机械加工工艺过程设计.ppt

1、1,机械制造技术基础,机械制造及自动化系,第5章 机械加工工艺过程设计,FUNDAMENTALS OF MACHINERY MANUFACTURING TECHNOLOGY,Machining Process Planning,2,生产过程 与原材料进厂产品制成相关的劳动和运输的总和 （原料生产准备毛坯加工装配检测包装） 工艺过程 与原料转变为产品直接有关的过程 工艺规程 以文件形式规定下来的工艺过程 工序 一个（或一组）工人在一台机床（或工作地点）上对一个 （或同时几个）工件进行加工，所连续完成的那一部分工 艺过程（四大要素） 工序是机械加工工艺过程的基本单元，也是生产组织 和计划的基本单元

2、,5.1 制订机械加工工艺规程的步骤和方法,5.1.1 概述,3,一个工序中每次装夹后所完成的那一部分工艺过程 （如：车一个工件的一端外圆并倒角后立即再车其另一端 外圆并倒角，是一个工序，两次安装） 一次装夹中，工件相对于机床（刀具）每占据一个确切位置所完成的那一部分工艺过程（转位工作台，转位夹具） 加工表面、切削用量、切削速度和进给量都不变的情况下，所完成的那一部分工艺过程。 一个工步中，切削层很厚，可分几次走刀切削，每次切削称一次走刀，（只改变切削深度）（误差复映中存在）,注意：（1）连续是指未插入其它加工，而并不是停止地加工 （2）车完一个工件的一端后立即掉头车另一端，只能 算一个工序

3、（3）车完一批工件的一端后再掉头车另一端，两序,安装,工位,工步,走刀,4,式中 Q 机器数； n 每机零件数 备品率； 废品率。,生产纲领,生产类型,单件 大批 成批 中批 小批 大量,年产量,p.16,5,采用机械加工方法直接改变毛坯的形状、尺寸、各表面间相互位置及表面质量，使之成为合格零件的过程,机械加工工艺过程,机械加工工艺规程,按一定的格式（表格或图表）和要求描述机械加工工艺过程的指令性技术文件,包括：机械加工工艺过程卡、工序卡、检验工序卡、机床调整卡等,一切生产人员必须严格地执行工艺规程，不得违反工艺纪律,6,5.1.2 机械加工工艺规程的设计原则,必须保证加工质量 力求高效率、低

4、成本 充分利用现有生产条件 保障文明生产和安全生产 力争先进性，符合可持续发展,p.171-,7,5.1.4 机械加工工艺规程的设计步骤及内容,p.172-,（1）分析零件的工作图和产品装配图 （2）工艺审查 （3）确定毛坯种类及制造方法 （4）拟订机械加工工艺路线 （5）确定各工序所需的机床和工艺装备 （6）工序设计 （7）评价工艺路线 （8）形成工艺文件,表5.4 p.173（本厂提供）,完整性，正确性，工艺性,功能要求，经济性,零件功用，技术要求,技术经济分析，优化工艺方案,8,5.1.5 零件的结构工艺性分析,p.62-,保证零件的使用性能，还要看之能否制造，便于制造及降低成本。 结构

5、工艺性：综合考虑制造、装配工艺、维修及成本等方面的技术。亦称之为满足使用条件下的零件制造可行性和经济性。,生产类型（根据类型选机床、加工方法与设备） 制造条件（厂的制造能力、水平） 工艺技术（先进工艺）,影响结构工艺性的因素,9,（1）零件机械加工结构工艺性,p.62-,从难易性与加工成本角度出发。,机加工艺性的其它具体要求,（1）零件设计要有足够空间（如：退刀槽、越程槽） （2）便于加工（如：不能在斜面上钻孔） （3）减少加工面积（如：大平面或长孔加空刀） （4）尽理使用结构相似要素（如：退刀槽、越程槽 规格相同、凸台同一高度） （5）便于安装与夹紧,尺寸标注注意基准，减少基准不重合误差。,

6、10,p.62-,11,p.62-,12,p.62-,13,p.62-,（2）零件的装配结构工艺性 参见:p66 评定机器装配好坏的一个重要标志：装配周期短、劳动量少、操作方便、容易达到装配精度要求,14,p.62-,将结构分成若干个独立单元（可缩短装配周期）,（1）便于部件规格化、系列化、标准化 （2）有利于机器质量不断提高（便于改进） （3）便于协作生产（卫星式工厂：如轿车） （4）重型机器包装运输 （5）流水线生产,减少装配时的修配与机械加工（修配适用于单件小批）,尽量使装配和拆卸方便,15,p.62-,16,p.62-,17,p.62-,18,5.2 定位基准的选择,5.2.1 精基准

