机械制造与工艺编制（高职）全套教学课件

典型零件机械加工工艺规程编制阶梯轴零件加工套类零件加工盘类零件加工键槽零件加工齿轮零件加工箱体零件加工减速器装配全套可编辑PPT课件任务一零件图分析任务导入任务实施一、

实施环境一、零件图分析的一般方法二、获得零件加工精度的方法三、机械零件结构工艺性分析相关知识二、实施步骤任务一零件图分析知识目标能力目标理解零件加工技术要求的内涵了解获得加工精度的方法会分析零件图样会分析零件的结构公益性任务一零件图分析任务导入要编制图1-1所示轴承套零件的工艺规程等机械加工工艺文件,首先要看懂零件图,然后对零件进行技术分析和工艺分析。零件图是制订工艺规程最主要的原始资料。在制订工艺规程时,首先必须对零件图进行认真分析,其次为了深刻理解零件结构特征和技术要求,还需要研究产品总装图、部件装配图以及产品验收标准,从而了解零件的功用和相关零件配合及主要技术要求。图1-1轴承套零件图任务一零件图分析相关知识编制零件的机械加工工艺规程需要仔细研读设计图样,明确各项技术要求。包括对零件的材料、生产批量、结构特点及加工面的尺寸精度、表面粗糙度、形位公差等因素的分析。图1-1所示为轴承套零件设计图,材料为HT200,小批量生产。对其图样分析的具体步骤为:一、零件图分析的一般方法(1)审查设计图样的完整性和正确性审查内容包括设计图样的视图是否符合国家标准,尺寸、公差、表面粗糙度、表面几何形状和位置公差标注是否齐全、合理等。如图样上有错误或遗漏,则应提出修改意见。(2)审查图样技术要求的合理性在不影响产品使用性能的前提下,产品设计应当满足经济性的要求,尽可能地降低产品的制造精度。工艺人员有责任审查零件的技术要求是否合理及在现有生产条件下能否达到设计要求,并与设计人员一起共同研究探讨改进设计以降低生产成本。零件的技术要求主要有尺寸精度、形状精度、位置精度、表面粗糙度和热处理等。任务一零件图分析①内孔的技术要求。内孔是套类零件起支承或导向作用最主要的表面,通常与运动着的轴或活塞等相配合。内孔直径尺寸精度一般取IT7,精密套筒精度取IT6;形状公差一般控制在孔径公差以内,较精密的套筒控制在孔径公差的1/3~1/2,甚至更小。对长套筒除了有圆度要求外,还应有孔的圆柱度要求。为保证套类零件的使用要求,内孔表面粗糙度Ra取2.5~0.16μm,某些精密套类零件要求更高,Ra

可达0.04μm。②外圆的技术要求。外圆表面常以过盈或过渡配合与箱体或机架上的孔相配合起支承作用,其直径尺寸精度一般取IT6~IT7;形状公差应控制在外径公差以内;表面粗糙度Ra取5~0.08μm。(3)审查零件材料的合理性材料选择主要取决于零件的功能要求、结构特点及使用时的工作条件,一般可从钢、铸铁、青铜、黄铜等材料中去选择。图1-1所示轴承套零件材料选择灰口铸铁符合工况要求。任务一零件图分析③各主要表面间的位置精度。◎内外圆之间的同轴度。若套筒是装入机座上的孔后再进行最终加工,这时对套筒内外圆之间的同轴度要求较低;若套筒是在装入前进行最终加工,这时对套筒内外圆之间的同轴度要求较高,一般取0.01~0.05mm。◎孔轴线与端面的垂直度。套筒端面若在工作中承受轴向载荷,或是作为定位基准和装配基准用,这时端面与孔轴线有较高的垂直度或端面圆跳动要求,一般取0.02~0.05mm。④其他要求。两端端面的表面粗糙度Ra

