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1、第三章 机械加工工艺规程设计机械加工工艺:就是指各种机器的制造方法和制造过程的总称。所要解 决的问题：分析零件有哪些加工面？分别可采用哪些加 工方法？按照什么顺序加工？加工时如何装夹零件？如 何保证零件的加工精度和表面粗糙度？选择什么类型的 机床、刀具和量具？其生产效率和加工成本如何?1.工艺过程生产过程包含了工艺过程和辅助过程:工艺过程：直接改变工件形状、尺寸、位量、性质;辅助过程：运输、保管、刃磨、设备维护等。工艺过程：生产过程中，按一定顺序逐渐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），使其成为预期产品的主要过程；或者与原材料变为成品直接有关的过程
2、。可具体的分为铸造、锻造、冲压、焊接、机械加工、热处理、电镀、装配等工艺过程。工艺过程和工艺规程3.1 概述同一零件（产品）可以采用不同的加工过程，零件依次通过的全部加工过程称之工艺路线或工艺流程；它是制定工艺过程和进行车间分工的重要依据。工艺规程：技术人员根据工件要求、设备条件和工人技术情况等，确定采用的工艺过程，并将其写成工艺文件。工艺规程的形式： 机械加工工艺过程：由毛坯机加工变为成品的过程。 机械加工工艺规程：将合理的机械加工过程以文件的形式写出。 2.工 艺规 程一、工艺规程及其作用 1.工艺规程: 把零件加工的全部工艺过程按一定格式写成书面文件就叫做工艺规程。2.工艺规程的作用 工
3、艺规程是在总结实践经验的基础上，依据科学的理论和必要的工艺试验后制订的，反映了加工中的客观规律。因此，工艺规程是（1）指导工人操作和用于生产、工艺管理工作的主要技术文件，（2）又是新产品投产前进行生产准备和技术准备的依据和新建、扩建车间或工厂的原始资料，（3）此外，先进的工艺规程还起着交流和推广先进经验的作用。 完整性 规范性 3.对工艺规程的要求(1)保证可靠地达到产品图纸所提出的全部技术要求。(2)能获得高质量、高生产效率。(3)有利于节约原材料和工时消耗，不断降低成本。(4)有利于减轻工人劳动强度，保证安全和良好的工作条件。4.工艺文件的形式：多种多样，区别很大，主要决定于生产类型。在单
4、件小批生产中一般只编制综合工艺过程卡。在成批生产中多采用机械加工工艺卡片。大批大量生产中则要求完整和详细的文件，一般是工艺过程卡、工序卡片，有时甚至包括操作卡、调整卡以及检验卡。各工厂采用的工艺文件并无须统一格式，但基本内容大同小异。 5.对待工艺规程的态度1）严格遵守 工艺规程是经过逐级审批的，因而也是工厂生产中的工艺纪律，有关人员必须严格执行。2）允许修改工艺规程也不是一成不变的，随着科学技术的进步和生产的发展，工艺规程会出现某些不相适应的问题，因而工艺规程应定期整顿，及时吸取合理化建议、技术革新成果、新技术和新工艺。使工艺规程更加完善和合理。二、制订工艺规程的原始资料制订工艺规程的原始资
5、料主要有：（1）产品整套装配图和零件工作图；（2）产品年产量；（3）本厂生产条件：设备、工装、工人技术水平等情况 ；（4）毛坯生产和供应条件；（5）产品的验收质量标准； 三、制订机械加工工艺规程的步骤(1)原则：在保证质量满足生产纲领的前提下，用最先进的、最经济合理的加工方案。(2)方法：认真研究、分析原始资料。参照国内外文献、结合现场实际编程。虚心征求工人意见。(3)步骤：确定生产类型；分析研究产品的装配图和零件图,进行工艺审查;熟悉产品,性能,用途和工作条件,零件在产品中的作用；了解零件图上各项技术条件的依据,确定关键性技术问题。检查尺寸,视图及技术条件是否是否合理,主要:a.审查各项技术
