现代机械制造工艺(第一章)

Page2,第一章机械加工工艺规程的制订,1.1基本概念1.1.1生产过程与机械加工工艺过程,生产过程工艺过程,由原材料到成品之间各个相互关联的劳动过程的总和。,是指的生产过程中直接改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性能，使其成为半成品或成品的过程。,Page3,第一章机械加工工艺规程的制订,1.1.2机械加工工艺过程的组成,工序一个工人，一个工作地点，一个工件，连续完成，工艺过程安装安装在正确的位置，夹紧工位工步加工表面不变，切削工具不变，切削用量不变，工艺过程走刀,Page4,第一章机械加工工艺规程的制订,1.1.3生产类型与工艺特征,生产纲领在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。,生产批量一次投入或产出的同一产品的数量。生产类型：1)单件生产：产品品种多2)大量生产：产品数量大3)成批生产：生产呈周期性重复,Page5,第一章机械加工工艺规程的制订,1.1.4基准及分类基准：零件上用来确定其他点、线、面的位置所依据的那些点、线、面。1、设计基准零件图上所采用的基准。（工作条件、必能）2、工艺基准工艺过程中所采用的基准。（设计要求）工序基准：确定本工序被加工表面加工后的尺寸、形状、位置的基准。定位基准：工件在加工中用来确定工件、刀具相对位置所依据的基准。测量基准装配基准,Page6,第一章机械加工工艺规程的制订,1.2机械制造工艺规程概述1.2.1机械加工工艺规程的作用工艺规程是组织生产的指导性文件工艺规程是生产准备工作的依据工艺规程是兴建和扩建机械制造厂的基本技术文件1.2.2制订机械加工工艺规程的原则在一定的生产条件下，以最少的劳动消耗和最低的费用以及最快的速度，可靠地加工出符合技术要求的零件或产品。工艺规程要保证产品质量和最好的经济效益。,Page7,第一章机械加工工艺规程的制订,1.2.3工艺规程的原始资料1.2.4机械工艺规程的格式机械加工工艺过程卡片（只说明加工内容，对操作者个人技能要求高）机械加工工艺卡片（有详细地加工参数和要求，对操作者个人技能要求低）机械加工工序卡片（在工序卡片的基础上增加工序简图）机械加工检验卡片（如：质量跟踪卡，零件尺寸检查记录表等）,Page8,第一章机械加工工艺规程的制订,1.2.5制订工艺规程的步骤所涉及的问题主要包括：选择定位基准，确定各表面加工方法，安排各表面加工顺序及工序组合。,Page9,第一章机械加工工艺规程的制订,1.3零件的工艺分析1.3.1产品的零件图和装配图分析目的：了解产品的位置和功用，了解技术要求，找出技术关键，采取适当的工艺措施，制订合理工艺的基础和保证。应考虑的问题：审查图纸的完整性和正确性（尺寸、公差、粗糙度等）检查图纸技术要求和材料选择的合理性（含碳量的高低是能否淬硬的前提，低碳钢不能淬硬）,Page10,第一章机械加工工艺规程的制订,1.3.2零件的结构工艺性分析结构工艺性是指零件在满足使用要求的前提下所具有的制造、装配和维修的可行性与经济性。需满足的要求：装配方面毛坯制造方面加工方面,Page11,第一章机械加工工艺规程的制订,1.4毛坯的选择1.4.1毛坯的种类铸件，锻件，型材，冲压件，冷挤压件，焊接件，粉末冶金件。1.4.2毛坯的选择原则应考虑的因素：零件的材料及机械性能零件的结构形状与外形尺寸生产纲领现有生产条件充分考虑利用新技术、新工艺、新材料的可能。1.4.3毛坯尺寸和形状的确定,Page12,第一章机械加工工艺规程的制订,1.5工件加工时的装夹及定位基准的选择1.5.1工件的装夹直接找正装夹：对操作者技能要求高，精度高，每次找正都可能存在人为找正误差因素。按划线找正装夹：对操作者技能要求稍低，精度稍低，每次找正都存在人为误差。用夹具装夹：对操作者技能要求最低，精度最高（取决于夹具加工时的精度），夹紧方便，定位可靠,Page13,第一章机械加工工艺规程的制订,1.5.2基准的选择1、粗基准的选择什么是粗基准？不加工表面作为第一次装夹的粗基准与加工表面有较高位置精度要求的不加工面加工余量最小的加工表面重要的加工表面粗基准只能用一次应选面积大而光滑的表面,Page14,第一章机械加工工艺规程的制订,2、精基准的选择基准重要在原则（工艺基准与设计基准重合）影响：造成加工困难，提高加工精度，增加成本，降低生产效率。基准统一原则应选面积较大，精度较高的平面、孔及其他距离较远的几个面的组合作为统一的基准。