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1、1,第4章 机械加工工艺规程设计,2,第4章 机械加工工艺规程设计,4.1 基本概念 4.2 工件的装夹 4.3 定位基准及其选择 4.4 加工路线的拟订 4.5 工序尺寸的确定 4.6工艺过程经济性分析,3,4.1 传动轴机械加工工艺规程,传动轴的材质为40Cr，生产数量500件。 传动轴技术要求为：调质处理HB220240，如图所示。,4,5,1阅读装配图和零件图 了解产品的用途、性能和工作条件，熟悉零件在产品中的地位和作用，明确零件的主要技术要求。 2工艺审查 审查图纸的尺寸、视图和技术要求是否完整、正确、统一，分析主要技术要求是否合理、适当，审查零件结构工艺性。 3.熟悉或确定毛坯 确
2、定毛坯的依据是零件在产品中的作用、零件本身的结构特征与外形尺寸、零件材料工艺特性以及零件生产批量等。常用的毛坯种类有铸件、锻件、焊接件、冲压件、型材等，其特点及应用见表4-0。,4.1 机械加工工艺规程设计步骤,6,4.1 机械加工工艺规程设计步骤,7,传动轴工艺规程卡片,动画,4. 选择定位基准,8,5. 拟定加工路线 6. 确定满足各工序要求的工艺装备,4.1 机械加工工艺规程设计步骤,包括机床、夹具、刀具、量具、辅具等。 工艺装备的选择在满足零件加工工艺的需要和可靠地保证零件加工质量的前提下，应与生产批量和生产节拍相适应，并应充分利用现有条件，以降低生产准备费用。 对必须改装或重新设计的
3、专用或成组工艺装备，应在进行经济性分析和论证的基础上提出设计任务书。,9,确定各工序加工余量，计算工序尺寸和公差 确定切削用量 确定时间定额 编制数控加工程序（对数控加工） 评价工艺路线 对所制定的工艺方案进行技术经济分析，多种工艺方案应进行分析比较，或采用优化方法，以确定出最优工艺方案。 12. 填写或打印工艺文件。,4.1 机械加工工艺规程设计步骤,10,动画,11,动画,12,动画,13,动画,14,动画,动画,15,动画,16,4.1.1 机械加工工艺过程及其组成,机械加工工艺过程 采用各种机械加工方法，直接用于改变毛坯的形状、尺寸、表面质量，使之成为合格零件的全部劳动过程。,17,4
4、.1.1 机械加工工艺过程及其组成,机械加工工艺过程的组成：由一个或若干个顺序排列的工序组成，工序又分为安装、工位、工步和走刀。,18,车外圆车端面镗孔内孔倒角钻孔插键槽,工序,工序是指一个(或一组)工人， 在一个(或几个)工作地点， 对一个(或一批)工件所连续 完成的那部分工艺过程。,例：,4.1.1 机械加工工艺过程及其组成,19,4.1.1 机械加工工艺过程及其组成,机械加工工艺过程,安装：在一道工序中，工件每经一次装夹后所完成的那部分工序称为安装。,20,4.1.1 机械加工工艺过程及其组成,工位：工件在机床上占据每一个位置所完成的 那部分工序称为工位。,动画,21,4.1.1 机械加
5、工工艺过程及其组成,工步：指在加工表面不变、切削刀具不变的情况下 所连续完成的那部分工序。,走刀：同一加工表面加工余量较大，可以分作几次工作进给，每次工作进给所完成的工步称为一次走刀。,a）立轴转塔车床的一个复合工步 b）钻孔、扩孔复合工步 图4-2 复合工步,动画,22,4.1.2 生产类型及其工艺特点,1. 生产纲领,生产纲领 产品的年产量。,2. 生产类型,二、生产纲领和生产类型,23,1) 单件生产,2) 成批生产,3) 大量生产,单个的制造某一种零件，很少重复、甚至不重复生产。,如：大型机械、试制品、修配件等。,成批的制造某一相同的零件，每隔一定时间又重复生产。,小批生产：,中批生产
