加工工艺规程基础课件

1、第6章 加工工艺规程基础 崔明铎 主编Y机械制造技术1加工工艺规程-D教学基本要求 1.熟练掌握生产过程、工艺过程、工序、工步；基准、设计基准、工艺基准、工序基准、加工余量等基本概念及其应用。 2.理解六点定位原理；熟知常见工件加工基准选择、合理定位、安装方法及夹具合理选用。 3.熟知一般零件的加工路线；理解并会初步制定常见典型零件的工艺规程。Y机械制造技术2加工工艺规程-D1 基本概念 一、生产过程与工艺过程 1.生产过程 生产过程是指把原材料转变为成品的全过程。 它包括原材料运输和保管、生产准备、毛坯制造、零件加工和热处理、部件和产品的装配、调试、检验以及油漆和包装等。 2.工艺过程 Y机

2、械制造技术3加工工艺规程-D 改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等,使其成为成品或半成品的过程. 如铸、锻、焊、切削热处理、装配等。 二、机械加工工艺过程的组成 一个零件的加工工艺过程往往比较复杂,需要采用不同的加工方法和设备,通过一系列的加工步骤逐步完成。 机械加工工艺过程是由一个或若干个顺序排列的工序组成。 Y机械制造技术4加工工艺规程-D 1.工序 一个或一组工人,在一工作地对同一个或同时对几个工件所连续完成的那一部分过程。 工序是组成工艺过程度基本单元 加工阶梯轴,加工数量较少或多时,划分工序就有所不同。工序号工序内容设备1车端面、钻中心孔车床2车外圆、车退刀槽、倒角车床3铣键槽

3、、去毛刺铣床4磨外圆磨床 大批量生产时阶梯轴的工艺过程 见下表Y机械制造技术5加工工艺规程-D 划分工序依据有：工作地是否变动和工作是否连续,以及操作者和加工对象是否改变,四要素。工序号工序内容设备1两边同时铣端面、钻中心孔铣端面,钻中心孔机床2车一端外圆、车退刀槽、倒角车床3车另一端外圆、车退刀槽、倒角车床4铣键槽铣床5去毛刺钳工台6磨外圆磨床Y机械制造技术6加工工艺规程-D 在加工过程中,只要有其中一个要素发生变化,即换了一个工序。 2.安装 工件(或装配单元)经一次装夹后所完成的那一部分工序。 在进行机械加工前,必须使工件在机床或夹具上占有某一正确位置,称为工件的定位； 工件定位后将其固

4、定,使其在加工过程中不发生变动的操作称为夹紧。 Y机械制造技术7加工工艺规程-D 定位和夹紧的过程称为装夹。 表1中的工序2,为车全部外圆,先从一端加工出部分外圆表面,然后调头再加工另一端,这里的工序内容就包括两次安装。 工序号工序内容设备1车端面、钻中心孔车床2车外圆、车退刀槽、倒角车床3铣键槽、去毛刺铣床4磨外圆磨床Y机械制造技术8加工工艺规程-D 3.工位 工件在一次装夹后,在机床上所占据的每一个工作位置,称为工位。 为了减少装夹次数,常用回转工作台,回转或移动夹具等,使工件一次装夹中可以先后处于不同的位置进行加工。 机床或夹具的工位有两个或两个以上的,称为多工位机床或多工位夹具。Y机械

5、制造技术9加工工艺规程-D 4.工步和进给(走刀) 在加工表面和加工夹具不变的情况下,所连续完成的那部分工序称为工步。 一般,一个工序内用一种工具每加工一表面即为一工步,如某一表面加工要分几次切削时,切削速度和进给量不改变的,算一个工步； 切削速度和进给量改变的,则算两个工步。 工步和进给区别在于：当余量分数次切削而其他条件都不变时,为一个工步数个进给。Y机械制造技术10加工工艺规程-D 对于连续进行的几个相同的工步,例如在法兰上依次钻四个15的孔,习惯上算作一个工步,称为连续工步。 如果同时用几把刀具(或复合刀具)加工不同的几个表面,这可看作是一个工步,称复合工步。Y机械制造技术11加工工艺

6、规程-D 三、生产纲领、生产类型 1.生产纲领 零件的生产纲领是包括备品和废品在内的年产量,可按下式计算 N=Qn(1+%)(1+%)式中: N 零件的年产量； Q 产品的年产量； n 每台产品中该零件的数量； %备品的百分率； %废品的百分率。Y机械制造技术12加工工艺规程-D 2.生产类型 生产类型是对生产规模的一种分类。 按产品生产纲领、尺寸大小和复杂程度,可分大量生产、成批生产和单件生产三种类型： 单件生产 产量很少,每种产品仅制造一件或几件,很少重复生产.新产品,重型机械,航母,人造卫星等。 大量生产 产量很大,重复生产,如汽车,自行车,常规军火Y机械制造技术13加工工艺规程-D 香

7、烟、衣服(衬衣)等。 成批生产 产品有一定数量,品种多按周期分批投产。 铁路机车、专用汽车、家具等。 生产类型的具体划分还与产品的大小和复杂程度有关。Y机械制造技术14加工工艺规程-D 生产类型不同,产品制造的工艺方法、所用设备和工艺装备以及生产的组织方式均不同。Y机械制造技术15加工工艺规程-D2工件的装夹 在进行机械加工前,必须使工件在机床或夹具上占有某一正确位置,称为工件的定位。 工件定位包括工件在夹具上的定位和夹具相对于机床的定位两个方面;即工件相对于机床的定位是间接通过夹具来保证的。 从定位到夹紧的整个过程,称为安装。 一、工件的安装 Y机械制造技术16加工工艺规程-D 不同条件下加

