第19章-机械加工工艺过程

1、机 械 制 造 基 础 机械制造基础教学课件 1. 1. 理解机械加工工艺过程的基本概念；理解机械加工工艺过程的基本概念； 2. 2. 理解工件定位的基本原理；理解工件定位的基本原理； 3. 3. 掌握机械加工工艺规程的制定方法。掌握机械加工工艺规程的制定方法。 在制造生产过程中，由于零件的要求和生产条在制造生产过程中，由于零件的要求和生产条 件等不同，其制造工艺方案也不相同。相同的零件件等不同，其制造工艺方案也不相同。相同的零件 采用不同的工艺方案生产时，其生产效率、经济效采用不同的工艺方案生产时，其生产效率、经济效 益也是不相同的。益也是不相同的。在确保零件质量的前提下，拟定在确保零件质量

2、的前提下，拟定 具有良好的综合技术经济效益、合理可行的工艺方具有良好的综合技术经济效益、合理可行的工艺方 案的过程称为零件的案的过程称为零件的工艺过程设计工艺过程设计。 1 1）生产纲领）生产纲领 生产纲领是指企业在计划期内应当生产的产品产量。生产纲领是指企业在计划期内应当生产的产品产量。 零件在计划期一年中的生产纲领零件在计划期一年中的生产纲领N可按下式计算：可按下式计算： %)1%)(1 (baQnN 式中式中 Q Q产品的年生产纲领，单位：台产品的年生产纲领，单位：台/ /年；年； n每台产品中所含零件的数量，单位：件每台产品中所含零件的数量，单位：件/台；台； a%备品率，对易损件应考

3、虑一定数量的备品，以供用户修配的需要；备品率，对易损件应考虑一定数量的备品，以供用户修配的需要； b%废品率。废品率。 2 2) )生产类型及其工艺特征生产类型及其工艺特征 生产类型是指企业（或车间、工段、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。班组、工作地）生产专业化程度的分类。 一般分为：一般分为： a a）单件生产）单件生产 b b）成批生产）成批生产 c c）大量生产）大量生产 生产类型生产类型 生产纲领生产纲领/（台（台年年-1 -1 或件 或件年年-1 -1 ） ） 工作地每月工作地每月 担负的工序担负的工序 数数 工序数工序数月月-1 小型机械或小型

4、机械或 轻型零件轻型零件 中型机械或中型机械或 中型零件中型零件 重型机械或重型机械或 重型零件重型零件 单件生产 100 105 不作规定 小批生产 100500 10150 5100 2040 中批生产 5005000 150500 100300 1020 大批生产 500050000 50050003001000 110 大量生产 50000 5000 1000 1 工艺特征工艺特征 生产类型生产类型 单件小批单件小批 中批中批 大批大量大批大量 零件的互换性 用修配法钳工修配，缺乏 互换性 大部分具有互换 性。装配精度要 求高时，灵活应 用分组装配法和 调整法，同时还 保留某些装配法

5、具有广泛的互换 性。少数装配精 度较高处，采用 分组装配法和调 整法。 毛坯的制造方 法与加工余料 木模手工造型或自由锻造， 毛坯精度低，加工余量大 部分采用金属模 铸造或模锻。毛 坯精度和加工余 量中等 广泛采用金属模 机器造型、模锻 或其他高效方法。 毛坯精度高，加 工余量小 机床设备极其 布置形式 通用机床。按机床类别采 用机群式布置 部分通用机床和 高效机床。按工 件类别分工段排 列设备 广泛采用高效专 用机床及自动机 床。按流水线和 自动线排列设备 工艺设备 大多采用通用夹具、标 准附件、通用刀具和万 能量具。靠划线和试切 法达到精度要求 广泛采用夹具，部 分靠找正装夹达到 精度要求

6、。较多采 用专用刀具和量具 广泛采用专用高效夹具、 复合刀具、专用量具或 自动检验装置。靠调整 法达到精度要求 对工人的 技术要求 需技术水平高的工人 需一定技术水平的 工人 对调整工的技术水平要 求高，对操作工的技术 水平要求低 工艺文件 有工艺过程卡，关键工 序要工序卡 有工艺过程卡，关 键零件要工序卡 有工艺过程卡和工序卡， 关键工序要调整卡和检 验卡 成本 较高 中等 较低 工艺特征工艺特征 生产类型生产类型 单件小批单件小批 中批中批 大批大量大批大量 1)1)生产过程生产过程 由设计图纸变为产品，要经过一系列的制造过 程。通常将原材料或半成品转变成为产品所经过的 全部过程称作生产过

