机械制造工艺学 第一章 绪论.ppt

机械制造工艺学 山东农业大学机电学院冯天涛 机械制造工艺学 以机械制造中的工艺问题为研究对象的一门应用性制造技术学科 机械制造工艺 各种机械的制造方法和过程的总称 它包括毛坯制造 机械加工 热处理和产品的装配等 机械制造工艺学研究的问题可归纳为 在保证质量的前提下 尽可能地提高劳动生产率 降低成本 机械制造工艺学的研究范围 主要是零件的机械加工和产品的装配 本课程的要求掌握机械制造过程中的基本概念和基础理论掌握影响加工质量的要素及解决方案具有制订零件机械加工工艺规程的能力掌握保证装配精度的方法本课程的特点实践性强涉及面广及内容丰富本课程的学习方法注重实践性环节 理解掌握基本概念的基础下 重点培养分析问题和解决问题的能力 第一章绪论 第一节机械制造工程学科的发展第二节生产过程 工艺过程与工艺系统 第三节生产类型与工艺特点第四节工件加工时的定位和基准 第一节机械制造工程学科的发展 一 制造的永恒性 一 机械制造技术的发展机加工技术 机床手工 机械 机械制造技术制造某种机械 制造技术 包括非机械加工方法 先进制造技术 二 制造技术的重要性社会发展与制造技术密切相关制造技术是科学技术物化的基础制造技术是所有工业的支柱国力和国防的后盾 二 广义制造论 一 制造设计一体化手工生产阶段大工业生产阶段虚拟现实工业生产阶段 二 材料成形机理的扩展去除加工结合加工变形加工 三 制造技术的综合性 四 制造模式的发展 五 产品的全生命周期 六 丰富的支撑环境 三 机械制造科学技术的发展 大制造 现代制造技术分为四个方面 现代设计技术现代成型和改性技术现代加工技术制造系统和管理技术 第二节生产过程 工艺过程与工艺系统 直接生产过程 被加工对象的尺寸 形状或性能产生一定的变化 如 毛坯的制造 零件的机械加工 热处理 装配 检验 试车 油漆等 辅助生产过程 不使加工对象产生直接变化 如 工装夹具的制造 工件的运输等 将原材料转变成机械产品的全部劳动过程 一 机械产品的生产过程 二 工艺过程 毛坯制造工艺过程 用各种方法将原材料转变为毛坯的过程 机器装配工艺过程 将合格的机器零件和外购件 标准件装配成组件 部件和机器的过程 机械加工工艺过程 用机械加工的方法 改变毛坯的形状 尺寸 表面质量 使其成为合格品的过程 在机器的生产过程中 改变生产对象的尺寸 形状 相互位置和性质 使其成为半成品或成品的过程 三 机械加工工艺过程的组成 1 工序 工艺过程的基本单位 一个 或一组 工人 在一台机床 或一个工作地点 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 划分工序的要点是工人 工作地点及工件三不变并加上连续作业 只要工人 工作地点及工件这三者中改变了一个或不是连续完成的 则构成下一个工序 2 安装 工件经一次装夹后所完成的那一部分工序 称一次安装 装夹 将工件在机床或夹具中定位 夹紧的过程 定位 工件在夹具或机床上相对刀具占据正确位置的过程 夹紧 将工件保持在定位的位置上不变 压紧 夹牢的过程 三 机械加工工艺过程的组成 三 机械加工工艺过程的组成 3 工位一次装夹后 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 所完成的工序内容 三 机械加工工艺过程的组成 4 工步 在加工表面 切削刀具和切削用量中的切削速度和进给量都不变的情况下 所完成的那部分工位内容 构成工步的要素 加工表面 切削刀具 切削用量 不包括切削深度ap 均不变 5 走刀 切削刀具在一次切削过程中完成的工步内容 走刀次数又称行程次数 三 机械加工工艺过程的组成 复合工步 四 机械加工工艺系统 概念 零件机加工时 需要一系统支持 称为机械加工工艺系统 组成 物质分系统工件 机床 工具 夹具能量分系统动力供应信息分系统数控机床 加工中心机械加工工艺系统可以是单台机床 也可是生产线 一 生产纲领概念 计划期内 应当生产的产品产量和进度计划 计算公式 N Qn 1 N 零件的年生产纲领 件 年 Q 产品的年产量 台 