机械加工工艺规程的制定PPT课件

.,1,第五章机械加工工艺规程的制定,.,2,本章内容,讲述了制定机械加工工艺规程的步骤和方法；重点讨论了机械加工工艺过程设计中的主要问题(定位基准的选择，加工路线的拟订，工序尺寸及公差的确定)；简要分析了工艺过程的经济性。学习要求:掌握机械加工工艺过程设计的基本原理、原则和方法(定位基准的选择原则，加工方法的选择原则，工序划分及加工顺序安排的原则，确定余量的原则和方法，确定工序尺寸及公差的方法，工艺尺寸链原理及应用等)。,.,3,第一节概述,一、工艺规程的作用1、定义：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称为工艺规程。其中，规定零件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件称为机械加工工艺规程。工艺规程是在具体的生产条件下，最合理或较合理的工艺过程和操作方法，并按规定的形式书写成工艺文件，经审批后用来指导生产的。工艺规程中包括各个工序的排列顺序，加工尺寸、公差及技术要求，工艺设备及工艺措施，切削用量及工时定额等内容。,.,4,2、工艺规程的作用：（1）指导生产的主要技术文件：起生产的指导作用；（2）是生产组织和生产管理的依据：即生产计划、调度、工人操作和质量检验等的依据；（3）是新建或扩建工厂或车间主要技术资料。总之，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。,.,5,.,6,.,7,.,8,二、工艺规程的设计步骤1、准备阶段2、工艺分析阶段3、毛坯的选用4、工艺路线拟定5、确定工序所用设备及工装6、确定各工序的加工余量、加工尺寸及其公差7、确定切削用量和时间定额8、确定关键工序的检验方法9、填写工艺文件,.,9,.,10,第二节机械加工路线的制定,一、定位基准的选择定位基准又分为粗定位基准和精定位基准。粗基准：以未加工过的表面进行定位的基准称粗基准，也就是第一道工序所用的定位基准为粗基准。精基准：以已加工过的表面进行定位的基准称精基准。选择定位基准主要是为了保证零件加工表面之间以及加工表面与未加工表面之间的相互位置精度，因此定位基淮的选择应从有相互位置精度要求的表面间去找。,.,11,1、粗基准的选择在零件加工过程的第一道工序，定位基准必然是毛坯表面，即粗基准。选择粗基准时应从以下几个方面考虑：,.,12,(1)某些表面不需加工，则应选择其中与加工表面有相互位置精度要求的表面为粗基准。(此原则简称：相互位置原则),.,13,(2)选择要求加工余量小而均匀的重要表面为粗基准，以保证该表面有足够而均匀的加工余量。(此原则简称：余量均匀原则),.,14,.,15,(3)选择比较平整、光滑、有足够大面积的表面为粗基准。该表面不允许有浇、冒口的残迹和飞边，以确保安全、可靠、误差小。(此原则简称：光滑平整原则)(4)粗基准在同一定位方向上只允许在零件加工工序中使用一次，不允许重复使用。(此原则简称：一次使用原则)因为粗基准的精度和粗糙度都很差，如果重复使用，则不能保证工件相对刀具的位置在重复使用粗基准的工序中都一致，因而影响加工精度。,.,16,2、精基准的选择选择精基准时主要考虑应保证加工精度并使工件装夹得方便、准确、可靠。因此，要遵循以下几个原则：(1)基准重合的原则尽量选择工序基准（或设计基准）为定位基准。这样可以减少由于定位基准转化引起的加工误差。,.,17,.,18,(2)基准统一的原则尽可能使各个工序的定位基准相同。如轴类零件的整个加工过程中大部分工序都以两个顶尖孔为定位基准；齿轮加工的工艺过程中大部分工序以内孔和端面为定位基准；箱体加工中，若批量较大，大部分工序以平面和两个销孔为定位基准。基准不变的好处是，可使各工序所用的夹具统一，从而减少了设计和制造夹具的时间和费用，加速了生产准备工作，降低了生产成本；多数表面用同一组定位基准进行加工，避免因基准转换过多带来的误差，有利于保证其相互位置精度；由于基准不变就有可能在一次装夹中加工许多表面，使各表面之间达到很高的位置精度，又可避免由于多次装夹带来的装夹误差和减少多次装载工件的辅助时间，有利于提高生产率。