7、程。生产过程通常包括: 生产准备、毛坯制造、零件的切削加工及热处 理、产品装配、质量检验及调试、油漆、包装、运 输、储藏等。 2)2)工艺过程工艺过程 工艺过程指直接改变原材料半成品的尺寸、形 状、表面的相互位置、表面粗糙度或性能，使之成 为成品的过程。例如液态成形、塑变成形、焊接、 粉末成形、切削加工、热处理、表面处理、装配等， 都属于工艺过程。 将合理的工艺过程编写成用以指导生产的技术 文件，这份技术文件称作工艺规程。 （1）工序）工序 一个（或一组）工人，在一个一个（或一组）工人，在一个工作地工作地（或一（或一 台机床）上对一个（或一组）工件从加工开始到台机床）上对一个（或一组）工件从加

8、工开始到 加工下一个（或一组）工件之前完成的那一部分加工下一个（或一组）工件之前完成的那一部分 工艺过程称为工艺过程称为工序。工序。 划分工序的划分工序的依据依据是工作地点是否变化和工作是工作地点是否变化和工作 过程是否连续。过程是否连续。 工序是工艺过程的工序是工艺过程的基本组成部分基本组成部分，是安排生，是安排生 产计划的产计划的基本单元基本单元。 注意：单件小批量生产和大批量生产工序安排不同。注意：单件小批量生产和大批量生产工序安排不同。 制定如图所示零件图的工艺流程制定如图所示零件图的工艺流程 阶梯轴单件生产阶梯轴单件生产工艺过程工艺过程 阶梯轴大批量生产阶梯轴大批量生产工艺过程工艺过

9、程 在车床上加工一批轴，既可以对每一根轴连续地进在车床上加工一批轴，既可以对每一根轴连续地进 行粗加工和精加工，也可以先对整批轴进行粗加工，然行粗加工和精加工，也可以先对整批轴进行粗加工，然 后再依次对它们进行精加工。后再依次对它们进行精加工。 在第一种情形下，加工只包括一个工序；在第一种情形下，加工只包括一个工序； 在第二种情形下，由于加工过程的连续性中断，在第二种情形下，由于加工过程的连续性中断， 虽然加工是在同一台机床上进行的，但却成为两个工序。虽然加工是在同一台机床上进行的，但却成为两个工序。 工序是组成工艺过程的基本单元，也是生产计划工序是组成工艺过程的基本单元，也是生产计划 的基本

10、单元。的基本单元。 （2）安装）安装 在机械加工工序中，使工件在机床上或在机械加工工序中，使工件在机床上或 在夹具中占据某一正确位置并被夹紧的过在夹具中占据某一正确位置并被夹紧的过 程，称为程，称为装夹装夹。有时，工件在机床上需经。有时，工件在机床上需经 过多次装夹才能完成一个工序的工作内容。过多次装夹才能完成一个工序的工作内容。 安装安装是指工件经过一次装夹后所是指工件经过一次装夹后所完成的完成的 那部分那部分工序内容工序内容。 例如，在车床上加工轴，先从一端加工例如，在车床上加工轴，先从一端加工 出部分表面，然后调头再加工另一端，这出部分表面，然后调头再加工另一端，这 时的工序内容就包括两

11、个安装。时的工序内容就包括两个安装。 （3）工位）工位 采用采用转位转位（或移位）（或移位）夹具、回转工作夹具、回转工作 台或在多轴机床台或在多轴机床上加工时，工件在机床上加工时，工件在机床 上一次装夹后，要经过若干个位置依次上一次装夹后，要经过若干个位置依次 进行加工，工件在机床上所占据的每一进行加工，工件在机床上所占据的每一 个位置上所完成的那一部分工序就称为个位置上所完成的那一部分工序就称为 工位工位。 简单来说，工件相对于机床或刀具每简单来说，工件相对于机床或刀具每 占据一个加工位置所完成的那部分工序占据一个加工位置所完成的那部分工序 内容，称为内容，称为工位工位。 右图是在一台三工位

12、回转右图是在一台三工位回转 工作台机床上加工轴承盖工作台机床上加工轴承盖 螺钉孔的示意图。操作者螺钉孔的示意图。操作者 在在上下料工位上下料工位处装上工处装上工 件，当该工件依次通过件，当该工件依次通过钻钻 孔工位孔工位、扩孔工位、扩孔工位后，后， 即可在一次装夹后把四个即可在一次装夹后把四个 阶梯孔在两个位置加工完阶梯孔在两个位置加工完 毕。这样，既减少了装夹毕。这样，既减少了装夹 次数，又因各工位的加工次数，又因各工位的加工 与装卸是同时进行而节省与装卸是同时进行而节省 时间。时间。 （4）工步）工步 在加工表面、切削刀具、切削速度在加工表面、切削刀具、切削速度 和进给量和进给量不变不变的

