机械加工工艺规程设计课件-.ppt

1、1机械加工工艺规程设计2内容提要l为什么要制定工艺规程？（意义及作用）l怎样制定工艺规程？l实例几类典型零件工艺规程的制定l工艺规程的发展趋势453工艺规程是指导生产的主要技术文件机械加工车间生产的计划、调度，工人的操作，零件的加工质量检验，加工成本的核算，都是以工艺规程为依据的。处理生产中的问题，也常以工艺规程作为共同依据。工艺规程是生产准备工作的主要依据 车间生产新零件，需要根据工艺规程进行生产准备。如：关键工序的分析研究；准备所需刀、夹、量具；原材料及毛坯采购或制造；新设备购置或旧设备改装等，均需根据工艺规程来进行。工艺规程是新建机械制造厂（车间）的基本技术文件 新建（扩建）批量或大批量

2、机械加工车间（工段）时，应根据工艺规程确定所需机床的种类和数量以及在车间的布置，再由此确定车间的面积大小、动力和吊装设备配置以及所需工人的工种、技术等级、数量等。454工艺过程卡455工艺卡456工序卡7内容提要l为什么要制定工艺规程？（意义及作用）l怎样制定工艺规程？（工艺路线的拟定）l实例几类典型零件工艺规程的制定l工艺规程的发展趋势458 4594510 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 审查图纸上的尺寸、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

3、定毛坯 确定毛坯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，其特点及应用见下表。4511零件结构工艺性分析示例a）b）c）d）4512零件结构工艺性分析示例（续）e）f）g）h）i）j）4513a)b)零件结构工艺性分析示例（续）k）l）m）n）o）p）4514q）r）s）t）u）v）零件结构工艺性分析示例（续）4515零件结构工艺性分析示例（续）w）x）y）z）4516 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

4、图纸上的尺寸、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 确定毛坯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，其特点及应用见下表。4517可以使工艺设计人员从烦琐重复的工作中解放出来，集中精力去提高产品质量和工艺水平CALL DRILLw）x）回转类零件的形状及加工码产品的生产纲领及生产类型正是由于70%左右零件属于相似件，构成实施成组技术客观基础了解产品的用途、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。M

5、achining Process Planning表5-1 机械加工工艺过程卡片注：加工有色金属时，表面粗糙度 Ra 取小值。选择定位基准（见4.国内外先进工艺及生产技术的发展与应用情况外圆表面、孔及平面加工方案参见教材表4-7，4-8，4-9（20世纪90年代）。多品种、中小批量生产的时间分配机械加工工艺规程设计原则热处理工艺规程是生产准备工作的主要依据零件结构工艺性正误举例各种有关手册、标准等技术资料2）在毛坯面上钻孔或镗孔，容易使钻头引偏或打刀，先将此面加工好，再加工孔，则可避免上述情况的发生4.选择定位基准（见4.2节）5.拟定加工路线（见4.2节）6.确定满足各工序要求的工艺装备7.

6、确定各主要工序技术要求和检验方法8.确定各工序加工余量，计算工序尺寸和公差（见4.3，4.4节）4518 9.确定切削用量10.确定时间定额（见4.7.1节）11.编制数控加工程序（对数控加工）12.评价工艺路线 对所制定的工艺方案应进行技术经济分析，并应对多种工艺方案进行比较，或采用优化方法，以确定出最优工艺方案。13.填写或打印工艺文件19内容提要l为什么要制定工艺规程？（意义及作用）l怎样制定工艺规程？（工艺路线的拟定）l实例几类典型零件工艺规程的制定l工艺规程的发展趋势45204521加工误差与成本关系C0AB加工误差（m）196010-110-210-3192020001021011

7、00年代加工精度与年代的关系 一般加工精密加工超精密加工22工艺路线的制定思路l实现图纸要求，满足经济加工精度l总的路线：粗加工半精加工精加工l加工方法的选择：毛坯机加工零件装配l加工机床的选择l工序安排原则平面加工路线平面加工路线孔加工路线孔加工路线外圆加工路线外圆加工路线成形面及其他表面成形面及其他表面4523 先基准后其他先加工基准面，再加工其他表面先面后孔有两层含义：先主后次也有两层含义：先粗后精4524 452526内容提要l为什么要制定工艺规程？（意义及作用）l怎样制定工艺规程？l实例几类典型零件工艺规程的制定l工艺规程的发展趋势27产品的生产纲领及生产类型形面尺寸代号 D直径 L

