工艺设计-201505

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1、机械加工工艺设计 （理论辅导）,黄雪梅18945105472 ,机械加工工艺设计 （理论辅导）,主要内容,零件设计基础知识 工艺设计基础知识 工艺规程制定基本步骤与方法 工艺设计典型实例-输出阶梯轴 工艺设计典型实例-接盘,主要学习目标,具有基础零件（回转类零件）的工艺设计能力 了解常见表面的加工方法与加工方案 掌握工艺规程制定步骤与方法并加以运用,前导介绍与说明,工艺设计环节与工程实践各教学环节的联系与支持 工艺设计环节在整个加工制造过程的地位与作用简介 工艺设计技术的组成环节、相关知识体系及学习方法 来自不同专业同学对工艺设计方法的认识与学习,一、零件设计基础,实例零件1：输出阶梯轴,一、

2、零件设计基础,实例零件1：输出阶梯轴,一、零件设计基础,实例零件2：接盘,一、零件设计基础,实例零件2：接盘,一、零件设计基础,零件必须包含的加工工艺信息 零件的分类 零件表面构成 零件表面成形方法 零件的材料 零件的热处理 零件的加工质量与要求 零件设计注意事项,1.1 零件的分类,零件按其结构一般可分为六类：轴类 、盘套类 、支架箱体类 、六面体类、机身机座类和特殊类 选择零件时以轴类 、盘套类 、支架类零件为主。（比较常见）,1.1 零件的分类,轴类零件,1.1 零件的分类,盘类零件,支座类零件,1.1 零件的分类,箱体类零件,1.1 零件的分类,各类零件组成装配体,1.1 零件的分类,

3、各类零件组成装配体,1.2 零件表面构成,回转面：圆柱面、圆锥面、回转成形面等 平面：大平面、端面、环面等 成形面：渐开线齿面、螺旋面等,1.3 零件表面成形方法,成形法：被加工工件的廓形是刀具的刃形（或者刃形的投影）“复印”出来的。 包络法：被加工工件的廓形是切削刃在切削运动过程中，连续位置的包络线。,1.3 零件表面成形方法,1.4 零件的材料,零件常用材料： 碳素结构钢Q235A 、优质碳素结构钢(35 、45) 、合金结构钢（40Cr）铸钢(ZG570)、 铸铁(HT150、HT200)有色金属及其合金,1.5 零件的热处理,常见零件的热处理方法：退火、正火、淬火、回火、调质、时效等。

4、 在技术要求中给出 举例：45常用：轴类 调质220240HBS 表面淬火，硬度HRC4050,1.6 零件的加工质量与要求,零件的加工质量包括：加工精度和表面质量两个方面。 零件的加工精度是指零件在加工后的实际几何参数（尺寸、形状和位置）与理想几何参数的符合程度。零件的加工精度包括尺寸精度、形状精度、位置精度。 表面质量主要指表面粗糙度。 产品图纸中分别用尺寸公差、形状公差、位置公差、表面粗糙度来表示。,1.6 零件的加工质量与要求,阶梯轴的加工要求,1.6 零件的加工质量与要求,1.6 零件的加工质量与要求,尺寸精度指的是零件的直径、长度、表面间距离等尺寸的实际数值与理想数值的接近程度。尺

5、寸精度是用尺寸公差来控制的。尺寸公差是切削加工中零件尺寸允许的变动量。在基本尺寸相同的情况下，尺寸公差愈小，则尺寸精度愈高。,1.6 零件的加工质量与要求,尺寸精度 国标GB/T1800.1-1997规定尺寸精度的标准公差等级分为20级，分别为IT01，IT0，IT1，IT2，IT18，其中IT01的公差最小，尺寸精度最高。 尺寸精度愈高，零件的工艺过程愈复杂，加工成本也愈高。 不同的加工方法，可以达到不同的尺寸公差等级,公差与配合 尺寸公差（简称公差）：允许尺寸的变动量。公差等于最大极限尺寸与最小极限尺寸之代数差的绝对值。 轴用小定字母，如h7 、js6 、g6 、m7孔用大写字母。如H7

6、、H6配合：基本尺寸相同的、相互结合的孔和轴公差带之间的关系。分为间隙配合、过盈配合、过渡配合。 确定配合关系，然后可查手册确定公差值。,1.6 零件的加工质量与要求,轴类零件表面组成分析与精度分析,1.6 零件的加工质量与要求,1.6 零件的加工质量与要求,1.6 零件的加工质量与要求,零件设计与零件图包含的设计信息与工艺要求,零件名称 材料牌号 （碳素结构钢Q235A 、优质碳素结构钢(35 、45) 、合金结构钢（40Cr）、 铸钢(ZG570)、 铸铁(HT150、HT200) ） 精度标注：标注尺寸及公差、形位公差、表面粗糙度。 技术要求：轴类零件应有热处理（调质、淬火）要求，其它类

