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1、第二章 机械加工工艺规程,第一节 概述 第二节 机械加工的工艺过程设计 第三节 机械加工的工序设计 第四节 工艺过程的生产率和经济性,第一节 概述,一、机械加工工艺规程的作用,(1）工艺规程是指导生产的主要技术性文件 生产的计划、调度只有根据工艺规程来安排，才能保持各个生产环节之间的相互协调，才能按计划完成生产任务；工人的操作和产品质量的检查只有按照工艺规程进行，才能保证加工质量、提高生产效率和降低生产成本。,（2）工艺规程是组织和管理生产的依据 产品在投入生产以前要作大量的生产准备工作，如原材料和毛坯的供应、机床的准备和调整、专用工艺装备的设计与制造以及人员的配备等，都要以工艺规程为依据进行
2、安排。 （3）工艺规程是新建和扩建制造厂（或车间）的基本资料 在新建和扩建工厂（或车间）时，确定生产所需机床的种类和数量，布置机床，确定车间和工厂的面积，确定生产工人的工种、等级、数量以及各个辅助部门的安排等都是以工艺规程为依据进行的。,二、机械加工工艺规程的制订程序,1. 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图。 （2）产品验收的质量标准。 （3）产品的生产批量及生产纲领。 （4）毛坯的情况。 （5）本厂的生产条件。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。 （6）各种有关手册、标准及指导性文件。手册有切削
3、用量手册、加工余量手册、时间定额手册、夹具手册、刀具手册以及机床技术性能手册。标准有公差标准、机械零件标准等。 以上资料中，零件图是制订工艺规程最主要的原始资料。,2. 机械加工工艺规程制订的原则 (1）确保加工质量，可靠地达到产品图样所提出的全部技术条件。 (2）提高生产率，保证按期完成并力争超额完成生产任务。 (3）减少人力和物力的消耗，降低生产成本。 (4）尽量降低工人的劳动强度，使操作工人有安全良好的工作条件。,3. 制订工艺规程的步骤 （1） 分析研究产品的装配图和零件图 （2） 选择毛坯 （3） 拟订工艺路线 （4） 确定各工序所采用的设备 （5） 确定各工序所采用的工艺装备 （6
4、） 确定各主要工序的技术要求及检验方法 （7） 确定各工序的加工余量、工序尺寸和公差 （8） 确定切削用量 （9）确定各主要工序的检验方法。 （10）填写工艺文件。,机械制造的一般过程和方法幻灯片,三、零件的结构工艺性及毛坯选择,1. 零件的结构工艺性 对零件作结构分析时，应考虑以下几方面： (1)零件尺寸要合理 1）尺寸规格尽量标准化 2）尺寸标注要合理 (2)零件结构要合理 1）零件结构应便于加工 2）零件结构应便于度量 3）零件结构应有足够的刚度,1零件尺寸要合理： (1)尺寸规格尽量标准化，(2)尺寸标注要合理 。,尺寸标注不正确的示例,2零件结构要合理 (1)退刀槽和让刀孔 (2)刀
5、具顺利地接近待加工表面,零件的退刀槽,钻、镗孔的位置,(3)钻孔表面应与孔的轴线垂直， (4)尽量将加工表面放在零件外部,钻孔表面应与孔轴线垂直,内加工表面转化为外加工表面,(5)配合面的数目要尽量少 (6)减少零件的加工表面面积,减少配合面的数目,减少加工面积,零件结构应便于度量,零件结构应有足够的刚度,1. 零件的结构工艺性 从整体来看，零件的结构除了满足使用性能之外，还应有以下几方面的要求。 （1）在装配方面，要使产品装配周期短，劳动量最小，且易保证装配质量。 （2）在毛坯制造方面，铸造毛坯应便于制造，零件的壁厚应大体均匀，不应有尖边、尖角；锻件毛坯的形状应尽量简单，也不应有尖边、尖角；
