【学习课件】第3章机械加工基础

1、家具制造工艺学本章重点一、加工基准、加工精度、表面粗糙度、工艺过程的基本概念二、标准化的概念、实施标准化的主要内容 本章内容一、加工基础二、加工精度三、表面粗糙度四、工艺过程五、标准化3 机械加工基础精选课件3.1.1工件的定位与安装1.夹具2.定位3.夹紧4.安装1.夹具1)夹具的作用2)夹具的组成3.1 加工基准夹具精选课件1)夹具的作用(1)保证零件的加工精度；(2)提高机床的生产效率和降低产品成本；(3)扩大机床的工艺使用范围；(4)有利于组织流水线生产；(5)减轻工人劳动强度，操作更方使、安全、有效。 2)夹具的组成由定位机构、夹紧机构、夹具体和导向机构所组成。定位机构：是夹具上与工

2、件定位基准直接接触，并确定工件在夹具中正确位置的一种装置。夹紧机构：工件在夹具上定位后，须使用夹紧机构把工件夹紧，以防止加工时工件在切削力等作用下产生位移。 夹具体：夹具的基本部分，用来固定定位机构、夹紧机构和导向机构，以构成一个夹具整体。 直角箱榫夹具 2.定位工件与刀具之间的一个相对正确的位置。3.夹紧：保证其相对正确的位置。4.安装：定位和夹紧的全过程。3.1.2工件定位的基本原理与加工方式工件定位的“六点”原则加工方式：1)定位式加工：工件固定、刀具进给、切削 2)通过式加工：工件进给、刀具切削。3)定位通过式加工：工件进给、刀具进给或切削。加工方式自由度保留自由度加工设备定位式6钻床

3、、打眼机、CNC和电子开料锯通过式5沿X轴直线运动四面刨、压刨、推台锯和直线封边机定位通过式3沿X、Y轴直线运动、Z轴旋转镂铣机5沿X轴旋转车床1)定位式加工： 2)通过式加工：3)定位通过式加工：3.1.3基准的基本概念基准：作为定位基础和依据的点、线、面P701.设计基准在产品结构设计时用来确定产品中零件与零件之间相互位置的点、线和面。 2.工艺基准在加工或装配过程中，用来确定与该零件的其余表面或在产品中与其他零部件的相对位置的点、线、面。 1)定位基准2)装配基准3)测量基准零件在机床或夹具上定位时，用来确定加工表面与机床、刀具间相对位置的表面。1.粗基准2.辅助基准3.精基准工作台上的

4、面、 靠住导规的侧面和顶住挡板的端面 定位基准刀具工件工作台精选课件作为定位基准的工件表面的几种情况：1.用一个表面作定位基准，加工其相对面；2.用一个表面作基准，加工这一表面；3.用一个表面作基准，加工其相邻面；4.用两个相邻面作基准，加工其余两个相邻面；5.用三个表面作基准。一个表面作基准，加工其相邻面3.1.4选择基准的原则基准：作为定位基础和依据的点、线、面。1.减少基准的数量；2.较长、较宽的面；3.平面；4.精基准；5.“基准重合”的原则；6.“统一基准”的原则；7.便于工件的安装和加工。3.2.1基本概念3.2.2加工误差的性质和种类3.2.3影响加工精度的因素3.2.4加工精度

5、与互换性3.2 加工精度精选课件3.2.1基本概念1.概念：P71指零件在加工后所得到的尺寸、形状和位置等几何参数的实际数值和图纸上规定的尺寸、形状和位置等几何参数的理论数值相符合的程度。1)加工误差：系统误差和偶然误差。经济精度：在一定技术水平上用某种加工方法和其他方法相比，在加工时间及加工成本上消耗最少，同时在正常生产条件下又能保证零件要求的加工精度。3.2.2加工误差的性质和种类1.系统误差：误差保持不变或按一定规律变化。2.偶然误差：误差不固定或没有一定规律。零件加工时可能产生的误差3.2.3影响加工精度的因素1.影响因素：1)机床的制造精度和几何精度；2)刀具制造精度，安装精度及刀具

6、的磨损；3)夹具的精度及零件在夹具上的安装精度；4)工艺系统弹性变形；5)量具的制造精度及测量误差；6)机床调整误差；7)零件的基准误差；8)加工材料性质。1)机床的几何精度；包括：刀轴的径向和轴向跳动；床身、导尺、刀架和工作台的平直度；导尺对刀轴轴心线的垂直度或平行度；机床各传动部分的间隙等。在纵解锯上，如果导尺和刀轴不垂直，使加工出零件的厚度或宽度就不一致。2)刀具的制造精度，安装精度及刀具的磨损；固定尺寸刀具和成形刀具3)夹具的精度及零件在夹具上的安装精度；使夹具具有合理的结构和必要的加工精度，并且采用合格的材料加以制造，以保证夹具具有足够的刚度，减少变形。钻模误差引起工件孔距误差1.钻

