机械制造工艺与机床夹具第一章-机械加工工艺规程的制订课件.ppt
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1、机械制造工艺与机床夹具机械制造工艺与机床夹具第一章第一章 机械加工工艺规程的制订机械加工工艺规程的制订第一节第一节 基本概念基本概念第二节第二节 机械加工工艺规程概述机械加工工艺规程概述第三节第三节 零件图的分析零件图的分析第四节第四节 毛坯的选择毛坯的选择第五节第五节 定位基准的选择定位基准的选择第六节第六节 工艺路线的拟定工艺路线的拟定第七节第七节 加工余量的确定加工余量的确定第八节第八节 工序尺寸及其公差的确定工序尺寸及其公差的确定第九节第九节 机械加工生产率和技术经济分析机械加工生产率和技术经济分析内内 容容 提提 要要本章内容本章内容:介绍了生产过程、工艺过程;引入了工艺过程组成的概
2、念;讲述了制定机械加工工艺规程的步骤和方法;重点讨论了机械加工工艺过程设计中的主要问题(定位基准的选择,加工路线的拟订,工艺尺寸链概念及计算);学习要求学习要求:熟悉机械加工工艺过程;理解工序、安装、工位、工步及走刀的含义;掌握机械加工工艺过程设计的基本原理(定位基准的选择原则,加工方法的选择原则,工序划分及加工顺序安排的原则,确定余量的原则和方法,确定工序尺寸及公差的方法等)。案例导入如图所示的阶梯轴零件,材料为45钢,大批量生产,试编制其机械加工工艺规程。案案 例例 导导 入入确定生产类型工艺规程制定步骤零件图工艺分析选择毛坯制造方式选择定位基准拟定工艺路线确定各工序的设备及工艺装备确定加
3、工余量及工序尺寸确定切削用量及时间定额填写工艺文 件 教学内容生产过程和工艺的概念及组成;生产过程和工艺的概念及组成;机加工工艺过程的组成和相关概念;机加工工艺过程的组成和相关概念;生产纲领的计算方法和各生产类型的分类;生产纲领的计算方法和各生产类型的分类;工艺规程的作用。工艺规程的作用。教学重点难点机加工工艺规程的组成;机加工工艺规程的组成;工序、工步的划分。工序、工步的划分。重重 点点 难难 点点第一节 基本概念第一节 基本概念一、生产过程和工艺过程一、生产过程和工艺过程包括原材料和成品的运输与保管;生产技术准备工作;毛坯的制造;零件的机械加工、热处理和其它表面处理;产品的装配、调试、检验
4、、油漆和包装等。生产过程生产过程是指将原材料转变为成品的所有劳动过程。在生产过程中,毛坯的制造、零件的机械加工与热处理、产品的装配等工作直接改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等,使其成为成品或半成品,这一过程称为工艺过程工艺过程。包括毛坯制造、零件的机加工和热处理、产品的装配、调试等金属材料铸造、锻造铸造、锻造 或焊接或焊接毛坯机械加工机械加工 热处理热处理装配、调试装配、调试机器零件采用机械加工的方法,直接改变毛坯的形状、尺寸和表面质量使其成为零件的过程,称为机械加工机械加工工艺过程。工艺过程。通常一个零件的机械加工工艺过程不是唯一的,但只有一种方法是比较合理的。把最合理的机械加工工艺
5、过程,按一定格式用文件的形式固定下来,称为工艺规程。将零件装配成部件或产品的过程,称为将零件装配成部件或产品的过程,称为装配工艺过程。装配工艺过程。工艺过程工艺过程是由一个或若干个依次排列的工序所组成,毛坯依次通过这些工序就变成了成品或半成品。每个工序又可细分为工步、走刀、安装、工位。二、工艺过程的组成二、工艺过程的组成二、工艺过程的组成二、工艺过程的组成工序工序一个或一组工人在一个工作地点或一台机床上,对同一个或几个零件进行加工所连续完成的那部分工艺过程称为工序工序。在零件的加工过程中,有一些工作并不改变零件的形状、尺寸和表面质量,但却影响工艺过程的完成。一般称完成这些工作的工序为辅助工序辅
