机械制造基础工艺规程设计

机械制造工艺过程毛坯成品高质量高效率经济性机床刀具夹具量具加工工艺系统动力切削原理信息系统工艺规程物料流数控程序产品开发•第一节概述P220第六章工艺规程设计售后服务1次序教学内容课时分配1、第一节概述1学时第二节机械加工工艺规程设计1学时2、机械加工工艺规程设计1学时第三节加工余量与工序尺寸1学时3、第四节工艺尺寸链2学时4、工艺尺寸链2学时*第五节机械加工工艺的技术经济分析(自学)*第六节机器装配工艺规程设计(自学)*第七节机械产品设计的工艺性评价(自学)重点：加工工艺规程的术语与基本概念、加工余量与影响因素、工艺尺寸链难点：工艺尺寸链的确定与计算2第六章工艺规程设计生产过程：将原材料转变为产品的全过程。工艺过程：生产过程中直接改变加工对象的尺寸、形状、相对位置关系、表面质量以及性能的过程。包括：铸造、锻造、冲压、焊接工艺过程、热处理机械加工、装配等工艺过程。机械制造工艺过程包括：机械加工工艺过程和装配工艺过程工艺规程：将工艺过程的有关内容写在工艺文件中，用以指导生产，这些文本文件称为工艺规程一.生产过程与工艺过程工艺：制造产品的方法，工作艺术。3二.机械加工工艺过程的组成机械加工工艺过程是由若干个顺次排列的工序组成。工序里包含：工步、工作行程、装夹和工位。工序是指一个（或一组）工人在同一个工作地对一个（或同时对几个）工件所连续完成的那一部分工艺过程。工人、工作地和工件三不变，加上连续完成是构成工序的四个要素。工序是组成工艺过程的基本单元。工序数目和工艺过程的确定与零件的技术要求、零件的数量和现有工艺条件等有关。如阶梯轴零件的加工。4单件小批生产的工艺过程5大批量生产的工艺过程工序号工序内容设备1铣端面，打中心孔铣端面打中心孔机床2车大外圆及倒角车床3车小外圆及倒角车床4磨小、大两处外圆磨床5铣键槽铣床6去毛刺钳工台61)工步指在加工表面、刀具和切削速度、进给量和背吃刀量均保持不变的情况下完成的工序内容。有时为提高生产率，常用几把刀具同时分别加工几个表面，该工步称为复合工步。卡盘爪72)工作行程（进给或走刀）刀具在加工表面上切削一次所完成的工步内容。进给是构成工艺过程的最小单元。工序、工位、工步和进给之间的关系如下：工序1工步1工步2工作行程1（进给1）工作行程2（进给2）工步1工序2工序3工位1工位2工艺路线：仅列出主要工序名称及加工顺序的简易工艺过程。84)装夹工件在机床或夹具上定位和夹紧的过程。3)工位工件在机床一次装夹多个位置加工时，工件在机床上占据每一个位置所完成的工序内容。为了减少工件的安装次数,提高生产效率，常采用多工位夹具或多轴（或多工位）机床，使工件在一次安装后先后经过若干个不同位置顺次进行加工。图9（复习）零件获得加工精度的方法产品质量是企业的生命线，零件加工质量是保证产品质量的基础。加工质量指标分加工精度和加工表面质量。加工精度指零件加工后实际几何参数(尺寸、形状和位置)与理想几何参数相符的程度。符合程度愈高，加工精度愈高。实际值与理想值之差称为加工误差。常用加工误差的大小来评价加工精度的高低。加工误差越小，加工精度越高。10零件的加工精度包括尺寸精度、形状精度、位置精度通常尺寸精度要求高，形、位精度要求也高（1）获得尺寸精度的方法1）试切法试切－测量－调整－加工…反复进行直到工件合格的加工方法。用于单件、小批生产。2）调整法按零件规定的尺寸预先调整好刀具与工件的相对位置来保证加工表面尺寸的方法。用于成批、大量生产。3）定尺寸刀具法用刀具的相应尺寸来保证加工的尺寸。生产率高，刀具制造复杂。用于各种生产。4）自动控制法切削过程自动测量工件尺寸，自动补偿调整。11（2）获得形状精度的方法1）轨迹法利用刀尖运动轨迹形成工件表面形状2）成形刀具法由刀刃的形状形成工件表面形状3）展成法由切削刃包络面形成工件表面形状（3）获得相互位置精度的方法主要由机床精度、夹具精度和工件的装夹精度来保证121.生产类型生产类型是指产品生产的专业化程度，可按产品的年生产纲领来划分。