机械加工原理.ppt

1、 4 机械加工原理工艺过程及其组成n我们将原材料经毛坯制造、机械加工、装配而转变为产品的全过程称之为生产生产过程过程。n一台产品的生产，往往由许多厂家共同完成，尤其是一些大型或大批量的产品，例如一辆汽车的生产覆盖几百家厂家。这样做有利于降低成本，也有利于技术的发展、生产的组织等。n整个生产过程中，装配之前的那部分都是针对各个零件单独进行的，我们将这部分生产过程的整个路线称为工艺路线工艺路线（或工艺流程）（或工艺流程）。n工艺过程的制订和零件加工的车间分工等都是依据工艺路线而进行的。n而在生产过程中，直接改变零件形状、尺寸，性质以及零件表面之间或零件与零件之间相对位置等的那部分称为工艺过程工艺过

2、程，包括零件的零件的机械加工工艺过程机械加工工艺过程和机器的装配工艺过机器的装配工艺过程程。n其它如运输、保管、设备维修等属于辅助过程。n所谓工艺工艺是指产品的制造方法。本章将讨论机械加工工艺过程制订中的一些问题。针对不同复杂程度的零件，工艺过程也有长有短，为了便于分析，我们将工艺过程分为若干工序。工序n是指同一个或一组工人在同一台机床或同一场所，对同一个或同时对几个工件所连续完成的那一部分工艺过程。n即“三同一，一连续”。n可见，工作地、工人、零件和连续作业是构成工序的四个要素，若其中任一要素的变更即构成新的工序。n连续作业是指该工序内的全部工作要不间断地连续完成。n一个工艺过程需要包括哪些

3、工序，是由被加工零件结构复杂的程度，加工要求及生产类型来决定。阶梯轴阶梯轴单件生产的工艺过程阶梯轴大批大量生产的工艺过程n同一工序中有时也可能包含很多的加工内容。n为了更明确划分各阶段的加工内容，规定其加工方法，可将一个工序进一步划分为若干个工步。工步n是指在加工表面不变、加工工具不变、主要切削用量不变的条件下所连续完成的那一部分工序内容，即所谓“三不变一连续”。走刀n有时，同一加工表面往往要用同一工具加工几次才能完成，每次加工所完成的一部分工步称为一个工作行程或走刀。n例如车外圆表面，连续车削三次，每次切削其切削用量中仅切削深度这一项逐渐递减，我们将这三次切削作为同一工步，每次切削为一次走刀

4、，即该工步包含三次走刀。安装n有些零件加工时，需要经过几次不同的装夹。n第一次装夹所用的夹紧面必须经第二次装夹才能得以加工。n我们将每次装夹后所完成的那部分工序称为一次安装。n如阶梯轴零件，在大批大量生产的工艺过程中，其第、和工序中必须经过两次安装才能完成其工序的全部内容。n可见安装是工序的一个部分，但在一个工序中应尽量减少安装次数，以免增加辅助时间及安装误差。工位n为了减少工件的安装次数，常采用多工位夹具或多轴（或多工位）机床，使工件在一次安装中先后经过若干个不同位置顺次进行加工。n此时工件在机床上占据每一个位置所完成的那一部分工序称为工位。工序、安装、工位、工步与走刀等之间的关系工序、安装

5、、工位、工步与走刀的关系生产类型及其工艺特点n生产类型是衡量一个生产单位（企业、车间、班组等）生产某一产品的专业化程度的指标，其实质是某一个产品生产规模的大小。生产类型分类n单件小批量生产：单个地或少量重复生产某一产品。常用于新产品试制，专用设备制造，大型、重型机器制造。n批量生产：一年中分批制造相同产品。例如一、三季度生产A产品，二、四季度生产B产品。n大量生产：长年地重复生产相同产品。例如汽车、拖拉机、发动机及一些通用件，（如轴承）等都以此种生产方式组织生产。不同生产类型的工艺特点n不同的生产类型有着不同的工艺特点。n下面以单件小批生产和大量生产为比较对象加以说明。（）工件互换性n单件小批

6、生产的产品中，主要零部件一般都是配对制造，没有互换性；n大量生产的产品全部零件都有互换性。（2）毛坯的制造方法n单件小批生产中铸件采用木模手工造型，锻件使用自由锻，这样可降低模具成本。但毛坯的制造精度低，加工余量大。n大量生产广泛采用金属模。虽然模具成本高，但由于毛坯精度高，加工余量小，机械加工成本大大下降。（）加工设备n小批生产常用通用机床、标准附件、通用刀具等。n大量生产广泛采用高效率的专用机床、专用夹具、刀具、量具等。这样，虽然专用设备的制造成本高，但机械加工成本由于生产效率的提高而大大下降。（）工人技术要求n小批生产需要技术熟练的工人，通常小批生产工序内容多，工艺过程短，而且由于批量小

