机械制造基础知识

以亚泰老总黄来兴的一句话开始现在的大学生都愿意在办公室画图，我们的主要图纸都是购买或测绘的。懂工艺的太少，我们是有图做不出来。1整理ppt一机械制造基础知识第一节机械的生产过程和工艺过程第二节

零件的工艺分析

(重点)第三节

毛坯的选择第四节

元件装夹和定位基准的选择（难点）第五节

定位误差的分析与计算

(重点)第六节

工件的夹紧第七节

工艺路线的拟定

(重点)第八节

工序尺寸及其公差的确定

（难点）第九节

机械加工生产率第十节

机械制造技术的发展2整理ppt第一节机械的生产过程和工艺过程一生产过程

1.生产过程指把原材料转变为成品的全过程。机械工厂的生产过程一般包括原材料的验收、保管、运输，生产技术准备，毛坯制造，零件加工（含热处理），产品装配，检验以及涂装等。3整理ppt二 工艺过程及其组成1．工艺过程工艺过程可根据其具体工作内容分为铸造、锻造、冲压、焊接、机械加工、热处理、表面处理、装配等不同的工艺过程。工艺过程(视频)

把生产过程中改变生产对象的形状、尺寸、相

对位置和物理、力学性能等，使其成为成品或半成品的过程称为工艺过程。4整理ppt2．工艺过程由工序组成

（1）工序：一个（或一组）工人，在一个工作地点（或一台机床上），对同一个零件（或一组零件）进行加工所连续完成的那部分工艺过程（2）安装：定位＋夹紧（3）工位：待加工位置（4）工步：在一道工序中，当加工表面不变、切削工具不变、切削用量中的进给量和切削速度基本不变的情况下所完成的那部分工艺过程（5）走刀：切去一层金属，一个工步可以包括一次或几次走刀5整理ppt多工位加工复合工步6整理ppt阶梯轴7整理ppt当加工批量较小时，其工序的划分见表1-1；当加工批量较大时，其工序划分见表1-2。表1-1阶梯轴加工工艺过程（生产批量较小时）序号工序内容设备序号工序内容设备1车端面，钻中心孔；车全部外圆，车槽与倒角车床3粗磨各外圆外圆磨床4热处理高频淬火机2铣键槽，去毛刺铣床5精磨外圆外圆磨床表1-2阶梯轴加工工艺过程（成批生产时）序号工序内容设备序号工序内容设备1铣端面、钻中心孔铣端面钻中心孔机床5去毛刺钳工台2车一端外圆，车槽与倒角车床6粗磨外圆外圆磨床3车另一端外圆，车槽与倒角车床7热处理高频淬火机4铣键槽铣床8精磨外圆外圆磨床8整理ppt三 生产纲领与生产类型1.生产纲领产品的年生产纲领就是产品的年生产量。2．生产类型

①单件生产

②成批生产

③大量生产9整理ppt①.单件生产

产品品种不固定，每一品种的产品数量很少，大多数工作地点的加工对象经常改变。例如，重型机械、造船业等一般属于单件生产。③.大量生产产品品种固定，每种产品数量很大，大多数工作地点的加工的对象固定不变。例如，汽车、轴承制造等一般属于大量生产。

