第一章 机械加工工艺规程的制订

1第一章机械加工工艺规程的制订第一节机加工艺过程的基本概念第二节制订机加工艺规程的基本原理第三节工艺路线拟订2第一节机加工艺过程的基本概念一、生产过程与工艺过程1、生产过程：从原材料转变到成品的全部过程2、工艺过程：生产对象（原材料，毛坯，零件）所发生的质与量的变化，包括物理，化学尺寸，形状，位置，外观的变化•另：生产过程中改变原材料（或半成品）的形状，尺寸，性能以及决定零件相互位置的过程，如锻造，热处理，机加，装配等3机械制造工艺过程主要内容毛坯和零件成形——铸造、锻压、冲压、焊接、压制、烧结、注塑、压塑…机械加工——切削、磨削、特种加工材料改性与处理——热处理、电镀、转化膜、涂装、热喷涂…机械装配——把零件按一定的关系和要求连接在一起，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4机械制造工艺方法与分类JB/T5992-92——按大、中、小和细分类四个层次划分表1-1机械制造工艺方法类别划分及代码（JB/T5992-92）大类中类代码代码名称0123456789中类名称0铸造砂型铸造特种铸造1压力加工锻造轧制冲压挤压旋压拉拔其他2焊接电弧焊电阻焊气焊压焊特种焊接钎焊3切削加工刃具加工磨削钳加工4特种加工电物理加工电化学加工化学加工复合加工其他5热处理整体热处理表面热处理化学热处理6覆盖层电镀化学镀真空沉积热侵镀转化膜热喷涂涂装其他78装配包装装配试验与检验包装9其他粉末冶金冷作非金属成形表面处理防锈缠绕编织其他二、工艺过程的组成组成：由若干个依次排列的工序组成，工序是组成机加工艺过程的基本单元。工序包含：工位，工步，走刀（工作行程）等。1、工序：指在一个工作地点（设备），由一个工人（或一组）对一个（或同时对几个）工件连续完成的工艺过程。一个零件的工艺过程往往是由若干个工序组成，若生产规模不同，工序的划分以及每道工序包含的加工内容不同。6例1：阶梯轴的加工(教材4页图1－1)单件小批生产：工序内容：设备•1、车端面，打中心孔，掉头，车另一端面打中心孔车床•2、车大外圆，倒角，掉头车小外圆，倒角车床•3、键槽铣削，去毛刺车床成批生产：•1、铣两端面，打中心孔铣端面打中心孔机床•2、车大外圆，倒角车床•3、车小外圆，倒角车床•4、铣键槽键槽铣床•5、去毛刺钳工台7例2：φ20±0.072×10.8图1-1阶梯轴φ32φ40φ25±0.07φ350-0.0170.80.8354030550150其余倒角1×45°3.22×182、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。•工件在机床上从定位到夹紧的过程，一个工序可以包含多次安装•定位——使工件在机床或夹具上占有正确位置•夹紧——对工件施加一定的外力，使其已确定的位置在加工过程中保持不变9直接找正装夹（图1－2）——精度高，效率低，对工人技术水平高划线找正装夹（图1－3）——精度不高，效率低，多用于形状复杂的铸件夹具装夹（图1－4）——精度和效率均高，广泛采用工件装夹方法10工件装夹图1-2直接找正安装毛坯孔加工线找正线图1-3划线找正安装11工件装夹图1-4工件在夹具上装夹（滚齿夹具）123、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1-5多工位加工1：装卸工件2：钻孔3：扩孔4：绞孔134、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。工步是组成工序的基本单元，一个工序可以包含一个或几个工步在一个工步内，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1-6复合工步145、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图1－7以棒料制造阶梯轴15•综述：工序是组成工艺过程的基本单元，每一个工序可以包含一个或几个工步，每个工步通常包含一次走刀，也可以包含几次走刀，一个工序中可多次安装，或多工位加工。