零件的机械加工工艺过程

6.1基本概念6.2零件的工艺分析6.3工件定位与基准的选择6.4工艺路线的拟定6.5加工余量和工序尺寸的确定6.6工艺尺寸链6.7变速箱体机械加工工艺设计6.1.1生产过程和工艺过程生产过程：从原材料（或半成品）开始直到成品的所有相互关联的劳动过程总和就称为生产过程。包括：⑴技术准备过程⑵工艺过程⑶辅助生产过程⑷生产服务过程6.1基本概念工艺过程指直接改变原材料或半成品的尺寸、形状、表面的相互位置、表面粗糙度或性能，使之成为成品的过程。它包括：铸造工艺、锻造工艺、焊接工艺、冲压工艺、电镀工艺、热处理工艺、机械加工工艺、装配工艺等。采用金属切削去除零件表面材料的方式，获得成品的工艺过程称为机械加工工艺过程(简称为工艺过程)。6.1.2工艺过程的组成⒈工序一个或一组工人，在一台机床上或在同一个工作地点对一个或一组个工件连续完成的那部分工艺过程，称为工序。划分工序的依据是工作地点是否变化和工作是否连续。工序号工种工序内容工作地点0下料下料锯床5车车两端面，钻中心孔车床10车粗车、精车大外圆和小外圆；掉头车另一小外圆。车床15铣铣键槽铣床20磨磨大外圆、小外圆，调头磨另一小外圆。磨床25检检验。检验台⒉安装工件在机床或夹具中定位并夹紧的过程称为装夹。在一个工序内，工件的加工可能需要装夹几次。如表中的工序10，共有两次装夹。第一次装夹完成车右端面、中心孔、车大外圆和小外圆，第二次装夹完成另一端面和小外圆的加工。工件(或装配单元)经一次装夹后所完成的那一部分工序称为安装。上述工序10也是两个安装过程。⒊工步与复合工步工步是指加工表面、切削刀具、切削速度和进给量都保持不变的条件下所完成的那一部分工艺过程。在大批量生产中，尤其在专用设备中，为提高生产率，用几把刀具或复合刀具同时加工一个工件的几个表面的工步称为复合工步。工艺文件上，复合工步记为一个工步。⒋工位相对刀具或设备的固定部分，工件所占有的每一个加工位置称为工位。工位Ⅰ—装卸工件；工位Ⅱ—钻孔工位Ⅲ—扩孔；工位Ⅳ—铰孔；工位Ⅴ—走刀6.1.3生产纲领和生产类型⒈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。计划期常定为一年，所以生产纲领也称年产量。零件的生产纲领要计入备品和废品的数量，可按式计算，即式中：N—某零件的生产纲领(件／年)；Q—产品的生产纲领(台／年)；n—每台产品中该零件数(件／台)；—备品的百分率；—废品的百分率。(1)NQn⒉生产类型单件生产、批量生产、大量生产。生产类型生产纲领（台/年或件/年）小型机械或轻型零件中型机械或中型零件重型机械或重型零件单件生产100105批量生产小批生产＞100～500＞10～150＞5～100中批生产＞500～5000＞150～500＞100～300大批生产＞5000～50000＞500～5000＞300～1000大量生产＞50000＞5000＞10003．生产类型及工艺过程的关系项目单件生产成批生产大量生产加工产品经常变换周期性变换长期加工一种零件毛坯及加工余量锻件：自由锻造铸件：木模、手工造型毛坯精度低，余量大锻件：模锻铸件：手工造型和金属模造型毛坯精度及余量中等锻件：模锻铸件：机器造型、压力铸造等高效方法毛坯精度高、余量小机床设备及布局通用机床，部分采用数控机床机群式分布通用机床和部分专用机床及高效自动机床零件类别分工段分布广泛采用自动机床、专用机床自动线分布夹具及尺寸保证通用夹具、标准附件或组合夹具；划线试切保证尺寸通用夹具，专用或成组夹具高效专用夹具刀具和量具通用刀具，标准量具专用或标准刀具、量具专用刀具、量具，自动测量零件的互换性配对制造，互换性低，多采用钳工修配多数互换，部分试配或修配全部互换，高精度偶件采用分组装配工艺文件的要求编制简单的工艺路线卡片编制较详细的工艺及工序卡片编制详细的工艺、工序和调整卡片生产效率低中等高成本较高中等低对操作人员的技术要求高较高对人员的技术要求较低，对调整人员的技术要求较高6.1.4机械加工工艺规程机械加工工艺规程简称工艺规程，它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，即把较成熟的工艺过程的有关内容，编写成文字和表格的形式，使之规范化。制订工艺规程的步骤大致如下：①根据零件的生产纲领确定生产类型；②对零件进行工艺分析；③确定毛坯；④拟定工艺路线；⑤确定各工序的加工余量、计算工序尺寸及公差；⑥选择或设计各工序所采用的机床设备及刀具、夹具、量具等工艺装备；⑦确定各主要工序的切削用量和工时定额；⑧确定各主要工序的技术要求及检验方法；⑨工艺方案的技术经济分析；⑩填写工艺文件。