机械制造工艺学_第二章2

2.0机械加工工艺规程设计•本章首先介绍制订机械加工工艺规程的步骤和方法；然后重点讨论机械加工工艺过程设计中的主要问题，包括定位基准选择、加工路线拟订、工序尺寸及公差确定等；再后对工艺过程经济性进行讨论，包括时间定额与提高生产率的方法，工艺方案比较与技术经济分析等；最后对数控加工特点进行阐述。•学习本章内容，应牢牢把握住机械加工工艺过程设计的基本原理、原则和方法（如选择定位基准的原则，选择加工方法的原则，工序划分及工序顺序安排的原则，确定余量的原则和方法，工序尺寸及公差确定方法，工艺尺寸链原理及应用等），并通过一定实践（包括课程设计），初步掌握制订零件机械加工工艺规程的步骤和方法。•安排一次课堂讨论。2.1概述机械加工工艺规程是规定产品或零部件机械加工工艺过程的操作方法等的工艺文件。即将合理的机械加工工艺过程全部以文件形式写出。一机械加工工艺规程的作用•工艺规程是生产准备工作的主要依据车间生产新零件，需要根据工艺规程进行生产准备。如：关键工序的分析研究；准备所需刀、夹、量具；原材料及毛坯采购或制造；新设备购置或旧设备改装等。•工艺规程是指导生产的主要技术文件机械加工车间生产的计划、调度，工人的操作，零件的加工、质量检验，加工成本的核算，都是以工艺规程为依据的。处理生产中的问题，也常以工艺规程作为共同依据。•工艺规程是新建机械制造厂（车间）的基本技术文件新建（扩建）批量或大批量机械加工车间（工段）时，应根据工艺规程确定所需机床的种类和数量以及在车间的布置，再由此确定车间的面积大小、动力和吊装设备配置以及所需工人的工种、技术等级、数量等。2.1概述二机械加工工艺规程的格式•种类工艺规程设计出来后，还需要以图表、卡片和文字材料的形式固定下来，以便于贯彻执行。在生产中使用的工艺文件种类很多，主要有“机械加工工艺过程卡片”、“机械加工工序卡片”、“机械加工工艺卡片”。以外，对于检验工序还有“检验工序卡片”，调整机床用的“调整卡片”等。工艺文件的种类和形式有多种多样，它的详简程度也有差别。一般来讲，单件小批量生产中，只编写简单的综合工艺过程卡；在成批生产中多采用机械加工工艺过程卡，重要工艺则使用机械加工工序卡；大批大量生产除了编写机械加工工艺过程卡外，各工作地点还需要制订有机械加工工序卡。2.1概述二机械加工工艺规程的格式机械加工工艺过程卡片（多用在单件小批量生产，以工序为单位编制）2.1概述二机械加工工艺规程的格式机械加工工序卡片（多用在中批生产和大批大量生产，以工步为单位）2.1概述三机械加工工艺规程的设计原则、步骤和内容•设计原则•以保证零件加工质量，达到设计图纸规定的各项技术要求为前提；•满足生产纲领要求；•工艺过程有较高的生产效率和较低的成本；•充分利用现有生产条件，尽可能作到平衡生产；•尽量减轻工人的劳动强度，保证安全生产，创造良好、文明的劳动条件；•积极采用先进技术和工艺，减少材料和能源消耗，并应符合环保要求。•制定机械加工工艺规程所需原始资料•产品的全套装配图及零件图•产品的验收质量标准•产品的生产纲领及生产类型•零件毛坯图及毛坯生产情况•本厂（车间）的生产条件•各种有关手册、标准等技术资料•国内外先进工艺及生产技术的发展与应用情况2.1概述三机械加工工艺规程的设计原则、步骤和内容•机械加工工艺规程设计步骤和内容1．阅读装配图和零件图了解产品的用途、性能和工作条件，熟悉零件在产品中的地位和作用，明确零件的主要技术要求。2．工艺审查审查图样上的尺寸、视图和技术要求是否完整、正确、统一，分析主要技术要求是否合理、适当，审查零件结构的工艺性。主要指：2.1审查各项技术要求是否合理：过高的精度，表面粗糙度及其他要求会使工艺过程复杂化，成本提高；2.2审查零件的结构工艺性是否合理；便于加工的安装，尽可能减少加工和装配的劳动量；2.3审查材料选用是否恰当。2.1概述三机械加工工艺规程的设计原则、步骤和内容•机械加工工艺规程设计步骤和内容3．