7、，产品经常更换，因此要求工人具有较高的技术素质。n大量生产由于某一工序常年重复，而且工序内容少，工人只须掌握同一零件的某一道工序的加工。（）工艺规程n小批生产只有简单的工艺路线卡，大量生产则有详细的工艺文件。n一方面由于批量小，不宜也无必要化大量人力去准备详细的工艺文件，因此，其加工质量在很大程度上依赖于工人技术。n而大量生产则在工艺文件中详细地规定了每一工序、每一工步、每一次走刀的工艺参数、技术要求等，一般只须照工艺文件进行加工，便可保证加工质量。因此对工人的技术要求也较低。工件的定位方法n工件在加工前，必须在机床上或夹具上占据正确的位置，我们称此为定位定位。n在机械加工中，根据生产批量、加

8、工精度、工件大小及复杂程度，可选择的定位方法有：找正定位和夹具定位。找正定位n将工件装在机床上，然后按工件某一（或某些）表面，或按工件表面上事先划好的线，用划针或用百分表等其它量具进行找正，使工件在机床上处于正确的位置。n此法简便、经济，能较好地适应加工对象和工序的变换。n其定位精度与工人的技术水平和所采用的量具有关，但此法生产率低，劳动程度大，故常用于单件小批生产或一般夹具精度达不到的高精度场合。夹具定位n事先在机床上安装一个附加装置，即夹具，将工件放在夹具上使它们的定位表面与夹具上的定位元件的定位面接触，即完成了定位，然后将工件夹紧，这样就可以迅速和方便地使工件在机床处于所要求的正确位置。

9、n工件无需找正，生产率高。因此，在成批生产或大批大量生产中都广泛采用夹具来装夹工件。工件定位原理n刚体在空间的六个自由度六点定位原理n任何刚体在空间有六个自由度，即沿空间三个互相垂直的座标轴、的移动和绕三个座标轴的转动。n如果工件的六个自由度用六个支承点与工件接触使其完全消除，则该工件在空间的位置就完全确定了，这就是六点定六点定位原理位原理。工件的定位要求完全定位与不完全定位n工件在定位时应限制的自由度数，完全由工件在该工序中的加工要求所决定。n如图所示的工件，要求其顶面加工后与底面的距离为，则按此要求只须限制轴移动、轴转动、轴转动三个自由度。n如果要求在工件顶面铣一个槽，要求其侧面和底面分别

10、平行于工件的侧面和底面，且此槽与侧面和底面还有一定的距离要求，那么除了消除轴移动、轴转动、轴转动三个自由度外，还须限制轴转动、轴移动两个自由度。n若在工件上钻如图所示的两个孔，就必须限制工件的六个自由度。n当工件的六个自由度全部被限制，在空间占有完全正确的唯一位置的定位，称为完全定位完全定位，部分自由度被限制（不到六个）的定位，称为不完全定位不完全定位。欠定位与过定位n按工艺要求应该被限制的自由度未被限制的定位，称为欠定位欠定位。欠定位不能保证加工精度，因而是不允许的。n如果工件的某一自由度同时被一个以上的定位支点来限制的定位，称为过定位过定位，或称重复定位。过定位分析n如图所示，齿轮的内孔用

11、长销定位，底面用平面定位，这就过定位了。n因为平面限制了轴移动、轴转动、轴转动三个自由度。长销限制了轴移动、轴移动、轴转动、轴转动四个自由度，可以看出其中轴转动、轴转动被重复限制了。n由于工件和夹具都有误差，这时工件的位置就有两个可能：使长销定位时底面就靠不牢；按底面定位时，长销会被压弯。n过定位虽有坏处，若工件的定位面与夹具的定位元件的精度都较高，则过定位的影响就不大，反而可提高加工时的刚度，使加工精度改善，则过定位是允许的。机械加工工艺规程的制订步骡机械加工工艺规程n 机械加工工艺规程是按一定格式以文件形式记录的工艺过程和操作方法。n它具有稳定生产秩序、保证加工质量、指导生产计划、组织和管

