机械基础机械制造概述课件

第1章机械制造概述 1 1机械产品生产过程简介1 2机械加工工种分类1 3机械制造工艺基础1 4机械制造工厂安全与环保常识 下一页结束 为现代化建设提供各种机械装备的机械制造业在国民经济的发展中占有十分重要的地位 机械制造工业发展的规模和水平 是反映国民经济实力的重要标志 机械制造技术支持着机械制造业的健康发展 先进的制造技术使一个国家的制造业乃至国民经济处于有竞争力的地位 制造系统覆盖产品的全部生产过程 即设计 制造 装配等的全过程 在这个全过程中 由物质流 主要指由毛坯到产品的有形物质的流动 信息流 主要指生产活动的设计 规划 调度与控制 及资金流 包括了成本管理 利润规划及费用流动等 等构成了整个制造系统 上一页 第1章机械制造概述 1 1机械产品生产过程简介 1 生产技术准备过程指产品正式投入批量生产之前所进行的各种生产技术准备工作 如产品设计 工艺设计 标准化工作 制定各种定额 组织生产设备 生产线及其调整 组建劳动组织 制订生产管理规章制度以及新产品的试制和鉴定等 2 基本生产过程机械制造企业的铸造车间 锻造车间 机械加工车间 装配车间等的生产作业活动都属于基本生产过程 机械制造的基本生产过程一般可以分为三个生产阶段 毛坯制造阶段 加工制造阶段和装配调试阶段 下一页返回 1 1机械产品生产过程简介 3 辅助生产过程为企业生产产品需要而提供的各种动力 如电力 蒸汽 煤气 压缩空气等 工具 夹具 量具 模具 刃具等 设备维修用的备件制造等生产过程属于辅助生产过程 4 生产服务过程指为基本生产过程和辅助生产过程服务的相关工作 属于生产服务过程的有 原材料和半成品的供应 运输 检验 仓库管理等 概括起来机械产品生产过程的主要环节包括以下内容 产品设计 产品的制造工艺设计 零件加工 检验 装配调试 油漆包装 入库等 上一页下一页返回 1 1 1产品设计产品设计是企业产品开发的核心 产品设计必须保证技术上的先进性与经济上的合理性等 产品的设计一般有三种形式 即 创新设计 改进设计和变形设计 创新设计 开发性设计 是按用户的使用要求进行的全新设计 改进设计 适应性设计 是根据用户的使用要求 对企业原有产品进行改进或改型的设计 即只对部分结构或零件进行重新设计 变形设计 参数设计 仅改进产品的部分结构尺寸 以形成系列产品的设计 产品设计的基本内容包括 编制设计任务书 方案设计 技术设计和图样设计 上一页下一页返回 1 1机械产品生产过程简介 1 编制设计任务书设计任务书是产品设计的指导性文件 其主要内容包括 确定新产品的用途 适用范围 使用条件和使用要求 设计和试制该产品的依据 确定产品的基本性能 结构和主要参数 概括性地做出总体布置 机械传动系统图 电气系统图 产品型号 尺寸标准系列 计算技术经济指标等 2 方案设计方案设计的主要内容是确定产品的基本功能 性能 结构和参数 方案设计是产品设计的造型阶段 一般包括产品的功能和使用范围 产品的总体方案设计和外观造型设计 产品的原理结构图 产品型号 尺寸 性能参数 标准等 并对设计方案进行技术经济指标的计算以及经济效果分析 上一页下一页返回 1 1机械产品生产过程简介 3 技术设计技术设计是产品设计的定型阶段 对于机电产品一般包括 试验 计算和分析确定重要零部件的结构 尺寸与配合 画出总图 重要零部件图 液压 气动 系统图 冷却系统图和电气系统图 编写设计说明书等 4 图样设计图样设计是指绘制出全套工作图样和编写必要的技术文件 为产品制造和装配提供依据 其主要内容包括 设计并绘制全部零件的工作图 详细注明尺寸 公差配合 材料和技术条件 绘制产品总图 部件图 安装图 编写零件明细表 设计制订产品使用说明书和维护保养规程等 上一页下一页返回 1 1机械产品生产过程简介 1 1 2工艺设计工艺设计的基本任务是保证生产的产品能符合设计的要求 制定优质 高产 低耗的产品制造工艺规程 制订出产品的试制和正式生产所需要的全部工艺文件 包括 对产品图纸的工艺分析和审核 拟定加工方案 编制工艺规程 以及工艺装备的设计和制造等 1 产品图纸的工艺分析和审查主要内容包括 产品的结构是否与产品类型相适应 零 部件标准化 通用化程度 图纸设计是否充分利用现有的工艺标准 零件的形状尺寸 配合与精度是否合理 选用的材料是否合适等 上一页下一页返回 1 1机械产品生产过程简介 2 拟定工艺方案拟定工艺方案包括 确定试制新产品 改造老产品过程中的关键零 部件的加工方法 确定工艺路线 工艺装备及装配要求 3 编制工艺规程卡工艺规程是指规定零件的加工工艺过程和操作方法等 一般包括下列内容 零件加工的工艺路线 各工序的具体内容及所用的设备和工艺装备 零件的检验项目及检验方法 切削用量 工时定额等 工艺规程的形式和内容与生产类型有关 一般编制机械加工工艺卡片 上一页下一页返回 1 1机械产品生产过程简介 4 工艺装备的设计和制造工艺装备 简称工装 通常是对工具 夹具 量具 相关模具和工位器具等的总称 工装分为通用和专用两类 通用工装可用来加工不同的产品 专用工装只能用于特定产品的加工 通用的 重要复杂的工艺装备一般由工艺工程师设计 简易工装可由生产车间 或分厂 自行设计 凡制造完成并经检验合格的专用工装设备 在投入产品零件生产前应在现场进行试验 其目的是通过实际操作来检验工艺规程和工艺装备的实用性 正确性 