第16章-机械加工工艺过程的基础知识

第16章机械加工工艺过程的基本知识16.1机械加工工艺过程的基本概念16.1.1生产过程和工艺过程1、生产过程：由原材料制成零件并装配成机器的全过程。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。第16章机械加工工艺过程的基本知识16.1.1生产过程和工艺过程2、工艺过程：生产过程中，直接改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等，使其成为成品或半成品的过程。3、机械加工工艺过程：利用机械加工方法，使毛坯逐步改变形状和尺寸而成为合格零件的全部过程。16.1.1生产过程和工艺过程4．工艺过程的组成安装1工位1工步1走刀1工序走刀2工步2走刀1工位2安装2走刀216.1.1生产过程和工艺过程16.1.1生产过程和工艺过程16.1.2机械加工工艺过程的组成１、工序一个(或一组)工人，在一个工作地（或机械设备上），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。16.1机械加工工艺过程的基本概念16.1.2机械加工工艺过程的组成２、安装工件经一次装夹后所完成的那一部分工序。装夹：工件定位与夹紧的操作过程。一个工序可包括一次或多次安装。16.1机械加工工艺过程的基本概念16.1.2机械加工工艺过程的组成３、工位一次装夹工件后，工件与、夹具（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个位置。16.1机械加工工艺过程的基本概念16.1.2机械加工工艺过程的组成４、工步在被加工的表面、切削用量(指切削速度、背吃刀量和进给量)、切削刀具均保持不变的情况下所连续完成的那部分工序。16.1机械加工工艺过程的基本概念16.1.2机械加工工艺过程的组成５、走刀每次切削称为一次走刀。16.1机械加工工艺过程的基本概念16.1.3生产纲领与生产类型1、生产纲领企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划（包括备品和废品的数量）。生产批量：一次投入或生产的同一产品的数量。零件在计划期为一年中的生产纲领N：16.1机械加工工艺过程的基本概念(1)(1)NQnab2、生产类型生产类型：指企业生产专业化程度的分类。划分依据：产品产量、进度计划、产品的大小和复杂程度。１、大量生产：产品数量很大，大多数工作地点经常重复地进行某种固定的工序。２、成批生产：在一年中分批地生产相同的零件，生产周期性重复。３、单件生产：单个或少数几个地生产不同结构、尺寸的产品，很少重复。16.1.3生产纲领与生产类型生产类型零件年产量重型零件中型零件轻型零件单件生产＜5＜10＜100成批生产小批5~1010~200100~500中批100~300200~500500~5000大批300~1000500~50005000~50000大量生产＞1000＞5000＞50000划分生产类型的参考数据2、生产类型16.1.3生产纲领与生产类型3、生产类型和生产组织形式的确定确定原则：根据生产类型确定生产组织形式。１、大量生产采用自动线生产；２、成批生产采用流水线生产；３、单件小批量生产采用机群式生产。16.1.3生产纲领与生产类型16.2工件的安装与夹具的基本知识定位：工件在机械加工前，先放在机床夹具上，使它相对与机床和刀具有一个正确的位置的过程。夹紧：使工件在加工过程中保持正确的位置的过程。安装：工件从定位到夹紧的整个过程。16.2.1工件的定位六点定位原理：空间任何一个自由刚体，都有六个自由度，用合理分布的六个点来限制这六个自由度。16.2工件的安装与夹具的基本知识1、工件的六点定位原理限制自由度与加工要求的关系定位原则：工件定位时不能有影响尺寸精度和位置精度的移动和转动。16.2.1工件的定位六点定位简图2、六点定位原理的应用需要限制的自由度分：１）影响加工要求的自由度；２）为了承受夹紧力或切削力等的自由度。