第3章 机械加工工艺规程

NJUST机械工程学院1第3章机械加工工艺规程的制订3.1基本概念3.2毛坯的选择3.3零件结构工艺性3.4定位基准的选择3.5工艺路线的拟定3.6工序设计3.7工艺尺寸链3.8提高劳动生产率NJUST机械工程学院2本章的学习要求(1)掌握工艺过程的基本概念、组成；(2)了解生产纲领、生产类型及其工艺特点；(3)掌握工艺规程的制订步骤；(4)掌握工艺规程制订中的毛坯选择、结构工艺性、基准选择、加工方法与加工顺序的确定、加工余量的确定、工序尺寸计算；(5)掌握工艺尺寸链的概念与计算；(6)了解劳动生产率和加工经济性的概念。重点和难点：工艺过程的概念与组成工艺规程的制订工艺尺寸链的概念与计算NJUST机械工程学院3机械制造系统：整体目的使系统能有效全面完成产品的机械加工任务，相当于一个车间。生产系统：整个工厂就是具有输入和输出的生产系统，不仅要组织产品生产，还要进行企业经营管理，获得经济效益和社会效益。3.1基本概念3.1.1机械加工工艺系统和生产系统机械加工工艺系统：由机床、夹具、刀具和工件组成NJUST机械工程学院43.1.2生产过程和工艺过程•生产过程：将原材料转变为成品的相关联的全过程。包括原材料的运输、保管，生产准备、毛坯制造、零件加工、热处理、装配、检验、调试、油漆、包装等。•工艺过程和工艺流程工艺过程：按一定顺序逐渐改变生产对象的形状、尺寸、位置和性质，使之成为预期产品的主要过程。主要包括热加工、冷加工及装配等过程。工艺流程：零件依次通过的全部加工过程，又称为工艺路线。NJUST机械工程学院5•工艺过程的组成（1）工序：一个或一组工人利用同一机床或在同一地点对一个或几个工件所连续完成的那部分工艺过程。（2）工步：加工表面、切削工具、切削用量（切削速度和进给量）不变时连续完成的那部分工艺过程。（3）走刀：切削刀具在加工表面切削一次完成的工艺过程。（4）安装：工件在机床上定位夹紧一次成为一次安装。（5）工位：一次装夹后，工件与夹具或机床的可动部分一起相对机床固定部分所占据的每个工作位置。通常多工位、多刀具加工被看作一个工步，称为复合工步。NJUST机械工程学院6零件年生产纲领：N=Q×n×(1+α)×(1+β)Q---产品年生产纲领，n---产品中该零件件数α---备品率β---废品率3.1.3生产纲领和生产类型•生产类型：根据产品大小、特征和生产纲领划分。•生产纲领：根据国家计划（市场需求）和企业生产能力编制的企业在计划期（通常是一年）内应当生产的产品产量和进度计划。NJUST机械工程学院71）工艺文件3.1.4机械加工工艺规程2）工艺规程的作用l是组织生产的主要技术文件l工艺规程是生产准备工作的依据l是新建和扩建加工车间时的主要技术文件3）制订工艺规程的原始资料l零件的零件图和产品的装配图l产品的年生产纲领l毛坯的生产情况l工厂现有生产条件l先进工艺及生产技术的发展情况NJUST机械工程学院84）制订机械加工工艺规程的步骤l计算年生产纲领，确定生产类型l对零件进行工艺分析l确定零件的毛坯种类、形状、尺寸和精度l拟定工艺路线：选基准、确定加工方法、加工顺序l确定确定工序所用设备：（1）加工范围与工件尺寸相适应（2）加工精度与工序要求相适应（3）机床效率与生产类型相适应l确定工序的工艺装备：选择夹具、刀具、量具和辅具l确定各工序的加工余量，计算工序尺寸及公差l确定各工序的切削用量l确定时间定额l填写工艺文件NJUST机械工程学院93.2毛坯的选择3.2.1确定毛坯种类l常用毛坯（1）型材：棒料、管材、异型材、板材等（2）铸件：砂铸、永久型铸、离心铸造、熔模（精密）铸造、压铸等（3）锻件：自由锻、模锻、精锻（4）焊接件（5）冲压件（6）冷挤压件（7）粉末冶金件NJUST机械工程学院10l选择毛坯应考虑的因素3.2.2确定毛坯的形状•毛坯形状应力求接近零件形状•毛坯形状还要便于加工，保证加工质量（1）零件的材料及其机械性能（2）生产纲领的大小（3）工厂毛坯的生产条件和技术水平及可能性、经济性。