6、模锻件应有起模斜度。 （3）在加工方面，应便于加工和减少工时，即应尽量简化零件的结构形状、尽量减少加工面的数量和加工面的面积。有时还要考虑有便于安装的工作表面。 典型零件结构工艺性见教材表2-1。,零件结构便于提高加工效率幻灯片,2. 毛坯的选择 （1）毛坯种类 铸件 铸件适于制造形状复杂零件的毛坯，常用材料有灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、合金铸铁、有色金属和铸钢等。铸造方法有砂型铸造、离心铸造、压力铸造、金属型铸造和熔模铸造等。 锻件 锻件适于制造形状比较简单、强度要求高的毛坯，主要材料有各种碳钢和合金钢。制造方法有自由锻、模锻和精密锻造等。在大批大量生产中，一般用模锻和精密锻造，生产效率高，
7、锻件精度也高。单件小批生产则采用自由锻的方法制造毛坯。 型材 型材适于制造形状简单、尺寸变化不大的毛坯，主要材料是各种冷拉和热轧钢材，其截面形状有圆形、方形、六角形和各种异形截面。 冲压件 冲压件适于制造形状复杂，生产批量较大的中小尺寸板料毛坯，冲压件有时可以不再加工或直接进行精加工。,冷挤压件 冷挤压件适于制造形状简单、尺寸小、生产批量大的毛坯，主要材料为塑性较大的有色金属和钢材。冷挤压毛坯精度高，广泛用于挤压各种精度要求高的仪表件和航空发动机中的小零件。 焊接件 焊接件是指将型钢或钢板焊接成所需要的结构，适于在单件小批生产中制造大型毛坯。其优点是制造简便、周期短、毛坯重量小、节约材料。缺点
8、是焊接件抗振性差，由于内应力的重新分布引起的变形大，焊接件在机加工之前需经过时效处理。 粉末冶金 以金属粉末为原材料，用压制成型和高温烧结来制造零件，尺寸精度高。成型后一般不再进行切削加工，材料损失少，工艺设备简单，适于大批量生产。但金属粉末成本高，且不适于压制结构复杂的零件和薄壁以及有锐角的零件。,（2）毛坯的选择 机械加工常用的毛坯有铸件、锻件、型材件、焊接件等。选用时应考虑以下因素： 1)零件的材料及其力学性能 2) 零件的结构形状和尺寸 3)生产类型 4)车间的生产能力 5)充分注意应用新工艺、新技术、新材料,第二节 机械加工的工艺过程设计,一、机械加工工艺过程的组成 机械加工工艺过程
9、是由一个或若干个顺次排列的工序组成。每一个工序又可分为一个或若干个安装、工位、工步和走刀等组成部分。 1. 工序 工序是指一个（或一组）工人，在一个工作地点（或一台机床上），对同一个（或同时对几个）工件进行加工所连续完成的那一部分工艺过程。工序是工艺过程的基本组成部分，是生产计划、经济核算和进行质量检验的基本单元。划分工序的主要依据是操作者、工作地点（或机床）、加工对象三者是否变动和加工是否连续，其中有一个不满足即为另一个工序。 这里的连续是指工序内的工作需连续完成，不能插人其他工作内容或者阶段性加工。,图2-1 阶梯,如图2-1所示的阶梯轴，当单件小批量生产时，其工艺过程及工序的划分如表2-
10、2所示，共有四个工序。当大批量生产时，其工艺过程及工序的划分如表2-3所示，共分为六个工序。,表2-2 阶梯轴单件小批量生产的工艺过程,表2-3 阶梯轴大批大量生产的工艺过程,2. 安装 安装是指工件经一次装夹后所完成的那一部分工艺过程。装夹是指工件在加工之前，在机床或夹具上被安装在正确的位置（定位），然后夹紧的过程。在一个工序中，工件可能装夹一次，也可能需要装夹几次。 3. 工位 工位是指为了减少安装次数，常采用转位（移位）夹具、回转工作台，使工件在一次安装中先后处于几个不同的位置进行加工。工件在机床上所占据的每一个待加工位置都称为一个工位。,图2-2 多工位加工,图2-3 复合工步实例,复
11、合工步,4. 工步 工步是指在一次安装中，当加工表面不变、切削工具不变、切削用量中的进给量和切削速度不变的情况下所完成的那部分工艺过程。以上三种因素中任一因素改变后，即成为新的工步。一次安装可以只包括一个工步，也可以包括几个工步。 5. 走刀 走刀是指在一个工步内，如果被加工表面需切去的金属层很厚，一次切削无法完成，则应分几次进行切削，每进行一次切削就是一次走刀。一个工步可以包括一次或几次走刀。,注意点： 为了便于工艺规程的编制、执行和生产组织管理，需要把工艺过程划分为不同层次的单元。它们是工序、安装、工位、工步和走刀。 其中工序是工艺过程中的基本单元。 零件的机械加工工艺过程由若干个工序组成
