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1、第三章 数控加工工艺基础 3.1 机械加工工艺规程概述 3.2 制定机械加工工艺规程的准备性工作 3.3 定位基准的选择 3.4 机械加工工艺路线的拟定 3.5 机床加工工序设计与设计 3.6 数控加工工艺设计与实施 3.7 加工工艺过程的生产率 3.8 典型零件加工工艺分析与数控加工工序实例,第一节 机械加工工艺规程概述生产过程 从原材料或半成品到成品制造出来的各有关劳动过程的总和称为生产过程。,图3-1 生产过程、工艺过程与机械加工工艺过程, 工艺过程,生产过程中，按一定顺序直接改变生产对象的形状（铸造、锻造等）、尺寸（机械加工）、位置（装配）和性质（热处理等），使之成为预期产品的过程，称
2、为工艺过程，又称工艺路线或工艺流程。 主要包括：, 毛坯和零件成形 铸造、锻压、冲压、焊接 、压制、烧结、注塑、压塑等 机械加工 切削、磨削、特种加工等 材料改性与处理 热处理、电镀、涂装、热喷涂等 机械装配 把零件按一定的关系和要求连接在一起，组合成部件和整台机械产品，包括零件的固定、连接、调整、平衡、检验和试验等工作,工艺过程由一个或若干个依次排列的工序所组成，毛坯依次通过这些工序就变成了成品或半成品。,二、 机械加工工艺过程的组成, 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
3、元，又是生产计划和成本核算的基本单元。工序的安排的组成与零件的生产批量有关 。, 划分工序的主要依据是： 工作地点（或机床）是否改变 加工是否连续, 安装,完成一个工序的工序内容，有时需要多次装夹工件，工件经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。 在同一工序中，安装次数应尽量少，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。,例：在车床上加工外圆、 孔和两个端面。安装1：车端面C、车外圆、 车 孔、倒角C2；安装2: 车端面A、车B面、倒角c2, 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
4、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。, 工步 工步是工序的组成单位。在一个工序中，工步是在加工表面和加工工具不变的情况下，所连续完成的那一部分工序。 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。,a）立轴转塔车床的一个复合工步 b）钻孔、扩孔复合工步复合工步,划分工步的目的，是便于分析和描述比较复杂的工序，更好地组织生产和计算工时。, 走刀 被加工的某一表面，由于余量较大或其它原因，在切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。,三、机械
5、加工工艺规程,在机械产品的生产中，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称为机械加工工艺规程。,1.机械加工工艺规程, 机械加工工艺规程的内容, 机械加工工艺过程卡 机械加工工序卡, 机械加工工艺过程卡片,列出了整个零件加工所经过的工艺路线（包括毛坯制造、机械加工、热处理等），是制订其他工艺文件的基础，也是生产技术准备、编制作业计划和组织生产的依据。 工艺过程卡以零件的工序为单位，对全部加工过程进行说明，说明的内容包括： 工序名称、工序内容、经过的车间及工段、所用的机床、刀具、夹具、量具、工时定额等。,过程卡的说明不详细，不能直接指导工人的操作，仅用于生产管理。（单件小批生产中可替
6、代工序卡）, 机械加工工序卡片,更详细地说明了各工序应如何加工。每道工序要编写一张卡片，其中要画出工序简图，注明该工序的加工表面及应达到的尺寸和形位精度要求、工件的装夹方式、刀具的类型和位置、进刀方向、切削用量、夹具、量具等。,主要用于大批量生产，直接指导工人的操作。, 机械加工工艺规程的作用, 是组织生产的指导性文件；是生产组织和生产管理的依据，即生产计划、调度、工人操作和质量检验等的依据； 是生产准备工作的依据 是新建或扩建工厂或车间主要技术资料； （生产前用它做生产的准备，生产中用它做生产的指挥，生产后用它做生产的检验） 交流和推广经验的基本文件。,机械加工工艺规程的原则和步骤, 基本原
7、则, 保证加工质量； 最少的生产成本；,制定零件机械加工工艺规程的工作分为四个阶段：, 准备性工作阶段 工艺路线拟定阶段 工序设计阶段 填写工艺文件,3.2 制定机械加工工艺规程的准备性工作 1.生产纲领和生产类型 2.零件的工艺分析 3.确定毛坯种类,一、 生产纲领与生产类型, 生产纲领,机械制造工艺过程的安排取决于生产类型，生产类型又是由生产纲领决定的。,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，应当生产的某种产品的数量及进度计划称为该产品的生产纲领。 计划期为一年所对应的生产纲领称为年生产纲领（简称生产纲领），由下式计算：,式中 Q 产品年产量（件/年）； n 每台产品中
