机械制造工艺学一PPT课件.ppt

第一节机械制造工程学科的发展 一 机械制造技术的发展1 什么是机械制造技术 用机械来加工零件 工件 的技术 是在一种机器上用切削方法加工零件的技术 机器 称机床 工具机 工作母机机械制造技术也称制造某种机器的技术 如汽车 飞机 涡轮机等 2 制造技术 广义 用机械加工方法和非机械加工方法 电加工 光学加工 化学加工 电子加工 制造产品的技术统称制造技术 1 二 材料成型机理的扩展 传统加工分为 冷加工 车 钳 刨 铣 磨 热加工 铸 锻 焊 热处理等 现代加工分 去除加工 结合加工和变形加工1 去除加工 是从工件上去除一部分材料而成形 包括 切削加工 磨削加工 磨粒流加工 磨粒喷射加工 液体喷射加工2 结合加工 用物理化学方法与材料结合在一起而成形 是一种堆集成形 分层制造方法 分附着加工 注入加工和连接加工 附着加工 电镀 化学镀 阳极氧化 化学沉积注入加工 渗碳 渗氮 离子注入等 连接加工 激光焊接 化学粘接和快速成型等 2 3 变形加工 用力 热 分子运动等手段 使工件产生变形 改变其尺寸形状和性能 冷热流动加工 如锻造 轧制 剂压 粉末冶金粘滞流动加工 各种铸造分子定向加工 液晶定向 3 工艺过程可分为 铸造 锻造 冲压 焊接 机械加工 热处理 装配等工艺过程 机械制造工艺过程一般指零件的机械加工工艺过程和装配工艺过程 二 机械加工工艺过程 一 工艺过程的概念在生产过程中 凡改变生产对象形状 尺寸 相对位置和性能 物理 化学 机械 的过程 称工艺过程 其他过程则为辅助过程 如材料运输 保管 动力供应设备维修等 工艺过程是生产过程的一部分 是直接生产过程 用文件形式确定下来的工艺过程称为工艺规程 4 二 机械加工工艺过程的组成 工序是组成工艺过程的基本单元 每一工序又可分为多个安装 工位 工步和走刀 1 工序工序是指一个 或一组 工人 在一台机床 或一个工作地 对同一个 或同时对几个 工件所连续完成的那一部分工艺过程 一组 个 工人一个工作地 指机床 连续地加工 工序包括三要素 三要素任何一个改变都将视为不同工序 如热处理后再一次回到同一工作地 5 同一零件 相同的加工内容可以有不同的工序安排 6 7 2 安装 安装是工序中装夹工件所完成的那部分工艺过程 在一道工序中可以进行多次安装 如上图 在平面磨床上 磨车床的刀架座需装夹4次 注意 从减少安装误差和装夹工件的时间来考虑 应尽量减少安装次数 8 3 工位 在同一工序中 为了减少因多次安装带来的误差和时间损失往往采用转位工作台或者转位夹具 工位 是在工件的一次安装中 工件相对于机床 刀具 每占住一个确切位置所完成的那一部分工艺过程 图a为四个工位 钻 扩 铰 装卸 9 4 工步 在一道工序中可能需加工若干个表面 也可能只加工一个表面而要用若干把刀具或用一把刀具选用若干种不同的切削用量分若干次加工 工步 是指在加工表面不变 加工工具不变 切削用量不变 仅指转速和进给量 的条件下所完成的那一部分工艺过程 加工表面不变 可以是单个表面或组合表面 工具不变 四角刀架 换刀 切削用量不变 转速和进给量 工步包括三要素 只要有一个要素变化就属不同工步 10 为了提高生产率有时将几个待加工表面 用几把刀具同时加工 可以看作一个工步 称为复合工步 如图所示 当几个相同工步连续进行时 有时为简化工艺文件 看作是一个工步 如在同一工件上钻若干个直径相同的孔 11 12 5 走刀 又称行程 有的工序 加工余量较大 需用同一刀具对同一表面进行多次切削 