第7章工艺规程设计22

7.3加工余量与工序尺寸第7章工艺规程设计7.1概述7.2机械加工工艺规程设计7.4工艺尺寸链7.6机械装配工艺7.5机械加工工艺的技术经济性分析一、生产过程与工艺过程二、机械加工工艺过程的组成三、机械加工工艺与生产类型四、工艺规程的设计原则及原始资料第一节概述1.生产过程指把原材料转变为成品的全过程。机械工厂的生产过程一般包括原材料的验收、保管、运输，生产技术准备，毛坯制造，零件加工（含热处理），产品装配，检验以及涂装等。第一节概述一、生产过程和工艺过程企业组织产品生产的模式：1）生产全部零部件、组装机器。2）生产一部分关键的零部件，其余的由其它企业供应。3）完全不生产零部件，自己只负责设计与销售。企业在市场导向下，产品的生产过程主要可划分为四个阶段，即新产品开发、产品制造、产品销售和售后服务阶段。2.工艺过程把生产过程中改变生产对象的形状、尺寸、相工艺过程可根据其具体工作内容分为铸造、锻造、冲压、焊接、机械加工、热处理、表面处理、装配等不同的工艺过程。对位置和物理、力学性能等，使其成为成品或半成品的过程称为工艺过程。一个或一组工人在一个工作地点，对一个或同时对几个工件所连续完成的那部分工艺过程叫工序。二、机械加工工艺过程及其组成机械加工工艺过程:用机械加工方法（主要是切削加工方法）逐步改变毛坯的形态（形状、尺寸以及表面质量），使其成为合格零件所进行的全部过程。它一般由工序、工步、走刀等不同层次的单元所组成。1.工序图7.1小轴零件工序号工序内容设备1车一端面，钻中心孔；调头车另一端面，钻中心孔车床2车大外圆及倒角；调头车小外圆及倒角车床3铣键槽;去毛刺铣床表7－1单件小批加工工序工序号工序内容设备1铣端面、打中心孔铣端面打中心孔机床2车大外圆及倒角车床3车小外圆及倒角车床4铣键槽键槽铣床5去毛刺钳工台表7－2生产批量比较大时加工工序工件在机床或夹具中定位并夹紧的过程称为安装。2.安装在一个工序内，工件可能装夹一在一个工序内，工件可能装夹一次，也可能装夹几次，即一个工序可以有一次或几次安装。3.工步与复合工步在加工表面、切削刀具和切削用量（仅指转速和进给量）都不变的情况下，所连续完成的那部分工艺过程，称为一个工步。例图7.2、图7.3所示。有时为了提高生产效率，经常把几个待加工表面用几把刀具同时进行加工，这可看作为一个工步，并称为复合工步，如图7.4、图7.5所示。图7.3转塔自动车床的不同工步图7.5复合工步图7.2底座零件底孔加工工序图7.4加工四个相同表面的工步4.走刀在一个工步内，有些表面由于加工余量太大，或由于其它原因，需用同一把刀具以及同一切削用量对同一表面进行多次切削。这样刀具对工件的每一次切削就称为一次走刀。如图7.6所示的零件加工。图7.6以棒料制造阶梯轴5.工位工件在一次安装后，工件与夹具或设备的可动部分一起相对于刀具或设备的固定部分所占据的每一个位置上所完成的那一部分工艺过程称为工位。如图7.7所示。图7.7多工位加工工位Ⅰ-装卸工位工位Ⅱ-钻孔工位Ⅲ-扩孔工位Ⅳ-铰孔多工位加工机械加工工艺过程工序1工序2工序n安装1安装2工位1工位2工步2工步1工步1工步2工步1走刀1走刀2走刀1走刀2走刀3零件的年生产纲领按下列公式计算：N=Qn(1+a)(1+b)(6-1)式中N——零件的生产纲领，单位为件／年；Q——产品的年产量，单位为台／年；n——每台产品中所含该零件的数量，单位为件／台；a——零件的备品百分率；b——零件的废品百分率。1.生产纲领产品的年生产纲领就是产品的年生产量。三、生产纲领与生产类型2.生产类型的划分根据产品投入生产的连续性，可大致分为三种不同的生产类型。1.单件生产产品品种不固定，每一品种的产品数量很少，大多数工作地点的加工对象经常改变。例如，重型机械、造船业等一般属于单件生产。2.大量生产产品品种固定，每种产品数量很大，大多数工作地点的加工的对象固定不变。例如，汽车、轴承制造等一般属于大量生产。