顾崇衔等编著的第三版的《机械制造工艺学》第一章机械加工工艺规程的制定.ppt

第一章机械加工工艺规程的制定 机械设计制造及其自动化 1 本章提要 机械加工的目的是将毛坯加工成符合产品要求的零件 通常 毛坯需要经过若干工序才能转化为符合产品要求的零件 同一种机器零件 可以采用几种不同的工艺过程完成 但其中总有一种工艺过程在某一特定条件下是最经济 最合理的 第一章机械加工工艺规程的制定 2 本章所要解决的重点是 在现有的生产条件下如何采用经济有效的加工方法 并将若干加工方法以合理路径安排以获得符合产品要求的零件 学习本章 首先要掌握工序与安装 工位 工步 走刀 基准 生产过程与机械加工过程等概念 在此基础上将重点学习机械加工工艺规程的作用 内容及编制方法 本章提要 第一章机械加工工艺规程的制定 3 1 1 1 2 机械加工工艺过程的基本概念工件的装夹与获得加工精度的方法机械加工工艺规程的原始资料与制订步骤制订机械加工工艺过程的主要问题工艺尺寸链工艺过程的技术经济分析与工艺文件 内容提纲 第一章机械加工工艺规程的制定 1 3 1 4 1 5 1 6 4 生产过程 将原材料转变为成品所有相关劳动过程的总和 1 1机械加工工艺过程的基本概念 第一章机械加工工艺规程的制定 一台产品的生产过程包括的内容有 原材料 或半成品 元器件 标准件 工具 工装 设备 的购置 运输 检验 保管 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 毛坯制造 零件的机械加工及热处理 产品装配与调试 性能试验及产品包装 发运等 生产过程 工艺过程 辅助过程 5 生产过程 将原材料转变为成品所有相关劳动过程的总和 1 1机械加工工艺过程的基本概念 第一章机械加工工艺规程的制定 生产过程 工艺过程 辅助过程 6 工艺过程又可分为铸造 锻造 冲压 焊接 机械加工 装配等工艺过程 本门课程只研究机械加工工艺过程和装配工艺过程 铸造 锻造 冲压 焊接 热处理等工艺过程是 材料成型技术 课程的研究对象 1 1机械加工工艺过程的基本概念 第一章机械加工工艺规程的制定 工艺过程 在生产过程中凡直接改变生产对象的尺寸 形状 性能 包括物理性能 化学性能 机械性能等 以及相对位置关系的过程 生产过程 工艺过程 辅助过程 7 机械加工工艺过程 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 机器的装配工艺过程 将零件装配成机器的过程 工艺规程 工艺过程的内容用表格的形式规定下来就是工艺规程 1 1机械加工工艺过程的基本概念 第一章机械加工工艺规程的制定 8 机械加工工艺过程的组成 1 1机械加工工艺过程的基本概念 第一章机械加工工艺规程的制定 机械加工过程 N个工序工序 m安装 n工位 p工步 q走刀 9 1 工序 工步和工作行程 工序 是指一个 或一组 工人在同一个工作地对一个 或同时对几个 工件连续完成那一部分工艺过程 工作地点不变加上连续完成是构成工序的两个基本要素 工序是组成工艺过程的基本单元 工序数目和工艺过程的确定与零件的技术要求 生产规模 现有工艺条件等有关 如阶梯轴零件加工 工艺路线 仅列出主要工序名称的简略工艺过程的简称 1 1机械加工工艺过程的基本概念 第一章机械加工工艺规程的制定 机械加工过程 N个工序 m安装 n工位 p工步 q走刀 10 大批大量生产工艺过程 1 1机械加工工艺过程的基本概念 第一章机械加工工艺规程的制定 机械加工过程 N个工序 m安装 n工位 p工步 q走刀 11 1 1机械加工工艺过程的基本概念 第一章机械加工工艺规程的制定 机械加工过程 N个工序 m安装 n工位 p工步 q走刀 单件小批生产工艺过程 12 1 1机械加工工艺过程的基本概念 第一章机械加工工艺规程的制定 机械加工过程 N个工序 m安装 n工位 p工步 q走刀 13 1 1机械加工工艺过程的基本概念 第一章机械加工工艺规程的制定 机械加工过程 N个工序 m安装 n工位 p工步 q走刀 14 工步 是工序的组成单位 在被加工表面 切削用量 切削速度 进给量 切削刀具均不变的情况下所完成的那部分工艺内容 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 1 1机械加工工艺过程的基本概念 第一章机械加工工艺规程的制定 1 工序 工步和工作行程 工作行程 加工工具在加工表面上加工一次所完成的工步部分 又称一次走刀 走刀是构成工艺过程的最小单元 机械加工过程 N个工序 m安装 n工位 p工步 q走刀 15 1 1机械加工工艺过程的基本概念 第一章机械加工工艺规程的制定 复合工步 机械加工过程 N个工序 m安装 n工位 p工步 q走刀 16 2 安装和工位 安装 工件每装夹一次所完成的那部分工艺内容 安装是工序的一部分 每一个工序可能有一个安装 也可能有多个安装 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 工位 工件在每一个加工位置上所完成的那部分工艺内容 如回转工作台或转位夹具等 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 1 1机械加工工艺过程的基本概念 第一章机械加工工艺规程的制定 机械加工过程 N个工序 m安装 n工位 p工步 q走刀 17 1 