第七章机械加工工艺规程何宁机械制造技术基础讲课资料

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1、第七章 机械加工工艺规程,本 章 要 点 定位基准的选择 工艺路线拟订 加工余量的确定 工艺尺寸链 计算机辅助工艺过程设计 工艺过程经济分析,第一节 机械加工工艺过程的基本概念 第二节 工件的安装与基准 第三节 机械加工工艺规程的制定 第四节 制定工艺规程要解决的几个主要问题 第五节 工序尺寸及其公差的确定 第六节 机械加工的生产率与经济性分析,第一节 机械加工工艺过程的基本概念,7.1.1 生产过程和工艺过程 机械加工工艺过程 采用各种机械加工方法，直接用于改变毛坯的形状、尺寸、表面质量，使之成为合格零件的全部劳动过程。 机械加工工艺规程 规定零件机械加工工艺过程的工艺文件。 工艺规程的作用

2、 连接产品设计和制造过程的桥梁，是企业组织生产活动和进行生产管理的重要依据。,7.1.2 机械加工工艺过程的组成,零件的机械加工工艺过程（工艺路线或工艺流程）： 用机械加工的方法，直接改变原材料或毛坯的形状、尺寸和性能等，使之变为合格零件。 将零件装配成部件或产品的过程，称为装配工艺过程。,工艺过程是由一个或若干个依次排列的工序所组成。毛坯顺次通过这些工序就变成了成品或半成品。 (1) 工序 一个（或一组）工人，在一个固定的工作地点（一台机床或一个钳工台），对一个（或同时对几个）工件所连续完成的那部分工艺过程，称为工序。它是工艺过程的基本单元，又是生产计划和成本核算的基本单元。,表7.1 阶梯

3、轴工艺过程,同样加工图7l所示零件，若生产批量比较大，此时可将工序1变为两个工序: a）每个毛坯在一台车床上由一个工人车削一端面和钻其上的中心孔。 b） 卸下来转移到另一台车床上由另一个工人调头车削另一端面和钻中心孔.,（2）安装 工件在加工前，在机床或夹具中相对刀具应有一个正确的位置并给予固定，这个过程称为装夹，一次装夹所完成的那部分加工过程称为安装。安装是工序的一部分。 每一个工序可能有一次安装，也可能有几次安装。如表7.l中第一工序，若对一个工件的两端连续进行车端面、钻中心孔，就,需要两次安装（分别对两端进行加工），每次安装有两个工步（车端面和钻中心孔）。 在同一工序中，安装次数应尽量少

4、，既可以提高生产效率，又可以减少由于多次安装带来的加工误差。,（3）工位,为减少工序中的装夹次数，常采用回转工作台或回转夹具，使工件在一次安装中，可先后在机床上占有不同的位置进行连续加工，每一个位置所完成的那部分工序，称一个工位。 采用多工位加工，可以提高生产率和保证被加工表面间的相互位置精度。,（4）工步 工步是工序的组成单位。在被加工的表面、切削用量（指切削速度、背吃刀量和进给量）、切削刀具均保持不变的情况下所完成的那部分工序，称工步。 当其中有一个因素变化时，则为另一个工步。,当同时对一个零件的几个表面进行加工时，则为复合工步。 （5）走刀 被加工的某一表面，由于余量较大或其它原因，在切

5、削用量不变的条件下，用同一把刀具对它进行多次加工，每加工一次，称一次走刀。,7.1.3 生产类型及其工艺特点,生产类型对工艺过程有着重要影响。 当生产类型不同时，生产组织和生产管理、车间的机床布置、毛坯的制造方法、采用的工艺装备（刀、夹、量具）、加工方法以及工人的熟练程度等都有很大的不同，因此在制订工艺路线之前必须明确该产品的生产类型。,生产类型是指企业（或车间、工段、班组、工作地）生产专业化程度的分类，一般分为： （1）单件生产 单个地生产不同结构和不同尺寸的产品，并且很少重复。 例如，重型机器制造、专业设备制造和新产品试制等。,（2） 成批生产 一年中分批地制造相同的产品，制造过程有一定的

