第五章机械加工工艺规程

第五章机械加工工艺规程本章要点:消费过程的概念定位基准的选择工艺规程的制定工序尺寸确实定尺寸链确实定及计算5.1机械加工概述教学重点：掌握消费过程的概念及组成；掌握机加工工艺过程的组成和相关概念；掌握消费纲领的计算方法和各消费类型的分类；掌握工艺规程的作用。教学难点：机加工工艺规程的组成；工序、工步的划分。2.1机械加工概述2.1.1消费过程和工艺过程1.消费过程5.1机械加工概述2.工艺过程工艺过程就是指改动消费对象的外形、尺寸、相对位置和性质等，使其成为废品或半废品的过程。机械加工工艺过程是指利用机械加工的方法，直接改动毛坯的外形、尺寸和外表质量，使其成为废品或半废品的过程。2.1机械加工概述2.1.2工艺过程的组成1.工序工序是一个〔或一组〕工人，在一个任务地对同一个〔或同时对几个〕工件进展加工所延续完成的那部分工艺过程。工序是组成工艺过程的根本单元，也是消费方案的根本单元。2.安装工件加工前，使其在机床或夹具中占据一正确而固定位置的过程为安装。在一个工序中，工件能够安装一次，也能够安装几次。2.1机械加工概述3.工位为了减少安装次数，常采用回转任务台，回转夹具或挪动夹具等多工位夹具，使工件在一次安装中先后处于几个不同的位置进展加工。此时，工件在机床上占据的每一个加工位置称为工位。4.工步在加工外表，切削刀具和切削用量〔不包括切削深度〕不变的条件下，所延续完成的那一部分工序称为工步。5.走刀走刀是切削工具在加工外表上切削一次所完成的那部分工艺过程。在一个工步中，当加工外表上需求切除的资料较厚，无法一次全部切除掉，需分几次切除，那么每切去一层资料称为一次走刀。2.1机械加工概述多工位加工和复合工步：图2-2多工位加工图2-3复合工步2.1机械加工概述2.1.3消费纲领和消费类型1.消费纲领消费纲领是指企业在方案期内该当消费的产品产量和进度方案，因方案期经常定为1年，所以也称为年产量。零件的消费纲领要记入备品和废品的数量：2.1机械加工概述2.消费类型(1)单件消费单件消费的根本特点是消费的产品种类很多，每种产品制造一个或少数几个，而且很少反复消费。例如重型机器制造，公用设备制造和新产品试制等。(2)成批消费成批消费指一年中分批轮番消费几种不同的产品，每种产品均有一定的数量，任务地的加工对象周期性地反复。(3)大量消费大量消费的产量很大，大多数任务地点长期只进展某一工序的消费。2.1机械加工概述3.各种消费类型的工艺特征类型特点单件生产成批生产大量生产加工对象经常改变周期性改变固定不变毛坯的制造方法及加工余量铸件用木模，手工造型；锻件用自由锻。毛坯精度底，加工余量大部分铸件用金属模，部分锻件采用模锻。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。锻件广泛采用模锻以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及其布置形式采用通用机床。机床按类别和规格大小采用“机群式”排列布置采用部分通用机床和部分高生产率的专用机床。机床设备按加工零件类别分“工段”排列布置广泛采用高生产率的专用机床及自动机床。