機(jī)械制造工藝學(xué)常同立第2版課件全集下

1、機(jī)械制造工藝學(xué)常同立等編著第2版下集教學(xué)要求 掌握機(jī)械加工表面質(zhì)量的影響因素；熟悉機(jī)械加工工藝系統(tǒng)的振動(dòng)及其對(duì)表面質(zhì)量的影響；掌握控制機(jī)械加工表面質(zhì)量的途徑 以車削或刨削加工零件表面為例。 切削殘留面積的高度與下列因素有關(guān)刀尖圓弧半徑 re 主偏角 Kr 副偏角 Kr 進(jìn)給量 f 刀刃本身的粗糙度等因素有關(guān)。 切削深度較大且刀尖圓弧半徑很小時(shí)，或者采用尖刀刃具切削時(shí)，殘留面積的高度為 圓弧刀刃切削加工時(shí)，殘留面積的高度與刀尖圓弧半徑re和進(jìn)給量f有關(guān)，如圖所示的幾何關(guān)系可近似為 減小進(jìn)給量、增大刀尖圓弧半徑、減小主偏角或副偏角都會(huì)使表面粗糙度得到改善，但以進(jìn)給量和刀尖圓弧半徑的影響最為明顯。實(shí)

2、際加工表面的粗糙度總是大于上面兩個(gè)殘留面積高度公式的理論計(jì)算值，只有切削脆性材料或高度切削塑性材料時(shí)，計(jì)算結(jié)果才比較接近實(shí)際。 影響磨削加工表面粗糙度的因素粒度Ra 金剛石筆鋒利，修正導(dǎo)程、徑向進(jìn)給量 Ra磨粒等高性Ra硬度鈍化磨粒脫落 Ra硬度磨粒脫落Ra硬度合適、自勵(lì)性好Ra太硬、太軟、韌性、導(dǎo)熱性差 Ra砂輪粒度工件材料性質(zhì)砂輪修正磨削用量砂輪硬度砂輪V Raap、工件V 塑變 Ra粗磨ap生產(chǎn)率精磨ap Ra(ap=0光磨) 影響磨削加工表面粗糙度的因素表面物理力學(xué)性能影響金相組織變化因素影響顯微硬度因素影響殘余應(yīng)力因素塑變引起的冷硬金相組織變化引起的硬度變化冷塑性變形熱塑性變形金相組

3、織變化切削熱影響表面層物理力學(xué)性能的主要因素刀具幾何形狀的影響切削刃 r、前角、后面磨損量VB 表層金屬的塑變加劇冷硬切削用量的影響 切削速度v塑變冷硬 f切削力塑變冷硬工件材料性能的影響 材料塑性冷硬影響表面層加工硬化的因素 淬火燒傷回火燒傷退火燒傷 磨削時(shí)工件表面溫度超過相變臨界溫度Ac3時(shí)，則馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體。在冷卻液作用下，工件最外層金屬會(huì)出現(xiàn)二次淬火馬氏體組織。其硬度比原來的回火馬氏體高，但很薄，其下為硬度較低的回火索氏體和屈氏體。由于二次淬火層極薄，表面層總的硬度是降低的，這種現(xiàn)象稱為淬火燒傷。 磨削時(shí)，如果工件表面層溫度只是超過原來的回火溫度，則表層原來的回火馬氏體組織將產(chǎn)生回

4、火現(xiàn)象而轉(zhuǎn)變?yōu)橛捕容^低的回火組織（索氏體或屈氏體），這種現(xiàn)象稱為回火燒傷。 磨削時(shí)，當(dāng)工件表面層溫度超過相變臨界溫度Ac3時(shí)，則馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體。若此時(shí)無冷卻液，表層金屬空冷冷卻比較緩慢而形成退火組織。硬度和強(qiáng)度均大幅度下降。這種現(xiàn)象稱為退火燒傷。磨削燒傷的三種形式目前通用的冷卻方法較差，由于砂輪的高速旋轉(zhuǎn)，圓周方向產(chǎn)生強(qiáng)大氣流，使得磨削液很難直接送入磨削區(qū)，冷卻效果很差。而內(nèi)冷卻是一種較為有效的方法，如圖所示。內(nèi)冷卻工作原理是將嚴(yán)格過濾后的冷卻液通過中空主軸法蘭套引入砂輪的中心腔內(nèi)，在離心力的作用下冷卻液會(huì)通過砂輪內(nèi)部的孔隙向砂輪四周的邊緣灑出，冷卻液就有可能直接注入磨削區(qū)。內(nèi)冷卻裝置會(huì)產(chǎn)

5、生大量水霧，影響加工條件，而且磨削冷卻液必須嚴(yán)格過濾，要求雜質(zhì)不超過0.02%，以防止堵塞砂輪內(nèi)部孔隙。所以，其應(yīng)用不廣。實(shí)際中多采用開槽砂輪，即在砂輪的圓周上開一些橫槽，開槽砂輪的形狀如圖所示，這就能使砂輪將冷卻液帶入磨削區(qū)；同時(shí)，開槽可使砂輪間斷磨削，工件受熱時(shí)間縮短，金相組織來不及轉(zhuǎn)變，開槽砂輪還能起到風(fēng)冷作用，改善散熱條件。因此，開槽砂輪可有效地防止燒傷現(xiàn)象產(chǎn)生。開槽的形狀主要有兩種形式：均勻等距開槽和變距開槽。 磨削用量砂輪與工件材料改善冷卻條件1）砂輪轉(zhuǎn)速 磨削燒傷2）徑向進(jìn)給量fp 磨削燒傷3）軸向進(jìn)給量fa磨削燒傷4）工件速度vw磨削燒傷1)磨削時(shí)，砂輪表面上磨粒的切削刃口鋒利

