第一节 机械加工过程与工艺规程.ppt

1、第一节 机械加工过程与工艺规程,机械制造工程第三章,在实际生产中，由于零件的结构形状、几何精度、技术条件和生产数量等要求不同，一个零件往往要经过一定的加工过程才能将其由图样变成成品零件。 机械加工工艺人员必须从工厂现有的生产条件和零件的生产数量出发，根据零件的具体要求，在保证加工质量、提高生产效率和降低生产成本的前提下，对零件上的各加工表面选择适宜的加工方法，合理地排加工顺序，科学拟定加工工艺过程，才能获得合格的机械零件。,生产过程的概念 机械产品制造时，将原材料转变为产品的所有劳动过程 对于机器的制造而言，生产过程包括： 生产技术准备过程 毛坯的制造和处理过程 零件的机械加工、热处理和其他表

2、面处理 部件或产品的装配、调试、检验和油漆等 原材料和成品的运输与保管,一、生产过程与工艺过程,工艺过程的概念,工艺过程：在生产过程中，改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质，使其成为半成品或成品的过程，亦即生产过程中由毛坯制造起到油漆为止的过程。,工艺过程包括： 毛坯制造过程 热处理过程 机械加工工艺过程 装配工艺过程等,机械加工工艺过程的概念,机械加工工艺过程：指用机械加工的方法直接改变毛坯的形状、尺寸和表面质量，使之成为零件或部件的生产过程，它包括机械加工工艺过程和机器装配工艺过程,工艺过程的组成 工艺过程由一个或若干个顺序排列的工序组成 工序：一个（或一组）工人，在一个工作地点（或一

3、台机床上），对同一个零件（或一组零件）进行加工所连续完成的那部分工艺过程 划分工序的主要依据是： 工作地点（或机床）是否改变 加工是否连续,安装：加工前，使工件在机床上（或夹具中）定位后（即占据正确位置）然后夹紧（即保持位置不变）的过程 工位：工件在机床上所占据的每一个待加工位置（一次安装中先后对工件处于不同的位置进行加工称为多工位加工） 工步：在一道工序中，当加工表面不变、切削工具不变、切削用量中的进给量和切削速度基本不变的情况下所完成的那部分工艺过程,工序划分不同，工步可能相同，也可能会不同 对于一次安装中连续进行的若干相同多工位加工的工步，通常算作一个工步 用几把不同刀具或复合刀具同时加

4、工一个零件的几个表面的工步，也看作一个工步，称为复合工步,走刀：切削刀具在工件表面上每切削去一层金属所完成的那部分工艺过程 一个工步可以包括一次或几次走刀,多工位加工,多工位加工,复合工步,复合工步,生产纲领和生产类型 生产纲领：企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划，即一年中制造产品的数量。 零件的生产纲领还应包括备品和废品，可按下式计算： N = Qn(1+a%)(1+b%) 生产类型：企业生产专业化程度的分类,单件生产：单个生产不同结构和尺寸的产品，很少重复甚至不重复 特点是：品种多；产量小；工作地点的加工对象经常改变 大量生产：同一产品生产数量很大，大多数工作地点按一定节奏重复进行

5、某一零件的某道工序的加工 特点是：产量大；工作地点的加工对象较少改变；加工过程重复,批量生产：一年中分批轮流制造几种不同的产品，每种产品均有一定的数量，工作地点的加工对象周期性重复（同一产品每批投入的数量称为批量） 特点是：有一定的生产数量；加工对象周期性改变；加工过程周期性重复 生产类型和生产纲领的关系以及各种生产类型的工艺特点参见表1-4、1-5,1机械加工工艺规程的概念 按一定的格式，用文件的方式规定零件制造工艺过程和操作方法等的技术文件，称为机械加工工艺规程 工艺规程的分类 机械加工工艺过程卡 机械加工工艺卡 机械加工工序卡,二、机械加工工艺规程,2机械加工工艺规程的作用 它是机械制造

