机械制造精品课件:第6章 机械加工工艺规程的制订.ppt
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1、第6章 机械加工工艺规程的制订,6.1 基本概念 6.2 机械加工工艺规程制订的原则、步骤及原始资料 6.3 零件的工艺分析 6.4 毛坯的选择 6.5 定位基准的选择 6.6 工艺路线的拟定 6.7 确定加工余量、工序尺寸及公差 6.8 机床及工艺装备的选择 6.9 工艺尺寸链 6.10 工艺过程的生产率和经济性 6.11 典型零件(发动机连杆)先进制造工艺,6.1 基本概念,6.1.1 生产过程和工艺系统 1.生产过程 2.工艺系统,图6-1 机械加工工艺系统图,6.1 基本概念,6.1.2 机械加工工艺过程及其组成 1.工序,图6-2 小轴零件图,6.1 基本概念,表6-1 小轴加工工艺
2、过程(小批生产),6.1 基本概念,表6-1 小轴加工工艺过程(小批生产),6.1 基本概念,表6-1 小轴加工工艺过程(小批生产),6.1 基本概念,表6-1 小轴加工工艺过程(小批生产),6.1 基本概念,2.工步与复合工步,图6-3 底座零件的孔加工工序,图6-4 转塔自动车床的不同工步,3.进给,图6-5 复合工步,6.1 基本概念,图6-6 进给,4.安装 5.工位,6.1 基本概念,图6-7 多工位加工,6.1.3 生产纲领与生产类型,6.1 基本概念,1.生产纲领 2.生产类型的划分 3.节拍,表6-2 划分生产类型的参考数据,6.1 基本概念,(1)单件生产 工厂的产品品种不固
3、定,每一品种的产品数量很少,工厂大多数工作地点的加工对象经常改变。 (2)大量生产 工厂的产品品种固定,每种产品数量很大,工厂内大多数工作地点的加工对象固定不变。 (3)成批生产 工厂的产品品种基本固定,但数量少,品种较多,需要周期地轮换生产,工厂内大多数工作地点的加工对象是周期性地变换。,6.1 基本概念,表6-3 各种生产类型的工艺特点,6.1 基本概念,表6-3 各种生产类型的工艺特点,6.1 基本概念,6.1.4 机械加工工艺规程 1.常用工艺文件的种类 (1)机械加工工艺过程卡片 这种卡片简称过程卡或路线卡。,6.1 基本概念,表6-4 机械加工工艺过程卡片,6.1 基本概念,表6-
4、4 机械加工工艺过程卡片,6.1 基本概念,表6-4 机械加工工艺过程卡片,6.1 基本概念,(2)机械加工工艺卡片 它以工序为基本单元,较详细地说明零件的机械加工工艺过程,其内容介于工艺过程卡片和工序卡片之间。 (3)机械加工工序卡片 它是根据工艺卡片的每一道工序制订的,主要用来具体指导操作工人进行生产的一种工艺文件,见表6-5,多用于大批大量生产或成批生产中比较重要的零件。,6.1 基本概念,表6-5 机械加工工序卡片,6.1 基本概念,表6-5 机械加工工序卡片,6.1 基本概念,表6-5 机械加工工序卡片,6.1 基本概念,2.工艺规程的作用 1)工艺规程是指导生产的主要技术文件。 2
5、)工艺规程是组织生产和管理工作的基本依据。 3)工艺规程是新建或扩建工厂或车间的基本资料。,6.2 机械加工工艺规程制订的原则、步骤及原始资料,6.2.1 制订机械加工工艺规程的原则 1.技术上的先进性 2.经济上的合理性 3.良好的劳动条件 6.2.2 制订机械加工工艺规程的原始资料 1)产品的装配图和零件图。 2)产品的生产纲领。 3)产品验收的质量标准。 4)毛坯生产和供应条件。 5)现场的生产条件。 6)有关的技术标准。 7)国内外工艺技术的发展情况。,6.2 机械加工工艺规程制订的原则、步骤及原始资料,8)其他各种技术资料。 6.2.3 制订机械加工工艺规程的步骤 1)熟悉设计工艺规
6、程所需的资料,其中重点为分析零件图和产品的装配图。 2)选择毛坯形式及其制造方法。 3)选择定位基准。 4)确定工艺路线(主要包括加工方法的选择,加工阶段的划分,加工顺序的安排)。 5)确定各工序的加工余量、工序尺寸及公差。 6)确定各工序的加工设备、刀具、夹具、量具及其他辅助工具。 7)确定切削用量和工时定额。 8)确定各主要工序的技术检验要求及检验方法。,6.2 机械加工工艺规程制订的原则、步骤及原始资料,9)工艺方案的技术经济分析。 10)填写工艺文件。,图6-8 汽车板弹簧与 吊耳的配合简图,6.3 零件的工艺分析,6.3.1 分析、审查产品的零件图和装配图 1)审查零件图的视图、尺寸