7、的选择,应考虑的主要因素,保证加工精度,便于准确装夹,19,5.2.2 粗基准的选择,应考虑的主要因素,保证加工余量均匀分配,利于装夹,保证加工面与非加工面的位置要求,20,5.3 工艺路线的拟订,工艺路线的拟订：选择加工方法、确定加工顺序、划分加工工序,21,一、 常用的加工方法,车、铣、刨、磨、拉、研磨、刮削（研）、抛光,车、磨、研磨、珩磨、砂带磨、抛光、滚压,钻、扩、铰、镗、拉、磨、珩磨、研磨、挤压,车、攻（套）、铣、磨、滚压,平面加工：,外圆加工：,孔加工：,螺纹加工：,齿形加工：,铣、拉、插、滚、剃、珩、磨,成形表面加工：,成形刀具加工、简单刀具加工,22,二、 典型表面的加工工艺路

8、线,1. 外圆表面的加工工艺路线,p.182-,23,2. 内孔表面的加工工艺路线,24,3. 平面的加工工艺路线,25,5.3.2 加工阶段的划分,粗加工阶段 主要去除各表面的大部分加工余量，并加工出精基准,半精加工阶段 完成一般精度表面的加工，为主要表面的精加工做准备,精加工阶段 使主要表面的加工达到设计的加工精度和表面粗糙度 为少数需要精密加工或光整加工的表面做准备,光整加工阶段 达到高精度表面的加工精度和表面粗糙度要求,p.187 -,26,划分加工阶段应考虑的因素,零件的技术要求 合理选择加工工艺路线,生产纲领和生产条件 根据生产类型合理安排工序 工序分散，工序集中,毛坯情况 高质量

9、毛坯有利于加工,27,热处理工序的安排 时效、淬火,毛坯热处理 改善工件材料的切削性能，去应力处理,中间热处理 粗、精加工之间的退火、人工时效等,材料性能热处理 改善工件材料的力学物理性能，如调质、淬火等,表面热处理 改善耐磨、耐蚀、装饰性，如电镀、氧化、发黑等,时效、淬火,28,例：铸件毛坯，零件轴承座，加工要求如图，试分析粗精基准应如何选择？,（1）加工内孔及端面：获尺寸100， 50，130，15及垂直度，一次装夹完成（粗基准：小端外圆及法兰左端面）； （2）加工法兰缺口：获尺寸125（精基准： 50内孔及右端面）； （3）加工座孔：获尺寸 15及3- 10. 工序2与工序3符合基准重合

10、和统一原则。,29,例：试制定其加工工艺规程？（工序安排）,工序 工序名称 加工设备 平端面打中心孔 中心孔机床 车外圆 车床 粗磨外圆 外圆磨床 热处理 热处理设备 精磨外圆 外圆磨床 钳修 钳工台,30,31,32,5.4 加工余量、工序尺寸,5.4.1 加工余量的概念,加工余量在加工过程中从被加工表面上切除的金属层厚度,p.190 -,33,基本余量前工序与本工序基本尺寸之差,最大余量,余量公差,被包容面,包容面,被包容尺寸,包容尺寸,最小余量,被包容尺寸,包容尺寸,平均余量,被包容尺寸,包容尺寸,对调整法加工时余量公式作概念性解释 如：Zbmax=amax-bmax Zbmin=ami

11、n-bmin,34,35,2. 加工余量及工序尺寸公差对机械加工的影响,p.192-,加工余量的影响,过大：增加加工量，降低生产效率，增加加工成本,过小：不能保证消除前序的各种误差和表面变质层,工序尺寸公差的影响,过大：使余量变动量增大，影响装夹精度和加工质量,过小：提高工序精度，增加工序加工成本,36,影响工序余量的因素,前工序留下的表面粗糙度 Ry 和表面缺陷层深度 Ha 表5.9 p.193,前工序的尺寸公差 Ta,前工序留下的需单独考虑的空间误差 a,本工序的装夹误差 b,矢量，按模计算,37,简化公式,1）采用浮动镗刀、浮动铰刀、拉刀加工孔，不能纠正位置误差,2） 无心磨床加工外圆，

12、无装夹误差,3） 研磨、珩磨、超精加工， 仅去掉上工序的加工痕迹,（单边）,4） 抛光，仅降低表面粗糙度,（单边）,38,2. 查表法,根据机械加工工艺手册提供的资料，再根据工厂的具体情况修正,3. 经验法,由一些有经验的工艺人员或工人确定余量。多用于单件小批生产,书例5.1 p.195,39,40,5.5 工艺尺寸链及相关工序尺寸的计算,工艺尺寸链在零件加工过程中，由同一零件有关工序尺寸所形成的尺寸链,直线尺寸链,角度尺寸链,平面尺寸链,空间尺寸链,5.5.1 尺寸链概述,分类：,41,5.5.2 尺寸链的基本计算方法,极值法,公差计算式,基本尺寸计算式,偏差计算式,极限尺寸计算式,p.19

