《机械制造基础》课件-项目3：机械制造工艺规程设计（上）

机械制造工艺基本概念《机械制造基础》1234生产过程和工艺过程

工艺过程的组成生产纲领与生产类型

获得加工精度的方法一、生产过程和工艺过程生产过程工艺过程机械加工工艺过程生产过程是指将原材料转变为成品的所有劳动过程。包括：⑴原材料和成品的运输与保管；⑵生产技术准备工作；⑶毛坯的制造；⑷零件的机械加工、热处理和其它表面处理；⑸产品的装配、调试、检验、油漆和包装等。一、生产过程和工艺过程生产过程在生产过程中，毛坯的制造、零件的机械加工与热处理、产品的装配等工作直接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，这一过程称为工艺过程。一、生产过程和工艺过程工艺过程图3-1-1组合件的加工装配采用机械加工的方法，直接改变毛坯的形状、尺寸和表面质量使其成为零件的过程，称为机械加工工艺过程。一、生产过程和工艺过程机械加工工艺过程图3-1-2零件内孔的钻、扩、铰加工二、工艺过程的组成工序安装工位工步进给一个或一组工人在一个工作地点或一台机床上，对同一个或几个零件进行加工所连续完成的那部分工艺过程称为工序。在零件的加工过程中，有一些工作并不改变零件的形状、尺寸和表面质量，但却影响工艺过程的完成。一般称完成这些工作的工序为辅助工序。二、工艺过程的组成1、工序二、工艺过程的组成1、工序图3-1-3阶梯轴表3-1-1单件小批生产的工艺过程表3-1-2大批大量生产的工艺过程1、工序1、工序二、工艺过程的组成2、安装工件在加工前，先要把工件位置放准，确定工件在机床或夹具中占有正确位置的过程称为定位。工件定位后将其固定住，使其在加工过程中的位置保持不变的操作称为夹紧。将工件在机床上或夹具中定位后加以夹紧的过程称为安装。应尽量减少安装次数图3-1-4停车制动器壳体铣开档夹具二、工艺过程的组成3、工位工件在机床上所占据的位置称为工位。多工位加工，可提高生产率，保证被加工表面间的相互位置精度。二、工艺过程的组成4、工步在加工表面不变、加工工具不变、切削用量中的进给量和切削速度不变的情况下所完成的那部分工序内容，称为工步。一个工序含有一个或几个工步。图3-1-5复合工步图3-1-6加工四个相同表面的工步二、工艺过程的组成5、进给（走刀）在一个工步内，若被加工表面需切除的余量较大，一次切削无法完成，则可分几次切削，每一次切削就称为一次进给。进给是构成工艺过程的最小单元。图3-1-7工序、安装、工位和工序、工步、进给之间的关系三、生产纲领与生产类型生产纲领生产类型工艺特征三、生产纲领与生产类型1、生产纲领生产纲领：企业在计划期内应生产的产品产量。零件的生产纲领：指包括备品和废品在内的年产量。N--零件的年产量(件/年);Q--产品的年产量(台/年);n--每台产品中该零件的数量(件/台);a%--该零件的备品率(备品百分率);b%--该零件的废品率(废品百分率)。三、生产纲领与生产类型2、生产类型生产类型：企业生产专业化程度的分类。单件生产：单个生产，很少重复或不重复的生产类型成批生产：一年中分批轮流地制造，工作地点周期重复大量生产：产品数量很大，大多数工作地点重复进行如重型机器制造专业设备制造新产品试制等如汽车、拖拉机、轴承的制造等如机床制造等三、生产纲领与生产类型2、生产类型生产纲领决定生产类型，产品大小也对生产类型有影响。表3-1-3生产类型和生产纲领等的关系小型：<10kg中型：10~100kg重型：>100kg三、生产纲领与生产类型3、工艺特征不同的生产类型具有不同的工艺特点。

