机械制造基础 课件 第七章

机械制造基础机械制造工艺编制单元四本章知识思维导图第一节

基础知识及术语(一)生产过程

01生产过程和工艺过程辅助生产过程

生产服务过程基本生产过程(二)工艺过程1.工序图7-1进给齿轮轴01生产过程和工艺过程(二)工艺过程2.安装图7-2进给齿轮轴部分车削工序01生产过程和工艺过程图7-3进给齿轮轴铣齿(二)工艺过程3.工位图7-4回转工作台4个工位加工示例01生产过程和工艺过程图7-5含6个工步的工序(二)工艺过程4.工步5.进给01生产过程和工艺过程图7-6车槽和车倒角(一)工艺过程4.工步5.进给01车刀和车床加工范围图7-8合并工步图7-7复合工步(一)生产纲领

(二)生产类型02生产纲领与生产类型生产类型大量生产单件生产成批生产02生产纲领与生产类型生产纲领/(件/年)生产类型轻型零件(<4kg)中型零件(4~30kg)重型零件(≥30kg)≤100≤10≤5单件生产100~50010~2005~100小批生产500~5000200~500100~300中批生产5000~50000500~5000300～1000大批生产>50000>5000>1000大量生产表7-1零件的生产类型和生产纲领的关系02生产纲领与生产类型7-2各种生产类型的主要工艺特点特点单件生产成批生产大量生产加工对象经常换，不固定周期性变换相对固定不变毛坯制造方法及加工余量铸件用木模手工造型；锻件用自由锻。毛坯精度低，加工余量大部分铸件用金属型；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型机器造型，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采用通用机床。按机床种类及大小采用机群式排列部分通用机床和部分高生产率机床。按加工零件类别分工段排列广泛采用高生产率的专用机床及自动机床。按流水线形式排列工艺装备多用标准机床夹具，极少采用专用夹具，靠划线及试切法达到精度要求广泛采用专用夹具，部分靠划线法达到精度要求广泛采用高生产率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较多采用专用刀具及专用量具广泛采用高生产率刀具和量具02生产纲领与生产类型7-2各种生产类型的主要工艺特点特点单件生产成批生产大量生产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对工人的要求需要技术熟练的工人需要一定熟练程度的工人对操作工人的技术要求较低，对设备、装备等进行调整的工人的技术要求较高工件互换性一般是配对制造，缺乏互换性，广泛采用钳工修配工艺大部分有互换性，少数用钳工修配工艺全部有互换性。某些精度较高的配合件用分组选择法装配生产率低中高成本高中低发展趋势复杂零件采用加工中心加工采用成组技术，数控机床或柔性制造系统等进行加工在计算机控制的自动化制造系统中加工，并可实现在线检测、自动报警和加工误差自动补偿03机械加工工艺规程(一)制订机械加工工艺规程的要求(二)制订机械加工工艺规程的步骤研究零件图样及其技术要求选择毛坯的类型