13、8-,也可竖式法求解：但思想仍是极值,42,p.198-,也可竖式法求解：但思想仍是极值（例5.2）,竖式法求解尺寸链,43,得： A0 = 9.95 0.17 =,44,5.5.3 工艺尺寸链的应用,1. 基准不重合时的尺寸换算, 定位基准与设计基准不重合,书例5.4 p.202 批量加工B面，求对刀尺寸A2。,定位基准是：A面；设计基准是：C面,45, 测量基准与设计基准不重合,书例5.5 p.202 求测量尺寸x，图a。,环为50）公差之和（0.17）时，就可能出现假废品（x超差量为0.36-0.19=0.17）,为减少假废品的出现，可采用专用量具进行检验，如图b。制造并使用高精度的 x

14、2，通过检测 x1间接确定尺寸10的加工是否达到要求。,设计尺寸为10和50，10不便测量，改测x，因此，设计基准与测量基准不重合,在此范围内满足要求，但超差时如x=40.36mm, 认为是废品，结果不是，因此：只要测量尺寸x 超差量小于或等于其他组成环（组成,46,2. 中间工序尺寸计算, 工序基准是尚待加工的设计基准时的中间工序尺寸计算,书例5.6 p.203 求工序尺寸A1。,注意：当尺寸链中的尺寸取原尺寸的一半时，基本尺寸及其公差 （偏差）均取一半。,47, 多工序加工的工序尺寸计算,书例5.7 p.203 求连杆小端铣薄的工序尺寸。,工位 2 加垫片，如何加？,注：,48,3. 余量

15、校核,书例5.8 p.204 工序尺寸确定后的余量校核。,注意：按尺寸链计算知最小余量为零，需作适当调整。,（1）半精车A，精车B，保证A1 （2）调头，A定位，半精车C，保证A2 （3）热处理 （4）C定位，磨B，保证A3 校核余量,A2，A3不能调，调A1之公差，去掉0.1mm,49,4. 有表面处理工序的工序尺寸计算,书例5.9 p.205,注意： 表面处理分渗入类和镀层类两种； 渗入类表面处理通常在精加工以前完成，精加工后应是渗入层厚 度符合设计要求，故设计要求的渗入层厚度为封闭环； 镀层类表面处理在大多数情况下是通过控制电镀工艺参数来保证 镀层厚度的，故最后获得的电镀后的零件尺寸为封

16、闭环。,（1）精车A，保证R1 （2）渗C淬火，控制H1 （3）精磨A，保证R2 求H1,50,例：轴套工件，其它尺寸在车床上已经加工好，现以A面定位铣C，保证尺寸20（0，-0.2），试计算铣此缺口时的工序尺寸。,51,提示：设计基准与定位其准不重合，20为间接获得，封闭环。工序尺寸是什么意思？加工面到定位面之间的尺寸。,52,提示（共有四个尺寸）设计基准与定位其准不重合，为间接获得，封闭环。工序尺寸是什么意思？加工面到定位面之间的尺寸。,例：图所示的轴套类零件的外圆、内孔及端面均已加工，现铣缺口，求以A和B为轴向定位基准、M和N为径向定位基准时的工序尺寸。,53,提示：N为封闭环。,例：要

17、求在轴上铣键槽，加工顺序：车外圆获得A1=70.5（0，-0.1）；铣槽A2；磨外圆A3=70（0，-0.06），要求磨外圆后保证N=62（0，-0.3），求A2,54,5.5.4 工艺尺寸链的图表法,5.6 计算机辅助工艺过程设计 CAPP,自修,55,5.7 工艺过程的经济性分析,p.218 -,5.7.1 生产率与经济性,生产率常以生产时间来度量,56,经济性产品生产成本的高低,影响生产成本的因素,工人直接参加生产产品所消耗的劳动（工资）,设备及其折旧,工具的消耗及折旧,材料消耗,能源消耗,生产管理,57,5.7.2 时间定额和提高生产效率的途径,1. 时间定额,基本时间 （机动时间）,

18、辅助时间,工作地 服务时间,生理 需要时间,时间定额,58,2. 提高生产效率的途径,（1）缩短基本时间,1）减少刀具实际切削的行程长度,59,2）减少切入和超出余程,60,（2）缩短辅助时间,1）缩短辅助操作的耗时,掌握基本技能，提高操作熟练程度 改进机床、夹具、工具、量具、辅具的操作快捷便利性 工装辅具的文明摆放,2）让辅助时间与基本时间重叠,3）辅助操作自动化,自动上下料装置；自动机床；机械手；机器人,左手夹具,多工位目的,61,（3）缩短工作地服务时间,使用机夹不重磨刀具 采用自动换刀或快速换刀装置 建立良好的工作秩序 保持工作地整洁,快换钻套，五轴联动机床（刀库）,62,5.7.3 工艺方案技术经济性分析,工艺过程经济性的