内燃机制造工艺学第一章Word格式文档下载.docx
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2000年
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●刀具向超硬刀具材料方向发展;
时间
刀具类型
刀具耐热温度
允许切削速度
1900年前
碳素刚
≤200℃
≤10m/s
20世纪初
高速钢
≤500℃
≤30～40m/s
硬质合金刀具
≤800℃
≤300～400m/s
陶瓷、金刚石刀具
≥1000℃
≥1000m/s
●生产规模向多品种、变批量方向发展;
●工艺基础将改变;
二.课程的研究对象与任务
1.机械制造工艺学研究的对象：
机械产品的制造工艺，包括产品加工和装配两方面
动力机械制造工艺学主要研究动力机械的制造工艺过程。
2.本课程的主要任务
●掌握机械加工和装配方面的基本理论和知识;
●了解影响加工精度的各种因素，学会分析研究加工质量的方法;
●学会制定零件机械加工工艺过程和部件、产品装配工艺过程的方法;
●掌握机床夹具设计的基本原理和方法;
●了解先进制造技术、认识制造技术的作用和重要性.
3学习的要求：
课程的实践性很强，注意实践知识的学习和积累.
●注意掌握基本概念
●学习一些基本方法，
●注意和实际结合
第1章基本概念
1.1生产过程与工艺过程
1.1.1生产过程
1.概念；
是指将原材料转变为成品的全过程，也就是从原材料到该产品出厂的全部劳动过程
2.组成：
●原材料的运输和保管——含外购件;
●生产准备工作-编写工艺卡片、工装及设备的准备;
●毛坯的制造;
●零件的机械加工和热处理;
●零件的装配和机器的总成;
●产品的检验和试车;
●成品的油漆和包装等。
注意：
生产过程是一个系统工程
●厂内由若干个车间共同完成
●现代化生产趋向于专业化生产，多厂共同协作完成
1.1.2工艺过程
1.概念：
是生产过程的主要过程。
是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的过程，称为工艺过程。
2.工艺过程的种类
●毛坯制造工艺过程;
●机械加工工艺过程;
●热处理工艺过程;
●装配工艺过程;
1.2工艺过程的组成
是由若干个顺序排列的工序组成；
而每一个工序又可细分为安装、工位、工步和走刀。
1.工序
●概念：
一个或一组工人，在一个工作地或一台机床，对同一个或几个工件连续完成的那一部分工艺过程称为工序。
●划分工序的标志：
工作地点；
操作工人；
加工对象；
工作是否连续。
图1.1阶梯轴简图
2.安装
工件在机床上或夹具中进行定位和夹紧的过程称为安装，
说明：
同一道工序可以多次安装，由于装夹误差及影响生产率，因此尽量地减少安装次数。
图1.2一道两次安装中加工阶梯轴
3.工位
工件在一次安装后，与夹具或机床的可动部分相对于刀具或机床的固定部分所占据的每一个位置称为工位.
图1.3四工位加工简图
4.工步
在一次安装中，加工表面和切削刀具不变的情况下，所连续完成的那部分工序成为工步.
●说明：
⑴在表1.1方案Ⅰ中，车外圆B和车端面J是两个工步;
⑵如在同一工序中连续钻四个φ15mm的孔，则仍为一个工步.
●复合工步：
为了提高生产效率常把几个待加工表面用几把刀具同时加工成为复合工步.例如车活塞的三道环槽。
图1.3a立轴转塔车床的一个复合工步图1.3b刨平面复合工步
图1.3c钻孔、扩孔复合工步图1-3d组合铣刀铣平面复合工步
5.走刀
在一个工步中，当加工余量很大时，在刀具、切速和切削量不变的情况下分几次切削，切削一次所完成的工步内容称为一次走刀。
走刀次数又称为行程次数。
1.3生产类型
1.3.1生产性质
分为产品的试制、试生产和正式生产
●产品试制：
生产出少量样机，验证产品的性能和可靠性。
通用机床、标准工装。
●试生产：
小批生产，验证生产准备中的工艺设计、设备和工装的完善程度。
●正式生产：
正式投产，按生产计划、工艺条件进行的正规生产。
1.3.2生产纲领
●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称为生产纲领，计划期为一年的生产纲领为年生产纲领.零件年生产纲领按下式计算：
N=Qn（1+α%）（1+β%）
式中：
N—零件的年生产纲领；
Q—产品的年产量；
n—每台产品中，该零件的数量；
α%—备品率；
β%—废品率。
●生产批量：
一次投入或产生同一产品的数量称为批量。
按下式计算：
n=NA/F
式中:
n—每批中的零件数量；
N—年生产纲领规定的零件数量；
A—零件应该储备的天数；
F—一年中的工作天数。
1.3.3生产类型
1.生产类型
●生产类型：
产品的生产按专业化程度可分为：
单件生产、成批生产和大量生产。
单件生产—产品品种多、每个品种数量较少、工作地点和加工件经常变动；
成批生产--品种不多、产量较多、工作地点和加工件周期性的轮换。
成批生产又分为：
大批生产、中批生产、小批生产
大量生产—品种单一或几种系列化的产品，产量大，工作地点和加工件固定不变
产品数量的大小和生产厂专业化程度、产品的品种有关，不是固定的。
2.生产类型的工艺特征
●生产类型不同决定：
生产组织管理形式不同；
机床种类及布置不同；
毛坯制造方法不同；
所用夹具、工装、刀具不同；
装配方法及工人技术要求等方面均有不同。
详见表1.2.
