机械制造工艺过程基本概念

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1、1,第一章 机械制造工艺过程基本概念,2,生产过程是指从原材料开始到成品之间各相互关联的劳动过程的总和。它包括原材料的采购和保管；生产准备工作；毛坯制造、零件机械加工、热处理、机器的装配、检验、测试和油漆包装等主要生产过程，也包括专用夹具和专用量具制造、加工设备维修、动力供应（电力供应、压缩空气、液压动力以及蒸汽压力的供给等）。工艺过程是指在生产过程中，通过改变生产对象的形状、相互位置和性质等，使其成为成品或半成品的过程。 机械产品生产工艺过程又可分为铸造、锻造、冲压、焊接、机械加工、热处理、装配、涂装等。其中与原材料变为成品直接有关的过程，称为直接生产过程，是生产过程的主要部分。而与原材料变

2、为产品间接有关的过程，如生产准备、运输、保管、机床与工艺装备的维修等，称为辅助生产过程。,第一节 生产过程与工艺过程,3,直接机械生产过程可以大致可分为毛坯制造、零件机械加工与热处理、机器装配和调试等阶段。,4,问题： 1）从片中能看到那些机械加工工艺过程（方法）？ 2）汽车的生产工艺阶段怎么划分？,5,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。计划期通常为1年，所以生产纲领也称为年产量。零件的生产纲领应按下式计算：NQn(1+a)(1+b) N为零件的年产量，单位 件/年； Q为产品的年产量，单位 台/年； n为每台产品中该零件的数量，单位 件/台； a为该零件的备品率； b为

3、该零件的废品率。,第二节 生产纲领与生产类型,6,生产类型是指企业生产专业化程度的分类。 人们按照产品的生产纲领、投入生产的批量，可将生产分为：单件生产、批量生产和大量生产三种类型。 单件生产是指单个生产不同结构和尺寸的产品，产品生产很少重复甚至不重复的生产类型。 其生产特点是：产品的种类较多，而同一产品的产量很小，工作地点的加工对象经常改变。（大型、定制设备） 大量生产是指同一产品的生产数量很大，大多数工作地点经常按一定节奏重复进行某一零件的某一工序加工的生产类型（机床、农机） 其生产特点是：同一产品的产量大，工作地点较少改变，加工过程重复。 批量生产是指一年中分批轮流制造几种不同的产品，每

4、种产品均有一定的数量，工作地点的加工对象周期性地重复的生产类型。 其生产特点是：产品的种类较少，有一定的生产数量，加工对象周期性地改变，加工过程周期性地重复。（标准件）根据批量的大小又可分为大批量生产、中批量生产和小批量生产。小批量生产的工艺特征接近单件生产，大批量生产的工艺特征接近大量生产。,7,生产类型划分,8,9,基准是指用来确定生产对象几何要素间的几何关系所依据的那些点、线、面。 按功能和应用场合，可将其分为设计基准和工艺基准两大类，如下图所示。,第三节 工件的定位和基准,10,1. 设计基准 设计基准是指在零件图上标注设计尺寸所采用的基准。如下图所示零件结构，需要在阶梯轴零件上确定平

5、面B的位置。在设计零件时，B平面的设计基准可以有多种选择（也即，B平面尺寸有多种标注方式）。 例如，图a 所示的零件H1尺寸以轴线S1为设计基准； 图b 所示的零件H2尺寸以母线S2为设计基准； 图 c 所示的零件H3尺寸以母线S3为设计基准。,11,设计基准举例（一）,单一尺寸,互为基准,一张图中可以有多个基准,12,设计基准举例（二）,明确指出 设计基准,不共面情况,13,设计基准举例（三）,加工关系有先后,先加工为基准,14,设计基准举例（四）,多个同方向尺寸,公共起点为 设计基准,15,2. 工艺基准 工艺基准是在零件的工艺过程中所采用的基准。依据它们在工艺过程中的不同应用，工艺基准可

