工艺规程设计培训课件

1、LOGOs 数控机床拆装实习数控机床拆装实习数控设备应用与维护教研组数控设备应用与维护教研组数控工程系数控工程系工艺规程设计培训工艺规程设计培训数控设备应用与维护专业数控设备应用与维护专业数控工程系数控工程系 2012 2012年年1212月月1212日日工艺规程设计工艺规程设计v定义：规定产品或零部件制造过程和操作方法的工艺文件v分类：机械加工工艺规程、装配工艺规程、特种和专业工艺规程机械加工工艺规程内容机械加工工艺规程内容v机械加工工艺过程卡 以工序为单位简要说明产品和零部件加工过程的工艺文件，主要确定工件的加工流向，是制定其他工艺文件的基础，也是进行生产准备、编制作业计划和组织生产的依据

2、v加工工序卡 在工艺过程卡的基础上，按每道工序所编制的工艺文件，对该工序的每个工步的加工内容、工艺参数、操作要求及所用设备进行详细说明，指导工人生产。常见格式常见格式常见格式常见格式常见格式检验卡片工艺规程作用工艺规程作用v指导生产的主要技术文件v生产组织管理和生产准备的依据v新设计和扩建工厂的技术依据制定工艺规程的原则v技术上先进v经济上合理v环境上适宜 综上所述：在一定条件下，在保证质量和生产进度的前提下，能够获得最佳的经济效益所需原始资料v产品的装配图及零件图v验收产品的质量标准v产品的（年）生产纲领v本厂的生产环境、生产条件v国内外先进工艺及生产技术的发展状况工艺路线制定v图样分析v毛

3、坯选择v工序划分v机床选择v夹具选择v刀具选择v量具选择v工步设计分析零件图和产品装配图v熟悉产品的性能、用途、工作条件v结合总装图、部装图，了解零件在产品中的功用、工作条件v掌握零件上影响产品性能的关键加工部位和关键技术要求v审查图样正确性、合理性（视图、尺寸、技术要求、材料）v审查零件结构工艺性v掌握零件的外形轮廓v掌握零件的材料性能设计的零件在满足使用前提下，制造的可行性和经济性毛坯选择因素v零件的材料及对零件力学性能的要求 v零件的结构形状与外形尺寸v生产类型v生产条件v充分考虑利用新工艺、新技术、新材料零件的材料及对零件力学性能的要求零件的材料是铸铁、青铜只能用铸造毛坯零件的材料是钢

4、材，力学性能要求较高时，不管形状简单与复杂，都应选择锻件当零件力学性能无过高要求可选型材或铸钢件零件的结构形状与外形尺寸钢质的一般用途是阶梯轴，如果台阶直径相差不大可用棒料钢质的一般用途是阶梯轴，若台阶直径相差大，宜用锻件大型零件一般用自由锻和砂型铸造中小型零件可根据需要选用模锻和各种先进铸造方法生产类型大批量，宜选用毛坯精度和生产效率都高的先进的毛坯制造方法单件、小批量宜选毛坯精度和生产效率低的一般毛坯制造方法生产条件能外协不自制主要考虑经济性充分考虑利用新工艺、新技术、新材料精铸精锻冷轧冷挤压粉末冶金工程塑料确定毛坯（形状）v铸件 砂型铸造、精密压铸、熔模铸造、离心铸造v锻件 自由锻、模锻

5、v焊接件 氩弧焊、气焊、手工焊、机械焊v型钢 圆钢、方钢、工字钢、H型钢v后续加工件确定毛坯（材料）金金属属材材料料黑色金属黑色金属有色金属有色金属粉末冶金粉末冶金碳素钢碳素钢铸铁铸铁合金钢合金钢重金属重金属贵金属贵金属轻金属轻金属稀有金属稀有金属钢的分类钢钢碳素钢碳素钢合金钢合金钢碳素工具钢碳素工具钢碳素结构钢碳素结构钢合金结构钢合金结构钢合金工具钢合金工具钢特殊性能钢特殊性能钢优质碳素结构钢优质碳素结构钢碳素结构钢碳素结构钢低合金结构钢低合金结构钢合金结构钢合金结构钢工序划分 机械加工工艺过程是由一个或者若干个顺序排列的加工过程组成，整个工艺过程的每一个加工过程就是一个工序。定义：一个人或

