机械制造技术基础张世昌第5章机械加工工艺过程设计.

2019/12/2511机械制造过程基础知识切削与磨削原理机械加工质量机械加工工艺过程设计机械制造技术新发展机器的装配工艺课程导航机械制造技术概论2019/12/2522本章提要2019/12/2533加工余量的确定第5章工艺过程设计本章要点定位基准的选择工艺路线拟订工艺尺寸链工艺过程经济分析计算机辅助工艺过程设计2019/12/2544机械制造技术基础第5章工艺过程设计ProcessPlanning5.1制订工艺规程的步骤和方法StepsandMethodsofProcessPlanning2019/12/25555.1.1机械加工工艺规程机械加工工艺过程和工艺规程机械加工工艺过程采用各种机械加工方法，直接用于改变毛坯的形状、尺寸、表面质量，使之成为合格零件的全部劳动过程。2019/12/25665.1.1机械加工工艺规程机械加工工艺过程的组成：由一个或若干个顺序排列的工序组成，工序又分为安装、工位、工步和走刀。2019/12/25775.1.1机械加工工艺规程机械加工工艺过程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。由零件结构复杂度、加工精度、生产类型等决定，如图2-1所示。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。2019/12/25885.1.1机械加工工艺规程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2-2多工位加工1：装卸工件2：钻孔3：扩孔4：绞孔2019/12/25995.1.1机械加工工艺规程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，如图2-3）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2-3复合工步2019/12/2510105.1.1机械加工工艺规程机械加工工艺过程和工艺规程机械加工工艺规程机械加工工艺规程是指规定零件机械加工工艺过程的工艺文件。一般包括：工件加工的工艺路线、各工序的具体内容及所用的设备和工艺装备、工件的检验项目用检验方法、切削用量、时间定额等。工艺规程的作用连接产品设计和制造过程的桥梁，是企业组织生产活动和进行生产管理的重要依据。2019/12/2511115.1.1机械加工工艺规程表5-1机械加工工艺过程卡片工艺规程形式（工艺过程卡、工序卡、工艺卡）2019/12/2512125.1.1机械加工工艺规程表5-1机械加工工艺过程卡片2019/12/2513135.1.1机械加工工艺规程表5-1机械加工工艺过程卡片2019/12/2514145.1.2机械加工工艺规程设计原则1）以保证零件加工质量，达到设计图纸规定的各项技术要求为前提。2）工艺过程有较高的生产效率和较低的成本。3）充分考虑和利用现有生产条件，尽可能作到平衡生产。4）尽量减轻工人劳动强度，保证安全生产，创造良好、文明劳动条件。5）积极采用先进技术和工艺，减少材料和能源消耗，并应符合环保要求。机械加工工艺规程设计原则2019/12/2515155.1.3制定工艺规程所需原始资料产品的全套装配图及零件图产品的验收质量标准产品的生产纲领及生产类型零件毛坯图及毛坯生产情况本厂（车间）的生产条件各种有关手册、标准等技术资料国内外先进工艺及生产技术的发展与应用情况制定机械加工工艺规程所需原始资料2019/12/2516161．阅读装配图和零件图了解产品的用途、性能和工作条件，熟悉零件在产品中的地位和作用，明确零件的主要技术要求。2．工艺审查审查图纸上的尺寸、视图和技术要求是否完整、正确、统一，分析主要技术要求是否合理、适当，审查零件结构工艺性。3．熟悉或确定毛坯确定毛坯的依据是零件在产品中的作用、零件本身的结构特征与外形尺寸、零件材料工艺特性以及零件生产批量等。常用的毛坯种类有铸件、锻件、焊接件、冲压件、型材等，其特点及应用见表5-4。5.1.4机械加工工艺规程设计步骤机械加工工艺规程设计步骤2019/12/2517175.1.4机械加工工艺规程设计步骤表5-4各类毛坯的特点及适用范围P208毛坯种类制造精度（IT）加工余量原材料工件尺寸工件形状机械性能适用生产类型型材型材焊接件砂型铸造自由锻造普通模锻钢模铸造精密锻造压力铸造熔模铸造冲压件粉末冶金件工程塑料件13级以下13级以下11～1510～128～118～117～108～107～99～11大一般大大一般较小较小小很小小很小较小各种材料钢材铸铁,铸钢,青铜钢材为主钢,锻铝,铜等铸铝为主钢材,锻铝等铸铁,铸钢,青铜铸铁,铸钢,青铜钢铁,铜,铝基材料工程塑料小型大、中型各种尺寸各种尺寸中、小型中、小型小型中、小型小型为主各种尺寸中、小尺寸中、小尺寸简单较复杂复杂较简单一般较复杂较复杂复杂复杂复杂较复杂复杂较好有内应力差好好较好较好较好较好好一般一般各种类型单件单件小批单件小批中、大批量中、大批量大批量中、大批量中、大批量大批量中、大批量中、大批量2019/12/2518184.选择定位基准（见5.2节）5.拟定加工路线（见5.3节）6.确定满足各工序要求的工艺装备5.1.4机械加工工艺规程设计步骤包括机床、夹具、刀具、量具、辅具等。工艺装备的选择在满足零件加工工艺的需要和可靠地保证零件加工质量的前提下，应与生产批量和生产节拍相适应，并应充分利用现有条件，以降低生产准备费用。对必须改装或重新设计的专用或成组工艺装备，应在进行经济性分析和论证的基础上提出设计任务书。2019/12/2519197.确定各工序加工余量，计算工序尺寸和公差（见5.4，5.5节）8.确定切削用量（见3.6节）9.确定时间定额（见5.7.1节）10.编制数控加工程序（对数控加工）11.评价工艺路线对所制定的工艺方案应进行技术经济分析，并应对多种工艺方案进行比较，或采用优化方法，以确定出最优工艺方案（见5.6.3节）。