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1、车辆制造与修理工艺,2013.08,杨振祥,本节要求：1）掌握工艺工程的基本概念；2）掌握工艺工程的基本组成；3）掌握工件在机床上的装夹定位方法 。4）掌握工件加工尺寸获得的方法5）掌握生产类型与工艺过程的关系,本节课程提示,1 基本概念,绪论,课程的目的：使设想成为现实，使设计成为产品，使产品持续运用。本专业研究的主要产品对象是轨道交通设备，即机车、车辆、动车组和路机（筑路、修路、架桥和隧道等工程机械）。课程的任务：使上述过程变得优质、高效、低成本和可持续发展。课程的要求：掌握基本概念、学会解决工艺一般问题的方法、了解当前工艺发展动向。,机械设计师所具备的特征知识,力学分析和计算：理论力学、
2、材料力学、结构力学、有限元分析、流体力学等。电学知识：电工学、电测量、电控制等。机械设计知识：机械原理、机械零件、工程材料、液压技术等。工艺知识：机械制造基础、公差、机械工艺学。其他知识：电工知识、制图、工业设计等。,市场和产品,产品形成过程：市场需求任务设计书的提出，具体设计、制造最后投入市场使用。 产品的设计过程：设计、试制、试验改进设计反复进行直至完善定型。从试制返回到设计，其改进往往是因工艺要求而进行。产品制造过程：毛坯零件加工装配试验调整包装入库这一系列的生产活动。交通设备造修工艺基础，就是研究交通设备制造和修理的一门科学。,工艺,工艺就是产品工业化制造方法和过程的总称。追求工艺过程
3、的合理性，就是要做到优质、高产、低成本和可持续发展。 一个优秀的设计师必须是一个优秀的工艺师。,（1） 机械加工工艺过程的概念与作用,机械加工工艺过程是指一个零件从毛坯经机械加工，热处理到成品入库的全过程。将该过程用文件的形式规定下来就是工艺规程。机械的生产过程是指将原材料转变为成品的全部过程。它包括：毛坯制造、零件机械加工和热处理、机器装配、成品油漆、质量检验等主要生产过程以及工具、量具、夹具制造，材料与半成品的运输、存储、设备维修、动力供应等辅助生产过程。工艺过程是指生产过程中对改变材料性质、零件形状、尺寸、相对位置关系以及机器外观变化有直接关系的那部分生产过程，统称为机械制造工艺过程或简
4、称工艺过程。,将毛坯用金属切削机床加工，成为机械零件的全过程称为机械加工工艺过程。产品或零部件在生产过程中，由毛坯准备到成品包装入库，经过企业各有关部门或工序的先后顺序，称为工艺路线或工艺流程。,（1） 机械加工工艺过程的概念与作用,指导工人操作以及用于生产、工艺管理的各种技术文件称工艺文件。零部件或产品的加工工艺过程可以是多种方式，把最合理的工艺过程有关内容编写成工艺文件，用以指导生产，这套工艺文件称为工艺规程。它是生产中各有关部门和生产人员必须贯彻执行的纪律性文件。编制各种工艺文件和设计工艺装备等过程称工艺设计。,（1） 机械加工工艺过程的概念与作用,产品投产前要进行对产品图纸的审查和工艺
5、性分析；拟定工艺方案；编制各种工艺文件；设计制造和调整工艺设备；设计合理的生产组织形式等，这些工作总称为工艺准备。为了达到预期的技术指标，工艺过程中所需选用或控制的有关量称工艺参数。产品制造过程中所用的各种工具，包括刀具、夹具、模具、量具、检具、辅具、钳工工具和工位器具等称工艺装备。,（1） 机械加工工艺过程的概念与作用,2 本专业研究的对象,1）机车；2）车辆；3）动车组；4）路机。,3 机械加工工艺过程的组成和几个相关问题,阶梯短轴,编写工艺规程要解决以下几个问题：,1、工艺文件的条文怎样划分？2、零件加工时，其尺寸是如何得到的？3、什么是基准面？什么是加工面？4、为得到相应尺寸，工件在机
