工艺技术_工艺规程设计教材

第一节概述 一 生产过程与工艺过程从原材料或半成品到成品制造出来的各有关劳动过程的总和称为生产过程 改变生产对象的形状 尺寸 位置和性质使其成为成品或半成品的过程称为工艺过程 相关的过程 产品的设计 包括产品的研究 开发 设计 生产准备工作 如编制工艺文件 专用工装及设备的设计与制造等 原材料 或设备 工装 标准件等 的购置 运输 检验 保管 毛坯制造 零件的机械加工及热处理 产品装配与调试 性能试验以及产品的包装 发运等工作 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 第六章工艺规程设计 二 机械加工工艺过程的组成 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 1 工序 工步和工作行程 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 1 工序一个 或一组 工人 在一个固定的工作地点 一台机床或一个钳工台 对一个 或同时对几个 工件所连续完成的那部分工艺过程 称为工序 它是工艺过程的基本单元 又是生产计划和成本核算的基本单元 工序的安排的组成与零件的生产批量有关 单件小批 大批大量 2 工步工步是工序的组成单位 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完成的那部分工序 称工步 当其中有一个因素变化时 则为另一个工步 当同时对一个零件的几个表面进行加工时 则为复合工步 划分工步的目的 是便于分析和描述比较复杂的工序 更好地组织生产和计算工时 3 走刀 工作行程 被加工的某一表面 由于余量较大或其它原因 在切削用量不变的条件下 用同一把刀具对它进行多次加工 每加工一次 称一次走刀 2 装夹 安装 工件在加工前 在机床或夹具中相对刀具应有一个正确的位置并给予固定 这个过程称为装夹 装夹是工序的一部分 在同一工序中 安装次数应尽量少 既可以提高生产效率 又可以减少由于多次安装带来的加工误差 3 工位为减少工序中的装夹次数 常采用回转工作台或回转夹具 使工件在一次安装中 可先后在机床上占有不同的位置进行连续加工 每一个位置所完成的那部分工序 称一个工位 采用多工位加工 可以提高生产率和保证被加工表面间的相互位置精度 三 生产类型与加工工艺过程的特点 1 生产类型生产类型是指企业 或车间 工段 班组 工作地 生产专业化程度的分类 一般分为 单件生产单个地生产不同结构和不同尺寸的产品 并且很少重复 成批生产一年中分批地制造相同的产品 制造过程有一定的重复性 每批制造的相同产品的数量称为批量 成批生产又可分为 小批生产 中批生产和大批生产 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一个零件的某一道工序的加工 四 工艺规程的设计原则及原始资料 1 定义 规定产品或零部件制造工艺过程和操作方法等的工艺文件称为工艺规程 其中 规定零件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件称为机械加工工艺规程 2 工艺规程的作用 1 指导生产的主要技术文件 起生产的指导作用 2 是生产组织和生产管理的依据 即生产计划 调度 工人操作和质量检验等的依据 3 是新建或扩建工厂或车间主要技术资料 生产前用它做生产的准备 生产中用它做生产的指挥 生产后用它做生产的检验 3 工艺规程的设计原则书上p224 2 制订机械加工工艺规程的原始资料1 零件工作图 包括必要的装配图 2 零件的生产纲领和生产类型 3 毛坯的生产条件和供应条件 4 本厂的生产条件 如厂房面积 设备的规格 性能和精度等级 