{机械公司管理}第4章机械加工工艺规程设计a

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1、北京航空航天大学工程训练中心,第4章机械加工工艺规程设计,史成坤,第4章 机械加工工艺规程设计,工艺过程的基本概念,零件结构工艺性分析,基准与定位,工艺路线的制订,加工余量与工序尺寸,工艺尺寸链,典型零件加工工艺分析,一、基本概念生产过程和工艺过程,技术准备过程,辅助生产过程 生产服务过程,工艺过程,产品投产前的市场调查、预测、新产品鉴定、工艺设计等,工艺装备制造、能源供应、设备维修等 原材料的组织、运输、保管、产品包装等,直接改变原材料或半成品的尺寸、形状、表面的相互位置、表面粗糙度或性能，使之成为成品的过程,生产过程,将原材料或半成品转变成为产品所经过的全部过程,构成,工 序,工 步,走

2、刀,安 装,工 位,加工工艺过程,连续,同一个工作地点,工 序,一个（或一组）工人，在同一个工作地点（或机床）对一个（或一组）工件进行加工，所连续完成的那部分工艺过程。,思考： 单个零件，同一个人在同一个车床完成前两个工序？ 一批零件和单个零件？,同一个零件，同样的加工内容可以有不同的工序安排,安装,在同一个工序中，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。 一个工序中，工件可安装一次或数次。,二次安装,工 位,相对刀具或设备的固定部分，工件所占有的每一个加工位置称为工位。 如果一个工序只有一个安装，并且该安装中只有一个工位，则工序内容就是安装内容，同时也就是工位内容。,多工位安

3、装,一般来说，一次安装对应一个工位,工 步,在一个工序中，当工件的加工表面、切削刀具和切削用量中的转速与进给量均保持不变时所完成的那部分工序,工步的基本要素： 加工面、刀具、切削用量（不含背吃刀量）均不变,几个工步？,带回转刀架的机床(转塔车床，加工中心) ，回转刀架的一次转位所完成的工位内容属一个工步；若有多把刀具同时参与切削，该工步称为复合工步。,立轴转塔车床回转刀架,立轴转塔的一个复合工步,钻孔、扩孔复合工步,组合铣刀铣平面复合工步,走 刀,刀具从被加工表面每切去一层余量，就称为一次走刀。 是构成工步的基本单元，构成工艺过程的最小单元。 一个工步可包括一次或数次走刀。当需要切去的金属层很

4、厚（背吃刀量），不能在一次走刀下切完，则需分几次走刀。,零件的机械加工工艺过程由若干个工序组成； 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。,基本概念生产类型,每种产品只生产一件或几件，而且不再重复投产或不定期地重复投产。,产品分批进行生产，经过一定时期后，又交替地重复进行。可分为大批、中批、小批生产。,单件生产,划分依据,产品的年产量 工作地的专业化程度（产品本身的大小和复杂度）,成批生产,大量生产,制定生产工艺通常要根据生产类型来进行,长时间内只生产同一种产品，产品应用广泛、产量很大、已

5、经定型。如螺钉、螺母等标准件,按产量划分生产类型,各种生产类型的工艺特点,基本概念机械加工工艺规程,制定工艺规程原则与步骤 1.原则 保证加工的零件（产品）达到规定的技术要求。 提高生产率、降低成本、改善劳动条件。 充分利用本企业现有生产条件,尽可能采用国内外先进工艺技术和检验 。,2.工艺过程设计的步骤,仔细阅读零件图； 对零件进行工艺分析; 选择毛坯; 确定工件在加工时的基准和定位； 拟定零件的工艺路线; 确定各工序的加工余量、工序尺寸及公差； 确定各主要工序的技术要求及检验方法； 确定各工序的切削用量和工时定额； (9)填写工艺文件。,二、零件结构工艺性分析,零件的图纸分析,零件的结构工

6、艺性分析,结构工艺性,装配工艺性,零件的图纸分析,通过图纸了解零件的形状、结构并检查图纸的完整性和正确性 ； 分析尺寸及其公差、表面粗糙度、几何公差等技术要求，审查其合理性，必要时应参阅部、组件装配图或总装图,耳槽 Ra3.2改为Ra12.5,分析零件材料及热处理,目的 ： 审查零件材料及热处理选用是否合适，了解零件材料加工的难易程度； 黑色金属（淬火钢），Ra=0.8 用磨削 有色金属（铝合金），Ra=0.8 用精车 初步考虑热处理工序的安排。 热处理： 如预备热处理 高碳钢 退火； 低碳钢 正火； 铸铁 时效。,找出主要加工表面和某些特殊的工艺要求，分析其可行性，以确保其最终能顺利实现。

