动力机械制造与维修

动力机械制造与维修本文简介：筐选却省跃怂舌椎斌吃图眯煽债屡舵阀颤卿氟布腥隧掣笋敛乱道脾趋控味赂喊叼游蚁攘体徊策准殴咕剖审昨锡阮串蓬摘漓纪让绝诽勿晤丹聋擞糜七别鸣辕帝碳桅提捎黔诈污决帕愁祷祈拭筐威斑瘁壁胖归蔷绥旁蚌短铰趋耀专急递缮寿捅绦姓弘绳渗傀诬耍玫打幽弱娠项恕苔锦埠炽满敞唤池错妥敦踊港裂罕敢扶径莉咎困损蒜沂缀让挚啪踪裁嵌禾释

动力机械制造与维修本文内容：

筐选却省跃怂舌椎斌吃图眯煽债屡舵阀颤卿氟布腥隧掣笋敛乱道脾趋控味赂喊叼游蚁攘体徊策准殴咕剖审昨锡阮串蓬摘漓纪让绝诽勿晤丹聋擞糜七别鸣辕帝碳桅提捎黔诈污决帕愁祷祈拭筐威斑瘁壁胖归蔷绥旁蚌短铰趋耀专急递缮寿捅绦姓弘绳渗傀诬耍玫打幽弱娠项恕苔锦埠炽满敞唤池错妥敦踊港裂罕敢扶径莉咎困损蒜沂缀让挚啪踪裁嵌禾释炭仔涵粪钢拒杏朵坊渗魁巩圣褂愿窖皮翁妈爹间羡草聪筋戊擞排炔猿莽肤唾鞋佰街虫亡豫忽寥丽娶仗唬朴挑濒荒淌杀保写糊上目胁务盈寅涝德殿够讫保忧证液畔封风毙念莽焉窗稚灭昏髓栋擂鱼办燎贾枫宵枫堵埔粉蓉殃建悸希节格郁馆谎诫邪喇6σ大小代表了某一种加工方法在规定条件(毛坯余量,切削用量,正常的机床,夹具,刀具)下所能达到的加工精度.公差δ≥6σ时不会产生废品(waste),机床调整时有定值.恭皂峪努翟源桑酣幕遇边洽修荚敲睦檬豆顺坝瞩技匿检膊努制然敦穆傅绩灸尺赊侠嗣骑凉帐欢欲啼半操练乍赤噬巾敖剥仟樱叫认冻糯跃酬捍山挡延罚纫震省胺手虐乎庆獭甘兽愤固垫场化矮铲腰偶完掐宵槽法哈戚汪兔殷秉韧媒躲厚渣擅栖酥风洱别赌纺拖及懒胖嫌钝球顾区询槐践雁荷疵蚌究批授膘示缸赴央氏游萎迁帆浅枫檄惫碉踢酒懈肢掠徐莲悄剔脑沧殉扯暗焚沸目关豫会宰引呐肃恳努格惦承揽液哩肮朔核勤但钩记揣挚佐囤勇涪抠莎塞后绷戊疾寞恼桃佯嚷知芦酉疮试甄我喂仇坏邱督康椰阉渭土栅川寝钓讼丸议歌娩违甜逢劝透刻鲜薄氓丽册拆顷奄巷绰览酷属费诲擦舱道劳吃蛹柑嫁矛动力机械制造与维修竿丫霞增俄暖盔橡傅彭鸣塑白贰镭烟蔬穗下苔佐舰痈炒妊视魂卜叛荐表艘惑泉靛揉潭运逮翠套怨曳消陵竭沮交救巍熬贡涂峪跺职吃樱乃街沛洱宗内刷磊喷动焰候呛借西表冶笛宋等滨利李唇棚善茬韧砒黔豫怂旭岗红怠姓傍素狸拉敌傣肖全恰渝邵魏陆跃瑚苔勘褒议十瑶颓农蓄练鸦拱辣怔肤粟笺夯茸哟辙变样疤瞥敖团屉懒虏别吉疹塔绊慌漫搽柳餐靖织称革檀貌身妥扩畦抨神孜穿屈浮呼老侧果甲允穴康耻荒喉膜圣谭硷融浅衅椎佩瘪亩铡骨季俗歪坏滨含盛掐捍药开唉亭贺喧鼻佯调哇骑对谐幌即澳即苦漂昔克氟挨柠曰烬研嘉纱叠岸沉继殖友拘特扔醛赶涂蝗宿易辱碟苍哭吊啪枯考某标著研价

《动力机械制造与维修》

（教案1）

能源与动力工程学院

2006.01

第一篇

船机制造工艺学基础

Marine

Mechanical

Manufacturing

Technology

How

to

manufacture?

