第三章 机械加工工艺规程设计.ppt

1、教学提示： 主要介绍机械加工工艺过程的组成、零件的结构工艺性分析、定位基准的选择、工艺路线的拟定、工序尺寸与工艺尺寸链的计算及工艺过程的技术经济分析等内容。 教学要求： 了解生产过程和工艺过程的概念，掌握工艺过程各组成部分的含义，了解三种不同生产类型的工艺特征；了解工艺规程设计的指导思想和设计原则，了解设计工艺规程的步骤；掌握粗、精基准的选择原则，基本掌握拟定工艺路线的思路；合理选择设备，熟练掌握工序尺寸的计算。,第三章 机械加工工艺规程设计,第三章 机械加工工艺规程设计,制定机械加工工艺过程和指导生产的重要技术文件 工艺规程概念涉及的内容 机械加工工艺过程的组成； 零件的结构工艺性分析； 定

2、位基准的选则； 工艺路线的拟定； 工序尺寸与工艺尺寸链的计算； 工艺过程的技术经济分析等内容。,机器制造的过程： 设计过程：总体设计-部件设计-零件设计 生产过程：零件制造-部件装配-总装-调试,3.1 机械加工工艺规程的基本概念 3.1.1 机械加工工艺过程的概念和组成 概念： 采用机械加工的方法按一定顺序直接改变毛坯的形状、尺寸及表面质量，使其成为合格零件的工艺过程。 组成： 由一个或若干个顺序排列的工序组成。每一个工序又可分为若干个安装、工位、工步及走刀。,工序 在一个工作地点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，称为一个工序。 划分工序的主要依据是工作地点是否变动和工作是

3、否连续。 只要工作地点发生了变化就构成了新的工序； 即使同一工作地点，如果中间中断了加工时间，也构成不同的工序。 工序是组成工艺过程的基本单元，也是生产计划的基本单元。,阶梯轴的工艺过程,2.安装与工位 （1）安装：工件经一次装夹后所完成的那一部分工序称为安装。 例如：用三爪自定心卡盘装夹工件，车一端面，钻中心孔，即是一个安装； 一个工序中，工件的安装数量增加，会带来多次装夹造成的装夹误差，影响加工精度，同时也会增加装卸工件时的辅助工作时间。 工件在加工中应尽量减少安装个数。,（2）工位： 工件一次装夹后，工件或夹具的可动部分一起相对刀具或机床的固定部分所占据的每一个位置，称为工位。 例如：经

4、过一次装夹，在铣端面钻中心孔机床上完成，端面铣削和中心孔钻削在两个位置上完成，就是两个工位。,两工位加工工件两端面,3.工步与走刀 （1）工步：在加工表面、加工工具和切削用量中的转速与进给量均保持不变的情况下，所连续完成的那一部分工序称为工步。 （2）复合工步：一组刀具或一把复合刀具对零件的几个表面同时进行加工时，也把它看作一个工步，称为复合工步。,复合工步,（3）走刀：在一个工步中，若被加工表面需切去的金属层较厚，需要分几次切削，每进行一次切削称为一次走刀。,3.1.2 生产纲领与生产类型 1.生产纲领 企业在计划期内应生产的产品产量和进度计划。 生产纲领的大小在一定程度上决定了零件的生产类

5、型，而各种生产类型又有不同的工艺特征，制定工艺规程必须符合其相应的工艺特征。 生产纲领是制定工艺规程的重要依据。,2.生产类型 单件生产： 如配件、新产品样机 大量生产 ：如汽车、轴承 成批生产 ：如机床制造 产品的生产类型不同，其生产组织、生产管理、机床布置、毛坯制造、采用的工艺装备、加工方法及对工人的技术水平要求的高低也是不一样的。,各种生产类型的工艺特征,3.1.3 机械加工工艺规程 1.机械加工工艺规程的概念、内容及作用 （1）概念 用规定的图表和文字的形式将合适的工艺过程规定下来，并用来指导生产，这样的工艺文件称为机械加工工艺规程。 （2）内容 有毛坯的种类、零件的加工工艺路线、各工

6、序基本加工内容、切削用量、时间定额及采用的机床和工艺装备（刀具、夹具、量具、模具、辅具）等。,（3）作用 指导生产的主要技术文件 生产管理和组织管理的主要依据 新建或扩建工厂或车间的基本资料,2.机械加工工艺规程的格式 （1）机械加工工艺过程卡片 以工序为单位，简要说明零件整个加工工艺过程的一种工艺文件。 内容包括工序号、工序名称、工序内容、加工车间、设备及工艺装备、各工序时间定额等。 在单件小批生产中，常以这种卡片直接指导生产。 常用于成批生产和小批生产中比较重要的零件。,（2）机械加工工艺卡片 以工序为单位，比较详细地说明零件加工工艺过程的一种工艺文件，简称工艺卡； 包含了工艺过程卡片的内

