第7章机械加工工艺规程.

第7章机械加工工艺规程7．1机械加工工艺过程的基本概念7．2工件的安装与基准7．3机械加工工艺规程的制订7．4制订工艺规程要解决的几个主要问题7．5工序尺寸及其公差的确定7．6机械加工的生产率与经济分析7．1机械加工工艺过程的基本概念一、生产过程与工艺过程(一)生产过程生产过程——是指将原材料转变为成品的全过程。一台产品的生产过程包括原材料、半成品、元器件、标准件、工具、工装、设备的购置、运输、检验、保管，专用工具、专用工装、专用设备的设计与制造等生产准备工作和毛坯制造、零件加工、热处理、表面处理、产品装配与调试、性能试验以及产品的包装、发运等工作。(二)工艺过程工艺过程——生产过程中直接改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性能的过程，可以通过不同的工艺方法来完成。因而工艺过程又可具体分为铸造、锻造、冲压、焊接、机械加工、特种加工、热处理、表面处理、装配等工艺过程。机械加工工艺过程——采用机械加工方法，直接改变加工对象的形状、尺寸和表面性能，使之成为成品的过程。由若干个按一定顺序排列的工序组成。二、机械加工工艺过程的组成机械加工工艺组成：工序1、工序2、工序3……而工序由工步，安装，走刀，工位等组成φ20±0.072×10.8图2-3阶梯轴φ32φ40φ25±0.07φ350-0.0170.80.8354030550150其余倒角1×45°3.22×1flashflash工序——是指由一个或一组工人在同一台机床或同一个工作地，对一个或同时对几个工件所连续完成的那一部分机械加工工艺过程。工序号工序名称设备（工作地点）1铣端面打中心孔铣端面打中心孔机床2车外圆，切槽，倒角普通车床3铣键槽立式铣床4去毛刺钳工台5磨外圆外圆磨床表7-1阶梯轴工艺过程一个（或同时加工的一组）工件，在一个工作地，由一个（或相互协作的多个）工人所连续完成的工艺过程。工序的划分三“一”，一“连续”。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2-4多工位加工1：装卸工件2：钻孔3：扩孔4：绞孔flash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。（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）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。a）立轴转塔车床的一个复合工步b）钻孔、扩孔复合工步图2-5复合工步•工步、走刀、工位和安装之间的关系•一次安装可以有多个工位、工步和多次走刀；•一个工位可以有多个工步和多次走刀，但一般在一次安装下完成；•一个工步只能在一次安装和一个工位下完成，但可多次走刀。三、生产类型及其工艺特点生产纲领：是指包括备品和废品在内的某种产品（或零件）的年产量N=Qn（1+α%+β%）（2-1）◆单件生产◆批量生产：小批、中批、大批◆大量生产式中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。生产类型表7-2生产类型的划分表7-3工艺特点生产类型生产类型的分类单件生产批量生产小批生产中批生产大批生产大量生产生产类型与生产纲领的关系生产类型零件生产纲领（件/年）重型中型轻型单件310100成批5~30010~500100~5000大量3005005000不同生产类型的特点单件成批大量设计特点配对制造部分互换完全互换毛坯制造方法木模手工造型自由锻造部分金属模手工造型，部分模锻金属模机器造型，模锻等高生产率制坯加工余量大中小工艺规程简单，只有工艺工艺路线有详细的工序卡详细的工序、检验和调整卡不同生产类型的特点单件成批大量设备通用设备，NC机床，加工中心通用+专用设备，NC机床，加工中心，FMS专用流水线，自动线，单机自动设备工装通用刀、夹、量、辅具专用夹具，组合夹具，通用+专用刀、量、辅具专通用刀、夹、量、辅具工艺精度保证试切法加工，划线加工尺寸自动达到法加工，工装保证尺寸自动达到法及高精度反馈调整加工不同生产类型的特点单件成批大量工人技术要求技术条件要求高，熟练技术和熟练程度一般，高的NC工人操作工人低技术、高熟练要求，高技术维护保障人员制造柔性大中等小投资小，可重用中等，部分重用大、专用单件成本大中小7.2基准与工件的安装基准确定设计或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。