以上计算中可以看出，Δb在加工误差中所占的比重太大，以至留给其它加工误差的允差仅有0.02mm，此值太小，在实际加工中难以保证，极易超差和产生废品。因此，对此定位方案不宜采用。最好改用基准重合的定位方案，如图6-26（b）所示，此时Δb=0。当然，改用这种方案后，工件由上向下装夹，夹紧方式不理想，而且结构也变得复杂了。

6. 3 定位装置设计示例

前面各节阐述了工件在夹具中定位的基本原理和基本方法。现以定位方案设计实例来说明定位原理和方法的运用。

图6-27为在拔叉上钻φ8.4mm孔的工序简图。加工要求是：φ8.4mm孔为自由尺寸，可一次钻削保证。该孔在轴线方向的设计基准是槽14.2mm的对称中心线，要求距离为3.1±0.1mm；相对于φ15.81 F8 孔中心线的对称度要求为 0.2mm。本工序所用设备为 Z525立式钻床。试设计其定位方案。

1. 确定所需限制的自由度数、选择定位基准并确定各基准面上支承点的分布。

为保证所钻φ8.4mm孔与φ15.81 F8 中心线对称并垂直，需限制工件的、、三个自由度；为保证所钻φ8.4mm孔在对称面（YZ面）内，还需限制自由度；为保证尺寸3.1±0.1mm，还需限制自由度。综上所述，应限制工件的、、、、五个自由度。

定位基准的选择应尽可能遵循基准重合原则，并尽量选用精基准定位。故以φ15.81 F8 孔作为主要定位基准，设置四支承点限制工件的、、、四个自由度，以保证所钻孔与基准孔的对称度和垂直度要求；以51+00.1槽面作定位基准，设置一点，限制自由度，由于它离φ15.81 F8 距离较远，故定位准确且稳定可靠；以槽面 B、C 或端面 D 作为止推定位基准，设置一点，限制自由度。在 B、C、D 面上定位元件的布置有三种方案：一是以 D 面定位；二是以槽面 B、C 中的一个面定位；三是以槽面 B、C 的对称平面定位。

若以 D 面定位，因工序基准为14.2mm槽的对称面（对称面至B面距离尺寸为7.1+00.05mm）。故其基准不符，误差为：ΔB1＝0.05+0.105´2＝0.26mm

已超过尺寸 3.1±0.1mm 的加工公差0.02的要求，故此方案不能采用。

若以 B、C 面的一个侧面定位，则基准不符误差为：ΔB2＝0.05mm

若以 B、C 面的对称平面定位，则 ΔB3＝0

在上述三个方案中，第一方案不能保证加工精度；第二方案具有结构简单，加工精度可以保证的优点；第三种方案定位误差为零，但结构比前两方案复杂。但从大批量生产的条件考虑，第三方案的定位元件使用偏心轮，虽然结构复杂，但能完成夹紧任务，因此第三方案较恰当。

2. 选择定位元件结构

图6-28 防转定位方案分析

φ15.81 F8 孔采用长圆柱销定位，其配合选为 15.81F8/h7。以51+00.1 mm槽面的定位可采用两种方案，如图6-28所示。一种方案是在其中一个槽面上布置一个防转销；另一方案是利用槽两侧面布置一个大削边销，与长销构成两销定位。从定位稳定性及有利于夹紧等考虑，后一方案较好。

工件沿Y轴的位置可采用如图6-29所示的圆弧偏心轮定心夹紧装置，实现 B、C 的对称面定位。如以 B 或 C 面定位，为了装卸工件，应采用可伸缩的定位销。这将会增加夹具结构的复杂性。

为了引导钻头，钻套在夹具中的布置如图6-29所示。

图6-29 定位夹紧元件的布置

以上步骤是设计定位装置的一般过程。在实际工作中，其先后顺序可有差异。又由于生产条件等不同，其具体结构也将各异，但分析问题的基本原理和方法是一致的。

6. 4 夹紧机构原理

6.4.1 对夹紧装置的基本要求

机械加工过程中，为保持工件定位时所确定的正确加工位置，防止工件在切削力、惯性力、离心力及重力等作用下发生位移和振动，机床夹具应设有夹紧装置，将工件压紧夹牢。夹紧装置是否合理、可靠及安全，对工件加工的精度、生产率和工人的劳动条件有着重大的影响，因此，夹紧机构应满足下面要求：

1. 夹紧过程中，必须保证定位准确可靠，而不破坏原有的定位。

2. 夹紧力的大小要可靠、适应，既要保证工件在整个加工过程中位置稳定不变、振动小，又要使工件不产生过大的夹紧变形。

3. 夹紧装置的自动化和复杂程度应与生产类型相适应，在保证生产效率的前提下，其结构要力求简单，工艺性好，便于制造和维修。

4. 夹紧装置应具有良好的自锁性能，以保证在源动力波动或消失后，仍能保持夹紧状态。

5. 夹紧装置的操作应当方便、安全、省力。

6.4.2 夹紧装置的组成

1. 力源装置产生夹紧作用力的装置称为力源装置。常用的力源有人力和动力。力源来自人力的称为手动夹紧装置；力源来自气压、液压、电力等动力的称为动力传动装置。如图6-30所示为气压传动装置。

图6-30 气动铣床夹具

1－配气阀 2－管道 3－气缸 4－活塞 5－活塞杆 6－单铰链连杆 7－压板

2. 夹紧部分接受和传递原始作用力使之变为夹紧力并执行夹紧任务的部分。一般由下列元件或机构组成。

（1）夹紧元件是实现夹紧作用的最终执行元件。如各种螺钉、压板等。

（2）中间递力机构通过它将力源产生的夹紧力传给夹紧元件，然后由夹紧元件最终完成对工件的夹紧。

一般中间递力机构可以在传递夹紧力的过程中，改变夹紧力的方向和大小，保证夹紧机构的工作安全可靠，并具有一定的自锁性能。

如图6-30中的单铰链连杆 6 作为中间递力机构，当利用螺钉直接夹紧工件时，就没有中间递力元件。

（3）夹紧机构是指手动夹紧时所使用的，由中间递力机构和夹紧装置组成，如手柄、螺母、压板等。

以上各部分之间的关系，可用框图表示，如图6-31所示。

图6-31 夹紧装置组成框图

6.4.3 夹紧力的确定原则

确定夹紧力必须从力的三要素考虑，即力的大小、方向和作用点。它是一个综合性问题，必须结合工件的形状、尺寸、重量和加工要求，定位元件的结构及其分布方式，切削条件及切削力的大小等具体情况来确定。

1. 夹紧力方向的确定原则

夹紧力的作用方向不仅影响加工精度，而且还影响夹紧的实际效果。具体应考虑如下几点：

（1）夹紧力的作用方向应保证定位准确可靠，而不破坏工件的原有定位精度

工件在夹紧力作用下，应确保其定位基面贴在定位元件的工作表面上。为此要求主夹紧力的方向应指向主要定位基准面，其余夹紧力方向应指向工件的定位支承。如图6-32所示，在角铁形工件上镗孔。加工要求孔中心线垂直 A 面，因此应以 A 面为主要定位基面，并使夹紧力垂直于A 面，如图6-32（a）所示。但若使夹紧力指向 B 面，如图6-32 （b）所示，则由于 A 与 B 面间存在垂直度误差，就无法满足加工要求。当夹紧力垂直指向 A 面有困难而必须指向 B 面时，则必须提高 A 与 B 面间的垂直度精度。

（2）夹紧力的作用方向应使工件的夹紧变形尽量小

如图6-33所示为加工薄壁套筒，由于工件的径向刚度很差，用图6-33（a）的径向夹紧方式将产生过大的夹紧变形。若改用图6-33（b）的轴向夹紧方式，则可减少夹紧变形，保证工件的加工精度。

（3）夹紧力作用方向应使所需夹紧力尽可能小

如图6-34所示为夹紧力Fw、工件重力G和切削力F三者关系的几种典型情况。为了安装方便及减少夹紧力，应使主要定位支承表面处于水平朝上位置。如图6-34（a）、6-34（b）所示工件安装既方便又稳定，特别是图6-34 （a），其切削力F与工件重力G均朝向主要支承表面，与夹紧力Fw方向相同，因而所需夹紧力为最小。此时的夹紧力Fw只要防止工件加工时的转动及振动即可。图6-34（c）、6-34（d）、6-34（e）、6-34（f)所示的情况就较差，特别是6-34（d)所示情况所需夹紧力为最大，一般应尽量避免。