6、要求是否合理；过高的精度,表面粗糙度及其他要求会使工艺过程复杂化，成本提高;b.审查零件的结构工艺性是否好；便于加工的安装，尽可能减少加工和转配的劳动量； c.审查材料选用是否恰当；确定毛坯的种类和尺寸；(应考虑生产批量，零件材料及毛坯生产条件）a.一般采用：铸件、锻件、焊接件；b.毛坯精度提高，材料利用率提高，大大节约机械加工工时，但毛坯精度过高往往使毛坯制造困难。因此，毛坯种类和制造方法的选择要根据生产类型和具体生产条件而定。达到高质量，降低生产产品生产成本。拟定零件加工工艺路线；订出全部由粗到精的加工工序，内容包括选择定位基准，定位夹紧方案，各表面加工方法；可提出几个方案对比。 选择和确
7、定机床设备，刀具，及工时定额，对于专用工艺设备，应提出设计任务书。确定各主要工序的技术要求和检验方法； 确定工序尺寸及其公差；确定切削用量；确定时间定额；填写工艺文件； 结构工艺性同一产品可以有多种不同结构,所需花费的加工量也不大相同。所谓结构工艺性是指所设计的产品在能满足使用要求的前提下，制造的可行性和经济性。也就是机器和零件的结构是否便于加工，装配和维修。即在满足机器工作性能的前提下能适应经济、高效制造过程的需要，达到优质、高产、低成本。一、结构和工艺的联系1、结构工艺性因齿间的轴向距离很小、因而小齿圈不能用滚齿加工、只能用插齿加工；又因插斜齿需专用螺旋导轨，因而它的结构工艺性不好。若能采
8、用电子束焊，先分别滚切两个齿轮，再将它们焊成一体，这样的制造工艺就较好，且能缩短齿轮间的轴向尺寸。 例如双联斜齿轮的加工由此可见，结构对工艺有着重要的影响。产品的加工量、生产成本及材料消耗。具体分析比较下述各项特征：a.机器或零件结构的通用化，标准化程度；b.老产品零部件的重复利用程度；c.平均加工精度和表面粗糙度系数;d.关键零件工艺的复杂程度e.材料利用率f.采用自动化加工方法的可能性 1、结构工艺性衡量的主要依据必须对毛坯制造,机械加工到装配调试的整个工艺过程进行综合分析比较,全面评价。 2、结构工艺性具有综合性不同生产规模,不同生产条件的工厂 来说,对产品结构工艺性的要求是不同的。3、
9、结构工艺性又具有相对性二、零件结构工艺性提高零件结构工艺性，应遵循以下原则：(1)减轻零件重量好处：省材、省工时。便于选用加工设备。便于运输、装卸和保存。措施：减小铸件壁厚。壁厚减小一倍，重量减小2/3倍。采用焊接件，重量下降2030%、加工量减小3050%。大批量生产采用冲压件焊接结构。 1和2采 用冲压 件代替 铸件， 可节省 材料和 工时采用扎制型材，减少直径，节省材料减轻零件重量要素：必须考虑加工时的安装、对刀、测量和提高切削效率。如：a.减小加工表面积；b.正确规定加工要求；c.保证刀具能自由地进刀和退刀及正常工作；d.便于安装，能减少对刀和安装次数；(2)保证加工的可能性和经济性保
10、证加工的可能性和经济性底座有凸台，加工面积、加 工量 、平面不平度误差 、 接触精度 。进、排气（油）孔设在外圆上，加 工相对容易，且易保证槽间距减少深螺纹孔的加 工，使用更为方便减少配合表面的长度好处：结构要素标准化，节约工具，减少工艺装备的工作，简化工艺装备。尺寸一致：加工尺寸应能采用标准刀具加工。减少刀具规格，避免专门制备工具。3) 零件尺寸规格标准化工艺性差 工艺性好工艺性差 工艺性好三、零件结构要素的工艺性实例加工面积应尽量小减少加工量、材料消耗和工具磨损避免钻孔入端和出端是斜面避免刀具磨损、提高钻孔精度 和加工效率避免斜孔简化夹具结构、使多个平行孔 同时加工、减少孔的加工余量孔的位
11、置距离壁太近封闭平面应有与刀 具尺寸和刀具形状相适 应的过渡面槽与沟的表面不应与其 它加工表面重合四、装配结构的工艺性改善机器装配结构的工艺性，应遵循以下原则：好处：a.以便于组织平行的流水装配作业，缩短装配期。b.组件和具有独立功能的部件可单独进行检验和试车调整，更好地保证总装质量并减少装配时间和装配的劳动强度。结构应能分解成独立装配单元；措施：a.使装配和拆卸方便。b.相配合零件有正确基面，避免找正。c.对有严格相对位置要求的装配结构，应设置防装错装置。d.应使装配过程中的修配工作最少，所以，手工修配费时费力。应使装配操作和调整方便，减轻装配劳动；旁开工艺孔，便于装配采用双头螺柱开辟装配空
