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1、机械加工工艺,旗帜工作室,概 述,工艺是指制造产品的技巧、方法和程序。机械制造过程中，凡是直接改变零件形状、尺寸、相对位置和性能等，使其成为成品或半成品的过程，称为机械制造工艺过程。它通常包括零件的制造与机器的装配两部分。,生产过程,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。,相关的过程：产品的设计，包括产品的研究、开发、设计；生产准备工作：如编制工艺文件，专用工装及设备的设计与制造等； 原材料(或设备、工装、标准件等)的购置、运输、检验、保管；毛坯制造； 零件的机械加工及热处理； 产品装配与调试、性能试验以及产品的包装、发运等工作。提示 生产过程往往由许多工
2、厂或工厂的许多车间联合完成，这有利于专业化生产，提高生产率、保证产品质量、降低生产成本。,零件制造的工艺过程,机械加工工艺过程,用机械加工的方法直接改变毛坯形状、尺寸和机械性能等，使之变为合格零件的过程，称为机械加工工艺过程，又称工艺路线或工艺流程。 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 组成,机械加工工艺过程,工艺过程是由一个或若干个依次排列的工序所组成，毛坯依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
3、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 (单件小批、大批大量)。,工艺过程组成,工艺过程组成,(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。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。(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。,工艺过程组成,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
4、精度。,工艺过程组成,(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。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。(5)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。,工艺规程的作用及设计步骤,工艺规程的作用及设计步骤,1、 定义： 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工艺规程。其中，
5、规定零件机械加工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。 2、工艺规程的作用：(1) 指导生产的主要技术文件：起生产的指导作用； (2) 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； (3) 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。3、工艺规程的设计步骤,生产纲领,4、生产纲领：零件的生产纲领可按下式计算：N零=Nn(1)(1) 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)；该零件备件的百分率；该零件废品的百分率。表5.6为
6、划分生产类型的参考数据。,表5.6 划分生产类型的参考数据,工艺路线的拟定,工艺路线的拟定,零件各表面的加工方法及使用设备的选择加工方法的选择(1)各种加工方法的经济加工精度和粗糙度不同的加工方法如车、磨、刨、铣、钻、镗等，其用途各不相同，所能达到的精度和表面粗糙度也大不一样。即使是同一种加工方法，在不同的加工条件下所得到的精度和表面粗糙度也大不一样，这是因为在加工过程中，将有各种因素对精度和粗糙度产生影响，如工人的技术水平、切削用量、刀具的刃磨质量、机床的调整质量等等。,在I、段应用此法加工是不经济的。 在段，加工方法与加工精度是相互适应的，加工误差与成本基本上是反比关系，可以较经济地达到一
7、定的精度，段的精度范围就称为这种加工方法的经济精度。,加工方法的选择,图5.11 加工成本与精度的关系,某种加工方法的经济精度，是指在正常的工作条件下(包括完好的机床设备、必要的工艺装备、标准的工人技术等级、标准的耗用时间和生产费用)所能达到的加工精度。与经济加工精度相似，各种加工方法所能达到的表面粗糙度也有一个较经济的范围。各种加工方法所能达到的经济精度、表面粗糙度以及表面形状以及位置精度可查阅金属机械加工工艺人员手册。,加工方法的选择,加工方法的选择,(2)加工方法和加工方案的选择首先要根据每个加工表面的技术要求，确定加工方法及加工方案。选择零件表面的加工方案必须在保证零件达到图纸要求方面
8、是稳定而可靠的，并在生产率和加工成本方面是最经济合理的。,决定加工方法时要考虑被加工材料的性质。淬火钢用磨削的方法加工；而有色金属则磨削困难，一般采用金刚镗或高速精密车削的方法进行精加工。选择加工方法要考虑到生产类型，即要考虑生产率和经济性的问题。在大批、大量生产中可采用专用的高效率设备和专用工艺装备。在大批、大量生产中可以从根本上改变毛坯的形态，大大减少切削加工的工作量。在单件小批生产中，就采用通用设备、通用工艺装备及一般的加工方法。提高单件小批生产的生产率亦是目前机械制造工艺的研究课题之一。,加工方法的选择,选择加工方法还要考虑本厂(或本车间)的现有设备情况及技术条件。,加工方法的选择,方