,.,19,.,20,(3)互为基准，反复加工的原则当两个表面相互位置精度要求较高时，则两个表面互为基准反复加工，可以不断提高定位基准的精度，保证两个表面之间相互位置精度。如加工套筒类，当内、外圆柱表面的同轴度要求较高时，先以孔定位加工外圆，再以外圆定位加工孔，反复加工几次就可大大提高同轴度精度。又如加工精密齿轮，当齿面经高频淬火后磨削时，因轮齿表面淬火层很薄，为保证磨削余量均匀，采用先以齿面为基准磨削内孔，再以内孔表面定位磨削齿面。,.,21,主轴零件精基准选择,.,22,(4)自为基准的原则当精加工或光整加工工序要求余量小且均匀时，可选择加工表面本身为精基准，以保证加工质量和提高生产率。如精铰孔时，铰刀与主轴采用浮动连接，加工时是以孔本身为定位基准。又如磨削车床床身导轨面时，常在磨头上装百分表以导轨面本身为基准来找正工件，或者用观察火花的方法来找正工作。再如精镗连杆小头孔，以自身定位。先在小头孔中安装活动定位销，定位夹紧后，再将定位销从孔中拔出来。应用这种精基准加工工件，只能提高加工表面的尺寸精度，不能提高表面间的相互位置精度，后者应由先行工序保证。,.,23,.,24,.,25,(5)应能使工作装夹稳定可靠、夹具简单一般常采用面积大、精度较高和粗糙度较低的表面为精基准。加工箱体类和支架类零件时常选用装配基准为精基准，因为装配基准多数面积大、装夹稳定、方便，设计夹具也较简单。,.,26,.,27,上述有关粗、精基准选择原则中的每一项，只说明某一方面问题，在实际应用中，有时不能同时兼顾。因此要根据零件的生产类型及具体的生产条件，并结合整个的工艺路线进行全面考虑，抓住主要矛盾，灵活运用上述原则，正确选择粗、精基准。,.,28,二、表面加工方法的选择(1)各种加工方法的经济加工精度和粗糙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。,.,29,(2)加工方法和加工方案的选择首先要根据每个加工表面的技术要求，确定加工方法及加工方案。,.,30,.,31,孔的典型加工工艺路线,.,32,.,33,决定加工方法时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。选择加工方法要考虑到生产类型，即要考虑生产率和经济性的问题。在大批、大量生产中可采用专用的高效率设备和专用工艺装备。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。甚至在大批、大量生产中可以从根本上改变毛坯的形态，大大减少切削加工的工作量。例如，用粉末冶金制造的油泵齿轮，用失蜡浇注制造柴油机上的小尺寸零件等。在单件小批生产中，就采用通用设备、通用工艺装备及一般的加工方法。提高单件小批生产的生产率亦是目前机械制造工艺的研究课题之一。例如，在车床上装液压仿型刀架，采用数控车床或采用成组加工方法，单件试制新产品时，甚至采用加工中心机床等。,.,34,选择加工方法还要考虑本厂（或本车间）的现有设备情况及技术条件。应该充分利用现有设备，挖掘企业潜力，发挥工人群众的积极性和创造性。有时虽有该项设备，但因负荷的平衡问题，还得改用其它的加工方法。此外，选择加工方法还应该考虑一些其它因素，例如，工件的形状和质量以及加工方法所能达到的表面物理机械性能等。,.,35,【例】表格应用的举例：要求孔的加工精度为IT7级，粗糙度Ra=1.63.2m，确定孔的加工方案。查表有下面四种加工方案：钻扩粗铰精铰；粗镗半精镗精镗；粗镗半精镗粗磨精磨；钻(扩)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。,.,36,三、加工阶段的划分粗加工阶段主要任务是去除加工面多余的材料半精加工阶段使加工面达到一定的加工精度，为精加工作好准备精加工阶段使加工面精度和表面粗糙度达到要求光整加工阶段对于特别精密的零件，安排此阶段，以确保零件的精度要求,.,37,将工艺过程划分粗、精加工阶段的原因是：在粗加工阶段，由于切除大量的多余金属，可以及早发现毛坯的缺陷(夹渣、裂纹、气孔等)，以便及时处理，避免过多浪费工时。