6、磨削力磨削區(qū)的溫度2)磨削導(dǎo)熱性差的材料(耐熱鋼、軸承鋼、不銹鋼)磨削燒傷3)應(yīng)合理選擇砂輪的硬度、結(jié)合劑和組織磨削燒傷采用內(nèi)冷卻法 磨削燒傷 圖采用開槽砂輪間斷磨削受熱磨削燒傷 圖影響磨削燒傷的因素及改善途徑機(jī)械加工振動(dòng)自激振動(dòng)自由振動(dòng)強(qiáng)迫振動(dòng)當(dāng)系統(tǒng)受到初始干擾力激勵(lì)破壞了其平衡狀態(tài)后，系統(tǒng)僅靠彈性恢復(fù)力來維持的振動(dòng)稱為自由振動(dòng)。由于總存在阻尼，自由振動(dòng)將逐漸衰減。(占5%)系統(tǒng)在周期性激振力(干擾力)持續(xù)作用下產(chǎn)生的振動(dòng)，稱為強(qiáng)迫振動(dòng)。強(qiáng)迫振動(dòng)的穩(wěn)態(tài)過程是諧振動(dòng)，只要有激振力存在振動(dòng)系統(tǒng)就不會(huì)被阻尼衰減掉。(占35%)在沒有周期性干擾力作用的情況下，由振動(dòng)系統(tǒng)本身產(chǎn)生的交變力所激發(fā)和維持的

7、振動(dòng)，稱為自激振動(dòng)。切削過程中產(chǎn)生的自激振動(dòng)也稱為顫振。(占65%)機(jī)械加工中振動(dòng)的種類及其主要特點(diǎn)單自由度系統(tǒng)是最簡(jiǎn)單的振動(dòng)系統(tǒng)。下面以圖a內(nèi)圓磨削加工為例，討論單自由度受迫振動(dòng)情況。磨削加工過程中磨頭受周期性變化的干擾力作用會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)。當(dāng)工件的剛度遠(yuǎn)大于磨頭系統(tǒng)的剛度時(shí)，可簡(jiǎn)化為如圖 b所示質(zhì)量彈簧阻尼的單自由度系統(tǒng)。磨頭系統(tǒng)的等效質(zhì)量是m，等效彈簧剛度為K，等效黏性阻尼系數(shù)為c。 將作用在磨頭與工件之間的激振力取定為簡(jiǎn)諧激振力， Fsint簡(jiǎn)諧激振力的幅值 F,角頻率系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式為 兩邊分別除以m，則有 二階常系數(shù)線性非齊次微分方程式的解為 上式的第一項(xiàng)(齊次方程的通解)表示為有阻尼

8、的、逐漸衰減的自由振動(dòng)過程，如圖a所示；第二項(xiàng)(非齊次方程的特解)表示由激振力引起的頻率等于激振力頻率的受迫振動(dòng)，如圖b所示。這兩部分振動(dòng)的疊加為振動(dòng)的響應(yīng)，如圖c所示。 動(dòng)態(tài)放大系數(shù)的概念。動(dòng)態(tài)放大系數(shù)V定義為受迫振動(dòng)的振動(dòng)幅值與系統(tǒng)靜位移的比值， 靜位移A0反映了激振力的影響，說明振動(dòng)幅值與激振力幅值成正比。頻率比對(duì)振動(dòng)的影響比較復(fù)雜，可用動(dòng)態(tài)放大系數(shù)與頻率特性曲線表示，如圖所示。 （1）0時(shí)，激振力頻率極低，相當(dāng)于激振力作為靜載荷作用系統(tǒng)上，從而使系統(tǒng)產(chǎn)生的位移等于靜位移，V1。0 0.7為靜力區(qū)。（2） 接近或等于1時(shí)，振幅急劇增加，這種現(xiàn)象稱為共振。 0.7 1.3稱為共振區(qū)。工程上

9、常把系統(tǒng)的固有頻率作為共振頻率，而把固有頻率前后20%30%的區(qū)域作為禁區(qū)，避免產(chǎn)生共振。（3） 1 時(shí)，V 0 ，振幅迅速下降，甚至消失。這表明振動(dòng)系統(tǒng)的慣性跟不上快速變化的激振力。 1.3稱為慣性區(qū)。 圖也反映了阻尼比對(duì)振動(dòng)的影響。在共振區(qū)域增加阻尼比對(duì)抑制振動(dòng)的效果較為明顯，而其它區(qū)域阻尼比對(duì)振動(dòng)的影響作用不大。當(dāng)時(shí)，阻尼幾乎不起作用。 （1）激振頻率= 0時(shí)，系統(tǒng)受到靜載荷作用，動(dòng)剛度等于靜剛度；（2） 0時(shí)，系統(tǒng)將發(fā)生共振，此時(shí)系統(tǒng)動(dòng)剛度值最??；（4）相同頻率比的條件下，隨著阻尼比的增大，系統(tǒng)的動(dòng)剛度增大；（3）=0，且= 0時(shí)，系統(tǒng)動(dòng)剛度，失去物理意義。顯然，系統(tǒng)的動(dòng)剛度越大或系統(tǒng)

