第七章 工艺过程基本知识

1、第七章 工艺过程的基本知识1 工艺过程的基本概念一、生产过程和工艺过程一、生产过程和工艺过程1. 1. 生产过程生产过程由原材料制成各种零件，并装配成机器的全过程。由原材料制成各种零件，并装配成机器的全过程。包括：原材料的运输、保管，生产准备、毛坯制造、机械加工、热处理、装配、检验、试车、油漆、包装等。2. 2. 工艺过程工艺过程 在生产过程中，直接改变原材料的（毛坯）的形状、在生产过程中，直接改变原材料的（毛坯）的形状、尺寸、性能，使之变为成品或半成品的过程。尺寸、性能，使之变为成品或半成品的过程。工艺过程具体可分为： 热加工（铸造、压力加工、焊接）、机械加工、装配等工艺过程。1) 1) 工

2、序工序 一个（一组）工人，在同一工作地点（同一机床），对一个（一组）零件所连续完成的那部分工艺过程。机械加工工艺过程的组成机械加工工艺过程的组成二、机械加工工艺过程二、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、性能，使之成为合格零件的过程。4) 4) 安装安装 2) 2) 工步工步 工件在一次装夹中所完成的那部分工艺过程。在一个工序中，当加工表面、刀具、进给量、转速不变的条件下，所连续完成的那部分工艺过程。3) 3) 走刀走刀 5) 5) 工位工位指在加工表面上切削一次所完成的那一部分工步。 零件在机床上所占据的每一个待加工位置称为工位。 三、生产类型三、生

3、产类型1. 1. 生产纲领生产纲领生产纲领 产品的年产量。%)1%)(1 (nQN零生产纲领产品的年产量废品率备品每台产品中该零件的数量企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划称为生产纲领。计划期为一年的生产纲领称为年生产纲领，也称年生产总量。 1) 1) 单件生产单件生产 2) 2) 成批生产成批生产 3) 3) 大量生产大量生产 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：大批生产：同一种零件（产品）的制造数量很大，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。2. 2.

4、生产类型生产类型根据批量生产类型同一零件的年产量（件）重型中型小型单件生产5201000500050000生产类型的划分：生产类型的划分：单件、小批生产单件、小批生产成批生产成批生产大批大量生产大批大量生产加工对象加工对象经常变换经常变换周期性变换周期性变换固定不变固定不变工艺规程工艺规程简单的工艺路线卡简单的工艺路线卡较详细的工艺规程较详细的工艺规程详细的工艺规程详细的工艺规程机床设备机床设备通用（万能）的设备通用（万能）的设备通用和部分专用设备通用和部分专用设备广泛使用高效专用设备广泛使用高效专用设备夹具夹具通用夹具通用夹具广泛使用专用夹具广泛使用专用夹具广泛使用高效专用夹具广泛使用高效专

5、用夹具刀具和量具刀具和量具一般刀具和通用量具一般刀具和通用量具部分的采用专用刀具和部分的采用专用刀具和量具量具广泛采用高效率专用刀广泛采用高效率专用刀具和量具具和量具毛坯毛坯木模手工造型和自由木模手工造型和自由锻造锻造,精度低精度低部分的采用机器造型和部分的采用机器造型和模锻模锻,精度和余量中等精度和余量中等机器造型、压力铸造、机器造型、压力铸造、模锻、滚锻等模锻、滚锻等,精度高精度高对工人的技对工人的技术要求术要求高高一般一般操作工操作工 低低调整工调整工 高高成本成本高高中中低低生产率生产率低低中中高高各种生产类型的特征和要求：各种生产类型的特征和要求：2 2 工件的安装与夹具工件的安装与

6、夹具定位夹紧= 安装+一、工件的安装一、工件的安装1. 1. 直接找正安装法直接找正安装法工件直接安装在机床工作台或通用夹具上，利用找正工具找正位置，然后夹紧。找正比较费时，定位精度的高低主要取决于找正面、所用工具或仪表的精度，以及工人的技术水平。所以：定位精度不易保证，生产率低，仅适用于单件小批量生产。3. 3. 夹具安装法夹具安装法工件安装在为其加工专门设计和制造的夹具上中。无需找正。所以：定位精度高，生产率高，适用于大批量生产。2. 2. 划线找正安装划线找正安装预先在毛坯的待加工面上划出找正线，然后用划线工具找正工件在机床上的正确位置，再夹紧。所以：定位精度不高，生产率低，适用于单件小

