工艺设计PPT-201505

1、单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版标题样式机械加工工艺设计机械加工工艺设计（理论辅导）（理论辅导）黄雪梅黄雪梅机械加工工艺设计机械加工工艺设计（理论辅导）（理论辅导）主要内容主要内容零件设计基础知识工艺设计基础知识工艺规程制定基本步骤与方法工艺设计典型实例-输出阶梯轴工艺设计典型实例-接盘主要学习目标主要学习目标 具有具有基础零件（回转类零件）的工艺基础零件（回转类零件）的工艺设计能力设计能力了解了解常见表面的加工方法与加工方案常见表面的加工方法与加工方案掌握掌握工艺规程制定步骤与方法并加以工艺规程制定步骤与方法并加以运用运用前导介绍与说明前导介绍与说明工艺设计环节与工程实践各教学环节的

2、联系与支持工艺设计环节在整个加工制造过程的地位与作用简介工艺设计技术的组成环节、相关知识体系及学习方法来自不同专业同学对工艺设计方法的认识与学习一、零件设计基础一、零件设计基础实例零件实例零件1：输出阶梯轴：输出阶梯轴 一、零件设计基础一、零件设计基础实例零件实例零件1：输出阶梯轴：输出阶梯轴 一、零件设计基础一、零件设计基础实例零件实例零件2：接盘：接盘 一、零件设计基础一、零件设计基础实例零件实例零件2：接盘：接盘 一、零件设计基础一、零件设计基础零件必须包含的加工工艺信息零件必须包含的加工工艺信息 零件的分类零件表面构成零件表面成形方法零件的材料零件的热处理零件的加工质量与要求零件设计注

3、意事项1.1 零件的分类零件的分类 零件按其结构一般可分为六类： 轴类轴类 、盘套类盘套类 、支架箱体类、支架箱体类 、六面体六面体类、机身机座类类、机身机座类和和特殊类特殊类 选择零件时以轴类 、盘套类 、支架类零件为主。（比较常见）1.1 零件的分类零件的分类 轴类零件轴类零件 1.1 零件的分类零件的分类 盘类零件盘类零件 支座类零件支座类零件 1.1 零件的分类零件的分类 箱体类零件箱体类零件 1.1 零件的分类零件的分类 各类零件组成装配体各类零件组成装配体 1.1 零件的分类零件的分类 各类零件组成装配体各类零件组成装配体 1.2 零件表面构成零件表面构成 回转面：圆柱面、圆锥面、

4、回转成形面等 平面：大平面、端面、环面等 成形面：渐开线齿面、螺旋面等 1.3 零件表面成形方法零件表面成形方法 成形法成形法：被加工工件的廓形是刀具的刃形（或者刃形的投影）“复印”出来的。 包络法包络法：被加工工件的廓形是切削刃在切削运动过程中，连续位置的包络线。 1.3 零件表面成形方法零件表面成形方法1.4 零件的材料 零件常用材料： 碳素结构钢Q235A 、优质碳素结构钢(35 、45) 、合金结构钢（40Cr） 铸钢(ZG570)、 铸铁(HT150、HT200) 有色金属及其合金 1.5 零件的热处理零件的热处理 常见零件的热处理方法：退火、正火、淬火、回火、调质、时效等。 在技术

5、要求中给出举例： 45常用：轴类 调质220240HBS 表面淬火，硬度HRC4050 1.6 零件的加工质量与要求零件的加工质量与要求 零件的加工质量包括：加工精度加工精度和表面质表面质量量两个方面。 零件的加工精度是指零件在加工后的实际几何参数（尺寸、形状和位置）与理想几何参数的符合程度。零件的加工精度包括尺寸精度尺寸精度、形状精度、位置精度形状精度、位置精度。 表面质量主要指表面粗糙度。 产品图纸中分别用尺寸公差、形状公差、尺寸公差、形状公差、位置公差、表面粗糙度位置公差、表面粗糙度来表示。 1.6 零件的加工质量与要求零件的加工质量与要求 阶梯轴的加工要求 1.6 零件的加工质量与要求