6、助工序。练习工序号工序内容设备1车端面,钻中心孔,车外圆,车槽和倒角车床2铣键槽铣床3磨外圆磨床表表1 阶梯轴单件小批量生产工序安排阶梯轴单件小批量生产工序安排练习工序工序号号工序内容工序内容设备设备1两端同时铣端面,钻中心孔铣端面、钻中心孔机床2粗车所有外圆车床3精车所有外圆,车槽,倒角车床4铣键槽铣床5磨外圆磨床表表2 阶梯轴大批量生产工序安阶梯轴大批量生产工序安排排安装安装 工件在加工前,先要把工件位置放准,确定工件在机床或夹具中占有正确位置的过程称为定位定位。工件定位后将其固定住,使其在加工过程中的位置保持不变的操作称为夹紧夹紧。工件在加工时应尽量减少安装次数,以减少安装工作的时间,避
7、免产工件在加工时应尽量减少安装次数,以减少安装工作的时间,避免产生更大的误差。生更大的误差。将工件在机床上或夹具中定位后加以夹紧的过程称为安装安装。问题:表1中第一工序,有几次安装?每次安装完成的工序内容是什么?工序工序号号工序内容工序内容设备设备1车端面,钻中心孔,车外圆,车槽和倒角车床2铣键槽铣床3磨外圆磨床表表1 阶梯轴单件小批量生产工序安排阶梯轴单件小批量生产工序安排工位工位 采用多工位加工法既减少了安装次数,又可同时进行作业,可以提高加工精度和生产率。工件在机床上所占据的位置称为工位工位。工艺过程组成工艺过程组成 立轴式回转工作台一次安装四个工位立轴式回转工作台一次安装四个工位工步工
8、步 一个工序含有一个或几个工步。为提高生产率,采用多刀同时加工一个零件的几个表面时,也看作一个工步,并称为复合工步复合工步。那些连续进行的若干相同的工步,通常也看作一个工步。在加工表面不变、加工工具不变、切削用量中的进给量和切削速度不变的情况下所完成的那部分工序内容,称为工步工步。走刀走刀 走刀是构成工艺过程的最小单元。在一个工步内,若被加工表面需切除的余量较大,一次切削无法完成,则可分几次切削,每一次切削就称为一次走刀走刀。小批量生产阶梯轴零件,粗加工过程工序安排:大批量生产阶梯轴零件,粗加工过程工序安排:工序安装工步工序内容111车右端面2钻中心孔3车外圆d44车外圆d325车左端面6钻中
9、心孔7车外圆d18车外圆d2工序安装工序内容11铣两端面,同时钻两端中心孔22粗车右端外圆各台阶面3粗车左端外圆各台阶面例:阶梯轴加工分析三、生产纲领与生产类型及其工艺特征三、生产纲领与生产类型及其工艺特征 生产纲领生产纲领:企业在计划期内应生产的产品产量。零件的生产纲领零件的生产纲领是指包括备品和废品在内的年产量,可按下式计算:式中,N零件的生产纲领(件/年)Q产品的生产纲领(台/年)n每台产品中含该零件的数量(件/台)a%零件备品率;b%零件废品率。N零=Nn(1)(1)生产类型生产类型:企业生产专业化程度的分类。根据生产纲领和产品的大小,可分为 单件生产单件生产:单个生产,很少重复或不重
10、复的生产类型大量生产大量生产:产品数量很大,大多数工作地点重复进行成批生产成批生产:一年中分批轮流地制造,工作地点周期重复生产纲领决定一生产类型,产品大小也对生产类型有影响。工艺特征工艺特征:不同的生产类型具有不同的工艺特点。四、获得加工精度的方法四、获得加工精度的方法获得尺寸精度的方法试切法试切法:通过试切出一小段测量调刀再试切,反复进行,直到达到规定尺寸再进行加工的一种加工方法。调整法调整法:先调整好刀具的位置,然后以不变的位置加工一批零件的方法。定尺寸刀具法定尺寸刀具法:通过刀具的尺寸来保证加工表面的尺寸精度。自动控制法自动控制法:通过自动测量和数字控制装置,在达到尺寸精度时自动停止加工