12.填写或打印工艺文件5.1.4机械加工工艺规程设计步骤2019/12/252020机械制造技术基础第5章工艺过程设计ProcessPlanning5.2定位基准的选择SelectionofLocationDatum2019/12/2521215.2.1定位基准基准定位：使工件待加工表面加工后满足尺寸、位置精度要求，需占有某个正确的位置；保持该正确位置不动，需夹紧；而工件装夹依赖于相关的基准。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。设计基准在设计图样上所采用的基准图2-7定位支座零件2019/12/2522225.2.1定位基准工艺基准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。表2-9a支座零件第1工序（车削）粗基准2019/12/2523235.2.1定位基准图2-9b支座零件第1工序（钻孔）2019/12/2524245.2.1定位基准图2-9c支座零件第3工序（钻、锪4分布孔）2019/12/2525255.2.1定位基准图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）P592019/12/252626在加工时用于工件定位的基准称为定位基准。又可进一步分为：5.2.1定位基准使用未经机械加工表面作为定位基准，称为粗基准。零件上根据机械加工工艺需要而专门设计的定位基准。如用作轴类零件定位的顶尖孔，用作壳体类零件定位的工艺孔或工艺凸台（图5-1）等。粗基准使用经过机械加工表面作为定位基准，称为精基准。精基准附加基准定位基准2019/12/2527275.2.1定位基准工艺凸台A向A图小刀架上的工艺凸台2019/12/252828a）b）c）5.2.2粗基准的选择◆保证相互位置要求原则——如果首先要求保证工件上加工面与不加工面的相互位置要求，则应以不加工面作为粗基准。◆余量均匀分配原则——如果首先要求保证工件某重要表面加工余量均匀时，应选择该表面的毛坯面作为粗基准。图5-4粗基准选择比较2112019/12/252929图5-5床身粗基准选择比较工序1工序1工序2工序2◆便于工件装夹原则——要求选用的粗基准面尽可能平整、光洁，且有足够大的尺寸，不允许有锻造飞边、铸造浇、冒口或其它缺陷。也不宜选用铸造分型面作粗基准。◆粗基准一般不得重复使用原则5.2.2粗基准的选择2019/12/2530305.2.2粗基准的选择a)b)图粗基准重复使用错误示例及改进上一道工序加工内孔以外圆面定位，本道工序仍以此定位，误差较大。以内孔定位误差小2019/12/253131图主轴箱零件精基准选择5.2.3精基准的选择◆基准重合原则——选用被加工面设计基准作为精基准◆统一基准原则——当工件以某一表面作精基准定位，可以方便地加工大多数（或全部）其余表面时，应尽早将这个基准面加工出来，并达到一定精度，以后大多数（或全部）工序均以它为精基准进行加工2019/12/2532325.2定位基准的选择1、基准重合原则2019/12/2533335.2定位基准的选择基准不重合误差2019/12/2534345.2定位基准的选择基准不重合误差--2019/12/253535在实际生产中，经常使用的统一基准形式有：1）轴类零件常使用两顶尖孔作统一基准；2）箱体类零件常使用一面两孔（一个较大的平面和两个距离较远的销孔）作统一基准；3）盘套类零件常使用止口面（一端面和一短圆孔）作统一基准；4）套类零件用一长孔和一止推面作统一基准。采用统一基准原则好处：1）有利于保证各加工表面之间的位置精度；2）可以简化夹具设计，减少工件搬动和翻转次数。★注意：采用统一基准原则常常会带来基准不重合问题。此时，需针对具体问题进行具体分析，根据实际情况选择精基准。5.2.3精基准的选择2019/12/253636◆互为基准原则轴径轴径锥孔图5-2主轴零件精基准选择【例】主轴零件精基准选择（图5-2）5.2.3精基准的选择◆自为基准原则【例】床身导轨面磨削加工图导轨磨削基准选择2019/12/253737机械制造技术基础第5章工艺过程设计ProcessPlanning5.3加工路线的拟订DeterminetheMachiningRoute2019/12/2538385.3.1加工方法的选择图5-7加工误差与成本关系CΔ0AB经济精度随年代增长和技术进步而不断提高（图5-8）在正常加工条件下（采用符合质量标准的设备和工艺装备，使用标准技术等级工人，不延长加工时间），一种加工方法所能保证的加工精度和表面粗糙度（图5-7AB段）加工经济精度加工误差（μm）196010-110-210-319202000102101100年代图5-8加工精度与年代的关系一般加工精密加工超精密加工2019/12/2539395.3.1加工方法的选择1）零件加工表面的精度和表面粗糙度要求2）零件材料的加工性3）生产批量和生产节拍要求4）企业现有加工设备和加工能力5）经济性选择加工方法应考虑的问题外圆表面、孔及平面加工方案参见教材表5-6，5-7，5-8（20世纪90年代）。2019/12/2540405.3.1加工方法的选择典型表面加工路线研磨IT5Ra0.008~0.32超精加工IT5Ra0.01~0.32砂带磨IT5Ra0.01～0.16精密磨削IT5Ra0.008~0.08抛光Ra0.008~1.25金刚石车IT5～6Ra0.02~1.25滚压IT6～7Ra0.16~1.25精磨IT6～7Ra0.16~1.25精车IT7～8Ra1.25～5粗磨IT8～9Ra1.25～10半精车IT10～11Ra2.5～12.5粗车IT12～13Ra10～80图5-9外圆表面的典型加工工艺路线2019/12/2541415.3.1加工方法的选择图5-12孔的典型加工工艺路线珩磨IT5～6Ra0.04~1.25研磨IT5～