机械制造中的精密加工与装配工艺
精密与超精密加工-机械制造技术
≤0. 1
主轴轴向圆跳动 / μ m
≤0. 1
滑台运动的直线度 / μ m
≤1/150
横滑台对主轴的垂直度 / μ m
≤2/100
主轴前静压轴承（φ100mm）的刚 径向
度 /（N/μm）
轴向
1140 1020
主轴后静压轴承（φ80mm）的刚度 /（N/μm） 640
纵横滑台的静压支承刚度 /（N/μm）
基座
周缘 护板
T形布局的金刚石车床
11
➢ 金刚石车床主要性能指标
金刚石车床主要性能指标
最大车削直径和长度 /mm
400×200
最高转速 r/mm
5000～10000
最大进给速度mm /min
5000
数控系统分辩率 /μm
0. 1～0.01
重复精度(±2σ) / μ m
≤0. 2/100
主轴径向圆跳动 / μ m
3
◆ 精密加工与超精密加工的发展
加工误差（μm）
加工设备
测量仪器
102
普通加工
车床,铣床 精密车床
卡尺 百分尺
磨床
比较仪
101
精密加工
坐标镗床
气动测微仪
坐标磨床
光学比较仪
100
金刚石车床 光学磁尺
10-1 超精密加工
10-2
精密磨床
电子比较仪
超精密磨床 激光测长仪 精密研磨机 圆度仪轮廓仪
超高精密磨床 激光高精度
720
12
◆ 金刚石刀具
➢ 超精切削刀具材料：天然金刚石，人造单晶金刚石
➢ 金刚石的晶体结构：规整的单晶金刚石晶体有八面体、 十二面体和六面体，有三根4次对称轴，四根3次对称轴和 六根2次对称轴（图7-20）。
机械加工工艺过程
高速精铣 IT6～7
Ra 0.16¬1.25
精磨 IT6～8 Ra 0.16¬1.25
宽刀精刨 IT6
Ra 0.16¬1.25
刮研
Ra 0.04¬1.25
半精车
IT8～11 Ra 2.5～10
精车
IT6～8 Ra 1.25～5
精拉
IT6～9 Ra 0.32～2.5
具 按夹具所用夹紧动力源：手动夹紧夹具、气动
夹紧夹具、液压夹紧夹具、气液联动夹紧夹具
、电磁夹具、真空夹具等
（1）通用夹具
此类夹具具有通用性，只需调整或更换少量零件就
可用于装夹不同的工件。如三爪、四爪卡盘、顶尖（下 左图）、平口钳、V型块（下右图）、分度头等。通用 夹具的结构复杂，适用于大批量生产，也适用于单件小 批生产，是使用最广泛的一类夹具。
精磨 IT6～7 Ra 0.16~1.25
研磨 IT5
Ra 0.008~0.32
超精加工 IT5
Ra 0.01~0.32
砂带磨 IT5
Ra 0.01～0.16
精密磨削 IT5
Ra 0.008~0.08
抛光 Ra 0.008~1.25
外圆表面的典型加工工艺路线
7.1.2 孔的加工
孔也是组成零件的主要表面之一，其技术要求与外圆表 面基本相同。零件上的孔的种类很多，加工方法也很多。
标准元件组拼装而成的夹 具。
组合夹具实例
气动虎钳
液压夹具
2.夹具的主要组成部分 机床夹具的构造各不相
同，但任何一套完整的夹具概 括起来都由以下几部分组成： （1）定位元件：确定工件正确 位置的元件，如定位销； （2）夹紧装置：使工件在外力 作用下仍能保持其正确定位位 置的装置； （3）对刀元件、导向元件：夹 具中用于确定（或引导）刀具 相对于夹具定位元件具有正确 位置关系的元件，如对刀块、 钻套、镗套等；
典型零件机械加工工艺过程
典型零件机械加工工艺过程1轴类零件加工分析(1)轴类零件加工的工艺路线1)基本加工路线外圆加工的方法很多，基本加工路线可归纳为四条。
