第三章机械加工工艺过程的基本知识

机械加工工艺基础第三章机械加工工艺过程的基本知识第一节基本概念2012年11月4日3.1基本概念一、生产过程和工艺过程二、机械加工工艺过程的组成三、生产纲领和生产类型一、生产过程和工艺过程机械制造厂一般从其他工厂取得制造机械所需要的原材料或半成品，从原材料（或半成品）进厂到把成品制造出来的各有关劳动过程的总和统称为工厂的生产过程。生产过程生产过程原材料和半成品产品（机器）生产技术准备毛坯制造切削加工检验、装配调试（车，铣，刨，磨，钻，镗等）（检验、组装，部装，总装）（铸造，焊接，压力加工等）（工艺规程、原材料供应、工艺装备的配备）生产过程原材料的运输保管把原材料做成毛坯把毛坯做成机器零件把机器零件装配成机器检验、试车、油漆、包装等一、生产过程和工艺过程在生产过程中凡属直接改变生产对象的尺寸、形状、物理化学性能以及相对位置关系的过程，统称为工艺过程。工艺过程辅助过程：统计报表、动力供应、运输、保管、工具的制造修理等。二、机械加工工艺过程的组成机械加工工艺过程工序Ⅰ工序Ⅱ工序N安装工位工步走刀工序是指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工艺过程。工序四要素：工人、工作地、工件与连续作业。其中任一要素发生了变更就构成了另一道工序。工序数——组成一个工艺过程的工序数是由被加工工件结构的复杂程度、加工精度要求及生产类型决定的。单件生产阶梯轴的工艺过程大批量生产阶梯轴的工艺过程安装是工件经一次装夹后所完成的那部分工艺过程。安装不是一个动作，而是一部分工作内容。当一道工序中只发生一次安装时，该工序的工作内容与安装的工作内容是相同的；当一道工序中发生n次安装时，该工序的工作内容是这n次安装工作内容的综合。为减少安装误差，应尽量减少安装次数。工位是工件一次安装中，工件相对于机床（或）刀具每占据一个确切位置所完成的那一部分工艺过程。当一次安装中工件只在一个位置完成加工内容，该安装的工作内容与工位的工作内容相同；当一次安装中工件在n个位置完成交给你个内容，该安装的工作内容是这n测工位工作内容的综合。为减少安装次数和安装误差，应尽量采用多工位加工。图中共有4个工位，工位1：装卸工件，工位2：钻孔，工位3：扩孔，工位4：铰孔。多工位安装工步是一个工序（或一次安装或一个工位）中，在加工表面、切削刀具和切削用量（仅指机床主轴转速和进给量）都不变的情况下所完成的那一部分工艺过程。加工表面、切削刀具和切削用量只要一个要素改变了，就不能认为是同一个工步。有时为了提高生产效率，经常把几个待加工表面用几把刀具同时进行加工，这样的工步称复合工步。走刀是指一个工步中，如果要切掉的金属层很厚，可分几次切削，每切削一次就称为一次走刀。走刀是构成工艺过程的最小单元。机械加工工艺过程工序1工序2安装1安装2安装N工位2工位N工位1工步2工步1走刀2走刀1工序N三、生产纲领和生产类型(1)生产纲领企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划,零件在计划期为一年的生产纲领N可按下式计算：)1)(1(QnNN—零件的年产量，件/年；Q—产品的年产量，台/年；n—每台产品中该零件的数量，件/台；α、β—备品率和废品率，%。(2)生产类型1)单件生产产品的种类多而同一产品的产量很小，工作地点的加工对象完全不重复或很少重复。2)单件生产（小批、中批、大批）成批地制造相同零件的生产。3)大量生产产品数量很大，大多数工作地点长期进行某一零件的某一道工序的加工。50000件5000件1000件大量生产5000-50000件500-5000件300-1000件大批生产500-5000件200-500件100-300件中批生产100---200件20---200件5---100件小批生产成批生产100件20件5件单件生产小型机械中型机械重型机械零件的年生产纲领（件/年）生产类型加工零件的生产类型工艺特点见表3-33.2工件的安装和夹具一、工件的安装二、机床夹具的分类和组成三、基准及其选择四、工件在夹具中的定位一、工件的安装安装有两个含义即定位和夹紧。