12、理等作用，是有关生产人员认真贯彻执行的纪律性文件，不得随意更改。n 工艺规程的制订，应以保证加工质量为前提，即要能保证可靠地满足严品的设计要求。n同时，必须兼顾生产率和生产成本两方面的要求，既要按期完成生产任务，又要尽量降低生产成本。n此外，还应考虑到减轻工人劳动强度，充分利用本厂现有的技术条件，及时吸收国内外的先进技术，等等。n可见，工艺规程的制订是一项综合性的工作，应全面地考虑诸多因素的影响，兼顾诸多方面的要求，力争使制订出的工艺规程成为最经济合理的工艺方案。制订机械加工工艺规程的原始资料1)产品的整套装配图和零件工作图2)产品验收的质量标准3)产品的生产批量及生产纲领生产纲领n生产纲领就

13、是产品的年产量。n生产纲领与工艺过程的关系十分密切，牛产纲领不同，生产规模也不同，工艺过程也就相应而异。零件的年生产纲领N为某零件的年生产纲领(件年)；Q为产品的年产量(台年)；n为每台产品中该零件的个数（件台）；a和b分别为备品率和废品率。生产批量n生产批量是每一批中投产的零件数量。n如第一、第三季度生产零件A，第二、第四季度生产零件B，如果零件A的生产纲领是NA，则第一季度的生产批量为NA 2。n所以，产品的生产批量和生产纲领是两个既有联系但又不同的概念。4)毛坯的情况n毛坯的生产足出毛坯车间的专业人员负责的，而机械加工的任务是将毛坯的余量逐步切去，使之成为满足设计要求的成品。因此，毛坯余

14、量的大小对加工工艺规程有着非常重要的影响。n所以，在制订工艺规程前应对毛坯车间的设备、工人技术水平、各种钢材、型材的规格尺寸等有充分了解，以便与毛坯车间共同研究确定合适的毛坯。5)本厂的生产条件n为使制订的工艺规程能顺利地在本厂得以执行，工艺人员必须了解本厂现有的设备、刀具、夹具、量具、生产面积、工人技术水平等情况以及辅助车间制造专用设备、工艺装备等能力。n为能制订出先进的工艺规程，还应及时吸收回内外的先进技木，结合本厂情况，大力提倡技术革新，使订出的工艺规程更加先进，完善。6)各种有关手册、标准及指导性文件n手册有切削用量手册、加工余量手册、时间定额手册、央具手册、刀具手册以及机床技术性能手

15、册。n标准有公差标准、机械零件标准等。这些资料是制订工艺规程所需要的。制订工艺规程的步骤n(1)分析产品的零件图与装配图n(2)计算零件的牛产纲领，确定生产类型，计算生产节拍n(3)选择毛坯，根据零件的材料、结构、生产节拍，选择毛坯的种类与制造方法n(4)拟定工艺路线n(5)确定各工序所用的设备和工艺装备n(6)确定各工序的加工余量，计算各工序的尺寸与公差n(7)计算切削用量，估算工时定额n(8)确定各主要工序的检验方法n(9)评价各种工艺路线，进行技术经济分析n(10)填写工艺文件定位基准的选择n在制订零件的机械加工工艺规程时，定位基准选择得好坏，不仅影响零件加工的位置精度，而且对零件各表面

16、的加工顺序也有很大的影响。因此，定位基准的选择是制订工艺规程中的一个重要问题。基准的概念n为了保证工件待加工表面与其他表面之间的相对位置，在工件加工前，首先必须保证工件在机床上占据正确的位置。n而正确位置的确定是以某一些表面为参考的，象这样一种用来确定零件上其它点、线、面位置所依据的那些点、线、面称为基准基准。n基准按其功用不同，可分为设计基准和工艺基准两大类。设计基准n在零件设计图上用来确定其它点线、面的基准。钻套工艺基准n在零件加工及装配过程中使用的基准。n按其用途又可分为：定位基准、测量基准和装配基准。定位基准n在加工中用作定位的基准。n如图所示的钻套，用内孔装在心棒上磨削外圆时，内孔D就是定位基准。n定位基准又可分为粗基准和精基准。n用作定位的表面，如果为没有加工过的毛坯表面，则称为粗基准；如为已经加工过的表面，则称为精基准。测量基准n零件测量时所采用的基准。n如钻套，用内孔装在心棒上来测量外圆的径向跳动与端面B的端面跳动时，内孔D即为测量基准。装配基准n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。n如钻套，其外圆及端面B即为钻套的装配基准。注意n工艺基准是加工、测