按流水线形式排列布置工艺装备多标准夹具，很少采用专用夹具，靠划线及试切法达到尺寸精度采用通用刀具与万能量具广泛采用专用夹具，部分靠划线进行加工较多采用专用刀具和专用量具广泛采用先进高效夹具，靠夹具及调整法达到加工要求广泛采用高生产率的刀具和量具对操作人员的要求需要技术熟练的操作工人操作工人需要有一定的技术熟练程度对操作工人的技术要求较底，对调整工人的技术要求较高工艺文件有简单的工艺过程卡片有较详细的工艺规程，对重要零件需编制工序卡片有详细编制的工艺文件零件的互换性广泛采用钳工修配零件大部分有互换性，少数用钳工修配零件全部有互换性，某些配合要求很高的零件采用分组互换生产率低中等高单件加工成本高中等低2.1机械加工概述2.1.4工艺规程工艺规程是规定产品或零部件制造工艺过程和操作方法等的工艺文件。1.工艺规程的作用(1)工艺规程是指点消费的主要技术文件。(2)工艺规程是消费组织和管理任务的根本根据。(3)工艺规程是新建或扩建工厂或车间的根本技术文件。(4)工艺规程是进展技术交流的重要文件。2.1机械加工概述2.制定工艺规程的原那么、主要根据和步聚：(1)制定工艺规程的原那么：应尽量做到技术上先进，经济上的合理，有良好的劳动条件；应该做到正确、一致、完好和明晰；所用的术语、符号、计量单位、编号等都要符合有关的规范。(2)制定工艺规程的主要根据(原始资料)产品的成套装配图和零件任务图。产品验收的质量规范。产品的消费纲领。现有消费条件和资料，包括毛坯的消费条件、工艺配备及公用设备的制造才干，有关机械加工车间的设备和工艺配备的条件。国内、外同类产品的有关工艺资料等。2.1机械加工概述(3)制定工艺规程的步聚：①分析研讨产品的装配图和零件图。②确定消费类型。③确定毛坯的种类和尺寸。④选择定位基准和主要外表加工方法、拟定零件加工工艺道路。⑤确定工序尺寸及公差。⑥选择机床、工艺配备及确定时间定额。⑦填写工艺文件。2.1机械加工概述2.1机械加工概述作业2-1什么是消费过程？什么是工艺过程？二者有什么关系？2-2举例阐明工序、安装、工位、工步及走刀的概念。2-3什么是消费纲领？有哪几种消费类型？2-4什么是工艺规程？简述工艺规程制定的步骤。2.2零件的工艺分析教学重点：掌握零件工艺分析所包含的内容；掌握零件技术要求分析和构造工艺分析所包含的内容。教学难点：零件的构造工艺性分析2.2零件的工艺分析2.2.1零件的技术要求分析零件的技术要求分析包括以下几个方面：1.加工外表的尺寸精度和性状精度。2.各加工外表之间以及加工外表和不加工外表之间的相互位置精度。3.加工外表粗糙度以及外表质量方面的其他要求。4.热处置及其他要求，如动平衡、配适切削等。2.2零件的工艺分析2.2.2零件的构造工艺性分析1.工件应便于机床或夹具上装夹，并尽量减少装夹次数。2.刀具易于接近加工部位，便于进刀、退刀、越程和丈量，以及便于察看切削情况等。3.尽量减少刀具调整和走刀次数。4.尽量减少加工面积及空行程，提高消费率。5.便于采用规范刀具，尽能够减少刀具种类。6.尽量减少工件和刀具的受力变形。7.改善加工条件，便于加工，必要时应便于采用多刀、多件加工。8.有适宜的定位基准、且定位基准至加工面的标柱尺寸应便于丈量。2.2零件的工艺分析作业零件的构造工艺性分析普通涉及哪些方面的内容?假设要在斜面上钻孔如何处理?为什么机器底座普通都设计出凸台?2.3毛坯的选择教学重点：掌握工件毛坯的种类；掌握选择毛坯时应该老店思索的要素；掌握毛坯尺寸和外形确实定方法。教学难点：选择毛坯时思索的要素和毛坯外形及尺寸确实定。2.3毛坯的选择2.3.1毛坯的种类1.铸件适用于各种性状复杂的零件，铸件资料有铸铁、铸钢及钢等有色金属。