6、零件的加工质量与要求 1.6 零件的加工质量与要求零件的加工质量与要求 尺寸精度尺寸精度 指的是零件的直径、长度、表面间距离等直径、长度、表面间距离等尺寸尺寸的实际数实际数值与理想数理想数值的接近程度接近程度。尺寸精度是用尺寸公差尺寸公差来控制来控制的。尺寸公差是切削加工中零件尺寸允许的变动量。在基本尺寸相同的情况下基本尺寸相同的情况下，尺寸公差愈小愈小，则尺寸精度愈高精度愈高。 1.6 零件的加工质量与要求零件的加工质量与要求 尺寸精度尺寸精度 国标GB/T1800.1-1997规定尺寸精度的标标准公差准公差等级分为20级级，分别为IT01，IT0，IT1，IT2，IT18，其中IT01的公

7、差最小，的公差最小，尺寸精度最高尺寸精度最高。 尺寸精度愈高尺寸精度愈高，零件的工艺过程愈复杂，加工成本也愈高加工成本也愈高。 不同的加工方法，可以达到不同的尺寸公差等级 公差与配合公差与配合 尺寸公差（简称公差）：允许尺寸的变动量。公差等于最大极限尺寸与最小极限尺寸之代数差的绝对值。 轴用小定字母，如h7 、js6 、g6 、m7 孔用大写字母。如H7 、H6 配合：基本尺寸相同的、相互结合的孔和轴公差带之间的关系。分为间隙配合、过盈配合、过渡配合。 确定配合关系，然后可查手册确定公差值。 1.6 零件的加工质量与要求零件的加工质量与要求 轴类零件表面组成分析与精度分析轴类零件表面组成分析与

8、精度分析 1.6 零件的加工质量与要求零件的加工质量与要求 1.6 零件的加工质量与要求零件的加工质量与要求 1.6 零件的加工质量与要求零件的加工质量与要求 零件设计与零件图包含的设计信息与工艺要求零件设计与零件图包含的设计信息与工艺要求 零件名称 材料牌号 （ 精度标注：标注尺寸及公差、形位公差、表面粗糙度。 技术要求：轴类零件应有热处理（调质、淬火）要求，其它类可没有热处理要求。 按制图标准画零件图，图纸一般A4或A3 1.6 零件的加工质量与要求零件的加工质量与要求 二、工艺设计基本知识二、工艺设计基本知识工艺过程工艺过程 指在生产过程中，采用某种工艺方法，直接或按一定顺序逐步改变生产

9、对象的形形状、尺寸、相对位置和性能状、尺寸、相对位置和性能等，使其成为合格品或半成品所进行的全过程。工艺过程是生产过程的主要部分。采用机械加工方法，使毛坯成为合格零件所进行的全部过程，称为机械加工工艺过程机械加工工艺过程。将零件或部件装配成部件或整机的过程，称为装配装配工艺过程工艺过程。2.1 2.1 工艺组成工艺组成 1、工序、工序 指一个或一组操作者，在一个工作地或一台机床上，对同一个（或同时对几个）工件所连续完成的那一部分工艺过程。工序是工艺过程的基本组成部分，也是安排生产计划的基本单元。 2、工步、工步 指在加工表面（或装配时的连接表面）、加工（或装配）工具、转速和进给量都不变的情况下

10、所连续完成的那部分工序。工步是构成工序的基本单元。在生产中，为了提高生产率，常把几个待加工表面用几把刀具同时进行加工，这也视为一个工步，称为复合工步。 2.1 2.1 工艺组成工艺组成 3、安装、安装 指工件（或装配单元）经过一次装夹后所完成的那一部分工序。在同一工序中，工件可能要经过几次安装。加工中应尽量减少安装次数，以减少安装误差和节省辅助时间。 、工位、工位 指工件在机床上所占的每一个位置上所完成的那一部分工艺过程。工件每安装一次至少有一个工位。在生产中，常采用多工位加工可减少工件安装次数。 2.1 2.1 工艺组成工艺组成 、走刀、走刀 同一工步中，若加工余量大等原因，需用同一刀具，在

11、相同转速和进给量下，对同一加工面进行多次切削，则每一次切削，就是一次走刀。一个零件从毛坯加工至成品所采用的机械加工工艺过程，由于生产类型及生产条件等不同，可以是多种多样的。生产中，用一定文件形式规定下来的工艺过程，称为工艺规程工艺规程。 2.1 2.1 工艺组成工艺组成2.2 2.2 工艺阶段的划分工艺阶段的划分 零件加工时，一般不是依次加工完各个表面，而是将各表面的粗、精加工分开进行，为此，通常将整个工艺过程划分为以下四个加工阶段： 1、粗加工阶段 本阶段的主要作用是切去大部分加工余量，为半精加工提供定位基准和均匀而适当的余量。此外，应注意提高生产率。2.2 2.2 工艺阶段的划分工艺阶段的

