工艺流程-机械制造工艺基础知识培训课件(ppt 66页)

机械制造工艺基础知识 （ 上） 教 学 内 容 n 机械加工工艺规程的制订 n 工艺尺寸链 n 机械加工精度 机械加工工艺规程的制订 基本概念 一、生产过程和工艺过程 二、工艺过程的组成 三、生产纲领、生产类型及其工艺特征 四、工艺规程 机械加工工艺规程的制订 基本概念 一、生产过程和工艺过程 1、生产过程：机械产品制造时，将原材料或半成品变为产品 的各有关劳动过程的总和，称为生产过程。 包括： 生产技术准备工作； 如产品的开发设计 工艺设计和专用工艺装备的设计与制造 各种生产资料及生产组织等方面的准备工作 原材料及半成品的运输和保管； 毛坯的制造； 零件的各种加工、热处理及表面处理； 部件和产品的装配、调试、检测及涂装和包装等 机械加工工艺规程的制订 基本概念 一、生产过程和工艺过程 2、工艺过程：在生产过程中，凡直接改变生产对象的尺寸、形 状、性质 (物理性能、化学性能、力学性能 )及相对位置关系的过程， 统称为工艺过程。 如毛坯制造、机械加工、热处理、表面处理及装配等，它是生产 过程中的主要过程，其他过程称为辅助过程。 机械加工工艺规程的制订 基本概念 二、工艺过程的组成 机械加工工艺过程：用机械加工方法，直接改变毛坯 的形状、尺寸和表面质量，使其成为产品零件的过程称为 机械加工工艺过程。 由一个或若干们顺序排列的工序组成 。 工序又可分为安装、工位、工步和走刀。 机械加工工艺规程的制订 基本概念 二、工艺过程的组成 1、工序 个或一组工人，在一台机床或一个工作地，对一个或同时对几 个工件所连续完成的那部分工艺过程，称为工序。 区分工序的主要依据是 工作地是否变动 和 加工是否连续 。 工序是组成工艺过程的基本单元，也是制定生产计划和进 行成本核算的基本单元。 机械加工工艺规程的制订 基本概念 二、工艺过程的组成 1、工序 工 序 号 工序内容 设备 1 车 端面， 钻 中心孔 车 床 2 车 外 圆 ， 车 槽和倒角 车 床 3 铣键 槽，去毛刺 铣 床 4 磨外 圆 磨床 表一 阶梯轴工艺过程（生产量较小时） 工 序 号 工序内容 设备 1 两 边 同 时铣 端面， 钻 中心 孔 车 床 2 车 一端外 圆 ， 车 槽和倒角 车 床 3 车 另一端外 圆 ， 车 槽和倒 角 4 铣键 槽， 铣 床 5 去毛刺 磨床 6 磨外 圆 表二 阶梯轴工艺过程（生产量较大时） 机械加工工艺规程的制订 基本概念 二、工艺过程的组成 2、安装： 在同一工序中，工件的工作位置可能只装夹一次，也 可能要装夹几次。 安装是指工件经一次装夹后所完成的那一部分工序。 工件在加工中，应尽量减少装夹次数，以减少装夹误 差和装夹工件所花费时间 。 机械加工工艺规程的制订 基本概念 二、工艺过程的组成 3工位 为了减少工件装夹次数，常采用各种回转工作台、回转夹具或移 动夹具，使工件在一次装夹中，先后处于几个不同的位置进行加工。 工件相对于机床或刀具每占据一个加工位置所完成的那部分工艺 过程，称为 工位 。 如表二中工序 1铣端面、钻顶尖孔，就有两个工位。 机械加工工艺规程的制订 基本概念 二、工艺过程的组成 4工步 在一道工序中，可能要加工几个不同表面，也可 能用几把不同刀具进行加工，还有可能用几种不同切 削用量分几次进行加工。 为了描述这个过程，工序下面又可细分工步。 工步是指加工表面、加工工具和切削用量 (不包 括背吃刀量 )都不变的情况下，所完成的那一部分工 序内容。 机械加工工艺规程的制订 基本概念 二、工艺过程的组成 一般情况下，上述三个要素任意改变一个，就认为是不同工步了。 但下述两种情况可以作为一种例外。 