1机械加工工艺过程的基本概念 第一章机械加工工艺规程的制定 多工位加工 机械加工过程 N个工序 m安装 n工位 p工步 q走刀 18 1 1机械加工工艺过程的基本概念 第一章机械加工工艺规程的制定 机械加工过程 N个工序 m安装 n工位 p工步 q走刀 螺栓的机械加工工艺过程 19 1 2工件的装夹与获得加工精度的方法 第一章机械加工工艺规程的制定 一 装夹的概念 定位 工件在机床或夹具上占据正确位置的过程称为定位 夹紧 将工件夹牢的过程称为夹紧 或者说 工件固定后将其固定 使其在加工过程中保持定位位置不变的操作 装夹 将工件在机床或夹具上定位 夹紧的过程称为装夹 装夹 定位 夹紧 20 一次装夹获得法在工件的同一次装夹中将加工面连同其设计基面 如需加工 一并加工出来 可获得很高的位置精度 多次装夹获得法如轴类零件上的键槽 箱体上的孔和各表面等 第一章机械加工工艺规程的制定 二 位置精度的获得方法 装夹 1 2工件的装夹与获得加工精度的方法 21 1 直接装夹 在机床上直接装夹工件 来保证加工面与定位基面的位置精度 1 2工件的装夹与获得加工精度的方法 第一章机械加工工艺规程的制定 二 位置精度的获得方法 装夹 装夹有三种主要的方法 直接装夹 找正装夹 夹具装夹 应用场合 工件批量小 采用专用夹具不经济 而采用通用夹具装夹比较方便时 A B A B A B 22 2 找正装夹 通过找正工件相对切削成形运动的准确位置 来保证加工面与定位基面之间的位置精度 a 直接找正装夹 用找正工具 划针 百分表 精密量具等 在机床上直接找正工件位置b 划线找正装夹 按照图纸要求 在工件表面上划出位置线 加工线和找正线 并按找正线在机床上找正定位 然后夹紧工件 1 2工件的装夹与获得加工精度的方法 第一章机械加工工艺规程的制定 二 位置精度的获得方法 装夹 装夹有三种主要的方法 直接装夹 找正装夹 夹具装夹 23 1 2工件的装夹与获得加工精度的方法 第一章机械加工工艺规程的制定 二 位置精度的获得方法 装夹 装夹有三种主要的方法 直接装夹 找正装夹 夹具装夹 直接找正装夹磨内孔 效率低 用于单件小批生产 形状简单的零件定位精度取决于找正工具和工人的技术水平用划针找正定位精度0 5mm左右用百分表达0 02mm左右用精密量具可达0 01 0 005m 直接找正装夹的特点 24 单件小批量 形状复杂的铸件 尺寸和重量都很大的铸锻件 毛坯的尺寸公差很大 表面很粗糙 一般无法直接使用夹具时 1 2工件的装夹与获得加工精度的方法 第一章机械加工工艺规程的制定 二 位置精度的获得方法 装夹 装夹有三种主要的方法 直接装夹 找正装夹 夹具装夹 直接找正装夹的应用 25 1 2工件的装夹与获得加工精度的方法 第一章机械加工工艺规程的制定 二 位置精度的获得方法 装夹 装夹有三种主要的方法 直接装夹 找正装夹 夹具装夹 划线找正装夹的特点 效率低 费时 划线找正的对线精度一般为0 1 0 5mm 定位精度不高 不需要其它专门设备 通用性好适用于单件小批量 形状复杂毛坯公差大 精度要求低 大型工件的粗加工工序 26 1 2工件的装夹与获得加工精度的方法 第一章机械加工工艺规程的制定 二 位置精度的获得方法 装夹 装夹有三种主要的方法 直接装夹 找正装夹 夹具装夹 27 3 夹具装夹 先根据工件某一工序的加工要求设计 制造夹具 工件定位基准面与夹具上的定位面紧密贴合而定位 然后夹紧的装夹方式称为夹具装夹 特点 精度高且稳定 效率高 应用 适用于成批大量生产 1 2工件的装夹与获得加工精度的方法 第一章机械加工工艺规程的制定 二 位置精度的获得方法 装夹 装夹有三种主要的方法 直接装夹 找正装夹 夹具装夹 28 a 工件的加工面 b 工件的定位基准面 c 夹具上定位元件的定位面 d 夹具的安装面 e 机床的装夹面 f 刀具的切削成形面工件 夹具和机床之间的位置关系 1 2工件的装夹与获得加工精度的方法 第一章机械加工工艺规程的制定 装夹有三种主要的方法 直接装夹 找正装夹 夹具装夹 二 位置精度的获得方法 装夹 29 1 试切法 调整 试切 测量计算 调整 这样反复几次直到试切尺寸符合要求为止 主要影响因素 测量精度 微进给机构的准确性 刀具的切削性能 可达到很高的精度 1 2工件的装夹与获得加工精度的方法 第一章机械加工工艺规程的制定 三 获得工件尺寸精度的方法 获得工件尺寸精度的方法有 试切法 调整法 定尺寸刀具法 自动控制法 30 2 调整法 首先调整好刀具与工件的相对位置 并要求在一批零件的加工过程中保持这个位置不变 如多刀机床 六角自动车床等 影响因素与试切法相同 有调整精度和调整装置的刚度等 1 2工件的装夹与获得加工精度的方法 第一章机械加工工艺规程的制定 三 获得工件尺寸精度的方法 获得工件尺寸精度的方法有 试切法 调整法 定尺寸刀具法 自动控制法 31 3 定尺寸刀具法 用刀具尺寸来保证工件尺寸 1 2工件的装夹与获得加工精度的方法 第一章机械加工工艺规程的制定 三 获得工件尺寸精度的方法 获得工件尺寸精度的方法有 试切法 调整法 定尺寸刀具法 自动控制法 32 4 自动控制法 将测量 调整和切削等机构组成一个自动加工系统 工件达到尺寸后 系统自动停止加工 1 2工件的装夹与获得加工精度的方法 第一章机械加工工艺规程的制定 三 获得工件尺寸精度的方法 获得工件尺寸精度的方法有 试切法 调整法 定尺寸刀具法 自动控制法 33 1 