8、工时,工件可能有不同的安装方法,基本分三类： 1.直接找正定位 直接找正定位是操作人员借助于划针,百分表等工具,通过目测.来找正工件。 直接找正定位效率低,适合于单件小批量生产或精度要求特别高的生产中使用。 2.划线找正定位 对形状复杂、余量不匀的铸、锻件毛坯等，Y机械制造技术17加工工艺规程-D 按所划的线找正并夹紧工件,称为划线找正定位。划线找正只用单件、小批量生产中形状复杂而笨重工件的粗加工。 3.专用夹具安装 将工件放在为其专门设计和制造的夹具中,不需找正即可迅速可靠地获得正确位置并夹紧。Y机械制造技术18加工工艺规程-D 二、夹具及其分类 夹具是在机床上用于准确快捷地确定零件与机床或

9、刀具之间的相对加工位置,并把零件可靠夹紧的工艺装备。 夹具是用来安装零件的机床附加装置; 夹具影响零件各加工表面间的位置精度； 夹具对保证产品质量,提高效率和降低成本,扩大机床的使用范围并减轻工人劳动强度起着重要作用(夹具作用)。 Y机械制造技术19加工工艺规程-D 按专门化程度分类 1.通用夹具 三爪，分度头等标准通用。 2.专用夹具 为某工件或工序专造，专用。 3.通用可调或成组夹具 对成组零件调整用。 4.组合夹具 模块化,商品化的经济夹具。 5.随行夹具 自动线上随工件运动的夹具。 按使用的机床分类: 车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、磨床夹具、齿轮机床夹具和其他机床夹具等。Y机

10、械制造技术20加工工艺规程-D 按夹紧动力源分类: 手动夹具、气动夹具、液压夹具、气液夹具、 、电动夹具、磁力夹具和真空夹具等。 三、机床夹具的组成 1.定位装置 用于确定工件在夹具中的位置。 2.夹紧机构 用于保持工件在夹具中的既定位置 Y机械制造技术21加工工艺规程-D 3.导向元件 引导刀具进入正确加工位置的零件,如钻套。 4.夹具体 用于连接夹具上各个元件或装置,使之成为一个整体,并通过它将夹具安装在机床上。 5.其它元件和装置 夹具上还有其它组成部分,如分度装置、自动上下料装置、平衡铁、操作件等。 四、工件的定位Y机械制造技术22加工工艺规程-D 1.六点定则 自由度,即空间位置的不

11、确定性。 一个位于空间自由状态的物体,对于空间直角坐标系来说,具有 六个自由度： 三个移动自由度 和三个转动自由度 。Y机械制造技术23加工工艺规程-D 工件定位的实质就是限制(约束)自由度,以确定工件的位置。 考察一个长方体,当它与一个固定点(定位元件)1接触后 (z向移动自由度)就被限制了。 【在概念上要注意,此时长方体也不能向上移动,否则因脱离固定点1而违背定位的定义工件与定位元件接触】。Y机械制造技术24加工工艺规程-D 定位元件与工件以相对小面积接触称之为一个点定位,可限制一个自由度。 用来限制自由度的固定点,称为定位支承点,简称支承点。 在支承点1的基础上继续以第二个支承点2与长方

12、体接触,使 (y向转动度)又被限制。 按顺序再以第三个支承点3与长方体接触,使 被限制。Y机械制造技术25加工工艺规程-D 必须注意,支承点3不能与前两点在一条直线上,否则不仅x没有被限制,还因为两点决定一直线,多出一点将引起过定位(以后详述)问题。 三点决定一个平面,故在一个平面上最多只能有三点定位,限制三个自由度。 在长方体第二个平面上最多能设4、5两点,限制两自由度,按顺序限制 (x移动度,z转动度)。 在第三个平面上只能有一点6定位,限制y移动。 用适当分布的六个支承点可以限制工件六个自Y机械制造技术26加工工艺规程-D 由度的法则,称为六点定则。 2.工件的定位形式 完全定位 工件定

13、位时,将六个自由度全部限制的。 不完全定位 但有时不一定 需要将六个自由 度都限制。 过定位铣通槽,只需限制x、z移动度,x、y、z转动度就OK了，Y机械制造技术27加工工艺规程-D 工件的一个或几个自由度被定位元件重复限制称为过定位。 下图零件,芯轴限制y、z移动度和y、z转动度四个自由度,左侧支板限制了x移动,y、z转动度三个自由度,其中y、z转动度重复限制了。Y机械制造技术28加工工艺规程-D (4)欠定位 工件按加工技术要求应该限制的自由度没有被限制称为欠定位。 由分析可知,欠定位必然造成零件的加工要求不能满足,故,夹具设计欠定位是绝对不允许的。 3.常用定位元件 工件的定位表面有平面

