機械制造工藝學第1章1

1、生產(chǎn)過程生產(chǎn)過程 是指將原材料或半成品轉(zhuǎn)變?yōu)槌善返乃袆趧舆^程。第二節(jié)第二節(jié) 工藝過程工藝過程一、生產(chǎn)過程一、生產(chǎn)過程原材料和成品的運輸與保管生產(chǎn)技術準備工作毛坯的制造零件加工 產(chǎn)品的裝配、調(diào)試、檢驗、油漆和包裝等。包括：如生產(chǎn)計劃的制訂、工藝規(guī)程的編制與生產(chǎn)工具的準備等鍛壓、鑄造、焊接等機械加工（切削加工）、熱處理和表面處理等二、工藝二、工藝過程過程生產(chǎn)過程中，按一定順序改變生產(chǎn)對象的形狀、尺寸、位置和性質(zhì)使其成為預期產(chǎn)品的過程。包括：包括：鍛壓、鑄造、機械加工、熱處理、表面處理、裝鍛壓、鑄造、機械加工、熱處理、表面處理、裝配等。配等。* *其它過程為輔助生產(chǎn)過程。其它過程為輔助生產(chǎn)過程。三

2、、機械加工工藝過程的組成三、機械加工工藝過程的組成1. 1. 工序工序 一個或一組一個或一組工人工人在一個工作在一個工作地點地點（或一（或一臺機床上）對同一個或同時對幾個臺機床上）對同一個或同時對幾個工件工件所所連續(xù)連續(xù)完成的那一部分工藝過程。完成的那一部分工藝過程。 例：例：表1-1 單件小批生產(chǎn)的工藝過程工序號工 序 內(nèi) 容設 備1 車一端面，鉆中心孔*；調(diào)頭，車另一端面，鉆中心孔車床I2 車大外圓及倒角；調(diào)頭，車小外圓、切槽及倒角車床II3銑鍵槽、去毛刺銑 床表1-2 大批大量生產(chǎn)的工藝過程工序號工 序 內(nèi) 容設 備1銑兩端面，鉆兩端中心孔*銑端面鉆中心孔機床2 車大外圓及倒角車床 I3

3、車小外圓、切槽及倒角車床II4銑鍵槽專用銑床 5去毛刺鉗工臺圖11 階梯軸討論：討論： 生產(chǎn)規(guī)模生產(chǎn)規(guī)模不同，工序不同，工序的劃分不一的劃分不一樣。樣。機械加工工藝過程的組成2. 2. 安裝安裝 工件實現(xiàn)定位和夾緊的過程稱為安裝工件實現(xiàn)定位和夾緊的過程稱為安裝 一道工序中可能有多次安裝一道工序中可能有多次安裝 例：例：表1-1 單件小批生產(chǎn)的工藝過程工序號工 序 內(nèi) 容設 備1 車一端面，鉆中心孔*；調(diào)頭，車另一端面，鉆中心孔車床I2 車大外圓及倒角；調(diào)頭，車小外圓、切槽及倒角車床II3銑鍵槽、去毛刺銑 床表1-2 大批大量生產(chǎn)的工藝過程工序號工 序 內(nèi) 容設 備1銑兩端面，鉆兩端中心孔*銑端

4、面鉆中心孔機床2 車大外圓及倒角車床 I3車小外圓、切槽及倒角車床II4銑鍵槽專用銑床 5去毛刺鉗工臺圖11 階梯軸兩次兩次兩次兩次一次一次一次一次一次一次一次一次一次一次討論：討論： 安裝次數(shù)多安裝次數(shù)多好還是少好？好還是少好？機械加工工藝過程的組成3. 3. 工步工步 工步是指在加工表面、加工工具、切削工步是指在加工表面、加工工具、切削速度、進給量不變的情況下，所連續(xù)完成速度、進給量不變的情況下，所連續(xù)完成的那一部分的那一部分工序內(nèi)容工序內(nèi)容。 為提高生產(chǎn)率常用為提高生產(chǎn)率常用“復合工步復合工步”：同時用：同時用幾把刀分別加工幾個表面（計一個工步）。幾把刀分別加工幾個表面（計一個工步）。例

5、：例：表1-1 單件小批生產(chǎn)的工藝過程工序號工 序 內(nèi) 容設 備1 車一端面，鉆中心孔*；調(diào)頭，車另一端面，鉆中心孔車床I2 車大外圓及倒角；調(diào)頭，車小外圓、切槽及倒角車床II3銑鍵槽、去毛刺銑 床表1-2 大批大量生產(chǎn)的工藝過程工序號工 序 內(nèi) 容設 備1銑兩端面，鉆兩端中心孔*銑端面鉆中心孔機床2 車大外圓及倒角車床 I3車小外圓、切槽及倒角車床II4銑鍵槽專用銑床 5去毛刺鉗工臺圖11 階梯軸工步是為分解工步是為分解復雜工序和計復雜工序和計算機加工時間算機加工時間而劃分的而劃分的四個四個五個五個一個一個兩個（復合工步）兩個（復合工步）三個三個兩個兩個一個一個機械加工工藝過程的組成4. 4

