机械加工工艺规程

机械制造工艺与装备课题一对机械加工工艺规程的认识模块四机械加工工艺规程制订知识点机械加工工艺规程机械加工工艺过程的组成生产类型及工艺特征基准选择机械加工工艺规程技能点了解机械加工的生产类型及工艺特征掌握编制机械加工工艺规程的原则模块四机械加工工艺规程制订一、任务引入图4-1为某动力装置阶梯轴加工简图，45钢，数量50件，试分析其生产类型、工艺特征和制订加工艺规程的步骤，并说明选用何种毛坯？图4-1阶梯轴简图模块四机械加工工艺规程制订二.任务分析在零件的加工前，应先分析结构特点和加工精度，基本确定各表面加工方法；然后根据其生产类型，考虑毛坯的制造方法、选用机床设备和工艺装备等，制订加工工艺规程；最后后实施加工。本课题主要学习机械加工工艺规程的基础知识和制订加工艺规程的步骤。模块四机械加工工艺规程制订1.生产过程生产过程是指从原材料或半成品到产品制造出来的各有关劳动过程的总和。产品的生产过程包括：原材料的运输和保管，生产的技术准备工作，毛坯的制造，零件的机械加工与热处理，产品的装配、检验、油漆和包装等一系列过程。[提示]生产过程往往由许多工厂或工厂的许多车间联合完成，这有利于专业化生产，提高生产率、保证产品质量、降低生产成本。（一）生产过程及机械加工工艺过程三.相关知识模块四机械加工工艺规程制订2．工艺过程生产过程中直接改变生产对象的尺寸、形状、和性能以及相对位置关系的过程，称为工艺过程，又称工艺路线或工艺流程。将零件装配成部件或产品的过程，称为装配工艺过程。模块四机械加工工艺规程制订7机械加工工艺过程•2．机械加工工艺过程•用机械加工的方法直接改变毛坯形状、尺寸和机械性能等，使之变为合格零件的过程，称为机械加工工艺过程，又称工艺路线或工艺流程。•将零件装配成部件或产品的过程，称为装配工艺过程。（二）机械加工工艺过程组成机械加工工艺过程是由一个或若干个依次排列的工序所组成，毛坯依次通过这些工序就变成了成品或半成品。每一个工序又可分为若干个安装、工位和工步。一个(或一组)工人，在一台机床(或其它设备及工作地)上，对一个(或同时对几个)工件所连续完成的那部分工艺过程，称为一个工序。区分工序的主要依据是工作地(或设备)是否变动，零件加工的工作地变动后，即构成另一工序。1．工序模块四机械加工工艺规程制订例如图4-1所示的阶梯轴，当单件小批生产时，其加工工艺及工序划分如表4-1所示。当中批生产时，其工序划分如表4-2所示。工序不仅是制订工艺过程的基本单元，也是制订劳动定额、配备工人、安排作业计划和进行质量检验的基本单元。图4-1阶梯轴简图模块四机械加工工艺规程制订表4-1阶梯轴加工工艺过程(单件小批生产)工序号工序内容设备1车端面、打顶尖孔、车全部外圆、切槽与倒角车床2铣键槽、去毛刺铣床3磨外圆外圆磨床表4-2阶梯轴加工工艺过程(中批量生产)工序号工序内容设备工序号工序内容设备1铣端面、打顶尖孔铣端面打中心孔机床4去毛刺钳工台2车外圆、切槽与倒角车床5磨外圆外圆磨床3铣键槽铣床模块四机械加工工艺规程制订工件在加工之前,在机床或夹具上需要占据正确的位置(定位)，然后再予以夹紧的过程称为安装。在一个工序内，工件的加工可能只需要安装一次，也可能需要安装几次。例如，表4-2的工序3，一次安装即铣出键槽，而工序2中，为了车削全部外圆表面则最少需两次安装。工件加工中应尽量减少安装次数，因为多一次安装就多一次误差。而且还增加了安装工件的辅助时间。3．安装与工位模块四机械加工工艺规程制订为了减少工件安装的次数，常采用各种回转工作台、回转夹具或移位夹具，使工件在一次安装中先后在几个不同位置进行加工。此时，工件在机床上占据的每一个加工位置称为工位。图4-4所示用回转工作台在一次安装中按顺序完成装卸工件、钻孔、扩孔和铰孔四个工位加工。图4-4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-铰孔模块四机械加工工艺规程制订在一个工序中，往往需要采用不同的刀具和切削用量，对不同的表面进行加工。