熟悉或确定毛坯确定毛坯的依据是零件在产品中的作用、零件本身的结构特征与外形尺寸、零件材料工艺特性以及零件生产批量等。常用的毛坯种类有铸件、锻件、焊接件、冲压件、型材等，其特点及应用见表。3.1一般采用：铸件、锻件、焊接件；3.2毛坯精度提高，材料利用率提高，大大节约机械加工工时，但毛坯精度过高往往使毛坯制造困难。4.拟定机械加工工艺路线（2.2节）其主要内容有：选择定位基准、确定加工方法、安排加工顺序以及安排热处理、检验和其他工序等。2.1概述三机械加工工艺规程的设计原则、步骤和内容•机械加工工艺规程设计步骤和内容5.确定满足各工序要求的工艺装备5.1包括机床、夹具、刀具、量具、辅具等。5.2工艺装备的选择在满足零件加工工艺的需要和可靠地保证零件加工质量的前提下，应与生产批量和生产节拍相适应，并应充分利用现有条件，以降低生产准备费用。5.3对必须改装或重新设计的专用或成组工艺装备，应在进行经济性分析和论证的基础上提出设计任务书。6.确定各主要工序技术要求和检验方法7.确定各工序加工余量，计算工序尺寸和公差（2.3，2.4节）8.确定切削用量2.1概述三机械加工工艺规程的设计原则、步骤和内容•机械加工工艺规程设计步骤和内容9.确定时间定额（2.7.1节）10.编制数控加工程序（数控加工）11.评价工艺路线对所制定的工艺方案进行技术经济分析，并对多种工艺方案进行比较，或采用优化方法，以确定出最优工艺方案。12.填写工艺文件2.1概述•工艺审查误正孔离箱壁太近：①钻头在圆角处易引偏；②箱壁高度尺寸大，需用加长钻头才能钻孔车螺纹时，螺纹根部易打刀；工人操作紧张，且不能清根插键槽时，底部无退刀空间，易打刀①加长箱耳，不需加长钻头即可加工；②结构上允许，将箱耳设计在某一端，则不需加长箱耳留有退刀槽，可使螺纹清根，操作容易，避免打刀留出退刀空间，可避免打刀2.1概述•工艺审查误正小齿轮无法加工，插齿无退刀空间留出退刀空间，小齿轮可以插齿加工两端轴径需磨削加工，因砂轮圆角而不能清根留有砂轮越程槽，磨削时可以清根斜面钻孔，钻头易引偏结构允许，尽量留出平台，钻头不易偏斜2.1概述•工艺审查误正锥面需磨削加工，磨削时易碰伤圆柱面，并且不能清根加工面高度不同，需两次调整刀具加工，影响生产率留出砂轮越程空间，可方便地对锥面进行磨削加工加工面在同一高度，一次调整刀具，可加工两个平面三个空刀槽的宽度有三种尺寸，需用三种不同尺寸的刀具加工空刀槽宽度尺寸相同，使用一把刀具即可加工2.1概述•工艺审查误正2.1概述•工艺审查误正①内形和外形圆角半径不同，需换刀加工。②内形圆角半径太小，刀具刚度差内形和外形圆角半径相同，减少换刀次数；增大圆角半径，可以用较大直径立铣刀加工，增大刀具刚度以A面为基准加工B面，由于A面小，定位不可靠附加定位基准加工，能保证A、B面平行。加工后将附加定位基准去掉两个键槽分别设置在阶梯轴相差90°的方向上，需两次装夹加工键槽方向一致，一次装夹即可完成加工2.1概述•分析各类毛坯的特点及适用范围毛坯种类制造精度（IT）加工余量原材料工件尺寸工件形状机械性能适用生产类型型材型材焊接件砂型铸造自由锻造普通模锻钢模铸造精密锻造压力铸造熔模铸造冲压件粉末冶金件工程塑料件13级以下13级以下11～1510～128～118～117～108～107～99～11大一般大大一般较小较小小很小小很小较小各种材料钢材铸铁,铸钢,青铜钢材为主钢,锻铝,铜等铸铝为主钢材,锻铝等铸铁,铸钢,青铜铸铁,铸钢,青铜钢工程塑料小型大、中型各种尺寸各种尺寸中、小型中、小型小型中、小型小型为主各种尺寸中、小尺寸简单较复杂复杂较简单一般较复杂较复杂复杂复杂复杂铁,铜,铝基材料中、小尺寸较复杂复杂较好有内应力差好好较好较好较好较好好一般一般各种类型单件单件小批单件小批中、大批量中、大批量大批量中、大批量中、大批量大批量中、大批量中、大批量2.2工艺路线的制订一定位基准的选择•粗基准的选择•保证相互位置要求：如果首先要求保证工件加工面与不加工面相互位置要求，则应以不加工面作为粗基准。