第一种情况， 对那些连续进行的若干个相同的工步，可看作一个 工步。如图 2 3所示零件，连续钻四个 15mm的孔，可看作一个工步 钻 4孔 15mm，以简化工艺文件。 另一种情况 ，有时为了提高生产率，用几把不同刀具，同时加工 几个不同表面，如图 2 4所示，也可看作一个工步，称为复合工步。 机械加工工艺规程的制订 基本概念 二、工艺过程的组成 机械加工工艺规程的制订 基本概念 二、工艺过程的组成 5、行程（进给次数） 行程（进给次数）有工作行程和空行程之分。 工作行程是指刀具以加工进给速度相对工作所完成一次进给运 动的工步部分； 空行程是指刀具以非加工进给速度相对工件所完成一次进给运 动的工步部分。 走刀：在一个工步内，如果被加表面需切去的金属层很厚，需 要分几次切削，每进行一切削称为一次走刀。 机械加工工艺规程的制订 基本概念 三、生产纲领、生产类型及其工艺特征 机械产品的制造工艺不仅与产品的结构、技术要求有 很大关系，而且也与企业的生产类型有很大关系，而企业 的生产类型是由企业的生产纲领所决定的。 1、生产纲领 生产纲领是指计划期内产品的产量。计划期常定为一 年，所以年生产纲领也就是年产量 。 机械加工工艺规程的制订 基本概念 三、生产纲领、生产类型及其工艺特征 1、生产纲领 N = Q n （ 1 + ）（ 1+） N零件的年产量； Q产品的年产量； n每台产品中该零件的数量； 备品的百分率； 废品的百分率。 机械加工工艺规程的制订 基本概念 三、生产纲领、生产类型及其工艺特征 2生产类型 根据生产纲领的大小和产品品种的多少，机械制造企业的生产可 分为三种类型： 单件生产、成批生产和大量生产 。 (1)单件生产产品品种很多，同一产品的产量很少，而且很少重复生产， 各工作地加工对象经常改变。如重型机械制造、专用设备制造和新产 品试制等均属单件生产。 (2)大量生产产品的产量很大，大多数工作地长期重复地进行某一工件的 某一工序的生产。如汽车、拖拉机、轴承和自行车等产品制造多属大 量生产。 (3)成批生产一年中分批轮流制造几种产品，工作地的加工对象周期性地 重复。如机床、机车、纺织机械等产品制造，多属成批生产。 机械加工工艺规程的制订 基本概念 三、生产纲领、生产类型及其工艺特征 2生产类型 同一产品 (或零件 )每批投人生产的数量称 批量 ，批量可根据零件的年产 量及一年中的生产批数计算确定。 一年的生产批数需根据市场需要、零件的特征、流动资金的周转及仓库 容量等具体情况确定。 根据批量的大小和被加工零件的特征，成批生产又可分为小批生产、中 批生产和大批生产。 小批生产的工艺特点与单件生产相似； 大批生产的工艺特点与大量生产相似。 中批生产介于单件生产和大量生产之间。 机械加工工艺规程的制订 基本概念 机械加工工艺规程的制订 基本概念 三、生产纲领、生产类型及其工艺特征 4、工艺特征零件的互换性 同一产品的生产，由于生产类型的不同，其工艺方法完全不一样。 一般说来，生产同样一个产品，大量生产要比单件生产与成批生产的生产效率高 ，成本低，产品质量稳定、可靠。但市场对机械产品的需求是多元化的，需求量有多 有少。据国内外统计表明：目前在机械制造中，单件和小批生产占多数。随着科学技 术的发展，产品更新周期越来越短，产品的品种规格将会不断增加，多品种、小批量 生产在今后还会有增长趋势。 是否有可能对品种多而批量不大的产品也能按大批量的 方式组织生产呢 ?可能性是存在的，办法是使产品的结构尽量标准化、系列化。如果产 品结构的标准化、系列化系数达到 70% 80%以上，那么就可以将多家工厂按协作方 式组织专业化生产，将多品种小批量生产转化为大批量生产，可取得很高的经济效益 。