机械制造技术课件第4章_.ppt

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第4章机械加工工艺规程设计第4章机械加工工艺规程设计4.1概论概论4.2定位基准及选取定位基准及选取4.3工艺路线的制订工艺路线的制订4.4工序内容的确定工序内容的确定4.5工艺尺寸链工艺尺寸链4.6工艺过程技术经济分析工艺过程技术经济分析4.7制订机械加工工艺规程的实例制订机械加工工艺规程的实例4.8成组技术成组技术4.9计算机辅助工艺过程设计计算机辅助工艺过程设计思考题与习题思考题与习题第4章机械加工工艺规程设计4.1概概论论1.1.机械产品生产过程与机械加工工艺过程机械产品生产过程与机械加工工艺过程机械产品生产过程是指从原材料到该机械产品出厂的全部劳动过程。

它既包括毛坯的制造、机械加工、热处理、装配、检验、试车、油漆等主要劳动过程，还包括包装、储存和运输等辅助劳动过程。

随着机械产品复杂程度的不同，其生产过程可以由一个车间或一个工厂完成，也可以由多个工厂联合完成。

机械加工工艺过程是机械产品生产过程的一部分。

是对机械产品中的零件采用各种加工方法直接用于改变毛坯的形状、尺寸、表面粗糙度以及力学物理性能，使之成为合格零件的全部劳动过程。

第4章机械加工工艺规程设计2.2.机械加工工艺过程的组成机械加工工艺过程的组成一般将机械加工工艺过程组成层次依次细分为工序、安装、工位、工步和走刀。

1）工序一个（或一组）工人在一个工作地点对一个（或同时对几个）工件连续完成的那一部分加工过程称为一道工序。

根据这一定义，只要工人、工作地点、工作对象（工件）之一发生变化或不是连续完成，则应成为另一道工序。

因此，同一个零件，同样的加工内容可以有不同的工序安排，例如图41所示零件的加工，其工艺过程如表41所示，共有五道工序。

第4章机械加工工艺规程设计此时车削外圆、端面、倒角的内容在一台车床上连续完成，属于一道工序。

如果在两台机床上顺续完成，或者虽在一台机床上加工，首先将一批工件的一端全部车好，再车另一端，这时车削就变成了两道工序，整个工艺过程就变成了六道工序。

除此以外，还可以有其它安排。

工序安排和工序数目的确定与零件的技术要求、零件的数量和现有工艺条件等有关。

第4章机械加工工艺规程设计图4-1阶梯轴零件图第4章机械加工工艺规程设计2）安装在同一道工序中，对工件每定位和夹紧一次所完成的那部分工序内容称为一个安装。

例如表4-1中的工序2，在一次定位和夹紧后尚需再次调头定位和夹紧，才能完成全部工序内容，因此该工序共有两个安装；而工序1是在一次装夹下完成全部工序内容，故该工序只有一个安装。

第4章机械加工工艺规程设计表表4-1阶梯轴的工艺过程阶梯轴的工艺过程第4章机械加工工艺规程设计33）工位工位在工件的一次安装中，有时通过分度（或移位）装置等使工件相对于机床床身变换加工位置，我们把每一个加工位置上所完成的工艺过程称为工位。

在一个安装中，可能只有一个工位，也可能需要有几个工位。

如图4-2所示是通过立轴式回转工作台使工件变换加工位置的实例。

在该例中，共有四个工位，依次为装卸工件、钻孔、扩孔和铰孔，实现了在一次装夹中同时进行钻孔、扩孔和铰孔加工。

第4章机械加工工艺规程设计图4-2多工位加工第4章机械加工工艺规程设计4）工步在一个工位中加工表面、切削刀具、切削速度和进给量都不变的情况下所完成的工艺过程，称为一个工步。

按照工步的定义，带回转刀架的机床（转塔车床、加工中心）其回转刀架的一次转位所完成的工位内容应属一个工步，此时若有几把刀具同时参与切削，该工步称为复合工步。

如图4-3所示是用立轴转塔车床回转刀架加工齿轮内孔及外圆的一个复合工步。

可以看出，应用复合工步主要是为了提高工作效率。

第4章机械加工工艺规程设计图4-3立轴转塔车床的一个复合工步第4章机械加工工艺规程设计5）走刀切削刀具在加工表面上切削一次所完成的工步内容，称为一次走刀。

一个工步可包括一次或数次走刀。

当需要切去的金属层很厚，不能在一次走刀下切完时，可分几次走刀。

走刀是构成切削工艺过程的最小单元。

第4章机械加工工艺规程设计3.3.生产类型与机械加工工艺规程生产类型与机械加工工艺规程机械加工工艺规程的详细程度与生产类型有关，不同的生产类型是由产品的年生产纲领即年产量来区别的。

