仪器制造工艺学内欧亿体育(中国)有限公司官网容资料ppt

　　欧亿体育课程要点与要求：;第一章 工艺过程基本概念与组成;生产过程： 指原料到制成产品之间的全过程。 包括：原材料的运输和保存、生产技术准备工作、毛坯制造、零件加工、部件和整机的装配、检验、包装等。 铸造、锻造、冲压或焊接工艺过程： 由原料经浇铸、锻造、冲压或焊接而分别成为铸件、锻件、冲压件或焊接件的过程。 机械加工工艺过程：采用机械加工的方法直接改变毛坯的形状、尺寸和表面质量，使之成为零件的过程。 热处理工艺过程：对机器零件的半成品通过各种热处理方法，直接改变他们材料性质和材料的机械性能的过程。 装配工艺过程：按规定的技术要求，将零件或部件进行配合和连接，使之成为成品或半成品的工艺过程。 ;1.1.2 仪器的开发过程 1.仪器开发的必要性 2.仪器开发的内容 3.仪器开发的途径 4.仪器开发的实施;1.1.3 生产的组织形式 1.制造活动的定义 生产是将各种生产要素的输入转变为产品输出的过程。 生产对象 生产劳动 生产资料 生产信息 仪器的制造活动 ;2. 生产的组织方式 1）生产全部零部件、组装机器 2）生产一部分关键的零部件，其余由其他企业供应 3）完全不生产零部件，自己只负责设计、装配和销售 敏捷制造（ Agile Manufacturing）; 敏捷制造是作为替代大量生产的一种新型制造模式， 是一种新的制造战略。敏捷制造技术的操作方式为：某供应商或企业获得用户需要某种商品的信息后，立刻为其提供产品构成软件，让其自选设计和选择产品的外观等，由用户选择，用户满意了就组织采购和生产。产品形成了，联盟即解体。其核心是建立一种对用户需求作出 灵敏快速反应的市场机制，这种作为替代传统产业生产模式的一种新型制造技术，预示着21世纪新的生产与管理战略已经开始形成。敏捷制造技术使汽车工业、机械工业、化学工业等传统产业的生产方式 在未来的世纪中变得更“灵活”。其特点是着眼于各种规模的模块化组合和企业间合作生产，发挥众多特长企业的优势来适应变化多端的市场需求，以体现灵活性和快捷性。; 这一概念是1991年美国国防部为解决国防制造能力问题，拟定一个同时体现工业界和国防部共同利益的中长期制造技术规划框架，提出了“21世纪制造企业战略”研究报告。报告指出敏捷制造具有如下特征： (1)敏捷制造是信息时代最有竞争力的生产模式 它在全球化的市场竞争中能以最短的交货期、最经济的方式，按用户需求生产出用户满意的具有竞争力的产品。 (2)敏捷制造具有灵活的动态组织机构 它能以最快的速度把企业内部和企业外部不同企业的优势力量集中在一起，形成具有快速响应能力的动态联盟。因为在企业内部它将多级管理模式变为扁平结构的管理方式，把更多的决策权下放到项目组；在企业外部，它将企业之间的竞争变为协作，通过高速网络通信能充分调动、利用分布在世界各地的各种资源，所以能保证迅速、经济地生产出有竞争力的产品。 (3)敏捷制造采用了先进制造技术 敏捷制造一方面要“快”，另一方面要“准”，其核心就在于快速地生产出用户满意的产品。因此，敏捷制造必须在其各个制造环节都采用先进制造技术，例如柔性制造、计算机辅助管理、企业经营过程重构、计算机辅助质量保证、产品数据管理以及产品数据交换标准等技术。 (4)敏捷制造必须建立开放的基础结构 因为敏捷制造要把世界范围内的优势力量集成在一起，所以敏捷制造企业必须采取开放结构，只有这样，才能把企业的生产经营活动与市场和合作伙伴紧密联系起来，使企业能在一体化的电子商业环境中生存。 ;1.2 工艺过程设计的基本概念 工艺过程设计：把产品的设计信息转化为制造信息的 过程设计。 