并帮助操作者正确掌握生产技术要求 以达到规定的加工质量和生产率 上一页下一页返回 1 1机械产品生产过程简介 1 1 3零件加工零件的加工包括坯料的生产 以及对坯料进行各种机械加工 特种加工和热处理等 使其成为合格零件的过程 极少数零件加工采用精密铸造或精密锻造等无屑加工方法 通常毛坯的生产有铸造 锻造 焊接等 常用的机械加工方法有 钳工加工 车削加工 钻削加工 刨削加工 铣削加工 镗削加工 磨削加工 数控机床加工 拉削加工 研磨加工 珩磨加工等 常用的热处理方法有 正火 退火 回火 时效 调质 淬火等 特种加工有 电火花成型加工 电火花线切割加工 电解加工 激光加工 超声波加工等 只有根据零件的材料 结构 形状 尺寸 使用性能等 选用适当的加工方法 才能保证产品的质量 生产出合格零件 上一页下一页返回 1 1机械产品生产过程简介 1 1 4检验检验是采用测量器具对毛坏 零件 成品 原材料等进行尺寸精度 形状精度 位置精度的检测 以及通过目视检验 无损探伤 机械性能试验及金相检验等方法对产品质量进行的鉴定 测量器具包括量具和量仪 常用的量具有钢直尺 卷尺 游标卡尺 卡规 塞规 千分尺 角度尺 百分表等 用以检测零件的长度 厚度 角度 外圆直径 孔径等 另外螺纹的测量可用螺纹千分尺 三针量法 螺纹样板 螺纹环规 螺纹塞规等 上一页下一页返回 1 1机械产品生产过程简介 常用量仪有浮标式气动量仪 电子式量仪 电动式量仪 光学量仪 三坐标测量仪等 除可用以检测零件的长度 厚度 外圆直径 孔径等尺寸外 还可对零件的形状误差和位置误差等进行测量 特殊检验主要是指检测零件内部及外表的缺陷 其中无损探伤是在不损害被检对象的前提下 检测零件内部及外表缺陷的现代检验技术 无损检验方法有直接肉眼检验 射线探伤 超声波探伤 磁力探伤等 使用时应根据无损检测的目的 选择合适的方法和检测规范 上一页下一页返回 1 1机械产品生产过程简介 1 1 5装配调试任何机械产品都是由若干个零件 组件和部件组成的 根据规定的技术要求 将零件和部件进行必要的配合及联接 使之成为半成品或成品的工艺过程称为装配 将零件 组件装配成部件的过程称为部件装配 将零件 组件和部件装配成为最终产品的过程称为总装配 装配是机械制造过程中的最后一个生产阶段 其中还包括调整 试验 检验 油漆和包装等工作 上一页下一页返回 1 1机械产品生产过程简介 机器的质量 工作性能 使用效果 可靠性和使用寿命除与产品的设计和材料选择有关外 还取决于零件的制造质量和机器的装配质量 通过装配 可以发现设计上的不足和零件加工工艺中存在的问题 装配工作对机器质量的应响很大 若装配不当 即使所有零件合格 也不一定能装配出合格的 高质量的机械产品 反之 若零件制造精度不高 而在装配中采用适当的装配工艺方法 进行选配 刮研 调整等 也能使产品达到规定的要求 上一页下一页返回 1 1机械产品生产过程简介 常见的装配工作内容包括 1 清洗清洗的目的是去除零件表面的油污及杂质 清洗方法有擦洗 浸洗 喷洗 和超声波清洗等 常用的清洗液有煤油 汽油 碱液及各种化学清洗液等 2 联接在装配过程中有大量的联接工作 联接的方式分为可拆卸联接和不可拆卸联接两大类 常见的可拆卸联接有螺纹联接 键联接和销联接等 不可拆卸联接在装配后一般不再拆卸 如要拆卸会损坏其中某些零件 常见的不可拆卸联接有焊接 铆接和过盈联接等 上一页下一页返回 1 1机械产品生产过程简介 3 校正与配作在产品的装配过程中 为了保证装配精度 需进行校正和配作 校正是指产品中相关零 部件间相互位置的找正 找平 并采用各种调整方法以保证达到装配精度要求 配作是指配钻 配铰 配刮及配磨等 4 平衡对于转速较高 运转平稳性要求高的机械 为防止使用中出现振动 装配时 应对旋转的零 部件进行静平衡乃至动平衡试验 对旋转零 部件不平衡量的校正方法有 1 用钻 铣 磨 刮等方法去除部分物质质量 2 用补焊 铆焊 胶接 喷涂 螺纹联接等方法加配物质质量 上一页下一页返回 1 1机械产品生产过程简介 5 验收试验机械产品装配完后 应根据有关技术标准和规定 对产品进行全面的检验和试验工作 合格后才能出厂 另外 油漆 包装等也属于装配工作 1 1 6入库企业生产的成品 半成品及各种物料为防止遗失或损坏 放入仓库进行保管 称为入库 入库时应进行入库检验 填好检验记录及有关原始记录 对量具 仪器及各种工具做好保养 保管工作 对有关技术标准 图纸 档案等资料要妥善保管 保持工作地点及室内外整洁 注意防火防湿 做好安全工作 上一页返回 1 1机械产品生产过程简介 工种是对劳动对象的分类称谓 也称工作种类 如电工 钳工等 机械加工工种一般分为冷加工 热加工和其他工种三大类 1 2 1冷加工 机械加工 类1 钳工钳工大多是用手工方法并经常要在台虎钳上进行操作的一个工种 目前不适宜采用机械加工方法的一些工作 通常都由钳工来完成 钳工是机械制造企业中不可缺少的一个工种 钳工工种按专业工作的主要对象不同又可分为普通钳工 装配钳工 模具钳工 修理钳工等 不管是那一种钳工 要完成好本职工作 首先要掌握好钳工的各项基本操作技术 主要包括 划线 錾削 锯割 锉削 钻孔 扩孔 锪孔 铰孔 攻螺纹和套螺纹 刮削 研磨 测量 装配和修理等 下一页返回 1 2机械加工工种分类 2 车工车削加工是一种应用最广泛 最典型的加工方法 车工是指操作车床 