第5章 机械加工工艺规程设计(09)_免费下载.ppt

1、一.生产过程与工艺过程 1.生产过程,第5章 机械加工工艺规程的制订,5.1 概述,指在机械制造厂制造机器时将原材料转变为成品的全过程称为生产过程。它包括原材料的运输和保存、生产准备、毛坯制造、零件的加工与热处理、部件和整机的装配、机器的检验调试以及油漆和包装等。,主要生产过程：与产品直接有关的生产过程。 辅助生产过程：与产品间接有关的生产过程。,2.工艺过程 指在机器的生产过程中，改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等使其成为成品或半成品的过程称为工艺过程。 以文件的形式确定下来的工艺过程称为工艺规程。 将铸、锻件毛坯或钢材经机械加工方法，改变它们的形状、尺寸、表面质量，使其成为合格零件

2、的过程，称为机械加工工艺过程。 最后，将合格的机器零件和外购件、标准件装配成组件、部件和机器的过程，则称为装配工艺过程。,由原材料经浇铸、锻造、冲压或焊接而成为铸件、锻件、冲压件或焊接件的过程，分别称为铸造、锻造、冲压或焊接工艺过程。在热处理车间，对机器零件的半成品通过各种热处理方法，直接改变它们的材料性质的过程，称为热处理工艺过程。,二、机械加工工艺过程的组成 1.工序 一个（或一组）工人在一个工作地点（指安置机床、钳工台等的地点），对一个（或同时加工的几个）工件所连续完成的那部分机械加工工艺过程称为工序。,阶梯轴单件小批生产时加工,阶梯轴大批生产时加工,2.安装 工件在一次装夹后所完成的那

3、一部分工艺过程称为安装。,3.工位 工件在一次装夹后，在机床上所占有的每一个位置所完成的那一部分工艺过程称为工步。,1：装卸工件 2：钻孔 3：扩孔 4：绞孔多工位加工,4.工步 在加工表面和加工工具不变的情况下，所连续完成的那一部分工艺过程称为工步。（在一个工步内，若有几把刀具同时加工几个不同表面，称此工步为复合工步）,（a）立轴转塔车床的一个复合工步 （ b）钻孔、扩孔复合工步 复合工步,5.工作行程 刀具以加工进给速度相对工件所完成一次进给运动的工步部分称为工作行程。,三、工件尺寸精度获得方法,1.试切法 2.调整法 3.定尺寸刀具法 4.自动控制法,四、机械加工工艺规程的制定 工艺规程

4、是反映工艺过程的技术文件 1.工艺规程的作用 （1）指导生产的主要技术文件 （2）生产组织和管理工作的基本依据 （3）设计新建或扩建工厂的基础,12,2.制定工艺规程的原则 以最快的速度、最少的劳动量、最低的费用，可靠地加工出符合图样要求的零件。即在保证加工质量的前提下，选择最经济合理的加工方案。 应注意： （1）技术上的先进性 （2）经济上的合理性 （3）优良好的劳动条件,13,3.制定工艺规程的原始资料,4. 工艺规程的内容,5.制订工艺规程的步骤,（1）零件图、必要的装配图 （2）零件的生产纲领和投产批量 （3）本工厂的生产条件 （4）毛坯的生产和供应情况,14,（1）分析零图和产品装配

5、图 （2）确定毛坯 （3）拟定工艺路线 （4）确定采用的设备 （5）确定各工序所需要使用的刀具、夹具、量具和辅具 （6）确定各主要工序的技术要求及检验方法 （7）确定各工序的加工余量、计算工序尺寸和公差 （8）确定切削用量 （9）工时定额的计算 （10）编写工艺文件,15,5.2 工艺规程编制的准备阶段工作 一、零件的工艺性分析 1.审查零件的结构工艺性,16,（1）设计的结构要能够加工,17,18,（2）设计的结构要便于保证加工质量,19,20,（3）设计的结构要尽量减小加工面积,21,（4）设计的结构要避免深孔加工,22,（5）设计的结构要有益于提高生产率,23,（6）设计的结构要有便于安

6、装夹紧,24,（7）设计的结构要避免使用特殊刀具,25,26,（8）设计的结构要适应生产类型和具体生产条件的要求,27,2.审查零件图样的工工艺性,28,29,二、 毛坯的选择 1. 零件常用的毛坯 2. 选择毛坯应考虑的因素 3.毛坯性状与尺寸的确定,30,（1）是否铸出工艺凸台,31,（2）是一件一坯还是多件一坯,32,滑键毛坯： L毛坯长度 B锯片或铣刀厚度 n切割零件数,33,34,（3）确定哪些表面不需要制出（如：孔、槽、凹坑等） （4）绘制毛坯图 叠加图=简化的零件图+余量,35,5.3 机械加工工艺路线的拟定,一、拟定加工工艺路线的工作顺序,二、定位基准的选择,36,基准用来确定