设计基准和工艺基准设计基准在设计图样上所采用的基准图2-8定位支座零件一、基准及分类工序基准在工序图中用以确定被加工表面位置所依据的基准。所标注的加工面的位置尺寸称工序尺寸。工序基准也可以看作工序图中的设计基准。定位基准用以确定工件在机床上或夹具中正确位置所依据的基准。如轴类零件的中心孔就是车、磨工序的定位基准。测量基准用以测量工件已加工表面所依据的基准。例如以内孔定位用百（千）分表测量外圆表面的径向跳动，则内孔就是测量外圆表面径向跳动的测量基准。装配基准在零件或部件装配时用以确定它在机器中相对位置的基准。7-10在工艺过程中所采用的基准。又可分为：工序基准、定位基准、测量基准与装配基准。工艺基准工艺基准图2-9a支座零件第1工序（车削）图2-9b支座零件第1工序（钻孔）图2-9c支座零件第3工序（钻、锪4分布孔）图2-9d支座零件第4工序（磨内孔、端面）图2-9e支座零件第5工序（磨外圆、台阶面）二、工件装夹划线找正装夹（图7-11）——精度不高，效率低，多用于形状复杂的铸件直接找正装夹（图7-10）——精度高，效率低，对工人技术水平高夹具装夹（图7-12）——精度和效率均高，广泛采用装夹的含义装夹又称安装，包括定位和夹紧两项内容。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工件装夹方法图7-10直接找正安装flash毛坯孔加工线找正线图7-11划线找正安装图7-12工件在夹具上装夹（滚齿夹具）图2-42铣轴端槽夹具1—V型块2—支撑套3—手柄4—定向键5—夹具体6—对刀块三、机床夹具1）定位元件及装置123646）其他元件及装置（防护、防错、分度…）5）夹具体4）连接元件3）对刀及导向元件2）夹紧元件及装置夹具的组成夹具——夹持工件的工具夹具的分类1）通用夹具：三爪、四爪卡盘，平口钳等，一般由专业厂生产，常作为机床附件提供给用户。2）专用夹具：为某一工件特定工序专门设计的夹具，多用于批量生产中。3）通用可调整夹具及成组夹具：夹具的部分元件可以更换，部分装置可以调整，以适应不同零件的加工。4）组合夹具：由一套预先制造好的标准元件组合而成。根据工件的工艺要求，将不同的组合夹具元件像搭积木一样，组装成各种专用夹具。使用后，元件可拆开、洗净后存放，待需要时重新组装。组合夹具特别适用于新产品试制和单件小批生产。5）随行夹具：在自动线或柔性制造系统中使用的夹具。◆按夹具使用范围划分机床夹具三爪卡盘四爪卡盘万向平口钳回转工作台分度头图2-43通用夹具图2-44专用夹具43φDL零件工序简图机床夹具零件工序简图43φDLLφD43φD43LφDL34φDL43φDL34图2-45成组夹具KH1KH2KH3KH4机床夹具图2-46组合夹具1234567891011121314151617181—加筋角铁（2）2—槽用螺栓（6）3—平键（10）4—方形支承5—定位支承6—方形支承7—平垫圈8—六角螺母（8）9—槽用螺栓10—钻套螺钉11—快换钻套12—钻模板13—圆形定位销14—工件15—方形支承16—角铁17—压紧螺钉18—基础板机床夹具12345678910111213141516171819205774.63图2-46a铣拨叉槽组合夹具1—方形基础板2—小长方支承3，14，20—六角螺母4—φ40圆形定位盘5—大长方支承6—螺钉7—右支承角铁8，10—厚六角螺母9—垫圈11—槽用螺栓12—侧中孔定位支承13—小长方支承15—回转压板16—双头螺栓17—φ24圆形定位销18—圆螺母19—工件图2-46b组合夹具实例机床夹具可分为钻床夹具、铣床夹具、车床夹具、磨床夹具等。