12、划分 2、半精加工阶段 本阶段的作用是为零件主要表面的精加工作好准备（达到一定的精度、粗糙度和精加工余量）并完成一些次要表面的加工（如钻孔、攻螺纹、铣键槽等），一般在热处理前进行。 3、精加工阶段 本阶段的作用是使零件主要表面的加工达到图样要求。此阶段切去的余量很少。2.2 2.2 工艺阶段的划分工艺阶段的划分4、光整加工阶段 本阶段的作用是提高加工面的尺寸精度和表面质量，减小加工面粗糙度值，一般不用来纠正形状误差和位置误差。主要适于公差等级在IT6以上，粗糙度值Ra在0.2m以下的表面。2.3 2.3 辅助工序的安排辅助工序的安排 1 1、检验工序的安排、检验工序的安排 除了操作者在加工过程

13、中自检外，在下列情况还应安排检验工序。 粗加工阶段后；重要工序和工时长的工序加工前后；工件从一个车间转到另一个车间前；在磁力探伤、密封试验、动平衡试验等特种检验之前；全部加工结束后。 2 2、其他辅助工序的安排、其他辅助工序的安排 去毛刺、倒棱边、去磁、清洗等，应适当穿插在工艺过程中进行；有些大型铸件内腔的不加工面，常在加工前先涂防锈油漆等。 三、工艺规程设计基本步骤与方法三、工艺规程设计基本步骤与方法3.1 机械加工工艺设计基本步骤机械加工工艺设计基本步骤 （1）分析零件图和产品装配图，进行零件的工艺性分析 （2）确定零件的生产类型 （3）确定毛坯的种类 （4）选择定位基准。 （5）工艺路线

14、的拟定工艺路线的拟定 （6）确定各工序所用机床设备和工艺装备 （7）确定各工序的余量，计算工序尺寸和公差 （8）确定各工序的切削用量和时间定额 （9）确定各工序的技术要求和检验方法。 （10）编写工艺卡片3.1 3.1 机械加工工艺设计基本步骤机械加工工艺设计基本步骤生产纲领与生产类型生产纲领与生产类型 企业生产纲领企业生产纲领指企业应当生产的产品的年产量。 零件的生产纲领零件的生产纲领指包括备品和废品在内的零件的生产量。 生产纲领的大小，对工艺过程的制订有很大影响。根据生产纲领的不同和产品的大小，机械制造生产分为三种类 3.1 3.1 机械加工工艺设计基本步骤机械加工工艺设计基本步骤生产纲领

15、与生产类型生产纲领与生产类型3.1 3.1 机械加工工艺设计基本步骤机械加工工艺设计基本步骤 生产类型不同，生产组织、生产管理、环境布置、毛坯、设备、工具、加工方法和工人的技术熟练程度等方面的要求均有所不同。制订工艺规程时，必须与生产类型相适应，以取得最佳的经济效果。3.1 3.1 机械加工工艺设计基本步骤机械加工工艺设计基本步骤3.1 3.1 机械加工工艺设计基本步骤机械加工工艺设计基本步骤（4）确定毛坯类型）确定毛坯类型3.1 3.1 机械加工工艺设计基本步骤机械加工工艺设计基本步骤 （5)5)工件的安装与定位工件的安装与定位 机械加工时，必须使工件在机床或夹具中相对刀具及其切削成形运动占

16、有某一正确位置，称为定位定位。为了在加工中使工件能承受切削力，并保持其正确位置，还需把它压紧或夹牢，称为夹夹紧紧。从定位到夹紧的过程称为安装安装或装夹装夹。 3.1 3.1 机械加工工艺设计基本步骤机械加工工艺设计基本步骤(5(5）工件的安装与定位）工件的安装与定位1、基准的种类基准的种类 基准就是“根据”的意思。零件图样、零件或工艺文件上，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，这些作为根据的点、线或面称为基基准准。按照基准的不同功用，将其分为设计基准和工艺基准两大类。 (5(5）工件的安装与定位）工件的安装与定位3.1 3.1 机械加工工艺设计基本步骤机械加工工艺设计基