②.成批生产产品品种基本固定，但数量少，品种较多，需要周期性地轮换生产，大多数工作地点的加工对象是周期性的变换。

10整理ppt表1-4各种生产类型工艺过程的主要特点

生产类型工艺特征单件生产成批生产大批量生产工件的互换性一般是配对制造，没有互换性，广泛用钳工修配大部分有互换性，少数用钳工修配全部有互换性，某些精度较高的配合件用分组选择装配法毛坯的制造方法及加工余量铸造用木模手工造型；锻件用自由锻。毛坯精度低，加工余量大部分铸件用金属模；部分锻件用模锻。毛坯精度中等，加工余量中等铸件广泛采用金属模机器造型；锻件广泛采用模锻及其他高生产率的毛坯制造方法。毛坯精度高，加工余量小机床设备通用机床或数控机床或加工中心数控机床、加工中心或柔性制造单元。设备条件不够时，也采用部分通用机床、部分专用机床专用生产线、自动生产线、柔制造生产线或数控机床单件生产(视频)批量生产(视频)11整理ppt生产类型工艺特征单件生产成批生产大批量生产夹具多采用标准附件，很少采用夹具，靠划线及试切法达到精度要求广泛采用夹具或组合夹具，部分靠加工中心一次安装广泛采用高生产率夹具，靠夹具及调整法达到精度要求刀具与量具采用通用刀具和万能量具可以采用专用刀具及专用量具或三坐标测量机广泛采用高生产率刀具和量具，或采用统计分析法保证质量对工人的要求需要熟练的技术工人需要一定熟练程序的工人和编程技术人员对操作工人的技术要求较低，对生产线维护人员要求有高的素质工艺规程有简单的工艺路线卡有工艺规程，对关键零件有详细的工艺规程有详细的工艺规程（续）12整理ppt四 机械加工工艺规程1.工艺规程的作用工艺规程是指导生产的主要技术文件工艺规程是组织生产和管理工作的基本依据工艺规程是新建或扩建工厂或车间的基本资料13整理ppt2．机械加工工艺规程的格式

生产类型不同，所有的工艺规程的模式和内容也不相同。（1）机械加工工艺过程卡片(工艺路线)。（2）机械加工工艺卡片。（3）机械加工工序卡片。14整理ppt3机械加工工艺规程制定的原则（1）保证加工质量（2）保证生产效率（3）较低制造成本（4）良好劳动条件15整理ppt产品整套装配图、零件图质量标准生产纲领、生产类型毛坯情况本厂现有生产条件先进技术、工艺有关手册、图册4.制订机械加工工艺规程的原始资料16整理ppt5步骤分析研究产品图纸工艺性分析选择毛坯拟订工艺路线选择设备、工装确定工序余量、工序尺寸确定切削用量、工时定额技术经济分析填写工艺文件17整理ppt第二节 零件的工艺分析一 零件图的完整性和正确性检查零件的视图、尺寸、公差和技术要求是否齐全、合理、符合国家标准，若有错误或遗漏，应提出修改措施。18整理ppt二 零件的技术要求分析零件的技术要求包括下列几个方面：1）加工表面的尺寸精度。2）主要加工表面的形状精度。3）主要加工表面之间的相互位置精度。4）加工表面的粗糙度以及表面质量方面的其他要求。5）热处理要求。6）其他要求（如动平衡、未注圆角或倒角、去毛剌、毛坯要求等）。19整理ppt三 零件的结构工艺性分析铸件：便于造型、拔模斜度璧厚均匀、无尖边、尖角锻件：形状简单、无尖边、尖角、飞刺，便于出模在毛坯制造方面在装配方面便于装配、减少修配量结构工艺性内容在加工方面合理标注零件的技术要求便于加工、减少加工数控加工工艺性分析（见表9-1）20整理ppt表1-8列出了一些零件结构工艺性示例。表1-8零件结构工艺性示例序号结构工艺性差结构工艺性好1孔离箱壁太近，钻头在圆角处易引偏；箱壁高度尺寸大，需加长钻头方能钻孔加长箱耳，不需加长长头（见图a）；只要使用上允许将箱耳设计在某一端，则不需加长箱耳，即可方便加工(见图b)2车螺纹时，螺纹根部易打刀，且不能清根留有退刀槽，可使螺纹清根，避免打刀21整理ppt序号结构工艺性差结构工艺性好3插齿无退刀空间，小齿轮无法加工大齿轮可进行滚齿或插齿，小齿轮可进行插齿加工4两端轴颈需磨削加工，因砂轮圆角而不能清根留有砂轮越程槽，磨削时可以清根5斜面钻孔，钻头易引偏只要结构允许留出平台，可直接钻孔6锥面加工时，易碰伤圆柱面，且不能清根可方便地对锥面进行加工7加工面高度不同，需两次调整刀具加工，影响生产率加工面在同一高度，一次调整刀具可加工两个平面（续）22整理ppt序号结构工艺性差结构工艺性好8三个退刀槽的宽度有三种尺寸，需用三把不同尺寸的刀具加工同一宽度尺寸的退刀槽，使用一把刀具即可加工9加工面大，加工时间长，平面度误差大加工面减小，节省工时，减少刀损耗且易保证平面度要求10内壁孔出口处易钻偏或钻头折断内壁孔出口处平整，钻孔方便，易保证孔中心位置11键槽设置在阶梯轴90°方向上，需两次装夹加工将阶梯轴的两个键槽设计在同一方向上，一次装夹即可对两个键槽加工（续）23整理ppt第三节 毛坯的选择选择毛坯的基本任务是选定毛坯的制造方法及其制造精度。一毛坯的种类1．铸件2．锻件3．型材4．焊接件24整理ppt二毛坯的选择原则1．零件材料及力学性能要求。2．零件的结构形状与大小3．生产类型4．现有生产条件5．充分利用新工艺、新材料25整理ppt第四节 元件装夹和定位基准的选择一工件装夹方法工件的装夹包含两方面的内容：（1）定位（2）夹紧1．工件的装夹方法（1）找正装夹法26整理ppt1）直接找正：用百分表、划线盘或目测直接在机床上找正工件位置的装夹方法。