11、的尺寸控制方法。获得形状精度的方法刀尖轨迹法刀尖轨迹法:通过刀尖的运动轨迹来获得形状精度的方法。仿形法仿形法:刀具按照仿形装置进给对工件进行加工的方法。成形法成形法:利用成形刀具对工件进行加工获得形状精度的方法。展成法展成法:利用刀具和工件作展成切削运动形成包络面,从而获得形状精度 的方法。获得位置精度的方法直接找正安装直接找正安装:用划针、百分表等工具直接找正工件位置并加以夹紧的方法。按划线找正安装按划线找正安装:先用划针画出要加工表面的位置,再按划线用划针找正工件在机床上的位置并加以夹紧。用夹具安装用夹具安装:将工件直接安装在夹具的定位元件上的方法。直接找正安装直接找正安装:将工件直接放在
12、机床上,工人可用百分表、划线盘、直角尺等对被加工表面进行找正,确定工件在机床上相对刀具的正确位置之后再夹紧。这种装夹方法,找正困难且费时间,找正的精度要依靠生产工人的经验和量具的精度,因此多用于单件、小批生产或某些相互位置精度要求很高、应用夹具装夹又难以达到精度的零件加工。按划线找正安装按划线找正安装:工件在切削加工前,预先在毛坯表面上划出要加工表面的轮廓线,然后按所划的线将工件在机床上找正、夹紧。划线时要注意照顾各表面间的相互位置和保证被加工表面有足够的加工余量。这种装夹方法被广泛用于单件、小批生产,尤其是用于形状较复杂的大型铸件或锻件的机械加工。这种方法的缺点是增加了划线工序,另外由于划的
13、线条本身有一定的宽度,划线时又有划线误差,因此它的装夹精度低,一般在0.20.5 mm 之间。用夹具安装用夹具安装:夹具固定在机床上,夹具本身有使工件定位和夹紧的装置。工件在夹具上固定以后便获得了相对刀具的正确位置。这种装夹方法方便、迅速、精度高且稳定,广泛用于成批生产和大量生产中。如图阶梯轴的铣键槽工序,可将工件直接放在夹具体的v形块上,不用找正就保证了工件相对刀具的位置,然后用压板夹紧工件,便可进行铣键槽的工作。对于某些零件(例如连杆、曲轴),即使批量不大,但是为了达到某些特殊的加工要求,仍需要设计制造专用夹具。第二节 机械加工工艺规程概述 用表格的形式将机械加工工艺过程的内容书写出来,成
14、为指导性技术文件,就是机械加工工艺规程。其内容包括:一、工艺规程的作用一、工艺规程的作用 是指导生产的主要技术文件 是组织和管理生产的基本依据 是新建和扩建工厂的基本资料零件加工工序内容、切削用量、工时定额、各工序所采用的设备和工艺装备二、工艺规程的格式二、工艺规程的格式机械加工工艺过程卡机械加工工艺卡机械加工工序卡三、制订工艺规程的原则三、制订工艺规程的原则 工艺规程是直接指导生产和操作的重要文件,在编制时还应做到正确、完整、统一和清晰。所用术语、符号、计量单位和编号都要符合标准。所制订的工艺规程,能在一定的生产条件下,以最快的速度、最少的劳动量和最低的费用,可靠地加工出符合要求的零件。同时
15、还应在充分利用本企业现有生产条件的基础上,尽可能采用国内外先进工艺技术和经验,并保证有良好的劳动条件。四、制订工艺规程的原始资料四、制订工艺规程的原始资料产品的全套装配图和零价的工作图;产品验收的质量标准;产品的生产纲领;产品零件毛坯生产条件及毛坯图等资料;工厂现有生产条件;国内外新技术新工艺及其发展前景;有关的工艺手册及图册。五、制订工艺规程的步骤五、制订工艺规程的步骤分析零件图和产品装配图;选择毛坯;选择定位基准;拟定工艺路线;确定加工余量和工序尺寸;确定切削用量和工时定额;确定各工序的设备、刀夹量具和辅助工具;确定各工序的技术要求及检验方法;填写工艺文件。第三节 零件图的分析一、检查零件
