2机械制造技术基础22

0二机械制造技术基础——2机械加工工艺1主要内容：2.1生产过程、工艺过程和生产类型2.2零件的工艺分析2.3毛坯的选择及加工余量的确定2.4工件的定位原理2.5工件的定位基准及选取原则2.6工艺过程的拟定2.7工艺文件的编制2.8典型零件工艺过程2.9机械加工精度2.10机械装配过程21.生产过程生产过程：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生产过程、工艺过程和生产类型原材料成品（机器）3例：汽车产品的生产过程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42.工艺过程工艺过程：改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质，使其成为成品或半成品的过程。工艺过程是生产过程的主要部分，其余为辅助过程。工艺过程的组成安装1工位1工步1走刀1工序走刀2工步2走刀1工位2安装2走刀25工艺过程的组成工序：一个或一组工人、同一地点对同一或几个工件连续完成的那一部分工艺过程。讨论：生产规模不同工序的划分不一样？表7-1单件小批生产的工艺过程工序号工序内容设备1车一端面，钻中心孔*；调头，车另一端面，钻中心孔车床I2车大外圆及倒角；调头，车小外圆、切槽及倒角车床II3铣键槽、去毛刺铣床表7-2大批大量生产的工艺过程工序号工序内容设备1铣两端面，钻两端中心孔*铣端面钻中心孔机床2车大外圆及倒角车床I3车小外圆、切槽及倒角车床II4铣键槽专用铣床5去毛刺钳工台阶梯轴6安装：工件经一次装夹后所完成的那一部分工序内容。讨论：安装次数多好还是少好？表7-1单件小批生产的工艺过程工序号工序内容设备1车一端面，钻中心孔*；调头，车另一端面，钻中心孔两次车床I2车大外圆及倒角；调头，车小外圆、切槽及倒角两次车床II3铣键槽、去毛刺一次铣床表7-2大批大量生产的工艺过程工序号工序内容设备1铣两端面，钻两端中心孔*一次铣端面钻中心孔机床2车大外圆及倒角一次车床I3车小外圆、切槽及倒角一次车床II4铣键槽一次专用铣床5去毛刺钳工台阶梯轴7工步：指在加工表面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。表7-1单件小批生产的工艺过程工序号工序内容设备1车一端面，钻中心孔*；调头，车另一端面，钻中心孔四个车床I2车大外圆及倒角；调头，车小外圆、切槽及倒角五个车床II3铣键槽、去毛刺一个铣床表7-2大批大量生产的工艺过程工序号工序内容设备1铣两端面，钻两端中心孔*两个铣端面钻中心孔机床2车大外圆及倒角两个车床I3车小外圆、切槽及倒角三个车床II4铣键槽一个专用铣床5去毛刺钳工台阶梯轴8走刀：在一个工步中，有时因所需切除的金属层较厚而不能一次切完，需分几次切削，则每一次切削称为一次走刀。工位：为了完成一定的工序内容，工件一次装夹后，与夹具或设备的可动部分一起，相对于刀具或设备的固定部分所占据的每一个位置称为工位。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93.生产类型生产纲领是指企业在计划期内应当生产的产品产量。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：单件生产成批生产大量生产小批生产中批生产大批生产单件小批生产大批大量生产10生产类型的划分生产类型同一零件的年产量（件）重型零件中型零件轻型零件单件生产510100成批生产小批5~10010~200100~500中批100~300200~500500~5000大批300~1000500~50005000~50000大量生产100050005000011各种生产类型的要求和特征单件小批批量生产大量生产机床设备通用机床通用机床和部分专用机床广泛使用高效率的专用机床夹具通用夹具广泛使用专用夹具广泛采用高效率的专用夹具刀具量具通用刀具部分采用专用刀具和量具高效率的专用刀具和量具毛坯木模铸造和自由锻部分采用金属模铸造和模锻机器造型、压力铸造、模锻等对工人的技术要求需要技术熟练工人需要比较熟练的技术工人调整工要熟练，操作工技术要求不高122.2零件的工艺分析检查图纸做出修改审查材料审查零件的结构工艺性下一步…132.3毛坯的选择及加工余量的确定加工余量：为了加工出合格零件，必须从毛坯上切去一层金属，称加工余量。