工艺过程PPT课件.ppt

第一章制造工艺过程设计 基础知识 基本概念 生产过程 工艺过程 仪器零件加工工艺过程 1 生产过程包括 产品设计 生产准备 原材料的运输和保管 毛坯制造 零件加工 热处理 仪器装配和调试 检验和试车 生产服务等 生产过程 实质 原材料 或半成品 变为产品的过程 因此一个工厂的生产过程 又可按车间分成若干个车间的生产过程 零件的机械加工工艺过程 工艺路线或工艺流程 用机械加工的方法 直接改变原材料或毛坯的形状 尺寸和相对位置与性能 使之变为合格零件 成品或半成品 工艺过程 将零件装配成部件或产品的过程 称为装配工艺过程 一 机械制造工艺的基础知识 2 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 二 工艺过程的组成 工艺过程是由一个或若干个依次排列的工序所组成 毛坯顺次通过这些工序就变成了成品或半成品 1 工序 3 若生产批量比较小则其加工工艺过程可由六个工序组成 如下表所示 棒料毛坯依次通过这六个工序就变成阶梯轴的产品零件 阶梯轴 4 1 阶梯轴加工工艺过程 5 6 2 阶梯轴加工工艺过程 同样加工上述零件 若生产批量比较大时 其加工工序如下 7 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 2 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 一次装夹所完成的那部分加工过程称为安装 安装是工序的一部分 每一个工序可能有一次安装 也可能有几次安装 如表中第一工序 若对一个工件的两端连续进行车端面 钻中心孔 就需要两次安装 分别对两端进行加工 每次安装有两个工步 车端面和钻中心孔 8 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 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 9 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 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 4 工步 10 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 5 走刀 11 例 工艺编制 12 13 14 15 16 生产类型对工艺过程有着重要影响 当生产类型不同时 生产组织和生产管理 车间的机床布置 毛坯的制造方法 采用的工艺装备 刀 夹 量具 加工方法以及工人的熟练程度等都有很大的不同 因此在制订工艺路线之前 明确生产类型 三 生产类型对工艺过程的影响 17 1 单件生产 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 单个生产不同结构和不同尺寸的产品 并且很少重复 例如 重型机器制造 专业设备制造和新产品试制等 1 生产类型 18 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 例如 机床制造就是比较典型的成批生产 每批制造的相同产品的数量称为批量 根据批量的大小 成批生产又可分为 小批生产 其工艺过程的工艺特点和单件小批生产相似 大批生产 其工艺过程的特点和大量生产相似 中批生产 其工艺过程的特点则介于单件小批生产和大批大量生产之间 19 大量生产 例如 汽车 镜头 常见光电产品 轴承等的制造通常都是以大量生产的方式进行 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 20 零件的生产纲领可按下式计算 N零 N n 1 a 1十 式中N零 零件的生产纲领 件 年 N 产品的生产纲领 台 年 n 每台产品中包含该零件的数量 件 台 a 该零件备件的百分率 该零件废品的百分率 2 根据零件的生产纲领确定零件的生产类型 21 划分生产类型的参考数据 划分生产类型 根据生产纲领 还要考虑零件的体积 质量等因素 22 各种生产类型的工艺过程的特点可归纳成表 23 1 2工艺规程制定 一 工艺规程 1 概念 根据产量 设备 人工 规定零件从毛坯加工到成品采取的所有技术文件总称 产品设计 