3第三章机械加工与装配工艺规程的制定

第三章机械加工与装配工艺规程制定学习目的与要求（1）掌握机械制造工艺的基本概念，熟悉工艺规程的编制方法、步骤及其格式（2）熟悉零件的毛坯选择和结构工艺性（3）熟悉基准对加工的重要性，掌握合理选择定位基准的原则（4）掌握拟定零件加工工艺路线的原则和方法（5）掌握工艺尺寸链的解算方法（6）了解机械装配的过程及其对机器质量的重要性（7）熟悉装配方法及其适用性（8）了解装配工艺规程的形式、制定方法和步骤主要内容第3章机械加工与装配工艺规程制订3.1概机械加工工艺规程概述3.2零件的结构工艺性及毛坯的选择3.3基准及其选择3.4加工工艺路线的拟定3.5加工余量及工序尺寸、公差的制订3.6尺寸链及其应用3.7时间定额和提高生产效率的工艺措施3.8工艺过程方案的技术经济分析3.9制订工艺规程的实例---床头箱体的加工3.10装配工艺及装配尺寸链3.11装配工艺规程的制订思考与练习：§3-1概述一、生产过程与工艺过程生产过程：指原材料到成品之间相关联的各个环节劳动过程的总和工艺过程：在机械产品的生产过程中，那些与原材料变为成品或半成品而直接有关的过程机械制造工艺过程：直接变原料为零件的过程与产品装配的过程二、机械加工工艺过程1、定义：采用机械加工的方法，直接改变毛坯的形状、尺寸、精度和表面性质，使之成为零件产品的过程2、组成细分工序、安装、工位、工步、走刀工序：一个（或一组）工人在一个工作地点（如机床或钳台）对一个（或几个）工件连续完成的那部分工艺过程。组成工艺过程的基本单元。安装：一个工序有时在零件的几次装夹下完成，这时在零件每次装夹下所完成的那部分工作称为一次安装。如a方案，两次安装。工位：工件在机床上相对刀具所占据的每个加工位置所完成的那部分工作称为一个工位。有如下几种加工方法：a：在一车一钻床：车所有外圆及端面内孔→钻六孔A、B、D、C、E(C、D、E→A、B)2个工序b：两车一钻车C、D、E→车A、B→钻六孔3个工序c：一车一钻车C、D、E→钻六孔→车A、B3个工序d：一批工件先加工C、D、E→A、B→钻2个工序工步：在加工表面（钻、扩、铰）切削刀具和切削用量（不包括切深）都不变的情况下完成的那一部分工作。工序的基本单元走刀：有些工步，由于余量较大或其他原因，需要用同一刀具在同一转速和进给量条件下对同一表面进行多次切削（多次走刀），这样刀具对工件的每次切削称为一次走刀。1.装卸2.铣面3.开槽4.钻孔如图：回转工作台三、加工工艺规程的内容和作用1、机械加工工艺规程：把工艺过程的有关内容，用文件表格的形式固定下来，称为~2、内容加工路线和经过车间工段各工序内容及所用机床、刀具、工艺装备工件检验项目及方法，切削用量，工时定额工人等级3、作用①指导生产的主要技术文件②工艺过程是生产准备的依据③新建或扩建厂和车间的基本技术文件四、指导思想保证质量、提高效率、降低成本五、生产类型1、分类生产类型单件生产成批生产大量生产小批生产中批生产大批生产生产类型同一产品的年产量（件）重型机械中型机械轻型机械单件生产510100小批生产5~10010~200100~500中批生产100~300200~500500~5000大批生产300~1000500~50005000~50,000大量生产1000500050,000重型零件200Kg以上中型零件100～200Kg轻型零件100Kg以下2、影响生产类型的因素①品种、种类②产量、零件数③工艺过程的工序数④工作地数⑤各工序的劳动量3、工作地专业化程度一个工作地点（机床）干工序数大量生产：1～2种大批生产：2～10中批生产：10～20小批生产：20～40单件：40以上看一个工厂分类工序大量系数tKRt-工序时间，R-节拍大量K1.5中批K=0.05～0.1大批K=0.1～1.5单件K=0.005以下小批K=0.005～0.05六、制订工艺规程的步骤及内容1、原