取1.6μm二、获得零件加工精度的方法1．获得尺寸精度的方法(1)试切法指加工时根据测得的尺寸与要求尺寸的差值,通过进给机构调整刀具与工件的相对位置,然后进行试切、测量、调整、再试切,直至达到尺寸精度要求的工艺方法。此法加工效率低,加工精度取决于操作人员的技术水平,常用于单件、小批量生产。(2)调整法指先调整好刀具与工件的相对位置,并在一批零件的加工过程中保持这种相对位置不变来获得所要求的零件尺寸的方法。此法生产率较高、精度较稳定,适用于批量或大量生产。任务一零件图分析二、获得零件加工精度的方法1．获得尺寸精度的方法(3)定尺寸刀具法指通过刀具尺寸来保证被加工表面尺寸精度的方法。如采用钻头、铰刀、拉刀加工均属于这种方法,其特点是操作简便,生产率高,加工精度较稳定。(4)自动控制法是通过自动测量和数字控制装置,当工件达到要求的尺寸精度时,机床自动退刀,停止加工的一种尺寸控制方法。此方法加工质量稳定,生产效率高。任务一零件图分析二、获得零件加工精度的方法2．获得形状精度的方法(1)成形刀具法指利用成形刀具对工件进行加工以获得形状精度的方法。例如,铣齿和拉齿加工均属于成形刀具法加工,其加工精度主要取决于刀刃的形状精度。如图1-2所示,在铣床上用指状铣刀铣削齿形就是成形刀具法的运用实例。任务一零件图分析图1-2用指状铣刀铣削二、获得零件加工精度的方法2．获得形状精度的方法(2)轨迹法是通过刀尖的运动轨迹来获得形状精度的方法,其加工精度与机床的精度有关。例如,车削圆柱类零件时,其圆度、圆柱度等形状精度主要决定于主轴的回转精度、导轨的导向精度,以及主轴回转轴轴心线与导轨之间的相互位置精度。任务一零件图分析二、获得零件加工精度的方法2．获得形状精度的方法(3)展成法指利用刀具和工件作展成运动形成包络面获得形状精度的工艺方法。常用于各种齿轮加工,其形状精度与刀具精度以及机床传动精度有关。图1-3所示滚齿加工就属于展成法加工。1-3滚齿加工任务一零件图分析二、获得零件加工精度的方法3．获得位置精度的方法(1)直接找正法指利用百分表、划针或目测等方法在机床上直接找正工件加工面的设计基准,使其获得正确位置的方法,被找正的表面就是工件的定位基准。如图1-4所示,加工时先用四爪卡盘使套筒定位,用划针或百分表找正内孔表面,使其轴线与机床回转中心同轴,然后夹紧工件,这样就能保证磨削内孔时加工余量均匀。其中,工件内孔是定位基准。图1-4直接找正法加工套筒零件任务一零件图分析二、获得零件加工精度的方法3．获得位置精度的方法直接找正法的定位精度与所使用的测量器具的精度和操作者的技术水平有关,找正时间长,加工质量不稳定,只适用于单件小批量生产。在工件加工要求特别高而又没有专门的高精度设备时,由技术熟练操作人员使用高精度测量器具进行加工。任务一零件图分析二、获得零件加工精度的方法3．获得位置精度的方法(2)划线找正法指先按加工表面的要求在工件上划线,加工时在机床上按划线找正以获得工件的正确位置。如图1-5所示,在牛头刨床上按划线找正装夹工件,找正时可在工件底面垫上适当厚度的纸片或铜片以获得正确的工件位置。此时支撑工件的底面不起定位作用,所划的线为定位基准。划线找正法定位精度低,受到划线精度的限制,一般用于批量较小、毛坯精度较低及大型零件的粗加工场合。图1-5划线找正加工方法任务一零件图分析二、获得零件加工精度的方法3．获得位置精度的方法(3)夹具定位法指直接利用夹具上的定位元件使工件获得正确位置的定位方法,通常有通用和专用两种夹具。如图1-6所示,采用专用夹具钻模装夹工件,工件4以其内孔为定位基准套在定位销2上进行定位,用螺母和压板夹紧工件,钻头通过钻套3导向,在工件上钻孔。1-夹具体;2-定位销;3-钻套;4-工件图1-6用钻模装夹工件任务一零件图分析夹具定位的加工方法能使工件在夹具中既迅速又准确地定位和夹紧,生产率高、定位精度高,因而广泛应用于大批量生产和单件、小批量生产的关键工序中。三、机械零件结构工艺性分析1.零件结构工艺性分析(1)零件的结构尺寸应标准化标准化利于在生产中采用标准刀具和通用量具,降低生产成本。零件的结构要素应尽可能统一,以减少刀具和量具的种类,减少换刀次数。任务一零件图分析零件结构工艺性是指所设计的零件在能满足使用要求的前提下,制造的可行性和经济性。内容主要包括零件的尺寸和公差标注、零件的切削加工工艺性及零件的整体结构工艺性等。在对零件的结构工艺性分析时,要注意以下问题。三、机械零件结构工艺性分析1.零件结构工艺性分析(2)结构简单、布局合理①加工表面形状应尽量简单,便于加工,并尽可能布置在同一表面或同一轴线上,以利于减少工件装夹、刀具调整及走刀次数,提高工效。②零件结构应便于装夹。装夹时定位准确,夹紧可靠,有利于增强工件或刀具的刚度。③各加工表面间或各加工表面与非加工表面间应能明显分开。④要保证加工的可能性和方便性,保证刀具切入和退出的可行性。任务一零件图分析三、机械零件结构工艺性分析1.零件结构工艺性分析(3)减小加工面的数量和面积尽量减少加工表面的数量和面积,合理地确定零件的精度和表面粗糙度。(4)刚度足够保证零件具有足够的刚度,加工时才能承受较大的夹紧力、切削力,从而提高加工效率。任务一零件图分析三、机械零件结构工艺性分析2.工艺条件对零件结构工艺性的影响任务一零件图分析结构工艺性对于具有不同生产规模或不同生产条件的企业,其对产品结构工艺性的要求不同。如有些单件小批量生产的产品结构与扩大生产批量后的流水生产线就不相适应。如图1-7所示为机床工作台的T形槽。在单件小批生产时,图1-7(a)具有较好的结构工艺性,但在大批大量生产时此结构就不符合高效率的生产要求,须修改成图1-7(b)结构,以便能在龙门刨床或龙门铣床上进行高生产率加工。(a)单件小批生产(b)大批大量生产图1-7机床工作台的T形槽结构图三、机械零件结构工艺性分析2.工艺条件对零件结构工艺性的影响任务一零件图分析电火花等特种加工的零件结构工艺性就与切削加工要求有明显区别。图1-8所示为冲模结构,具有狭槽与尖角,难以切削加工。原来模具采用镶拼结构,如图1-8(a)所示,现则可利用电火加工,零件结构采用整体模具结构,如图1-8(b)所示,这种设计既简化了模具结构,又提高了模具的刚度,结构工艺性有了很大的改善。(a)镶拼结构(b)整体结构图1-8冲模结构示意图三、机械零件结构工艺性分析3.机械加工结构工艺性实例对比任务一零件图分析表1-1列出了零件机械加工工艺性对比的一些应用实例.表1-1零件结构工艺性对比三、机械零件结构工艺性分析3.机械加工结构工艺性实例对比任务一零件图分析表1-1零件结构工艺性对比任务一零件图分析任务实施理实一体化教学车间或普通教室。一、实施环境(1)按零件图分析的一般方法审查设计图样的完整性和正确性轴承套零件视图准确,图样标注符合国家标准。二、实施步骤对图1-1所示零件进行如下步骤的图样分析。1.图样分析任务一零件图分析(2)审查图样技术要求的合理性①内孔的技术要求。这里内孔30.0+0.0210mm主要与传动轴相配合,尺寸精度为IT7,表面粗糙度Ra

为1.6μm。②外圆的技术要求。这里外圆44±0.015mm与轴承座内孔相配合,尺寸精度为IT7,表面粗糙度Ra

为1.6μm

。③各主要表面间的位置精度。内外圆之间的同轴度:外圆44±0.015mm对30H7孔的同轴度公差为0.02mm,可保证轴承在传动中的平稳性。孔轴线与端面的垂直度:轴承套的左端面对30H7孔轴线的垂直度公差为0.02mm。(3)审查零件材料的合理性零件材料选择灰口铸铁,耐磨性好,符合工况要求。二、实施步骤任务一零件图分析此轴承套零件结构上由孔、外圆、端面和沟槽等基本表面组成,主要起支承或导向作用。主要工作表面为内、外圆表面,形状精度、位置精度均较高,表面粗糙度要求小不是很高,孔壁较薄,容易变形,零件的长度大于孔的直径。通过对该轴承套零件的结构、尺寸标注等逐一分析,此零件的结构工艺性较好。二、实施步骤2.结构工艺性分析任务二选择毛坯任务导入任务实施一、

