第四章-工艺规程设计

第4章工艺规程设计工艺规程设计是根据生产条件，规定工艺过程和操作方法，并以一定形式写成的工艺文件。它是指导生产准备、生产计划、生产组织、工人操作及技术检验等工作的主要依据4.1概述4.2机械产品（零件）设计的工艺性评价4.3机械加工工艺规程设计4.4成组技术与计算机辅助工艺规程设计4.5机械装配工业规程设计基础思考题与习题4.1概述4.1.1基本概念工艺规程基本概念工艺规程的作用机械加工工艺过程的组成装配工艺过程4.1.2工艺规程设计所需的原始资料4.1.3工艺规程的设计原则质量第一原则效益优先原则效率争先原则基本概念生产过程：在机械制造工厂，将原材料经毛坯制造、机械加工、装配而转变为产品的全过程。工艺过程：在生产过程中，采用各种方法（例如切削加工、磨削加工、电加工、超声波加工）直接改变生产对象的形状、尺寸、表面粗糙度、性能（包括物理性能、化学性能、力学性能等）以及相对位置关系的过程统称为工艺过程。工艺规程：将合理工艺过程的有关内容写在工艺文件中，用以指导生产，这些文件称为工艺规程分类：铸造、锻造、冲压、焊接、机械加工、装配等工艺规程的作用工艺规程是指导组织生产的指导性文件工艺规程是生产准备工作的依据工艺规程是新建、扩建、改建工厂或车间的原始依据机械加工工艺过程的组成定义在工艺过程中用机械加工方法改变毛坯的形状、尺寸、相对位置和性质，使之成为零件的全过程称为机械加工工艺过程工序工序定义指在机械加工工艺过程中，一个（或一组）工人在同一个工作地点对一个（或同时对几个）工件连续完成的那一部分工艺过程，称为工序分类工序安装工位工步走刀工序、安装、工位与走刀之间的关系，如图4–5所示安装定义如果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部分工序内容称为一个安装，例如，表1-1所列工艺过程的第一道工序，一般都要进行两次装夹，才能把工件上所有的内外表面加工出来，从减小装夹误差及减少装夹工件所花费的时间考虑，应尽量减少安装次数工位工件在一次安装后，工件与夹具或设备的可动部分一起相对于刀具或设备的固定部分所占据的每一个位置，称为工位如果一个工序只有一个安装，并且该安装中只有一个工位，则工序内容就是安装内容，同时也就是工位内容图4–2示为多工位加工图4-2立轴转塔车床回转刀架工步加工表面、切削刀具、切削速度和进给量都不变的情况下完成的工位内容，称为一个工步按照工步的定义，带回转刀架的机床（转塔车床，加工中心）其回转刀架的一次转位所完成的工位内容应属一个工步，此时若有几把刀具同时参与切削，该工步称为复合工步走刀切削刀具在加工表面上切削一次所完成的工步内容，称为一次走刀一个工步可包括一次或数次走刀，当需要切去的金属层很厚，不能在一次走刀下切完，则需分几次走刀工序、安装、工位与走刀之间的关系工序安装1安装2工步1工步2工步1走刀1走刀2走刀3工序工位1工位2工步1工步2工步1走刀1走刀2图4-5工序、安装、工位、工步与走刀的关系装配工艺过程装配定义:根据规定的技术要求，将零件进行配合和连接，使之成为部件或产品的过程，称为装配。装配是产品制造中的最后一个阶段，它包括装配、调整、检验、试验等工作零件、套件、组件、部件通过装配获得一定的相互位置关系，所以装配过程是一种工艺过程在装配工艺过程中，零件是组成机器的最小单元套件是在每一个基准件上装上一个或若干个零件构成的组件是在一个基准件上，装上若干零件和套件构成的，为此而进行的装配工作称为组装，如图4-6所示部件是在一个基准件上，装上若干组件、套件、零件构成的，为此所进行的装配工作称为部装，如图4-7所示一台机器则是在一个基准件上装上若干部件、组件、套件和零件构成的，为此而进行的装配工作称为总装，如图4-8所示图4-6组件装配工艺系统图名称编号件数基准零件零件零件零件组件套件基准零件零件零件零件