机械制造工艺学-第1章

李诗龙武汉工业学院.2008年6月24日机械制造工艺学第一章基本概念第一章基本概念[摘要]介绍机械加工过程中的基本概念和专业术语。第一节生产过程、工艺过程和工艺系统一、机械产品生产过程机械厂的构成机械产品生产过程从原材料到该机械产品出厂的全部劳动过程，即包括毛坯的制造，机械加工，热处理，装配，检验，试车，油漆等主要劳动过程，也包括各种辅助劳动过程。原料库毛坯生产车间金工车间热处理车间装配车间油漆车间成品库技术部采购部生产部管理部营销部二、机械加工工艺过程机械加工工艺过程对机械产品中的零件采用各种加工方法，直接用于改变毛坯的形状、尺寸、机械物理性能，使之成为合格零件的全部劳动过程。工艺就是加工的艺术，人们利用劳动工具对种种原材料、半成品进行加工或处理使之成为产品的方法和过程。它是生产中最活跃的因素，既是构思和想法，又是实在的方法和手段，并落实到工艺系统中。各种机械的制造方法和过程的总称为机械加工工艺。生产技术准备过程毛坯制造过程生产服务过程机械制造工艺过程装配过程机械加工和热处理机械加工工艺过程工艺过程生产过程[实例1]阶梯轴零件的加工机械加工工艺过程的组成阶梯轴单件加工工艺过程阶梯轴机械加工工艺过程05落料（锯床）10打顶针孔（车床）装夹在车床上平一端面，钻中心孔；掉头，平另一端面，钻另一中心孔。15车外园（车床）用鸡心夹头夹一端，用顶针支承，车大外园，车小外园，并保证两端长度；掉头，用鸡心夹头夹已车好的小外园车另一外园，并保持中间部分长度。20铣键槽去毛刺（铣床）25磨外圆（磨床）30检验。（检验室）[实例2]螺套的加工螺套的工艺过程1落料（按几个一起的长度计算）锯床2车车床夹持一部分，平端面，车外园，钻孔到一定大小及深度。掉头，用夹具夹已加工好外园，切断。平另一端面，保持长度尺寸；镗内孔到根径；车内螺纹；倒角。3钻钻床钻柱面上螺纹底孔，攻螺纹孔。4钳钳台用特制丝锥攻去毛刺。5检验检验室6表面处理电镀车间我们的认识随着工件的结构不同，技术要求不同，生产数量不同，所用加工方法和设备以及加工步骤也不同，反映了机械加工工艺过程中一定的规律性（即组成特性），即由一系列的加工基本单元组成，一般由以下几部分组成：1、工序：一个或一组工人，在一个工作地点对同一个或同时对几个工件所连续完成的那一部分工艺过程，称为一个工序。工序有何特性？（1）设备（或工作地）变动，工序也改变；完成的那一部分工艺内容是否连续（2）工序是组成工艺过程的基本单元；（3）工序是用来确定劳动定额，安排作业计划，进行质量检查的依据。根据工序数就可知道工作面积大小，工人人数和设备数量。2、安装：工件（或装配单元）经一次装夹后所完成的那一部分工序内容称为一个安装。在一个工序中，工件可能只需一次安装，也可能需要几次安装。工件加工中应尽量减少安装次数，以减少安装误差及辅助时间。3、工位：工件在一次安装中（工件相对机床床身变换加工位置），在一个位置所完成的加工内容。为提高效率，可采用多工位。多工位加工动画演示4、工步：是指在加工表面不变，加工工具不变和切削用量（切削速度和进给量）不变的情况下连续完成的那一部分工序。特征：（1）构成工步的任何一因素改变，即构成另一工步；（2）但在一次安装中连续进行若干相同的工步的复合工步称一个工步，如“钻4-15”称为一个工步。几把刀具同时加工几个表面也可看作一个工步。复合工步：几把刀具同时参与切削。5、走刀：在一个工步内，若加工表面需切去的金属层很厚，需要分几次切削，则每进行一次切削就是一次走刀。一个工步可包括一次或几次走刀。图1-7立式转塔车床的一个复合工步工序安装工位工步走刀工艺过程机械加工工艺过程的组成工序1。。。工序n工序2安装1。。。安装n安装2工位1。。。工位n工位2工步1。。。工步n工步2走刀1。。。