7、模、2.工件4)工艺系统弹性变形；工艺系统：机床、夹具、刀具、工件等。工艺系统的刚度：法线方向的切削力Py和法向位移y之比，以j系表示。切削力作用下刀轴的变形4)工艺系统弹性变形；刀具的刚度在有些机床上影响不太大，在有些机床对零件的加工精度影响很大。在钻床上用端铣刀加工长圆形榫眼，随着端铣刀伸出夹头距离的增大，刀具刚度逐渐降低，易发生摆动，使榫眼的平均尺寸增大。榫孔宽度平均尺寸/mm机床刀具系统的刚度(kg/mm)刀具刚度对加工尺寸的影响4)工艺系统弹性变形；工件刚度对加工精度的影响1.样模、2.木框、3.夹紧器、4.刀具1.B1尺寸分布曲线2.B2尺寸分布曲线木框在铣床上加工时的尺寸分布曲线

8、图B2尺寸在分布曲线的左侧数量增加，这是因为木框零件中部的刚度不够和在夹具上安装时夹紧力过大而造成的。夹具的刚度决定于夹具上各部件的刚度。5)量具的制造精度及测量误差；导尺、卷尺、卡规等。6)机床调整误差；机床调整的精确程度与调整方法、调整时使用的工具以及操作人员的技术等因素有关。 机床调整通常用样品零件来调整，先在机床静态条件下，按标尺调整好刀具与工件间的相互位置，然后加工几个零件，测量它们加工后的平均尺寸，再按其误差来调整。7)零件的基准误差；零件上加工企口产品设计时，要求保证尺寸a和b具有较高的精度。1.选择AA面作定位基准，四面刨加工。2.铣床加工，必需以BB面作定位基准。1.工件、2

9、.导尺、3.刀具8)加工材料性质；木材是各向异性的材料，在三个方向上的物理、力学性质是不同的，同时材质上又有多节、斜纹、扭纹等缺陷，不同树种材质的硬度不同，所以在切削过程中产生的切削力就不一样，不同切削力必然要引起机床、夹具、刀具、工件工艺系统的弹性变形不一致，从而影响到工件的加工误差。3.3.1基本概念3.3.2影响加工表面粗糙度的因素3.3.3表面粗糙度的评定3.3.4表面粗糙度的标准与数值3.3.5表面粗糙度的测量 刨削加工3.3 加工表面粗糙度精选课件3.3.1基本概念1.概念：P73指木材加工表面上具有的，各种各样或程度不同的的微观加工痕迹或不平度。2.表现的形式：1)刀具痕迹2)波

10、纹：形状、大小相近，有规律的波状起伏。3)破坏性不平度4)弹性恢复不平度5)木毛和毛刺6)结构不平度实际平面理想平面切削加工木材表面不平度：1.锯痕、2.撕裂、3.崩裂、4.劈裂不平度(Hardware、Fittings)精选课件切削加工木材表面不平度：5.端裂、6.弹性不平度、7.木毛、8.波纹、9.波纹最大深度木材表面粗糙度是评定木制品表面质量重要指标，它直接影响木材的胶贴质量和装饰质量，影响胶料与涂料的耗用量，同时也关系到加工工艺安排与加工余量的确定及原材料的消耗和劳动生产率。铣削时表面波纹的形成L.波纹距离、R.波纹深度、r.切削圆的半径3.3.2影响加工表面粗糙度的因素1.因素：P7

11、41)切削用量2)切削刀具3)工艺系统4)材料的物理力学性质5)切削方向6)加工余量7)除尘方式8)加工方法3.3.2影响加工表面粗糙度的因素2.降低措施：P741)选择适当的加工机床类型2)增大切削圆直径，提高转速、增加刀片数量和降低进料速度3)切削方向4)切削用量5)刀具刃磨切削圆半径3. 实例一：圆锯锯解时，表面粗糙度主要决定于切削速度、进料速度和锯齿与木材所成的遇角。当进料速度在每齿0.5毫米以下时，木材表面的不平度主要是锯齿齿痕。但当进料速度达到每齿1毫米时，表面撕裂是不平度的主要形式。圆锯锯切过程中，锯齿在木材表面按摆线轨迹形成沟纹，其最大宽度为： LmaxUnsinmax式中：U