7、、公差和技术条件等是否完整。 2)审查各项技术要求是否合理。 3)审查零件材料及热处理选用是否合适。,图6-9 方头销简图,6.3 零件的工艺分析,表6-6 零件机械加工结构工艺性的对比,6.3.2 零件的结构工艺性分析,6.3 零件的工艺分析,表6-6 零件机械加工结构工艺性的对比,6.3 零件的工艺分析,表6-6 零件机械加工结构工艺性的对比,6.3 零件的工艺分析,图6-10 零件结构工艺性和生产类型的关系,6.4 毛坯的选择,6.4.1 毛坯的种类 6.4.2 毛坯种类的选择 1.零件材料的工艺特性,d6z横排1.eps,6.4 毛坯的选择,2.生产纲领的大小 3.零件的形状和尺寸 4
8、.现有的生产条件 6.4.3 毛坯形状和尺寸,图6-11 具有工艺凸台的毛坯 A加工面 B工艺凸台面 C定位面,6.4 毛坯的选择,图6-12 车床开合螺母外壳简图,6.5 定位基准的选择,6.5.1 基准的概念及分类 1.设计基准 2.工艺基准 (1)装配基准 在零件或部件装配时用以确定它在部件或机器中相对位置的基准。,图6-13 柴油机机体图,6.5 定位基准的选择,图6-14 轴套零件,(2)测量基准 用以测量工件已加工表面所依据的基准。,6.5 定位基准的选择,(3)工序基准 在工序图中用以确定被加工表面位置所依据的基准。 (4)定位基准 用以确定工件在机床上或夹具中正确位置所依据的基
9、准。,图6-15 工序基准示例,6.5 定位基准的选择,图6-16 齿轮的加工,6.5.2 定位基准的选择,6.5 定位基准的选择,1.粗基准的选择 1)若工件中有不加工表面,则选取该不加工表面为粗基准;若不加工表面较多,则应选取其中与加工表面相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。,图6-17 选择不同粗基准时不同加工结果 1外圆 2内孔,6.5 定位基准的选择,图6-18 阶梯轴粗基准的错误选择,2)若工件所有表面都需加工,在选择粗基准时,应考虑合理分配备加工表面的加工余量。,6.5 定位基准的选择, 应以余量最小的表面作为粗基准,以保证各表面都有足够的加工余量。如图6-18所示的锻轴毛坯大
10、小端外圆的偏心达5mm,若以大端外圆为粗基准,则小端外圆可能无法加工出来,所以应选加工余量较小的小端外圆作粗基准。 选择零件上重要表面作粗基准。图6-19所示为床身导轨加工,先以导轨面A作为粗基准来加工床脚的底面B,如图6-19a所示;然后再以底面B作为精基准来加工导轨面A,如图6-19b所示,这样才能保证床身的重要表面导轨面加工时所切去的金属层尽可能薄且均匀,以便保留组织紧密、耐磨的金属表层。,6.5 定位基准的选择,图6-19 床身加工, 选择零件上那些平整的、足够大的表面作粗基准,以使零件表面上总的金属切削量减少。例如上例中以导轨面作粗基准就符合此原则。,6.5 定位基准的选择,图6-2
11、0 重复使用粗基准 引起同轴度误差,6.5 定位基准的选择,3)选择毛坯上平整光滑的表面(不能有飞边、浇口、冒口或其他缺陷)作为粗基准,以使定位准确,夹紧可靠。 4)粗基准应尽量避免重复使用,原则上只使用一次。 2.精基准的选择 (1)基准重合原则 直接选用设计基准为定位基准,称为基准重合原则。,图6-21 设计基准与定位基准,6.5 定位基准的选择,(2)基准统一原则 同一零件的多道工序尽可能选择同一个定位基准,称为基准统一原则。 (3)自为基准原则 精加工或光整加工工序要求余量小而均匀,加工时就以加工表面本身作为精基准,这称自为基准原则。 (4)互为基准原则 为使各加工表面间有较高的位置精
12、度,或使加工表面具有均匀的加工余量,有时可采取两个加工表面互为基准反复加工的方法,这称互为基准原则。,图6-22 按加工表面本身找正加工 1表座 2百分表 3床身 4垫铁,6.5 定位基准的选择,图6-23 以齿面定位加工孔 1卡盘 2滚柱 3齿轮,6.5 定位基准的选择,图6-24 活塞加工的辅助基准,3.辅助基准的选择,6.6 工艺路线的拟定,表6-8 常用加工方法的经济精度和表面粗糙度,6.6.1 加工方法的选择 1.各种加工方法所能达到的经济精度和表面粗糙度,6.6 工艺路线的拟定,表6-8 常用加工方法的经济精度和表面粗糙度,6.6 工艺路线的拟定,表6-8 常用加工方法的经济精度和
13、表面粗糙度,6.6 工艺路线的拟定,2.工件材料的性质 3.工件的结构形状和尺寸 4.生产率和经济性的要求 6.6.2 加工阶段的划分 1.粗加工阶段 2.半精加工阶段 3.精加工阶段 4.光整加工阶段 1)可保证加工质量。 2)可合理使用机床设备。 3)便于安排热处理工序。 4)有利于及早发现毛坯的缺陷。,6.6 工艺路线的拟定,6.6.3 工序的集中与分散 1)可减少工件的装夹次数。 2)便于采用高效的专用设备和工艺装备,生产效率高。 3)工序数目少,可减少机床数量,相应地减少了工人人数及生产所需的面积,并可简化生产组织与计划安排。 4)专用设备和工艺装备比较复杂,因此生产准备周期较长,调