年 n 每台产品中包含该零件的数量 件 台 该零件备件的百分率 该零件废品的百分率 设计或修改工艺规程的重要依据 二 生产批量一次投入或产出的同一产品或零件的数量 n NA F 第三节生产类型与工艺特点 三 生产类型及其工艺特点 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 表1划分生产类型的参考数据 一 工件的定位 一 工件的装夹 安装 在机床上加工工件时 为使该工序所加工表面达到图纸规定的尺寸 几何形状及相对位置等技术要求 加工前必须将工件装好 夹牢 把工件装好 就是要在机床上确定工件相对于刀具的正确加工位置 工件只有在这一位置加工才能保证其加工表面达到工序所规定的各项技术要求 定位把工件夹牢 指在已经定好的位置上将工件可靠的夹住 以防止加工时工件受切削力等冲击 振动等影响发生不应有的位移而破坏原有的定位 夹紧 第四节工件加工时的定位和基准 1 直接找正定位的装夹将工件直接放在机床上 工人可用百分表 划线盘 直角尺等对被加工表面进行找正 确定工件在机床上相对刀具的正确位置之后再夹紧 这种装夹方法 找正困难且费时间 找正的精度要依靠生产工人的经验和量具的精度 因此多用于单件 小批生产或某些相互位置精度要求很高 应用夹具装夹又难以达到精度的零件加工 2 按划线找正装夹工件在切削加工前 预先在毛坯表面上划出要加工表面的轮廓线 然后按所划的线将工件在机床上找正 夹紧 划线时要注意照顾各表面间的相互位置和保证被加工表面有足够的加工余量 这种装夹方法被广泛用于单件 小批生产 尤其是用于形状较复杂的大型铸件或锻件的机械加工 这种方法的缺点是增加了划线工序 另外由于划的线条本身有一定的宽度 划线时又有划线误差 因此它的装夹精度低 一般在0 2 0 5mm之间 3 在夹具中装夹夹具固定在机床上 夹具本身有使工件定位和夹紧的装置 工件在夹具上固定以后便获得了相对刀具的正确位置 这种装夹方法方便 迅速 精度高且稳定 广泛用于成批生产和大量生产中 如阶梯轴的铣键槽工序 可将工件直接放在夹具体的v形块上 不用找正就保证了工件相对刀具的位置 然后用压板夹紧工件 便可进行铣键槽的工作 对于某些零件 例如连杆 曲轴 即使批量不大 但是为了达到某些特殊的加工要求 仍需要设计制造专用夹具 二 定位原理1 六点定位原理任一物体在空间都有六种宏观运动的可能性 称为六个自由度 即沿X Y Z轴的移动和绕此三轴的转动 欲使工件在空间取得唯一位置 则必须限制六个自由度 这就是六点定位原理 任何物体都有 且只有6个自由度 6个自由度都存在 消除自由度 加约束 定位元件 夹紧不等于定位 2 定位元件 1 平面定位 2 圆孔定位 3 外圆柱面定位 4 圆锥孔定位 3 完全定位与不完全定位 完全定位限制6个自由度不完全定位限制小于6个自由度 4 欠定位与过定位 1 欠定位某一自由度应该限制而未限制 2 过定位某一自由度被多次限制 5 定位分析方法 1 总体分析法从工件定位的总体来分析限制了哪些自由度 2 分件分析法分别从各定位元件分析所限制的自由度 注意 先分析限制自由度比较多的定位元件 再分析限制自由度比较少的定位元件 3 设计定位方案步骤 首先根据加工面的尺寸 形状和位置确定所需限制的自度 然后分析定位方案中是否有欠定位和过定位 是否允许 并注意定位的组合关系 最后从装夹和加工角度考虑 是否应有附加自由度限制 二 基准 在零件图上或实际的零件上 用来确定一些点 线 面位置时所依据的那些点 线 面称为基准 一 设计基准设计人员在零件图上标注尺寸或相互位置关系时所依据的那些点 线 面称为设计基准 如图 a 二 工艺基准零件在加工或装配过程中所使用的基准 称为工艺基准 也称制造基准 工艺基准按用途又可分为 1 工序基准在工序图上标注被加工表面尺寸 称工序尺寸 和相互位置关系时 所依据的点 线 面称为工序基准 见图 b 2 定位基准工件在机床上加工时 在工件上用以确定被加工表面相对机床 夹具 刀具位置的点 线 面称为定位基准 确定位置的过程称为定位 见图 c 加工轴类零件时 常以顶尖孔为定位基准