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1-1第一章机械加工工艺规程设计机械加工工艺规程：规定产品或零部件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件§1.1基本概念一.机械产品的生产过程与机械加工工艺过程1.生产过程：是指将原材料转变为产品的全部劳动过程。包括下列过程：(1).原材料、半成品和成品（产品）的运输和保管。(2).生产和技术准备工作。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以及生产组织等方面的准备工作。(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等。(5).部件和产品的装配、调整、检验、试验、油漆和包装等。现代机械工业的发展趋势：按产品生产专业化、工艺专业化的协作化生产。2.机械加工工艺过程：对机械产品中的零件采用各种加工方法直接用于改变毛坯的形状、尺寸、表面粗糙度以及物理力学性能，使之成为合格零件的全部劳动过程。二.机械加工工艺过程的组成机械加工工艺过程是由一个或若干个顺序排列的工序组成的，而工序又可分为安装、工位、工步和走刀。1.工序：一个（或一组）工人，在一个工作地对一个（或同时对几个工件）所连续完成的那一部分工艺过程，称为工序工序是组成工艺过程的基本单元，也是生产计划的基本单元。2.安装：(1).定位：确定工件在机床上或夹具中占有正确位置的过程称为定位。(2).夹紧：工件定位后将其固定，使其在加工中保持定位位置不便的操作称为夹紧。(3).装夹：将工件在机床上或夹具中定位、夹紧的过程称为装夹。(4).安装：工件（或装配单元）经一次装夹后所完成的那一部分工序称为安装。1-2尽量减少装夹次数，减少装夹的时间，减少装夹误差。3.工位：为了完成一定的工序部分，一次装夹工件后，工件（或装配单元）与夹具或设备的可动部分一起相对刀具或设备的固定部分所占据的每一个位置上完成的安装内容，称为工位。4.工步：在加工表面、切削刀具、切削速度和进给量都不变的情况下，所连续完成的那一部分工序称为工步。复合工步：为了提高生产率，用几把刀具同时加工几个表面，这也可看作一个工步。5.走刀:切削刀具在加工表面上切削依次所完成的工步内容三.生产纲领、生产类型及其工艺特征(一).生产纲领:生产纲领是指企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。计划期常定为1年，所以生产纲领也称年产量。零件的生产纲领要计入备品和废品的数量，可按下式计算：N=Qn（l＋a%+β%）N——零件的年产量（件／年）；Q——产品的年产量（台／年）；n——每台产品中，该零件的数量（件／台）；a——备品的百分率；β——废品的百分率。(二).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。一般分为大量生产、成批生产和单件生产三种类型。1.单件生产：品种很多，产量很少。用于新产品试制、专用或重型设备2.大量生产：产量很大，重复加工。用于汽车、拖拉机、自行车3.成批生产：一年中分批轮流地制造几种不同的产品，每种产品均有一定的数量，工作地的加工对象周期性地重复。机床、机车、电机4.生产批量：每一次投入或产出的同一产品（或零件）的数量称为生产批量。n=NA/F按批量的多少，成批生产又可分为小批、中批和大批生产三种。(三).各种生产类型的工艺特征1-3表1－5中一些项目的结论都是在传统的生产条件下归纳的。四.获得加工精度的方法和工件的装夹方式(一).获得尺寸精度的方法1.试切法通过试切——测量——调整——再试切----达到要求为止的加工方法称为试切法。生产率低，无需复杂的装置，取决于工人的技术水平和计量器具（工具、仪器、仪表）的精度，故常用于单件小批生产。配作，以已加工件为基准，加工与其相配的另一工件，或将两个（或两个以上）工件组合在一起进行加工的方法。