2工件的装夹与获得加工精度的方法 第一章机械加工工艺规程的制定 四 获得工件形状精度的方法 轨迹法 利用切削运动中刀尖的运动轨迹形成被加工表面的形状 工件形状精度主要取决于成形运动的精度 34 1 2工件的装夹与获得加工精度的方法 第一章机械加工工艺规程的制定 四 获得工件形状精度的方法 成形法 利用成形刀具刀刃的几何形状切削出工件的形状 工件形状精度主要取决于刀刃的形状精度与刀具的装夹精度 35 1 2工件的装夹与获得加工精度的方法 第一章机械加工工艺规程的制定 四 获得工件形状精度的方法 展成法 利用刀具和工件作展成切削运动时 刀刃在被加工表面上的包络面形成成形表面 工件形状精度主要取决于机床展成运动的传动链精度与刀具的制造精度等因素 36 工艺规程 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 机械加工工艺规程 规定零件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件 1 3机械加工工艺规程的原始资料与制定步骤 第一章机械加工工艺规程的制定 一 机械加工工艺规程的作用 37 指导生产的主要技术文件 是生产组织和生产管理的依据 是新建或扩建工厂或车间主要技术资料 零件的机械加工工艺规程是每个机械制造厂或加工车间必不可少的技术文件 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 工艺规程的作用 1 3机械加工工艺规程的原始资料与制定步骤 第一章机械加工工艺规程的制定 一 机械加工工艺规程的作用 38 1 产品装配图 零件图 2 产品验收质量标准 3 产品的生产纲领及生产批量 生产纲领 是企业在计划期内应当生产的产品产量 某零件的年生产纲领就是包括备品和废品在内的年产量 N Q n 1 a 1 b 件 年 N 零件的年生产纲领 n 每台产品中该零件的数量 a 备品率 b 废品率生产类型 企业 或车间 工段 班组 工作地 生产专业化程度的分类 分为单件生产 成批生产和大量生产 4 毛坯材料与毛坯生产条件 5 制造厂的生产条件 6 设计手册和有关标准 7 国内外先进制造技术资料等 1 3机械加工工艺规程的原始资料与制定步骤 第一章机械加工工艺规程的制定 二 制定机械加工工艺规程的原始资料 39 1 3机械加工工艺规程的原始资料与制定步骤 第一章机械加工工艺规程的制定 二 制定机械加工工艺规程的原始资料 40 工艺规程的制定 机械加工工艺规程的制定 确定工序尺寸 公差及其技术要求 41 1 熟悉产品的性能 用途 工作条件 2 检查尺寸 视图 技术要求是否完整齐全 3 审查各项技术要求是否合理 4 审查零件材料选用是否合理 5 审查零件的结构工艺性 1 3机械加工工艺规程的原始资料与制定步骤 第一章机械加工工艺规程的制定 三 制定机械加工工艺过程的步骤 1 分析零件图和产品装配图 42 1 3机械加工工艺规程的原始资料与制定步骤 第一章机械加工工艺规程的制定 三 制定机械加工工艺过程的步骤 1 分析零件图和产品装配图 a 弹簧吊耳内侧面的粗糙度Ra3 2可以改为Ra25 这样在铣削加工时可以增大进给量 提高加工效率 b 方头销的小孔 2为配作 当材料T8A淬硬到HRC55 60时 由于长度较短 整个零件势必全部淬硬 造成该小孔难以加工 可考虑改用材料20Cr 43 零件的结构工艺性 指所设计的零件结构在满足使用要求的前提下 制造的可行性和经济性 具有相对性 1 3机械加工工艺规程的原始资料与制定步骤 第一章机械加工工艺规程的制定 三 制定机械加工工艺过程的步骤 1 分析零件图和产品装配图 44 1 3机械加工工艺规程的原始资料与制定步骤 第一章机械加工工艺规程的制定 三 制定机械加工工艺过程的步骤 1 分析零件图和产品装配图 45 1 3机械加工工艺规程的原始资料与制定步骤 第一章机械加工工艺规程的制定 三 制定机械加工工艺过程的步骤 46 1 3机械加工工艺规程的原始资料与制定步骤 第一章机械加工工艺规程的制定 三 制定机械加工工艺过程的步骤 1 分析零件图和产品装配图 47 1 毛坯种类 2 毛坯形状选择毛坯应考虑的因素 1 零件的材料及其机械性能 2 零件的结构形状及外性尺寸 3 生产纲领 4 毛坯现有生产条件和发展情况 1 3机械加工工艺规程的原始资料与制定步骤 第一章机械加工工艺规程的制定 三 制定机械加工工艺过程的步骤 2 确定毛坯 48 3 拟订工艺路线 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 划分工序 确定工序顺序等 在拟定工艺路线时 需同时提出几种可能的加工方案 然后通过技术 经济的对比分析 最后确定一种最为合理的工艺方案 1 3机械加工工艺规程的原始资料与制定步骤 第一章机械加工工艺规程的制定 三 制定机械加工工艺过程的步骤 4 确定各工序所用机床设备和工艺装备 含刀具 夹具 量具 辅具等 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 49 5 确定各工序的加工余量 计算工序尺寸及公差 6 确定各工序的技术要求及检验方法 7 确定各工序的切削用量和工时定额 8 编制工艺文件 1 3机械加工工艺规程的原始资料与制定步骤 第一章机械加工工艺规程的制定 三 制定机械加工工艺过程的步骤 50 