①粗车—半精车—精车对于一般常用材料，这是外圆表面加工采用的最主要的工艺路线。
②粗车—半精车—粗磨—精磨对于黑色金属材料，精度要求高和表面粗糙度值要求较小、零件需要淬硬时，其后续工序只能用磨削而采用的加工路线。
③粗车—半精车—精车—金刚石车对于有色金属，用磨削加工通常不易得到所要求的表面粗糙度，因为有色金属一般比较软，容易堵塞沙粒间的空隙，因此其最终工序多用精车和金刚石车。
④粗车—半精—粗磨—精磨—光整加工对于黑色金属材料的淬硬零件，精度要求高和表面粗糙度值要求很小，常用此加工路线。
2)典型加工工艺路线轴类零件的主要加工表面是外圆表面，也还有常见的特特形表面，因此针对各种精度等级和表面粗糙度要求，按经济精度选择加工方法。
对普通精度的轴类零件加工，其典型的工艺路线如下：毛坯及其热处理—预加工—车削外圆—铣键槽—（花键槽、沟槽）—热处理—磨削—终检。
(1)轴类零件的预加工轴类零件的预加工是指加工的准备工序，即车削外圆之前的工艺。
校直毛坯在制造、运输和保管过程中，常会发生弯曲变形，为保证加工余量的均匀及装夹可靠，一般冷态下在各种压力机或校值机上进行校值，(2)轴类零件加工的定位基准和装夹1）以工件的中心孔定位在轴的加工中，零件各外圆表面，锥孔、螺纹表面的同轴度，端面对旋转轴线的垂直度是其相互位置精度的主要项目，这些表面的设计基准一般都是轴的中心线，若用两中心孔定位，符合基准重合的原则。
中心孔不仅是车削时的定为基准，也是其它加工工序的定位基准和检验基准，又符合基准统一原则。
当采用两中心孔定位时，还能够最大限度地在一次装夹中加工出多个外圆和端面。
2）以外圆和中心孔作为定位基准（一夹一顶）用两中心孔定位虽然定心精度高，但刚性差，尤其是加工较重的工件时不够稳固，切削用量也不能太大。
机械装配工艺基础讲义
机械装配工艺基础讲义2007-11-03 20:091. 装配的概念：装配就是按照规定的技术要求，将零件、组件和部件进行配合和连接，使之成为半成品或成品，并对其进行调试和检测的工艺过程。
其中，把零件、组件装配成部件的过程称为部装；把零件、组件和部件装配成产品的过程称为总装。
2. 装配的工作内容：2.1清洗：清洗的目的是祛除零件表面或部件中的油污以及机械杂质。
清洗的方法有擦洗、锓洗、喷洗和超声波清洗等。
2.2联接：将来两个或两个以上的零件结合在一起的工作称为联接。
可拆卸的联接有螺纹联接、键联接和销联接等；不可拆卸联接有过盈配合联接、焊接、铆接等。
2.3校正、调整和配作：校正就是在装配过程中通过找正、找平及相应的调整工作来确定相关零件的相互位置关系；调整就是调节相关零件的相互位置，除了在配合校正中所作的对零部件间位置精度的调节之外，还包括对各运动副间隙的调整以保证零部件间的运动精度；配作是指在装配过程中的配钻、配铰、配刮、配磨等一些附加的钳工和机加工工作。
2.4平衡：平衡的方法有加重、减重、调节等。
3.装配的精度3.1装配精度的内容3.1.1尺寸精度：指装配后零部件间应保证的距离和间隙。
3.1.2位置精度：指装配后零部件间应保证的平行度、垂直度等。
3.1.3运动精度：指装配后有相对运动的零部件在运动方向和运动准确性上应保证的要求。
3.1.4接触精度：指两配合表面、接触表面和连接表面间达到规定的接触面积和接触点分布的要求。
3.2影响装配精度的因素3.1零件的加工精度3.2零件之间的配合要求和接触质量3.3零件的变性3.4旋转零件的不平衡3.5个人的装配技术4.保证装配精度的工艺方法4.1互换法4.1.1完全互换法：装配时各配合零件不需要挑选、修配和调整，就可以达到规定的装配精度。
