机械制造工艺教案第七章1-3节

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1、2018年9月17日星期一,1,机械制造工艺基础,主讲教师：周世权,2018年9月17日星期一,2,第7章 机械加工工艺规程 ProcessEngineering,第1节 基本概念与术语 一、生产过程与工艺过程 1生产过程 我们通常所讲的生产过程是将原材料或半成品转变为成品所进行的全部过程。 任何一种机械都是由零件、组件、部件装配而成，其制造是一个复杂的过程。对一个机械产品来说，要满足与适应市场的需求，其设计与制造应分为以下几个阶段，如图7-1所示：,2018年9月17日星期一,3,第7章 机械加工工艺规程 ProcessEngineering,2018年9月17日星期一,4,第7章 机械加工

2、工艺规程 ProcessEngineering,2工艺过程 工艺过程-加工对象性能的变化，包括几何形状、硬度、状态、信息量等等。如锻压、铸造、机械加工、冲压、焊接、热处理、表面处理、装配和试车等。所以，具体地说，工艺过程是与改变原材料或半成品使之与成为成品直接有关的全部过程。,2018年9月17日星期一,5,第7章 机械加工工艺规程 ProcessEngineering,二、工艺过程的组成 机械加工工艺过程是由一系列工序组成的，毛坯依次通过这些工序而变为成品。工序是工艺过程的基本组成部分。 1工序 在一个工作地点上、对一个工件(或组工件)进行加工所进行的连续工作过程，叫工序。如图75所示的齿轮

3、，加工数量较少时，可按表7-1分工序，而加工数量较多时，工序划分如表72所示。 工序的划分依靠两个基本要素：一是工序中的工人、工件和所用的机床或工作地点是否改变；二是加工过程是否连续完成。比如，即使粗加工和精加工都是在同一机床上进行，如果中间插入其它处理，失去了工序的连续性，则应把这两次加工分成两道工序。,2018年9月17日星期一,6,第7章 机械加工工艺规程 ProcessEngineering,表7-1齿轮的单件小批生产加工工序,2018年9月17日星期一,7,第7章 机械加工工艺规程 ProcessEngineering,表7-2 齿轮的大批生产加工工序,2018年9月17日星期一,8

4、,第7章 机械加工工艺规程 ProcessEngineering,工序可细分为多个工步。当加工表面不变，切削刀具不变，切削用量中的切削速度和进给量不变的情况下所完成的那一部分工艺过程称为工步。车削图75所示齿轮零件的加工，在大批量加工时，工序10包括下列4个工步：粗车大端面、粗车大外圆，钻孔；倒角。 为了简化工艺文件，对于在一次安装中连续进行的若干相同的工步，常可看为一个工步(称为合并工步)。如用一把钻头连续钻削几个相同尺寸的孔。就认为是个工步，而不看成是几个工步。 为了提高生产效率，用几把不同的刀具或复合刀具同时加工个工件上的几个表面，如图76所示，也看成是一个工步，称为复合工步。,2018

5、年9月17日星期一,9,第7章 机械加工工艺规程 ProcessEngineering,3走刀 在一个工步中，用同一刀具、同一切削用量，对同一表面进行多次切削时，相对被加工表面移动一次，切去一层金属的过程，称为走刀，如图77所示。一个工步可包括一次或几次走刀。 4安装 工件在机床或夹具中定位并夹紧的过程称为安装。在一个工序内，工件的加工可能只需安装一次也可能需要安装几次。如表71中的工序40中，一次安装即可拉出键槽。而工序10中，车削全部外圆表面至少需安装二次。 工件加工中应尽量减少安装次数，因为多一次安装就多一次安装误差，且增加安装工件的辅助时间。,2018年9月17日星期一,10,第7章

6、机械加工工艺规程 ProcessEngineering,5工位 为了减少工件的安装次数，在加工中常采用各种回转工作台、回转夹具或移动夹具及多轴机床。工件在一次安装中，在机床上所占有的每一个位置上所完成的那一部分工作称为工位。如图78所示为利用回转工作台，在一次安装中顺次完成装卸工件、钻孔、扩孔和铰孔等四工位加工实例。采用多工位加工可以减少工件安装次数，缩短辅助时间，提高生产率，有利于保证加工精度。,2018年9月17日星期一,11,第7章 机械加工工艺规程 ProcessEngineering,四、生产纲领、生产类型及其工艺特征 1生产纲领 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