12、间，方便拆卸方法：a.应用成组技术。b.尽量减少标准件的规格。如:木工机床采用同一种螺栓连接，减少扳手，效率增大。为简化结构并使装配容易，装配结构中，必要的零件数目和规格应减至最少。3.2 工艺路线的制定 一、定位基准的选择1.基准(1)基准概念：我们知道零件总是由若干表面组成，各表面之间总有一 定的尺寸和相互位置要求。基准：就是零件专用来确定其他点、线、面所依据的那些 点、线、面。(2)定位基准对工艺规程的影响。直接影响：a.工序的数目；b.夹具结构的复杂程度；c.零件的精度是否易于保证（如基准重合）；设计基准：零件图上用以确定其它点、线、面的基准。设计基准是尺寸标注的起始点。基准关系是可逆
13、的。拟定多种定位方案，进行比较择优。(3)选定基准的方法：(4)基准分类：设计基准工艺基准按其作用的不同分为：工艺基准有可分为:定位基准度量基准装配基准定位基准：在加工时使工件在机床或夹具上占有正确位置所采用的基准。定位基准可分为：粗、精、辅助基准。 装配基准：装配时用来确定零件或部件在机器上位置的表面。工艺基准：在加工和装配中使用的基准。度量基准：检验时用来确定被测零件在度量工具上位置的表面。各种基准作为基准的点、线、面在工件上不一定存在。如中心线、槽的对称平面、平面的交线等。但若选作为定位基准，则必须由某些具体表面来体现（即基面）。如轴的中心孔，体现的定位基准是中心线。以上均以长度尺寸关系
14、讨论基准的问题，对于位置要求，如平行度、垂直度等均具有同样的基准关系。(5)对基准的两点说明粗基准：选用毛坯表面来定位的基准。（在第一道工序中只能选用毛坯表面来定位）精基准：采用已加工过的表面来定位的基准。（在第一到工序之后的各工序中）2.定位基准及其选择设计基准在零件的工程图中已经标出，加工中是否就是以设计基准作为定位基准呢？ 回答是否定的。定位基准有粗、精、辅助基准之分。辅助基准：(有时回遇到这种情况)，工件上没有能作为定位基准用的恰当表面，而在工件上专门设置或加工出定位表面。常用的有工艺孔和工艺塔子。 辅助基准在零件上不起作用，纯粹是为了工艺上的需要。加工完毕后，若有需要（如有碍外观等）
15、可予以去除。粗基准和精基准所起作用不同，两者的选择原则也不一样。(1)粗基准的选择原则1)两个出发点： a.保证各加工表面有足够余量。b.保证各加工表面的尺寸和位置符合图纸要求。2)原则：a.若工件必须首先保证某重要表面余量均匀，则应选该表面为粗基准。如图车床床身的加工。导轨表面要求硬度高，而且均匀。b.若工件必须首先保证加工表面与不加工表面之间的位置要求，则应选不加工表面为粗基准，以达到壁厚均匀，外形对称等要求。c.若工件上每个表面都要加工，则应以余量最小的表面作为粗基准，以保证各表面都有足够余量。如图若以大端为粗基准，由于大小端外圆偏心有5毫米，则上侧单边为34，下侧单边为24,加工余量不
16、足。分析：毛坯：单边29，零件：单边25；由于偏移5，则 一边为24，另一 边为34，24的一 边加工不到。e.粗基准只允许使用一次。粗基准究竟是毛坯表面比较粗糙，重复定位精度低。d.粗基准表面应尽可能平整光洁不能有飞边，浇口，冒口或其它缺陷,以便使定位准确、夹紧可靠。若粗基准表面有飞边，浇口，冒口等缺陷，在应用前应将其去除。(2) 精基准选择原则：1)出发点：应考虑减少定位误差，安装方便准确。基准重合原则：尽可能选用设计基准作为精基准，避免基准不重合误差。 2)原则: 如图，加工中，应如何选择精基准基准统一的好处：a.有利于保证各加工表面的相互位置要求，避免基准转换带来的误差。b.可简化夹具的设计与制造，缩短生产准备周期。典型方案：轴类零件加工采用中心孔箱体类零中加工采用一面两孔。 基准统一原则尽可能选用统一的定位基准加工各表面，以保证各表面间的位置精度。注意：基准统一原则常常会带来基准不重合的问题，此时应综合