12、n回锯片每转进给量 max最大遇角3. 实例二：在平刨、压刨及铣床上加工时，工件表面上不平度的形式，最主要的是由于刀具作圆周运动而在被切削表面上形成的波纹。L U /nN1000(mm)式中：U进料速度(米/分) n刀头转速(转/分)N刀头上安装的刀片数由上式可知，若增加刀头上的刀片数则波纹节距L可以减小。但有时因刀具在刀头上安装不精确，几片刀的刀刃不在同一切削圆周上，加工表面上的波纹，将是切削圆最大的刀刃所形成的。这时上式中的N1， L就等于刀头的每转进给量。波纹深度R:3.3.3表面粗糙度的评定1.基本术语1)实际轮廓：平面与实际表面相交所得的轮廓线。2)取样长度L：判别测量具有表面粗糙度

13、特征的一段基准线长度。目的：限制、减弱几何形状误差及表面粗糙度对测量结果的影响。3)评定长度Ln：评定表面粗糙度时所必须的一段长度。一 般Ln=5L实际轮廓线1.横向实际轮廓线、2.实际表面、3.加工纹理方向、4.平面4)基准线(算术平均中线)：评定表面粗糙度参数值大小的一条参考线。取样长度和评定长度3.3.3表面粗糙度的评定2.评定参数1)轮廓最大高度(Ry)：一个取样长度内，实际轮廓峰顶线至谷低线之间的距离。特点：测量方便，反映表面微观几何形状特征不全面。高度特征参数1.轮廓峰顶线、2.轮廓谷低线2)轮廓算术平均偏差(Ra)：在一个取样长度内，被测实际轮廓上各点至基准线的距离 的绝对值的算

14、术平均值。特点：客观反映实际表面。3)微观不平度十点高度 (Rz)：在一个取样长度内，实际轮廓上五个最大轮廓峰高平均值与五个最大轮廓谷深的平均值之和。特点：测量、计算方便，反映表面微观几何形状特征不如a全面。3.3.4表面粗糙度的标准与数值根据国家标准“GB/T332495家具标准和GB/T1951家具产品质量标准”。表面粗糙度：粗光、细光、精光三等。粗光：指经平压刨加工后，直接使用的零部件，达到表面平整，不得有哨头和明显沟纹、波纹长度不大于3mm。细光：指允许有目视不明显而手摸有感觉的木毛、毛刺、刀痕，但不得有沟纹。精光：指经目视和手感无毛刺(木毛)、哨头、刀痕、机械损伤、用粉笔平划后，看不

15、心粗糙痕迹。3.3.4表面粗糙度的标准与数值木家具涂饰前各部位的表面粗糙度。涂饰部位的粗糙度Ra3.2m(精光)，内部不涂饰部位的粗糙度Ra为3.212.5m(细光)，隐蔽处的粗糙度Ra为12.550m(粗光)。部位粗糙度要求普级中高级外表细光精光内表细光细光内部粗光细光隐蔽处粗光细光3.3.5表面粗糙度的测量 测定表面粗糙度的常用方法：1.光断面法：利用光切原理，用双管显微镜测量。常用于测量Rz为0.560m。光断面法.工作原理图、.仪器示意图1.光源、2.聚光镜、3.狭缝、4.物镜、5.工件、6.测微目镜测定表面粗糙度的常用方法：2.阴影断面法：阴影断面法.工作原理图、.仪器示意图1.目镜

16、、2.分划板、3.物镜、4.光源、5.透镜、6.小孔光栏、7.刀片、8.被测工件3.4.1基本概念3.4.2工艺过程的构成3.4.3典型的工艺流程3.4.4工艺规程及其作用3.4 工艺过程精选课件3.4.1基本概念1.生产过程：P77所有与将原材料加工成产品相关的过程总和。 2.工艺过程：利用各种加工设备，直接改变材料的形状、尺寸和性能，从而获得产品的加工过程(材料到产品的过程)。3.4.2工艺过程的构成1.加工工段：原材料天然实木材料、木质人造板1)制材2)干燥3)配料4)毛料加工5)净料加工6)胶合与胶贴7)弯曲成型8)装饰9)装配2.加工工序：工序：由一个人(一组人)在一个工作位置上对一

17、个或几个工件连续完成的工艺过程的某一部分操作。工序是工艺过程的基本组成部分，是生产计划的基本单元。工序的组成：安装：定位夹紧安装工位：工件处在相对于刀具或机床一定的位置时所完成的那一部分工作。工步：在不改变切削用量的前提下，用同一刀具对零件的同一表面所进行的加工操作。走刀：刀具和切削量不变的前提下，切去一层材料的过程。将工序分为四个组成部分的好处：1)有利于检查质量因素2)提高劳动生产率的途径3)工时定额的确定3.工艺过程：1)工序分化：工序的分化：使每一工序内所包含的工作量尽量少(把复杂的工序分成一系列小的简单的工序)。极限：仅包含一个简单工步的工序。意义：1)有利于机械化、自动化生产2)工