8、长度 K锥度 W槽宽 d槽深 F粗糙度等级确定各工序加工余量，计算工序尺寸和公差（见4.精度可用4N矩阵表示工艺路线零件组形面特征频谱分析图2）在毛坯面上钻孔或镗孔，容易使钻头引偏或打刀，先将此面加工好，再加工孔，则可避免上述情况的发生表4-7 外圆加工中各种加工方法的加工经济精度及表面粗糙度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。工艺过程有较高的生产效率和较低的成本。回转类零件的形状及加工码而多品种、小批量生产则相反。工艺规程设计原则、步骤和内容零件结构工艺性分析示例（续）设计效率低，周期长，成本高我国于1984年制定了JLBM-1 分类编码系统直径或宽度长径比：L/D12

9、长度经济精度随年代增长和技术进步而不断提高内容提要l为什么要制定工艺规程？（意义及作用）l怎样制定工艺规程？l实例几类典型零件工艺规程的制定l工艺规程的发展趋势45284529批量法则在大批量生产中，由于采用专用、高效和自动化的生产设备，可以获得高的生产率，低的生产成本，短的生产周期；而多品种、小批量生产则相反。机床利用率例：CA6140 车床，最大加工直径400，实际加工 90 以上工件直径不足 100mm，机床利用率极低。制造周期在多品种、中小批量生产中，加工时间仅占生产时间的约5，其余 95均为周转等待时间；加工时间中真正进行切削的时间不足30%。5 95调整、装夹、对刀、检测等切削30

10、 70加工时间 运输与等待时间制造周期加工时间多品种、中小批量生产的时间分配4530二次相似性结构（形状、尺寸、精度）材料（材质、毛坯、热处理）工艺（加工方法、加工设备）一次相似性结构相似零件工艺相似零件4531标准件复杂件相似件相似件2025%70%510%零件复杂程度零件出现频数机械产品中不同复杂程度零件分布规律4532“制造哲理”（Manufacturing Philosophy），4533 成组技术基本原理产品部件零件零件组ABCA1A2A3B1B2C1C2C3C44534零件分类编码系统是用字符（数字、字母或符号）对零件有关特征进行描述和识别的一套特定的规则和依据。4535名称类别粗

11、分类0123456789回转类零件非回转类零件轮盘类环套类销杆轴齿轮类异形件专用件杆条类板块类座架类箱体类名称类别细分类0123456789盘盖防护盖法兰盘带轮手轮离合器分度盘滚轮活塞其它回转类零件的形状及加工码外部形状加工基本形状功能要素内部形状加工基本形状功能要素平面曲面加工外平面内平面辅助孔成形刻线辅助码 材 料 毛坯原始形状 热处理主要尺寸 精度 直径或宽度 长度JLBM-1 分类编码系统总体结构1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15非回转类零件形状及加工码主孔,内部加工主孔加工内部加工辅助加工辅助孔成形外部形状及加工基本形状平面加工曲面加工外形要素45

12、3645371 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 152）在毛坯面上钻孔或镗孔，容易使钻头引偏或打刀，先将此面加工好，再加工孔，则可避免上述情况的发生零件结构工艺性分析示例（续）加工时间 运输与等待时间Machining Process Planning实例几类典型零件工艺规程的制定为什么要制定工艺规程？（意义及作用）1）零件加工表面的精度和表面粗糙度要求JLBM-1 分类编码系统总体结构表5-1 机械加工工艺过程卡片零件结构工艺性分析示例（续）可用4N矩阵表示工艺路线作业熟练程度增加，提高生产率。每种加工方法均对应于一定的工作范围为改善工件材料切削性能而进行的热处

