第三章机械加工工艺规程的制定

1加工余量的确定第3章机械加工工艺规程的制定本章要点定位基准的选择工艺路线拟订工艺尺寸链工艺过程经济分析基本概念零件的机械加工结构工艺性时间定额和提高生产率的工艺途径2机械制造技术基础第3章机械加工工艺规程的制定TheProcessPlanningofMechanicalManufacturing3.1基本概念33.1基本概念机械产品生产过程与机械加工工艺过程1.机械产品生产过程2.机械加工工艺过程机械制造中与产品生成直接有关的生产过程主要内容毛坯和零件成形——铸造、锻压、焊接、注塑…机械加工——切削、磨削、特种加工材料改性与处理——热处理、电镀、热喷涂…机械装配——组合成部件和整台机械产品，包括零件的固定、连接、调整、平衡、检验和试验等工作将原材料转变为产品的全过程43.1基本概念机械加工工艺过程的组成工序——是指由一个或一组工人在同一台机床或同一个工作地，对一个或同时对几个工件所连续完成的那一部分机械加工工艺过程。53.1基本概念大批量生产的工艺过程工序号工序内容设备1铣端面，打中心孔铣端面打中心孔机床2车大外圆及倒角车床3车小外圆及倒角车床4铣键槽铣床5去毛刺钳工台63.1基本概念安装——在一道工序中，工件每经一次装夹后所完成的那部分工序称为安装。工位——工件在机床上占据每一个位置所完成的那部分工序称为工位。2134图3-2多工位加工1：装卸工件2：钻孔3：扩孔4：绞孔73.1基本概念工步——指在加工表面不变、切削刀具不变的情况下所连续完成的那部分工序。（在一个工步内，若有几把刀具同时加工几个不同表面，称此工步为复合工步）a）立轴转塔车床的一个复合工步b）钻孔、扩孔复合工步图3-4复合工步83.1基本概念走刀——同一加工表面加工余量较大，可以分作几次工作进给，每次工作进给所完成的工步称为一次走刀。走刀是构成工艺过程的最小单元。93.1基本概念工序、安装、工位、工步和走刀之间的关系如下：103.1基本概念生产类型生产类型是指产品生产的专业化程度，可按产品的年生产纲领来划分。生产纲领N=Qn(1+a)(1+b)式中Q——产品的年产量；n——单台产品中该零件的数量；a——备品率，以百分数计；b——废品率，以百分数计。根据生产纲领和产品本身的大小及结构复杂性，产品的制造可分为三种生产类型113.1基本概念三种生产类型：1、单件生产单个地生产不同结构尺寸的产品，且很少重复的生产。如重型机械、大型船舶制造、新产品试制等。2、成批生产成批地制造相同产品，且周期性地重复生产，如机床制造等。根据产品特征及批量大小，又分为小批、中批和大批生产三种。3、大量生产产品数量很大，大多数工作地一直按照一定的节拍进行同一种零件的某一道工序的加工，称为大量生产。如自行车、洗衣机、汽车等生产。123.1基本概念机械加工工艺规程的作用(1)生产的计划、调度，工人的操作、质量检查等都是以机械加工工艺规程为依据。(2)生产准备工作(包括技术准备工作)离不开机械加工工艺规程。(3)除单件小批生产以外，在中批或大批大量生产中要新建或扩建车间(或工段)，其原始依据也是机械加工工艺规程。根据机械加工工艺规程确定机床的种类和数量，确定机床的布置和动力配置，确定生产面积和工人的数量等。机械加工工艺规程的修改与补充是一项严肃的工作，它必须经过认真讨论和严格的审批手续。133.1基本概念工艺规程设计所需的原始资料（1）产品装配图、零件图；（2）产品验收质量标准；（3）产品的生产纲领及生产批量；（4）毛坯材料与毛坯生产条件；（5）制造厂的生产条件，包括机床设备、工艺装备的规格性能及使用状况，工人技术水平以及自制工艺装备能力、能源状况等资料；（6）工艺规程、工艺装备设计所用设计手册和有关标准；（7）国内外先进制造技术资料等。143.1基本概念表5-1机械加工工艺过程卡片工艺规程形式（工艺过程卡、工序卡、工艺卡）153.1基本概念表5-1机械加工工艺过程卡片163.1基本概念表5-1机械加工工艺过程卡片173.1基本概念1）以保证零件加工质量，达到设计图纸规定的各项技术要求为前提。