7、可没有热处理要求。 按制图标准画零件图，图纸一般A4或A3,1.6 零件的加工质量与要求,附：工艺设计作业说明,零件设计的总体要求每一种零件的设计均需包括尺寸标注、形位公差标注、表面粗糙度标注，同时还要有技术要求和材料选择等。具体如下： 1）零件上的尺寸标注（零件上的尺寸要有自由尺寸，还要有带一定精度要求的尺寸）要完整，形位公差标注要合理（有些表面可以没有形位公差要求，有些表面必须有形位公差要求），每一个表面都要有表面粗糙度要求； 2）除了在图样上标注各种要求以外，还要有其它方面的技术要求（通常情况下，切削加工表面的技术要求主要包括热处理、去毛刺、去锐边等，铸件表面上不得有气孔、冷隔、缩孔及裂

8、纹等缺陷，锻件不允许有肉眼可见的裂纹、折叠和其它影响使用的外观缺陷等）； 3）零件需标注名称和材料。,附：工艺设计作业说明,轴类零件的设计要求 （1）轴类零件的设计以阶梯轴为主； （2）轴类零件上的圆柱表面不得少于四个（轴需要转动用的支撑面两个,与其他零件安装用的配合表面一个或一个以上，没有配合关系的过渡表面一个或一个以上）； （3）轴类零件上的键槽或起到键槽作用的表面（键槽的功能是用来传递扭矩或运动 ）需在二个以上； （4）轴类零件上要有螺纹表面（螺纹表面用于安装紧固零件起到锁紧作用，可以是内螺纹或外螺纹）； （5）轴类零件上可以有小平面、成形面或锥面（小平面、成形面或锥面用于安装其他零件）

9、等。,二、工艺设计基本知识,工艺过程 指在生产过程中，采用某种工艺方法，直接或按一定顺序逐步改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性能等，使其成为合格品或半成品所进行的全过程。工艺过程是生产过程的主要部分。采用机械加工方法，使毛坯成为合格零件所进行的全部过程，称为机械加工工艺过程。将零件或部件装配成部件或整机的过程，称为装配工艺过程。,2.1 工艺组成,1、工序指一个或一组操作者，在一个工作地或一台机床上，对同一个（或同时对几个）工件所连续完成的那一部分工艺过程。工序是工艺过程的基本组成部分，也是安排生产计划的基本单元。 2、工步指在加工表面（或装配时的连接表面）、加工（或装配）工具、转速和进给

10、量都不变的情况下所连续完成的那部分工序。工步是构成工序的基本单元。在生产中，为了提高生产率，常把几个待加工表面用几把刀具同时进行加工，这也视为一个工步，称为复合工步。,2.1 工艺组成,3、安装指工件（或装配单元）经过一次装夹后所完成的那一部分工序。在同一工序中，工件可能要经过几次安装。加工中应尽量减少安装次数，以减少安装误差和节省辅助时间。、工位指工件在机床上所占的每一个位置上所完成的那一部分工艺过程。工件每安装一次至少有一个工位。在生产中，常采用多工位加工可减少工件安装次数。,2.1 工艺组成,、走刀同一工步中，若加工余量大等原因，需用同一刀具，在相同转速和进给量下，对同一加工面进行多次切

11、削，则每一次切削，就是一次走刀。一个零件从毛坯加工至成品所采用的机械加工工艺过程，由于生产类型及生产条件等不同，可以是多种多样的。生产中，用一定文件形式规定下来的工艺过程，称为工艺规程。,2.1 工艺组成,2.2 工艺阶段的划分,零件加工时，一般不是依次加工完各个表面，而是将各表面的粗、精加工分开进行，为此，通常将整个工艺过程划分为以下四个加工阶段： 1、粗加工阶段 本阶段的主要作用是切去大部分加工余量，为半精加工提供定位基准和均匀而适当的余量。此外，应注意提高生产率。,2.2 工艺阶段的划分,2、半精加工阶段 本阶段的作用是为零件主要表面的精加工作好准备（达到一定的精度、粗糙度和精加工余量）

