机械制造工艺绪论

多媒体课件机械制造工艺

目录第一章机械制造工艺的根本概念第一节机械制造工业在开展我国国民经中的地位与作用

第二节根本概念和定义

第三节工件的定位和基准

第一节机械制造工业在开展我国国民经济中的地位与作用机械制造业在我国国民经济中的地位和作用机制开展幻灯片机制作用幻灯片第二节根本概念和定义机械制造过程是一个资源向产品或零件的转变过程2.加工系统的概念机械加工系统是由机床、夹具、刀具、工件、操作人员和加工工艺等组成的。机械加工系统输入的是制造资源〔毛坯或半成品、能源和劳动力〕，经过机械加工过程制成成品或半成品输出。〔1〕物料流〔物流〕机械加工系统输入的是原材料或坯料、半成品及相应的刀具、量具、夹具、润滑油、切削液和其他辅助物料等。〔2〕信息流主要包括加工任务、加工工序、加工方法、刀具状态、工件要求、质量指标和切削参数等，分为静态信息〔工件尺寸要求、公差大小等〕和动态信息〔刀具磨损、机床故障状态等〕；〔3〕能量流机械加工系统是一个动态系统，其动态过程是机械加工过程中的各种运动过程。在机械加工过程中的能量运动称为能量流。图1-2机械加工系统的“三流〞运动二、生产过程与工艺过程1.生产过程生产过程:是指从原材料变为成品的劳动过程的总和。包括:原材料的采购和保管；生产准备工作；毛坯制造；零件机械加工和热处理；产品的装配、调试、油封、包装、发运等工作。2.工艺过程工艺过程：生产过程中，按一定顺序逐渐改变生产对象的形状、尺寸、性能和相对位置关系的过程，称为工艺过程。具体的分为铸造、锻造、冲压、焊接、机械加工、热处理、电镀、装配等工艺过程。

三、生产纲领与生产类型1.生产纲领在方案期内应当生产的产品产量和进度方案称为生产纲领。方案期一般定为一年，所以生产纲领一般就是年产量。零件的年产量应计入废品和备品的数量，常按下式计算：N=Qn〔1+α+β〕式中N—零件的年产量，单位为件／年；Q—产品的年产量，单位为台／年；n—每台产品中，该零件的数量，单位为件／台；α—备品率；β—废品率。生产纲领的大小决定了产品〔或零件〕的生产类型。2.生产类型〔1〕单件生产产品的品种很多，同一产品的产量很少，工作地点经常变换，加工对象很少重复。如重型机械、专用设备的制造及新产品试制。〔2〕成批生产各工作地点分批轮流制造几种不同的产品，加工对象周期性重复。一批零件加工完以后，调整加工设备和工艺装备，再加工另一批零件，如机床、电机、汽轮机生产。〔3〕大量生产工作地点按照一定的生产节拍重复进行某种零件的某一个加工内容，设备专业化程度很高。如汽车、拖拉机、轴承、洗衣机等生产。表1-1各种生产类型的划分依据生产类型生产纲领/台/年（或件/年）重型零件（30kg以上）中型零件（4~30kg）轻型零件（4kg以下）单件生产≤5≤10≤100成批生产小批生产＞5~100＞10~150＞100~500中批生产＞100~300＞150~500＞500~5000大批生产＞300~1000＞500~5000＞5000~50000大量生产＞1000＞5000＞50000工艺特征

生产类型

单件小批

中批

大批大量零件的互换性

用修配法，钳工修配，缺乏互换性

大部分具有互换性。装配精度要求高时，灵活应用分组装配法和调整法，同时还保留某些修配法

具有广泛的互换性。少数装配精度较高处，采用分组装配法和调整法毛坯的制造方法与加工余量

木模手工造型或自由锻造。毛坯精度低，加工余量大

部分采用金属模铸造或模锻。毛坯精度和加工余量中等

广泛采用金属模机器造型、模锻或其它高效方法。毛坯精度高，加工余量小

机床设备及其布置形式

通用机床。按机床类别采用机群式布置

部分通用机床和高效机床。按工件类别分工段排列设备

广泛采用高效专用机床及自动机床。按流水线和自动线排列设备工艺装备

大多采用通用夹具、标准附件、通用刀具和万能量具。靠划线和试切法达到精度要求

广泛采用夹具，部分靠找正装夹，达到精度要求。较多采用专用刀具和量具

广泛采用专用高效夹具、复合刀具、专用量具或自动检验装置。靠调整法达到精度要求对工人技术要求

需技术水平较高的工人

需一定技术水平的工人

对调整工的技术水平要求高，对操作工的技术水平要求较低工艺文件

有工艺过程卡，关键工序要工序卡

有工艺过程卡，关键零件要工序卡有工艺过程卡和工序卡，关键工序要调整卡和检验卡成本

较高

中等

较低第三节工件的定位和基准机械加工时，为使工件的被加工外表获得规定的尺寸和位置要求，确定工件在机床上或夹具中占有正确的位置过程，称为定位。在加工过程中，工件在各种力的作用下应当保持这一正确位置始终不变，这就需要夹紧。工件的装夹过程就是工件在机床上或夹具中定位和夹紧的过程。工件的定位是通过定位基准与定位元件的紧密贴合接触来实现的，一、基准及其分类