2.锻件自在锻件毛坯精度低、加工余量大、消费率低，适用于单件小批量消费以及大型零件毛坯。模锻件毛坯精度高、加工余量小、消费率高，适用于中批以上消费的中小型毛坯。常用的锻件资料为中、低碳钢及低合金钢。3.轧制件主要包括各种热轧和冷轧圆钢、方钢、六角钢、八角钢等型材，热轧毛坯精度较低，冷轧毛坯精度较高。4.焊接件是将型材或板料等焊接成所需的毛坯，简一方便，但需经过时效处置消除应力后才干进展机械加工。5.其他毛坯如冲压件、粉末冶金和塑料压制件等。2.3毛坯的选择2.3.2选择毛坯时应思索的要素1.零件的资料及力学性能要求2.零件的构造外形和尺寸3.消费纲领的大小4.现有消费条件5.充分思索利用好技术、新工艺、新资料的能够性2.3毛坯的选择2.3.3毛坯外形与尺寸确实定毛坯尺寸和零件图上的设计尺寸之差称为加工余量，又叫毛坯余量。毛坯尺寸的公差、毛坯余量的大小同毛坯的制造方法有关。毛坯余量确定后，将毛坯余量附加在零件相应的加工外表上，即可大致确定毛坯的外形和尺寸，此外还要思索毛坯制造、机械加工及热处置等许多工艺要素。从机械加工工艺角度确定毛坯外形和尺寸时应留意：⑴工艺凸台⑵一坯多件⑶组合毛坯作业机械加工中常用的毛坯有哪几种？如何选用？什么是组合毛坯?2.4定位基准的选择教学重点：掌握定位基准的概念及分类；掌握工件定位的根本原理；掌握常用定位原件所能限制的自在度；掌握定位基准的选择原那么。教学难点：常用定位元件所能限制的自在度；定位基准的选择原那么。2.4定位基准的选择2.4.1基准的概念及其分类2.4定位基准的选择2.4.2工件定位的根本原理1.六点定位原那么工件定位的本质，就是使工件在夹具中占有某一个正确的加工位置。一个空间处于自在形状的刚体，具有六个自在度。要使工件在夹具中占有正确的位置，就是要对工件的六个自在度加以必要的限制——即约束。夹具用一个支承点限制工件的一个自在度，用合理分布的六个支承点限制工件的六个自在度，使工件在夹具中的位置完全确定。这就是六点定位原那么。

2.4定位基准的选择图2-8工件定位时支承点的分布2.4定位基准的选择2.工件的定位方式〔1〕完全定位：工件的六个支承点全部被限制，工件在空间占有完全确定的独一位置，称完全定位。〔2〕不完全定位：有些工件，根据加工要求，并不需求限制其全部自在度。〔3〕欠定位：工件的实践定位所限制的自在度数少于按其加工要求所必需限制的自在度数目。欠定位的结果将会导致工件应该被限制的自在度不被限制的不合理景象，在夹具中的位置不能满足加工要求。2.4定位基准的选择不完全定位例子：为保证槽底面与A面的平行度和尺寸mm两项加工要求，必需限制、、三个自在度;为保证槽侧面与B面的平行度及尺寸30±0.1mm两项加工要求，必需限制两个自在度;至于，从加工要求的角度看，可以不限制图2-9加工零件通槽工序图2.4定位基准的选择〔4〕过定位〔反复定位〕：是指定位时几个定位支承点反复限制工件的同一个自在度。图2-11工件过定位及改良措施2.4定位基准的选择2.4.3定位基准的选择1.精基准的选择(1)基准重合原那么设计基准为定位基准。(2)基准一致原那么采用同一组基准来加工工件的多个外表。(3)自为基准原那么以加工外表本身作为定位基准称为自为基准原那么。(4)互为基准原那么用两个外表相互作为基准，反复进展加工，以保证位置精度要求。2.4定位基准的选择2.粗基准的选择(1)以不加工外表作粗基准。