仪器工艺过程设计

仪器制造工艺基础课程的性质、目的和任务：仪器设计、制造所必备的基本知识、基本理论与基本技能，为从事专业设计、制造和调试打下基础。课程基本要求：了解仪器制造过程的总体内容、主要制造方法、典型零件的工艺；掌握六点定位原则并能设计一般夹具；了解仪器制造过程中的特种加工方法及新工艺、新技术和现代制造技术的发展趋势；具有结构分析和处理工艺问题的能力。主要内容：仪器制造过程设计夹具设计原理加工精度精密与超精密加工特种加工仪器仪表通用元件与专用技术装配与调整仪器的结构工艺性金属箔式应变计、光刻腐蚀工艺制成的薄金属箔栅，金属箔的厚度—般为(0.003～0.010)mm，它的基片和盖片多为胶质膜，基片厚度一般为(0.03～0.05)mm。扑翼微型飞机。翅膀用碳纤维材料加工，用柔性5杆机构驱动，靠共振原理扇翅。工程实践和科学研究都需要制造工艺曲轴“巨无霸”长15.7米，重198吨88汽轮机低压转子（含动叶栅）9汽轮机动叶叶顶叶型叶根动叶通道动叶10汽轮机末级叶片（外面为进汽侧）动叶通道动叶主要讨论：产品的制造工艺指导思想：优质、高产、经济性。主要内容：1、研究如何制定零件的机械加工工艺规程。2、加工质量：加工精度、表面质量3、装配工艺4、夹具设计5、了解机械制造技术的发展课程研究的对象和主要内容各种不同零件按一定规则联接在一起实现某一特定功能即构成机器-----汽车汽车变速箱部件转向器部件发动机部件驱动桥部件车架车厢驾驶室曲轴组件连杆活塞组件凸轮轴组件发动机缸体发动机缸盖飞轮机油泵组件连杆合件活塞活塞环活塞销连杆体连杆盖铜套仪器的组成合件1组件1合件2部件1组件2组件3部件3合件3仪器部件2零件机械零件的表面：箱体孔（圆柱面）平面轴圆柱面平面齿轮平面圆柱面渐开线表面.机械零件的表面：机械零件的表面:非加工表面加工表面（重要的工作表面）通过机械加工保证有一定的精度要求和粗糙度要求一、工件的加工表面及其形成方法•1.机械零件常用的表面形状零件的常用表面平面圆柱面特殊表面成型表面圆锥面•2.工件表面的形成•工件表面可以看成是一条线沿着另一条线移动或旋转而形成的。并且我们把这两条线叫着母线和导线，统称发生线。导线导线导线导线母线导线母线母线母线母线母线母线导线导线导线3.发生线的形成•1)成型法——利用成形刀具来形成发生线，对工件进行加工的方法。2)轨迹法——靠刀尖的运动轨迹来形成所需要表面形状的方法。3)相切法——由圆周刀具上的多个切削点来共同形成所需工件表面形状的方法。4)展成法——利用工件和刀具作展成切削运动来形成工件表面的方法。4.表面成型运动车削外圆柱面的成形运动``•常见典型表面成形运动•5、几何量（形状）测量方案的形成新产品快速开发制造系统快速成形制造的基本过程CAD建模分层层面信息处理层面加工与粘接层层堆积后处理根据每层轮廓信息，进行工艺规划，选择加工参数，自动生成数控代码清理零件表面，去除辅助支撑结构由CAD软件设计出所需零件的计算机三维曲面或实体模型将三维模型沿一定方向（通常为Z向）离散成一系列有序的二维层片（习惯称为分层）成形机制造一系列层片并自动将它们联接起来，得到三维物理实体工艺过程的基本概念一.生产过程与工艺过程(一)生产过程指由原材料制成成品的全过程。1.原材料,成品,半成品的运输与保管；2.生产技术准备工作包括:工艺设计,专用工艺装备的设计制造,材料与工时定额的制订,生产资料的准备,生产组织的调整等；3.毛坯的制造如:铸,锻,冲压,焊接等；4.零件加工,机械加工,热处理等；5.产品的装配；包括:装配、调整、检验、试验、油漆、包装、出厂。30机械加工工艺规程机械加工工艺过程和工艺规程机械加工工艺过程采用各种机械加工方法，直接用于改变毛坯的形状、尺寸、表面质量，使之成为合格零件的全部劳动过程。机械加工工艺规程规定零件机械加工工艺过程的工艺文件。工艺规程的作用连接产品设计和制造过程的桥梁，是企业组织生产活动和进行生产管理的重要依据。机械加工工艺规程•(一)机械加工工艺规程概念•用表格的形式,把机械加工工艺过程的内容书写出来,并成为指导性的技术文件。•(二)机械加工工艺规程的作用•1.是指导车间生产的主要技术文件；•2.是生产组织及管理工作的主要依据；•3.是新建扩建改建厂房的主要依据。•(三)工艺文件•1.机械加工工艺过程卡片•以工序为单位,对工艺过程作简要说明的工艺文件主要用于生产管理和调度使用。•2.机械加工工序卡片•以工步为单位,对每工序进行详细说明的工艺文件。包括:工件的定位基准及安装方法;加工的工序尺寸及公差,切削用量,工时定额,使用的夹具,刀具和量具。主要用于指导工人进行操作。33机械加工工艺规程表5-1机械加工工艺过程卡片工艺规程形式（工艺过程卡、工序卡、工艺卡）34机械加工工艺规程表5-1机械加工工艺过程卡片35机械加工工艺规程表5-1机械加工工艺过程卡片36机械加工工艺规程设计原则1）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。2）工艺过程有较高的生产效率和较低的成本。3）充分考虑和利用现有生产条件，尽可能作到平衡生产。4）尽量减轻工人劳动强度，保证安全生产，创造良好、文明劳动条件。5）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。机械加工工艺规程设计原则37机械加工工艺规程设计原则1）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。2）工艺过程有较高的生产效率和较低的成本。3）充分考虑和利用现有生产条件，尽可能作到平衡生产。4）尽量减轻工人劳动强度，保证安全生产，创造良好、文明劳动条件。