对工件旋转表面进行切削加工的工种 车床按结构及其功用可分为卧式车床 立式车床 数控车床以及特种车床等 车削加工的主要工艺内容为 车削外圆 内孔 端面 沟槽 圆锥面 螺纹 滚花 成形面等 3 铣工铣工是指操作各种铣床设备 对工件进行铣削加工的工种 铣床按结构及其功用可分为 普通卧式铣床 普通立式铣床 万能铣床 工具铣床 龙门铣床 数控铣床 特种铣床等 铣削加工的主要工艺内容为 铣削平面 台阶面 沟槽 键槽 T形槽 燕尾槽 螺旋槽 以及成形面等 上一页下一页返回 1 2机械加工工种分类 4 刨工刨工是指操作各种刨床设备 对工件进行刨削加工的工种 常用的刨削机床有普通牛头刨床 液压刨床 龙门刨床和插床等 刨削加工的主要工艺内容为 刨削平面 垂直面 斜面 沟槽 V型槽 燕尾槽 成形面等 5 磨工磨工是指操作各种磨床设备 对工件进行磨削加工的工种 常用的磨床有普通平面磨床 外圆磨床 内圆磨床 万能磨床 工具磨床 无心磨床以及数控磨床 特种磨床等 上一页下一页返回 1 2机械加工工种分类 磨削加工的主要工艺内容为 磨削平面 外圆 内孔 圆锥 槽 斜面 花键 螺纹 特种成型面等 除上述工种外 常见的冷加工工种还有 钣金工 镗工 冲压工 组合机床操作工等 1 2 2热加工类1 铸造工铸造是指熔炼金属 制造铸型 并将熔融金属浇入铸型 凝固后获得一定形状尺寸和性能的金属铸件的工作 铸造工指操作铸造设备 进行铸造加工的工种 常见的铸造种类有 砂型铸造 失蜡铸造 失模铸造 金属砂型铸造以及压力铸造 离心铸造等 上一页下一页返回 1 2机械加工工种分类 2 锻造工锻造是利用锻造方法使金属材料产生塑性变形 从而获得具有一定形状 尺寸和机械性能的毛坏或零件的加工方法 锻造工是指操作锻造机械设备及辅助工具 进行金属工件的毛坯剁料 镦粗 冲孔 成型等锻造加工的工种 锻造可分为自由锻和模锻两大类 3 热处理工金属材料可通过热处理改变其内部组织 从而改善材料的工艺性能和使用性能 所以热处理在机械制造业中占有很重要的地位 热处理工是指操作热处理设备 对金属材料进行热处理加工的工种 根据不同的热处理工艺 一般可将热处理分成整体热处理 表面热处理 化学热处理和其它热处理四类 上一页下一页返回 1 2机械加工工种分类 上一页下一页返回 1 2机械加工工种分类 1 2 3其他工种1 机械设备维修工从事设备安装维护和修理的工种 从事的工作主要包括 1 选择测定机械设备安装的场地 环境和条件 2 进行设备搬迁和新设备的安装与调试 3 对机械设备的机械 液压 气动故障和机械磨损进行修理 4 更换或修复机械零 部件 润滑保养设备 5 对修复后的机械设备 进行运行调试与调整 6 巡回检修到现场 排除机械设备运行过程中的一般故障 7 对损伤的机械零件 进行钣金 钳加工 8 配合技术人员 预检机械设备故障 编制大修理方案 并完成大 中 小型修理 9 维护保养工 夹 量具 仪器仪表 排除使用过程中出现的故障 2 维修电工从事工厂设备的电气系统安装 调试与维护 修理的工种 从事的工作主要包括 1 对电气设备与原材料进行选型 2 安装 调试 维护 保养电气设备 3 架设并接通送 配电线路与电缆 4 对电气设备进行修理或更换有缺陷的零部件 上一页下一页返回 1 2机械加工工种分类 5 对机床等设备的电气装置 电工器材进行维护保养与修理 6 对室内用电线路和照明灯具进行安装 调试与修理 7 维护保养电工工具 器具及测试仪器仪表 8 填写安装 运行 检修设备技术记录 3 电焊工电焊工是指操作焊接和气割设备 对金属工件进行焊接或切割成型的工种 从事的工作主要包括 安装 调整焊接 切割设备及工艺装备 操作焊接设备 进行焊接 使用特殊焊条 焊接设备和工具 对铸铁 铜 铝 不锈钢等材质的管 板 杆件及线材进行焊接 使用气割机械设备或手工工具 对金属工件进行直线 坡口和不规则线口的切割 维护保养相关设备及工艺装备 排除使用过程中出现的一般故障 常见的焊接方法有熔焊 压焊 钎焊三大类 上一页下一页返回 1 2机械加工工种分类 4 电加工设备操作工在机械制造中 为了加工各种难加工的材料和各种复杂的表面 常直接利用电能 化学能 热能 光能 声能等进行零件加工 这种加工方法一般称为特种加工 其中操作电加工设备进行零件加工的工种 称为电加工设备操作工 常用的加工方法有电火花加工 电解加工等 上一页返回 1 2机械加工工种分类 1 3 1概述1 生产过程和工艺过程1 生产过程机械产品制造时 将原材料或半成品变为产品的各有关劳动过程的总和 称为生产过程 它包括 1 生产技术准备工作 如产品的开发设计 工艺设计和专用工艺装备的设计与制造 各种生产资料及生产组织等方面的准备工作等 2 原材料及半成品的运输和保管 3 毛坯的制造 下一页返回 1 3机械制造工艺基础 4 零件的各种加工 热处理及表面处理 5 部件和产品的装配 调试 检测及涂装和包装等 2 工艺过程凡直接改变生产对象的尺寸 形状 性质 物理性能 化学性能 力学性能 及相对位置关系的过程 统称为工艺过程 如毛坯制造 机械加工 热处理 表面处理及装配等 它是生产过程中的主要过程 其他过程称为辅助过程 用机械加工方法 直接改变毛坯的形状 尺寸和表面质量 使其成为产品零件的过程称为机械加工工艺过程 上一页下一页返回 1 3机械制造工艺基础 2 工艺过程的组成一个零件的加工工艺往往是比较复杂的 