实施环境一、毛坯种类二、毛坯的选择方法三、毛坯的形状与尺寸的确定相关知识二、实施步骤任务二选择毛坯知识目标能力目标学会合理选用毛坯了解常用毛坯的种类掌握毛坯的选用方法熟悉确定毛坯形状和尺寸的选用原则任务一零件图分析任务导入在制订工艺规程时,正确地选择毛坯有重大的技术经济意义。毛坯种类的选择不仅影响毛坯的制造工艺、设备及制造费用,而且对零件的机械加工工艺、设备和工具的消耗以及工时定额也都有很大的影响。学会毛坯的合理选择除了要了解毛坯的种类外,还需要掌握毛坯选择的原则,熟悉毛坯形状和尺寸的确定方法。一、毛坯种类1．铸件任务二选择毛坯相关知识2．锻件形状复杂的毛坯,宜采用铸造方法制造。目前生产中的铸件大多数是用砂型铸造的,少数尺寸较小的优质铸件可采用特种铸造,如金属型铸造、离心铸造和压力铸造等。锻件用于强度要求较高、形状比较简单的零件。锻件有自由锻造锻件和模锻锻件两种。自由锻造锻件的加工余量大,锻件精度低,生产效率不高,适用于单件和小批量生产以及大型锻件。模锻件的加工余量较小,锻件精度高,生产效率高,适用于生产大批量的中小型锻件。3．型材任务二选择毛坯4．焊接件5．冷冲件6．工程塑料7．粉末冶金型材有热轧和冷拉两类,用于形状简单或尺寸不大的零件。热轧型材尺寸较大,精度较低,多用于一般零件的毛坯;冷拉型材尺寸较小,精度较高,多用于制造毛坯精度要求较高的中小型零件,适用于自动机加工。对于大件来说,焊接件简单方便,特别是单件小批生产可以大大缩短生产周期,但焊接的零件变形较大,须经过时效处理后才能进行机械加工。用于形状复杂、生产批量较大的板料毛坯。精度较高,但厚度不宜过大。用于形状复杂、尺寸精度高、力学性能要求不高的零件。尺寸精度高、材料损失少,用于大批量生产。成本较高,不适于结构复杂、薄壁、有锐边的零件。二、毛坯的选择方法1.零件材料的工艺性及零件对材料组织和性能的要求任务二选择毛坯2.零件的结构形状与外形尺寸材料为铸铁或青铜的零件,应选择铸件毛坯;对于钢质零件,要同时考虑机械性能的要求;对于一些重要零件,为保证良好的机械性能,一般均须选择锻件毛坯,而不能选择铸件或型材。常见的各种阶梯轴,如各台阶直径相差不大,可直接选取圆棒料;如各台阶直径相差较大,为减少材料消耗和切削加工量,则宜选择锻件毛坯;对于一些非旋转体板条形钢质零件,一般则多为锻件。零件的外形尺寸对毛坯选择也有较大的影响。对于尺寸较大的零件,目前只能选择毛坯精度、生产率都比较低的砂型铸造和自由锻造毛坯;而中小型零件,则可选择模锻及各种特种铸造毛坯。3.生产纲领大小任务二选择毛坯4.现有生产条件当零件的产量较大时,应选择精度和生产率都比较高的毛坯制造方法。虽然制造毛坯的设备和装备费用较高,但可以通过材料消耗的减少和机械加工费用的降低来补偿。零件的产量较小时,可以选择精度和生产率均较低的毛坯制造方法。选择毛坯时,一定要考虑现场毛坯制造的实际工艺水平、设备状况以及对外协作的可能性。三、毛坯形状与尺寸的确定任务二选择毛坯图1-9工艺搭子①为使加工时工件安装稳定,有些铸件毛坯需要铸出工艺搭子,如图1-9所示,工艺搭子在零件加工后一般均应切除。毛坯制造尺寸和零件尺寸的差值称为毛坯加工余量,毛坯制造尺寸的公差称为毛坯公差。毛坯加工余量及公差与毛坯制造方法有关,生产中可参照有关工艺手册和部门或企业的标准确定。毛坯加工余量确定后,毛坯的形状和尺寸,除了考虑切削加工余量外,还要考虑到毛坯制造、机械加工以及热处理等其他工艺因素的影响。下面仅从机械加工工艺角度来讨论确定毛坯形状和尺寸时应注意的几个问题。任务二选择毛坯图1-10车床开合螺母外壳简图②在机械加工中,有时会遇到象磨床主轴部件中剖分式轴承的轴瓦、平衡砂轮用的平衡块、车床走刀系统中的开合螺母外壳(图1-10)等零件。为了加工方便和保证加工质量,先将这些零件做成一个整体毛坯,加工到一定阶段后再切割分离成单个零件。任务二选择毛坯图(a)零件图(b)毛坯图图1-11小零件及毛坯图③为了提高零件机械加工的生产率,对于一些类似图1-11所示需经锻造的小零件,可以将若干零件先合锻成一件毛坯,经平面和两侧的斜面加工后再切割分离成单个零件。显然,在确定毛坯的长度

L时,应考虑切割零件所用锯片铣刀的厚度B

和切割的零件数

n。任务二选择毛坯任务实施理实一体化教学车间或普通教室。一、实施环境二、实施步骤对图1-1所示轴承套零件按如下步骤选择毛坯。④为了提高生产率和在加工过程中便于装夹,对一些垫圈类零件,也常常把多件合成一个毛坯。加工完成后再经过切割分离成单个垫圈零件。任务二选择毛坯①轴承套工作状况分析:此轴承套受交变弯曲应力,要求零件有较高的强度和韧性,但其受力不大,无冲击和低速。②毛坯选择方案:可选择型材、锻件或铸件。当内孔直径小于20mm时大多选用棒料;当孔径较大、长度较长时,宜选用无缝钢管或带孔的铸件或锻件。③图1-1所示零件材料为HT200铸铁。该零件形状简单,精度要求中等,但内孔尺寸较大,因而确定选择铸铁件作为毛坯。选用外径为70mm的铸铁棒料,同时考虑到该零件形状精度和位置精度要求较高,为减少零件装夹次数,可采用四件合一的加工方式。任务三机械加工工艺过程卡识读任务导入任务实施一、

实施环境一、机械加工工艺规程二、机械加工生产过程与机械加工工艺过程三、生产纲领与生产类型相关知识二、实施步骤四、定位基准的选择任务三机械加工工艺过程卡识读知识目标能力目标能看懂机械加工工艺过程卡会选择粗、精基准会分析定位元件限制的自由度熟悉机械制造工艺编制的基础知识掌握生产纲领和生产组织类型了解定位基准的种类,掌握粗、精基准的选择方法掌握工件的定位原理任务导入零件加工要经过多道生产工序,需经过多个企业、多个生产车间、多个操作工、多个技术员参与。为使生产有序进行,必须建立相应的工艺文件来规定零件的加工过程。在企业里执行工艺文件就是一条铁的纪律。机械加工工艺文件的内涵比较丰富,需要我们熟悉机械制造工艺规程的各项内容,深入了解影响机械加工工艺规程的各个影响因素,只有这样才能制订出合理的工艺文件。任务三机械加工工艺过程卡识读一、机械加工工艺规程1.机械加工工艺过程卡相关知识任务三机械加工工艺过程卡识读机械加工工艺规程常常被填写成卡片(表格)的形式,主要有下列三种。该卡以工序为单位简要列出了整个零件加工所经过的工艺路线。它是制定其他工艺文件的基础,是生产准备、编排作业计划和组织生产的依据。这种卡片一般供生产管理用。由于各工序说明不太具体,因而不能直接用于指导工人操作,但在单件小批量生产中,这种卡片用于指导生产。机械加工工艺过程卡的基本内容和格式如表1-2所示。1.机械加工工艺过程卡任务三机械加工工艺过程卡识读表1-2机械加工工艺过程卡2.机械加工工艺卡任务三机械加工工艺过程卡识读表1-3机械加工工艺卡它是以工序为单位,详细说明整个工艺过程的一种工艺文件。它是用来指导生产和车间技术管理、人员管理的主要技术文件,广泛用于批量零件加工及重要零件的小批量生产。机械加工工艺卡的基本内容和格式如表1-3所示。3.机械加工工序卡任务三机械加工工艺过程卡识读它是根据机械加工工艺卡为一道工序制订的,详细说明整个零件各个工序的要求,用来具体指导操作加工的工艺文件。工序卡上要画工序简图,并说明每一工步的内容、工艺参数、操作要求及所用到的设备及工艺装备。机械加工工序卡主要用于说明大批量生产中所有零件、中批量生产中重要零件和单件小批量生产中的关键工序。任务三机械加工工艺过程卡识读表1-4机械加工工序卡3.机械加工工序卡机械加工工序卡的基本内容和格式如表1-4示。任务三机械加工工艺过程卡识读表1-4机械加工工序卡（续）3.机械加工工序卡1.机械加工生产过程和机械加工工艺过程任务三机械加工工艺过程卡识读二、机械加工生产过程与机械加工工艺过程制造产品要经历从原材料到毛坯制造、零件加工和热处理、产品装配、调试、检验以及到油漆、包装等一系列的工作过程,这种将原材料转变为成品的全过程称为生产过程。工艺过程是指在生产过程中改变生产对象的形状、尺寸及相对位置和性质等,使其成为成品或半成品的过程。在机械加工车间,直接用来改变原材料或毛坯的形状、尺寸,使之成为半成品或成品的过程称为机械加工工艺过程。2.机械加工工艺过程的组成任务三机械加工工艺过程卡识读机械加工工艺过程是由一个或若干个顺序排列的工序组成的,而工序又可分为若干个安装、工位、工步、走刀等。(1)工序指一个或一组操作人员,在同一个工作地点对一个或同时对几个工件所连续完成的那一部分工艺过程。区分工序的主要依据是工作地是否变动和完成的那部分工艺内容是否连续。2.机械加工工艺过程的组成任务三机械加工工艺过程卡识读图1-12轴工作地点、操作人员、零件和连续作业是构成工序的四个要素,其中任一要素变更就构成新的工序。如图1-12所示为轴的零件图,外圆表面粗车后就进行精车,则整个粗车、精车外圆为一个工序。若阶梯轴生产批量很大,则宜将粗车与精车分开,由于粗、精车外圆中间有了间断,就成为两个工序。2.机械加工工艺过程的组成任务三机械加工工艺过程卡识读(2)安装指工件经一次装夹后所完成的那一部分工艺内容。装夹是指工件在加工前,在机床或夹具上先占据一正确位置,然后再夹紧的过程。在一道工序中,工件可能被装夹一次或多次才能完成加工。工件在加工过程中应尽可能减少安装次数,从而减少安装工件的辅助时间并避免安装误差。2.机械加工工艺过程的组成任务三机械加工工艺过程卡识读表1-5单件生产轴的工艺过程针对不同的生产批量,其工艺过程分别如表1-5及表1-6所示。2.机械加工工艺过程的组成任务三机械加工工艺过程卡识读表1-6大批量生产轴的工艺过程2.机械加工工艺过程的组成任务三机械加工工艺过程卡识读Ⅰ-装、缷工位;Ⅱ-钻孔工位;Ⅲ-扩孔工位;Ⅳ-铰孔工位图1-13多工位加工(3)工位指工件在一次装夹后,工件与夹具或设备的可动部分一起相对刀具或设备的固定部分所占据的每一个位置。在一次安装中,工件可处于几个不同的位置进行加工。如图1-13所示,在多工位机床上加工精度IT7的孔,在该工序中工件仅装夹一次,利用四工位的回转台使每个工件依次进行钻、扩、铰加工。可见,采用多工位加工可以减少装夹次数,减少装夹误差,提高生产率。2.机械加工工艺过程的组成任务三机械加工工艺过程卡识读(4)工步指在一个工序中,加工表面、刀具、进给量和转速都不变时所完成的那一部分工艺过程。划分工步的主要依据是构成工步的任一要素都不能改变,否则就是新的工步。但在采用复合刀具或多刀同时加工时称为复合工步,可视为一个工步。例如,大批量加工图1-12所示轴时,第一道工序用铣刀铣端面为一个工步;然后再钻中心孔则为第二个工步。即一道工序中包含了两个工步。2.机械加工工艺过程的组成任务三机械加工工艺过程卡识读图1–14包括4个相同表面加工的工步在一次安装中连续进行的若干相同加工内容,可以看成一个工步。如图1-14所示,在同一表面上钻4个孔,可以写成一个工步,ϕ