7、合理的标注尺寸,重要尺寸直接标注,尺寸应便于测量,不应封闭,按加工顺序标注自由尺寸,非加工表面的位置尺寸应直接标注,零件的结构工艺性分析,定义：零件结构工艺性是指所设计的零件在满足使用要求前提下，其制造、维修的可行性和经济性。其内容包括零件机械加工结构工艺性和产品结构装配工艺性。 零件结构工艺性的好与差是相对的，与生产的工艺过程、生产批量、工艺装备条件和技术水平等因素有关 学习零件结构工艺性的意义 了解零件结构工艺性对加工影晌很大，设计零件结构时要充分予以考虑。 碰到结构工艺性不好时会做一般处理： （1）与设计者协商修改原设计；（2）不能修改时在工艺上想办法。 结构工艺性随科技发展而变化。,零

8、件的结构尺寸应标准化，以便采用标准刀具和通用量具,零件结构形状应尽量简单和布局合理，方便加工和测量,结构设计方便在夹具中安装、定位和夹紧,结构设计便于提高生产率、保证加工质量,结构工艺性,尽量减少加工表面的数量和面积，合理规定零件的精度和表面粗糙度，减少切削加工量,零件应具有足够的刚度，能承受夹紧力和切削力,零件的结构尺寸应标准化，以便采用标准刀具和通用量具,尺寸标准化,采用标准件,螺纹直径和螺距采用标准值,盲孔的孔底和阶梯孔的过渡部分应设计成与钻头顶角相同的圆锥面,中断的平面或凹槽转角处应有与标准刀具相适应的过渡表面,零件结构形状应尽量简单和布局合理，方便加工和测量,减少内表面加工量，内表面

9、加工变为外表面加工,便于刀具进出,尽量采用开口槽,保证刀具能正常切入切出,留出必要的退刀槽、空刀槽和越程槽（磨削）,练习1,保证刀具能有最方便的工作条件,孔轴线应与端面垂直,细长孔不容易切削,避免弯曲的孔,不方便加工的结构可采用组合结构,尽量减少加工表面的数量和面积，合理规定零件的精度和表面粗糙度，减少切削加工量,铸出凸台，减少切削量,尽量减少精加工表面面积,结构设计方便在夹具中安装、定位和夹紧,增加必要的工艺凸台或夹紧边，以利于安装,在薄壁工件的装夹位置增加厚度,零件应具有足够的刚度，能承受夹紧力和切削力,增设加强筋，防止切削变形,结构设计便于提高生产率、保证加工质量,有相互位置精度要求的表

10、面，最好在一次安装中加工出来,尽量减少安装次数，节约辅助时间,尽量减少刀具、装夹更换及调整的时间,尽量减少走刀次数,键槽方向应一致，减少装夹次数,练习2,方便装配、维修和拆卸,应有正确的装配基准,装配工艺性,尽量减少装配时修配与机加工,避免过定位,方便装配、维修和拆卸,有配合要求的零件端部应有倒角,留出装配工具位置,轴承内环外径应大于轴肩直径,留出装配连接件位置,避免圆柱销与盲孔配合,避免与轴承配合的轴太长,便于拆卸,留出装配连接件位置,避免过定位,互相配合的零件在同一方向上的接触面只能有一对,应有正确的装配基准,用止口做径向装配定位基准,练习3,作业：P218 5题（d,f,g,h,I,j）

11、写出工艺性不好的原因，并画出正确的图,三、基准与定位工件的定位,O,X,Y,Z,在机械加工中，无论采用哪种安装方法，都必须使工件在机床或夹具上正确地定位,六点定位原则：任何一个未被约束的物体，在空间有六个自由度。用合理设置的六个支撑点来限制工件的六个自由度，使工件在夹具中的位置完全确定。,说明 定位支承点是定位元件抽象而来的 定位支承点与工件定位基准面始终保持接触，才能起到限制自由度的作用 分析定位支承点的作用不考虑力的影响,常用定位元件所能限制的自由度,平面支承 支承钉,支承板,心轴,孔面支承,圆柱销,V 形块,外圆面支承,定位套,完全定位,加工沟槽，六点完全定位,不完全定位,实际情况，增加