图6-34 夹紧力方向与夹紧力大小的关系

2. 选择夹紧力作用点的原则

夹紧力作

用点的位置、数目及布局同样应遵循保证工件夹紧稳定、可靠、不破坏工件原来的定位以及夹紧变形尽量小的原则，具体应考虑如下几点：

（1）夹紧力作用点应能保持工件定位稳固而不至引起工件发生位移或偏转。

根据这一原则，夹紧力作用点必须作用在定位元件的支承表面上或作用在几个定位元件所形成的稳定受力区域内。如图6-35（b）的作用点，会使原定位受到破坏。

图6-35 作用点与定位支承的位置关系

（2）夹紧力作用点应使夹紧变形尽量小

夹紧力应作用在工件刚性好的部位上。对于壁薄易变形的工件，应采用多点夹紧或使夹紧力均匀分布，以减少工件的夹紧变形。如图6-36（a）、(b)为合理方案。如采用图6-36（c）、图6-36（d）的夹紧方案，将使工件产生变形。

图6-36 作用点应在工件刚度好的部位

（3）夹紧力的作用点应保证定位稳定、夹紧可靠。

夹紧力的作用点应尽可能靠近被加工表面，以提高定位的稳定性和夹紧的可靠性。如图6-37所示。有的工件由于结构形状所限，加工表面与夹紧力作用点较远且刚性又较差时，应在加工表面附近增加辅助支承及对应的附加夹紧力。如图6-37（c）所示，在加工表面附近增加了辅助支承，而Fw1为对应的附加夹紧力。

3. 夹紧力大小的确定原则

当夹紧力的方向和作用点确定后，就应计算所需夹紧力的大小。夹紧力的大小直接影响夹具使用的安全性、可靠性。夹紧力过小，则夹紧不稳固，在加工过程中工件仍会发生位移而破坏定位。结果，轻则影响加工质量，重则千万安全事故。夹紧力过大，无必要，反而增加夹紧变形，对加工质量不利，同时夹紧机构的尺寸也会相应加大。所以夹紧力的大小应适当。

在实际设计工作中，夹紧力的大小可根据同类夹具的实际使用情况，用类比法进行经验估计，也可用分析计算方法近似估算。

分析计算法，通常是将夹具和工件视为刚性系统，找出在加工过程中，对夹紧最不利的瞬时状态。根据该状态下的工件所受的主要外力即切削力和理论夹紧力（大型工件要考虑工件的重力，调整运动下的工件要考虑离心力或惯性力），按静力平衡条件解出所需理论夹紧力，再乘以安全系数作为实际所需夹紧力，以确保安全。即：Fsw＝K Fw

式中 Fsw DD所需实际夹紧力，单位为 N；

Fw DD按静力平衡条件解出的所需理论夹紧力，单位为 N；

K DD安全系数，根据经验一般粗加工时取2.5～3；精加工时取1.5～2。

实际所需夹紧力的具体计算方法可参照机床夹具设计手册等资料。

6. 5 基本夹紧机构

不论采用何种力源（手动或机动）形式，一切外力都要转化为夹紧力，这一转化过程都不得是通过夹紧机构实现的。因此夹紧机构是夹紧装置中的一个重要组成部分。在各种夹紧机构中，起基本夹紧作用的，多为斜楔、螺旋、偏心、杠杆、薄壁弹性元件等夹具元件，而其中以斜楔、螺旋、偏心以及由它们组合而成的夹紧装置应用最为普遍。

6.5.1 斜楔夹紧机构

1.作用原理

图6-38 手动斜楔夹紧机构

1－斜楔 2－工件 3－夹具体

图6-38为一种斜楔夹紧机构。需要在工件上钻削互相垂直的φ8mm 与φ5mm 小孔，工件装入夹具后，在夹具体上定位后，锤击楔块大头，则楔块对工件产生夹紧力和对夹具体产生正压力，从而把工件楔紧。加工完毕后锤击楔块小头即可松开工件。

由此可见，斜楔主要是利用其斜面的移动和所产生的压力来夹紧工件的，即楔紧作用。

2. 夹紧力的计算

斜楔夹紧时的受力情况如图6-39 （a）所示，斜楔受外力为，产生的夹紧力为，按斜楔受力的平衡条件，可推导出斜楔夹紧机构的夹紧力计算公式：

当、、均很小且＝＝时，上式可近似的简化为

式中：DD夹紧力，单位为N；

DD作用力，单位为N；

、分别为斜楔与支承面及与工件受压面间的摩擦角，常取＝＝50～80；

α—斜楔的斜角，常取α＝60～100。

3．斜楔的自锁条件

图6-39（b）所示，当作用力消失后，斜楔仍能夹紧工件而不会自行退出。根据力的平衡条件，可推导出自锁条件：

（6-1）

（6-2）

（6-3）

将式（6-2）、（6-3）代入（6-1）式，得：

(设＝＝)

一般钢铁的摩擦系数μ＝0.1～0.15。摩擦角＝arctan(0.1～0.15)＝5°43′～8°32′,故 α≤11°～17°。但考虑到斜楔的实际工作条件，为自锁可靠起见，取α＝6°～8°。当α＝6°时，tanα≈0.1=,因此斜楔机构的斜度一般取1：10。

4．斜楔机构的结构特点

（1）斜楔机构具有自锁的特性

当斜楔的斜角小于斜楔与工件以及斜楔与夹具体之间的摩擦角之和时，满足斜楔的自锁条件。

（2）斜楔机构具有增力特性

斜楔的夹紧力与原始作用力之比称为增力比（或称为增力系数）。

即：

当不考虑摩擦影时，，此时α愈小，增力作用愈大。

（3）斜楔机构的夹紧行程小

工件所要求的夹紧行程 h 与斜楔相应移动的距离 s 之比称为行程比：

因,故斜楔理想增力倍数等于夹紧行程的缩小倍数。因此，选择升角α时，必须同时考虑增力比和夹紧行程两方面的问题。

(4)斜楔机构可以改变夹紧力作用方向

由图6-39可知，当对斜楔机构外加一个水平方向的作用力时，将产生一个垂直方向的夹紧力。

5．适用范围

由于手动斜楔夹紧机构在夹紧工件时，费时费力，效率极低所以很少使用。因其夹紧行程较小，因此对工件的夹紧尺寸（工件承受夹紧力的定位基准至其受压面间的尺寸）的偏差要求很高，否则将会产生夹不着或无法夹紧的状况。因此，斜楔夹紧机构主要用于机动夹紧机构中，且毛坯的质量要求很高。

6.5.2 螺旋夹紧机构

螺旋夹紧机构螺钉、螺母、螺栓或螺杆等带有螺旋的结构件与垫圈、压板或压块等组成。他不仅结构简单、制造方便，而且由于缠绕在螺钉面上的螺旋线很长，升角小。所以螺旋夹紧机构的自锁性能好，夹紧力和夹紧行程都较大，是目前应用较多的一种夹紧机构。

1．作用原理

螺旋夹紧机构中所用的螺旋，实际上相当于把斜楔绕在圆面积柱体上，因此，其作用原理与斜楔是一样的，

只不过是这时通过转动螺旋，使绕在圆柱体上的斜楔高度发生变化，而产生夹紧力来夹紧工件。

2．结构特点

图6-40 典型螺旋压板机构

螺旋夹紧机构的结构形式很多，但从夹紧方式来分，可分为单个螺栓夹紧机构和螺旋村板夹紧机构两种。图6-40（a）为压板夹紧形式，图6-40（b）为螺栓直接夹紧形式，在夹紧机构中，螺旋压板的使用是很普遍的。

图6-41为最简单的单个螺栓夹紧机构。图6-41（a）为直接用螺钉压在工件表面，易损伤工件表面；图6-41（b）为典型的螺栓夹紧机构，在螺栓头部装有摆动压块，可以防止螺钉转动损伤工件表面或带动工件旋转。典型压块的如图6-42所示。图6-42（a）为光面压块，用于用于压紧已加工过的表面；图6-42（b）为槽面压块，用于未加工过的毛坯表面；图6-42（c）为球面压块，可自动调心。压紧螺钉及压块已标准化，可查阅相关手册。