各种生产类型工艺过程的主要特点工艺过程特点生产类型单件生产成批生产大批量生产工件的互换性一般是配对制造，没有互换性，广泛用钳工修配大部分有互换性，少数用钳工修配全部有互换性。某些精度较高的配合件用分组选择装配法毛坯的制造方法及加工余量铸件用木模手工造型；锻件用自由锻。毛坯精度低，加工余量大部分铸件用金属模；部分锻件用模锻。毛坯精度中等，加工余量中等。铸件广泛采用金属模机器造型，锻件广泛采用模锻，以及其他高生产率的毛坯制造方法。毛坯精度高，加工余量小。机床设备通用机床，或数控机床，或加工中心。数控机床加工中心或柔性制造单元。设备条件不够时，也采用部分通用机床、部分专用机床。专用生产线、自动生产线、柔性制造生产线或数控机床。夹具多用标准附件，极少采用夹具，靠划线及试切法达到精度要求。广泛采用夹具或组合夹具，部分靠加工中心一次安装。广泛采用高生产率夹具，靠夹具及调整法达到精度要求。刀具与量具采用通用刀具和万能量具。可以采用专用刀具及专用量具或三座标测量机。广泛采用高生产率刀具和量具，或采用统计分析法保证质量。对工人的要求需要技术熟练的工人。需要一定熟练程度的工人和编程技术人员。对操作工人的技术要求较低，对生产线维护人员要求有高的素质。工艺规程有简单的工艺路线卡。有工艺规程，对关键零件有详细的工艺规程。有详细的工艺规程。生产率低中高四、获得加工精度的方法获得尺寸精度的方法获得形状精度的方法获得位置精度的方法四、获得加工精度的方法1、获得尺寸精度的方法（1）试切法：试切—测量—调刀—再切—再测达到尺寸图3-1-8试切法四、获得加工精度的方法1、获得尺寸精度的方法（2）调整法首先：用试切法或对刀块调好刀具的相对位置；然后：加工一批工件（加工中不再逐个测量尺寸、调整刀具）图3-1-9铣削时的调整法对刀1-工件2-铣刀3-对刀块四、获得加工精度的方法1、获得尺寸精度的方法（3）定尺寸刀具法用定尺寸刀具（如钻头、键槽铣刀等）保证加工表面的尺寸。图3-1-10钻孔图3-1-11铣键槽四、获得加工精度的方法1、获得尺寸精度的方法（4）自动控制法工件到尺寸时自动停止加工（自动测量/数字控制）。图3-1-12自动测量四、获得加工精度的方法2、获得形状精度的方法（1）刀尖轨迹法：通过刀尖的运动轨迹来获得形状精度的方法。四、获得加工精度的方法2、获得形状精度的方法（2）仿形法：刀具按照仿形装置进给对工件进行加工的方法。四、获得加工精度的方法2、获得形状精度的方法（3）成形法：利用成形刀具对工件进行加工获得形状精度的方法。四、获得加工精度的方法2、获得形状精度的方法（4）展成法：利用刀具和工件作展成切削运动形成包络面，从而获得形状精度的方法。四、获得加工精度的方法3、获得位置精度的方法（1）直接找正安装：用划针、百分表等工具直接找正工件位置并加以夹紧的方法。图3-1-13直接找正定位安装四、获得加工精度的方法3、获得位置精度的方法（2）按划线找正安装：先用划针画出要加工表面的位置，再按划线用划针找正工件在机床上的位置并加以夹紧。四、获得加工精度的方法3、获得位置精度的方法（3）用夹具安装：将工件直接安装在夹具的定位元件上的方法。图3-1-14铣键槽夹具图3-1-15齿轮加工夹具小结1、能够认识生产过程、工艺过程和机械加工工艺过程；2、能够理解工艺过程，分析工序、工步、进给、安装、工位；3、能够根据生产纲领、确定生产类型，分析工艺特征；4、能够分析零件形状及批量，选择获得尺寸精度、形状精度、位置精度的方法。《机械制造基础》机械加工工艺规程《机械制造基础》1234工艺规程的作用

工艺规程的格式制订工艺规程的准备

制订工艺规程的步骤一、工艺规程的作用用表格的形式将机械加工工艺过程的内容书写出来，成为指导性技术文件，就是机械加工工艺规程（简称工艺规程）。包括：零件加工工序内容、切削用量、工时定额、各工序所采用的设备和工艺装备等。一、工艺规程的作用工艺规程机械加工工艺规程工艺规程是机械制造企业最主要的技术文件之一，是企业规章条例的重要组成部分。一、工艺规程的作用工艺规程的作用（1）是指导生产的主要技术文件（2）是组织和管理生产的基本依据（3）是新建和扩建工厂的基本资料一、工艺规程的作用工艺规程的作用二、工艺规程的格式机械加工工艺过程卡机械加工工艺卡机械加工工序卡二、工艺规程的格式1、机械加工工艺过程卡表3-2-1机械加工工艺过程卡一般不能直接指导工人操作二、工艺规程的格式1、机械加工工艺过程卡（示例）二、工艺规程的格式2、机械加工工艺卡能直接指导工人操作适用批量、小批生产表3-2-2机械加工工艺卡二、工艺规程的格式3、机械加工工序卡直接指导工人操作