10、阻尼比越大，表明產(chǎn)生一定振幅或動(dòng)態(tài)位移的激振力越大，即振動(dòng)激勵(lì)能量要求越大，說明系統(tǒng)的抗振能力強(qiáng)。提高工藝系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)剛度和阻尼比，能夠提高工藝系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。 自激振動(dòng)的產(chǎn)生機(jī)理非常復(fù)雜，針對(duì)某些特定問題，許多學(xué)者提出了一些解釋自激振動(dòng)的學(xué)說，比較公認(rèn)的理論有再生顫振機(jī)理、負(fù)摩擦機(jī)理及振型耦合機(jī)理等。這些學(xué)說都是從振動(dòng)維持的能量補(bǔ)償來源及規(guī)律這一最基本、最必要的物理?xiàng)l件進(jìn)行分析和研究的。(1) 再生顫振機(jī)理 切削加工過程中，多數(shù)情況下刀具總是完全重復(fù)或部分重復(fù)地切削已加工的表面。 2. 自激振動(dòng)的產(chǎn)生機(jī)理再生顫振機(jī)理假定切削過程在某一時(shí)刻受到瞬時(shí)的偶然性擾動(dòng)，則刀具和工件會(huì)發(fā)生相對(duì)振動(dòng)，并在加

11、工表面留下振紋，見圖b。當(dāng)再次切削殘留振紋的表面時(shí)，切削厚度將發(fā)生波動(dòng)，見圖c，從而引起切削力的周期性變化。如果動(dòng)態(tài)變化的切削力在一定條件下是促進(jìn)和維持振動(dòng)的，這種切削力和振紋相互作用引起的自激振動(dòng)將進(jìn)一步發(fā)展為顫振，稱為再生顫振，見圖d。 綜上所述，加工系統(tǒng)產(chǎn)生自激振動(dòng)的基本條件為W振出W振入，即在力與位移的關(guān)系曲線中，振出過程曲線的包絡(luò)范圍要大于振入過程曲線的包絡(luò)范圍。例如圖中，對(duì)于振動(dòng)運(yùn)動(dòng)軌跡上任一點(diǎn)而言，振動(dòng)系統(tǒng)在振出階段通過該點(diǎn)的力F振出(yi)應(yīng)大于振入階段通過同一位置的力F振入(yi) ，因而自激振動(dòng)的條件也可描述為F振出(yi)F振入(yi) 。2) 自激振動(dòng)機(jī)理的分析根據(jù)自激

12、振動(dòng)的產(chǎn)生條件，可以分析工藝系統(tǒng)是否能夠產(chǎn)生和維持自激振動(dòng)。以切削加工出現(xiàn)的再生性顫振為例，本次(轉(zhuǎn))切削產(chǎn)生的振紋與前次(轉(zhuǎn))的振紋基本上是不可能完全同步的，兩者之間存在一定的相位差。定義前次切削殘留的振紋與本次切削的振紋間的相位差為，且兩次切削的產(chǎn)生的振動(dòng)幅值相等，則前次切削和本次切削的振動(dòng)方程分別為 瞬時(shí)切削厚度a(t)和切削力F(t)的表達(dá)式為2) 滾壓加工滾壓加工是利用經(jīng)過淬硬和精細(xì)研磨過的滾輪或滾珠，在常溫狀態(tài)下對(duì)金屬表面進(jìn)行擠壓，將工件表層的原有凸起的部分向下壓，凹下部分往上擠，使其產(chǎn)生塑性變形，逐漸將前工序留下的波峰壓平，從而修正工件表面的微觀幾何形狀。同時(shí)使工件表面金屬組織細(xì)

13、化，形成殘余壓應(yīng)力。典型滾壓加工示意圖如圖所示。 消除和減弱自激振動(dòng)產(chǎn)生的條件措施如下。（1）調(diào)整振動(dòng)系統(tǒng)小剛度主軸的位置 合理配置小剛度主軸的位置，使小剛度主軸位于切削力和加工表面法線方向的夾角范圍之外，可抑制振型耦合型自激振動(dòng)的發(fā)生。如圖5.15所示，不同的尾座結(jié)構(gòu)其小剛度主軸位置不同。配置小剛度主軸的位置可通過調(diào)整主軸系統(tǒng)、進(jìn)給系統(tǒng)的間隙，改進(jìn)機(jī)床的結(jié)構(gòu)或合理安排刀具和工件的相對(duì)位置等。 （2）增加工藝系統(tǒng)阻尼 在共振區(qū)及其附件區(qū)域，阻尼對(duì)振動(dòng)的影響十分顯著。工藝系統(tǒng)的阻尼主要來自零部件材料的內(nèi)阻尼、結(jié)合面上的摩擦阻尼以及其它附加阻尼。增大工藝系統(tǒng)的阻尼，可選用內(nèi)阻尼比較大的材料制造加工