零件部件组件组件组件图4-7部件装配工艺系统图基准零件零件零件零件部件组件组件部件零件零件零件机器图4-8总装装配工艺系统图4.1.2工艺规程设计所需的原始资料产品装配图、零件图产品验收质量标准产品的生产批量及生产纲领毛坯材料与毛坯生产条件制造厂的生产条件，包括机床设备、工艺装备的规格、性能和现在的技术状态、工人技术水平以及工厂自制工艺装备能力、能源状况等资料工艺规程、工艺装备设计所用设计手册和有关标准国内外先进制造技术资料等4.2机械产品（零件）设计的工艺性评价4.2.1概述4.2.2机械产品设计的机械加工工艺性评价便于加工和测量便于安装提高切削效率，保证产品质量提高标准化程度设计时尽量采用标准件合理地规定表面精度等级和粗糙度的值4.2.3机械产品设计的装配工艺性评价4.2.1概述机械产品设计的工艺性评价实际就是评价所设计产品在满足使用要求前提下，制造、维修的可行性和经济性机械产品（零件）设计工艺性优劣是相对的，它随着科学技术的发展和具体生产条件（如生产类型、设备条件、经济性等）的不同而变化机械产品（零件）设计的工艺性评价包括毛坯制造工艺性评价，热处理工艺性评价，机械加工工艺性评价，装配工艺性评价便于加工和测量影片刀具的引进和退出要方便尽可能避免不敞开的内表面加工尽可能避免深孔、弯曲孔、特殊位置孔的加工零件的结构（如退刀槽、空刀槽或越程槽等）要适应刀具的要求便于安装影片定义：便于准确地定位、可靠地夹紧采取的技术措施：增加工艺凸台增设装夹凸缘或装夹孔改变结构或增加辅助安装面提高切削效率，保证产品质量影片零件铸件的刚性必须与机械加工时所采用的加工方法适应，且便于多件一起加工有相互位置精度要求的表面，最好能在一次安装中加工，这样既有利于保证加工表面间的位置精度，又减少安装次数，提高生产效率尽量减少加工量，如图4-25所示结构，图b的工艺性比较好，减少了加工面积尽量减少走刀次数要有足够的刚性，以便减少工件在夹紧力或切削力作用下的变形，保证精度，而且较大的刚性允许采用较大的切削用量进行加工，利于提高生产率减少加工表面面积的结构设计图4-25减少加工表面面积的结构设计4.2.3机械产品设计的装配工艺性评价评价机械产品设计的装配工艺性可以从以下几方面进行分析评价：机器结构应能划分成几个独立的装配单元尽量减少装置过程中的修配劳动量和机械加工劳动量，如图4-32，图4-33所示机器结构应便于装配和拆卸机器结构应能划分成几个独立的装配单元机器产品设计的装配工艺性的评价分析：便于组织平行装配流水作业，可以缩短装配周期便于组织厂际协作生产，便于组织专业化生产有利于机器的维护、修理和运输，如图4-31所示图4-31两种传动轴结构a)图所示结构中，车床主轴箱以山形导轨作为装配基准装载床身上，装配时，装配基准面的修刮劳动量大b）图所示结构中，车床主轴箱以平导轨作为装配基准，装配时，装配基准面的修刮劳动量显著减少图4-32车床主轴箱与床身的两种不同装配结构形式a）所示结构用修刮压板装配面的方法来保证溜板箱后压板和床身下导轨之间具有规定的装配间隙b）所示结构用调整法来保证溜板箱后压板和床身下导轨间具有规定的装配间隙图4-33车床溜板箱后压板的两种不同结构4.3机械加工工艺规程设计4.3.1机械加工工艺规程设计的内容和步骤4.3.2工艺路线的拟订4.3.3加工余量、工序间尺寸及公差的确定4.3.4时间定额4.3.5工艺方案的经济分析4.3.6工艺文件的编制4.3.7典型零件加工工艺过程分析4.3.1机械加工工艺规程设计的内容和步骤分析零件图和产品装配图工艺审查确定毛坯拟定工艺路线确定各工序所用机床设备和工艺装备,对需要改装或重新设计的专用工艺装备应提出具体设计任务书确定各工序的加工余量、计算工序尺寸和公差确定各工序的技术要求和检验方法确定各工序的切削用量和工时定额编制工艺文件4.3.2工艺路线的拟订选择定位基准基准分类粗基准的选