工艺过程设计步骤： 1）建立零件的描述、建立零件的信息模型 2）设计加工工艺方法和线路，选择机床和其他设备 3）确定加工基准，选用或设计夹具 4）确定工序等加工工艺过程 5）设计加工余量和工序尺寸参数 6）计算工时和制造成本 7）设计检验方法、选择或设计检验量具 8）生成工艺卡片等;1.2.1 机械加工工艺过程的组成 加工工艺过程：在生产过程中，改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和物理化学性质使其成为成品或半成品的过程。 机械加工工艺过程可划分为一系列工序 工序：一个或一组工人在一个工作地对一个或同时对几个工件所连续完成的那一部分工艺过程。【不改变操作者、设备（工作地）和工件的情况下连续完成的工作】 例： 一个工人在一台车床上完成车外圆、端面、螺纹 一组工人刮研一台机床导轨 一组工人在对一批零件去毛刺;安装：在某一工序中，有时需对零件进行多次装夹，工件一次装夹后所完成的那一部分工序称为安装。 工位：在某一工序中，工件在机床所占的每一个位置上所完成的那一部分工艺过程称为工位。 工步：一道工序（一次安装或一个工位）中，在加工表面和加工工具不变的情况下，所连续完成的那一部分工序（加工表面、刀具、切削用量中的转速、进给量都不变） 进给：在一个工步中，余量较大或其他原因，需同一刀具在同一切削用量下，对同一表面进行多次切削，每一次切削就称为一次进给。 动作：工艺过程最小单位。如一次进给中可以有开车、送进、停车、退刀等各种动作。;1.装卸工位 2.预钻孔 3.钻孔 4.扩孔 5.粗铰孔 6.精铰孔;写出小批生产图例所示螺钉零件的机械加工工艺过程（工序、安装、工步、走刀、工位），工件的毛坯为圆棒料。注意工艺路线 生产类型 生产规模是影响工艺规程的重要因素，根据生产规模的大小（即生产纲领），可分为三种生产类型;1.2.3 加工工艺规程 1.工艺规程的内容 工艺规程：以工艺文件的形式确定下来的工艺过程。 指导工人操作和用于生产、工艺管理等各种文件 内容：工件加工工艺路线及所经过的车间、工段 各工序内容及采用的机床和工艺装备 工件的检验项目和检验方法等 参见图1－4 2.制定工艺规程的原则 满足生产纲领，与生产类型相适应 保证零件的加工质量，达到图样上各种技术指标 使工艺过程有较高的生产率和较好的经济性 减轻劳动强度，保证安全生产，创造文明劳动条件;3. 工艺规程的作用 按它组织和生产能做到科学衔接，实现优质、高产和低消耗 它是生产准备和计划调度的主要依据 进行准备工作：原材料和毛坯的供应，机床的调整，夹具、量具等专用工艺装备的设计和制造，劳动力组织，生产作业计划编排 是新建和扩建工厂、车间的基本技术文件 确定生产所需机床的种类和数量，工厂车间的面积，生产工人的工种等。;4. 制定工艺规程的步骤 1）研究产品样图，进行工艺分析 2）计算生产纲领，确定生产类型 3）选择毛坯 4）拟定工艺路线）确定各工序的加工余量，计算工序尺寸和公差 6）确定工艺装备 7）确定各主要工序技术要求及检验方法 8）确定工序的切削用量和时间定额 9）填写工艺文件 ;1.2.4 机械加工余量和工序尺寸 机械加工余量：工件加工前后的尺寸之差 工序余量：相邻两 工序的工序尺寸之差 加工总余量（毛坯余量）：毛坯尺寸和零件图的设计 尺寸之差，其值等于各工序余量总和。 根据加工表面形状不同，加工余量分为 单边余量：平面加工，即实际切除的金属层厚度 双边余量：轴、孔回转面加工，即实际切除的金属层厚度为工序余量的一半。;A: Zb=a-b B: Zb=b-a C: 2Zb=da-db D: 2Zb=db-da Zb、2Zb 本工序加工余量 a、da前工序的工序尺寸 b、db本工序的工序尺寸 ;加工余量大小要合适 大：浪费材料、工时，增加机床和刀具的磨损，降低生产率 小：不能修正上道工序的误差和加工痕迹，影响加工质量 影响工序余量的因素： 前一工序的公差 前一工序的表面粗糙度和表面缺陷度 前一工序各表面间相互位置的空间偏差 本工序的装夹误差 确定工序余量的方法： 分析计算法： 大批量生产中的重要工序 经验估算法：类比法 单件小批量;1.2.5 时间定额与技术经济分析 时间定额：完成某一工序所规定的时间（单件生产时间）;提高劳动生产率的工艺措施;1.3基准 1 基准：用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的那些点、线、面。 