14、設(shè)備或零件，如鑄鐵內(nèi)阻尼比鋼大，所以多用于機(jī)床的床身、立柱等大型支承件。此外，還可把高阻尼的材料附加到零件上，提高抗振性，如圖5.16所示。機(jī)床阻尼大多來自零部件結(jié)合面間的摩擦阻尼，有時(shí)可占到總阻尼的80%。所以對(duì)于機(jī)床的活動(dòng)結(jié)合面，要注意間隙調(diào)整，必要時(shí)施加預(yù)緊力以增大摩擦；而對(duì)于固定結(jié)合面，可選用合理的加工方法、表面粗糙度等級(jí)、結(jié)合面上的比壓以及固定方式等來增加摩擦阻尼。 （2）動(dòng)力式減振器 動(dòng)力式減震器的工作原理是利用附加質(zhì)量的動(dòng)力作用，使其作用在主振系統(tǒng)上的力或力矩與激振力的力矩相抵消。一般鏜床上采用動(dòng)力式阻尼器消除鏜桿的振動(dòng)，如圖所示。（3）沖擊式減振器 沖擊式減振器由一個(gè)與振動(dòng)系統(tǒng)

15、剛性連接的殼體和一個(gè)在殼體內(nèi)自由沖擊的質(zhì)量塊所組成，當(dāng)系統(tǒng)振動(dòng)時(shí)，自由質(zhì)量塊反復(fù)沖擊殼體，以消耗振動(dòng)能量，達(dá)到減振的目的。如圖所示。沖擊式減振器雖然具有因碰撞產(chǎn)生噪聲的缺點(diǎn)，但其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、質(zhì)量輕、體積小，在較大的頻率范圍內(nèi)部都適用，所以應(yīng)用較廣。第7章 機(jī)器裝配工藝設(shè)計(jì)7.1 機(jī)器裝配與裝配精度7.2 裝配的組織形式及生產(chǎn)綱領(lǐng)7.3 裝配尺寸鏈7.4 保證裝配精度的裝配方法7.5 裝配工藝規(guī)程的制定書配套課件，tonglichang126教學(xué)要求掌握裝配的基本概念與裝配精度；掌握裝配的組織形式及其工藝特點(diǎn)；掌握裝配尺寸鏈分析與計(jì)算；掌握保證裝配精度的方法；掌握裝配工藝規(guī)程設(shè)計(jì)要點(diǎn)。7.1.1機(jī)

16、器裝配概念任何機(jī)器都是由許多零件裝配而成的，零件是機(jī)器的最小制造單元。機(jī)器裝配是按照機(jī)器的技術(shù)要求，將零件進(jìn)行配合和連接，使之成為機(jī)器的工藝過程。機(jī)器裝配是整個(gè)機(jī)器制造過程中的最后階段。機(jī)器裝配包括裝配、調(diào)整、檢驗(yàn)和試驗(yàn)等工作。為了有效地組織裝配工作進(jìn)行，一般將機(jī)器劃分為若干可以獨(dú)立開展裝配工作的部分，稱之為裝配單元。機(jī)器裝配單元主要有合件、組件、部件和機(jī)器等。合件是由若干零件固定連接(鉚或焊)而成，或連接后再經(jīng)加工而成，如裝配式齒輪，發(fā)動(dòng)機(jī)連桿小頭孔壓入襯套后再鏜孔。合件也被稱為套件。組件是指一個(gè)或幾個(gè)合件與零件的組合，沒有顯著完整的作用.如主軸箱中軸與其上的齒輪、套、墊片、鏈和軸承的組合體

17、。部件是若干組件、合件及零件的組合體，部件在機(jī)器中具有完整的功能與用途。例如汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱;車床主軸箱和溜板箱等。7.1.2裝配系統(tǒng)圖與裝配工藝系統(tǒng)圖常用裝配單元系統(tǒng)圖來清晰表示裝配順序。裝配單元系統(tǒng)圖的繪制方法如下：用一個(gè)長(zhǎng)方格表示一個(gè)零件或裝配單元。即用該長(zhǎng)方格可以表示參加裝配的零件、合件、組件、部件和機(jī)器。在該方格內(nèi)，上方注明零件或裝配單元名稱，左下方填寫零件或裝配單元的編號(hào)，右下方填寫零件或裝配單元的件數(shù)，如圖所示。零件部件裝配單元系統(tǒng)圖繪制方法與步驟如入：首先，畫一條較粗的橫線橫線右端指向裝配單元的長(zhǎng)方格，橫線左端為基準(zhǔn)件的長(zhǎng)方格。其次，按裝配先后順序，從左向右依次將裝入基準(zhǔn)件

18、的零件、合件、組件和部件引入。表示零件的長(zhǎng)方格畫在橫線上方；表示合件、組件和部件的長(zhǎng)方格畫在橫線下方。合件裝配系統(tǒng)圖組件裝配系統(tǒng)圖部件裝配系統(tǒng)圖機(jī)器裝配系統(tǒng)圖比較簡(jiǎn)單的產(chǎn)品也可把所有裝配單元的裝配系統(tǒng)圖畫在機(jī)器裝配系統(tǒng)圖中，稱之為裝配單元系統(tǒng)合成圖。 在裝配單元系統(tǒng)圖上加注所需的工藝說明內(nèi)容，如焊接、配鉆、配刮、冷壓、熱壓和檢驗(yàn)等，就形成裝配工藝系統(tǒng)圖，如圖所示。 裝配工藝系統(tǒng)圖比較清楚而全面地反應(yīng)了裝配單元的劃分、裝配順序和裝配工藝方法。它是裝配工藝規(guī)程制定中的主要文件之一，也是劃分裝配工序的依據(jù)。 如果機(jī)器的裝配精度是由一個(gè)零件的精度來控制與保證，則稱這種情況是“單件自?！?。受相應(yīng)零件精度

