机械加工专业类参考资料

第一节基本概念一．机械产品生产过程与机械加工工艺过程（一）生产过程从原材料到机械产品出厂的全部劳动过程。包括：1）毛坯的制造2）原材料的运输和保存3）生产准备和技术准备4）零件的机械加工及热处理5）产品的装配、检验、试车、油漆、包装等。直接生产过程：被加工对象的尺寸、形状或性能、位置产生一定的变化。如：零件的机械加工、热处理、装配等。间接生产过程：不使加工对象产生直接变化。如：工装夹具的制造、工件的运输、设备的维护等。（二）机械加工工艺过程是生产过程的一部分，是对零件采用各种加工方法，直接用于改变毛坯的形状、尺寸、表面粗糙度以及力学物理性能，使之成为合格零件的全部劳动过程。工艺：使各种原材料、半成品成为成品的方法和过程工艺过程：在生产过程中，凡是改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等，使其成为成品和半成品的过程。二．机械加工工艺过程的组成1．工序一个或一组工人，在一台机床或一个工作地点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。划分工序的主要依据：工作地点是否改变和加工是否连续完成。同一零件，同样的加工内容可以有不同的工序安排。如图1-1所示的阶梯轴的加工：加工内容：1．加工小端面2。小端面钻中心孔3．加工大端面4。大端面钻中心孔5．车大端外圆6。对大端倒角7．车小端外圆8。对小端倒角9．精车外圆10．铣键槽11。去毛刺工序方案1：工序1：加工内容1到9——车床工序2：加工内容10、11——铣床（手工去毛刺）工序方案2：图1-1阶梯轴工序1：加工内容1、2、7、8—加工小端工序2：加工内容3、4、5、6—加工大端工序3：加工内容9工序4：加工内容10、11工序方案3：工序1：加工内容：1、2、3、4—铣两端面打中心孔工序2：加工内容：5、6、7、8—仿形车外圆、倒角工序3：加工内容：9—精车外圆工序4：加工内容：1—铣键槽工序5：加工内容：11—去毛刺2．安装如果在一个工序中要对工件进行几次装夹，则每次装夹下完成的那部分加工内容称为一个安装。如图1-2为上例第一种工序安排中包含的安装：3．工位在工件的一次安装中，通过分度（或移位）装置，使工件相对于机床床身变换加工位置，我们把每一个加工位置上的安装内容称为工位。一个安装中可能只有一个工位，也可能有几个工位。如图1-3为一回转工作台加工孔，钻、扩、铰各为一个加工内容，装夹一次产生一个合格的零件。该加工共有4个工位：装卸工件、钻孔、扩孔、铰孔，用于依次装夹中图1-2工序和安装4、工步指在加工表面不变、切削刀具不变、切削用量不变的情况下所完成的工位内容，称为一个工步。如上述第二种工序安排，工序1、2各有4个工步注意：1）组成工步的任一因素（刀具、切削用量，加工表面）改变后为另一工步。2）连续进行的若干相同的工步，为简化工艺，习惯看作为一个工步。如一个个加工4-φ10的孔。3）复合工步为提高生产率，经常把几个带加工表面，用几把刀具同时进行加工，或采用复合刀具加工表面，采用复合刀具和多刀加工的工步称为复合工步。5、走刀切削刀具在加工表面上切削一次所完成的工步内容，称为一次走刀。一个工步可以包括一次或数次走刀。三．生产类型与机械加工工艺规程（一）机械加工工艺规程把比较合理的机械加工工艺过程确定下来，成为施工依据的文件。也就是把工艺过程和操作方法按一定的格式用文件的形式规定下来，成为工艺规程。机械加工的工艺规程的详细程度与生产类型有关，不同的生产类型是由产品的年生产纲领即年产量区别。（二）生产纲领和生产批量1．生产纲领：企业在计划期内，应生产的产品产量和进度计划称为生产纲领，计划期为一年的生产纲领成为年生产纲领。2．年生产纲领N=Qn(1+a)(1+b)Q：产品的年产量（台/年）n：每台产品中该零件的数量（件/台）a：备品百分率b：废品百分率3．