16、图的完整性和正确性一、检查零件图的完整性和正确性二、零件的技术要求分析二、零件的技术要求分析 加工表面的尺寸精度;主要加工表面的形状精度;主要加工表面之间的相互位置精度;加工表面的粗糙以及表面质量方面的其它要求;热处理要求;其它要求(如动平衡、未注圆角或倒角等)三、零件的结构工艺性分析三、零件的结构工艺性分析 (见下图)第四节 毛坯的选择一、毛坯的种类一、毛坯的种类铸件铸件:适用于形状较复杂的零件毛坯。铸造方法有砂型铸造砂型铸造、精密铸 造、金属型铸造、压力铸造等。锻件:锻件:适用于强度要求高、形状比较简单的零件毛坯。锻造方法有自 由锻和模锻两种。型材:型材:有热轧(尺寸大、精度低)和冷拉(尺
17、寸小、精度高)两种。焊接件:焊接件:根据需要将型材或钢板焊接而成的毛坯件。冷冲压件:冷冲压件:可以非常接近成品要求,但模具昂贵。二、毛坯选择时应考虑的因素二、毛坯选择时应考虑的因素零件的材料及机械性能要求。零件的结构形状与大小。生产纲领的大小。现有生产条件。充分利用新工艺、新材料。三、毛坯的形状与尺寸的确定三、毛坯的形状与尺寸的确定为加工时安装工件的方便,有些铸件毛坯需铸出工艺搭子。装配后需形成同一工作表面的两个相关零件,为保证加工质量并使加工方便,常将分离零件先做成一个整体毛坯,加工到一定阶段再切割分离。对于形状比较规则的小型零件,为了提高机械加工的生产率和便于安装,应将多件合成一个毛坯,当
18、加工到一定阶段后,再分离成单件。第五节 定位基准的选择一、基准的概念及其分类一、基准的概念及其分类设计基准设计基准:零件图上用以确定其它点、线、面位置的基准。它是标注设计尺寸的起点。零件上用以确定其它点、线、面位置所依据的那些点、线、面零件上用以确定其它点、线、面位置所依据的那些点、线、面工艺基准工艺基准:在零件加工、测量和装配过程中所使用的基准。按用途分为:定位基准定位基准在加工时,用以确定零件在机床夹具中的正确位置所采用的基准。又分为精基准和粗基准。工序基准工序基准在工艺文件上用以标定被加工表面位置的基准。测量基准测量基准零件检验时,用以测量已加工表面尺寸及位置的基准。装配基准装配基准装配
19、时用以确定零件在机器中位置的基准。基准在工作上并不一定具体存在。基准在工作上并不一定具体存在。二、定位基准的选择二、定位基准的选择精基准的选择原则精基准的选择原则(考虑加工精度和工件安装)。基准重合原则基准重合原则即选用设计基准作为定位基准,以避免定位基准与设计基准不重合而引起的基准不重合误差。为保证尺寸c的精度(Tc)要求,应使:cajTT 如下图,此时尺寸a的误差对加工尺寸c无影响,加工误差只需满足:显然这种基准重合的情况能使工序允许出现的误差加大,使加工更容易达到精度要求,经济性更好。cjT基准统一原则基准统一原则应采用同一组基准定位加工零件上尽可能多的表面。自为基准原则自为基准原则某些
20、要求加工余量小而均匀的精加工工序,选择加工表面本身作为定位基准。互为基准原则互为基准原则当对工件上两个相互位置精度要求很高的表面进行加工时,需要用两个表面互相作为基准,反复进行加工,以保证位置精度要求。所选精基准应保证工件安装可靠,夹具设计简单、操作方便。粗基准的选择原则粗基准的选择原则(保证足够余量,尽快获得精基面)。如果主要要求保证工件上某重要表面的加工余量均匀,则应选该表面为粗基准。(余量均匀原则)例如,导轨面是车床床身的主要工作表面,要求在加工时切去薄而均匀的一层金属,使其保留铸造时在导轨面上所形成的均匀而细密的金相组织,以便增加导轨的耐磨性。另外,小而均匀的加工余量将使切削力小而均匀
