《机械制造工艺与夹具设计》机械加工工艺规程的设计

1、 零件的工艺性分析及毛坯的选择 1.2机械加工工艺的基本概念1.1 工序设计 1.4授课学时14第1章 机械加工工艺规程的设计 工艺过程设计 1.3教学重点（1）定位基准的选择（2）加工方法的确定（3）加工顺序的安排教学难点（1）工艺路线的拟订 （2）工序尺寸的计算第1章 机械加工工艺规程的设计1-1 机械加工工艺的基本概念1.生产过程2.工艺过程3.机械加工工艺过程将原材料转变为成品的全过程称为生产过程。直接改变原材料形状、尺寸或性能（表面状态、内部组织）的那部分生产过程。采用机械加工方法直接改变毛坯的形状、尺寸、表面质量，使其成为合格零件的过程。一、生产过程、工艺过程与机械加工工艺过程二、

2、生产纲领和生产类型生产纲领：包括备品和废品在内的该产品的年产量。生产类型： （一）单件生产单个或者少数几个地生产不同结构或尺寸的产品。特点：产品数量少，加工对象经常变换，生产率低，成本高。（二）成批生产在一年内分批地生产相同的产品，生产呈周期性的重复。 （三）大量生产长期地大量生产某种固定产品。 特点：产品数量很大，加工对象长期固定不变，生产率高，成本低。 特点：产品数量较多，加工对象周期性变换，生产率中等，成本中等。又可分为：小批生产、中批生产、大批生产。 基准的概念：用来确定零件上某些点、线、面 的位置 所依据的那些点、线、面。三、基 准 基准的分类： 1.工序基准：在工序图上，用来确定加

3、工表面位置的基准。 2.定位基准：在加工中，使工件在机床或夹具中占有正确 位置所采用的基准。 3.测量基准：测量时所采用的基准。 4.装配基准：装配时用来确定零件（或部件）在产品中的 相对位置所采用的基准。（一）设计基准：在零件设计图纸上所采用的基准。（二）工艺基准：零件在加工及装配过程中所采用的基准。（一）机械加工工艺规程的概念概念：（二）制订工艺规程的原则 1. 技术上的先进性 2. 经济上的合理性 3. 使用上的安全性 格式：主要有工艺过程卡片和工序卡片两种基本形式。 作用：1. 是指导生产的主要技术文件； 2. 是组织和管理生产的主要依据； 3. 是新建、扩建或改建工厂、车间的依据。

4、规定零件机械加工工艺过程和操作方法的工艺文件。四、机械加工工艺规程的制订（三）设计机械加工工艺规程的步骤确定生产类型零件的工艺分析选择毛坯确定切削用量及时间定额确定加工余量及工序尺寸确定各工序的设备及工艺装备选择定位基准拟定工艺路线填写工艺文件 制订机械加工工艺规程的步骤流程图1、原始资料：主要有零件图（产品图）、生产纲领、现场的加工设备及生产条件等。1-2 零件的工艺性分析及毛坯的选择 （二）从机械加工角度 分析零件是否具有良好的结构工艺性。 零件的结构工艺性-是指所设计的零件结构，在能满足使用要求 的前提下，制造的可行性和经济性。 （一）从零件的作用上 分析零件的技术要求是否合理。一、零件

5、的工艺性分析 （一）从零件的作用上 分析零件的技术要求是否合理。（一）常用毛坯的种类及特点毛坯种类特 点铸件 多用于结构和形状复杂的零件毛坯。木模手工造型 用于单件小批生产或大型零件，生产效率低，精度低；金属模机器造型 用于大批生产，生产效率较高，精度较高；离心铸造 用于空心旋转零件，效率高，精度高，用于大批量生产；压力铸造 用于形状复杂、精度高、大批生产、尺寸小有色金属零件。 锻件 用于制造强度高、形状简单的零件毛坯。自由锻造：生产效率低，精度低，用于单件小批生产；模锻和精密锻造：生产效率高，精度高，用于大批大量生产。 型材 用于形状简单或尺寸不大的零件。分为热轧和冷拉钢材。 焊接件 用于尺

6、寸较大、形状复杂的零件。多用型材或锻件焊接而成，其制造成本低，但抗振性差，容易变形，尺寸误差大。 冲压件 用于形状复杂、生产批量较大的板料毛坯。精度较高，但厚度不宜过大。二、毛坯的选择（二）选择毛坯应全面考虑下列因素 如： 生产规模较大时，采用高精度和高生产率的毛坯制 造方法。 2. 零件的结构及尺寸 1. 生产规模 如 尺寸较大的毛坯，往往不能采用模锻、压铸。 如 阶梯轴，若各台阶直径相差不大： 若各台阶直径相差较大：可选圆棒料；宜选锻件。模锻、压铸等。 3. 零件的机械性能的要求 4. 材料的工艺性要求 5. 现有的生产条件 如 锻件的机械性能高于型材， 因此，对于重要的零件，强度要求高时