工件的基准：在零件的设计和制造过程中，要确定一些点、线或面的位置，必须以一些指定的点、线或面作为依据，这些作为依据的点、线或面，称为基准。按照作用的不同，常把基准分为设计基准和工艺基准两类。1.设计基准在设计图样上所采用的基准为设计基准。对于某一个位置要求而言，它所指向的两个外表之间常常是互为设计基准的。如图1-3所示的轴套零件，外圆和内孔的设计基准是它们的轴心线；端面A是端面B、C的设计基准；内孔D的轴心线是φ25h6外圆径向圆跳动的设计基准；对于尺寸40mm来说，A面是C面的设计基准，也可以认为C面是A面的设计基准。图1-3轴套设计基准例如2.工艺基准是指在零件的工艺过程中所采用的基准。〔1〕定位基准：在加工中用作定位的基准，称为定位基准。定位基准一般是由工艺人员选定的。〔2〕测量基准：测量工件时所采用的基准，称为测量基准。如图1-3所示，工件以内孔套在心轴上测量外圆φ25h6的径向圆跳动，那么内孔为外圆的测量基准；用卡尺测量尺寸15mm和40mm，外表A是外表B、C的测量基准。〔3〕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，成为装配基准。如箱体零件的底面、主轴的轴颈以及齿轮的孔和端面等。〔4〕工序基准：在工序图上，用来确定本工序所加工外表加工后的尺寸、形状、位置的基准称为工序基准。工序基准应当尽量与设计基准相重合，当考虑定位或试切测量方便时，也可以与定位基准或测量基准相重合。测量基准的实例装配基准的实例图1-4直接找正装夹百分表找正动画画线找正安装动画2.划线找正装夹这种装夹方式是先按加工外表的要求在工件上划线，加工时在机床按线找正以获得工件的正确位置。通常用于单件中小批生产中加工外表复杂、加工精度要求不太高、生产率较低的铸件加工情况，也可用于大型铸件的精加工中。3.用夹具装夹机床夹具是指在机械加工工艺过程中用以装夹工件的机床附加装置。常用的有通用夹具和专用夹具两种类型。使用夹具装夹时，工件在夹具中迅速而正确地定位与夹紧，不需找正就能保证工件与机床、刀具间的正确位置。这种方式生产率高、定位精度好，广泛用于成批生产和单件小批生产的关键工序中。图1-5划线找正装夹图1-6用夹具装夹三、工件的定位原理1.六点定位原理任何一个工件，如果对其不加任何限制，那么，它的位置都是不确定的。这种位置的不确定性，放在空间直角系中来描述，具有六个自由度。即：沿x、y、z轴的移动自由度，或绕x，y，z轴的转动自由度。如图1-7所示。分别用、、表示沿x，y，z轴的移动自由度，用x，y，z，表示绕x、y，z轴的转动自由度。在分析工件定位时，通常是用一个支承点限制工件的一个自由度，用合理分布的六个支承点限制工件的六个自由度，使工件的位置完全确定的原那么就是“六点定那么〞。图1-7工件的六个自由度六点定位动画六点定位动画2.常见定位方式所能限制的自由度一个较大的平面可以限制三个自由度，一个狭长的平面可以限制两个自由度，而一个很小的平面只能限制一个自由度。同理可知，短圆柱外表可以起两点定位作用，而长的圆柱外表能起四点定位作用。图1-8定位支承点分布xy移动xy移动转动1固定销xyz移动2移动销xy转动xz移动xz移动转动yz移动yz移动转动xyz移动固定套xyz移动2移动套yz转动常见定位方式所能限制的自由度2.常见定位方式所能限制的自由度

在实际生产中，理论上的定位支承点总是用具体的定位元件或找正的方法来实现的，如图1-9b所示，圆环形工件是这样来实现它的六点定位的：以其内孔套在短圆柱销B上，并紧靠台阶端面A，用嵌在键槽中的小销C防止其转动。稍加分析就可以得出：一个较大的平面可以限制三个自由度，一个狭长的平面可以限制两个自由度，而一个很小的平面只能限制一个自由度。同理可知，短圆柱外表可以起两点定位作用，而长的圆柱外表能起四点定位作用。实际上，直接分析各种定位元件能限制哪几个自由度，以及分析它们的组合限制自由度的情况，对研究定位问题更有实际的意义。图1-9圆环状工件的定位分析和定位元件3.限制自由度与加工要求的关系工件应被限制的自由度数目与工件被加工面存在几个方位的位置要求有相应的关系。当被加工面只有一个方向的位置要求时，需要限制工件的三个自由度。当被加工面有两个方向的位置要求时，需要限制工件的五个自由度。当被加工面有三个方向的位置要求时，需要限制工件的六个自由度。其具体确定方法是：独立拟出确保各单项距离尺寸或位置公差要求而应限制的自由度后，再按综合叠加但不重复的方法便可得到确保多项精度要求应限制的自由度。4.六点定位原理的应用〔1〕完全定位工件的六个自由度都被限制定位称为完全定位。如长方体工件铣不通槽需要限制工件的六个自由度，应该采用完全定位。〔2〕不完全定位工件被限制的自由度少于六个，但能保证加工要求的定位称为不完全定位。〔3〕欠定位按照加工要求应该限制的自由度没有被限制的定位称为欠定位，或定位缺乏。在确定工件在夹具中的定位方案时，欠定位是不允许出现的。〔4〕过定位工件的一个或几个自由度被不同的定位支承点重复限制的定位称为过定位。完全定位动画过定位动画欠定位动画图1-10拨杆〔不完全定位〕图1-11齿轮齿形加工常用定位方式及其夹具4.六点定位原理的应用消除或减少过定位措施：①提高工件定位基准之间及定位元件工作外表之间的位置精度，减小过定位对加工精度的影响，使不