分析零件的工艺性编写工艺文件拟订工艺过程第二节

零件的工艺分析1)便于在机床或夹具上装夹，并尽量减少装夹次数。

2)便于进刀、退刀等刀具运动，以及便于测量、观察切削情况等。

3)便于采用标准刀具，刀具种类少、刀具调整少和进给次数少。

4)便于采用大切削量、多刀或多件加工，加工面积和空行程少，提高生产率。

5)基准适宜。01零件的结构工艺性分析(一)零件的技术要求

(二)经济精度02零件的技术要求分析表7-4外圆表面加工方案序号加工方案经济精度公差等级(IT)表面粗糙度Ra/μm透用范围1粗车11~1312.5~50适用于淬火钢以外的各种金属2粗车→半精车8~93.2~6.33粗车→半精车→精车6~70.8~1.64粗车→半精车→精车→滚压(或抛光)5~60.025~0.25粗车→半精车→磨削6~70.4~0.8主要用于淬火钢，也用于未淬火钢，但不宜用于非铁金属6粗车→半精车→粗磨→精磨5~70.1~0.87粗车→半精车→粗磨→精磨→超精加工(或轮式超精磨)50.012~0.18粗车→半精车→精车→金刚石车5~60.025~0.4主要用于要求较高的非铁金属9粗车→半精车→粗磨→精磨→超精磨(或镜面磨)5级以上0.006~0.025主要用于极高精度的外圆加工10粗车→半精车→精车→精磨→研磨5级以上0.006~0.0102零件的技术要求分析表7-5平面加工方案序号加工方案经济精度公差等级(IT)表面粗糙度Ra/μm适用范围1粗车→半精车8~93.2~6.3端面2粗车→半精车→精车6~70.8~1.63粗车→半精车→磨削7~90.2~0.84粗刨(或粗铣)→精刨(或精铣)7~91.6~6.3一般不淬硬的平面(端铣的粗糙度可较高)5粗刨(或粗铣)→精刨(或精铣)→刮研5~60.1~0.8精度要求较高的不淬硬平面批量较大时，宜采用宽刃精刨方案6粗刨(或粗铣)→精刨(或精铣)→宽刃精刨60.2~0.87粗刨(或粗铣)→精刨(或精铣)→磨削60.2~0.8精度要求较高的淬硬平面或不淬硬平面8粗刨(或粗铣)→精创(或精铣)→粗磨→精磨5~60.025~0.49粗铣→拉6~90.2~0.8大量生产、较小的平面(精度视拉刀的精度而定)10粗铣→精铣→磨削→研磨5级以上0.006~0.1高精度平面02零件的技术要求分析表7-6孔加工方案序号加工方案经济精度公差等级(IT)表面粗糙度Ra/μm适用范围1钻11~1312.5加工未淬火钢及铸铁的实心毛坯，也可用于加工非铁金属(但粗糙度稍差)孔径(<15~20mm)2钻→铰8~91.6~3.23钻→粗铰→精铰7~80.8~1.64钻→扩116.3~12.5同上，加工孔径>15~20mm5钻→扩→粗铰→精铰70.8~1.66钻→扩→铰8~91.6~3.27钻→扩→机铰→手铰6~70.02~0.048钻→(扩)→拉7~90.1~1.6大批量生产(精度视拉刀的精度而定)9粗镗(或扩孔)11~136.3~12.5除淬火钢外的各种钢材，毛坯有铸出孔或锻出孔10粗镗(粗扩)→半精镗(精扩)8~91.6~3.211粗镗(粗扩)→半精镗(精扩)→粗镗(铰)7~80.8~1.612粗镗(粗扩)→半精镗(精扩)→精镗→浮动镗刀块精镗6~70.4~0.802零件的技术要求分析表7-6孔加工方案序号加工方案经济精度公差等级(IT)表面粗糙度Ra/μm适用范围13粗镗(粗扩)→半精镗→磨孔7~80.2~0.8主要用于加工淬火钢，也可用于不淬火钢，但不宜用于非铁金属14粗镗(粗扩)→半精镗→粗磨→精磨6~70.05~0.415粗镗→半精镗→精镗→金刚镗6~70.025~0.2主要用于精度要求较高的非铁金属16钻→(扩)→粗铰→精铰→珩磨钻→(扩)→拉→珩磨粗镗→半精镗→精镗→珩磨6~70.025~0.2精度要求很高的孔17以研磨代替上述方案中的珩磨6级以上0.006~0.102零件的技术要求分析1.经济加工精度及经济表面粗糙度5.生产条件2.零件材料的可加工性

4.生产类型

3.零件的结构形状和尺寸

03基准分析(一)基准图7-9基准分类图03基准分析1.设计基准图7-10花键套实体03基准分析2.工艺基准

(1)定位基准图7-11花键套零件图03基准分析(2)工序基准工序基准是在工序图上,用以标定该工序被加工表面位置的基准。图7-12芯的零件图和实体图03基准分析(3)测量基准测量基准是用于检验工件上已加工表面的尺寸及表面之间位置精度的基准。