21、,因此引起的工件变形小,而且不易产生振动,从而有利于提高导轨的几何精度和降低表面粗糙度。若主要要求保证加工面与不加工面间的位置要求,则应选不加工面为粗基准。(相互位置原则)相互位置原则)作为粗基准的表面,应尽量平整光洁,有一定面积,以使工件定位可靠、夹紧方便。(光滑平整原则)光滑平整原则)粗基准在同一尺寸方向上只能使用一次。(一次使用原则)一次使用原则)第六节 工艺路线的拟定一、表面加工方法的选择一、表面加工方法的选择工件材料的性质工件材料的性质工件的结构和尺寸工件的结构和尺寸生产类型生产类型具体生产条件具体生产条件特殊要求特殊要求为零件上每一个有质量要求的表面选择一套合理的加工方法为零件上每
22、一个有质量要求的表面选择一套合理的加工方法 任何一种加工方法可以获得的精度和表面粗糙度值均有一个较大的范任何一种加工方法可以获得的精度和表面粗糙度值均有一个较大的范围。只有一定的精度范围内才是经济的。围。只有一定的精度范围内才是经济的。某种加工方法的经济精度经济精度,是指在正常的工作条件下是指在正常的工作条件下(包括完好的机床设备、必要的工艺装备、标准的工人技包括完好的机床设备、必要的工艺装备、标准的工人技术等级、标准的耗用时间和生产费用术等级、标准的耗用时间和生产费用)所能达到的加工精所能达到的加工精度度。与经济加工精度相似,各种加工方法所能达到的表面粗糙度也有一个较经济的范围。各种加工方法
23、所能达到的经济精度、表面粗糙度以及表面形状以及位置精度可查阅金属机械加工工艺人员手册。加工方法的选择加工方法的选择 加工方法的选择加工方法的选择加工方法和加工方案的选择加工方法和加工方案的选择 首先要根据每个加工表面的技术要求,确定加工方法及首先要根据每个加工表面的技术要求,确定加工方法及加工方案加工方案。选择零件表面的加工方案必须在保证零件达到图纸要求方面是稳定而可靠的,并在生产率和加工成本方面是最经济合理的。表1、表2、表3分别介绍了机器零件的三种最基本的表面(外圆表面、内孔表面和平面)的较常用的加工方案及其所能达到的经济精度和表面粗糙度。表57 外圆表面加工方采及其经济精度加工方案经济精
24、度公差等级表面粗糙度Ra(m)适用范围粗车半精车精车滚压(或抛光)ITll13 IT89 IT78 IT675010032631.81600820适用于除淬火钢以外的金属材料粗车半精车磨削粗磨精磨超精磨IT67 IT57 IT51.400802.100400012010除不宜用于有色金属外,主要适用于淬火钢件的加工粗车半精车精车金刚石车IT560025040主要用于有色金属粗车半精车粗磨精磨镜面磨精车精磨研磨粗研抛光IT5以上IT5以上IT5以上1.0250200050100025040主要用于高精度要求的钢件加工加工方法的选择加工方法的选择表58 内孔表面加工方案及其经济特度加工方案经济精度
25、公差等级表面粗糙度Ra(m)适用范围钻扩铰粗铰精铰铰粗铰精铰ITll13ITl011IT89 IT78 IT89IT78502550160320080160160320080160加工未淬火钢及其铸铁的实心毛坯,也可用于加工有色金属(所得表面粗糙度Ra值稍大)钻(扩)拉IT78080160大批、大量生产(精度可由拉刀精度而定),如校正拉削后,则Ra可降低到040020粗镗(扩)半精镗磨精镗(或铰)浮动镗ITll13IT89 IT78 IT672550160320080160020040除淬火钢外的各种钢材,毛坯上已有铸出或锻出的孔粗镗(扩)半精镗磨 粗磨精磨IT78 IT671.0200800
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