12、。 在一个工序中可能包含有一个或几个安装。 每一个安装可能包含一个或几个工位。 每一个工位可能包含一个或几个工步。 每一个工步可能包括一个或几个走刀。,二、定位基准的选择 在最初的零件加工工序中，只能选用毛坯的表面进行定位，这种定位基准称为粗基准。在以后各工序的加工中，可以采用已经加工过的表面进行定位，这种定位基准称为精基准。 粗基准的选择原则有： （1）重要表面余量均匀原则 必须首先保证工件重要表面具有较小而均匀的加工余量，应选择该表面作为粗基准。 例如，车床导轨面的加工，由于导轨面是车床床身的主要表面，精度要求高，希望在加工时切去较小而均匀的加工余量，使表面保留均匀的金相组织，具有较高而一
13、致的物理力学性能，也可增加导轨的耐磨性。所以，应先以导轨面为粗基准，加工床腿的底平面（如图2-4a所示），再以床腿的底平面做精基准加工导轨面，如图2-4b所示。,图2-4 重要表面余量均匀时粗基准的选择,六点定位原理和定位基准的选择,（2）工件表面间相互位置要求原则 必须保证工件上加工表面与不加工表面之间的相互位置要求，应以不加工表面作为粗基准。如果在工件上有很多不加工的表面，则应以其中与加工表面相互位置要求较高的不加工表面作粗基准，以求壁厚均匀，外形对称等。如图2-5所示的零件，外圆是不加工表面，内孔为加工表面，若选用需要加工的内孔作为粗基准，可保证所切去的余量均匀，但零件壁厚不均匀（如图2
14、-5a所示），不能保证内孔与外圆的位置精度。 （3）余量足够原则 如果零件上各个表面均需加工，则以加工余量最小的表面作为粗基准。,图2-5 选择不加工表面作粗基准,图2-6 各个表面均需加工时粗基准的选择,（4）定位可靠性原则 作为粗基准的表面，应选用比较可靠、平整光洁的表面，以使定位准确、夹紧可靠。 在铸件上不应该选择有浇、冒口的表面、分型面、有飞刺或夹砂的表面作粗基准；在锻件上不应该选择有飞边的表面作粗基准。若工件上没有合适的表面作为粗基准，可以先铸出或焊上几个凸台，以后再去掉。 （5）不重复使用原则 粗基准的定位精度低，在同一尺寸方向上只允许使用一次，不能重复使用，否则定位误差太大。,2
15、. 精基准的选择原则 在选择精基准时，考虑的重点是如何减少误差，保证加工精度和安装方便。精基准的选择原则有： （1）基准重合原则 应尽可能选用零件设计基准作为定位基准，以避免产生基准不重合误差。 （2）统一基准原则 应尽可能选用统一的精基准定位加工各表面，以保证各表面之间的相互位置精度。,图2-7 基准重合原则,（3）自为基准原则 有些精加工或光整加工工序要求加工余量小而均匀，应选择加工表面本身作为精基准。例如，在活塞销孔的精加工工序中，精镗销孔和滚压销孔，都是以销孔本身作为精基准。此外，无心磨、珩磨、铰孔及浮动镗等都是自为基准的例子。 （4）互为基准反复加工原则 有些相互位置精度要求比较高的
16、表面，可以采用互为基准反复加工的方法来保证。例如，内、外圆表面同轴度要求比较高的轴、套类零件，先以内孔定位加工外圆，再以外圆定位加工内孔，如此反复。这样，作为定位基准的表面的精度越来越高，而且加工表面的相互位置精度也越来越高，最终可达到较高的同轴度。 （5）定位可靠性原则 精基准应平整光洁，具有相应的精度，确保定位简单准确、便于安装、夹紧可靠。 如果工件上没有能作为精基准选用的恰当表面，可以在工件上专门加工出定位基面，这种精基准称为辅助基准。,三、零件表面加工方法的选择 1. 加工经济精度 加工精度范围是某种加工方法在正常加工条件下所能保证的加工精度，称为加工经济精度。所谓正常的加工条件是指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，不延长加工时间的条件。各种加工方法都有一个加工经济精度和表面粗糙度范围。选择表面加工方法时，应当使得工件的加工要求与之相适应。,2. 选择表面加工方法应考虑的因素 查表或根据经验来确定哪些加工方法能达到所要求的加工精度。 （1）工件材料的性质 如有色金属的精加工