走刀n走刀2工艺过程零件名称：紧定螺钉材料：45毛坯：35mm棒料实例——分析工艺过程的组成实例——分析工艺过程的组成1.在锯床上切断下料。2.在车床上车端面，打中心孔（需调头）。3.在一台车床上将整批工件都车至30mm（18mm部分因装在卡爪内故车不到）。4.在同一台车床上将整批工件的18mm部分都车出来。5.在另一台车床上车20mm外圆，第一刀车至22mm，第二刀车至20mm（转速、进给量不变），最后车螺纹及倒角。6.在铣床立式转台上铣两平面（如图b所示）。将立式转台转90º，铣另外两个平面。三、机械加工工艺系统机械制造工艺系统物质系统信息系统能量系统工件机床工具夹具软件、程序动力供应第二节生产类型与工艺特点一、生产纲领在计划期内，应当生产的产品产量和进度计划称生产纲领。计划期为一年的生产纲领称为年生产纲领。零件的年生产纲领通常按下式计算：N=Qn(1+a%+b%)式中N—零件的年生产纲领（件/年）；Q—产品的年产量（台/年）；n—每台产品中，该零件的数量（件/台）；a%—备品率；b%—废品率。二、生产批量生产批量是指一次投入或产出的同一产品（或零件）的数量。每次制造相同产品的数量。式中n—每批中的零件数量；N—年生产纲领规定的零件数量；A—零件应该储备的天数；F—一年中工作日天数。FNAn三、生产类型及其工艺特点根据生产纲领确定生产类型,不同的生产类型有不同的工艺特征。1.按以下三点决定生产类型：（1）产品的大小及复杂性；（2）年生产纲领的多少；（3）批量及投入的连续性。2.生产类型分为三种：具体看P12表1-5单件生产成批生产大量生产小批生产中批生产大批生产单件小批量生产中批量生产大批大量生产各种生产类型的工艺特征工艺特征单件小批中批大批大量零件的互换性缺乏互换性大部分具有互换性具有广泛的互换性毛坯制造方法与加工余量木模手工造型或自由锻，加工余量大部分采用金属模铸造或模锻，加工余量中等广泛采用金属模机器造型、模锻或其它高效方法，加工余量小机床设备通用机床部分通用机床和高效机床广泛采用高效专用机床及自动机床工艺装备夹具、标准附件、通用刀具、万能量具广泛采用夹具，较多采用专用刀具和量具广泛采用高效夹具、复合刀具、专用量具或自动检验装置生产组织机群式分工段排列设备流水线或自动线对工人的技术要求较高一定水平调整工：要求高操作工：要求低装配慢中快成本较高中等较低机群式成组布置分工段排列自动线布置试切法加工调整法加工小结1、机加工工艺过程是生产过程的一部分，它包括对零件的毛坯进行机加工、焊、热处理及其它表面处理，使零件成为成品的过程，这是本课程的研究对象。2、机加工过程的基本单元是工序，工序以“一个工作地”“连续加工”为划分依据，一个工序包含一个或几个工步，工期个工步包括一次或几次走刀第四节定位和基准一、工件的装夹方法工件在加工前，在机床或夹具上先占据一正确位置（定位），然后再予以夹紧的过程称装夹。工件在机床上或夹具中装夹有三种主要的方法直接找正法划线找正法采用专用夹具安装直接找正法缺点：效率低、凭经验，对工人要求高，故适于单件小批生产中。优点：减少夹具开支，适合单件、小批量生产或对定位精度要求高（误差小于0.01-0.005）时，夹具难达到时，可用此法。定位是由工人用千分表、划针等工具，找正某些表面，以保证被加工表面相对刀具的正确位置。划线找正法缺点：多一道划线工序，定位精度决定于划线线迹，不很高（一般0.2-0.3）多用于批量小，毛坯精度低以及大型工件不宜采用夹具的条件下。优点：减少找正时间，对工人技术要求不高。适于中小批量的复杂铸件或铸件精度较低的精加工工序。在工件上画出加工表面的位置，按划线用划针找正被加工表面相对刀具的正确位置采用专用夹具安装优点：大批量，无须直接找正，快而准。缺点：需投入夹具费用，在单件、小批量时成本提高。工件放在夹具的定位元件上并夹紧，保证加工面与刀具相对正确位置。