13、条件下，连续完成的那的条件下，连续完成的那 一部分工序内容称为一部分工序内容称为工步工步。生产中也常。生产中也常 称为称为“进给进给”。 为了提高生产率，用几把刀具同时加工为了提高生产率，用几把刀具同时加工 几个加工表面的工步，称为几个加工表面的工步，称为复合工步复合工步， 也可以看作一个工步。也可以看作一个工步。 例如，组合钻床加工多孔箱体孔。例如，组合钻床加工多孔箱体孔。 制定如图所示零件图的工艺流程制定如图所示零件图的工艺流程 加工过程：车外圆1，车端面2，倒角3，切断4。每一项加工内容为 一个工步，共分四个工步。 （5）走刀）走刀 加工刀具在加工表面上加工一次所完成的工加工刀具在加工表

14、面上加工一次所完成的工 步部分称为步部分称为走刀走刀。 例如轴类零件如果要切去的金属层很厚，则例如轴类零件如果要切去的金属层很厚，则 需分几次切削，这时每切削一次就称为一次走刀。需分几次切削，这时每切削一次就称为一次走刀。 因此在切削速度和进给量不变的前提下刀具完成因此在切削速度和进给量不变的前提下刀具完成 一次进给运动称为一次走刀。一次进给运动称为一次走刀。 由若干个顺序排列的工序由若干个顺序排列的工序 组成的，而工序又可分为组成的，而工序又可分为 安装、工位、工步和走刀。安装、工位、工步和走刀。 基本概念基本概念 一个（或一组）一个（或一组） 工人，在一个工工人，在一个工 作地（或一台机作

15、地（或一台机 床）上对一个床）上对一个 （或同时对几个（或同时对几个 工件）连续完成工件）连续完成 的那一部分工艺的那一部分工艺 过程称为工序。过程称为工序。 安装是指工件安装是指工件 经过一次装夹经过一次装夹 后所完成的那后所完成的那 部分工序内容。部分工序内容。 工艺过程工艺过程 的组成的组成 工序工序 安装安装 基本概念基本概念 在加工表面、切削刀具、切削速度和进在加工表面、切削刀具、切削速度和进 给量不变的条件下，连续完成的那一部给量不变的条件下，连续完成的那一部 分工序内容称为工步。分工序内容称为工步。 工件相对于机床或刀具每占据一工件相对于机床或刀具每占据一 个加工位置所完成的那部

16、分工序个加工位置所完成的那部分工序 内容，称为工位。内容，称为工位。 加工刀具在加工表面上加工一次加工刀具在加工表面上加工一次 所完成的工步部分称为走刀。所完成的工步部分称为走刀。 工步工步 工位工位 走刀走刀 课堂练习 写出P296图4-55的工序 工序号工序号工序内容工序内容设备设备 1车端面、钻中心孔车床 2车外圆、车槽、倒角车床 3车螺纹车床 4铣键槽，去毛刺铣床 5磨外圆磨床 作业 1、什么是生产纲领？ 2、生产类型有哪三种？ 3、解释：生产过程、工艺过程、工艺规程 4、解释：工序、工步、走刀、安装、工位 定位定位： 在加工时，首先要使工件占有正确的位置。在加工时，首先要使工件占有正

17、确的位置。 夹紧夹紧： 工件定位后，为使工件在加工中不受外力的工件定位后，为使工件在加工中不受外力的 影响而始终保持正确的位置。影响而始终保持正确的位置。 安装安装： 工件从定位到夹紧的整个过程。工件从定位到夹紧的整个过程。 （1 1）工件的定位原理）工件的定位原理 1 1）六点定位原则）六点定位原则 工件在夹具中定工件在夹具中定 位时，用适当分布位时，用适当分布 的的6 6个支撑点来限制个支撑点来限制 6 6个自由度，从而确个自由度，从而确 定工件位置，这种定工件位置，这种 定位方法称为工件定位方法称为工件 的六点定则。的六点定则。 下图为在夹具的三个互相垂直的平面内，布置了六个支承 点，其

18、中 X0Y平面上的三个支承点限制了X Y转动和Z移动三个自由度 X0Z平面上的两个支承点限制了Z转动和Y移动两个自由度 Y0Z平面上一个支承点限制了X移动一个自由度。 （2 2）定位中的几种情况）定位中的几种情况 (1)完全定位 工件六个自由度全部被限制的定位。 （2 2）定位中的几种情况）定位中的几种情况 (2)不完全定位 根据工件的加工要求，并不需要 限制工件的全部自由度的定位。 （2 2）定位中的几种情况）定位中的几种情况 (3)过定位 两个或两个以上的定位元件，重复限 制工件的同一个自由度的定位。 （3 3）工件的基准）工件的基准 基准的概念基准的概念 在零件和部件的设计、制造和装配过