1.4工件安装
1.4.1工件的装夹
1.定位
确定工件在机床上或夹具中占有正确位置的过程称为定位。
2.夹紧
工件定位后将其固定，使其在加工过程中始终保持定位位置不变的操作称为夹紧。
3．装夹（安装）
将工件在机床上或夹具中定位夹紧的过程称为装夹（安装）。
●定位与夹紧的区别：
定位是使工件占有正确的位置，夹紧是使工件保持定位的位置不变，它不起定位作用。
一般是先定位后加紧。
●定位和夹紧的过程可以分别进行，如四爪卡盘；
也可以同时进行，如三爪卡盘。
●常见的定位、加紧符号；
见表1.3
4．工件的装夹方式
直接装夹
直接找正装夹
装夹方式找正装夹
划线找正装夹
夹具装夹
⑴直接装夹：
是利用机床上的装夹面来对工件直接定位的方式，如铣连杆端面。
图1.5直接装夹方式
⑵直接找正装夹：
是根据工件的某些表面，利用划针、百分表或目测来找正工件的位置。
例如图1.6的偏心工件加工。
图1.6直接找正装夹图1.7划线找正装夹
●特点：
①装夹精度不高，一般误差在0.1～0.5mm；
效率低;
②一般只适用于单件小批、形状简单、体积小的工件.
③对装夹精度要求很高，且专用家具不能保证时，也只能用精密量具进行直接找正。
⑶划线找正装夹：
对于形状复杂，尺寸、
重量均较大的毛坯件。
如其精度较低不能按其表面找正，可根据加工的要求，预先在工件上划好线，然后用划针、百分表按划线找正工件位置的方法。
见图1.7。
图1.8划线找正装夹方法
特点：
增加一道划线工序，装夹精度比直接找正装夹低，一般误差在0.2～0.5mm，，但比直接找正需要时间短。
⑷夹具装夹；
根据工件某一加工工序的加工要求，在夹具上专用的定位、夹紧元件,工件可迅速、准确地装夹在夹具中。
图1.8工件、夹具和机床之间的位置关系
高效、装夹精度高的方法，使用于成批、大量生产中.
1.4.2基准的概念
基准是零件设计或加工时位置尺寸的起始处，是用来决定零件上各有关表面相互位置所依据的那些几何要素。
分基准点、基准线和基准面。
分类见下表：
设计基准
基准工序基准粗基准
定位基准基本精基准
工艺基准测量基准精基准
装配基准辅助精基准
⑴设计基准：
设计图上所采用的基准，即零部件图上用来确定位置尺寸的几何要素，称为设计基准。
图1.9零件图中的设计基准
⑵工艺基准
在工艺过程中所采用的基准称为工艺基准。
分为工序基准、定位基准、测量基准和装配基准等。
①工序基准：
在工序图上用来确定本工序所加工表面加工后的尺寸、形状、位置的基准称为工序基准，即是工序尺寸、位置公差的起始点。
图1.10工序图中的工序基准
●注意：
零件加工时应尽量使工序基准与设计基准重合；
在用调整法加工时，工序基准与定位基准重合；
在用试切法加工时，工序基准应与测量基准重合。
②定位基准：
在加工中用做定位的基准，即装夹时，使工件在机床上或夹具中占有正确位置所采用的基准称为定位基准。
体现定位基准的表面称为定位基准面。
图1.11工件在加工时的定位基准
定位基准应与设计基准和工序基准重合，否则产生基准不重合误差。
a.粗基准：
第一道工序使用的定位基准面，都是未加工的毛坯面，称为粗基准。
b.精基准：
用已加工过的表面作为定位基准称为精基准
c.辅助精基准：
只加工时用，装配时不用的基准称为辅助精基准。
d.基本精基准：
定位基准和装配基准一致称为基本精基准。
③测量基准：
测量时采用的基准，即用来确定被测尺寸、形状和位置的基准称为测量基准。
尽量采用设计基准作为测量基准。
图1.12测量基准图1.13装配基准
④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。
如图1.13齿轮装配在轴上，装配基准是齿轮孔B及端面A。
1.5工件的定位
1.5.1六点定位原理
⑴自由度
一个物体在空间可能具有的运动，即不确定性为自由度,也称不定度。
六面体在XYZO空间直角坐标系中共有六种独立运动方式：
ZZ
图1.14
沿三个坐标轴方向的移动：
绕三个坐标轴方向的转动：
⑵六点定位原理
●定义；
工件要进行定位，如果用定位元件限制了这六个自由度，即工件在空间的位置就完全确定了，这就是定位。
图1.15工件在空间的定位
1.5.1工件的几种定位情况
需要限制的自由度是影响加工精度而应限制的自由度。
加工精度：
尺寸精度和位置精度。
⑴全定位
工件在机床上或夹具中定位，若六个不定度都被限制时称为全定位。