即钻4个15孔。2.机械加工工艺过程的组成任务三机械加工工艺过程卡识读图1-15复合工步有时在一个工位上采用几把刀具同时对几个表面进行加工,称为复合工步。复合工步中,各表面的加工开始时间不同,但同时结束切削,如图1-15所示。(5)走刀(进给)指用同一把刀具在同一切削用量下,对同一表面进行的切削次数。在一个工步中,可分为多次切削,每一次切削称为一次走刀。1.生产纲领任务三机械加工工艺过程卡识读三、生产纲领与生产类型产品的年产量(包括备品率和废品率)称为产品的生产纲领。零件的生产纲领按下式计算N=Qn(1+α%)(1+β%)式中N———零件的生产纲领(件/年);Q———产品的生产纲领(台/件);n———每台产品中该零件的数量(件/台);α———备品的百分率;β———废品的百分率。2.生产类型任务三机械加工工艺过程卡识读(1)单件生产指制造的产品数量不多,生产过程中各工作地点的工作完全不重复,或不定期重复的生产。如新产品试制、专用设备制造等。(2)成批生产指产品成批地投入制造,通过一定的时间间隔生产呈周期性的重复。成批生产又可分为大批、中批和小批生产三种类型。如机床制造、电机制造等属于成批生产。企业生产专业化程度的分类称为生产类型。生产类型一般可分为单件生产、成批生产、大量生产三种。

2.生产类型任务三机械加工工艺过程卡识读表1-7划分生产类型的参考数(3)大量生产指一种产品长期地在同一工作地点进行的生产,其主要特征是每一工作地点长期固定地重复同一工序。如汽车、轴承等产品的制造都属于大量生产。划分生产类型的参考数据见表1-7。1.基准任务三机械加工工艺过程卡识读四、定位基准的选择在零件的设计和制造过程中,用来确定生产对象上的某些点、线、面的位置时所依据的那些点、线、面就是基准。根据基准的用途不同,可分为设计基准和工艺基准两大类。(1)设计基准设计工作图上所采用的基准。作为设计基准的点、线、面在工件上有时不一定具体存在,例如表面的几何中心、对称线、对称面等,而常常由某些具体表面(称为基面)来体现。1.基准任务三机械加工工艺过程卡识读(2)工艺基准在机械加工过程中用来确定加工表面加工后尺寸、形状、位置的基准。工艺基准按不同用途可分为工序基准、定位基准、测量基准和装配基准。①工序基准:在工序图上用来确定标注被加工表面尺寸和相互位置的基准。②定位基准:用来确定工件在机床上或夹具中的正确位置的基准。③测量基准:测量时采用的基准。④装配基准:装配时用来确定零件或部件在产品中相对位置时所用的基准。2.定位基准的选择任务三机械加工工艺过程卡识读(1)粗基准的选择毛坯加工完成后,零件进入机械加工过程的第一道工序其定位基准必然是毛坯表面,即粗基准。粗基准的选择主要考虑如何保证加工表面与非加工表面间的位置和尺寸要求,加工表面的加工余量是否均匀和足够,以及减少装夹次数等。基本原则如下:定位基准的选择正确与否,关系到拟定工艺路线和夹具结构设计是否合理,并影响到工件的加工精度、生产率和加工成本。因此,定位基准的选择是制订工艺规程的主要内容之一。定位基准分为粗基准、精基准两种。粗基准:以未加工过的表面进行定位的基准。精基准:以已加工过的表面进行定位的基准。2.定位基准的选择任务三机械加工工艺过程卡识读图1-16车床床身的粗基准选择(b)不正确(a)正确①选择重要表面作为粗基准。如图1-16所示加工车床床身时第一道工序就是以导轨表面作为粗基准。因为导轨面是最重要的工作表面,要求加工时切去薄而均匀的一层金属,使其保留铸造时在导轨面所形成的均匀而细密的金相组织,以增加导轨的耐磨性。在第二道工序中,再以已加工的床脚底平面作为精基准加工导轨面,这样一来,导轨面的加工余量就可以少而均匀,加工后表层金相组织均匀,力学性能基本相同,使用过程中表面的磨损就会比较均匀。2.定位基准的选择任务三机械加工工艺过程卡识读图1–17粗基准选择实例②选择加工余量小的表面作为粗基准。③选择不需要加工并且与加工表面有相互位置精度要求的表面作为粗基准。如图1-17所示零件,内孔和端面需要加工,外圆表面不需要加工。铸造时内孔B

与外圆A之间有偏心。为保证加工后零件的壁厚均匀,即内、外圆同心度好,应以不加工表面A

作为粗基准加工内孔B;若以内孔

B

作为粗基准,则加工后内孔与外圆不同轴,壁厚必然不均匀。2.定位基准的选择任务三机械加工工艺过程卡识读图1-18粗基准重复使用实例④选择比较平整、面积大的表面作为粗基准。⑤同一尺寸方向上粗基准只能使用一次。如图1-18所示,以表面B