（a）（b）

图6-41 单个螺旋夹紧机构

图6-42 摆动压块

螺旋夹紧机构中，螺旋升角α≤4°，因此自锁性能好，能耐振动。由于螺旋相当于长斜楔绕在圆柱体上，所以夹紧行程不受限制，可以任意加大，不会使机构增大。

设计螺旋夹紧机构时应根据所需的夹紧力的大小选择合适的螺纹直径。

3．适用范围

由于螺旋夹紧机构结构简单、制造方便，增力比大，夹紧行程不受限制，所以在手动夹紧机构中应用广泛。但其夹紧动作慢、辅助时间长，效率低。

为了克服螺旋夹动作紧慢，效率缺点，出现了各种快速夹紧机构。如图6-43所示。输入法6-43（a）中，在螺母一方的增加开口垫圈，螺母的外径小于工件内孔直径，只要稍微放松螺母，即可抽出垫圈，工件便可螺母取出。图6-43（b）为快卸螺母，螺母孔内钻有光孔，其孔径略大于螺纹的外径，螺母斜向沿光孔套入螺杆，然后将螺母摆正，使螺母的螺纹与螺杆啮合，再拧动螺母，便可夹紧工件。但螺母的螺纹部分被切去一部分，因此啮合部分减小，夹紧力不能太大。

图6-43 快速螺旋夹紧机构

6.6.3 偏心夹紧机构

用偏心元件直接夹紧或与其它元件组合而实现对工件的夹紧机构称为偏心夹紧机构，它是利用转动中心与几何中心偏移的圆盘或轴等为夹紧元件。图6-40所示为常见的各种偏心夹紧机构，其中图6-40（a）是偏心轮和螺栓压板的组合夹紧机构；图6-40（b)是利用偏心轴夹紧工件的。

图6-44 偏心夹紧机构实例

1．偏心夹紧的工作特性

图6-45 圆偏心特性及工作段

如图6-45（a）所示的圆偏心轮，其直径为 D，偏心距为 e，由于其几何中心 C 和回转中心 O 不重合，当顺时针方向转动手柄时，就相当于一个弧形楔卡紧在转轴和工件受压表面之间而产生夹紧作用。将弧形楔展开，则得如图6-45（b)所示的曲线斜楔，曲线上任意一点的切线和水平线的夹角即为该点的升角。设αx 为任意夹紧点 x 处的升角，其值可由 ΔOxC中求得：

式中转角的变化范围为 00≤≤1800，由上式可知，当＝00 时，m 点的升角最小，＝00，随着转角的增大，升角也增大，当＝900时（即 T 点），升角为最大值，此时：

因很小，故取max≈2e/D。

当继续增大时，将随着的增大而减小，＝1800，即 n 点处，此处的。

偏心轮的这一特性很重要，因为它与工作段的选择，自锁性能，夹紧力的计算以及主要结构尺寸的确定关系极大。

2．偏心轮工作段的选择

从理论上讲，偏心轮下半部整个轮廓曲线上的任何一点都可以用来做夹紧点，相当于偏心轮转过1800，夹紧的总行程为 2e，但实际上为防止松夹和咬死，常取 P 点左右圆周上的1/6～1/4 圆弧，即相当于偏心轮转角为 600～900 的范围所对应的圆弧为工作段。如图6-45 （c）所示的 AB 弧段。由图 6-45（c）可知，该段近似为直线，工作段上任意点的升角变化不大，几乎近于常数，可以获得比较稳定的自锁性能。因而，在实际工作中，多按这种情况来设计偏心轮。

3．偏心轮夹紧的自锁条件

使用偏心夹紧时，必须保证自锁，否则将不能使用。要保证偏心轮夹紧时的自锁性能，和前述斜楔夹紧机构相同，应满足下列条件

≤

式中DD偏心轮工作段的最大升角；

DD偏心轮与工件之间的摩擦角；

DD偏心轮转角处的摩擦角。

因为，tan≤ tan(+)，已知 tan＝ 2e/D。为可靠起见，不考虑转轴处的摩擦，又 tanφ1＝，故得偏心轮夹紧点自锁时的外径 D 和偏心量 e 的关系:

2e/D≤

当＝ 0.10 时，

D/e ≥ 20；

＝ 0.15 时，D/e ≥ 14

称 D/e 之值为偏心率或偏心特性。按上述关系设计偏心轮时，应按已知的摩擦系数和需要的工作行程定出偏心量 e 及偏心轮的直径 D。一般摩擦系数取较小的值，以使偏心轮的自锁更可靠。

4．适用范围

偏心夹紧机构的特点是结构简单、动作迅速，但它的夹紧行程受偏心距 e 的限制，夹紧力较小，故一般用于工件被夹压表面的尺寸变化较小和切削过程中振动不大的场合，多用于小型工件的夹具中。对于受压面的表面质量有一定的要求，受压面的位置新变化也要较小。

6. 6 联动夹紧机构

根据工件结构特点和生产率的要求，有些夹具要求对一个工件进行多点夹紧，或者需要同时夹紧多个工件。如果分别依次对各点或各工件夹紧，不仅费时，也不易保证各夹紧力的一致性。为提高生产率及保证加工质量，可采用各种联动夹紧机构实现联动夹紧。

联动夹紧是指操纵一个手柄或利用一个动力装置，就能对一个工件的同一方向或不同方向的多点进行均匀夹紧，或同时夹紧若干个工件。前者称为多点联动夹紧，后者称为多件联动夹紧。

6.6.1．多点联动夹紧机构

图6-46 浮动压头示意图

图6-47 两点对向联动夹紧机构

1－工件 2－浮动压板 3－活塞杆

最简单的多点联动夹紧机构是浮动压头，如图6-46所示。其特点是具有一个浮动元件1，当其中的某一点夹压后，浮动元件就会摆动或移动，直到另一点也接触工件均衡压紧工件为止。

图6-47为两点对向联动夹紧机构，当液压缸中的活塞杆3向下移动时，通过双臂铰链使浮动压板2相对转动，最后将工件1夹紧。

6.6.2．多件联动夹紧机构

多件联动夹紧机构，多用于中、小型工件的加工，按其对工件施加力方式的不同，一般可分为平行夹紧、顺序夹紧、对向夹紧及复合夹紧等方式。

图6-48 平行式多件联动夹紧机构

1－工件 2－压板 3－摆动压块 4－球面垫圈 5－螺母 6－垫圈 7－柱塞 8－液性性质

图6-48（a）为浮动压板机构对工件平行夹紧的实例。由于压板2、摆动压块 3 和球面垫圈 4 可以相对转动，均是浮动件，故旋动螺母 5 即可同时平行夹紧每个工件。图6-48（b)所示为液性介质联动夹紧机构。密闭腔内的不可压缩液性介质既能传递力，还能起浮动环节作用。旋紧螺母 5 时，液性介质推动各个柱塞 7，使它们与工件全部接触并夹紧。

6.7 夹紧机构设计实例

夹紧机构对夹具的整体结构起决定性的影响。在选择或设计夹紧机构时，灵活性很大，在满足产品质量的前提下，应注意使夹具的复杂程序与生产批量相适应，夹紧机构的结构要便于制造、调整、使用和维修。

1.设计夹紧机构的步骤

如图6-49所示，按第四节定位装置设计实例所确定的定位方案，分析确定其夹紧机构

当定位心轴水平放置时，在 Z525 立钻机上钻 f8.4mm 孔的钻削力和扭矩均由定位心轴来承担。这时工件的夹紧有两种方案。

（1) 在心轴轴向施加轴向力夹紧

在心轴端部采用螺旋夹紧机构，夹紧力与切削力处于垂直状态。这种结构虽然简单，但装卸工件却比较麻烦。

（2）在槽14.2mm中采用带对斜面的偏心轮定位件夹紧

当偏心轮转动时，对称斜面楔入槽中，斜面上的向上分力迫使工件孔f15.81F8 与定位心轴的下母线紧贴，而轴向分力又使斜面与槽紧贴，使工件在轴向被偏心轮固定，起到了既定位又夹紧的作用。

显然，后一方案具有操作方便的优点，机构如图6-49所示。偏心轮装在其支座中，安装调整夹具时，偏心轮的对称斜面的中心与夹具钻套孔中心线保持 3.1±0.03mm 的要求。夹紧时，通过手柄顺时针转动偏心轮，使其对称面楔入工件槽内，在定位的同时将工件夹紧。由于切削力不大，故工作可靠。

图6-49 拔叉钻孔夹具

1－扁销 2－紧定螺钉 3－销轴 4－钻模板 5－支承钉 6－定位轴 7－偏心轮 9－夹具体

该夹具对工件定位考虑合理，且采用偏心轮使工件既定位又夹紧，简化了夹具结构，适用于成批生产。

6.8 夹具体

6.8.1 夹具体的基本要求

夹具体是整个夹具的基础件。在夹具体上要安装组成该夹具所需要的各种元件、机构、装置等；并且还必须便于装卸工件以及在机床上的固定。因此，夹具体的形状和尺寸，主要取决于夹具上各组成件分布情况，工件的形状、尺寸以及加工性质等。

