第七章机械加工工艺规程的制定-yjr.ppt

,第7章机械加工工艺规程的制定,机械设计,机械装配,机械,加工,基本概念？,工件安装？,加工工艺？,课堂教学,本章主要内容,7.1基本概念7.2定位基准及选择7.3工艺路线的制定7.4加工余量、工序尺寸及公差的确定7.5工艺尺寸链7.6时间定额和提高生产率的工艺途径7.7工艺方案的比较和技术经济对比7.8自动生产线和柔性制造系统,生产过程：机械产品制造时将原材料转变为成品的全过程机械产品：整台机器、部件或零件包括的主要过程：产品设计、生产准备、制造、装配等,7.1基本概念一、机械产品生产过程和机械加工工艺过程,机械加工工艺过程,工艺：制造产品的方法工艺过程：生产过程中改变生产对象的形状、尺寸、相对位置、性质等，使其成为成品或半成品的过程是一个将原材料改变为成品或半成品直接相关的过程；包括：毛坯制造、切削、热处理、装配等过程辅助过程：将原材料改变为成品或半成品间接相关过程包括：生产准备、运输、保管、维修、工艺装备制造等,机械制造工艺过程：零件的机械加工工艺过程(本章研究内容)装配工艺过程(第8章研究内容)机械加工工艺过程：除装配以外的所有制造工艺过程，包括：毛坯制造、切削、热处理等过程,工序、安装、工位、工步、走刀的关系,一个工序可以由多个安装组成一个安装可以由多个工位组成一个工位可以由多个工步组成一个工步可以由多次走刀组成,工序,一个或一组工人，在一个工作地(一台机床)对同一个(或同时几个)工件所连续完成的那一部分工艺过程,操作者不变,工作地不变,工作连续,工件不变,小轴加工工序,安装,安装：工件经一次装夹所完成的那一部分工序注意：加工中尽量减小装夹次数,工位,一次装夹后，工件与夹具的可动部分一起相对刀具所占据的每一个位置称一个工位,工位,工步,在加工表面、加工刀具、切削用量(v,f)不变的情况下，所连续完成的那一部分工序注：用同一把刀具对零件上完全相同的几个表面顺次加工时，切削用量不变也可视为一个工步,工步：加工表面、切削用量(v,f)、加工刀具不变,一次安装有多个工步,采用复合刀具加工时，加工表面和加工工具不变情况下所连续完成的那部分工序,复合工步,复合刀具,走刀,刀具在加工表面上切削一次完成的工步部分刀具、加工表面、切削用量（v,f,ap)不变,毛坯（圆钢）,工序3,工步：,1.铣键槽,去毛刺,（铣床）,毛坯（圆钢）,工序4,（钳工）,三、生产类型与工艺特征,各种生产类型的工艺特点P332-表7-5,机械加工工艺规程：工艺文件规定了工艺路线、工序内容、切削用量、切削时间、机床设备、工艺装备等等,1、设计要求2、主要问题3、原始资料4、设计步骤5、常用工艺规程的格式,四、机械加工工艺规程设计的相关概念,1、设计要求,应,优质,高产,低耗（首要）,工人劳动条件好,充分利用现场生产条件,2、主要问题,设计的重点和关键所在,是,定位基准的选择,工艺路线的拟定,定性设计,加工余量及工艺尺寸的确定,定量计算,4、设计步骤,1、准备各种必需的技术资料,2、零件工艺分析及结构工艺性审查,3、计算生产纲领、确定生产类型,4、确定毛坯种类、形状、尺寸及公差,准备性工作,1、确定各表面的加工方法和路线,2、选择各表面的定位基准,3、确定加工顺序,4、进行工序组合,5、插入热处理及辅助工序、完整工艺过程,拟订加工工艺过程,1、确定各工步加工余量,2、确定工序尺寸及公差,3、选择机床及工艺装备,4、确定切削用量,5、确定时间定额,工序设计,对工艺方案进行综合技术经济性评价,填写工艺文件（工艺规程）,5、常用工艺规程的格式,工艺过程卡表7-6，以工序为单位简要说明加工过程的工艺文件。