6、床上应该如何安装？5、生产类型与工艺过程有什么关系？,工序,工序：是指一个(或一组)工人，在一台机床上(或一个工作地点)，对一个(或一组)工件，连续进行的全部工作。其中，工人、地点、工件、连续作业四个要素中，任意变更一个时，就算另一道工序。工步：是指当加工表面，刀具切削用量中的转速和进给量均保持不变时，所完成的那一部分工作。走刀：当加工表面，刀具，切削用量中的转速和进给均保持不变时，切去一层金属所完成的那部分工作。,安装与工位,安装：本意是指定位和夹紧的行为。这里是指工件在一次安装后所完成的那一部分工艺过程。工位：特指工件安装在转位夹具上，工件一次安装后，随夹具回转，要停在若干位置上接受加工，
7、这每一加工位置所完成的那部分工艺过程，就称为一个工位。,（3）工件加工尺寸获得的方法,通过试切测量调整再试切，反复进行到被中工尺寸达到要求为止的加工方法称为试切法。 先调整好刀具和工件在机床上的相对位置，并在一批零件的加工过程中保持这个位置不变，以保证工件被加工尺寸的方法称为调整法。 用刀具的相应尺寸来保证工件被加工部位尺寸的方法称为定尺寸刀具法。 在加工过程中，边加工边测量加工尺寸，并将所测结果与设计要求的尺寸比较后，或使机床继续工作，或使机床停止工作，这就称为主动测量法。自动控制法是把测量、进给装置和控制系统组成一个自动加工系统，加工过程依靠系统自动完成的。,（4）工件在机床上的装夹定位方
8、法,用专用夹具装夹 。找正装夹 。找正是用工具(和仪表)根据工件上有关基准，找出工件在加工(或装配)时的正确位置的过程。用找正方法装夹工件称为找正装夹。 1) 划线找正装夹 此法是用划针根据毛坯或半成品上所划的线为基准找正它在机床上正确位置的一种装夹方法。 2) 直接找正装夹 此法是用划针和百分表或目测直接在机床上找正工件位置的装夹方法。,（5）生产类型与工艺过程的关系,生产纲领是指企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划 。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。 单件生产。大量生产。成批生产。成批生产又可分为小批、中批和大批生产三种。,零件的生产纲领要计入备品
9、和废品的数量，可按下式计算：式中 N零件的年产量，单位为件/年； Q产品的年产量，单位为台/年； n每台产品中，该零件的数量，单位为件/台； 备品的百分率； 废品的百分率。,生产纲领,注：小型机械、中型机械和重型机械可分别以缝纫机、机床(或柴油机)和轧钢机为代表。,生产类型和生产纲领等的关系,工艺特征,4 机械加工工艺过程的拟订,拟订机械加工工艺过程时要解决的几个主要问题：,1、主要搜集那些原始资料？2、如何审零件图？3、如何选加工方法和相应设备？4、如何确定零件毛坯？5、基准如何选择？6、加工工艺过程阶段如何划分？7、各工序内容包含多少合适？8、工艺过程中各工序顺序如何安排？,4.1 制定机
10、械加工工艺规程的原始资料与步骤,本节课程提示,本节要点：1）相关资料内容、作用；2）规程制订步骤；本节要求：1）掌握所需搜集资料名目；2）掌握规程制订步骤的顺序；3）了解示例内容。,（1）制定工艺规程的原始资料,1）产品图、零件图和技术要求。2）生产纲领。3）生产条件和生产设备的有关资料。4）其他有关资料。,图1-16 RD2型滚动轴承车轴,1. 夹具图册 2. 切削刀具图册(1) 生产的性质；(2) 机床的型式；(3) 加工的方法；(4) 被加工零件的尺寸和外形；(5) 加工的质量指标；(6) 加工的精度要求；(7) 工件的材质；(8) 切削刀具的材料等。,3. 量具图册：(1) 所要求的测
11、量精度； (2) 生产的性质； (3) 被测量表面的尺寸；(4) 被测量表面的质量等。 4.切削用量手册及有关定额资料。,（2）制订工艺规程的步骤,l）分析加工零件的图纸及结构工艺性2）选择毛坯。3）拟定工艺路线（工艺过程）,RD2型车轴主要工艺过程(大批量),滚动抽承车轴毛坯在专用双头铣床上粗铣两端面；以毛坯外圆定位，在双头打孔机床上粗钻两端中心孔；以中心孔定位，在车轴仿形车床上粗车外圆；以中心孔定位，在车轴仿形车床上半精车轴颈、防尘挡圈座、轮座和轴身；,以轮座面定位，在六工位双头组合机床上精钻、精铰两端中心孔，精铣两端面，钻孔、扩孔、攻3个M22丝孔；以中心孔定位，精车轴颈、防尘挡圈座、轮