7、划。计划期通常为1年，所以生产纲领也称产品的年生产量。 零件的生产纲领要计入备品及废品的数量，一般按下式计算：式中 N 零件年产量，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（）； 一废品的百分率（）；,2018年9月17日星期一,12,第7章 机械加工工艺规程 ProcessEngineering,备品率的多少要根据用户和修理单位的需要考虑。一般由调查及经验确定。零件平均废品则根据各企业的生产条件与技术的不同而不同。生产条件稳定，产品定型，如汽车、机床等产品生产废品率一般为o5一1；当生产条件不稳定，新产品试制，废品率可高达50。 2

8、生产类型 生产类型是指企业生产专业化程度的分类。 产品的生产纲领决定了工厂的生产规模和生产方式。根据生产纲领、产品的复杂程度和质量的大小，其生产方式可分为大量生产、成批生产（根据批量的大小又可分为大批、中批与小批生产）和单件生产三种类型。,2018年9月17日星期一,13,第7章 机械加工工艺规程 ProcessEngineering,1)单件生产 单件生产的基本持点是生产的产品品种繁多，每种产品仅制造一个或少数几个少再重复生产。例如，船用大型柴油机、大型汽轮机、重型机械产品制造及新产品试制等，都属于单件生产类型。 2)成批生产 一年中分批轮流地制造几种不同的产品，每种产品均有一定的数量，工作

9、地的加工对象 周期性地重复，例如，机床、机车、电机和纺织机械的制造常同成批生产。 同一产品(或零件)每批投入生产的数量称为批量。批量可根据零件的年产量及一年中 的生产批数计算确定。一年的生产批数根据用户的需要、零件的特征、流动资金的周转、仓库容量等具体情况确定。,2018年9月17日星期一,14,第7章 机械加工工艺规程 ProcessEngineering,3)大量生产 产品的数量很大，大多数工作地按照一定的生产节拍进行某种零件的某道工序的重复 加工。例如，汽车、拖拉机、自行车、缝纫机和手表的制造均采用大量生产方式。 表7-3生产类型与生产纲领的关系,2018年9月17日星期一,15,第7章

10、 机械加工工艺规程 ProcessEngineering,表7-4各种生产类型工艺过程的特点,2018年9月17日星期一,16,第7章 机械加工工艺规程 ProcessEngineering,第2节 工件的定位与夹紧LocationandFixture 一、工件的安装与基准 1工件的安装 定位-使工件相对与机床、刀具占据一个正确位置的过程。 夹紧-使工件在加工过程中保持所占据的确定位置不变的过程。 安装-定位与夹紧总称为工件的安装，常称为工件的装夹。 直接找正安装直接找正安装是用划针或百分表等直接在机床上找正工件的位置。 图79所示是用四爪单动卡盘装夹套筒，先用百分表按工件外圆A进行找正后，再

11、夹紧工件进行外圆面B的车削，以保证套筒的A、B圆柱面的同轴度。,2018年9月17日星期一,17,第7章 机械加工工艺规程 ProcessEngineering,使用工具为划线盘时，定位精度在0105mm；找正工具为千分表时，定位精度在0010005mm。这种安装方式的特点是：生产率低，适用于单件、小批量生产，形状简单的零件，对工人技术水平要求高。 2)按划线找正装夹划线找正装夹是用划针根据毛坏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。如图710所示的车床床身毛坯，为保证床身各加工面和非加工面的尺寸及各加工面的余量，先在钳工台上划好线，然后在龙门刨床工作台上用千斤顶顶起床