单件、小批生产用。工艺卡表7-7，某一工艺阶段的工艺文件。中批生产或重要零件的小批生产。工序卡表7-8，成批大量生产。注意：不同卡片之间的区别,比较工艺路线、工艺过程卡片、工艺卡片、工序卡片有何不同,工艺路线：仅列出了主要工序名称的简略工艺过程。工艺过程卡片：概念：以工序为单位简要说明零件加工过程的一种工艺文件包含内容：工序、设备等应用：编制其他工艺文件的基础；生产准备、编制作业计划和组织生产的依据；单件小批生产中直接用来指导工人的加工操作工艺卡片：概念：按产品或零部件的某一工艺阶段编制的一种工艺文件。包含内容：以工序为单位，详细说明产品或零部件在某一工艺阶段的工序号、工序名称、工序内容、工艺参数、操作要求以及采用的设备和工艺装备等。应用：成批生产或重要零部件的单件小批生产工序卡片概念：在工艺过程卡片或工艺卡片的基础上，按每道工序所编制的一种工艺文件包含内容：每工序附工序简图；该工序每个工步加工内容、工艺参数、操作要求、所用机床与装备应用：大批、大量生产及重要零件成批生产,工艺规程设计的基础工作,工作任务：,读图熟题,选择毛坯,一、零件工艺性分析（首要问题）,目的,充分了解加工对象,1、审阅和分析图纸（零件图+装配图）,了解零件的功用,审阅零件图的,分析零件的技术要求,内容,完整性,正确性,找出,主要技术要求,加工的难点/关键,2、审查零件中的结构工艺性,必要时,提出修改意见,结构工艺性,便于加工和装配,零件结构上是否,重要概念,与生产类型相适应,指,能加工?易加工?能装配?易装配?,保证质量？,零件的结构,能提高生产效率？能减少加工量？,定位夹紧？,主要考虑,便于,零件设计时必须兼顾结构工艺性,重要结论,图7-8,二、毛坯的选择（种类+形状）,1、毛坯的种类,适于,不同的零件,(1)铸件,(3)焊接件,(4)型钢,(2)锻件,2、毛坯种类的选择,需要,多因素综合考虑,要求,尽可能接近零件的形状,3、确定毛坯的形状,零件形状+生产类型,依据,（1）哪些表面不宜铸出或锻出（孔、槽、凹等）,（2）单件/多件合制成一个毛坯,（3）是否需要制出工艺凸台便于加工时安装工件,（4）铸件/锻件的特有几何要素（分型面、分模面、斜度等）,需要考虑,方法,表示,毛坯粗实线,工件细双点划线（只表示外廓）,尺寸标注：毛坯的,主要尺寸及偏差,次要尺寸,4、绘制（毛坯零件）图（铸件/锻件）,技术要求：硬度、斜度、未注圆角半径等,7.2定位基准的选择,加工精度,加工顺序,+夹具设计,定位基准,安装工件时用来确定工件加工位置的基准,分为,粗基准,精基准,毛面（未加工表面）,光面（已加工表面）,注意,使用顺序：先粗后精,选择顺序：先精后粗,其他表面,精基准,先：考虑用什么光面定位,后：考虑用什么毛面定位,总是,加工,定位基准的选择,一、粗基准的选择二、精基准的选择三、定位基准选择小结,加工面的余量均匀性毛面与加工面的位置精度,影响,1、“余量均匀”原则重要表面（通常要求余量均匀）,导轨面是车床自身的重要表面，精度要求高。说明铸造时导轨面向下，以使其组织细密无缺陷。加工时要求余量均匀以获较高的平面度，并使切去的金属层尽可能薄一些，以留下一层细密耐磨的金属层。