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1、工业生产技术基础,第十一章 机械加工工艺过程,第一节 工艺过程的制订 第二节 机 床 夹 具 第三节 零件的结构工艺性,第一节 工艺过程的制订,一、工艺过程的基本概念 二、工件的安装与基准 三、加工余量及其确定 四、工艺路线的拟订 五、工艺文件 六、典型零件机械加工工艺过程,一、工艺过程的基本概念,1.生产过程与工艺过程 2.机械加工工艺过程 3.生产纲领和生产类型,1.生产过程与工艺过程,(1)生产过程 将原材料转变为成品的全过程，称为生产过程。 (2)工艺过程 在生产过程中，直接改变生产对象的形状、尺寸、表面相对位置和性质等，使其成为成品或半成品的过程，称为工艺过程。,2.机械加工工艺过程
2、,(1)工序 一个(或一组)工人，在一个工作地点对同一个(或几个)工件所连续完成的那部分工艺过程称为工序。 (2)安装 工件(或装配单元)经过一次装夹后完成的那一部分工序称为安装。 (3)工步 在加工表面(装配时的连接表面)、加工(或装配)工具、转速和进给量都不变的情况下所连续完成的那一部分工序，称为工步。,图11-1 轮坯,2.机械加工工艺过程,3.生产纲领和生产类型,(1)生产纲领 指企业在计划期内应当生产的产品产量。 (2)生产类型 按生产纲领的不同，一般把机械加工生产分为三种类型。,(2)生产类型,表11-1 生产类型的划分,二、工件的安装与基准,1.工件的安装 2.基准 3.定位基准
3、的选择 4.工件定位原理,1.工件的安装,(1)直接找正安装 先将工件粗略地夹持在机床上，然后选择工件上某个表面作为找正面，用划线盘、划针或百分表在该表面上相对移动观察，将工件找正并夹紧(图11-2)。 (2)划线找正安装 预先在毛坯的待加工面上划出轮廓线和找正线，作为找正的依据。 (3)专用夹具安装 如图11-4所示，工件可直接安装在为其专门设计的夹具中，无需进行找正就可迅速可靠地保证工件对机床和刀具的正确相对位置，这种方法操作简单，生产效率高，但夹具成本较高，所以多用于成批及大批大量生产。,(1)直接找正安装,图11-2 直接找正安装,(2)划线找正安装,图11-3 划线找正安装,(3)专
4、用夹具安装,图11-4 专用夹具安装 1工件 2定位销 3钻套 4钻模板 5开口垫圈 6螺母 7夹具体,2.基准,(1)设计基准 在零件图上采用的基准，称为设计基准。 (2)工艺基准 在工艺过程中所采用的基准，称为工艺基准。,图11-5 机体示意图,2.基准,图11-6 轮坯,2.基准,3.定位基准的选择,(1)粗基准的选择 选择粗基准时应保证各加工表面有足够的加工余量，而且各加工面对不加工面应具有一定的位置精度。 (2)精基准的选择 在第一道加工工序之后，就应该使用加工过的表面定位，这种定位基准称为精基准。,图11-7 定位误差与定位基准选择的关系,3.定位基准的选择,4.工件定位原理,(1
5、)六点定位原理 (2)完全定位与不完全定位 在实际生产中，对工件的定位不一定要限制所有的六个自由度，而要根据具体情况来决定限制自由度的数目。 (3)过定位与欠定位 在生产中，有时还会出现重复定位(至少有两个定位元件同时限制一个自由度，或定位点多于六个)，这种定位称为过定位。,(1)六点定位原理,图11-8 物体的六个自由度,(1)六点定位原理,图11-9 六点定位简图,(2)完全定位与不完全定位,图11-10 定位分析 a)完全定位 b)、c)不完全定位,(3)过定位与欠定位,图11-11 过定位,三、加工余量及其确定,1.加工余量 2.加工余量的确定,1.加工余量,在生产过程中，一般要对零件