6、分为工序基准、定位基准、测量基准和装配基准。,1) 工序基准 工序基准是在工序图上，用来确定本工序所加工的表面，加工后的尺寸、形状、位置。所采用的基准,16,2）定位基准 定位基准是在加工过程中，用以确定工件在机床上或家具中正确位置所采用的基准。 如下图所示的零件加工时，定位基准可以有多种选择，例如 图a用三爪卡盘夹持工件，以轴线W1为定位基准； 图b表示用V形块定位，以轴线W2为定位基准； 图c用虎钳夹持工件大圆柱体，用支撑钉定位，以母线W3为定位基准； 图d 用虎钳夹持工件小圆柱体，用支撑钉定位，以母线W4为定位基准。,17,3）测量基准 测量基准是零件测量时所采用的基准。采用不同的测量方

7、法，如图所示的零件的测量基准可以有多种，例如： 图a 以轴线C1为测量基准；图b 表示用量规检测时，以母线C2为测量基准；图c 用卡尺检测时，以母线C3为测量基准。,18,4）装配基准 装配基准是装配时确定零件或部件在机器中的相对位置所采用的基准。例如，下图是某装配结构图的局部，Z1圆柱表面和Z2 端面是齿轮在轴上的装配基准。,19,1）作为基准的点、线、面在工件上不一定存在（如孔中心线、轴心线等），而由某些具体的表面来体现，这些面称为基面。 例子：内孔中心线是通过内孔表面来体现，内孔中心线是基准，内孔表面是基面。 可将基准和基面统称为基准。 2）作为基准，可以是没有面积的点和线或很小的面，但

8、代表这种基准的基面总是有一定面积的。 例如：车床顶尖安装,问：为什么要有面积？,20,2. 工件的装夹工件装夹是将工件在机床上或夹具中定位、夹紧的过程。工件装夹的包含了定位、夹紧两个方面内涵。工件定位是工件在机床或夹具上占有正确的位置，使工件与刀具及机床主轴、导轨之间具有正确的相对关系，从而保证被加工工件的尺寸精度、形状精度及位置精度。工件夹紧是工件定位后将其固定的正确位置上，使之不因切削力、惯性力、重力的作用而变化。,注：夹紧力不是越大越好，夹紧力，工件形变 ，精度,21,工件在机床上的应有位置，是通过一系列尝试而获得的。 具体做法：用千分尺或划盘上的划针，以目测法 校正工件位置，一边较正，

9、一边找正。 （看四爪卡盘找正视频）,(1)直接找正安装：,22,(2)划线找正安装对重、大、复杂工件的加工，往往是在待加工处划 线，然后装上机床，工件在机床或夹具上位置按所 划的线进行找正定位。,划线找正安装特点：定位精度不高。 定位误差来源 ： 划线误差 观察误差 适用场合：生产批量小，毛坯精度 低，以及大型工件等不适宜采用夹 具的粗加工中 。,23,(3)采用夹具安装 夹具：是用来使加工对象，占有正确位置，以便接受施工，检测的装置。利用夹具进行加工，由于工件相对夹具的位置是一定的，而夹具与机床的位置关系预先调整好，这样，在切削一批零件时，不必再逐个找正定位，就能达到规定的技术要求 特点：采

10、用夹具安装是一种先进的安装方式，既能保证质量，又能节省工时，对操作者的技能要求较低，特别适用于成批大量生产中。（汽车连杆）,24,3. 工件的定位原理六点定位原理：任何刚体在空间都有六个自由度，它们分别是沿空间直角坐标系X、Y、Z轴方向的移动自由度( 、 、 ) 和绕三轴的转动自由度( 、 、 )。 要使工件在夹具中占据正确位置，就必须恰当地限制工件在空间上的六个自由度。,25,在进行工件定位分析时，通常是用一个支承点限制工件的一个自由度，用合理分布的六个支承点限制工件的六个自由度，使工件在夹具中的位置完全正确，这就是“六点定位原理”。 用于空间定位的六个支承点的分布必须遵循一定的规则。,主要

11、定位面,导向定位面,止推定位面,26,完全定位和不完全定位 1) 完全定位 工件的六个自由度全部被限制的定位称为完全定位。当工件在x、y、z三个坐标方向上均有尺寸要求或位置精度要求时，一般采用这种定位方式。 2) 不完全定位 根据工件加工要求，并不需要限制其全部自由度的定位称为不完全定位。,27,图（a）中，工件上铣键槽，在沿x,y,z三个轴的移动和转动方向上都有尺寸要求，所以加工时必须将全部六个自由度限制。图（b）为工件上铣台阶面，只要限制五个自由度就够了;图（c）为工件铣上平面，它只需保持高度尺寸z，只要在工件底面上限制三个自由度就已足够，这也是“不完全定位“。,28,欠定位和过定位 1)