制定机械加工工艺过程需要考虑的问题很多 本节只讨论基准选择 工艺路线拟定 加工余量确定和工艺尺寸计算问题 1 4制定机械加工工艺过程的主要问题 第一章机械加工工艺规程的制定 51 零件是由若干表面组成的 它们之间有一定的相互位置和距离尺寸的要求 在加工过程中 也必须相应地以某个或某几个表面为依据来加工有关表面 以保证零件图上所规定的要求 零件表面间的各种相互依赖关系 就引出了基准的概念 基准 就是零件上用来确定其他点 线 面的位置的那些点 线 面 1 4制定机械加工工艺过程的主要问题 第一章机械加工工艺规程的制定 一 基准的选择 1 基准的概念 52 1 4制定机械加工工艺过程的主要问题 第一章机械加工工艺规程的制定 一 基准的选择 1 基准的概念 53 1 4制定机械加工工艺过程的主要问题 第一章机械加工工艺规程的制定 一 基准的选择 1 基准的概念 54 1 4制定机械加工工艺过程的主要问题 第一章机械加工工艺规程的制定 工序基准 工序图上用来确定本工序加工表面的尺寸和位置时所依据的基准 A为加工面 本工序要求为A对B的尺寸H和A对B的平行度 当没有特殊标注时 平行度要求包括在H的尺寸公差范围内 因此外圆下母线B为工序基准 键槽的工序基准包括凸肩面A和外圆下母线B 还有外圆表面的轴向对称面D 一 基准的选择 1 基准的概念 55 1 4制定机械加工工艺过程的主要问题 第一章机械加工工艺规程的制定 加工表面为孔 要求其中心线与A面垂直 并与B C面有尺寸要求 因此表面A B C均为本工序的工序基准 工序基准 工序图上用来确定本工序加工表面的尺寸和位置时所依据的基准 一 基准的选择 1 基准的概念 56 1 4制定机械加工工艺过程的主要问题 第一章机械加工工艺规程的制定 经过机械加工的定位基准 未经机械加工的定位基准 亦即第一道工序采用的定位基准 粗基准 精基准 辅助基准 根据机械加工工艺需要而专门设计的定位基准 在制定零件工艺规程时总是考虑选择怎样的精基准把各个面加工出来 而后考虑选择怎样的粗基准把精基准加工出来 一 基准的选择 1 基准的概念 57 1 4制定机械加工工艺过程的主要问题 第一章机械加工工艺规程的制定 一 基准的选择 1 基准的概念 右图为根据不同工序要求测量已加工平面位置时所使用的两个不同的测量基准 右上图为小圆的上母线 右下图为大圆的下母线 测量基准 在测量工件已加工表面的尺寸和位置时所依据的基准 58 1 4制定机械加工工艺过程的主要问题 第一章机械加工工艺规程的制定 一 基准的选择 装配基准 在机器装配时 确定零件在部件或产品中的位置时所依据的基准 齿轮以其内孔及一端面装配到与其配合的轴上 因此齿轮内孔A及端面B即为装配基准 主轴箱部件装配时 以其地面M和小侧面N与床身的相应面接触 确定主轴箱部件在车床上的相对位置 因此M和N为主轴箱部件的装配基准 1 基准的概念 59 分析基准时需注意 作为基准的点 线 面在工件上不一定存在 如中心 对称面或对称线等 体现工艺基准的具体表面称为基面 作为基准 可以是没有面积的点和线 但体现该基准具体表面总是有一定面积的 对表面位置精度的关系同样具有基准问题 基准不重合 产生定位误差 1 4制定机械加工工艺过程的主要问题 第一章机械加工工艺规程的制定 一 基准的选择 1 基准的概念 60 定位误差 由于定位不准而造成某一工序在工序尺寸 通常指加工表面对工序基准的距离尺寸 或位置要求方面的误差 基准不重合误差 设计基准相对定位基准的理想位置在工序尺寸要求方向上的最大位置变动量 基准不重合误差只有在采用调整法加工时才会产生 在试切法加工中不会产生 1 4制定机械加工工艺过程的主要问题 第一章机械加工工艺规程的制定 一 基准的选择 2 基准不重合误差 61 1 4制定机械加工工艺过程的主要问题 第一章机械加工工艺规程的制定 一 基准的选择 2 基准不重合误差 设e面已加工好 今在铣床上用调整法加工f面和g面 在加工f面时若选e面为定位基准 则f面的设计基准和定位基准都是e面 基准重合 没有基准不重合误差 尺寸A的制造公差为TA 62 1 4制定机械加工工艺过程的主要问题 第一章机械加工工艺规程的制定 一 基准的选择 2 基准不重合误差 加工g面时 定位基准有两种不同的选择方案 方案 加工时选用f面作为定位基准 定位基准与设计基准重合 没有基准不重合误差 尺寸B的制造公差为TB 但这种定位方式的夹具结构复杂 夹紧力的作用方向与铣削力方向相反 不够合理 操作也不方便 63 1 4制定机械加工工艺过程的主要问题 第一章机械加工工艺规程的制定 一 基准的选择 2 基准不重合误差 方案 是选用e面作为定位基准来加工g面 此时 工序尺寸C是直接得到的 尺寸B是间接得到的 由于定位基准e与设计基准f不重合而给g面加工带来的基准不重合误差等于设计基准f面相对于定位基准e面在尺寸B方向上的最大变动量TA 64 一次安装加工两孔A和B 孔B在X方向定位基准C与设计基准A不重合 基准不重合误差为联系尺寸22的公差0 2 1 4制定机械加工工艺过程的主要问题 第一章机械加工工艺规程的制定 一 基准的选择 2 基准不重合误差 65 定位误差仅出现在调整法加工当中 定位误差应控制在工序公差的1 3 1 5之内 基准不重合误差不仅指定位过程而言 对度量也有类似的情况 各表面的位置精度也同于尺寸关系 1 4制定机械加工工艺过程的主要问题 第一章机械加工工艺规程的制定 一 基准的选择 