6、厂最主要的技术文件之一，是生产一线的法规性文件。新工艺是衡量生产部门技术力量的标志，是产品设计和技术革新的内容之一 指导生产的主要技术文件 组织和管理生产的基本依据 新建和扩建工厂的基本资料 交流和推广经验的基本文件,3制订工艺规程的原则和依据 制订工艺规程的原则 保证产品质量 提高劳动生产率 降低成本 充分利用本企业现有的生产条件 采用国内外先进工艺技术 保证良好的劳动条件,制订工艺规程的主要依据 产品的整套装配图和零件工作图 产品验收的质量标准 产品的生产纲领和生产类型 现有的生产条件和资料（包括毛坯生产条件、协作关系、工艺装备、工人技术状态等） 工厂的发展前景 国内外的生产技术发展状态等

7、,4制订工艺规程的步骤（十大步骤） 分析零件图和产品装配图 选择毛坯 选择定位基准 拟定工艺路线 确定各工序的设备、工装；确定各工序的加工余量，计算工序尺寸和公差 确定各主要工序的技术要求及检验方法 确定切削用量和工时定额 进行经济分析，选择最佳方案 填写工艺文件,制订工艺规程时要解决的主要问题有 零件图的研究和工艺分析 毛坯的选择 定位基准的选择 工艺路线的拟定 设备及工艺装备的选择 加工余量的确定,三、制订工艺规程时要解决的主要问题,1零件图的研究和工艺分析 零件图的研究 通过零件图的研究和分析，了解产品的性能、用途和工作条件，明确各零件的相互装配位置和作用，了解零件的主要技术要求，找出关

8、键技术问题 检查产品图样的完整性和正确性 分析零件材料选择是否恰当 分析零件的技术要求,零件的结构工艺性分析 零件结构工艺性的主要要求： 零件图的尺寸标注应适应机械加工工艺和检验的要求 尽可能减少机械加工量，提高生产率 提高生产效率，保证产品质量 减少装夹次数，缩短辅助时间 结构应适应刀具要求 保证装配的方便和可拆性,零件工艺分析应重点研究的几个问题 主次表面的区分和主要表面加工的保证 零件的技术要求分析 加工表面的尺寸精度 主要加工表面的形状精度 主要加工表面之间的位置精度 加工表面的粗糙度以及表面质量方面的其它要求 热处理要求 其它要求，如平衡、探伤、气密性试验 零件图上表面位置尺寸的标注

9、,2毛坯的选择 毛坯的种类 选择毛坯的基本任务：选定毛坯的制造方法及其制造精度 毛坯的种类： 铸件（砂型、金属型、离心、压力、精密铸造）; 锻件（自由锻和模锻）; 焊接件；冲压件; 型材；冷挤压件; 粉末冶金件,确定毛坯时应考虑的因素 零件的材料及机械力学性能要求 零件的结构形状与尺寸 生产纲领及生产类型 现有生产条件 充分考虑利用新技术、新工艺、新材料的可能性,确定毛坯时的几项工艺措施 为了便于安装，有些铸件毛坯需铸出工艺搭子,装配后需要形成同一工作表面的两个相关偶件，为了保证加工质量并使加工方便，常常将这些分离零件先制成一个整体毛坯,对于形状比较规则的小型零件，为了便于安装和提高机械加工的

10、生产率，可将多件合成一个毛坯，加工到一定阶段后再分离成单件,3定位基准的选择 基准的概念及其分类 基准是确定零件上某些点、线、面位置时所依据的那些点、线、面（或者说是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） 分为设计基准和工艺基准,设计基准零件图上用以确定其它点、线、面位置的基准,设计基准实例,工艺基准零件加工、测量、装配过程中采用的基准 定位基准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 工序基准用以标定被加工表面位置（或者说确定某加工精度）的基准,定位基准实例,工序 基准 实例,测量基准用以测量已加工表面尺寸和位置的基准 装配基准装配时用以确定零件在机器中位