适用大批大量生产表3-2-3机械加工工序卡二、工艺规程的格式3、机械加工工序卡（示例）二、工艺规程的格式3、机械加工工序卡（1）绘制工序简图：

仅绘出本工序完成后的工件形状；图上工件的位置应是加工时的工作位置，允许不按比例绘制；本工序的加工表面用粗实线表示，非加工面用细实线表示；根据零件加工情况可选某向视图、剖视图或局部视图，力求简明。（2）标注精度要求：只标注本工序加工面的尺寸精度、形状精度、相互位置精度、表面粗糙度和有关技术要求。（3）标注定位符号：须用定位符号表示本工序使用的定位基准（若一个视图无法表达，可用多个视图简图表达清楚）。（4）标注夹紧符号：须用夹紧符号表示夹压方向和作用点。填写要点二、工艺规程的格式3、机械加工工序卡

（1）内容要简要、明确；术语正确、字迹工整；（2）所用符号、计量单位等应符合有关标准；（3）“设备”栏一般填写设备的型号、名称，必要时还应填写设备编号；（4）“工艺装备”栏内的刀、夹、量、辅具，其中属专用的，按专用名称(编号)填写；（5）属标准的，填写名称、规格和精度(编号)。

填写要求二、工艺规程的格式3、机械加工工序卡（示例）三、制订工艺规程的准备制订工艺规程的原则制订工艺规程的原始资料三、制订工艺规程的准备1、制订工艺规程的原则所制订的工艺规程，能在一定的生产条件下，以最快的速度、最少的劳动量和最低的费用，可靠地加工出符合要求的零件。工艺规程是直接指导生产和操作的重要文件，在编制时还应做到正确、完整、统一和清晰。所用术语、符号、计量单位和编号都要符合标准。三、制订工艺规程的准备2、制订工艺规程的原始资料⑴产品的全套装配图和零件的工作图；⑵产品验收的质量标准；⑶产品的生产纲领；⑷产品零件毛坯生产条件及毛坯图等资料；⑸工厂现有生产条件；⑹国内外新技术新工艺及其发展前景；⑺有关的工艺手册及图册。四、制订工艺规程的步骤四、制订工艺规程的步骤⑴分析零件图和产品装配图；⑵选择毛坯；⑶选择定位基准；⑷拟定工艺路线；⑸确定加工余量和工序尺寸；⑹确定切削用量和工时定额；⑺确定各工序的设备、刀夹量具和辅助工具；⑻确定各工序的技术要求及检验方法；⑼填写工艺文件。小结1、能够认识机械加工工艺规程的重要性；2、能够掌握工艺文件的类型、填写内容和填写要求；3、能够理解工艺规程的制订原则，并按要求准备原始资料；4、能够理解制订工艺规程的步骤。《机械制造基础》零件图的分析《机械制造基础》制订工艺规程的步骤⑴分析零件图和产品装配图；⑵选择毛坯；⑶选择定位基准；⑷拟定工艺路线；⑸确定加工余量和工序尺寸；⑹确定切削用量和工时定额；⑺确定各工序的设备、刀夹量具和辅助工具；⑻确定各工序的技术要求及检验方法；⑼填写工艺文件。123检查零件图

