第1章 工艺过程概述1

第1章工艺过程概述1.1生产过程与工艺过程一、生产过程在机械制造厂制造机器时，将原材料转变为成品的全过程。生产过程的阶段｛1.毛坯制造2.零件加工3.部件和整机的装配4.机械的检验调试二、工艺过程生产过程中，改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质使其成为成品或半成品的过程称为工艺过程。工艺过程以文件形式确定下来称为工艺规程。工艺过程分为：铸造、锻造、冲压、焊接、热处理、机械加工和装配工艺过程。机械加工仍然是目前获得高加工精度的主要方法，仍然是生产过程中劳动量所占比重最大的过程。在工艺过程中，机械加工工艺过程占有重要位置。三、机械加工工艺过程的组成1.工序一个工人或一组工人在一个工作地点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。机械加工工艺过程是由工序组成的。图1-1轴套零件表1-1轴套工艺过程（单件小批生产）工序号工序内容设备1车外圆、端面、钻孔、镗孔、切断、平另一端面车床2铣槽铣床3去毛刺、划线钳工台4钻孔钻床5检验表1-2轴套工艺过程(大批量生产)工序号工艺内容设备1车外圆、端面及镗孔车床2磨内孔内圆磨3铣槽铣床4去毛刺钳工台5钻孔钻床6检验2.装夹使工件在机床上占据正确位置并使工件夹紧的过程称为装夹。在一个工序中有时工件需几次装夹。3.工位一次装夹后工件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位置。图1-2两工位钻孔示意图多工位加工可减少安装次数和由多次安装产生的误差。a）工位1b）工位24.工步在加工表面和切削工具不变的情况下，所完成的那一部分工作称工步。复合工步：用几把刀具同时加工几个表面的工步称复合工步。图1-3铣平面复合工步示意图复合工步可以提高生产效率。5.走刀用同一把刀具对同一表面进行多次切削，刀具对工件该表面每切削一次就称一次走刀。1.2设计工艺过程的技术依据一、零件图及技术条件零件图及技术条件是制造对象的要求，研究如下信息：①构型②尺寸、形状和位置精度③表面粗糙度④相关技术要求⑤材料⑥热处理种类和硬度⑦毛坯种类等内容零件图及技术条件是制造对象的要求，研究如下信息：②尺寸、形状和位置精度二、生产类型生产类型是指企业（或车间、工段）生产专业化程度的分类。生产类型主要决定于产品零件的数量。1.单件生产产品的种类多,同一产品的产量少,各工作地的加工对象经常改变而且很少重复。如：重型机械制造、新产品试制、专用设备及工艺装备的制造。2.成批生产产品的品种较多，每一品种均有一定的数量，各品种是分期分批地轮流进行生产。批量：同一产品或零件每批投入生产的数量称批量。批量｛⑴小批生产接近单件生产工艺特点⑵中批生产工艺特点介于单件与大批生产间⑶大批生产与大量生产相近3.大量生产产品的产量大，大多数工作地或设备经常重复进行某一零件的某道工序的加工。如轴承、汽车、航空发动机的叶片生产。生产类型不同，生产组织、生产管理、车间机床布置、毛坯制造方法、机床种类、使用的工具、加工和装配及工人的技术要求等方面均不同。三、生产条件1.3基准的概念及其分类基准：用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的那些点、线、面。一、设计基准设计基准是设计图样上所采用的基准。它由设计人员选取。图1-4零件图中的设计基准图（a）中端面C、B的设计基准是A；孔ф16H7是外圆ф40h6的径向设计基准。图（b）中主轴孔轴线的设计基准是N、M面。二、工艺基准零件在工艺过程中所使用的基准。1.工序基准在工序图上，用于确定被加工表面位置使用的基准称工序基准。图1-5工序基准工序基准到被加工表面尺寸称为工序尺寸。2.定位基准工件上用于确定工件在夹具中位置的基准称为定位基准。图1-6工件加工时的定位基准C、D、A为定位基准。3.测量基准在测量时所采用的基准。图1-7工件上已加工表面的测量基准M面为测量基准4.装配基准在机器装配时，用来确定零件或部件在产品中的相对位置所采用的基准。装配基准为N、M1.4机械加工精度及其获得方法一、加工精度加工精度时指零件加工后的实际几何参（尺寸、形状、位置）与理想几何参数的符合程度。加工误差：零件加工后的实际几何参数（尺寸、形状、位置）与理想几何参数的偏离程度。加工精度越高，加工误差越小，满足加工精度要求就是使加工误差小于等于零件图上规定的公差。机械加工精度是指尺寸精度、形状精度、位置关系精度。二、机械加工精度的获得方法（一）尺寸精度的获得方法1.试削法对加工表面尺寸不断测量，不断调整刀具对加工表面位置进行切削，直至达到尺寸精度求。特点：加工精度不稳定，生产率低，加工精度取决加工者的技术水平。适用于单件小批生产。2.定尺寸刀具法用一定尺寸的刀具或组合刀具保证零件的加工精度。3.