对于夹具体的设计提出以下一些基本要求：

1. 应有足够的强度和刚度

以保证加工过程在夹紧力、切削力等外力作用下，不致产生不允许的变形和振动。为此，夹具体应具有足够的壁厚，在刚度不足处可设置一些加强筋，一般加强筋厚度取壁厚的 0.7～0.9 倍，筋的高度不大于壁厚的5倍。近年来有些工厂采用框形结构的夹具体，可进一步提高强度及刚度，而重量却能减轻。

2. 力求结构简单，装卸工件方便

要防止无法制造和难以装卸的现象发生。在保证强度和刚度的前提下，尽可能体积小，重量轻，特别对手动、移动或翻转夹具，要求夹具总重量不超过100N（相当于10kg）,以便于操作。

3．有良好的结构工艺性和使用性

以便于制造、装配和使用。夹具体上有三部分表面是影响夹具装配后精度的关键，即夹具体的安装基面（与机床连接的表面）；安装定位元件的表面；安装对刀或导向装置的表面。而其中往往以夹具体的安装基面作为加工其它表面的定位基准，因此在考虑夹具体结构时，应便于达到这些表面的加工与要求。对于夹具体上供安装各元件的表面，一般应铸出 3～5mm高的凸台，以减少加工面积。夹具体上不加工的毛面与工件表面之间应保证有一定的空隙，以免安装时产生干涉，空隙大小可按以下经验数据选取：

夹具体是毛面，工件也是毛面时，取 8～15mm；夹具体是毛面，而工件是光面时，取 4～10mm。

4. 夹具体的尺寸要稳定

即夹具体经制造加工后，应防止其日久变形。为此，对于铸造夹具体，要进行时效处理；对于焊接夹具体，则要进行退火处理。铸造夹具体的壁厚变化要和缓、均匀，以免产生过大内应力。

5. 排屑要方便

为了防止加工中切屑聚积在定位元件工作表面上或其它装置中，而影响工件的正确定位和夹具的正常工作，因此在设计夹具体时，要考虑切屑的排除问题。当加工所产生的切屑不多时，可适当加大定位元件工作表面与夹具体之间的距离或增设容屑沟，以增加容屑空间,如图6-50所示。

6．夹具在机床上安装要稳定、可靠

对于固定在机床上的夹具应使其重心尽量低；对于不固定在机床上的夹具，则夹具的重心和切削力作用点，应落在夹具体在机床上的支承面范围内，夹具越高则支承面积应越大。为了使接触面稳定、可靠，夹具体底面中部一般应挖空。对于旋转类的夹具体，要求尽量无凸出部分或装上安全罩。在加工中要翻转或移动的夹具体，通常要在夹具体上设置手柄或手扶部位以便于操作。对于大型夹具，为考虑便于吊运，在夹具体上应设置吊环螺栓或起重孔。

6.8.2 夹具体的毛坯制造方法

在选择夹具体的毛坯制造方法时，应以下面因素作为考虑依据，即工艺性，结构合理性，制造周期，经济性，标准化可能性以及工厂的具体条件等。生产中常用的夹具体毛坯制造方法有以下四种

1. 铸造夹具体

铸造夹具体工艺性好，可以铸出各种复杂的外形，且抗压强度、刚度和抗振性都较好。但生产周期长，为消除内应力，铸件需经时效处理，故成本较高。

铸造夹具体的材料大多采用灰铸铁HT15-33 或 HT20-40；当要求强度高时，也可采用铸钢件；要求重量轻时，在条件允许下也可采用铸铝件。

2.焊接夹具体

焊接夹具体夹具体与铸造夹具体相比，其优点是易于制造，生产周期短，成本低，重量轻。缺点是焊接过程中产生的热变形和残余应力对精度影响较大，故焊接后需经退火处理，此外焊接夹具体较难获得复杂的外形。

3.锻造夹具体

锻造夹具体夹具体只适用于形状简单，尺寸不大的场合，一般情况下较少使用。

4.装配夹具体

装配夹具体是很有发展前途的一种制造方法。即选用标准毛坯件或标准零件组装成所需夹具体结构，这样不仅可大为缩短夹具体的制造周期，而且可组织专门工厂进行专业成批生产，有利于提高经济效益，进一步降低成本。当然要推广这种方法，必须实现夹具的结构标准化和系列化。

6.9 各类机床夹具设计要点

6.9.1 车床夹具

车床夹具主要要用于加工零件的内外圆柱面、圆锥面、回转成型面、螺纹及端平面等。在加工过程中夹具安装在机床主轴上随主轴一起带动工件转动。除常用的顶针、三爪卡盘、四爪卡盘、花盘等一类万能通用夹具外，有时还要设计一些专用夹具。

1. 车床夹具的主要类型

（1）心轴类夹具

在前面我们已经介绍了各类心轴，这里不再缀述。

（2）花盘式车床夹具

图6-54所示为十字槽轮零件精车圆弧f23+00.023mm的工序简图。本工序要求保证四处f23+0.023mm圆弧；对角圆弧位置尺寸18±0.02mm及对称度公差0.02mm；f23+0.023mm 轴线与 f5.5h6 轴线的平行度允差f0.01mm。

图6-51 十字槽轮精车工序简图

如图6-51所示，为加工该工序的车床夹具，工件以f5.5h6 外圆柱面与端面B、半精车的f22.5h8 圆弧面（精车第二个圆弧面时则用已经车好的 f23+0.023mm 圆弧面）为定位基面，夹具上定位套 1 的内孔表面与端面、定位销 2（安装在套 3 中，限位表面尺寸为f22.5-0.01mm，安装在套4中，限位表面尺寸为f23-0.008mm，图中未画出，精车第二个圆弧面时使用）的外圆表面为相应的限位基面。限制工件6个自由度，符合基准重合原则。同时加工三件，利于对尺寸的测量。

图6-52花盘式车床夹具

1、3、4—定位套 2—定位销

（3）角铁式车床夹具

角铁式车床夹具的结构特点是具有类似角铁的夹具体。在角铁式车床夹具上加工的工件形状较复杂。它常用于壳体、支座、接头等类零件上圆柱面及端面。当被加工工件的主要定位基准是平面，被加工面的轴线对主要定位基准平面保持一定的位置关系(平行或成一定的角度)时，相应地夹具上的平面定位件设置在与车床主轴轴线相平行或成一定角度的位置上。

图6-53为一角铁式车床夹具。工件6以两孔在圆柱销2和削边销1上定位；端面直接在夹具体4的角铁平面上定位。两螺钉压板分别在两定位销孔旁把工件夹紧。导向套7用来引导加工由孔的刀具。8是平衡块，以削除夹具在回转时的不平衡现象。夹具上设置轴向定程基准面3，它与圆柱销保持确定的由向距离，可以利用宏观世界控制刀具的轴向行程。

图6-53 花盘角铁式车床夹具

1—削边定位销 2—圆柱定位销 3—轴向定位基面 4—夹具体 5-压板 6—工件 7—导向套 8-平衡块

2. 车床夹具的设计要点

（1）安装基面的设计

为了使车床夹具在机床主轴上安装正确，除了在过渡盘上用止口孔定位以外，常常在车床夹具上设置找正孔、校正基圆或其它测量元件，以保证车床夹具精确地安装到机床主轴回转中心上。

（2）夹具配重的设计要求

加工时，因工件随夹具一起转动，其重心如不在回转中心上将产生离心力，且离心力随转速的增高而急剧增大。使加工过程产生振动，对零件的加工精度、表面质量以及车床主轴轴承都会有较大的影响。所以车床夹具要注意各装置之间的布局，必要时设计配重块加以平衡。

（3）夹紧装置的设计要求

由于车床夹具在加工过程中要受到离心力、重力和切削力的作用，其合力的大小与方向是变化的。所以夹紧装置要有足够的夹紧力和良好的自锁性，以保证夹紧安全可靠。但夹紧力不能过大，且要求受力布局合理，不破坏工件的定位精度。

（4）夹具总体结构的要求

车床夹具一般都是在悬臂状态下工作的，为保证加工过程的稳定性，夹具结构应力求简单紧凑、轻便且安全，悬伸长度要尽量小，重心靠近主轴前支承。为保证安全，装在夹具上的各个元件不允许伸出夹具体直径之外。此外，还应考虑切屑的缠绕、切削液的飞溅等影响安全操作的问题。

车床夹具的设计要点也适用于外圆磨床使用的夹具。

6.9.2 钻床夹具

1. 钻床夹具的类型

钻床上进行孔加工时所用的夹具称钻床夹具，也称钻模。钻模的类型很多，有固定式、回转式、移动式、翻转式、盖板式和滑柱式等。下面着重以固定式钻模为例介绍钻模的结构特点，其它几类钻模结构读者需要时可查找相关书籍。