零件的技术要求分析零件的结构工艺性分析一、检查零件图检查零件的视图、尺寸、公差和技术要求是否齐全、合理、符合国家标准，若有错误或遗漏，应提出修改措施。一、检查零件图检查零件图书的完整性和正确性二、零件的技术要求分析二、零件的技术要求分析1、加工表面的尺寸精度；2、主要加工表面的形状精度；3、主要加工表面之间的相互位置精度；4、加工表面的粗糙度以及表面质量方面的其它要求；5、热处理要求；6、其它要求（如动平衡、未注圆角或倒角等）。三、零件的结构工艺性分析三、零件的结构工艺性分析结构工艺性良好的结构工艺性是指在满足使用性能的前提下，能以较高的生产率和最低的成本方便地加工出产品。三、零件的结构工艺性分析部分零件结构工艺性改进前后的对比示例1、箱体零件上，孔的位置①需长钻头②钻头易扁加长箱耳端部箱耳三、零件的结构工艺性分析部分零件结构工艺性改进前后的对比示例2、车螺纹时，螺纹的退刀槽未清根退刀槽三、零件的结构工艺性分析部分零件结构工艺性改进前后的对比示例3、插键槽时底部无退刀空间留出退刀空间避免打刀三、零件的结构工艺性分析部分零件结构工艺性改进前后的对比示例4、插齿时无退刀空间小齿轮无法加工留出退刀空间小齿轮可以加工三、零件的结构工艺性分析部分零件结构工艺性改进前后的对比示例5、磨削阶梯轴时砂轮圆角不能清根留有退刀槽磨削时可清根三、零件的结构工艺性分析部分零件结构工艺性改进前后的对比示例6、磨削锥面时砂轮易碰伤工件锥面不能清根留有越程槽磨削时可清根三、零件的结构工艺性分析部分零件结构工艺性改进前后的对比示例7、斜面钻孔时钻头易引偏留出平台钻头不易偏三、零件的结构工艺性分析部分零件结构工艺性改进前后的对比示例8、孔壁出口有台阶时钻头易引偏易折断内壁出口做成平面三、零件的结构工艺性分析部分零件结构工艺性改进前后的对比示例9、钻孔过深时加工量大钻头易引偏损耗大减小钻孔工作量三、零件的结构工艺性分析部分零件结构工艺性改进前后的对比示例10、加工面高度不同时需两次调整效率低一次调整加工两个平面三、零件的结构工艺性分析部分零件结构工艺性改进前后的对比示例11、空刀槽宽度不一致时需三把不同尺寸刀具加工一把刀即可加工三、零件的结构工艺性分析部分零件结构工艺性改进前后的对比示例12、键槽方向不一致时需两次装夹一次装夹即可三、零件的结构工艺性分析部分零件结构工艺性改进前后的对比示例13、加工面积大时加工时间长平面度不易保证加工面减小加工时间短平面度易保证小结1、能够检查零件图视图、尺寸的正确性；2、能够分析零件技术要求的合理性；3、能够分析并修改零件的结构工艺性；《机械制造基础》毛坯的选择《机械制造基础》制订工艺规程的步骤⑴分析零件图和产品装配图；⑵选择毛坯；⑶选择定位基准；⑷拟定工艺路线；⑸确定加工余量和工序尺寸；⑹确定切削用量和工时定额；⑺确定各工序的设备、刀夹量具和辅助工具；⑻确定各工序的技术要求及检验方法；⑼填写工艺文件。123毛坯的类型选择毛坯应考虑的因素毛坯的形状与尺寸的确定4毛坯图一、毛坯的类型适用范围：形状较复杂的零件毛坯，如壳体零件。铸造方法：砂型铸造、精密铸造、金属型铸造、压力铸造等。铸件材料：铸铁、铸钢及铜、铝等非铁金属一、毛坯的类型1、铸件木模手工造型法金属型机器造型法精度低、批量小精度高、批量大一、毛坯的类型1、铸件

砂型铸造木模手工造型一、毛坯的类型1、铸件

金属型机器造型一、毛坯的类型1、铸件

压力铸造适用范围：强度要求高、形状比较简单的零件毛坯，如轴类和齿轮类零件。锻造方法：自由锻造、模锻等。一、毛坯的类型2、锻件自由锻造模锻精度低、单件小批生产、大型零件精度高、大批大量生产、中小型零件一、毛坯的类型2、锻件