2）工艺过程有较高的生产效率和较低的成本。3）充分考虑和利用现有生产条件，尽可能作到平衡生产。4）尽量减轻工人劳动强度，保证安全生产，创造良好、文明劳动条件。5）积极采用先进技术和工艺，减少材料和能源消耗，并应符合环保要求。机械加工工艺规程设计原则18产品的全套装配图及零件图产品的验收质量标准产品的生产纲领及生产类型零件毛坯图及毛坯生产情况本厂（车间）的生产条件各种有关手册、标准等技术资料国内外先进工艺及生产技术的发展与应用情况制定机械加工工艺规程所需原始资料3.1基本概念191．阅读装配图和零件图了解产品的用途、性能和工作条件，熟悉零件在产品中的地位和作用，明确零件的主要技术要求。2．工艺审查审查图上的尺寸、视图和技术要求是否完整、正确、统一，分析主要技术要求是否合理、适当，审查零件结构工艺性。3．熟悉或确定毛坯确定毛坯的依据是零件在产品中的作用、零件本身的结构特征与外形尺寸、零件材料工艺特性以及零件生产批量等。常用的毛坯种类有铸件、锻件、焊接件、冲压件、型材等，其特点及应用见表3-1。机械加工工艺规程设计步骤3.1基本概念20表3-1各类毛坯的特点及适用范围毛坯种类制造精度（IT）加工余量原材料工件尺寸工件形状机械性能适用生产类型型材型材焊接件砂型铸造自由锻造普通模锻钢模铸造精密锻造压力铸造熔模铸造冲压件粉末冶金件工程塑料件13级以下13级以下11～1510～128～118～117～108～107～99～11大一般大大一般较小较小小很小小很小较小各种材料钢材铸铁,铸钢,青铜钢材为主钢,锻铝,铜等铸铝为主钢材,锻铝等铸铁,铸钢,青铜铸铁,铸钢,青铜钢铁,铜,铝基材料工程塑料小型大、中型各种尺寸各种尺寸中、小型中、小型小型中、小型小型为主各种尺寸中、小尺寸中、小尺寸简单较复杂复杂较简单一般较复杂较复杂复杂复杂复杂较复杂复杂较好有内应力差好好较好较好较好较好好一般一般各种类型单件单件小批单件小批中、大批量中、大批量大批量中、大批量中、大批量大批量中、大批量中、大批量3.1基本概念214.选择定位基准5.拟定加工路线6.确定满足各工序要求的工艺装备机械加工工艺规程设计步骤包括机床、夹具、刀具、量具、辅具等。工艺装备的选择在满足零件加工工艺的需要和可靠地保证零件加工质量的前提下，应与生产批量和生产节拍相适应，并应充分利用现有条件，以降低生产准备费用。对必须改装或重新设计的专用或成组工艺装备，应在进行经济性分析和论证的基础上提出设计任务书。227.确定各工序加工余量，计算工序尺寸和公差8.确定切削用量9.确定时间定额10.编制数控加工程序（对数控加工）11.评价工艺路线对所制定的工艺方案应进行技术经济分析，并应对多种工艺方案进行比较，或采用优化方法，以确定出最优工艺方案。12.填写或打印工艺文件机械加工工艺规程设计步骤23机械制造技术基础第3章机械加工工艺规程的制定3.2定位基准及其选择SelectionofLocationDatum243.2定位基准及其选择基准分类1）设计基准253.2定位基准及其选择2）工艺基准①工序基准工序图上用来确定本工序所加工表面加工后的尺寸、形状、位置的基准②定位基准a.粗基准和精基准b.附加基准③测量基准④装配基准26在加工时用于工件定位的基准称为定位基准。可分为：3.2.1定位基准使用未经机械加工表面作为定位基准，称为粗基准。零件上根据机械加工工艺需要而专门设计的定位基准。如用作轴类零件定位的顶尖孔，用作壳体类零件定位的工艺孔或工艺凸台（图3-1）等。粗基准使用经过机械加工表面作为定位基准，称为精基准。精基准附加基准273.2.1定位基准工艺凸台A向A图3-1小刀架上的工艺凸台283.2定位基准及其选择基准分类归纳如下：基准设计基准工艺基准工序基准定位基准测量基准装配基准粗基准精基准辅加基准293.2.2定位基准的选择1.