第五章工艺规程设计-120504.ppt

1、1,加工余量的确定,第5章 工艺规程设计,本章要点,定位基准的选择,加工方法的选择,工艺尺寸链,工艺过程经济分析,工序顺序的安排,第一节 概 述,机械制造技术,第五章,3,5.1.1 机械加工工艺规程,机械加工工艺过程 采用各种机械加工方法，直接用于改变毛坯的形状、尺寸、表面质量，使之成为合格零件的全部劳动过程。,机械加工工艺规程 规定零件机械加工工艺过程的工艺文件。 工艺规程的作用,工艺规程是生产准备工作的依据 工艺规程是组织生产的指导性文件 工艺规程是新建和扩建工厂（或车间）时的原始资料 便于积累、交流和推广行之有效的生产经验,4,5.1.2 机械加工工艺规程设计原则,1）以保证零件加工质

2、量，达到设计图纸规定的各项技术要求为前提。 2）工艺过程有较高的生产效率和较低的成本。 3）充分考虑和利用现有生产条件，尽可能作到平衡生产。 4）尽量减轻工人劳动强度，保证安全生产，创造良好、文明劳动条件。 5）积极采用先进技术和工艺，减少材料和能源消耗，并应符合环保要求。,5,5.1.3 制定工艺规程所需原始资料,产品的全套装配图及零件图 产品的验收质量标准 产品的生产纲领及生产类型 零件毛坯图及毛坯生产情况 本厂（车间）的生产条件 各种有关手册、标准等技术资料 国内外先进工艺及生产技术的发展与应用情况,6,1阅读装配图和零件图 了解产品的用途、性能和工作条件，熟悉零件在产品中的地位和作用，

3、明确零件的主要技术要求。 2工艺审查 审查图纸上的尺寸、视图和技术要求是否完整、正确、统一，分析主要技术要求是否合理、适当，审查零件结构工艺性。 3熟悉或确定毛坯 确定毛坯的依据是零件在产品中的作用、零件本身的结构特征与外形尺寸、零件材料工艺特性以及零件生产批量等。常用的毛坯种类有铸件、锻件、焊接件、冲压件、型材等，其特点及应用见表5-4。,5.1.4 机械加工工艺规程设计步骤,7,5.1.4 机械加工工艺规程设计步骤,8,4. 选择定位基准 5. 拟定加工路线 1)确定满足各工序要求的工艺装备,5.1.4 机械加工工艺规程设计步骤,包括机床、夹具、刀具、量具、辅具等。 工艺装备的选择在满足零

4、件加工工艺的需要和可靠地保证零件加工质量的前提下，应与生产批量和生产节拍相适应，并应充分利用现有条件，以降低生产准备费用。 对必须改装或重新设计的专用或成组工艺装备，应在进行经济性分析和论证的基础上提出设计任务书。,9,2)确定各工序加工余量，计算工序尺寸和公差 3)确定切削用量 4)确定时间定额 5)编制数控加工程序（对数控加工） 6)评价工艺路线 对所制定的工艺方案应进行技术经济分析，并应对多种工艺方案进行比较，或采用优化方法，以确定出最优工艺方案。 7)填写或打印工艺文件,5.1.4 机械加工工艺规程设计步骤,第二节 工艺路线拟定,机械制造技术,第五章,11,工序顺序的安排问题,主要解决

5、问题：,基准的选择,加工方法的选择问题,第二节 工艺路线拟定,12,5.2.1 工艺基准,基准：用来确定生产对象几何要素间几何关系所依据的那些点、线、面 分类：设计基准: 设计图样上设计尺寸所依据的基准 工艺基准: 工艺过程中所使用的基准,设计基准,13, 工序基准：工序图上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 定位基准 在加工中用作工件定位的基准 a.粗基准和精基准 b.附加基准 测量基准：工件在加工中或加工后，测量尺寸和形位误差所 依据的基准 装配基准：装配时用来确定零件或部件在产品中相对位置所 依据的基准,5.2.1 工艺基准,基准：用来确定生产对象几何要素间几何关系

6、所依据的那些点、线、面 工艺基准: 工艺过程中所使用的基准,14,基准分类归纳如下：,5.2.1 工艺基准,15,在加工时用于工件定位的基准称为定位基准。,5.2.1 工艺基准,使用未经机械加工表面作为定位基准，称为粗基准。,零件上根据机械加工工艺需要而专门设计的定位基准。如用作轴类零件定位的顶尖孔，用作壳体类零件定位的工艺孔或工艺凸台（图5-1）等。,使用经过机械加工表面作为定位基准，称为精基准。,定位基准,16,工艺凸台,A向,A,图5-1 车床小刀架上的工艺凸台,5.2.1 工艺基准,定位基准,17,5.2.1 工艺基准,图52 用不加工表面作粗定位基准,定位基准,18,图53 床身加工

