机械加工工艺过程的基础知识

金属材料成形基础主讲徐晓峰第一页，共42页。第八章机械加工工艺过程的基础知识§1机械加工工艺过程的基本概念§2工件的安装和夹具§3工件工艺规程的制定§4典型零件工艺过程第二页，共42页。第八章机械加工工艺过程的基础知识§1机械加工工艺过程的基本概念一、生产过程和工艺过程工艺是指制造产品的技巧、方法和程序。机械制造过程中，凡是直接改变零件形状、尺寸、相对位置和性能等，使其成为成品或半成品的过程，称为机械制造工艺过程。它通常包括零件的制造与机器的装配两部分。1.生产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、装配、检验、试车、油漆、包装等。第三页，共42页。2.工艺过程在生产过程中，直接改变原材料的（毛坯）的形状、尺寸、性能，使之变为成品的过程。工艺过程具体可分为：铸造、压力加工、焊接、机械加工、热处理、特种加工、电镀、涂覆、装配等工艺过程。3.机械加工工艺过程的组成1)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。第四页，共42页。2)安装3)工步工件在一次装夹中所完成的那部分工艺过程。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。第五页，共42页。单件、小批量生产：工艺内容加工内容设备工序安装工步124①车端面；②打中心孔；③调头，车另一断面；④打中心孔。车床229①粗车、半精车Φ40外圆；②粗车、半精车Φ35外圆；③粗车、半精车Φ25外圆；④切槽；⑤倒角；⑥粗车、半精车Φ32外圆；⑦粗车、半精车Φ20外圆；⑧切槽；⑨倒角。车床311①铣键槽铣床41打毛刺523①粗磨、精磨Φ35外圆；②粗磨、精磨Φ25外圆；③调头粗磨、精磨Φ20外圆；磨床第六页，共42页。大批量生产：工艺内容加工内容设备工序安装工步111①车端面；②打中心孔。铣床215①粗车、半精车Φ40外圆；②粗车、半精车Φ35外圆；③粗车、半精车Φ25外圆；④切槽；⑤倒角。车床314①粗车、半精车Φ32外圆；②粗车、半精车Φ20外圆；③切槽；④倒角。411①铣键槽铣床51打毛刺623①磨外圆；②磨外圆；③调头磨外圆；磨床第七页，共42页。二、生产纲领和生产类型1.生产纲领2.生产类型生产纲领—产品的年产量。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第八页，共42页。1)单件生产2)成批生产3)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：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。第九页，共42页。生产类型同一零件的年产量（件）重型中型小型单件生产<5<10<100成批生产小批生产中批生产大批生产5~100100~300300~100010~200200~500500~5000100~500500~50005000~50000大量生产>1000>5000>50000生产类型的划分：第十页，共42页。单件、小批生产成批生产大批大量生产机床设备通用（万能）的设备通用和部分专用设备广泛使用高效专用设备夹具通用夹具广泛使用专用夹具广泛使用高效专用夹具刀具和量具一般刀具和通用量具部分的采用专用刀具和量具广泛采用高效率专用刀具和量具毛坯木模手工造型和自由锻造部分的采用机器造型和模锻机器造型、压力铸造、模锻、滚锻等对工人的技术要求高一般操作工—低调整工—高各种生产类型的特征和要求：第十一页，共42页。§2工件的安装和夹具定位夹紧=安装+一、工件的安装1.直接安装法工件直接安装在机床工作台或通用夹具上。找正比较费时，定位精度的高低主要取决于所有工具或仪表的精度，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。第十二页，共42页。2.利用专用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。所以：定位精度高，生产率高，适用于大批量生产。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。第十三页，共42页。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。2)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：定位精度高，生产率高，适用于大批量生产。3)其它夹具可调夹具；组合夹具；随行夹具等。1)通用夹具已标准化的夹具。如：三爪卡盘、四爪卡盘、平口虎钳等。1.夹具的种类第十四页，共42页。2.夹具的组成工件挡铁V形块夹紧机构钻套夹具体1)定位元件及装置夹具上用来确定工件正确位置的元件及装置。第十五页，共42页。2)夹紧机构及装置3)导向及对刀元件5)其它元件及装置4)联接元件6)夹具体夹具上工件定位后，将其夹紧以承受切削力等作用的机构或装置。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。夹具上用来确定夹具和机床正确位置的元件。是夹具的基准零件。第十六页，共42页。§3工件工艺规程的制定为了保证产品质量、提高生产效率和经济效益，须根据具体生产条件拟定合理的工艺过程，用图表（或文字）的形式写成文件—工艺规程。一、对加工零件进行工艺分析1.检查零件的图纸是否完整正确；2.审查零件材料的选择是否恰当；3.审查零件的结构工艺性；4.分析零件的技术要求；第十七页，共42页。二、选择毛坯三、确定加工余量1.确定毛坯的种类；毛坯—锻件、铸件、型材、焊接件等。2.确定毛坯的形状；加工余量：为了得到一个合格的零件，必须从毛坯上切去的那层金属。毛坯尺寸与零件图的相应设计尺寸之差—加工总余量相邻两道工序的工序尺寸之差—工序余量总余量=工序余量之和第十八页，共42页。余量的大小①与生产类型有关②与生产方法有关③与零件的形状和尺寸有关④与工序有关加工外圆面：粗车：3~5精车：1~1.6磨削粗磨：0.3~0.5精磨：0.1以下目的：为了切除上一道工序所留下来的加工误差和表面缺陷，从而提高工件的加工精度、减小表面粗糙度。第十九页，共42页。确定加工余量的方法：1)估算法2)查表法3)计算法仅适用单件、小批量生产。适用一般的加工生产。应用最广泛。适用大批量生产和自动机床及数控机床加工。第二十页，共42页。四、定位基准的选择1.基准的概念及分类；1)基准在产品的设计、制造和装配过程中，在零件图、工艺图和装配图上作为依据的点、线、面。2)基准的分类⑴设计基准：在零件图上（设计图样上）所使用的基准。第二十一页，共42页。⑵工艺基准：在工艺过程中所依据的基准。定位基准：装配基准：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。第二十二页，共42页。第二十三页，共42页。2.定位基准的选择1)工件的六点定位原理注意：⑴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。②一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。⑶夹紧定位第二十四页，共42页。2）定位现象分析①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。ABC第二十五页，共42页。AC②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。A第二十六页，共42页。③欠定位④过定位只限制：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。2）定位基准的选择（1）粗基准的选择粗基准—没有经过切削加工就被用作定位基准的表面。AC第二十七页，共42页。①保证各重要加工表面都有足够的加工余量②保证加工表面与非加工表面之间的相互位置精度⑴选取非加工表面为粗基准；第二十八页，共42页。⑶若工件必须首先保证某重要表面的加工余量均匀，则应选择该表面为粗基准。⑵选取与加工表面相互位置精度高的表面为粗基准；第二十九页，共42页。⑸在同一尺寸方向上，粗基准只允许使用一次。（2）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。⑴“基准”重合原则；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。⑷选作粗基准的表面应尽量平整、光洁，不应有飞边、浇口、冒口及其它缺陷，以便定位准确、夹紧可靠。第三十页，共42页。⑵“基准同一”原则；⑶“互为基准”原则；1、2—轴颈3、4—锥孔第三十一页，共42页。⑷选精基准的表面应能保证零件定位准确、夹紧可靠。五、工艺路线的拟定1.确定加工方案加工一个直径φ25H7表面粗糙度0.8μm的孔。可有四种加工方案：a.钻孔-扩孔-粗绞-精绞；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-粗拉-精拉。应根据零件加工表面的特点和产量等条件，确定采用其中一种加工方案。第三十二页，共42页。2.加工阶段的划分；⑴粗加工阶段：切除各加工表面上的大部分余量，并做出精基准。