优点：简化工艺，工装的设计时间和费用，基准变化带来的定位误差。互为基准原则目的：获得小面均匀的加工余量，较高的位置精度,Page15,第一章机械加工工艺规程的制订,自为基准的原则只能提高加工面本身的精度，不能提高加工面的位置精度。常用定位方式：活定位销，涨套等。准确、可靠、方便原则3.辅助基准应用,Page16,第一章机械加工工艺规程的制订,1.6机械加工工艺路线的拟定主要任务：确定各加工面的定位基准和装夹方式，选择各个面的加工方法和方案，确定各个表面的加工顺序以及整个工艺过程中工序数目和各工序内容。1.6.1表面加工方法的确定主要由表面所要求的加工精度和表面粗糙度来确定。,Page17,第一章机械加工工艺规程的制订,1.6.2加工阶段的划分1、各阶段的加工任务粗加工阶段切除大部分余量半精加工阶段为精加工做准备工作精加工阶段达到图纸要求光整加工阶段提高工件的尺寸精度，降低表面粗糙度值超精加工阶段,Page18,第一章机械加工工艺规程的制订,1.6.3工序的集中与分散工序集中特点：采用高效机床和工艺装备，生产效率高减少设备数量、操作工人及占地面积，节省人力、物力减少工件安装次数调整维修困难，生产准备工作量大，转换新产品周期长,Page19,第一章机械加工工艺规程的制订,2、工序分散特点：设备、工艺装备简单对工人的技术要求低可以采用最合理的切削用量，减少机动时间设备、工艺装备数量多，操作工人多，占地面积大一般情况下，单件小批生产采用工序集中；大批大量生产采用工序分散。,Page20,第一章机械加工工艺规程的制订,1.6.4加工顺序的安排1、机械加工顺序的安排基准先行先粗后精先主后次先面后孔2、热处理工序的安排预备热处理，正火、退火，时效处理，调质处理，最终热处理3、辅助工序的安排,Page21,第一章机械加工工艺规程的制订,1.7确定加工余量、工序尺寸、及其公差1.7.1加工余量的概念为了保证加工要求，需从加工表面除去一层材料，这层材料即为加工余量。工序余量本工序从加工表面去除的材料层的厚度。外表面：Zi=Li-1Li内表面：Zi=LiLi-1Zi第i道工序的工序余量Li第i道工序的工序尺寸Li-1上一道工序的工序尺寸,Page22,第一章机械加工工艺规程的制订,加工总余量从表面去除材料层总厚度。Z=L0Ln外表面Z=LnL0内表面最大余量和最小余量Zimax=Li-1max-Limin外表面最大Zimin=Li-1min-Limax外表面最小单边余量和双边余量平面，非对称面为单边余量回转体（直径）上为双边余量,Page23,第一章机械加工工艺规程的制订,1.7.2影响加工余量大小的因素加工余量的大小对于零件的加工质量和生产效率具有较大影响。工序余量过小影响加工精度、加工质量工序余量过大影响生产效率、加工成本影响加工余量的因素：上道工序所形成的表面粗糙度Rai-1及变质层深度Dai-1查相关的工艺手册上道工序的尺寸公差Ti-1上道工序已加工表面的形位误差i-1本工序装夹误差i,Page24,第一章机械加工工艺规程的制订,1.7.3确定加工余量的方法经验估计法查表修正法分析计算法,Page25,第一章机械加工工艺规程的制订,1.7.4确定工序尺寸及其公差每道工序应保证的尺寸，叫工序尺寸。计算步骤：确定毛坯总加工余量和工序余量确定工序公差求工序基本尺寸标汪工序尺寸公差主要是根据工序过程查相关手册，同时要考虑设备精度因素。,Page26,第一章机械加工工艺规程的制订,1.8工艺尺寸链1.8.1尺寸链的基本概念1.工艺尺寸链的定义尺寸链：由相互联系的尺寸按一定的顺序首尾相接排列成的尺寸封闭图形。工艺尺寸链：由单个零件在工艺过程中的有关工艺尺寸所形成的尺寸链。2.工艺尺寸链的特征封闭性：首尾相接的封装图形；一个间接保证的尺寸；若干对其有影响的直接获得的尺寸关联性一个尺寸及精度的变化必将影响其他尺寸,Page27,第一章机械加工工艺规程的制订,3.工艺尺寸链的组成（1）、封装环最终被间接保证精度的环（2）、组成环尺寸链中对封闭环有影响的环。增环与封闭环同向变动减环与封闭环反向变动,Page28,第一章机械加工工艺规程的制订,4.工艺尺寸链图的作法先确定基面（尺寸起始面），再依次画出相应的尺寸，箭头的方向即为尺寸始面至终面的方向。与封闭环箭头方向相同的为减环；与封闭环箭头方向相反的为减环。,Page29,第一章机械加工工艺规程的制订,1.8.2尺寸链的基本计算公式（极值法）一般地，当工艺尺寸链的环数不多或环数较多但封闭环的精度不高时，可采用极值法，否则采用概率法。两种情况：正计算：已知组成环求封闭环。