根据它的技术要求和结构特点 在不同的生产条件下 常常需要采用不同的加工方法和设备 通过一系列的加工步骤 才能使毛坯变成零件 机械加工工艺过程是由一个或若干个顺序排列的工序组成 而工序又可分为安装 工位 工步和走刀 上一页下一页返回 1 3机械制造工艺基础 1 工序 个或一组工人 在一个工作地或一台机床 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 工序是组成工艺过程的基本单元 也是制定生产计划和进行成本核算的基本单元 划分工序的主要依据是工作地点是否变动和工作是否连续 如图1 1所示阶梯轴 当加工数量较少时 可按表1 1划分工序 当加工数量较大时 可按表1 2划分工序 从表1 1和1 2可以看出 当工作地点变动时 即构成另一工序 上一页下一页返回 1 3机械制造工艺基础 返回 图1 1阶梯轴简图 返回 表1 1阶梯轴工艺过程 生产批量较小时 返回 表1 2阶梯轴工艺过程 生产批量较大时 2 安装工件在加工前 先要把工件放准 确定工件在机床上或夹具中占有正确位置的过程称为定位 工件定位后将其固定 使其在加工过程中保持定位位置不变的操作称为夹紧 将工件在机床上或夹具中定位 夹紧的过程称为装夹 在同一工序中 工件的工作位置可能只装夹一次 也可能要装夹几次 工件在加工中 应尽量减少装夹次数 以减少装夹误差和装夹工件所花费时间 上一页下一页返回 1 3机械制造工艺基础 3 工位为了减少工件装夹次数 常采用各种回转工作台 回转夹具或移动夹具 使工件在一次装夹中 先后处于几个不同的位置进行加工 工件相对于机床或刀具每占据一个加工位置所完成的那部分工艺过程 称为工位 工件装夹后 先在工位1铣端面 然后移动到工位2钻顶尖孔 如图1 2所示 上一页下一页返回 1 3机械制造工艺基础 返回 图1 2铣端面和钻中心孔实例 4 工步在一道工序中 可能要加工几个不同表面 也可能用几把不同刀具进行加工 还有可能用几种不同切削用量分几次进行加工 为了描述这个过程 工序下面又可细分工步 工步是指工序中加工表面 加工工具和切削用量 不包括背吃刀量 都不变的情况下所连续完成的那一部分工序 一般情况下 上述三个要素任意改变一个 就认为是不同工步了 但下述两种情况可以作为一种例外 第一种情况 对那些连续进行的若干个相同的工步 可看作一个工步 如图1 3所示零件 连续钻四个 15mm的孔 可看作一个工步钻4 15孔 以简化工艺文件 另一种情况 有时为了提高生产率 用几把不同刀具 同时加工几个不同表面 如图1 4所示 也可看作一个工步 称为复合工步 上一页下一页返回 1 3机械制造工艺基础 返回 图1 3钻四个相同孔的工步 返回 图1 4复合工步 5 走刀在一个工步内 如果被加工表面需切除的金属层很厚 需要分几次切削 每进行一次切削称为一次走刀 3 生产纲领 生产类型机械产品的制造工艺不仅与产品的结构 技术要求有很大关系 而且也与企业的生产类型有很大关系 而企业的生产类型是由企业的生产纲领所决定的 1 生产纲领企业在计划期内应生产的产品产量和进度计划 称为生产纲领 企业1年制造的合格产品的数量 称为年生产纲领 也称为年产量 上一页下一页返回 1 3机械制造工艺基础 零件的生产纲领要计入备品和允许的废品数量 可按下式计算N Qn 1 2 生产类型根据生产纲领的大小和产品品种的多少 机械制造企业的生产可分为三种类型 单件生产 成批生产和大量生产 1 单件生产产品的品种很多 同一产品的产量很少 而且很少重复生产 各工作地加工对象经常改变 如重型机械制造 专用设备制造和新产品试制等均属单件生产 上一页下一页返回 1 3机械制造工艺基础 2 成批生产一年中分批轮流制造几种产品 工作地的加工对象周期性地重复 如机床 机车 纺织机械等产品制造 多属成批生产 3 大量生产产品的产量很大 大多数工作地长期重复地进行某一工件的某一工序的生产 如汽车 拖拉机 轴承和自行车等产品制造多属大量生产 生产类型与生产纲领的关系见表1 3 上一页下一页返回 1 3机械制造工艺基础 返回 表1 3生产类型与生产纲领的关系 1 3 2工艺规程及其应用将工艺过程的各项内容写成文件 用来指导生产 组织和管理生产 这些技术文件就是工艺规程 常用的工艺规程主要有机械加工工艺过程卡片和机械加工工序卡片两种基本形式 具体格式如表1 4和1 5 见书 所列 机械加工工艺过程卡片是以工序为单位 简要说明产品或零 部件的加工过程的一种工艺文件 主要用于单件小批生产和中批生产的零件 以此作为指导生产的依据 同时也是生产管理文件 上一页下一页返回 1 3机械制造工艺基础 机械加工工序卡片是在工艺过程卡片的基础上 按每道工序所编制的一种工艺文件 它详细记载了工序内容和加工所必须的工艺资料 除工序卡片上所有的基本项目外 还需画出工序加工简图 在图上标明被加工表面 标出定位基准和装夹位置 列出工序尺寸及公差 写明工时定额等 它用于具体指导工人操作 是大批大量生产和中批复杂或重要零件生产的必备工艺文件 机械加工工艺规程是指导生产的主要技术文件 按照工艺规程进行生产 才能保证达到产品质量 生产率和经济性的要求 因此一切生产人员都必须严格执行工艺规程 显然 工艺规程应随着生产的发展 新工艺 新技术 新材料的采用而不断地改进和完善 上一页下一页返回 1 3机械制造工艺基础 此外 