1_第一章 机械加工工艺规程的制订

机械制造工艺1第一章机械加工工艺规程的制订本章应知本章应会1.机械加工工艺规程的作用。2.毛坯的选择方法。3.基准的概念及定位基准的选择方法。4.影响加工余量的因素。1.制定机械加工工艺规程的原则、方法和步骤。2.拟定工艺路线的原则，加工余量、工序尺寸、公差的确定和计算。3.工艺过程的技术经济分析。1第一节机械加工工艺过程一、机械加工工艺过程的基本概念二、机械加工工艺过程的组成图1-1台阶轴简图1.工序1第一节机械加工工艺过程表1-1台阶轴加工工艺过程2.工步与进给1第一节机械加工工艺过程图1-2包括4个相同表1第一节机械加工工艺过程3.安装与工位图1-3一次安装两个工位1第二节制订机械加工工艺规程的原则、原始资料及步骤1)零件图和产品的全套装配图。2)产品验收的质量标准。3)产品的生产纲领。4)毛坯资料。5)现场的生产条件及国内外工艺技术的发展情况。一、制订工艺规程的原则二、制订工艺规程的原始资料1.技术上的先进性2.经济上的合理性3.有良好的劳动条件16)有关的工艺手册及图册。1)分析零件图和产品装配图。2)计算年生产纲领，确定生产类型。3)对零件进行工艺分析。4)确定毛坯的种类、形状、尺寸和精度。5)选择定位基准和加工方法，拟订工艺路线和划分工序。6)进行工序设计，其内容包括确定工序尺寸及公差、选择机床和工艺装备、计算切削用量和时间定额以及确定工人技术等级。第二节制订机械加工工艺规程的原则、原始资料及步骤三、制订工艺规程的步骤17)确定各主要工序的技术要求及检验方法。8)填写工艺文件。第二节制订机械加工工艺规程的原则、原始资料及步骤1第三节零件图的分析一、零件的结构分析图1-4零件结构工艺性改进实例1第三节零件图的分析1)加工表面的尺寸精度、形状精度及表面质量。2)各加工表面之间的相互位置精度。3)热处理要求及其他要求，如动平衡、配重切削等。二、零件技术要求的分析1第四节毛坯的选择一、毛坯种类的选择二、毛坯形状与尺寸的确定1)零件的材料及其力学性能。2)零件的结构形状及外形尺寸。3)生产纲领的大小。4)毛坯车间现有的生产条件和生产发展的情况。1第五节定位基准的选择一、基准的概念及其分类图1-5零件的位置精度示例1.设计基准1第五节定位基准的选择(1)定位基准加工时，工件定位所用的基准。(2)测量基准工件加工时或加工完毕测量已加工表面尺寸及位置的基准。(3)装配基准装配时用来确定零件或部件在机器中的位置所使用的基准。(4)工序基准在工艺文件上用来标定加工表面位置的基准。2.工艺基准二、定位基准的选择原则1.精基准的选择1第五节定位基准的选择图1-6车床主轴箱1第五节定位基准的选择１)应尽量选择零件上的设计基准作为精基准。2)当工件以某一精基准定位，可以较方便地加工其他各表面时，应尽可能采用该精基准定位。3)有些精加工工序或某些终加工要求加工余量小而均匀，则应直接用加工表面作为定位基准。4)对某些加工相互位置精度要求很高的表面，也可以采用互为基准反复加工的方法。5)选择精基准时，还要考虑定位准确、稳定、夹紧可靠以及夹具结构尽量简单且操作方便的因素。2.粗基准的选择1第五节定位基准的选择１)对于具有不加工表面的工件，为保证不加工表面与加工表面之间的相互位置要求，一般应选择不加工表面作为粗基准。２)如果首先保证零件上某重要表面的加工余量均匀，则应选该表面作为粗基准。图1-7套类的粗基准选择1第五节定位基准的选择图1-8床身粗基准选择1第五节定位基准的选择３)应保证各加工表面都有足够的加工余量。４)作为粗基准的表面应尽量平整，没有冒口或飞边等其他表面缺陷，使工件定位可靠、夹紧方便。图1-9重复使用粗基准示例1第五节定位基准的选择５)一般情况下，同一尺寸方向上的粗基准表面只能使用一次。1第六节工艺路线的拟订(1)粗加工阶段主要任务是切除各加工表面上的大部分余量，使毛坯在形状和尺寸上尽快接近成品。(2)半精加工阶段完成一些次要表面的加工，并为主要表面的精加工做好准备(如精加工前的必要精度和余量等)。