7、生产对象上几何要素的几何关系所依据的 那些点、线、面称为基准。 根据其作用的不同，基准分为： 设计基准 工艺基准 工序基准 定位基准 装配基准 测量基准,37,1. 设计基准 零件图上用以确定其它点、线、面位置的基准称为设计基准。 2. 工艺基准 零件在其加工和装配过程中所使用的基准称为工艺基准。 （1）工序基准 在加工工序图中，用来确定本工序加工表面位置的 基准称为工序基准。 （2）定位基准 加工时，使工件在机床或夹具上占有正确位置所采用的基准称为定位基准。 定位基准按基准表面状况可分为： 粗基准 精基准,38,）粗基准的选择原则 粗基准用没加工过的表面作定位基准，此基准为粗基准。 不加工表

8、面为粗基准，当必须保证不加工表面与加工表面间相互位置关系时，应选择该不加工表面为粗基准。 要使加工余量分配合理，对于有较多加工表面而不加工表面与加工表面间位置要求不严格的零件，粗基准选择应能保证合理地分配各加工表面的余量。 应保证各加工表面有足够的加工余量 某些重要表面本身作粗基准 使各加工面总的金属切除量最少,39, 选作粗基准的毛坯表面应尽量光滑平整，不应有浇口、冒口的残迹及飞边等缺陷，以免增大定位误差，并使零件夹紧可靠。 粗基准应尽量避免重复使用，一般情况下同一方向上的粗基准只能使用一次，原则上只能在第一道工序中使用。,40,2）精基准 精基准用加工过的表面作定位基准，此基准为精基准。

9、基准重合原则 基准统一原则 互为基准原则 自为基准原则 便于工件的装夹与加工，使夹具结构简单 3）辅助基准 为工艺上的需要，在工件上专门设置的定位基准称为辅助基准。,41,42,3.测量基准 工件加工时或加工完毕后进行测量所用的基准称为测量基准。 4.装配基准 装配时，用来确定零件或部件在机器中的位置所用的基准称为装配基准。,43,三、加工方法的确定,主要由技术要求来决定 确定最终的加工方，反推到第一次加工。,例：轴加工,孔加工,磨外圆,半精车,粗车,铰孔,扩孔,IT6IT8，Ra1.60.4,IT6IT7，Ra3.20.8,钻孔,44,应考虑的因素 1.加工经济精度（p173174 表6-2

10、.3.4） 2.工件材料的性质 （1）淬火钢磨削 （2）有色金属金刚镗、高速精细车削 3.工件的结构形状和尺寸大小 （1）回转体上的孔车削、磨削 （2）箱体上的孔镗削、铰削 4.生产率和经济性 大批量：采用先进的高效的工艺 面、孔拉削（代替铣、刨、镗） 改变毛坯的制造方法 粉末冶金 减少加工劳动量 石蜡铸造 5.工厂或车间的现有设备情况和技术条件,45,四、加工阶段的划分及加工顺序的安排 1.加工阶段的划分 （1）各加工阶段的任务 （2）划分加工阶段的目的 2.加工顺序的安排,46,粗加工 半精加工 精加工 光整加工,47,五、工序的组合 六、热处理工序的安排 七、辅助工序的安排,48,5.4

11、 工序设计 一、机床及工艺装备的选择 1.机床的选择 （1）机床的加工尺寸范围应与零件外廓尺寸相适应； （2）机床精度应与工序要求的加工精度相适应； （3）机床生产率应与工件的生产类型相适应； （4）应与现有的机床条件相适应。 2.工艺装备的选择 （1）夹具的选择 单件小批：通用夹具、组合夹具 大批大量：设计制造专用夹具,49,（2）刀具的选择 加工方法 工件材料 尺寸精度与表面精度 生产率 经济性 （3）量具的选择：根据生产类型及要求的精度 单件小批：通用量具 大批大量：量规及高效的检验仪器,50,二、加工余量的确定 1.加工余量的概念 加工余量是指为使加工表面达到所需要的精度和表面质量而应

12、切除的金属层厚度。（工件上留给加工用的金属层厚度） 加工余量 工序余量 总余量 工序余量是指某表面在一道工序中所切除的金属层厚度，其数值为上工序尺寸与本工序尺寸之差。,51,单边余量：,Zb本工序的工序余量 a 前工序的工序尺寸 b 本工序的工序尺寸,外表面 Zba-b 内表面 Zbb-a,52,双边余量：回转体,Zb本工序的工序余量 da 前工序加工面余量 db 本工序加工面余量,轴（外表面）Zbda-db 孔（内表面）Zbdb-da,孔,轴,53,平面加工余量是单边的，实际切除金属层厚（深）度=Zb 回转面（外圆和内孔）加工余量是双边的，实际切除金属层厚（深）度=Zb/2（是加工余量的一半