166、机械装配工艺过程机械装配工艺过程将组成机器的零、部件按一定的精度要求和技术条件连接与固定在一起，构成合格机械产品的过程机械装配工作包括：组装、部装、总装、调试、检验、试车、涂装与包装等装配工序、工步和操作◆装配工序——在一个工作地点，由一个或一组工人所连续完成的那一部分装配工作◆装配工步——装配工序的组成部分，在装配工步中，装配对象、装配工具和装配方法均不改变◆装配操作——装配工步中各个装配动作17三、生产类型及其对工艺过程的影响：1、零件生产纲领N=Qn（1+α%）（1+β%）（1-1）式中Q——产品年产量（件/年）；n——每台产品中该零件数量（件/台）；α——备品率；β——废品率。2、生产类型的划分◆单件小批生产◆批量生产◆大批大量生产18单件生产：单个的制造不同结构和不同尺寸的产品，且很少重复。如：重型机器制造，专用设备制造和新产品试制大量生产：产品数量很大，大多数工作地点经常重复的进行某一个零件的某一道工序的加工，:如汽车，拖拉机，轴承的制造成批生产：当产品数量介于上述两种生产类型之间时，则应成批生产，一年中分批的制造相同的产品，制造过程有一定的重复性，如：机床制造，汽车起重机的制造批量：每批制造相同产品的数量根据批量的不同，又分为小批，中批，大批小批生产与单件生产的工艺特点相似，大批生产的工艺特点则接近大量生产，中批生产介于小，大批生产之间193、各类生产类型的工艺特征（见表1—2）工艺特征生产类型单件小批量生产中批量生产大批大量生产零件互换性无大部有少量钳工修配基本全有无钳工修配毛坯铸件木模手工造型锻件自由锻造毛坯精度低余量大部分铸件金属模部分锻件模锻毛坯精度中余量中铸件金属模机器造型锻件广泛模锻毛坯精度高余量小机床设备通用机床机群布置部分专用高效机床专用高效机床流水布置夹具刀具量具通用部分专用高效专用高效工人技术要求高一定技术熟练但技术低工艺文件过程卡过程卡、关键工序卡过程卡、全部工序卡生产率低中高加工成本高中低20四、时间定额1、含义：是在一定技术组织条件下，制订出来的完成单件产品或某项工作所必须的时间，是安排生产计划，核算成本的重要依据，也是设计或扩建工厂时核算技术设备和人员数量的重要资料，制订时防止两种倾向：一是时间定额定的过紧，一是定的过松212、组成：完成一个零件的一个工序的时间称为单件时间，包括：–基本时间：直接改变工件的尺寸，形状及表面质量所耗费的时间，根据切削用量和行程长度来确定，对于切削加工，基本时间是切除金属所耗费的机动部分时间–辅助时间：在各个工序为保证完成基本工作，需要做的辅助动作所耗费的时间。包括：装卸工件，开动和停止机床，测量工件和进刀，退刀–工作地点服务时间：工人在工作时间内照管工作地点及保持工作状态所耗费的时间，包括：加工过程中调整刀具，休整砂轮，润滑及察试机床，清理切削等所耗费的时间，一般按操作时间的2-7%来计算–休息和自然需要时间：用于照顾工人休息和生理上的需要而耗费的时间，按2%操作时间的来计算22五、工艺过程的技术经济分析工艺成本生产成本——生产一件产品或一个零件所需费用总和工艺成本——生产成本中与工艺过程直接有关的部分所谓技术经济分析，就是通过比较不同工艺方案的生产成本，选出最经济的工艺方案。23工艺方案技术经济分析可变费用：与年产量有关且与之成比例的费用，记为CV包括材料费CVM，机床工人工资及工资附加费CVP，机床使用费CVE，普通机床折旧费CVD，刀具费CVC，通用夹具折旧费CVF等CV=CVM+CVP+CVE+CVD+CVC+CVF（1-2）不变费用：与年产量的变化没有直接关系的费用，记为CN。包括调整工人工资及工资附加费CSP，专用机床折旧费CSD，专用夹具折旧费CSF等CN=CSP+CSD+CSF（1-3）工艺成本可分为两部分：24◆零件全年工艺成本（式中N为零件年产量）：CY=CVN+CN（1-4）◆零件单件工艺成本：CP=CV+CN/N（1-5）工艺方案比较比较工艺成本：需评价工艺方案均采用现有设备，或其基本投资相近，直接比较其工艺成本。