11、置的基准,测量基准实例,测量基准实例,基准问题的分析 基准是制订工艺依据，因此必然客观存在，但不一定具体存在：有的是轮廓要素，可直接接触；有的是中心要素，不可触摸 当作为基准的要素无法触及时，常常由某些具体存在的基面来体现 基准可以是没有面积的点以及面积很小的面，但工件上的基面必定有接触面积 表示位置关系的基准与表示尺寸的一样,定位基准的选择 选择定位基准，应符合两点要求： 各加工表面应有足够的加工余量，非加工表面的尺寸、位置应符合设计要求 定位基准应有足够大的接触面积和分布面积，以保证能承受切削力，保证定位稳定可靠,定位基准分为粗基准和精基准： 粗基准：未加工表面作为定位基准者 精基准：已加

12、工表面作为定位基准者 粗基准重点考虑如何保证各加工表面有足够的余量 精基准重点考虑如何减少误差，提高定位精度 选择定位基准通常从精基准到粗基准,精基准的选择 基准重合原则：选择设计基准为定位基准 基准统一原则：采用同一基准加工尽可能多的表面 自为基准原则：精加工某些余量小而均匀的重要表面时，以其自身作为基准 互为基准原则：加工位置精度要求高的两表面以二表面互相作为基准反复进行加工 准确可靠原则：保证定位准确，夹紧可靠，设计简单，操作方便,基准 不重合 误差 示例,基准重合 工件安装 示例,自为基准实例,粗基准的选择 选有技术要求、加工余量小的重要非加工表面作为粗基准 加工表面与非加工表面间有位

13、置要求时，应选非加工表面作为粗基准 选尺寸、位置可靠，平整光洁，有一定面积，方便夹紧的表面作基准 粗基准在同一尺寸方向只能用一次 多个表面需一次加工时，应选精度最高或余量最小的表面作为粗基准,床身加工 粗基准选择,粗基准 选择实例,4工艺路线的拟订 工艺路线的制订不但影响加工质量和生产效率，而且影响工人的劳动强度，影响设备投资、车间面积、生产成本等。是制订工艺规程的关键一步。,表面加工方法的选择 先根据技术要求确定加工方案以及分几次加工 应考虑材料的性质 应考虑生产类型 应考虑本厂的现有设备及技术条件 应考虑工件的形状、重量、物理特性 应作加工经济精度和经济粗糙度分析 还应考虑其他特殊要求,加

14、工阶段的划分 工艺过程的四个加工阶段： 粗加工阶段切除各表面大部分余量；考虑劳动效率 半精加工阶段完成次要表面的加工；为精加工作准备 精加工阶段保证达到图纸要求 光整阶段提高尺寸精度，降低粗糙度,划分加工阶段应考虑的因素： 保证加工质量 粗加工切削力、切削热、夹紧力、变形都大，不可能达到高精度 合理利用机床设备 合理安排热处理和检验工序 及时发现毛坯缺陷，及时修补或报废 精加工应放在最后，避免损伤已加工表面,加工顺序的安排 复杂工件的机械加工工艺路线通常要经过切削加工、热处理和辅助工序 切削加工安排顺序四原则： 基准先行（便于定位） 先粗后精（防止变形） 先主后次（避免浪费） 先面后孔（保证孔

15、的位置精度）,热处理工序的安排： 预热处理：退火，正火，调质，时效处理 去应力处理：人工时效，自然时效，退火，冰冷处理（0-80，12小时） 最终热处理：淬火-回火，渗碳淬火，渗氮，正火，调质 表面处理：涂镀、发蓝、发黑,辅助工序的安排： 包括：检验、去毛刺、倒棱、清洗、防锈、表面强化、退磁、平衡等 检验是主要的辅助工序，一般安排在 粗加工之后，精加工之前 重要工序前后 零件转换车间前 特殊性能检验前（如磁力探伤） 零件全部加工完毕，入库之前,工序的集中与分散 拟定工艺路线时，选定了各表面的加工工序和划分加工阶段之后，就可以将同一阶段中的各加工表面组合成若干工序 工序集中即将工件的加工，集中在