6、：,大批生产：,在大多数工作地点，经常重复地进行一种零件某一工序的生产。,24,4.1.2 生产类型及其工艺特点,表4-2 各种生产类型的工艺特征,25,把根据具体生产条件拟定的合理的工艺过程，用 图表（或文字）的形式写成文件 工艺规程。,零件工艺分析,选择毛坯,确定加工余量,拟定工艺路线,编制工艺文件,确定设备和工装,4.1.3 机械加工工艺规程,26,4.1.3 机械加工工艺规程,27,4.1.3 机械加工工艺规程,28,4.1.3 机械加工工艺规程,29,4.1.4 机械加工工艺规程设计原则,1）以保证零件加工质量，达到设计图纸规定的各项技术要求为前提。 2）工艺过程有较高的生产效率和较
7、低的成本。 3）充分考虑和利用现有生产条件，尽可能作到平衡生产。 4）尽量减轻工人劳动强度，保证安全生产，创造良好、文明劳动条件。 5）积极采用先进技术和工艺，以减少材料和能源消耗，并应符合环保要求。,30,4.1.5 制定工艺规程所需原始资料,产品的全套装配图及零件图； 产品的验收质量标准； 产品的生产纲领及生产类型； 零件毛坯图及毛坯生产情况； 本厂（车间）的生产条件； 各种有关手册、标准等技术资料； 国内外先进工艺及生产技术的发展与应用情况。,31,接盘机械加工工艺规程,接盘材质为45钢，生产数量500件。 接盘技术要求为：调质处理HB220240，如图所示。,32,33,接盘加工工艺规
8、程卡片,动画,34,动画,35,动画,动画,36,动画,动画,37,动画,动画,38,机械制造工艺学,第4章 机械加工工艺 规程设计,4.2.1 夹具的基本概念,夹具是指在机床上用以装夹工件的一种装置。,(1) 保证加工质量，使工件相对于机床或刀具保持正确位置。 (2) 提高生产率，降低成本。 (3) 扩大了机床的工艺范围。 (4) 减轻了工人劳动强度，保证生产安全。,40,4.2.1 夹具的基本概念,铣轴端槽夹具 1 V型块 2 支撑套 3 手柄 4 定向键 5 夹具体 6 对刀块,1）定位元件及装置；,6）其他元件及装置（防护、防错、分度）。,5）夹具体；,4）连接元件；,3）对刀及导向元
9、件；,2）夹紧元件及装置；,41,1）通用夹具：三爪、四爪卡盘，平口钳等。 2）专用夹具：为某一工件特定工序专门设计的夹具。 3）通用可调整夹具及成组夹具：夹具的部分元件可以更换，部分装置可以调整，以适应不同零件的加工。 4）组合夹具：由一套预先制造好的标准元件组合而成。根据工件的工艺要求，组装成各种专用夹具。使用后，元件可拆开、洗净后存放，待需要时重新组装。适用于新产品试制和单件小批生产。 5）随行夹具：在自动线或柔性制造系统中使用的夹具。,按夹具使用范围划分,4.2.1 夹具的基本概念,42,4.2.1 夹具的基本概念,三爪卡盘,四爪卡盘,万向平口钳,回转工作台,分度头,图4-5 通用夹具
10、,43,图4-6 组合夹具实例,4.2.1 机床夹具,44,4.2.1 夹具的基本概念,45,4.2.1 工件装夹,直接找正装夹,定位 使工件在机床或夹具上占有正确位置。 夹紧 对工件施加一定的外力，使其已确定的位置在加工过程中保持不变。,46,4.2.1 工件装夹,划线找正装夹,47,48,4.2.1 工件装夹,图4-10 工件在夹具上装夹（滚齿夹具）,夹具装夹,49,4.2.2 定位原理,六点定位原理,要确定其空间位置，就需要限制其 6 个自由度。,将 6 个支承抽象为6个“点”，6个点限制了工件的6 个自由度，这就是六点定位原理。,任何一个物体在空间直角坐标系中都有 6 个自由度用 表示
11、。,注意：,夹紧 定位,50,工件的6个自由度均被限制，称为完全定位。工件6个自由度中有1个或几个自由度未被限制，称为不完全定位。,完全定位与不完全定位,不完全定位主要有两种情况： 工件本身相对于某个点、线是完全对称的，则工件绕此点、线旋转的自由度不需限制。例如球体绕过球心轴线的转动，圆柱体绕自身轴线的转动等。 工件加工要求不需要限制某一个或某几个自由度。如加工平板上表面，要求保证平板厚度及与下平面的平行度，则只需限制 3 个自由度就够了。,4.2.2 定位原理,51,4.2.2 定位原理,完全定位与不完全定位,图4-12 工件应限制的自由度,52,欠定位,工件加工时必须限制的自由度未被完全限