19、（特別是關(guān)鍵零件精度）的影響，如車床尾座移動(dòng)相對(duì)溜板移動(dòng)的平行度要求，主要取決于溜板用導(dǎo)軌與尾座用導(dǎo)軌之間的平行度，如圖所示。 2.生產(chǎn)綱領(lǐng)及其工藝特點(diǎn)生產(chǎn)綱領(lǐng)決定了產(chǎn)品的生產(chǎn)類型。不同的生產(chǎn)類型致使機(jī)器裝配的組織形式、裝配方法、工藝過程的劃分、設(shè)備及工藝裝備專業(yè)化或通用化水平、手工操作工作量的比例、對(duì)工人技術(shù)水平的要求和工藝文件格式等均有不同。各種生產(chǎn)類型的裝配工藝特征如下表所示。 2. 查找組成環(huán)裝配尺寸鏈的組成環(huán)是對(duì)裝配精度發(fā)生直接影響的那些零、部件的尺寸。在查找裝配尺寸鏈組成環(huán)時(shí)，遵循最短路線原則。最短路線原則要求每個(gè)裝配相關(guān)的零、部件只應(yīng)有一個(gè)尺寸作為組成環(huán)列入裝配尺寸鏈，即將連接兩

20、個(gè)裝配基準(zhǔn)面間的位置尺寸直接標(biāo)注在零件圖上。這樣，組成環(huán)的數(shù)目就等于有關(guān)零、部件的數(shù)目，即“一件一環(huán)”，此時(shí)裝配尺寸鏈環(huán)數(shù)最少。鏈輪裝配尺寸鏈中，組成環(huán)為A1、A2、A3、A4和A5。 7.3.2裝配尺寸鏈的建立依據(jù)機(jī)器裝配精度要求，準(zhǔn)確地從機(jī)械部件圖或總裝圖中找出相應(yīng)的裝配尺寸關(guān)系并建立裝配尺寸鏈?zhǔn)墙馑阊b配尺寸鏈的關(guān)鍵。例如鏈輪裝配圖結(jié)構(gòu)見圖，裝配精度要求控制軸向裝配間隙A0。與軸向裝配間隙A0直接相關(guān)的零件尺寸有A1、A2、A3、A4和A5。下面結(jié)合實(shí)例說明建立裝配尺寸鏈的步驟。1. 確定封閉環(huán)裝配尺寸鏈的封閉環(huán)是有關(guān)零、部件裝配后形成的，具有裝配精度要求或裝配技術(shù)要求的尺寸，一般為某一個(gè)

21、配合間隙量或配合過盈量。鏈輪裝配尺寸鏈中，封閉環(huán)為A0。3. 畫尺寸鏈圖并確定組成環(huán)的性質(zhì)根據(jù)封閉環(huán)和找到的組成環(huán)畫出尺寸鏈圖，并根據(jù)尺寸鏈理論可以確定增減環(huán)（見第一章）。建立鏈輪裝配尺寸鏈圖見圖，其中A2是增環(huán)，A1、A3、A4和A5是減環(huán)。 假設(shè)裝配尺寸鏈由n個(gè)組成環(huán)和一個(gè)裝配環(huán)組成。對(duì)稱公差法計(jì)算公式如下： 封閉環(huán)的基本尺寸 式中 為封閉環(huán)的基本尺寸； 為第i個(gè)組成環(huán)基本尺寸。例7.1圖示鏈輪裝配，裝配技術(shù)要求鏈輪軸向間隙A0應(yīng)在0.050.45mm之間。已知：A1=2.5，A2=52，A3=4.5，A4=40，Ak=5。試用極值法確定裝配尺寸關(guān)系中各組成的設(shè)計(jì)尺寸。 (7) 整理計(jì)算結(jié)

22、果見表概率法的計(jì)算以一定置信水平P(%)為依據(jù)。置信水平表示了裝配后合格品所占的百分比，1-P表示了超差品的百分?jǐn)?shù)。相對(duì)分布系數(shù)K0與置信水平的關(guān)系見表。 例7.2 圖示鏈輪裝配，裝配技術(shù)要求鏈輪軸向間隙A0應(yīng)在0.050.45mm之間。已知：A1=2.5，A2=52，A3=4.5，A4=40，Ak=5。各加工尺寸符合正態(tài)分布。試用概率法確定裝配尺寸關(guān)系中各組成的設(shè)計(jì)尺寸。問題分析：從裝配精度看，例7.2鏈輪軸向間隙A0應(yīng)在0.050.45mm之間，裝配精度與例7.1相同。極值法計(jì)算結(jié)果看補(bǔ)償環(huán)公差較小，補(bǔ)償環(huán)加工精度要求較高。概率法計(jì)算結(jié)果可用于對(duì)比分析：在同等裝配精度要求下，概率法設(shè)計(jì)組成