6、重复性。 例如，机床制造就是比较典型的成批生产。每批制造的相同产品的数量称为批量。根据批量的大小，成批生产又可分为： 小批生产-其工艺过程的工艺特点和单件小批生产相似； 大批生产-其工艺过程的特点和大量生产相似；,中批生产-其工艺过程的特点则介于单件小批生产和大批大量生产之间。 （3）大量生产 产品数量很大，大多数工作地点经常重复地进行某一个零件的某一道工序的加工。 例如，汽车、拖拉机、轴承等的制造通常都是以大量生产的方式进行。,各种生产类型的工艺过程的特点可归纳成表72,7.2 工艺规程的作用及设计步骤 “工艺规程”是规定产品或零部件制造工艺过程和操作方法等的工艺文件。 工艺规程中包括各个工

7、序的排列顺序，加工尺寸、公差及技术要求，工艺装备及工艺措施切削用量及工时定额、工人等级等。 7.21 工艺规程的格式 1982年机械工业部制订了部颁标准（参阅JBZI 187.382）。,在单件小批生产中，一般只编制内容比较简单的工艺过程综合卡片（简称过程卡），见 。表上有： 产品名称和型号； 零件的名称和图号； 毛坯的种类和材料； 工序的序号、名称和内容； 完成各工序的车间、设备和工序装备及工时定额等。 表7.3 机械加工工艺卡片,在成批生产中，一般编制较详细的工艺卡片，见表7.3 在工艺卡片上除要填写上述的内容外，还要详细说明每一工序所包括工位和工步的顺序、工艺尺寸和技术要求。 对主要工序

8、还要画出工序草图，在图上表示出被加工表面在该工序所达到的尺寸、公差和粗糙度及工件的安装方法等， 在单件小批生产中，某些重要零件的加工有时也制定工艺卡片。,在大批、大量生产中，则要求在工艺卡片的基础上，分别为每一工序编制工序卡，见表7.4 在工序卡片上画有工序图，图上要表示出完成本工序后的零件形状、尺寸、公差和技术条件，工件的安装方式，刀具的形状及位置等。 在中小批量生产中，有时个别重要工序也编制工序卡片。 对于在各种自动或半自动机床上完成的工序，还要编制调整卡片。对于检验工序，还要编制检验卡片等。,7.2.2 工艺规程的作用 工艺规程的作用主要有以下几方面： （1）工艺规程是指导生产的主要技术

9、文件 （2）工艺规程是生产组织和生产管理工作的依据 （3）工艺规程是新建、扩建或改建机械制造厂的主要技术资料。,7.2.3 工艺规程设计的步骤 （1）研究和分析零件的工作图 首先明确零件在产品中的作用、地位和工作条件，并找出其主要的技术要求和规定它的依据，然后对零件图进行工艺审查。 如果在审查过程中认为不合理或者是错误及遗漏，可提出修改意见。,（2）根据零件的生产纲领确定零件的生产类型 零件的生产纲领可按下式计算： N零= Nn（1 a）（1十 ） 式中 N零零件的生产纲领（件年）； N产品的生产纲领（台年）； n每台产品中包含该零件的数量（件台）； a该零件备件的百分率； 该零件废品的百分率

10、。,划分生产类型的参考数据 7.5划分生产类型的参考数据,划分生产类型，既要根据生产纲领，同时还要考虑零件的体积、质量等因素。 （3）确定毛坯的种类 与零件的结构形状、尺寸大小、材料的机械性能和零件的生产类型及毛坯车间的具体生产条件有关。,铸件 包括铸钢、铸铁、有色金属及合金的铸件等。铸件毛坯的形状可以相当复杂，尺寸可以相当大，且吸振性能较好，但铸件的机械性能较低，一般壳体零件的毛坯多用铸件。 锻件 机械性能较好，有较高的强度和冲击韧性，但毛坯的形状不宜复杂，如轴类和齿轮类零件的毛坯常用锻件。,型材 包括圆形、方形、六角形及其它断面形状的棒料、管料及板料。棒料常用在普通车床、六角车床及自动和半

11、自动车床上加工轴类、盘类及套类等中小型零件。冷拉棒料比热轧棒料精度高且机械性能好，但直径较小。板料常用冷冲压的方法制成零件，但毛坯的厚度不宜过大。,焊接件 对尺寸较大、形状较复杂的毛坯，可采用型钢或锻件焊接成毛坯，但焊接件吸振性能差，容易变形，尺寸误差大。 工程塑料 它是近年来在机械制造业中普遍推广的一种毛坯，其形状可以很复杂，尺寸精度高，但机械性能差。,在大批、大量生产中，常采用精度和生产率较高的毛坯制造方法，如金属型铸造、精密铸造、模锻、冷冲压、粉末冶金等，使毛坯的形状更接近于零件的形状。因此可大量减少切削加工的劳动量，甚至可不需要进行切削加工，从而提高了材料的利用率，降低了机械加工的成本