7、批生产。二、夹具简介二、夹具简介夹具是加工工件时，为完成某道工序，用来正确迅速安装工件的装置。1. 1. 夹具的种类夹具的种类1) 1) 通用夹具通用夹具 已标准化的夹具。如：三爪卡盘、四爪卡盘、平口虎钳、分度头等。所以：通用性强，定位精度不易保证，生产率低，仅适用于单件小批量生产。2) 2) 专用夹具专用夹具 为某一特定零件的特定工序专门设计和制造的夹具。所以：设计制造周期长，定位精度高，生产率高，适用于大批量生产。3)3)可调夹具可调夹具指加工形状相似、尺寸相近的多种零件时，只需更换或调整指加工形状相似、尺寸相近的多种零件时，只需更换或调整夹具上的个别元件或部件，就可使用的夹具。夹具上的个

8、别元件或部件，就可使用的夹具。 可以显著减少专用夹具数量，缩短生产周期，降低生产成本，因此在多品种、小批量生产中得到广泛应用。4)4)组合夹具组合夹具由一套事先制造好的标准元件和部件组装而成的夹具。由一套事先制造好的标准元件和部件组装而成的夹具。 元、部件之间相互配合部分的尺寸精度高、硬度高、耐磨性好，且具有完全互换性，可以随时拆卸和组装，所以组合夹具特别适用于新产品的试制和单件、小批量生产。5)5)随行夹具随行夹具该夹具既要起到装夹零件的作用，又要与零件成为一体沿着该夹具既要起到装夹零件的作用，又要与零件成为一体沿着自动线从一个工位移到下一个工位，进行不同工序的加工。自动线从一个工位移到下一

9、个工位，进行不同工序的加工。2. 2. 夹具的组成夹具的组成工件工件挡铁挡铁V V形块形块夹紧机构夹紧机构钻套钻套夹具体夹具体1) 1) 定位元件及装置定位元件及装置 2) 2) 夹紧机构及装置夹紧机构及装置 3) 3) 导向及对刀元件导向及对刀元件5) 5) 其它元件及装置其它元件及装置 4) 4) 夹具体夹具体 夹具上用来对刀和引导刀具进入正确加工位置的元件。分度机构、导向键、平衡块等。用于连接夹具上各元件及装置，使其成为一个整体的基础件，并通过它与机床有关部位连接，以确定夹具相对于机床的位置。 工件工件挡铁挡铁夹紧机构夹紧机构钻套钻套夹具体夹具体三、工件三、工件 定位原理定位原理xyz1

10、. 1. 工件的六点定位原理工件的六点定位原理 xyzxyz：xoyo：yoz：xozxyzxzy注意： 定位支承点限制工件自由度时，必须使支承点与工件定位基准面始终紧密贴紧。 一个支承点只限制工件的一个自由度，工件的同一自由度只能有一个支承点限制。 夹紧 定位CBbca2. 2. 定位现象分析定位现象分析 完全定位工件在夹具中六个自由度都被限制，工件具有唯一确定的位置。AabcxyzxzyaAbCabxyzzyaxyz 不完全定位工件在夹具中被限制的自由度数少于六个，仍能保证加工质量。aA 欠定位 过定位xyz只限制：夹具中用两个或两个以上 的支承点重复限制工件的某一个自由度。aAbC四、四

11、、 常用定位元件常用定位元件定位元件应满足下列基本要求： (1) 应具有足够的精度。 (2) 应有足够的刚度和强度。 (3) 应有一定的耐磨性。 通常定位元件的尺寸精度取IT6IT8；表面粗糙度值取0.2 m 1.6 maR。其硬度一般要求为HRC58HRC65。 1. 1. 平面定位的定位元件平面定位的定位元件 1) 支承钉2) 支承板3) 可调支承2. 2. 圆柱孔定位的定位元件圆柱孔定位的定位元件1) 定位销2) 定位心轴3) 圆锥销3. 3. 零件以外圆柱面定位的定位元件零件以外圆柱面定位的定位元件(1) V形块(2) 定位套筒3 3 机械加工工艺规程的制定机械加工工艺规程的制定机械加