16.2.1工件的定位2、六点定位原理的应用完全定位：工件的六个自由度全部得到限制的定位方法。不完全定位：没有完全限制六个自由度而仍然保证有关工序尺寸的定位方法。16.2.1工件的定位2、六点定位原理的应用欠定位：按工件加工要求应该限制的自由度没得到限制。一般不允许欠定位。当毛坯的尺寸公差很大、表面很粗糙和精度要求很高时，依靠夹具定位，难以达到加工精度要求。对那些难以保证精度要求的自由度往往不加限制，出现欠定位，可采用直接找正安装、划线找正安装及刀具试切的方法解决。16.2.1工件的定位2、六点定位原理的应用过定位：在夹具中由两个或两个以上定位元件重复限制同一个自由度的情况。过定位可使工件产生变形或定位元件损坏、定位精度降低等不良后果，应尽量避免。但过定位使用得当，可增加刚性和定位稳定性。16.2.1工件的定位2、六点定位原理的应用消除过定位干涉的途径：（１）提高定位基面之间及定位元件工作表面间的位置精度；（２）改变定位元件的结构。16.2.1工件的定位16.2.2夹具的基本概念一、机床夹具的定义及用途１、机床夹具在切削加工中，为完成某道工序，用来正确、迅速安装工件的装置。作用：使工件相对于机床和刀具在加工前有一正确的位置，并在加工过程中保持这个位置不变。一、机床夹具的定义及用途２、机床夹具的用途（１）保证产品质量使用机床夹具不需划线工序，不用试切法加工，零件加工精度稳定，容易保证零件精度。（２）提高劳动生产率、降低成本不需划线找正，简化安装工作，减少辅助时间。16.2.2夹具的基本概念２、机床夹具的用途（３）扩大机床的应用范围一机多用，平衡各类机床的生产能力和负荷。（４）保持生产的节奏性及平衡流水加工的节拍时间长的工序采用快速夹具；时间短的加工表面，采用集中工序。（５）减轻劳动强度及保证操作安全采用气动、液压、回转夹具。16.2.2夹具的基本概念二、机床夹具的分类机床夹具成组夹具组合夹具专用夹具通用夹具通用可调夹具16.2.2夹具的基本概念二、机床夹具的分类１、通用夹具特点：通用性强，无需调整或稍加调整，适应多种工件的装夹。种类：三爪、四爪卡盘，万能分度头等。适用范围：单件小批量生产。16.2.2夹具的基本概念二、机床夹具的分类２、专用夹具针对某一工件的某一工序设计制造的夹具。适用范围：产品和工艺相对稳定、批量较大的生产。结构简单、紧凑、操作迅速方便。16.2.2夹具的基本概念二、机床夹具的分类３、组合夹具按工件某一工序的加工要求，选择预先准备好的通用的标准元件或部件组合而成的夹具。特点：用完后，可折卸、清洗、入库，以备加工其他零件重复使用。适用范围：多品种、小批量及新品种试制。16.2.2夹具的基本概念二、机床夹具的分类３、通用可调夹具和成组夹具通用可调夹具：经适当调整或更换夹具上的个别元件后，即可用于加工形状、尺寸和加工工艺相似的多种工件。成组夹具：专门为成组加工工艺中某一组零件设计制造的夹具。16.2.2夹具的基本概念三、机床夹具的组成机床夹具组成夹具体对刀、引导元件或装置夹紧装置定位元件或装置夹具在机床上的定位元件其他元件及装置16.2.2夹具的基本概念三、机床夹具的组成１、定位元件作用：与工件的定位基准相接触，确定工件在夹具中的位置。类型：菱形销、圆柱销、定位板等。16.2.2夹具的基本概念２、夹紧装置作用：用于夹紧工件，在切削时使工件在夹具中保持既定位置。组成：压板、螺栓、弹簧、球面垫圈、凹面垫圈、螺母等。三、机床夹具的组成３、对刀、引导元件或装置作用：确定刀具相对夹具有一个正确位置。类型：对刀块、钻套、镗套等。16.2.2夹具的基本概念４、夹具在机床上定位的元件作用：确定夹具相对机床有一个正确位置。类型：夹具定向键、梯形螺栓等。三、机床夹具的组成５、夹具体作用：用于连接夹具上的各种元件和装置，使其成为一个整体；它与机床相结合，使夹具相对机床具有确定的位置。16.2.2夹具的基本概念６、其他元件及装置作用：满足其他特殊用途。类型：分度装置、自动上下料装置等。