,车床床身,余量不匀,余量均匀,应选,形状精度高,车床床身,精（底面）,粗（导轨面）,不加工表面，1个毛面时2、“位置要求”原则与加工面位置精度要求较高的不加工表面多个毛面时,保证不加工表面与加工表面之间的位置精度,目的,应选,A,3、“余量足够”原则加工余量最小的表面（有多个加工表面时）,满足,粗,方案1:不重合,方案2:重合,例2：钻双孔,定=设,（定设）,（定设）,Ba=h,Ba=0,（精加工时）,实例,拉孔/手动铰孔、攻丝、珩磨内孔/无心磨外圆,5、通用原则,工件：定位稳定可靠+装夹方便应使夹具：结构尽可能简单,金刚镗加工连杆小头孔,在进行最后精细镗（金刚镗）时就以精镗后的小头孔自身定位，待工件夹紧后再将定位销移去,三、定位基准选择小结,主要内容,一、表面加工方法的选择二、加工阶段的划分三、加工顺序的安排四、工序的集中与分散,7-3工艺路线的拟定（与定位基准的选择密切相关）,基本概念:加工方法-经济精度/粗糙度在正常的加工条件下，（采用符合质量标准的设备、工艺装备和标准技术等级的工人，不延长加工时间），所能保证的加工精度/粗糙度,7-3工艺路线的拟定（与定位基准的选择密切相关）,设计方法：多方案设计分析比较择优确定,设计内容加工方法加工阶段加工顺序工序数目,各种加工方法的加工误差和加工成本之间的关系的关系呈负指数函数曲线关系。在I、段应用此法加工是不经济的。在段，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，段的精度范围就称为这种加工方法的经济精度。,加工成本与精度的关系,一、表面加工方法的选择,工艺设计手册,考虑因素,加工要求：,工件材质：,生产类型：,尺寸和结构：,毛坯精度：,注意：手册中各种方法所能达到的均为经济精度/粗糙度,借助,外圆IT8（可车）/IT6（要磨）/IT5（研磨）,淬火钢要磨不能车/有色金属宜车不宜磨,宽面宜铣窄面宜刨/齿轮内孔可拉箱体不能,大量生产可拉平面/单小生产则宜铣（刨）,精密毛坯可以直接进行磨削,典型表面加工路线,外圆表面加工方案及其经济精度,内孔表面加工方案及其经济精度,平面加工方案及其经济精度,【例题】应用的举例：要求气缸体上联接孔的加工精度为IT7级，粗糙度Ra=1.63.2m，确定孔的加工方案查表可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。,二、加工阶段的划分以主要加工面来考虑,粗加工,半精加工,精加工,一般,光整加工,注意,（例如珩齿研磨）,1、划分加工阶段的优点,保证加工精度：粗加工后弹性变形及热变形能恢复（切削力大+夹紧力大）合理利用设备：粗、精加工机床的功率与精度正相反便于安排热处理：粗、精加工对热处理的要求不同及时发现废品，减少碰伤精加工面：高精度光洁表面的加工在最后.,低精度/单件小批生产2、例外情况的零件可以不划分重型零件/自动机床加工,三、加工顺序的安排（机械加工/热处理/辅助工序）,1、机械加工的安排,先基准后其他先主后次先面后孔先粗后精,2、热处理工序的安排（穿插在机械加工中）,毛坯粗加工半精加工精加工零件,7-4加工余量、工序尺寸及公差的确定,1、概念加工余量Z要切除的材料厚度,工序余量Zi,总余量Z(Z0),相邻两道工序尺寸之差,加工余量的公差Tz等于上道工序的尺寸公差Ta与本工序尺寸公差Tb之和，即Tz=Ta+Tb,2、关系,Tb,Tb,Ta,Ta,基本余量：相邻工序的基本尺寸之差，即通常所说的加工余量，Z=a-b最大加工余量：Zmax=amax-bmin最小加工余量：Zmin=amin-bmax加工余量的公差：Tz=Zmax-Zmin=Ta+Tb,3、影响因素(Z),上工序Ta+形位误差ea,本工序的安装误差b,上工序的粗糙度Ry和缺陷层Ha,查表7-10,综上所述,工序余量的基本公式:,单边余量:Z=Ta+Ry+Ha+|ea+b|cos双边余量:2Z=Ta+2(Ry+Ha)+2|ea+b|cos注：ea、b有方向性，采用矢量相加，是ea、b与Z夹角在应用时,要根据具体情况进行必要的修正采用自为基准加工时:双边余量:2Z=Ta+2(Ry+Ha)+2|ea|对于研磨,珩磨,超精加工等,主要为降低表面粗糙度.