13、理工序（如退火、正火等），应安排在切削加工之前进行零件结构工艺性正误举例处理生产中的问题，也常以工艺规程作为共同依据。先主后次也有两层含义：机械加工工艺规程格式CALL DRILL4538零件组矩阵零件编码查 找零件组输入表头信息工艺规程格式工艺规程打印输出标准工艺路线文件标准工序文件CAM-I 推出的派生式 CAPP 系统框图工作要素处理应用程序工艺路线检索/编辑标准工序检索/编辑工艺规程存储器4539标准工艺 规程文件特征矩阵文件零件图编码第零件组零件组形成工艺过程设计a）准备阶段 零件图标准工艺检索编码第零件组零件组搜索工艺规程（编辑）b）使用阶段4540逻辑关系的建立读入一个表面数据C

14、ALL SIMHOL精镗孔/面/槽？光孔/台阶孔？CALL ACCHOLCALL SLOTCALL SURFACECALL COMHOLCALL CORHOLCALL DRILLCALL REAM钻可行？铰可行？套料否？槽面Y光孔台阶孔NNNYYAPPAS系统工艺决策程序框图4541加工方法选择 每种加工方法均对应于一定的工作范围 例：麻花钻钻孔对应的工作范围 DMAX=2,DMIN=0.0625 ES=0.007D+0.003,EI=0.007D 位置精度：0.008 粗糙度：Ra=200m 长径比：L/D124542热处理、表面处理、手工作业等补充加工顺序和工序修正加工顺序处理机床选择调入

15、一个零件数据机床组合零件数据工艺规程处理完否？NY工艺规程打印策略存储器机床文件 加工顺序存储器1000个零件数据 余量、精 度存储器动态制约：例轴长径比限制；淬火后只能磨确定加工方法策略；机床选用顺序；机床选用策略典型加工顺序检索确定加工余量划分加工阶段人工干预动态存储器神户大学半创成式 CAPP 系统程序框图4543 建立零件组矩阵 主样件设计结构工艺特征频谱分析零件组形面特征频谱分析图不考虑4544 零件形面数字化形面代号与编码形面尺寸代号 D直径 L长度 K锥度 W槽宽 d槽深 F粗糙度等级形面编码 13外锥面 15外圆面 26退刀槽 32油槽 33外螺纹 42键槽 工序工步名称数字化

16、45课间休息4546各类毛坯的特点及适用范围 毛坯种类制造精度（IT）加工余量原 材 料工件尺寸工件形状机械性能适用生产类型型 材型材焊接件砂型铸造自由锻造普通模锻钢模铸造精密锻造压力铸造熔模铸造冲压件粉末冶金件 工程塑料件 13级以下13级以下1115101281181171081079 911大一般大大一般较小较小小很小小很小 较小各种材料钢 材铸铁,铸钢,青铜钢材为主钢,锻铝,铜等铸铝为主钢材,锻铝等铸铁,铸钢,青铜铸铁,铸钢,青铜钢铁,铜,铝基材料工程塑料小 型大、中型各种尺寸各种尺寸中、小型中、小型小 型中、小型小型为主各种尺寸中、小尺寸 中、小尺寸简 单较复杂复 杂较简单一 般较复

17、杂较复杂复 杂复 杂复 杂较复杂复杂较好有内应力差好好较好较好较好较好好一般 一般各种类型单 件单件小批单件小批中、大批量中、大批量大 批 量中、大批量中、大批量大 批 量中、大批量 中、大批量45472 CAPP工作原理零件结构工艺性分析示例（续）零件结构工艺性分析示例（续）零件结构工艺性分析示例滚珠滚柱扩孔器，挤压头机床利用率例：CA6140 车床，最大加工直径400，实际加工 90 以上工件直径不足 100mm，机床利用率极低。集派生式及创成式系统优点，又克服两者不足，应用广泛新建（扩建）批量或大批量机械加工车间（工段）时，应根据工艺规程确定所需机床的种类和数量以及在车间的布置，再由此确

18、定车间的面积大小、动力和吊装设备配置以及所需工人的工种、技术等级、数量等。1阅读装配图和零件图新设备购置或旧设备改装等，均需根据工艺规程来进行。常用的毛坯种类有铸件、锻件、焊接件、冲压件、型材等，其特点及应用见下表。制定机械加工工艺规程所需原始资料实例几类典型零件工艺规程的制定热处理确定毛坯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。加工经济精度（IT）回转类零件的形状及加工码而多品种、小批量生产则相反。从根本上解决人工设计效率低，周期长，成本高的问题材 料1）零件加工表面的精度和表面粗糙度要求2）零件材料的加工性3）生产批量和生产节拍要求4）企