12、座及轴肩圆弧角；在轴端打制造标记；以中心孔定位，在外圆磨床上磨轮座面；,以中心孔定位，在专用磨床上磨轴颈、轴肩圆角、防尘挡圈座或是在滚压车床上对上述各部分进行滚压加工；进行磁力探伤；在车轴自动检测机上对轴颈、防尘挡圈座、轮座直径进行侧量，合格后，车轴与车轮压装成轮对。,4）工序设计进行机床和工艺装备的选择；确定加工余量；计算工序尺寸及其公差；确定切削用量及计算工时定额等。 5）编制工艺文件制定工艺规程所需考虑的问题很多，涉及面也很广，下面只讨论制订工艺规程时的主要问题。,4.2 零件图分析,零件的表面按其工作性质可分为两类： (1)主要表面或工作表面； (2)自由表面。 进行工艺审查，其中包括
13、技术要求的合理性及零件结构的工艺性。,1. 检查零件图纸的正确性和完整性,1). 有足够数量的投影图和剖面图； 2). 有全部必要的标注和正确的尺寸； 3). 加工表面的粗糙度、尺寸公差和配合；,4). 零件材料的牌号、硬度和热处理方面的资料； 5). 每一零件的重量； 6). 每台产品所需该种零件的数量； 7). 必要的技术条件，如几何形状误差、相互位置精度等等。,2. 分析零件图的技术条件,(1) 加工表面的尺寸精度； (2) 加工表面的几何形状精度； (3) 各加工表面之间的相互位置精度； (4) 表面层的物理机械性能和表面粗糙度； (5) 热处理及其它方面的要求等。,3. 审查零件的选
14、用材料,(1)材料的来源及其经济性；(2)对材料提出的热处理要求，应符合该厂热处理车间的具体条件；(3)加工方法、切削刀具和切削用量的选择等。,4. 分析研究零件的结构工艺性,零件的结构工艺性是和生产规模及生产条件密切相关的。 左边的适应单件小批量生产；右边适应大批量生产。,图1-17 箱体零件上同心孔的布置,机械加工对零件结构的要求,(1) 加工方便 1) 刀具容易接近工件； 2) 减少和统一零件的尺寸种类，并选用标准的尺寸和公差； 3) 简化加工表面的形状和减少加工表面的面积。,(2) 提高零件的刚度 零件的刚度在机械加工时具有十分重要的意义；刚度高的零件不仅容易保证加工精度和正确的几何形
15、状，而且能够承受较大的切削力，因此可以采用较大的切削用量，提高劳动生产率。,(3) 保证刀具正常工作 1) 某些零件的结构应有退刀槽； 2) 力求避免钻头轴线与孔的入口或出口面倾斜而形成单刃切削，导致钻头引偏； 3) 避免深孔加工等。此外，还要考虑到加工各个表面时所需要的刀具、量具和夹具的供应情况。,零件结构要素的工艺性,零件结构要素的工艺性,零件结构要素的工艺性,4.3 加工方法和设备的选择,4.3.1 零件表面的形状、形成方法及所需成形运动 。零件表面，多半都采用那些可以在机床上制造时既经济而又能获得所需精度的表面 。从几何的角度来看，零件上的每个表面都可以看作是一条线(母线)沿着另一条线
16、(导线)运动的轨迹。 形成生线的方法可归纳为四种 ：轨迹法、成型法 、相切法 、范成法。,4.3.2选择加工方法时考虑的因素,1. 工件材料的性质。 2. 工件的形状和尺寸。 3. 生产类型及考虑生产率和经济性问题。 4. 具体生产条件。 5. 特殊用法。,确定工序计划时，必须指出加工工序在什么样的机床上加工，同时指出机床的用途、类型、牌号及其主要尺寸。 要确定切削用量，就需要知道有关机床的全部资料。这些资料或取自机床说明书，或取自机床制造工厂的产品目录。,选择某一主要工序加工用的机床时，应参考以下原则：,1. 机床的生产率与加工零件的生产纲领相适应； 2. 机床的功率、刚性和机动范围等应与最有利的切削用量相适应；,