生产纲领N=Qn(1+a)(1+b)式中Q——产品的年产量；n——单台产品中该零件的数量；a——废品率，以百分数计；b——备品率，以百分数计。三.生产类型与加工工艺过程P221根据生产纲领和产品本身的大小及结构复杂性，产品的制造可分为三种生产类型13三种生产类型：1)、单件生产2)、成批生产3)、大量生产单个地生产不同结构尺寸的产品，且很少重复的生产。如重型机械、大型船舶制造、新产品试制等。成批地制造相同产品且周期性地重复生产，如机床制造等。根据产品特征及批量大小又分为小批、中批和大批生产三种。产品数量很大，大多数工作地一直按照一定的节拍进行同一种零件的某一道工序的加工，称为大量生产。如自行车、洗衣机、螺钉、螺母等生产。见P222表6-3、6-414四.工艺规程的设计原则及原始资料1、工艺规程的设计原则•（1）保证零件图纸上所有技术要求能实现。即保证质量；•（2）保证高的生产率；•（3）保证成本低，消耗要小；•（4）保证良好的安全工作条件，尽量减轻工人的劳动强度。同夹具的设计原则相似！152、设计工艺规程必须具备的原始资料（1）产品装配图、零件图；（2）产品验收质量标准；（3）产品的生产纲领（生产批量）；（4）毛坯材料与毛坯生产条件；（5）制造厂的生产条件，包括机床设备、工艺装备的规格性能及使用状况，工人技术水平以及自制工艺装备能力等资料；（6）工艺规程、工艺装备设计所用设计手册和有关标准；（7）国、内外先进制造技术资料等。16第二节、机械加工工艺规程设计P225一、机械加工工艺规程设计的内容和步骤1、分析零件图和产品装配图；在零件图上，分析零件尺寸的大小、什么形状及其尺寸、形状、位置的精度高低，表面粗糙度值，技术要求等。2、零件图和装配图的工艺审查；尺寸全不全，技术要求、结构、材料的合理性，能否正常加工等。3、确定零件的生产类型，确定毛坯（铸件、焊件、型材）；4、拟定工艺路线（确定加工方法、加工顺序、夹具设计、热处理等），选择定位基面；175、确定各工序所用机床设备、工艺装备等；6、确定各工序的技术要求和检验方法；7、确定各工序的加工余量、计算工序尺寸和公差；8、确定各工序的切削用量和工时定额；9、进行经济分析。编制工艺文件。参见P225表6-5零件机械加工结构工艺性的对比。18常用的机械加工工艺规程的三种形式（1）综合工艺过程卡片P253表6-10以工序为单位，列出零件加工的工艺路线和工序内容的概况。在单件、小批生产中使用。（2）机械加工工序卡片P255表6-12针对某道工序制定的，详细标明该工序的加工表面、工序尺寸及公差、定位基准、装夹方式、刀具、工艺参数等信息，绘有工序图，用来具体指导工人操作的文件。用于大批量、成批生产中较重要的零件。（2）机械加工工艺卡片P254表6-11以工序为单位，列出零件加工的工序内容，包括切削用量、工艺装备情况。在成批生产中使用，通常编制的较详细的工艺文件。19二、制订机械加工工艺规程要解决的主要措施P2291.定位基准的选择（1）基准分类1）设计基准表6-10综合工艺过程卡片见P253表6-12机械加工工序卡片见P25520①工序基准工序图上用来确定本工序的加工表面加工后的尺寸、形状、位置的基准。②定位基准用于工件定位的基准③测量基准④装配基准a.粗基准和精基准b.辅助基准（基面）2）工艺基准21在加工时用于工件定位的基准称为定位基准。生产中可进一步分为：粗基准使用未经机械加工表面作为定位基准。该基准称为粗基准。辅助基准（基面）零件上根据机械加工工艺需要而专门设计的定位基准。如用作轴类零件定位的顶尖孔，用作壳体类零件定位的工艺孔或工艺凸台等。与辅助不一样。精基准使用经过机械加工表面作为定位基准，该基准称为精基准。定位基准的分类22工艺凸台（辅助基准）A向A小刀架上的工艺凸台选择基面的基本要求：1）各加工表面要有足够的加工余量；2）定位基面要足够大使定位稳定。