生产准备 原材料的运输和保管 毛坯制造 零件加工 热处理 仪器装配和调试 检验和试车 生产服务 文件 工艺路线卡 机械加工卡 检验卡 2 制定原则 技术要求 效率要求 经济要求 24 3 制定步骤 1 产品设计 工艺性分析 2 明确生产类型 3 确定毛坯图纸 4 拟定工艺路线 加工顺序 工序内容 基准 加工余量 工序尺寸 5 确定工艺装备 6 质量标准 技术要求 二 制定工艺工程主要问题 一 加工方案 方法选择 毛坯确定 加工余量和基准选择 二 工艺路线确定 25 返回 1 确定毛坯的种类 与零件的结构形状 尺寸大小 材料的机械性能和零件的生产类型及毛坯车间的具体生产条件有关 铸件 包括铸钢 铸铁 有色金属铸件 毛坯形状可以复杂 且吸振性能较好 机械性能较低 壳体零件 锻件 机械性能较好 高的强度和冲击韧性 毛坯形状不宜复杂 轴类和齿轮类零件 型材 圆形 方形及其它断面棒料 管料及板料 棒料 车床 六角及自动车床上加工轴类 盘类及套类中小型零件 冷拉棒料比热轧棒料精度高且机械性能好 直径较小 板料 冷冲压零件 厚度不宜过大 焊接件 尺寸较大 形状复杂毛坯 采用型钢或锻件焊接成毛坯 焊接件吸振性能差 容易变形 尺寸误差大 工程塑料 在机械制造业中普遍推广的一种毛坯 其形状可以很复杂 尺寸精度高 但机械性能差 一 加工方案 方法选择 26 返回 单件小批生产 木模手工砂型铸造和自由锻造 毛坯的精度低 成本高 废品率高 切削加工劳动量大 选择毛坯时应考虑的因素 大批量生产 采用精度 生产率高方法 金属型铸造 精密铸造 模锻 冷冲压 粉末冶金等 减少切削加工劳动量 降低机械加工成本 零件的材料及机械性能要求 零件的结构形状与尺寸 生产纲领及生产类型 现有生产条件 充分考虑利用新技术 新工艺 新材料的可能性 27 1 概念 加工余量 加工时从加工表面切去的金属层厚度 工序余量 指某一表面在一道工序中切除的金属层厚度 加工总余量与该表面工序余量关系为 n 加工该表面的工序 或工步 数目 2 加工余量确定 余量大小 影响工件加工质量 生产率和经济性 余量太小 不易去掉上道工序所遗留下来的表面缺陷及表面的相互位置误差 余量太大 工时和材料的浪费 很大的切削热和切削力 使工件产生变形 影响加工质量 28 图2加工余量与工序公差的关系 外表面 被包容面 加工 本工序的基本余量为 29 2 影响加工余量的因素 上工序表面质量Ra Ia 尺寸公差 Ta 位置偏差的影响 在上工序加工后的表面上或毛坯表面上 存在着表面微观粗糙度值Ra和表面缺陷层Ia 包括冷硬层 氧化层 裂纹等 必须在本工序中切除 Ra Ta的大小与所用的加工方法有关 Ta的数值可参考 表 30 表1各种加工方法Ta的数值 um 上工序尺寸公差 Ta 的影响 可根据选用的加工方法所能达到的经济精度 查阅 金属机械加工工艺人员手册 确定 31 1 上工序表面位置空间偏差 的影响 包括轴线的直线度 平行度 垂直度 轴内外圆的同轴度 平面的平面度等 为了保证加工质量 必须在本工序中给予纠正 数值与上工序的加工方法和零件的结构有关 2 本工序加工时装夹误差 b 的影响 包括定位 夹紧误差 夹具制造误差 影响加工表面与刀具相对位置 有可能因余量不足而造成废品 必须给予余量补偿 各种因素对车削轴类零件加工余量影响的示意图 32 影响加工余量的因素 33 经验估算法 根据工艺人员的经验确定加工余量 适应于单件 小批量生产 查表修正法 先查手册 然后根据实际情况进行适当修正 查工艺手册 广泛采用 分析计算法 分析各项因素 根据关系式计算 贵重材料 大批生产 需要资料 较少采用 3 确定加工余量的方法 34 计算法 根据上面所述各种因素对加工余量的影响 并由图3可得出下面的计算公式 对称表面 双边 如孔或轴 的基本余量为 或非对称表面 单边 如平面 的基本余量为 35 4 工序尺寸及其公差的确定 1 基准重合时 工序尺寸及其公差的计算当工序基准 定位基准或测量基准与设计基准重合 表面多次加工时 计算顺序是由最后一道工序开始 即由设计尺寸开始向前推算到毛坯尺寸 计算步骤 定毛坯总余量和工序余量定工序公差求工序基本尺寸标注工序尺寸公差 36 37 2 基准不重合时 工序尺寸及其公差的计算 当零件加工过程中多次转换工艺基准 引起测量基准 定位基准或工序基准与设计基准不重合时 需利用工艺尺寸链原理进行工序尺寸及其公差的计算 