多用于验证，审核正确性。反计算：已知封闭环求组成环。多用于工序尺寸的计算。,Page30,第一章机械加工工艺规程的制订,1.封闭环的基本尺寸等于各增环基本尺寸这种减去各减环基本尺寸之和,Page31,第一章机械加工工艺规程的制订,2.封闭环的极限尺寸最大尺寸：增环最大尺寸这和减去减环最小尺寸之和最小尺寸：增环最小尺寸之和减去减环最大尺寸之和,Page32,第一章机械加工工艺规程的制订,3.封闭环的上偏差与下偏差上偏差等于所有增环上偏差之和减去减环下偏差之和。下偏差等于所有增环下偏差之和减去减环上偏差之和。,Page33,第一章机械加工工艺规程的制订,4.封闭环的中间尺寸5.封闭环的公差所有组成环的公差之和。封闭环的公差比任一组成环的公差都大。在工艺尺寸链中，一般选最不重要的环作为封闭环。,Page34,第一章机械加工工艺规程的制订,1.8.3工艺尺寸链的应用1.基准不重合时工序尺寸的计算定位基准与设计基准不重合时工序尺寸及其公差的计算设计尺寸不能由加工直接得到时。纠正差错可采取的措施：（1）增大设计尺寸的公差（2）提高前道工序尺寸的精度（3）采用基准重合原则（4）采用试切法加工测量基准与设计基准不重合时测量尺寸的计算设计尺寸在加工中不便于或无法用通用量具测量时。,Page35,第一章机械加工工艺规程的制订,直接测量得到的工序尺寸精度比间接测量得到的设计尺寸的精度提高了很多。出现不合理情况的解决措施：（1）提高其他组成环的精度，使所求组成环的精度降低。（2）采用专用测量工具，直接测量工序尺寸。说明：一个不便直接测量的设计尺寸，可能有几个可以方便地间接测量该设计尺寸的方案。,Page36,第一章机械加工工艺规程的制订,说明：一个不便直接测量的设计尺寸，可能有几个可以方便地间接测量该设计尺寸的方案。不同的方案对加工经济性、加工成本有影响。假废品问题零件是否为废品由设计尺寸决定。判断原则：当测量尺寸超差时，若超差量不大于其他组成环的公差之和，有可能出现假废品，应复检其他组成环的尺寸来差别是真废品还是合格品；如果超差量大于其他组成环公差之和，则肯定是真废品，不必复检。,Page37,第一章机械加工工艺规程的制订,2.多尺寸保证时工序尺寸的计算选取精度要求高的设计尺寸作为最终加工时直接获得的组成环，那些要求不高的设计尺寸作为封闭环。3.工件表面进行电镀或渗碳、渗氮等表面工艺时工艺尺寸的计算,Page38,第一章机械加工工艺规程的制订,1.9设备与工艺装备的选择主要考虑零件的精度要求、结构尺寸、生产纲领等因素的影响1.9.1机床的选择选择原则：所选机床应与加工工件相适应要考虑生产现场的实际情况要考虑生产工艺技术的发展,Page39,第一章机械加工工艺规程的制订,1.9.2工艺装备的选择1.夹具的选择单件小批量生产大批量生产总的原则：夹具的精度应与零件的加工精度相适应。2.刀具、量具的选择在保证零件加工精度的基础上，考虑适应性,Page40,第一章机械加工工艺规程的制订,1.10切削用量的确定与时间定额1.10.1切削用量的确定意义：保证零件的加工精度，提高生产效率，降低刀具损耗及降低工艺成本有重要意义。选择原则：效益原则（即在保证加工精度和工艺系统刚度不超过限制的条件下，尽量增大切削用量，以达到提高生产效率的目的。粗加工：大背吃刀量a，进给量f，较小的切削速度v（目的：去除多余的余量）精加工：较小的a、f,较大的v（保证加工质量）,Page41,第一章机械加工工艺规程的制订,1.10.2时间定额的估算时间定额：在一定生产条件下，规定生产一件产品或完成一道工序所需要的时间。安排生产计划和成本核算的主要依据。1.作业时间由基本时间和辅助时间组成。2.布置工作的时间：作业时间的2%-7%3.休息与生理需要时间：作业时间的2%4.生产准备与终结时间,Page42,第一章机械加工工艺规程的制订,1.11机械加工的生产效率与经济性机械工艺规程优劣的辨别标准：产品质优、高产、低成本。1.11.1提高劳动生产效率的途径根本途径：合理地利用高效率的机床和工艺装备，采用先进的工艺方法，从而缩减各个工序的单件时间。1.缩短单件工时定额缩减基本时间缩减辅助时间缩减布置工作的时间缩减准备和终结时间,Page43,第一章机械加工工艺规程的制订,（1）缩减基本时间的方法：提高切削用量缩减工作行程长度采用多件加工（2）缩减辅助时间主要方法：实现机械化和自动化，直接缩减辅助时间或辅助时间与基本时间重合。直接缩减辅助时间采用先进夹具，采用各种辅助工具，采用主动测量装置和数字显示装置。,Page44,第一章机械加工工艺规程的制订,将辅