另外， 采用成组加工技术 ，也可以将一个企业的多品种、小批量的生产类型转化为 批量较大的生产类型。近年来，柔性加工系统的出现，为单件小批量生产提供了高效 的先进设备，是机械制造工艺的一个重要发展方向。 机械加工工艺规程的制订 基本概念 三、生产纲领、生产类型及其工艺特征 生产类型的具体划分，可根据生产纲领和产品及零件的特征 (轻重、大 小、结构复杂程度、精度等 )，参考上表。 机械加工工艺规程的制订 基本概念 三、生产纲领、生产类型及其工艺特征 上表中的重型零件、中型零件、轻型零件可参考下表所列数据确定。 机械加工工艺规程的制订 基本概念 四、工艺规程 1、定义 2、作用 3、类型 4、格式 5、制订的基本要求 6、主要依据 7、制定步骤 机械加工工艺规程的制订 基本概念 四、工艺规程 1、定义 规定产品或零部件制造工艺过程和操作方法等的 工艺文件称为工艺规程。 其中，规定零件机械加工工艺过程和操作方法等 的工艺文件称为机械加工工艺规程。 它是在具体的生产条件下，最合理或较合理的工 艺过程和操作方法，并按规定的形式书写成工艺文件 ，经审批后用来指导生产的。 机械加工工艺规程的制订 基本概念 四、工艺规程 2、作用 （ 1）指导工人操作； （ 2）用于生产、工艺管理工作的主要技术文件； （ 3）是新产品投产前进行生产准备和技术准备的依据和新建、扩 建车间或工厂的原始资料； （ 4）起着交流和推广先进经验的作用。典型和标准的工艺规程能 缩短工厂的生产准备时间 。 n 工艺规程是经过逐级审批的，因而也是工厂生产中的工艺纪律，有关人员必须严 格执行。但工艺规程也不是一成不变的，随着科学技术的进步和生产的发展，工艺规 程会出现某些不相适应的问题，因而工艺规程应定期整顿，及时吸取合理化建议、技 术革新成果、新技术和新工艺，使工艺规程更加完善和合理。 机械加工工艺规程的制订 基本概念 四、工艺规程 3、类型 JB Z338 588 工艺管理导则 工艺规程设计 中规定工艺规 程的类型有： (1)专用工艺规程 针对每一个产品和零件所设计的工艺规程 。 (2)通用工艺规程 1)典型工艺规程 为一组结构相似的零部件所设计的通用 工艺规程。 2)成组工艺规程 按成组技术原理将零件分类成组，针对 每一组零件所设计的通用工艺规程。 (3)标准工艺规程 已纳入标准的工艺规程。 机械加工工艺规程的制订 基本概念 四、工艺规程 4、格式 技术文件 JB Z187 388 工艺规程格式 ，要求各机械制造厂 按统规定的格式填写。 属于机械加工工艺规程的有： 1)机械加工工艺过程卡片。 2)机械加工工序卡片。 3)标准零件或典型零件工艺过程卡片。 4)单轴自动车床调整卡片。 5)多轴自动车床调整卡片。 6)机械加工工序操作指导卡片。 7)检验卡片等。 属于装配工艺规程的有： 1)工艺过程卡片。 2)工序卡片。 机械加工工艺规程的制订 基本概念 四、工艺规程 5、制订的基本要求 制订工艺规程的基本要求是， 在保证产品质量的前提下，尽量提 高生产率和降低成本。 同时，还应在充分利用本企业现有生产条件的 基础上，尽可能采用国内、外先进工艺技术和经验，并保证良好的劳 动条件。 由于工艺规程是直接指导生产和操作的重要技术文件，所以工艺 规程还应做到正确、完整、统一和清晰，所用术语、符号、计量单位 、编号等都要符合相应标准。 机械加工工艺规程的制订 基本概念 四、工艺规程 6、主要依据 1)产品的装配图样和零件图样。 2)产品的生产纲领。 3)现有生产条件和资料，它包括毛坯的生产条件或协作关系、工 艺装备及专用设备的制造能力、有关机械加工车间的设备和工艺装备 的条件、技术工人的水平以及各种工艺资料和标准等。 4)国内、外同类产品的有关工艺资料等。 