机械加工工艺规程是生产组织和管理工作的基本依据 也是新建 扩建工厂 车间 时的基本资料 除常用的工艺过程卡和工序卡外 各厂可根据具体情况 编制其他卡片 如调整卡片和检验卡片等 1 3 3制订工艺规程的步骤制订工艺规程的基本要求 是在保证产品质量的前提下 尽量提高生产率和降低成本 在充分利用本企业现有条件的基础上 尽可能采用国内 外先进的工艺和经验 并保证良好的劳动条件 上一页下一页返回 1 3机械制造工艺基础 1 制订工艺规程的主要依据1 产品的装配图和零件图 2 产品的生产纲领 3 现有的生产条件和资料 包括毛坯的生产条件或协作关系 工艺装备及专用设备的制造能力 机械加工设备和工艺装备的条件 技术工人的等级水平等 4 国内 外同类产品的有关工艺资料 上一页下一页返回 1 3机械制造工艺基础 2 制订工艺规程的步骤1 分析零件图和有关的装配图首先要熟悉产品的性能 用途和工作条件 了解各零件的装配关系 分析各项技术要求制订的依据 找出关键技术问题 进而分析图纸上各项技术要求是否合理 零件的结构工艺性是否好 如有问题 则与有关设计人员共同研究 按规定手续对图纸进行修改和补充 2 确定毛坯毛坯选用是否合适 对零件的质量 材料消耗和加工工时都有很大的影响 显然 毛坯的尺寸和形状越接近成品零件 机械加工的劳动量就越少 但是毛坯的制造成本就越高 所以应根据生产纲领 综合考虑毛坯制造和机械加工的费用来确定毛坯 以求得最好的经济效果 上一页下一页返回 1 3机械制造工艺基础 3 拟定工艺路线选择定位基准面 确定各表面的加工方法和划分加工阶段 安排各表面的加工顺序 决定工序集中与分散程度等 4 确定各工序的设备 刀具 夹具 量具和辅助工具5 确定各工序的加工余量 计算工序尺寸及其公差6 确定切削用量及工时定额7 确定各主要工序的技术要求及检验方法8 填写工艺文件 上一页下一页返回 1 3机械制造工艺基础 1 3 4零件的工艺分析在制订机械加工工艺之前 应首先对被加工的零件进行工艺分析 包括以下几个内容 1 计算零件的年生产纲领计算零件的年产量 以便确定生产类型 选用合适的加工方法和设备 2 研究零件图了解零件的结构和公差要求 检查图纸是否有错 明确该零件在部件或总成中的位置 功用和结构特点 上一页下一页返回 1 3机械制造工艺基础 3 分析零件的技术要求零件的技术要求包括以下几个方面 1 加工表面的尺寸精度 2 加工表面的几何形状精度 3 各加工表面之间的相互位置精度 4 加工表面粗糙度以及表面质量方面的其他要求 5 热处理以及其他要求 分析这些技术要求是否合理 在现有生产条件下能否达到 以便采取适当的措施 上一页下一页返回 1 3机械制造工艺基础 4 审查零件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 零件的结构工艺性涉及面很广 具有综合性 必须全面地分析 在制订机械加工工艺规程时 主要进行零件切削加工工艺性分析 零件结构对其工艺过程的影响很大 使用性能完全相同 而结构不同的两个零件 它们的加工方法与制造成本可能有很大的差别 上一页下一页返回 1 3机械制造工艺基础 1 3 5定位基准的选择制订机械加工工艺规程时 正确选择定位基准对保证零件表面间的位置要求 位置尺寸和位置精度 以及安排加工顺序都有很大的影响 用夹具装夹时 定位基准的选择还会影响到夹具的结构 因此 定位基准的选择是一个很重要的工艺问题 1 基准的概念及其分类1 基准的概念基准是用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的那些点 线 面 上一页下一页返回 1 3机械制造工艺基础 2 基准的分类根据基准的作用不同 基准分为设计基准和工艺基准两大类 1 设计基准在零件图上用以确定某一点 线或面所依据的基准 即标注设计尺寸的起点 称为设计基准 如图1 5所示的三个零件 图 a 中对尺寸20mm而言 B面是A面的设计基准 或者说A面是B面的设计基准 它们互为设计基准 图 b 中 对同轴度 0 03而言 50mm的轴线是 30mm轴线的设计基准 50mm圆柱的设计基准是 50mm的轴线 同样 30mm圆柱面的设计基准是 30mm圆柱的轴线 不应笼统地说声 50mm的圆柱面的基准是轴的中心线 因为实际零件的圆柱面的轴心线并非都是重合的 图 c 中 对尺寸45mm而言 圆柱面的下素线D是槽底面C的设计基准 上一页下一页返回 1 3机械制造工艺基础 返回 图1 5设计基准的实例 a 两面之间距离 位置 尺寸 b 阶梯轴同轴度和圆柱面尺寸 c 键槽底面位置尺寸 2 工艺基准工艺基准是指在工艺过程中所采用的基准 根据用途的不同 工艺基准又可分为以下四种 工序基准它是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 简言之 工序图上的基准 定位基准它是在加工中用作定位 有关定位的内容将在第4章介绍 的基准 测量基准它是测量时所采用的基准 装配基准它是装配时用来确定零件或部件在产品中的相对位置所采用的基准 上一页下一页返回 1 3机械制造工艺基础 如图1 6所示的齿轮 加工齿圈时 装在心轴上 以内孔和端面定位 以保证加工出的齿圈与孔的中心线的同轴度 和与端面的垂直度 检验齿圈相对于孔的中心线的径向跳动时 也是同样地装在心轴上 装配时 