7、的粗基准,5.2.1 工艺基准,定位基准,19,5.2.2 粗基准的选择,粗基准选择原则,保证相互位置要求原则 余量均匀分配原则 便于工件装夹原则 粗基准一般不得重复使用原则,使用未经机械加工表面作为定位基准，称为粗基准,粗基准,20,保证相互位置要求原则如果首先要求保证工件上加工面与不加工面的相互位置要求，则应以不加工面作为粗基准。,5.2.2 粗基准的选择,图5-4 粗基准选择比较,21,图5-5 粗基准选择比较,为保证零件的壁厚均匀，以不 加工的外圆表面A为粗基准,保证相互位置要求原则如果首先要求保证工件上加工面与不加工面的相互位置要求，则应以不加工面作为粗基准。,5.2.2 粗基准的选

8、择,22,5.2.2 粗基准的选择,余量均匀分配原则若每个表面都加工，则以余量最小的表面作为粗基准，以保证各表面都有足够的余量。,图5-6 阶梯轴的加工,23,便于工件装夹原则要求选用的粗基准面尽可能平整、光洁，且有足够大的尺寸，不允许有锻造飞边、铸造浇、冒口或其它缺陷。也不宜选用铸造分型面作粗基准。,5.2.2 粗基准的选择,余量均匀分配原则如果首先要求保证工件某重要表面加工余量均匀时，应选择该表面的毛坯面作为粗基准。,24,5.2.2 粗基准的选择,粗基准一般不得重复使用原则在同一尺寸方向上，粗基准通常只允许使用一次，以免产生较大的定位误差。,25,5.2.2 粗基准的选择,粗基准选择原则

9、,保证相互位置要求原则，选择永不加工表面 余量均匀分配原则，选择余量小的表面 便于工件装夹原则 粗基准一般不得重复使用原则,26,5.2.3 精基准的选择,精基准选择原则,基准重合原则 统一基准原则 互为基准原则 自为基准原则 便于装夹原则,使用经过机械加工表面作为定位基准，称为精基准,精基准,27,5.2.1 工艺基准,图5-9 定位基准选择,基准重合原则选用被加工面设计基准作为精基准,28,5.2.1 工艺基准,图5-10 基准不重合误差分析,基准重合原则选用被加工面设计基准作为精基准,29,5.2.3 精基准的选择,基准重合原则选用被加工面设计基准作为精基准,30,5.2.3 精基准的选

10、择,统一基准原则当工件以某一表面作精基准定位，可以方便地加工大多数（或全部）其余表面时，应尽早将这个基准面加工出来，并达到一定精度，以后大多数（或全部）工序均以它为精基准进行加工,31,5.2.3 精基准的选择,在实际生产中，经常使用的统一基准形式有： 1）轴类零件常使用两顶尖孔作统一基准； 2）箱体类零件常使用一面两孔（一个较大的平面和两个距离较远的销孔）作统一基准； 3）盘套类零件常使用止口面（一端面和一短圆孔）作统一基准； 4）套类零件用一长孔和一止推面作统一基准。 采用统一基准原则好处： 1）有利于保证各加工表面之间的位置精度； 2）可以简化夹具设计，减少工件搬动和翻转次数。 注意：采

11、用统一基准原则常常会带来基准不重合问题。此时，需针对具体问题进行具体分析，根据实际情况选择精基准。,32,5.2.3 精基准的选择,互为基准原则,图5-12 主轴零件精基准选择,【例】主轴零件精基准选择（图5-12）,自为基准原则,【例】床身导轨面磨削加工（图5-9）,便于装夹原则所选择的精基准，应能保证工件定位准确、可靠，并尽可能使夹具结构简单、操作方便。,33,5.2.3 精基准的选择,精基准选择原则,基准重合原则 统一基准原则 互为基准原则 自为基准原则 便于装夹原则,34,5.2.3 基准的选择,精基准选择原则,基准重合原则 统一基准原则 互为基准原则 自为基准原则 便于装夹原则,粗基

12、准选择原则,保证相互位置原则 余量均匀分配原则 便于工件装夹原则 粗基准不得重复使用原则,35,5.2.4 加工方法的选择,经济精度随年代增长和技术进步而不断提高,在正常加工条件下（采用符合质量标准的设备和工艺装备，使用标准技术等级工人，不延长加工时间），一种加工方法所能保证的加工精度和表面粗糙度,36,5.2.4 加工方法的选择,1）零件加工表面的精度和表面粗糙度要求 2）零件材料的加工性 3）生产批量和生产节拍要求 4）企业现有加工设备和加工能力 5）经济性,外圆表面、孔及平面加工方案参见教材表5-5，5-6，5-7 （20世纪90年代）。,37,5.2.4 加工方法的选择,38,5.2.