4.1.2部分互换法4.2选配法4.2.1直接选配法4.2.2分组选配法4.2.3复合选配法4.3修配法4.4调整法5.装配尺寸链5.1装配尺寸链的概念：在机器的装配过程中，由相关零件的尺寸或相互位置关系所组成的尺寸链。
机械加工实训主题5 机械装配
单元1 装配工艺规程
三、制订装配工艺规程的步骤
（3） 确定装配顺序 首先选择装配基准件，然后根据装配结构的具体情况，按照“先 下后上，先内后外，先难后易，先精密后一般，先重后轻”的规律， 首先进行基础零部件的装配，使产品重心稳定；先装产品内部零部件 ，使其不影响后续装配作业；先利用较大空间进行难装零件的装配， 再去确定其他零件或分组件。确定装配顺序应注意预处理工序在前， 如零件的去毛刺、清洗、防锈防腐、涂装、干燥等。 （4） 划分装配工序 装配顺序确定后，还要将装配工艺过程划分为若干工序，并确定 各个工序的工作内容、所需的设备、工具和夹具及时间定额等。
单元1 装配工艺规程
五、装配工序及装配工步的划分
通常将整台机器或部件的装配工作，分成装配工序和装配工步顺 序来进行。由一个工人或一组工人在不更换设备或地点的情况下完成 的装配工作，叫做装配工序。用同一工具不改变工作方法，并在固定 的位置上连续完成的装配工作，叫做装配工步。
划分装配工序的一般步骤为： ① 划分装配工序，确定各工序作业内容（如清洗、刮削、平衡 、过盈连接、螺纹连接、校正、检验、试运转、油漆、包装等）。 ② 确定各工序所需的设备和工具。 ④ 制定各工序装配质量要求与检验项目与方法。 ⑤ 确定各工序的时间定额，平衡各工序的工作节拍。
单元2 装配工作
一、装配工作的组织形式
结构复杂产品的装配工作常分为部件装配和总装配两种。凡是将两 个或两个以上零件组合在一起或将零件与几个组件结合在一起，成为一 个装配单元的工作均称为部件装配。部件装配是产品进入总装以前的装 配工作。将零件和部件结合成一台完整产品的过程称为总装配。
装配工作的组织形式随着生产类型和产品复杂程度而不同，一般分 为固定式装配和移动式装配两种。
6机器装配工艺基础
T0S
1 K0
m 1 i 1
k T
2 i
2
i
T0
式中 TOS——封闭环统计公差 k０ ——封闭环的相对分布系数 k i —— 第i个组成环的相对分布系数 实质是将组成环公差适当放大，零件容易加工。但有极少 数产品精度超差。只有大批量生产时，加工误差才符合概 率规律。故统计互换装配法常用于大批量生产、装配精度 要求较高环数较多（大于4）的情况。
尺寸链。
在根据机器装配精度要求来设计机器零、部件尺寸及
其精度时，必须考虑装配方法的影响，装配方法不同，解 算装配尺寸链的方法截然不同，所得结果差异甚大。对于 某一给定的机器结构，设计师可以根据装配精度要求和所 采用的装配方法，通过解算装配尺寸链来确定零、部件有 关尺寸的精度等级和极限偏差。
• 一、装配的概念
6-1 机器装配生产类型及其特点
装配精度：产品装配后实际达到的精度，包括 零部件间的尺
寸精度；位置精度；相对运动精度和接触精度 零部件间的尺寸精度 包括： 距离精度是指保 证一定的间隙、配合 质量、尺寸要求等相 关零件、部件的距离 尺寸的准确程度。 配合精度是指配 合面间达到规定的间 隙或过盈的要求。
证，应从产品结构、机械加工和装配等方面进行综合考虑。
生产类型
大批大量生产
成批生产 产品在系列化范围内 变动，分批交替 投产或多品种同 时投产，生产活 动在一定时期内 重复