直接找正装夹27整理ppt2）划线找正：在毛坯上按照划好的线在机床上用划针找正的装夹方法。

划线找正装夹28整理ppt（2）夹具装夹法

用夹具装夹对刀或引导元件夹具体定位元件夹紧装置29整理ppt二机床夹具组成（1）定位元件。（2）夹紧装置。（3）联接元件。

（4）对刀或导向元件。（5）夹具体。（6）其他元件及装置。

30整理ppt31整理ppt32整理ppt33整理ppt34整理ppt35整理ppt三 工件定位的基本原理

1．六点定位原则工件在空间直角坐标系中有六个自由度。工件能沿x、y、z轴线移动，称为移动自由度，分别表示为、、；并能绕着x、y、z轴转动，称为转动自由度。

六点定位原理(视频)36整理ppt3．工件定位中的几种情况（1）完全定位。（2）不完全定位。

（3）欠定位。（4）过定位。37整理ppt过定位造成的后果：（1）使工件或夹具元件变形，引起加工误差；（2）使部分工件不能安装，产生定位干涉（如一面两销）过定位一般是不允许的，但在精加工时也可看到。38整理ppt39整理ppt（2）工艺基准1）定位基准：在加工时，用以确定工件的机床上或夹具中占据正确位置所采用的基准称为定位基准。2）工序基准：在工序图上用以标注本工序加工尺寸和形位公差的基准，称为工序基准。3）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，称为测量基准。

4）装配基准：装配时，用以确定零件在部件或产品中位置的基准，称为装配基准。40整理ppt

2．定位基准的选择定位基准分为粗基准和基准。（1）精基准的选择1）基准重合原则：尽可能选用加工表面的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。基准不重合误差示例41整理ppt3）互为基准原则：当对工件上位置精度要求高的表面进行加工时，需要用两个表面互为基准，反复加工的原则。

4）自为基准原则：某些要求加工余量小而均匀的精加工工序，选择加工面本身作为定位基准，称为自为基准原则。（2）粗基准的选择2）基准统一原则：应尽可能使多个加工表面和加工工序采用同一组定位基准，这就是基准统一原则。42整理ppt1）余量最小原则：为了保证零件各加工面都有足够的加工余量，应选择加工余量最小的表面为粗基准。43整理ppt

2）重要表面原则：为了保证工件上某些重要表面的加工余量均匀，则应选择该表面为粗基准。床身加工粗基准选择44整理ppt3）非加工表面原则：如果主要要求保证加工面与非加工面间的位置要求，则应选非加工面为粗基准，以求均匀，外形对称。选非加工面为粗基准45整理ppt4）不重复使用原则：粗基准在同一尺寸方向上只能使用一次。或P149图4-4不应重复使用粗基准46整理ppt第七节 工艺路线的拟定一 表面加工方法的选择1．加工经济精度和经济表面粗糙度