为粗基准加工表面A

后,若仍以表面B为粗基准来加工表面C,由于作为粗基准的毛坯表面一般精度比较低,两次装夹会出现较大误差,故不能保证工件轴心线在前后两次装夹中位置的一致性,则必然导致加工后的表面A

与C

之间产生较大的同轴度误差。2.定位基准的选择任务三机械加工工艺过程卡识读(2)精基准的选择精基准的选择应从保证零件加工精度出发,同时考虑装夹方便、夹具结构简单。选择原则一般为:①基准重合原则:以设计基准作为定位基准。在加工过程中应尽可能选用被加工表面的设计基准作为精基准,否则会产生基准不重合误差,增大加工难度。②基准统一原则:选用统一的定位基准来加工工件上的各个加工表面,以避免基准转换而带来的误差,它有利于保证各表面的位置精度,可简化工艺规程和夹具的设计、制造,缩短生产准备周期。2.定位基准的选择任务三机械加工工艺过程卡识读在实际生产中,轴类零件使用两顶尖孔来作为统一基准;箱体类零件采用一面两孔作为统一基准;套类零件采用一个长孔和一个止推面作为统一基准;盘类零件采用一个端面和一个短圆孔作为统一基准。2.定位基准的选择任务三机械加工工艺过程卡识读图1-19在自为基准条件下磨削车床床身导轨面③自为基准原则:在加工精度要求较高的表面时,常采用磨削加工和光整加工,为减少加工余量和保证加工余量均匀,常以加工面自身作为精基准进行加工,这就是自为基准原则。如图1-19所示,在精磨机床床身导轨面时,经常在磨头上装上百分表,床身置于可调支承上,以导轨面本身为基准进行找正定位,来保证导轨面与磨床工作台平行,然后进行磨削加工,这就使得磨削余量小而均匀,有利于提高导轨面的加工质量与磨削生产率。2.定位基准的选择任务三机械加工工艺过程卡识读许多精加工孔的方法如铰孔、拉孔、用浮动镗刀块镗孔、用无心磨床磨外圆等都是自为基准的应用实例。④互为基准原则:零件上某些位置精度要求很高的表面,较常采用互为基准反复加工的方法来保证位置精度要求。这种加工方法不仅使两加工表面获得较高的位置精度,且使加工余量小而均匀,在同轴度或平行度等相互位置精度要求较高的精密零件加工中经常采用。⑤精基准的选择应保证工件定位准确、夹紧可靠、操作方便。上述粗、精基准选择原则常常不能同时全部满足,应根据具体情况加以综合分析,分清主次,着重解决主要矛盾。3.工件定位原理任务三机械加工工艺过程卡识读(1)工件的定位任何一个物体如果对其不加任何限制,则它在空间中的位置是不确定的,可以向任何方向移动或转动。即一个物体在三维空间中可能具有的运动称为自由度。如图1-20(a)所示,物体可以有沿

x、y

、z

轴的移动及绕

x、y

、z

轴的转动,共有六个独立的运动,即有六个自由度。工件的定位就是采取适当的约束措施来消除工件的六个自由度以实现工件的定位。图1-20工件六点定位示意图(a)3.工件定位原理任务三机械加工工艺过程卡识读

图1-20工件六点定位示意图(b)3.工件定位原理任务三机械加工工艺过程卡识读(2)定位原件典型定位元件的自由度限制分析如表1-8所示。表1-8定位元件限制的自由度3.工件定位原理任务三机械加工工艺过程卡识读表1-8定位元件限制的自由度（续）3.工件定位原理任务三机械加工工艺过程卡识读表1-8定位元件限制的自由度（续）3.工件定位原理任务三机械加工工艺过程卡识读表1-8定位元件限制的自由度（续）3.工件定位原理任务三机械加工工艺过程卡识读表1-8定位元件限制的自由度（续）(3)工件的定位形式①完全定位:工件在夹具中定位,若六个自由度都被限制,则称完全定位。②不完全定位:工件在夹具中定位,限制的自由度少于六个,但能满足加工要求称不完全定位。③欠定位:工件在夹具中定位时,若定位支承点数少于加工工序要求应予以限制的自由度数,则工件定位不足,称欠定位。④过定位:工件在夹具中定位,若几个定位支承重复限制同一个或几个自由度,称过定位。一般来说,工件以形状精度和位置精度很低的毛坯表面作为定位基准时,是不允许出现过定位的,而以加工过的工件表面或精度高的毛坯表面作为定位基准时,为提高工件定位的稳定性和刚度,在一定的条件下允许采用过定位。3.工件定位原理任务三机械加工工艺过程卡识读任务实施理实一体化教学车间或普通教室。一、实施环境二、实施步骤对图1-1所示轴承套零件按如下进行工艺分析。1.确定生产类型零件加工数量为5件,为单件小批生产。任务三机械加工工艺过程卡识读2.加工时的定位基准分析①车端面、钻中心孔采用外圆定位。②四件合一毛坯粗加工轴承套,采用外圆和中心孔定位。③轴承套钻孔采用外圆定位。④零件切断后,以外圆定位,粗、精加工内孔。⑤精加工时,选取内孔作为定位基准,采用心轴装夹方式精加工外圆和端面。在一次装夹中尽可能完成各主要表面的加工,以满足轴承套零件较高的位置精度要求。任务三机械加工工艺过程卡识读任务四拟定机械加工工艺路线任务导入任务实施一、

实施环境一、零件各表面加工方案的确定二、加工阶段的划分三、工序的集中与分散相关知识二、实施步骤四、加工顺序的确定任务四拟定机械加工工艺路线知识目标能力目标掌握合理选择各种表面的加工方法会熟悉工序组合的两种形式了解热处理工序的安排原则能划分加工阶段会安排加工工序任务导入机械加工工艺路线的拟定是制订工艺规程的关键,工艺路线制订得是否合理直接影响到工艺规程的合理性、科学性和经济性。要拟定零件的工艺路线,首先要确定各个表面的加工方法和加工方案,明确加工阶段划分,确定工序集中与分散的原则,安排好各个表面的加工顺序。任务四拟定机械加工工艺路线一、零件各表面加工方案的确定相关知识任务四拟定机械加工工艺路线选择表面加工方法和方案,应同时满足加工质量、生产率和经济性等方面的要求。表面加工方法的选择,首先要保证加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求。由于获得同一精度及表面粗糙度的加工方法往往有若干种,实际选择时还要结合零件的结构形状、尺寸大小以及材料和热处理的要求全面考虑。例如,对于IT7级精度孔的加工,采用镗削、铰削、拉削和磨削均可达到加工要求。但箱体上的孔,一般不宜选择拉孔和磨孔,而常选择镗孔或铰孔,孔径大时选镗孔,孔径小时取铰孔。对于一些需经淬火的零件,热处理后应选磨孔;当零件材料为有色金属时,为避免磨削时堵塞砂轮,则应选择高速镗孔。表面加工方法的选择,除了首先保证质量要求外,同时还须考虑生产率和经济性要求。大批量生产时,应尽量采用高效率的先进工艺方法。如内孔与平面的拉削、同时加工几个表面的组合铣削或磨削等。这些方法都能大幅度提高生产率,取得很好的经济效果。但是在年产量不大的生产条件下,如盲目采用高效率的加工方法及专用设备,则会因设备利用率低,造成经济上的较大损失。任务四拟定机械加工工艺路线此外,任何一种加工方法可以获得的加工精度和表面质量均有一个相当大的范围,但只有在一定的精度范围内才是经济的,这种一定范围的加工精度即为该种加工方法的经济精度。选择加工方法时,应根据工件的精度要求选择与经济精度相适应的加工方法。例如,对于IT7级精度、表面粗糙度Ra