2 基准不重合误差 分析定位误差时需注意 66 1 4制定机械加工工艺过程的主要问题 第一章机械加工工艺规程的制定 一 基准的选择 3 基准选择的原则 经过机械加工的定位基准 未经机械加工的定位基准 亦即第一道工序采用的定位基准 粗基准 精基准 辅助基准 根据机械加工工艺需要而专门设计的定位基准 合理选择定位基准对保证加工精度和确定加工顺序都有着决定性的影响 是制定工艺过程中需解决的首要问题 基准的选择实际上就是基面的选择问题 67 在选择定位基准时一般都是先根据零件的加工要求选择精基准 然后再考虑用那一组表面作粗基准才能把精基准加工出来 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所加工表面的设计基准为精基准 这样可以避免由于基准不重合引起的定位误差 精基准 设计基准 1 4制定机械加工工艺过程的主要问题 第一章机械加工工艺规程的制定 一 基准的选择 3 基准选择的原则 1 精基准的选择原则 基准重合 统一基准 互为基准 自为基准 68 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 以保证所加工的各个表面之间具有正确的相对位置关系 优点 简化夹具设计 以减少工件搬动和翻转次数 在数控机床中有广泛应用 缺点 基准不重合 1 4制定机械加工工艺过程的主要问题 第一章机械加工工艺规程的制定 一 基准的选择 3 基准选择的原则 1 精基准的选择原则 基准重合 统一基准 互为基准 自为基准 69 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的方法进行加工 车床主轴前后支承轴颈与主轴锥孔间有严格的同轴度要求 常先以主轴锥孔为基准磨主轴前 后支承轴颈表面 然后再以前 后支承轴颈表面为基准磨主轴锥孔 最后达到图纸上规定的同轴度要求 1 4制定机械加工工艺过程的主要问题 第一章机械加工工艺规程的制定 一 基准的选择 3 基准选择的原则 1 精基准的选择原则 基准重合 统一基准 互为基准 自为基准 70 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 常以加工表面自身为精基准进行加工 目的 减小表面粗糙度 减小加工余量和保证加工余量均匀 1 4制定机械加工工艺过程的主要问题 第一章机械加工工艺规程的制定 一 基准的选择 3 基准选择的原则 1 精基准的选择原则 基准重合 统一基准 互为基准 自为基准 71 工件加工的第一道工序所用基准都是粗基准 粗基准选择得正确与否 不但与第一道工序的加工有关 而且还将对该工件加工的全过程产生重大影响 粗基准影响 位置精度 各加工表面的余量大小 均匀 足够 重点考虑 如何保证各加工表面有足够余量 使不加工表面和加工表面间的尺寸 位置符合零件图要求 1 4制定机械加工工艺过程的主要问题 第一章机械加工工艺规程的制定 一 基准的选择 3 基准选择的原则 2 粗基准的选择原则 72 1 保证零件加工表面相对于不加工表面具有一定位置精度的原则被加工零件上如需保证不加工表面与加工面的位置要求 则应选不加工面作粗基准 这样可以保证不加工表面相对于加工表面具有一定的相对位置关系 若有多个不需加工的表面 则以其中与加工面位置精度要求较高的表面作为粗基准 1 4制定机械加工工艺过程的主要问题 第一章机械加工工艺规程的制定 一 基准的选择 3 基准选择的原则 2 粗基准的选择原则 73 1 4制定机械加工工艺过程的主要问题 第一章机械加工工艺规程的制定 一 基准的选择 3 基准选择的原则 2 粗基准的选择原则 以外圆为粗基准加工 孔的余量不均 但加工后壁厚均匀 以内圆为粗基准加工 孔的余量均匀 但加工后壁厚不均 1 保证零件加工表面相对于不加工表面具有一定位置精度的原则 74 拨叉加工 由于 22和 40外圆同轴 因此在钻 22孔时应选择 40圆作粗基准 1 4制定机械加工工艺过程的主要问题 第一章机械加工工艺规程的制定 一 基准的选择 3 基准选择的原则 2 粗基准的选择原则 1 保证零件加工表面相对于不加工表面具有一定位置精度的原则 75 2 合理分配加工余量的原则从保证重要表面加工余量均匀考虑 应选择重要表面作粗基准 床身加工就是一个很好的实例 1 4制定机械加工工艺过程的主要问题 第一章机械加工工艺规程的制定 一 基准的选择 3 基准选择的原则 2 粗基准的选择原则 床身导轨面不仅精度高 而且导轨表面要有均匀的金相组织和较高的耐磨性 这就要求导轨面的加工余量较小且均匀 因此应以导轨面作为粗基准加工床身的底平面 在以底平面为精基准加工导轨面 76 1 4制定机械加工工艺过程的主要问题 第一章机械加工工艺规程的制定 一 基准的选择 3 基准选择的原则 2 粗基准的选择原则 77 3 便于装夹的原则为使工件定位稳定 夹紧可靠 要求所选用的粗基准尽可能平也光洁 不允许有锻造飞边 铸造浇冒口切痕或其他缺陷 并有足够的支承面积 4 粗基准一般不得重复使用的原则粗基准通常只允许使用一次 这是因为粗基准一般都很粗糙 重复使用同一粗基准所加工的两组表面之间的位置误差会相当大 所以 粗基准一般不得重复使用 1 4制定机械加工工艺过程的主要问题 第一章机械加工工艺规程的制定 一 基准的选择 3 基准选择的原则 2 粗基准的选择原则 78 拟订工艺路线是设计工艺规程最为关键的一步 