13、4 加工方法的选择,图5-17 孔的典型加工工艺路线,39,5.2.4 加工方法的选择,40,先基准后其他先加工基准面，再加工其他表面 先面后孔有两层含义： 1）当零件上有较大的平面可以作定位基准时，先将其加工出来，再以面定位，加工孔，可以保证定位准确、稳定 2）在毛坯面上钻孔或镗孔，容易使钻头引偏或打刀，先将此面加工好，再加工孔，则可避免上述情况的发生 先主后次也有两层含义： 1）先考虑主要表面加工，再安排次要表面加工，次要表面加工常常从加工方便与经济角度出发进行安排 2）次要表面和主要表面之间往往有相互位置要求，常常要求在主要表面加工后，以主要表面定位进行加工 先粗后精,5.2.5 加工顺

14、序的安排,41,改善工件材料切削性能 消除内应力 改善工件材料的力学物理性质 提高零件表面耐磨性或耐蚀性或以装饰为目的,5.2.5 加工顺序的安排,热处理的目的：,热处理工序的安排试其目的来定,42,为改善工件材料切削性能而进行退火、正火或调质等,应安排在粗加工以前或粗加工以后半精加工之前进行 为消除内应力而进行退火、人工时效等,最好安排在粗加工之后精加工以前,也可安排在粗加工之前 为改善工件材料的力学物理性质而进行的如调质、淬火等通常安排在粗加工后、精加工前进行。 为提高零件表面耐磨性或耐蚀性或以装饰为目的而进行的的热处理工序或表面处理工序（如镀铬、镀锌、氧化、煮黑等）一般放在机械加工完毕之

15、后后工艺过程的最后,5.2.5 加工顺序的安排,43,除操作工人自检外，下列情况应安排检验工序： 零件加工完毕后； 从一个车间转到另一个车间前后； 重要工序前后。,去毛刺工序 通常安排在切削加工之后。 清洗工序 在零件加工后装配之前，研磨、珩磨等光整加工工序之后，以及采用磁力夹紧加工去磁后，应对工件进行认真地清洗。 动平衡,5.2.5 加工顺序的安排,44,使每个工序中包括尽可能多的工步内容，从而使总的工序数 目减少 优点： 1）有利于保证工件各加工面之间的位置精度； 2）有利于采用高效机床，可节省工件装夹时间，减少工件 搬运次数； 3）可减小生产面积，并有利于管理。,使每个工序的工步内容相对

16、较少，从而使总的工序数目较多 工序分散优点：每个工序使用的设备和工艺装备相对简单， 调整、对刀比较容易，对操作工人技术水平要求不高,5.2.6 工序集中与工序分散,45,传统的流水线、自动线生产，多采用工序分散的组织形式（个别工序亦有相对集中的情况）,由于市场需求的多变性，对生产过程的柔性要求越来越高，加之加工中心等先进设备的采用，工序集中将越来越成为生产的主流方式,多品种、中小批量生产，为便于转换和管理，多采用工序集中方式,5.2.6 工序集中与工序分散,46,5.2.7 加工阶段的划分,粗加工阶段主要任务是去除加工面多余的材料 半精加工阶段使加工面达到一定的加工精度，为精加工 作好准备 精

17、加工阶段使加工面精度和表面粗糙度达到要求 超精加工或光整加工阶段对于特别精密的零件，安排此阶段，以确保零件的精度要求,可及早发现毛坯缺陷以减少损失； 有利于保证零件的加工精度； 有利于设备的合理使用和精密机床的精度保持； 有利于人员的合理安排； 精加工工序安排在最后，可保护精加工后的表面少受损伤或不受损伤,47,工艺路线的拟定,48,辅助工序,自检 重要工序的前后 送往外车间加工之前 全部加工工序完成,淬火工序之前全部加工工序完成,工艺路线的拟定,49,工作环境： 中温（300度）， 高速（1000015000转/分） 材料：40CrNiMoA 热处理：淬火后回火 硬度：HRc3236 表面处

18、理：氧化 毛坯：摸锻件,工件实例,50,工件实例,51,工件实例,52,53,箱体零件的加工,主轴箱体结构特点及技术条件分析 箱体是支承或安装其它零、部件的基础零件，加工质量 影响到机器的工作精度、使用性能和寿命。 主要加工面是平面和孔。底面M和侧面N是装配基准、设 计基准。大多数孔是轴承的支承孔，有较高尺寸精度和形位 精度，要求最高的是主轴孔。,54,定位基准的选择 1）精基准的选择 根据基准重合原则 选M面和N面作精基准， 定位稳定可靠，且箱体 开口朝上，镗孔时调整 刀具、测量孔径等方便。,加工箱体内部隔板上的孔时，只能使用活动结构的吊架 镗模，刚度较差，精度不高，且操作费事。 一般只在单件小批生产中应用。,箱体零件的加工,图59吊架式镗模,55,定位基准的选择 1）精基准的选择 在大批量生产中， 用顶面R和两定位销孔作统一精基准。定位可靠，中间导向支承刚度好，易保证孔系位置精度，装卸工件方便。,加工中无法观察、测量和调整刀具；存在基准不重合误 差，为保证主轴孔至底面M的尺寸要求，须提高顶面R至底 面M的加工精度。,箱体零件的加工,图510