第3章__机械加工工艺规程制订1.ppt

1、第3章 机械加工工艺规程制订,3.1 概述,一、机械加工工艺规程及其作用,将零件机械加工工艺过程用文字、表格和图形以法规的形式固定下来形成的工艺文件,作用：,1.机械加工工艺规程是车间生产的主要技术文件,2.机械加工工艺规程是生产准备和计划的主要技术依据,二、制订机械加工工艺规程的基本要求,保证加工质量，满足生产效率，良好经济性和环保性是制订机械加工工艺规程的根本要求,三、机械加工工艺规程的主要内容,1.设计工艺路线,2.工序设计,3.编制工艺文件,3.2 工艺路线设计,零件从毛坯到成品零件的整个过程称工艺路线,一、零件的工艺分析,零件图审查内容,1.零件图的完整性与正确性,零件视图是否足够；

2、尺寸、公差、表面粗糙度和技术要求的标注是否齐全合理,2.零件加工要求的合理性和可能性,加工表面尺寸、形状、位置精度、表面粗糙度、热处理、表面处理及其他方面要求在保证使用性能前提下是否经济合理，在现有生产条件下是否可能加工。,3.零件选材及热处理,根据零件使用性能，分析零件图规定的材料和热处理是否合理。遵循的原则是在保证零件使用性能的前提下，经济合理，在现有条件下加工可能性。,零件结构工艺性,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能性。,良好的工艺性是指零件结构在同样的生产条件下，加工方便，易于保证加工精度，并取得最大的经济效益。,（三）零件工艺分析,1.确定零件毛坯及热

3、处理,2.确定工艺路线的加工阶段,3.考虑主要表面加工方法,4.考虑位置精度保证方法及基准选择,二、毛坯的确定,1.毛坯种类的确定,（1）零件材料及其力学性能,（2）生产类型,大批大量生产时，应采用精度和生产率都较高的毛坯的制造方法,（3）零件的形状和尺寸,（4）生产条件,（5）积极推广应用新工艺、新技术和新材料,2.毛坯形状和尺寸的确定,根据生产经验，在工艺过程之前确定,通过毛坯的精化使形状尽量接近于零件，以减少机械加工的劳动量，力求少加工，甚至无屑加工是机械加工的发展方向。,根据零件各加工表面的加工余量，从后往前，由零件尺寸加各工序余量，通过计算得到毛坯形状和尺寸,考虑毛坯的形状和尺寸，还

4、应考虑定位基准的需要,三、表面加工方法的选择,根据零件表面质量要求，选择一套合理的加工方法，既保证表面质量的加工要求，又兼顾生产率和经济性。,1.经济加工精度和经济粗糙度,图3-1 经济加工精度分析,在正常的条件下（采用符合质量标准的设备、工艺装备和标准技术等级工人，不延长加工时间）所能保证的加工精度,2.选择加工方法时考虑的主要因素,（1）工件的加工精度、表面粗糙度和其他技术要求,（2）工件材料及热处理状态,（3）工件整体结构形状和尺寸,（4）加工表面的构造和尺寸,（5）产生类型,（6）具体生产条件,四、定位基准的选择,定位基准的影响夹具结构；,粗基准：用未经机械加工的毛坯面作为定位基准。,

5、精基准：用加工过的表面作为定位基准。,加工余量；,加工表面位置关系精度。,（一）粗基准的选择,1.相互位置要求原则,加工表面与不加工表面间有相互位置关系要求，一般选择不加工表面为粗基准,2.加工余量合理分配原则,为保证重要加工表面的加工余量均匀，应选择该面为粗基准,为了保证各加工表面都有足够的加工余量，应选择毛坯余量最小的面为粗基准。,3.粗基准避免重复使用原则,用粗基准定位时产生较大的基准移动误差，因此粗基准一般不允许重复使用。,4.便于安装原则,应使定位准确，夹紧可靠。,(二）精基准选择,选择精基准主要考虑位置精度保证,1.基准重合原则,以工序基准为定位基准，消除基准不重合误差影响。,图3

6、-4 定位基准选择与基准不重合误差,2.互为基准原则,有相互位置要求的两个表面，加工时以其中一个表面为定位基准来加工另一个表面，这种定位方式称互为基准原则。,图3-5 位置精度保证与定位基准选择,选择A面为定位基准加工F面即位互为基准原则,基准重合，没有基准不重合误差，有基准移动误差。,3.一次装夹原则（一次安装）,有相互位置关系要求的几个表面，在一次装夹过程中同时完成这几个表面的加工，这种加工方法称一次装夹法。,在一次装夹中将A、C、B、K、H表面加工出来，这种方法就是一次装夹法。,4.基准统一原则,当工件以某一组精基准定位可以较方便加工其他表面时，应尽可能在多数工序中采用此组基准定位加工其