6、表面进行多次加工，逐步提高零件的加工精度和表面质量，以保证达到图样规定的技术要求。 在由毛坯制成成品的过程中，在某加工表面上切除金属层的总厚度，称为该表面的加工总余量。每一道工序所切除的金属层厚度，称为工序间的工序余量。总余量和工序余量可由下式表示： 总余量毛坯的实际尺寸零件成品的实际尺寸 工序余量前道工序的实际尺寸本道工序的实际尺寸,2.加工余量的确定,确定加工余量的基本原则，是在保证加工质量的前提下尽量减少加工余量。 目前，确定加工余量的方法有估计法(适用于单件小批量生产)计算法(适用于重要零件或分析研究加工余量时)和查表法三种，其中查表法简便，应用较广。 加工总余量的数值一般与毛坯的制造
7、精度有关。同样的毛坯制造方法，总余量的大小又与生产类型有关，批量大时总余量就可以小一些。铸件、锻件、型材的加工余量均可查表获得。,四、工艺路线的拟订,1.加工方法及定位基准 2.安排加工顺序,1.加工方法及定位基准,图11-12 销轴,2.安排加工顺序,(1)切削加工工序的安排原则 (2)热处理工序的安排 热处理的方法、次数和在工艺路线中的顺序，应根据工件材料和热处理的目的来决定。 (3)其他工序的安排 其他工序包括：检验、零件的表面处理、去毛刺、洗涤、防锈等。,五、工艺文件,1.机械加工工艺过程卡片 这种卡片用于单件小批量生产，它是针对一个零件的全部加工过程来编写的，即概括地说明了该零件的机
8、械加工工艺全过程。 2.机械加工工序卡片 它用于在大批大量生产中，是针对某一工序编写的。在这种卡片上附有该工序的加工简图，并在简图上注明定位与夹紧的表面，用粗实线标出该工序的加工表面，标出工序尺寸及表面粗糙度等，还要详细规定各工步的内容。 3.机械加工工艺卡片 它多用于成批生产中，其内容比工艺过程卡片详细，既概要地说明了工艺路线，又要说明各工序的主要内容。,六、典型零件机械加工工艺过程,1.轴类零件 2.盘套类零件 3.箱体零件,1.轴类零件,(1)概述 轴类零件是回转体零件，其长度远大于直径，按其结构可分为光滑轴和阶梯轴两种。 (2)机械加工工艺 (3)机械加工工艺过程实例 现以图11-13
9、所示传动轴为例，说明在小批生产中轴类零件的机械加工工艺过程。,(3)机械加工工艺过程实例,图11-13 传动轴,2.盘套类零件,(1)套类零件 套类零件是中空的回转体零件，如图11-14所示，除有尺寸精度和表面粗糙度的要求外，内外回转表面要求同轴，端面与轴线要求垂直，并且壁厚较薄，长度与直径相近。 (2)盘类零件 盘类零件也是回转体零件，它与轴类零件的区别在于长度L与直径D之比小，即L/D0.5。,(1)套类零件,图11-14 柴油机调速套筒,(2)盘类零件,表11-2 小批量生产轴的机械加工工艺卡片,(2)盘类零件,表11-2 小批量生产轴的机械加工工艺卡片,3.箱体零件,(1)定位基准 加
10、工箱体零件时，常常先加工出装配基准面，然后以它为定位基准加工其他各表面。 (2)工艺过程 箱体零件的结构特点可知，箱体零件机械加工主要是加工平面和孔。,3.箱体零件,图11-15 主轴箱箱体剖面图,第二节 机 床 夹 具,一、机床夹具的分类 二、夹具的结构,一、机床夹具的分类,1.通用夹具 2.专用夹具 3.通用可调夹具和成组夹具 4.组合夹具,1.通用夹具,通用夹具是指已经标准化的，在一定范围内加工不同工件时不需要特殊调整的夹具，如三爪自定心卡盘、四爪单动卡盘、万能分度头、圆形工作台、平口钳及电磁吸盘等。这些夹具已成为机床附件，以充分发挥机床的技术性能，并扩大机床的使用范围。 通用夹具主要用
11、于单件小批量生产，有时也用于批量生产，但生产率低。,2.专用夹具,专用夹具是根据某一工件的某一工序加工要求而设计制造的夹具。这类夹具由于是根据需要专门设计制造的，因此需要一定的投资。若零件的生产批量大，则分摊到每个零件上的费用并不多，同时还保证了加工精度、提高了生产率，所以专用夹具主要用于成批及大量生产中。,3.通用可调夹具和成组夹具,这两组夹具的结构很相似，它们的共同特点是：在加工完一种工件后，经过调整或更换个别元件，即可加工形状相似、尺寸相近或加工工艺相似的多种工件。 通用可调夹具的加工对象不十分确定，其通用性较大，如滑柱钻模、带各种钳口的机器虎钳等，都是通用可调夹具。 成组夹具是专门为某
