第五章机械加工工艺规程

第五章机械加工工艺规程本章要点:•生产过程的概念•定位基准的选择•工艺规程的制订•工序尺寸的确定•尺寸链的确定及计算5.1机械加工概述•教学重点：–掌握生产过程的概念及组成；–掌握机加工工艺过程的组成和相关概念；–掌握生产纲领的计算方法和各生产类型的分类；–掌握工艺规程的作用。•教学难点：–机加工工艺规程的组成；–工序、工步的划分。2.1机械加工概述2.1.1生产过程和工艺过程1.生产过程5.1机械加工概述2.工艺过程工艺过程就是指改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等，使其成为成品或半成品的过程。机械加工工艺过程是指利用机械加工的方法，直接改变毛坯的形状、尺寸和表面质量，使其成为成品或半成品的过程。2.1机械加工概述2.1.2工艺过程的组成1.工序工序是一个（或一组）工人，在一个工作地对同一个（或同时对几个）工件进行加工所连续完成的那部分工艺过程。工序是组成工艺过程的基本单元，也是生产计划的基本单元。2.安装工件加工前，使其在机床或夹具中占据一正确而固定位置的过程为安装。在一个工序中，工件可能安装一次，也可能安装几次。2.1机械加工概述3.工位为了减少安装次数，常采用回转工作台，回转夹具或移动夹具等多工位夹具，使工件在一次安装中先后处于几个不同的位置进行加工。此时，工件在机床上占据的每一个加工位置称为工位。4.工步在加工表面，切削刀具和切削用量（不包括切削深度）不变的条件下，所连续完成的那一部分工序称为工步。5.走刀走刀是切削工具在加工表面上切削一次所完成的那部分工艺过程。在一个工步中，当加工表面上需要切除的材料较厚，无法一次全部切除掉，需分几次切除，则每切去一层材料称为一次走刀。2.1机械加工概述多工位加工和复合工步：图2-2多工位加工图2-3复合工步2.1机械加工概述2.1.3生产纲领和生产类型1.生产纲领生产纲领是指企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划，因计划期常常定为1年，所以也称为年产量。零件的生产纲领要记入备品和废品的数量：%%1baQNn2.1机械加工概述2.生产类型(1)单件生产单件生产的基本特点是生产的产品种类很多，每种产品制造一个或少数几个，而且很少重复生产。例如重型机器制造，专用设备制造和新产品试制等。(2)成批生产成批生产指一年中分批轮流生产几种不同的产品，每种产品均有一定的数量，工作地的加工对象周期性地重复。(3)大量生产大量生产的产量很大，大多数工作地点长期只进行某一工序的生产。2.1机械加工概述3.各种生产类型的工艺特征类型特点单件生产成批生产大量生产加工对象经常改变周期性改变固定不变毛坯的制造方法及加工余量铸件用木模，手工造型；锻件用自由锻。毛坯精度底，加工余量大部分铸件用金属模，部分锻件采用模锻。毛坯精度中等，加工余量中等铸件广泛采用金属模机器造型。锻件广泛采用模锻以及其他高生产率的毛坯制造方法。毛坯精度高，加工余量小机床设备及其布置形式采用通用机床。机床按类别和规格大小采用“机群式”排列布置采用部分通用机床和部分高生产率的专用机床。机床设备按加工零件类别分“工段”排列布置广泛采用高生产率的专用机床及自动机床。按流水线形式排列布置工艺装备多标准夹具，很少采用专用夹具，靠划线及试切法达到尺寸精度采用通用刀具与万能量具广泛采用专用夹具，部分靠划线进行加工较多采用专用刀具和专用量具广泛采用先进高效夹具，靠夹具及调整法达到加工要求广泛采用高生产率的刀具和量具对操作人员的要求需要技术熟练的操作工人操作工人需要有一定的技术熟练程度对操作工人的技术要求较底，对调整工人的技术要求较高工艺文件有简单的工艺过程卡片有较详细的工艺规程，对重要零件需编制工序卡片有详细编制的工艺文件零件的互换性广泛采用钳工修配零件大部分有互换性，少数用钳工修配零件全部有互换性，某些配合要求很高的零件采用分组互换生产率低中等高单件加工成本高中等低2.1机械加工概述2.1.4工艺规程工艺规程是规定产品或零部件制造工艺过程和操作方法等的工艺文件。