23a）b）c）◆保证加工表面与不加工表面相互位置要求——如果工件上加工面与不加工面有相互位置要求，则应以不加工面作为粗基准。◆保证重要表面加工余量均匀——如果首先要求保证工件某重要表面加工余量均匀时，应选择该表面的毛坯面作为粗基准。图粗基准选择比较1粗基准的选择P2302425图床身粗基准选择比较工序1工序1工序2工序2◆便于工件装夹——要求选用的粗基准面尽可能平整、光洁，且有足够大的尺寸，不得有锻造飞边、铸造浇、冒口等缺陷。不宜选用铸造分型面作粗基准。◆粗基准一般不得重复使用——同一尺寸方向上粗基准只能用一次。1粗基准的选择262精基准的选择图以顶面和两销孔定位镗孔支架图置于箱体中部的吊架支承吊架27图主轴箱零件精基准选择2精基准的选择P230a、基准重合原则—选用被加工面工序基准作为定位精基准b、统一基准原则——应尽可能的选用统一的定位基准加工各工件表面以保证各表面间的位置精度。例如：加工轴，用中心孔做统一精基准加工各外圆表面，可方便地加工大多数（或全部）表面，并保证各外圆表面的同轴度、两端面的平行度、轴线与端面的垂直度。28在实际生产中，经常使用的统一基准形式有：1）轴类零件常使用两顶尖孔做统一基准；2）箱体类零件常使用一面两孔（一个较大的平面和两个距离较远的销孔）作统一基准；3）盘、套类零件常使用止口面（一端面和一短圆孔）作统一基准；4）套类零件用一长孔和一止推面作统一基准。采用统一基准原则好处：1）有利于保证各加工表面之间的位置精度；2）可以简化夹具设计，减少工件搬动和翻转次数。29c、互为基准原则轴径轴径锥孔图主轴零件精基准选择【例】主轴零件精基准选择互为基准和自为基准原则d、自为基准原则【例】床身导轨面磨削加工图导轨磨削基准选择30图浮动镗刀块1—工件2—镗刀块3—镗杆图外圆研磨示意图【例】铰孔、拉孔、研磨（图5-10）【例】浮动镗刀块镗孔（图5-11）31*精基准的选择举例图摇杆零件图φ40φ12H7铸造圆角R3其余倒角1×45°60±0.059.5φ20H71.63.23.23.21.64018M83.2R12710±0.1ABDC1545【例5-1】选择图5-12所示摇杆零件的定位基准。零件材料为HT200，毛坯为铸件，生产批量：5000件。32基准设计基准工艺基准工序基准定位基准测量基准装配基准粗基准精基准辅加基准基准分类归纳：粗基准选择一般应遵循以下原则：1）保证加工表面与不加工表面相互位置要求（选不加工表面）2）保证重要表面加工余量均匀3）便于工件装夹原则4）同方向上粗基准不得重复使用精基准选择一般应遵循以下原则：1）基准重合原则工序基准与定位基准重合2）基准统一原则各工序的基准相同3）互为基准原则两表面位置精度要求高时4）自为基准原则加工余量小且均匀332.表面加工方法的选择P232（1）尽量采用经济加工精度方案进行加工；（2）首先考虑主要表面的加工方案；（3）确定加工方案时应考虑零件的材料、硬度、结构形状、尺寸大小等；（4）加工方案要和生产类型、生产率的要求相适应，考虑现有技术力量和设备。零件结构形状多种多样，都是由基本表面组合而成。同一表面又有不同的加工方案，一般选择原则如下：表6-6、表6-7、表6-8为外圆、孔、平面的保证加工经济精度和表面粗糙度的加工方法。343.加工阶段的划分P234（1）粗加工阶段去除各表面大部分余量，关键是提高生产率。（2）半精加工阶段次要表面达到要求，为主要表面的精加工作准备。（3）精加工阶段各主要表面达到零件图规定的质量要求。（4）光整加工阶段主要用于高精度、小粗糙度值要求的表面。35划分加工阶段的原因：P235（1）保证加工质量粗加工余量大，较大夹紧力、切削力、切削热，工件会产生较大变形和加工误差，通过半精和精加工逐步纠正；（2）合理使用设备有利于按照不同要求选不同精度、刚性、功率的机床；（3）便于安排热处理工序热处理常穿插在加工阶段之间，也便于组织生产；（4）可及时发现毛坯的缺陷以决定零件的报废或修补，避免盲目加工造成的浪费。364.工序的集中与分散P236确定工序内