1）年生产纲领和生产批量企业根据市场需求和自身的生产能力决定生产计划。

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称为年生产纲领。

零件的年生产纲领通常按下式计算：

N=Qn（1+）（4-1）第4章机械加工工艺规程设计式中:

N零件的年生产纲领（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）；备品率；废品率。

第4章机械加工工艺规程设计生产纲领是设计或修改工艺规程的重要依据，是生产单位设计的基本文件。

生产纲领确定以后，还应该确定生产批量。

所谓生产批量，是指一次投入或产出的同一产品（或零件）的数量。

确定生产批量的大小主要应考虑三个因素：

资金周转要快；零件加工、调整费用要少；保证装配和销售有必要的储备量。

第4章机械加工工艺规程设计零件生产批量的计算公式如下：

（4-2）式中:

n每批中的零件数量（件）；N年生产纲领规定的零件数量（件）；A零件应该储备的天数；F一年中的工作日天数。

第4章机械加工工艺规程设计2）生产类型根据生产单位（工厂、车间、工段、班组、工作地）生产专业化程度的不同，可将生产类型分为大量生产、成批生产和单件生产三种。

其中，成批生产又可分为大批生产、中批生产和小批生产。

显然，产量愈大，生产专业化程度应该愈高。

表4-2按重型机械、中型机械和轻型机械的年生产量列出了不同生产类型的规范，可供编制工艺规程时参考。

第4章机械加工工艺规程设计表表4-2生产类型和生产纲领的关系生产类型和生产纲领的关系第4章机械加工工艺规程设计从工艺特点上看，小批量生产和单件生产的工艺特点相似，大批生产和批量生产的工艺特点相似，因此生产中常按单件小批生产、中批生产和大批大量生产来划分生产类型，并且按这三种生产类型归纳它们的工艺特点，见表4-3。

生产类型不同，其工艺特点有很大差异。

随着技术进步和市场需求的变化，生产类型的划分正在发生着深刻的变化，传统的大批大量生产往往不能适应产品及时更新换代的需要，而单件小批生产的生产能力又跟不上市场的需求，因此,各种生产类型都朝着生产过程柔性化的方向发展。

第4章机械加工工艺规程设计表表4-3不同生产类型的工艺特点不同生产类型的工艺特点第4章机械加工工艺规程设计3）机械加工工艺规程的格式零件的机械加工工艺规程制订好后，必须将各项内容填写在工艺文件上，以便遵照执行。

工艺文件的形式有多种，在我国各机械制造单位中使用的工艺文件内容也不尽一致，但其基本内容是相同的。

为了加强科学管理和便于交流，原机械电子工业部制订了指导性技术文件工艺规程格式，对各项工艺文件的格式做了规定，要求生产单位按统一规定的格式填写。

最常用的工艺文件有机械加工工艺过程卡片（见表4-4）、工艺卡片（见表45）和工序卡片（见表4-6）。

第4章机械加工工艺规程设计工艺过程卡片是以工序为单位简要说明产品或零、部件的加工（或装配）过程的一种工艺文件。

工艺卡片是按产品或零、部件的某一工艺阶段编制的一种工艺文件。

它以工序为单元，详细说明产品（或零、部件）在某一工艺阶段中的工序号、工序名称、工序内容、工艺参数、操作要求以及采用的设备和工艺装备等。

第4章机械加工工艺规程设计工序卡片是在工艺过程卡片或工艺卡片的基础上，按每道工序所编制的一种工艺文件。

一般具有工序简图，并详细说明该工序的每个工步的加工（或装配）内容、工艺参数、操作要求以及所用设备和工艺装备等。

此外，与机械加工有关的工艺文件还有：

适合一组零、部件通用的各种典型工艺卡片、机床调整卡片和检验卡片等。

第4章机械加工工艺规程设计4.4.机械加工工艺规程的设计原则、机械加工工艺规程的设计原则、步骤和内容步骤和内容1）机械加工工艺规程的设计原则设计机械加工工艺规程应遵循如下原则：