(4)装配基准装配基准是在机器装配中,用于确定零件或部件在机器中正确位置所采用的基准。图7-13主轴带轮组件装配03基准分析(二)工艺基准选择原则

1.选择粗基准的基本原则

(1)保证表面相互位置要求原则如果必须首先保证工件上加工表面与不加工表面之间的位置要求，则应以不加工表面为粗基准。

(2)合理分配加工余量原则如果必须首先保证工件某个重要表面的加工余量均匀,应选择该表面作为粗基准；工件上有较多加工面时，为使各加工表面都得到足够的加工余量，应选择毛坯上加工余量最小的表面作为粗基准。(3)便于工件装夹原则选作粗基准的表面应尽可能平整光洁,并有足够大的面积,不允许有锻造飞边、铸造浇冒口、切痕或其他缺陷,以保证工件定位准确、稳定和夹紧可靠。

(4)粗基准避免重复使用原则以粗糙的毛坯表面作为粗基准,定位精度低,在同一尺寸方向通常只允许使用一次，否则会造成较大的定位误差。03基准分析(二)工艺基准选择原则

2.选择精基准的基本原则

(1)基准重合原则

应尽可能选择设计基准作为定位基准,这样可以避免定位基准与设计基准不重合而引起的定位误差。图7-15基准重合03基准分析(二)工艺基准选择原则

2.选择精基准的基本原则

(2)基准统一原则尽可能选择同一组精基准加工工件上尽可能多的加工表面,这样有利于保证各加工表面之间的位置精度,避免基准转换带来的误差,又可使用统一的夹具。

(3)互为基准原则当工件上两个加工表面之间的位置精度要求较高时,可以采用两个加工表面互为基准反复加工的方法,称为互为基准原则。图7-16互为基准03基准分析(二)工艺基准选择原则

2.选择精基准的基本原则

(4)自为基准原则部分工件的表面在精加工工序中,要求加工余量小且均匀,此时常以加工表面自身为精基准,如浮动铰孔、拉孔、珩磨内孔、无心磨削外圆等加工方法都是自为基准的案例。

(5)便于装夹原则所选精基准，应能保证定位准确、可靠、夹紧机构简单，操作方便。图7-17自为基准第三节

工艺路线的拟订01加工阶段的划分(一)加工阶段

2.半精加工阶段3.精加工阶段4.精整(光整)加工阶段1.粗加工阶段

01加工阶段的划分(二)加工阶段划分的作用

2.利于合理利用设备3.便于安排热处理4.便于及时发现毛坯缺陷1.利于保证加工质量

02工序集中与工序分散(一)工序集中

1)可采用高效专用设备及工艺装备，生产率高。

2)可减少工件装夹次数，易于保证加工表面间的位置精度，还能减少辅助时间和夹具的数量。

3)工序数目少，工艺路线缩短，可减少设备数量、操作工人数量和生产面积，有利于简化生产计划和生产组织工作。

4)如采用结构复杂的专用设备及工艺装备，投资较大，调整和维修复杂，生产准备工作量大，转换新产品比较困难。

02工序集中与工序分散(二)工序分散

1)工序内容单一，可采用结构比较简单的机床设备和工艺装备，调整和维修容易，工人容易掌握。2)工序数目多，零件在加工过程中的装夹次数增多，较难保证零件加工表面间的相互位置精度。

3)机床设备数量多，工人数量多，易于平衡工序时间，生产面积大。

4)生产准备工作量小，变换产品较容易。

(三)工序集中与工序分散的选用03加工顺序的确定(一)切削加工工序的安排先粗后精

先主后次

基准先行

配作加工先面后孔

020103040503加工顺序的确定(二)热处理工序的安排

1.预备热处理

(1)正火和退火为改善毛坯的切削加工性能，消除毛坯制造时产生的内应力，一般在粗加工之前安排正火和退火。(2)调质处理为获得较好的综合力学性能，为减小后续表面淬火或渗氮时的变形做好组织准备，可对钢材进行调质处理，常安排在粗加工之后、半精加工之前进行。

