机械制造工艺与装备的作业

目录第2章机械加工工艺规程的制订第1章金属切削刀具的基本知识第3章机械加工工序的设计第4章典型表面的加工方案与典型零件的加工第5章机床夹具基础知识第6章机械加工质量第7章机械装配工艺基础第8章现代制造技术第2章机械加工工艺规程的制订2.1机械加工过程的基本概念2.2制订机械加工工艺规程的基本要求和步骤2.3工艺路线的制订2.4制订工艺路线实例2.1.1生产过程与工艺过程1、生产过程：包括：1)原材料的运输、保管和准备；2)生产的准备工作；3)毛坯的制造；4)零件的机械加工与热处理；5)零件装配成机器；6)机器的质量检查及运行试验；7)机器的油漆、包装和入库。2.1机械加工过程的基本概念原材料成品（机器）铸铁废钢铝锭辅助材料┊热处理机械加工部件装配铸造铁粉碳粉┊粉末冶金烧结粉末冶金件铸件锻件钢板冲压铆、焊接装配油漆缸体曲轴变速箱壳体齿轮┊发动机变速器转向器驱动桥┊协作件、电器系统轮胎其它部件总装配试车汽车钢材锻造图汽车生产过程2.1机械加工过程的基本概念2.1机械加工过程的基本概念2)包括：毛坯制造工艺过程机械加工工艺过程热处理工艺过程装配工艺过程1)概念：指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2、工艺过程二、生产纲领与生产类型1.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。零件在计划期一年中的生产纲领N可按下式计算：%)1%)(1(baQnN式中N——零件的年产量（件/年）Q——产品的年生产纲领，单位：台/年n——每台产品中所含零件的数量，单位：件/台a%——备品率，对易损件应考虑一定数量的备品，以供用户修配的需要β——废品率2.1机械加工过程的基本概念2.生产类型及其工艺特点生产类型是指企业（或车间、工段、班组、工作地）生产专业化程度的分类。一般分为：1）大量生产2）成批生产3）单件生产2.1机械加工过程的基本概念2.生产类型及其工艺特征①大量生产产品的数量很大，产品的结构和规格比较固定，产品生产可以连续进行，大部分工作地的加工对象是单一不变的。例如，汽车、拖拉机、轴承等产品的制造，通常是以大量生产方式进行的。2.1机械加工过程的基本概念2.生产类型及其工艺特征②成批生产产品数量较多，每年生产的产品结构和规格可以预先确定，而且在某一段时间内是比较固定的，生产可以分批进行，大部分工作地的加工对象是周期轮换的。根据批量的大小，成批生产又可分为小批生产、中批生产和大批生产。例如，通用机床（一般为车、铣、刨、钻、磨床）等产品制造往往属于这种生产类型。2.1机械加工过程的基本概念2.生产类型及其工艺特征③单件生产产品数量少，但种类、规格较多，多数产品只能单个或少数几个地生产，很少重复。例如，重型机器、大型船舶制造及新产品试制等常属于这种生产类型。生产类型的具体划分，可根据生产纲领和产品的特征、尺寸及重量，参考表2-1来确定。各种生产类型的工艺特点见表2-22.1机械加工过程的基本概念表2-1生产类型和生产纲领的关系2.1机械加工过程的基本概念生产类型同类零件的年产量（件/年）零件质量(kg)2000100～2000100单件生产1～51～201～100成批生产小批5～10020～200100～500中批100～300200～500500～5000大批300～1000500～50005000～50000大量生产—5000500002.1机械加工过程的基本概念2.1.3机械加工工艺过程的组成机械加工工艺过程是由一个或若干个顺序排列的工序组成的。工序又可分为一个或几个工步、一个工步又可分一个或几个进给（走刀）；一个工序可以有一次或几次安装，一次安装可以有一个或几个工位。机械加工工艺过程，就是针对零件的结构特点和技术要求，采用不同的加工方法和装备，按照一定的顺序依次进行加工来完成由毛坯到零件的过程。工序是工艺过程的基本组成单元，也是生产管理的基本单元。