绪论、机械加工工艺规程的制定

2019年8月8日11时35分第1页《机械制造工艺学》是现代机械制造专业高级专们技术人才和管理人才必修的主干专业技术基础课程，它包括了机械制造技术的基本知识、基本理论和基本技能。本多媒体课件本着“重基础、低重心、广知识、少学识、精内容、宽适应”的指导思想，以切削原理理论为基础，以制造工艺为主线，兼顾工艺装备知识的掌握，注意反映本学科理论与技术的新发展，并对非传统加工与现代制造技术进行了介绍。2019年8月8日11时35分第2页《机械制造技术基础》多媒体课件目录绪论金属切削过程的基本知识金属切削过程的基本规律及其应用金属切削机床与刀具机械加工工艺规程的制定机械加工精度机械加工表面质量机床夹具设计原理机械装配工艺现代制造技术简介非传统加工方法简介2019年8月8日11时35分第3页绪论一、机械制造学科的发展1、制造技术的重要性（1）机械制造业是国家工业体系的重要基础和国民经济的重要组成部分，是衡量一个国家科技水平的重要标志之一；（2）制造技术是生产、国际经济竟争、产品革新的一种重要手段；（3）基础机械、基础零部件、基础工艺的发展，其关键在于制造技术的发展；（4）现代以制造技术为重点的工业革命，就是第三次工业革命；2019年8月8日11时35分第4页2、机械制造科学的发展机械制造技术是以制造一定质量的产品为目标，研究如何以最少的消耗、最低的成本和最高的效率进行机械产品制造的综合性技术。机械制造的发展过程是：从一种经验、技艺、方法逐步形成一门传统工程科学。科学技术研究包括基础研究、应用研究、产品开发设计和制造技术开发四个阶段。机械技术亦是如此，机械科技成果要转化为生产力也必须经过上述几个阶段。机械制造技术是机械科技成果转化为生产力的关键环节。在美国上述的四个阶段所投入的人力和资金的比例为1：5：20：300。在未来的十几年内，机械制造技术的发展将会更加迅速。计算机技术的发展，促使常规机械制造技术与精密检测技术、数控技术等相互结合，向着高精度、高柔性和自动化方向发展，使生产效率和质量大大提高。精密与超精密加工是机械制造技术发展的主要方向之一。一方面，对产品质量要求的提高，促使加工精度由微米级向亚微米和纳米级发展。另一方面，超精密加工技术是高利润加工技术，掌握一项超精密加工技术，就能在可自行定价的高利润畅销品国内外市场上占据一席之地。精密与超精密加工技术已成为一个国家制造技术水平的重要标志之一。柔性化和自动化是机械制造技术发展的又一个方向。计算机技术在机床中的应用，使计算机数控（CNC）机床、加工中心、柔性制造系统（FMS）等在机械制造中的应用比例迅猛增加。二、本课程的性质、研究对象1、性质：是机械类各专业的主干专业技术基础课程。2、研究对象：金属切削原理、金属切削机床与刀具、机床夹具设计原理以及机械产品的制造工艺（包括零件加工和装配两方面）。2019年8月8日11时35分第5页三、本课程的主要内容与学习要求（一）课程的主要内容1、金属切削的基本原理和基本知识；2、金属切削机床与刀具；3、零件机械加工工艺过程的制订；4、机床夹具设计原理；5、机械加工精度与加工质量；6、装配工艺过程设计；（二）课程的学习要求：（1）以金属切削理论为基础，要求掌握金属切削的基本原理和基本知识，并有根据具体情况合理选择加工方法（机床、刀具、切削用量、切削液等）的初步能力；（2）掌握机械加工的基础理论和知识：如定位理论、工艺尺寸链理论、加工精度理论等。（3）了解影响加工质量的各种因素，学会分析研究加工质量的方法；（4）学会制定零件机械加工工艺过程的方法；（5）掌握机床夹具设计的基本原理和方法。四、本课程的学习方法金属切削理论和机械制造工艺知识具有很强的实践性。因此，希望学习本书时必须重视实践环节，即通过实验、实习、设计及工厂调研来更好地体会、加深理解。本书给出的仅是基本概念与理论，真正的掌握与应用必须在不断的实践—理论—实践的循环中善于总结，才能达到自由王国的境界。