(3)时效处理

03加工顺序的确定(二)热处理工序的安排

2.最终热处理

(1)淬火为提高零件材料的硬度和耐磨性可采取淬火处理。

(2)渗碳淬火为了增加低碳钢或低碳合金钢零件的表层含碳量，使其心部保持韧性良好而表层获得较高的硬度及良好的耐磨性，常采用表面渗碳淬火。

(3)渗氮处理为了提高零件表面的硬度、耐磨性、疲劳强度和耐蚀性，向金属表面渗入氮原子而获得一层含氮化合物的处理方法称为渗氮处理。03加工顺序的确定(三)辅助工序的安排

1)粗加工全部结束后，精加工之前。

2)零件从一个车间转向另一个车间前、后。

3)重要工序加工前、后。

4)零件全部加工结束之后。第四节

工序尺寸与公差的确定01加工余量的概念(一)工序加工余量图7-18工序加工余量01加工余量的概念(二)总加工余量

(三)最大加工余量、最小加工余量和加工余量公差图7-19加工余量及工序尺寸公差01加工余量的概念(四)影响加工余量的因素1.上工序(或毛坯)的表面质量

5.热处理变形量2.上工序的尺寸误差

4.本工序加工时的安装误差

3.上工序的形状和位置误差

01加工余量的概念(五)确定加工余量大小的方法加工余量经验估算法查表修正法分析计算法02工序尺寸与公差的确定(一)毛坯尺寸与形状的确定

1)为了工件加工时装夹方便，有些毛坯需要铸出工艺凸台，图7-20所示的箱体，当以侧面定位加工侧面上各孔时，毛坯上增设的凸台就是工艺凸台。

2)为了加工方便并保证加工质量，通常将轴承瓦块、砂轮平衡块及车床中的开合螺母外壳之类分离零件的毛坯先做成一个整体毛坯，加工到一定阶段后再切割分离。图7-21车床开合螺母外壳02工序尺寸与公差的确定(一)毛坯尺寸与形状的确定

3)为了提高机械加工生产率，对于许多短小的轴套、键、垫圈和螺母等零件，在选择棒料、钢管及六角钢等为毛坯时，可以将若干个零件的毛坯合制成一件较长的毛坯，待加工到一定阶段后再切割成单个零件。图7-22轴套的整体毛坯与加工02工序尺寸与公差的确定(二)工序尺寸及其公差的确定1.工序尺寸的确定

2.工序尺寸公差的确定图7-23加工外表面时各工序尺寸之间的关系第五节

工艺卡片的填写01工艺卡片的形式1.工艺过程卡(或称工艺路线卡)

2.工艺卡

3.工序卡01工艺卡片的形式1.工艺过程卡(或称工艺路线卡)

2.工艺卡

3.工序卡02工艺卡片的填写(一)机床的选择

1.所选机床的精度应与工件要求的加工精度相适应

2.所选机床的技术规格应与工件的尺寸相适应

3.所选机床的生产率和自动化程度应与零件的生产纲领相适应

4.机床的选择应与现场生产条件相适应(二)工艺装备的选择

1.夹具的选择

2.刀具的选择3.量具的选择02工艺卡片的填写(三)绘制工序简图

1)可按大概的比例缩小(或放大)，尽可能用较少的视图绘出，视图中与本工序无关的次要结构和线条可略去不画。

2)主视图方向尽量与工件在机床上的装夹方向一致。

3)本工序加工表面用粗实线或红色粗实线表示，其他表面用细实线表示。

4)图中应标注本工序加工后应达到的尺寸(即工序尺寸)及其上下极限偏差、表面粗糙度、几何公差等，有时也用括号注出工件外形尺寸做参考用。

5)工件的结构、尺寸要与本工序加工后的情况相符，后续工序中才能形成的结构形状在本工序的工序简图中不要反映出来。6)工序简图中应使用表7-9、表7-10所列符号分别表示出工件的定位及夹紧情况，表7-11是定位、夹紧符号标注示例。02工艺卡片的填写(四)切削用量的确定

1)单件小批量生产时，为了简化工艺文件，常不具体规定切削用量，而由操作者根据具体情况自行确定。

2)批量较大时，特别是组合机床、自动机床及多刀加工工序的切削用量，应科学、严格地确定。3)在采用组合机床、自动机床等多刀具同时加工时，其加工精度、生产率和刀具寿命与切削用量的关系很大，