(2)以重要外表、余量较小的外表作粗基准。(3)粗基准应尽量防止反复运用。(4)以质量较好的毛坯作为粗基准。图2-13选择不加工外表为粗基准图2-14床身加工的粗基准选择作业简述基准、设计基准、工艺基准的概念。什么是定位基准？精基准与粗基准的选择各有何原那么？3.如下图的零件，在加工过程中将A面放在机床任务台上加工B、C、D、E、F表面，在装配时将A面与其他零件衔接。试阐明：①A面是那些外表的尺寸和相互位置的设计基准？②哪个外表是装配基准和定位基准？2.5工艺道路的拟定教学重点：掌握常用加工方法的经济精度和经济外表粗糙度；掌握加工阶段划分的方法和意义；掌握工序集中和工序分散的特点；掌握安排加工顺序应思索的要素。教学难点：合理安排加工方法和加工顺序2.5工艺道路的拟定表2-9外圆柱面加工方法2.5工艺道路的拟定表2-10孔加工方法2.5工艺道路的拟定续表2-10孔加工方法2.5工艺道路的拟定表2-11平面加工方法2.5工艺道路的拟定2.工件资料的性质 各种加工方法对工件资料及其热处置形状有不同的适用性。3.工件的外形和尺寸 工件的外形和加工外表的尺寸大小不同，采用的加工方法和加工方案往往不同。4.消费类型、消费率和经济性 各种加工方法的消费率有很大的差别，经济性也各不一样。5.加工外表的特殊要求有些加工外表能够会有一些特殊要求，如外表切削纹路方向的要求。选择加工方法时应思索加工外表的特殊要求。

2.5工艺道路的拟定2.5.2加工阶段的划分1.各加工阶段的主要义务⑴粗加工阶段主要义务是尽快从毛坯上去除大部分余量，关键问题是提高消费率。⑵半精加工阶段在粗加工阶段的根底上提高零件精度和外表质量，并留适宜的余量，为精加任务好预备任务。⑶精加工阶段从工件外表切除少量余量，到达工件设计要求的加工精度和外表粗糙度。⑷光整加工阶段对于零件尺寸精度和外表粗糙度要求很高的外表，还要安排光整加工阶段，主要义务是提高尺寸精度和减小外表粗糙度。2.5工艺道路的拟定2.划分加工阶段的缘由(1)保证加工质量(2)合理运用设备(3)便于安排热处置工序(4)便于及时发现毛坯缺陷2.5工艺道路的拟定2.5.3工序集中与工序分散1.工序集中的特点(1)可以采用高效机床和工艺配备，消费率高。(2)工件装夹次数减少，易于保证外表间相互位置精度，还能减少工序间的运输量。(3)工序数目少，可以减少机床数量、操作工人数和消费面积，还可以简化消费。(4)假设采用构造复杂的公用设备及工艺配备，那么投资宏大，调整和维修复杂，消费预备任务量大，转换新产品比较费时2.5工艺道路的拟定2.工序分散的特点(1)设备及工艺配备比较简单，调整和维修方便，易顺应产品改换。(2)可采用最合理的切削用量，减少根本时间。(3)设备数量多，操作工人多，占用消费面积大。在普通情况下，单件小批量消费多采用工序集中，大批量消费那么工序集中和分散二者兼有。实践消费中采用工序集中或工序分散，需根据详细情况，经过技术经济分析来确定。2.5工艺道路的拟定2.5.4加工顺序的安排切削加工工序的安排(1)先粗后精(2)先主后次(3)基准先行(4)先面后孔2.5工艺道路的拟定2.热处置工序的安排为了使零件具有较好的切削性能而进展的预先热处置工序，如时效、正火、退火等热处置工序，应安排在粗加工之前。对于精度要求较高的零件有时在粗加工之后，甚至半精加工后还安排一次时效处置。