第7章机械加工工艺规程1

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1、第7章机械加工工艺规程 Process Engineering第1节基本概念与术语一、生产过程与工艺过程1. 生产过程我们通常所讲的生产过程是将原材料或半成品转变为成品所进行的全部过程。任何一种机械都是由零件、组件、部件装配而成，其制造是一个复杂的过程。对一个机械产品来说,要满足与适应市场的需求，其设计与制造应分为以下几个阶段，如图7-1所示：粗加工组件装配总体设计决定生产方案铸件精加工部件装配零部件设计制定工艺规程锻件A半精加工总装配决定功能及工艺卡冲压件热处理及表面处理调试选择材料设计并制造工焊接件决定结构与尺寸艺装备棒料T制定技术条件非金属材料外购件绘岀样图毛坯外协件检测与尺寸标准件决定

2、结构产品设计工艺准备毛坯制造机械加工装配调试涂装出厂技术与生产管理（包括检测）依具体要求贯穿全过程图7-1机械产品的生产过程2. 工艺过程工艺过程-加工对象性能的变化，包括几何形状、硬度、状态、信息量等等。如锻压、铸造、机械加 工、冲压、焊接、热处理、表面处理、装配 和试车等。所以，具体地说，工艺过程是与 改变原材料或半成品使之与成为成品直接 有关的全部过程。二、工艺过程的组成机械加工工艺过程是由一系列工序 组成的，毛坯依次通过这些工序而变为成 品。工序是工艺过程的基本组成部分。1工序在一个工作地点上、对一个工件（或一组工件）进行加工所进行的连续工作过程，叫工序。如图 75所示的齿轮，加工数量

3、较少时，可按表 7-1分工序，而加工数量较多时，工序划分如表72所示。工序的划分依靠两个基本要素 ：一是工序中的工人、工件和所用的机床或工作地点是否改变，；二是 加工过程是否连续完成。比如，即使粗加工和精加工都是在同一机床上进行，如果中间插入其它处理，失去了工序的连续性，则应把这两次加工分成两道工序。表7-1齿轮的单件小批生产加工工序工序号工序内容设备10粗车大端面、大外圆，钻孔；调头，粗车小端面、小外圆、 台阶端面，精车小端面、小外圆、台阶端面，倒角，调头 精车大端面、大外圆，精镗孔，倒角车床20磨小端面磨床30滚齿滚齿机40插键槽插床50检验检验台表7-2齿轮的大批生产加工工序工序号工序内

4、容设备10粗车大端面、大外圆，钻孔；内倒角车床120粗车小端面、小外圆、台阶端面，内倒角车床230拉孔拉床40精车小端面、小外圆、台阶端面，外倒角车床350精车大端面、大外圆，钻孔；内倒角车床460滚齿滚齿机70拉键槽拉床90检验检验台2.工步工序可细分为多个工步。当加工表面不变，切削刀具不变, 切削用量中的切削速度和进给量不变的情况下所完成的那一 部分工艺过程称为工步。车削图7-5所示齿轮零件的加工，在大批量加工时， 工序10包括下列4个工步：粗车大端面、 粗车大外圆，钻孔；倒角。为了简化工艺文件，对于在一次安装中连续进行的若干相同的工步，常可看为一个工步 （称为合并工步）。如用一把钻头如图

5、76所连续钻削几个相同尺寸的孔。就认为是一个工步，而不看成是几个工步。为了提高生产效率，用几把不同的刀具或复合刀具同时加工一个工件上的几个表面,示，也看成是一个工步，称为复合工步。3. 走刀在一个工步中，用同一刀具、同一切削用量，对同一表面进行多次切削时，相对被加工表面移动 一次，切去一层金属的过程，称为走刀，如图7 7所示。一个工步可包括一次或几次走刀。4. 安装工件在机床或夹具中定位并夹紧的过程称为安装。在一个工序内，工件的加工可能只需安装一次也可能需要安装几次。如表 7 1中的工序40中，一次安装即可拉出键槽。而工序10中， 车削全部外圆表面至少需安装二次。工件加工中应尽量减少安装次数，

6、因为多一次安装就多一次安装误差，且增加安装工件的辅助时间。5工位图78多工位加工为了减少工件的安装次数， 在加工中常采用各种回转工作台、 回转夹具或移动夹具及多轴机床。工件在一次安装中，在机床上所占有的每一个位置上所完成的那一部分工作称为工位。如图78所示为利用回转工作台，在一次安装中顺次完成装卸工件、 钻孔、扩孔和铰孔等四工位加工实例。采用多工位加工可以减少 工件安装次数，缩短辅助时间，提高生产率，有利于保证加工精 度。四、生产纲领、生产类型及其工艺特征1生产纲领1年，所以生产纲领也生产纲领是指企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。计划期通常为 称产品的年生产量。零件的生产纲领要计入备