单件小批生产
基本特性
产品固定，生产活动长期 重复，生产周期一般较 短
产品经常变换，不 定期重复生产， 生产周期一般较 长
组织形式
需考虑的主要因素：机器的结构特点及技术要求、生产 类型、生产条件装配组织形式等。 优先选择完全互换法，在生产批量较大、组成环又较多 时应考虑采用不完全互换性；在封闭环精度较高，组成环数 较少时还可考考虑采用选配法，只有在用上述方法使零件加 工很困难或不经济时，特别在中小批生产时，才适宜采用修 配法或调节法。
机械加工工艺介绍详解
床、刨床、磨床、钻床等）对工 件进行切削加工。
5
2.零件表面质量的概念
零件几何参数： 宏观几何参数： 包括：尺寸、形状、位置等要素。 微观几何参数： 指：微观表面粗糙程度。
6
2.1 加 工 精
度
• 加工精度：指零件经切削加工后，其尺寸、 形状、位置等参数同理论参数的相符合的 程度，偏差越小，加工精度越高，它包括：
22
常用的刀具材料
种 类 硬度 HRC
60-65 60-65 63-70 89-93 91-95
抗弯强 度GPa
2.16 2.35 1.9-4.4 1.0-2.2 0.4-0.9
热硬性 ℃
200-250 300-400 600-700 800-1000 1100-1200
工艺性能
热成型 同上 同上 烧结成型 同上
24
4.2 刀具的几何角度 (车刀的基本形状)
前刀面和主后刀面的交线叫主切削刃 前刀面和副后刀面的交线叫副切削刃 两条切削刃的交点叫刀尖，但刀尖并非绝对尖锐
25
4.3 刀具角度的合理选择问题
• 原 则：粗加工时，为了提高切削效率，切削力 会较大，因此强度要高；精加工时，切削力较小， 为了保证零件质量因此刀具较锋利。 • 粗加工：前角、后角均小，强度高 • 精加工：前角、后角均大，刀具锋利 • 主偏角：车台阶轴：取90度 既车外圆又车端面，取45度 • 副偏角：为降低表面粗糙度，取小值：一般为： 5-15度 刃倾角：粗加工常取负值，精加工取正值
a. 尺寸精度：零件尺寸参数的准确程度。 b.形状精度：零件形状与理想形状接近程度。 c.位置精度：零件上实际要素（点、线、面）相对 于基准之间位置的准确度。
对精密制造技术的认识
对精密制造技术的认识对于精密制造技术的认识精密制造技术是一种高度精细的制造工艺，它在现代工业生产中扮演着至关重要的角色。
它涵盖了众多领域，如机械制造、电子制造、光学制造等，它的目标是在小尺寸范围内实现高精度、高质量的产品制造。
精密制造技术的核心是精密加工。
通过使用先进的加工设备和工艺，精密加工能够在微米或甚至纳米级别上实现高精度的物体形状、尺寸和表面质量。
与传统的粗加工相比，精密加工要求更高的精度和更小的公差，因此需要更加精细的工艺和仪器设备。
例如，数控机床、激光切割机、光刻机等先进设备被广泛应用于精密制造过程中。
除了精密加工，精密制造技术还包括其他重要的环节。
首先是精密测量。
在精密制造过程中，准确的尺寸测量是至关重要的。
精密测量设备，如三坐标测量仪、光学测量仪等，能够实时监测产品的尺寸，以保证其质量和精度。
其次是精密装配。
在精密制造过程中，产品的装配是一个关键环节。
精密装配要求操作者具备高度的技术技能和专业知识，以确保零件的正确配对和装配过程的精确性。
同时，精密装配还需要使用一系列的装配设备和工具，以保证装配的准确性和稳定性。
精密制造技术还涉及到材料选择和工艺优化。
不同的材料具有不同的物理和化学性质，对于不同的产品要求，需要选择合适的材料以满足其性能需求。