14、、外圆和内孔等。 采用一定结构的定位元件,以定位元件定位面与工件定位表面相接触,即可实现工件的定位。 Y机械制造技术29加工工艺规程-D 平面定位是工件定位中应用最普遍的定位形式,表现方式为(固定)支承定位。 固定支撑 有支承钉和支承板两种形式。 图示为GB规定A型-精基准面定位。B型-粗基准面定位。齿纹头支承钉C型-工件侧面的定位.Y机械制造技术30加工工艺规程-D 支承板 图示为GB规定支承板,A型常用于侧面定位。B型为斜槽式支承板,用作精基准。 在实际中,根据需要设计非标准结构的支承钉和支承板,如台阶式支承板、圆形支承板、三角形支承板。 可调支承 支承点位置可以调整的支承称为可调支承。

15、Y机械制造技术31加工工艺规程-D 圆柱孔为定位基准 以内孔定位属于定心定位(基准为孔轴线). 常用元件有心轴、圆柱定位销及圆锥销等。 圆柱定位销分为固定式和可换式。 每类中又可分为圆柱销和菱形销两种Y机械制造技术32加工工艺规程-D 外圆面以V形块支承定位是常用的定位方式. V形块两斜面之间的夹角以90,V形块使用最为广范,且其结构已标准化。 分固定V形块,活动V形块,可调整V形块等形式。 V形块定位特点对中性好。 Y机械制造技术33加工工艺规程-D 五、基准及其选择 1.基准及其分类 用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的那些点、线、面称为基准。 按作用不同,基准分为: 设计基准和

16、工艺基准。 设计基准 设计图样上所采用的基准。即设计尺寸标注的起点. Y机械制造技术34加工工艺规程-D 左图示,A面和B面互为设计基准,即对于A面,B是它的设计基准;对于B面,A是它的设计基准； 中图示50mm外圆的轴线是30mm外圆的设计基准； 右图的外圆面的下母线D是平面C的设计基准。Y机械制造技术35加工工艺规程-D 工艺基准 工艺基准是零件在加工、定位、测量及装配过程中所使用的基准。 按用途不同可分为工序基准、定位基准、测量基准和装配基准。 定位基准 在加工中用做工件定位的基准。 是工艺基准中最主要的基准。 一般说来,定位基准一旦被选定,则工件的定位方案也基本上被确定。Y机械制造技术

17、36加工工艺规程-D 如下图示,轴承座是用底面A和侧面B来定位的。因为工件是一个整体,当表面A和B的位置一确定,20H7内孔轴线的位置也确定了。 表面A和B就是轴承座的定位基准。 测量基准 测量基准是工件在测量及检验时所用的基准。 轴承座的内孔尺寸20H7的测量基准为内孔轴线；400.2的测量基准是表面B。Y机械制造技术37加工工艺规程-D 作为定位基准的点、线、面在工件上不一定具体存在,如表面几何中心、对称面或对称线等。 此时须选择具体的表面来体现定位基准,此表面称为定位基面。 例如用两顶尖安装车轴时,轴的两中心孔就是定位基面,但它体现的定位基准则是轴的轴线。 工序基准 工序基准是在工序图上

18、用来确定本工序所加工表面加工后的尺寸、形状、位置的基准。Y机械制造技术38加工工艺规程-D 图示零件,两个孔在水平位置方向的尺寸为l2,设计基准为左端面A。 钻孔时,如果从工艺上考虑需要按l3加工,则B面即工序基准,加工尺寸l3叫工序尺寸。 装配基准 零部件装配时确定在机器中位置的基准称为装配基准。 齿轮以孔和左端面确定其安装在轴上的位置,则孔和左端面就是齿轮的装配基准。 Y机械制造技术39加工工艺规程-D 2.定位基准的选择原则 粗基准:在最初工序中,只能用毛坯上未经加工的表面作为定位基准。 精基准：在以后的工序中用已加工过的表面作为定位基准。 粗基准的选择原则 粗基准的选择,主要考虑问题：

19、 一是,加工面与不加工面之间位置精度要求； 二是,各加工表面加工余量的合理分配。Y机械制造技术40加工工艺规程-D 具体选择原则如下： 以不加工表面作粗基准 如零件上加工表面与不加工表面之间有相对位置要求,选不加工面为粗基准,可使加工表面与不加工表面之间的位置误差最小,并有可能在一次装夹中加工较多的表面。 合理分配加工余量原则 选重要加工面为粗基准 车床导轨面是要求很高的Y机械制造技术41加工工艺规程-D 重要表面且组织致密,粗加工时,切去的金属尽可能薄少,以便留下。 为此,选导轨面作粗基准加工床腿,再以床腿作精基准加工导轨面,使导轨面加工余量小而匀。 选择毛坯余量最小的面为粗基准 选车床导轨

20、面可保证各加工表面都有足够的加工余量。 Y机械制造技术42加工工艺规程-D 便于装夹原则 为了使定位准确、夹紧可靠,选作粗基准的表面应光洁、无锻造飞边和铸造浇冒口、分型面及毛刺等缺陷。 粗基准尽量避免重复使用原则 粗基准通常只允许使用一次。 因粗基准是毛面,表面粗糙、形状误差大,重复使用同一粗基准所加工的两组表面之间会产生较大的相互位置误差。Y机械制造技术43加工工艺规程-D 精基准的选择原则 选择精基准主要考虑的是如何减少零件的定位误差,保证加工精度,并使安装方便。原则有： 基准重合原则 就是以设计基准为定位基准 A顶,B底已加工好,C面设计基准是A面,按基准重合原则,铣C面,应用A面定位。