38 5 时间定额 时间定额 一定的生产规模 生产技术和生产组织的条件下 完成某一工序所需要的时间 称为工序单件时间或工序单件时间定额 它是计算产品成本和企业经济核算的依据 也是新建或扩建工厂 或车间 时决定所需设备和人员的依据 工序单件时间的组成 可表示如下 t单 t基十t辅十t服十t休 39 基准的概念基准是确定零件上某些点 线 面位置时所依据的那些点 线 面 或者说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 基准的分类 1 设计基准 零件图上用以确定其它点 线 面位置的基准 2 工艺基准 工序基准 定位基准 装配基准 零件加工 定位 装配过程中采用的基准 制订工艺规程时要解决的主要问题 3 定位基准的选择 40 定位基准 加工时用以确定零件在机床夹具中的正确位置所采用的基准工序基准 用以标定被加工表面位置 或者说确定某加工精度 的基准装配基准 装配时用以确定零件在机器中位置的基准3 测量基准 用以测量已加工表面尺寸和位置的基准说明 基准是依据 因此必然客观存在 但不一定具体存在 有的是轮廓要素 可直接接触 有的是中心要素 不可触摸 常由某些具体存在的基面来体现 制订工艺规程时要解决的主要问题 41 制订工艺规程时要解决的主要问题 42 图2 48齿轮的装配基准 传动轴 传动齿轮 键 43 粗基准的选择 保证加工余量 保证非加工面符合要求 1 便于装夹原则选尺寸 位置可靠 平整光洁 有一定面积 方便夹紧的表面作基准 不应有飞边 浇口 冒口及其他缺陷 这样可减小定位误差 并能保证零件夹紧可靠 选有技术要求 加工余量小的重要非加工表面作为粗基准2 余量均匀原则选有技术要求 加工余量均匀的重要非加工表面作为粗基准3 相互位置原则加工表面与非加工表面间有位置要求时 应选非加工表面作为粗基准4 一次性原则粗基准在同一尺寸方向只能用一次选择粗基准时 如上述原则互相矛盾 应具体情况具体分析 权衡利弊 保证主要要求 制订工艺规程时要解决的主要问题 44 45 46 47 精基准的选择 减少误差 提高定位精度 1 基准重合原则 即选择设计基准作为定位基准2 基准统一原则 即采用同一基准加工尽可能多的表面3 自为基准原则 即精加工某些余量小而均匀的重要表面时 以其自身作为基准4 互为基准原则 即加工位置精度要求高的两表面时 以二表面互相作为基准 反复进行加工准确可靠原则 即保证定位准确 夹紧可靠 设计简单 操作方便 48 49 二 工艺路线的制订工艺路线不但影响加工质量和生产效率 而且影响工人的劳动强度 影响设备投资 车间面积 生产成本等 是制订工艺规程的关键一步 1 表面加工方法的选择先根据技术要求确定加工方案以及分几次加工应考虑材料的性质应考虑生产类型应考虑本厂的现有设备及技术条件应考虑工件的形状 重量 物理特性应作加工经济精度和经济粗糙度分析 制订工艺规程时要解决的主要问题 50 2 加工阶段的划分工艺过程的四个加工阶段 粗加工阶段 切除各表面大部分余量 考虑劳动效率 半精加工阶段 完成次要表面的加工 为精加工作准备 精加工阶段 保证达到图纸要求 光整阶段 提高尺寸精度 降低粗糙度 制订工艺规程时要解决的主要问题 51 划分加工阶段应考虑的因素 保证加工质量粗加工切削力 切削热 夹紧力 变形都大 不可能达到高精度合理利用机床设备合理安排热处理和检验工序及时发现毛坯缺陷 及时修补或报废精加工应放在最后 避免损伤已加工表面 制订工艺规程时要解决的主要问题 52 加工顺序的安排复杂工件的机械加工工艺路线通常要经过切削加工 热处理和辅助工序切削加工安排顺序四原则 基准先行 便于定位 先粗后精 防止变形 先主后次 避免浪费 先面后孔 保证孔的位置精度 制订工艺规程时要解决的主要问题 53 热处理工序的安排 预热处理 退火 正火 调质 时效处理去应力处理 人工时效 自然时效 退火 冰冷处理 0 80 1 2小时 最终热处理 淬火 回火 渗碳淬火 渗氮 正火 调质 辅助工序的安排 包括 检验 去毛刺 倒棱 清洗 防锈 表面强化 退磁 平衡等 制订工艺规程时要解决的主要问题 54 检验是主要的辅助工序 一般安排在 粗加工之后 精加工之前重要工序前后零件转换车间前特殊性能检验前 如磁力探伤 零件全部加工完毕 入库之前 制订工艺规程时要解决的主要问题 55 工序的集中与分散工序集中 即将工件的加工