固定式钻模，在使用的过程中，钻模在机床上位置是固定不动的。这类钻模加工精度较高，主要用于立式钻床上，加工直径较大的单孔，或在摇臂钻床上加工平行孔系。

（a）（b）

图6-54 固定式钻模

1-螺钉 2-转动开口垫圈 3-拉杆 4-定位法兰 5-快换钻套 6-钻模板 7-夹具体 8-手柄 9-圆偏心凸轮 10-弹簧

图6-54 （a）是零件加工孔的工序图，f68H7 孔与两端面已经加工完。本工序需加工f12H8孔，要求孔中心至 N 面为 15±0.1mm；与 f68H7 孔轴线的垂直度公差为 0.05mm，对称度公差为 0.1mm。据此，采用了如图6-54（ b)所示的固定式钻模来加工工件。加工时选定工件以端面 N 和f68H7 内圆表面为定位基面，分别在定位法兰4 f68h6 短外圆柱面和端面 N¢ 上定位，限制了工件 5 个自由度。工件安装后扳动手柄 8 借助圆偏心凸轮 9 的作用，通过拉杆 3 与转动开口垫圈 2 夹紧工件。反方向搬动手柄 8，拉杆 3 在弹簧 10 的作用下松开工件。

2. 钻床夹具设计要点

（1）钻模类型的选择

在设计钻模时，需根据工件的尺寸、形状、质量和加工要求，以及生产批量、工厂的具体条件来考虑夹具的结构类型。设计时注意以下几点：

① 工件上被钻孔的直径大于 10mm时（特别是钢件），钻床夹具应固定在工作台上，以保证操作安全。

② 翻转式钻模和自由移动式钻模适用中小型工件的孔加工。夹具和工件的总质量不宜超过10kg，以减轻操作工人的劳动强度。

③ 当加工多个不在同一圆周上的平行孔系时，如夹具和工件的总质量超过 15kg，宜采用固定式钻模在摇臂钻床上加工，若生产批量大，可以在立式钻床或组合机床上采用多轴传动头进行加工。

④ 对于孔与端面精度要求不高的小型工件，可采用滑柱式钻模。以缩短夹具的设计与制造周期。但对于垂直度公差小于 0.1mm、孔距精度小于 ±0.15mm的工件，则不宜采用滑柱式钻模。

⑤ 钻模板与夹具体的连接不宜采用焊接的方法。因焊接应力不能彻底消除，影响夹具制造精度的长期保持性。

⑥ 当孔的位置尺寸精度要求较高时（其公差小于±0.05mm），则宜采用固定式钻模板和固定式钻套的结构形式。

（2）钻模板的结构

用于安装钻套的钻模板，按其与夹具体连接的方式可分为固定式、铰链式、分离式等。

① 固定式钻模板固定在夹具体上的钻模板称为固定式钻模板。这种钻模板简单，钻孔精度高。

② 铰链式钻模板当钻模板妨碍工件装卸或钻孔后需要攻螺纹时，可采用如图6-51所示的铰链式钻模板。销轴2与钻模板4的销孔采用H7/h6配合，与铰链座1的销孔之间采用N7/h6配合，钻模板4与铰链座1 之间采用H8/g7配合。由于铰链结构存在间隙，所以它的加工精度不如固定式钻模板高。

③ 分离式钻模板工件在夹具中每装卸一次，钻模板也要装卸一次。这种钻模反加工的工件精度高但装卸工件效率低。

（3）钻套的选择和设计

钻套装配在钻模板或夹具体上，钻套的作用是确定被加工工件上孔的位置，引导钻头、扩孔钻或铰刀，并防止其在加工过程中发生偏斜。按钻套的结构和使用情况，可分为四种类型。

① 固定钻套

图6-55（a）与其说-55（b)是固定钻套的两种型式。钻套外圆以 H7/n6 或 H7/r6 配合直接压入钻模板或夹具体的孔中，如果在使用过程中不需更换钻套，则用固定钻套较为经济，钻孔的位置也较高。适用于单一钻孔工序和小批生产。

图6-55 标准钻套

② 可换钻套

图6-55（c)为可换钻套。当生产量较大，需要更换磨损后的钻套时，使用这种钻套较为方便。为了避免钻模板的磨损，在可换钻套与钻模板之间按 H7/r6 的配合压入衬套。可换钻套的外圆与衬套的内孔一般采用 H7/g6 或 H7/h6 的配合，并用螺钉加以固定，防止在加工过程中因钻头与钻套内孔的摩擦使钻套发生转动，或退刀时随刀具升起。

③ 快换钻套

当加工孔需要依次进行钻、扩、铰时，由于刀具的直径逐渐增大，需要使用外径相同，而孔径不同的钻套来引导刀具。这时使用如图6-55（d）、6-55（e)所示的快换钻套可以减少更换钻套的时间。它和衬套的配合同于可换钻套，但其锁紧螺钉的突肩比钻套上凹面略高，取出钻套不需拧下锁紧螺钉，只需将钻套转过一定的角度，使半圆缺口或削边正对螺钉头部即可取出。但是削边或缺口的位置应考虑刀具与孔壁间摩擦力矩的方向，以免退刀时钻套随刀具自动拔出。

以上三类钻套已标准化，其规格可参阅有关夹具手册。

④ 特殊钻套

由于工件形状或被加工孔位置的特殊性，需要设计特殊结构的钻套。图6-56为几种特殊钻套的结构。

图6-56 特殊钻套

当钻模板或夹具体不能靠近加工表面时，使用图 6-56（a）所示的加长钻套，使其下端与工件加工表面有较短的距离。扩大钻套孔的上端是为了减少引导部分的长度，减少因摩擦使钻头过热和磨损。图 6-56（b）用于斜面或圆弧面上钻孔，防止钻头切入时引偏甚至折断。图6-56（c）是当孔距很近时使用的，为了便于制造在一个钻套上加工出几个近距离的孔。图6-56（d）是需借助钻套作为辅助性夹紧时使用。图6-56(e)为使用上下钻套引导刀具的情况。当加工孔较长或与定位基准有较严的平行度、垂直度要求时，只在上面设置一个钻套 2，很难保证孔的位置精度。对于安置在下方的钻套 4 要注意防止切屑落入刀杆与钻套之间，为此，刀杆与钻套选用较紧的配合（H7/h6）。

6.9.3 铣床夹具

1. 铣床夹具的分类

铣床夹具主要用于加工零件上的平面、键槽、缺口及成形表面等。由于铣削加工的切削力较大，又是断续切削，加工中易引起振动，因此要求铣床夹具的受力元件要有足够的强度。夹紧力应足够大，且有较好的自锁性。此外，铣床夹具一般通过对刀装置确定刀具与工件的相对位置，其夹具体底面大多设有定向键，通过定向键与铣床工作台 T 形槽的配合来确定夹具在机床上的方位。夹具安装后用螺栓紧固在铣床的工作台上。

铣床夹具一般按工件的进给方式，分成直线进给与圆周进给两种类型。

（1）直线进给的铣床夹具

在铣床夹具中，这类夹具用得最多，一般根据工件质量和结构及生产批量，将夹具设计成装夹单件、多件串联或多件并联的结构。铣床夹具也可采用分度等形式。

图6-57是铣削轴端方头的夹具，采用平行对向式多们联动夹皮机械，旋转夹紧螺母6，通过球面垫圈及压板7将工件压在V形块上。四把三面刃铣刀同时铣完两个侧面后，取下楔块5，将回转座4转过90°，再用楔块5将回转座定位并楔紧，即可铣削工件的另两个侧面。

图6-57 轴端铣方头夹具

（2）圆周进给的铣床夹具

圆周进给铣削方式在不停车的情况下装卸工件，因此生产率高，适用于大批量生产。

图6-58所示是在立式铣床上圆周进给铣拔叉的夹具。通过电动机、蜗轮副传动机构带动回转工作台 6 回转。夹具上可同时装夹 12 个工件。工件以一端的孔、端面及侧面在夹具的定位板、定位销 2 及挡销 4 上定位。由液压缸 5 驱动拉杆 1，通过开口垫圈 3 夹紧工件。图中 AB 是加工区段，CD 为工件的装卸区段。

图6-58 圆周进给铣床夹具

1－拉杆 2－定位销 3－开口垫圈 4－挡销 5－液压缸 6－工作台

2. 铣床夹具的设计要点

定向键和对刀装置是铣床夹具的特殊元件。

（1）定向键定向键安装在夹具底面的纵向槽中，一般使用两个，其距离尽可能布置得远些，小型夹具也可使用一个断面为矩形的长键。通过定向键与铣床工作台 T 形槽的配合，使夹具上元件的工作表面对于工作台的送进方向具有正确的相互位置。定向键可承受铣削时所产生的扭转力矩，可减轻夹紧夹具的螺栓的负荷，加强夹具在加工过程中的