齿轮孔以一定的配合精度安装在轴上 所以齿轮的孔中心线既是设计基准 又是定位基准 测量基准和装配基准 上一页下一页返回 1 3机械制造工艺基础 返回 图1 6齿轮 2 定位基准的选择在起始工序中 只能选择未经加工的毛坯表面作为定位基准 这种基准称为粗基准 用加工过的表面作定位基准 则称为精基准 在制订工艺规程时 总是先考虑选择怎样的精基准把各个表面加工出来 然后考虑选择怎样的粗基准把精基准的各基面加工出来 1 精基准的选择选择精基准时 应保证加工精度和装夹方便 可按下列原则选择 1 基准重合原则选择零件上的设计基准作为定位基准称为基准重合原则 这样可以避免因基准不重合而引起的基准不重合误差 上一页下一页返回 1 3机械制造工艺基础 2 基准统一原则在工件的加工过程中尽可能地采用统一的定位基准称为基准统一原则 工件上往往有多个表面要加工 会有多个设计基准 若都按基准重合原则选择定位基准 会使夹具的种类很多 设计和制造夹具的周期变长 特别是对于自动化生产方式来说 由于定位基面的转换 使定位复杂 不利于自动装夹 为解决这一矛盾 可设法在工件上找到或专门设计一组定位面 如一面二孔 用它们定位来加工工件上多个表面 既简化了夹具结构 又保证了各加工面之间的相互关系 上一页下一页返回 1 3机械制造工艺基础 3 互为基准原则当零件的两个表面之间有相对位置精度要求时 选择其一作为另一个表面的定位基准 反复加工 互为基准 这就是互为基准原则 例如 加工精密齿轮时 用高频淬火把齿面淬硬后需进行磨齿 因齿面淬硬层较薄 所以要求磨削余量小而均匀 这时可先以齿面为基准磨内孔 再以孔为基准磨齿面 从而既保证齿面加工余量均匀 又使齿面与孔之间有较高的位置精度 上一页下一页返回 1 3机械制造工艺基础 4 自为基准原则对某些要求加工余量小而均匀的精加工工序 可选择加工表面本身作为定位基准 称为自为基准原则 用自为基准原则时 不能提高加工面的位置精度 只能提高加工面本身的精度 5 保证工件定位准确 夹紧可靠 操作方便的原则所选精基准应能保证工件定位准确 稳定 夹紧可靠以及使夹具结构简单 操作方便 为此精基准应是精度较高 表面粗糙度较小 支承面积较大的表面 上一页下一页返回 1 3机械制造工艺基础 2 粗基准的选择粗基准为零件起始粗加工所应用的基准 它是未经加工过的表面 粗加工的主要目的是去除大量的余量 并为以后的加工准备精基准 因此粗基准选择应考虑以下原则 1 为了保证加工面与非加工面之间的位置要求 应选择非加工面为粗基准 2 为保证各加工面都有足够的加工余量 应选择毛坯余量最小的面为粗基准 3 为保证重要加工面的加工余量 应选择重要加工面为粗基准 上一页下一页返回 1 3机械制造工艺基础 4 粗基准应避免重复使用 在同一尺寸方向上 通常只允许使用一次 粗基准是毛坯面 其精度和表面粗糙度都很差 如重复使用会造成工件与刀具的相对位置在两个工序中的不一致现象 从而影响加工精度 5 选作粗基准的表面 应尽可能平整和光洁 不能有飞边 浇口 冒口或其他缺陷 以便定位准确 夹紧可靠 上述粗基准选择原则在运用时会遇到矛盾 应注意抓主要矛盾 灵活应用 在保证满足主要要求的同时 尽可能兼顾其他要求 上一页下一页返回 1 3机械制造工艺基础 1 3 6工艺路线的拟定拟定工艺路线的主要内容 除了选择定位基准外 还应包括选择各种表面的加工方法 安排工序的先后顺序 确定工序的集中与分散程度以及选择设备和工艺装备等 它是制订工艺规程的关键阶段 通常工艺人员应提出几种方案 通过分析对比 从中选择最佳方案 1 表面加工方法的选择1 各种加工方法的经济加工精度和经济粗糙度不同的加工方法如车 刨 铣 磨 钻 镗等 因其用途不同 所能达到的精度和表面粗糙度也大不一样 即使是同一种加工方法 在不同的加工条件下所得到的精度和表面粗糙度也是不一样的 这是因为在加工过程中 将有各种因素对精度和粗糙度产生影响 如工人的技术水平 切削用量 刀具的刃磨质量 机床调整质量等等 上一页下一页返回 1 3机械制造工艺基础 2 表面加工方法和加工方案的选择零件各表面的加工方法 主要根据表面的形状 尺寸大小 精度和粗糙度 零件的材料性质 生产类型以及具体的生产条件等来确定 表1 6 表1 7 表1 8分别为外圆表面 内孔表面及平面获得不同精度和粗糙度的加工方法和加工方案 表1 9为各种加工方法加工轴线平行的孔的位置精度 可供选择时参考 选择加工方案时要注意 工件淬火后的加工 必须用磨削 有色金属材料的加工 因其韧性大 切屑容易堵塞砂轮而不易得到光洁的表面 故不宜采用磨削 常采用高速精车或高速精镗的方法进行精加工 上一页下一页返回 1 3机械制造工艺基础 下一页返回 表1 6外圆柱面加工方法 上一页返回 表1 6外圆柱面加工方法 下一页返回 表1 7孔加工方法 上一页下一页返回 表1 7孔加工方法 上一页返回 表1 7孔加工方法 下一页返回 表1 8平面加工方法 上一页返回 表1 8平面加工方法 返回 表1 9轴线平行的孔的位置精度 经济精度 mm 2 加工顺序的安排1 划分加工阶段工件的加工质量要求较高时 应划分加工阶段 一般可分为粗加工 半精加工和精加工三个阶段 如果加工精度和表面质量要求特别高时 还可增设光整加工和超精密加工阶段 划分加工阶段的原因有如下几点 1 保证加工质量粗加工阶段容易引起工件的变形 这是由于切除余量大 