刀具在加工表面上切削一次所完成的工步部分称为一次走刀 如车大余量的轴 车螺纹 磨外圆 生产规模不同 则工序划分和每一个工序中包含的加工内容是不同 一道工序中可以有多次安装 一次安装中可含多个工步 一个工步可含多次走刀 13 三 机械加工工艺系统 要进行机械加工 必须具备一定的条件 即要有一个系统来支持 该系统称为机械加工工艺系统 机械制造工艺系统包括 物质分系统 能量分系统 信息分系统物质分系统 由工件 机床 工具和夹具组成 工件是对象 机床是加工设备 工具包括刀具 检具和磨具 夹具是装夹工件用的 分通用夹具和专用夹具 简单零件加工也可以不用夹具 信息分系统 主要针对数控机床 加工中心和自动生产线 能量分系统 指动力供应 机械加工工艺系统可以是单台机床 也可以是由多台机床组成的生产线 14 第三节生成类型与工艺特点 一 生产纲领产品的生产纲领 企业在计划期内应当生产的产品年产量 零件的生产纲领 是包括备品率和废品率在内的年产量 生产纲领是设计工艺规程重要依据 也是设计车间和工段的重要依据 生产纲领确定后 还应确定生产批量 15 二 生产批量 生产批量 每批制造相同产品的数量 确定生产批量需考虑以下因素 1 市场需求生产的组织与安排产品的制造工作量生产资金的投入制造生产率和成本 16 三 生产类型 根据零件生产纲领和零件本身特征 轻 重 大 小和复杂程度 以及生产专业化程度的不同 生产类型分为单件生产 成批生产和大量生产 1 单件生产特征 产品做得少 只做一件或数件 一个工作打进行多工序和多品种的作业 重型机器 大型船舶 新样机制造属此类型 17 2 成批生产特征 产品生产数量较多 周期地成批投入生产 一个工作地顺序地 分批地完成不同工件的某些工序 通用机床 数量需求不大 但常更新产品就属此类型 3 大量生产特征 产品生产数量大 需连续不断地进行生产 一个工作地重复不断地进行某工序的加工 如汽车通用件 轴承 螺栓等 自行车等属此类生产类型 18 按批量大小和产品特征 成批生产分为 小批生产 接近单件生产中批生产 介于两者之间大批生产 接近大量生产生产中常按单件小批生产 中批生产 大批大量生产来划分生产类型 表3 1生产类型与生产纲领 年产量 的关系 生产类型重型机械中型机械小型机械单件生产5000 50000 19 生产类型不仅决定于生产纲须 而且和产品的大小和复杂程度有关 划分依据可参照下表 表3 1生产类型与生产纲领 年产量 的关系 生产类型重型机械中型机械小型机械单件生产5000 50000 20 不同生产类型 其工艺特征不同 其生产组织管理 车间布置 毛坯制造方法 机床种类 装配方法及工人的技术要求不同 制订工艺规程时 首先必须确定生产类型 同一工厂可能存在几种生产类型 如二汽 21 第四节工件加工时的定位和基准 一 工件的定位 一 工件的装夹工件加工前必须使工件正确的安装在机床上或夹具中 即进行安装 安装包括定位和夹紧 定位 使工件在机床或夹具中占有正确位置的过程 在这一位置接受加工能保证尺寸和形位精度要求 夹紧 工件定位后将其固定 使其在加工过程中能承受重力 切削力而保护位置不变的操作 工件固定不动了 是不是定位了 22 工件的装夹方法有三种 1 夹具定位安装夹具是按工序要求而专门设计的 夹具中的定位元件确定位置 夹具中的夹紧装置实现夹紧 只需把工件装到夹具上 工件就相对于机床和刀具占有正确位置 能保证工件的精度要求 23 夹具装夹的特点 易于保证零件加工精度 操作简单 生产效率高 但需制造或购买夹具 常用于成批生产和大批大量生产 24 2 