12、工工艺规程制定步骤机械加工工艺规程制定步骤分析产品装配图和零件图，对零件进行工艺分析，形成拟定工艺规程的总体思路；确定毛坯的制造方法；拟定工艺路线，选定定位基准，划定加工阶段；确定各工序所用的机床设备和工艺装备(含刀具、夹具、量具、辅具等)；确定各工序的加工余量，计算工序尺寸和公差；确定各工序的切削用量和工时定额；确定各主要工序的技术要求和检验方法；编制工艺文件。一、对加工零件进行工艺分析一、对加工零件进行工艺分析1).1). 检查零件的图纸是否完整正确；检查零件的图纸是否完整正确；2).2). 审查零件材料的选择是否恰当；审查零件材料的选择是否恰当；3).3). 审查零件的结构工艺性；审查零

13、件的结构工艺性；4).4). 分析零件的技术要求；分析零件的技术要求；二、毛坯的选择及加工余量的确定二、毛坯的选择及加工余量的确定1) .1) . 确定毛坯的种类；确定毛坯的种类；毛坯 锻件、铸件、型材、焊接件等。2).2). 确定毛坯的形状；确定毛坯的形状；三、定位基准的选择三、定位基准的选择1. 1. 基准的概念及分类；基准的概念及分类；1) 1) 基准基准 2) 2) 基准的分类基准的分类 设计基准：在零件图上用于标注尺寸和表面相互位置关系的基准。基准就是零件上用来确定其他点、线或面位置的点、线或面等几何要素。 工艺基准：工艺基准： 在工艺过程中所依据的基准。定位基准：定位基准：装配基准

14、：装配基准：测量基准测量基准：装配时，用来确定零件、部件在产品中的相对位置所依据的基准。在加工过程中，用作工件定位的基准。测量工件被加工表面尺寸和相互位置所依据的基准。工序基准：工序基准：用来确定本工序所加工表面加工后的尺寸、形状、位置的基准 2、定位基准的选择、定位基准的选择（1 1）粗基准的选择）粗基准的选择 保证各重要加工表面都有足够的加工余量 保证加工表面与非加工表面之间的相互位置精度如果首先要求保证工件上加工面与不加工面的相互位置要求，则应以不加如果首先要求保证工件上加工面与不加工面的相互位置要求，则应以不加工面作为粗基准。工面作为粗基准。 保证相互位置要求原则 床身粗基准选择比较床

15、身粗基准选择比较工序工序1 1工序工序1 1工序工序2 2工序工序2 2余量均匀分配原则如果首先要求保证工件某重要表面加工余量均匀时，应选择该表面的毛坯如果首先要求保证工件某重要表面加工余量均匀时，应选择该表面的毛坯面作为粗基准。面作为粗基准。 便于工件装夹原则 要求选要求选用的粗基准面尽可能平整、光洁，且有足够大的尺寸，不允用的粗基准面尽可能平整、光洁，且有足够大的尺寸，不允许有锻造飞边、铸造浇、冒口或其它缺陷。也不宜选用铸造分型面许有锻造飞边、铸造浇、冒口或其它缺陷。也不宜选用铸造分型面作粗基准。作粗基准。粗基准一般不得重复使用原则 如果零件上所有的表面都需要机械加工，则应以加工余量最小的

16、加工表面作粗基准，以保证加工余量最小的表面有足够的加工余量。 （2 2） 精基准的选择精基准的选择 精基准 经过切削加工才用作定位基准的表面。尽可能选用设计基准为定位基准。可以避免由于基准不重合而引起的定位误差。重点考虑：如何较少误差，提高定位精度。重点考虑：如何较少误差，提高定位精度。 “基准基准”重合原则；重合原则；基准统一原则基准统一原则 当工件以某一表面作精基准定位，可以方便地加工大多当工件以某一表面作精基准定位，可以方便地加工大多数（或全部）其余表面时，应尽早地将这个基准面加工数（或全部）其余表面时，应尽早地将这个基准面加工出来，并达到一定精度，以后大多数（或全部）工序均出来，并达到