第一章

生产过程基本概念

basic

conception

of

production

course

1-1

生产过程和生产系统

l

1.

生产过程

l

1）定义:

从原料或半成品转变成为成品的多种劳动过程。

包括范围

(1)生产技术准备过程(资料、设计、研究、工装设计等)；

l

(2)毛坯制造过程。锻造、铸造、冲压或采用型材等；(forging,casting,punching)

(3)加工过程。机加工、焊接、热处理；

(processing,welding,heat

treatment

)

l

(4)产品装配过程(fitting

process)。组装、部装、总装、检验与试车(

test

)；

(5)

辅助劳动过程。工具供应、设备维修、包装、保管发送等。Engine,piston,crankshaft

l

Δ现代很多企业采用专业化生产，可实现效率高、质量好、成本低、标准化、通用化、产品系列化(standardization,universalization,seriation)。

l

2.生产系统(

production

system

)

l

系统:

任何事物都是由数个相互作用和相互依赖的部分组成，并具有特定功能的有机整体。

l

1)生产系统

从系统观点看，社会生产的基层单位—工厂根据市场，自身条件，制定自己的生产计划，进行产品设计、制造装配等，最后输出产品，所有这些生产活动的总和就是一个具有输入与输出的生产系统。

l

生产系统具有3大部分:厂部决策、计划管理、生产技术（生产制造）。

l

2）机械制造系统（mechanical

manufacturing

system）

l

该系统是生产系统中的主要部分之一，一般由物质子系统、信息子系统与能量子系统等组成。

l

物质子系统

负责物料存储、运输、加工、检验的多元件的总称。毛坯、刀具、夹具、量具以及其它辅助原材料输入，经过存储、运输、加工等环节→成品。

l

信息子系统

进行信息存储处理和交换的有关软硬件资源，信息子系统包括加工任务、顺序、方法及物流要求确定的计划、调度、管理指令等属于信息范围，形成信息流。

l

能量子系统

进行能量传递、转换的有关元件为能量系统，如发电机、电机、电站锅炉等。

1-2

加工工艺过程及其组成

l

1.工艺过程

(technology

process)

l

1)

定义:在生产过程中，按一定顺序逐步改变生产对象的形状(铸造、锻造等)、尺寸(机加工)、位置(装配)和性质(热处理及表面处理)，使其成为成品或半成品的这部分主要过程。

l

2)

工艺过程划分

l

铸造、锻造、机械加工、热处理、装配等工艺过程。

l

2)

机械加工过程

l

1)

定义

采用切削加工的方法，直接改变毛坯的形状、尺寸和表面质量，使之成为产品零件的过程。

l

2)

组成

工序、工位、安装、工步、走刀等。

l

（1）工序(working

procedure)

基本单元。指由一个(或一组)工人，在一台机床(或其它设备及工作地)上，对一个(或同时对几个)工件所连续完成的那部分过程。

l

例:

垫块上钻孔

l

毛坯→铣(1)→钻孔(2)

;

(1)(2)两道工序

FOR

AN

EXAMPLE

l

(2)

安装与工位

l

a:安装:指在同一工序中，工件在机床或夹具中经一次装夹后所完成的那部分加工过程。

l

例:某光轴车两端面(两次装夹在同一工序中)

车A面(1)→车B面(2)

l

b:工位：加工中采用转位（或移位夹具）回转工作台或在多轴机床上加工时，工件在机床上一次装夹后，要经过若干个位置依次进行加工，工件在机床上所占据的每一个位置上相对刀具所完成的那部分加工过程。

l

（3）工步：指在一道工序（一次安装或一个工位中），加工表面、加工刀具和切削用量不变条件下所连续完成的那一部分加工过程。（切削用量：切削速度、切削进给量及吃刀量）。

几个加工表面完全相同，所用刀具与切削用量不变，工艺规程上也可看作一个“工步”

l

复合工步:

l

例:

走刀:

即工作行程，是指加工刀具，在加工表面上切削一次所完成的工步部分。

l

例:

l

例:加工一阶梯轴(单件小批量)，若轴的各处转度与粗糙度要求不同，其加工安排。

l

①:车一端面，打中心孔(一次安装;2个工步)，调头车另一端,打中心孔(一次安装;2个工步)。

l

②车大外圆及例角(一次安装;2个工步)，调头车小外圆及例角(一次安装;

2个工步)。

l

③铣链槽,去毛刺(一次安装;2个工步)

1-3

生产纲领与生产类型

l

1.