16、少数几道工序内完成 工序分散即将工件的加工，分散在较多的工序内完成,工序集中的特点： 采用高效专用设备及工装，生产效率高 减少设备数量，相应减少操作工人和生产面积 减少工序数目，简化生产计划 减少安装次数，缩短辅助时间，保证位置精度 缩短加工时间，减少运输工作量，缩短生产周期 设备结构复杂，投资大，调整、维修困难，转换产品费时,工序分散的特点： 设备简单，调整、维修方便 对工人技术要求低，培训时间短 生产准备量小，易于平衡工序时间 可采用合理的切削用量，缩短基本时间 易更换产品 设备数量多，操作工人多，占地面积大 工序集中与工序分散的选择 应根据企业规模、产品类型、现有条件、零件结构特点和技术

17、要求、工序节拍选,5设备及工艺装备的选择 设备的选择 工序集中时，应选高效自动加工设备；组织集中时，应选通用设备 工序分散时，应选简易设备 机床精度与工件精度应相适应 机床规格与工件的外形尺寸应相适应 应与现有加工条件相适应,工艺装备的选择 影响加工精度、生产效率、劳动强度、经济性 应该根据生产类型、具体加工条件、工件结构特点、技术要求等选择,夹具的选择 单件、小批生产采用通用夹具和附件 大批、大量生产应采用专用高效夹具 多品种、小批量可采用可调夹具或成组夹具,刀具的选择 优先选用标准刀具 机械（工序）集中时，应采用高效专用夹具、复合刀具、多刃刀具 刀具类型、规格、精度等级应符合加工要求,量具

18、的选择 单件、小批生产采用通用量具 大批、大量生产应采用极限量规和高效专用检验量仪 量具精度必须与加工精度相适应,6加工余量的确定 加工余量的基本概念 加工余量：加工时从加工表面切去的金属层厚度 工序余量：指相邻两工序的工序尺寸之差（或某一表面在一道工序中切除的金属层厚度）,工序余量的计算 工序余量等于前后两道工序尺寸之差 以上为非对称的单边余量，旋转表面的加工余量为对称的双边余量 工步余量为相邻两工步尺寸之差，它是某工步在表面上切除的金属层厚度,加工余量,工序基本余量、最大余量、最小余量、余量公差的概念 加工余量是个变动值（毛坯制造和各个工序尺寸都存在误差） 基本余量工序尺寸用基本尺寸计算时

19、所得的加工余量 最大余量该工序余量的最大值 最小余量保证该工序加工表面的精度和质量所需切除的金属层最小厚度 余量公差前工序与本工序的工序尺寸公差之和,加工余量图示,入体原则：指工序间公差带的取向 规定： 被包容面（轴、键宽等）工序间公差带取上偏差为零，加工后的基本尺寸和最大极限尺寸相等 包容面（孔、键槽宽等）工序间公差带取下偏差为零，加工后的基本尺寸和最小极限尺寸相等 为了便于加工，规定工序尺寸按“入体原则”标注极限偏差，毛坯按“双向”布置上、下偏差,加工余量与工序间公差的关系： 对于被包容面而言： 工序间余量=上工序基本尺寸-本工序基本尺寸 最大工序间余量=上工序最大极限尺寸-本工序最小极限

20、尺寸 最小工序间余量=上工序最小极限尺寸-本工序最大极限尺寸,对于包容面而言： 工序间余量=本工序基本尺寸-上工序基本尺寸 最大工序间余量=本工序最大极限尺寸-上工序最小极限尺寸 最小工序间余量=本工序最小极限尺寸-上工序最大极限尺寸,总加工余量：指零件从毛坯变为成品时从某一表面所切除的金属层总厚度。即毛坯尺寸与零件图样的设计尺寸之差 总余量等于该表面各工序余量之和： 总加工余量对工艺过程的影响： 总余量不够，质量得不到保证 总余量太大，增加劳动量、消耗、成本 总余量与毛坯精度、生产类型、批量大小有关,影响加工余量的因素 上道工序的表面质量（包括表面粗糙度Ha 和表面破坏层深度Sa） 前道工序