定位：在进行机械加工之前，必须将工件放在机床的工作台或夹具上，使它占有正确的位置。夹紧：工件在定位之后，为了使它在切削过程中不致因切削力、重力和惯性力的作用而偏离正确的位置，还需把它夹紧。安装：工件从定位到夹紧的全过程。工件的安装：（1）直接安装法工件直接安放在机床工作台或者通用夹具s上，有时不另行找正即夹紧，有时则需要根据工件上某个表面或划线找正工件，再行夹紧。找正费时，定位精度不易保证，生产率较低，通常仅适用于单件小批生产。特点（2）专用夹具安装法为某一零件的加工而专门设计和制造夹具，无需进行找正，就可以迅速而可靠地保证工件对机床和刀具的正确相对位置，并可迅速夹紧。特点操作简单，效率高，容易保证加工精度，适用于成批或大批大量生产类型。专用夹具安装法二、机床夹具的分类和组成将工件进行定位、夹紧，将刀具进行导向或对刀，以保证工件、机床和刀具三者相对位置关系的装置。机床夹具的用途保证加工质量提高生产率减轻劳动强度扩大机床的工艺范围充分发挥机床基本性能1.机床夹具的分类1）通用夹具与通用机床配套，作用通用机床的附件，如三爪卡盘、四爪卡盘、虎钳、分度头和转台等。2）专用夹具根据零件工艺过程中某工序的要求专门设计的夹具，此夹具只为该零件用，一般都是成批和大量生产中所需，数量比较大。从通用化程度来分：通用夹具分度头专用夹具3)组合夹具由许多标准件组合而成，可根据零件加工工序的需要拼装，用完后再拆卸，可用于单件、小批生产。4)成组夹具适用于一组零件的夹具。一般都是同类零件，经过调整（如更换、增加一些元件）可用来定位、夹紧一组零件。5)随行夹具用于自动线上，工件安装在随行夹具上，随行夹具由运输装置送往各机床，并在机床夹具或机床工作台上进行定位夹紧。组合夹具成组夹具从使用机床的类型来分：车床夹具、磨床夹具、钻床夹具（钻模）、镗床夹具（镗模）、铣床夹具等。从用途来分：机床夹具、装配夹具和检验夹具等。从动力来源来分：手动夹具、气动夹具、液压夹具、电动夹具、电磁夹具和真空夹具等。钻床夹具2.夹具的组成（1）定位元件夹具上与工件选定的定位基准面接触，用以确定工件正确位置的零件。1)工件以平面定位固定支承(支承钉)固定支承(支承板)2)工件以外圆表面定位V形块定位结构尺寸已标准化，斜面夹角有60°90°120°套筒半圆定位座常用于大型轴类工件的定位3）工件以圆孔定位1）定位销分固定式和可换式，圆柱销和菱形销圆锥销常用于工件孔端的定位定位心轴主要用于盘套类零件的定位（2）夹紧机构工件定位后，为了防止工件由于受切削力等外力的作用而产生位移，而将其夹牢固的机构。1）螺旋夹紧机构2）螺旋压板夹紧机构3）偏心夹紧机构常见的偏心轮—压板夹紧机构4）斜楔夹紧机构（3）导向装置用来对刀和引导刀具进入正确加工位置的零件。1）钻套2）对刀装置（4）夹具体和其他部分夹具体是夹具的基准零件，用他来连接定位元件、夹紧机构、导向元件等，使之成为一个整体，并通过它将夹具安装在机床上。机床夹具和机床、刀具、工件之间的关系三、基准及其选择基准：用来确定工件上几何要素间的几何关系所依据的那些点、线、面。设计基准工艺基准基准定位基准度量基准装配基准是设计时零件图样上所使用的基准,以设计基准为依据来确定各几何要素之间的尺寸及相互位置关系。（1）设计基准是在制造零件和装配机器的过程中所使用的基准。1）定位基准2）度量基准3）装配基准（2）工艺基准1）度量基准工件在加工中或加工后，测量尺寸和形位误差所依据的基准。2）装配基准装配时用来确定零件或部件在产品中相对位置所依据的基准。3）定位基准在加工中用作定位的基准。定位基准面工件上作为定位基准的点或线，总是由具体表面来体现的，这个表面称为定位基准面。粗基准：最初工序中所用的定位基准是毛坯上未经加工的表面。精基准：在其后各工序加工中所用的定位基准是已加工的表面。