加工余量分为工序余量和总余量。某道工序切除的余量称为工序余量，各工序余量的和称总余量。工序余量的确定：决定工序余量的大小，是在保证加工质量的前提下，使余量尽可能的小。过大影响生产效率，过小不能切去工件表面的缺陷层。加工余量的确定可采用如下方法：1.根据生产经验估计2.查表：根据工艺手册查表3.计算法：可查阅“机制工艺学”有关内容。142.4工件的定位原理在机械加工中，无论采用哪种安装方法，都必须使工件在机床或夹具上正确地定位六点定位：任何一个未被约束的物体，在空间有六个自由度。而要使物体在空间有确定的位置，必须约束这六个自由度15完全定位和不完全定位实际生产过程中六点有时并不完全定位加工沟槽，六点完全定位162.5工件的定位基准及选取原则1.工件的基准工件的基准：在零件的设计和制造过程中，要确定一些点、线或面的位置，必须以一些指定的点、线或面作为依据，这些作为依据的点、线或面，称为基准。按照作用的不同，常把基准分为设计基准和工艺基准两类。17（1）设计基准：即设计零件的基准，如下图左：齿轮内孔、外圆和齿轮分度圆均以轴线为基准；而两端面是互为基准。下图右：表面2和3及孔4的轴线的设计基准是表面1的。孔5的轴线的设计基准是孔4的轴线。（2）工艺基准：在制造零件时所使用的基准，它又分为工序基准、定位基准、测量基准、装配基准。下图左在加工时、轴线并不实际存在，所以内孔实际是加工外圆和左端面的定位基准。18工序基准：在工艺文件上用以标定加工表面位置的基准。定位基准：在机械加工中，用来使工件在机床或夹具中占有正确位置的点、线或面。它是工艺基准中最主要的基准。定位基准选择是否合理，对保证工件加工后的尺寸精度和形位精度、安排加工顺序、提高生产率以及降低生产成本起着决定性的作用，它是制定工艺过程的主要任务之一。定位基准可分为粗基准和精基准两种测量基准：用以测量已加工表面尺寸及位置的基准。装配基准：用来确定零件或部件在机器中的位置的基准。192.定位基准的选择选择定位基准是为了保证工件的位置精度，因此，选择定位基准总是从有位置精度要求的表面开始进行选择的粗基准：毛坯表面的定位基准。选取不加工的表面作粗基准：这样可使加工表面具有较正确的相对位置，并有可能在一次安装中把大部分加工表面加工出来。20选取要求加工余量均匀的表面作为粗基准：这样可以保证作为粗基准的表面加工时余量均匀。对于所有表面都要加工的表面，选取余量和公差最小的表面作粗基准，以避免余量不足而造成废品。选取光洁、平整、面积大的表面作粗基准；粗基准不应重复使用,一般情况下，粗基准只允许使用一次21对于形位公差精度要求较高的零件，应采用已加工过的表面作为定位基准。这种定位基准面叫做精基准。精基准的选择原则：基准重合原则：选用定位基准与设计基准重合的原则22基准统一原则：位置精度要求较高的各加工表面，尽可能在多数工序中统一用同一基准。23互为基准原则：在需要加工的各表面中，加工时互相以对方为定位基准。自为基准原则：以加工表面自身作为定位基准。总之，无论是粗基准还是精基准的选择，都必须首先使工件定位稳定，安全可靠，然后再考虑夹具设计容易、结构简单、成本低廉等技术经济原则。242.6工艺过程的拟定机械加工工艺过程的制定按三个步骤进行：1、拟定加工工艺路线分析研究零件图的各项内容及技术要求拟定零件加工的加工方法、加工方案及工艺路线。