6、一组人在一台机床上或一个工地，对一个或者同时对几个工件所连续完成的那部分工艺过程。注：区分工序的依据，工作地是否变动；加工是否连续工序划分原则v按加工阶段划分v工序集中原则v工序分散原则v按加工设备v按加工刀具划分加工阶段的原因v保证加工质量的需求v合理使用机床设备的需求v热处理工序的干涉v粗加工阶段可及早的发现毛坯缺陷按加工阶段划分v粗加工v半精加工v热处理v精加工v光整加工工序集中v每个工序包括较多的工步，完成较多的表面的加工任务，而整个工艺过程由较少的工序组成v特点： 工序数目少，设备数量少，减少人数和生产面积 工件装夹次数少，缩短辅助时间，加工精度高 利于采用高效专机和工艺设备，生产效

7、率高 生产准备工作量大，调整费时，对产品更新的适应性差 工序分散v每个工序包含较少工步，甚至一个工步，整个 过程都由较多的工序组成v特点： 工序数目多，设备数目多，人多，生产面积大 可以选用最有利的切削用量 机床、刀具、夹具等结构简单，调整方便 生产准备工作量小，改变生产对象容易，产品适应性好工序顺序安排v机加工序安排 基准先型 先粗后精 先主后次 先面后孔 热处理工序安排v热处理的意义： 提高工件材料的力学性能，改善工件材料的切削性能，消除工件材料内部应力v预备热处理v退火、正火 改善切削加工性能和消除内应力，含碳量0.5%为了降低硬度便于切削，采用退火；含碳量0.3%为了避免硬度过低切削时

8、粘刀，采用正火提高硬度，退火、正火常安排在毛坯制造后粗加工前v调质处理 淬火后高温回火，能获得均匀细致的索氏体组织，为日后表面淬火和渗氮做组织准备，用于预备处理时，常置于粗加工之后v时效处理 消除毛坯制造和机械加工中产生的内应力，稳定零件的加工精度 时效分为自然时效和人工时效将铸件在露天放置几个月，甚至几年将铸件在入时效炉内，以50-100/h的速度加热到500-550 ，保温3-5h，然后以20-50 /h的速度随炉冷却最终热处理v主要提高零件材料的硬度、耐磨性，主要的热处理措施有，淬火、渗碳淬火、渗氮及液体碳氮共渗v淬火后表面产生氧化层且有一定变形，故一般安排在半精加工和精加工之间，但在淬

9、火前需将铣槽、钻孔、攻丝、去毛刺等次要表面要加工完毕v渗碳淬火是使零件表层增加含碳量，淬火后表层硬度增加，芯部仍保持较高韧性v渗氮、液体碳氮共渗根据零件的加工要求安排在粗、精磨之间或精磨后，用于装饰及防锈表面的电镀、发蓝处理，一般安排在机械加工完毕后进行外圆面加工方案序号加工方法经济精度经济粗造度适用范围1粗车IT13-1150-12.5非淬火钢的各种金属2粗车-半精车IT10-86.3-3.23粗车-半精车-精车IT8-708-1.64粗车-半精车-精车-滚压IT8-70.2-0.02555粗车-半精车-磨削IT8-70.8-0.4淬火钢，不宜加工有色金属6粗车-半精车-粗磨-精磨IT7-6

10、0.4-0.17粗车-半精车-粗磨-精磨-超精加工IT50.1-0.0128粗车-半精车-精车-金刚车IT7-60.4-0.025有色金属9粗车-半精车-粗磨-精磨-研磨IT5以上0.1-0.012极高精度内圆柱面加工方案平面加工机床选择v根据粗精加工 粗加工：老旧机床、未经磨合新机床 精加工：正常耗损机床v根据工艺内容 车、铣、刨、磨、钻、镗等v根据生产规模 小规模通用机床 大规模专用机床自由度及定位v工件自由度 v六点定位原理v定位和夹紧v定位类型 欠定位、过定位、完全定位、不完全定位基准相关概念v基准：用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的点、线、面v分类：根据作用和应用场合而言

