一机械制造基础知识

机械制造工艺学叶岳松Mobile:13857167600(687600)E-mail:[e-mail]虚拟技术CAM装配过程仿真装配过程仿真装配过程仿真数字预装配数字预装配强度分析强度分析结构分析结构分析管路设计管路设计机械制造技术项目一机械制造基础知识项目二轴类零件加工项目三套筒类零件加工项目四箱体类零件加工项目五圆柱齿轮加工项目六机械制造质量分析项目七特种加工项目八现代制造技术简介项目九机械装配工艺基础退出EXIT项目一机械制造基础知识一单元机械的生产过程和工艺过程二单元零件的工艺分析三单元毛坯的选择四单元元件装夹和定位基准的选择五单元定位误差的分析与计算六单元工件的夹紧七单元工艺路线的拟定八单元工序尺寸及其公差的确定九单元机械加工生产率习题返回主目录一单元机械的生产过程和工艺过程任务一生产过程机械产品的生产过程是指将原料转变为成品的全过程。1）原材料、半成品和成品的运输和保管。2）生产技术准备工作，如产品的开发和设计、工艺设计、专用工艺装备的设计和制造，各种生产资料的准备和生产组织等方面的工作。3）毛坯制造，如铸造、锻造、冲压和焊接等。4）零件的机械加工、热处理和其他表面处理。5）部件和产品的装配、调试、检验、试验、涂装和包装等。任务二工艺过程及其组成1．工艺过程2．工艺过程的组成（1）工序（2）安装（3）工位（4）工步（5）走刀阶梯轴多工位加工复合工步加工四个相同表面的工步当加工批量较小时，其工序的划分见表1-1；当加工批量较大时，其工序划分见表1-2。表1-1阶梯轴加工工艺过程（生产批量较小时）序号工序内容设备序号工序内容设备1车端面，钻中心孔；车全部外圆，车槽与倒角车床3粗磨各外圆外圆磨床4热处理高频淬火机2铣键槽，去毛刺铣床5精磨外圆外圆磨床表1-2阶梯轴加工工艺过程（成批生产时）序号工序内容设备序号工序内容设备1铣端面、钻中心孔铣端面钻中心孔机床5去毛刺钳工台2车一端外圆，车槽与倒角车床6粗磨外圆外圆磨床3车另一端外圆，车槽与倒角车床7热处理高频淬火机4铣键槽铣床8精磨外圆外圆磨床任务三生产纲领与生产类型1．生产纲领零件的生产纲领包括备品和废品在内的年产量。2．生产类型（1）单件生产（2）成批生产（3）大量生产(1)(1)NQnab表1-3为生产类型与生产纲领的关系；表1-4列出了各种生产类型工艺过程的特点。表1-3生产类型与生产纲领的关系生产类型生产纲领/（/台/年或件/年）小型机械或轻型零件中型机械或中型零件重型机械或重型零件单件生产≤100≤10≤5小批生产100~50010~1505~100中批生产500~5000150~500100~300大批生产5000~50000500~5000300~1000大量生产5000050001000表1-4各种生产类型工艺过程的主要特点生产类型工艺特征单件生产成批生产大批量生产工件的互换性一般是配对制造，没有互换性，广泛用钳工修配大部分有互换性，少数用钳工修配全部有互换性，某些精度较高的配合件用分组选择装配法毛坯的制造方法及加工余量铸造用木模手工造型；锻件用自由锻。毛坯精度低，加工余量大部分铸件用金属模；部分锻件用模锻。毛坯精度中等，加工余量中等铸件广泛采用金属模机器造型；锻件广泛采用模锻及其他高生产率的毛坯制造方法。毛坯精度高，加工余量小机床设备通用机床或数控机床或加工中心数控机床、加工中心或柔性制造单元。设备条件不够时，也采用部分通用机床、部分专用机床专用生产线、自动生产线、柔制造生产线或数控机床生产类型工艺特征单件生产成批生产大批量生产夹具多采用标准附件，很少采用夹具，靠划线及试切法达到精度要求广泛采用夹具或组合夹具，部分靠加工中心一次安装广泛采用高生产率夹具，靠夹具及调整法达到精度要求刀具与量具采用通用刀具和万能量具可以采用专用刀具及专用量具或三坐标测量机广泛采用高生产率刀具和量具，或采用统计分析法保证质量对工人的要求需要熟练的技术工人需要一定熟练程序的工人和编程技术人员对操作工人的技术要求较低，对生产线维护人员要求有高的素质工艺规程有简单的工艺路线卡有工艺规程，对关键零件有详细的工艺规程有详细的工艺规程（续）任务四机械加工工艺规程1．