2、安排好加工工序（1）选择毛坯（2）安排好切削加工工序①合理选择加工方案②合理确定基准面常见几类典型零件的加工，其基准选择的常用方法有：25A.台阶轴类零件：一般选择两端中心孔作为定位基准面；对于批量很小、长度很短的轴类零件，可采用三爪卡盘在一次装夹中完成各表面的精加工。B.套类零件：一般选择其轴线（内孔）作为定位基准面。C.箱体类零件：该类零件形状复杂，除有尺寸精度要求外，一般孔的轴线相对于底面（安装基准面）有位置度要求，因此箱体类零件多采用主要的装配基准面（一般为最大的底平面）作为定位精基准。26（3）安排好热处理工序改善金属材料切削性能的热处理工序，如各种退火、正火等，一般安排在粗加工之前进行；消除内应力的热处理工序，如中间退火、回火、时效处理等，一般安排在粗加工与精加工之间进行；提高机械性能的热处理工序，如淬火、调质、渗碳等各种表面处理，一般安排在最终加工之前进行。所有的热处理工序都是在零件最终加工之前进行，这是因为零件经过热处理工序后必有变形，最终加工时可以纠正变形带来的误差。（4）安排好检验工序在成批生产的工厂执行“自检、互检、专检”，产品经检验合格，方可出厂。量具应定期交有关部门检验，不合格的量具不允许上岗使用。273、拟订加工工艺过程制定工艺规程的目的是确保产品质量、提高经济效益，同时它是确定生产人员数量以及定设备、定生产厂房面积和投资额的原始材料。安排加工顺序的原则：“基面先行、粗精分开、先粗后精、先面后孔”(1)基面先行原则,零件加工时，必须选择合适的表面作为定位基面，以便正确安装工件。在第一道工序中，只能用毛坯面(未加工面)作为定位基面，在后续工序中，为了提高加工质量，应尽量采用加工过的表面为定位基面，显然，安排加工工序时，精基面应先加工。例如，轴类零件的加工多采用中心孔为精基准。因此，安排其加工工艺时，首先应安排车端面、钻中心孔工序。28(2)粗精分开，先粗后精的原则零件加工质量要求高时，对精度要求高的表面，应划分加工阶段。一般可分为粗加工、半精加工和精加工三个阶段，精加工应放在最后进行。这样，有利于保证加工质量，有利于某些热处理工序的安排。(3)先面后孔的原则对于箱体、支架类等零件应先加工平面后加工孔。这是因为平面的轮廓平整，安放和定位稳定可靠。先加工好平面，就能以平面定位加工孔，保证平面和孔的位置综上所述，一般机械加工的顺序是：先加工精基准粗加工主要面(精度要求高的表面)精加工主要面。次要表面的加工适当穿插在各阶段之间进行。292.7工艺文件的编制工艺文件包括：1.机械加工工艺过程卡片用于单件小批生产。它的主要作用是慨略地说明机械加工的工艺路线。2.机械加工工序卡片用于大批大量生产。要求工艺文件更加完整和详细，每个零件的各加工工序都要有工序卡片。3.机械加工工艺卡片。用于成批生产。它比工艺过程卡片详细，比工序卡片简单且较灵活，介于两者之间。302.8典型零件工艺过程对轴类、盘类以及箱体类零件进行工艺过程分析1.轴类零件轴类零件按其结构特点可分为光轴、阶梯轴、空心轴、曲轴等，其主要表面为外圆面、轴肩和端面，某些轴类零件还有内圆面、键槽、退刀槽、螺纹等其它表面。外圆面主要用于安装轴承和轮系（带轮、齿轮、链轮等），轴肩的作用是使上述零件在轴上轴向定位。轴类零件通过轴上安装的零件起支承、传递运动和扭矩的作用。311）技术要求本零件的轴颈Φ24和Φ16分别装在箱体的两个孔中，轴通过螺纹M10和孔Φ10紧固在箱体上，轴上Φ20h6处是用来安装滚动轴承的，轴承上装有齿轮，轴中间对称地加工出相距22的两个平行平面，是为了卡扳手而设计的。2）工艺分析①毛坯选择：由于轴受力不大，主要是支承齿轮，所以可直接选用不经锻造的45钢。32②定位基准的选择A.以圆钢外圆面为粗基准，粗车端面并钻中心孔；B.为保证外圆面的位置精度，以轴两端的中心孔为定位精基准，这样满足了基准重合和基准统一的原则；C.调质处理后，以外圆面定位，精车两端面并修整中心孔D