机械加工工艺规程的制订 基本概念 四、工艺规程 7、制定步骤 1)熟悉和分析制订工艺规程的主要依据，确定零件的生产纲领和生产类 型，进行零件的结构工艺性分析。 2)确定毛坯，包括选择毛坯类型及其制造方法。 3)拟定工艺路线。这是制订工艺规程的关键一步。 4)确定各工序的加工余量，计算工序尺寸及其公差。 5)确定各主要工序的技术要求及检验方法。 6)确定各工序的切削用量和时间定额。 7)进行技术经济分析，选择最佳方案。 8)填写工艺文件。 机械加工工艺规程的制订 基本概念 n 四、工艺规程 样表 机械加工工艺规程的制订 n 四、工艺规程 机械加工工艺规程的制订 毛坯的选择 毛坯的选择 一、毛坯的种类 毛坯的种类很多，同一种毛坯又有多种制造方法 。机械制造中常用的毛坯有以下几种。 1铸件 2锻件 3型材 4焊接件 5冲压件 6冷挤压件 7粉末冶金 机械加工工艺规程的制订 毛坯的选择 一、毛坯的种类 1铸件：形状复杂的毛坯，宜用铸造方法制造。 铸件又可分为以下几种类型。 (1)砂型铸造的铸件 ； (2)金属型铸造的铸件 ； (3)离心铸造铸件 ； (4)压力铸造铸件 ； (5)精密铸造铸件 机械加工工艺规程的制订 毛坯的选择 一、毛坯的种类 2锻件：机械强度要求高的钢制件，一般要用 锻件毛坯。有自由锻造锻件和模锻件两种。 自由锻造锻件是在锻锤或压力机上用手工操作而成形的锻件。它的精 度低，加工余量大，生产率也低，适于单件小批生产及大型锻件。 模锻件是在锻锤或压力机上，通过专用锻模而锻制成形的锻件。它的精 度和表面质量均比自由锻造好，可以使毛坯形状更接近工件形状，加工余量 小。同时由于模锻件的材料纤维组织分布好，锻制件的机械强度高。模锻的 生产效率高，但需要专用的模具，且锻锤的吨位也要比自由锻造大。主要适 用于批量较大的中小型零件。 机械加工工艺规程的制订 毛坯的选择 一、毛坯的种类 3型材 型材按截面形状可分为：圆钢、方钢、六角钢、扁钢 、角钢、槽钢及其他特殊截面的型材。 型材有冷拉和热轧两种。 热轧的精度低，价格较冷拉的便宜，用于一般零件的毛坯。 冷拉的尺寸较小，精度高，易于实现自动送料，但价格贵，多用于批量 较大在自动机床上进行加工的情况。 机械加工工艺规程的制订 毛坯的选择 一、毛坯的种类 4焊接件 将型钢或钢板，焊接成所需的结构，适于单件小批 生产中制造大型毛坯。 优点是制造简便，周期短，毛坯重量轻； 缺点是焊接件抗振性差，由于内应力重新分布引起 的变形大，因此在进行机械加工前需经时效处理。 机械加工工艺规程的制订 毛坯的选择 一、毛坯的种类 5冲压件 在冲床上用冲模将板料冲制而成。 冲压件的尺寸精度高，可以不再进行加工或只进行精 加工，生产效率高。 适于批量较大而零件厚度较小的中小型零件。 机械加工工艺规程的制订 毛坯的选择 一、毛坯的种类 6冷挤压件 在压力机上通过挤压模挤压而成，生产效率高。 冷挤压毛坯精度高，表面粗糙度值小，可以不再进行 机械加工。但要求材料塑性好，主要为有色金属和塑性好 的钢材。 适于大批量生产中制造形状简单的小型零件。 如仪表上和航空发动机中的小型零件。 机械加工工艺规程的制订 毛坯的选择 一、毛坯的种类 7粉末冶金 以金属粉末为原料，在压力机上通过模具压制成 型后经高温烧结而成。 生产效率高，零件的精度高，表面粗糙度值小， 一般可不再进行精加工，但金属粉末成本较高。 适于大批大量生产中压制形状较简单的小型零件 。 机械加工工艺规程的制订 毛坯的选择 二、毛坯的选择 (1)零件的材料及对零件力学性能的要求 ； (2)零件的结构形状与外形尺寸； (3)生产类型大批大量生产时，应选毛坯精度和生产率都高 的先进的毛坯制造方法 ； (4)生产条件选择毛坯时，应考虑现有生产条件； (5)充分考虑利用新工艺、新技术和新材料随着毛坯制造专业化生产的 发展。 