7、容，而且详细说明了每一工序的工位及工步的工作内容； 对于复杂工序，还要绘出工序简图，标注工序尺寸及差等。,（3）机械加工工序卡片 针对每道工序所编制的，通过工序简图说明该工序的加工内容、尺寸及公差、定位基准、夹压部位等，并注明切削用量、工步内容及工时等。 工序卡片多用于大批大量生产中，每个工序都要有工序卡片。,机械加工工艺规程的制定 （1）制定工艺规程的原始资料 产品零件图及该零件所在部件或总成的装配图； 产品的生产纲领； 产品验收的质量标准； 制造厂现有生产条件，如机床设备、工艺装备、工人技术水平及毛坯的制造生产能力等； 国内、外同类产品的生产工艺资料； 与产品工艺过程有关的图册资料。,（2

8、）制定工艺规程的步骤 分析产品零件图及装配图，分析零件的加工要求、结构工艺性，检验图样的完整性； 由零件的年生产纲领确定生产类型； 选择毛坯类型及制造方法； 拟定零件的加工工艺路线； 确定各工序的工序内容，选择机床、夹具、刀具和量具等； 确定切削用量及时间定额； 确定重要工序的检验项目及检验方法； 填写工艺文件。,3.2 零件工艺性分析与毛坯的选择 3.2.1 零件的工艺性 1.分析和审查零件图样 完整性和正确性、合理性 2.审查零件材料的选择和技术要求 3.审查零件的结构工艺性,常见结构要素的工艺性,3.2.2 毛坯的选择 机械加工常用的毛坯有铸件、锻件、焊接件、冲压件和型材等。 选用时主要

9、考虑以下问题： 零件的材料与力学性能； 零件的结构形状与外形尺寸； 生产类型； 具体生产条件； 充分利用新工艺、新材料。,3.3 定位基准的选择 在工件加工过程中，不但保证被加工表面本身的精度，而且还要保证被加工表面间的位置精度要求。 正确选择定位基准，对保证零件加工表面间的位置精度和安排加工工序都有很大的影响。,3.3.1 基准的概念及分类 零件的几何要素（点、线、面）之间有着一定的尺寸要求和位置关系，在零件的设计和加工的过程中，经常要用到某些点、线、面来确定其他几何要素间的几何关系，这些作为依据的点、线、面称为基准。 1.设计基准,设计基准,2.工艺基准 工序基准 测量基准 装配基准 定位

10、基准,测量基准,定位基准分为粗基准和精基准 工件在起始工序加工中只能选择未经加工的毛坯表面作为定位基准，这种基准称为粗基准。 在以后的工序中则可以选择已加工过的表面定位，这种基准称为精基准。,定位基准,3.4 机械加工工艺路线的拟定 工艺路线定义： 零件生产过程中，由毛坯到成品所经过的工序先后顺序。 内容： 选择定位基准； 选择零件各表面的加工方法； 安排工序的先后顺序； 确定工序的集中与分散程度； 选择设备与工艺装备等。,3.4.1 表面加工方法的选择 1.加工经济精度与经济粗糙度 在正常加工条件下（采用符合质量标准的设备、工艺装备和标准技术等级的工人，不延长劳动时间）所能达到的加工精度。

11、相应的粗糙度称为经济粗糙度。,外圆表面加工方法的经济精度、表面粗糙度,内孔表面加工方法的经济精度、表面粗糙度,各种平面加工方法的加工经济精度、表面粗糙度,2. 零件表面加工工艺方案的选择,外圆表面加工工艺方案,内孔表面的加工工艺方案,平面加工工艺方案,3.4.2 加工阶段的划分 1.各加工阶段的主要任务 粗加工阶段： 切除毛坯的大部分金属余量，使形状和尺寸基本接近成品。 半精加工阶段： 将主要表面加工到一定尺寸精度，并为精加工留出合适的余量，完成零件上各次要表面的加工，如钻孔、攻螺纹、铣键槽等。,精加工阶段： 从零件上切去较小余量，使各主要表面的尺寸达到精度要求。 光整加工阶段： 对于精度要求

12、很高（IT5以上）、表面粗糙度值要求很小( Ra0.2微米 )的表面，必须在精加工之后安排光整加工。,2.划分加工阶段的原因 保证加工质量； 及时发现毛坯缺陷； 合理利用机床设备； 便于合理的插入必要的热处理工序； 精加工安排在最后可减少对已加工表面磕伤。,3.4.3 工序的集中与分散 工序集中： 使每个工序所包括的加工内容尽量多些，零件的加工内容集中在少数几道工序中完成。 工序分散： 使每个工序所包括的加工内容尽量少些，零件的加工内容分散到很多工序内完成。 工序分散的极端情况，是每个工序只包括一个简单工步。,3.4.4 工序顺序的安排 1.机械加工工序的安排 先粗后精 先主后次 先面后孔 基

13、准先行,2.热处理及表面工序的安排 热处理方式有退火、正火、调质、淬火、时效、渗 碳及氮化等； 按相应目的，大致可分为预备热处理和最终热处理。,（1）预备热处理： 改善机械加工性能、消除内应力，为最终热处 理作准备； 包括退火、正火、调质、时效处理。 （2）最终热处理： 提高零件材料的硬度及耐磨性； 包括淬火、时效、渗碳及氮化等。,3.辅助工序的安排 检验、清洗、去毛刺、防锈、去磁及平衡去重等。,3.4.5 机床设备及工艺装备的选择 1.机床设备的选择 如采用工序集中，则宜选用高效自动加工设备； 若采用工序分散，则加工设备可较简单。 选择原则： 机床的精度应与工序的加工精度相适应； 机床的规格