19、业现有加工设备和加工能力5）经济性应考虑以下因素4548 表4-7 外圆加工中各种加工方法的加工经济精度及表面粗糙度加工方法加 工 情 况加工经济精度（IT）表面粗糙度 Ra（m）车粗 车半精车精 车金刚石车（镜面车）12131011785610802.5101.2550.021.25铣粗 铣半精铣精 铣121311128910802.5101.255车 槽一次行程二次行程1112101110202.510外 磨粗 磨半精磨精 磨精密磨（精修整砂轮）镜 面 磨8978675651.25100.632.50.161.250.080.320.0080.08抛 光0.0081.25研 磨粗 研精 研

20、精密研56550.160.630.040.320.0080.08超精加工精精 密550.080.320.010.16砂带磨精 磨精密磨5650.020.160.010.04滚 压670.161.25 注：加工有色金属时，表面粗糙度 Ra 取小值。4549 表4-8 孔加工中各种加工方法的加工经济精度及表面粗糙度 注：加工有色金属时，表面粗糙度 Ra 取小值。加工方法加 工 情 况加工经济精度（IT）表面粗糙度Ra（m）钻15mm以下15mm以上111310125802080扩粗 扩一次扩孔（铸孔或冲孔）精 扩1213111391152010401.2510铰半精铰精 铰手 铰896751.25

21、100.3250.081.25拉粗 拉一次拉孔（铸孔或冲孔）精 拉9101011791.2550.322.50.160.63镗粗 镗半精镗精镗（浮动镗）金刚镗1213101179575202.5100.6350.161.25内 磨粗 磨半精磨精 磨精密磨（精修整砂轮）91191078671.25100.321.250.080.630.040.16研 磨粗 研精 研精密研56550.160.630.040.320.0080.08挤滚珠滚柱扩孔器，挤压头680.011.254550 表4-9 平面加工中各种加工方法的加工经济精度及表面粗糙度 注：加工有色金属时，表面粗糙度 Ra 取小值。加工方法加

22、工情况加工经济精度（IT）表面粗糙度Ra（m）端 铣粗 铣半精铣精 铣1113811685202.5100.635车半精车精 车细车（金刚石车)8116862.5101.2550.021.25拉粗拉（铸造或冲压表面）精 拉1011695200.322.5平 磨粗 磨半精磨精 磨精密磨810896861.25100.632.50.161.250.040.32刮2525mm2内点数10131316162020250.320.630.160.320.080.160.040.08研 磨粗 研精 研精密研6550.160.630.040.320.0080.08砂带磨精 磨精密磨5650.040.320.

23、010.04滚 压7100.162.54551数控机床与普通机床零件加工表面形状与机床类型相适应零件加工表面尺寸、精度与机床规格相适应4552 研 磨IT5Ra 0.0080.32超 精 加 工IT5Ra 0.010.32砂 带 磨IT5Ra 0.010.16精 密 磨 削IT5Ra 0.0080.08抛 光Ra 0.0081.25金 刚 石 车IT56Ra 0.021.25滚 压IT67Ra 0.161.25精 磨IT67Ra 0.161.25精 车IT78Ra1.2 55粗 磨IT89Ra 1.2510半 精 车IT1011Ra 2.512.5粗 车IT1213Ra 1080外圆表面的典型

24、加工工艺路线 4553 孔的典型加工工艺路线 珩 磨IT56Ra0.041.25研 磨IT56Ra0.0080.63粗 镗IT1213Ra 520钻IT1013Ra 580半 精 镗IT1011Ra 2.510粗 拉IT910Ra 1.255扩IT913Ra 1.2540精 镗IT79Ra 0.635粗 磨IT911Ra1.2510精 拉IT79Ra0.160.63推IT68Ra0.081.25饺IT69Ra 0.3210金 刚 镗IT57Ra0.161.25精 磨IT78Ra0.080.63滚 压IT68Ra0.011.25手 饺IT5Ra0.081.254554平面典型加工工艺路线 抛 光