23、環(huán)尺寸能否降低對(duì)組成環(huán)加工精度要求，顯示出概率法的特點(diǎn)。 (7) 整理計(jì)算結(jié)果見表例7.3：發(fā)動(dòng)機(jī)活塞銷孔與活塞銷的結(jié)構(gòu)如圖所示，冷態(tài)裝配要求活塞銷孔與活塞銷過盈量是0.00250.0075mm。試用分組裝配法設(shè)計(jì)活塞銷孔和活塞銷的相關(guān)加工尺寸。問題分析：從裝配精度看，冷態(tài)裝配要求活塞銷孔與活塞銷過盈量是0.00250.0075mm，裝配精度要求很高。盡管裝配涉及零件少，采用互換法計(jì)算組成環(huán)公差小，零件加工精度要求很高。解：1) 采用完全互換法裝配，則可以設(shè)計(jì)活塞銷孔，活塞銷直徑?？梢则?yàn)證它們配合的過盈量符合要求。但是按照完全互換法設(shè)計(jì)的活塞和活塞銷的相當(dāng)于IT2。機(jī)械加工較為困難。2) 在實(shí)

24、際生產(chǎn)中，分組裝配法將活塞銷孔和活塞銷采用相同的制造公差等級(jí)，也即公差帶寬相同。在相同方向上同時(shí)放大四倍，并將零件按照放大后的公差進(jìn)行加工制造。通過測(cè)量零件實(shí)際尺寸，按照表7.5給出的設(shè)計(jì)尺寸分為四組，零件分組公差帶圖示見下圖。為了生產(chǎn)操作方便，將分組后零件用顏色標(biāo)識(shí)。同種顏色零件進(jìn)行裝配，具有完全互換性。 (3) 為保證對(duì)應(yīng)組內(nèi)相配件的數(shù)量要配套，相配零件的尺寸分布應(yīng)相同；否則，將產(chǎn)生剩余零件。如圖所示。為解決積壓剩余件問題，生產(chǎn)中常常專門生產(chǎn)一些與剩余件配套的零件。 例如右圖表示了銑床矩形導(dǎo)軌的裝配結(jié)構(gòu)。壓板是修配件。裝配精度要求是控制裝配間隙。分析，可知：修磨A面可以使裝配間隙減小，這是

25、“越修越小”的情況。修磨B面可以使裝配間隙增大，這是“越修越大”的情況。 在“越修越小”情況下 封閉環(huán)公差帶要求值和實(shí)際公差帶的相對(duì)關(guān)系見圖。 為保證修配量足夠和最小，放大組成環(huán)公差后實(shí)際封閉環(huán)的公差帶和設(shè)計(jì)要求封閉環(huán)的公差帶之間的相對(duì)關(guān)系應(yīng)滿足A0Dmin=A0min 。 若己經(jīng)A0Dmax A0min，那么修配補(bǔ)償環(huán)A0Dmin后會(huì)更大，不能滿足設(shè)計(jì)要求。T0為設(shè)計(jì)要求封閉環(huán)的公差A(yù)0max為設(shè)計(jì)要求最大極限尺寸A0min為設(shè)計(jì)要求最小極限尺寸T0D表示放大組成環(huán)后封閉環(huán)的公差A(yù)0Dmax放大組成環(huán)后最大極限尺寸A0Dmin放大組成環(huán)后最小極限尺寸Fmax表示最大修配量例7.4圖示鏈輪裝配

26、，裝配技術(shù)要求鏈輪軸向間隙A0應(yīng)在0.050.20mm之間。已知：A1=2.5，A2=52，A3=4.5，A4=40，Ak=5。試用修配法確定裝配尺寸關(guān)系中各組成環(huán)的設(shè)計(jì)尺寸。問題分析：從裝配精度看，例7.4鏈輪軸向間隙A0要求控制在0.050.20mm之間。裝配精度高于例7.1和例7.2，根據(jù)極值法和概率法計(jì)算過程與結(jié)果看，采用互換法無法實(shí)現(xiàn)裝配精度要求。由于這是一例“越修越大”情況，配置修配量要求 。因此，需要對(duì)初步擬定的 mm進(jìn)行修正。 是減環(huán)，確定補(bǔ)償環(huán)尺寸 mm。 (10)整理計(jì)算結(jié)果見下表。 3. 固定調(diào)整法應(yīng)用實(shí)例例7.5 如圖所示鏈輪裝配，裝配精度要求鏈輪軸向間隙A0應(yīng)在0.0

27、50.20mm之間。已知：A1=2.5，A2=52，A3=4.5，A4=40，Ak=5。試用調(diào)整法確定裝配尺寸關(guān)系中各組成環(huán)的設(shè)計(jì)尺寸。問題分析：從裝配精度看，例7.5與例7.4相同，鏈輪軸向間隙A0要求控制在0.050.20mm之間。裝配精度高于例7.1和例7.2，根據(jù)極值法和概率法計(jì)算過程與結(jié)果看，采用互換法無法實(shí)現(xiàn)裝配精度要求。裝配精度與例7.4相同，但是修配法不適合生產(chǎn)線采用，因此考慮其它裝配方法。 則 mm， mm， mm， mm。 (10) 整理計(jì)算結(jié)果見下表。 5其它調(diào)整裝配法簡(jiǎn)介1) 可動(dòng)調(diào)整裝配法采用調(diào)整的方法改變補(bǔ)償環(huán)的位置，使封閉環(huán)達(dá)到其公差與極限偏差要求的方法，稱為可動(dòng)