21、 尺寸N,只能推算(=50-20),是间接尺寸,加工时考虑B面至C面尺寸中应含0.2mm公差。Y机械制造技术44加工工艺规程-D 基准统一原则 同一零件的多个加工面尽可能用一个(或同一组)定位基准,称为基准统一原则。 基准统一可以使各加工面有较高的相互位置精度,并且在一次装夹中加工较多的表面,减少了夹具的数量和装夹的次数。 有时为了补充统一基准的不足,可在工件上专门设计出一组定位基准面。 如轴类件的中心孔、箱体件两个工艺销孔等.Y机械制造技术45加工工艺规程-D 互为基准原则 对有两个具有很高的相互位置精度要求的表面,往往需要采用这两个表面互为基准反复加工,以充分减少复映误差,此称为互为基准原

22、则。 如,发动机缸套的内外表面加工就是如此 自为基准原则 以加工表面本身作为定位基准称为自为基准。 如机床身的磨削,以地脚找正自身; 还有:切削工具浮动连接,如研磨、浮动镗等。Y机械制造技术46加工工艺规程-D 在车床上就地车削(或磨削)三爪卡盘的卡爪是为了保证卡盘卡爪面与主轴回转轴线同轴。 装夹方便(准确可靠)基准 定位基准面越大,其跨度也大,所造成的定位误差就越小； 同时较大的分布面积也使工件的支承比较稳定可靠。 基准选择使夹具设计简单,操作方便。 遇有矛盾,技术经济细分析、两兼顾。Y机械制造技术47加工工艺规程-D 六、夹紧装置 将工件定位后位置固定下来称为夹紧; 能完成夹紧功能的装置称

23、为夹紧装置。 1.夹紧装置的组成 (1)力源装置 能产生夹紧力的装置称为力源装置。 常用的力源装置有液压装置、气动装置、电磁装置、电动装置、真空装置等。 以操作者的人力为力源时,称为手动夹紧.Y机械制造技术48加工工艺规程-D (2)中间传力机构 是将力源装置产生的力以一定的大小和方向传递给夹紧元件的机构。 (3)夹紧元件 是夹紧装置的最终执行元件(即夹紧件),它与工件直接接触,最终完成夹紧任务。 以上二者将力源装置所产生的原始作用力或操作者的人力正确地作用到工件上。 Y机械制造技术49加工工艺规程-D 2.对夹紧装置的基本要求 (1)加紧准确而可靠 所获夹紧力大小、方向和作用位置准确合理。

24、(2)夹紧力大小适当、稳定 夹紧力稳定可以减少夹紧误差。 (3)结构工艺性好 兼顾结构简单、紧凑多用标准化元件,易造好修是永远的经济追求。 (4)使用性好Y机械制造技术50加工工艺规程-D 3.夹紧力的确定 确定夹紧力的方向、作用点和大小。 (1)夹紧力方向的选择 1)应朝向主要定位基准面 在角支架上镗孔,要保证孔与端面A的垂直度,则应以端面A为第一定位基准面,夹紧力Fj的方向应如图b.Y机械制造技术51加工工艺规程-D 2)应朝向工件刚度好的方向 如薄壁套筒工件,其轴向刚度比径向刚度大。 若如图(a)示,用三爪自定心卡盘径向夹紧套筒,将使工件产生较大变形。 若改用产生轴向夹紧力的螺母(图(b

25、)夹紧工件,则变形会明显减少。 3)力求“三力”同向 当夹紧力、切削力、工件自身重力均相同时,加工过程中的夹紧力最小。Y机械制造技术52加工工艺规程-D (2)夹紧力作用点的选择 确定夹紧元件与工件接触点的位置和接触点的数目。一般应考虑： 1)作用点应落实在定位元件的支承区域内 下图为夹紧力作用点位置不合理产生了使工件翻转的力矩,破坏工件定位。(何点正确？)Y机械制造技术53加工工艺规程-D 2)作用点应尽量接近加工部位 力作用点尽量靠被加工面,可增加辅助支承并施加夹紧力,减小切削中振动和变形。 图示为在靠切削处增加辅承并加附加夹紧力的实例Y机械制造技术54加工工艺规程-D 3)作用点尽量在工

26、件刚度好的部位 如图(a)不合理。改为图(b)示作用点处的工件刚度较好,且夹紧力均匀分布,使工件整体及局部变形都最小。对薄壁零件,减小工件夹紧变形的有效方法是增加均布作用点的数目,如图(c)示Y机械制造技术55加工工艺规程-D (3)夹紧力大小的确定 夹紧力的大小要适当,力不足,加工中位移及振动;力过大,会造成工件或夹具变形或损伤。 理论上,夹紧力大小可按作用在工件上的各力 切削力、离心力、惯性力及工件重力的合力或力矩相平衡。通过计算,来确定最小夹紧力。 实际中,切削力是变化的,影响夹紧力还有夹紧装置的传递效率、机床工艺系统的刚性等诸多因素相关计算很复杂,通常只能静态粗略估算.Y机械制造技术5

27、6加工工艺规程-D 为安全,将此计算夹紧力乘以一适当的安全系数K即可得到所需要的夹紧力: Fjc=KFj 式中:Fjc实际所需的夹紧力 K安全系数K，一般取K=1.53。 粗加工时K=2.53；精加工时K=1.52。 K的具体数值也可查阅有关手册。 Fj按静力平衡方程式计算此状态下所需的夹紧力即为计算夹紧力。Y机械制造技术57加工工艺规程-D 因此夹具设计时,其夹紧力一般比理论计算值大23倍。 生产中多用类比法(或实验)确定夹紧力。 夹具设计手册中也给出夹紧力计算实例。 七、常用夹紧机构 1.斜楔夹紧机构 斜楔机构是最基本的夹紧机构,原理上讲螺旋夹紧构、偏心夹紧等都是斜楔原理应用变形。 斜楔机