则:双边余量:2Z=2Ry.,4.确定加工余量的方法1)分析计算法在充分考虑影响加工余量的各种因素后,通过建立相应的数学公式,进行计算.这种确定加工余量的方法比较合理。但需积累较为全面的加工余量的资料,目前,应用尚不广泛。2)经验估算法工艺人员根据以往的经验估算确定加工余量,为避免废品的产生,确定的加工余量往往偏大。3)查表修正法根据机械制造企业的生产实践和试验研究所积累的加工余量的数据,先制成各种表格,然后再汇编成册,在确定加工余量时,先查表,再根据具体情况予以修正,这种确定加工余量的方法,称为查表修正法。,注意:表中数据为公称余量,1)按查表修正法确定各工序余量2)从设计尺寸开始,逐一向前推算各工序尺寸3)各工序尺寸公差,按各工序加工方法的经济精度确定,然后按“入体原则”标注。,说明：,例:某孔,工艺路线:粗半精镗磨孔（中心孔定位）,60H7(),Ra=0.8,自由锻孔,要淬硬(钢件),+0.03,0,6060-1=5959-3=5656-10=46,0.51.55(7),600.03590.19560.46462,P356例子,2、复杂(情况)的工序尺寸工艺尺寸链进行分析和计算,需用,基准不重合的工序尺寸(测量/定位设计),中间工序尺寸(其工序基准尚待加工),多尺寸保证(同时直接和间接保证多个尺寸),保证渗层深度的工序尺寸计算,7-5工艺尺寸链,前言：加工过程中，工件的尺寸是在不断地变化（由毛坯工序尺寸设计尺寸），这些尺寸之间存在着一定的联系，应用尺寸链理论去解释它们之间的内在联系，掌握它们的变化规律是合理确定工序尺寸及其公差和计算各种工艺尺寸的基础。,：,一、概述：1尺寸链特性2基本公式3计算方法4计算类型二、工艺尺寸链的建立组成环（增环/减环）、封闭环三、工艺尺寸链的应用1、工艺基准与设计基准重合时的余量验算2、定位基准与设计基准不重合时的尺寸换算3、测量基准与设计基准不重合时的尺寸换算4、工序基准是待加工的设计尺寸基准时的中间工序尺寸计算5、加工一个面同时保证多个设计尺寸的尺寸校核(多尺寸保证)6、保证渗C（或N）层深度的工序尺寸计算7、其它复杂的工艺情况,一、概述定义、特征及组成,尺寸链：零件加工或装配过程中，由一些相关联的尺寸构成的封闭图形。其中一个尺寸的精度由其它各尺寸的精度来决定。,减环A,1、尺寸链的组成、特征,组成：环尺寸链的各尺寸,A。,A。,间接保证（最后形成的尺寸）,封闭环A。,环,组成环Ai,（共n环）,直接获得,增环A,分为,A1,A2,A3,A0,A4,A5,A6,工艺尺寸链的特征：,关联性某一尺寸的变化影响到其他尺寸的变化。封闭环受所有组成环的影响,封闭性一系列相互关联的尺寸必须排列成为封闭的图形。不封闭就不是尺寸链；一个尺寸链只有一个封闭环。,2、基本公式,封闭环的极限尺寸,A0min=AiminAjmax,A0max=AimaxAjmin,4、计算类型,等公差分配/等精度分配/按实际可行性,反计算,已知A0求Ak公差（公差分配问题）,中间计算,已知A0和某些Ak（基本）求其它Ak,正计算,已知Ak求A0,二、工艺尺寸链,先确定封闭环A0“间接获得”为准,以,极值法解算尺寸链的步骤,按照零件各表面的相互关系，绘出尺寸链确定封闭环其他尺寸确定后自然形成(最后封闭或间接得到)确定增、减环利用公式求出基本尺寸、公差、上下偏差,三、典型工艺尺寸链分析计算,定位基准与设计基准不重合的尺寸换算测量基准与设计基准不重合的尺寸换算从尚需继续加工的表面标注的工序尺寸计算关于渗层或镀层的工艺尺寸计算,(1)定位基准与设计基准不重合的尺寸换算,解：画尺寸链，如图。