28、調(diào)整裝配法。簡(jiǎn)稱可動(dòng)調(diào)整法。常用的補(bǔ)償環(huán)有螺栓、斜面、擋環(huán)或孔軸連接中的間隙等。例如，如圖所示齒輪箱中，用調(diào)節(jié)螺釘調(diào)整軸承安裝位置精度，再用鎖緊螺母鎖緊。該裝置用螺栓旋入程度來改變壓蓋的位置，補(bǔ)償裝配中零件誤差累計(jì)。7.5 裝配工藝規(guī)程設(shè)計(jì)裝配工藝規(guī)程是指導(dǎo)裝配生產(chǎn)的主要技術(shù)文件，制定裝配工藝規(guī)程是一項(xiàng)重要工作。裝配工藝規(guī)程作用保證裝配質(zhì)量；提高裝配生產(chǎn)效率；縮短裝配周期；減輕裝配工人的勞動(dòng)強(qiáng)度；縮小裝配占地面積和降低成本等都有重要的影響。 第8章 先進(jìn)制造技術(shù)及模式8.1 非常規(guī)加工方法8.2 增材制造技術(shù)8.3 成組技術(shù)8.4 計(jì)算機(jī)輔助工藝過程設(shè)計(jì)8.5 計(jì)算機(jī)輔助機(jī)床夾具設(shè)計(jì)8.6 先

29、進(jìn)制造模式8.7 基于模型的機(jī)械制造工藝（面向工業(yè)4.0）書配套課件，tonglichang1261. 電火花加工的工作原理 電火花加工原理見圖，加工工具電極和被加工工件都放入絕緣液體（一般使用煤油）中，在電極和工件之間加上直流100V左右的電壓。因?yàn)殡姌O和工件的表面不可能是完全平滑的，電極間不可能是完全等間距的，所以當(dāng)兩者逐漸接近，間隙變小時(shí)，在電極和工件表面的某些點(diǎn)上，電場(chǎng)強(qiáng)度急劇增大，引起絕緣液體的局部電離，于是電極和工件間隙的局部發(fā)生火花放電。放電時(shí)的火花溫度高達(dá)5000，在火花放電發(fā)生的微小區(qū)域（稱為放電點(diǎn)）內(nèi)，致使工件材料被熔化和氣化。2. 電火花加工脈沖電源 電火花加工的脈沖電源

30、有多種原理型式。目前，常用晶體管放電回路作為脈沖電源，如圖所示。晶體管的基極電流可由脈沖發(fā)生器的信號(hào)控制，使電源回路產(chǎn)生開、關(guān)兩種狀態(tài)。脈沖發(fā)生器由控制電路和振蕩電路組成。由于脈沖的開、關(guān)周期與放電間隙的狀態(tài)無關(guān)，可以獨(dú)立地調(diào)整脈沖的開、關(guān)周期，所以晶體管放電回路脈沖電源常被稱為獨(dú)立脈沖電源。在晶體管放電回路脈沖電源中，由于開關(guān)電路可以強(qiáng)制斷開電流，放電消失以后容易恢復(fù)電極間隙的絕緣?？梢栽龃竺}沖寬度（放電持續(xù)時(shí)間）和減小放電停止時(shí)間。因此，使用晶體管放電回路脈沖電源，可以縮短放電間隔，提高加工效率。此外，由于放電電流的峰值、脈沖寬度可由改變多諧振蕩器輸出的波形來控制，所以晶體管放電回路脈沖電

31、源能夠在很寬的范圍內(nèi)選擇加工條件。電火花加工電火花加工產(chǎn)品實(shí)例3) 電火花線切割加工右圖是電火花線切割加工原理圖，電火花線切割用細(xì)金屬絲（通常直徑為 0.050.25mm ）作為工具電極，利用電火花放電腐蝕切割工件。工具電極絲相對(duì)與工件之間具有走絲運(yùn)動(dòng)，以使加工精度等不受電極損耗等影響。在加工指令控制下，數(shù)控工作臺(tái)在 X、Y 兩方向作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，電火花線切割加工利用數(shù)控工作臺(tái)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的合成運(yùn)動(dòng)完成零件形狀的加工。電火花線切割加工主要用于加工各種沖模、電火花成型加工用電極、電機(jī)定子鐵心等零件。電解加工整體葉輪1) 工作原理電子束加工原理如圖所示。電子束加工是在真空條件下，利用電流加熱陰極發(fā)射電子束

32、，帶負(fù)電荷的電子束高速飛向陽極，途中經(jīng)加速極加速，并通過電磁透鏡聚焦，使能量密度非常集中，可以把一千瓦或更高的功率集中到直徑為 510m 的斑點(diǎn)上，獲得高達(dá) 109 w/cm2 左右的功率密度。如此高的功率密度，可使任何材料被沖擊部分的溫度，在百萬分之一秒時(shí)間內(nèi)升高到攝氏幾千度以上，熱量還來不及向周圍擴(kuò)散，就已把局部材料瞬時(shí)熔化、氣化直到蒸發(fā)去除。隨著孔不斷變深，電子束照射點(diǎn)亦越深入。由于孔的內(nèi)側(cè)壁對(duì)電子束產(chǎn)生壁聚焦，所以加工點(diǎn)可能到達(dá)很深的深度，從而可打出很細(xì)很深的微孔。 1) 工作原理離子束加工與電子束加工類似，其原理如圖所示。離子束加工是在真空條件下，采用離子源將Ar、Kr、Xe等惰性氣

