机械制造工艺学04
机械制造工艺学工艺规程设计4
13.5
1 2
59
64
0.4 0
59
1 2
（二）工艺基准与设计基准不重要时，工序 尺寸要在还需继续加工的表面上标注时，用
尺寸链原理计算
[例2]如图所示，齿轮孔上的键槽加工：
镗孔至
39.6
0.1——拉键槽到x
0
——热处理——
磨内孔到
40
0.06，并保证键槽深
0
46
0.3 0
。
求
拉键槽到x的工序
尺寸及公差？
组成尺寸链的要素 ——封闭环
加工方法（1）：
• 车端面① • 车大外圆③ • 车小外圆②，保持A2，
切断 • 掉头，装夹②，平大端
面，保持A1
加工方法（2）：
• 车端面① • 车大外圆③ • 车小外圆②，保持A2，
切断 • 掉头，装夹②，平大端
面，保持A3
组成尺寸链的要素 ——组成环
按各尺寸对封闭环的作用，划分为： 增环：尺寸链中，在其它各组成尺寸不变 时，某一组成环增大或减小时，封闭环尺 寸也随之增大或减小，该组成环叫“增 环”，并以符合“”表示。 减环：与上述相反，用符号“”表示。
四、 工序尺寸及其公差的确定
计算工序尺寸和标注公差是制定工艺规程的主要工作之一。工序尺 寸是指零件在加工过程中各工序所应保证的尺寸，其公差按各种加 工方法的经济精度选定。工序尺寸则要根据已确定的余量及定位基 准的转换情况进行计算，可以归纳为二类情况 。
1）工艺基准与设计基准重合
同一表面经多次加工达到图纸尺寸要求，其中间工序 尺寸根据零件图尺寸加上或减去工序余量即可得到， 即从最后一道工序向前推算，得出相应的工序尺寸， 一直推算到毛坯尺寸。
行余量计算。
机械制造工艺学清华大学出版社课后习题答案
《机械制造工艺学》习题参考答案常同立、杨家武、佟志忠编著清华大学出版社第一章机械制造工艺预备1-1参考答案要点：现代机械产品的开发与改进是极其复杂的持续的动态过程，大致可以用图1.1描述。
机械产品开发与改进系统可以描述为一个负反馈系统，它描述了机械产品依据用户需求反馈信息，不断改进和不断发展的动态过程。
机械产品开发与改进系统中包含产品决策、产品设计、工艺编制、产品制造、市场检验等环节。
上述环节之中任何一个环节的断裂，都会导致系统的崩溃。
因此上述环节都具有与系统同等的重要性，每个组成环节都具有无可替代的重要性。
因此学习机械制造工艺学很重要，很有意义。
图1.1 机械产品开发与改进系统1-2参考答案要点：按照专业教学指导委员会制定大纲，机械制造工艺学研究内容主要包含两个部分，即机械加工工艺学和机器装配工艺学。
它们分别以机械加工工艺过程和机器的装配工艺过程为研究对象。
其中机械加工工艺过程指冷加工工艺过程。
机械制造的工艺过程特指零件的机械加工工艺过程和机器的装配工艺过程。
此外，机械制造工艺学还包括非常规加工方法概述，随着技术发展进步，非常规制造方法越来越多在工程实际中获得应有，并取得效果。
1-3参考答案要点：生产过程是指机械产品从原材料开始到成品之间各相互关联的劳动过程的总和。
工艺过程是指在生产过程中，通过改变生产对象的形状、相互位置和性质等，使其成为成品或半成品的过程。
工艺规程参看第二章机械制造工艺规程。
工艺规程在生产中的作用参看第二章机械制造工艺规程作用。
1-4参考答案要点：人们按照产品的生产纲领、投入生产的批量，可将生产分为：单件生产、批量生产和大量生产三种类型。
各种生产类型的工艺特征如下表：工艺特点单件或小批量生产中批量生产大批或大量生产毛坯的制造方法铸件用木模手工造型；锻件用自由锻部分铸件用金属模造型；部分锻件用模锻铸件广泛用金属模机器造型，锻件广泛用模锻《机械制造工艺学》习题参考答案常同立、杨家武、佟志忠编著清华大学出版社第二章机械加工工艺规程制定2-1参考答案要点：机械工艺规程在指导生产上发挥重要作用，主要体现在如下几个方面：1）工艺规程是指导生产的主要技术文件；2）工艺规程是生产组织和管理工作的基本依据；3）工艺规程是新、扩建工厂或车间的基本资料。