为了提高零件的综合性能而进展的热处置，如调质，应安排在粗加工之后半精加工之前进展，对于一些没有特别要求的零件，调质也常作为最终热处置。为了得到高硬度、高耐磨性的外表而进展的渗碳、淬火等工序，普通应安排在半精加工之后，精加工之前。对于整体淬火的零件，那么应在淬火之前，尽量将一切用金属刀具加工的外表都加工完，经淬火后，普通只能进展磨削加工。为了提高零件硬度、耐磨性、疲劳强度和抗腐蚀性而进展的渗氮处置，由于渗氮层较薄，引起工件的变形极小，故应尽量靠后安排，普通安排在精加工或光整加工之前。2.5工艺道路的拟定3.辅助工序的安排辅助工序包括工件的检验，去毛刺，清洗和防锈等，其中检验工序是主要的辅助工序，它对保证产质量量有极重要的作用，检验工序应安排在：粗加工终了后;重要工序前后;转移车间前后;全部加工工序完成后。作业什么是经济加工精度？选择外表加工方法的根据是什么？为什么对质量要求较高的零件在拟定工艺道路时要划分加工阶段？工序集中和工序分散各有什么优缺陷？2.6加工余量确实定教学重点：掌握加工余量的概念和计算方法；掌握确定加工余量的方法。教学难点：合理确定加工余量2.6加工余量确实定2.6.1加工余量的概念加工余量是指加工过程中从加工外表切去的金属外表层。加工余量可分为工序加工余量和总加工余量。1.工序余量相邻两工序的工序尺寸之差，即在一道工序中从某一加工外表切除的资料层厚度。单边加工余量为：Z1=A1-A2对于对称外表，是双边加工余量：2Z1=d1-d2或2Z1=D2-D1

2.6加工余量确实定2.总加工余量总加工余量是指零件从毛坯变为废品的整个加工过程中所切除金属层的总厚度，也即零件毛坯尺寸与零件图上设计尺寸之差，总加工余量等于各工序加工余量之和。2.6加工余量确实定轴和孔的毛坯余量及各工序余量的分布：图2-19工序余量和毛坯余量2.6加工余量确实定2.6.2确定加工余量的方法1.阅历估计法根据工艺人员和工人的长期消费实践阅历，采用类比法来估计确定加工余量的大小。此法简单易行，多用于单件小批量消费。2.分析计算法以一定的实验资料和计算公式为根据，对影响加工余量的诸多要素进展逐项的分析和计算以确定加工余量的大小。该法所确定的加工余量经济合理，但要有可靠的实验数据和资料，计算较复杂，仅在贵重资料及大批消费和大量消费中采用。3.查表修正法以有关工艺手册和资料所引荐的加工余量为根底，结合实践加工情况进展修正以确定加工余量的大小。此法运用较广。作业什么是毛坯余量？影响工序余量的要素有哪些？计算毛坯余量的方法有哪些？2.7工序尺寸确实定教学重点：掌握确定工序尺寸及公差的方法；掌握定位基准与设计基准不重合时尺寸链的计算方法。教学难点：定位基准与设计基准不重合时工艺尺寸的计算。2.7工序尺寸确实定2.7.1正确确定工序尺寸及其公差工序尺寸：某工序加工应到达的尺寸称为工序尺寸。1.工艺基准与设计基准重合时工序尺寸及其公差确实定要确定工序尺寸，首先必需确定零件各工序的根本余量。按根本余量计算各工序尺寸，再由最后一道工序开场向前推算。例2.1：加工外圆柱面，设计尺寸为mm，外表粗糙度Ra为0.4μm。加工的工艺道路为：粗车半精车磨外圆。用查表法确定毛坯尺寸、各工序尺寸及其公差。2.7工序尺寸确实定2.7工序尺寸确实定验算磨削余量：直径上最小余量:40.6-0.062-(40+0.05)=0.488mm直径上最大余量：40.6-(40+0.034)=0.566mm验算结果阐明，磨削余量是适宜的。2.7工序尺寸确实定2.