在成批生产中，根据批量大小可分为小批、中批和大批生产。小批生产的特点接近于单件生产的特点，大批生产的特点接近于大量生产的特点，中批生产的特点介于单件和大量生产特点之间。因此生产类型可分为：单件小批生产，大批大量生产，中批生产。各种生产类型见表7-3。3.成批生产产品品种基本固定，但数量少，品种较多，需要周期性地轮换生产，大多数工作地点的加工对象是周期性的变换。生产类型零件的年生产纲领（件/年）重型机械中型机械小型机械单件生产5件20件100件成批生产小批生产5---100件20---200件100---200件中批生产100-300件200-500件500-5000件大批生产300-1000件500-5000件5000-50000件大量生产1000件5000件50000件表7-3生产类型和生产纲领等的关系表7-4不同生产类型的工艺特点1.工艺规程的作用1.工艺规程是指导生产的主要技术文件2.工艺规程是组织生产和管理工作的基本依据3.工艺规程是新建或扩建工厂或车间的基本资料四、机械加工工艺规程机械加工工艺规程简称为工艺规程，是指导机械加工的主要技术文件。它是以工序为单位说明一个零件全部加工过程的工艺卡片。这种卡片包括零件各个工序的名称、工序内容，经过的车间、工段、所用的机床、刀具、夹具、量具，工时定额等。主要用于单件小批生产以及生产管理中。2.常用工艺文件的种类（1）机械加工工艺过程卡片机械加工工艺过程卡片它是根据工艺卡片的每一道工序制订的，主要用来具体指导操作工人进行生产的一种工艺文件。多用于大批大量生产或成批生产中比较重要的零件。该卡片中附有工序简图，并详细记载了该工序加工所需的资料，如定位基准选择、工序尺寸及公差以及机床、刀具、夹具、量具、切削用量和工时定额等。（2）机械加工工艺卡它是以工序为单位，详细说明零件的机械加工工艺过程,其内容介于工艺过程卡片和工序卡片之间。它用来指导工人进行生产和帮助车间干部和技术人员掌握整个零件加工过程的一种主要工艺文件，广泛用于成批生产和单件小批生产中比较重要的零件或工序。（3）机械加工工序卡机械加工工艺卡片机械加工工序卡片3.工艺规程的设计原则（1）零件图纸上所有技术要求;（2）经济上的合理性;（3）安全工作条件；（4）从实际出发;（5）不断修订完善。（1）装配图、零件图；（2）验收质量标准；（3）年生产纲领；（4）毛坯材料与毛坯生产条件；（5）制造厂的生产条件；（6）设计手册和有关标准；（7）国内外先进制造技术资料等。4.工艺规程设计所需原始资料7.2机械加工工艺规程设计一、机械加工工艺规程设计的内容及步骤二、工艺路线的拟定(一).定位基准的选择1.精基准的选择2.粗基准的选择(二).表面加工方法的选择(三).加工阶段的划分(四).工序的集中与分散(五).加工顺序的安排(六).确定各工序所用机床设备和工艺装备7.2机械加工工艺规程设计一、机械加工工艺规程设计的内容及步骤1.分析零件图和产品装配图；2.对零件图和装配图进行工艺审查；3.由零件生产纲领确定零件生产类型；4.确定毛坯种类；5.拟定零件加工工艺路线；6.确定各工序所用机床设备和工艺装备。7.确定各工序的加工余量，计算工序尺寸及公差；8.确定各工序的技术要求及检验方法；9.确定各工序的切削用量和工时定额；10.编制工艺文件。7.2机械加工工艺规程设计1.分析零件图和产品装配图熟悉产品的用途、性能及工作条件，明确被加工零件在产品中的位置与作用。在此基础上,审查图纸的完整性和正确性，例如图纸是否有足够的视图。尺寸和公差是否标注齐全，零件的材料、热处理要求及其它技术要求是否完整合理。在认真分析了零件的技术要求后，结合零件的结构特点，对零件的加工工艺过程便有一个初步的轮廓。加工表面的尺寸精度、表面粗糙度和有无热处理要求，决定了该表面的最终加工方法，进而得出中间工序和粗加工工序所采用的加工方法。如:轴类零件上IT7级精度、表面粗糙度Ra1.6μm的轴颈表面，若不淬火，可用粗车、半精车、精车最终完成；若淬火，则最终加工方法选磨削，磨削前可采用粗车、半精车（或精车）等加工方法加工。