为了便于分析和描述工序的内容，工序还可以进一步划分工步。工步是指加工表面、切削工具和切削用量中的切削速度与进给量均不变的条件下所完成的那部分工艺过程。一个工序可包括几个工步，也可只包括一个工步。例如，在表4－2的工序2中，包括有粗、精车各外圆表面及切槽等工步，而工序3当采用键槽铣刀铣键槽时，就只包括一个工步。2．工步与走刀模块四机械加工工艺规程制订构成工步的任一因素(加工表面、刀具或切削用量中的切削速度和进给量)改变后，一般即变为另一工步。但是对于那些在一次安装中连续进行的若干个相同的工步，为简化工序内容的叙述，通常多看作一个工步。例如图4-2所示零件上四个15mm孔的钻削，可写成一个工步——钻φ4-15mm孔。若有几把刀同时切削，该工步称为-复合工步（教材图1-4）图4-2包括四个相同表面加工的工步模块四机械加工工艺规程制订为了提高生产率，用几把刀具同时加工一个零件的几个表面的工步，称为复合工步(见图4-3)。在工艺文件上，复合工步应视为一个工步。图4-3复合工步在一个工步内，若被加工表面需切去的金属层很厚，需要分几次切削，则每进行一次切削就是一次走刀。一个工步可包括一次或几次走刀。模块四机械加工工艺规程制订由于零件机械加工的工艺过程与其所采用的生产组织形式是密切相关的，所以在制订零件的机械加工工艺过程时，应首先确定零件机械加工的生产组织形式。（三）机械加工的生产类型及工艺特征通常先依据零件的年生产纲领选取合适的生产类型，然后再根据所选用的生产类型来确定零件机械加工的生产组织形式。模块四机械加工工艺规程制订生产纲领的大小对零件加工过程和生产组织起着重要的作用，它决定了各工序所需专业化和自动化的程度，决定了所应选用的工艺方法和工艺装备。年生产纲领可按下式计算：N=Q.n(1+a%+b%)式中N—零件的年生产纲领,(N)为件；Q—机械产品的年产量,(Q)为台／年；n—每台产品中该零件的数量,(n)为件／台；a%—备品的百分率；b%—废品的百分率。1．生产纲领的计算某种零件(包括备品和废品在内)的年产量称为该零件的年生产纲领。模块四机械加工工艺规程制订2．生产纲领和生产类型的关系在生产上，一般按照生产纲领的大小选用相应规模的生产类型。机械制造业的生产可分为三种类型：单件生产、成批生产和大量生产。（1）单件生产每种产品仅制造一个或少数几个，而且很少再重复生产。例如，重型机械产品制造和新产品试制都属于单件生产。（2）成批生产一年中分批地生产相同的零件，生产呈周期性重复。每批投入或产出同一零件的数量称为批量。成批生产又可分为小批、中批、大批生产三种类型。（3）大量生产长期重复地进行某一零件某一工序的加工。例如汽车、拖拉机、轴承和自行车等产品及零件的制造多属于大量生产。模块四机械加工工艺规程制订表4-3生产纲领和生产类型的关系生产类型零件的年生产纲领重型零件（30kg以上）中型零件（4-30kg）轻型零件（4kg以下）单件生产＜5＜10＜100小批生产5～10010～200100～500中批生产100～300200～500500～5000大批生产300～1000500～50005000～50000大量生产＞1000＞5000＞50000模块四机械加工工艺规程制订表4-4各种生产类型工艺过程的主要特点工艺过程特点生产类型单件生产成批生产大批量生产工件的互换性一般是配对制造，没有互换性大部分有互换性，少数用钳工修配全部有互换性。某些精度较高的配合件用分组选择装配法毛坯的制造方法及加工余量铸件用木模手工造型；锻件用自由锻。毛坯精度低，加工余量大部分铸件用金属模；部分锻件用模锻。毛坯精度中等，加工余量中等。铸件广泛采用金属模机器造型，锻件广泛采用模锻，以及其他高生产率的毛坯制造方法。毛坯精度高，加工余量小。机床设备通用机床。或数控机床，或加工中心。数控机床加工中心。设备条件不够时，也采用部分通用机床、部分专用机床。专用生产线、自动生产线、柔性制造生产线或数控机床。夹具多用标准附件，极少采用夹具，靠划线及试切法达到精度要求。