12、并完成一些次要表面的加工（如钻孔、攻螺纹、铣键槽等），一般在热处理前进行。 3、精加工阶段 本阶段的作用是使零件主要表面的加工达到图样要求。此阶段切去的余量很少。,2.2 工艺阶段的划分,4、光整加工阶段 本阶段的作用是提高加工面的尺寸精度和表面质量，减小加工面粗糙度值，一般不用来纠正形状误差和位置误差。主要适于公差等级在IT6以上，粗糙度值Ra在0.2m以下的表面。,2.3 辅助工序的安排,1、检验工序的安排,除了操作者在加工过程中自检外，在下列情况还应安排检验工序。 粗加工阶段后；重要工序和工时长的工序加工前后；工件从一个车间转到另一个车间前；在磁力探伤、密封试验、动平衡试验等特种检验之前

13、；全部加工结束后。,2、其他辅助工序的安排,去毛刺、倒棱边、去磁、清洗等，应适当穿插在工艺过程中进行；有些大型铸件内腔的不加工面，常在加工前先涂防锈油漆等。,三、工艺规程设计基本步骤与方法,3.1 机械加工工艺设计基本步骤 （1）分析零件图和产品装配图，进行零件的工艺性分析 （2）确定零件的生产类型 （3）确定毛坯的种类 （4）选择定位基准。 （5）工艺路线的拟定（6）确定各工序所用机床设备和工艺装备 （7）确定各工序的余量，计算工序尺寸和公差 （8）确定各工序的切削用量和时间定额（9）确定各工序的技术要求和检验方法。 （10）编写工艺卡片,3.1 机械加工工艺设计基本步骤,生产纲领与生产类型

14、企业生产纲领指企业应当生产的产品的年产量。 零件的生产纲领指包括备品和废品在内的零件的生产量。 生产纲领的大小，对工艺过程的制订有很大影响。根据生产纲领的不同和产品的大小，机械制造生产分为三种类,3.1 机械加工工艺设计基本步骤,生产纲领与生产类型,3.1 机械加工工艺设计基本步骤,生产类型不同，生产组织、生产管理、环境布置、毛坯、设备、工具、加工方法和工人的技术熟练程度等方面的要求均有所不同。制订工艺规程时，必须与生产类型相适应，以取得最佳的经济效果。,3.1 机械加工工艺设计基本步骤,3.1 机械加工工艺设计基本步骤,（4）确定毛坯类型 轴类毛坯：常用碳钢、合金钢，毛坯多用型材、锻件。 盘

15、套类毛坯：常用碳钢、合金钢、铸铁、铸钢，毛坯多用型材、锻件、铸件。 支架箱体类毛坯：常用铸铁、铸钢，毛坯多用铸件，单件小批量生产时也可采用焊接件毛坯。,3.1 机械加工工艺设计基本步骤,（5)工件的安装与定位机械加工时，必须使工件在机床或夹具中相对刀具及其切削成形运动占有某一正确位置，称为定位。为了在加工中使工件能承受切削力，并保持其正确位置，还需把它压紧或夹牢，称为夹紧。从定位到夹紧的过程称为安装或装夹。,3.1 机械加工工艺设计基本步骤,(5）工件的安装与定位 1、基准的种类 基准就是“根据”的意思。零件图样、零件或工艺文件上，必须根据一些指定的点、线或面，来确定另一些点、线或面的位置，这

16、些作为根据的点、线或面称为基准。按照基准的不同功用，将其分为设计基准和工艺基准两大类。,(5）工件的安装与定位 定位基准的选择 定位基准：工件在加工过程中，用于确定工件在机床或夹具上的正确位置的基准。 三类典型零件定位基准常作如下选择： 阶梯轴类零件：常选择两端中心孔作为定位基面。,3.1 机械加工工艺设计基本步骤,盘套类零件：一般以轴线部位的孔作为定位基面，常采用心轴装夹，如左图。 支架箱体类零件：多选择主要平面（即装配基面）作为定位基面，采用压板、螺栓装夹，加工轴承孔等，如右图。,3.1 机械加工工艺设计基本步骤,3.1 机械加工工艺设计基本步骤,（6）工艺路线的拟定工艺路线的主要任务是解决零件上各表面的加工方法，各表面之间的加工顺序以及确定整个工艺过程中的工序数量等问题。,3.1 机械加工工艺设计基本步骤,（6）工艺路线的拟定 表面加工方法的选择 一般情况下，首先要找出零件上的主要表面，并根据它的技术要求，确定最终的加工方法，然后再逐一确定前道工序的加工方法。主要表面的确定后，在确定次要表面的加工方法，最后形成整个零件的加工方案。,