7、他表面，这就是基准统一原则。,以A面为定位基准加工F面；在另一工序中仍以A面为基准加工D面，这就是统一基准原则。,加工F面时，基准是重合的。加工D面时基准不重合，,5.自为基准原则,选择加工表面本身为定位基准，这就是自为基准。,6.便于装夹原则,选择的精基准应能使定位准确、可靠，夹紧装置结构简单，操作方便。,（三）辅助定位基准,为满足工艺上的需要在零件上专门制造的基准。它可以是工件上的表面而将精度提高满足定位要求；也可以是专门制造的表面。,五、加工阶段划分,（一）加工阶段,1.粗加工阶段,粗加工阶段任务是去除各加工表面大部分余量，使各表面尽量接近图纸尺寸。粗加工阶段主要考虑的问题是如何提高生产

8、率。,2.半精加工阶段（细加工阶段）,对主要表面进一步加工，使之达到一定精度，并留有合适余量，为精加工作准备；次要表面完成最终加工。,3.精加工阶段,保证各主要表面达到图纸规定的技术要求及表面粗糙度要求。此阶段主要考虑如何保证加工精度,4.精密加工阶段（包括光整加工）,当零件的尺寸精度、形状精度要求很高，表面粗糙度值要求很低，表面物理机械性能要求很高时，要进行精密加工。,精密加工：研磨、超精加工、珩磨、金刚石车削、金刚镗、抛光等。,光整加工：是降低表面粗糙度和提高表面物理机械性能的加工方法。典型加工方法：研磨、珩磨、超精加工、抛光和无屑加工。,5.超精密加工,超精密加工方法主要有亚微米加工和纳

9、米加工。,（二）划分加工阶段的意义,1.有利于保证加工质量,划分阶段可以对表面逐渐加工有利于减小误差和纠正误差复映，也有利于残余应力的消除。,2.有利于合理使用设备,3.与热处理工序相适应,工件在加工中需要进行各种热处理，热处理工序的安排自然将加工路线划分阶段。,4.便于发现毛坯缺陷,5.避免精加工表面损伤,（三）划分阶段的原则,1.零件的加工精度,零件加工精度高要划分阶段。一般精度划分粗、精两个阶段；较高精度划分三个阶段，高精度零件划分四个阶段；要求特别高的超精密加工表面才划分五个阶段。,2.工件刚性,刚性差易变形零件要划分阶段。,3.工件热处理,六、工序集中与分散,1.工序集中,在每个工序

10、中尽可能安排加工多的表面，每个工序内容较多。,特点： （1）便于采用高效率专用设备和工艺装备及数控加工技术；,（2）减少了工序数目，缩短了工艺过程，简化了生产计划工作和生产组织工作；,（3）设备数量少，操作工人少，占地面积小；,（4）减少了工件的安装次数，不仅缩短了辅助时间，而且易于保证加工表面之间的位置精度；,（5）专用设备和工艺装备的投资大，调整和维修复杂，生产准备工作量大，转换新产品比较困难,数控设备使用改变了这种状况,2.工序分散,在每个工序中加工尽可能少的加工表面，每道工序内容少。,特点： （1）设备和工艺装备比较简单，调整方便，工人容易掌握操作技术，生产准备简单，产品容易更换；,（

11、2）有利于选择合理的切削用量，减少基本时间,（3）设备数量多，操作工人多，生产面积大，生产组织工作量大。,3.工序集中与分散的选用,1.生产类型,单件小批生产采用工序集中原则；对于大批大量生产时，对结构复杂，且有条件采用专用设备和工艺装备时，采用工序集中；对于结构简单的产品采用工序分散；成批生产一般采用适当集中，以便采用高效设备。,（2）产品品种多又经常变换，适于采用分散原则。但随数控机床使用，也可以采用集中原则。,（3）零件加工质量、技术要求较高时一般采用分散原则。,（4）零件尺寸大、重量大，不易运输和装夹，应采用集中原则。,工序集中是机械加工的发展方向之一。,七、加工顺序的安排,1.基面先

12、行,作为定位基准的表面，应先安排加工，目的是尽快为后续工序提供基准。,2.先粗后精,3.先主后次,先安排主要表面加工，后安排次要表面加工,4.先面后孔,机械加工的顺序是： 先加工精基准粗加工主要表面精加工主要表面光整加工主要表面超精加工主要表面，次要表面穿插在各个阶段之间进行。,（二）热处理工序安排,1.预备热处理,安排在机械加工之前，以改善切削性能，消除毛坯制造时的内应力。,2.去除内应力热处理,方法：自然时效、人工时效和去应力退火,安排在粗加工后，半精加工前进行，目的是消除铸造和粗加工时产生的内应力，减少后续工序变形。,加工精度要求高的零件，在半精加工后安排第二次时效处理，使精度稳定。,对