表1-10、表1-11、表1-12摘录了各种加工方法所能达到的经济精度和经济粗糙度及典型的加工方案。（仅供参考）47整理ppt表1-10外圆表面加工方案的加工经济精度和经济表面粗糙度

序号加工方案公差等级表面粗糙度Ra/μm适用范围1粗车IT11~IT1312.5~50适用于淬火钢以外的各种金属2粗车—半精车IT8~IT103.2~6.33粗车—半精车—精车IT7~IT80.8~1.64粗车—半精车—精车—滚压（或抛光）IT7~IT80.025~0.25粗车—半精车—磨削IT7~IT80.4~0.8主要用于淬火钢，也可以用于淬火钢，但不宜加工有色金属6粗车—半精车—粗磨—精磨IT6~IT70.1~0.47粗车—半精车—粗磨—精磨—超精加工（或轮式超精磨）IT50.012~0.18粗车—半精车—精车—精细车（金刚车）IT6~IT70.025~0.4主要用于要求较同的有色金属加工9粗车—半精车—粗磨—精磨—超精磨（或镜面磨）IT5以上0.006~0.025极高精度的外圆加工10精车—半精车—粗磨—精磨—研磨IT5以上0.006~0.148整理ppt表1-11孔加工方案的加工经济精度和表面粗糙度序号加工方案公差等级表面粗糙度Ra/μm适用范围1钻IT11~IT1312.5加工未淬火钢及铸铁的实心毛坯，也可用于加工有色金属，孔径小于15~20mm2钻—铰IT8~IT101.6~6.33钻—粗铰—精铰IT7~IT80.8~1.64钻—扩IT10~IT116.3~12.5加工未淬火钢及铸铁的实心毛坯，可用于加工有色金属，孔径大于15~20mm5钻—扩—铰IT8~IT91.6~3.26钻—扩—粗铰—精铰IT70.8~1.67钻—扩—机铰—手铰IT6~IT70.2~0.48钻—扩—拉IT7~IT90.1~1.6大批大量生产（精度由拉刀的精度而定）9粗镗（或扩张）IT11~IT136.3~12.5除淬火钢外各种材料，毛坯有预孔10粗镗（粗扩）—半精镗（精扩）IT9~IT101.6~3.211粗镗（粗扩）—半精镗（精扩）—精镗（铰）IT7~IT80.8~1.612粗镗（粗扩）—半精镗（精扩）—精镗—浮动镗刀精镗IT6~IT70.4~0.849整理ppt序号加工方案公差等级表面粗糙度Ra/μm适用范围13粗镗（扩）—半精镗—磨孔IT7~IT80.2~0.8主要用于淬火钢，也可用于未淬火钢，但不宜用于有色金属14粗镗（扩）—半精镗—粗磨—精磨IT6~IT70.1~0.215粗镗—半精镗—精镗—精细镗（金刚镗）IT6~IT70.05~0.4主要用于精度要求高的有色金属加工16钻—（扩）—粗铰—精铰—珩磨；钻—（扩）—拉—珩磨；粗镗—半精镗—精镗—珩磨IT6~IT70.025~0.2精度要求很高的孔（续）50整理ppt表1-12平面工方案的加工经济精度和表面粗糙度序号加工方案公差等级表面粗糙度Ra/μm适用范围1粗车IT11~IT1312.5~50用于加工回转体零件的端面2粗车—半精车IT8~IT103.2~6.33粗车—半精车—精车IT7~IT80.8~1.64粗车—半精车—磨削IT6~IT80.2~0.85粗铣（粗刨）IT11~IT136.3~25一般不淬硬平面（端铣表面粗糙值较小）6粗铣（粗刨）—精铣（精刨）I8~IT101.6~6.37粗铣（粗刨）—精铣（精刨）—刮研IT6~IT70.1~0.8精度要求较高的不淬火钢、铸铁、有色金属等材料8粗铣（粗刨）—精铣（精刨）—宽刀细刨IT60.8~0.251整理ppt序号加工方案公差等级表面粗糙度Ra/μm适用范围9粗铣（粗刨）—精铣（精刨）—磨削IT60.8~0.2用于加工不淬火钢、铸铁、有色金属等材料10粗铣（粗刨）—精铣（精刨）—粗磨—精磨IT5~IT60.4~0.111粗铣—精铣—磨削—研磨IT4~IT50.4~0.02512拉削IT6~IT90.8~0.2用于大批量生产除淬火钢以外的各种金属（续）52整理ppt2．选择加工方法时应考虑的因素（1）应考虑能获得经济精度的加工方法（2）应考虑工件材料的性质（3）应考虑工件的结构和尺寸（4）应考虑生产率和经济性（5）应考虑现有条件53整理ppt二加工阶段的划分