7、应选用锻件， 而不宜选用型材。 如 金属型浇铸的毛坯，其强度高于砂型浇注的毛坯； 离心浇铸和压力浇铸的毛坯，其强度高于金属型浇注的毛坯， 如 铸铁和青铜不能锻造，只能选铸造。 灰口铸铁基本上不能焊接。一、工艺过程的组成工序 工序是组成工艺过程的基本单元。定义：是指一个（或一组）工人，在一台机床（或一个工作地点）上，对一个（或同时对几个）工件，所连续完成的那一部分工艺过程。区分工序的主要依据：是工作地点（或设备）是否变动。 1.3 工艺过程设计 工 序 号 工 序 名 称 加 工 设 备 1 2 3 4 5备料车大端面、车大端外圆及倒角车小端面、车小端外圆及倒角铣键槽去毛刺 锯 床 车 床 车

8、床 铣 床 钳工台表3-1 阶梯小轴的工序2. 安装 在一道工序中，零件每装夹一次所完成的加工。 阶梯小轴某工序： 车大端面、车大端外圆、倒角、 车小端面、车小端外圆及倒角。 需两次安装（用卡盘装夹）。车床刀架座，在平面磨床磨四个侧面，需四次安装。3. 工位 在一次安装中，工件在机床上所占据的每一个加工位置。 四工位： 装卸工件 钻孔 扩孔 铰孔 此工序是一次安装四个工位例如：某一工序，对一个小件进行钻、扩、铰孔加工，在组合机床上。4. 工步在加工表面和加工工具不变的情况下，所连续完成的那 一部分工序。如果上述因素中有一项改变，就成为另一工步。六角车床上加工套类零件的工序包括六个工步例复合工步

9、：采用几把刀具或一把复合刀具同时加工一个或几 个表面的工步，应视为一个工步。5. 走刀（行程） 在一个工步内，刀具每切削一次，就称为一次行程。二、定位基准的选择定位基准加工中，使工件在机床或夹具中占有正确位置 所采用的基准。1、粗基准：用未经加工的表面作为定位基准。2、精基准：用加工过的表面作定位基准。3、辅助基准（工艺面）：为了满足工艺需要，在工件上 特意作出专门供定位用的表面。（一）粗基准的选择原则： 1.如果必须首先保证工件上加工表面与不加工表面之间的位置要求，则应以不加工表面作为粗基准。如果在工件上有多个不需加工的表面，则应以其中与加工表面的位置精度要求较高的表面作粗基准。 2. 如果

10、必须首先保证工件某重要表面加工余量均匀，则应选择该表面为粗基准。 3. 选作粗基准的表面，应平整，没有浇口、冒口或飞边等缺陷，以便定位可靠。 4. 粗基准一般只能使用一次，应尽量避免重复使用，以免产生较大的位置误差。（二）精基准的选择原则： （1）尽量选择加工表面的设计基准作为精基准，以便消除基准不重合误差，即所谓“基准重合”原则。 （2）当工件以某一组精基准定位可以较方便地加工其它各表面时，应尽可能在多数工序中采用此组精基准定位，即“基准统一”原则。 （3）在有些精加工或者光整加工工序中，要求余量小而均匀时，应选择加工表面本身作为精基准，即遵循“自为基准”的原则。 （4）为了获得均匀的加工余

11、量或较高的位置精度，可以采用“互为基准”的原则，反复多次进行精加工。 （5）精基准的选择应使定位准确，夹紧可靠。为此，精基准的面积与被加工表面相比，应有较大的长度和宽度，以提高其位置精度。 （1）尽量选择被加工表面的设计基准作为精基准，以便消除基准不重合误 差，即所谓“基准重合”原则。（3）在有些精加工或者光整加工工序中，要求余量小而均匀时，应选择加工表面本身作为精基准，即遵循“自为基准”的原则。 如：磨导轨面、圆拉刀拉孔、浮动铰刀铰孔、无心磨床磨削外圆柱面。（3）在有些精加工或者光整加工工序中，要求余量小而均匀时，应选择加工表面本身作为精基准，即遵循“自为基准”的原则。 （4）为了获得均匀的

12、加工余量或较高的位置精度，可以采用“互为基准”的原则，反复多次进行精加工。（一）零件表面加工方法的选择1. 首先要保证加工表面的加工精度和表面粗糙度要求 ； 加工方案：确定零件表面从毛坯到最终成形的加工路线。2. 根据零件的技术要求，选择与经济精度相适应的加工方法；3. 要考虑工件材料的性质； 6. 要考虑工厂的现有设备情况。 4. 要考虑工件的结构形状与尺寸大小； 5. 要考虑生产率与经济性要求；三、工艺路线的拟定 粗加工阶段：主要是切去大部分的加工余量，为半精加工提供定位基准。 主要是提高生产率的问题。（二）加工阶段的划分1. 工艺过程可划分如下几个阶段：精加工阶段：保证各主要表面达到规定