NJUST机械工程学院113.3零件结构工艺性3.3.1零件结构工艺性的基本概念l零件结构工艺性：零件制造、装配、维修的难易程度，是评价零件结构优劣的重要技术经济指标。l衡量零件结构工艺性的依据（1）零件结构通用化、标准化、系列化的程度；（2）零件加工工艺复杂程度及经济性；（3）材料的利用率；（4）加工面积的大小和实现自动化加工的可能性。l结构工艺性是相对的，与生产规模、设备条件、技术水平等因素密切相关NJUST机械工程学院123.2.2切削加工对零件结构工艺性要求l提高零件结构工艺性的原则（1）在保证零件刚度、强度等条件下减轻零件的重量和体积，以节省材料，方便储运。具体设计方法：合理运用加强筋等。（2）有利于保证加工的可能性和经济性，保证加工质量，提高加工效率。具体设计方法：简化结构、减小加工面积、工件便于安装定位、加工和测量、满足工种工艺的要求等。例如：螺纹退刀槽、砂轮越程槽、刨、插退刀槽刀具形状影响：钻孔顶角、不能在斜面上钻孔，出口也不能是斜面、孔轴线必须是直线；铣刀圆弧，内凹处不能是尖角。NJUST机械工程学院13l提高零件结构工艺性的原则（3）零件结构要素标准化、系列化，以简化工艺装备（刀具、夹具、量具及辅具等）。（4）合理规定尺寸精度、表面粗糙度要求及主要件的性能参数，以缩短加工过程。（5）把先进的工艺方法与工厂实际生产条件结合起来。NJUST机械工程学院14图例：便于加工NJUST机械工程学院15图：刀具结构影响NJUST机械工程学院163.3.3装配工艺对零件结构工艺性的要求l改善机器结构的装配工艺性的原则（1）机器结构应能分解成为独立装配单元，以便于组织平行的流水装配作业，缩短装配周期。（2）应便于装配和调整、减轻劳动量。（3）零件数量、规格减小，简化装配结构。（4）有利于达到和提高装配质量要求。NJUST机械工程学院173.4定位基准的选择3.4.1基准的概念及分类：基准：用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的点、线、面。基面:基准不一定具体可见（如孔的中心线等），在零件上通常是通过有关具体表面表现出来的，这些表面称为基面。基准的分类：设计基准：图样上标注的起点。工艺基准：装配基准、测量基准、定位基准工序基准：工序图中用来确定本工序加工表面形状、尺寸、位置的基准。按基准面状况分：粗基准：未加工表面作为基准精基准：达到一定精度的加工表面为基准NJUST机械工程学院18l粗基准的选择选择原则：1）选重要表面为粗基准，保证各重要加工表面加工余量均匀。2）选不加工表面为粗基准，保证加工表面与不加工表面之间的相互位置精度。3）选余量最小的表面为粗基准，保证各表面有足够的加工余量。3.4.2定位基准的选择4）选宽大平整的表面为粗基准，保证安装稳定可靠。5）粗基准只能使用一次（同一尺寸方向）。NJUST机械工程学院19l精基准的选择原则保证加工精度，同时考虑安装准确可靠和方便，夹具结构简单。应选尺寸精度与形位精度高，表面粗糙度较低，面积较大的面为精基准，一方面减小基准位移误差，另一方面方便于装夹。（1）基准重合原则：定位基准与设计（工序）基准重合，以避免基准不重合误差。（4）互为基准原则：为了使加工表面间有较高的位置精度，采用相应的表面为基准反复加工。（5）应选尺寸精度与形位精度高，表面粗糙度较低，面积较大的面为精基准，一方面减小基准位移误差，另一方面方便于装夹。（2）基准统一原则：多个表面的加工采用同一个定位基准，保证各表面间的位置精度。（3）自为基准原则：以加工表面自身为定位基准。一般用于精度较高而余量较小的场合及拉削加工（保护拉刀）等。