机械加工工艺规程设计教材

机械加工工艺规程设计教材内容※第一节生产过程、工艺过程与工艺系统；※第二节生产类型与工艺特点；※第三节工件加工时的定位及基准；※第四节机械加工工艺规程设计概述；※第五节工艺路线的制定；※第六节加工余量、工序间尺寸及公差的确定；※第七节工艺尺寸链；※第八节时间定额和提高生产率的工艺途径；※第九节工艺方案的比较与技术经济分析；第十节数控加工工序。第一节生产过程、工艺过程与工艺系统一．机械产品生产过程机械产品生产过程——指从原材料到该机械成品出厂的全部劳动过程。包括：主要劳动过程（直接生产过程）辅助劳动过程（辅助生产过程）二.机械加工工艺过程（机械产品生产过程一部分）（一）机械加工工艺过程的概念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、表面粗糙度以及力学物理性能，使之成为合格零件的全部劳动过程。工艺过程可分为：铸造工艺过程锻造工艺过程机械加工工艺过程热处理工艺过程装配工艺过程……等等（二）机械加工工艺过程的组成工艺过程由一系列工序组成，每一个工序又可分为若干个安装、工位、工步和走刀。１．工序：一个（或一组）工人，在一个工作地点，对一个（或同时几个）工件，连续完成的那一部分工艺过程。举例：1）一个工人在一台车床上完成车外圆、端面、空刀槽、螺纹、切断；2）一组工人刮研一台机床的导轨；3）一组工人对一批零件去毛刺；4）生产和检验原材料、零部件、整机的具体阶段。阶梯轴单件生产工艺过程阶梯轴大批量生产工艺过程加工小端面，对小端面钻中心孔，粗车小端外圆，对小端倒角；加工大端面，对大端面钻中心孔，粗车大端外圆，对大端倒角；精车外圆铣键槽，手工去毛刺工序号工序内容设备12车床铣床加工小端面，对小端钻中心空，粗车小端外圆，对小端倒角加工大端面，对大端钻中心空，粗车大端外圆，对大端倒角精车外圆铣键槽，手工去毛刺工序号工序内容设备1234车床车床车床铣床２．安装在一个工序中需要对工件进行几次装夹，则每次装夹下完成的那一部分工序内容称为一个安装；３．工位在工件的一次安装中，通过分度(或移位)装置，使工件相对于机床床身变换加工位置，我们把每一个加工位置上的安装内容称为工位；4.工步加工表面、切削刀具、切削速度和进给量都不变的情况下而完成的工位内容为一个工步；在一个工步中，若有几把刀具同时参与加工，该工步称为复合工步。主要是为了提高工作效率；5.走刀切削刀具在加工表面上切削一次完成的工步内容，称为一次走刀。工序安装1安装2工位1工位1工步1工步1走刀1走刀1工位2工步1走刀1工步2走刀2走刀1第二节生产类型与工艺特点一、生产纲领生产纲领：计划期内，包括备品率和废品率在内的产量称为生产纲领。N=Q·n（1＋α%＋β%）式中N——零件的生产纲领(件/年)；Q——产品的生产纲领(台/年)；n——每台产品中包含该零件的数量(件/台)；α%——该零件备件的百分率；β%——该零件废品的百分率。二、生产类型及其工艺特点大量生产大批大量生产大批生产生产类型成批生产中批生产中批生产小批生产单件生产单件小批量生产第三节工件加工时的定位及基准一.工件的定位（一）工件的装夹1．工件的装夹——即将工件装夹在机床或夹具中，有两个含义：定位、夹紧。定位——确定工件在机床或夹具中占有正确位置的过程。夹紧——指工件定位后将其夹紧，使其在加工过程中保持定位位置不变的操作。工件在机床或夹具中装夹方法：1）直接找正装夹工件直接安装在机床工作台或通用夹具上，利用工具（百分表、划线盘）进行工件的定位。找正比较费时，定位精度的高低主要取决于所有工具或仪表的精度，以及工人的技术水平。特点是：定位精度不易保证，生产率低，仅适用于单件小批量生产。百分表直接找正装夹2）划线找正装夹事先在工件上划出位置线、加工线和找正线，装夹工件时，先在机床上按找正线找正工件的位置，然后夹紧工件。划线和找正的误差比较大，工件的定位精度较低，找正比较费时。特点：生产效率低，精度不高，适用于单件，中小批生产中的复杂铸件或铸件精度较低的粗加工工序。3）夹具装夹将工件直接安装在夹具上，由夹具来保证工件在机床上的位置。这种方法由夹具来保证定位夹紧，易于保证精度，操作比较简单。