18、人的技术要求不高3)加工质量易控制4)设备简单2)工序集中：工序的集中：使工件尽可能在一次安装后同时进行几个表面的加工(把一些独立的工序集中为一个较复杂的工序)。极限：一个零件的全部加工在一个工序内完成。意义：1)用于加工比较复杂、比较笨重的零件2)零件加工的精度要求高3)可提高生产效率4)要求工人技术较高、设备复杂、调机复杂木框横档的加工工序 木框的横档工序顺序工序名称工作位置1横向截断横截锯2纵向锯解纵解锯3刨基准面和边平刨4刨相对面和边压刨5截头、开榫开榫机6加工榫眼打眼机3.4.3典型的工艺流程1.板式家具生产工艺流程2.框式家具生产工艺流程3.曲木家具生产工艺流程3.4.4工艺规程及

19、其作用1.概念：P80规定生产中合理加工工艺和加工方法的技术文件。内容：工艺卡、检验卡2.作用：1)指导生产的主要技术文件2)生产组织和管理的基本依据3)新建或扩建工厂设计的基础3.编制：制定必须考虑的问题：1)技术上的先进性2)经济上的合理性3)有良好的工作条件3.5.1基本概念3.5.2标准化水平低造成的现状3.5.3标准化的基本原理3.5.4板式家具实现标准化的关键和内容3.5 标准化精选课件3.5.1基本概念标准：对重复性事物和概念所做的统一规定，以科学、技术和实践经验的综合成果为基础，经有关方面协商一致，由主管机构批准，以特定形式发布，作为共同遵守的准则和依据。标准化：在经济、技术、

20、科学及管理等社会实践中，对重复性事物和概念通过制定、发布和实施标准，达到统一，以获得最佳秩序和社会效益的活动。标准是一种规定，而标准化是实施这种规定的活动，目的是获得良好的秩序和收益。 3.5.2标准化水平低造成的现状家具制造材料设计缺乏标准化的思想和规范工艺制作差异大生产环节表现营销的影响 综上所述，标准化水平低造成的危害是巨大的和广泛的。因此，增强标准化意识，实施标准化工作是何等重要和紧迫。 3.5.3标准化的基本原理包括以下六个方面: 1)统一化原理2)简化原理3)互换性原理4)协调原理5)选优原理6)阶梯或动态过渡原理 3.5.4板式家具实现标准化的关键和内容1.设计是实现标准化的关键

21、“好设计，好产品。”设计是家具的灵魂，同样也是实现板式家具标准化的关键。 2.实施标准化的主要内容 1)产品设计标准化(1)符合系列和其他现有标准化的要求(2)新产品预期达到的标准化程度(3)对原材料和其他配件的要求(4)与国内外同类产品标准化水平对比，提出新产品的标准化要求。 32mm系列家具的设计，主要是标准板的设计。 标准板：一系列产品中可以互换使用的板块，一般以旁板为主 。标准板的要求是：“协调”一是在打孔过程中，左右协调。 二是在装配过程中，左右协调。 抽屉背板 在一个设计系列中，通用板件最好具有多种用途：既能做搁板、面板、底板，同时又可做门、旁板等五种功能。例如，70380的标准板

22、件即可用作餐厅柜的旁板，也可用作梳妆台的底板。 标准板件 2)原材料标准化 原材料是企业进行生产的物质基础。主要有四方面的内容： 尽可能选用标准材料合理压缩原材料的品种、规格做好对稀有、贵重原材料的限制和节约使用，以及对新材料的推荐工作制定原材料进厂验收标准 设计的规格为1270125725，材料为MDF，采用MDF幅面尺寸为1220mm2440mm。 某企业组合大角柜的顶板127012573)五金件的标准化根据国际标准，现代家具五金共有九大类。滑轨的孔位采用32mm系统设计，并可微调。 三滑道抽屉滑轨4)编码管理的标准化 在本企业，M指卧房系列，N指中低柜，T指台类，E指几类，R指酒柜类。如M50T1床头柜，M50表示第50套卧房系列，T1表示床头柜。编号T1T2T3T4T5T6T7T8T9产品名称床头柜妆凳梳妆台四门衣柜五门衣柜六门衣柜床大床床榻大豪兴利卧房家具编码实例5)设备标准化 板式家具的