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，因而造成工作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的时间。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。划分加工阶段可以合理使用机床。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。,.,38,划分加工阶段可在各个阶段中插入必要的热处理工序。如在粗加工之后进行去除内应力的时效处理；在半精加工后进行淬火处理等。在某些情况下，划分加工阶段也并不是绝对的，例如加工重型工件时，由于不便于多次装夹和运输，因此不必划分加工阶段，可在一次装夹中完成全部粗加工和精加工。为提高加工的精度，可在粗加工后松开工作，让其充分变形，再用较小的力量夹紧工件进行精加工，以保证零件的加工质量。另外，如果工件的加工质量要求不高、工件的刚度足够、毛坯的质量较好而切除的余量不多，则可不必划分加工阶段。,.,39,四、加工顺序安排1、机械加工顺序的确定先基准后其他先加工基准面，再加工其他表面先面后孔有两层含义：1）当零件上有较大的平面可以作定位基准时，先将其加工出来，再以面定位，加工孔，可以保证定位准确、稳定2）在毛坯面上钻孔或镗孔，容易使钻头引偏或打刀，先将此面加工好，再加工孔，则可避免上述情况的发生先主后次也有两层含义：1）先考虑主要表面加工，再安排次要表面加工，次要表面加工常常从加工方便与经济角度出发进行安排2）次要表面和主要表面之间往往有相互位置要求，常常要求在主要表面加工后，以主要表面定位进行加工先粗后精,.,40,2、热处理及表面处理工序的安排为了改善工件材料的机械性能和切削性能，在加工过程中常常需要安排热处理工序。采用何种热处理工序以及如何安排热处理工序在工艺过程中的位置，要根据热处理的目的决定。退火和正火可以消除内应力和改善材料的加工性能，一般安排在加工前进行，有时正火也安排在粗加工后进行。时效处理对于大而复杂的铸件，为了尽量减少由于内应力引起的变形，常常在粗加工后进行人工时效处理。粗加工前最好采用自然时效。调质处理可以改善材料的机械性能，因此许多中碳钢和合金钢常采用这种热处理方法，一般安排在粗加工之后进行，但也有安排在粗加工之前进行的。淬火处理或渗碳淬火处理可以提高零件表面的硬度和耐磨性。淬火处理一般安排在磨削之前进行，当用高频淬火时也可安排在最终工序。渗碳可安排在半精加工之前或之后进行。表面处理(电镀及氧化)可提高零件的抗腐蚀能力，增加耐磨性，使表面美观等。一般安排在工艺过程的最后进行。,.,41,3、检验工序的安排检验工序是保证产品质量和防止产生废品的重要措施。在每个工序中，操作者都必须自行检验。在操作者自检的基础上，在下列场合还要安排独立检验工序：零件加工完毕后；从一个车间转到另一个车间前后；重要工序前后。4、其它工序的安排去毛刺工序通常安排在切削加工之后。清洗工序在零件加工后装配之前，研磨、珩磨等光整加工工序之后，以及采用磁力夹紧加工去磁后，应对工件进行认真地清洗。,.,42,五、工序的集中与分散在制定工艺过程中，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。划分工序时有两个原则，即工序的集中和工序的分散。工序集中：使每个工序中包括尽可能多的工步内容，从而使总的工序数目减少优点：1）有利于保证工件各加工面之间的位置精度；2）有利于采用高效机床，可节省工件装夹时间，减少工件搬运次数；3）可减小生产面积，并有利于管理。工序分散：使每个工序的工步内容相对较少，从而使总的工序数目较多工序分散优点：每个工序使用的设备和工艺装备相对简单，调整、对刀比较容易，对操作工人技术水平要求不高。,.,43,在确定工序集中或分散的问题上，主要根据生产规模、零件的结构特点、技术要求和设备等具体生产条件综合考虑后确定。在单件小批生产中：一般采用通用设备和工艺装备，尽可能在一台机床上完成较多的表面加工，尤其是对重型零件的加工，为减少装夹和往返搬运的次数，多采用工序集中的原则。在成批生产中：尽可能采用效率高的通用机床（如六角机床）和专用机床，使工序集中。