1.分析零件图和产品装配图7.2机械加工工艺规程设计2.对零件图和装配图进行工艺审查结构工艺性:零件在满足使用要求的前提下，制造该零件的可行性和经济性。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。3插齿无退刀空间,小齿轮无法加工大齿轮可滚齿或插齿，小齿轮可以插齿加工4两端轴颈需磨削加工，因砂轮圆角而不能清根留有砂轮越程槽，磨削时可以清根5斜面钻孔，钻头易引偏只要结构允许留出平台，可直接钻孔6锥面加工时易碰伤圆柱面，且不能清根可方便地对锥面进行加工2.对零件图和装配图进行工艺审查7加工面高度不同，需两次调整刀具加工，影响生产率加工面在同一高度，一次调整刀具可加工2个平面83个退刀槽的宽度有三种尺寸，需用3把不同尺寸刀具加工同1个宽度尺寸的退刀槽，使用1把刀具即可加工9加工面大，加工时间长，平面度误差大加工面减小，节省工时，减少刀具损耗并且容易保证平面度要求2.对零件图和装配图进行工艺审查10内壁孔出口处有阶梯面，钻孔时孔易钻偏或钻头折断内壁孔出口处平整，钻孔方便，易保证孔中心位置度11键槽设置在阶梯轴900方向上，需两次装夹加工将阶梯轴的两个键槽设计在同一方向上，一次装夹即可对2个键槽加工12钻孔过深，加工时间长，钻头耗损大，并且钻头易偏斜钻孔的一端留空刀，钻孔时间短，钻头寿命长，且不易偏斜2.对零件图和装配图进行工艺审查7.2机械加工工艺规程设计4.确定毛坯种类1)铸件:形状复杂的毛坯，如箱体、机座。材料：铸铁、铸钢及铜、铝等有色金属。方法：手工砂型铸造、金属模机器造型、离心铸造、熔模铸造、压力铸造。2)锻件:适用强度高、形状简单的零件毛坯。方法：自由锻造、模锻7.2机械加工工艺规程设计4.确定毛坯种类；3)型材有热轧和冷拉两种。热轧型材：尺寸精度低，脱碳层深，弯曲变形大，常用于一般零件的加工。冷拉型材：尺寸精度高(可达IT9～ITl3级)，机械性能好，多用于毛坯精度要求高、批量较大的中小件生产。4)焊接件：须经时效处理后才能进行机械加工。7.2机械加工工艺规程设计一、机械加工工艺规程设计的内容及步骤1.分析零件图和产品装配图；2.对零件图和装配图进行工艺审查；3.由零件生产纲领确定零件生产类型；4.确定毛坯种类；5.拟定零件加工工艺路线；6.确定各工序所用机床设备和工艺装备。7.确定各工序的加工余量，计算工序尺寸及公差；8.确定各工序的技术要求及检验方法；9.确定各工序的切削用量和工时定额；10.编制工艺文件。7.2机械加工工艺规程设计二、工艺路线的拟定(一).定位基准的选择基准：零件上用来确定点、线、面位置时，作为参考的其它点、线、面。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加基准7.2机械加工工艺规程设计二、工艺路线的拟定(一).定位基准的选择定位基准粗基准精基准附加基准采用毛坯上未经加工的表面作为定位基准。又称毛基准。采用经过加工的表面作为定位基准。又称光基准。零件上根据机械加工工艺需要而专门设计的定位基准。7.2机械加工工艺规程设计二、工艺路线的拟定(一).定位基准的选择附加基准1.精基准的选择——如何减小定位误差，提高定位精度。1、基准重合原则（1）设计基准与定位基准不重合误差只发生在用调整法获得加工尺寸的情况。（2）基准不重合误差值等于设计基准与定位基准之间尺寸的变化量。（3）基准不重合一般发生在下列情况：①用设计基准定位不可能或不方便；②在选择精基准时优先考虑了基准统一原则。在最后精加工时，为保证精度，更应该注意这个原则，这样可以避免因基准不重合而引起的定位误差。设计基准（定位基准）11AA22AA若本道工序的加工精度为δ，则只要δ≤δA2，即可满足加工要求.例：图示零件加工台阶面切削平面δ（本道工序加工精度）设计基准定位基准11AA2