7、品及废品的数量，一般按下式计算:N Qn(1 )(1)式中 N 零件年产量，单位为件/年；Q产品的年产量单位为台/年；n每台产品中，该零件的数量，单位为件/台;备品的百分率();一废品的百分率（）;备品率的多少要根据用户和修理单位的需要考虑。一般由调查及经验确定。零件平均废品则根据各企业的生产条件与技术的不同而不同。生产条件稳定，产品定型，如汽车、机床等产品生产废品率一般为0. 5% 1%;当生产条件不稳定，新产品试制，废品率可高达50%。2生产类型生产类型是指企业生产专业化程度的分类。产品的生产纲领决定了工厂的生产规模和生产方式。根据生产纲领、产品的复杂程度和质量的大小，其生产方式可分为大量

8、生产、成批生产（根据批量的大小又可分为大批、中批与小批生产）和单件生产三种 类型。1 ）单件生产单件生产的基本持点是生产的产品品种繁多，每种产品仅制造一个或少数几个少再重复生产。例如，船用大型柴油机、大型汽轮机、重型机械产品制造及新产品试制等，都属于单件生产类型。2 成批生产一年中分批轮流地制造几种不同的产品，每种产品均有一定的数量，工作地的加工对象周期性地重复，例如，机床、机车、电机和纺织机械的制造常同成批生产。同一产品（或零件）每批投入生产的数量称为批量。批量可根据零件的年产量及一年中的生产批数计算确定。一年的生产批数根据用户的需要、零件的特征、流动资金的周转、仓库容量等具体 情况确定。3

9、 .大量生产产品的数量很大，大多数工作地按照一定的生产节拍进行某种零件的某道工序的重复加工。例如，汽车、拖拉机、自行车、缝纫机和手表的制造均采用大量生产方式。表7-3生产类型与生产纲领的关系主产芙型重皱机械(W7 200kg )中型机械（小型机； 100kg ）单件生产s U下200005(300呼;零件觅诫.表7-4各种生产类型工艺过程的特点特点单件、小批生产成批生产大批、大量生产加工对象经常换，不固定周期性更换固定不变零件互换性配对制造，无互换 性，广泛用于钳工修 配。普遍具有互换性，一般不用试配全部互换，某些高精度配合件采用分组装配、配研或配磨毛坯制造与加工余量木模手工造型或自由 锻造，

10、毛坯精度低， 加工余量大部分用金属模或模 锻，毛坯精度及加工 余量中等广泛采用金属模机器 造型、精密铸造、模 锻或其它高效成型方 法，毛坯精度高及加 工余量较小机床设备及布置通用设备，极少用数 控机床，按机群布置通用机床及部分高效专用机床和数控机床 等，按零件类别分工段布置广泛采用高效专用机 床信自动机床，按流 水线排列或采用自动 线夹具与安装多用通用夹具，极少用专用夹具，通常用划线找正广泛使用专用夹具，部分用划线找正，广泛使用高效能的专用夹具尺寸获得方法试切法调整法调整法及自动化刀具与量具多用通用刀具与万能量具较多米用专用夹具与量具广泛使用高效能的专用刀具与量具对工人的技术要求熟练中等熟练对

11、操作工人一般要求，调整工人技术要求较咼工艺规程有简单的工艺路线卡有工艺规程，对关键 工序有详细的工艺规 程有详细的工艺规程生产率低中高成本高中低第2节.工件的定位与夹紧 Location and Fixture工件的安装与基准1.工件的安装定位-使工件相对与机床、刀具占据一个正确位置的过程。夹紧-使工件在加工过程中保持所占据的确定位置不变的过程。安装-定位与夹紧总称为工件的安装，常称为工件的装夹。1）直接找正安装直接找正安装是用划针或百分表等直接在机床上找正工件的位置。图79所示是用四爪单动卡盘装夹套筒，先用百分表按工件外圆A进行找正后，再夹紧工件进行外圆面B的车削，以保证套筒的 A、B圆柱面

12、的同轴度。使用工具为划线盘时，定位精度在0.10.5mm ;找正工具为千分表时，定位精度在0.010.005mm。这种安装方式的特点是：生产率低，适用于单件、小批量生产，形状简单的零件，对工人技术水平要求高。2）按划线找正装夹划线找正装夹是用划针根据毛坏或半成品上所划的线为基准，找正它在机床上正确位置的一种装夹方法。如图710所示的车床床身毛坯，为保证床身各加工面和非加工面的尺寸及各加图7 - 11设计基准分析工面的余量，先在钳工台上划好线，然后在龙门刨床工作台上用千斤顶顶起床身毛坯，用划针按线找正并夹紧，再对床身底平面进行粗刨。由于划线既费时，又需技术水平高的划线工，划线找正的定位精度也不高