NJUST机械工程学院203.5工艺路线的拟定3.5.1表面加工方法选择考虑的主要因素：l应选择相应的获得经济精度的加工方法l要考虑工件材料的性质l要考虑工件的结构形状和尺寸大小l要考虑生产率和经济性的要求l要考虑工厂的现有设备情况和技术条件NJUST机械工程学院213.5.2加工顺序的安排l切削加工工序的安排（1）加工阶段的划分，且应遵循先粗后精的原则加工阶段：粗加工阶段、半精加工阶段、精加工阶段、光整加工阶段划分加工阶段的目的：保证加工质量，提高加工效率；及早发现毛坯缺陷并及时处理；便于合理选用设备；便于热处理工序的安排。（2）先基面后其它表面（3）先面后孔（4）先主后次NJUST机械工程学院22l热处理工序的安排（1）预处理（2）中间热处理（3）最终热处理（4）化学处理和表面处理l辅助工序的安排（1）检验和特种检验（2）平衡（3）清洗等NJUST机械工程学院233.5.3工序的集中于分散l工序分散的特点（1）机床、刀具、夹具等结构简单，调整方便；（2）生产准备工作量小，加工过程中调整少；（3）可以选用最有利的切削用量；（4）工序数目多，工序加工内容少，设备数目多，工艺路线长，操作工人数量多，生产面积大。NJUST机械工程学院24l工序集中的特点（1）有利于采用高效专用机床和工艺装备，生产效率高。（2）工序数目少，工艺路线短，便于生产计划和管理。（3）设备数量少，相应地操作工人少，生产面积小。（4）工件装夹次数少，节省了辅助时间，提高了加工面间的位置精度。（5）专用设备、工艺装备投资大，生产准备工作量大，产品调整困难。NJUST机械工程学院25l单边余量：非对称表面如平面等的加工余量。本道工序的余量公差等于本道工序与上道工序的尺寸公差之和。TZ=Ts+Tbl双边余量：回转体表面的加工余量。工序尺寸的公差，一般规定按“向体原则”单向标注，而在毛坯的尺寸公差一般采用双向标注。3.6工序设计3.6.1加工余量的确定加工余量：指加工过程中从加工表面切除的金属层厚度。毛坯总余量：毛坯尺寸与零件图设计尺寸之差。工序余量：相邻两工序的尺寸之差。niiZZ1总NJUST机械工程学院26影响加工余量的因素l上道工序留下的表面粗糙度Ra和表面缺陷层Da，本工序必须切除。l上道工序的尺寸公差Tal工件各表面相互位置的空间偏差ρ0l本道工序的安装误差b确定加工余量的方法l计算法l经验估计法l查表法NJUST机械工程学院27工序尺寸的确定基准重合时工序尺寸和公差的确定l确定各工序的加工余量l计算各工序的尺寸（逆推法）l确定各工序的尺寸公差及表面粗糙例：某机床主轴孔要求为100+0.035（Ra0.8），毛坯为铸造孔，确定表中各工序尺寸及偏差。工序名称工序余量工序所能达精度工序尺寸工序尺寸及偏差浮动镗孔0.1精镗孔0.5半精镗孔2.4粗镗孔5毛坯孔总余量8)(7035.00H)(8054.00H)(1014.00H21)(1354.00H035.0010010092597974.24.994.995.09.999.991.0100054.009.9914.004.9954.00972192NJUST机械工程学院28基准不重合时工序尺寸及其公差的确定•采用尺寸链进行分析计算•图表跟踪法NJUST机械工程学院293.7工艺尺寸链3.7.1工艺尺寸链的定义和特征l工艺尺寸链：由相互联系的尺寸按一定顺序首尾相接排列的尺寸封闭图l工艺尺寸链的特征：封闭性关联性尺寸链的组成及尺寸链图l尺寸链的组成AAA减环增环组成环封闭环NJUST机械工程学院30l尺寸链图作法：（1）找封闭环(一个尺寸链只有一个)；（2）从封闭环开始按零件相关表面间的联系画出各组成环，形成封闭图形。注意要求其组成环的数量最少；（3）从封闭环开始用箭头首尾相接各尺寸环；（4）标明各尺寸环的性质，与封闭环同向的为减环，与封闭环反向的为增环。NJUST机械工程学院31图示工件•加工时，先加工工件长度，再加工小孔，最后加工大孔，控制大孔深度，而小孔深度是由加工工件总长和大孔深度决定的，故小孔的深度即为封闭环。•测量时，小孔的深度无法直接检测，一般先检测工件长度和大空深度，小孔深度为自然获得尺寸，故同样小孔深度为封闭环。NJUST机械工程学院323.7.2