一般原则(1)选最大尺寸的表面为安装面(限制3个自由度)，选最长距离的表面为导向面(限制2个自由度)，选最小尺寸的表面为支承面(限制1个自由度)。(2)首先考虑保证空间位置精度，再考虑保证尺寸精度。(3)应尽量选择零件的主要表面为定位基准。(4)定位基准应有利于夹紧，在加工过程中稳定可靠。30a）b）c）◆保证相互位置要求原则——如果首先要求保证工件上加工面与不加工面的相互位置要求，则应以不加工面作为粗基准。◆余量均匀分配原则——如果首先要求保证工件某重要表面加工余量均匀时，应选择该表面的毛坯面作为粗基准。图3-10粗基准选择比较3.2.2定位基准的选择2.粗基准的选择313.2.2定位基准的选择2.粗基准的选择（a）（b）为保证零件的壁厚均匀，应以不加工的外圆表面A为粗基准，镗内孔。为保证皮带的轮缘厚度均匀，以不加工表面1为基准．车外圆表面。图3.10-1以不加工表面为粗基准32图3-11床身粗基准选择比较工序1工序1工序2工序2◆便于工件装夹原则—要求选用的粗基准面尽可能平整、光洁，且有足够大的尺寸，不允许有锻造飞边、铸造浇、冒口或其它缺陷。也不宜选用铸造分型面作粗基准。◆粗基准一般不得重复使用原则3.2.2定位基准的选择2.粗基准的选择33图3-13主轴箱零件精基准选择◆基准重合原则——选用被加工面设计基准作为精基准◆统一基准原则——当工件以某一表面作精基准定位，可以方便地加工大多数（或全部）其余表面时，应尽早将这个基准面加工出来，并达到一定精度，以后大多数（或全部）工序均以它为精基准进行加工3.2.2定位基准的选择3.精基准的选择34图3-13-2以顶面和两销孔定位镗孔支架图3-13-1置于箱体中部的吊架支承吊架3.2.2定位基准的选择3.精基准的选择35在实际生产中，经常使用的统一基准形式有：1）轴类零件常使用两顶尖孔作统一基准；2）箱体类零件常使用一面两孔（一个较大的平面和两个距离较远的销孔）作统一基准；3）盘套类零件常使用止口面（一端面和一短圆孔）作统一基准；4）套类零件用一长孔和一止推面作统一基准。采用统一基准原则好处：1）有利于保证各加工表面之间的位置精度；2）可以简化夹具设计，减少工件搬动和翻转次数。★注意：采用统一基准原则常常会带来基准不重合问题。此时，需针对具体问题进行具体分析，根据实际情况选择精基准。3.2.2定位基准的选择3.精基准的选择36◆互为基准原则轴径轴径锥孔图3-15主轴零件精基准选择【例】主轴零件精基准选择（图3-15）◆自为基准原则【例】床身导轨面磨削加工（图3-16）图3-16导轨磨削基准选择3.2.2定位基准的选择3.精基准的选择37图3-18浮动镗刀块1—工件2—镗刀块3—镗杆◆便于装夹原则——所选择的精基准，应能保证工件定位准确、可靠，并尽可能使夹具结构简单、操作方便。图3-17外圆研磨示意图【例】铰孔、拉孔、研磨（图3-17）【例】浮动镗刀块镗孔（图3-18）3.2.2定位基准的选择3.精基准的选择38图3-19摇杆零件图φ40φ12H7铸造圆角R3其余倒角1×45°60±0.059.5φ20H71.63.23.23.21.64018M83.2R12710±0.1ABDC1545【例3-1】选择图3-19所示摇杆零件的定位基准。零件材料为HT200，毛坯为铸件，生产批量：5000件。3.2.2定位基准的选择3.精基准的选择39机械制造技术基础第3章机械加工工艺规程的制定TheProcessPlanningofMechanicalManufacturing3.3零件结构的机械加工工艺性403.3零件结构的机械加工工艺性机械零件设计工艺性评价1.结构应便于装夹2.便于加工和测量3.提高切削效率，保证产品质量4.提高标准化程度41机械制造技术基础3.4工艺路线的制定DeterminetheMachiningRoute第3章机械加工工艺规程的制定423.4.1加工方法的选择图3-17加工误差与成本关系CΔ0AB经济精度随年代增长和技术进步而不断提高（图3-1