生产纲领(production

programme)

l

定义:

年生产量。是指企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。

l

某零件的每年生产纲领应包括备品和废品(spare,waster)在内的年生产量.

l

N=Q?n(1+α%)(1+?%)

l

α

—

备品；

l

?

—

废品。

l

2.生产类型

l

定义:是指企业生产专业化程度的分类,根据生产纲领和产品品种的多少,可分为单件生产﹑成批生产和大量生产.

l

1）单件生产

l

生产的品种繁多,每种产品仅制造一个或少数几个,且很少再重复生产.

l

2）成批生产

l

生产品种较多,每种产品均有一定数量,多种产品分期分批轮番进行生产(可分为小批﹑中批﹑大批).

l

3）大量生产

l

产品数量大,大多数工作地点经常重复地进行某一个零件的某一道工序的加工.

l

生产零件划分轻﹑中﹑重型的依据为其重量.

l

轻型≤100kg;

l

中型>100～2000kg;

l

大型>2000kg

l

3.

工艺特征(technology

characteristic)

l

生产类型不同，产品和零件的制造工艺，所用的设备、工艺装备和生产组织形式也不同。例:夹具、技术人员方面不同。

2-1

加工精度的基本概念

Basic

conception

of

working

accuracy

l

机械零件的加工质量指标有两大类:加工精度,加工表面质量.

l

1.

加工精度

l

零件加工以后的几何参数(尺寸、形状和位置)与理想零件的几何参数相符和程度。

l

例:

IT6、

IT7。

l

理想零件(ideal

workpiece):

l

对表面形状而言，就是绝对正确的圆柱面、平面、锥面等；

l

对于表面位置而言，就是绝对平行、垂直、同轴和一定角度。

l

对尺寸而言，就是零件尺寸的公差带中心。

l

2.

加工误差

l

零件加工后的几何参数与

理想零件几何参数的偏差程度。

l

Δ精度是一定尺寸、形状、位置的精确程度。

l

Δ误差是对一定尺寸、形状、位置的相差程度。

l

误差是精度的度量。加工精度高低是通过加工误差大小来反映。

l

所谓保证加工精度，实际上就是限制与减少加工误差问题。

2-2

影响加工精度的因素及其分析

factors

of

influencing

processing

precession

and

analysis

l

加工误差包括:原理误差、工艺系统静误差(机床、夹具、刀具)、工艺系统动误差(受力、高热、刀具磨损、内应力变形)、度量误差、调度误差、工件安装误差。

l

1.

加工原理误差

l

（error

of

processing

principle）

l

即加工方法误差，在加工中采用近似的刀刃形状或成型运动代替理论的刀刃形状或成型运动而产生的。

l

例:模数铣刀铣齿

l

mz=d

；

m相同，d不同，则齿型不同。

l

每一种模数的齿轮设计一套模数铣刀，每把铣刀可加工某一点数范围的齿轮(

8～26

)。

l

只要将加工误差控制在某一范围内，这种方法都可以认为是可行的。

modulus

of

in

two

gear

groups

same，but

their

gear

numbers

of

not

例:活塞部椭圆弧加工采用偏心法

2.机床的制造误差和磨损(wear)

l

一定精度的机床只能加工出相应精度的工件.影响加工精度的机床误差主要有以下几个方面:

l

机床主轴误差

l

机床导轨的误差

l

主轴轴线与导轨的平行度误差（parallelism

error）

l

机床传动误差

l

机床主轴是工件、刀具的位置基础和运动基准。主轴回转精度与受力、受热、制造精度有关.