刀具 夹具 量具的规格和使用情况 工人技术水平 专用设备和工装的制造能力 5 各有关手册 标准和指导性文件 有了上述原始资料即可制订工艺规程 工艺规程的格式 工艺过程卡片 以工序为单位简要说明产品或零件的加工 或装配 过程的一种工艺文件 工艺路线 机械加工工艺卡片 以工序为单位 详细说明产品或零件在某一工艺阶段中的工序号 工序名称 工序内容 工序参数 操作要求以及采用的设备和工艺装备 机械加工工序卡片 在工艺卡或过程卡的基础上 按每道工序所编制的一种工艺文件 一般有工序简图 并详细说明该工序的每一个工步的加工 或装配 内容 工艺参数 操作要求以及所用设备和工艺装备 返回 表机械加工工艺过程卡片 表机械加工工艺卡片 返回 表机械加工工序卡片 返回 几种工艺文件出现的场合及使用范围 第二节机械加工工艺规程设计 一 机械加工工艺规程设计的内容及步骤 1 分析零件图和产品装配图设计工艺规程时 首先应分析零件图和该零件所在部件或总成的装配图 了解该零件在部件或总成中的位置和功用 以及部件或总成对该零件提出的技术要求 分析其关键技术要求和应采取的相应工艺措施 形成工艺规程设计的总体构思 2 对零件图和装配图进行工艺审查 审查图纸上的视图 尺寸公差和技术要求是否正确 统一 完整 对零件设计的结构工艺性进行评价 如发现有不合理之处应及时提出 并同有关设计人员商讨图纸修改方案 报主管领导审批 3 确定毛坯要根据零件生产类型和毛坯制造的生产条件综合考虑 只要有可能 应提倡采用精密铸造 精密锻造 冷轧 冷挤压 粉末冶金等先进的毛坯制造方法 4 拟定工艺路线主要内容包括 选择定位基准 确定各表面加工方法 划分加工阶段 确定工序集中和分散程度 安排工序顺序等 通过技术 经济的对比分析 最后确定一种最佳工艺方案 5 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要提出设计任务书 6 确定各工序所采用的刀具 夹具 量具和辅助工具 7 确定各主要工序的技术要求及检验方法 8 确定各工序的加工余量 计算工序尺寸及公差 第二节机械加工工艺规程设计 9 确定各工序的切削用量10 确定工时定额 11 技术经济分析12 填写工艺文件 二 制订机械加工工艺规程时要解决的主要问题1 定位基准的选择 什么是基准 基准就是用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的点 线 面 设计基准在零件设计图上用以确定其它点 线 面位置的基准 点 线 面 称为设计基准 工艺基准零件在加工 检验和装配过程中所采用的基准 称为工艺基准 工艺基准 1 定位基准加工时 使工件在机床或夹具中占据正确位置所用的基准 2 工序基准在工艺文件上用以确定本工序被加工表面加工后的尺寸 形状和位置的基准 3 测量基准检验零件时 用以测量加工表面的尺寸 形状 位置等误差所依据的基准 4 装配基准装配时用以确定零件 组件和部件相对于其他零件 组件和部件的位置所采用的基准 在选择定位基准时往往先根据零件的加工要求选择精基准 由工艺路线向前反推 最后考虑选用哪一组表面作为粗基准才能把精基准加工出来 精基准的选择原则 选择精基准一般应遵循以下几项原则 1 基准重合原则 应尽可能选择被加工表面的设计基准作为精基准 这样可以避免由于基准不重合引起的定位误差 2 统一基准原则 应尽可能选择用同一组精基准加工工件上尽可能多的表面 以保证各加工表面之间的相对位置精度 3 互为基准原则 当工件上两个加工表面之间的位置精度要求比较高时 可以采用两个加工表面互为基准反复加工的方法 4 自为基准原则 一些表面的精加工工序 要求加工余量小而均匀 常以加工表面自身作为精基准 自为基准 原则 图在自为基准条件下磨削车床床身导轨面 