9、案用得最多，在大批、大量生产中常用在自动机床或组合机床上，在成批生产中常用在立钻、摇臂钻、六角车床等连续进行各个工步加工的机床上。该方案一般用于加工小于80mm的孔径，工件材料为未淬火钢或铸铁，不适于加工大孔径，否则刀具过于笨重。方案用于加工毛坯本身有铸出或锻出的孔，但其直径不宜太小，否则因镗杆太细容易发生变形而影响加工精度，箱体零件的孔加工常用这种方案。方案适用于淬火的工件。方案适用于成批或大量生产的中小型零件，其材料为未淬火钢、铸铁及有色金属。,加工方法的选择举例,设备的选择机床工作区域的尺寸应当与零件的外廓尺寸相适应。机床的精度应该与工件要求的加工精度相适应。机床精度过低，不能满足工件加
10、工精度的要求；过高，则是一种浪费。机床的功率、刚度和工作参数应该与最合理的切削用量相适应。粗加工时选择有足够功率和足够刚度的机床，以免切削深度和进给量的选用受限制；精加工时选择有足够刚度和足够转速范围的机床，以保证零件的加工精度和粗糙度。机床生产率应该与工件的生产类型相适应。对于大批、大量生产，宜采用高效率机床、专用机床、组合机床或自动机床；对于单件小批生产，一般选择通用机床。,工艺路线的拟定,加工阶段的划分,粗加工阶段：是加工开始阶段，在这个阶段中，尽量将零件各个被加工表面的大部分余量从毛坯上切除。这个阶段主要问题是如何提高生产率。半精加工阶段：这一阶段为主要表面的精加工做好准备，切去的余量
11、介于粗加工和精加工之间，并达到一定的精度和粗糙度值，为精加工留有一定的余量。在此阶段还要完成一些次要表面的加工，如钻孔、攻丝、铣键槽等。精加工阶段：在这个阶段将切去很少的余量，保证各主要表面达到较高的精度和较低的粗糙度值(精度710级,Ra0.83.2m)。光整加工阶段：主要是为了得到更高的尺寸精度和更低的粗糙度值(精度59级，Ra0.32m)，只从被加工表面上切除极少的余量。,工艺路线的拟定,将工艺过程划分粗、精加工阶段的原因是：在粗加工阶段，由于切除大量的多余金属，可以及早发现毛坯的缺陷(夹渣、裂纹、气孔等)；粗加工阶段容易引起工件的变形，这是由于切除余量大，一方面毛坯的内应力重新分布而引
12、起变形，另一方面由于切削力、切削热及夹紧力都比较大，因而造成工件的受力变形和热变形。为了使这些变形充分表现，应在粗加工之后留有一定的时间。然后再通过逐步减少加工余量和切削用量的办法消除上述变形。划分加工阶段可以合理使用机床，有利于长期保持精加工机床的精度。,加工阶段的划分,划分加工阶段可在各个阶段中插入必要的热处理工序。如在粗加工之后进行去除内应力的时效处理；在半精加工后进行淬火处理等。在某些情况下，划分加工阶段也并不是绝对的。例如加工重型工件时，不必划分加工阶段。由于不便于多次装夹和运输，可在粗加工后松开工件，让其充分变形，再夹紧工件进行精加工，以提高加工的精度。另外，如果工件的加工质量要求
13、不高、工件的刚度足够、毛坯的质量较好而切除的余量不多，则可不必划分加工阶段。,加工阶段的划分,工序的划分,工序集中：将若干个工步集中在一个工序内完成，一个工件的加工，只须集中在少数几个工序内完成。最大限度的集中是在一个工序内完成工件所有表面的加工。采用工序集中可以减少工件的装夹次数，在一次装夹中可以加工许多表面，有利于保证各表面之间的相互位置精度，也可以减少机床的数量，相应地减少工人的数量和机床的占地面积。但所需要的设备复杂，操作和调整工作也较复杂。工序分散：工序的数目多，工艺路线长，每个工序所包括的工步少。最大限度的分散是在一个工序内只包括一个简单的工步。 工序分散可以使所需要的设备和工艺装
14、备结构简单、调整容易、操作简单，但专用性强。,工序的划分,在确定工序集中或分散的问题上，主要根据生产规模、零件的结构特点、技术要求和设备等具体生产条件综合考虑后确定。在单件小批生产中：一般采用通用设备和工艺装备，尽可能在一台机床上完成较多的表面加工，尤其是对重型零件的加工，为减少装夹和往返搬运的次数，多采用工序集中的原则。在成批生产中：尽可能采用效率高的通用机床(如六角机床)和专用机床，使工序集中。在大批、大量生产中：常采用高效率的设备和工艺装备，如多刀自动机床、组合机床及专用机床等，使工序集中，以便提高生产率和保证加工质量。但因工件特殊结构关系，各个表面不便于集中加工。如活塞、连杆等可采用效
15、率高、结构简单的专用机床和工艺装备，按工序分散的原则进行生产。,工序的划分,工序的安排,加工顺序的确定工件各表面的加工顺序，一般按照下述原则安排：先粗加工后精加工；先基准面加工后其它面加工；先主要表面加工后次要表面加工；先平面加工后孔加工。根据上述原则，作为精基准的表面应安排在工艺过程开始时加工。精基准面加工好后，接着对精度要求高的主要表面进行粗加工和半精加工，并穿插进行一些次要表面的加工，然后进行各表面的精加工。要求高的主要表面的精加工一般安排在最后进行，这样可避免已加工表面在运输过程中碰伤，有利于保证加工精度。有时也可将次要的、较小的表面安排在最后加工，如紧固螺钉孔等。,工序的安排,热处理
16、及表面处理工序的安排退火和正火 可以消除内应力和改善材料的加工性能，一般安排在加工前进行，有时正火也安排在粗加工后进行。时效处理 对于大而复杂的铸件，为了尽量减少由于内应力引起的变形，常常在粗加工后进行人工时效处理。粗加工前最好采用自然时效。调质处理 可以改善材料的机械性能，因此许多中碳钢和合金钢常采用这种热处理方法，一般安排在粗加工之后进行，但也有安排在粗加工之前进行的。淬火处理或渗碳淬火处理 可以提高零件表面的硬度和耐磨性。淬火处理一般安排在磨削之前进行，当用高频淬火时也可安排在最终工序。渗碳可安排在半精加工之前或之后进行。表面处理(电镀及氧化) 可提高零件的抗腐蚀能力，增加耐磨性，使表面美观等。一般安排在工艺过程的最后进行。,工序的安排,检验工序的安排检验工序是保证产品质量和防止产生废品的重要措施。在每个工序中，操作者都必须自行检验。在操作者自检的基础上，在下列场合还要安排独立检验工序： 粗加工全部结束后，精加工之前； 送往其它车间加工的前后(特别是热处理工序的前后)； 重要工序的前后； 最终加工之后等。 其它工序的安排在工序过程中，还可根据需要在一些工序的后面安排去毛刺、去磁、清洗等工序。,