需顺序完成以下几个方面的工作 1 选择定位基准2 表面加工方法的选择3 机床设备与工艺装备的选择4 加工阶段的划分5 工序的划分6 工序顺序的安排 1 4制定机械加工工艺过程的主要问题 第一章机械加工工艺规程的制定 二 工艺路线的拟定 79 概念 经济精度不同的加工方法如车 磨 刨 铣 钻 镗等 其用途各不相同 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大不一样 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 机床的调整质量等等 某种加工方法的经济加工精度 是指在正常的工作条件下 包括完好的机床设备 必要的工艺装备 标准的工人技术等级 标准的耗用时间和生产费用 所能达到的加工精度 1 4制定机械加工工艺过程的主要问题 第一章机械加工工艺规程的制定 二 工艺路线的拟定 1 加工方法的选择 80 在I段 当零件加工精度要求很高时 零件成本将要提高很多 甚至成本再提高 其精度也不能再提高了 存在着一个极限的加工精度 在III段 虽然精度要求很低 但成本也不能无限降低 其最低成本的极限值为S 在II段 加工方法与加工精度是相互适应的 加工误差与成本基本上是反比关系 可以较经济地达到一定的精度 1 4制定机械加工工艺过程的主要问题 第一章机械加工工艺规程的制定 二 工艺路线的拟定 1 加工方法的选择 81 根据加工表面的技术要求 确定加工方法和加工方案 这种方案必须在保证零件达到图纸要求方面是稳定而可靠的 并在生产率和加工成本方面是最经济合理的 要考虑被加工材料的性质 例如 淬火钢用磨削的方法加工 而有色金属则磨削困难 一般采用金刚镗或高速精密车削的方法进行精加工 1 4制定机械加工工艺过程的主要问题 第一章机械加工工艺规程的制定 二 工艺路线的拟定 1 加工方法的选择 82 要考虑生产纲领 即考虑生产率和经济性问题 如 大批大量生产应选用高效率的加工方法 采用专用设备 例如 平面和孔可用拉削加工 轴类零件可采用半自动液压仿型车床加工 盘类或套类零件可用单能车床加工等 1 4制定机械加工工艺过程的主要问题 第一章机械加工工艺规程的制定 二 工艺路线的拟定 1 加工方法的选择 应考虑本厂的现有设备和生产条件 即充分利用本厂现有设备和工艺装备 在选择加工方法时 首先根据零件主要表面的技术要求和工厂具体条件 先选定它的最终工序方法 然后再逐一选定该表面各有关前导工序的加工方法 83 例题 要求孔的加工精度为IT7级 粗糙度Ra 1 6 0 8 m 确定孔的加工方案 钻一扩一粗铰一精铰 粗镗一半精镗一精镗 粗镗一半精镗一粗磨 钻 扩 一拉 方案 用得最多 在大批大量生产中常用在自动机床或组合机床上 在成批生产中常用在立钻 摇臂钻 六角车床等连续进行各个工步加工的机床上 该方案一般用于加工小于80mm的孔径 工件材料为未淬火钢或铸铁 不适于加工大孔径 否则刀具过于笨重 方案 用于加工毛坯本身有铸出或锻出的孔 但其直径不宜太小 否则因镗杆太细容易发生变形而影响加工精度 箱体零件的孔加工常用这种方案 方案 适用于淬火的工件 方案 适用于成批或大量生产的中小型零件 其材料为未淬火钢 铸铁及有色金属 1 4制定机械加工工艺过程的主要问题 第一章机械加工工艺规程的制定 二 工艺路线的拟定 1 加工方法的选择 84 1 所选机床设备尺寸规格应与工件的形体尺寸相适应2 精度等级应与本工序加工要求相适应3 电机功率应与本工序加工所需功率相适应4 机床设备的自动化程度和生产效率应与工件生产类型相适应 1 4制定机械加工工艺过程的主要问题 第一章机械加工工艺规程的制定 二 工艺路线的拟定 2 机床设备与工艺设备的选择 85 工艺装备的选择将直接影响工件的加工精度 生产效率和制造成本 应根据不同情况适当选择 中小批生产条件下 应首先考虑选用通用工艺装备 包括夹具 刀具 量具和辅具 大批量生产中可根据加工要求设计制造专用工艺装备 机床设备和工艺装备的选择不仅要考虑设备投资的当前效益 还要考虑产品改型及转产的可能性 应使其具有足够的柔性 1 4制定机械加工工艺过程的主要问题 第一章机械加工工艺规程的制定 二 工艺路线的拟定 2 机床设备与工艺设备的选择 86 根据零件的技术要求划分加工阶段 分以下几个阶段 粗加工阶段 在此阶段主要是尽量切除大部分余量 主要考虑生产率 半精加工阶段 在此阶段主要是为主要表面的精加工做准备 并完成次要表面的终加工 钻孔 攻丝 铣键槽等 精加工阶段 在此阶段主要是保证各主要表面达到图纸要求 主要任务是保证加工质量 光整加工阶段 在此阶段主要是为了获得高质量的主要表面和尺寸精度 1 4制定机械加工工艺过程的主要问题 第一章机械加工工艺规程的制定 二 工艺路线的拟定 3 加工阶段的划分 87 保证零件加工质量 因为工件有内应力变形 热变形和受力变形 精度 表面质量只能逐步提高 有利于及早发现毛坯缺陷并得到及时处理 有利于合理利用机床设备 便于穿插热处理工序 穿插热处理工序必须将加工过程划分成几个阶段 否则很难充分发挥热处理的效果 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损坏 1 4制定机械加工工艺过程的主要问题 第一章机械加工工艺规程的制定 二 工艺路线的拟定 3 加工阶段的划分 划分加工阶段的目的 88 在制定工艺过程中 