28、构一般都是和其它机构联合使用。Y机械制造技术58加工工艺规程-D1-夹具体；2-夹紧元件3-工件Y机械制造技术59加工工艺规程-D 2.螺旋夹紧机构 用螺旋直接夹紧或用螺旋与其它元件组合夹紧机构,称为螺旋夹紧装置。 下图是常见螺旋夹紧机构,由螺钉、螺母、垫圈、压板等元件组成。Y机械制造技术60加工工艺规程-D 单个螺旋夹紧机构 下图示,为直接用螺钉或螺母夹紧工件机构,称为单个螺旋夹紧机构。 单个螺旋夹紧机构夹紧动作慢,装卸工件费时,实用中常用各种快速螺旋夹紧机构。螺钉头部装置不同种类的摆动压块 粗糙面用齿纹槽面压块 Y机械制造技术61加工工艺规程-D 螺旋压板夹紧机构 螺旋压板夹紧机构形式变化

29、最多。图(a)和(b)为移动压板；图(c)和(d)为回转压板。螺旋钩形压板夹紧机构,结构紧凑,使用方便.Y机械制造技术62加工工艺规程-D 3.偏心夹紧机构 偏心夹紧机构操作方便、夹紧迅速,但夹紧力和行程较小,常用的是圆偏心轮和偏心轴。(a)、(b)圆偏心轮；(c)偏心轴；（d）偏心叉。Y机械制造技术63加工工艺规程-D 4.铰链夹紧机构 铰链夹紧基本型,图(a)为单臂铰链夹紧机构; 图(b)双臂单作用铰链夹紧机构； 图(c)为双臂双作用铰链夹紧机构。Y机械制造技术64加工工艺规程-D 铰链夹紧机构是一种增力机构,其结构简单，增力比大,摩擦损失小,但一般不具备自锁性能,常与具有自锁性能的机构组

30、成复合夹紧机构。 铰链夹紧适用多点、多件夹紧,在气动、液压夹具中获得广泛应用。 九、典型夹具 1.钻床夹具 在各种钻床上用来钻、扩、铰孔的机床夹具称为钻床夹具。 Y机械制造技术65加工工艺规程-D 特点是装有钻套和安装钻套用的钻模板,习惯上简称钻模。由于要求不同,钻模种类很多。 (1)盖板式钻模 盖板式钻模没有夹具体,有一块钻模板,钻模板上除了装钻套外,还有定位元件和夹紧装置。 盖板钻模在工件上装夹,结构简单,制造方便,成本低廉、加工孔的位置精度较高。 Y机械制造技术66加工工艺规程-D (2)固定式钻模 固定式钻模主要用于立式钻床加工单孔,或在摇臂钻床上加工平行孔系。Y机械制造技术67加工工

31、艺规程-D 2.铣床夹具 铣床夹具在铣床上加工平面、凹槽及各种成形表面时应用。 其主要由定位元件、夹紧装置、夹具体、定位键和对刀装置(对刀块和塞尺)组成。 由于铣削夹具安装在铣床工作台上和工作台一起作进给运动,根据进给方式不同,铣床夹具分为直线进给式、圆周进给式和仿形靠模式等。 直线进给式铣床夹具应用最多。Y机械制造技术68加工工艺规程-D 按一次装夹工件数目的多少,可分为单件铣床夹具和多件铣床夹具。 批量不大生产中用单件夹具,在大批量中小件加工中,多件夹具应用广。 图示为小轴铣通槽多件加工的直线进给式铣床夹具。Y机械制造技术69加工工艺规程-D3 机械加工工艺规程的制订 机械加工工艺规程 机

32、械加工工艺规程是规定零件制造工艺过程和操作方法等的工艺文件。 它是根据加工对象的具体情况和实际生产条件,采用合理的制造工艺,按规定形式制订的。 制订零件加工工艺规程的主要内容包括： 工艺分析、毛坯选择、工艺路线的拟定等。Y机械制造技术70加工工艺规程-D 一、零件加工工艺分析 零件的工艺分析应在了解、熟悉产品（整部机器）用途、性能和工作条件下,弄清零件在机器中位置、作用、装配关系及其精度等技术要求等后,再从加工角度进行工艺分析,具体内容有： (1)查看零件图纸并熟悉各项技术要求； (2)审查零件材料的选择是否恰当； (3)分析零件结构的工艺性是合理否？ 1)主、次表面的区分和主要表面的保证 Y

33、机械制造技术71加工工艺规程-D 根据主要表面的质量要求,选择合理的加工方法以及采用哪些最后加工的方法来保证实现这些要求。 2)重要技术条件分析 技术要求不仅影响到基准的选择和加工顺序,还会影响工序的集中与分散. 3)零件图上表面位置尺寸的标注 这些尺寸的标注影响定位基准、测量基准与设计基准重合,要减少基准不重合带来的误差。 Y机械制造技术72加工工艺规程-D 二、选择毛坯 毛坯种类很多,常用的有铸件、锻件、焊接件、型材件和粉末冶金件等。 1.铸件 铸铁、有色金属及钢材均可用铸造方法获得铸件毛坯。 铸造不受零件形状和重量的限制,且成本较低。 单件、小批量毛坯适宜应用砂型铸造。 成批和大量的毛坯