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)工艺规程是生产组织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技术文件。(4)工艺规程是进行技术交流的重要文件。2.1机械加工概述2.制定工艺规程的原则、主要依据和步聚：(1)制定工艺规程的原则：应尽量做到技术上先进，经济上的合理，有良好的劳动条件；应该做到正确、统一、完整和清晰；所用的术语、符号、计量单位、编号等都要符合有关的标准。(2)制定工艺规程的主要依据(原始资料)产品的成套装配图和零件工作图。产品验收的质量标准。产品的生产纲领。现有生产条件和资料，包括毛坯的生产条件、工艺装备及专用设备的制造能力，有关机械加工车间的设备和工艺装备的条件。国内、外同类产品的有关工艺资料等。2.1机械加工概述(3)制定工艺规程的步聚：①分析研究产品的装配图和零件图。②确定生产类型。③确定毛坯的种类和尺寸。④选择定位基准和主要表面加工方法、拟定零件加工工艺路线。⑤确定工序尺寸及公差。⑥选择机床、工艺装备及确定时间定额。⑦填写工艺文件。2.1机械加工概述2.1机械加工概述作业2-1什么是生产过程？什么是工艺过程？二者有什么关系？2-2举例说明工序、安装、工位、工步及走刀的概念。2-3什么是生产纲领？有哪几种生产类型？2-4什么是工艺规程？简述工艺规程制定的步骤。2.2零件的工艺分析•教学重点：–掌握零件工艺分析所包含的内容；–掌握零件技术要求分析和结构工艺分析所包含的内容。•教学难点：–零件的结构工艺性分析2.2零件的工艺分析2.2.1零件的技术要求分析零件的技术要求分析包括以下几个方面：1.加工表面的尺寸精度和性状精度。2.各加工表面之间以及加工表面和不加工表面之间的相互位置精度。3.加工表面粗糙度以及表面质量方面的其他要求。4.热处理及其他要求，如动平衡、配适切削等。2.2零件的工艺分析2.2.2零件的结构工艺性分析1.工件应便于机床或夹具上装夹，并尽量减少装夹次数。2.刀具易于接近加工部位，便于进刀、退刀、越程和测量，以及便于观察切削情况等。3.尽量减少刀具调整和走刀次数。4.尽量减少加工面积及空行程，提高生产率。5.便于采用标准刀具，尽可能减少刀具种类。6.尽量减少工件和刀具的受力变形。7.改善加工条件，便于加工，必要时应便于采用多刀、多件加工。8.有适宜的定位基准、且定位基准至加工面的标柱尺寸应便于测量。2.2零件的工艺分析作业1.零件的结构工艺性分析一般涉及哪些方面的内容?如果要在斜面上钻孔如何解决?2.为什么机器底座一般都设计出凸台?2.3毛坯的选择•教学重点：–掌握工件毛坯的种类；–掌握选择毛坯时应该老店考虑的因素；–掌握毛坯尺寸和形状的确定方法。•教学难点：–选择毛坯时考虑的因素和毛坯形状及尺寸的确定。2.3毛坯的选择2.3.1毛坯的种类1.铸件适用于各种性状复杂的零件，铸件材料有铸铁、铸钢及钢等有色金属。2.锻件自由锻件毛坯精度低、加工余量大、生产率低，适用于单件小批量生产以及大型零件毛坯。模锻件毛坯精度高、加工余量小、生产率高，适用于中批以上生产的中小型毛坯。常用的锻件材料为中、低碳钢及低合金钢。3.轧制件主要包括各种热轧和冷轧圆钢、方钢、六角钢、八角钢等型材，热轧毛坯精度较低，冷轧毛坯精度较高。4.焊接件是将型材或板料等焊接成所需的毛坯，简单方便，但需经过时效处理消除应力后才能进行机械加工。5.其他毛坯如冲压件、粉末冶金和塑料压制件等。2.3毛坯的选择2.3.2选择毛坯时应考虑的因素1.零件的材料及力学性能要求2.零件的结构形状和尺寸3.生产纲领的大小4.现有生产条件5.充分考虑利用好技术、新工艺、新材料的可能性2.3毛坯的选择2.3.3毛坯形状与尺寸的确定毛坯尺寸和零件图上的设计尺寸之差称为加工余量，又叫毛坯余量。毛坯尺寸的公差、毛坯余量的大小同毛坯的制造方法有关。