12、身毛坯，用划针按线找正并夹紧，再对床身底平面进行粗刨。由于划线既费时，又需技术水平高的划线工，划线找正的定位精度也不高，所以划哒艺凹兄用于批量不大、形状复杂而笨重的工件，或毛坯的尺寸公差很大而无法采用夹具装夹的工件。,2018年9月17日星期一,18,第7章 机械加工工艺规程 ProcessEngineering,3)采用专用夹具装夹夹具的定位夹紧元件能使工件迅速获得正确位置，便使其固定在夹具和机床上。因此，工件定位方便，定位精度高而且稳定装夹效率也高。当以精基准定位时，工件的定位精度一般可达001mm。所以，用专用夹具装夹工件广泛用于中、大批和大量生产。 2基准及其分类 基准就是“依据”的意

13、思。在零件工作图或实际零件上，总要依据一些指定的点、线、面，来确定另一些点、线、面的位置。这些作为依据的点、线、面，称为基准。按基准的作用不同，常把基准分为设计基准和制造基准两大类。,2018年9月17日星期一,19,第7章 机械加工工艺规程 ProcessEngineering,1)设计基准 在设计零件图样时，用以确定其他点、线、面位置的基准称为设计基准。即零件图纸上标注尺寸的起点，或中心线、对称线、圆心等。如图711所示的柴油机机身零件，平面N和孔I的位置是根据平面M决定的，平面M是平面N和孔I的设计基准。孔、的位置是根据孔I的中心线决定的，所以，孔I的中心线是孔、的设计基准。 2)工艺基

14、准 在制造过程（包括、度量、装配）中采用的各种基准总称工艺基准，也称制造基准。,图711 设计基准分析,2018年9月17日星期一,20,第7章 机械加工工艺规程 ProcessEngineering,(1)工序基准 工序尺寸的起点称为工序基准。也称为原始基准，是在工序简图上用来确定本工序加工表面加工后的尺寸、形状、位置的基准。 如图712a所示加工齿轮毛坯和端面E及F的工序中，B面及轴线O-O是E及F的工序基准，尺寸a及F是工序尺寸。在图7-12b中，对于齿轮端面D及外圆C来说，E面轴线O-O是D及C的工序基准，而尺寸b及C是工序尺寸。工序基准与工序尺寸可用于工艺过程的任一工序中。,2018

15、年9月17日星期一,21,第7章 机械加工工艺规程 ProcessEngineering,(2)定位基准定位基准是工件在夹具或机床上定位时，用以确定工件在工序尺寸方向上相对于刀具的正确位置的基准。 如图712a所示，加工齿轮的端面E及内孔F时，以毛坯外圆面A及端面B确定工件在夹具上的位置，所以A、B面即为此工序的定位基准。而在图7-12b中，加工外圆C及及端面D时，则以已加工的内孔F及端面E确定工件的位置，则内孔F及端面E即为此工序的定位基准。所以，对不同的工序尺寸，其定位基准的表面也不同。 (3)度量基准用于检验已加工表面的尺寸及各表面之间位置精度的基准，称为度量基准。 如图7-13所示，利

16、用锥度心轴检验齿轮外圆和两个端面相对孔轴线的圆跳动时，孔的轴线即为度量基准。,2018年9月17日星期一,22,第7章 机械加工工艺规程 ProcessEngineering,(4)装配基准在机器装配中，用于确定零件或部件在机器中正确位置的基准。例如图714所示轴套，其孔以一定的配合精度安装在轴上决定其径向位置，并以端面A紧贴轴肩决定其轴向位置，轴套孔的轴线和该端面即为装配基准。 必须指出，作为定位基准的点或线，总是以具体表面来体现的，这种表面就称为基面。 例如图714所示轴套孔的轴线并不具体存在，而是由孔的表面来体现的，因而孔是该零件的定位基面。,2018年9月17日星期一,23,第7章 机械加工工艺规程 ProcessEngineering,二、工件在夹具中的定位 1工件定位的基本原理 （1）六点定位原理：把工件看作空间直角坐标系中的一个刚体，则其在空间有六个独立运动，即沿x、y、z轴的移动(分别用X、Y、Z表示)，和绕这三个轴的转动(分别用x、y、z表示)，如图7-15所示。通常将这六个运动称为六个自由度。要使工件在某方向有确定的位置，就必须限制该方向的自由度，当工件的六个自由度均被限制后，工件在空间的位置就唯一地被确定下来。此称为六点定位原理。,