特点：生产率高，适用于大批量生产形状复杂件。夹具装夹（二）定位原理1.六点定位原理六点定位原理：用来限制工件自由度的固定点称为定位支承点。用适当分布的六个支承点限制工件六个自由度的法则称为六点定位原理（六点定则）。适当分布的意义：（1）底面三点不能在同一直线。（2）侧面两点不能重合。六点定位原理考虑定位方案时，先分析应该消除哪些自由度，再以相应定位点去限制。2．常用定位方法和定位元件V形块a)长圆柱面定位b)较粗糙圆柱面定位c)大尺寸圆柱面定位3.完全定位与不完全定位完全定位：工件的六个自由度被完全限制的定位。不完全定位：允许少于六点（1-5点）的定位。都是合理的定位方式。（1）完全定位在长方体上铣不通槽，如何定位？不完全定位。在长方体上铣通槽，如何定位？（2）不完全定位如何对下图所示工件定位？不完全定位。不完全定位是合理的。注：夹紧≠定位附加自由度有时是必要的定位方法方法一球体上通铣平面限制了2个自由度：定位方法方法二球体上通铣平面限制了3个自由度：4.欠定位与过定位欠定位：工件应限制的自由度未被限制的定位。在实际生产中是绝对不允许的。过定位：工件一个自由度被两个或以上支承点重复限制的定位。一般来说也是不合理的。（1）欠定位（1）欠定位×√欠定位是绝对不允许的。（2）过定位过定位正确支承板：短圆柱销1：短圆柱销2：一面两孔组合定位支承板：短圆柱销1：菱形销：过定位正确孔与端面组合定位过定位造成的后果：（1）使工件或夹具元件变形，引起加工误差；（2）使部分工件不能安装，产生定位干涉（如一面两销）注：过定位一般是不允许的，但在精加工时也可看到。消除过定位及其干涉的途径：1.改变定位元件结构，消除对自由度的重复限制，如长销改成短销；2.提高工件定位基面之间的位置精度，提高夹具定位元件之间的位置精度，减少或消除过定位引起的干涉；特别说明：在有些精加工中，需要过定位。可增加刚度和定位稳定性。注：(1)不完全定位不一定是欠定位。(2)在不完全定位和欠定位的情况下，不一定没有过定位。5.定位分析方法分析思路：正向分析方法（哪些自由度被限制）逆向分析法（没有限制）分析步骤：总体分析法（是否存在欠定位）分件分析法（是否存在过定位）矩形支承板1：条形支承板2：条形支承板3上图中存在：不完全定位、欠定位和过定位。欠定位和过定位。可能同时存在！在讨论工件定位的合理问题时，主要应研究下面的三个问题：1）研究满足工件加工面位置度要求所必须限制的自由度；2）在定位方案中，利用总体分析法和条件分析法分析是否有欠定位和过定位问题，能否允许过定位的存在。3）从承受切削力、设置夹紧机构以及提高生产率的角度分析在不完全定位中还应限制哪些自由度；二．基准1．基准的概念基准——零件上用来确定其它点、线、面的位置的那些点、线、面。设计基准基准装配基准原有基准粗基准工艺基准定位基准附加基准精基准测量基准（度量基准）工序基准基准零件上用来确定其它点、线、面的位置的那些点、线、面。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原有基准附加基准粗基准精基准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原有基准附加基准粗基准精基准设计基准根据零件使用要求而确定的基准，设计图纸上所采用的基准。即标注设计尺寸的起点。如图a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原有基准附加基准粗基准精基准工艺基准在加工工艺过程（加工、测量、装配）中使用的基准。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原有基准附加基准粗基准精基准工序基准在工序图上用来确定本工序所加工表面加工后的尺寸、形状和位置的基准。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原有基准附加基准粗基准精基准定位基准在加工时，用于工件定位的基准。