如存在多个不加工表面，应选择与加工表面位置精度要求较高的不加工表面作为粗基准。两种粗基准选择对比a）以外圆为粗基准：孔的余量不均，但加工后壁厚均匀b）以内孔（毛坯孔）为粗基准（找正）：孔的余量均匀，但加工后壁厚不均匀1－外圆2－加工面（孔）3－毛坯孔2.2工艺路线的制订•粗基准的选择•保证加工面加工余量合理分配：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。床身粗基准选择比较2.2工艺路线的制订•粗基准的选择•便于工件装夹：选用粗基准面尽可能平整、光洁，且有足够大尺寸，不允许有锻造飞边、铸造浇冒口或其他缺陷。也不宜选用铸造分型面作粗基准。•粗基准一般不得重复使用a）以不加工外圆面定位加工孔，再以不加工外圆面定位加工螺钉过孔b）以不加工外圆面定位加工孔，再以加工过的孔定位加工螺钉过孔2.2工艺路线的制订•粗基准的选择•粗基准一般不得重复使用原则是指毛坯面作为主要定位基准不能重复使用，作为第二、第三定位基准仍可使用。如下图所示零件中，虽然在第一道工序中已将φ15H7和端面加工好了，但在钻2×φ6孔时，为了保证钻孔与毛坯外形对称，除了用φ15H7孔和端面作精基准定位外，仍需用粗基准来限制绕φ15H7孔轴线回转的自由度。a）工件简图b）加工简图2.2工艺路线的制订•精基准的选择在加工顺序上，先用粗基准，后用精基准；但是在选择顺序上，应先选择精基准，后选择粗基准。因为精基准直接影响加工成品零件的尺寸精度、位置精度及形状精度等。•基准重合原则：选用被加工面设计基准作为精基准。特别在最后精加工时，为保证加工精度，更应注意这个原则，避免因为基准不重合引起的定位误差。例：工件A、B面已加工好，若工加C面，保证尺寸H1，最好以B面为定位基准，即设计基准与定位基准重合。若以A面定位，则将产生定位误差。但由于零件形状，实际加工中夹具保证的是H0，由于H2,H0都有加工误差，分别设为T2，T0。T1=T2+T0因此，尺寸H1的误差中引入了一个从定位基准到设计基准之间的尺寸误差，这个误差称为基准不重合误差。2.2工艺路线的制订•精基准的选择•统一基准原则：当工件以某一表面作精基准定位，可以方便地加工大多数（或全部）其余表面时，应尽早将这个基准面加工出来，并达到一定精度，以后大多数（或全部）工序均以它为精基准进行加工。主轴箱零件精基准选择2.2工艺路线的制订•精基准的选择•统一基准原则：当工件以某一表面作精基准定位，可以方便地加工大多数（或全部）其余表面时，应尽早将这个基准面加工出来，并达到一定精度，以后大多数（或全部）工序均以它为精基准进行加工。主轴箱零件精基准选择2.2工艺路线的制订•精基准的选择•在实际生产中，经常使用的统一基准形式如下：•轴类零件常使用两顶尖孔作统一基准。•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。•盘套类零件常使用止口面（一端面和一短圆孔）作统一基准。•套类零件用一长孔和一止推面作统一基准。•采用统一基准原则的好处：•有利于保证各加工表面之间的位置精度。•可以简化夹具设计，减少工件搬动和翻转次数。•注意：采用统一基准原则常常会带来基准不重合问题。此时，需针对具体问题进行具体分析，根据实际情况选择精基准。轴套类2.2工艺路线的制订•精基准的选择•互为基准原则：采用互为基准往复加工的办法达到位置度要求。如加工精密齿轮，当齿面经高频淬火后，为消除淬火变形，提高齿面与内孔的位置精度，所以要先以齿面为基准磨内孔，再以内孔为基准磨齿面，如此多次反复加工，即可保证齿面与内孔有较高的位置精度。又如，车床主轴支承轴颈与主轴锥孔的同轴度要求很高时，也常常采用互为基准，反复加工的方式。2.2工艺路线的制订•精基准的选择•自为基准原则：旨在减小表面粗糙度、减小加工余量和保证加工余量均匀的工序，以加工表面本身为基准进行加工。比如，床身导轨面磨削加工（找正导轨面）。在经过一次精加工之后并不能满足导轨面的加工要求，需要对导轨面进行