13、的质量要求。半精加工阶段：为零件主要表面的精加工作好准备，并完成一些次要表 面的加工（如铣键槽、钻孔、攻丝等）。 光整加工阶段：以提高加工表面的尺寸精度和降低表面粗糙度， 但一般不用以纠正形状精度和位置精度。 荒加工阶段：毛坯余量特别大 ，表面十分粗糙。 （1）保证加工质量 2. 划分加工阶段的原因： （2）合理使用设备 （3）便于安排热处理工序，使冷热加工工序配合的更好。 （4）可及早发现毛坯的缺陷，及时修补或报废，以免浪费 工时和费用。 （5）精加工表面安排在后面，还可保护其不受损伤。（1） “先基面后其它”（2） “先主要后次要”（4） 先面后孔（3） 先粗后精机械加工顺序的安排 应遵循

14、的原则： （三）加工顺序的安排2. 热处理工序的安排(1)预备热处理：退火和正火常安排粗加工之前，调质一般在粗加工之后；(2)时效处理：需要一次，则安排在粗加工之后； 需要两次，则分别安排粗加工之后和半精加工之后；(3)最终热处理：一般安排在该表面的最终精加工之前。 如表面淬火、渗碳淬火、氮化处理等，包括工件的检验、去毛刺、清洗和涂防锈油等。检验工序的安排：3. 辅助工序的安排 1. 工序集中：在每道工序中所安排的加工内容多，则一个零件的加工只集 中在少数几道工序里完成，工艺路线短。（四）工序的组合 工序分散：在每道工序里安排的加工内容少，则一个零件的加工分散在 很多工序里完成，工艺路线长。2

15、. 工序集中与工序分散的特点：3. 使用工序集中与分散原则时，应考虑的问题： 工序分散和集中各有特点，必须根据生产规模、零件的结构特点和 技术要求等具体生产条件分析，以决定采用哪一种原则来组合工序。工 序安 装工 步1车削1（三爪卡盘）（1）车端面A（2）车外圆E（3）车螺纹外径D（4）车端面B（5）倒角F（6）车螺纹（7）切断2车削1（三爪卡盘）（1）车端面C（2）倒棱G3铣削1（旋转夹具）（1）铣六方 （复合工步）【答案】 工艺过程安排如表 【案例2】 设计出小批生产如图所示螺钉零件的机械加工工艺过程（包括工序、安装、工步、工位）。 已知工件的毛坯为圆棒料。 学习指要第8页【例1.3】 小

16、批生产：工序集中精度低：不划分加工阶段1.4 工 序 设 计 要综合考虑下述因素： 1. 机床的规格尺寸要与零件外廓尺寸相适应 2. 机床的精度应与工序要求的加工精度相适应 加工精度高：选精密机床 加工精度低：选普通机床 3. 机床的生产率应与零件的生产类型相适应 单件小批生产：选通用设备 大批大量生产：选择高效率的专用设备 4. 机床的选择还应结合现场的实际情况一、机床和工艺装备的选择(一) 机床的选择(二)工艺装备的选择 3、量检具的选择 2、刀具的选择1、夹具的选择 单件小批生产：尽量选用通用夹具， 积极推广使用组合夹具。 大批大量生产：应采用高效率的专用夹具。应尽量采用标准刀具。必要时

17、，也可采用各种高效率的复合刀具及专用刀具。单件小批生产：广泛采用通用量具；大批大量生产：应采用各种量规和一些高效率的检具。二、 加工余量的确定（一）加工余量的基本概念1. 加工余量-在加工过程中，从零件被加工表面切除的金属层厚度。2. 工序加工余量-某一个工序所切除的金属层厚度。 总加工余量- 从毛坯到零件在被加工表面上所切除金属层总厚度。 为毛坯尺寸与零件尺寸之差。 等于各工序加工余量之和。3.单边余量：非对称表面，如平面余量、槽深余量等对于外表面：对于内表面：双边余量：对称表面，如轴、孔等对于外表面（轴）： 对于内表面（孔）：4. 对于外表面：公称加工余量最大加工余量最小加工余量加工余量公

18、差 对于内孔表面：公称加工余量最大加工余量最小加工余量加工余量公差 （ 二）确定加工余量的基本准则 在保证加工质量的前提下，尽量减少加工余量。 （三）确定加工余量的方法：1. 经验估计法 ：常用于单件小批生产 ；2. 查表修正法：应用比较广； 注意：5. 工序尺寸公差带如按 “入体原则” 标注，则为： 外表面（轴）：取单项负偏差 内表面（孔）：取单项正偏差 毛坯尺寸：双向标注法 同一表面需要经过多次加工时的工序尺寸计算例 加工某一钢制零件上的一个孔，其设计尺寸为 表面粗糙度为 。现经过粗镗、半精镗、精镗、粗磨和精磨五次加工，计算各次加工的工序尺寸及其公差。解三、工序尺寸及其公差的确定工序尺寸- 是指在加工过程中各个工序应保证的加工尺寸。 其公差即为工序尺寸公差。取2mm计算各工序的基本尺寸为：（一）工艺尺寸链在零件加工和检验过程中，都会遇到一些相互关联的尺寸。定位套:例如： 将这些相互关联的尺寸，按一定的顺序首尾相连，排列成一定封闭的尺寸系统，即构成了工艺尺寸链。1. 尺寸链的组成: 封闭环：在加工或检验过程中间接获得的尺寸。以 表示。 它是特殊的环，在每个尺寸链中只有一个封闭环。环：组成尺寸