在零件的设计和加工过程中，按不同要求选择的点、线、面基准是直接影响零件加工工艺性和各表面尺寸，位置精度的主要因素之一。 例：;2基准分类 按作用和应用场合分类 1）设计基准：设计图纸上所采用的用于确定尺寸起始位置的那些点、线、面。体现零件设计的基本要求。 2）工艺基准：零件在工艺过程中采用的基准 a.工序基准：在工序图上，用以标定加工表面后位置的基准称为工序基准。（实际存在或理想几何要素） b.定位基准：工件在机床上或夹具上加工时，用来决定工件在工序尺寸方向上相对刀具确定位置的点、线、面。（必须是实际存在的几何要素） 粗基准：加工的最初工序中，只能用毛坯上未经加工的表面做定位基准 精基准：在以后的工序中，则尽量使用的已加工表面做定位基准; c.装配基准：装配时用来确定需要组装的零部件在产品中相对位置所采用的那些点、线、面。（必须是实际存在的几何要素） 3）测量基准：测量时所采用的基准（必须是实际存在的几何要素）;1.3 .2 定位的基准选择 是设计工艺过程的一项重要意义，涉及工序数目、夹具结构、零件精度。 1.粗基准的选择 粗基准影响各加工表面的余量分配和不需要加工表面之间的位置精度。 1）便于装夹原则 考虑定位准确，夹紧可靠，选择加工余量小、较精确光滑、面积较大的毛面。 2）余量均匀原则 要保证工件某重要表面余量均匀，选择该表面为粗基准。 ;3）相互位置原则 保证加工面和不加工面的位置要求，以不加工面作为粗基准。同时在一次装夹下，尽量加工更多的表面。;4）一次性原则 粗基准只能用一次，毛面定位基准位移误差大，以免产生较大的位置误差。;2.精基准的选择 考虑因素：如何保证加工精度和装夹准确方便 1）基准重合原则 尽量选用设计基准为定位基准和测量基准，以消除基准不重合误差的影响。;2）基准统一原则 零件上所有加工表面，特别是相互位置要求精确的表面，尽可能在多数工序中采用同一组精基准定位。减少装夹次数和夹具数量。 轴类零件：两个顶尖孔作为精基准 盘类零件：端面及内孔作为精基准 箱体零件：底平面和较远的两个孔作精基准 3) 互为基准原则 对空间位置要求高的零件，通常采用互为基准的更迭加工原则。 如：精密轴套件的加工，以内圆为基准加工外圆，再以外圆面加工内孔。由粗到精反复进行。图1－12;;零件A、B 、C面以及 Ф10H7和Ф30H7孔均已加工 分析加工Ф12H7孔时，选用那些表面定位合理？;工艺尺寸链、工序尺寸及公差的确定 1工艺尺寸链 在零件的机械加工工艺过程中，各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，需要在制定工艺过程时予以确定。而这些不断变化的工序尺寸之间又存在一定联系，需要用工艺尺寸链原理分析，确定各工序的工序尺寸。; 为了加工和检验方便，常需要进行工艺尺寸计算，按照尺寸链的原理将有关尺寸按一定顺序首尾相连，成为一个封闭尺寸链环，构成工艺尺寸链，它是一个封闭环和若干组成环构成。 组成环：加工过程中直接获得的尺寸 封闭环：加工过程中间接获得的派生尺寸A0 组成环分类： 增环：尺寸链中其它组成环不变，某一组成环增加，使封闭环也增加；其减小，使封闭环也减小。 减环：尺寸链中其它组成环不变，某一组成环增 加，使封闭环减小；其减小，而使封闭环增加。;工艺尺寸链特征 A 封闭性：工艺尺寸彼此首尾相连构成封闭形。 B 关联性：封闭环随所有组成环变动而变动 C 封闭环一次性 工艺尺寸链简图作法： 先从封闭环出发，按照有关尺寸在工序图上的原有位置和顺序依次首尾相接作出代表各有关尺寸的线段，直到尺寸线段的起端和封闭环尺寸的终端形成一个封闭的图形。 