11、分为设计基准工艺基准测量基准工序基准定位基准装配基准基准v设计基准：零件图上用以确定零件上某些点、线、面所依据的点、线、面v工序基准：工序图上用来标注本工序加工尺寸和形位公差的基准v定位基准：加工中工件在机床上或夹具中占据正确位置所依据的基准v测量基准：工件在加工中和加工后测量所用的基准v装配基准：装配时用以确定零件在部件或产品中的相对位置所采用的基准定位基准分类v粗基准：零件开始加工时，所有表面均未加工，以毛坯面作的定位基准v精基准：已加工过的表面做的定位基准粗基准的选择原则v加工余量最小的面v不加工面v重要表面v毛坯尺寸和位置比较可靠、平整光洁面v在同一尺寸方向上只允许用一次精基准的选择原

12、则v基准重合v基准统一v自为基准v互为基准v装夹方便夹具作用v较容易、较稳定保证精度v提高劳动生产率v扩大机床使用范围v改善劳动条件、保证生产安全夹具组成v定位元件v夹紧装置v夹具体v辅助元件v对刀元件定位方式、定位元件及定位装置v以平面定位 支承钉、支承板、固定支承和浮动支承、固定支承与辅助支承v以圆孔定位 定位销、锥销v以外圆柱面定位 支承板、V型块、定位套、锥套夹具分类v按应用范围 通用夹具 专用夹具 组合夹具夹具分类v按夹具动力源 手动夹具 气动夹具 液压夹具 电动夹具 磁力夹具夹具分类v按使用机床 车床夹具 铣床夹具 钻床夹具 镗床夹具 磨床夹具 齿轮加工机床夹具 其他机床夹具刀具选

13、择 在切削过程中，刀具的切削能力直接影响生产率、加工质量及加工成本 刀具切削能力取决于： 刀具材料 刀具几何参数刀具材料应具备的性能v高的硬度及耐磨性v良好的强度及韧性v良好的热硬性v良好的工艺性v良好的经济性常用刀具材料v高速钢 以钨、铬、钒、钴为主要合金元素的高合金含量的合金工具钢v常温硬度：63-70HRC，强度较高，韧性好，耐热温度：540-600v常用牌号：W18Cr4V 、W6Mo5Cr4V2v应用：钻头、丝锥、成形刀具等复杂、小型、刚性差的低速切削刀具v硬质合金 以高硬度的难熔金属碳化物和金属粘结剂经粉末冶金制成v常温硬度：80-90HRC，韧韧性差，强度低，耐热温度：800-1

14、000v常用牌号：YG3、YT14v应用：YG类加工铸铁和有色金属，也适于加工不锈钢、高温合金、钛合金等难加工材料； YT类用于钢料的连续切削；添加（胆）用于加工耐热钢、不锈钢v陶瓷刀具 AL2O3基陶瓷和SI3N4基陶瓷v常温硬度：91-95HRC，化学稳定性好，抗粘结性好，耐热性：1200，强度差v应用：高硬度材料精加工v立方氮化硼 由立方氮化硼经高温高压转变而成v常温硬度：96-105HRC，耐热性：1400，化学稳定性好，焊接性能差，抗弯强度低v应用：高硬度、难加工材料的精加工v金刚石 通过合金触媒作用在高温高压下由石墨转化而成v常温硬度：120HRC，耐热温度低，与铁族金属亲和作用大

15、v应用：有色金属、非金属材料刀具切削部分的组成v前刀面v主后刀面v副后刀面v主切削忍v副切削忍v刀尖v撗刃刀具参考平面v基面Prv切削平面Psv正交平面Po刀具几何角度v前角v后角v主偏角v副偏角v刃倾角刀具的分类v整体刀具v焊接刀具v机夹刀具v可转位刀具刀具的分类v车刀v铣刀v镗刀v滚刀v钻头v铰刀量具选择v通用量具 游标卡尺、千分尺、内径量表v专用量具 环规、塞规等工序内容（工步）确定v工步：一个人或一组人在同一个工作地点或 同一台机床对同一个工件用同一把刀具在连续的时间内所完成的加工内容v工步是工序的组成内容装夹找正v直接找正v划线找正v用夹具找正加工路线设计v总原则： 至上而下 从外往