机械加工工艺规程的制订 n 工艺路线的拟定 一 .表面加工方法的选择 （ 1）加工面的技术要求 经济精度 正常工作 条件下所达到的加工精度 （ 2）工件材料的性质及热处理 （ 3）工件的形状和尺寸 （ 4）结合生产类型考虑生产率和经济性 （ 5）现有生产条件 机械加工工艺规程的制订 工艺路线的拟定 二 .加工阶段的划分 1、粗加工阶段 尽快切除余量 高生产率 2、半精加工阶段 继续减少加工余量，为精加工作准备，次 要面加工 3、精加工阶段 达到要求的加工精度和表面粗糙度 4、光整加工和超精密阶段 降低表面粗糙度值 原因： 1、保证加工质量 2、合理使用设备 3、便于安排热处理 4、及时发现毛坯缺陷，保护精加工表面 加工阶段划分 针对零件加工的整个过程、针对主要加工面 机械加工工艺规程的制订 工艺路线的拟定 三 .工序的集中与分散 1、工序集中 工序少，内容多 装夹次数少，位置精度高，设备数量 少，工人少 2、工序分散 工序多，内容少 设备工装简单，调整方便，切削用量 合理；设备多，工人多 3、单件小批生产 集中 便于组织管理 4、大批量生产 集中 高效设备工装 分散 自动线、流水线 5、多品种、中小批量 集中 数控机床、加工中心 6、重型零件 集中 精密零件 分散 现代生产 集中 机械加工工艺规程的制订 工艺路线的拟定 四、工序顺序的安排 1、机械加工顺序的安排 先基准后其它 先粗后精 先主后次、穿插进行 先面后孔 基准加工 主要面粗加工 次要面加工 主要面半精加工 次要面加工 修基准 主 要面精加工 机械加工工艺规程的制订 工艺路线的拟定 四、工序顺序的安排 2、热处理工序的安排 1）预备热处理 正火和退火 粗加工前 时效处理 粗加工前、后 调质处理 粗加工后，半精加工前 2）最终热处理 淬火 精加工、磨削前 渗碳淬火 半精加工后 渗氮 尽量靠后 表面处理（电镀及氧化） 最后 毛坯制造 退火或正火 主要面粗加工 次要面加 工 调质（或时效） 主要面半精加工 次要面加工 淬火（或渗碳淬火） 修基准 主要面精加工 机械加工工艺规程的制订 工艺路线的拟定 四、工序顺序的安排 3、辅助工序的安排 检验 粗加工后，精加工 0前； 转车间前后； 重要工序前后； 完工后。 去毛刺 钻、铣、刨、拉后，淬火前 辅助工序 清洗、防锈、去磁、平衡等 机械加工工艺规程的制订 n 机械加工生产率 一、机械加工时间定额的组成 1、时间定额的概念 指在一定生产条件下，规定生产一件产品 或完成一道工序所需消耗的时间。它是安排作 业计划、核算生产成本、确定设备数量、人员 编制以及规划生产面积的重要依据。 机械加工工艺规程的制订 机械加工生产率 一、机械加工时间定额的组成 2时间定额的组成 1）基本时间 T b 2）辅助时间 T a 3）布置工作地时间 Ts 4）休息与生理需要时间 T r 5）准备与终结时间 T e 机械加工工艺规程的制订 机械加工生产率 一、机械加工时间定额的组成 1）基本时间 T b 指直接改变生产对象的尺寸、形状、相对位 置以及表面状态或材料性质等工艺过程所消耗的 时间。 对于切削加工来说，基本时间就是切除金属 所消耗的时间（包括刀具的切入和切出时间在内 ）。 机械加工工艺规程的制订 机械加工生产率 一、机械加工时间定额的组成 2）辅助时间 Ta 是为实现工艺过程所必须进行的各种辅助动 作所消耗的时间。 它包括：装卸工件，开停机床，引进或退出刀 具，改变切削用量，试切和测量工件等所消耗的 时间。 机械加工工艺规程的制订 机械加工生产率 一、机械加工时间定额的组成 基本时间和辅助时间的总和称为作业时间。