配作中最终被加工尺寸达到的要求是以与已加工件的配合要求为准的。2.调整法调整好刀具和工件在机床上的相对位置，并在加工过程中保持不变，以保证工件被加工尺寸的方法称为调整法。影响因素有：测量、调整、重复定位精度等。批量较大时，有较高的生产率。对调整工的要求高，对操作工的要求不高，常用于成批和大量生产。3.定尺寸刀具法用刀具的相应尺寸来保证工件被加工部位尺寸的方法称为定尺寸刀具法。影响因素有：刀具的尺寸精度、刀具与工件的位置精度等。操作方便，生产率较高，加工精度也较稳定。钻头、铰刀、多刃镗刀块、拉刀属定尺寸刀具法4.主动测量法在加工过程中，边加工边测量加工尺寸，并将所测结果与设计要求的尺寸比较后，或使机床继续工作，或使机床停止工作，这就称为主动测量法。5.自动控制法这种方法是把测量、进给装置和控制系统组成一个自动加工系统，加工过程依靠系统自动完成的。(二).获得形状精度的方法1.刀尖轨迹法：依靠刀尖的运动轨迹获得形状精度的方法称为刀尖轨迹法。形状精度取决于成形运动的精度。普通车削、铣削、刨削和磨削等均属刀尖轨迹法。1-42.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行法。形状精度取决于仿形装置的精度及其他成形运动精度。仿行车、仿形铣3.成形法：利用成形刀具对工件进行加工的方法称为成形法。形状精度取决于成形刀具的形状精度和其他成形运动精度。成形刀具或砂轮的车、铣、刨、磨、拉等4.展成法（滚切法）：利用工件和刀具作展成切削运动进行加工的方法称为展成法。展成法所得被加工表面是切削刃和工件作展成运动过程中所形成的包络面，切削刃形状必须是被加工面的共轭曲线。它精度取决于切削刃的形状和展成运动的精度等。滚齿、插齿、磨齿、滚花健等均属展成法。(三).获得位置要求（位置尺寸和位置精度）的方法——工件的装夹方式1.用夹具装夹；定位方便，精度高且稳定，效率高。广泛用于中、大批大量生产。费用较高、周期较长2.找正装夹：用找正方法装夹工件称为找正装夹。3.找正装夹又可分为：(1).划线找正装：用划针根据毛坯或半成品上所划的线为基准找正它在机床上正确位置的一种装夹方法。用在批量不大、形状复杂而笨重的工件，或毛坯的尺寸公差很大而无法采用夹具装夹的工件。(2).直接找正装夹：用划针和百分表或通过目测直接在机床上找正工件位置的装夹方法。生产率较低，对工人的技术水平要求高，所以一般只用于单件小批生产中。1-5§1.2工件加工时的定位和基准一.工件的定位(一).工件的装夹———获得位置要求（位置尺寸和位置精度）的方法定位：确定工件在机床上或夹具中占有正确位置的过程称为定位。夹紧：工件定位后将其固定，使其在加工中保持定位位置不便的操作称为夹紧。装夹：将工件在机床上或夹具中定位、夹紧的过程称为装夹。工件在机床上或夹具中装夹有三种主要的方法：1.直接找正装夹：用划线盘和千分表直接在机床上找正工件位置的装夹方法。生产率较低，对工人的技术水平要求高，所以一般只用于单件小批生产中或高精度。2.划线找正装夹：用划针根据毛坯或半成品上所划的线为基准找正它在机床上正确位置的一种装夹方法。用在批量不大、形状复杂而笨重的工件，或毛坯的尺寸公差很大而无法采用夹具装夹的工件。无需专门设备，通用性好，但生产率低，精度不高，用在批量不大、形状复杂而笨重的工件，或毛坯的尺寸公差很大的生产条件。3.用夹具装夹：有夹具保证工件在机床上的正确定位，并在夹具上夹紧。定位方便，精度高且稳定，效率高。广泛用于中、大批大量生产。费用高、周期长。(二).定位原理1.六点定位原理在空间直角坐标系中，工件可以沿X、Y、Z轴有不同的位置，称作工件沿X、Y、Z的位置自由度，用X、Y、Z表示；也可以绕X、Y、Z轴有不同的位置，称作工件绕X、Y和Z轴的角度自由度，用X、Y、Z表示。用以描述工件位置不确定性的X、Y、Z和X、Y、Z，称为工件的六个自由度。用合理分布的六个支承点限制工件六个自由度，实现完全定位，称为六点定位原理。XOY面中，1，2，3支撑点：Z,X,YYOZ面中，4，5点：X,Z1-6ZOX面中，6点：Y支承点的分布必须合理:工件底面上的三个支承点应放成三角形，三角形的面积越大，定位越稳。