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原有基准附加基准粗基准精基准测量基准工件测量时所用的基准。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原有基准附加基准粗基准精基准装配基准零件在装配时所用的基准。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原有基准附加基准粗基准精基准原有基准零件上原来就有的表面。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原有基准附加基准粗基准精基准附加基准根据加工定位的要求在零件上专门制造出来的。如轴类零件车削时所用的顶尖孔。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原有基准附加基准粗基准精基准粗基准以毛坯未加工表面为基准。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原有基准附加基准粗基准精基准精基准以毛坯已加工表面为基准。在分析基准时，必须注意两项：1）作为基准的点线面在工件上不一定存在，而常用某些具体的表面来体现，称为基面，例：孔中心、轴心、槽的对称面；2）对于相互位置要求，同样具有基准要求。第四节机械加工工艺规程概述机械加工工艺规程：是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。生产规模的大小、工艺水平的高低以及解决各种工艺问题的方法和手段都要通过机械加工工艺规程来体现。一．机械加工工艺规程的作用1）生产准备工作的依据：刀具夹具辅具；2）是生产组织和生产管理的依据：即生产计划、调度、工人操作和质量检验等依据；3）车间厂房的设计依据。二．机械加工工艺规程的格式单件小批——简单的机械加工工艺过程卡片中批生产——机械加工工艺卡片大批大量——有详细完整的工艺文件，各工序有工序卡，对半自动，自动机床，有机床调整卡，对检验工序有检验工序卡。三．机械加工工艺规程的设计原则、步骤和内容1.设计原则好——可靠保证图纸和所有技术条件的实现；快——满足生产纲领的要求，劳动生产率高；省——加工成本低；轻——劳动条件好，劳动强度低，2.设计的原始资料零件工作图，包括必要的装配图；零件的生产纲领和生产类型；毛坯的生产条件和供应条件；本厂的生产条件；如设备的规格、性能和精度等级，刀具、夹具和量具的规格和使用情况，工人的技术水平，专用设备和工装的制造能力。有关手册、标准和指导性文件。3.设计机械加工工艺规程的步骤和内容1）图纸分析（阅读装配图、零件图）；2）工艺审查；3）确定毛坯；4）确定加工工艺路线；5）确定各工序的工艺装备；6）确定各主要工序的技术要求和检验方法；7）确定各工序的加工余量，计算工序尺寸和公差；8）确定切削用量；9）确定时间定额；10）填写工艺文件。设计机械加工工艺规程的步骤和内容：1）图纸分析2）工艺审查3）确定毛坯4）确定加工工艺路线5）确定各工序的工艺装备6）确定各主要工序的技术要求和检验方法。7）确定各工序的加工余量，计算工序尺寸和公差8）确定切削用量。9）确定时间定额10）填写工艺文件结构工艺性：满足使用要求的前提下，制造该零件的可行性和经济性。结构工艺性好，是指在一定的工艺条件下，既能方便制造，又有较低的制造成本。机械零件结构工艺性分析评价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.提高标准化程度设计机械加工工艺规程的步骤和内容：1）图纸分析（阅读装配图、零件图）；2）工艺审查；3）确定毛坯；常用类型：铸件、锻件、型材、焊接件、冲压件等，单件小批量可选用焊接件。4）确定加工工艺路线；5）确定各工序的工艺装备（包括机床、夹具、刀具和量具）；6）确定各主要工序的技术要求和检验方法；7）确定各工序的加工余量，计算工序尺寸和公差；8）确定切削用量；9）确定时间定额；10）填写工艺文件。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