13、）,总余量等于同一加工表面的各工序（工步）余量之和,总余量 = 毛坯尺寸 - 零件图上对应的尺寸,54,bmax,加工方向,加 工 表 面,Zmax,Zmin,Z,amax,bmin,amin,Tb,Ta,工件,55,2. 加工余量的确定 （1）经验估计法 （2）查表修正法,56,三、工序尺寸及公差的确定,工艺过程中，工序尺寸及公差在不同加工工序中是不同的。,工序尺寸在工艺过程中，各工序或工步中所出 现的尺寸成为工序尺寸,当工序尺寸本身是独立的（与其他尺寸无关系），如图所示：, 当工序尺寸不独立时（与其他尺寸有关系），在6.5中讲。,57,轴加工,58,箱体孔加工：,粗镗,0.5,2.4,5,

14、总余量 8,铰孔,精镗,半精镗,毛坯孔,0.1,H13,H10,H8,H7,59,四.切削用量的确定,切削用量影响：切削效率、刀具耐用度、经济性、加工质量。,粗加工：,精加工：,先大切深 ap 次大进给 f 后合适的切削速度 v,先小切深 ap 次小进给 f 后大的切削速度 v（刀具耐用度）,60,五.时间定额的确定,时间定额是指在一定的生产规模下，当生产条件正常时，为完成某一工序所需要的时间。,它是安排生产计划、进行成本核算、考核工人任务完成情况的主要依据。工时定额的确定是工序设计的又一内容。,1.单件时间定额 Td 完成一个零件的一道工序的时间称为单件时间定额。 它包括如下组成部分：,（1

15、）作业时间 Tz：直接用于制造产品零、部件所消耗的时间。,61,基本时间 Tj：是直接改变生产对象的尺寸、形状、相对位置、表面状态或材料性质等工艺过程所消耗的时间。 对于机械加工来说，是指从工件上切除金属层所耗费的时间，其中包括刀具的切入和切出时间。,（2）布置工作地时间 Tb： 是指工人在工作班时间内，照管工作地点及保持正常工作状态所耗费的时间分摊到一个零件一道工序内的部分。 布置工作地的工作包括加工过程中调整更换刀具、修整砂轮、润滑和擦拭机床、清理切屑、刃磨刀具等所耗费的时间。一般可按工序作业时间的%来估计。 Tb= Tz= Tz（2%7%）,辅助时间 Tf： 是为实现工艺过程所必须进行的

16、各种辅助动作所消耗的时间。这些辅助动作包括：装夹和卸下工件、开动和停止机床、改变切削用量、进、退刀具、测量工件尺寸等。,Tz= Tj+ Tf 作业时间为基本时间和辅助时间之和,62,(3)休息与生理需要时间Tx：是指在工作班时间内，工人休息、喝水、去卫生间等生理自然需要的时间分摊到一个零件一道工序内的部分。一般按工序作业时间的%来估计。 Tx= Tz= Tz 2%,(4)准备与终了时间Tzz：在成批生产中，每当加工一批零件的开始和终了时进行准备和终结工作所耗费的时间。 这些工作包括：熟悉工艺文件、安装工艺装备、调整机床、归还工艺装备和送交成品等。 准备终结时间对一批零件只消耗一次，零件批量n越

17、大则分摊到每个零件上的这部分时间越少。,63,所以成批生产时单件定额时间：,2.单件核算时间定额：,当大批大量时：,n生产批量的件数,n极大,64,特点 封闭性各尺寸构成封闭形式，按一定顺序首尾相接。 制约性任一尺寸变化，将直接引起其他尺寸的变化。,由,环列入尺寸链中的每一尺寸,5.5工艺尺寸链,一.尺寸链的概念,1.尺寸链的定义 构成封闭形式相互联系的尺寸组合，称为尺寸链。,2.尺寸链的组成,一个封闭环 若干个组成环,组成,65,（1）封闭环A0 在加工或装配过程中间接获得的派生尺寸（最后自然形成的尺寸）。如上图中的A0。,（2）组成环Ai 在加工或装配过程中直接获得的尺寸（除A0外对封闭环

18、有影响的其他全部各环）。如上图中的A1、 A2 。,66,增减环的确定：,给封闭环任意确定一个方向,1,沿此方向作一回路,2,回路方向与封闭环方向一致减环（ A1 ）,3,回路方向与封闭环方向相反增环（ A2 ）,67,3.尺寸链的种类,零件尺寸链：由零件上的设计尺寸组成的尺寸链,（1）按研究对象分,A0最后间接形成,A1、A2、A3图纸给出,在零件尺寸链中A0往往不重要,68,工艺尺寸链,69,装配尺寸链,70,直线尺寸链： 全部组成环均平行于封闭环。（如以上三例）,（2）按其形态分,71,组成环均位于一个或几个平行平面内，但某些组成环不平行于封闭环。,平面尺寸链：,72,空间尺寸链,组成环