25、Ra0.0081.25研 磨IT56Ra0.0080.63精 密 磨IT56Ra 0.040.32半 精 铣IT811Ra 2.510精 铣IT68Ra 0.635高 速 精 铣IT67Ra 0.161.25导 轨 磨IT6Ra0.161.25精 磨IT68Ra 0.161.25宽 刀 精 刨IT6Ra 0.161.25粗 磨IT810Ra 1.2510精 刨IT68Ra 0.635半 精 刨IT811Ra 2.510半 精 车IT811Ra 2.510粗 铣IT1113Ra 520粗 刨IT1113Ra 520砂 带 磨IT56Ra0.010.32金 刚 石 车IT6Ra0.021.25刮

26、研Ra 0.041.25精 车IT68Ra 1.255粗 车IT1213Ra 1080精 拉IT69Ra 0.322.5粗 拉IT1011Ra 5204555卧式机床主轴加工工艺过程序号工序内容定位及夹紧序号工序内容定位及夹紧12345678锻造毛坯正火钻小头顶尖孔 粗车外圆 车中部及小头外圆，车大头外圆、端面钻大头顶尖孔调质处理220240HBS粗车外圆钻深孔半精车外圆按划线找中心顶小头、夹大头掉头夹小头，在近大头处用中心架托住夹大头、顶小头夹大头夹大头、顶小头91011121314151617仿形半精车外圆车大头外端车两端锥孔花键加工工作轴颈表面高频淬火粗磨各外圆磨花键车螺纹精磨外圆粗、精

27、磨前锥孔夹大头、顶小头夹小头、顶大头顶两端锥堵顶两端锥堵顶两端锥堵夹小头，托小头支承轴颈4556Group Technology不必要的花色繁多，不利于管理表5-1 机械加工工艺过程卡片热处理和表面处理工序的安排材料（材质、毛坯、热处理）滚珠滚柱扩孔器，挤压头CALL ACCHOL零件结构工艺性分析示例（续）可用4N矩阵表示工艺路线工艺规程设计原则、步骤和内容y）z）机械零件之间存在相似性设计效率低，周期长，成本高表4-9 平面加工中各种加工方法的加工经济精度及表面粗糙度从根本上解决人工设计效率低，周期长，成本高的问题注：加工有色金属时，表面粗糙度 Ra 取小值。1 2 3 4 5 6 7 8

28、 9 10 11 12 13 14 15Group Technology零件结构工艺性分析示例（续）为什么要制定工艺规程？（意义及作用）处理生产中的问题，也常以工艺规程作为共同依据。设计效率低，周期长，成本高4）企业现有加工设备和加工能力机械加工工艺规程设计步骤和内容长径比：L/D12正是由于70%左右零件属于相似件，构成实施成组技术客观基础机械加工工艺规程格式热处理、表面处理、手工作业等补充经济精度随年代增长和技术进步而不断提高目前，世界上采用的分类编码系统有几十种，较著名的有德国的Opitz 系统、日本的KK系统、荷兰的Miclass系统等。产品的生产纲领及生产类型加工时间中真正进行切削的

29、时间不足30%。a）b）从根本上解决人工设计效率低，周期长，成本高的问题CAPP 是连接 CAD 和 CAM 系统的桥梁，是发展计算机集成制造的不可缺少的关键技术新建（扩建）批量或大批量机械加工车间（工段）时，应根据工艺规程确定所需机床的种类和数量以及在车间的布置，再由此确定车间的面积大小、动力和吊装设备配置以及所需工人的工种、技术等级、数量等。JLBM-1 分类编码系统总体结构拟定加工路线（见4.为什么要制定工艺规程？（意义及作用）其中渗碳淬火一般安排在切削加工后，磨削加工前。主轴箱箱体工艺过程序号工序内容定位及夹紧序号工序内容定位及夹紧12345678910铸造时效油漆 划线：考虑主轴孔余量足够并尽量均匀粗、半精加工顶面粗、半精加工装配基面及侧面粗、半精加工两端面精加工顶面精加工装配基面及侧面精加工两端面1112131415161718粗、半精加工各纵向孔精加工各纵向孔粗、精加工横向孔精加工主轴孔加工螺孔、紧固孔、油孔等次要孔，钳工修锉毛刺清洗检验