自由锻一、毛坯的类型2、锻件

模锻有热轧（尺寸大、精度低）和冷拉（尺寸小、精度高如键）两种。包括圆形、方形、六角形及其它断面形状的棒料、管料及板料等。一、毛坯的类型3、型材热轧无缝钢管冷拉钢管是根据需要由型材或钢板焊接而成的毛坯件，它制造简单、方便，生产周期短，但需经时效处理后才能进行机械加工。一、毛坯的类型4、焊接件冷冲压件可以非常接近成品要求，但模具昂贵吗，因此仅用于大批、大量生产。广泛应用与小型机械、仪表、轻工电子产品等方面。一、毛坯的类型5、冷冲压件二、选择毛坯应考虑的因素二、选择毛坯应考虑的因素1、零件的材料力学性能要求；2、零件的结构形状与大小；3、生产纲领的大小；4、现有生产条件；5、充分利用新工艺、新材料。三、毛坯的形状与尺寸的确定三、毛坯的形状与尺寸的确定1、为加工时安装工件的方便，有些铸件毛坯需铸出工艺搭子。图3.4.1工艺凸台的实例A—加工面B—工艺凸台C—定位面三、毛坯的形状与尺寸的确定2、装配后需形成同一工作表面的两个相关零件，为保证加工质量并使加工方便，常将分离零件先做成一个整体毛坯，加工到一定阶段再切割分离。图3.4.2车床开合螺母外壳简图三、毛坯的形状与尺寸的确定3、对于形状比较规则的小型零件，为了提高机械加工的生产率和便于安装，应将多件合成一个毛坯，当加工到一定阶段后，再分离成单件。图3.4.3滑键的零件图与毛坯图a)滑键零件图b)毛坯图四、毛坯图四、毛坯图1、绘制零件的简化图。将零件的外形轮廓和内部主要结构绘出，对一些次要表面，如倒角、螺纹、槽、小孔等经过加工出来的结构可不画出。

2、附加余量层。将加工余量按比例用粗实线画在加工表面上，剖切处的余量打上网纹线，以区别剖面线。

3、标注尺寸和技术要求。图3.4.4毛坯图a)齿轮的毛坯图b)阶梯轴的毛坯图小结1、能够掌握毛坯的类型；2、能够根据毛坯的材料、结构、大小、生产纲领、生产条件等选择毛坯。3、能够合理确定毛坯的形状和尺寸；4、能够绘制毛坯图。《机械制造基础》定位基准的选择《机械制造基础》制订工艺规程的步骤⑴分析零件图和产品装配图；⑵选择毛坯；⑶选择定位基准；⑷拟定工艺路线；⑸确定加工余量和工序尺寸；⑹确定切削用量和工时定额；⑺确定各工序的设备、刀夹量具和辅助工具；⑻确定各工序的技术要求及检验方法；⑼填写工艺文件。12基准的概念及分类定位基准的选择一、基准的概念及分类基准是零件上用以确定其它点、线、面位置所依据的那些点、线、面。

可分为设计基准和工艺基准两大类。一、基准的概念及分类基准——基面——体现作为基准的中心要素的具体表面可为轮廓要素——零件外廓上的点、线、面（具体存在）其中定位基准面是体现作为定位基准的中心要素的具体表面。中心要素——零件轮廓要素的对称中心点/线/面（不具体存在）例如孔心、轴线、对称面（如键槽）一、基准的概念及分类1、设计基准：零件图上用以确定其它点、线、面位置的基准。它是标注设计尺寸的起点。一、基准的概念及分类1、设计基准：零件图上用以确定其它点、线、面位置的基准。它是标注设计尺寸的起点。一、基准的概念及分类2、工艺基准：在零件加工、测量和装配过程中所使用的基准。（1）定位基准——在加工时，用以确定零件在机床夹具中的正确位置所采用的基准。图3.5.1各种基准示例图3.5.2定位基准示例一、基准的概念及分类2、工艺基准：在零件加工、测量和装配过程中所使用的基准。图3.5.3一夹一顶装夹（1）定位基准又分为粗基准、精基准和辅助基准。

粗基准：以未加工过的表面进行定位的基准，第一道工序使用。精基准：以已加工过的表面进行定位的基准。辅助基准：在零件的装配和使用过程中无用处，只是为了便于零件的加工而设置的基准。

如轴加工用的顶尖孔等。

一、基准的概念及分类2、工艺基准：在零件加工、测量和装配过程中所使用的基准。（2）工序基准——在工序图上用以标定被加工表面位置的基准。一、基准的概念及分类2、工艺基准：在零件加工、测量和装配过程中所使用的基准。（3）测量基准——零件检验时，用以测量已加工表面尺寸及位置的基准。一、基准的概念及分类2、工艺基准：在零件加工、测量和装配过程中所使用的基准。（4）装配基准——装配时用以确定零件在机器中位置的基准。图3.5.4齿轮与轴的装配一、基准的概念及分类2、工艺基准：在零件加工、测量和装配过程中所使用的基准。（4）装配基准——装配时用以确定零件在机器中位置的基准。图3.5.5减速器装配二、定位基准的选择二、定位基准的选择⒈精基准的选择原则（1）基准重合原则即选用设计基准作为定位基准，以避免定位基准与设计基准不重合而引起的基准不重合误差。为保证尺寸c的精度(Tc)