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）工艺规程是组织和管理生产的基本依据。（3）工艺归程是新建或扩建工厂的基本资料。2．机械加工工艺规程的格式生产类型不同，所有的工艺规程的模式和内容也不相同。（1）机械加工工艺过程卡片。（2）机械加工工艺卡片。（3）机械加工工序卡片。机械加工工艺过程卡片的格式见表1-5；工艺卡片格式见表1-6；工序卡片格式见表1-7。厂名产品型号零（部）件图号共页产品名称零（部）件名称第页材料牌号毛坯种类毛坯外形尺寸每台毛皮数每台件数备注工序号工序名称工序内容车间工段设备工艺装备工时定额准备终结单件编制（日期）审核（日期）会签（日期）标记处记更改文件号签字日期标记更改文件号签字日期表1-5机械加工工艺过程卡片表1-6机械加工工艺卡片P143表4-2表1-7机械加工工序卡片厂名产品型号零（部）件图号共页产品名称零（部）件名称第页材料牌号毛坯种类毛坯外形尺寸每对号毛坏件数每台件数备注（工序简图）车间工序号工序名称材料牌号毛坯种数毛坯外形尺寸每坯件数每台件数设备名称设备型号设备编号同时加工件数夹具编号夹具名称切削液工序工时准备终结单件工序号工步内容工艺装备主轴转速/(r/min)切削速度/(m/min)进给量/(mm/r)背吃刀量/mm进给次数工时定额机动辅助编制(日期)审核(日期)会签(日期)标记处记更改文件号签字日期标记处记更改文件号签字3．制定工艺规程的原则制定工艺规程应遵循以下原则：1）应能保证产品的加工质量，达到设计图样上规定的各项技术要求。2）尽可能提高生产率，降低制造成本，使产品尽快投放市场。3）在充分利用本企业现有生产条件的基础上，尽可能采用厂内外先进工艺技术和经验。4）注意减轻工人的劳动强度，保证生产安全。4．制定工艺规程的原始资料1）产品装配图和零件图。2）产品验收质量标准。3）产品的生产纲领。4）产品零件毛坯材料及毛坯生产条件。5）工厂现有生产条件，包括机床设备和工艺装备的规格与性能、工人的技术水平、专用设备的制造的工艺装备的制造能力等资料。6）有关的工艺手册和有关标准。7）车内外同类产品的有关工艺技术资料。5．制定工艺堆积的步骤1）分析零件图和装配图。2）选择毛坯。3）拟定工艺路线。4）确定各工序所用机床及工艺装备。5）确定各工序的加工余量及加工尺寸。6）确定各工序的技术要求及检验方法。7）确定各工序的切削用量和工时定额。8）填写工艺文件。返回本章首页二单元零件的工艺分析任务一零件图的完整性和正确性检查零件的视图、尺寸、公差和技术要求是否齐全、合理、符合国家标准，若有错误或遗漏，应提出修改措施。任务二零件的技术要求分析零件的技术要求包括下列几个方面：1）加工表面的尺寸精度。2）主要加工表面的形状精度。3）主要加工表面之间的相互位置精度。4）加工表面的粗糙度以及表面质量方面的其他要求。5）热处理要求。6）其他要求（如动平衡、未注圆角或倒角、去毛剌、毛坯要求等）。任务三零件的结构工艺性分析零件的结构由于使用要求不同，而具有各种形状和尺寸。表1-8列出了一些零件结构工艺性示例。表1-8零件结构工艺性示例序号结构工艺性差结构工艺性好1孔离箱壁太近，钻头在圆角处易引偏；箱壁高度尺寸大，需加长钻头方能钻孔加长箱耳，不需加长长头（见图a）；只要使用上允许将箱耳设计在某一端，则不需加长箱耳，即可方便加工(见图b)2车螺纹时，螺纹根部易打刀，且不能清根留有退刀槽，可使螺纹清根，避免打刀序号结构工艺性差结构工艺性好3插齿无退刀空间，小齿轮无法加工大齿轮可进行滚齿或插齿，小齿轮可进行插齿加工4两端轴颈需磨削加工，因砂轮圆角而不能清根留有砂轮越程槽，磨削时可以清根5斜面钻孔，钻头易引偏只要结构允许留出平台，可直接钻孔6锥面加工时，易碰伤圆柱面，且不能