夹具装夹过程2、工件的定位原则定位：是指确定工件在机床或夹具中占有正确位置的过程。工件定位的实质，就是约束其6个自由度。即：平移自由度xyz转动自由度xyz六点定位原则采用6个按一定规则布置的约束点，可以限制工件的6个自由度，实现完全定位，称为六点定位原则。常用定位元件所限制的自由度小平面1窄长平面2大平面3短园柱销2短削边销1长园柱销4短V形块2长V形块4短园锥3长园锥5实际定位时用定位元件代替约束点限制相应数量的自由度。定位元件V型块约束自由度演示节返回完全定位：工件在夹具中定位时，六个不定度均被限制，称为完全定位。不完全定位：工件在夹具中定位时，六个不定度没有被全部限制，称为不完全定位。影响加工要求的自由度，必须限制；不影响加工要求的自由度可限制，可不限制。欠定位：工件在夹具中定位时，若定位支承点数目少于工序加工所要求的数目，工件定位不足，称为欠定位。欠定位，工件在夹具中不能正确定位，不能满足加工要求。因此，是绝对不允许的。过定位/重复定位：工件在夹具中定位时，若几个定位支承点重复限制一个或几个不定度，称为过定位。*当以形、位精度较低的毛坯面定位时，不允许重复定位。*为提高定位稳定性和刚度，以加工过的表面定位时，可以出现重复定位。当以两个或两个以上的组合表面定位时，重复定位可能造成不良后果。为减少重复定位造成的加工误差，可采取如下措施：（1）改变定位元件结构（2）撤消重复定位的定位元件：（1）定位套：长套限制四个不定度，短套限制二个不定度，锥套限制三个不定度，半圆套长四、短二。2、支承板：长板限制二个不定度，短板限制一个不定度。3、V型块：长V型块限制四个不定度；6短V型块限制二个不定度。（四）镽面定位元件；当轴类零件要求沾确定心时，可以工件上的锥孔作为定位基准。长锥心轷陼制亞个不定度：两个顶尖配合使用，限制五个不定度。小结考虑定位方案时，应首先分析必须消除哪些不定度，然后以相应的定位点去消除这些不定度。分析需要消除哪些不定度，首先要考虑工件的形状特点。二、基准的概念基准是机械制造中应用得十分广泛的一个概念，机械产品从设计、制造到出厂经常要遇到基准问题：设计时零件尺寸的标注、制造时工件的定位、检查时尺寸的测量以及装配时零、部件的装置位置等都要用到基准的概念。基准是在设计和制造时用来确定工件上几何要素之间的几何关系所依据的那些点、线、面。几个基准的定义设计基准：设计图样上所采用的基准。工艺基准：工艺过程中所采用的基准。工序基准：在工序图上用来确定本工序被加工表面加工后的尺寸、形状、位置的基准。定位基准：在加工时，用于工件定位的基准。（粗基准、精基准、辅助基准）测量基准：测量时所采用的基准。装配基准：装配时用来确定零件或部件在产品中的相对位置所采用的基准。工序基准在设计时，应考虑①首先考虑设计基准为工序基准；②所选工序基准应尽可能用于工件定位和工序尺寸的检查；③当采用设计基准为工序基准有困难时，可另选，但必须可靠保证零件设计的技术要求。一、设计基准：零件设计图样上所采用的基准，称为设计基准。一个零件可以有一个或几个设计基准。1、工序基准：在工序图上，用来确定本工序所加工表面加工后的尺寸、位置的基准称为工序基准。2、定位基准：工件在机床或夹具中进行加工时，用于定位的基准称为定位基准。定位基准的表示3、测量基准：在测量时所用的基准，称为测量基准。4、装配基准：机器装配时，用来确定零件或部件在产品中相对位置所采用的基准，称为装配基准。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助基准设计基准工序基准定位基准实例分析主轴活套挡圈螺栓设计基准测量基准装配基准定位基准我们倡导的教育精神時代之舟的掌舵人!!!究竟教育工作者应当老是跟在时代的巨轮后面？抑或走在时代的前头？又抑或浮沉于时代的洪流里，随波飘荡？再见！