2.1机械加工过程的基本概念⑴工序一个或一组工人在一个工作地（机械设备）对同一个或同时对几个工件所连续完成的那一部分工艺过程，称为工序。2.1.3机械加工工艺过程的组成图2-1所示轴套零件，当单件小批生产时，工序划分如表2-3所示；当大批量生产时，其工序划分如表2-4所示。2.1机械加工过程的基本概念图2-1轴套零件工序号工序名称工序内容设备05车在车床上车两端面、外圆面、割槽、内孔、倒内角车床10钻钻φ5的小孔钻床15铣铣大头平面铣床20磨磨小径外圆、内孔磨床表2-3轴套零件工艺过程（生产量较少时）2.1机械加工过程的基本概念工序号工序名称工序内容设备05粗车大头车φ50外圆的端面和外圆车床10粗车小头、内孔车φ40外圆的端面和外圆，（扩）车内孔车床15精车大头车φ50外圆的端面和外圆车床20精车小头、内孔车φ40外圆的端面和外圆，（扩）车内孔、倒内、外角，切槽车床25钻小孔钻φ5的小孔钻床30铣平面铣大头平面铣床35磨孔磨φ25的内孔达到图样要求磨床40磨外圆磨φ40外圆，并靠磨大端右端面，达到图样要求磨床表2-4轴套零件工艺过程（生产量较大时）2.1机械加工过程的基本概念⑵工步工步是指在加工表面、切削用量（主要是进给量f和速度v）和加工工具不变的情况下，所连续完成的那一部分工序内容。如在上例中，表2-3中的05道工序，可分成13个工步：粗车大头端面⑴及外圆⑵、粗车小头端面⑶及外圆⑷、精车大头端面⑸及外圆⑹、精车小头端面⑺及外圆⑻、粗车内孔⑼、精车内孔⑽、切3×1的槽⑾、倒内⑿、外圆端面⒀的角。2.1机械加工过程的基本概念•构成工步的任一要素改变后，一般即成为另一个新的工步。但对于那些连续进行的若干个相同的工步，为了简化工艺，通常看作一个工步。如图2-2所示，在同一工序中连续钻六个φ15mm的孔，可以看作一个工步，在工艺规程上写成“钻6-φ15孔”；表2-1中05道工序中的粗车大头端面及外圆，也可看作一个工步。2.1机械加工过程的基本概念2.1机械加工过程的基本概念图2-2加工六个相同表面的工步•为了提高生产率，常用几把刀具（或复合刀具）同时加工几个表面，称为复合工步。复合工步在工艺工艺规程中可写为一个工步。如图2-3所示为两把车刀，一把钻头同时加工的情形，看成一个复合工步。在转塔车床、专用机床上的加工通常采用复合工步，其生产率大大提高。2.1机械加工过程的基本概念2.1机械加工过程的基本概念图2-3复合工步⑶进给（走刀）在一个工步中，若加工余量较大，被加工表面需切去的金属层不能一次切削掉，则需要多次切削，这样每一次刀具相对于工件移动，并切去一层金属所完成的工作称为一次进给（走刀）。2.1机械加工过程的基本概念⑷安装•在加工时，先要把工件安装到机床上。将工件在机床上或夹具中定位、夹紧的过程称为装夹。所谓定位就是确定工件在机床上或夹具中占有正确位置的过程。工件定位后将其固定，使其在加工过程中保持定位位置不变的操作称为夹紧。•工件经一次装夹后所完成的那一部分工序内容称为安装。在一道工序中，可能有一次或几次装夹。如表2-1所示的05工序，要进行两次装夹：先装夹工件的小头，车大端面、大头外圆，称为安装1；再调头装夹大头，车小端面、小外圆和孔，称为安装2。工件在加工中应尽量减少装夹次数，因为工件的多次装夹，一般会增加装夹的辅助时间，也会增加装夹误差，从而降低加工精度。2.1机械加工过程的基本概念•⑸工位一次装夹工件后，工件在机床上的每一个位置，就是一个工位。为了减少工件的装夹次数，常采用各种回转工作台、回转夹具，使工件在一次装夹中，先后可以处于几个不同位置进行加工。如图2-4所示为工件在回转夹具上加工台阶面，当铣完台阶面Ⅰ后，不卸下工件，将夹具回转180º，再加工台阶面Ⅱ，这道铣削工序只需一次装夹，但有两个工位。2.1机械加工过程的基本概念2.1机械加工过程的基本概念图2-4-1一次装夹两个工位工位图2–4-2在三个工位上钻、铰圆盘零件上的孔工件机床夹具回转部分夹具固定部分分度机构例：在三个工位上钻、铰圆盘零件上的孔2.1机械加工过程的基本概念2.1.4工件的装夹与零件精度的获得定位加工前，使工件在机床上或夹具上占有正确的加工位置的过程，称为定位。