8、该零件数量（件/台）； 备品率； 废品率。,零件的生产纲领确定后，还要根据生产车间等具体情况将零件在一年中分批投产，每批投产的数量称为批量。, 生产类型,生产类型是指企业（或车间、工段、班组、工作地）生产规模及专业化程度的分类，一般分为：, 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。 成批生产 一年中分批地制造相同的产品，制造过程有一定的重复性。 每批制造的相同产品的数量称为批量。 成批生产又可分为：小批生产、中批生产和大批生产。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。,生产类型与生产纲领的关系,各种生产类型工艺过程的特点,二、零件的
9、工艺分析分析、审查零件图样和产品的装配图 通过分析零件图样和部件的装配图，主要明确被加工零件在产品中的位置与作用，找出该零件上用多少主要加工表面，找出该零件主要的技术要求和加工中的关键的技术问题。审查零件图的视图、尺寸、公差和技术条件等是否完整。审查各项技术要求是否合理。审查零件材料及热处理选用是否合适,例：汽车板簧与吊耳的配合。两个零件的对应侧面是不接触的，所以该表面粗糙度可由原设计的 增大到 从而可增大铣削加工时的进给量，提高生产率。,方头销简图, 零件的结构工艺性分析,零件结构工艺性的主要要求： 零件图的尺寸标注应适应机加工工艺和检验的要求 尽可能减少机械加工量，提高生产率 提高生产效率
10、，保证产品质量 减少装夹次数，缩短辅助时间 结构应适应刀具要求 保证装配的方便和可拆性,减少轴承座底面加工面积,(a) 错误 (b) 正确,避免深孔加工的方法,(a) 错误 (b) 正确,(a) 错误 (b) 正确,将内表面转化为外表面加工,(a) 错误 (b) 正确,将内沟槽转化为外沟槽加工,(a) 错误,(a) 错误,(a) 错误,(b) 正确,(b) 正确,(b) 正确,退刀槽尺寸一致,凸台高度相等,便于采用标准钻头,(a) 错误 (b) 正确 (a) 错误 (b) 正确,钻孔方向一致 键槽方位一致,应留有越程槽,(a) 错误 (b) 正确,应留有退刀槽,(a) 错误 (b) 正确,(a
11、) 错误 (b) 正确,(a) 错误 (b) 正确,避免在斜面上钻孔和钻头单刃切削,便于多刀加工,便于多件连续加工,(b) 正确,(a) 错误,数控加工对零件结构工艺性的影响 数控加工的特点是加工自动化程度高，加工精度高，对加工对象的适应性强，可与计算机通信，实现计算机辅助设计与制造一体化。单间小批生产的零件加工，成批生产中的关键工序的加工。加工精度高，具有形状复杂的曲线或曲面的零件加工。需要多次改型设计的零件的加工。需要钻、镗、铰、攻螺纹及铣削多个工步加工的工件。价值高的零件。进行精密复制的零件的加工。用通用机床加工时。,三、毛坯的选择 毛坯是根据所要求的形状、工艺尺寸等而制成的供进一步加工
12、用的生产对象。常见的毛坯种类有：铸件、锻件、型材、焊接件。铸件 将熔融金属浇入铸型，凝固后所得到的金属毛坯。适用于形状比较复杂，所用材料又具备可铸性的零件。锻件 金属材料经过锻造变形而得到的毛坯。型材 各种热轧和冷拉的圆钢、板材http:/ 是将各种金属零件用焊接的方法，而得到的结合件。,毛坯的形状与尺寸 现代机械制造发展趋势之一是精化毛坯，使毛坯形状和尺寸尽量接近零件，从而实现少屑甚至无屑加工。 毛坯加工余量 毛坯制造尺寸与零件相应尺寸的差值。 确定毛坯的形状与尺寸的步骤：选取毛坯加工余量和毛坯公差将毛坯加工余量叠加在零件的相应加工表面上，计算毛坯尺寸标注毛坯的尺寸公差,毛坯形状对加工工艺影
13、响 (1)有时为是零件在加工中装夹方便，在其毛坯上做出工艺凸台。 工艺凸台是为了满足工艺的需要而在工件上增设的凸台。零件加工后一般应将其切除。,(2) 尺寸小或薄的零件，为便于装夹并减少夹头，可将多个工件连在一起，由一个毛坯制出。如图3-13所示的活塞环的筒状毛坯，图3-14所示的凿岩机棘爪毛坯都是由长型材毛坯依次切制成型的。,图3-13 活塞环筒状毛坯,图3-14 凿岩机棘爪毛坯,(3) 装配后形成同一工作表面的两个相关零件，为保证加工质量并使加工方便，常把两件合为一个整体毛坯，加工到一定阶段后再切开。例如图3-15(a)所示的开合螺母外壳、图3-15(b)所示的发动机连杆和曲轴轴瓦盖等毛坯
14、都是两件合制的。,两件合制在一起的毛坯(a) 开合螺母外壳； (b) 发动机连杆和曲轴轴瓦盖,(4) 对于不便装夹的毛坯，可考虑在毛坯上另外增加装夹余量或工艺凸台、工艺凸耳等辅助基准。 如图3-16所示， 由于该工件缺少合适的定位基准， 因而可在毛坯上铸出三个工艺凸耳，在凸耳上制出定位基准孔。工艺凸耳在加工后一般均应切除， 如对使用没有影响，也可保留在零件上。,图3-16 增加毛坯工艺凸耳示例,3.3定位基准的选择,定位基准指的是在加工时用于工件定位的基准。定位基准可分为： 粗基准：以未加工表面进行定位的基准称粗基准，也就是第一道工序所用的定位基准为粗基准。 精基准：以已加工表面进行定位的基准称精基准。 辅助基准：该基准在零件的装配和使用过程中无用处，只是为了便于零件的加工而设置的基准称辅助基准。如轴加工用的顶尖孔等。 选择定位基准主要是为了保证零件加工表面之间以及加工表面与未加工表面之间的相互位置精度，因此定位基淮的选择应从有相互位置精度要求的表面间去找。,