毛坯余量确定后，将毛坯余量附加在零件相应的加工表面上，即可大致确定毛坯的形状和尺寸，此外还要考虑毛坯制造、机械加工及热处理等许多工艺因素。从机械加工工艺角度确定毛坯形状和尺寸时应注意：⑴工艺凸台⑵一坯多件⑶组合毛坯作业1.机械加工中常用的毛坯有哪几种？如何选用？2.什么是组合毛坯?2.4定位基准的选择•教学重点：–掌握定位基准的概念及分类；–掌握工件定位的基本原理；–掌握常用定位原件所能限制的自由度；–掌握定位基准的选择原则。•教学难点：–常用定位元件所能限制的自由度；–定位基准的选择原则。2.4定位基准的选择2.4.1基准的概念及其分类2.4定位基准的选择2.4.2工件定位的基本原理1.六点定位原则工件定位的实质，就是使工件在夹具中占有某一个正确的加工位置。一个空间处于自由状态的刚体，具有六个自由度。要使工件在夹具中占有正确的位置，就是要对工件的六个自由度加以必要的限制——即约束。夹具用一个支承点限制工件的一个自由度，用合理分布的六个支承点限制工件的六个自由度，使工件在夹具中的位置完全确定。这就是六点定位原则。x2.4定位基准的选择图2-8工件定位时支承点的分布2.4定位基准的选择2.工件的定位方式（1）完全定位：工件的六个支承点全部被限制，工件在空间占有完全确定的惟一位置，称完全定位。（2）不完全定位：有些工件，根据加工要求，并不需要限制其全部自由度。（3）欠定位：工件的实际定位所限制的自由度数少于按其加工要求所必须限制的自由度数目。欠定位的结果将会导致工件应该被限制的自由度不被限制的不合理现象，在夹具中的位置不能满足加工要求。2.4定位基准的选择不完全定位例子：为保证槽底面与A面的平行度和尺寸mm两项加工要求，必须限制、、三个自由度;为保证槽侧面与B面的平行度及尺寸30±0.1mm两项加工要求，必须限制两个自由度;至于，从加工要求的角度看，可以不限制图2-9加工零件通槽工序图2.4定位基准的选择（4）过定位（重复定位）：是指定位时几个定位支承点重复限制工件的同一个自由度。图2-11工件过定位及改进措施2.4定位基准的选择2.4.3定位基准的选择1.精基准的选择(1)基准重合原则设计基准为定位基准。(2)基准统一原则采用同一组基准来加工工件的多个表面。(3)自为基准原则以加工表面本身作为定位基准称为自为基准原则。(4)互为基准原则用两个表面互相作为基准，反复进行加工，以保证位置精度要求。2.4定位基准的选择2.粗基准的选择(1)以不加工表面作粗基准。(2)以重要表面、余量较小的表面作粗基准。(3)粗基准应尽量避免重复使用。(4)以质量较好的毛坯作为粗基准。图2-13选择不加工表面为粗基准图2-14床身加工的粗基准选择作业1.简述基准、设计基准、工艺基准的概念。2.什么是定位基准？精基准与粗基准的选择各有何原则？3.如图所示的零件，在加工过程中将A面放在机床工作台上加工B、C、D、E、F表面，在装配时将A面与其他零件连接。试说明：①A面是那些表面的尺寸和相互位置的设计基准？②哪个表面是装配基准和定位基准？92.5工艺路线的拟定•教学重点：–掌握常用加工方法的经济精度和经济表面粗糙度；–掌握加工阶段划分的方法和意义；–掌握工序集中和工序分散的特点；–掌握安排加工顺序应考虑的因素。•教学难点：–合理安排加工方法和加工顺序2.5工艺路线的拟定表2-9外圆柱面加工方法2.5工艺路线的拟定表2-10孔加工方法2.5工艺路线的拟定续表2-10孔加工方法2.5工艺路线的拟定表2-11平面加工方法2.5工艺路线的拟定2.工件材料的性质各种加工方法对工件材料及其热处理状态有不同的适用性。3.工件的形状和尺寸工件的形状和加工表面的尺寸大小不同，采用的加工方法和加工方案往往不同。4.生产类型、生产率和经济性各种加工方法的生产率有很大的差异，经济性也各不相同。5.加工表面的特殊要求有些加工表面可能会有一些特殊要求，如表面切削纹路方向的要求。选择加工方法时应考虑加工表面的特殊要求。2.5工艺路线的拟定2.5.2加工阶段的划分1.各加工阶段的主要任务⑴粗加工阶段主要任务是尽快从毛坯上去除大部分余量，关键问题是提高生