5）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。机械加工工艺规程设计原则38制定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制定机械加工工艺规程所需原始资料391．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．工艺审查审查图纸上的尺寸、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，审查零件结构工艺性。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5-4。机械加工工艺规程设计步骤机械加工工艺规程设计步骤40机械加工工艺规程设计步骤表5-4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,青铜钢铁,铜,铝基材料工程塑料小型大、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414.选择定位基准5.拟定加工路线6.确定满足各工序要求的工艺装备机械加工工艺规程设计步骤包括机床、夹具、刀具、量具、辅具等。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。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。427.确定各工序加工余量，计算工序尺寸和公差8.确定切削用量9.确定时间定额10.编制数控加工程序（对数控加工）11.评价工艺路线对所制定的工艺方案应进行技术经济分析，并应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.填写或打印工艺文件机械加工工艺规程设计步骤(二)机械加工工艺过程的组成机械加工工艺过程是由一系列按顺序排列着的工序组成的，工序又分为安装、工位、工步、走刀几个组成部分。1.工序由一个或一组工人,在一个工作场地,对一个或多个工件所连续完成的那部分工艺过程。划分工序的依据是工作地点是否变更;加工是否连续。.工序号工序内容机床1车端面钻中心孔,粗车各外圆,半精车车床各外圆,切槽,倒角,车螺纹2磨Φ30±0.0065,Φ35±0.008,Φ45±0.008磨床靠磨Φ50台肩面3检验生产批量较小时的机械加工工艺过程生产批量较大时的机械加工工艺过程工序号工序内容机床1两端同时铣端面钻中心孔专用机床2粗车各外圆。车床3半精车各外圆,切槽,倒角。多刀车床4车螺纹。车床5磨削Φ30±0.0065,Φ45±0.008外圆至尺寸要求,靠磨Φ50台肩磨床面。6磨削Φ35±0.008外圆至尺寸要求。磨床7检验。2.安装在工件的加工过程中,需要多次装夹工件,那么,每一次装夹所完成的那部分工艺过程称为安装。3.工位在一次安装过程中,工件在机床上每占据一个工作位置,称为工位。在大批大量生产中,为了提高生产率,往往采用多工位加工。减少了装夹次数,缩短了辅助时间,不单提高了生产率也有利于保证加工精度。4.工步在一个工序中,加工表面,刀具机床转速及进给量都不变,所完成的那部分工艺过程。构成工步的任一因素改变后,一般均变为另一工步。在工件一次安装中,连续进行若干相同工步,为简化工艺文件,可视为一个复合工步。采用多刀加工若干相同的表面或不相同的表面均可可视为一个复合工步。5.走刀在工步中,需切除的金属层较厚,应分几次切削,每一次切削,所完成的那部分工艺过程,称为走刀。三.生产纲领与生产类型(一)生产纲领也称年产量，零件的生产纲领应包括:备品和废品在内的该产品的年产量。零件的生产纲领由下式计算:N=Q×n(1+α%+β%)或N=Q×n(1+α%)(1+β%)式中：Q-产品的年产量；n-零件在产品中的数量；α%-零件的备品率；β%-零件的废品率。(二)生产类型生产纲领不同,生产规模也不相同,按照年产量的大小,机械制造企业可分为三种类型。1.单件生产单个的制造不同尺寸规格的产品,制造过程很少重复的。如新产品的试制,重型机械的制造,都属于单件生产。•2.大量生产•产品的数量很多,大多数工作地点经常重复着某一零件的某一道工序。如:汽车、自行车、手表、轴承的制造,都属于大量生产。•3.成批生产•一年中,分批的制造相同规格的产品,制造过程有一定的重复性。如:机床,电动机的制造。•又可根据每批投产数量的大小,可分为:•1)小批生产其工艺特征和单件生产类似，因此，往往合称为单件小批量生产；•2)大批生产其工艺特征和大量生产类似；•3)中批生产其工艺特征，则介于二者之间。•(四)机械加工工艺规程的制订步骤•1.对零件进行工艺分析•2.选择毛坯•3.拟定工艺路线(选择定位基准,选择加工方法,安排加工顺序,确定工序集中与分散的程度等)。•4.工序设计•包括:选择机床及工艺装备,确定加工余量及工序尺寸,选择切削用量,估算工时定额等。•5.编写工艺文件一.对零件进行工艺分析(一)了解各项技术条件,提出必要的改进意见1.了解该零件在产品中的位置、用途、性能及工作条件。2.分析零件上主要表面的尺寸精度、形位精度及表面粗糙度。作为选择加工方法,定位基准及按排加工顺序的依据。3.分析技术条件中,毛坯类型,热处理及检验要求等,以便作出相应的工序按排。4.对不能满足加工工艺要求的提出相应的改进意见。(二)结构工艺性分析1.结构工艺性概念设计零件的结构,在一定的生产规模,和生产条件下,能够高效,低耗的制造出来,并便于装配和维修。则可以说,设