第1章机械加工工艺规程的制订

第1章机械加工工艺规程的制订1.1基本概念1.2零件图的工艺分析1.3毛坯的选择1.4定位基准及其选择1.5工艺路线的拟订1.6加工余量的确定1.7工序尺寸及其公差的确定1.8机床与工艺装备的选择1.9机械加工生产率和技术经济分析1.1基本概念1.1.1生产过程和工艺过程1.生产过程1)原材料和成品的运输与保管。2)生产技术准备工作。3)毛坯的制造。4)零件的机械加工、热处理和其他表面处理。5)产品的装配、调试、检验、涂装和包装等。2.工艺过程1.1.2工艺过程的组成1.1基本概念在机械加工工艺过程中，针对零件的结构特点和技术要求，要采用不同的加工方法和装备，按照一定的顺序依次进行加工才能完成由毛坯到零件的过程。1.工序图1-1阶梯轴1.1基本概念表1-1单件小批生产的工艺过程1.1基本概念表1-2大批大量生产的工艺过程1.1基本概念2.安装图1-2多工位加工工位Ⅰ—装卸工件工位Ⅱ—钻孔工位Ⅲ—扩孔工位Ⅳ—铰孔1.1基本概念3.工位4.工步图1-3复合工步1.1基本概念图1-4加工4个相同表面的工步1.1基本概念5.进给图1-5工序、安装、工位和工序、工步、进给之间的关系1.1.3生产纲领与生产类型及其工艺特征不同的机械产品，其结构、技术要求不同，但它们的制造工艺却存在着很多共同的特征。1.1基本概念1.生产纲领2.生产类型(1)单件生产单件生产是指单个生产不同结构和尺寸的产品，很少重复或不重复的生产类型。(2)大量生产大量生产是指产品数量很大，大多数工作地点重复地进行某一零件的某一道工序的加工。(3)成批生产成批生产是指一年中分批轮流地制造几种不同的产品，工作地点的加工对象周期地重复。1.1基本概念表1-3生产类型与生产纲领的关系3.工艺特征1.1基本概念表1-4各种生产类型的工艺特点1.1基本概念表1-4各种生产类型的工艺特点1.1.4获得加工精度的方法1.1基本概念零件的机械加工有许多方法，加工的目的是要使零件获得一定的加工精度和表面质量。1.获得尺寸精度的方法(1)试切法通过试切出一小段—测量—调刀—再试切，反复进行，直到达到规定尺寸再进行加工的方法称为试切法。(2)调整法先调整好刀具的位置，然后以不变的位置加工一批零件的方法称为调整法。1.1基本概念图1-6试切法示例1.1基本概念图1-7铣削时的调整法对刀1—工件2—铣刀3—对刀块1.1基本概念(3)定尺寸刀具法通过刀具的尺寸来保证加工表面的尺寸精度，这种方法称为定尺寸刀具法。(4)自动控制法自动控制法是通过自动测量和数字控制装置，在达到尺寸精度时自动停止加工的一种尺寸控制方法。2.获得形状精度的方法(1)刀尖轨迹法通过刀尖的运动轨迹来获得形状精度的方法称为刀尖轨迹法。(2)仿形法刀具按照仿形装置进给对工件进行加工的方法称为仿形法。1.1基本概念(3)成形法利用成形刀具对工件进行加工获得形状精度的方法称为成形法。(4)展成法利用刀具和工件作展成切削运动形成包络面，从而获得形状精度的方法称为展成法(或称包络法)。3.获得位置精度的方法(工件的安装方法)图1-8直接找正定位安装1.1基本概念(1)直接找正安装用划针、百分表等工具直接找正工件位置并加以夹紧的方法称为直接找正安装法。(2)按划线找正安装先用划针画出要加工表面的位置，再按划线用划针找正工件在机床上的位置并加以夹紧。(3)用夹具安装将工件直接安装在夹具的定位元件上。1.1.5机械加工工艺规程概述用表格的形式将机械加工工艺过程的内容书写出来，成为指导性技术文件，就是机械加工工艺规程(简称工艺规程)。1.工艺规程的作用1.1基本概念(1)它是指导生产的主要技术文件工艺规程是最合理的工艺过程的表格化，是在工艺理论和实践经验的基础上制订的。(2)它是组织和管理生产的基本依据在产品投产前，要根据工艺规程进行有关的技术准备和生产准备工作，如安排原材料的供应、通用工装设备的准备、专用工装设备的设计与制造、生产计划的编排、经济核算等工作。