2.1机械加工过程的基本概念夹紧用施加外力的形式，把工件已确定的定位位置固定下来的过程，称为夹紧。这个定位、夹紧的过程，称为装夹或安装。装夹或安装工件定位、夹紧的全过程，称为装夹或安装。小结定位在前，夹紧在后定位是首要的定位+夹紧=安装2.1.4工件的装夹与零件精度的获得机床夹具：在机床上用来完成工件定位、夹紧任务的装置，称为机床夹具。1．工件的装夹•工件在加工时，要获得位置要求（包括位置尺寸和位置精度）主要取决于工件的装夹方式。工件在机床上的装夹方式会随着零件生产批量的不同、加工精度要求的不同、工件形状和尺寸大小的不同而不同。目前，生产中主要有以下两种装夹方式：2.1.4工件的装夹与零件精度的获得（1）用专用夹具装夹夹具是工件加工时用以装夹工件（或引导刀具）的装置。夹具有通用夹具和专用夹具两大类，专用夹具使工件定位方便，定位精度高且稳定，装夹效率也高，但制造费用较高、周期较长，在批量生产类型中，采用专用夹具装夹；通用夹具适应好，灵活性大，但装夹工件时需要找正，在单件小批生产中，通常采用通用夹具装夹。2.1.4工件的装夹与零件精度的获得使用夹具安装工件2.1.4工件的装夹与零件精度的获得支承板支承板支承钉支承钉支承钉钻套图2-51用专用夹具安装工件（2）找正装夹找正是指用工具（或仪表）根据工件上有关基准，找出工件在划线、加工（或装配）时的正确位置的过程。采用找正方法装夹工件称为找正装夹。找正装夹又可分为：①直接找正装夹指利用划针和百分表等工具，通过目测直接在机床上找正工件的某些表面，以保证被加工表面与找正面之间的位置精度。图2-5所示为用四爪单动卡盘装夹套筒零件，先用百分表按工件外圆A进行找正后，再夹紧工件进行内孔B的车削，以保证被加工孔B与外圆A的同轴度。2.1.4工件的装夹与零件精度的获得2.1.4工件的装夹与零件精度的获得图2-5直接找正装夹直接找正的定位精度为：划针找正的定位精度为0.25~0.5mm；百分表找正的定位精度可达0.02mm左右；用精密量具（如千分表）找正的定位精度为0.01~0.005mm。因此，当工件的定位精度要求特别高时，只能用精密量具直接找正装夹。这种方法的生产率低，对工人的技术水平要求高，一般只适用于单件小批生产。2.1.4工件的装夹与零件精度的获得②划线找正装夹是指以毛坯或半成品上所划好的线为基准，用划针找正它在机床上的正确位置的一种装夹方法。如图2-6所示，加工车床床身底面，为保证床身各加工面和非加工面的位置精度以及各加工表面的余量，可先在钳工台上划好线，然后在龙门刨床上用千斤顶支承，用划针按线找正并夹紧，再对床身底面进行粗刨。由于划线找正的定位精度低，且划线费时，又需要技术水平高的划线工，所以划线找正装夹只用于批量不大、形状复杂而笨重的零件加工，或毛坯的尺寸公差很大而无法采用夹具装夹的工件。2.1.4工件的装夹与零件精度的获得图2-6划线找正法示例2.1.4工件的装夹与零件精度的获得⒉获得尺寸精度的方法（1）试切法（说明过程、特点及应用）（2）定距切削法（调整法）（3）定尺寸刀具法（4）主动测量法（5）自动控制法2.1.4工件的装夹与零件精度的获得零件在机械加工时,获得规定的尺寸精度的的方法有如下几种：（1）试切法（说明过程、特点及应用）通过试切—测量—调整—再试切，反复进行到被加工尺寸达到要求为止的加工方法称为试切法。试切法不需要复杂的装置，加工精度取决于工人的技术水平和计量器具的精度。当精度要求较高时，加工每一个工件都要进行极费时间的试切对刀，生产率低，且不能保证生产质量的稳定性。故常用于单件小批生产。配作是试切法的一种，它是以已加工件为基准，加工与其相配的另一工件，或将两个（或两个以上）工件组合在一起进行加工的方法。配作中被加工工件的尺寸精度是以与已加工件的配合要求为准的。2.1.4工件的装夹与零件精度的获得（2）定距切削