19、程中，必须根据一些在零件和部件的设计、制造和装配过程中，必须根据一些 指定的点、线或面，来确定另一些点、线或面的位置，这些指定的点、线或面，来确定另一些点、线或面的位置，这些 作为根据的点、线或面称为作为根据的点、线或面称为基准基准。 按其作用的不同，按其作用的不同，基准基准可分为可分为设计基准设计基准和和工艺基准工艺基准，工艺，工艺 基准又可分为基准又可分为定位基准定位基准、工序基准、工序基准、测量基准测量基准和和装配基准装配基准， 定位基准又可分为定位基准又可分为粗基准粗基准和和精基准精基准。 （3 3）工件的基准）工件的基准 设计基准：设计基准：是零件设是零件设 计图纸上标注尺寸所根据计

20、图纸上标注尺寸所根据 的点、线或面。的点、线或面。 如图所示的轴套中， 轴线0一0是内孔的设计基 准，端面A是端面C及台阶 面B的设计基准，内圆表 面D的轴线是外圆表面的 设计基准 （3 3）工件的基准）工件的基准 工艺基准是在制造零件和装配机器的过程中所使用的基准。 (1)工序基准 是工序图用来确定本工序加工后的尺寸、形 状、位置的基准。 (2)定位基准 是工件在机床或夹具中定位时所用的基准。 (3)测量基准 是测量工件尺寸和表面相对位置时所依据的 点、线或面。 (4)装配基准 是指装配时用于确定零件或部件在机器中的 位置所用的基准。 （4 4）定位基准的选择）定位基准的选择 合理地选择定位

21、基准，对保证加工精度、安排加工合理地选择定位基准，对保证加工精度、安排加工 顺序和提高加工生产率有着十分重要的影响。顺序和提高加工生产率有着十分重要的影响。 定位基准的作用定位基准的作用：保证加工表面间的相互位置精度。：保证加工表面间的相互位置精度。 选择定位基准选择定位基准应从有位置精度要求的表面中选择。应从有位置精度要求的表面中选择。 定位基准分为：粗基准、精基准定位基准分为：粗基准、精基准 粗基准：粗基准：用没有经过加工的表面作定位基准用没有经过加工的表面作定位基准 精基准：精基准：用已加工表面作定位基准用已加工表面作定位基准 （4 4）定位基准的选择）定位基准的选择 1）粗基准的选择

22、为使所有加工表 面都有足够的加工余 量和保证各加工表面 对不加工表面具有一 定的位置精度，粗基 准选择应遵守以下原 则： (1)选择工件上的不加 工表而作为粗基准。 （4 4）定位基准的选择）定位基准的选择 1）粗基准的选择 (2)取工件上加工余量和公差最小的表面作粗基准。 (3)选择粗基准的表面应尽可能平整、光洁、不应有飞边、浇口、 冒口或其他缺陷，要有足够大的表面，是定位、夹紧可靠。 (4)粗基准一般只能使用一次，尽量避免重复使用 （4 4）定位基准的选择）定位基准的选择 2）精基准的选择 精基准选择应遵守以下原则: (1)基准重合原则 即尽量选择设计基准作为定位基准，以避免因基准 不重合

23、而引起的定位误差。例：图4-67 (2)基准统一原则 应使尽可能多的表面加工采用同一个精基准。 (3)一般要求 选择精基准时，要求定位准确、稳定可靠，并能使 夹具结构简单、操作方便。 （1）夹具的组成 定位装置 夹紧装置 夹具体 其他装置或元件 （2）夹具装夹的优点 作业 1、解释：六点定则、完全定位、不完全定 位、过定位 2、基准分为哪两类？ 3、什么是粗基准、精基准？ 4、分别说明粗基准和精基准的选择原则。 工艺规程工艺规程 1 1）定义：规定出产品或零部件制造的工艺过）定义：规定出产品或零部件制造的工艺过 程和操作方法的工艺文件，称为工艺规程。程和操作方法的工艺文件，称为工艺规程。 2 2）内容：）内容： 排列加工工序（包括热处理工序）；排列加工工序（包括热处理工序）； 选择各工序所以的机床、装夹方法、加工选择各工序所以的机床、装夹方法、加工 方法、测量方法；方法、测量方法； 确定加工余量、切削用量、工时定额等。确定加工余量、切削用量、工时定额等。 工艺规程工艺规程 3 3）制定步骤：）制定步骤： （1）对零件进行工艺分析； （2）选择毛坯类型； （3）制定零件工艺路线； （4）选择或设计、改装各工序所使用的设备； （5）选择或设计各工序所使用的刀具、量具、 夹具及其它辅助工具； （6）确定工序的加工余量、工件尺寸及公差； （7）确定各工序的切削用