34、可应用特种铸造生产。Y机械制造技术73加工工艺规程-D 特铸包括：金属型铸造、离心铸造、压力铸造和熔模铸造等。砂型铸造熔模铸造陶瓷型铸造金属型铸造低压铸造压力铸造离心铸造适用合金的范围不限制以碳钢和合金钢为主以高熔点合金为主以有色合金为主以有色合金为主用于有色合金多用于黑色金属、铜合金适用铸件的大小及重量范围不限制一般小于25kg大中型件,最大达数吨中小件,铸钢可达数吨中小件,最重可达数百公斤一般中小型铸件中小件能达到的尺寸精度(CT)94一664一适用铸件的最小壁厚范围/mm灰铸铁件3,铸钢件5,有色合金3通常0.7 孔1.52.0通常大于1,孔2铝合金23,铸铁4,铸钢5通常壁厚25,最小

35、壁厚0.7铜合金2,其他0.51,孔0.7最小内孔为7表面粗糙度Ra/m粗糙12.51.612.53.212.56.312.51.63.20.8一尺寸公差/mm100土1.01000.31000.351000.41000.4100士0.3一金属利用率/7090907080957090内部质量结晶粗结晶粗结晶粗结晶细结晶细结晶细结晶细生产率，自动化后)可达240箱/小时中等低中等中等高较高应用举例各类铸件刀具、叶片、仪表壳体等各类模具、工具为主，兼铸复杂零件发动机、汽车、飞机、拖拉机铸件等发动机、壳体、箱体等汽车、电器仪表、国防工业铸件等各种套、环、筒、辊等Y机械制造技术74加工工艺规程-D 2

36、.压力加工制品(锻件) 由于锻件组织致密,可以获得符合零件受力要求的流线组织,故力学性能较高。 有时为使钢中的碳化物细化和均匀分布,即使毛坯形状简单,也需锻造而不直接采用型材。但自由锻件精度低,加工余量大。 模锻效率高,锻件的加工余量小,可获得形状复杂的锻件,加工余量较小,但设备、模具费用高,适用于大量生产。Y机械制造技术75加工工艺规程-D 机械制造用的型材其截面形状、尺寸都有一定的规格。选择型材作毛坯是最经济的。 3.焊接件 为减轻重量,有些零件,如罩壳、机架和箱体等,可用型材焊接成为毛坯件,又称组合毛坯件。 某些大件,也可采用以小拼大的钢制组合件。适合小批生产。 4.粉末冶金件 粉末冶金

37、是用来制取具有特殊性能材料,也是Y机械制造技术76加工工艺规程-D 制造零件的方法,具有质量好、节约材料、节省加工工时、经济效益好等优点,适于大量生产。 还有汽车制造中大量应用的塑料制品等。 5.确定毛坯时应考虑的因素 (1)按零件材料的性能与工艺性 如铸铁、青铜只能铸造，中碳钢零件宜锻造。 (2)分析零件形状和尺寸 有复杂内腔的箱体类零件适宜铸造成形,轴盘类形状简单件适于锻造,且可提高零件力学性能。Y机械制造技术77加工工艺规程-D 内、外形复杂的件,用熔模铸造,加工量减少, 要求形状复杂,批量大的小件应选用压力铸造。 3.看生产纲领的大小 同一零件批量大小,生产方法各异,考虑经济效益。 4

38、.生产条件要熟悉 掌握本单位及本地区的生产设备、技术等。 5.考虑新技术、新工艺、新材料的选用Y机械制造技术78加工工艺规程-D 三、拟定工艺路线 拟定工艺路线的主要是选择零件各表面的加工方法和各表面的加工顺序。 1.选择定位基准 正确选择定位基准,特别是主要的精基准,对保证加工精度,合理安排加工顺序起决定性的作用,定位基准的具体选择原则前已有述。 2.确定零件表面加工方法 加工方法的选择灵活又讲原则：Y机械制造技术79加工工艺规程-D (1)加工经济精度和经济表面粗糙度 经济的精度和经济粗糙度是指一般条件下的加工结果,但要求获得比一般情况下高的结果,就要付出更多的成本及相应生产效率的降低；

39、所以,在满足使用要求的条件下,工件表面的加工精度和表面粗糙度宜低不宜高。 为此,要熟悉外圆柱面、孔和平面的基本加工方法及其经济精度和经济粗糙度的范围(后述)。 (2)工件材料的性质Y机械制造技术80加工工艺规程-D 工件的软硬程度不同,加工方法各异。 如淬硬钢只能磨削； 有色金属工件适宜高速精车等。 (3)工件结构形状与尺寸 如孔加工,小孔适宜铰削； 套筒类零件适宜磨削； 箱体类零件适宜镗削等。 (4)效率和经济性要求 非圆内表面批量大拉削经济,单件生产宜插削。Y机械制造技术81加工工艺规程-D (5)特殊要求 是指特殊零件工作特点的特殊要求要考虑。 如珩磨孔的直线性和表面网状纹路对于发动机内