13、于精度要求特别高的零件，安排低温处理稳定尺寸。,3.最终热处理,热处理方法：调质和淬火,调质为了获得综合机械性能，安排在半精加工之后。随新刀具材料出现，为了纠正调质的变形，可将调质安排在粗加工阶段之后。,淬火获得很高的硬度，安排在精加工前进行。,随着刀具材料的进步，可安排在半精加工阶段进行，特别情况下安排在粗加工阶段后进行。,4.化学热处理,方法：渗碳和氮化等最终热处理方式。,渗碳时，如果采用余量保护法，该工序安排在粗加工阶段进行。如采用镀铜保护法，安排在粗加工阶段后进行。,氮化工艺可获得比渗碳淬火表面更高的表面硬度和耐磨性，抗疲劳强度、抗蚀性等也比较好。安排在粗磨后，精磨前进行。,(三）辅助

14、工序安排,1.检验,中间检验一般安排在转换车间之前或重要关键工序之后。最终检验安排在工艺过程之后进行。,2.特种检验,X射线、超声波探伤安排在工艺过程开始或粗加工阶段中进行。,磁力探伤、荧光探伤、涂色、腐蚀检查表面缺陷工序安排在精加工阶段进行。,3.表面处理,4.洗涤防锈,3.3 工序设计,一、机床和工艺装备选择,（一）机床选择,1.机床加工范围应与零件的外廓尺寸相适应,2.机床的精度应与工序加工要求的精度相适应,3.机床的生产率应与零件的生产类型相适应,4.选择机床应与工厂现有生产条件相适应,（二）工艺装备选择,1.夹具选择,单件小批生产中，应尽量选用通用夹具和组合夹具。大批大量生产时，根据

15、工序要求设计专用夹具，也可使用组合夹具。,2.刀具选择,首先尽量选用通用刀具，必要时可采用高效率的复合刀具和专用刀具。,3.量具的选择,根据生产类型和检验精度确定。在单件小批生产中，尽量采用通用量具，在大批大量生产中应采用各种量规、检验仪和设计专用检验夹具。,二、加工余量确定,（一）加工余量的概念,在加工过程中从被加工表面上切除的金属层厚度,工序余量：相邻工序的工序尺寸之差,总加工余量：毛坯尺寸与零件图纸设计尺寸之差,对于回转体零件表面，加工余量从直径考虑时称双边余量。,工序余量,对被包容面,Z=a-b,对包容面,Z=b-a,式中：,工序最大余量与最小余量：,2.总加工余量,（二）加工余量的影

16、响因素,1.上一工序表面粗糙度Ra和缺陷层Da,图3-10 表面粗糙度及缺陷层,2.上一工序的尺寸公差Ta,3.上一工序的形位误差,4.本工序工件在机床上位置误差,加工余量组成可表示为：,双边余量,（三）确定加工余量方法,1.分析计算法,（1）采用自为基准加工回转体零件时,（2）超精加工、抛光加工,这种方法比较经济合理，但必须具有全面可靠资料，适合于大批量生产或毛坯材料比较贵重场合。,2.查表法,3.经验估计法,三、工序尺寸的确定,工序尺寸是工序基准与加工表面间的位置尺寸,（一）工序基准的选择,图3-13 轴承套轴向尺寸,图3-14 轴套零件轴向尺寸及工序,最终工序：直接保证设计尺寸的工序。,

17、中间工序：除最终工序外的所有工序。,1.最终工序工序基准的选择,（1）工序基准与设计基准重合,工序基准选设计基准，可以避免由尺寸换算而压缩公差,在30工序加工B面时，工序基准不选择C面而选择D面，工序图如下,尺寸链：,封闭环为,其余为组成环。封闭环公差为0.1，组成环公差必须缩小，使加工困难。,B,C,A,D,60+0.1,80-0.2,69.9+0.1,(2).便于作测量基准,图3-16 方便测量时工序基准选择,2.中间工序的工序基准选择,（1）工序尺寸间接参与设计尺寸保证时，选择工序基准应使尺寸链的环数要少,在工序25，工序基准选A时，尺寸链：,工序尺寸,公差为0.1。,25工序，工序基准

18、选B面，工序图如下：,尺寸链如图：,封闭环为10+0.2，其余为组成环。三个组成坏公差之和应小于等于0.2，因此使加工变为困难。在封闭环公差一定时，只有保证尺寸链环数少，才能使加工工序尺寸容易保证。,C,B,A,10.3-0.12,B,60+0.1,10-0.2,（2）要使精加工时余量变化范围小,中间工序工序基准选择影响工序余量变化范围,工序30磨削端面时余量：,在工序20中，加工端面B时选D面为工序基准,尺寸链,3.便于作测量基准，以使测量方便和测具简单,（二）工序尺寸的确定,1.最终工序尺寸确定,（1）当最终工序工序尺寸不参与其他设计尺寸保证时，工序基准与设计基准重合，工序尺寸等于设计尺寸，工序尺寸公差等于设计尺寸公差。,设计图,最终工序图,多尺寸保证时，应取精度高的设计尺寸及公差,（2）最终工序尺寸参与其他设计尺寸保证，而工序尺寸取设计尺寸公差太大时，应由尺寸链解出,设计图,最后两工序工序图,尺寸链,设计图尺寸60+0.1改为60+0.15，,加工困难。,因此尺寸为60+0.1 ，为69.9+0.1 ，加工容易保证。