生产批量：一次投入或产出的同一产品（或零件）的数量考虑因素：1）资金周转要快2）零件加工、调整费用要少3）保证装配和销售必要的储备量计算公式：n：每批中零件数量N：年生产纲领中规定的零件数量A：零件应储备的天数F：一年中工作日天数。FNAn4．生产类型1）按企业生产专业化程度划分：（1）大量生产：同一产品的数量很大，大多数工作地点经常重复的进行同一零件的同一道工序的加工。（2）成批生产（大批、中批、小批）：一年中分批的制造相同的产品，制造过程有一定的重复性。（3）单件：单个生产不同结构和不同尺寸的产品。很少重复。2）从工艺角度划分：单件小批生产中批生产大批大量生产3）各种生产类型的工艺特征，如表1-1所示：表1-1各种生产类型的工艺特点工艺特征单件小批量中批生产大批大量毛坯自由锻、木模手工造型；精度低、余量大模锻、金属模；精度和余量中等模锻、机器造型；精度高，余量小机床通用机床，机群式布置通用机床，部分专机，按零件类别分工段排列自动机床，专用机床生产流水线排列工装通用工装专用工装高效专用工装工艺文件简单工艺过程卡详细工艺过程卡详细工艺过程卡工序卡、调整卡发展趋势成组技术、数控技术、加工中心柔性制造系统(FMS)计算机集成制造系统(CIMS)，加工自动化（三）机械加工工艺规程的作用1．工艺规程是生产计划、调度、工人操作、质量检查的依据2．工艺规程是生产准备（包括技术准备）工作的基础1）技术关键分析与研究2）专用工装设计和制造或采购3）原材料及毛坯的供应4）设备改造或新设备的购置或定做3．工艺规程是设计新建和扩建车间（工厂）的基础1）确定生产需要的机床种类和数量2）确定机床布置和动力配置3）确定车间面积4）确定工人的工种和数量（四）机械加工工艺规程的格式图1-4为机械加工的工艺过程卡片1-4为机械加工的工艺过程卡片图1-5为机械加工工序卡片四．机械加工工艺规程的设计原则、步骤和内容（一）机械加工工艺规程的设计原则1．必须可靠地保证零件图纸上所有技术要求的实现。2．在规定的生产纲领和生产批量，一般要求工艺成本最低。3．充分利用现有生产条件，少花钱，多办事。4．尽量减轻上人的劳动强度，保障生产安全，创造良好、文明的劳动条件。图1-5为机械加工的工艺过程卡（二）设计机械加工工艺规程的步骤和内容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。2．工艺审查审查图纸上的尺寸、视图和技求要求是否完整、正确、统一，找出主要的技术要求和分析关键的技术问题；审查零件的结构工艺性。零件的结构工艺性：是指在满足使用要求的前提下制造该零件的可行性和经济性。功能相同的零件，其结构工艺性可以有很大差异。所谓结构工艺性好，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。举例说明零件的结构工艺性：3．熟悉或确定毛坯确定毛坯的主要依据是零件在产品中的作用和生产纲领以及零件本身的结构。毛坯的种类：铸件、锻件、型材、焊接件、冲压件等4．拟订机械加工工艺路线1）定位基准的选择2）加工方法的确定3）加工顺序的安排4）热处理、检验及其他工序的安排5．确定满足各工序要求的工艺装备（机床、刀具、夹具、量具）对需要改装或重新设计的专用工艺装备应提出具体的设计任务书。6．确定各主要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．确定切削用量9．确定时间定额10．填写工艺文件第三节工艺路线的制定一．定位基准的选择（一）粗基准的选择1．粗基准：未经机械加工的定位基准称为粗基准。机械加工工艺规程中第一道加工工序所采用的定位基准都是粗基准。举例说明粗基准的选择对零件加工的影响2．选择原则1）保证相互位置精度要求的原则如要保证工件上加工面与不加工面的相互位置要求，应以不加工面为粗基准。如图所示。2）保证加工表面加工余量合理分配的原则如要首先保证工件某重要表面的余量均匀，应选择该表面的毛坯面为粗基准。3）便于工件装夹的原则选择粗基准时，必须考虑定位准确，夹紧可靠以及夹具结构简单、操作方便等。