清根可方便地对锥面进行加工7加工面高度不同，需两次调整刀具加工，影响生产率加工面在同一高度，一次调整刀具可加工两个平面（续）序号结构工艺性差结构工艺性好8三个退刀槽的宽度有三种尺寸，需用三把不同尺寸的刀具加工同一宽度尺寸的退刀槽，使用一把刀具即可加工9加工面大，加工时间长，平面度误差大加工面减小，节省工时，减少刀损耗且易保证平面度要求10内壁孔出口处易钻偏或钻头折断内壁孔出口处平整，钻孔方便，易保证孔中心位置11键槽设置在阶梯轴90°方向上，需两次装夹加工将阶梯轴的两个键槽设计在同一方向上，一次装夹即可对两个键槽加工（续）返回本章首页三单元毛坯的选择选择毛坯的基本任务是选定毛坯的制造方法及其制造精度。任务一毛坯的种类1．铸件2．锻件3．型材4．焊接件任务二毛坯的选择原则1．零件材料及力学性能要求。2．零件的结构形状与大小3．生产类型4．现有生产条件5．充分利用新工艺、新材料返回本章首页四单元元件装夹和定位基准的选择任务一工件装夹方法工件的装夹包含两方面的内容：（1）定位（2）夹紧1．工件的装夹方法（1）找正装夹法1）直接找正：用百分表、划线盘或目测直接在机床上找正工件位置的装夹方法。直接找正装夹2）划线找正：在毛坯上按照划好的线在机床上用划针找正的装夹方法。划线找正装夹（2）夹具装夹法用夹具装夹对刀或引导元件夹具体定位元件夹紧装置任务二机床夹具分类及组成1．机床夹具的分类（1）机床夹具按其使用范围分。（2）机床夹具按其使用的机床分。（3）根据产生夹紧力的动力源分。2．机床夹具的组成（1）定位元件。（2）夹紧装置。（3）联接元件。（4）对刀或导向元件。（5）夹具体。（6）其他元件及装置。3．机床夹具在机械加工中的作用（1）保证加工精度。（2）提高生产率，降低成本。（3）扩大机床工艺范围。（4）减轻工人的劳动强度。任务三工件定位的基本原理1．六点定位原则工件在空间直角坐标系中有六个自由度。工件能沿x、y、z轴线移动，称为移动自由度，分别表示为、、；并能绕着x、y、z轴转动，称为转动自由度。xyz2．定位基准定位基准按其所限制的自由度数分为：主定位基准、导向定位基准和止推定位基准。工件的六点定位支承钉的布置3．工件定位中的几种情况（1）完全定位。（2）不完全定位。不完全定位示例（3）欠定位。欠定位示例（4）过定位。连杆定位方案“一面两空”的组合定位消除或减小过定位及其干涉的措施：1）改变定位组件的结构以消除被限制的自由度。2）提高工件定位基准之间及夹具定位组件工作表面之间的位置精度，以减小或消除过定位引起的干涉。工件过定及改进方法任务四定位基准的选择1．基准及其分类（1）设计基准设计基准分析（2）工艺基准1）定位基准：在加工时，用以确定工件的机床上或夹具中占据正确位置所采用的基准称为定位基准。2）工序基准：在工序图上用以标注本工序加工尺寸和形位公差的基准，称为工序基准。3）测量基准：零件检验时，用以测量已加工表面尺寸及位置的基准，称为测量基准。4）装配基准：装配时，用以确定零件在部件或产品中位置的基准，称为装配基准。2．定位基准的选择定位基准分为粗基准和基准。（1）精基准的选择1）基准重合原则：尽可能选用加工表面的设计基准作为定位基准，以避免定位基准与设计基准不重合而引起的基准不重合误差。基准不重合误差示例3）互为基准原则：当对工件上位置精度要求高的表面进行加工时，需要用两个表面互为基准，反复加工的原则。4）自为基准原则：某些要求加工余量小而均匀的精加工工序，选择加工面本身作为定位基准，称为自为基准原则。（2）粗基准的选择2）基准统一原则：应尽可能使多个加工表面和加工工序采用同一组定位基准，这就是基准统一原则。1）余量最小原则：为了保证零件各加工面都有足够的加工余量，应选择加工余量最小的表面为粗基准。阶梯轴粗基准选择2）重要表面原则：为了保证工件上某些重要表面的加工余量均匀，则应选择该表面为粗基准。床身加工粗基准选择3）非加工表面原则：如果主要要求保证加工面与非加工面间的位置要求，则