工件侧面上的两个支承点不能垂直放置.***注意：定位就不能脱离，始终保持接触不考虑受力，受力后不脱离定位面---夹紧的任务2.用定位元件代替约束点限制自由度(1).工件以平面定位时的定位元件:多用于箱体、盘类零件定位元件以平面支承的通常称为支承件：支承钉、支承板支承件：主要支承：用来限制工件自由度，即有定位作用的定位元件。辅助支承：提高工件的刚性和稳定性，无定位作用主要支承：用来限制工件的自由度，起定位作用。a.固定支承：在使用过程中，它们都是固定不动的。支承钉：可视为一个点，限制一个自由度。平头：用于已加工表面。球头：用于毛胚表面。齿纹头：用于侧面，能增大摩擦系数，防止工件滑动。支承板：多用于支承已加工表面，狭长条：2个自由度；大平面：3个自由度A型：结构简单，制造方便，但清屑困难，故适用于侧面和顶面定位。B型：螺纹孔处带斜凹槽（容屑），便于清除切屑，适用于底面。*需经常更换的支承钉应加衬套。*支承钉、支承板和衬套都已标准化其*当要求几个支承针或支承板在装配后等高时，可装配后一次磨削。b.调节支承：定位过程中，支承钉的高度可调，以适应粗基准位置的变化*对于小型工件，一般每批调整一次；工件较大时，常常每件都要调整。*在可调夹具上加工形状相同而尺寸不等的工件时，也可用调节支承。c.自位支承（浮动支承）：在工件定位过程中，能自动调整位置的支承1-7适用于毛胚面或刚性不足的场合*接触点增加，提高工件的刚度和稳定性*限制一个自由度辅助支承：用来提高工件的装夹刚度和稳定性，不起定位作用。*工件定位时是浮动的，工件装夹好后再固定下来，以承受切削力。a.螺旋式辅助支承：与调节支承相近，但操作过程不同，前者不起定位作用，后者起定位作用，且前者不用螺母锁紧。b.自动调节支承：靠弹簧推动滑柱，但不可顶起工件c.推引式辅助支承：斜楔涨开而锁紧(2).工件以圆孔定位时的定位元件工件以圆孔内表面作为定位基面时，常用于盘类、套类、杆叉类零件a.定位销固定式定位销：直接以H7/r6过盈配合压入夹具体可换式定位销：夹具体中压入衬套，销以H7/h6压入并用螺母拉紧。大批大量A型称圆柱销，B型称菱形销＊D=3～10mm时，为避免使用中折断，或热处理时淬裂，通常把根部倒成圆角＊夹具体上应有沉孔，使定位销的圆角部分沉入孔内而不影响定位。＊为便于工件装入，定位销的头部有15度倒角。b.圆柱心轴间隙配合心轴：限位基面一般按h6、g6或f7制造，装卸工件方便，精度不高。工件常以孔和端面联合定位，心轴限位圆柱面与限位端面最一次装夹中加工出来。过盈配合心轴：由引导部分、工作部分2、传动部分3组成。引导部分：直径按e8制造，基本尺寸等于工件孔的最小极限尺寸，其长度约为工件定位孔长度的一半。工作部分：直径按r6制造，其基本尺寸等于孔的最大极限尺寸。当工件定位孔的长度与直径之比L／dl时，心轴的工作部分应稍带锥度。制造简单、定心准确、不用另设夹紧装置，但装卸不便，易损伤工件定位孔，故多用于定心精度要求高的精加工。1-8花健心轴：用于加工以花键孔定位的工件。当工件定位孔的长径比L／d＞l时，可稍带锥度。设计花键心轴时，应根据工件的不同定心方式来确定定位心轴的结构。c.圆锥销：限制了工件的X、Y、Z三个位置自由度。常与其他定位元件组合定位。d.锥度心轴：工件孔与心轴圆柱面的弹性变形夹紧工件，定心精度较高，可达0.02－0.01mm，但工件的轴向位移误差较大，用于精车和磨削加工，不能加工端面。(3).工件以外圆柱面定位时的定位元件：a.V形块：以外圆定位用的最多。V形块既能用于精定位基面，又能用于粗定位基面；能用于完整的圆柱面，也能用于局部圆柱面；而且具有对中性（使工件的定位基准总处在V形块两限位基面的对称面内），活动V形块还可兼作夹紧元件。b.定位套：其内孔轴线是限位基准，内孔面是限位基面。常与端面联合定位。定位套结构简单、容易制造，但定心精度不高，故只适用于精定位基面。c.半圆套：主要用于大型轴类零件和不便轴向装架的零件。d.圆锥套：3.完全定位和不完全定位：完全定位：工件的六个自由度都限制了的定位称为完全定位。