14、应与工件的轮廓相适应； 机床的生产率应与零件的生产类型相适应； 机床的选择应与工厂现有加工条件相适应。,2.工艺装备的选择 （1）夹具的选择 单件、小批生产应首先采用各种通用夹具和机床附件，如卡盘、机床用平平口虎钳、分度头等； 对于大批和大量生产，应采用专用高效夹具； 多品种中、小批量生产可采用可调夹具或成组夹具。,（2）刀具的选择 一般采用通用刀具或标准刀具。 （3）量具的选择 单件、小批生产应广泛采用通用量具，如游标卡尺、百分尺和千分表等； 大批生产应采用极限量块和专用检验夹具和量仪。,3.5 加工余量与工序尺寸,3.5.1 加工余量的概念 加工过程中从被加工表面上切除的金属层厚度。 加工

15、余量分为工序余量和加工总余量。 工序余量,某一表面在一道工序中切除的金属层厚度。 工序余量等于相邻两工序的工序尺寸之差。,2工序基本余量、最大余量、最小余量及余量公差 由于毛坯制造和各个工序尺寸都存在着误差，实际加工过程中切除的余量是有变化的，所以加工余量也有基本余量、最大余量和最小余量之分。 3加工总余量 某一表面从毛坯到最后成品切除掉的金属层厚度称为加工总余量，其值等于毛坯尺寸与零件图样的设计尺寸值的差，等于该表面各工序余量之和。,3.5.2 影响加工余量的因素 前工序的表面粗糙度和表面缺陷层深度； 前工序的工序尺寸公差； 前工序的各表面间相互位置的空间误差； 本工序的安装误差。,表面粗糙

16、度和表面缺陷层,3.5.3 确定加工余量的方法 经验估算法； 查表修正法； 计算法。,各种加工方法的表面粗糙度Ra和表面缺陷层Ha数值,3.5.4 工序尺寸及其公差的确定 1.基准重合时工序尺寸及其公差的计算 确定各工序的加工方法； 确定该加工方法所要求的加工余量及其所能达到的精度； 由最后一道工序逐个向前推算，即由零件图上的设计尺寸开始，一直推算到毛坯图上的尺寸。,主轴孔工序尺寸及公差的计算,2基准不重合时工序尺寸及其公差的计算 当工序基准和定位基准与设计基准不重合时，需要用工艺尺寸链进行分析计算。 工艺尺寸链计算方法见尺寸精度设计方法。,3.6 工艺过程的生产率与技术经济分析,3.6.1

17、工艺过程的生产率 劳动消耗工艺定额，简称时间定额，是劳动生产率的重要指标，也是工艺规程中的一项重要内容。 时间定额 定义：在一定生产条件下，规定生产一件产品或完成一道工序所消耗的时间。 作用：安排作业计划、进行成本核算的重要依据，也是设计或扩建工厂时计算设备和工人数量的依据。,完成工序的时间定额称为单件时间定额，组成如下： （1）作业时间 基本时间： 直接改变生产对象的尺寸、形状、相对位置、表面状态或材料性质工艺过程所消耗的时间，包括刀具的趋近、切入、切削加工和切出等时间。 辅助时间： 为实现工艺过程所必须进行的各种辅助动作所消耗的时间，如装卸工件、启动和开停机床、改变切削用量、测量工件等所消

18、耗的时间。,（2）布置工作地时间 工人为照管工作地（如更换刀具、润滑机床、清理切屑、收拾工具等）所消耗时间，一般按作业时间的2%估算。 （3）休息和生理需要时间 一般按作业时间的2%估算。 （4）准备和终结时间 为了生产一批产品或零、部件，进行准备和结束工作所消耗的时间。如熟悉工艺文件、领取毛坯、安装刀具和夹具、调整机床以及在加工一批零件终结后所需拆下和归还工艺装备、发送成品等所消耗的时间。,2提高生产率的工艺途径 （1）缩短基本时间 提高切削用量 减少切削行程长度 采取复合工步 （2）缩短辅助时间 直接缩减辅助时间，使用高效夹具。 间接缩减辅助时间。使基本时间和辅助时间重合，使用转位夹具、连续加工等。,（3）缩短布置工作地时间 减少换刀次数和换刀时间。 （4）缩短准备终结时间 减少机床、夹具、刀具的调整和安装时间。采 用成组技术。 （5）进行高效及自动化加工 采用组合机床和自动线。,3.6.2 工艺过程的技术经济分析 在保证质量的前提下，拟订出几种不同的工艺方案，并通过对下艺过程的技术经济分析和比较，确定出最经济合理的方案。 工艺过程的技术经济分析，通常是对不同的工艺过程讲行工艺成本的分析和评比。 1.工艺成本的概念及组成 零件制造过程中所需费用的总和称