13、，所以划线找正装夹只用于批量不大、形状复杂而笨重的工件，或毛坯的尺寸公差很大而无法采用夹 具装夹的工件。3）采用专用夹具装夹夹具的定位夹紧元件能使工件迅速获得正确位置，便使其固定在夹具和机床上。因此，工件定位方便，定位精度高而且稳定.装夹效率也高。当以精基准定位时，工件的定位精度一般可 达0.01mm。所以，用专用夹具装夹工件广泛用于中、大批和大量生产。2.基准及其分类基准就是“依据”的意思。在零件工作图或实际零件上，总要依据一些指定的点、线、面，来确定另一些点、线、面 的位置。这些作为依据的点、线、面，称为基准。按基准的 作用不同，常把基准分为设计基准和制造基准两大类。1）设计基准在设计零件

14、图样时，用以确定其他点、线、面位置的基准称为设计基准。即零件图纸上标注尺寸的起点，或中心线、对称线、圆心等。如图 711所示的柴油机机身零件，平面 N和孔I的位置是根据平面 M决定的, 平面M是平面N和孔I的设计基准。孔H、川的位置是根据孔 I的中心线决定的，所以， 孔I的中心线 是孔n、川的设计基准。2）工艺基准在制造过程（包括、度量、装配）中采用的各种基准总称工艺基准，也称制造基准。1）工序基准工序尺寸的起点称为工序基准。也称为原始基准， 是在工序简图上用来确定本工序加工表面加工后的尺寸、 形状、位置的基准。如图7 12a所示加工齿轮毛坯和端面 E及F的工序 中，B面及轴线0-0是E及F的

15、工序基准，尺寸a及$ F是工序尺寸。 在图7-12b中， 对于齿轮端面 D及外% 10a)b)图7-12齿轮加工图7-14 轴套的装配基准圆C来说，E面轴线0-0是D及C的工序基准，而尺寸b及0 C是工序尺寸。工序基准与工序尺寸可用于工艺过程的 任一工序中。2）定位基准定位基准是工件在夹具或机床上定位时，用以确定工件在工序尺寸方向上相对于刀具的正确位置的基准。如图7 12a所示， 加工齿轮的端面 E及内孔$ F时，以 毛坯外圆面A及端面B确定工件在夹具上的位置，所以A、B面即为此工序的定位基准。 而在图7-12b中，加工外圆C 及及端面D时， 则以已加工的内孔 F及端面E确定工件的位置，则内孔

16、F及端面E即为此工序的定位基准。所以，对不同的工序尺寸，其定位基准的表面也不同。3）度量基准用于检验已加工表面的尺寸及各表面之间位置精度的基准，称为度量基准。如图7-13所示，禾U用锥度心轴检验齿轮外圆和两个端面相对孔轴线的圆跳动时，孔的轴线即为度量基准。4）装配基准在机器装配中，用于确定零件或部件在机器中正确位置的基准。 例如图714所示轴套，其孔以一定的配 合精度安装在轴上决定其径向位置，并以端面A紧贴轴肩决定 其轴向位置，轴套孔的轴线和该端面即为装配基准。必须指出，作为定位基准的点或线，总是以具体表面来体 现的，这种表面就称为基面。例如图7 14所示轴套孔的轴线并不具体存在，而是由孔的

17、表面来体现的，因而孔是该零件的定位基面。、工件在夹具中的定位1.工件定位的基本原理图 7 15- -t- ：. u |-二（1 ）六点定位原理：把工件看作空间直角坐标系中的一个刚体， 则其在空间有六个独立运动，即沿X、y、z轴的移动（分别用X、Y、Z表示），和绕这三个轴的转动 （分别用X、 y、z表示），如图7- 15所示。通常将这六个运动称为六个 自由度。 要使工件在某方向有确定的位置，就必须限制该方 向的自由度，当工件的六个自由度均被限制后，工件在空间的位置就唯一地被确定下来。此称为六点定位原理。例如，对一长方体工件进行定位，可在其图7 16长方体工件的定位底面布置三个不共线的约束点1、2

18、、3（图7-16 ）,在侧面布置两个约束点 4、5,在端面布置一个约 束点6。这样，1、2、3就限制了 x、y、Z三个 自由度；约束点4、5可以限制Y、z两个自由度； 约束点6则限制了一个自由度 X。 可见，六个按 一定规则布置的约束点，就可以限制六个自由度，使工件在空间的位置完全确定，这就是六点定位原理。六点定位也适用于其他形状的工件，只是定位支承点的分布方式有所不同。如图7 17圆盘几何体的定位，圆盘的端面为主要定位基准，由定位支承点1、2、3限制了工件Z、x、y三个自由度，定位销的定位支承点 5、6限制了工件的两个自由度X、Y;防转支承点4限制了工件的一个自由度 z。（2 ）定位元件用于定位元器件称为定位元件；如图7 18所示轴类零件图 7 18六点定位情况。长 V形块为一个定位元件，限制了工 件的X、Z、x、z四个自由度；定位支承钉 3限制了工 件的Y自由度；销6限制工件绕Y轴回转方向的自由 度y ,共限制六个自由度。2、限制工件自由度与加工技术要求的关系完全定位-工件的六个自由度全部限制。如图7-18所示的定位。8/14