始资料①产品的整套装配图和零件工作图②产品的验收质量标准③产品的生产纲领（年产量）和生产类型④毛坯的生产情况⑤车间现有条件⑥当前先进工艺及工艺及生产技术发展情况⑦有关的工艺手册和统计资料2、制订步骤①分析零件图纸和产品装配图②确定毛坯的种类和制造方法③拟定工艺路线——核心④确定加工余量，计算工序尺寸及公差⑤确定机床、工艺装备和切削用量⑥计算工时定额和工人等级⑦确定重要工序的检查项目和方法⑧填写工艺文件§3-2零件的结构工艺性及毛坯的选择一、结构工艺性：工艺性：就是有加工的可能性1、被加工表面的加工可能性空刀或2、保证位置精度的可能性位置精度主要指同轴度、垂直度、平行度等最好一次安装下就能加工所有的表面AB同轴0.02安装3、零件安装时应有方便的定位基准如车床子刀架有附加基准影响外观可去除（加工后）4、加工面的尺寸、形状及位置应便于加工零件结构布局如箱体孔加工面位置内面应改为外面大中小或或大中小大中小多个加工面的尺寸、位向一致结构尺寸、形状与刀具关系减小加工表面的尺寸车单线螺纹车双线螺纹车台阶面靠模法车锥面宽刀面车锥面尾座偏移法车锥面小滑板转位法车锥面二、毛坯的选择零件的生产纲领产量大→模锻型材等产量小→自由锻或手工造型零件的结构和外形复杂→铸造简单→锻零件的尺寸大小大→铸或自由锻小→模锻、型材零件机械性能高→锻一般→铸或型材充分利用新工艺、新技术、新材料如精密铸造、精密锻造等三、毛坯的种类锻件、型材、组合毛坯、冲压一、加工时工件的安装方法1、找正法直接找正法：四爪卡盘、车内孔划线找正法：安装前先划线，再按线找§3-3基准和基准的选择划线的目的工件各表面加工余量足够工件安装迅速加工面与非加工面的正确位置关系2、夹具安装通过夹具上定位元件使工件获得正确位置并夹紧安装迅速方便，定位精度稳定，成批和大量生产二、获得加工尺寸的几种方法试切法、调整法、尺寸刀具法、主动测量法三、基准及其分类1、定义：确定零件或部件上某些点、线、面位置时所选作参照系的那些点、线、面2、分类①设计基准②加工基准功能应用场合基准面状态定位基准：夹具安装，确定零件位置的点线面测量基准：试切法加工测量时…校对基准：找正安装时…粗基准：毛面精基准：已加工面③装配基准④检查基准⑤工序基准*四、粗基准的选择1、粗基准的作用粗基准主要用于开始加工阶段1为粗基准→壁厚均匀，余量不均（三爪卡盘）2为粗基准→余量均匀，壁厚不均（四爪卡盘）粗基准的选择，影响不加工面与被加工面间的相互位置及加工面的余量分配，且二者矛盾2、粗基准的选择原则：相互位置要求原则余量均匀原则表面应平整，没有浇口，冒口或飞边等缺陷不重复使用粗基准原则这一原则并不是意味着粗基准只能在第一道工序使用后序工序亦可，只要这一方向不重复使用五、精基准的选择1、基准重合原则要保证，355就不能自由公差，根据尺寸链封闭环上偏差＝增环上偏差－减环下偏差封闭环下偏差＝增环下偏差－减环上偏差得出要求高）0.10.053550.102052、最短路线原则3、统一基准原则①轴类零件——顶尖孔***②箱形零件——一面两销***③盘类零件——大面短销***4、所选基准，应能保证工件定位准确稳定，夹紧可靠5、互为基准原则6、自为基准原则一、加工方法的选择1、经济精度§3-4加工工艺路线的拟定①同一加工方法，精度高成本高②精度、成本有一定的极限③B段→经济精度范围④随着技术的发展，加工方法的精度不断提高，成本不断降低，因此经济精度不是不变的，而是变化权值车、磨外圆时误差-成本的曲线加工误差小于时→磨加工误差大于时→车AA各种加工方法的经济精度和粗糙度如表3-8～3-92、典型表面的加工路线选择外圆表面的加工路线→主要是车削孔的加工路线(实或铸孔),不铸；，铸孔；视情况而定平面的加工路线以铣刨磨为主要加工方法，拉削→大批量成形表面→具体情况而定齿轮：坯——滚——剃——珩305030~50二、工序顺序的安排1、划分加工阶段粗加工阶