为便于组织生产 安排计划和均衡机床的负荷 常将工艺过程划分为若干个工序 划分工序时有两个不同的原则 即工序的集中和工序的分散 1 4制定机械加工工艺过程的主要问题 第一章机械加工工艺规程的制定 二 工艺路线的拟定 4 工序的划分 89 1 4制定机械加工工艺过程的主要问题 第一章机械加工工艺规程的制定 二 工艺路线的拟定 4 工序的划分 90 工序集中 工序中加工表面内容多 形式 组织集中 多装夹 多工步 多换刀加工多个表面 由工人具体操作实现 机械集中 多工位的 机构自动化的 高效机床是发展方向 特点 设备 人员 占地 工时 运量 路线 装夹 数少 有利生产管理和保证位置精度 机械集中 机床设 制 调 修费事准备量大 适用批量生产 组织集中 劳动强度大 要求操作技术高 效低 适用单件小批生产 1 4制定机械加工工艺过程的主要问题 第一章机械加工工艺规程的制定 二 工艺路线的拟定 4 工序的划分 91 工序分散 每道工序加工面少 特点 设备 人员 占地 工时 运量 路线 装夹 多 每台设备操作 生产准备 制造调整容易简单 劳动强度低 操作水平要求低 采用普通机床加简单工装 容易变换产品 整个工艺准备量大 生产周期长 但生产率高 适用大批量生产 1 4制定机械加工工艺过程的主要问题 第一章机械加工工艺规程的制定 二 工艺路线的拟定 4 工序的划分 92 1 机械加工工序的安排原则先基准面后其它表面 先把基准面加工出来 再以基准面定位来加工其它表面 以保证加工质量 先粗加工后精加工 粗加工在前 精加工在后 粗精分开 主要表面后次要表面 如主要表面是指装配表面 工作表面 次要表面是指键糟 联接用的光孔等 先加工平面后加工孔 平面轮廓尺寸较大 平面定位安装稳定 通常均以平面定位来加工孔 1 4制定机械加工工艺过程的主要问题 第一章机械加工工艺规程的制定 二 工艺路线的拟定 5 工序顺序的安排 93 根据热处理的目的 安排热处理在加工过程中的位置 退火 将钢加热到一定的温度 保温一段时间 随后由炉中缓慢冷却的一种热处理工序 作用 消除内应力 提高强度和韧性 降低硬度 改善切削加工性 应用 高碳钢采用退火 以降低硬度 放在粗加工前 毛坯制造出来以后 1 4制定机械加工工艺过程的主要问题 第一章机械加工工艺规程的制定 二 工艺路线的拟定 5 工序顺序的安排 2 热处理工序及表面处理工序的安排 94 正火 将钢加热到一定温度 保温一段时间后从炉中取出 在空气中冷却的一种热处理工序 注 加热到的一定的温度 其与钢的含C量有关 一般低于固相线200度左右 作用 提高钢的强度和硬度 使工件具有合适的硬度 改善切削加工性 应用 低碳钢采用正火 以提高硬度 放在粗加工前 毛坯制造出来以后 1 4制定机械加工工艺过程的主要问题 第一章机械加工工艺规程的制定 二 工艺路线的拟定 5 工序顺序的安排 2 热处理工序及表面处理工序的安排 95 回火 将淬火后的钢加热到一定的温度 保温一段时间 然后置于空气或水中冷却的一种热处理的方法 作用 稳定组织 消除内应力 降低脆性 调质处理 淬火后再高温回火作用 是获得细致均匀的组织 提高零件的综合机械性能 应用 安排在粗加工后 半精加工前 常用于中碳钢和合金钢 1 4制定机械加工工艺过程的主要问题 第一章机械加工工艺规程的制定 二 工艺路线的拟定 5 工序顺序的安排 2 热处理工序及表面处理工序的安排 96 时效处理 其作用 是消除毛坯制造和机械加工中产生内应力 自然时效 人工时效应用 一般安排在毛坯制造出来和粗加工后 常用于大而复杂的铸件 1 4制定机械加工工艺过程的主要问题 第一章机械加工工艺规程的制定 二 工艺路线的拟定 5 工序顺序的安排 2 热处理工序及表面处理工序的安排 97 淬火 将钢加热到一定的温度 保温一段时间 然后在冷却介质中迅速冷却 以获得高硬度组织的一种热处理工艺 作用 提高零件的硬度 应用 一般安排在磨削前 渗碳处理 提高工件表面的硬度和耐磨性 可安排在半精加工之前或之后进行 渗氮 此前必须安排调质处理 1 4制定机械加工工艺过程的主要问题 第一章机械加工工艺规程的制定 二 工艺路线的拟定 5 工序顺序的安排 2 热处理工序及表面处理工序的安排 98 为提高工件表面耐磨性 耐蚀性安排的热处理工序以及以装饰为目的而安排的热处理工序 例如镀铬 镀锌 发兰等 一般都安排在工艺过程最后阶段进行 1 4制定机械加工工艺过程的主要问题 第一章机械加工工艺规程的制定 二 工艺路线的拟定 5 工序顺序的安排 2 热处理工序及表面处理工序的安排 99 为保证零件制造质量 防止产生废品 需在下列场合安排检验工序 除了安排几何尺寸检验工序之外 有的零件还要安排探伤 密封 称重 平衡等检验工序 粗加工全部结束之后 送往外车间加工的前后 工时较长和重要工序的前后 最终加工之后 1 4制定机械加工工艺过程的主要问题 第一章机械加工工艺规程的制定 二 工艺路线的拟定 5 工序顺序的安排 3 检验工序的安排 100 零件表层或内腔的毛刺对机器装配质量影响甚大 切削加工之后 应安排去毛刺工序 零件在进入装配之前 一般都应安排清洗工序 工件内孔 箱体内腔易存留切屑 研磨 珩磨等光整加工工序之后 微小磨粒易附着在工件表面上 要注意清洗 在用磁力夹紧工件的工序之后 要安排去磁工序 不让带有剩磁的工件进入装配线 1 4制定机械加工工艺过程的主要问题 第一章机械加工工艺规程的制定 二 工艺路线的拟定 5 工序顺序的安排 