16、里 先开后合v粗加工路线设计 空行程最短 进给行程最短 逆铣 v精加工路线设计 按轮廓轨迹来进行 顺铣进给路线设计起刀点-刀补建立点-轮廓起点-轮廓重点-刀补取消点-刀具返回点G0/G1G0/G1建立刀补建立刀补切线切入切线切入切线切出切线切出G0/G1G0/G1取消刀补取消刀补轮廓切削轮廓切削切削用量选择v切削三要素： 切削速度 背吃刀量 进给量切削三要素对刀具耐用度的影响v影响程度 背吃刀量 进给量 切削速度低低高高 综合来看：综合来看：先确定背吃刀量先确定背吃刀量，其次进给量，其次进给量，最后确定切削速最后确定切削速度度选择原则v在机床工艺系统刚性允许的前提下，选择极大值v粗加工效率至少

17、v精加工质量优先工艺链v尺寸链的定义：一组相互关联的尺寸，组成封闭形式，如同链条一样环环相扣，为尺寸链v尺寸链的组成 封闭环 增环 减环v尺寸链特性 封闭性 关联性注意：注意：1 1、尺寸链计算必须首、尺寸链计算必须首先确定封闭环，封闭环先确定封闭环，封闭环错，一切计算全错错，一切计算全错2 2、确定封闭环的关键、确定封闭环的关键：间接获得或最后形成：间接获得或最后形成尺寸链的分类v按场合分 工艺尺寸链：全部组成环为同一零件工艺尺寸所形成的尺寸链 装配尺寸链：全部组成环为不同零件设计尺寸所形成的尺寸链 零件尺寸链：全部组成环为同一零件设计尺寸所形成的尺寸链v按环的空间位置分 直线尺寸链：全部组

18、成环平行于封闭环的尺寸链 平面尺寸链：全部组成环位于一个或几个平行平面内，其中某些组成环不平行于封闭环 空间尺寸链：组成环位于几个不平行平面内的尺寸链尺寸链的计算v直线尺寸链是工艺尺寸链的最常见形式，也是解决平面尺寸链和空间尺寸链的基础v尺寸链的计算方法： 极值法 概率法主要计算公式v封闭环基本尺寸v封闭环最大极限尺寸v封闭环最小极限尺寸v封闭环的上偏差v封闭环的下偏差v封闭环的公差测量基准和设计基准不重合加工尺寸链加工尺寸链设计尺寸链设计尺寸链A A0 0A A2 2A A1 1A A2 2A A0 0A A1 1加工尺寸链计算v加工时Ao的保证由A1和A2来实现的，即Ao为封闭环， A2

19、为增环A1为减环v计算关系式如下： A0=A2-A1 Es0=ES2-Ei1 Ei0=Ei2-ES1 通过计算可得：A1=40 Ei1=0 Es1=0.19 设计尺寸链计算vA0为封闭环，A2为增环，A1为减环v计算关系如下： A0=A2-A1 Es0=ES2-Ei1 Ei0=Ei2-ES1 计算结果： A0=40 Ei0=0.17 Es0=0.36分析、结论v由此可见，测量基准和设计基准不重合，通过尺寸换算间接保证设计尺寸，零件的加工精度需要提高很多，因此在没有十分必要时，尽量采用基准重合原则v用换算间接保证设计尺寸只是保证设计尺寸合格的必要条件，而非充要条件，因此在换算尺寸超差时，尚需对有关尺寸进行复核，并计算间接保证尺寸的实际尺寸，才能判断该零件是否合格基准不统一A AB BL1=L1=2 . 00280L2=L2=01 . 080L0=L0=1 . 01 . 0280A A、B B表示先加工表面，镗孔时为工件装夹方便以表示先加工表面，镗孔时为工件装夹方便以A A为定位基准按工序尺寸为定位基准按工序尺寸L3L3进行加工进行加工尺寸链简图：尺寸链简图：注：注：L0L0为封闭环为封闭环L1L1L2L2L0L0L3L3 增环：增环：L2L2、L3L3 减环：减环：L1L1计算如下：计算如下：L L3 3+L+L2 2-L-L1 1=L0=L0ESES3 3+ES+ES2