举例：车削阶梯轴;工艺尺寸链的计算方法： 极值法 和概率法 工艺尺寸链有关参数名称、符号 ;计算公式 封闭环的基本尺寸等于增环基本尺寸之和减去减环基本尺寸之和。 封闭环的最大极限尺寸是组成环的增环都是最大极限尺寸，减环都是最小极限尺寸的时候。 封闭环的最小极限尺寸和上面相反，即增环最小而减环最大。;封闭环的公差为组成环的公差之和。 封闭环上偏差为封闭环的最大极限尺寸减去封闭环基本尺寸，等于所有增环上偏差之和减去所有减环下偏差之和。 封闭环下偏差为封闭环最小极值尺寸减去封闭环基本尺寸，等于所有增环下偏差之和减去所有减环上偏差之和。 ;2.工序基准与设计基准重合的工序尺寸及公差的确定 定位基准与设计基准不重合时的工序尺寸计算 基准不重合时，该表面的设计尺寸不能直接得到，要进行有关工序尺寸计算，将计算的工序尺寸标注在工序图上。;A1 减环 A2增环 A2＝ ES2＝ EI2＝ 尺寸链计算求得新的工序尺寸及公差来间接保证封闭环的要求。;若设计尺寸A1=20±0.1，孔心距A0＝30±0.1时，得到的工序尺寸A2为0； 若设计尺寸A1=20±0.15，孔心距A0＝30±0.1，不能满足封闭环的公差大于或等于组成环公差之和的关系 封闭环公差较大时，需要提高本工序的加工精度； 封闭环的公差小于或等于组成环的公差，不仅要提高本工序加工精度，还要提高上工序的加工精度，这样加大了加工难度 设计和定位基准重合 ; 3. 测量基准与设计基准不重合工序尺寸计算 加工或检查零件的某个表面时，有时不便按设计基准直接测量，就要另选测量基准，以间接保证设计尺寸。;A2 减环 A1增环 A0＝ ES0＝ EI0＝ 假废品：;4. 零件加工过程中的中间工序尺寸计算 中间工序尺寸：与前后工序有关的尺寸 1）工序基准是尚待继续加工的设计基准时 加工带键槽内孔，加工过程 a.镗孔至φ39.6 b.插键槽，工序基准为镗孔后的内孔母线，工序尺寸为A c.热处理 d.磨内孔至φ40 ，同时保证43.6 的设计尺寸， 现在要计算工序尺寸A;2)保证应有的渗氮（或电镀等）层深度的工序尺寸计算 套筒内壁镀铜，单边厚度0.01~0.03mm，镀后孔径为φ20 ，确定镀前内孔尺寸。 ;以工件底面1为定位基准，镗孔2，然后以同样的定位基准镗孔3。设计尺寸 25 mm不是直接获得的，试分析 1）加工后，如果A1＝60 mm，A2＝35 mm，尺寸25 能否保证？ 2）如果在加工时确定A1的尺寸为60 mm，A2为何值才能保证尺寸25 mm的精度。;1.4 夹具设计原理 1.4.1夹具的组成 1.工件的装夹方式 机床夹具：它是用来在机床上迅速、准确地装夹工件，保证加工中工件与刀具有正确相对位置的一种工艺设备。 装夹：将工件在机床上或夹具中定位、夹紧的过程。 定位：为保证一个工件加工表面的精度，以及一批工件的加工表面精度一致，那么一个工件放到机床上或夹具上，首先必须占有某一相对刀具及切削成形运动的正确位置，且逐次加工的一批工件都占有相同的正确位置。（工件在机床或夹具中的位置确定）; 夹紧：为了使工件在加工中的切削力、重力、离心力和惯性力等的作用下，保持定位时已经获得的正确位置，必须把工件压紧、夹牢。 工件在机床上的装夹方式： 1）直接找正法 2）划线） 夹 具 装 夹;夹具的分类： 专用夹具：专门为某工件加工过程中某一工序而设计 通用夹具：有通用性，可用来加工各种形式各种尺寸的零件。如卡盘 成组夹具: 其特点是夹具的部分元件可以更换，部分装置可以调整，以适应不同零件的加工。用于相似零件的成组加工所用的夹具，称为成组夹具。 组合夹具: 指按零件的加工要求，由一套事先制造好的标准元件和部件组装而成的夹具。其特点是灵活多变，万能性(通用性)强，制造周期短、元件能反复使用，特别适用于新产品的试制和单件小批生产。 