采用夹具或组合夹具，部分靠加工中心一次安装。广泛采用高生产率夹具，靠夹具及调整法达到精度要求。刀具与量具采用通用刀具和万能量具。可以采用专用刀具及专用量具或三座标测量机。广泛采用高生产率刀具和量具。对工人的要求需要技术熟练的工人。需要一定熟练程度的工人和编程技术人员。对操作工人的技术要求较低，对生产线维护人员要求有高的素质。工艺规程有简单的工艺路线卡。有工艺规程，对关键零件有详细的工艺规程。有详细的工艺规程。21基准是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。它是几何要素之间位置尺寸标注、计算和测量的起点。根据基准的应用场合和功用的不同，可分为设计基准和工艺基准两大类。（一）基准及其分类1-2.基准选择221．设计基准设计图样上所采用的基准称为设计基准。设计基准是根据零件(或产品)的工作条件和性能要求而确定的。在设计图样上，以设计基准为依据，标出一定的尺寸或相互位置要求。如图4-9所示的轴套零件，各外圆和孔的设计基准是零件的轴线，左端面Ⅰ是阶台端面Ⅱ和右端面Ⅲ的设计基准，孔D的轴线是外圆表面Ⅳ径向圆跳动的设计基准。图4-9轴套的设计基准23对于一个零件来说，在各个方向往往只有一个主要的设计基准。如图4-10所示的零件，径向的主要设计基准是外圆mm的轴线，轴向的主要设计基准是端面M。习惯上把标注尺寸最多的点、线、面作为零件的主要设计基准。图4-10主要设计基准242．工艺基准工艺过程中所采用的基准称为工艺基准。在机械加工中，按其用途不同，工艺基准分为工序基准、定位基准和测量基准。（1）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、位置的基准称为工序基准。图4-11所示为某零件钻孔工序的工序简图，图和b分别选用端面M及N作为确定被加工孔轴线位置的工序基准。由于工序基准不同，工序尺寸也不同。图4-9轴套的设计基准25（2）定位基准在加工中用作定位的基准称为定位基准，确定工件在机床上或夹具中的正确位置。在使用夹具时，其定位基准就是工件与夹具定位元件相接触的点、线、面。图4-12所示为镗削某发动机机体轴承孔时的两种定位情形：按图所示定位时，表面B-B是定位基准；按图b所示定位时，表面A-A是定位基准。图4-12镗削发动机机体轴承孔时的定位基准26（3）测量（度量）基准测量时所采用的基准称为测量基准。它是以已加工表面的某些点、线、面作为测量尺寸的起始点。图4-13所示为测量被加工平面的位置时，分别以小圆柱面的上素线A和大圆柱面的下素线B作为测量基准。选择测量基准与工序尺寸标注的方法关系密切，通常情况下测量基准与工序基准是重合的。271．工件的定位方法工件在机床上定位有以下三种方法：（1）直接找正法此法是用百分表、划针或目测在机床上直接找正工件，使其获得正确位置的一种方法。直接找正法的定位精度和找正的快慢，取决于找正精度、找正方法、找正工具和工人的技术水平。用此法找正工件往往要花费较多的时间，故多用于单件和小批生产或位置精度要求特别高的工件。（二）定位基准的选择2829（2）划线找正法在机床上用划针按已在毛坯或半成品上所划的线对工件进行找正，使其获得正确位置的一种方法。由于受到划线精度和找正精度的限制，此法多用于批量较小、毛坯精度较低以及大型零件等不便使用夹具的粗加工中。30（3）采用夹具定位将工件装在夹具上，使工件的某一表面与夹具的定位元件相接触，从而使工件被加工表面对机床、刀具保持正确的相对位置,称为用夹具定位。图4-16工件用夹具定位1-定位键2-夹具体3-对刀块4-偏心轮5-支承套6、7-V形块31在各加工工序中，保证被加工表面的尺寸和位置精度的方法是制定工艺过程的重要任务,而定位基准的作用主要是保证工件各表面之间的相互位置精度。因此，在研究和选择各类工艺基准时，首先应选择定位基准。（1）定位基准选择的基本原则1）应保证定位基准的稳定性和可靠性,以确保工件相互位置表面之间的精度。2）力求与设计基准重合，也就是