12、定位承受切削力,过定位：某些自由度被重复限制，尽量避免,欠定位：应该限制的自由度没有完全限制，不允许,消除或减少过定位干涉的两种方法 改变定位元件结构，使定位元件重复限制自由度的部分不起定位作用； 提高工件定位基准之间以及定位元件工作表面之间的位置精度。,组合定位,工件定位面：工件底面和两销孔； 定位元件：平面，一个短圆柱销（销1）和一个削边销（销2）； 平面限制： 销1限制：,销2 与销1 联合限制：,判断工件自由度的方法： 让工件沿着所要判断的方向运动（移动或者转动），如果工件和定位元件仍然在这个方向保持接触，则该方向的自由度没有限制，否则就限制了。,先判断没有限制的 注意组合定位时，联合

13、定位情况 能判断指定定位元件所限制自由度,要求：能够分析元件定位情况，及选择合适的定位元件,练习题：,下列定位方案中各定位元件限制了那些自由度？,根据六点定位原理分析右边各定位方案中各个定位元件所消除的自由度,零件定位情况如图所示，本工序铣平面C，要求保证尺寸A，且要求C面垂直于B面。试分析：（1）每个定位元件各限制哪几个自由度？（2）属何种定位？定位是否合理？若不合理如何修改？,如图所示为连杆铸件中孔加工的定位方案。铸件两端面均已加工过，表面未加工。试分析定位方案中，各个定位元件所消除的自由度。如果属于过定位，请指出可能出现什么不良后果，并提出改进方案。,三、基准与定位基 准,基准：用来确定

14、零件（部件）上某些点线面位置时所依据的点、线、面。,基准,设计基准 图纸（工作性能出发）,工艺基准 制造过程,在工序图上用以指定加工表面位置的基准,在加工中用做定位的基准（粗基准、精基准、辅助基准）,在工件上用以测量已加工表面位置的基准,装配时用以确定零件在产品中位置的基准,设计图样（零件图）上所采用的基准,工序基准,定位基准,测量基准,装配基准,设计基准：设计图样上所采用的基准（尺寸标注，工作性能出发制定的）,轴线o-o是内孔D和40h6的设计基准； 端面是端面及台阶面的设计基准； 内孔表面的轴线是外圆表面40h6径向跳动、 B端面跳动的设计基准。,工艺基准：在制造零件和装配机器的过程中所使

15、用的基准,装配基准,定位基准,测量基准,工序基准,装配时，用于确定零件在部件或产品中位置的基准。,零件检验时（加工后或加工中），用于测量被加工表面的尺寸和位置的基准。,在工艺文件上用以标定被加工表面位置的基准（定位基准、测量基准）。,工艺基准,分类：粗基准、精基准、辅助基准,加工时，用于工件定位的基准。,粗基准：未经加工过的基准,精基准：已经加工过的基准,辅助基准：非功能所需，为满足工艺需要专门作出的定位基准,测量,定位,装配,粗基准的选择原则,使所有的加工表面都有足够的加工余量，保证各加工表面对不加工表面具有一定的位置精度。,选不加工的表面做粗基准；如图 选重要表面为粗基准；如图 选加工余量

16、小的、较准确的、光洁的、面积较大、无毛坯缺陷的表面做粗基准；例如，砂型铸造最底面，如图 粗基准一般只能使用一次。,注意： a、第一、二道工序一般都是为了加工出精基准； b、在实际应用中，尽量兼顾这四条原则，不能同时兼顾的要根据具体情况，抓住主要矛盾，解决问题。,基准与定位（定位）基准的选择原则,不加工表面作为粗基准,以不需加工的外圆表面作为基准，保证各加工表面与外圆表面之间具有较高的同轴度或垂直度，套筒厚度均匀,返回,选择重要表面作为粗基准,导轨面,底面,返回,选择加工余量小的面作为粗基准,以加工余量最小的面为粗基准，避免余量不足造成废品,返回,对于形位公差精度要求较高的零件，应采用已加工过的表面作为定位基准。粗基准使用一次后，就应该用精基准定位。,精基准的选择原则,基准重合原则：尽量选择设计基准作为定位基准,设计