机械制造工艺学培训资料(pdf 110页)
ISO 9004：2000《质量管理体系 业绩改进指南》
● 提供超出ISO 9001标准要求的指南和建议 ● 给出自我评价和持续改进过程示例
ISO 19011：2001《质量和环境管理体系审核指南》
学习本章内容，应学习和掌握综合运用力学、物理学、工程材料等 基础科学知识分析加工误差产生的物理原因，从而找出控制加工误差的 方法。同时还应学习和掌握运用统计学方法对加工误差进行统计分析， 以从加工误差的统计特征，确定出加工误差的变化规律及可能采取的控 制方法。
在影响机械加工精度的诸多误差因素中，机床的几何误差、工艺系 统的受力变形和受热变形占有突出的位置，学习者应理解这些误差因素 是如何影响加工误差的。
质量管理体系 基础和术语 质量管理体系 要求 质量管理体系 业绩改进指南 质量和环境体系审核指南 测量管理体系测量过程和测量设备的要求 质量管理 项目管理质量指南 质量管理 技术状态管理指南 质量管理体系文件指南 质量经济性管理指南 质量管理 培训指南 统计技术应用指南 质量管理原则
小册子
选择和使用指南
计原理和方法，根据被测质量指 标的统计性质，对工艺过程进行 分析和控制。
实际生产中上述两种方法常常 结合起来应用。
9
MMT
4.1.5 全面质量管理（TQM）
全面质量管理概念
一个组织以质量为中心，以全员参与为基础，通过让顾客满 意和本组织所有成员及社会受益而达到长期成功的管理途径。
全面质量管理基本观点
质量第一 一切为用户服务 质量形成于生产全过程 质量好坏要凭数据说话 预防为主，防检结合 以人为本 动态管理
10
MMT
机械制造工艺学第四章
绿色制造技术
绿色制造技术是指以环保、节能、 资源循环利用为目标的制造技术。
绿色制造技术的应用范围包括清 洁生产、节能减排、废弃物回收 利用等方面，旨在实现经济效益
和环境效益的双重目标。
绿色制造技术的发展需要依靠先 进的技术和设备，同时还需要建 立完善的环境管理体系和法律法 规体系，以确保可持续发展。
试过程中需要对机械产品的各项参数进行调整和优化。
03
验收
对调试合格的机械产品进行检查和验收，以确保其质量和性能符合要求。
验收过程中需要对机械产品的外观、性能和安全性等方面进行检查。
机械制造工艺流程的优化
工艺流程分析
对现有工艺流程进行分析，找 出存在的问题和瓶颈，确定优
化方向和目标。
工艺流程改进
针对存在的问题和瓶颈，采取 相应的措施进行改进，以提高 工艺流程的效率和质量。
精密仪器制造工艺
要点一
总结词
精密仪器制造工艺注重高精度、高灵敏度和高可靠性，涉 及微纳米级加工技术和表面处理技术。
要点二
详细描述
精密仪器制造工艺主要包括超精密加工、纳米加工、表面 处理等技术。在制造传感器、光学仪器、计量仪器等精密 仪器时，需要采用超精密机床和磨具进行微米甚至纳米级 的加工，表面处理则可以提高零件的耐磨性、耐腐蚀性和 光学性能。此外，精密仪器制造工艺还需要进行误差分析 和质量控制，确保产品的性能和精度。
05 机械制造工艺的未来发展
智能制造技术
智能制造技术是指将先进的信息技术、物联网技术、人工智能技术等与制造技术相 结合，实现制造过程的智能化和自动化。
智能制造技术能够提高生产效率、降低能耗和减少人力成本，是未来制造业发展的 重要方向。
智能制造技术的应用范围广泛，包括智能设计、智能生产、智能物流和智能服务等， 对提升制造业的竞争力和创新力具有重要意义。
机械制造工艺学第四章 机械加工工艺规程设计
（3）应尽量减小加工面积 支座底面设计为中凹可减少加工量，提高支撑精度和稳定性。
三、要考虑生产类型与加工方法