一方面毛坯的内应力重新分布而引起变形 另一方面由于切削力 切削热及夹紧力都比较大 因而造成工件的受力变形和热变形 为了使这些变形充分表现 应在粗加工之后留有一定时间 然后再通过逐步减少加工余量和切削用量的办法消除上述变形 上一页下一页返回 1 3机械制造工艺基础 2 便于及时发现毛坯缺陷粗加工阶段切除大部分的金属余量 可以及时发现工件主要表面上的毛坯缺陷 如裂纹 气孔 杂质及加工余量不够等 避免损失更多的工时和费用 3 便于安排热处理工序例如 粗加工后工件残余应力大 可安排时效处理 消除内应力 在精加工工序之前安排表面处理工序 如淬火等 以使热处理引起的变形等现象在精加工中得到消除 4 精加工在后可使加工过的表面不易碰坏 5 有利于合理使用设备如粗加工阶段可以使用功率大 精度较低的机床 精加工阶段可以使用功率小 精度高的机床 这样有利于充分发挥粗加工机床的动力 又有利于长期保持精加工机床的精度 上一页下一页返回 1 3机械制造工艺基础 2 机械加工顺序安排的原则 1 先粗后精 粗精分开如前面划分加工阶段所述 先粗加工后精加工 粗精加工分开 2 先基准后其他用作精基准的表面 总是优先安排加工 这是确定加工顺序的一个重要原则 以尽快为后续工序的加工提供精基准 例如 轴类零件总是先加工端面和顶尖孔 如在精磨前 淬火后应对两顶尖孔修研一次 盘套类零件则先把孔加工好 3 先主要后次要先加工主要表面 后加工次要表面 在零件上 常是一些次要表面 如键槽 螺孔等 相对于主要表面有一定的位置精度要求 所以应先加工好主要表面 次要表面穿插在主要表面的加工中间或以后进行 上一页下一页返回 1 3机械制造工艺基础 4 先面后孔先加工平面后加工孔 如箱体 支架和连杆等工件 因先加工好的平面的轮廓平整 安放和定位比较稳定可靠 若以加工好的平面定位加工孔 可保证平面与孔的位置精度 另外 平面先加工好之后 可使钻头正确地钻入工件 不会引偏 3 热处理工序的安排热处理是用于提高材料的力学性能 改善金属的加工性能以及消除残余应力 制定工艺规程时 应注意安排它们的顺序 1 最终热处理最终热处理的目的是提高力学性能 如调质 淬火 渗碳淬火 氮化和氰化等都属于最终热处理 它应安排在精加工前后 变形较大的热处理如渗碳淬火 淬火等应安排在精加工磨削之前进行 以便在精加工磨削时纠正热处理造成的变形 上一页下一页返回 1 3机械制造工艺基础 调质应放在精加工之前进行 变形较小的热处理如氮化等 应安排在精加工后进行 表面装饰性电镀 如镀铬 和发蓝处理 一般都安排在机械加工之后进行 2 预备热处理预备热处理的目的是消除应力 改善机械加工性能并为最终热处理作准备 如正火 退火和时效处理等 用于改善粗加工时材料的加工性能的热处理 一般放在粗加工之前进行 用于消除粗加工之后的残余应力的热处理 可放在粗加工之后进行 调质处理常安排在粗加工之后 用于细化晶粒 改善加工性能 精度要求较高的精密丝杠和主轴等工件 需要多次安排时效处理 消除应力 减少变形 上一页下一页返回 1 3机械制造工艺基础 4 辅助工序的安排辅助工序的种类较多 包括检验 去毛刺 倒棱 清洗 防锈 去磁和平衡等 辅助工序也是必要的工序 若安排不当或遗漏 将会给后续工序和装配带来困难 影响产品质量 甚至使机器不能使用 检验工序是必不可少的辅助工序 它对保证质量 防止产生废品起到重要的作用 除了工序中自检外 需要在下列场合单独安排检验工序 1 粗加工阶段结束后目的在于及时发现质量问题并消除废品 以免浪费精加工工时 2 重要工序前后及时发现废品 以节省工时 3 送往外车间加工的前后如热处理工序前后 及时检查废品 分清责任 4 全部加工工序完成后 上一页下一页返回 1 3机械制造工艺基础 3 确定工序集中与分散工序集中就是将工件的加工集中在少数几道工序中完成 每道工序的加工内容较多 而工序分散是指将工件的加工分散在较多的工序中进行 每道工序的加工内容很少 工序集中与工序分散是拟定工艺路线时 确定工序数目及内容的两种不同的原则 它和设备有密切的关系 1 工序集中的特点 1 采用高生产率的专用设备和工艺装备 可大大提高劳动生产率 2 工序数目少 工艺路线短 简化了生产计划和生产组织工作 3 设备数量少 减少了操作工人和生产面积 上一页下一页返回 1 3机械制造工艺基础 4 工件安装次数少 缩短了辅助时间 容易保证加工表面的相互位置精度 5 专用设备和工艺装备较复杂 生产投资大 调整和维修复杂 生产准备工作量大 新产品转换周期长 2 工序分散的特点 1 设备与工艺装备比较简单 调整方便 工人容易掌握 生产准备工作量少 容易适应产品的更换 2 便于采用最合理的切削用量 减少基本时间 3 设备数量多 操作人员多 生产面积大 上一页下一页返回 1 3机械制造工艺基础 工序集中与分散各有特点 在拟定工艺路线时 工序集中与分散的程度 即工序数目的多少 主要取决于生产规模 现有的生产条件 零件的结构特点和技术要求 批量小时 为简化生产的计划管理工作 多将工序适当集中 使各机床完成更多表面的加工 以减少工序的数目 批量大时 既可采用多刀 多轴并高效机床将工序集中 也可将工序分散后组织流水生产 由于工序集中的优点多 现代生产的发展多趋向于工序集中 对于重型和大型零件 为了减少工件装卸和运输的劳动量 工序应适当集中 对于刚性差且精度高的精密工件 工序应适当分散 上一页下一页返回 1 