机械加工技术第一章机械加工的概念

1第一章机械加工的概念第一节机械加工的基本概念一、生产过程和工艺过程1.生产过程生产过程包括直接生产过程(使加工对象的尺寸、形状或性能产生变化的过程)和辅助生产过程(不使加工对象产生直接变化的过程)。从原材料到该机械产品出厂的全过程称为生产过程。如毛坯制造、机械加工、热处理和产品的装配等过程属于直接生产过程;原材料的运输存储及设备维修等过程属于辅助生产过程。2.工艺过程工艺过程是指在生产过程中直接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。如毛坯制造、机械加工、热处理、装配等过程。机械加工工艺过程是指采用机械加工的方法直接改变毛坯的形状、尺寸和表面质量，使之成为合格零件的工艺过程。二、机械加工工艺过程的组成一个(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(或同时对儿个)工件连续完成的那部分工艺过程，称为工序。区分工序的主要依据是:工作地点是否固定和工作是否连续。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。工序可细分为安装、工位、工步、走刀等。1.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。2.工位工位是指在一次装夹中，相对于机床或刀具每占据一个加工位置所完成的那部分工艺过程。图1-2为在三轴钻床上利用回转工作台，按四个工位连续完成每个工件的装卸、钻孔、扩孔和铰孔。采用多工位加工，可提高生产率和保证被加工表面的相互位置精度。3.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。一道工序可以包括一个或几个工步。为了提高生产率，常常用儿把刀具同时加工儿个表面，这样的工步称为复合工步。4.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儿次走刀。2三、生产类型和生产纲领1.生产类型生产类型是指企业生产专业化程度的分类。一般分为大量生产、成批量生产和单件生产三种类型。生产纲领是指企业在计划期内应当生产的产品数量和进度计划。零件的年生产纲领由下式计算:N=Qn(1+a)(1+b)第二节工件定位基准的种类基准就是零件上用以确定其他点、线、面位置所依据的那些点、线、面。按其功用不同，基准可分为设计基准和工艺基准。前者用在产品零件的设计图上，后者用在机械制造的工艺过程中。)一、设计基准设计图样上使用的基准称为设计基准。图1-4(a)中B面为C,D面的设计基准;Ф60的轴线是Ф40h6外圆表面径向跳动的设计基准。二、工艺基准零件在工艺过程中采用的基准称为工艺基准。按其用途可分为工序基准、定位基准、测量基准和装配基准。(1)工序基准在工序图中用以确定本工序被加工表面加工后的尺寸、形状、位置的基准，它是工序所要达到加工尺寸的起点。图1-4(b)为钻孔工序图的工序基准示例。(2)定位基准加工中用来定位的基准。如图1-4(c)中顶尖孔I,II的锥面为加工零件外圆表面的定位基准。(3)测量基准零件测量时所用的基准。如图1-4(d)所示。(4)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。如图1-4(e)所示。3第三节机械加工的劳动生产率一、时间定额的组成时间定额是在一定的条件下，生产单件产品或完成一道工序所消耗的时间。在机械加工中，完成一个工件的一道工序所需要的时间，称为单件时间定额Tp，它由下述儿部分组成:1.基本时间Tb指直接改变对象的尺寸、形状、位置、状态和性质所消耗的时间。对切削加工来说，是指直接切除余量所消耗的时间(含刀具的切人、切出时间)。2.辅助时间Ta指实现基本工艺过程所进行的各种辅助动作所消耗的时间。如装卸、开停机、进退刀、改变切削用量、试切和测量等。基本时间和辅助时间的总和称为作业时间。它是直接用于制造产品或零部件所消耗的时间。3.工作地点服务时间Ts指工人在工作时为照顾工作地点及保持正常的工作状态所消耗的时间，如调整更换刀具、修整砂轮、润滑擦拭机床、清理切屑等所消耗的时间。这段时间一般按作业时间的2%~7%来计算。4.休息与生理需要时间Tr指工人在工作班内满足生理需要所消耗的时间。这段时间一般按作业时间的2%~4%来计算。以上四部分时间的总和称为单件时间Tp=Tb+Ta+Ts+Tr5.准备与终结时间Te指工人为了生产一批产品或零部件，进行准备和结束工作所消耗的时间。如一批零件开始加工时，要熟悉工艺文件，领取毛坯和刀具，安装刀具、夹具，调整机床和工艺装备;加工结束后，又要拆卸和归还工艺设备，发送成品等。准备与结束时间对一批工件来说只消耗一次。若工件的批量为n，则分摊到每个零件上的准备和终结时间为Te/n。零件的批量越大，则Te/n越小。对于大量生产，该值可忽略不计。所以，成批量生产的单件时间为Tp=Tb+Ta+Ts+Tr+Te/n大量生产的单件时间为Tp=Tb+Ta+Ts+Tr二、提高劳动生产率工艺的几项措施提高劳动生产率，必须广泛开展技术革新和技术改造，积极引进新技术、新设备、新工艺和新材料，以达到单件产品所消耗的人力、物力和财力最少，经济效益最高。提高生产效率应缩短单件时间，即缩短各组成部分的时间，尤其应缩短其中占比重较大的那部分时间。1.高效及自动化加工在大量生产中，可采用专用的组合机床和自动线，以提高生产劳动效率;在中小批量生产中，可采用各种数控机床或柔性加工系统，同样也可提高生产劳动效率。2.缩减基本时间增大切削用量增大切削速度、进给量和背吃刀量，都可缩短基本时间，但切削用量的提高受到刀具耐用度、机床功率和工艺系统刚度等方面的制约。随着新型刀具材料的出现，切削速度得到了迅速的提高。减少工作行程在切削加工过程中可以采用多刀切削、多件加工、工步合并等措施来减少工作行程。如图1-5所示。43.缩短辅助时间缩短辅助时间的方法有:使辅助动作实现机械化和自动化，以使辅助时间和基本时间重合。直接缩减辅助时间采用先进高效夹具。在大批量生产时，采用高效的气动、液动夹具来缩短装却工件的时间。在单件小批量生产中采用成组夹具或通用夹具。间接缩减辅助时间采用回转工作台或多轴加工，可在加工时间内装却工件，如图1-6所示。此外，可采用主动测量或数字显示装置，使测量时间与基本时间重合。4.缩短工作地点服务时间减少调刀对刀时间。采用各种快换刀夹、刀具微调机构、专用对刀样板、对刀块及自动换刀装置等是减少换刀时间的措施。如在车床和铣床上采用可转位硬质合金刀片刀具，可减少刀具装卸、对刀和磨刀的时间。5.缩短准备和终结时间扩大零件批量和减少调整机床、工装的时间。在成批生产中，缩短安装刀具、调整机床的时间，扩大零件批量;在中小批生产中，采用零件通用化和标准化，或采用成组技术。