(3)它是新建和扩建工厂的基本资料新建或扩建厂房或车间时，要根据工艺规程来确定所需要的机床设备的品种和数量、机床的布置、占地面积、辅助部门的安排等。1.1基本概念2.工艺规程的格式(1)机械加工工艺过程卡工艺过程卡主要列出了零件加工所经过的整个路线(称为工艺路线)，以及工装设备和工时等内容。1.1基本概念表1-5机械加工工艺过程卡片(2)机械加工工艺卡工艺卡是以工序为单位，1.1基本概念详细说明零件工艺过程的工艺文件。表1-6机械加工工艺卡片(3)机械加工工序卡工序卡是用来具体指导生产人员操1.1基本概念作的一种最详细的工艺文件。3.制订工艺规程的原则4.制订工艺规程的原始资料1.1基本概念表1-7机械加工工序卡片1.1基本概念表1-7机械加工工序卡片1.1基本概念1)产品的全套装配图和零件的工作图。2)产品验收的质量标准。3)产品的生产纲领。4)产品零件毛坯生产条件及毛坯图等资料。5)企业现有生产条件。6)国内外新技术新工艺及其发展前景。7)有关的工艺手册及图册。5.制订工艺规程的步骤1)分析零件图和产品装配图。2)选择毛坯。1.1基本概念3)选择定位基准。4)拟订工艺路线。5)确定加工余量和工序尺寸。6)确定切削用量和工时定额。7)确定各工序的设备、刀夹量具和辅助工具。8)确定各工序的技术要求及检验方法。9)填写工艺文件。1.2零件图的工艺分析1.检查零件图的完整性和正确性2.零件的技术要求分析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)加工表面的表面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、去毛刺、毛坯要求等)。3.零件的结构工艺性分析1.2零件图的工艺分析表1-8部分零件结构工艺性改进前后的对比示例1.2零件图的工艺分析表1-8部分零件结构工艺性改进前后的对比示例1.2零件图的工艺分析表1-8部分零件结构工艺性改进前后的对比示例1.2零件图的工艺分析表1-8部分零件结构工艺性改进前后的对比示例1.2零件图的工艺分析表1-8部分零件结构工艺性改进前后的对比示例1.3毛坯的选择1.毛坯的种类(1)铸件铸件适用于形状较复杂的零件毛坯。(2)锻件锻件适用于强度要求高、形状比较简单的零件毛坯。(3)型材型材有热轧和冷拉两种。(4)焊接件焊接件是根据需要由型材或钢板焊接而成的毛坯件，它制造简单、方便，生产周期短，但需经时效处理后才能进行机械加工。1.3毛坯的选择(5)冷冲压件冷冲压件毛坯可以非常接近成品要求，在小型机械、仪表、轻工电子产品方面应用广泛，但因冲压模具昂贵而仅用于大批、大量生产。2.毛坯选择时应考虑的因素(1)零件的材料及力学性能要求由于材料的工艺特性，决定了其毛坯的制造方法，当零件的材料选定后，毛坯的类型就大致确定了。1.3毛坯的选择(2)零件的结构形状与大小大型且结构较简单的零件毛坯多用砂型铸造或自由锻；结构复杂的毛坯多用铸造；小型零件可用模锻件或压力铸造毛坯；板状钢质零件多用锻件毛坯；轴类零件的毛坯，如直径和台阶相差不大，可用棒料；如各台阶尺寸相差较大，则宜选择锻件。(3)生产纲领的大小当零件的生产批量较大时，应选用精度和生产率均较高的毛坯制造方法，如模锻、金属型机器造型铸造和精密铸造等。1.3毛坯的选择(4)现有生产条件确定毛坯时，必须结合具体的生产条件，如现场毛坯制造的实际水平和能力，外协的可能性等。(5)充分利用新工艺、新材料为节约材料和能源，提高机械加工生产率，应充分考虑精炼、精锻、冷轧、冷挤压、粉末冶金和工程塑料等在机械中的应用，这样，可大大减少机械加工量，甚至不需要进行加工，大大提高经济效益。3.毛坯的形状与尺寸的确定1.3毛坯的选择1)为了加工时安装工件的方便，有些铸件毛坯需铸出工艺凸台，如图1-9所示。2)装配后需要形成同一工作表面的两个相关零件，为保证加工质量并使加工方便，常将这些分离零件先做成一个整体毛坯，加工到一定阶段再切割分离。