1）粗基准的选择①选取不加工的表面作粗基准。重点考虑：•加工表面与不加工表面的相对位置精度；•各加工表面有足够的余量不加工表面加工余量②选取要求加工余量均匀的表面为粗基准。床身加工粗基准的两种方案比较③在没有要求保证重要表面加工余量均匀的情况下，若零件所有表面都要加工的零件，应选择余量和公差最小的表面作基准。阶梯轴粗基准的选择④所选用的粗基准应平整、光洁、无锻造飞边铸造浇冒口等，并有足够的支持面积，装夹稳定。⑤粗基准一般不得重复使用。在同一方向上，粗基准通常只允许使用一次，以免产生较大的定位误差。①尽可能选用尺寸较大的表面作为精基准，以提高安装的稳定性和精确性。②遵守“基准重合”原则。应尽量选择被加工表面的设计基准为精基准，这样可以避免基准不重合而引起的定位误差。2）精基准的选择重点考虑：•减少定位误差•保证加工精度③遵守“基准统一”原则。如阶梯轴的加工,为保证各表面之间的位置精度应选择两端的中心孔作为统一的定位基准,进行加工。④遵守“互为基准”原则。当工件上两个加工表面之间的位置精度要求比较高时，可以采用两个加工表面互为基准反复加工的方法。⑤遵守“自为基准”原则。为保证某重要表面加工余量均匀,应选择加工表面自身作为定位基准,这一原则称为自为基准原则。四、工件在夹具中的定位(1)工件的六点定位原理自由度是示意图zxyzyx六点定位简图六点定位原理采用在空间按一定规则布置（合理分布）的6个支撑点，去分别限制工件的6个不同自由度，使工件在空间的位置被唯一地确定，实现完全定位。在实际应用中，常把接触面积很小的支撑钉看作是支撑点。完全定位和不完全定位完全定位：工件的6个自由度完全被限制的定位。不完全定位：允许工件被限制的自由度数少于6个的定位。（平面磨床）完全定位和不完全定位欠定位：按工序的加工要求，工件应该限制的自由度而未予限制的定位。夹具设计中是不允许产生欠定位的。过定位（重复定位）：工件同一个自由度被2个或2个以上的支承点重复限制的定位。一般情况下，尽量避免出现过定位。有时采用过定位是为了提高定位稳定性和支承刚度。欠定位和过定位过定位举例1解决措施过定位举例2连杆的过定位情况短销解决措施（2）常见定位方式及定位元件工件在夹具中的定位，是通过工件上的定位基准表面与夹具定位元件的工作表面接触或配合而实现的。工件上被选作定位基准的表面常有平面、圆柱面、圆锥面、成型表面（如导轨面、齿形面等）及它们的组合。所采用的定位方法和定位元件的具体结构应与工件基面的形式相适应。表7-2常用定位元件所能限制的自由度常用定位元件所能限制的自由度表7-2常用定位元件所能限制的自由度3.3零件机械加工工艺规程的制定一、机械加工工艺规程的内容二、制定工艺规程的原则、原始资料三、制定工艺规程的步骤零件的加工工艺路线各工序基本加工内容切削用量工时定额检验项目及方法采用的机床和工艺装备（刀具、夹具、量具、模具）一、机械加工工艺规程的内容机械加工工艺规程的作用（1）工艺规程是指导生产的主要技术文件。（2）工艺规程是生产组织管理工作、计划工作的依据。（3）工艺规程是新建或扩建工厂或车间的基本资料。二、制定工艺规程的原则、原始资料1）必须可靠保证零件图纸上所有技术要求：——即保证质量，并要提高工作效率；2）保证经济上的合理性：——即要成本低，消耗要小；3）保证良好的安全工作条件：——尽量减轻工人的劳动强度，保障生产安全，创造良好的工作环境；4）要从本厂实际出发：——所制订的工艺规程应立足于本企业实际条件，并具有先进性，尽量采用新工艺、新技术、新材料。原则（1）产品的零件图样及装配图样。（2）产品的生产纲领。（3）产品验收的质量标准。（4）本厂的生产条件，如机床设备、工艺装备、工人技术水平及毛坯的制造能力。（5）国内、外同类产品的生产工艺资料。（6）必要的技术资料。原始资料1.零件图样分析。2.毛坯选择。3.拟定工艺路线。4.机床设备及工艺装备的选择。5.确定切削用量及时间定额。6.确定重要工序的检验项目及检验方法。7.填写工艺文件。三