21、的工序尺寸公差（Ta） 前道工序的位置误差（a ） 本工序工件的安装误差（b）,本工序的加工余量必须满足下式： 用于双边余量：Z 2（ Ha + Sa）+ Ta + 2|a +b | 单边余量：Z Ha + Sa + Ta + |a +b |,加工总余量的分配,确定加工余量的方法 经验估算法：根据工艺人员的经验确定加工余量。（适应于单件、小批量生产） 查表修正法：先查手册，然后根据实际情况进行适当修正。（查工艺手册，广泛采用） 分析计算法：分析各项因素，根据关系式计算。（贵重材料，大批生产；需要资料，较少 采用）,1基准重合时，工序尺寸及其公差的计算 当工序基准、定位基准或测量基准与设计基准重

22、合，表面多次加工时，计算顺序是由最后一道工序开始，即由设计尺寸开始向前推算到毛坯尺寸,四、工序尺寸及其公差的确定,计算步骤： 定工序余量和毛坯总余量 定工序公差 求工序基本尺寸 标注工序尺寸公差,2基准不重合时，工序尺寸及其公差的计算 当零件加工过程中多次转换工艺基准，引起测量基准、定位基准或工序基准与设计基准不重合时，需利用工艺尺寸链原理进行工序尺寸及其公差的计算,工艺尺寸链的基本概念 尺寸链的定义 尺寸链由相互联系的尺寸按一定顺序首尾相接排列成的尺寸封闭图形。 工艺尺寸链由单个零件在工艺过程中的有关尺寸所形成的尺寸链。 环组成尺寸链的各个尺寸,尺寸链的组成 封闭坏最终被间接保证精度的那个环

23、（必有且只有一个） 组成环除封闭环之外的所有其他环 增环当其余各组成环不变，而该环增大时使封闭环也增大者 减环当其余各组成环不变，而该环增大时使封闭环反而减小者,尺寸链图 将尺寸链中各相应的环，用尺寸或符号标注在示意图上，这种尺寸图称为尺寸链图 作法：首先确定间接保证的尺寸，定为封闭环；然后从封闭环起，画出各组成环；尺寸首尾相接，顺一个方向画箭头，构成封闭图形,A1 A2 A,工艺尺寸链的构成，取决于工艺方案和加工方法，确定封闭环是关键； 一个尺寸链只能解一个封闭环； 请注意箭头方向： 与封闭环同向者为减环 与封闭环异向者为增环,尺寸链的形式 按环的几何特征分：长度、角度、组合尺寸链 按应用场

24、合分：装配、工艺、零件尺寸链 按各环所处空间位置分：直线、平面、空间尺寸链,尺寸链的特性 封闭性：尺寸链必是一组有关尺寸首尾相接所形成的尺寸封闭图。其中应包含一个间接保证的尺寸和若干个对此有影响的直接获得的尺寸 关联性：尺寸链中间接保证的尺寸即精度直接保证的尺寸精度支配，且间接保证的尺寸精度必然低于直接获得的尺寸精度,尺寸链的计算公式 封闭环的基本尺寸=组成环基本尺寸的代数和,封闭环的极限尺寸：,封闭环的上、下偏差,封闭环的公差,计算封闭环的竖式 口诀：增环上下偏差照抄； 减环上下偏差对调、反号,尺寸链的分析与解算 测量基准与设计基准不重合时的工序尺寸计算,0,加工轴承座,定位基准与设计基准不重合时的工序尺寸计算,机座镗孔,定位基准与设计基准不重合时的工序尺寸计算,从计算结果可知，A5的EsEi，显然这是不合理的。这主要是因为公共环A4的公差值太大，所以应调整A4的上下偏差。现按等公差原则重新分配封闭环公差。 T（Ai）=T（Aj）= T(A4”) = T(A5”) = = = 0.30 再考虑到 A5”A4” 故取 TA4”=0.26，TA5”=0.34 所以 A4”=164 （0.28+0.26） A5”=184 （0.24+0.34）,