同时，精密制造技术还需要不断优化工艺，以提高生产效率和产品质量。
例如，通过使用先进的模拟软件和优化算法，可以优化加工路径和参数设置，从而提高生产效率和降低成本。
精密制造技术的应用非常广泛。
在机械制造领域，精密制造技术被应用于汽车、航空航天、电子设备等行业，以实现高精度零部件的制造。
在电子制造领域，精密制造技术被用于芯片制造、半导体器件制造等高精度领域。
在光学制造领域，精密制造技术被用于透镜、棱镜、光纤等光学元件的制造。
总结起来，精密制造技术是一种高度精细的制造工艺，它通过精密加工、精密测量、精密装配和材料选择与工艺优化等环节，实现高精度、高质量的产品制造。
机械装配工艺基础
四、装配精度
五、装配尺寸链简介
六、保证装配精度的方法
2
一、概述
1.1.装配的概念 1.2.装配的内容
3
1.1.装配的概念
装配：根据规定的技术要求，将零件或部件 进行配合和联接，使之成为半成品或成品 的工艺过程称为装配。
装配工艺：规定装配部件和整个产品的工艺 过程，以及该过程中所使用的工装、夹具 、量具等的技术文件。
作时的最高温度不应超过70℃。
3.4.6链轮链条的装配
常用链轮链条
链轮链条的装配要求 1.主动链轮与从动链轮的轮齿几何中心平面应重
合，偏移量一般应小于或等于两轮中心距的 2‰。 2.链条非工作边的下垂度应符合设计要求。一般 应按两链轮中心距1%～2%调整。
99
3.4.7 齿轮的装配 1.轴向错位：当齿轮厚度大于20mm时，轴向错位
F.装配精制螺栓和高强度螺栓前，应按设 计要求检验螺孔直径的尺寸和加工精度 例：铰制孔螺栓
56
3.4.2 键联接 A.平键与固定键的键槽两侧面应均匀接触，与
轮毂键槽底面不接触。其配合面间不得有间隙. B．间隙配合的键（或花键）装配后，相对运
动的零件沿着轴向移动时，不得有松紧不均现 象。 C．钩头键、锲键装配后其接触面积应不小于 工作面积的70%，且不接触部分不得集中于一 处；外露部分的长度应为斜面长度的10%-15% 。
动轴承、链轮、齿轮、同步带、平皮带等的装 配。
18
3.1、装配工艺流程：
装配顺序：先下后上，先内后外，先难后易， 先精密后一般，先重后轻。
19
3.2、装配的规范要求 3.2.1 机械装配应严格按照装配图纸及工艺要求进
行装配。（装配工艺由装配工艺工程师制定） 见示例：电机装配工艺卡
《机械制造技术》机械装配基础
配作是指配钻、配铰、配刮、配磨等在装配过程 中所附加的一些钳工和机加工工作。如连接两零件的 销钉孔，就必须待两零件的相互位置找正后再一起钻 铰销钉孔，然后打入定位销钉，这样才能确保其相互 位置正确。
（4）平衡 对于转速高、运动平稳性要求高的机器（如精密磨
3．画出尺寸链图 画尺寸链图时，应以封闭环为基准，从其尺寸的一端 出发，一一把组成环的尺寸连接起来，直到封闭环尺寸的 另一端为止，这就是封闭的原则。 画出尺寸链图后，便可容易地判断出哪些组成环是增 环，哪些组成环是减环。增、减环的判别原则是；当其它 组成环尺寸不变时，该组成环的尺寸增加使封闭的尺寸也 增加为增环；该组成环的尺寸增加使封闭环的尺寸减小为 减环。
对旋转体的不平衡量可采用下述方法纠正：①用钻、 铣、磨、锉、刮等方法去除质量；②用补焊、铆接、胶 接、喷涂、螺纹连接等方式加配质量；③在预设的平衡 槽内改变平衡块的位置和数量（如砂轮的静平衡）。
（5）验收试验 产品装配好后应根据其质量验收标准进行全面的