二、加工阶段的划分粗加工阶段光整加工阶段精加工阶段半精加工阶段加工阶段划分加工阶段的原因切除大量多余材料，主要提高生产率。完成次要表面加工(钻、攻丝、铣键槽等)主要表面达到一定要求，为精加工作好余量准备安排在热处理前。主要表面达到图纸要求。进一步提高尺寸精度降低粗糙度，但不能提高形状、位置精度1、保证加工质量2、合理使用设备3、便于安排热处理工序4、便于及时发现毛坯缺陷5、避免重要表面损伤。54整理ppt三 工序的集中与分散1．工序集中原则主要特点如下：1）有利于采用高效机床和工艺装备，生产效率高。2）工序数目少，设备数目少，可相应减少操作工人数和生产面积。3）工件装夹次数少，不但可缩短了辅助时间，而且有利于保证各加工表面之间的相互位置精度。4）采用的专业设备和工艺装备较复杂，调整、维修费时，生产准备工作量大。2．工序分散原则主要特点如下：１）设备、工艺装备相对简单；２）对工人技术水平要求低，转产困难。55整理ppt四工序顺序的安排

基面先行先面后孔先主后次先粗后精1.机械加工顺序的安排进给路线短换刀次数少56整理ppt2.热处理工序的安排退火：用于高碳钢、合金钢等，降低硬度，便于切削；正火：用于低碳钢，提高硬度，便于切削；调质：淬火后高温回火预备热处理最终热处理去除内应力处理位置：粗加工前目的：改善切削性能，消除内应力位置：半精加工后，精加工前目的：提高强度、硬度

位置：粗加工前、后，半精加工后，精加工前目的：消除内应力，防止变形、开裂。淬火、渗碳、氮化等自然时效人工时效57整理ppt3.辅助工序的安排金属镀层非金属镀层氧化膜表面处理工序检验工序其它工序安排位置：工艺过程最后目的：美观位置：去毛刺、倒钝锐边应在淬火前目的：安全位置：粗加工后、关键工序后、送往外车间加工前后、零件全部加工结束之后目的：质量控制。质量检验特种检验（无损探伤、磁力探伤、水压、超速试验）去毛刺、倒钝锐边去磁清洗涂防锈油58整理ppt五 加工余量的确定1．加工余量的概念加工余量是指加工过程中从加工表面切去的金属层厚度。加工余量可分为工序余量和总余量。

加工余量59整理ppt（1）工序余量 金属层厚度（）。对于外表面对于内表面旋转表面的加工余量是对称加工余量对于轴对于孔（2）总加工余量 其值等于某一表面的毛坯尺寸与零件尺寸之差。60整理ppt加工余量和加工尺寸分布图61整理ppt2．影响加工余量的因素影响加工余量的因素如下：（1）前工序形成的表面粗糙度和表面缺陷层。（2）前工序的工序尺寸公差。（3）前工序产生的开关误差和位置误差。（4）本工序的装夹误差