稳固性。因此，在铣削平面时，夹具上也装有定向键。定向键的断面有矩形和圆柱形两种，常用的为矩形。如图6-59所示。

图6-59 定向键

定向精度要求高的夹具和重型夹具，不宜采用定向键，而是在夹具体上加工出一窄长平面作为找正基面，来校正夹具的安装位置。

（2）对刀装置对刀装置由对刀块和塞尺组成，用以确定夹具和刀具的相对位置。对刀装置的形式根据加工表面的情况而定，图6-60为几种常见的对刀块：6-60（a）为圆形对刀块，用于加工平面；6-60（b）为方形对刀块，用于调整组合铣刀的位置；6-60（c）为直角对刀块，用于加工两相互垂直面或铣槽时的对刀；6-60（d)为侧装对刀块，亦用于加工两相互垂直面或铣槽时的对刀。这些标准对刀块的结构参数均可从有关手册中查取。对刀调整工作通过塞尺（平面型或圆柱型）进行，这样可以避免损坏刀具和对刀块的工作表面。塞尺的厚度或直径一般为 3～5mm，按国家标准 h6 的公差制造，在夹具总图上应注明塞尺的尺寸。

图6-60 标准对刀块及对刀装置

（a）圆形对刀块（GB/T2240－91）（b）方形对刀块（GB/T2241－91）（c）直角对刀块（GB/T2242－91）（d）侧装对刀块（GB/T2243－91）（e)对刀块

1－对刀块 2－对刀平塞尺 3－对刀圆柱塞尺

采用标准对刀块和塞尺进行对刀调整时，加工精度不超过 IT8 级公差。当对刀调整要求较高或不便于设置对刀块时，可以采用试切法；标准件对刀法；或用百分表来校正定位元件相对于刀具的位置，而不设置对刀装置。

（3）夹具体为提高铣床夹具在机床上安装的稳固性，除要求夹具体有足够的强度和刚度外，还应使被加工表面尽量靠近工作台面，以降低夹具的重心。因此，夹具体的高宽比限制在 H/B≤1～1.25 范围内，如图6-61所示。铣床夹具与工作台的连接部分应设计耳座，因连接要牢固稳定，故夹具上耳座两边的表面要加工平整。

图6-61 铣床夹具的本体

铣削加工时，产生大量切屑，夹具应有足够的排屑空间，并注意切屑的流向，使清理切屑方便。对于重型的铣床夹具在夹具体上要设置吊环，以便于搬运。

6.9.4 镗模

镗模是一种精密夹具。它主要用来加工箱体类零件上的精密孔系。

镗模和钻模一样，是依靠专门的导引元件——镗套来导引镗杆，从而保证所镗的孔具有很高的位置精度。由此可知，采用镗模后，镗孔的精度便可不受机床精度的影响。镗模广泛应用于高效率的专用组合镗床（又称：联动镗床）和一般普通镗床。即使缺乏上述专门的镗孔设备的中小工厂，也可以利用镗模来加工精密孔系。

1．镗模的组成

图6-62中是加工磨床尾架孔用的镗模。工件以夹具体底座上的定位斜块9和支承板10作主要定位。转动压紧螺杆6，便可将工件推向支承钉3，并保证两者接触，以实现工件的轴向定位。工件的夹紧，则是靠铰链压板5。压板通过活节螺栓和螺母7来操纵。镗杆是由装在镗模支架2上的镗套1来导向。镗模支架则用销钉和螺钉准确地固定在夹具体底座上。

图6-62 加工磨床尾架孔的镗模

由图中可知，一般镗模是由下述四部分组成：

（1）定位元件

（2）夹紧装置

（3）导引元件（镗套）

（4）夹具体（镗模支架和镗模底座）

2．镗套

镗套结构对于被镗孔的几何形状、尺寸精度以及表面粗糙度有很大关系。因为镗套的结构决定了镗套位置的准确度和稳定性。

镗套的结构型式一般分为以下两类固定式镗套和回转式镗套：

（1）固定式镗套

固定式镗套的结构，和前面介绍的一般钻套的结构基本相似。它是固定在镗模支架上而不能随镗杆一起转动，因此镗杆与镗套之间有相对运动，存在摩擦。

固定式镗套具有外形尺寸小，结构紧凑；制造简单；容易保证镗套中心位置的准确等优点。但是固定式镗套只适用于低速加工，否则镗杆与镗套间容易因相对运动发热过高而咬死，或者造成镗杆迅速磨损。

固定式镗套结构已标准化，设计时可参阅国标相关手册。

（2）回转式镗套

回转式镗套在镗孔过程中是随镗杆一起转动的，所以镗杆与镗套之间无相对转动，只有相对移动。当在高速镗孔时，这样便能避免镗杆与镗套发热咬死，而且也改善了镗杆磨损情况。特别是在立式镗模中，若采用上下镗套双面导向，为了避免因切屑落入下镗套内而使镗杆卡住，故而下镗套应该采用回转式镗套。

由于回转式镗套要随镗杆一起回转，所以镗套要有轴承支承，按轴承不同分为滑动镗套和滚动镗套。

（a）（b）

图6-63 常用外滚式镗套

图6-63（a）为滑动镗套，由滑动轴承来支承。

滑动镗套的具有以下特点：

①与滚动镗套相比，径向尺寸小，因而适用于孔中心距较小而孔径却很大的孔系加工。

②减振性较好，有利于降低被镗孔的粗糙度值。

③承载能力比滚动镗套大。

④若润滑不够充分，或镗杆的径向切削负荷不均衡，则易使镗套和轴承咬死。

⑤工作速度不能过高。

图6-63（b）为外滚式镗套。由滚动轴承来支承。滚动镗套的具有如下特点：

①采用滚动轴承（标准件），使设计、制造、维修都简化方便。

②采用滚动轴承结构，润滑要求比滑动镗套低。可在润滑不充分时，取代滑动镗套。

③采用向心推力球轴承的结构，可按需要调整径向和轴向间隙，还可用使轴承预加载荷的方法来提高轴承刚度。因而可以在镗杆径向切削负荷不平衡情况下使用。

④结构尺寸较大，不适用于孔心距很小的镗模。

⑤镗杆转速可以很高，但其回转精度，受滚动轴承本身精度的限制，一般比滑动模套要略低一些。

图6-64为“内滚式”滚动镗套。

图6-64 “内滚式”滚动镗套

这种镗套的回转部分是安装在镗杆上的。图中1就是“内滚式”镗套。镗杆3在轴承内环孔中一起相对外环回转；固定支承套2起导引作用，但它和“内滚式”镗套只有相对移动而没有回转运动。

“内滚式”镗套，因镗杆上装了轴承，其结构尺寸很大，这是不利的。但这种结构可使刀具顺利通过“内滚式”镗套的固定支承套，无需有引刀槽，或其他引刀结构。所以在前后双导引的镗套结构中，常在前镗套采用“外滚式”镗套，后镗套采用“内滚式”镗套。

标准镗套的材料与主要技术条件可参阅有关设计资料。

3．镗杆

（1）镗杆结构

图6-65 镗杆导向部分结构

镗杆的导引部分结构，见图6-65所示。图6-65（a）是开有油槽的圆柱导引，这种结构最简单但与镗套接触面大，润滑不好，加工时又很难避免切屑进入导引部分。常常容易产生“咬死”现象。

图6-65（b）和图6-65（c）是开有直槽和螺旋槽的导引。它与镗套的接触面积小，沟槽又可以容屑，情况比图6-65（a）要好。但一般切削速度仍不宜超过20米/分。

图6-65（d）是镶滑块的导引结构。由于它与导套接触面小，而且用铜块时的摩擦较小，其使用可较高一些，但滑块磨损较快。采用钢滑块可比铜滑块磨损小，但与镗套摩擦又增加了。滑块磨损后，可在滑块下加垫，再将外圆修磨。

当采用带尖头键的“外滚式”镗套时，镗杆导引端部应做成图6-66所示的带螺旋导引结构，其螺旋角应小于45。端部有了螺旋导引后，当不转的镗杆伸入带尖有关当局键盘的滚动镗套时，即使镗杆键槽没有对准镗套上的键，则可利用螺旋面镗动尖头键使镗套回转而进入键槽。