16.2.3工件在夹具中的定位定位：确定工件在机床或夹具中占有正确位置的过程。工件上用来定位的表面称为定位基准面。拟定夹具设计方案内容：（１）尽量使同一批工件在夹具中占有同一正确位置；（２）选择或设计合理的定位方法及相应的定位元件或装置；（３）分析和计算定位误差，以满足加工精度要求。１、常用定位元件所能限制的自由度工件定位基准面定位元件定位方式简图定位元件特点限制的自由度平面支承钉支承板每个支承板也可设计成两个或以上小支承板1、2、3限制Z方向的移动自由度，X、Y方向的旋转自由度4、5限制X方向移动自由度和Z方向的旋转自由度6限制Y方向的移动自由度1、2、限制Z方向的移动自由度，X、Y方向的旋转自由度3限制X方向移动自由度和Z方向的旋转自由度yzxo45612331216.2.3工件在夹具中的定位一、六点定位原理在夹具设计中的应用工件定位基准面定位元件定位方式简图定位元件特点限制的自由度外园柱面支承板或支承钉短支承板或支承钉Z方向的移动自由度，Z方向的移动自由度，Y方向的旋转自由度yzxo两个支承板或两个支承钉１、常用定位元件所能限制的自由度16.2.3工件在夹具中的定位１、常用定位元件所能限制的自由度工件定位基准面定位元件定位方式简图定位元件特点限制的自由度支承板或支承钉窄V形块X、Z方向的移动自由度X方向的移动自由度yzxo垂直运动的窄活动V形块宽V形块或两个窄V形块X、Z方向的移动自由度X、Z方向的旋转自由度外园柱面16.2.3工件在夹具中的定位１、常用定位元件所能限制的自由度工件定位基准面定位元件定位方式简图定位元件特点限制的自由度外园柱面定位套短套Y、Z方向的移动自由度，Y、Z方向的移动自由度，Y、Z方向的旋转自由度yzxo长套16.2.3工件在夹具中的定位１、常用定位元件所能限制的自由度451、3固定支承2浮动支承1、2、3、4固定支承5浮动支承工件定位基准面定位元件定位方式简图定位元件特点限制的自由度平面固定支承与浮动支承固定支承与浮动支承1、2限制Z方向的移动自由度，X、Y方向的旋转自由度3限制X方向移动自由度和Z方向的旋转自由度1、2、3限制Z方向的移动自由度，X、Y方向的旋转自由度4限制X方向移动自由度和Z方向的旋转自由度5增强刚性不限制自由度yzxo31231216.2.3工件在夹具中的定位１、常用定位元件所能限制的自由度工件定位基准面定位元件定位方式简图定位元件特点限制的自由度园孔定位销（心轴）短销（短心轴）X、Y方向的移动自由度X、Y方向的移动自由度，X、Y方向的旋转自由度yzxo长销（长心轴）16.2.3工件在夹具中的定位１、常用定位元件所能限制的自由度工件定位基准面定位元件定位方式简图定位元件特点限制的自由度园孔锥销单锥销X、Y、Z方向的移动自由度X、Y、Z方向的移动自由度，X、Y方向的旋转自由度yzxo1--固定销2--活动销1216.2.3工件在夹具中的定位１、常用定位元件所能限制的自由度X、Y、Z方向的移动自由度X、Z方向的旋转自由度外园柱面短半圆孔长半圆孔X、Z方向的移动自由度及旋自由度转锥套单锥套1--固定锥套2--活动锥套工件定位基准面定位元件定位方式简图定位元件特点限制的自由度半圆孔X、Z方向的移动自由度X、Y、Z方向的移动自由度yzxo16.2.3工件在夹具中的定位二、工件的定位方法定位元件：与工件的定位基准接触并使工件相对于机床、刀具有正确位置的夹具元件。定位元件的基本要求：（１）具有适当的精度；（２）具有一定的耐磨性；（３）具有足够的刚度，保证在夹紧力、切削力的作用下不产生大的变形。16.2.3工件在夹具中的定位二、工件的定位方法定位元件在夹具中的布置，既要符合六点定位原理，又要能保证工件定位的稳定性。16.2.3工件在夹具中的定位（一）工件以平面定位１、定位元件的布置对于箱体、机身、机座等零件，选用平面作为定位基准。１、定位元件的布置第一定位基准为限制自由度最多的定位基面，依次为第二、第三定位基准。定位元件布置原则：（１）主要定位基面：工件上最大且较精确的平面。支承元件构成的支承面面积尽可能大，以提高定位精度，增加定位稳定性