这样要求选用的粗基准尽可能平整、光洁和足够大的尺寸，不允许有锻造飞边，浇铸浇口，或其他缺陷。4）粗基准一般不得重复使用的原则若能采用精基准定位，粗基准一般不应被重复的使用（二）精基准的选择1．精基准：以机械加工过的表面作为定位基准。2．出发点：保证设计技术要求的实现以及装夹准确、可靠、方便。3．选择原则1）基准重合原则：尽可能的选择被加工表面的设计（工序）基准为精基准2）基准统一原则：工件以某一精基准定位，可以比较方便的加工大多数或所有其他表面，则应尽可能的把这个基准面加工出来，并达到一定精度，以后工序均以它为精基准加工其他表面。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作统一基准；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。★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。3）互为基准原则4）自为基准原则5）便于装夹原则——所选择的精基准，应能保证工件定位准确、可靠，并尽可能使夹具结构简单、操作方便。二．加工经济精度与加工方法的选择（一）加工经济精度在正常加工条件下（采用符合质量标准的设备和工艺装备，使用标准技术等级工人，不延长加工时间），一种加工方法所能保证的加工精度和表面粗糙度各种加工方法所能达到的加工精度和表面粗造度，都是在一定的范围内的。任何一种加工方法只要精心操作、细心调整、选择合适的切削用量，加工精度就可以提高，表面粗造度就可以减小，但所耗费的时间与成本也会愈大。（二）加工方法的选择1．根据每个加工表面的精度要求，（尺寸、形状、位置、精度及表向粗造度对照各种加工方法能达到的精度及粗糙度，选择最合理的加工方法。例：加工一直经φ35H7▽0.8的孔a.钻孔→扩孔→铰b.钻孔→拉c.钻孔→粗镗→半粗镗→精镗根据工件加工表面特点和产量决定采用哪一种方法各种加工方法能达到的要求参考P31-35.表1-13.1-14.1-15.1-162．加工材料的性质：如淬火钢专用磨削，有色金属常用金刚镗或者高速精密车削3．考虑生产类型：即生产率和经济性问题。在大批大量生产中可用专用高效设备，如平面和孔可采用拉削加工代替铣、刨、镗。4．考虑本厂（本车间）的现有设备及技术要求，能达到的加工经济精度。三．典型表面的加工路线（一）外圆表面的加工路线1．粗车→半精车→精车：应用最广，满足IT≥IT7，▽≥0.8外圆可以加工2．粗车→半精车→粗磨→精磨：用于有淬火要求IT≥IT6，▽≥0.16的黑色金属。3．粗车→半精车→精车→金刚石车：用于有色金属、不宜采用磨削加工的外用表面。4．粗车→半精车→粗磨→精磨→研磨、超精加工、砂带磨、镜面磨、或抛光在2的基础上进一步精加工。目的为了减少粗糙度，提高尺寸精度，形状和位置精度。（二）孔的加工路线1．钻→粗拉→精拉：用于大批大量生产盘套类零件的内孔，单键孔和花键孔加工，加工质量稳定，生产效率高。2．钻→扩→铰→手铰：用于中小孔加工，扩孔前纠正位置精度，铰孔保证尺寸、形状精度和表面粗糙度。3．钻或粗镗→半精镗→精镗→浮动镗或金刚镗应用：1）单件小批量生产中箱体孔隙加工。2）位置精度要求很高的孔系加工。3）直径比较大得孔ф80mm以上，毛坯上已有铸孔或锻孔。4）有色金属有金刚镗来保证其尺寸，形状和位置精度以及表面粗糙度的要求4．/钻（粗镗）粗磨→半精磨→精磨→研磨或衍磨应用：淬硬零件加工或精度要求高的孔加工。说明：1）孔最终加工精度很大程度上取决于操作者的水平。2）特小孔加工采用特种加工方法。（三）平面的加工路线1．粗铣→半精铣→精铣→高速铣平面加工中常用，视被加工面精度和表面粗糙度技术要求，灵活安排工序。2．/粗刨→半精刨→精刨→宽刀精刨、刮研或研磨应用广泛，生产率低，常用于窄长面的加工，最终工序安排也视加工表面的技术要求而定。3．铣（刨）→半精铣（刨）→粗磨→精磨→研磨、精密磨、砂带磨、抛光加工表面