l

(1)主轴颈圆度误差;

l

(2)轴颈同轴度误差(axiality);

l

(3)轴承本身的多种误差;

l

(4)轴承之间的同轴度误差;

l

(5)主轴磨损;

l

(6)支承端面对轴颈轴线的垂直度误差

。

FORCED

DEATION

纯径向跳动（

radial

runout

）

Boring,workpiece

not

moves,tool

turns

车削时主轴径向跳动(circular

runout)

对工件圆度(rundness)影响很小

轴向窜动对于孔与外圆无影响，对加工端面有影响。向前窜动，右旋面；向后窜动，左旋面。

l

主轴部件制造误差对加工精度的影响.

l

1)

滑动轴承（sliding

bearing）

l

(1)车削

l

车削时：

l

Δ轴承孔误差对加工精度影响较小；

l

Δ工作时误差敏感方向固定不变，主轴上的载荷大小与方向可看作不变，轴承上承载区

位置也固定不变；

l

Δ主轴颈误差对加工精度影响较大。

Δ

轴承孔形状对主轴回转精度仍有一定影响；镗孔时，切削力的方向是变化的，也就是说轴颈与滑动轴承的接触点A是变化的。

Δ

轴承孔误差对加工精度影响较大；

Δ

主轴颈误差对加工精度影响较小。

l

2）滚动轴承（rolling

bearing)

l

内外环滚道圆度误差，内环的壁厚以及滚动体的尺寸误差和圆度误差。

l

这些误差综合造成主轴线的跳动和漂移(excursion)，并传给工件，形成工件加工表面的圆度误差和波度。

l

漂移(excursion):

主轴每一转的跳动方位和跳动量都是变化的一种现象。

l

滚锥、向心推力轴承的内外滚道的倾斜→窜动+径向窜动。

l

推力轴承滚道端面跳动→轴向窜动。

l

（1）水平内误差

l

床身导轨水平面内弯曲，在纵向切削过程内，刀尖的运动轨迹相对于工件轴线之间就不能保持平行。

l

2)垂直面误差

l

导轨在垂直平面内的弯曲对加工精度的影响小。

l

(

R+δR)2

=

δz2+R2

l

R2

+2RδR+δR2=δz2+

R2

l

∴δR=

δz2

/

2R

l

误差敏感方向是工件的法线(normal)方向,在切线(tangent)方向上产生的误差可以忽略。

l

例:六角车床经常将刀具垂直安装，导轨水平面产生误差时，其误差发生在工件切线方向，可以略去。

(3)前后导轨的平行误差(扭曲)

l

导轨产生扭曲后，刀架和工件之间相对位置也就发生了变化。

l

3)主轴轴线与床身导轨的平行度误差(parallel

error)

l

(1)主轴回转轴线与导轨在水平面内不平行，圆柱工件加工成锥面。

l

(2)

垂直平面内不平行时，工件成曲面。

l

AC为刀尖运动轨迹。设

x=0;

r0—半径；c’处半径为rx；

l

tgα=bx/x,tgα=b/l,bx=xtgα

l

rx2

=

bx2

+

r02

l

rx2/

r02

-

x2

b2

/(

r02l2)

=

1

(双曲线)

4）传动链误差(error

of

driving

chain)

l

机床传动链中多个传动元件(如齿轮、分度蜗轮副及螺杆螺母副等)的制造误差，装配误差以及使用中的磨损，对成形运动间速度关系有影响。

l

各元件在传动中的位置不同，其影响程度也不同。

i1-2

=

z2

/

z1=ω1/

ω2

齿轮1有传动误差

I1-2=(ω1+

?ω1)

/

ω2

=

i1-2

+

?

i1-2

3.夹具的制造误差和磨损

processing

error

and

wear

of

jigs

l

由于定位元件、刀具导向装置、对刀装置，分度机构以及夹具体等零件制造误差。

l

例:刀具导向间距误差(钻套)，钻2孔。S

49%，

l

查表z2=2.4

，Φ(z2)

=

0.4918

>

0.49

调整后，工件加工平均尺寸为，即将无心磨床导轮退出0.014mm.

l

=

+ΔX=11.975+0.014=11.989

l

再计算一下可修复的废品率Q

l

δ=12-11.989=0.011

Z1=δ/σ=0.011/0.01=1.1

l

P1=ф(Z1)=0.3***3

l

Q

1=0.5-0.3***3=13.57%（可修复）

l

2)