（1）必须可靠地保证零件图纸上所有技术要求的实现，不得擅自修改图纸。

（2）在满足规定的生产纲领和生产批量、保障生产安全要求下，充分利用现有生产条件，做到工艺成本最低、工人的劳动强度较轻。

第4章机械加工工艺规程设计2）设计机械加工工艺规程的步骤和内容

（1）阅读零件图和装配图。

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。

（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；找出主要技术要求和分析关键的技术问题；审查零件的结构工艺性。

所谓零件的结构工艺性，是指在满足使用要求的前提下，制造该零件的可行性和经济性。

功能相同的零件，其结构工艺性可能有差异。

所谓结构工艺性好，是指在现有工艺条件下既能方便制造，又有较低的制造成本。

目前，关于零件结构工艺性分析尚停留在定性分析阶段。

如果在工艺审查中发现了问题，应同产品设计部门联系，共同研究解决办法。

第4章机械加工工艺规程设计（3）确定毛坯。

确定毛坯的主要依据是零件在产品中的作用和生产纲领以及零件本身的结构。

常用毛坯的种类有：

铸件、锻件、型材、焊接件、冲压件等。

毛坯的选择通常是由产品设计者来完成的，工艺人员在设计机械加工工艺规程之前，首先要熟悉毛坯的特点。

例如，对于铸件应了解其分型面、浇口和冒口的位置以及铸件公差和拔模斜度等。

这些都是设计机械加工工艺规程时不可缺少的原始资料。

毛坯的种类和质量与机械加工关系密切。

毛坯质量好，精度高，它们对保证加工质量以及提高劳动生产率和降低机械加工工艺成本有重要作用。

当然，这里所说的降低机械加工工艺成本是以提高毛坯制作成本为代价的。

在选择毛坯的时候，应从实际出发，除了要考虑零件的作用、生产纲领和零件的结构以外，还要充分考虑现实工作环境和条件。

第4章机械加工工艺规程设计（4）拟定机械加工工艺路线。

拟定机械加工工艺路线是制订机械加工工艺规程的核心。

其主要内容有：

选择定位基准、确定加工方法、排定加工顺序以及安排热处理、检验和其它工序等。

机械加工工艺路线的最终确定，一般要通过对比论证，即通过对几条工艺路线的分析与比较，从中选出一条适合本单位条件、确保加工质量以及高效率和低成本的最佳工艺路线。

（5）确定满足各工序要求的工艺装备。

工艺装备包括机床、夹具、刀具和量具等，对需要改装或重新设计的专用工艺装备应提出具体设计任务。

第4章机械加工工艺规程设计（6）确定各主要工序的技术要求和检验方法。

（7）确定各工序的加工余量、计算工序尺寸和公差。

（8）确定切削用量。

目前，在单件小批生产中，切削用量多由操作者自行决定，机械加工工艺规程中一般不作明确规定。

对于中批，特别是在大批大量生产中，为了保证生产的合理性和节奏均衡，则要求必须规定切削用量，并不得随意改动。

（9）确定时间定额并进行技术经济可行性分析。

（10）填写工艺文件。

第4章机械加工工艺规程设计5.5.机械加工工艺规程的作用机械加工工艺规程的作用在单件小批生产中，由于分工上比较粗糙，因此其机械加工工艺规程可以简单一些，一般只编写简单的工艺过程卡片；在中批生产中，多采用工艺卡片；在大批大量生产中要求有细致和严密的组织工作，因此要求有详细、完整的全套工艺文件，以确保产品质量。

不论生产类型如何，都必须有章可循，即都必须有机械加工工艺规程。

这是因为：

（1）生产的计划调度、工人的操作、质量检查等都是以机械加工工艺规程为依据的，一切生产人员都不得随意违反机械加工工艺规程。

第4章机械加工工艺规程设计

（2）生产准备工作（包括技术准备工作）离不开机械加工工艺规程。

在产品投入生产以前，需要做大量的生产准备和技术准备工作。

例如，关键技术的分析与研究；刀、夹、量具的设计，制造或采购；原材料、毛坯件的制造或采购；设备改装或新设备的购置或订做等。

这些工作都必须根据机械加工工艺规程来展开，否则，生产将陷入混乱。

第4章机械加工工艺规程设计（3）除单件小批生产以外，在中批或大批大量生产中要新建或扩建车间（或工段），其原始依据也是机械加工工艺