第三章_机械加工工艺规程的制订

第三章 机械加工工艺规程的制订,3.1 基本概念 3.2 零件工艺性分析及毛坯选择 3.3 机械加工工艺过程设计,3.1 基本概念,3.1.1 工艺过程及其组成 3.1.2 生产纲领和生产类型 3.1.3 各种生产类型的工艺特征 3.1.4 工艺规程及其作用,3.1.1 工艺过程及其组成,将原材料转变成成品的全过程称为生产过程(production process)。 在生产过程中，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称为工艺过程(process)。工艺过程又可分为铸造、锻造、冲压、焊接、机械加工、热处理、装配等工艺过程。在工艺过程中，用机械加工方法，改变毛坯的形状、尺寸和表面质量，使其成为零件的过程称为机械加工工艺过程。 零件的机械加工工艺过程由许多工序组合而成，每个工序又可分为若干个安装、工位、工步和行程。,3.1.2 生产纲领和生产类型,生产纲领(production program)是指企业在计划期内应当生产的产品数量和进度计划。 NQn（l+) 生产类型(types of production)是指企业(或车间、工段、班组、工作地)生产专业化程度的分类。,机械产品的生产类型有如下四种不同的划分方法： (1)按一定时间内产品产量的连续程度划分。分为单件小批生产、成批生产和大量(连续)生产三种类型。 (2)按产品品种和产量的关系划分。分为多品种小批量、中品种中批量和少品种大批量三种类型。 (3)按产品的销售方式划分。分为订货生产和存货生产两种类型。 (4)按生产系统与产品生命周期的关系划分。分为项目型生产、非流水线生产、间歇生产、装配线和流水线生产四种类型。,各种生产类型之间的关系,3.1.3 各种生产类型的工艺特征,3.1.4 工艺规程及其作用,1 工艺规程的概念 2 机械加工工艺规程的作用 3 工艺规程的种类和格式 4 工艺规程设计的主要原则 5 工艺规程设计的依据 6 工艺规程设计的步骤,1 工艺规程的概念,规定零件制造工艺过程和操作方法等的工艺文件称为工艺规程 (produre)。,2 机械加工工艺规程的作用,(1)机械加工工艺规程是组织车间生产的主要技术文件 (2)机械加工工艺规程是生产准备和计划调度的主要依据 (3)机械加工工艺规程是新建成扩建工厂、车间的基本技术文件,3 工艺规程的种类和格式,工艺规程的类型有： 专用工艺规程：针对每一种产品零件设计的工艺规程。 通用工艺规程： 典型工艺规程为一组结构相似的零部件所设计的通用工艺规程。 成组工艺规程按成组技术原理将零件分类成组，针对每一组零件所设计的通用工艺规程。 标准工艺规程已纳入标准的工艺规程。,机械加工工艺过程卡片(process sheet)是以工序为单位简要说明零部件机械加工过程的一种工艺文件。用于说明工序名称、排列顺序、工序内容、工艺参数、操作要求以及所用设备和工艺装备、工时定额等。 机械加工工序卡片(opration sheet)是在工艺过程卡的基础上，按每道工序所编制一种工艺文件。一般有工序简图并详细说明该工序每个工步的加工（或装配）的内容、工艺参数、操作以及所用设备和装备等。,4 工艺规程设计的主要原则,(1)必须使零件可靠地达到图纸规定的各项技术要求。 (2)要保证生产具有较高生产率，尽可能采用高效先进的工艺技术。 (3)要保证良好的经济性。在采用高效设备及工装时应与生产纲领相适应，要对不同加工方案进行经济性比较。 (4)为适应多品种生产，除在小批和中批生产时应该采用成组技术外，还应采用具有柔性(生产对象和工艺过程改变时，具有灵活的适应性)的自动化加工方法及其相应的设备和系统。 (5)要尽量减轻工人劳动强度，保障生产安全和创造良好的劳动条件。 (6)要考虑充分挖掘企业潜力，更新或改造现有生产条件，消除生产薄弱环节。,5 工艺规程设计的依据,1 零件图和必要的装配图，有关技术条件及相关标准等。 2 零件的生产纲领(年产量)和所属生产类型。 3 毛坯图(毛坯选用型材时除外)。 通常由锻冶科或毛坯车间提出毛坯图。从毛坯图可以知道分型(模)面、毛边位置及拔模斜度等，以便正确地选择粗加工时的定位基准(必要时应由冷、热加工双方会商确定，并在毛坯图上标明)；从毛坯图还可知道毛坯精度和总余量。 4有关的生产条件,6 工艺规程设计的步骤,（1）分析零件图和部件装配图。通过分析，找出主要的加工表面和主要的技术要求。 （2）确定毛坯尺寸。对型钢毛坯件，确定毛坯尺寸(规格)和公差。 (3) 工艺过程设计，也即拟定零件工艺路线。它包括确定零件加工时所用定位基准，确定零件各表面的加工方法，加工阶段的划分，工序的合理组合以及加工顺序的安排等。必要时应对不同的加工方案进行技术经济分析。 (4) 详细设计工序。包括确定各工序所需设备及工艺装备，加工余量，工序尺寸、公差及技术要求，切削用量及时间定额，工序的检验方法及工序质量控制点。对数控加工应编制数控程序。 (5) 填写工艺规程文件(根据生产类型及加工复杂程度，确定并填写有关工艺文件)。,3.2 零件工艺性分析及毛坯选择,3.2.1 零件工艺性分析 3.2.2 零件结构工艺性 3.2.3 毛坯的选择,3.2.1 零件工艺性分析,1 了解零件的各项技术要求 通过分析产品装配图和零件工作图，熟悉该产品的用途、性能及工作条件，明确被加工零件在产品中的位置和作用，找出主要技术要求和加工关键，为制订工艺方案打下基础。 2 审查零件的结构工艺性 零件结构工艺性，是指所设计的零件在能满足使用要求的前提下制造的可行性和经济性。它包括零件的各个制造过程中的工艺性，有零件结构的铸造、锻造、冲压、焊接、热处理、切削加工工艺性等。,3.2.2 零件结构工艺性,1 零件整体结构的工艺性 2 零件要素的切削加工工艺性 3 数控加工和特种加工对零件结构工艺性的影响 4 零件结构工艺性的评定指标,1 零件整体结构的工艺性,零件三化（标准化、通用化和系列化）程度高，结构继承性好，尽可能采用标准件、通用件和相似件。 零件各项技术要求适当，尺寸、公差和表面粗糙度标注合理，有利于降低零件制造的难度和降低生产成本。 零件要有足够的刚度以保证相应几何精度要求和减少装夹、切削时的变形，并可以采用较大的切削用量加工，以利于提高加工效率。 零件上有便于装夹的基准面，必要时设置辅助基准，以使工件加工时装夹可靠。 零件选择材料和毛坯制造方法合理有利于节省材料、减轻零件重量和减少机械加工工作量。,2 零件要素的切削加工工艺性,零件要素是指组成零件的各加工面。各要素的工艺性会直接影响零件的工艺性。零件要素的切削加工工艺性归纳起来有以下几点要求， 工件便于装夹和减少装夹次数 减少刀具的调整与走刀次数 采用标准刀具，减少刀具种类 减少刀具切削空行程 避免内凹表面及内表面的加工 加工时便于进刀、退刀和测量 减少加工表面数和缩小加工表面面积 增强刀具刚度与提高刀具寿命 保证零件加工时有足够的刚度 合理采用组合件和组合表面,3 数控加工和特种加工对零件结构工艺性的影响,结构工艺性是一个相对概念，不同的生产条件和生产规模对同一零件的结构工艺性的评价是不相同的。随着制造技术的发展，特别是数控加工和特种加工的应用，对零件工艺 评价发生了许多变化。