图1-9工艺凸台实例A—加工面B—工艺凸台C—定位面1.3毛坯的选择图1-10车床开合螺母外壳简图1.3毛坯的选择3)对于形状比较规则的小型零件，为了提高机械加工的生产率和便于安装，应将多件合成一个毛坯，当加工到一定阶段后，再分离成单件。图1-11滑键的零件图与毛坯图a)滑键零件图b)毛坯图1.3毛坯的选择4.毛坯图(1)绘制零件的简化图将零件的外形轮廓和内部主要结构绘出，对一些次要表面，如倒角、螺纹、槽、小孔等经过加工出来的结构可不画出。(2)附加余量层将加工余量按比例用粗实线画在加工表面上，剖切处的余量打上网纹线，以区别剖面线。(3)标注尺寸和技术要求1)尺寸标注。2)技术要求标注。1.3毛坯的选择图1-12毛坯图的示例1.3毛坯的选择图1-12毛坯图的示例(续)1.4定位基准及其选择1.4.1基准的概念及其分类基准是零件上用以确定其他点、线、面位置所依据的那些点、线、面。1.设计基准图1-13设计基准分析1.4定位基准及其选择2.工艺基准(1)定位基准在加工时，用以确定零件在机床夹具中的正确位置所采用的基准，称为定位基准。(2)工序基准在工艺文件上用以标定被加工表面位置的基准，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机器中位置的基准，称为装配基准。1.4.2定位基准的选择1.4定位基准及其选择选择定位基准时，是从保证工件加工精度要求出发的，因此，定位基准的选择应先选择精基准，再选择粗基准。1.精基准的选择原则(1)基准重合原则即选用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。图1-14基准不重合误差示例1.4定位基准及其选择图1-15基准重合工件安装示意图A—夹紧表面B—定位基面C—加工面1.4定位基准及其选择(2)基准统一原则应采用同一组基准定位加工零件上尽可能多的表面，这就是基准统一原则。(3)自为基准原则某些要求加工余量小而均匀的精加工工序，选择加工表面本身作为定位基准，称为自为基准原则。图1-16自为基准实例1.4定位基准及其选择(4)互为基准原则当对工件上两个相互位置精度要求很高的表面进行加工时，需要用两个表面互相作为基准，反复进行加工，以保证位置精度要求。(5)简便可靠原则所选精基准应保证工件安装可靠，夹具设计简单、操作方便。2.粗基准选择原则1)如果主要要求保证工件上某重要表面的加工余量均匀，则应选择该表面为粗基准。2)若主要要求保证加工面与不加工面间的位置要求，则应选择不加工面为粗基准。1.4定位基准及其选择3)作为粗基准的表面，应尽量平整光洁，有一定面积，以使工件定位可靠、夹紧方便。图1-17床身加工的粗基准选择1.4定位基准及其选择图1-18粗基准选择的实例1.4定位基准及其选择4)粗基准在同一尺寸方向上通常只能使用一次。1.5工艺路线的拟订图1-19拟订工艺路线的基本过程1.5工艺路线的拟订1.5.1表面加工方法的选择各种零件都是由外圆、内孔、平面及成型表面等组合而成。(1)加工表面的技术要求和生产率及经济性一般要先根据表面的精度和表面粗糙度选定最终加工方法，再确定表面的整个加工方案。(2)工件材料的性质例如，淬硬钢零件的精加工要采用磨削的加工方法；非铁金属零件的精加工应采用精细车或精细镗等加工方法，而不应采用磨削。1.5工艺路线的拟订(3)工件的结构和尺寸例如，对于IT7精度等级的孔采用拉削、铰削、镗削和磨削等加工方法都可。(4)生产类型选择加工方法要与生产类型相适应。(5)具体生产条件应充分利用现有设备和工艺手段，发挥群众的创造性，挖掘企业潜力。(6)特殊要求如表面纹路方向的要求等。表1-9外圆表面加工方案1.5工艺路线的拟订表1-10孔加工方案1.5工艺路线的拟订表1-10孔加工方案1.5工艺路线的拟订表1-11平面加工方案1.5工艺路线的拟订表1-11平面加工方案1.5工艺路线的拟订表1-12外圆柱表面的加工精度1.5工艺路线的拟订42028Z1W1.eps1.5工艺路线