2 粗基准的选择 1 若工件必须首先保证某重要表面的加工余量均匀 则应选择该表面为粗基准 图床身加工粗基准的两种方案比较 图以不加工表面为粗基准 2 在没有要求保证重要表面加工余量均匀的情况下 若零件有的表面不需要加工 则应以不加工表面中与加工表面的位置精度要求较高的表面为粗基准 3 在没有要求保证重要表面加工余量均匀的情况下 若零件的所有表面都要加工 则应以加工余量最小的表面作为粗基准 4 选作粗基准的表面 应尽可能平整和光洁 不能有飞边 浇口 冒口及其它缺陷 以便定位准确 装夹可靠 5 一般只使用毛坯表面作一次粗基准 以后不再重复使用 2 加工方法的选择 选择加工方法应考虑的因素 1 各加工表面所要达到的技术要求 2 工件所用材料的性质 硬度和毛坯的质量 3 零件的结构形状和加工表面的尺寸 4 生产类型 5 车间现有设备情况 6 各种加工方法所能达到的经济精度和表面粗糙度等 3 加工阶段的划分 1 粗加工阶段 2 半精加工阶段 3 精加工阶段 4 光整加工阶段 各个加工阶段的主要任务概述如下 1 粗加工阶段高效地切除加工表面上的大部分余量 使毛坯在形状和尺寸上接近零件成品 2 半精加工阶段切除粗加工后留下的误差 使被加工工件达到一定精度 为精加工作准备 并完成一些次要表面的加工 3 精加工阶段保证各主要表面达到零件图规定的加工质量要求 4 光整加工阶段主要任务是降低表面粗糙度或进一步提高尺寸精度和形状精度 但一般不能纠正表面间位置误差 划分加工阶段的原因是 1 保证零件加工质量划分阶段以后 粗加工阶段造成的加工误差 可以通过半精加工和精加工阶段予以逐步修正 零件的加工质量容易得到保证 2 有利于及早发现毛坯缺陷 以便及时报废或修补 避免继续加工造成浪费 3 有利于合理利用机床设备 4 为了在机械加工工序中插入必要的热处理工序 同时使热处理发挥充分的效果 这就自然的把机械加工工艺过程划分为几个阶段 并且每个阶段各有其特点及应该达到的目的 此外 将工件加工划分为几个阶段 还有利于保护精加工过的表面少受磕碰 切屑滑伤等损坏 4 工序的集中与分散确定加工方法之后 就要根据零件的生产类型和工厂 车间 具体条件确定工艺过程的工序数 确定零件加工过程工序数有两种不同的原则 一种是工序集中原则 另一种是工序分散原则 如果在每道工序中所安排的加工内容多 则一个零件的加工就集中在少数几道工序里完成 这样 工艺路线短 工序少 称为工序集中 如果在每道工序中所安排的加工内容少 把零件的加工内容分散在很多工序里完成 则工艺路线长 工序多 称为工序分散 按工序集中原则组织工艺过程的特点是 1 有利于采用自动化程度较高的高效机床和工艺装备 生产效率高 2 工序数少 设备数少 可相应减少操作工人数和生产面积 3 工件的装夹次数少 不但可缩短辅助时间 而且由于在一次装夹中加工了许多表面 有利于保证各加工表面之间的相互位置精度要求 按工序分散原则组织工艺过程 就是使每个工序所包括的加工内容尽量少些 其极端情况是每个工序只包括一个简单工步 按工序分散原则组织工艺过程的特点是 1 所用机床和工艺装备简单 易于调整对刀 2 对操作工人的技术水平要求不高 3 工序数多 设备数多 操作工人多 生产占用面积大 5 加工顺序的安排 1 切削加工工序的安排一般遵循以下几个原则 a 先加工定位基准面 再加工其它表面 b 先加工主要表面 后加工次要表面 c 先安排粗加工工序 后安排精加工工序 d 先加工平面 后加工孔 2 热处理工序及表面处理工序的安排 1 预备热处理为改善工件材料切削性能安排的热处理工序 例如退火 正火 调质等 应在切削加工之前进行 2 最终热处理为了提高工件表面硬度的淬硬处理 一般都安排在半精加工之后 磨削等精加工之前进行 3 去除内应力处理为消除工件内应力安排的热处理工