图6-66 镗杆端部螺旋导引结构

若回转镗套上开键槽，则镗杆应带键，一般键盘都是弹性的，能受压缩后伸入镗套，在回转中自动对键槽。同时，当镗套发生卡死时，还可打滑起保护作用。

镗杆上的装刀孔应错开布置，以免过分削弱镗杆的强度与刚度。并尽可能考虑到各切削刃切削负荷的相互平衡以减少镗杆变形，改善镗杆与镗套的磨损情况。

镗杆要求表面硬度高而内部有较好的韧性。因此采用20钢、20Cr钢等渗碳钢，渗碳淬火硬度HRC61~63。要求较高时，呆用氮化钢38CrMoAIA，但热处理工艺复杂。大直径的镗杆，也可用45钢、40Cr钢或65Mn钢。

4．浮动接头

在双镗套导向时，镗杆与机床主轴都是浮动连接，采用浮动接头。图6-67是一种普通的浮动接头结构。浮动接头能补偿镗杆轴线和机床主轴的同轴度误差。

图6-67 浮动接头结构

5．镗模支架

镗模支架是组成镗模的重要零件之一。它是供安装镗套和承受切削力用的。因此，它必须具有足够的刚度和稳定性。为了满足上述功用与要求，防止镗模支架受力振动和变形，在结构上应考虑有较大的安装基面和设置必要的加强筋。

镗模支架上不允许安装夹紧机构或承受夹紧反力。前面图6- 62 所示的镗模结构，就是遵守这一准则的例子。图中为了不使构模支架因受夹紧反力作用而发生变形，所以特别在支架上开孔使螺钉6穿过。如果在支架上加工出螺孔，而使螺钉6直接拧在此螺孔中去顶紧工件，则这时支架必然受到螺钉所产生的夹紧反力的作用而引起支架变形，从而影响支架上镗套的位置精度，进而影响镗孔精度。

镗模支架与镗模底座的连接，一般仍沿用销钉定位、螺钉紧固的型式。

镗模支架的材料，一般采用灰铸铁。

6．镗模底座

镗模底座要承受包括工件、镗杆、镗套、镗模支架、定位元件和夹紧装置等在内的全部重量以及加工过程中的切削力，因此底座的刚性要好，变形要小。通常，镗模底座的壁厚较厚，而且底座内腔设有十字形加强筋。

设计时，还须注意下面几点：

（1）在镗模上应设置供安装找正用的找正基面。供在机床上正确安装镗模底座时找正用。找正基面与镗套中心线的平行度应在300：0.01mm内。

（2）镗模重量一般都很重，为便于吊装，应在底座上设置供起吊用的吊环螺钉或起重螺栓。

（3）镗模底座的上平面，应按所要安装的各元件位置，做出相配合的凸台表面，其凸出高度约为3~5mm，以减少刮研的工作量。

（4）镗模底座材料一般用灰铸铁，牌号为HT20-40。在毛坯铸造后和粗加工后，都需要进行时效处理。

6.10 专用夹具的设计方法

6.10.1 夹具设计的要求

夹具设计时，应满足以下主要要求：

（1）所设计的专用夹具，应当既能保证工序的加工精度又能保证工序的生产节拍。特别对于大批量生产中使用的夹具，应设法缩短加工的基本时间和辅助时间。

（2）夹具的操作要方便、省力和安全。若有条件，尽可能采用气动、液压以及其它机械化自动化的夹紧机构，以减轻劳动强度。同时，为保证操作安全，必要时可设计和配备安全防护装置。

（3）能保证夹具一定的使用寿命和较低的制造成本。夹具的复杂程度应与工件的生产批量相适应，在大批量生产中应采用气动、液压等高效夹紧机构；而小批量生产中，则宜采用较简单的夹具结构。

（4）要适当提高夹具元件的通用化和标准化程度。选用标准化元件，特别应选用商品化的标准元件，以缩短夹具的制造周期，降低夹具成本。

（5）应具有良好的结构工艺性，以便于夹具的制造和维修。

以上要求有时是相互矛盾的，故应在全面考虑的基础上，处理好主要矛盾，使之达到较好的效果。

6.10.2 夹具的设计方法和步骤

1. 设计准备

根据设计任务书，明确本工序的加工技术要求和任务，熟悉加工工艺规程、零件图、毛坯图和有关的装配图，了解零件的作用、形状、结构特点和材料，以及定位基准、加工余量、切削用量和生产纲领等。

收集所用机床、刀具、量具、辅助工具和生产车间等资料和情况。

收集夹具的国家标准、部颁标准、企业标准等有关资料及典型夹具资料。

2. 夹具结构方案设计

这是夹具设计的重要阶段。首先确定夹具的类型、工件的定位方案，选择合适的定位元件；再确定工件的夹紧方式，选择合适的夹紧机构、对刀元件、导向元件等其它元件；最后确定夹具总体布局、夹具体的结构形式和夹具与机床的联接方式，绘制出总体草图。对夹具的总体结构，最好设计几个方案，以便进行分析、比较和优选。

3. 绘制夹具总图

总图的绘制，是在夹具结构方案草图经过讨论审定之后进行的。总图的比例一般取 1：1，但若工件过大或过小，可按制图比例缩小或放大。夹具总图应有良好的直观性，因此，总图上的主视图，应尽量选取正对操作者的工作位置。在完整地表示出夹具工作原理的基础上，总图上的视图数量要尽量少。

总图的绘制顺序如下：先用黑色双点划线画出工件的外形轮廓、定位基准面、夹紧表面和被加工表面，被加工表面的加工余量可用网纹线表示。必须指出：总图上的工件，是一个假想的透明体，因此，它不影响夹具各元件的绘制。此后，围绕工件的几个视图依次绘出：定位元件、对刀（或导向）元件、夹紧机构、力源装置等的夹具体结构；最后绘制夹具体；标注有关尺寸、形位公差和其它技术要求；零件编号；编写主标题栏和零件明细表。

夹具的设计方法可用框图6-68表示

图6-68 夹具的设计方法

6.10.3 夹具总图的主要尺寸和技术条件

1．夹具总图上应标注的主要尺寸

（1）外形轮廓尺寸是指夹具的最大轮廓尺寸，以表示夹具在机床上所占据的空间尺寸和能活动的范围。

（2）工件与定位元件之间的联系尺寸如工件定位基面与定位件工作面的配合尺寸、夹具定位面的平直度、定位元件的等高性、圆柱定位销工作部分的配合尺寸公差等，以便控制工件的定位精度。

（3) 对刀或导向元件与定位元件之间的联系尺寸这类尺寸主要是指对刀块的对刀面至定位元件之间的尺寸、塞尺的尺寸、钻套导向孔尺寸和钻套孔距尺寸等。

（4) 与夹具安装有关的尺寸这类尺寸用以确定夹具体的安装基面相对于定们元件的正确位置。如铣床夹具定向键与机床工作台上T型槽的配合尺寸；车、磨夹具与机床主轴端的连接尺寸；以及安装表面至定位表面之间的距离尺寸和公差。

（5) 其它配合尺寸主要是指夹具内部各组成元件之间的配合性质和位置关系。如定位元件和夹具体之间、钻套外径与衬套之间、分度转盘与轴承之间等的尺寸和公差配合。

2．夹具总图上应标注的位置精度通常应标注以下三种位置精度：

（1）定位元件之间的位置精度

（2）连接元件（含夹具体基面）与定位元件之间的位置精度

（3）对刀或导向元件的位置精度通常这类精度是以定位元件为基准，为了使夹具的工艺基准统一，也可取夹具体的基面为基准。夹具上与工序尺寸有关的位置公差，一般可按工件相应尺寸公差的（1/2~1/5）估算。其角度尺寸的公差及工作表面的相互位置公差，可按工件相应值的（1/2~1/3）确定。