箱体零件： 单件小批时（a），其同轴孔的直径应设计成单向递减的，以便 在镗床上通过一次安装就能逐步加工出各孔。 大批生产时（b），为提高生产率，一般用双面联动组合机床加 工，这时应采用双向递减的孔径设计，用左、右两镗杆各镗两 端孔，以缩短加工工时。
床身导轨面自为基准
（4）互为基准原则
对工件上的两个相互位置精度要求很高的表面，互相作为 定位基准，反复进行加工。
优点： 可使两个加工表面间获得高的位置精度。 如：内外圆面同轴度要求比较高的套类零件的加工安排
第二节 机械加工工艺路线的制订
一、定位基准的选择
2、粗基准的选择原则 （1）保证位置精度原则
0.16-0.01
加工方法 钻 扩
铰 拉
镗
孔的加工方法
加工性质
加工经济精度(IT)
实心材料
12-11
粗扩
12
精扩
10
半精铰
11-10
精铰
9-8
细铰
7-6
粗拉
10-9
精拉
9-7
粗镗
12
半精镗
11
精镗
10-8
细镗
7-6
表面粗糙度Ra
20-2.5 20-10 10-2.5 10-5 5-1.25 1.25-0.32 5-2.5 2.5-0.63 20-10 10-5 5-1.25 1.25-0.32
加工方法
外圆加工的方法
加工性质
加工经济精度(IT) 表面粗糙度Ra（um）
车 外磨 研磨 超精加工
粗车 半精车
精车 金刚石车
机械制造工艺学
图4-9a用镗模加工孔系 典型零件加工：箱体加工
机械制造工艺学
图4-9b在组合机床上用镗模加工孔系 典型零件加工：箱体加工
机械制造工艺学
（二）
找正法是在通用机床(镗床、铣床)上利 用辅助工具来找正所要加工孔的正确位置 的加工方法。 （1）划线找正法
找正时根据划线用试镗的方法进行加工， 操作难度大，加工效率低，孔距的精度也 较低（±0.3mm）,一般只适于单件小批生 产。
分周铣、端铣、周铣和端铣同时进行。 周铣常用的是圆柱铣刀， 端铣常用的是端铣刀， 周铣和端铣同时进行常用立铣刀和三面刃铣刀等。
典型零件加工：箱体加工
图4-6 平面铣削方式
机械制造工艺学
• 端铣— 参加切削的刀齿数较多，精度高， 粗糙度值小；刚性好，生产率高，生产中 应用较多。
• 周铣—通用性好，适用广，单件小批生产 应用较多。
典型零件加工：箱体加工
机械制造工艺学
• 刮研的特点：
• 用于未淬火工件，加工精度可达IT5以上，表面 粗糙度达Ra1.6～0.1µm，刮后形成油膜滑动面， 可存储润滑油。
• 粗刮为1～2点/cm2，半精刮为2～3点/ cm2，精 刮可达3～4点/ cm2 。
• 劳动强度大，生产率低；刮研力小，变形小， 发热小，精度和表面质量高，用于单件、小批 量生产。
典型零件加工：箱体加工
机械制造工艺学
2. 铣削方式的合理选用
粗加工或加工有硬皮的毛坯时，多采用逆铣。 精加工时，加工余 量小，铣削力小， 不易引起工作台窜 动，可采用顺铣。
典型零件加工：箱体加工
逆铣与顺铣
机械制造工艺学
铣削方式
典型零件加工：箱体加工
机械制造工艺学
3、铣刀
机械制造工艺学4,6章习题答案
关于同轴度误差引起的定位误差: 如下图,工艺基准为孔的下母线,而定位基准为轴的中心线,若外圆及孔的 尺寸无误差,则引起工序基准位置变化的原因为孔轴的同轴度误差,工序基 准位置最大的变动量=T(同轴度公差值),即Δdw =Δjb =T; 若考虑外圆
和孔的尺寸的公差Td和TD,则Δjw = Δdw =Δjb+ Δjw
+0.0895 0
习题4-18 某零件的轴向尺寸如图a),轴向尺寸加工工序如图b),c),d，试校核工序图
上标注的工序尺寸及公差是否正确（加工符号表示本道工序的加工面）
解：先校核 b)图上的工序 尺寸：计算由a),b),c)图有 关尺寸组成的尺寸链， L1=40.30-0.1 L2=10.40-0.2 L3=100-0.1 L4=40
L3 L2
20 = 60 + L 4 − 70 L 4 = 30 mm ES L 4 = + 0 . 1mm