它是直接 用于制造产品或零部件所消耗的时间。 辅助时间的确定方法随生产类型而异。 大批大量生产时，为使辅助时间规定得合理，需 将辅助动作分解，再分别确定各分解动作的时间，最后予 以综合； 中批生产则可根据以往统计资料来确定； 单件小批生产常用基本时间的百分比进行估算。 机械加工工艺规程的制订 机械加工生产率 一、机械加工时间定额的组成 3）布置工作地时间 Ts 为了使加工正常进行，工人照管工作地 （如更换刀具，润滑机床，清理切屑，收拾工 具等）所消耗的时间。 它不是直接消耗在每个工件上的。而是 消耗在一个工作班内的时间，再折算到每个工 件上的。一般按作业时间的 2% 7%估算。 机械加工工艺规程的制订 机械加工生产率 一、机械加工时间定额的组成 4）休息与生理需要时间 T r 工人在工作班内恢复体力和满足生理上的需 要所消耗的时间。 Tr是按一个工作班为计算单位，再折算到每 个工件上的。对机床操作工人一般按作业时间的 2%估算。 以上四部分时间的总和称为单件时间 Tp，即 : Tp=Tb Ta+Ts+Tr 机械加工工艺规程的制订 机械加工生产率 一、机械加工时间定额的组成 5）准备与终结时间 T e 指工人为了生产一批产品或零部件，进行准备和 结束工作所消耗的时间。 在单件或成批生产中，每当开始加工一批工件时 ，工人需要熟悉工艺文件，领取毛坯、材料、工艺装 备、安装刀具和夹具，调整机床和其它工艺装备等所 消耗的时间以及加工一批工件结束后，需拆下和归还 工艺装备，送交成品等所消耗的时间。单件和成批生 产的单件工时定额的计算公式 T应为： Tc Tp e/n 大批大量生产时，由于 n的数值很大， /n， 故不考虑准备终结时间，即： Tc Tp 机械加工工艺规程的制订 机械加工生产率 二、 提高机械加工生产率的途径 1、劳动生产率 指工人在单位时间内制造的合格产品的数 量或制造单件产品所消耗的劳动时间。 劳动生产率是一项综合性的技术经济指标 。 提高劳动生产率，必须正确处理好质量、 生产率和经济性三者之间的关系。 应在保证质量的前提下，提高生产率，降 低成本。 机械加工工艺规程的制订 机械加工生产率 二、 提高机械加工生产率的途径 2、途径 1）缩短基本时间； 2）缩短辅助时间； 3）缩短布置工作地时间； 4）缩短准备与终结时间 机械加工工艺规程的制订 机械加工生产率 二、 提高机械加工生产率的途径 1）缩短基本时间的主要途径 a 提高切削用量增大切削速度、进给量和 背吃刀量； b 采用多刀同时切削； c 多件加工 通过减少刀具的切入、 切出时间或者使基本时间重合，从而缩短每个 零件加工的基本时间来提高生产率 ； 顺序多件加工、平行多件加工、平行顺序 多件加工。 d 减少加工余量。 机械加工工艺规程的制订 机械加工生产率 二、 提高机械加工生产率的途径 2) 缩短辅助时间 a 使辅助动作实现机械化和自动化，从而直接缩 减辅助时间； 采用专用夹具装夹工件，工件在装夹中不需找正 ，可缩短装卸工件的时间。 大批大量生产时，广泛采用高效气动、液动夹具 来缩短装卸工件的时间。 单件小批生产中，由于受专用夹具制造成本的限 制，为缩短装卸工件的时间，可采用组合夹具及可调 夹具。 采用主动检测装置或数字显示装置在加工过程中 进行实时测量，减小加工中停机测量的辅助时间 机械加工工艺规程的制订 机械加工生产率 二、 提高机械加工生产率的途径 2) 缩短辅助时间 b 使辅助时间与基本时间重合，间接缩 短辅助时间。 采用多工位夹具和连续加工的方法。 机械加工工艺规程的制订 机械加工生产率 二、 提高机械加工生产率的途径 3）缩短布置工作地时间 减少换刀次数并缩减每次换刀所