12、一组零件而设计的，针对性强，加工对象和适用范围明确，结构更为紧凑。 以上两类夹具在小批量生产条件下较适用。,4.组合夹具,组合夹具是指按某一工件的某道工序的加工要求，由一套事先准备好的通用的标准元件和部件组合而成的夹具。这种夹具用完之后可以拆卸存放，重新组装夹具后可以再次使用。由于组合夹具是由各种标准元件、部件组装而成，故具有组装迅速、周期短、能反复使用等特点，所以在多品种、小批量生产或新产品试制中尤为适用。 以上3、4类夹具，在调整、组装好之后，加工时都能起到专用夹具的作用。,二、夹具的结构,1.定位元件 2.夹紧机构 3.导向元件 4.夹具体 5.辅助装置,1.定位元件,在夹具上与工件定位
13、基准接触，并用来确定工件正确位置的元件，称为定位元件。图11-16所示是在轴上钻孔时所用的一种简单的专用夹具。钻孔时，轴以外圆面定位在夹具的V形架3上，以保证所钻孔的中心线与工作轴线垂直相交；轴的端面与夹具上的挡铁1接触，以保证所钻孔的中心线与工件端面的距离。该夹具上的V形架和挡铁都是定位元件。,工件定位后，将其夹紧以承受切削力的作用，保证已确定的工件位置在加工过程中不发生变化的机构称为夹紧机构。 钻孔夹具(图11-16)上的丝杆和框架等，就是夹紧机构的一种。轴在夹具上定位后，拧紧夹紧机构4上的丝杆，将工件夹牢即可开始钻孔。,2.夹紧机构,2.夹紧机构,图11-16 在轴上钻孔的夹具 1挡铁
14、2钻套 3V形架 4夹紧 机构 5工件(轴) 6夹具体,3.导向元件,用来确定和引导刀具，使之与工件有准确相对位置的元件，称为导向元件。钻孔夹具(图11-16)上的钻套2就是常用的导向元件。,4.夹具体,夹具体是夹具的基准零件，用它来联系并固定定位元件、夹紧机构、导向元件等，使之成为一个夹具整体，并通过它将夹具安装在机床上。,5.辅助装置,钻夹具中的分度装置、车夹具中的法兰盘及平衡块、操作件等，都是夹具上的辅助装置。 一般来说，要组成一个夹具，定位元件、夹紧机构、夹具体是必须具备的，导向元件、辅助装置等，则视夹具的作用来确定。,第三节 零件的结构工艺性,一、零件结构工艺性的基本概念 二、切削加
15、工零件结构设计的一般原则及实例,零件结构工艺性是指这种结构的零件被加工的难易程度，实质上是指所设计的零件在满足使用性能要求的前提下制造的可行性和经济性。它是评价零件结构设计优劣的主要技术经济指标之一。 零件的制造一般要经过毛坯生产、切削加工、热处理、装配等阶段。零件结构设计时，应尽量使其在各个生产阶段都具有良好的结构工艺性。在零件制造的整个过程中，切削加工所耗费的工时和费用一般最多，因此改善零件结构的切削加工工艺性显得尤为重要。,一、零件结构工艺性的基本概念,一、零件结构工艺性的基本概念,图11-17 具有T形槽的工作台的结构 a)单件小批生产 b)大批大量生产,一、零件结构工艺性的基本概念,
16、图11-18 阀套和冲模的结构 a)、b)镶拼结构 c)、d)整体结构,二、切削加工零件结构设计的一般原则及实例,1.便于安装 2.尽量减少安装次数 3.减少机床调整次数 4.减少刀具种类 5.应能使用标准刀具 6.便于加工时的进刀和退刀 7.减少切削加工量 8.尽量避免内表面的加工 9.零件应有足够的刚度 10.合理制订零件的精度和表面粗糙度,1.便于安装,机械零件装夹到夹具上才能进行机械加工，如果用标准夹具，零件结构应便于安装；如果用专用夹具，应使夹具的结构简单、装夹方便。 图11-19a所示结构壳体零件，安装困难；改成图11-19b结构，则易于安装，也易于保证加工质量。,图11-19 结构要便于安装 a)原设计 b)改进设计后,1.便于安装,2.尽量减少安装次数,减少工件的安装次数，可保证工件的位置精度，又可减少辅助工艺时间，提高生产率。图11-20a所示两种零件均需两次安装才能完成加工；改进后(图11-20b)一次安装便可完成加工。,2.尽量减少安装次数,图11-20 减少安装次数 a)原设计 b)改进设计后,3.减少机床调整次数,图11-2