2019年8月8日11时35分第6页机械加工工艺规程的制定请选择：本章学习内容本章学习目的与要求本章内容小结机械加工的目的是将毛坯加工成符合产品要求的零件。通常，毛坯需要经过若干工序才能转化为符合产品要求的零件。一个相同结构相同要求的机器零件，可以采用几种不同的工艺过程完成，但其中总有一种工艺过程在某一特定条件下是最经济、最合理的。在现有的生产条件下，如何采用经济有效的加工方法，合理地安排加工工艺路线以获得符合产品要求的零件这是本章所要解决的重点。本章学习内容零件制造的工艺过程工艺规程的作用及设计步骤零件工艺性的分析与毛坯的选择定位基准的选择工艺路线的拟定加工余量的确定尺寸链解算与工序尺寸确定时间定额与经济分析2019年8月8日11时35分第7页机械加工工艺规程的制定请选择：本章学习内容本章学习目的与要求本章内容小结本章学习目的与求1)掌握生产过程、机械加工工艺过程及组成、生产类型、生产纲领的基本概念以及各种生产类型工艺过程的主要特点；2)了解工艺规程的基本概念、设计原则、设计内容和步骤；3)了解机械零件的加工工艺性评价和毛坯选择；4)掌握工艺路线的拟定（记忆和应用定位粗基准、精基准选择原则，表面加工方法的选择，机床设备与工艺装备的选择，认识加工阶段划分，工序集中与分散，加工顺序的安排，记忆相关原则）；5)掌握加工余量、工序尺寸的概念及影响加工余量的因素；6)握工艺尺寸链的概念与极值法计算；7)了解时间定额的概念与计算；8)了解经济分析、工艺成本的概念和工艺方案的经济分析。本章重点、难点：重点是工艺规程的编制方法；难点是尺寸链、工序尺寸计算2019年8月8日11时35分第8页机械加工工艺规程的制定请选择：本章学习内容本章学习目的与要求本章内容小结本章内容小结1.机械加工工艺规程是工艺文件中用来规定零件机械加工工艺过程和操作方法的技术性文件。它包括零件从毛坯制作成符合技术要求的成品的整套工艺方案。2.零件工艺方案的确定包括毛坯形式的选择、加工方法的选择、加工基准的选择、加工路线选择、机床、刀具、夹具和量辅具选择等内容；对每一道工序，还需要确定工序尺寸、加工余量及到达的技术要求等。3.加工余量可参考工艺设计手册获得，手册的制定标准符合最小加工余量原则；工序尺寸可通过求解尺寸链来计算，求解尺寸链的方法主要有极值法和统计法。4.零件的工艺规程除了要满足该零件加工的技术要求外，还必须满足该零件加工的经济性要求。2019年8月8日11时35分第9页一、几个概念2、工艺过程：在生产过程中凡直接改变生产对象的尺寸、形状、性能(包括物理性能、化学性能、机械性能等)以及相对位置关系的过程，统称为工艺过程。工艺过程又可分为铸造、锻造、冲压、焊接、机械加工、装配等工艺过程，本门课程只研究机械加工工艺过程和装配工艺过程；铸造、锻造、冲压、焊接、热处理等工艺过程是《材料成型技术》课程的研究对象。1、生产过程：从原材料或半成品到成品制造出来的各有关劳动过程的总和称为工厂的生产过程。一台产品的生产过程包括的内容有：提示：生产过程往往由许多工厂或工厂的许多车间联合完成，这有利于专业化生产，提高生产率、保证产品质量、降低生产成本。1）原材料（或半成品、元器件、标准件、工具、工装、设备）的购置、运输、检验、保管；2）生产准备工作：如编制工艺文件，专用工装及设备的设计与制造等；3）毛坯制造；4）零件的机械加工及热处理；5）产品装配与调试、性能试验以及产品的包装、发运等工作。机械加工工艺规程的制定返回2019年8月8日11时35分第10页二、机械加工工艺过程(一)定义：用机械加工的方法直接改变毛坯形状、尺寸和机械性能等，使之变为合格零件的过程，称为机械加工工艺过程，又称工艺路线或工艺流程。(二)机械加工工艺过程的组成机械加工工艺过程由若干个按一定顺序排列的工序组成。