为0.4μm的外园,通过精心车削虽也可以达到要求,但在经济上就不及磨削合理。表面加工方法的选择还要考虑现场的实际情况,如设备的精度状况、负荷以及其他工艺装备和操作人员技术水平等。选择表面的加工方法应从以下几方面加以综合考虑。任务四拟定机械加工工艺路线①首先根据每个加工表面的技术要求,确定加工方法及分几次加工。加工方法的经济精度、表面粗糙度与加工表面的技术要求相适应。②被加工材料的性质与加工方法相适应。如经淬火的钢制件,精加工必须采用磨削的方法加工,而有色金属制件则采用精车、精铣、精镗、滚压等方法,很少采用磨削进行精加工。③保证生产率和经济性。单件小批量生产,一般采用通用设备和工艺装备及一般的加工方法;大批量生产,尽可能采用专用的高效率设备和专用工艺装备,毛坯生产也应采用高效的方法制造,如压铸、模锻、热轧、精密铸造、粉末冶金等。④根据本企业(或本车间)的现有设备情况和技术水平,充分利用现有设备,挖掘企业潜力。精度要求。任务四拟定机械加工工艺路线二、加工阶段的划分图1-1所示的轴零件加工质量要求较高,应划分不同的加工阶段。各加工阶段的划分和主要任务如下:1.加工阶段的划分和主要任务(1)粗加工阶段主要任务是切除毛坯上各加工表面的大部分加工余量,使毛坯在形状和尺寸上接近零件成品。在这一阶段,提高生产率是主要任务,同时要留有充分均匀的加工余量,为后续工序作必要的准备。(2)半精加工阶段主要任务是达到一定的精度要求,并保证留有一定的加工余量,为主要表面的精加工作准备,同时也要完成一些次要表面的加工。任务四拟定机械加工工艺路线(3)精加工阶段主要任务是保证零件各主要表面达到规定的技术要求。若零件技术要求特别高,表面粗糙度要求很高时,应当增加光整加工和超精密加工阶段。1.加工阶段的划分和主要任务2.划分加工阶段的作用①有利于消除或减少内应力、夹紧力、切削力等变形对加工精度的影响。工件在粗加工时加工余量大,切削力、切削热大,同时工件上所需夹紧力也大,因而工件在力和热的作用下,变形也大,并且经过粗加工后工件的内应力重新分布,也会使工件发生各种变形。如果不划分加工阶段连续加工,就无法避免和修正由于各种变形而引起的加工误差。只有划分加工阶段后,粗加工时的各类加工误差就能通过半精加工和精加工得到修正,逐步提高工件的加工精度和表面质量,这样安排容易保证工件的加工质量要求。任务四拟定机械加工工艺路线2.划分加工阶段的作用②有利于尽早发现毛坯的缺陷,避免工时浪费。毛坯上的各种缺陷在粗加工时就能被及时发现,便于及时修补或报废,避免因盲目加工而造成更大的损失。同时精加工工序放在最后可以避免加工好的表面免受搬运和夹紧的各种损伤。③有利于合理选择和使用设备。粗加工要求功率大,刚度好,生产率高而精度要求不高的机床设备,精加工则要求使用精度高的机床设备。只有划分加工阶段后,才能充分发挥粗、精加工不同机床设备各自的性能优势,做到合理使用设备,有利于提高粗加工时的生产效率,保证精加工时的精度要求。任务四拟定机械加工工艺路线2.划分加工阶段的作用④有利于合理组织生产和安排工艺。实际生产中,不应机械地进行加工阶段的划分。对于毛坯质量好、加工余量小、刚性好并预先进行消除内应力热处理的工件,加工精度要求不很高时,不一定要划分加工阶段,可将粗加工、半精加工,甚至包括精加工,合并在一道工序中完成,而且各加工阶段也没有严格的区分界限,一些表面可能在粗加工阶段或半精加工阶段完成。任务四拟定机械加工工艺路线三、工序的集中与分散工序集中与工序分散是拟定工艺路线的两个不同原则。工序集中是指在一道工序中尽可能多地包含加工内容,而使总的工序数目减少,集中到极限时,一道工序就能把工件加工到规定的要求。工序分散则相反,整个工艺过程工序数目增多,使每道工序的加工内容尽可能减少,分散到极限时,一道工序只包含一个简单工步。1.加工阶段的划分和主要任务①减少了工序数目,简化了工艺路线,缩短了生产周期。②减少了机床设备、操作工人和生产面积。③一次装夹后可加工许多表面,因此,容易保证零件有关表面之间的相互位置精度。任务四拟定机械加工工艺路线1.加工阶段的划分和主要任务④有利于采用高生产率的专用设备、组合机床、自动机床和工艺装备,从而大大提高了劳动生产率。在通用机床上采用工序集中方式加工,由于换刀及试切时间较多,会降低生产率。⑤采用专用机床设备和工艺装备较多,设备费用大,机床和工艺装备调整费时,生产准备工作量大,对调试、维修人员的技术水平要求高。此外,不利于产品的开发和换代。任务四拟定机械加工工艺路线2.工序分散的特点①工序内容单一,可采用比较简单的机床设备和工艺装备,调整容易。②对操作人员的技术水平要求低。③生产准备工作量小,变换产品容易。④机床设备数量多,工作人员数量多,生产面积大。⑤由于工序数目增多,工件在工艺过程中装卸次数多,对保证零件表面之间较高的相互位置精度不利任务四拟定机械加工工艺路线工序集中与工序分散各有优缺点,在拟定工艺路线时要根据生产规模、零件的结构特点和技术要求,结合工厂、车间的现场生产条件,进行全面综合分析,确定工序集中和分散的程度。在一般情况下,单件、小批量生产都采用工序集中原则,而大批量生产既可采用工序集中原则,也可采用工序分散原则。根据目前工艺条件和今后工艺发展趋势,随着自动、半自动机床、数控机床的使用日益广泛,应更多采用工序集中的原则制定工艺过程和组织生产。任务四拟定机械加工工艺路线四、加工顺序的确定在安排加工顺序时,应注意以下几点:1.机械加工顺序的安排(1)基准先行零件加工一般多从精基准的加工开始,然后以精基准定位加工其他主要表面和次要表面。例如,轴类零件先加工顶尖孔,齿轮零件先加工内孔及基准端面等。为了定位可靠且使其他表面加工达到一定的精度,精基准一开始即应加工到足够高的精度和较小的表面粗糙度值,并且往往在精加工阶段开始时,还要进一步精整加工,以满足其他主要表面精加工和光整加工的需要。任务四拟定机械加工工艺路线1.机械加工顺序的安排(2)先粗后精当零件要分段进行加工时,先安排各表面的粗加工,中间安排半精加工,最后安排主要表面的精加工和光整加工。由于次要表面精度要求不高,一般在粗、半精加工阶段即可完成,但对于那些同主要表面相对位置关系密切的表面,通常多置于主要表面精加工之后加工。例如,零件上主要孔周围的紧固螺孔的钻孔和攻丝,多在主要孔精加工之后完成。任务四拟定机械加工工艺路线1.机械加工顺序的安排(3)先主后次根据零件功用和技术要求,先将零件的主要表面和次要表面区分开,然后首先加工主要表面,次要表面加工可适当穿插在各主要表面加工工序之间。(4)先面后孔有了加工后的平面,才能提供稳定可靠的定位面,才能使后续加工中的刀具的初始切削条件得到改善。任务四拟定机械加工工艺路线2.热处理工序的安排机械零件常采用的热处理工艺有:退火、正火、调质、时效、淬火、回火、渗碳及氮化等。按照热处理的目的,将上述热处理工艺大致分为两大类:预备热处理和最终热处理。(1)预备热处理预备热处理包括退火、正火、时效和调质等。这类热处理的目的是改善加工性能,消除内应力和为最终热处理作好组织准备。其工序位置多在粗加工前后。任务四拟定机械加工工艺路线①退火和正火。经过热加工的毛坯,为改善切削加工性能和消除毛坯的内应力,常进行退火和正火处理。例如,含碳量大于0.7%的碳钢和合金钢,为降低硬度便于切削常采用退火;含碳量低于0.3%的低碳钢和低合金钢,为避免硬度过低切削时粘刀而采用正火以提高硬度。退火和正火能细化晶粒,均匀组织,为以后的热处理作好组织准备。退火和正火常安排在毛坯制造之后粗加工之前。②调质。调质即淬火后进行高温回火,能获得均匀细致的索氏体组织,为以后表面淬火和氮化时减少变形作好组织准备,因此调质可作为预备热处理工序。由于调质后零件的综合机械性能较好,对某些硬度和耐磨性要求不高的零件,也可作为最终的热处理工序。调质处理常置于粗加工之后和半精加工之前。2.热处理工序的安排任务四拟定机械加工工艺路线③时效处理。时效处理主要用于消除毛坯制造和机械加工中产生的内应力。对形状复杂的铸件,一般在粗加工后安排一次时效即可。但对于高精度的复杂铸件(如坐标镗床的箱体)应安排两次时效工序,即:铸造→粗加工→时效→半精加工→时效→精加工。简单铸件则不必时效处理。2.热处理工序的安排除铸件外,对一些刚性差的精密零件,如精密丝杠,为消除加工中产生的内应力,稳定零件的加工精度,在粗加工、半精加工和精加工之间安排多次时效工序。任务四拟定机械加工工艺路线①淬火。淬火分为整体淬火和表面淬火两种,其中表面淬火因变形、氧化及脱碳较小而应用较多。为提高表面淬火零件的心部性能和获得细马氏体的表层淬火组织,常需预先进行调质及正火处理。其一般加工路线为:下料→锻造→正火→退火→粗加工→调质→半精加工→表面淬火→精加工。2.热处理工序的安排(2)最终热处理最终热处理包括各种淬火、回火、渗碳和氮化处理等。这类热处理的目的主要是提高零件材料的硬度和耐磨性,常安排在精加工前后。任务四拟定机械加工工艺路线②渗碳淬火。渗碳淬火适用于低碳钢和低合金钢,其目的是使零件表层含碳量增加,经淬火后使表层获得高的硬度和耐磨性,而心部仍保持一定的强度和较高的韧性及塑性。渗碳处理按渗碳部位分整体渗碳和局部渗碳两种。局部渗碳时对不渗碳部位要采取防渗措施。由于渗碳淬火变形较大,渗碳时一般渗碳层深度为0.5~2mm之间,所以渗碳淬火工序常置于半精加工和精加工之间。其加工路线一般为:下料→锻造→正火→粗加工→半精加工→渗碳淬火→精加工。2.热处理工序的安排任务四拟定机械加工工艺路线③氮化处理。氮化是表面处理的一种热处理工艺,其目的是通过氮原子的渗入使表层获得含氮化合物,以提高零件硬度、耐磨性、疲劳强度和抗蚀性。由于氮化温度低,变形小且氮化层较薄,氮化工序位置应尽量靠后安排。为减小氮化时的变形,氮化前要加一道消除应力工序。因为氮化层较薄且脆,为使零件心部具有较高的综合机械性能,故粗加工后应安排调质处理。氮化零件的加工路线一般为:下料→锻造→退火→粗加工→调质→半精加工→除应力→粗磨→氮化→精磨、超精磨或研磨。2.热处理工序的安排任务四拟定机械加工工艺路线任务实施理实一体化教学车间或普通教室。一、实施环境二、实施步骤对图1-1所示轴承套零件按以下步骤确定工艺路线。任务四拟定机械加工工艺路线①零件加工表面加工方案的确定。外圆及端面可用粗车、精车完成;内圆可通过粗车、精车及铰削来完成;外圆通过心轴装夹保证加工精度;内孔通过镗销和铰孔达到精度要求。②加工阶段的划分。加工阶段划分为先粗加工,再半精加工,最后精加工的工艺方案。任务四拟定机械加工工艺路线③工序组合的原则。对于生产批量不大的轴承套零件,适合采用工序集中的组织方式。④加工顺序的安排。准备四件合一铸铁棒料→钻中心孔(基准先行)→粗车外圆、退刀槽→钻孔→再车端面→镗内孔、铰内孔→精车外圆到设计尺寸。任务五机械加工工序设计任务导入任务实施一、