12、制，称为欠定位。欠定位不能保证工件的正确安装，是不允许的。,4.2.2 定位原理,53,过定位,过定位工件某一个自由度（或某几个自由度）被重复约束，称为过定位。,过定位是否允许，要视具体情况而定： 1）如果工件的定位面经过机械加工，且形状、尺寸、位置精度均较高，则过定位是允许的。有时还是必要的，合理的过定位不仅不会影响加工精度，还会起到加强工艺系统刚度和增加定位稳定性的作用。 2）反之，如果工件的定位面是毛坯面，或虽经过机械加工，但加工精度不高，这时过定位一般是不允许的，因为它可能造成定位不准确，或定位不稳定，或发生定位干涉等情况。,4.2.2 定位原理,54,过定位分析（桌子与三角架）,图4
13、-14 过定位分析,4.2.2 定位原理,55,过定位分析,图4-15 过定位示例,4.2.2 定位原理,56,过定位分析,图4-15 过定位示例,4.2.2 定位原理,57,过定位应用,4.2.2 定位原理,58,过定位讨论,4.2.2 定位原理,59,图4-18a 过定位引起夹紧变形,4.2.2 定位原理,60,图4-18b 过定位处理分析,4.2.2 定位原理,61,讨论,分析图示定位方案： 各方案限制的自由度； 有无欠定位或过定位； 对不合理的定位方案提出改进意见。,图4-19 过定位分析,4.2.2 定位原理,62,图4-20a 过定位示例分析,4.2.2 定位原理,63,图4-20
14、b 过定位示例分析,4.2.2 定位原理,64,图4-20c 过定位示例分析,4.2.2 定位原理,65,图4-21 工件以平面定位,平面定位的主要形式是支承定位。常用的定位元件有支承钉、支承板、夹具支承件和夹具体的凸台及平面等。,4.2.2 定位方法与定位元件,66,图4-25 工件以圆孔定位,工件以圆孔定位多属于定心定位，常用的定位元件有定位销和心轴。定位销有圆柱销、圆锥销、菱形销等形式；心轴有刚性心轴、弹性心轴之分。,4.2.2 定位方法与定位元件,67,4.2.2 定位方法与定位元件,68,4.2.2 定位方法与定位元件,69,4.2.2 定位方法与定位元件,常用于外圆表面的定位元件有
15、：定位套、支承板和V型块等。,70,4.2.2 定位方法与定位元件,图4-29 V形块,71,除平面、圆孔、外圆柱面外，工件有时还可能以其它表面（如圆锥面、渐开线齿面、曲面等）定位。,4.2.2 定位方法与定位元件,72,在多个表面同时参与定位情况下，各定位表面所起作用有主次之分。定位点数最多的表面为主要定位面、位点数次多的表面为次定位基准面。,4.2.2 定位方法与定位元件,在分析多个表面定位情况下各表面限制的自由度时，分清主次定位面很重要。,73,4.2.2 定位误差,定位误差的概念,定位误差是由于工件在夹具上（或机床上）定位不准确而引起的加工误差。,实际加工时，由于工件直径存在公差，会使
16、轴心位置发生变化，进而使工序尺寸H也发生变化。,74,1）由于工件定位表面或夹具定位元件制作不准确引起的定位误差，称为基准位置误差。,2）由于工件的工序基准与定位基准不重合而引起的定位误差，称为基准不重合误差。,图4-33所示工件以底面定位铣台阶面，要求保证尺寸a。,4.2.2 定位误差,75,4.2.2 定位误差,定位误差计算,工件的定位误差实质上就是工序基准在加工尺寸方向上的最大变动量。,用几何方法计算定位误差通常要画出工件的定位简图，并在图中夸张地画出工件变动的极限位置；然后运用几何知识，求出工序基准在加工尺寸方向上的最大变动量，即可求出定位误差。,1) 用几何方法计算定位误差,76,4.2.2 定位误差,【例4-1】图4-34所示为孔与销间隙配合的情况，销垂直放置，若工件的工序基准为孔心，试确定其定位误差