择精基准选择原则表面加工方法的选择加工阶段的划分加工阶段的划分加工阶段划分的目的工序的集中与分散工序顺序的安排机床设备与工艺装备的选择基准分类基准设计基准工艺基准工序基准粗基准装备基准测量基准定位基准精基准附加基准设计基准是设计图样上所采用的基准图4-38基准的分类•工艺基准零件在加工工艺过程中所采用的基准称为工艺基准分类：工序基准定位基准测量基准定义：在加工中或加工后用来测量工件的形状、位置和尺寸误差所采用的基准，称为测量基准装配基准定义：在装配时用来确定零件或部件在产品的相对位置所采用的基准，称为装配基准工序基准定义：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在设计工序基准时，主要应考虑如下三个方面的问题：①应首先考虑用设计基准为工序基准②所选工序基准应尽可能用于工件的定位和工序尺寸的检查③当采用设计基准为工序基准有困难时，可另选工序基准，但必须可靠的保证零件设计尺寸的技术要求定位基准在加工时用于工件定位的基准，称为定位基准。定位基准是获得零件尺寸的直接基准，占有很重要的地位。定位基准还可进一步分为：粗基准，精基准，另外还有附加基准①粗基准和精基准:未经机械加工的定位基准称为粗基准，经过机械加工的定位基准称为精基准②附加基准:零件上根据机械加工工艺需要而专门设计的定位基准，称为附加基准。例如，轴类零件常用顶尖孔定位，顶尖孔就是专为机械加工工艺而设计的辅加基准粗基准的选择保证相互位置要求的原则合理分配加工余量的原则便于工件装夹原则为使工件定位稳定，夹紧可靠，要求所选用的粗基准尽可能平也光洁,不允许有锻造飞边、铸造浇冒口切痕或其他缺陷,并有足够的支承面积粗基准一般不得重复使用原则粗基准通常只允许使用一次，这是因为粗基准一般都很粗糙，重复使用同一粗基准所加工的两组表面之间的位置误差会相当大，所以，粗基准一般不得重复使用保证相互位置要求的原则被加工零件上如有不加工表面应选不加工面作粗基准，这样可以保证不加工表面相对于加工表面具有一定的相对位置关系4-附图1合理分配加工余量的原则从保证重要表面加工余量均匀考虑，应选择重要表面作为粗基准，床身加工就是一个很好的实例床身加工粗基准选择4-附图2精基准选择原则选择精基准一般应遵循以下几项原则：基准重合原则：选择被加工面的设计基准作为定位基准，可以避免因基准不重合引起的定位基准误差基准统一原则:即各工序所用的基准尽可能相同，其目的也是减少因变换基准而引起的装夹误差，简化加工工艺过程与夹具的设计和制造，提高各被加工表面的位置精度互为基准原则:当两个表面的相互位置精度及其自身的尺寸与形状精度都要求很高时，可采用这两个表面互为基准，进行反复多次加工自为基准原则:某些要求加工余量小而均匀的精加工工序，可选择加工表面自身作为定位基准除了上述四原则外，精基准的选择还应便于工件定位准确、稳定、刚性好、变形小和夹具结构简单、操作方便表面加工方法的选择选择表面加工方案时一般应注意：在保证完工合同期前提下，尽可能采用经济加工精度方案进行零件加工在零件的主要表面和次要表面的加工方案中，首先保证主要表面的加工方案零件表面的加工方案要和零件的材料、硬度、外形尺寸和重量尽可能一致加工方案要和生产类型、生产率的要求相适应，必须充分考虑本厂的现有技术力量和设备加工阶段的划分粗加工阶段主要任务是去除各表面的大部分余量，使毛坯在形状和尺寸上尽量接近成品，因此，此阶段的主要问题是如何获得高的生产率半精加工阶段切除粗加工后留下的误差，使加工工件达到一定的技术要求，即使一些次要表面达到图样要求，并为主要表面的精加工作准备，一般在热处理后进行精加工阶段保证各主要表面达到零件图规定的质量要求光整加工阶段对于精度要求很高（IT5以上），表面粗糙度值要求很低（Ra＜0.2μm）的表面，还要有专门的光整加工阶段，此阶段以提高加工的尺寸精度和降低表面