实施环境一、工序余量的确定二、工序尺寸与公差的确定三、机床及工艺装备的选择相关知识二、实施步骤四、切削用量的选择五、工时定额的确定任务五机械加工工序设计知识目标能力目标掌握工序余量确定方法熟悉工序尺寸和公差的确定方法掌握机床及工艺装备的选用方法会选择切削用量会算工时定额任务导入拟定了零件的加工工艺路线后,还有其他重要的工作要做,那就是要确定好工序余量及工序尺寸,选用机床以及确定切削用量和工时定额等内容。工序余量的计算确定与加工成本密切相关。机床及工艺装备的选择是制订工艺规程的重要工作,它不但直接影响工件的加工质量,还影响工件加工效率和制造成本,合理的切削用量选择是保证产品质量、提高加工效率、经济效益的重要因素。任务五机械加工工序设计一、工序余量的确定相关知识工序余量的大小与加工成本密切相关,工序余量过大不仅浪费材料,而且增加切削时间,增大刀具与机床的磨损,从而增加成本;加工余量过小,则前道工序加工缺陷得不到纠正,造成废品,从而也增加成本,因而工序余量的确定意义重大。任务五机械加工工序设计零件由毛坯到成品的加工过程中,在加工表面上切除金属层的总厚度,称为该表面的总余量。在每道工序中切除金属层的厚度称为工序余量。1.工序余量的基本概念任务五机械加工工序设计2.工序余量的计算方法图1-21工序余量的计算(a)①平面上的单边工序余量对于外表面,如图1-21(a)所示,有Z

b=a–b任务五机械加工工序设计2.工序余量的计算方法对于内表面,如图1-21(b)所示,有Zb=b-a。式中Zb———本道工序余量;a———前道工序基本尺寸;b———本道工序基本尺寸。图1-21工序余量的计算(b)任务五机械加工工序设计2.工序余量的计算方法②旋转表面(外圆、内孔)的双边工序余量,对于轴,如图1-21(c)所示,有2Zb