33、體電離產(chǎn)生離子束，并經(jīng)過加速、集束、聚焦后，投射到工件表面的加工部位，以實(shí)現(xiàn)去除材料加工。離子束加工與電子束加工不同的是離子的質(zhì)量比電子的質(zhì)量大成千上萬倍，例如最小的氫離子，其質(zhì)量是電子質(zhì)量的1840倍，氖離子的質(zhì)量是電子質(zhì)量的7.2萬倍。由于離子的質(zhì)量大，故在同樣的速度下，離子束比電子束具有更大的能量。電子束加工中高速電子撞擊工件材料時(shí)，因電子質(zhì)量小速度大，動(dòng)能幾乎全部轉(zhuǎn)化為熱能，使工件材料局部熔化、氣化，通過熱效應(yīng)進(jìn)行加工。而離子束加工中離子本身質(zhì)量較大，速度較低，撞擊工件材料時(shí)，將引起變形、分離、破壞等機(jī)械作用。離子束加工依靠微觀機(jī)械撞擊能量、而不依靠機(jī)械能轉(zhuǎn)變成熱能進(jìn)行加工。3) 應(yīng)用

34、領(lǐng)域離子束加工主要有離子刻蝕、離子濺射沉積、離子鍍、離子注入四個(gè)方面。(1) 離子刻蝕當(dāng)所帶能量為0.15keV、直徑為十分之幾納米的氬離子轟擊工件表面時(shí)，此高能離子所傳遞的能量超過工件表面原子（或分子）間鍵合力時(shí)，材料表面的原子（或分子）被逐個(gè)濺射出來，以達(dá)到加工目的。離子刻蝕加工本質(zhì)上屬于一種原子尺度的切削加工，通常又稱為離子銑削。離子束刻蝕可用于加工空氣軸承的溝槽、打孔、加工極薄材料及超高精度非球面透鏡，還可用于刻蝕集成電路等的高精度圖形。(2) 離子濺射沉積采用能量為0.15keV的氬離子轟擊某種材料制成的靶材，將靶材原子擊出并令其沉積到靶材附近的工件表面上，在其上形成一層薄膜。實(shí)際上

35、，離子濺射沉積是一種鍍膜工藝。 (3) 離子鍍將能量為0.55千電子伏的氬離子分成兩束，同時(shí)轟擊靶材和工件表面，以增強(qiáng)膜材與工件基材之間的結(jié)合力。(4) 離子注入用能量為5500千電子伏的所需元素的離子束轟擊工件表面而注入工件表層，含量可達(dá)1040，注入深度可達(dá)1mm，以改變工件表層性能。 8.1.4 超聲波加工超聲加工(Ultrasonic Machining, USM)，也稱超聲波加工，是利用工具端面作超聲頻振動(dòng)，使工作液中的懸浮磨粒對(duì)工件表面撞擊拋磨實(shí)現(xiàn)加工。 超聲波加工是一種常見的加工形式，在農(nóng)業(yè)、國(guó)防、醫(yī)療等方面的應(yīng)用十分廣泛。不僅應(yīng)用在半導(dǎo)體硅片、鍺片的加工，還可以用于清洗、探傷和

36、焊接等工作。 1工作原理 超聲波加工原理圖見圖。超聲波發(fā)生器將工頻交流電能，轉(zhuǎn)變?yōu)橛幸欢üβ瘦敵龅某曨l電振蕩，通過換能器將超聲頻電振蕩轉(zhuǎn)變?yōu)槌暀C(jī)械振動(dòng)。換能器產(chǎn)生超聲機(jī)械振動(dòng)的振幅一般較小，需要通過變幅桿使固定在變幅桿端部的工具振幅增大到0.010.15mm。利用工具端面的超聲（1625kHz）振動(dòng)，使工作液（普通水）中的懸浮磨粒（碳化硅、氧化鋁、碳化硼或金剛石粉）對(duì)工件表面產(chǎn)生撞擊拋磨，實(shí)現(xiàn)加工。 圖7-9 激光加工示意圖a） b）傳統(tǒng)加工與快速成型比較模具模具設(shè)計(jì)鑄造焊接鍛壓毛坯（大于工件）半成品半成品工件去除加工設(shè)計(jì)模具樣品快速成形快速成型機(jī)床及快速成型件1) 工藝原理右圖的儲(chǔ)液槽中

37、盛滿液態(tài)光敏樹脂，激光經(jīng)過光纖傳輸和聚焦鏡聚焦后形成激光束，一定波長(zhǎng)(A=325nm)和功率(P=30mw)的紫外激光束在計(jì)算機(jī)控制下，在液體表面上掃描，光點(diǎn)掃描到的地方，液體就固化。成型開始時(shí)，工作平臺(tái)在液面下一個(gè)確定的深度，液面始終處于激光的焦點(diǎn)平面內(nèi)，聚焦后的光斑在液面上按計(jì)算機(jī)的指令逐點(diǎn)掃描即逐點(diǎn)固化。當(dāng)一層掃描完成后，未被照射的地方仍是液態(tài)樹脂。然后升降臺(tái)帶動(dòng)平臺(tái)下降一層高度(約0.1mm)，已成型的層面上又布滿一層液態(tài)樹脂，刮平器將黏度較大的樹脂液面刮平，然后再進(jìn)行下一層的掃描，新固化的一層牢固地黏在前一層上，如此重復(fù)，直到整個(gè)零件制造完畢，制造出三維原形實(shí)體零件。樹脂材料現(xiàn)在有SCR-710，SCR-735，SCR950，SCR-11120四種樹脂材料，它們有不同的特性，可以用于不同需求情況。成品SLA系統(tǒng)機(jī)器1) 工藝