40、壁有良好的运动特性和储存润滑油的作用； 又如：刮削和挤压能使工件表面产生加工硬化而提高耐磨性、刮削表面有良好的接触性等。 3.典型表面的加工方案 经过长期生产实践,对如外圆、内孔、平面或成形表面等的加工,人们总结了行之有效方案。Y机械制造技术82加工工艺规程-DY机械制造技术83加工工艺规程-DY机械制造技术84加工工艺规程-DY机械制造技术85加工工艺规程-D加工方法公差等级表面粗糙度Ra(m)适用范围车削螺纹943.20.8适用于单件小批生产中，加工轴、盘、套类零件与轴线同心的内外螺纹以及传动丝杠和蜗杆等攻丝866.31.6适用于各种批量生产中，加工各类零件上的螺孔，直径小于M16的常用手

41、动，大于M16或大批量生产用机动铣削螺纹966.33.2适用于大批量生产中，传动丝杠和蜗杆的粗加工和半精加工，亦可加工普通螺纹滚压搓丝751.60.8适用于大批量生产中，滚压塑性材料的外螺纹。亦可滚压传动丝杠滚丝530.80.2磨削螺纹430.80.1适用于各种批量的高精度、淬硬或不淬硬的外螺纹及直径大于30mm的内螺纹 螺纹加工方法及其适用范围 Y机械制造技术86加工工艺规程-D加工方法精度等级齿面粗糙度Ra(m)适用范围铣齿9级以下6.33.2单件小批生产直齿及斜齿轮、齿条滚齿87级6.31.6各种批量生产直齿及斜齿轮、蜗轮插齿1.6各种批量生产直齿轮、内齿轮、双联齿轮、大批量生产斜齿轮及

42、小型齿条剃齿76级0.80.4大批量生产中作齿轮的最终精加工或滚插预加工后表面淬火前的半精加工珩齿0.40.2大批量生产中经剃齿或高频淬火后齿形的精加工磨齿64级0.40.2高精度齿轮淬硬后的精加工 9-4级圆柱齿轮齿面加工方法和应用范围Y机械制造技术87加工工艺规程-D 4.划分加工阶段 一般可将整个加工过程划分为粗加工、半精加工、精加工以及光整加工和超精密加工等。 划分加工阶段的意义： 保证加工质量 粗加工切削量大,夹紧力也大,使得工件表层材料切除后,毛坯的内应力造成重新分配,产生新的变形,利于后续加工中及时纠正。 合理使用设备Y机械制造技术88加工工艺规程-D 旧机干粗活,新机干细活,效

43、率高。 便于安排热处理 一般是粗加工后安排时效或调质；半精加工后安排淬火等。这样利于内应力和变形消除。 便于及时发现和处理毛坯缺陷 尤其是铸件等常常是切去表层,才能露出铸造缺陷,还有毛坯的粗加工后才能看出余量偏差大小,以判断可否继续加工,免得造成更大浪费。 各加工阶段的主要任务：Y机械制造技术89加工工艺规程-D 粗加工 尽快切除毛坯余量,精度要求不高。 半精加工 提高精度和表面质量,为精加工作准备。 精加工 精细加工达到零件图技术要求。 光整加工 进一步提高尺寸精度和降低表面粗糙度。 当大型工件毛坯余量特别大时,粗加工之前,Y机械制造技术90加工工艺规程-D 以安排荒加工,在毛坯准备车间进行

44、。如机床床身的荒加工。 这些原则仅针对一般而言,具体情况还应具体分析,可以灵活应对。 5.加工顺序的确定 基准先行 被选为精基准的表面,应安排在起始工序优先加工,要注意制订每一工序加工内容时,都要考虑下一工序的定位基准。Y机械制造技术91加工工艺规程-D 分加工阶段 对于加工质量要求较高的零件,应按粗、精加工分阶段原则安排加工顺序。 先主后次 即先安排主要表面的加工,次要表面加工可适当穿插在主要表面加工工序之间。 先面后孔 由于孔的加工及其位置的确定都比平面的加工难度要高,故先加工平面,为孔的精基准。Y机械制造技术92加工工艺规程-D 考虑车间设备布置状况 当设备呈机群式布置(即把相同类型机床

45、布置在同一区域)时,应尽量把相同工种的工序安排在一起,避免工件在车间内往返流动。 热处理工序的安排 零件的设计师所确定的是最终热处理,而工艺人员制订工艺规程时,要综合考虑零件使用要求和工艺,合理安排预备和最终热处理。 最终热处理Y机械制造技术93加工工艺规程-D 调质安排在半精加工前；淬火安排在精加工之前；渗氮安排在精加工的中间或之后。 预备热处理 预备热处理(正火、退火和时效)目的是消除内应力、改善切削性能和为最终热处理作准备； 正火、退火,一般安排在粗加工之前； 时效为消除残余内应力,根据要求不同,安排次数有多少,可安排在粗加工和半精加工前后； 调质处理为预备热处理安排在粗加工之后。Y机械

46、制造技术94加工工艺规程-D 辅助工序的安排 辅助工序主要指：检验、去毛刺、倒棱、清洗、去磁、平衡及涂防锈油等。 辅助工序安排和重视不够也是造成产品外观粗糙、性能不稳、寿命短、故障频繁原因之一。 最主要的是检验工序的安排。 辅助工序的安排: 粗加工结束后 查缺陷,看合格。Y机械制造技术95加工工艺规程-D 重要工序前后 慎重检查防止加工浪费。 转车间的前后 分清产生废品的责任。 全部加工工序完成后 确保最终产品质量。 6.工序的集中与分散 工序集中原则 在每个工序中安排较多的加工内容。Y机械制造技术96加工工艺规程-D 可减少工件的装夹次数,减少辅助时间等,能较好的保证各加工表面的相互位置精度