⒋工艺规程的类型与格式表6-4机械生产工艺过程卡片机械加工工序卡片6.2.1零件图的技术要求分析零件技术要求一般包括：①加工表面的尺寸精度；②主要加工表面的形状精度；③主要加工表面之间的相互位置精度；④加工表面质量；⑤热处理要求及其它要求(如动平衡等)。6.2零件的工艺分析6.2.2零件的结构工艺性分析6.3.1工件的定位工件的装夹包括定位和夹紧两个过程。6.3.2六点定位原理任意一个刚体，在空间直角坐标系中有6个方向活动的可能性，沿3个坐标轴方向的移动:XYZ绕3个坐标轴方向的转动:6.3工件的定位与基准的选择工件的定位完全定位:工件的六个自由度全部被夹具中的定位元件所限制，而在夹具中占有完全确定的惟一位置，称为完全定位。不完全定位:根据工件加工表面的不同加工要求，定位支承点的数目可以少于六个。有些自由度对加工要求有影响，有些自由度对加工要求无影响，这种定位情况称为不完全定位。不完全定位是允许的。欠定位：按照加工要求应该限制的自由度没有被限制的定位称为欠定位。欠定位是不允许的。因为欠定位保证不了加工要求过定位：工件的一个或几个自由度被不同的定位元件重复限制的定位称为过定位。当过定位导致工件或定位元件变形，影响加工精度时，应该严禁采用。但当过定位并不影响加工精度，反而对提高加工精度有利时，也可以采用。各类钳加工和机加工都会用到。6.3.3定位基准的选择⒈基准的概念基准就是确定零件（或部件）上某些点、线、面的位置时所依据的点、线、面，即基准是零件本身上的一些面、线或点，根据这些面、线或点来确定零件上的另一些面、线或点的位置。⒉基准的分类按其作用的不同，基准可分为设计基准和工艺基准，工艺基准又可分为定位基准、测量基准和装配基准，定位基准又可分为粗基准和精基准。(1)设计基准在零件图上，确定其它点、线、面的位置所依据的那些点、线、面称为设计基准。(2)工艺基准①定位基准在加工时，工件在机床或夹具中定位用的基准。②测量基准：用于测量被加工表面的尺寸和位置的基准。③装配基准装配时用来确定零件或部件在产品中的相对位置所采用的基准⒊定位基准的选择⑴粗基准的选择⑵精基准选择粗基准主要影响不加工表面与加工表面的相互位置精度，以及加工表面的余量分配①基准重合原则。④互为基准原则②基准统一原则③自为基准原则拟订工艺路线就是根据零件每个加工表面（特别是主要表面）的精度、粗糙度及技术要求，确定每个表面的工序内容，然后把各个工序按顺序排列起来。6.4工艺路线的拟定6.4.1加工阶段的划分⒈粗加工阶段⒊精加工阶段⒉半精加工阶段6.4.2加工顺序的安排⒈机械加工工序的安排⑴基准先行⑷先面后孔⑶先主后次⑵先粗后精⒉热处理工序的安排⑴预备热处理⑵时效处理。⑶最终热处理⒊工序的集中与分散⑴工序集中原则⑵工序分散原则6.5.1加工余量的确定⒈加工余量的概念要使毛坯变成合格零件，从毛坯表面上所切除的金属层称为加工余量。加工余量分为总余量和工序余量。⒉工序尺寸及其公差的确定：⑴基准重合时，工序尺寸及其公差的计算6.5加工余量和工序尺寸的确定6.6.1工艺尺寸链的定义由单个零件在工艺过程中的有关工艺尺寸所形成的尺寸链，就称为工艺尺寸链。6.6工艺尺寸链6.6.2工艺尺寸链的组成⒈封闭环根据尺寸链的封闭性，最终被间接保证精度的那个环称为封闭环。⒉组成环尺寸链中除封闭环外的其他环称为组成环。增环：若某环尺寸增大，其余各环尺寸保持不变时，封闭环尺寸也随之增大减环：若某环尺寸增大，其余各环尺寸保持不变时，封闭环尺寸反而减小从封闭环出发，按照零件表面尺寸间的联系，用首尾相接的单向箭头顺序表示各组成环，这种尺寸图就是尺寸链图。3．工艺尺寸链图6.6.3尺寸链的计算公式⒈封闭环基本尺寸计算mniii1i=1NAA⒉封闭环的极限尺寸mnmaximaximini1i=1NAAmnminiminimaxi1i=1NAA⒊封闭环的上偏差与下偏差mnssiii1i=1NAAxmnisii1i=1NAAxx⒋封闭环的公差m+nii=1N=A第一种是C面为测量基准进行测量：测量基准和设计基准是重合第二种是A面为测量基准进行测量，这时测量基准和工艺基准是重合的，但和设计基准不重合可能会出现“假废品”现象。案例1中箱体属批量生产，需要建立专用零件加工生产线。箱体工艺内容的安排要根据生产线的要求来设计，工艺分析如下：1.毛坯的选择HT2002.主要技术要求分析：（1）主要的尺寸精度有：6.7变速箱体机械加工工艺设计①各孔的孔径大小+0.018-0.01252+0.018-0.01262+0.018-0.012100加工镗床+0.027016+0.033022+0.033018钻、铰加工三个大孔精度要求都很高，分为粗加工和精加工②孔距精度要求的有选择具有高效率、高精度的专用组合镗床来完成大孔的加工（2）主要的形位公差有：孔系的同轴度和孔中心线间的平行度（3）表面粗糙度要求孔的表面粗糙度最低，用镗削两侧面和上下面的粗糙度，用铣削