(3)精加工阶段保证各主要表面达到规定的质量要求。一、表面加工方法的选择二、零件各表面加工顺序的确定1.工艺过程划分阶段的原则1第六节工艺路线的拟订(1)保证加工质量工件粗加工时切除金属较多，产生较大的切削力和较多的切削热，同时也需要较大的夹紧力，而且粗加工后内应力要重新分布。(2)合理使用设备划分加工过程阶段后，粗加工可采用功率大、刚度好和精度较低的高效率机床以提高生产率，精加工则可采用高精度机床以确保零件的精度要求。1)有利于采用高生产率的专用设备和工艺装备，可大大提高劳动生产率。2.工序的集中与分散1第六节工艺路线的拟订2)减少了工序数目，缩短了工艺路线，从而简化了生产计划工作和生产组织工作。3)减少了设备数量，相应地减少了操作工人和生产面积。4)减少了工件安装次数，不仅缩短了辅助时间，而且由于一次安装可加工较多表面，也易于保证这些表面的相互位置精度。5)由于采用较多的专用设备和工艺装备，生产准备工作和投资都比较大，转换新产品生产比较困难。1)设备与工艺装备比较简单，调整方便，生产工人便于掌握，容易适应生产产品的变换。1第六节工艺路线的拟订2)可以采用最合理的切削用量，减少机动时间。3)设备数目多，操作工人多，生产面积大。3.加工顺序的安排(1)机械加工工序的安排机械加工工序的顺序主要取决于定位基准的选择与转换。(2)辅助工序的安排辅助工序包括工件的检验、去毛刺、清洗和涂防锈油等，其中检验工序是主要的辅助工序。1)粗加工全部结束后、精加工之前。2)零件从一个车间转向另一个车间前后。3)费工和重要工序加工前后。1第六节工艺路线的拟订4)零件全部加工结束之后。(3)热处理工序的安排热处理工序在工艺路线中的安排，主要取决于零件的材料和热处理的目的要求。１)为改善金属的组织和加工性能，常需对零件的毛坯进行预先热处理。２)为消除内应力影响，需进行人工时效或自然时效。３)为提高零件的硬度和耐磨性，常需进行表面淬火﹑渗碳淬火和氮化处理等。４)表面镀层及发蓝等工序一般安排在工艺过程的最后。1第七节加工余量的确定一、加工余量的概念图1-10单边余量与双边余量1第七节加工余量的确定图1-11被包容件的加工余量及公差1第七节加工余量的确定1.上道工序产生的表面粗糙度Ry和表面缺陷层深度Hi-l(见图1-12)图1-12工件的加工表面层二、影响加工余量的因素1第七节加工余量的确定2.上道工序的尺寸公差Ti-13.上道工序的形位误差ρi-1表1-2位置精度对加工余量的影响1第七节加工余量的确定4.本工序的装夹误差图1-13轴线弯曲对加工余量的影响1第七节加工余量的确定图1-14装夹误差对加工余量的影响1第八节工序尺寸和公差的确定(1)经验法在单件小批量生产中，一些有经验的工程技术人员或工人常根据经验来确定加工余量的大小，因为主观上怕余量不够，这样确定的余量往往偏大。(2)计算法按照前面所述影响余量的因素，逐一进行分析并计算，这样确定的余量比较准确，但必须有充足的统计分析资料并清楚各项因素对余量的影响程度。(3)查表法在各种机械加工工艺手册上都有加工余量表，这些表格中的数据来源于工厂生产实践和实验研究，使用时可结合本厂实际加工情况进行一定的修正。一、各工序加工余量的确定1第八节工序尺寸和公差的确定解1)查表得各工序余量和公差。2)计算。图1-15孔加工余量和工序尺寸分布图二、各工序基本尺寸的确定三、各工序尺寸公差的确定四、加工余量和工序尺寸分布图的绘制1第八节工序尺寸和公差的确定3)作孔加工余量和工序尺寸分布图(见图1-15),将上述数据填入。4)从最后一道工序向前推算，求出各工序尺寸和公差。1第九节工艺尺寸链一、工艺尺寸链的概念图1-16零件加工与测量中尺寸联系1第九节工艺尺寸链1.封闭环基本尺寸的计算公式2.封闭环极限尺寸的计算公式3.封闭环上、下偏差计算公式4.封闭环公差计算公式5.封闭环平均尺寸计算公式1.