机械制造工艺学第2章

第二章机械加工工艺规程本章学习目标1．了解工艺规程制定的原则与步骤2．掌握工件定位基准的选择及其定位3．掌握工序加工余量和工序尺寸的确定方法4.掌握典型工艺尺寸链的解算方法第一节机械加工工艺规程概述零件加工工艺流程、零件加工工序内容、切削用量、工时定额、各工序所采用的设备和工艺装备一、工艺规程的概念包括：规定产品或零件制造工艺过程和操作方法的工艺文件。切削用量是切削时各运动参数的总称，包括切削速度、进给量和背吃刀量。工时定额是生产单位产品或完成一定工作量所规定的时间消耗量。如对车工加工一个零件、装配工组装一个部件或一个产品所规定的时间。工艺流程指工业品生产中，从原料到制成成品各项工序安排的程序。二、工艺规程的作用2、是生产组织和生产准备工作的基本依据大批大量生产，工艺规程比较详细；单件小批生产，工艺规程较简单。无论生产规模大小，都必须有工艺规程，否则生产调度、技术准备、关键技术研究、器材配置等都无法安排，生产将陷入混乱。3、是新建和扩建工厂（车间）的技术依据生产计划的制订、原材料的采购、工艺装备的设计、制造与采购、机床负荷的调整、作业计划的编排、劳动力的组织、工时定额的制订、成本的核算等生产所需要的机床和其它设备的种类、数量和规格，车间的面积、机床的布置、生产工人的工种、技术等级及数量、辅助部门的安排等1、是指导生产的主要技术文件，是指挥现场生产的依据三、制订工艺规程的原则优质、高产和低成本，即在保证产品质量的前提下，争取最好的经济效益。1、技术上的先进性在制定工艺规程时，要了解国内外本行业工艺技术的发展，通过必要的工艺试验，尽可能采用先进适用的工艺和工艺装备。2、经济上的合理性在一定的生产条件下，可能会出现几种能够保证零件技术要求的工艺方案。此时应通过成本核算或相互对比，选择经济上最合理的方案，使产品生产成本最低。3、良好的劳动条件及避免环境污染在制订工艺规程时，要注意保证工人操作时有良好而安全的劳动条件。因此，在工艺方案上要尽量采取机械化或自动化措施，以减轻工人繁重的体力劳动。同时，要避免环境污染。产品质量、生产率和经济性这三个方面有时相互矛盾，因此，合理的工艺规程应该处理好这些矛盾，体现这三者的统一。四、制订工艺规程的原始资料1、产品全套装配图和零件图2、产品验收的质量标准3、产品的生产纲领4、毛坯资料5、本企业现有的生产条件6、国内外同类产品的新技术、新工艺及其发展前景等相关信息7、有关的工艺手册及图册五、工艺规程文件的格式将工艺规程的内容，填入一定格式的卡片，即成为生产准备和施工依据的工艺文件。常用的工艺文件格式有下列几种：1、机械加工工艺过程卡片这种卡片以工序为单位，简要地列出了整个加工所经过的工艺路线（包括毛坯制造、机械加工和热处理等），它是制订其它工艺文件的基础，也是生产技术准备、编排作业计划和组织生产的依据。在这种卡片中，各工序的说明不够具体，故一般不能直接指导工人操作，而多作生产管理方面使用。但是，在单件小批生产中，由于通常不编制其它较详细的工艺文件，而是以这种卡片指导生产。2、机械加工工艺卡片以工序为单位，详细说明整个工艺过程的工艺文件。是用来指导工人生产和帮助车间管理人员和技术人员掌握整个零件加工过程的一种主要技术文件，广泛用于成批生产的零件和小批生产中的重要零件。3、机械加工工序卡片在机械加工工艺过程卡的基础上，按每道工序的工序内容所编制的一种工艺文件。更详细地说明整个零件各个工序的加工要求，是用来具体指导工人操作的工艺文件。在这种卡片上，要画出工序简图，注明该工序每个工步的内容、工艺参数、操作要求以及所用的设备和工艺装备。用于大批量生产的零件。工序简图上表示出被加工表面在该工序所达到的尺寸、公差和粗糙度及工件的安装方法。六、制订工艺规程的步骤1、熟悉和分析制订工艺规程的主要依据，计算生产纲领，确定生产类型；2、分析零件图及产品装配图，对零件结构进行工艺分析；3、拟定工艺路线；4、选择毛坯；首先明确零件在产品中的作用、地位和工作条件，并找出其主要的技术要求和规定它的依据，然后对零件图进行工艺审查。