12、欠定位 根据加工要求，工件必须限制的自由度没有达到全部限制的定位称为欠定位。 在满足加工要求的前提下，采用不完全定位是允许的。但是欠定位不允许的。 2) 过定位 工件的同一个或几个自由度被重复限制的定位称为过定位。过定位在生产中是被限制使用的。（书上例子是铣削工件平面的） 下图所示为加工连杆小头孔的正确定位方案。（课程设计题目） 用平面限制 、 、 三个自由度； 用短圆柱销限制 、 两个自由度； 用防转销限制 自由度，属完全定位。,29,如果短圆柱销换为长圆柱销，则会造成过定位现象。 由于长圆柱销限制了 、 、 、 四个自由度，其中被限制的 、 两个自由度与平面限制的自由度重复，因此出现了过定

13、位情况。,通常有两种消除或减小过定位方法： 提高定位基准之间以及定位元件工作表面之间的位置精度； 改变定位元件的结构，使定位元件在重复限制自由度的部分不起定位作用。,过定位后果是什么？,30,注：精加工中以一个精确平面代替三个支承点，刚度好，振动小，有利于提高精度。因此：过定位一般不允许，有时，若合理采用过定位，不仅不会影响零件的加工，反而有利于提高加工精度。 六点定位中，支承点布置不合理也将产生过定位或欠定位。如：三支承点在一条线上，欠定位。,思考：不完全定位就是欠定位? 过定位一定是完全定位? 多于六个定位点的定位一定是过定位?,31,1)方法：根据工序加工技术要求和工件形状的特点，确定应

14、限制 那些自由度，而用相应的定位点数目去消除。 分析时也可反过来分析哪几个自由度可不必限制，剩下 的就是要限制的了。 2)过定位有时是允许的，而欠定位决不允许，欠定位的后果只导致加工时达不到加工精度。 过定位优点：使定位可能更为可靠，如冰箱有四个支承点。 缺点：易使工件的定位精度受影响，使工件或夹具夹紧后 产生变形。,应用六点定位原则应注意的问题,32,3)过定位一般会造成如下不良影响: a.使接触点不稳定，增加了同批工件在夹具中位置不同一性 b.增加了工件和夹具的夹紧变形 c.导致部分工件不能顺利与定位元件定位 d.干扰了设计意图的实现 因此，大多情况下，应避免过定位过定位常出现在精加工工序

15、中。 4) 必须结合定位基面和定位零件的接触情况来分析，建立相对概念。,33,定位符号的表示方法,34,把定位元件抽象地转化为相应的定位支承点，分析其限制工件在空间的自由度时应搞清以下几个概念： 1、不使工件在外力作用下脱离支承点而失去定位定位不考虑力的影响，工件在某一坐标方向上的自由度被限制，是指工件定位后在该坐标方向上有确定的位置，而不是指工件在受到使工件脱离支承点的外力时不能运动； 2、反过来讲，夹紧不等于定位 随意夹紧好的工件，不能动，但它的位置是不确定的； 3、六点定位原则也适用于其它形状的工件，只是定位点的分布形式有所不同； 4、定位与定位误差的关系定位：解决的是定与不定的问题定位

16、误差：解决的才是定位精度的问题。,35,定位方式 用六点定位原理进行定位分析时，以定位点来消除自由度，在实际应用中，不可能是点，而应该是各种定位元件,工件的定位表面有各种形式：如平面，内孔，外圆，成型面，组合表面等，对这些表面应采用不同的方法来实现。 定位设计时应做的工作及步骤： A）根据加工零件的工序要求合理布置支承点 B）正确考虑定位方法 C）选用恰当的定位元件 （参看表1-3）,工件在夹具上的定位,36,一、常用定位方式与定位元件,工件常用定位表面,以平面定位 以内孔定位 以外圆表面定位,以平面定位,基本支承辅助支承,固定支承 可调支承 自位支承,支承钉、支承板,基本支承：限制自由度，真正起定位作用 辅助支承：不限制自由度，起预定位、增加工件和夹具刚性等作用,