3．确定加工余量的方法（1）经验估计法（2）查表修正法（3）分析计算法62整理ppt第八节 工序尺寸及其公差的确定一基准重合时工序尺寸及其公差的确定1）确定各工序的加工余量。2）根据查得的余量计算各工序尺寸。3）确定各工序的尺寸公差及表面粗糙度。4）确定各工序的上、下偏差。内孔工序尺寸计算63整理ppt表1-13工序尺寸及公差的计算(单位:mm)12345工序名称工序余量工序所能达到的精度等级工序尺寸(最小工序尺寸)工序尺寸及其上、下偏差磨孔0.460半精镗孔1.660-0.4=59.6粗镗孔759.6-1.6=58毛坯孔±258-7=5164整理ppt二 工艺尺寸链1．工艺尺寸链的定义和特征工艺尺寸链的主要特征如下：（1）封闭性（2）关联性

尺寸链示例65整理ppt2、特征3、组成1、封闭性2、关联性。环——尺寸链中的每一个尺寸。它可以是长度或角度封闭环——在零件加工或装配过程中间接获得或最后形成的环。组成环——尺寸链中对封闭环有影响的全部环。组成环又可分为增环和减环。

增环——若该环的变动引起封闭环的同向变动，则该环为增环．

减环——若该环的变动引起封闭环的反向变动。则该环为减环。66整理ppt4、增、减环判别方法在尺寸链图中用首尾相接的单向箭头顺序表示各尺寸环，其中与封闭环箭头方向相反者为增环,与封闭环箭头方向相同者为减环。A1A0A2A3封闭环减环增环举例：67整理ppt.极值法

（1）极值法各环基本尺寸之间的关系封闭环的基本尺寸A0等于增环的基本尺寸之和减去减环的基本尺寸之和，即（2）各环极限尺寸之间的关系封闭环的最大极限尺寸A0max等于增环的最大极限尺寸之和减去减环的最小极限尺寸之和，即5、尺寸链计算的基本公式68整理ppt

封闭环的最小极限尺寸A0min等于增环的最小极限尺寸之和减去减环的最大极限尺寸之和，即

(3)

各环上、下偏差之间的关系封闭环的上偏差ES(A0)等于增环的上偏差之和减去减环的下偏差之和，即

封闭环的下偏差EI(A0)等于增环下偏差之和减去减环的上偏差之和，即69整理ppt

（4）各环公差之间的关系

封闭环的公差T(A0)等于各组成环的公差T(Ai)之和，即

极值法解算尺寸链的特点是：简便、可靠，但当封闭环公差较小，组成环数目较多时，分摊到各组成环的公差可能过小，从而造成加工困难，制造成本增加，在此情况小，常采用概率法进行尺寸链的计算。

70整理ppt计算封闭环的竖式口诀：增环上下偏差照抄；减环上下偏差对调、反号71整理ppt第九节 机械加工生产率一时间定额单件时间，它由下述部分组成：（1）基本时间书P185（2）辅助时间（3）布置工作地时间（4）休息和生理需要时间（5）准备与终结时间72整理ppt二 提高机械加工生产率的工艺措施1．缩减时间定额（1）缩减基本时间1）提高切削用量。2）减小或重合切削行程长度。减小或重合切削长度73整理ppt3）多件加工。多件加工示意图（2）缩减辅助时间74整理ppt第十节 特种加工概述特种加工就是指那些不属于传统加工工艺范畴的加工工艺方法。特种加工可按用途分为尺寸加工和表面加工两大类，每类中又按能量形式、作用原理分为多种不同的工艺方法，具体分类见表10-1。75整理ppt表10-1几种常用特种加工方法的比较

加工方法可加工材料尺寸精度/mm（平均/最高）表面粗糙度Ra

/

μm（平均/最高）主要适用范围电火花加工任何导电的金属材料，如硬质合金、不锈钢、淬火钢、钛合金等0.03/0.00310/0.04从数微米的孔、槽到数米的超大型模具、工件等，如圆孔、方孔、异形孔、微孔、弯孔、深孔及各种模具，还可刻字、表面强化、涂覆加工电火花线切割加工0.02/0.0025/0.32切割各种模具及零件，各种样板等，也常用于钼、钨、半导