如果在审查过程中认为不合理或者是错误及遗漏，可提出修改意见。与零件的结构形状、尺寸大小、材料的机械性能和零件的生产类型及毛坯车间的具体生产条件有关。包括：定位基准面的选择；各表面的加工方法；加工阶段的划分；各表面的加工顺序；工序集中或分散的程度；热处理及检验工序的安排；其它辅助工序（如清洗、去毛刺、去磁、倒角}的安排等。10、填写工艺文件。9、确定各工序的技术要求及检验方法；8、确定各工序的设备、刀夹量具和辅助工具；7、确定切削用量和工时定额；6、确定各工序的加工余量，计算工序尺寸及公差；5、选择定位基准；一、工艺规程的概念二、工艺规程的作用三、制订工艺规程的原则四、制订工艺规程的原始资料五、工艺规程的文件格式六、制订工艺规程的步骤小结第二节零件的结构工艺性分析零件的结构工艺性是指所设计的零件在满足使用要求的前提下，制造的可行性和经济性。即零件的结构应方便于加工时工件的装夹、对刀、测量，可以提高切削效率等。良好的结构工艺性是指在现有工艺条件下既能方便制造，又有较低的制造成本。结构工艺性不好会使加工困难，浪费材料和工时，有时甚至无法加工，所以应该对零件的结构进行工艺性审查，如发现零件结构不合理之处，应与有关设计人员一起分析，按规定手续对图样进行必要的修改及补充。一、铸造零件的工艺结构1、拔模斜度铸件在内外壁沿起模方向应有斜度，称为拔模斜度。当斜度较大时，应在图中表示出来，否则不予表示。2、铸造圆角铸件表面相交处应有圆角，以免铸件冷却时产生缩孔或裂纹，同时防止脱模时砂型落砂。3、铸件壁厚铸件的壁厚应保持均匀或逐渐过渡。a所示的零件只能用双顶尖加拨盘装夹，拨盘夹紧不方便，b所示的结构，则可以方便地选择夹盘和顶尖。1、从零件方便装夹方面进行分析二、零件机械加工的工艺结构左图所示的大平板工件在加工中不便装夹，为此，增设夹紧的工艺凸缘或工艺孔，以便用螺钉、压板夹紧，且吊装、搬运方便。2、从零件加工方面进行分析零件设计时尽量采用标准化数值；同时还应考虑加工时的进退刀、加工难易程度等方面；尽量考虑一次装夹就能加工大部分工作表面；尽量减少不必要的加工，既节约了材料，又减轻重量。序号（A）结构工艺性不好（B）结构工艺性好说明1键槽的尺寸、方位相同，可以在一次装夹中加工出全部键槽，以提高生产率2结构B避免了深孔加工，节约了材料，减轻质量3结构B的底面接触面积小，加工量小，稳定性好，有利于减小平面度误差轴上的键槽不在同一方向，铣削时需重复安装和对刀。若键槽布置在同一方向上可减少安装、调整次数，也易于保证位置精度。（1）尽量减少安装次数，降低安装误差和减少辅助工时，提高切削效率，保证精度。（2）避免深孔加工避免深孔加工，提高连接强度，节约材料，减少加工量。（3）应尽量减小加工面积支座地面设计为中凹可减少加工量，提高稳定性，还可以保证装配时零件间的很好配合。车床进给箱箱体零件。单件小批时，其同轴孔的直径应设计成单向递减的，以便在镗床上通过一次安装就能逐步加工出分布在同一轴线上的所有孔。大批生产中，为提高生产率，一般用双面联动组合机床加工，这时应采用双向递减的孔径设计，用左、右两镗杆各镗两端孔，以缩短加工工时。3、要考虑生产类型与加工方法4、尽量统一零件轮廓内圆弧的有关尺寸零件的内腔和外形最好采用统一的几何类型和尺寸，可减少刀具规格和换刀次数。轮廓内圆弧半径决定着刀具直径的大小，因而内圆弧半径不应过小。5、装配和维修对零件结构工艺性的要求零件的结构设计应考虑便于装配和维修时的拆装。左图所示螺钉装配空间太小，螺钉装不进，改进后的结构如右图所示。小结一、铸造零件的工艺结构二、零件机械加工的工艺结构第三节机械加工的工艺过程设计一、机械加工工艺过程的组成一个零件的工艺过程可以有多种不同的加工方法和设备。为保证被加工零件的精度和生产效率，便于工艺过程的执行和生产组织管理，通常把机械加工工艺过程划分为不同层次的单元。组成机械加工工艺过程的基本单元是工序。