机械加工工艺过程的基础知识.ppt

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。 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。 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。 单件、小批量生产： 工艺内容加工内容设备 工序 安装工步 124 车端面；打中心孔； 调头，车另一断面；打中心孔。 车床 229 粗车、半精车40外圆；粗车、半精 车35外圆；粗车、半精车25外圆； 切槽； 倒角； 粗车、半精车32外圆； 粗车、半精 车20外圆； 切槽；倒角。 车床 311 铣键槽 铣床 41 打毛刺 523 粗磨、精磨35外圆；粗磨、精磨 25外圆；调头粗磨、精磨20外圆； 磨床 大批量生产： 工艺内容 加工内容设备 工序安装工步 111 车端面；打中心孔。 铣床 215 粗车、半精车40外圆；粗车、半精 车35外圆；粗车、半精车25外圆； 切槽； 倒角。 车床 314 粗车、半精车32外圆；粗车、半精 车20外圆；切槽；倒角。 411 铣键槽 铣床 51 打毛刺 623 磨外圆；磨外圆；调头磨外圆； 磨床 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 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。 生产类型 同一零件的年产量（件） 重型中型小型 单件生产1000500050000 生产类型的划分： 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： 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。 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。 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 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。 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。 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； 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 余量的大小 与生产类型有关 与生产方法有关 与零件的形状和尺寸有关 与工序有关 加工外圆面： 粗车：35mm 精车：11.6mm 磨削 粗磨：0.30.5mm 精磨：0.1mm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。 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。 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 设计基准：在零件图上（设计图样上）所使用的基准。 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。 2. 定位基准的选择 1) 工件的六点定位原理 注意： 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。 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。 夹紧 定位 2）定位现象分析 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。 A B C A C 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 欠定位 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。 A C 保证各重要加工表面都有足够的加工余量 保证加工表面与非加工表面之间的相互位置精度 选取非加工表面为粗基准； 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。 选取与加工表面相互位置精度高的表面为粗基准； 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。 “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。 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。 “基准同一”原则； “互为基准”原则； 1、2 轴颈 3、4 锥孔 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25H7表面粗糙度Ra0.8m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。 2. 加工阶段的划分； 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 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。 精加工阶段 ：保证各主要表面达到图纸规定的要求。 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： 保证加工质量； 及早发现毛坯的缺陷； 合理使用设备 便于组织生产。 3. 加工顺序的安排 1) 切削加工工序的安排 先粗后精； 先基准后其它； 先主后次； 先面后孔。 2) 热处理工序的安排 预备热处理：安排在机械加工之前。 最终热处理：安排在半精加工之后，磨削加工之前。 时效热处理 ：安排在粗加工之后。 3) 检验工序的安排 零件从一个车间送往另一个车间的前后； 零件粗加工阶段结束之后； 重要工序加工的前后； 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 机床的精度应与工序要求的精度相适应； 机床的生产率应与该零件生产类型相适应； 机床的加工尺寸范围应与零件的外形尺寸相适应； 应符合本厂现有的实际情况。 2. 工艺装备的选择 夹具的选择； 刀具的选择； 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。 4 典型零件工艺过程 一、轴类零件 材料：45 淬火硬度： HRC4050 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Ra均为0.8 m； 4）工件材料为45钢，淬火硬度为4050。 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IT7）和 粗糙度要求。 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 单件、小批量生产