图1.16a平板孔加工
图1.16b搪连杆大头孔
⑵部分定位
工件在机床上或夹具中定位，若六个自由度没有全部被限制称为部分定位。
分下列几种情况：
1由于工件加工前的结构特点，无法限制、也没有必要限制某些方面的不定度
图1.17
②由于工序的加工精度要求，工件在定位时允许保留某些方面的不定度
Ⅰ.工件在两个坐标方向有尺寸和位置精度要求
图1.18a铣通槽工件图1.18b铣通槽工件定位分析
Ⅱ.工件在一个坐标方向有尺寸和位置精度要求
图1.19平面加工定位分析
总结：
●在一个坐标方向有尺寸和位置精度要求，至少应限制三个自由度；
●在二个坐标方向有尺寸和位置精度要求，可限制五个自由度；
●在三个坐标方向有尺寸和位置精度要求，应将工件六个方面的自由度全部限制，也即使全定位。
⑶欠定位
是指工件定位时，支撑点所限制的不定度数目少于按照加工要求必须限制的不定度数，欠定位的结果将无法保证该工序的加工要求
图1.20a铣平板键槽工序定位分析
图1.20b铣槽工序定位分析
⑷过定位（重复定位）
如某一个自由度同时有一个以上的定位元件来限制。
产生定位重复叫过定位。
图1.21a插齿工序定位分析
图1.20b铣平板键槽工序定位分析
原则：
●对于工件以形状精度和位置精度很低的毛坯面作定位基准时，是不允许出现重复定位的。
●对已加工过的表面或精度高的毛坯表面表面做为定位基准时，为了提高工件定位的稳定性和刚度，在一定条件下是允许采用重复定位的。
但由于限制产生矛盾，可能破坏定位，一般是不允许的。
●当被加工件在夹具中不是只用一个平面定位，而是用二个或两个以上平面的组合表面作为定位基准定位，由于个定位基准之间存在位置公差，夹具上个定位元件之间的位置也不可能绝对准确，故采用重复定位将给工件带来不良后果。
图1.21轴承座加工工序定位分析
练习题一
一、判断题（正确的在题后划“√”，错误的划“×
”。
）
1．在机械加工中，一个工件在同一时刻只能占据一个工位。
2．在一道工序中如果有多个工步，那么这些工步可以是顺序完成，也可以同步完成。
3．在一道工序中只能有一次安装。
4．一组工人在同一个工作地点加工一批阶梯轴，先车好一端，然后调头再车这批轴的另一端，即使在同一台车床上加工，也应算作两道工序。
5．用同一把外圆车刀分三次车削阶梯轴的同一个台阶，因切削用量变化，故称为三个工步。
6．用三把外圆车刀，同时车削阶梯轴的三个台阶，因为加工表面和加工工具均不相同，所以称为三个工步。
二、单项选择题（在每小题的四个备选答案中选出一个正确的答案，并将正确答案的标号填在题干的括号内。
1．零件机械加工工艺过程组成的基本单元是（）。
A．工步B．工序
C．安装D．走刀
2．工步是指（）。
A．在一次装夹过程中所完成的那部分工序内容；
B．使用相同的刀具对同一个表面所连续完成的那部分工序内容；
C．使用不同刀具对同一个表面所连续完成的那部分工序内容；
D．使用同一刀具对不同表面所连续完成的那部分工序内容；
3．一个（或一组）工人在一个工作地，对一个（或同时加工几个）工件所连续完成的那部分机械加工工艺过程称为（）。
A．工步
B．工序
C．工位
D．安装
4．下面（）的结论是正确的。
A．一道工序只能有一次安装；
B．一次安装只能有一个工位；
C．一个工位只能完成一个工步；
D．一道工序只能在一台设备上完成。
5．基准是（）。
A．用来确定生产对象上几何要素关系的点、线、面
B．在工件上特意设计的测量点
C．工件上与机床接触的点
D．工件的运动中心
6．定位基准是指（）。
A．机床上的某些点、线、面
B．夹具上的某些点、线、面
C．工件上的某些点、线、面
D．刀具上的某些点、线、面
7．在每一工序中确定加工表面的尺寸和位置所依据的基准，称为（）。
A．设计基准B．工序基准
C．定位基准D．测量基准
8．粗基准是指（）。
A．未经加工的毛坯表面作定位基准；
B．已加工表面作定位基准；
C．粗加工的的定位基准；
D．精加工时的定位基准。
9．精基准是用下列哪一种表面作定位基准的？
（）
A．已经加工过的表面
B．未加工的表面
C．精度最高的表面
D．粗糙度值最低的表面
10．工序基准定义为（）。
A．设计图中所用的基准
B．工序图中所用的基准
C．装配过程中所用的基准
D．用于测量工件尺寸、位置的基准
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