机械加工工艺过程是由一系列工序组成的，毛坯依次通过这些工序而变为成品。工序又由工步、走刀、安装和工位组成。一个或一组工人，在一个工作地点上，对一个工件（或一组工件）进行加工所连续完成的那部分工艺过程称为工序。1、工序1、一个工人在一台车床上完成车外圆、端面、螺纹、切断；2、一组工人刮研一台机床的导轨；3、一组工人对一批零件去毛刺；举例：4、在车床上加工一批阶梯轴，分两种情况来加工：（1）对每一根轴连续进行粗车和精车外圆；（2）先对整批轴进行粗车外圆，然后再依次精车外圆。生产规模不同，加工条件不同，其工艺过程及工序的划分也不同。生产阶梯轴时，根据加工是否连续和变换机床的情况，小批量生产，三道工序；大批大量生产，五道工序。在被加工表面、加工工具不变的条件下所连续完成的那部分工序内容，称为工步。2、工步一个工序含有一个或几个工步。工步是划分工序的单元，加工表面、加工工具和连续加工3个要素中有一个发生变化就是另一个工步。为提高生产率，采用多刀同时加工一个零件的几个表面时，也看作一个工步，并称为复合工步。对于在一次安装中连续加工的若干相同工步，可写成一个工步。例如，在工件上钻削4个15mm孔，可写成：钻4×15mm。在一个工步内，如果要切除的金属层很厚，需要对同一表面进行几次切削，这时刀具每切削一次称作一次走刀。3、走刀一个工步又可分为几次走刀进行；走刀是构成工艺过程的最小单元。将工件在机床或夹具中每定位、夹紧一次所完成的那一部分工序内容称为安装。4、安装在加工前，应先使工件在机床上或夹具中放在正确的位置上，这一过程称为定位。工件定位后将其固定住，使其在加工过程中保持定位位置不变的操作称为夹紧。注意：在一道工序内，工件可能安装数次，安装次数越多，装夹误差越大。一联轴器，其中工序30内容：在车床上加工出外圆、30孔和三个端面。安装一：车端面Ｃ、车外圆、车30孔、倒角2×45°；安装二：车端面Ａ、车端面B、倒角2×45°。工序安装工步工序内容设备10铸造20时效30一1三爪卡盘夹50外圆车端面C车床2车外圆保证尺寸1003钻30至尺寸284扩30孔至305倒角二6调头、三爪卡盘夹100外圆车另一端面A7车端面B8倒角联轴器加工工艺过程（中批生产）工件在机床上所占据的每一个待加工位置都称为一个工位。5、工位下图所示为一利用回转工作台在一次安装中顺次完成装卸工件、钻孔、扩孔和铰孔四工位加工的例子。工位Ⅰ—装卸工件工位Ⅱ—钻孔工位Ⅲ—扩孔工位Ⅳ—铰孔工序与工步、走刀、安装及工位之间的关系图二、定位基准的选择按工件上定位表面的不同，定位基准分为粗基准、精基准。用毛坯上未经加工的表面作为定位基准，称为粗基准。而利用工件上已加工过的表面作为定位基准面，称为精基准。★在制订工艺规程时，采用粗基准定位，加工出精基准表面；然后采用精基准定位，加工零件的其他表面。精基准的选择粗基准的选择重点考虑如何减少定位误差，提高加工精度和安装方便重点考虑如何保证各加工表面有足够的余量1、精基准的选择原则⑴基准重合原则尽可能选用设计基准作为定位基准，以避免定位基准与设计基准不重合而引起的基准不重合误差。图1基准不重合误差示例图2基准重合工件示例图1为保证尺寸c的精度(Tc)要求，应使：cajTT图2尺寸a的误差对加工尺寸c无影响，加工误差只需满足：cjT显然这种基准重合的情况能使工序允许出现的误差加大，经济性更好。b公差Tc（2）基准统一原则指尽可能采用同一个定位基准来加工工件上的各个加工表面。选作统一基准表面要求：面积大，精度高，孔距远。常用的有：轴类（两顶尖孔）箱体类（一面二孔）盘套类（一端面一孔）平面销孔1销孔2基准重合原则基准统一原则矛盾？对尺寸精度较高的加工表面应服从基准重合原则，以免使工序尺寸的实际公差减小，给加工带来困难；此外，一般主要考虑基准统一原则。一般这样处理：两个重要原则（3）自为基准原则当某些精加工表面要求加工余量小而均匀时，可选择该加工表面本身作为定位基准，以提高加工面本身