14、整和维修也较麻烦,产品变换困难。 1)由于每台机床完成比较少的加工内容,所以机床、工具、夹具结构简单,调整方便,对工人的技术水平要求低。 2)便于选择更合理的切削用量。 3)所需设备及工人人数多,生产周期长,生产所需面积大,运输量也较大。,6.6 工艺路线的拟定,6.6.4 工序顺序的安排 1.机械加工顺序的安排 (1)基面先行 作为其他表面加工的精基准,一般应安排在工艺过程一开始就进行加工。 (2)先主后次 零件的主要工作表面(一般是指加工精度和表面质量要求高的表面)、装配基面应先加工,从而能及早发现毛坯中可能出现的缺陷。 (3)先粗后精 一个零件的切削加工过程,总是先进行粗加工,再进行半精
15、加工,最后是精加工和光整加工。 (4)先面后孔 箱体、支架等类零件上具有轮廓尺寸远比其他表面尺寸为大的平面,用它作定位基面稳定可靠,故一般先加工以作精基准,供加工孔和其他表面时使用。,6.6 工艺路线的拟定,(5)配套加工 有些表面的最后精加工安排在部装或总装过程中进行,以保证较高的配合精度。 2.热处理工序的安排 (1)预备热处理 它包括退火、正火、调质等。 (2)消除残余应力处理 常用的有人工时效、退火等,一般安排在粗、精加工之间进行。 (3)最终热处理 常安排在精加工前后,目的是提高零件的强度、表面硬度和耐磨性。 3.辅助工序的安排 1)零件从一个车间转到另一车间前后。 2)重要工序之后
16、。 3)零件全部加工结束之后。,6.7 确定加工余量、工序尺寸及公差,6.7.1 加工余量的确定 1.加工余量的概念 (1)单边余量 平面加工的余量是非对称的,故属单边余量。,图6-25 基本余量、最大余量与最小余量,6.7 确定加工余量、工序尺寸及公差,图6-26 双边余量,(2)双边余量 对于回转表面(外圆和孔),其加工余量为双边余量,如图6-26所示。,6.7 确定加工余量、工序尺寸及公差,图6-27 表面缺陷层,2.影响加工余量的因素,6.7 确定加工余量、工序尺寸及公差,表6-9 各种加工方法的及值(单位:m),1)上道工序留下的表面粗糙度Ha及表面缺陷层Da。,6.7 确定加工余量
17、、工序尺寸及公差,表6-9 各种加工方法的及值(单位:m),6.7 确定加工余量、工序尺寸及公差,2)上道工序的尺寸公差Ta。 3)工件各表面相互位置的空间偏差a。,图6-28 轴的弯曲对加工余量的影响,6.7 确定加工余量、工序尺寸及公差,图6-29 安装误差对加工余量的影响,4)本工序加工时的安装误差b。,6.7 确定加工余量、工序尺寸及公差,3.确定加工余量的方法 (1)计算法 按上述公式计算所得到的加工余量是最经济合理的,但由于难以获得齐全可靠的数据资料,故一般用得较少。 (2)经验估计法 即凭经验确定加工余量。 (3)查表修正法 实际生产中常用的方法是将长期生产实践和试验研究所积累的
18、大量数据列成表格,以便应用时直接查找,同时还应根据实际加工情况予以修正。 6.7.2 工序尺寸及公差的确定 1.基准重合时工序尺寸及其公差的确定,6.7 确定加工余量、工序尺寸及公差,图6-30 加工余量、工序尺寸及公差分布,2.基准不重合时工序尺寸及其公差的确定,6.7 确定加工余量、工序尺寸及公差,表6-10 工序尺寸及公差的计算(单位:mm),6.8 机床及工艺装备的选择,6.8.1 机床的选择 1)机床的主要规格尺寸应与工件的外廓尺寸和加工表面的有关尺寸相适应。 2)机床的精度要与工序要求的加工精度相适应。 3)机床的生产率应与零件的生产纲领相适应。 4)尽量利用现有的机床设备。 6.
19、8.2 工艺装备的选择 (1)夹具的选择 单件小批生产时,优先考虑采用作为机床附件的各种通用夹具,如卡盘、回转工作台、平口钳等,也可租用组合夹具;大批大量生产时,应根据工序要求设计专用高效夹具;多品种的中批生产可采用可调夹具或成组夹具。,6.8 机床及工艺装备的选择,(2)刀具的选择 在选择刀具时主要考虑加工内容、工件材料、加工精度、表面粗糙度、生产率、经济性及所选用的机床的性能等因素。 (3)量具的选择 主要根据生产类型及加工精度加以选择。,6.9 工艺尺寸链,6.9.1 尺寸链的基本概念 1.尺寸链的定义与基本术语 (1)尺寸链的定义 在机器装配或零件加工过程中,由相互连接的尺寸所形成封闭
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