L1
+ 0 . 15 = ES L 4 + 0 − (− 0 . 05 )
0 = EI L 4 − 0 . 025 − ( − 0 . 025 _ EI L 4 = 0 mm
+ ∴ L 3 = 30 0 0 .1 mm
解尺寸链得： L=130±0.04mm， 50±0.04mm
第六章习题 6-1：选择粗、精加工基准分析定位方案：1）指出限制的自由度
数；2）判断有无欠定位或过定位；3）对不合理的定位方案提出改进意见
在O处钻孔
形块共限制六个自由度；为 保证孔轴线过中心O应该限制六个 自由度，因此无过定位和欠定位
Td 2 sin
α
2
; Δjb =T+ Td/2;
第六章习题 6-4：定位误差计算
机械制造工艺学(川农)
制造工艺第一章、绪论（一）生产过程1、生产过程：从原材料到成品出厂的全部过程，包含毛坯制造、零件加工、机器装配检验等，以及专用夹具制造、机器包装、动力供应等辅助劳动全过程。
2、工艺过程：是生产过程的一部分，是直接生产的过程，即采用金属加工零件，使之达到要求尺寸、形状、粗糙度等，成为合格零件的生产过程。
3、工艺过程组成：工序、安装、工位、工步、走刀(1)工序：同一个（或一组）工人，在同一个地点，对同一个（或同时对几个）工件连续完成的那一部分工艺过程。
(2)安装：每次装夹都是一次安装。
(3)工位：在工件一次安装中，通多分度装置，使工件对于机床床身变换加工位置，则每一次加工位置上安装内容为工位。
（例，一个圆台上钻多个孔，刀具不动，转动工件，则每个孔加工即为一个工位）。
(4)工步：加工表面、刀具、速度、进给量都不变的工位内容。
(5)走刀：切削刀具在加工表面切削一次所完成的工步内容。
4、批量生产：大型产品小批量，中小型产品大批量5、生产分类：单件小批生产、中批生产、大批大量生产（专用夹具）6、工件装夹：夹具中装夹、直接找正装夹、划线找正装夹（二）六点定位1、六个运动：沿x、y、z三个方向的移动与转动2、定位元件限制的自由度与其大小、长度、数量、组合形式有关3、典型定位元件定位分析：P16-表1-74、定位类型(1)完全定位：限制6个自由度(2)不完全定位：限制1-5个自由度(3)欠定位：应限制的自由度未被限制(4)过定位（重复定位）：一个自由度同时被2个及以上限制（三）基准1、分类：设计基准、工艺基准（工序、定位、测量、装配基准）2、工序基准：工序图上用以确定本工序加工面加工后的形位、尺寸3、定位基准：加工中用于工件定位的基准第二章、加工工艺规程（一）概述1、机械加工工艺规程是规定产品、零部件的机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件。
（进行生产准备、生产计划等指导文件）2、设计原则：可靠地保证零件图上技术要求实现；满足生产纲领要求；成本最低；减轻劳动强度，确保安全。
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姓名：专业：班级：
学号：
试题名称：机械制造工艺学
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线……………………………
一、是非题(10分)
1.在相同的工艺条件下，加工后的工件精度与毛坯的制造精度无关。
（×）
2.由于冷校直而产生的工件表面应力为拉应力。
（×）
3.定尺寸刀具的制造误差引起的工件加工误差属于常值系统性误差。
（√）
4.表面粗糙度小的表面质量就好。
（×）
5.细长轴加工后呈纺锤形，产生此误差的主要原因是工艺系统的刚度。
（√）
6.斜楔夹紧机构的自锁能力只取决于斜角，而与长度无关。
（√）
7.工序分散则使用的设备数量多，生产准备工作量大。
（√）
8.工件在夹具中定位时，其自由度是由引导和对刀元件来限制的。