17、本步骤3.1 3.1 机械加工工艺设计基本步骤机械加工工艺设计基本步骤3.1 3.1 机械加工工艺设计基本步骤机械加工工艺设计基本步骤 （6）工艺路线的拟定）工艺路线的拟定 工艺路线的主要任务是解决零件上各表面的加工方法，各表面之间的加工顺序以及确定整个工艺过程中的工序数量等问题。 3.1 3.1 机械加工工艺设计基本步骤机械加工工艺设计基本步骤 （6）工艺路线的拟定）工艺路线的拟定 表面加工方法的选择表面加工方法的选择 一般情况下，首先要找出零件上的主要表主要表面面，并根据它的技术要求，确定最终的加最终的加工方法工方法，然后再逐一确定前道工序的加工方法。主要表面的确定后，在确定次要表面的加工

18、方法，最后形成整个零件的加工方案。 3.1 3.1 机械加工工艺设计基本步骤机械加工工艺设计基本步骤 （6）工艺路线的拟定）工艺路线的拟定 加工顺序安排加工顺序安排 切削加工顺序安排 热处理顺序的安排 辅助工序的安排 工序的集中与分散3.1 3.1 机械加工工艺设计基本步骤机械加工工艺设计基本步骤 （6）工艺路线的拟定）工艺路线的拟定 （1）先基准后其他 先加工精基准面精基准面，然后用精基准面定位加工其他表面。如果零件加工需要的精基准面不止一个，则应按基面转换的顺序和逐步提高加工精度的原则来安排精基准面和主要表面的加工。 （2）先粗后精 零件上的各个加工表面应先集中安排粗加工，然后根据需要安排

19、半精加工，最后安排精加工和光整加工。 通常粗加工、半精加工、精加工不连续进行。特殊情况下，也有单独进行由粗到精的连续加工，如钻、扩、铰孔，加工键槽，箱体上的镗孔等。3.1 3.1 机械加工工艺设计基本步骤机械加工工艺设计基本步骤 （6）工艺路线的拟定）工艺路线的拟定 加工顺序安排加工顺序安排-先主后次先主后次 先安排主要表面的加工，再安排次要表面的加工，有时次要表面的加工可穿插在主要表面的加工工序中间，或稍后进行。在安排加工顺序时要注意退刀槽、倒角的安排。3.1 3.1 机械加工工艺设计基本步骤机械加工工艺设计基本步骤（6）工艺路线的拟定）工艺路线的拟定热处理工序安排热处理工序安排3.1 3.

20、1 机械加工工艺设计基本步骤机械加工工艺设计基本步骤 （6）工艺路线的拟定）工艺路线的拟定 辅助工序安排辅助工序安排 辅助工序包括检验、去毛刺、清洗、防锈、去磁、平衡等。其中检验工序是主要的辅助工序，对保证加工质量，防止继续加工前道工序中产生的废品，起着重要的作用。除了在加工中各工序操作者自检外，在粗加工阶段结束后，关键或重要工序前后，零件在车间之间转换前后、全部加工结束后，一般均应安排检验工序。3.1 3.1 机械加工工艺设计基本步骤机械加工工艺设计基本步骤（6）工艺路线的拟定）工艺路线的拟定（1） 工序集中工序集中就是零件的加工集中在少数工序内完成，而每一道工序的加工内容却比较多；其特点是

21、： （a）有利于采用高生产率的专用设备和工艺装备，如采用多刀多刃、多轴机床、数控机床和加工中心等，从而大大提高生产率。（b）减少了工序数目，缩短了工艺路线，从而简化了生产计划和生产组织工作。 （c）减少了设备数量，相应地减少了操作工人和生产面积。（d）减少了工件安装次数，不仅缩短了辅助时间，而且在一次安装下能加工较多的表面，也易于保证这些表面的相对位置精度。（e）专用设备和工艺装置复杂，生产准备工作和投资都比较大，尤其是转换新产品比较困难。3.1 3.1 机械加工工艺设计基本步骤机械加工工艺设计基本步骤（6）工艺路线的拟定）工艺路线的拟定（2）工序分散 一般批量较小或采用数控机床等加工时，常用

22、工序集中原则。而大批量生产时，常采用工序分散的原则。3.1 3.1 机械加工工艺设计基本步骤机械加工工艺设计基本步骤 （7）工序的加工余量确定）工序的加工余量确定 加工余量 工序尺寸与公差 零件上的设计尺寸一般都要经过几道工序的加工才能得到，每道工序所应保证的尺寸称为工序尺寸。编制工艺卡片的一个重要工作就是要确定每道工序的工序尺寸及其公差。工序尺寸一般情况下是通过计算来确定，工序尺寸公差是通过查表得到。3.1 3.1 机械加工工艺设计基本步骤机械加工工艺设计基本步骤（7）工序的加工余量确定）工序的加工余量确定3.1 3.1 机械加工工艺设计基本步骤机械加工工艺设计基本步骤 （7）工序的加工余量