17、一定精度，以后大多数（或全部）工序均以它为精基准进行加工。以它为精基准进行加工。 采用基准统一原则：采用基准统一原则： 有利于保证各加工表面之间有利于保证各加工表面之间的位置精度；的位置精度； 可以简化夹具设计，减少工可以简化夹具设计，减少工件搬动和翻转次数。件搬动和翻转次数。 1、2 轴颈3、4 锥孔互为基准原则 导轨磨削基准选择导轨磨削基准选择自为基准原则 便于装夹原则 所选择的精基准，应能保证工件定位准确、可靠，并尽可所选择的精基准，应能保证工件定位准确、可靠，并尽可能使夹具结构简单、操作方便。能使夹具结构简单、操作方便。当精加工工序要求余量当精加工工序要求余量尽量均匀而小时，应选尽量均

18、匀而小时，应选加工面本身作精基准。加工面本身作精基准。为了获得小而均匀加工余量和较高的位置精度，采用反复加工，互为基准。为了获得小而均匀加工余量和较高的位置精度，采用反复加工，互为基准。 四、四、 工艺路线的拟定工艺路线的拟定就是把零件各表面的加工和所需的工序按顺序作合理安排。就是把零件各表面的加工和所需的工序按顺序作合理安排。1. 选择加工方法选择加工方法1 1）零件加工表面的精度和表面粗糙度要求。零件加工表面的精度和表面粗糙度要求。2 2）零件材料的加工性。）零件材料的加工性。3 3）生产批量和生产节拍要求。生产批量和生产节拍要求。4 4）经济性。）经济性。5 5）企业现有加工设备和加工能

19、力。）企业现有加工设备和加工能力。例：加工一个直径25H7表面粗糙度Ra0.8m的孔。 a.钻孔-扩孔-粗铰-精铰； b.钻孔-粗镗-半精镗-磨削； c.钻孔-粗镗-半精镗-精镗-精细镗； d.钻-拉。2. 2. 加工阶段的划分；加工阶段的划分； 粗加工阶段：粗加工阶段： 半精加工阶段半精加工阶段 ： 精加工阶段精加工阶段 ： 光整加工阶段光整加工阶段 ：划分加工阶段的目的：划分加工阶段的目的： 保证加工质量； 及早发现毛坯的缺陷； 合理使用设备 便于组织生产。 3. 3. 工序的集中与工序分散；工序的集中与工序分散；1.工序集中的特点（1）采用高效率专用设备和工艺设备，提高生产率、减少机床数

20、量和生产面积。（2）减少了工序的装夹次数。工件在一次装夹中可加工多个表面，有利于保证这些表面之间的相互位置精度。减少装夹次数，也可减少装夹所造成的误差。（3）减少工序数目，缩短了工艺路线，也简化了生产计划和组织工作。 （4）专用设备和工艺装备较复杂，生产准备周期长，更换产品较困难。工序分散的特点如下： （1）设备和工艺装备比较简单，调整比较容易。（2）工艺路线长，设备和工人数量多，生产占地面积大。（3）可采用最合理的切削用量，减少基本时间。（4）容易变换产品。n4. 加工顺序的安排加工顺序的安排 先粗后精； 先基准后其它； 先主后次； 先面后孔。正火、退火、时效处理和调质等预备热处理常安排在粗

21、加工前后，淬火回火、渗碳淬火、渗氮等最终热处理一般安排在精加工(磨削)之前，或安排在精加工之后， 热处理工艺的安排热处理工艺的安排6、编制工艺文件、编制工艺文件1. 1. 机械加工工艺过程卡片机械加工工艺过程卡片2. 2. 机械加工工序卡片机械加工工序卡片2. 2. 机械加工工艺（综合）卡片机械加工工艺（综合）卡片用于单件、小批生产中。用于大批大量生产中。用于成批生产中。4 4 典型零件工艺过程典型零件工艺过程一、轴类零件一、轴类零件1. 轴类零件的材料及毛坯常用的材料是45钢 40Cr等合金结构钢轴承钢GCr15和弹簧钢65Mn 20CrMnTi、18CrMnTi、20Mn2B、20Cr等 中碳合金氮化钢38CrMoAlA， 轴类零件可选用棒料、铸件、或锻件等毛坯形式。 (1)所用材料(2)所用毛坯2. 轴类零件的加工工艺特点精定位基准是两中心孔 粗加工时为了提高零件的刚度，一般用外圆表面或外圆表面与中心孔共同作为定位基准。内孔加工时，也以外圆作为定位基准。对于空心轴，为了使以后各工序有统一的定位基准，在加工出内孔后，采用带中心孔的锥堵或锥堵心轴，保证用中心孔定位 n在设备维