直接找装夹操作工人用划针或百分表在机床上找正工件的位置 然后夹紧 俗称找正 特点 其生产率低 多用于单件小批生产 用于形状简单 采用夹具不经济或定位精度特别高的场合 25 3 划线找正装夹对于形状复杂的零件 用直接找正法安装会顾此失彼 必须按图纸在毛坯上划出中心线 对称线和各待加工表面的加工位置线 并检查它们与不加工面的尺寸和位置 然后按划出的线找正工件在机床上的位置 特点 划线找正的精度比较低 适用于单件小批生成中加工复杂或笨重的零件 或用于毛坯尺寸公差很大而无法用夹具安装的情况 26 二 定位原理 1 六点定位原理一个物体在空间具有六个自由度 XYZ移动XYZ转动 工件定位就是采用约束措施来限制工件自由度的过程 通常用约束点来描述 一个约束点只限制一个自由度 例如一个长方体工件 27 六点定位 用6个按一定规则布置的约束点来限制工件的6个自由度 使工件在空间位置中完全确定 2 工件的实际定位实际定位中 常用接触面积很小的支承钉作为约束点 28 由于工件的形状多种多样 都用支承点定位不合适 实际生产中 常用支承板 圆柱销 圆锥销 心轴 V形块 顶尖等作定位元件 29 30 定位元件所限制的自由度数目 与其大小长度 数量及组合有关 1 长短关系 短销限制2自由度 长销限制4自由度2 大小关系 大支承板 3 条形板 2 支承钉 1 3 数量关系 一个短V形块限2 两个限44 组合关系 1个条形支承板限2 2个条形支承板限3 31 32 33 3 完全定位与不完全定位完全定位 工件的六个自由度全部限制 34 不完全定位 根据加工要求 不需将6个自由度全部限制 a 1b 2c 3d 4e 5 35 不完全定位在生产中是允许的 但有时为了承受夹紧力 切削力 和安装方便 可以多限度工件的自由度 这是必要的 也是合理的 36 4 欠定位和过定位 欠定位 根据加工要求 应该限制的自由度而没有被限制 书图1 21注意 1 欠定位不允许存在2 不完全定位不一定就是欠定位 要判断应限制的自由度是否已被限制 37 过定位 同一个自由度同时被2个或2个以上的约束点所限制 也称重复定位 由于过定位 可能会破坏定位 一般情况是不允许的 但如果工件的定位面精度高 同时定位元件的制造精度也很高 此时不仅不会影响定位 而且还能起到提高刚性的作用 这种情况过定位是允许的 38 一面两孔组合定位 39 40 5 定位分析方法 按思路分 正向分析法 从限制了哪些自由度的角度来分析逆向分析法 从哪些自由度没有限制的角度来分析按步骤分总体分析法 从工件定位的总体来分析限制了哪些自由度 该方法易于判断是否存在欠定位 分件分析法 从各定位面所受约束来分析所限制的自由度 该方法易于判断是否存在过定位 进行定位分析时 先分析限制自由度较多的定位元件 再分析限制自由度较少的定位元件 41 二 基准 基准 是用于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 根据基准作用的不同 基准分为设计基准和工艺基准 42 一 设计基准 零件设计图样上所采用的基准 是用来确定其它点线面位置的那些点线面 它根据零件在产品中功能 作用和加工工艺性来确定 43 二 工艺基准 工艺基准是指在加工和装配过程中使用的基准 按用途不同 工艺基准分为工序基准 定位基准 测量基准和装配基准 1 工序基准工序基准是指工序图 工序卡中 上确定被加工表面尺寸 位置所使用的基准 在多数情况下该基准与设计基准重合 工序基准可以是工件上具体存在的表面 也可以是中心线 对称面或对称线 44 2 定位基