4 其它工序的安排 101 加工余量 为了保证零件的质量 精度和粗糙度值 在加工过程中 需要从工件表面上切除的金属层厚度 称为加工余量 加工余量分为总余量和工序余量两种 总余量 某一表面毛坯尺寸与零件设计尺寸之差称为总余量 以Zo表示 工序余量 该表面加工相邻两工序尺寸之差称为工序余量Zi Zo Z1 Z2 Z3 1 4制定机械加工工艺过程的主要问题 第一章机械加工工艺规程的制定 三 加工余量的确定 1 概念 102 单边余量 非对称结构的非对称表面的加工余量 称为单边余量 用Zb表示 Zi Zb la lb式中 Zb 本工序的工序余量 lb 本工序的基本尺寸 la 上工序的基本尺寸 1 因加工表面形状的不同工序余量有单边余量和双边余量之分 1 4制定机械加工工艺过程的主要问题 第一章机械加工工艺规程的制定 三 加工余量的确定 1 概念 103 双边余量 对称结构的对称表面的加工余量 称为双边余量 对于外圆与内孔这样的对称表面 其加工余量用双边余量2Zb表示 对于外圆表面有 Zi 2Zb da db 对于内孔表面有 Zi 2Zb Db Da 1 工序余量有单边余量和双边余量之分 1 4制定机械加工工艺过程的主要问题 第一章机械加工工艺规程的制定 三 加工余量的确定 1 概念 104 工序余量都是计算工序尺寸用的 所以又称为公称余量 简称余量 因各工序尺寸都有公差 因此有最大余量Zmax 最小余量Zmin之分 1 4制定机械加工工艺过程的主要问题 第一章机械加工工艺规程的制定 三 加工余量的确定 2 公称余量 最大余量 最小余量 对于被包容面 轴 而言 公称余量 上工序基本尺寸 本工序基本尺寸最大余量 上工序最大极限尺寸 本工序最小极限尺寸最小余量 上工序最小极限尺寸 本工序最大极限尺寸余量公差 上工序工序尺寸公差 本工序工序尺寸公差 1 概念 105 1 4制定机械加工工艺过程的主要问题 第一章机械加工工艺规程的制定 三 加工余量的确定 2 公称余量 最大余量 最小余量 对于包容面 孔 而言 公称余量 本工序基本尺寸 上工序基本尺寸最大余量 本工序最大极限尺寸 上工序最小极限尺寸最小余量 本工序最小极限尺寸 上工序最大极限尺寸余量公差 上工序工序尺寸公差 本工序工序尺寸公差 1 概念 极值法是根据试切加工原理计算 而调整法是按加工过程中的误差复映原理计算 以上计算均按极值法求解 106 工序尺寸公差一般按 入体原则 标注 对被包容尺寸 轴径 上偏差为0 其最大尺寸就是基本尺寸 对包容尺寸 孔径 键槽 下偏差为0 其最小尺寸就是基本尺寸 而孔距和毛坯尺寸公差带常取对称公差带标注 1 4制定机械加工工艺过程的主要问题 第一章机械加工工艺规程的制定 三 加工余量的确定 3 工序尺寸公差与余量 余量过大会材料浪费 成本增大 余量过小则不能纠正加工误差 质量降低 所以 在保证质量的前提下 选余量尽可能小 1 概念 107 2 影响加工余量的因素 1 上工序留下的表面粗糙度值Ry和表面缺陷层深度Ha本工序必须把上工序留下的表面粗糙度和表面缺陷层全部切去 因此本工序余量必须包括这两项因素 1 4制定机械加工工艺过程的主要问题 第一章机械加工工艺规程的制定 三 加工余量的确定 2 上工序的尺寸公差Ta上工序加工表面存在形状误差 如平面度 圆柱度等 其总和不超过Ta 为使本工序能切去这些误差 工序余量应包括Ta项 108 3 Ta值没有包括的上工序留下的空间位置误差ea工件上有些形位误差未包括在加工表面工序尺寸公差范围之内 在确定加工余量时 须考虑它们的影响 否则将无法去除上工序留下的表面缺陷层 如加工过程中细长轴类零件其弯曲对加工余量的影响等 2 影响加工余量的因素 1 4制定机械加工工艺过程的主要问题 第一章机械加工工艺规程的制定 三 加工余量的确定 109 4 本工序的装夹误差如果本工序存在装夹误差 b 包括定位误差 夹紧误差 则在确定本工序加工余量时还应考虑装夹误差的影响 为保证本工序能切除上工序留在加工表面上的表面粗糙度缺陷层 本工序应设置的工序余量值Zb 对于单边余量 对于双边余量 2 影响加工余量的因素 1 4制定机械加工工艺过程的主要问题 第一章机械加工工艺规程的制定 三 加工余量的确定 110 1 计算法在掌握上述各影响因素具体数据的条件下 用计算法确定加工余量是比较科学的 可惜的是 目前所积累的统计资料尚不多 计算有困难 此法目前应用较少 3 确定加工余量的方法 计算法 查表法 经验估计法 1 4制定机械加工工艺过程的主要问题 第一章机械加工工艺规程的制定 三 加工余量的确定 对于平面加工的单边余量 Zi Ti 1 Ri 1 Hi 1 i对于外圆和内孔加工的双边余量 Zi Ti 1 2 Ri 1 Hi 1 i 111 2 查表法工厂中广泛应用这种方法 表格是以工厂的生产实践和试验研究所积累的数据为基础 并结合具体加工情况加以修正后制定的 如 金属机械加工工艺人员手册 3 经验法主要用于单件小批生产 靠经验确定加工余量 因此不够准确 为保证不出废品 余量往往偏大 3 确定加工余量的方法 1 4制定机械加工工艺过程的主要问题 第一章机械加工工艺规程的制定 三 加工余量的确定 112 同一表面经多次加工达到图纸尺寸要求 其中间工序尺寸根据零件图尺寸加上或减去工序余量即可得到 即从最后一道工序向前推算 得出相应的工序尺寸 一直推算到毛坯尺寸 1 工艺基准与设计基准重合 1 4制定机械加工工艺过程的主要问题