19、位于几个不平行平面之内。（本课程不涉及空间尺寸链问题）,73,直线尺寸链 角度尺寸链,独立尺寸链 相关尺寸链,（3）按各环的几何特征分,（4）按他们的相互关系分,并联 串联 混联,74,二、尺寸链问题及计算方法,1. 尺寸链问题,（1）正计算,已知各组成环的尺寸、公差或偏差，求封闭环的尺寸、公差或偏差。用于设计审核。,（2）反计算,已知封闭环的尺寸、公差或偏差，求各组成环的尺寸、公差或偏差。用于零件尺寸设计及工艺设计。,（3）中间计算,已知封闭环及部分组成环的尺寸、公差或偏差，求其他组成环的尺寸、公差或偏差。用于工艺设计。,75,2. 尺寸链计算方法,（1）极值法（极大极小值法）,是按误差综合

20、后的两种最不利的极端情况来计算封闭环公差的方法。,尺寸链中，封闭环与组成环（共m个）的关系可表示为函数关系：,由于工艺尺寸链环数一般较少，故我们利用极值法解算工艺尺寸问题。,该法简便、可靠。但当封闭环公差值较小而组成环又多时，将使各组成环的公差过于严格。,76,各组成环对封闭环变化的影响程度可用传递系数表示：,直线尺寸链,增环=+1 减环=-1,平面尺寸链（不平行）=+1+1=cos（：A0与Ai的夹角）,77,（2）大数法（概率法）,是用统计原理计算尺寸链问题的一种方法。,计算科学，经济效果好。主要用于组成环较多，要求放宽组成环公差的尺寸链的计算。有关内容将在“装配工艺”一章学习。,78,3

21、.极值法计算尺寸链问题的基本公式,（1）封闭环的基本尺寸,（2）封闭环的中间偏差,中间偏差 ,79,（3）封闭环的公差,（4）封闭环的极限偏差,同理，各组成环的极限偏差,80,（5）封闭环的极限尺寸,同理，各组成环的极限尺寸,81,若是直线尺寸链（增环 =+1，减环 =-1）则可将以上公式简化：,82, 根据题意按比例画出尺寸链 找出封闭环 判断出组成环的增、减环， 明确未知和已知尺寸，利用基本公式求解 验算所得解,三、典型工艺尺寸链问题的分析与计算,工艺尺寸链问题的一般解题步骤,83,1.定位基准与设计基准不重合时的工艺尺寸计算,当用调整法加工零件上某表面时，若定位基准与设计基准不重合时，则

22、该表面的设计尺寸不能由本工序加工直接得到，而是间接获得。那么，本工序的工序尺寸应控制在怎样的大小和公差范围内，才能使间接获得的设计尺寸能够达到要求的精度呢？这就要求用工艺尺寸链方法对这一工序尺寸进行计算。,84,例1：M、N面已在前工序加工出， 已保证。现欲以M面为基准加工P面（用调整法加工），那么，铣刀端面至定位面的尺寸为多少时，可保证设计尺寸 。,85,例2：各平面已加工完毕。现欲以A面为定位基准加工孔（用调整法加工），那么，工序尺寸A3及其公差为多少时，可保证孔的设计尺寸。,86,以左侧大端面定位切槽（用调整法加工。求铣槽的工序尺寸A3及其极限偏差。,例3：,87,2. 测量基准与设计基

23、准不重合时的工艺尺寸计算,加工时，有些尺寸不便测量或无法测量，这时需要选择一个测量基准，计算新的测量尺寸及其公差，以保证设计尺寸的要求。,88,已知,如图所示， 槽 加工后不便测量。试确定测量方案，并计算出测量尺寸及其上、下偏差。,例1:,89,已知，在车床上加工孔，设计尺寸 不易测量 。改测 X 。那么， X 等于多少时，可保证 的要求。,例2 ：,90,3. 中间工序的工序尺寸的计算,在零件加工中，有些加工表面的测量基面或定位基面是需要继续加工的表面。 当加工这些表面时，既要保证本工序对该加工基面的一些精度要求，同时还要保证对原加工表面的要求，即一次加工后要保证两个尺寸的要求。,91,例：,已知，键槽深的设计尺寸尺寸 ，加工顺序车内孔至 ；以内孔表面 为基准插槽（工艺尺寸=X）；热处理（渗碳淬火）；磨孔至 ，间接 保证槽深 。,92,4. 对一个加工表面进行一次加工后，需要同时保证几个设计尺寸要