调整法按规定的尺寸先调整好刀具和工件在机床上的相对位置，并在一批零件加工过程中保持这个位置不变的加工方法。特点：尺寸稳定性好，生产率高。适用于批量生产。4.自动控制法在加工过程中通过尺寸测量装置、动力进给装置和控制机构等自动控制系统，使加工过程中的尺寸测量、刀具的补偿调整和切削加工等一系列工作自动完成，从而获得要求的尺寸精度。特点：生产率高，尺寸精度易于保证。二、形状精度的获得方法1.轨迹法利用切削运动中刀具刀尖的运动轨迹形成工件被加工表面的形状。2.成形法利用成形刀具刀刃的几何形状切削出工件的形状。3.利用刀具和工件作展成切削运动时，刀刃在被加工表面上的包络面形成工件的加工面。4.非成形运动法在加工过程中对加工表面不断检验，工人对其进行精细修整加工，直到加工出所需要表面。三、位置精度的获得方法1.一次装夹获得法工件在同一次装夹中，由各有关刀具相对工件的成形运动之间的位置关系保证各加工表面间的位置关系。2.多次装夹获得法由刀具及刀具的成形运动对工件定位基准之间的位置关系保证。⑴直接装夹法在机床上直接装夹工件保证加工表面与定位基准面之间位置精度。⑵找正装夹法通过找正工件相对刀具切削成形运动之间的准确位置来保证加工表面与定位基准面之间位置精度。特点：定位精度高，生产率低。用于单件小批生产或定位精度很高时。⑶夹具装夹法通过安装在机床上的夹具确定工件相对于切削成形运动和刀具的位置，从而保证加工表面与定位基准的位置精度。用夹具装夹法加工工件1.5尺寸链一、尺寸链的概念及类型1.尺寸链概念图1-8尺寸链用来确定某些表面间相互位置的一组尺寸，按一定的次序首尾相连组成的封闭链环称为尺寸链。2.尺寸链的类型图1-8设计尺寸链(1)设计尺寸链：在设计图上使用的尺寸链。2.工艺尺寸链：图1-9零件加工过程中工艺尺寸链在加工过程中，各有关工艺尺寸组成的尺寸链。3.装配尺寸链：图1-10装配尺寸链由装配精度与构成装配精度的全部相关零件的设计尺寸所形成的尺寸链。二、尺寸链组成及其特性1.尺寸链的组成尺寸链是由一系列相关联的尺寸组成的,其中每一尺寸称为尺寸链的环。(1)封闭环:尺寸链中间接获得的尺寸称封闭环.一个尺寸链只要一个封闭环。(2)组成环:尺寸链中除封闭环以外的其余环。增环:在其他组成环不变时,某一组成环增大封闭环也随之增大,该环为增环。减环:在其他组成环不变时,某一组成环增大封闭环随之减小,该环为减环。2.尺寸链的性质⑴封闭性：工艺尺寸彼此首尾相接构成封闭形。三、尺寸链的基本计算方法及应用（一）尺寸链基本计算方法计算尺寸链首先要确定封闭环、增环和减环，而正确确定封闭环是解决问题的关键。1.极值法这种方法是指各组成环同时出现极值时，封闭环与各组成环间的关系。⑵关联性：封闭环随所有组成环变动而变动。特点：能确保质量，特别简单，但比较保守。封闭环、增环、减环及其上下偏差符号：A0、A0max、A0min—封闭环的基本尺寸、最大极限尺寸和最小极限尺寸；i、imax、imin—增环的基本尺寸、最大极限尺寸和最小极限尺寸；jjmaxjmin—减环的基本尺寸、最大极限尺寸和最小极限尺寸；EsA0、Esi、ESj—封闭环、增环和减环的上偏差；EiA0、Ei、Eiij—封闭环、增环和减环的下偏差；TA0、TAi—封闭环和组成环的公差；m—尺寸链中的增环数；n—尺寸链中的总环数。结论：（1）封闭环的基本尺寸：封闭环的基本尺寸等于所有增环尺寸之和减去所有减环基本尺寸之和。1110nmjjmiiAAA（2）封闭环的极限尺寸：封闭环的最大极限尺寸等于所有增环的最大极限尺寸之和减去所有减环的最小极限尺寸之和。11min1maxmax0nmjjmiiAAA封闭环的最小极限尺寸等于所有增环的最小极限尺寸之和减去所有减环的最大极限尺寸之和。minmjjiAAA111maxminmin0（3）封闭环的上、下偏差：封闭环的上偏差等于所有增环的上偏差之和减去所有减环的下偏差之和，即1110nmjjimiissAEAEAE封闭环的下偏差等于所有增环的下偏差之和减去所有减环的上偏差之和，即minmjjsiiiAEAEAE1110（4）封闭环的公差：封闭环的公差等于所有组成环公差之和，即110niiTATA2.概率法在用调整法加工时，各尺寸是符合正态分布的。因此可以用概率法计算尺寸链，即封闭环公差与各组成环公差之间关系为：1120niiTATA特点：与极植法相比，在封闭环公差不变情况下，应用概率法可使组成环的公差增大。（二）尺寸链的应用1.校核、验算工艺尺寸及零件装配尺寸及公差的正确性，即已知全部组成环极限尺寸求封闭环的的极限尺寸。2.用于产品设计、制造过程的尺寸及公差计算。公差分配的三种方法：⑴等公差值分配)1/(0nTATAi（2）等公差级分配各组成环按相同公差等级，并使组成环的公差符合：110niiTATA110niiTATA（3）组成环先按尺寸的主次分成两类，然后再按等公差级分配，并使组成环公差符合在尺寸链计算中不允许组成环公差为负值或零。