机加工工艺过程组成工序指一个（或一组）工人在一个工作地点（如一台机床或一个钳工台），对一个（或同时对几个）工件连续完成的那部分工艺过程，称为工序。它包括在这个工件上连续进行的直到转向加工下一个工件为止的全部动作。区分工序的主要依据是：工作地点固定和工作连续。工序是组成工艺过程的基本单元，也是制定生产计划、进行经济核算的基本单元。工序又可细分为安装、工位、工步、走刀等组成部分。阶梯轴加工工艺过程安装工件加工前，使其在机床或夹具中相对刀具占据正确位置并给予固定的过程，称为装夹。（装夹包括定位和夹紧两过程）安装是指工件通过一次装夹后所完成的那一部分工序。例如：上图中的第1道工序，若对工件的两端连续进行车端面、钻中心孔，就需要两次安装（分别进行加工），每次安装有两个工步（车端面和钻中心孔）。工步当加工表面、切削刀具、切削速度和进给量都不变的情况下所完成的那部分工序，称为工步。工步是构成工序的基本单元。为了提高生产率，常常用几把刀具同时加工几个表面，这样的工步称为复合工步，如右图所示。走刀走刀（又称工作行程）是指刀具相对工件加工表面进行一次切削所完成的那部分工作。每个工步可包括一次走刀或几次走刀。不同生产类型的阶梯轴加工工艺过程分析返回(三)生产纲领、生产类型和工艺特征工位2019年8月8日11时35分第11页返回2019年8月8日11时35分第12页返回2019年8月8日11时35分第13页返回2019年8月8日11时35分第14页返回2019年8月8日11时35分第15页返回2019年8月8日11时35分第16页(三)生产纲领、生产类型和工艺特征:不同的生产类型，其生产过程和生产组织、车间的机床布置、毛坯的制造方法、采用的工艺装备、加工方法以及工人的熟练程度等都有很大的不同，因此在制定工艺路线时必须明确该产品的生产类型。1、生产纲领：指包括备品、备件在内的该产品的年产量。产品的年生产纲领就是产品的年生产量。零件的年生产纲领由下式计算：N=Qn(1+a)(1+b)式中：N：零件的生产纲领（件/年）；Q:产品的年产量（台/年）；n:单台产品该零件的数量（件/年）；a:备品率，以百分数计；b:废品率，以百分数计。2、生产类型：根据生产纲领的大小，生产可分为三种类型1）单件生产：定义：单个的生产不同结构和不同尺寸的产品。特点：是产品的种类繁多。2）成批生产：定义：一年中分批、分期地制造同一产品。特点：生产品种较多，每种品种均有一定数量，各种产品分批、分期轮番进行生产。•小批生产：生产特点与单件生产基本相同。•中批生产：生产特点介于小批生产和大批生产之间。•大批生产：生产特点与大量生产相同。3）大量生产：定义：全年中重复制造同一产品。特点：产品品种少、产量大，长期重复进行同一产品的加工。返回2019年8月8日11时35分第17页机械加工工艺规程的制定各种生产类型的规范见下表：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件各种生产类型工艺过程的主要特点见下表：（五）、基本概念小测验答案：1）B2）B3）B4）C5）B6）A7）C8）B返回(四)获得加工精度的方法:作业：P362：1-5；1-62019年8月8日11时35分第18页1、获得尺寸精度的方法•试切法：通过试切—测量—调整—再试切，反复进行到工件尺寸达到规定要求为止•调整法：先调整好刀具和工件在机床上的相对位置，并在一批零件的加工过程中保持这个位置不变，以保证工件被加工尺寸•定尺寸刀具法：通过刀具的相应尺寸保证加工表面的尺寸精度•自动控制法：将测量、进给装置和控制系统组成一个自动加工系统，通过自动测量和数字控制装置，在达到尺寸精度后自动停止加工2、获得形状精度的方法•3、获得位置精度的方法(四)获得加工精度的方法:A2019年8月8日11时35分第19页2、获得形状精度的方法•刀尖轨迹法：通过刀尖运动的轨迹来获得形状精度的方法•仿形法：刀具依照