,4 零件结构工艺性的评定指标,3.2.3毛坯的选择,1 毛坯的种类 2 选择毛坯应考虑的因素,1 毛坯的种类,(1)铸件 (2)锻件 (3)型材 (4)焊接件 (5)冲压件 (6)冷挤压零件 (7)粉末冶金件,2 选择毛坯应考虑的因素,1)零件的材料及其力学性能。 2)零件的形状和尺寸。 3)生产类型。 4)生产条件。 5)充分考虑利用新工艺、新技术和新材料的可能性。,3.3 机械加工工艺过程设计,3.3.1 定位基准的选择 3.3.2 零件的装夹和加工方法的选择 3.3.3 工艺路线的拟订 3.3.4 数控机床加工工艺设计 3.3.5 工艺过程技术经济分析和优化,3.3.1 定位基准的选择,工件在加工时，用以确定工件对于机床及刀具相对位置的表面，称为定位基准。最初工序中所用定位基准，是毛坯上未经加工的表面，称为粗基准。在其后各工序加工中所用定位基准是已加工的表面，称为精基准。,1 精基准选择原则,(1)所选定位基准应便于定位、装夹和加工，要有足够的定位精度。 (2)当工件以某一组精基准定位，可以比较方便地加工其余多数表面时，宜在这些表面的粗、半精和精加工各工序中，采用这同一组基准来定位，这叫做基准统一原则。 (3)表面最后精加工需保证位置精度时，宜选设计基准为定位基准，这叫做基准重合原则。在用基准统一原则定位，而不能保证其位置精度的那些表面的精加工时，必须采用基准重合原则。 (4)当有的表面的精加工工序要求余量小而均匀(如导轨磨)时，可利用被加工表面本身作为定位基准，这叫做自为基准原则。此时的位置精度应由先行工序保证。 (5)为了加工表面间有高的位置精度和使其加工余量小而均匀时，可采取互为基准、反复加工的方法，这叫做互为基准的原则。,2 粗基准选择原则,(1)如果必须首先保证工件加工面与某不加工面之间的位置精度要求，则应以该不加工面为粗基准。 (2)为保证某重要表面的粗加工余量小而均匀，应选该表面为粗基准。 (3)为使毛坯上多个表面的加工余量相对较为均匀，应选能使其余毛坯面至所选粗基准的位置误差得到均分的这种毛面为粗基准。 (4)选用的粗基准应便于定位、装夹和加工，并使夹具结构简单。,3.3.2 零件的装夹和加工方法的选择,1 工件装夹方法 2 表面加工方法选择,1 工件装夹方法,1 直接找正法 2 划线找正法 3 采用夹具定位,2 表面加工方法选择,加工方法的选择要满足下述几个方面的原则: (1)所选加工方法的经济精度及表面粗糙度要与零件加工表面的精度要求和表面粗糙度要求相适应。 (2)所选加工方法要能确保加工面的几何形状精度和表面间相互位置精度的要求。 (3)加工方法要与零件材料的可加工性相适应。 (4)加工方法要与生产类型相适应。 (5)加工方法要与企业现有生产条件相适应。,3.3.3 工艺路线的拟订,1 加工阶段划分 2 工序的合理组合 3 加工顺序的安排 4 热处理和表面处理的安排 5 辅助工序的安排,1 加工阶段划分,(1)粗加工阶段：主要是切除各加工表面上的大部分余量，加工所用精基准的精加工则应在本阶段的最初工序中完成。 (2)半精加工阶段：为各主要表面的精加工做好准备(达到定的精度要求并留有精加工余量)，并完成些次要表面的加工(例如，还可以是小孔等的粗加工)。 (3)精加工阶段：使各主要表面达到规定的质量要求。,2 工序的合理组合,按工序集中原则组织工艺过程的特点是： (1)可减少工件在加工过程中的安装次数，缩减辅助时间，且容易保证一次安装中加工出的几个表面之间具有较高的相互位置精度。 (2)有利于采用高效专用机床和工艺装备，生产效率高；减少机床设备和夹具的使用数量，也相应地减少了操作工人数量和生产用地面积。 (3)简化了生产的计划和组织工作。 (4)当采用比较复杂的专用设备和工装时，生产准备工作量大，调整费时，对产品更新的适应性差。 按工序分散原则组织工艺过程的特点是： (1)机床、刀具、夹具等结构简单，调整方便。 (2)生产准备工作量小，改变生产对象容易，生产适应性好。 (3)可以选用最有利的切削用量。 (4)工序数目多，设备数量多，相应地增加了操作工人人数和生产面积。,3 加工顺序的安排,(1)基准先行 (2)先粗后精 (3)先主后次 (4)先面后孔,4 热处理和表面处理的安排,1）退火与正火 2）时效 3）淬火 4）调质 5）渗碳、渗氮 6）表面处理,热处理在工艺过程中的安排,5 辅助工序的安排,1 检验 2 特种检验 3 清洗、防锈,3.3.4 数控机床加工工艺设计,1 数控机床加工零件的合理选择 2 数控机床加工工艺设计,1 数控机床加工零件的合理选择,(1)重复性投产的零件。 (2)要求重点保证加工质量又能高效生产的中小批量关键零件。 (3)加工的零件应符合能充分发挥数控机床多工序集中加工的工艺特点。 (4)零件加工内容限制 (5)零件综合加工能力的平衡。 (6)一些特殊零件加工的考虑。,2 数控机床加工工艺设计,1 毛坯精化和材质均匀性要求 2 加工方法的选择 3 合理安排工序顺序 4 工件装夹 5 大流量切削液冷却工件方式,1 毛坯精化和材质均匀性要求,由于数控机床的工时费远远高于非数控机床，因此在毛坯上只能留下必要的最少余量，一些余量不均匀的铸锻件必要时应考虑在粗加工机床上预先粗加工。铸锻件一般要经过人工时效处理，消除工件内应力，以减少在多工序集中加工后的零件变形。,2 加工方法的选择,特点: (1)由于数控机床本身精度高、刚性好、又有闭环、半闭环控制系统和误差补偿系统，提高了定位精度，因此采用同样的加工方法，用加工中心可获得较普通机床更高的精度。 (2)由于加工中心有直线插补、圆弧插补和刀具偏置等功能，可利用立铣刀的侧刃进行平面和曲面加工，一些原来镗削加工的情况，如环槽、大直径孔等，也可采用铣削方法完成。 (3)加工中心加工孔时，所用夹具一般均无导向装置，刀具悬臂加工。 (4) 数控加工时，应选用切削性能好、精度高的刀具。 (5)数控加工的切削用量选择原则与普通加工相同，但轮廓加工中，应考虑由于惯性或伺服系统的随动误差而造成轮廓拐角处的“超程”或“欠程”。 （6）充分发挥数控机床强力高速的潜能,3 合理安排工序顺序,考虑原则： (1) 决定零件在数控机床上加工的内容应与它的前后工序相联系，即确定采用的零件毛坯在进入本机床前加工的基面、基准孔，要留的加工余量以及以后的工序内容等。 (2) 凡是用普通机床加工比数控机床更合适、更经济的工序，就应安排在普通机床上加工。 (3) 在机床上一次装夹零件完成多少工序内容应慎重考虑，需要与零件最终加工精度要求、热处理要求、刀具、夹具等因素作综合平衡。 (4) 每一个加工程序中工序间的工艺安排应采取先粗后精的原则。 (5) 加工顺序的安排除了应按照先面后孔、由粗渐精等基本工艺原则安排加工顺序外，还要按照以下原则应考虑每个工序中走刀路径的合理性： l ) 对于在加工中心上换刀时间远短于工作台转位时间时，应采用相同工位集中加工的原则，即尽可能在不转动工作台的情况下加工完毕所有可以加工的待加工表面，然后再转动工作台去加工其他表面；对于换刀时间较工作台转位时间长时，在不影响精度前提下，为了减少换刀次数和时间，可以按刀具集中工序，即用同一把刀具加工完工件上所有需用该刀具加工的各个部位后，再换下一把刀具进行加工。 2) 对于同轴度要求很高的孔系，应该在同一工位下，通过顺序连续换刀，顺序连续加工完该孔系的全部孔后，再加工其他坐标位置的孔，以提高孔系的同轴度。若