生产率⑵半精加工阶段

：减小粗加工留下的误差，为主要表面的精加工作好准备，并完成一些次要表面的加工。⑶精加工阶段

：保证各主要表面达到图纸规定的要求。⑷光整加工阶段

：进一步减小表面粗糙度、提高精度。

划分加工阶段的目的：⑴保证加工质量；⑵及早发现毛坯的缺陷；⑶合理使用设备⑷便于组织生产。

第三十三页，共42页。3.加工顺序的安排1)切削加工工序的安排⑴先粗后精；⑵先基准后其它；⑶先主后次；⑷先面后孔。2)热处理工序的安排⑴预备热处理：安排在机械加工之前。

⑵最终热处理：安排在半精加工之后，磨削加工之前。

⑶时效热处理

：安排在粗加工之后。

第三十四页，共42页。3)检验工序的安排⑴零件从一个车间送往另一个车间的前后；⑵零件粗加工阶段结束之后；⑶重要工序加工的前后；⑷零件全部加工结束之后。六、机床与工艺装备的选择1.机床的选择⑴机床的精度应与工序要求的精度相适应；⑵机床的生产率应与该零件生产类型相适应；⑶机床的加工尺寸范围应与零件的外形尺寸相适应；⑷应符合本厂现有的实际情况。第三十五页，共42页。2.工艺装备的选择⑴夹具的选择；⑵刀具的选择；⑶量具的选择；七、工艺文件的编制1.机械加工工艺过程卡片2.机械加工工序卡片2.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。第三十六页，共42页。§4典型零件工艺过程一、轴类零件材料：45淬火硬度：40~50第三十七页，共42页。1.零件各主要部分的技术要求1）在的轴段上装滑动齿轮，并开有键槽；2）和的两段为轴颈，支承于箱体的轴承孔中；3）表面粗糙度值均为0.8μm；4）工件材料为45钢，淬火硬度为40~50。2.工艺分析该零件各的配合表面本身均有一定的精度（相当于7）和粗糙度要求。第三十八页，共42页。根据对各表面的具体要求，可采用如下的加工方案：粗车——半精车——热处理——粗磨——精磨轴上的键槽可在立铣床上铣出。3.基准的选择为了保证各配合表面的位置精度，选择轴线（轴两端的中心孔）为粗、精基准。4.工艺过程第三十九页，共42页。单件、小批量生产：工序号工序名称加工内容