封闭环为A0，A2为增环，A1为减环,A1=A2-A0=80-40=40mm,ES(A1)=-0.15-0=-0.15mm,EI(A1)=0-0.25=-0.25mm,(2)测量基准与设计基准不重合的尺寸换算,(3)从尚需继续加工的表面标注的工序尺寸计算,如图,(4)为保证渗层深度的工序尺寸计算,如图为轴颈衬套，内孔的表面要求渗氮，渗层厚度为0.30.5mm。内孔表面的加工过程为：磨内孔到渗氮（厚度为）磨内孔到mm,达到设计要求，并保证磨后零件表面所留的渗层厚度为零件图所规定的0.30.5mm。,答案：=0.520.08=0.440.6mm,(4)电镀零件的工序尺寸计算,如图为轴套零件，外表面镀铬，其镀层厚度=0.0250.04mm，其加工过程为：车磨镀铬,镀后尺寸为。试计算镀铬前磨削工序的工序尺寸及公差。,答案：,综合工艺尺寸链分析,综合工艺尺寸链的图解追踪法用规定的符号，根据工件的加工顺序，画出综合尺寸链的图解追踪图。,根据图解追踪图，把综合工艺尺寸链分解为基本的工艺尺寸链。,求解简单的基本工艺尺寸链。,举例,加工如图所示主轴套零件，工序如下：,1）轴向以A面定位，粗车D面，保证尺寸A1，以D面定位车B面，保证工序尺寸A2；2）以D面定位，精车A面，保证工序尺寸A3，以A面定位粗车C面，保证工序尺寸A4；3）以D面定位，磨A面，保证工序尺寸A5。,试确定:各工序尺寸、公差及加工余量。,Z3,Z5,A01,A02,A03,四、工艺尺寸链小结,一、时间定额,时间定额是劳动生产率的基本标志，劳动生产率是一个工人在单位时间内制造出合格产品的数量，或者是一个工人用于单位产品的劳动时间。时间定额是在一定的生产规模、生产技术和生产组织的条件下，为完成某一工件的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单件=t基+t辅+t布置+t休,7-6时间定额和提高生产率的工艺途径,t单件=t基+t辅+t布置+t休式中t单件工序单件时间(min)；t基基本时间(也称机动时间)，是直接用来改变工件形状、尺寸相对位置和表面性质所消耗的时间。它可根据各种加工方法的有关公式进行计算。车削时的计算公式见第2章关于切削用量的选择一节中之所述。t辅辅助时间，为完成工序中的基本工作所需要做的辅助动作时间。它包括装卸工件、启动和停止机床、改变切削用量、测量工作等所消耗的时间，可查有关表格或进行实测确定。t布置布置工地时间（工作地点服务时间），包括更换刀具、修磨刀具、设备的补充调整以及工作班开始时取出刀具和文件、机床润滑等和工作班结束时的收拾工具、清除切屑、擦拭机床等所要消耗的时间。t休工人休息和自然需要时间。,在成批生产中，还要考虑加工一批工件时的准备、结束时间。也就是在加工一批工件之前，熟悉图纸、领取毛坯材料、准备刀具、夹具、量具、装夹刀具、夹具和调整机床以及在加工一批工件之后交还工艺文件，拆卸、送还工艺装备和送检成品等所需要的时间。因此成批生产时工件每个工序的总时间为：,t定额工件某工序的总时间，称为单件工时定额，又称单件计算时间(min)；t准终加工一批工件的准备时间、结束时间；n批一批工件的数量。由公式看出，n批越大，则t定额与t单件越接近。当大量生产时，有：t定额t单件要提高生产率，就要设法减少t定额或t单件，也就是减少其组成部分的时间，主要是基本时间和辅助时间。,二、提高生产率的工艺途径,复合刀具加