验收试验，各项验收指标合格后才能涂装、包装、出 厂。产品不同，其验收技术标准也不同，验收试验的 方法也就不同。除上述装配工作外，油漆、包装等也 属于装配工作。
习题
7.1 机械装配概述
1. 装配的概念 任何机器都是由若干零件、组件和部件组成。按规定的
技术要求，将零件、组件和部件进行接合，使之成为半成品
或成品的工艺过程称为装配。把零件、组件装配成部件的过
程称为部件装配，零件、组件和部件装配成为最终产品的过
程称为总装配。 2．装配工作的基本内容 （1）清洗 机械产品一般都比较精细，其精度要求都在毫米以下。
任何微小的脏物、杂质都会影响产品的质量，尤其是对于轴 承、密封件、精密偶件、相互接触或相互配合的表面以及有 特殊清洗要求的零件，稍有杂物就会影响产品的质量。所以， 装配前对零件进行清洗是非常重要的一环。
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机械制造中的精密加工与装配工艺机械制造行业一直是经济发展的重要支柱之一，而在机械制造过程中，精密加工与装配工艺是至关重要的环节。
本文将重点探讨机械制
造中精密加工与装配工艺的相关知识和技术。
一、精密加工工艺
精密加工是指通过对工件进行加工处理，使其满足精度要求的过程。
精密加工是机械制造过程中不可或缺的一环，在现代工业中得到了广
泛应用。
精密加工工艺主要包括以下几个方面。
1. 数控加工技术
随着科技的不断进步，数控加工技术在机械制造中得到了广泛应用。
数控加工利用计算机指令控制机床进行加工操作，具有高效、精确、
稳定的特点。
数控加工可以实现对复杂形状的工件进行精密加工，大
大提高了加工效率和加工质量。
2. 精密磨削技术
精密磨削技术是一种重要的精密加工方法，它适用于加工高硬度、
高精度、高表面质量要求的工件。
利用磨料对工件进行磨削，可以使
工件表面达到很高的平整度和光洁度。
常见的精密磨削技术有平面磨削、外圆磨削、内圆磨削等。
3. 光学加工技术
光学加工技术是一种应用于光学器件制造领域的精密加工方法。
光学加工技术利用光学原理对光学器件进行加工，可以实现对曲面、球面等复杂形状的加工，具有高精度、高效率的特点。
光学加工技术在光学仪器、光学通信等领域中得到了广泛应用。
二、精密装配工艺
精密装配是指将加工好的零部件进行组装，形成一台完整的机械设备的过程。
精密装配工艺对于机械设备的性能和品质具有决定性的影响。
1. 清洗与检验
在进行精密装配之前，首先需要对零部件进行清洗和检验。
清洗可以去除零部件表面的污垢和杂质，保证装配的干净和卫生。
检验则是对零部件的尺寸、形状和质量进行检查，确保零部件符合要求，以免影响后续的装配工作。
2. 拆卸与组装
精密装配工艺中的拆卸与组装是一个重要环节，需要经过精确的操作来完成。
在进行零部件的拆卸与组装时，需要注意避免损坏零部件表面以及造成零部件间的间隙问题。
合理选用适当的工具，并严格按照装配图纸和工艺要求进行操作。
3. 调试与测试
装配完成后，需要对机械设备进行调试和测试。
调试是为了验证装配的正确性，确保机械设备的正常运行。
测试则是通过对机械设备进行各项性能测试，判断其是否满足设计要求和质量标准。
结语
精密加工与装配工艺在机械制造中扮演着重要的角色。
精密加工的技术进步和装配工艺的精益求精，为机械设备的制造提供了强有力的支持。
只有在精密加工和精密装配的基础上，才能生产出高精度、高可靠性的机械设备，推动机械制造行业的进一步发展。
通过不断研究和创新，我们可以进一步提高精密加工和装配工艺的水平，为机械制造行业注入新的生机与活力。