3机械制造工艺基础 4 设备及工艺装备的选择1 设备的选择生产批量大 产品类型变化少 可采用高效自动加工的设备 如多刀 多轴机床 若产品类型变化大 或者生产批量小时 可采用通用机床 选择设备时 还应考虑 1 机床精度与工件精度相适应 2 机床规格与工件的外形尺寸相适应 3 与现有的加工条件相适应 如设备负荷的平衡状况等 2 工艺装备的选择工艺装备的选择要考虑生产类型 具体加工条件 工件结构特点和技术要求等因素 上一页下一页返回 1 3机械制造工艺基础 1 夹具的选择单件小批生产应首先采用各种通用夹具和机床附件 如卡盘 虎钳 分度头等 有条件的可采用组合夹具 大批大量生产应采用高效专用夹具 多品种的中 小批量生产可采用可调夹具或成组夹具 2 刀具的选择优先采用标准刀具 大批量生产中 应采用各种高效的专用刀具 复合刀具和多刃刀具等 刀具的类型 规格和精度等级应符合加工要求 3 量具的选择单件小批生产应广泛采用通用量具 如游标卡尺 百分表和千分表等 大批大量生产应采用极限量规和高效专用检具和量仪等 量具的精度必须与加工精度相适应 上一页下一页返回 1 3机械制造工艺基础 1 3 7确定毛坯材料的成形过程是机械制造的重要工艺过程 机器制造中 大部分零件是先通过铸造成形 锻压成形或焊接成形方法制得毛坯 再通过切削加工制成的 毛坯的选择 对机械制造的质量 成本 使用性能和产品形象有着重要的影响 1 毛坯的种类毛坯的种类很多 同一种毛坯又有多种制造方法 机械制造中常用的毛坯有以下几种 1 铸件对形状复杂的毛坯 宜用铸造方法制造 根据铸造方法不同 铸件又可分为以下几种类型 1 砂型铸造的铸件砂型铸造是将熔化的金属注入砂型 凝固后获得铸件的方法 它又分为木模手工造型和金属模机器造型 目前仍以砂型铸造为主 上一页下一页返回 1 3机械制造工艺基础 2 金属型铸造的铸件将熔融的金属浇注到金属模具中 依靠金属自重充满金属型腔而获得的铸件 这种铸件比砂型铸造铸件精度高 3 离心铸造铸件将溶融金属注入高速旋转的铸型内 在离心力作用下 金属液充满型腔而形成的铸件 4 压力铸造铸件将溶融的金属在高压力作用下 以较高速度注入金属型腔内而获得的铸件 5 精密铸造铸件将石蜡通过型腔模压制成与工件一样的腊制件 再在腊制工件周围粘上特殊型砂 凝固后将其烘干焙烧 腊被蒸化 留下工件形状的模壳 用来浇涛 精密铸造铸件精度高 表面质量好 一般用来铸造形状复杂的铸钢件 可节省材料 降低成本 是一项先进的毛坯制造工艺 上一页下一页返回 1 3机械制造工艺基础 2 锻件对机械强度要求高的钢制件 一般要用锻件毛坯 锻件有自由锻造锻件和模锻件两种 1 自由锻是在锻锤或压力机上用手工操作而成形的锻件 它的精度低 加工余量大 生产率也低 适于单件小批生产及大型锻件 2 模锻件是在锻锤或压力机上 通过专用锻模而锻制成形的锻件 它的精度和表面质量均比自由锻造好 3 型材型材按截面形状可分为 圆钢 方钢 六角钢 扁钢 角钢 槽钢及其他特殊截面的型材 型材有冷拉和热轧两种 冷拉型材尺寸较小 精度较高 主要用于自动机床加工 热轧型材用于一般零件 上一页下一页返回 1 3机械制造工艺基础 4 焊接件将型钢或钢板焊接成所需的结构 用于大件毛坯 但变形较大 5 冲压件在冲床上用冲模将板料冲制而成 用于形状复杂的板料零件毛坯 6 冷挤压件在压力机上通过挤压模挤压而成 7 粉末冶金以金属粉末为原料 在压力机上通过模具压制成型后经高温烧结而成 8 其他工程塑料 如化工管道 仪表壳罩等 陶瓷材料 如刀具 2 毛坯选择的原则毛坯选择的原则应是在满足使用要求的前提下 尽可能地降低生产成本 使产品在市场上具有竞争能力 1 可加工性原则根据零件的使用要求 制定出相应的毛坯成形的工艺 上一页下一页返回 1 3机械制造工艺基础 4 对于受力不大且为圆形曲面的直轴 可采用圆钢下料直接切削加工成形 3 生产条件原则毛坯成形方案要根据现场生产条件选择 选择毛坯时 应分析本企业现有的生产条件 如设备能力和员工技术水平 尽量利用现有生产条件完成毛坯制造任务 若现有生产条件难以满足要求时 则应考虑改变零件材料和毛坯成形方法 也可通过外协加工或外购解决 4 经济性原则在选择毛坯成形方案时 应根据生产纲领的大小 在满足使用条件下 对可能采用的方案进行可行性比较 5 可持续性发展原则环境恶化和能源枯竭已是21世纪人类必须解决的重大问题 在发展工业生产的同时 必须考虑环保和节能问题 在工艺流程设计中应考虑可持续发展的原则 上一页下一页返回 1 3机械制造工艺基础 3 毛坯的选择毛坯的选择 对机械制造质量 成本 使用性能和产品形象有重要的影响 是机械设计和制造中的关键环节之一 如零件采用ZL202 HT200 QT600 2等 显然其毛坯应选用铸造成形 齿轮零件采用45钢 LD7等常采用锻压成形 零件采用Q235钢等板 带材 则一般选用切割 冲压或焊接成形 零件采用塑料 则选用合适的工程塑料 在选择毛坯时 除了考虑零件结构工艺性之外 还要考虑材料的工艺性能能否符合要求 毛坯的种类和制造方法对零件的加工质量 生产率 材料消耗及加工成本都有影响 上一页下一页返回 1 3机械制造工艺基础 1 3 8加工余量的确定加工余量过大 不仅增加机械加工的工作量 降低生产率 增加材料 工具和电力的消耗 提高了加工成本 而且对某些精加工来说 加工余量太大也会影响加工质量 若加工余量