3．夹具的其它技术条件

夹具在制造上和使用上的其它要求，如：夹具的平衡和密封、装配性能和要求、磨损范围和极限、打印标记和编号及使用中应注意的事项等，要用文字标注在夹具总图上。

习题：

一．简答题：

6-1．工件在夹具中定位、夹紧的任务是什么？

6-2．一批工件在夹具中定位的目的是什么？它与一个工件在加工时的定位有何不同？

6-3．何谓重得定位与欠定位？重复定位在哪些情况下不允许出现？欠定位产生的后果是什么？

6-4．辅助支承起什么作用？使用应注意什么问题？

6-5．选择定位基准时，应遵循哪些原则？

6-6．夹紧装置设计的基本要求是什么？确定夹紧力的方向和作用点的原则有哪些？

6-7．何谓联动夹紧机构？设计联运夹紧机构时应注意哪些问题？

6-8．夹具体的结构型式有几种？

二．定位分析题：

1．根据工件的加工要求，确定工件在夹具中定位时应限制的自由度。

6-9．如题6-69图所示，镗фD孔。其余表面已加工。

6-10 如题6-70图所示，加工尺寸为41±0.1mm、角度450±10@的斜面，其余尺寸均已加工。

图6-69 图6-70

6-11．如题6-71图所示，同时钻2－фd孔，A面、фD均已加工。

6-12．如题6-72图所示，钻фd孔，A面、фD均已加工。

图6-71 图6-72

6-13．如题6-73图所示，在一个夹具上钻、铰ф8H7及ф6H7孔，其余表面均已加工。

6-14．如题6-74图所示，加工ф8+00.05 mm孔，其余表面均已加工。

图6-73

图6-74

2．试确定各定位元件限制了工件哪几个自由度？分别属于哪种定位方式？

6-15．如题6-75图所示，钻孔фC。

图6-75

6-16．如图6-76所示，镗前面大孔。

图6-76

6-17．如题6-77 ——图6-78图所示。

图6-77 图6-78

三．夹紧分析题：

6-18．试分析图示各夹紧机构中夹紧力的方向和作用点是否合理？若不合理应如何改进？

图6-79

6-19．试分析图示的各夹紧机构是否合理？怎样改进？

机械制造技术教程_2机械加工工艺规程篇7

关键词：工艺规程,机械加工工艺,规程制定

机械加工工艺规程, 规定了零件机械加工工艺过程与操作方法, 是车间组织生产的主要技术文件, 按照它进行组织生产, 可达到各工序的科学衔接, 以实现优质、高产及低能耗的目的。随着机械加工技术的不断发展, 新设备、新技术的不断更新, 对机械加工工艺规程的制定也需要不断的创新与完善, 那么如何才能制定出高质量的机械加工工艺规程呢?

1 机械加工工艺规程的含义

机械加工工艺规程是规定零件切削加工工艺过程和操作方法的工艺文件。机械加工工艺规程中使用最广泛的文件形式有机械加工工艺过程卡片和机械加工工序卡片等两种。

2 制定机械加工工艺规程的作用

2.1 机械加工工艺规程是指导现场生产的重要技术文件依据

经过生产验证而确定下来的工艺规程, 是科学的工艺规程, 生产调度都将以此作为组织生产的依据, 否则生产将会陷入混乱状态。同时, 工艺规程也是处理生产中出现质量问题的重要依据。

2.2 机械加工工艺规程是生产组织与生产准备工作的依据

有了工艺规程, 在新产品投入生产前就可进行相关的技术准备工作, 如选择机床、设计专用工装等。

2.3 机械加工工艺规程是新建以及扩建工厂或车间的技术依据

在新建和扩建工厂时, 只有依据工艺规程或生产纲领才能保证生产所需的机床以及其它设备的种类、数量和规格。

3 制定机械加工工艺规程的原则

3.1 保证产品质量

在设计产品时, 应根据产品的实际使用要求, 提出性能要求, 这些要求都需要通过零部件的加工质量来实现。

3.2 提高劳动生产率和降低生产成本

在保证零件加工质量的前提下, 应力求提高生产效率, 同时要尽量节约人力、物力的消耗, 最大限度地降低生产成本, 以扩大企业利润。

3.3 确保工艺的安全性

创造良好的工作环境, 保证劳动者的安全, 尽量采用机械化和自动化技术, 以减轻劳动程度, 提高工作效率。

3.4 选择先进的技术和设备

制订工艺规程时, 首先需要了解国内外本行业的工艺技术发展状况, 并结合必要的工艺试验, 尽可能避免陈旧落后的工艺, 采用先进的适用的工艺装备, 积极推行绿色制造工艺。

3.5 加工顺序的安排

应遵循“先粗后精”、“先面后孔”、“先主后次”、“基面先行”的原则。

3.6 编制加工工艺文件时, 语言表达要简明扼要

操作工人的素质参差不齐, 对工艺文件的理解也会各有不同, 所以在编制工艺文件时, 需要用最精炼的语句来表达最明确的事项。

4 制定机械加工工艺规程的内容和步骤

4.1 确定毛坯图并分析其力学性能

毛坯的类型、尺寸、各部位的加工余量对零件的加工工艺过程及基准的选择都有重要影响, 因此, 在开始拟订工艺过程时, 必须首先确定所用毛坯的形式。毛坯是指根据零件要求的形状、尺寸等而制成的需进一步加工的生产对象, 包括型材、锻件、铸件等样件。铸铁件的类别大致有:离心浇注、压力浇注、金属型浇注、砂型浇注, 其强度依次递减。钢质零件的锻造毛坯, 其力学性能要高于钢质棒料和铸钢件。

4.2 拟订工艺路线

包括定位基准的选择、各表面加工方法的确定、加工阶段的划分、工序的集中与分散程度的确定、加工顺序的合理安排等。

4.3 确定各工序所涉及的机床设备及刀、夹、量具

一是, 各工序用机床设备的确定;二是, 各工序用刀、夹、量具的确定。

4.4 确定切削用量

现行的生产中, 对于在单一通用设备上进行的切削加工, 工艺规程中一般对切削用量不作规定, 由操作者自行选用。但在下述情况下必须确定工序的切削用量并严格遵照执行。 (1) 一些对尺寸精度及表面质量要求特别高的工序;已经在工艺试验或生产实践中确定的切削用量。 (2) 大批量生产中, 在组合机床、自动机床上加工的工序, 以及流水线、自动线上的各道工序。

切削用量的选择是根据工件加工余量和粗、精加工要求, 先选定背吃刀量;然后可按照切削用量手册或工艺试验来确定进给量;最后根据刀具寿命来确定切削速度, 并检验机床功率是否允许。

4.5 确定工序余量

工序余量是相邻两工序的工序尺寸之差。对于外圆和孔等旋转表面, 工序余量是指双边余量。平面的工序余量是指单边余量, 确定工序余量的方法主要有:数据分析计算法, 经验估算法和查手册法。

4.6 劳动定额的制定

劳动定额因表述的方式不同, 有时间定额 (工时定额) 和产量定额两种。前者指完成一定工作量所用的时间;后者指单位时间内完成规定合格产品的数量, 两者互为倒数。工厂通常用时间定额作为劳动定额指标。时间定额一般有基本作业时间、辅助作业时间、准备与终结时间组成。

4.7 填写工艺文件, 完善工序图

上述几个工序完成后, 要具体填写工艺文件, 包括毛坯协作加工图、机械加工工序卡片、技术检验卡片等;还要完善好工序图, 检查是否有尺寸的标注遗漏等。

5 制定机械加工工艺规程的重点注意事项

5.1 读懂图纸

任何零件极有可能是某一个部件或者某台机器设备的一个特有的部分, 在该部件或该机器中它所承担的作用是什么, 实际机械制造的精度需要达到什么程度, 同时还需对图纸上所有的形位公差、粗糙度、技术要求进行全面分析, 只有熟悉零件的作用、性能、及图纸上规定的各项技术要求, 才算真正读懂了图纸。

5.2 热处理工序的安排

零件加工过程中, 经常需要热处理, 如退火、正火、调质等, 由于热处理工序可能使工件发生变形, 所以热处理一般安排在半精加工之前或粗加工之后, 如遇到热处理后变形量较大的工件, 可适当加大热处理前后工序之间的工序余量。

5.3 了解本工厂的生产条件和工人的基本素质

你编制的工艺规程需要在本工厂得以实施, 比如某零件的孔系可以采用镗床镗削, 也可以使用钻模胎具, 在编制工艺规程时就得按照工厂的实际生产设备进行制定, 如本工厂只有镗床, 就制定该工序在镗床上加工完成。

5.4 合理安排工序的集中与分散

在编制工艺规程的过程中, 始终要考虑把生产成本降到最低, 而把生产效率提高到最好效果。产品较多时, 又经常变换, 适用于工序分散的原则;零件的加工质量、技术要求较高时, 一般采用工序的分散原则;批量生产时, 我们通常采用工序集中的原则。但是这不是定律, 许多时候, 我们的批量产品也有某部分工序是集中的。也就是说, 我们需合理搭配, 有效安排。

掌握机械加工工艺编制的基本方法对于更好地进行机械加工有着重要的意义。在实际生产过程中, 灵活运用这些知识可以提高经济效益, 更好地满足实际生产的要求。

参考文献

[1]叶伟昌.机械工程及自动化简明设计手册[S].机械工业出版社, 2008.

[2]金岩, 赵洪峰.试论机械加工工艺规程的制定[J].科技探索, 2013, 1.

[3]于新梅.编制机械加工工艺规程的几点心得[J].经济技术协作信息, 2008 (31) 总第978期.

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