12、。 在单件小批生产中，一般采用木模手工砂型铸造和自由锻造，因此毛坯的精度低，成本高、废品率高、切削加工劳动量大。,（4）拟定零件加工的工艺路线 内容包括：定位基准面的选择；各表面的加工方法;加工阶段的划分；各表面的加工顺序；工序集中或分散的程度；热处理及检验工序的安排；其它辅助工序（如清洗、去毛刺、去磁、倒角等）的安排等。 （5）拟定各工序的机床设备、工艺装备（刀、夹、量 具）和辅助工具。 （6）确定各工序的加工余量、工序尺寸及公差。,（7）确定各工序的切削用量及工时定额。 （8）技术经济分析。 （9）填写工艺文件。 7.3 定位基准的选择 在零件图上或实际的零件上，用来确定一些点、线、面位置

13、时所依据的那些点、线、面称为基准。,7.3.l 基准的分类 根据基准的用途，基准可分为设计基准和工艺基准两大类。 7.3.1.1 设计基准 设计人员在零件图上标注尺寸或相互位置关系时所依据的那些点、线、面称为设计基准。如图7.31（a），端面C是端面A.、B的设计基准；中心线OO是外圆柱面和加的设计基准；中心O是E面的设计基准。,a,b,c,图.,7.3.1工艺基准 零件在加工或装配过程中所使用的基准，称为工艺基准（也称制造基准）。工艺基准按用途又可分为： （1）工序基准 在工序图上标注被加工表面尺寸（称工序尺寸）和相互位置关系时，所依据的点、线、面称为工序基准。如 图.（a）的零件，若加工端

14、面B时的工序图为 图(b) ，工序尺寸为人，则工序基准为A，而其设计基准是端面C。,（2）定位基准 工件在机床上加工时，在工件上用以确定被加工表面相对机床、夹具、刀具位置的点、线、面称为定位基准。确定位置的过程称为定位。如图.,定位基准常用的是”面”，所以也称为定位面，常以符号“厂”表示，其尖端指向定位面。如图74为加工齿轮时的定位基准表示法。,图7.4 定位基准表示法,（3）测量基准 在工件上用以测量已加工表面位置时所依据的点、线、面称为测量基准。一般情况下常采用设计基准作为测量基准。如图3（a） 。 但当以设计基准为测量基准不方便或不可能时，也可采用其它表面作为测量基准。如图3（b）。,(

15、4)装配基准 在装配时，用来确定零件或部件在机器中的位置时所依据的点、线、面称为装配基准。 如齿轮装在轴上，内孔是它的装配基准； 轴装在箱体孔上，则轴颈是装配基准； 主轴箱体装在床身上，则箱体的底面是装配基准。,7.3.2 工件的装夹与获得加工精度的方法,732I工件的装夹 （1）直接找正定位的装夹 将工件直接放在机床上，工人可用百分表、划线盘、直角尺等对被加工表面进行找正，确定工件在机床上相对刀具的正确位置之后再夹紧。,如图.5的方法多用于单件、小批生产或某些相互位置精度要求很高、应用夹具装夹又难以达到精度要求的零件加工。,图找正安装,（2）按划线找正装夹 广泛用于单件、小批生产，装夹精度较

16、低，一般在0.20.5mm之间。 工件在切削加工前，预先在毛坯表面上划出要加工表面的轮廓线，然后按所划的线将工件在机床上找正、夹紧。 划线时要注意照顾各表面间的相互位置和保证被加工表面有足够的加工余量。,（3）在夹具中装夹 该方法方便、迅速、精度高且稳定，广泛用于成批生产和大量生产中。 夹具固定在机床上，夹具本身有使工件定位和夹紧的装置。工件在夹具上固定以后便获得了正确的相对于刀具的位置。 如图.阶梯轴的铣键槽工序，可将工件直接放在夹具体的 V形块上（见图.），不用找正就能保证工件相对刀具的位置，只要用压板夹紧工件，便可进行铣键槽的工作。,对于某些零件（例如连杆、曲轴），即使批量不大，但是为了达到某些特殊的加工要求，仍需要设计制造专用夹具。,图. 铣键槽工序的安装,显然，当机械加工中工件的位置精度（平行