工艺基准与设计基准不重合时工序尺寸及其工差确实定⑴工艺尺寸链的概念由工艺尺寸所组成的尺寸链称为工艺尺寸链。尺寸链的具有封锁性和关联性。⑵工艺尺寸链的组成组成工艺尺寸链的每一个尺寸称为工艺尺寸链的环。在加工过程中直接得到的尺寸称为组成环。增环：其他组成环坚持不变时，当某组成环增大，封锁环也随之增大时，那么该组成环称为增环。减环：其他组成环坚持不变，当某组成环增大封锁环反而减小，那么该组成环称为减环。在加工过程中间接得到的尺寸称为封锁环。2.7工序尺寸确实定2.7.2工艺尺寸链的计算1.用极值法进展工艺尺寸链计算的根本公式(1)根本尺寸封锁环的根本尺寸等于一切增环的根本尺寸之和减去一切减环的根本尺寸之和；(2)极限尺寸封锁环最大极限尺寸等于一切增环的最大极限尺寸之和减去一切减环的最小极限尺寸之和；封锁环最小极限尺寸等于一切增环的最小极限尺寸之和减去一切减环的最大极限尺寸之和(3)上，下偏向封锁环的上偏向等于一切增环的上偏向之和减去一切减环的下偏向之和，即封锁环的下偏向等于一切增环的下偏向之和减去一切减环的上偏向之和(4)公差封锁环的公差等于各组成环的公差之和。(5)平均尺寸封锁环的平均尺寸等于一切增环的平均尺寸之和减去一切减环的平均尺寸之和。2.7工序尺寸确实定2.工艺尺寸链计算(1)定位基准与设计基准不重合的尺寸换算例2.2如下图零件，各平面及槽均已加工，求以侧面K定位钻Φ10mm孔的工序尺寸及其偏向。图2-22定位基准与设计基准不重合的尺寸换算2.7工序尺寸确实定确定封锁环：尺寸100±0.2mm为封锁环。绘出工艺尺寸链图：判别组成环的性质：尺寸40±0.05mm为减环。计算工序尺寸A及其上、下偏向。A的根本尺寸：100=A－40A=140mm。计算A的上、下偏向：+0.2=ESA－〔－0.05〕ESA=0.15mm－0.2mm=EIA-0.05EIA=－0.15mm校验计算结果：[0.2－(－0.2)]=[0.05－〔－0.05〕]+[0.15－(－0.15)]0.4=0.4各组成环公差之和等于封锁环的公差，计算无误。2.7工序尺寸确实定(2)丈量基准与设计基准不重合的尺寸换算：例2.3加工零件的轴向尺寸〔设计尺寸〕如下图。2-23丈量基准与设计基准不重合时的尺寸换算2.7工序尺寸确实定(3)工序基准是尚待继续加工的外表例2.4加工图所示外圆及键槽，其加工顺序为：车外圆至；铣键槽至尺寸A；淬火；磨外圆至。磨外圆后应保证键槽设计尺寸图2-24加工键槽的尺寸换算作业如下图的零件，在外圆、端面、内孔加工后，钻φ10孔。试计算以B面定位钻φ10孔的工序尺寸及其偏向。作业2.加工一批直径为φ250-0.021mm，Ra=0.8μm，长度为55mm的光轴，资料为45钢，毛坯为φ28+-0.3mm的热轧棒料，试确定其在大批量消费中的工艺道路以及各工序的工序尺寸、工序公差及其偏向。作业2-17加工图2-29所示的一轴及其键槽，图纸要求轴径为φ300-0.032mm，键槽深度尺寸为260-0.20mm，有关的加工过程如下：①半精车外圆至φ30.60-0.1mm；②铣键槽至尺寸A；③热处置；④磨外圆至φ300-0.032mm。求工序尺寸A。2.8机床与工艺配备确实定教学重点：掌握机械加工过程中机床及工艺配备的选择原那么。教学难点：工艺配备的正确选择2.8机床与工艺配备确实定2.8.1机床的选择在选择机床时应留意下述几点：〔1〕机床主要规格尺寸与加工零件的外廓尺