47、,适宜单件小批生产,传统作法,效率不高。 在现代制造技术中由于广泛使用了数控、加工中心等手段,工序集中原则得到了强化和推广。 工序分散原则 这是亚当斯密的“劳动分工理论”的具体应用。与工序集中相反,每个工序的加工内容少,工作地的设备、工艺装备及工人的操作都较为简单；Y机械制造技术97加工工艺规程-D 缺点：使用设备及人工多,占地面积大,尤其产品变化慢,工作丰富性差,工人易疲劳。 通过提高操作节凑来实现高效率生产,适宜大批量生产方式,是发展趋势。 四、满足技术要求的方法 机械加工的目的就是要保证工件的技术要求符合图纸技术要求。 1.满足尺寸公差的方法 尺寸公差(简称公差)：允许尺寸的变动量。Y机

48、械制造技术98加工工艺规程-D (1)试切法 通过试切测量调整再试切,反复进行直到达到要求的精度 。 (2)调整法 在机床上先调整好刀具和工件在工序尺寸方向上的相对位置。 (3)定尺寸刀具法 用刀具的相应尺寸来保证。 (4)主动测量法Y机械制造技术99加工工艺规程-D 利用自动测量装置边加工边测量加工尺寸是主动测量法。 (5)自动控制法 用测量装置或数控装置等自动控制加工过程。 2.满足形状公差要求的方法 指加工后零件表面实际几何形状与理想几何形状(绝对平面、绝对圆柱面等)的相符合程度。 (1)刀尖轨迹法 依靠刀具相对工件运动轨迹获得形状精度。Y机械制造技术100加工工艺规程-D (2)成形法

49、 用成形刀具对工件加工的方法。 (3)展成法 用工件和刀具作展成切削运动的方法。 (4)仿形法 通过仿形装置作进给运动对工件加工。 3.获得相互位置公差要求的方法 位置公差取决于有关的划线精度、找正精度、机床精度及夹具精度。Y机械制造技术101加工工艺规程-D 五、切削成形经济性分析 经过讨论知:同一个零件可以有不同的加工方案,在满足技术要求的条件下,切削成形的经济性就成为了确定机械加工工艺路线和选择加工方案的重要依据。 1.依据加工经济精度选择加工方法 不同切削方法运用的机床和加工条件各有不同,如均为外圆面加工可车削,也可磨削。 但不同机床加工精度、台时成本也有差异。 Y机械制造技术102加

50、工工艺规程-D设备名称元/h设备名称元/h设备名称元/hC6132车床35B6065牛头刨床15外圆磨床28C6140车床65X6125万能铣床40镗床903m立式车床100万能工具铣床45数控车床50龙门铣1596m龙门刨床80数控铣床60立式钻床16平面磨床40立式加工中心80 常用机床同时成本表（上半年参考值） Y机械制造技术103加工工艺规程-D 加工过程中各种可能因素会影响加工精度,即使同一种加工方法,不同工艺条件,所达到的加工精度也不同。 一种加工方法可获得相邻的几级加工精度。 在加工精度与成本曲线中。 曲线A段可达极限精度; C段为保证达到精度,其成本不再降低； B段精度与成本大

51、致成正比例的经济精度范围Y机械制造技术104加工工艺规程-D 相同表面的某级精度可用不同方法来达到。 在条件允许的情况下,应根据零件精度要求选择成本最低的加工方法。 图为磨、镗和钻孔时的精度和成本比较。 当内孔公差大于时,磨镗钻都能达到精度要求,但采用钻孔最经济； 当公差小于2时,选磨; 当公差在1和2之间时,采用镗孔成本最低。Y机械制造技术105加工工艺规程-D 2.按生产批量选择加工设备 零件数量很少时,常用通用设备。 如卧式车床、铣床、钻床、磨床等,机床及其工夹量具等所需费用较少,但效率低,使工艺成本高.如右图中曲线c所示。 在生产量大时,常用专用机床、专用设备和专用工夹量具等,虽机床设

52、备投资大,但其效率高, 单件成本随量大而降低,如图(a)中曲线a所示。 曲线b是中批量生产时的产量与成本关系。Y机械制造技术106加工工艺规程-D 因零件的年成本与其年产量关系是条直线,所以用来比较不同的工艺方案的经济性,非常方便。 下图示为三种加工工艺方案在年产量N不同时的全年工艺成本比较。 产量n1时,即单件小批量,用c方案较为经济。 产量n2时,即大量生产,用a方案成本最低。 年产量在n1与n2之间时,为批量生产,b方案最经济。Y机械制造技术107加工工艺规程-D 六、确定加工余量 在选择了毛坯并拟定了工艺路线之后,即应确定每一工序的加工余量。 1.加工余量的基本概念 加工过程中,从加工表面上切去的材料层厚度,称为加工余量。加工余量分工序余量和总余量。 (1)工序余量 指相邻两工序的工序尺寸之差,完成某一道工序时所需切除的金属层厚度.Y机械制造技术108加工工艺规程-D (2)加工总余量 毛坯尺寸和零件图上相应的设计尺寸之差,称为加工总余量;又叫毛坯余量。 加工总余量等于各工序余量之和。 2.确定加工余量大小的方法 (1)经验估计法 经验