各方案的临界年产量NC（图1-8）计算如下：（1-6）2112NNCVVCCNCC图1-8全年工艺成本比较与临界年产量0方案1CN2NCNCY方案225方案1CN20NCNCY方案2ΔCYNCC图1-9考虑追加投资的临界年产量比较投资回收期：当对比的工艺方案基本投资额相差较大时，应考虑不同方案基本投资额的回收期。2112YYFFFSSS（1-7）式中τ——投资回收期；ΔF——基本投资差额；ΔS——全年生产费用节约额。2112NNCCVVCCSNCC（1-8）考虑投资回收期的临界年产量NCC（图1-9）：26六、机械加工的经济精度由于在加工过程中有很多因素影响加工精度，所以同一种加工方法在不同的工作条件下所能达到的精度是不同的。加工经济精度指的是，在正常加工条件下所能保证的加工精度。某种加工方法的加工经济精度应理解为一个范围。27加工误差与加工成本C成反比关系。用同一种加工方法，如欲获得较高的精度，成本就要提高；反之亦然。图1-10加工成本与加工误差之间的关系28但上述关系只是在一定范围内才比较明显，如图1-10中之AB段。而A点左侧之曲线几乎与纵坐标平行，即使成本提高的很多，但精度提高得却很少乃至不能提高。相反，B点右侧曲线几乎与横坐标平行，即使工件精度要求很低，也必须耗费一定的最低成本。典型表面加工方案及经济精度：见书中有关表1－7、1－8、1－9。如图1—10所示：•A段精度高成本不经济；•AB段比例适当为经济精度；•B段不能满足加工要求。29经济精度随年代增长和技术进步而不断提高（图1-11）加工误差（μm）196010-110-210-319202000102101100年代图1-11加工精度与年代的关系一般加工精密加工超精密加工30第二节制订机加工艺规程的基本原理一、基准及其选择二、毛坯的选择三、加工余量及其确定四、工序集中和工序分散五、工艺分析六、制定工艺规程的原始资料与制定步骤31一、基准及其选择：1、基准的概念：即根据，确定加工对象上几何要素间几何关系所依据的那些点、线、面称为基准。例如：图1-12定位支座零件322、基准的分类1）设计基准——零件图上确定技术要求的基准。2）工艺基准——制造工艺过程中使用的基准。工序基准：工序图中标注加工面加工要求的基准，即工序尺寸的基准。定位基准：工件上用于定位的基准（面）。度量基准：检测加工要求的基准，即度量尺寸的基准。装配基准：装配时作为根据的点线面33工艺基准图1-13a支座零件第1工序（车削）34工艺基准图1-13b支座零件第1工序（钻孔）35图1-13c支座零件第4工序（磨内孔、端面）图1-13d支座零件第5工序（磨外圆、台阶面）363、定位基准的选择在工艺规程设计中，正确选择定位基准，对保证零件加工要求、合理安排加工顺序有着至关重要的影响。定位基准有精基准与粗基准之分，用毛坯上未经加工的表面作为定位基准，这种定位基准称为粗基准。用加工过的表面作定位基准，这种定位基准成为精基准。在选择定位基准时往往先根据零件的加工要求选择精基准，由工艺路线向前反推，最后考虑选用哪一组表面作为粗基准才能把精基准加工出来。设计过程中：先选择精基准，后选择粗基准加工过程中：先选择粗基准后选择精基准373.1粗基准的选择原则工件加工的第一道工序要用粗基准，粗基准选择得正确与否，不但与第一道工序的加工有关，而且还将对工件加工的全过程产生重大影响。1)保证零件加工表面相对于不加工表面具有一定位置精度的原则:被加工零件上如有不加工表面应选不加工面作粗基准，这样可以保证不加工表面相对于加工表面具有较为精确的相对位置.当零件上有几个不加工表面时，应选择与加工面相对位置精度要求较高的不加工表面作粗基准。图1_14所示套筒法兰零件，表面1为不加工表面，为保证镗孔后零件的壁厚均匀，应选表面1作粗基准镗孔、车外圆、车端面。图1-