23、确定）工序的加工余量确定3.1 3.1 机械加工工艺设计基本步骤机械加工工艺设计基本步骤 （8）机床与工艺装备的选择）机床与工艺装备的选择 机床的加工能力 现有设备的动态调度 工艺装备选择 夹具 刀具 量具3.1 3.1 机械加工工艺设计基本步骤机械加工工艺设计基本步骤 （9）机械加工工艺卡片）机械加工工艺卡片 工艺卡片内容 工艺卡片的格式3.1 3.1 机械加工工艺设计基本步骤机械加工工艺设计基本步骤3.2 3.2 工艺规程的规范描述工艺规程的规范描述表 工艺过程综合卡片厂名综合工艺过程卡片产品名称及型号 零件名称 零件图号 材料名称 毛坯种类 零件重量/kg毛重 第 页牌号 尺寸 净重 共

24、 页性能 每料件数 每台件数 每批件数 工序号工 序 内 容加 工车间设备名称及编号工艺装备名称及编号工人技术等级时间定额/min夹具刀具量具单件准备-终结 更改内容 编制 抄写 校对 审核 批准 3.2 3.2 工艺规程的规范描述工艺规程的规范描述厂名机械加工工艺卡片产品名称及型号 零件名称 零件图号 材料名称 毛坯种类 零件重量毛重 第 页牌号 尺寸 净重 共 页性能 每料件数 每 台件数 每 批件数 工序安装工步工 序 内 容同时加工零件数切 削 用 量工艺装备名称及编号工人技术等级时 间 定额/min切削深度切削速度r/min或每分钟往复次数进给量夹具刀具量具单件准备 -终结 更改内容

25、 编制 抄写 校对 审核 批准 表 机械加工工艺卡片 3.2 3.2 工艺规程的规范描述工艺规程的规范描述表3-8 机械加工工序卡工厂机械加工工序卡片产品名称及型号零件名称零件图号工 序名称工序号第 页 共 页（工序图）车 间工 段材料名称材料牌号力学性能 同时加工工件数每料件数技术等级单 件 时 间/min准 - 终 时 间/min 设 备 名 称设备编号夹具名称夹 具 编 号切 削 液 工步号工 步 内 容 进给次数切 削 用 量时间定额/min工 艺 装 备切削深度/mm进给量（mm/r）切削速（m/min）基 本时间辅助时间名称规格编号数量 编制 抄写 校对 审核 批准 四、加工实例四

26、、加工实例-输出轴输出轴四、加工实例四、加工实例-输出轴输出轴 轴类零件的加工过程分析 传动轴的材质为40Cr，生产数量500件。 传动轴技术要求为：调质处理HB220240，如图所示。四、加工实例四、加工实例-输出轴输出轴 零件图分析 结构组成 精度要求 毛坯选择 输出轴的生产类型是单件小批量生产，毛坯可选择圆棒料。 定位基准确定 输出轴上的四个主要表面都和轴线相关，故选择在轴的两端加工中心孔作为定位精基准比较合适。 四、加工实例四、加工实例-输出轴输出轴 加工路线拟定 查表6.7可知，这4个外圆的加工方案均可采用：粗车半精车精车；粗车半精车磨。 由于输出轴的热处理要求为调质，应安排在粗车和

27、半精车之间。输出轴的材料为40Cr，可以磨削加工，且结构又适合磨削加工，因此，最后确定这4个外圆柱表面的加工方案为：粗车调质半精车磨。四、加工实例四、加工实例- -输出轴输出轴四、加工实例四、加工实例-输出轴输出轴 输出轴加工顺序可确定如下： 毛坯下料毛坯下料四、加工实例四、加工实例-输出轴输出轴 输出轴加工顺序可确定如下： 加工输出轴的端面及定位基准中心孔 粗加工各外圆 四、加工实例四、加工实例-输出轴输出轴 输出轴加工顺序可确定如下： 调质 半精加工两个20k7和24 m7、16m7的外圆表面，同时穿插加工各沟槽、倒角等 加工螺纹 四、加工实例四、加工实例-输出轴输出轴 输出轴加工顺序可确定如下： 加工螺纹 四、加工实例四、加工实例-输出轴输出轴 输出轴加工顺序可确定如下： 加工键槽 四、加工