在大批、大量生产中：常采用高效率的设备和工艺装备，如多刀自动机床、组合机床及专用机床等，使工序集中，以便提高生产率和保证加工质量。但因工件特殊结构关系，各个表面不便于集中加工。如活塞、连杆等可采用效率高、结构简单的专用机床和工艺装备，按工序分散的原则进行生产。这样易于保证加工质量和使各工序的时间趋于平衡，便于组织流水生产，提高生产率。,.,44,由于市场需求的多变性，对生产过程的柔性要求越来越高，加之加工中心等先进设备的采用，工序集中将越来越成为生产的主流方式,.,45,第三节工序具体内容确定,一、加工余量二、工序尺寸三、设备选择四、切削用量的确定五、时间定额,.,46,一、加工余量的确定1、加工余量定义加工余量加工过程中从加工表面切去材料层厚度工序（工步）余量某一表面在某一工序（工步）中所切去的材料层厚度工件加工余量的大小，将直接影响工件的加工质量、生产率和经济性。例如加工余量太小时，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而造成废品；加工余量太大时，会造成加工工时和材料的浪费，甚至因余量太大而引起很大的切削热和切削力，使工件产生变形，影响加工质量。,.,47,加工余量有单边余量和双边余量之分。单边余量：指非对称加工面的余量。双边余量：指对称（回转体）加工面的余量。,（5-1）,（5-2）,式中Zb本工序余量；a前工序尺寸；b本工序尺寸。,对于被包容表面,对于包容表面,.,48,总加工余量零件从毛坯变为成品切除材料层总厚度,式中ZS总加工余量；Zi第i道工序加工余量；n该表面加工工序数。,最大余量,最小余量,（5-3）,.,49,式中Zmax，Zmin，Zm最大、最小、平均余量；TZ余量公差；amax，amin，am上工序最大、最小、平均尺寸；bmax，bmin，bm本工序最大、最小、平均尺寸；Ta上工序尺寸公差；Tb本工序尺寸公差。,平均余量,余量公差,.,50,2.影响加工余量的因素1）上道工序留下的表面粗糙度Ra及表面缺陷层Ha。2）上道工序的尺寸公差Ta。3）工件各表面相互位置的空间偏差a。指不包括尺寸公差范围内的形状误差及位置误差。4）本道工序安装误差b。,.,51,3、确定加工余量的方法（1）计算法由计算公式计算出基本余量。一般不用。（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。,.,52,二、工序尺寸的确定1）确定各工序加工余量；2）从最终加工工序开始，即从设计尺寸开始，逐次加上（对于被包容面）或减去（对于包容面）每道工序的加工余量，可分别得到各工序的基本尺寸；3）除最终加工工序取设计尺寸公差外，其余各工序按各自采用的加工方法所对应的加工经济精度确定工序尺寸公差；4）除最终工序外，其余各工序按“入体原则”标注工序尺寸公差；5）毛坯余量通常由毛坯图给出，故第1工序余量由计算确定。,.,53,.,54,三、设备选择,3.机床的规格与加工工件的尺寸相适应,5、合理选用数控机床。,2.机床的生产率与生产类型相适应。,1.机床的精度应与要求的加工精度相适应.,4、机床的选择应结合现场的实际情况。,一般：单件小批：通用机床、工装；大批、大量：专机、组机、专用工装数控机床：可用于各种生产类型。刀具尽可能用标准的。,1.选择机床设备的基本原则,.,55,2.工艺装备的选择,夹具的选择,.,56,刀具的选择,.,57,量具的选择,.,58,四、切削用量的确定,1.确定切削深度ap,尽可能一次切除全部余量，余量过大时可分2次走刀，第一次走刀的切削深度取单边余量的2/33/4。,2.确定进给量f,3.确定切削速度v,根据规定的刀具耐用度确定切削速度v（计算或查表）,粗切时根据工艺系统强度和刚度条件确定（计算或查表）精切时根据加工表面粗糙度要求确定（计算或查表）,.,59,五、时间定额,（一）时间定额,单件时间,.,60,T单=t基+t辅+t服+t休,基本时间是指直接改变生产对象的尺寸、形状、相对位置、表面状态或材料性质等工艺过程所消耗的时间。,辅助时间是指为实现工艺过程所必须进行的各种辅助动作所消耗的时间。如装卸工件。操作机床、改变切削用量、试切和测量工件、引进及退回刀具等动作所需时间都是辅助时间。,布置工作地时间