（×）
9.V型块定位,工件在垂直于V型块对称面方向上的基准位移误差等于零。
（√）
10.装配精度与装配方法无关，取决于零件的加工精度。
（×）
二、填空(20分)
1.轴类零件、盘类零件和箱体类零件加工时，其常见的统一基准分别为：（两中心孔连线）、（圆孔、端面）、（一面双孔）。
2.各种钻夹具中，以（固定）式钻模加工精度最高，各种钻套中以（固定）式钻套加工精度最高。
3.分组选配法装配对零件的（制造精度）要求不高，而可获得较高的装配精度。
4.机床导轨在加工表面（垂直）方向的直线度误差对加工精度影响大，而在（切线）方向上的直线度误差影响小。
5.应用点图进行误差分析时，X和R的波动反映的是（系统性误差的变化）和（随机性误差）的分散程度。
6.工艺系统是由（机床）、（夹具）、（刀具）、（工件）构成的完整系统。
7.为减少毛坯形状造成的误差复映，可用如下三种方法，分别是：（减小毛坯制造误差）、（提高工艺系统刚度）、（多次加工）。
8.生产类型为（单件小批）生产时，极少采用夹具，一般用划线及试切法达到精度要求。
9.工艺系统热变形和刀具磨损都属于工艺系统的（动态）误差，对工件加工误差而言，造成（变值性）系统性误差。
……………………………密…………………封…………………
线……………………………
三、简答题(10分)
1.机器零件表面质量的含义包括哪些内容? 答：包含微观几何形状：粗糙度和波度。
物理机械性能变化：冷作硬化、金相组织变化、残余应力。
2.为何对车床床身导轨在水平面内的直线度要求高于在垂直面内的直线度要求，而对平面磨床的床身导轨要求却相反呢? 答：因为车床床身导轨水平面内的直线度与加工表面的法线方向一致，有直线度误差，将直接影响到加工表面的形状精度，所以水平面内的直线度误差要求高于垂直面内的。
而平面磨床床身导轨在垂直面内的直线度与加工表面的法线方向一致，有直线度误差将直接影响到加工表面的形状精度，所以垂直面内的直线度要求高于水平面。
四、(15分)有一批轴，它的尺寸为Φ180-0024
.mm ，属正态分布，
且分布范围与公差带大小相等，设分布中心与公差带中心不重合，相
差5微米，求其废品率有多少?
注：
75.1004.0007
.0==
-σ
x
x F=0.4599
0401.04599.05.05.0/=
-=-=F F
……………………………密…………………封…………………
线……………………………
五、(15分)如图所示的套类零件，在加工内孔时，其加工顺序为：
(1)镗孔至Φ39.4001
+.；
(2)插键槽保证尺寸A ±ΔA ； (3)热处理； (4)磨孔至Φ4000027
+.。
试求插键槽的工序尺寸A ±Δ
A 。
解：如图所示尺寸链。
43.6为封闭环，A 、40/2为增环，39.4/2为减环。
43.7=A max +20.0135-19.7 A max =43.3865 43.6=A min +20-19.75 A min =43.35
六、(10分)某一发动机为了满足其工作性能的需要，活塞销与连杆小头孔的配合允许最大间隙为0.0055mm ，最小间隙为0.0005mm ，按此配合要求，则活塞销的外径尺寸将为Φ250012500100
--..，连杆小头孔的孔
径尺寸为Φ250009500070--..
，这样高的精度，目前虽可达到，但生产率低，且
不经济，故将公差放大4倍，采用分组装配以达到其要求，试求各组的公差及其偏差分布。
……………………………密…………………封…………………
线……………………………
七、(10分)分别指出下列各图中各定位元件限制的工件自由度。
(2)
(1)
解：（1）z y x z y x
.3,,,.2,,.1，（2）
,,，z y
,
八、
(10分)加工如图所示零件上注有 的表面时应限制哪些自由
度？。