随行夹具: 随行夹具是一种在自动线上使用的夹具。该夹具既要起到装夹工件的作用，又要与工件成为一体沿着自动线从一个工位移到下一个工位，进行不同工序的加工。;机床夹具的组成;(4)对刀、引导元件 为了调整刀具的位置，在夹具上设有确定刀具（如铣刀等）位置或引导刀具（孔加工用刀具）方向的元件。 (5)连接元件??? ? (6)其它元件及装置 如分度装置等。;1.4.2 定位原理与自由度分析;六点定位原理;刚体自由度数目;工件在空间的自由度与工件六点定位;工件的底面在xoy坐标平面内，三个支承点限制三个自由度此面称主定位面。 工件的左侧面处在yoz坐标平面内，二个支承点起限制二个自由度，此面称为导向面。 工件的后面处在xoz坐标平面内，一个支承点限制一个自由度，此面称为止推面 从上述分析可知：要使工件在夹具中完全定位，可用合理分布的六个支承点限制工件的六个自由度，使工件在夹具中占有惟一正确的位置。;完全定位;不完全定位;完全定位与不完全定位;欠定位与过定位;过定位;当以两个或两个以上的组合表面定位时，重复定位可能造成不良后果。;当以形位精度较低的毛坯面定位时，不允许过定位。 为提高定位稳定性和刚度，以加工过的表面定位时，可以出现过定位。 消除过定位及其干涉一般有两个途径： 其一是改变定位元件的结构，以消除被重复限制的自由度； 其二是提高工件定位基面之间及夹具定位元件工作表面之间的位置精度，以减少或消除过定位引起的干涉。 ;常见的几种过定位实例;改善过定位的措施;1.4.3定位方法与定位元件设计 1.工件以平面做定位基准 2.工件以孔做定位基准 3.工件以外圆面做定位基准 4.工件以特殊表面做定位基准 5.一面两孔定位 ;6.定位误差的分析与计算 概念:指由于定位不准而造成某一工序尺寸（通常指加工表面对工序基准的距离尺寸）或位置要求方面的加工误差。 原因：一批零件本身之间就有尺寸和位置公差，夹具定位元件和各定位元件之间也有一定尺寸和位置公差。也就是工件的制造误差，定位元件制造误差，两者配合间隙和基准不重合等因素。 组成：基准位置误差 定位基准的误差引起工件位 置变动 基准不重合误差 定位和工序基准不重合 误差计算：与定位元件的几何形状等因素有关。;1.4.4夹紧方法与夹紧元件 1.夹紧装置 夹紧装置组???： 力源装置 产生夹紧力的原动力 中间传力机构 将原始力传递给夹紧元件 夹紧元件 执行元件，与工件接触 夹紧装置的基本要求 夹紧保证定位 夹紧力大小合适，保证定位又不使工件变形 夹紧力方向尽量与切削力方向一致 夹紧装置动作迅速、方便、安全;按结构特点分类 简单夹紧装置 斜楔、螺旋、偏心、杠杆、铰链 复合夹紧装置 简单夹具装置的组合 联动夹紧装置 浮动夹紧、定心夹紧、联动夹紧、多件夹紧 2.夹紧力的确定 （1）夹紧力的方向 夹紧力方向应垂直于主要定位基准面，有助于定位保证工件上定位基准和定位元件可靠接触。 原因：一般主要定位基准面积大，精度高，限制的自由度多，夹紧力垂直于此面，有利于保证工件的准确定位。例： 夹紧力方向与工件刚度最大方向一致 ;夹紧力方向应有利于减小夹紧力 （2）夹紧力作用点 尽可能保持工件定位稳定，不引起工件产生位移和偏转。 应位于刚性最强部分 应尽量靠近工件被加工表面，提高夹紧可靠度 ;（3）夹紧力大小 大小适当：大 变形 影响精度 小 不紧 影响工件准确位置 计算：夹具和工件当成刚性系统简化计算，依据力的平衡条件（切削力、夹紧力、重力等）来计算，最后乘以安全系数作为实际所需的夹紧力。 3.典型夹紧机构 （1）斜楔夹紧机构 利用其斜面移动产生的压力夹紧工件 （2）螺旋夹紧机构 斜楔的转化形式，将斜楔的斜面绕在圆柱体上 （3）偏心夹紧机构 （4）其它夹紧机构;;;;1.4.5典型夹具举例 ;;

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