第六章 工艺规程设计

1第六章工艺规程设计本章要点机械加工工艺规程设计机械加工工艺过程的技术经济分析机器装配工艺规程设计概述加工余量及工序尺寸工艺尺寸链2机械制造技术基础第一节概述6.1.1生产过程与工艺过程6.1.2机械加工工艺过程的组成6.1.3生产类型与加工工艺过程的特点6.1.4工艺规程的设计原则及原始资料36.1.1生产过程与工艺过程机械产品生产过程与机械加工工艺过程1.机械产品生产过程2.机械加工工艺过程机械制造中与产品生成直接有关的生产过程主要内容毛坯和零件成形——铸造、锻压、焊接、注塑…机械加工——切削、磨削、特种加工材料改性与处理——热处理、电镀、热喷涂…机械装配——组合成部件和整台机械产品，包括零件的固定、连接、调整、平衡、检验和试验等工作将原材料转变为产品的全过程46.1.2机械加工工艺过程的组成工序——是指由一个或一组工人在同一台机床或同一个工作地，对一个或同时对几个工件所连续完成的那一部分机械加工工艺过程。5大批量生产的工艺过程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铣键槽铣床5去毛刺钳工台6.1.2机械加工工艺过程的组成6安装——在一道工序中，工件每经一次装夹后所完成的那部分工序称为安装。工位——工件在机床上占据每一个位置所完成的那部分工序称为工位。2134图6-2多工位加工1：装卸工件2：钻孔3：扩孔4：绞孔6.1.2机械加工工艺过程的组成7工步——指在加工表面不变、切削刀具不变的情况下所连续完成的那部分工序。（在一个工步内，若有几把刀具同时加工几个不同表面，称此工步为复合工步）a）立轴转塔车床的一个复合工步b）钻孔、扩孔复合工步图6-4复合工步6.1.2机械加工工艺过程的组成8走刀——同一加工表面加工余量较大，可以分作几次工作进给，每次工作进给所完成的工步称为一次走刀。走刀是构成工艺过程的最小单元。6.1.2机械加工工艺过程的组成9工序、安装、工位、工步和走刀之间的关系如下：6.1.2机械加工工艺过程的组成106.1.3生产类型与加工工艺过程的特点生产类型生产类型是指产品生产的专业化程度，可按产品的年生产纲领来划分。生产纲领N=Qn(1+a)(1+b)式中Q——产品的年产量；n——单台产品中该零件的数量；a——备品率，以百分数计；b——废品率，以百分数计。根据生产纲领和产品本身的大小及结构复杂性，产品的制造可分为三种生产类型11三种生产类型：1、单件生产单个地生产不同结构尺寸的产品，且很少重复的生产。如重型机械、大型船舶制造、新产品试制等。2、成批生产成批地制造相同产品，且周期性地重复生产，如机床制造等。根据产品特征及批量大小，又分为小批、中批和大批生产三种。3、大量生产产品数量很大，大多数工作地一直按照一定的节拍进行同一种零件的某一道工序的加工，称为大量生产。如自行车、洗衣机、汽车等生产。6.1.3生产类型与加工工艺过程的特点12机械加工工艺规程的作用(1)生产的计划、调度，工人的操作、质量检查等都是以机械加工工艺规程为依据。(2)生产准备工作(包括技术准备工作)离不开机械加工工艺规程。(3)除单件小批生产以外，在中批或大批大量生产中要新建或扩建车间(或工段)，其原始依据也是机械加工工艺规程。根据机械加工工艺规程确定机床的种类和数量，确定机床的布置和动力配置，确定生产面积和工人的数量等。机械加工工艺规程的修改与补充是一项严肃的工作，它必须经过认真讨论和严格的审批手续。6.1.3生产类型与加工工艺过程的特点13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）6.1.3生产类型与加工工艺过程的特点14表5-1机械加工工艺过程卡片6.1.3生产类型与加工工艺过程的特点15表5-1机械加工工艺过程卡片6.1.3生产类型与加工工艺过程的特点161）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6.1.3工艺规程的设计原则及原始资料17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6.1.3工艺规程的设计原则及原始资料18机械制造技术基础第二节机械加工工艺规程设计6.2.1机械加工工艺规程设计的内容及步骤6.2.2制订机械加工工艺规程时要解决的主要问题6.2.2.1定位基准的选择6.2.2.2加工方法的选择6.2.2.3加工阶段的划分6.2.2.4工序的集中与分散6.2.2.5加工顺序的安排6.2.2.6机床的选择191．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3-1。机械加工工艺规程设计步骤6.2.1机械加工工艺规程设计的内容及步骤20表6-1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6.2.1机械加工工艺规程设计的内容及步骤214.