◆按使用机床划分可分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、真空夹具、电动夹具等。◆按夹紧力源划分机床夹具夹具的分类气动虎钳液压夹具四、工件在夹具中的定位图7-13六点定位原理XZY1、六点定位原理要确定其空间位置，就需要限制其6个自由度将6个支承抽象为6个“点”，6个点限制了工件的6个自由度，这就是六点定位原理。任何一个物体在空间直角坐标系中都有6个自由度——用表示ZYXZYX,,,,,图2-14工件以平面3点定位XYZ——夹紧与定位概念分开——工件、夹具是弹性体两点注意：“点”的含义——对自由度的限制，与实际接触点不同工件的6个自由度均被限制，称为完全定位。工件6个自由度中有1个或几个自由度未被限制，称为不完全定位。完全定位与不完全定位不完全定位主要有两种情况：①工件本身相对于某个点、线是完全对称的，则工件绕此点、线旋转的自由度无法被限制（即使被限制也无意义）。例如球体绕过球心轴线的转动，圆柱体绕自身轴线的转动等。②工件加工要求不需要限制某一个或某几个自由度。如加工平板上表面，要求保证平板厚度及与下平面的平行度，则只需限制3个自由度就够了。完全定位与不完全定位ZYXa）ZYXb）ZYXc）ZYXd）e）ZYXf）ZYX图7-15工件应限制的自由度欠定位工件加工时必须限制的自由度未被完全限制，称为欠定位。欠定位不能保证工件的正确安装，因而是不允许的。图7-16欠定位示例XZYa）b）BBB过定位过定位——工件某一个自由度（或某几个自由度）被两个（或两个以上）约束点约束，称为过定位。过定位是否允许，要视具体情况而定：1）如果工件的定位面经过机械加工，且形状、尺寸、位置精度均较高，则过定位是允许的。有时还是必要的，因为合理的过定位不仅不会影响加工精度，还会起到加强工艺系统刚度和增加定位稳定性的作用。2）反之，如果工件的定位面是毛坯面，或虽经过机械加工，但加工精度不高，这时过定位一般是不允许的，因为它可能造成定位不准确，或定位不稳定，或发生定位干涉等情况。过定位分析（桌子与三角架）图7-17过定位分析过定位分析图7-18过定位示例a）ZYXYc）ZYXYb）ZYYX过定位分析图7-19过定位示例XYa）ZYb）ZYXY刀柄主轴拉杆涨套过定位应用图7-21HSK刀柄与传统刀柄结构HSK刀柄传统刀柄1:107:24间隙主轴拉杆刀柄定位端面配合锥面ZXYZXYZXYZXY图7-24工件以平面定位平面定位的主要形式是支承定位。常用的定位元件有支承钉、支承板、夹具支承件和夹具体的凸台及平面等。图7-24给出了平面定位的几种情况。ZXYZXY2、定位方法与定位元件工件以平面定位(1)．主要支承主要支承用来限制工件的自由度，它又分为：1）固定支承固定支承有支承钉(平头——精基准，安装后磨、圆头——粗基准、锯齿形——侧面)和支承板——精基准两种型式。2）可调支承在工件定位过程中，支承钉的高度需要调整时，可采用可调支承结构。3）自位支承(浮动支承)在工件定位过程中，能自动调整位置的支承称为自位支承，或称浮动支承(2)．辅助支承辅助支承用来提高工件的装夹刚度和稳定性，不起定位作用。如工件以内孔及端面定位，钻右端小孔。若右端不设支承，工件装夹好后，右边为一悬臂，刚性差。若在A处设置固定支承，属过定位，有可能破坏左端的定位。在这种情况下，宜在右端设置辅助支承。工件定位时，辅助支承是浮动的（或可调的），待工件夹紧后再固定下来，以承受切削力。1）螺旋式辅助支承2）自位式辅助支承3）推引式辅助支承图7-26工件以外圆柱面定位工件以外圆柱面定位两种形式：定心定位和支承定位。工件以外圆柱面定心定位的情况与工件以圆孔定位的情况相仿（用套筒和卡盘代替心轴或柱销）。工件以外圆柱面支承定位的元件常采用V型块，短V型块限制2个自由度，长V型块（或两个短V型块组合）限制4个自由度