=da

-db图1-21工序余量的计算(c)任务五机械加工工序设计2.工序余量的计算方法对于孔,如图1-21(d),有2Zb=Db-Da式中2Zb———本道工序直径方向的余量,即双边余量;d

a———前道工序轴的基本尺寸;d

b———本道工序轴的基本尺寸;D

a———前道工序孔的基本尺寸;Db———本道工序孔的基本尺寸。图1-21工序余量的计算(d)任务五机械加工工序设计3.加工总余量的确定方法

任务五机械加工工序设计3.加工总余量的确定方法合理确定加工总余量非常必要,它对零件的加工质量和生产率影响较大。加工总余量确定的方法有:(1)经验估计法主要用于单件小批生产,靠经验确定加工余量,因此不够准确。为保证不出废品,余量往往偏大。(2)查表修正法实际生产中广泛使用这种方法,表格是以工厂的生产实践和试验研究所积累的数据为基础,并结合具体加工情况加以修正后制定的,如《金属机械加工工艺人员手册》。二、工序尺寸与公差的确定设计图样上加工表面要求的尺寸一般要经过几道工序的加工才能达到,每道工序所应保证的尺寸叫工序尺寸。确定每道工序的工序尺寸与公差是机械制造工艺规程编制的重要工作。确定工序尺寸的方法为:由加工表面的最后工序往前推算,最后工序的工序尺寸按零件设计图样的要求标注。当基准不重合时,工序尺寸按尺寸链解算。任务五机械加工工序设计任务五机械加工工序设计对各工序的定位基准与设计基准重合时表面的多次加工,如内、外圆柱面和某些平面,其工序尺寸计算步骤为:首先拟定该加工表面的工艺路线,确定工序及工步;然后按工序用分析法或查表法求出每道工序的加工余量;再按工序确定其加工经济精度和表面粗糙度;最后确定各工序的工序尺寸及公差,其中最后一道工序按照零件图样的设计尺寸及公差确定,其余工序尺寸及公差按“单向入体”原则确定。单向入体原则是指毛坯尺寸按双向对称偏差标注;对于孔,其基本尺寸值为公差带的下偏差,即下偏差为零,上偏差为正值;对于轴,其基本尺寸值为公差带的上偏差,即上偏差为零,下偏差取负值。三、机床及工艺装备的选择任务五机械加工工序设计1.机床选择的基本原则①机床工作区域的尺寸应当与零件的外廓尺寸相适应。②机床的精度应该与工件要求的加工精度相适应。机床精度过低,不能满足工件加工精度的要求;过高,则是一种浪费。③机床的功率、刚度和工作参数应该与最合理的切削用量相适应。粗加工时选择有足够功率和足够刚度的机床,以免切削深度和进给量的选用受限制;精加工时选择有足够刚度和足够转速范围的机床,以保证零件的加工精度和粗糙度。④机床生产率应该与工件的生产类型相适应。对于大批量生产,宜采用高效率机床、专用机床、组合机床或自动机床;对于单件小批生产,一般选择通用机床。⑤要根据企业现有条件及经济能力来选用机床。任务五机械加工工序设计2.夹具的选择大批大量生产应当采用液动、气动专用夹具以提高生产效率;单件小批生产尽量采用通用夹具或组合夹具。3.刀具的选择刀具选择主要依据零件的加工方法、加工表面的尺寸、工件材料、工件所要求的精度及表面粗糙度、生产率、经济性等因素综合确定。尽可能采用标准刀具,必要时采用复合刀具和其他专用刀具。4.量具的选择量具主要依据生产类型和检验精度来选定。单件、小批生产采用通用量具;大批量生产则采用各种量规和高生产率的专用检具。四、切削用量的选择任务五机械加工工序设计1.切削用量的选择原则①粗加工时,毛坯加工余量大,工件的几何精度和表面粗糙度等要求低,因此应充分发挥车床和刀具的切削性能,减少机动时间和辅助时间,提高生产率和提高刀具耐用度是选择切削用量的主要依据。确定原则为首先选择尽量大的切削深度

ap

,其次选择一个较大的进给量f,最后根据已选定的ap

和f,并在工艺系统刚性、刀具寿命和机床功率允许的条件下选择一个合理的切削速度vc

。切削用量是指切削速度vc

、进给量f

和背吃刀量a

p三要素。任务五机械加工工序设计1.切削用量的选择原则②半精加工和精加工时,加工余量小,加工精度高,表面粗糙度值要求小,选择切削用量主要考虑以提高加工质量为主要依据,其次再考虑尽可能提高生产率和刀具寿命。半精加工和精加工时选用较小切削深度,较大进给量,一般硬质合金刀具采用较高的切削速度,高速钢车刀选用较低的切削速度。③制造和刃磨如铣刀、齿轮刀具等复杂刀具时切削用量应选得低一些,以提高刀具的耐用度。④切削大型工件,为避免加工过程中频繁换刀,应选取较低的切削用量。任务五机械加工工序设计2.切削用量的选择方法(2)进给量f的选择粗加工时,f

的大小主要受机床进给机构强度、刀具的强度与刚性、工件的装夹刚度等因素的限制;精加工时,f

的大小主要受加工精度和表面粗糙度的限制。生产实际中常根据经验或查表法确定。

任务五机械加工工序设计2.切削用量的选择方法(3)切削速度vc

的确定根据已经选定的背吃刀量ap

、进给量

f及刀具使用寿命T,切削速度vc可按下式计算。式中xv

、yv———分别为背吃刀量、进给量的影响指数;Cv———切削速度系数;Kv———切削速度修正系数;T———刀具耐用度;M———刀具耐用度指数。五、工时定额的确定任务五机械加工工序设计工时定额是在生产技术组织条件下,生产一件产品或完成某一道工序需消耗的时间。工时定额不仅是衡量劳动生产率的指标,也是安排生产计划,计算生产成本的重要依据,还是新建或扩建工厂计算设备和人员数量的依据。机械加工中完成一个零件的一道工序的时间定额就称为单件时间定额。它包括以下几个方面。五、工时定额的确定任务五机械加工工序设计1.基本时间Tb

五、工时定额的确定任务五机械加工工序设计2.辅助时间Ta为保证完成基本任务而执行的各种辅助动作需要的时间。包括装卸工件、开停机床、引进或退出刀具、改变切削用量、试切和测量工件等所消耗的时间。3.布置工作地时间Ts为使加工正常进行,布置工地所消耗的时间,包括更换刀具、润滑机床、清理切屑、修正砂轮、收拾工具等。一般按作业时间的2%~7%计算。任务五机械加工工序设计5.准备和终结时间(简称准终时间)Te工人为生产一批产品或零部件进行准备和结束工作所消耗的时间。如在单件或成批生产中,加工开始前工人熟悉工艺文件、领取毛坯、安装刀具和夹具、调整机床及在加工一批零件终结时拆下和归还工艺装备、发送成品等所消耗的时间。如某批零件数量为n件,则成批生产时的单件时间Tc

为Tc=Tp+Te/n大量生产时,Te/n≈0,所以Tc=Tp=Ta+Tb+Ts+Tr

4.休息和生理需要的时间Tr操作人员在工作班内恢复体力和满足生理上需要所消耗的时间。一般按作业时间的2%~4%计算。以上四部分时间总和称为单件时间Tp,即

Tp=Ta+Tb+Ts+Tr任务实施理实一体化教学车间或普通教室。一、实施环境二、实施步骤按以下步骤编制图1-1所示轴承套零件的加工工艺过程。①零件图分析(见本项目任务一)。②计算零件年生产纲领,确定生产类型。③选择毛坯。选用外径为70mm的铸铁棒料。任务五机械加工工序设计⑤拟定零件的机械加工工艺路线。确定各表面的加工方法。在保证加工质量的基础上兼顾生产率和经济性。制订工艺路线。在对零件进行分析的基础上,划分零件粗、半精、精加工阶段,并确定工序集中与分散的程度,合理安排各表面的加工顺序,从而制订出零件的机械加工工艺路线。对于比较复杂的零件,可以先考虑几个方案,分析比较后,再从中选择比较合理的加工方案。④选择定位基准。钻中心孔,采用外圆定作定位基准;粗车采用外圆和中心孔定作定