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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。6.2.1机械加工工艺规程设计的内容及步骤227.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6.2.1机械加工工艺规程设计的内容及步骤236.2.2.1定位基准的选择工件的六点定位原理图6-5六点定位原理XZY要确定其空间位置，就需要限制其6个自由度将6个支承抽象为6个“点”，6个点限制了工件的6个自由度，这就是六点定位原理。任何一个物体在空间直角坐标系中都有6个自由度246.2.2.1定位基准的选择夹具的定位元件平面支撑钉定位情况1个支撑钉2个支撑钉3个支撑钉图示限制的自由度平面支撑板定位情况1块条形支撑板2块条形支撑板1块矩形支撑板图示限制的自由度256.2.2.1定位基准的选择定位元件为支撑钉和支撑板粗基准定位用支撑钉，精基准定位用支撑板固定支撑、可调支撑、自位支撑、辅助支撑平面定位266.2.2.1定位基准的选择固定支撑平面定位276.2.2.1定位基准的选择可调支撑平面定位286.2.2.1定位基准的选择自位支撑平面定位29辅助支撑6.2.2.1定位基准的选择平面定位30孔定位6.2.2.1定位基准的选择定位元件为心轴和定位销31孔定位6.2.2.1定位基准的选择定位心轴锥度心轴刚性心轴32孔定位6.2.2.1定位基准的选择定位销圆柱定位销菱形销和圆锥销33外圆定位6.2.2.1定位基准的选择定位元件为卡盘、套筒、锥套和V形块34外圆定位6.2.2.1定位基准的选择定心定位35组合表面定位6.2.2.1定位基准的选择一面两销定位36一面两销定位解决“一面两孔”的定位干涉问题的途径：减小一个销的直径将一个销做成削边销组合表面定位6.2.2.1定位基准的选择376.2.2.1定位基准的选择基准分类1）设计基准382）工艺基准①工序基准工序图上用来确定本工序所加工表面加工后的尺寸、形状、位置的基准②定位基准a.粗基准和精基准b.附加基准③测量基准④装配基准6.2.2.1定位基准的选择39在加工时用于工件定位的基准称为定位基准。可分为：使用未经机械加工表面作为定位基准，称为粗基准。零件上根据机械加工工艺需要而专门设计的定位基准。如用作轴类零件定位的顶尖孔，用作壳体类零件定位的工艺孔或工艺凸台（图3-1）等。粗基准使用经过机械加工表面作为定位基准，称为精基准。精基准附加基准6.2.2.1定位基准的选择40工艺凸台A向A图6-1小刀架上的工艺凸台6.2.2.1定位基准的选择41基准分类归纳如下：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6.2.2.1定位基准的选择421.一般原则(1)选最大尺寸的表面为安装面(限制3个自由度)，选最长距离的表面为导向面(限制2个自由度)，选最小尺寸的表面为支承面(限制1个自由度)。(2)首先考虑保证空间位置精度，再考虑保证尺寸精度。(3)应尽量选择零件的主要表面为定位基准。(4)定位基准应有利于夹紧，在加工过程中稳定可靠。6.2.2.1定位基准的选择43a）b）c）◆保证相互位置要求原则——如果首先要求保证工件上加工面与不加工面的相互位置要求，则应以不加工面作为粗基准。◆余量均匀分配原则——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。图6-10粗基准选择比较1.粗基准的选择6.2.2.1定位基准的选择44（a）（b）为保证零件的壁厚均匀，应以不加工的外圆表面A为粗基准，镗内孔。为保证皮带的轮缘厚度均匀，以不加工表面1为基准．车外圆表面。图6-1以不加工表面为粗基准1.粗基准的选择6.2.2.1定位基准的选择45图6-11床身粗基准选择比较工序1工序1工序2工序2◆便于工件装夹原则—要求选用的粗基准面尽可能平整、光洁，且有足够大的尺寸，不允许有锻造飞边、铸造浇、冒口或其它缺陷。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原则1.粗基准的选择6.2.2.1定位基准的选择46图6-13主轴箱零件精基准选择◆基准重合原则——选用被加工面设计基准作为精基准◆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2.精基准的选择6.2.2.1定位基准的选择47图6-13-2以顶面和两销孔定位镗孔支架图6-13-1置于箱体中部的吊架支承吊架2.精基准的选择6.2.2.1定位基准的选择48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。★