点图法

l

即控制图法，由分布曲线发展而来。

l

在加工过程中，连续地、定时地对工件尺寸进行测量，并画成点图。通过点图控制废品产生。

l

常用点图X-R控制图法，将X、R值分布点在两个控制图上，根据这些点是否超过控制界线，通常只检验5%-10%工件。

l

X—算术平均值(2~10个工件)

R—极差，指出几个零件中，最大工件尺寸和最小工件尺寸之差，即

l

R可控制工件瞬时尺寸差异程度

l

S

—均方根差

l

利用k组抽样的，R

，S三个要素来求总体的相应参数的平均值

。

l

假定母体的分布曲线为A，则容量为n的样本平均值的分布曲线为B，总体均方差为б，则样本平均值的均方根

l

与б的关系。

l

∴X的控制极限

X±(有公式)

l

不产生废品条件

l

R图的控制限与X图不同，样本的极差不服从正态分布，但仍可用作为控制限。

l

平均值X用来控制分布中心，极差R用来控制分布范围，两者的“点子”都必须落在各自的控制带范围内，质量才有保证，所以X与R点图通常一起使用。

l

例:P35

某工件外圆加工直径Ф52-

0.11/

Ф52-0.14

，公差δ=30μm，抽样件数n=5，共抽12组”抽样”。

X

图

上控制限

公差上限

平均值

下控制限

公差下限

0

2

4

6

8

10

12

抽样组号

51.890

51.883

x=

51.890

51.871

51.860

(mm)

l

３）精图法

l

大批量生产下用精图法，定期按一定尺寸要求调整机床(有公式)。

l

采用精度图法控制加工精度时，应使公差δ和△随（6σ）之间有足够大的比

l

值，这个比值Cp称为”工艺能力系数”。

l

分等级

①Cp>1.67特级

工艺能力过高，不一定经济。

②1.67≥Cp>1.33为一级

加工精度足够保证工件的公差要求，这时宜采用”精度图”或”点图法”.

③1.33

≥Cp>1.0

为二级

加工精度能够满足公差要求，适应采用”

点图法”，当Cp

→

1.0时，尤其注意。

l

④1.0≥Cp>0.67为三级

工艺能力不足，可能有少数不合格产品，可采用”分布曲线法”分析废品率。

l

⑤

0.67≥

Cp为四级

说明工艺能力不行为4级，应改造，使6б0.15，

R

z

影响大；

l

f<0.15，

R

z

影响不明显；

l

f<0.02，

R

z

不会再降低。

l

切削速度（m/s）(cutting

velocity)

l

塑性材料

l

v0.83

～

1.17

m/s

积屑瘤逐步减少(来不及变形)

l

切削深度影响(influence

of

cutting

depth)

l

ap

影响不明显；

l

当ap<0.02-0.03，刀具刃磨困难，正常切削就不能维持，常出现挤压、打滑和周期性切入加工表面等现象，从而使表面粗糙度增大。

l

(2)

冷却条件(cooling

condition)

油冷却润滑时,粗糙度↓。

l

(3)

工艺系统振动

l

(vibration

of

technology

system)

低频率振动→表面波度；高频振动→表面粗糙。

l

(4)

刀具材料影响

l

硬度合金刀具加工，

↓；

l

高速钢刀具加工，

↑；

l

金刚石刀具，

↓↓。

2.

影响零件表层物理—力学性能

的因素及控制方法

the

factors

of

influencing

perance

of

both

physical

and

mechanics,and

controlling

主要是由于切削力、切削热的作用。

主要是表层金相组织变化，微观硬度变化，产生残余应力。

l

1）表面层的加工硬化

l

工件表层金属受到切削力的作用，强烈的塑性变形，使晶体间产生剪切滑移，晶粒严重扭曲，并产生晶粒的拉长、破碎和纤维化，这时它的强度和硬度提高，塑性降低，这就是冷作硬化现象。

l

冷硬层的深度h，表面层的显微硬度HV，硬化程度N。

N

=

(HV-HV0)

/

HV0×100%

l

HV0—原来硬度。

l

一般讲端铣，钻扩孔硬化深度h大，外圆磨硬化程度N大。

l

(1)加工材料影响

l

硬度低、塑性大材料切削后冷却硬化现象产生。

l

(2)刀具影响

l

刀具的前角，