测量基准和设计基准不重合的尺寸换算图1-17测量基准与设计基准不重合的尺寸换算二、工艺尺寸链的基本计算公式三、工艺尺寸链的解算1第九节工艺尺寸链1)当设计尺寸A0=500mm、A1=时，求解车内孔端面C的尺寸X及其公差(见图1-17b)。2)当设计尺寸A0=500mm、A1=100mm时，如仍采用上述工艺进行加工，由于组成环A1的公差和封闭环A0的公差相等，按公式(1-10)可求得尺寸X的公差为零，即尺寸X要加工得绝对准确，这实际上是不可能的。1第九节工艺尺寸链3)当设计尺寸A0=500mm、A1=100mm时，由于组成环A1的公差远大于封闭环A0的公差，如仍采用上述工艺进行加工，根据封闭环公差等于各组成环公差之和的关系，考虑到加工内孔端面C比较困难，应给其留有较大的公差，则应大大压缩A1的公差。图1-18轴承碗的加工与测量1第九节工艺尺寸链2.定位基准和设计基准不重合的尺寸换算图1-19定位基准与设计基准不重合尺寸换算3.尚需继续加工的表面的工序尺寸换算1第九节工艺尺寸链图1-20内孔键槽加工尺寸换算1第九节工艺尺寸链1)精镗孔至ϕ84.8+0．07mm。2)插键槽至尺寸A(通过工艺计算确定)。3)热处理。4)磨内孔至ϕ85+0．035mm，同时间接保证键槽深度为87.9+0．23mm的要求。1第十节机床及工艺装备的选择1)机床的加工范围与零件的外部形状、尺寸相适应。2)机床的精度应与工序要求的加工精度相适应。3)机床的生产率应与工件的生产类型相适应。4)采用数控机床加工的可能性。5)机床的选择应与现有生产条件相适应。一、机床的选择二、工艺装备的选择1.夹具的选择2.刀具的选择1第十节机床及工艺装备的选择(1)生产类型和生产率单件小批量生产时，一般尽量选用标准刀具，大批量生产中广泛采用专用刀具、复合刀具等，以获得高的生产率。(2)工艺方案和机床类型不同的工艺方案，必然要选用不同类型的刀具。(3)工件的材料、形状、尺寸和加工要求刀具的类型确定以后，根据工件的材料和加工性质确定刀具的材料。3.量具的选择11.提高切削用量图1-21刀具材料的发展第十一节工艺过程的技术经济分析一、提高劳动生产率的工艺途径11)采用先进的、自动化水平高的机床设备，实现集中控制、自动调速与自动换刀，以缩短开、停机床和改变切削用量、换刀等的时间。2)采用多刀多轴加工的高效设备，实现多刀多轴加工，使切削行程缩短，基本时间重叠。3)采用连续回转工作台机床和多工位回转工作台式组合机床，使装卸工件的辅助时间与基本时间相重叠，从而大大提高了生产率。图1-22回转工作台式机床第十一节工艺过程的技术经济分析2.采用先进的高生产率的机床设备11)采用联动夹紧等快速夹紧机构，用气动或液压夹紧代替手工夹紧，以减少夹紧工件的时间。图1-23双工位夹具第十一节工艺过程的技术经济分析3.采用各种高效夹具12)采用回转式或移动式多工位夹具，使装卸工件的辅助时间与基本时间相重合。3)中小批量生产中，采用可调整夹具和成组夹具，可减少夹具的调整安装时间。1)采用各种复合刀具，使基本时间互相重叠。2)用机械夹固可转位硬质合金刀片，减少磨刀和换刀的时间。3)采用各种机外对刀的快换刀夹、专用对刀样板或自动换刀装置，减少换刀和调刀的时间。第十一节工艺过程的技术经济分析4.采用先进、高效的刀具和快速调刀换刀装置1图1-24钻—扩复合刀具第十一节工艺过程的技术经济分析1图1-25快换刀夹第十一节工艺过程的技术经济分析15.采用多件加工图1-26多件加工6.采用主动检测1.可变费用V2.不变费用C第十一节工艺过程的技术经济分析二、工艺成本及其组成1图1-27工艺成本与年产量的关系三、工艺方案经济性的评比方法第十一节工艺过程的技术经济分析11)被比较的工艺方案均采用现有设备或基本投资相近时，常以全年工艺成本来作为比较的依据。图1-28两种方案全年工艺成本的比较第十一节工艺过程的技术经济分析1.工艺方案的经济性比较12)当需要评比的工艺方案基本投资额相差较大时，除了比较工艺成本以外，还必须考虑不同方案基本投资额的