段、半精加工阶段、精加工阶段、精密加工和超精密加工阶段（1）划分加工阶段的目的①保证加工质量②合理使用加工设备③粗加工阶段可及时发现毛坯缺陷→后续工序可否进行，避免浪费精加工工时④适应热处理的需要（2）划分加工阶段的条件①零件的技术要求②年生产纲领及生产条件③毛坯的情况④零件大小2、安排工序顺序的原则①先粗后精，粗精分开：如轴类顶尖，箱体类零件②先加工平面再加工孔③先主要表面，后次要表面箱体零件、轴孔系和底面→主要，先加工固定通孔、螺纹孔→次要，适当安排④有些零件的精加工应在装配总成后进行⑤注意加工阶段的划分3、热处理工序的安排①为改善切削性能而进行的正火、调质、退火等→切削加工之前；②为消除消除应力而进行的时效等→粗加工之后，精加工之前；③为得到所要求的物理机械性能而进行的淬火、渗碳、渗氮等→粗加工、半精加工之后，精加工之前；④为得到表面耐磨、耐腐、美观所进行的镀铬、阳极氮化、发蓝、煮黑等→最后。4、辅助工序安排辅助工序：去毛刺、清洗、退磁、核检、防锈、平衡等①关键工序或工时较长的工序前后；②转换车间的前后，特别是热处理前后；③加工阶段的前后；④零件全部加工完后。加工顺序的安排是一个比较复杂的问题，影响因素也比较多，如产量、条件、零件要求，应灵活掌握，吸取生产经验三、工序的集中和分散1、工序分散的特点①机床、工具、夹具比较简单，调整方便②生产适应性好，转换产品比较容易——箱体③有利于选择合理的切削用量2、工序集中的特点①减小安装次数，易于保证位置精度，大型零件方便②加工设备要求高，机床价格③工艺路线短，设备较少，工人少，生产面积小§3-5加工余量及工序尺寸、公差的确定一、加工余量的含义加工余量：加工表面为了达到所需要的精度和表面质量而应切除的金属层厚度，也即加工前后的尺寸之差。1、加工余量对机械加工的影响余量过大—不能保留零件最耐磨的表层，降低表层机械物理性能，增加切削工时，增加了材料、工具、电力的消耗，成本提高余量过小—不能保证去掉零件表面缺陷层，不能保证质量，对切削刀具不利，缩短了刀具寿命，余量不够会出废品余量一般是指公称余量，公称余量即称公称尺寸公差1iiiZLL1iiiZlliZLLZ坯iZllZ坯12iiiDDZ12iiiddZ或或或对于外圆与孔2、工序间尺寸公差对机械加工的影响公差过大—加工余量增加，造成不必要的加工公差过小—无形中提高了各工序的加工精度，成本提高二、加工余量的确定1、前一工序的公差（毛坯公差的入体部分）2、前一工序遗留的表面粗糙度和表面缺陷层深度数值3、前一工序所形成的工件空间误差，即没有包括在尺寸公差带内的形状误差和位置误差4、本工序的安装误差包括定位误差、夹紧误差、及夹具本身的误差aTabaHyaR因为和有方向性，为向量。故单边余量孔、外圆，则为双边浮动镗孔、拉孔、铰孔时，不能纠正空间、位置，则：研磨、超精加工：（不能去缺、量小）byaabRTZ22abayaaabZTRH22()2bayaaabZTRH22()aayaaZTRH空间误差对加工余量的影响安装误差对加工余量的影响四、加工余量及工序间尺寸、公差的确定1、加工余量的确定①分析计算法：仅在大批生产中的重要工序采用；②查表法：查有关手册。数值偏大③经验法：多用于单件、小批。2、工序间尺寸、公差的确定①拟定工艺路线，确定工序及工步；②按工序确定经济精度和表面粗糙度；③用计算法、查表法、经验法确定余量；④计算工序间尺寸，从后向前反推，轴、孔为例；⑤根据经济精度按入体原则确定公差例：某一阶梯轴，其中一段直径为Φ50，要求IT5，Ra0.04μm，高频淬火，毛坯为锻件，计算加工表面的工序尺寸及公差。解：①拟定工艺路线粗车—半精车—淬火—粗磨—精磨—研磨②确定各工序的加工余量查工艺人员手册：研磨0.01，精磨0.1，粗磨0.3，半精车1.1，粗车4.5。取4.49③确定经济精度和粗糙度④确定各工序尺寸、公差、表面粗糙度及毛坯尺寸工序