6、. 走刀走刀 在一個工步中在一個工步中，有時因所需切除的金屬，有時因所需切除的金屬層較厚而不能一次切完，需分幾次切削，層較厚而不能一次切完，需分幾次切削，則每一次切削稱為一次走刀。則每一次切削稱為一次走刀。 機械加工工藝過程的組成5. 5. 工位工位 為了完成一定的工序內(nèi)容，工件在機床為了完成一定的工序內(nèi)容，工件在機床上占據(jù)的每個加工位置（或范圍）都稱為上占據(jù)的每個加工位置（或范圍）都稱為一個工位。一個工位。 工序中是否有多個工位取決于機床是否是工序中是否有多個工位取決于機床是否是多工位機床。多工位機床。機械加工工藝過程的組成 在在三個工位三個工位上鉆、鉸圓盤零件上的孔上鉆、鉸圓盤零件上的孔工

7、件機床夾具回轉(zhuǎn)部分夾具固定部分分度機構例：例：第三節(jié)第三節(jié) 生產(chǎn)綱領與生產(chǎn)類型生產(chǎn)綱領與生產(chǎn)類型1. 1. 生產(chǎn)綱領生產(chǎn)綱領 生產(chǎn)綱領是指企業(yè)在計劃期內(nèi)應當生產(chǎn)的產(chǎn)品產(chǎn)量。生產(chǎn)綱領是指企業(yè)在計劃期內(nèi)應當生產(chǎn)的產(chǎn)品產(chǎn)量。 零件在計劃期零件在計劃期一年中一年中的生產(chǎn)綱領的生產(chǎn)綱領N（件（件/年）可按下式計算：年）可按下式計算： %)%1(aQnN式中式中 Q Q產(chǎn)品的年產(chǎn)量，單位：臺產(chǎn)品的年產(chǎn)量，單位：臺/ /年；年； n每臺產(chǎn)品中所含該零件的數(shù)量，單位：件每臺產(chǎn)品中所含該零件的數(shù)量，單位：件/臺；臺； a%備品率，對易損件應考慮一定數(shù)量的備品，以供備品率，對易損件應考慮一定數(shù)量的備品，以供用戶修

8、配的需要；用戶修配的需要； %廢品率。廢品率。 2、生產(chǎn)類型、生產(chǎn)類型：指企業(yè)生產(chǎn)專業(yè)化程度的分類指企業(yè)生產(chǎn)專業(yè)化程度的分類。 根據(jù)生產(chǎn)綱領和產(chǎn)品的大小，可分為： 單件生產(chǎn)單件生產(chǎn)：單個生產(chǎn)，很少重復或不重復的生產(chǎn)類型大量生產(chǎn)大量生產(chǎn)：產(chǎn)品數(shù)量很大，大多數(shù)工作地點重復進行成批生產(chǎn)成批生產(chǎn)：一年中分批輪流地制造，工作地點周期重復生產(chǎn)綱領決定生產(chǎn)類型，產(chǎn)品大小也對生產(chǎn)類型有影響生產(chǎn)綱領決定生產(chǎn)類型，產(chǎn)品大小也對生產(chǎn)類型有影響。生 產(chǎn) 類 型零件的年生產(chǎn)量/件重型零件零件重量50kg中型零件零件重量1550kg輕型零件零件重量15kg單件生產(chǎn)510100成批生產(chǎn)小批量510010200100500中

9、批量1003002005005005000大批量30010005005000500050000大量生產(chǎn)1000500050000表表1-1 生產(chǎn)類型和生產(chǎn)綱領的關系生產(chǎn)類型和生產(chǎn)綱領的關系3、工藝特征、工藝特征：不同的生產(chǎn)類型具有不同的工藝特點。 工工 藝藝 特特 點點生生 產(chǎn)產(chǎn) 類類 型型單件生產(chǎn)單件生產(chǎn)批量批量 生生 產(chǎn)產(chǎn)大量生產(chǎn)大量生產(chǎn)毛坯情況毛坯情況鍛件自由鍛造，鑄件木模手鍛件自由鍛造，鑄件木模手工造型，毛坯精度低工造型，毛坯精度低鍛件部分采用模鍛，鑄件部鍛件部分采用模鍛，鑄件部分用金屬模，毛坯精度中等分用金屬模，毛坯精度中等廣泛采用模鍛，金屬機器廣泛采用模鍛，金屬機器模造型等高效方法

10、生產(chǎn)毛模造型等高效方法生產(chǎn)毛坯，毛坯精度高坯，毛坯精度高機床設備及其布置形機床設備及其布置形式式通用機床，機群式布置，也通用機床，機群式布置，也可用數(shù)控機床可用數(shù)控機床部分通用機床，部分專用機部分通用機床，部分專用機床，機床按零件類別分工段床，機床按零件類別分工段布置布置廣泛采用自動機床，專用廣泛采用自動機床，專用機床，按流水線、自動線機床，按流水線、自動線排列設備排列設備工藝裝置工藝裝置通用刀具、量具和夾具，或通用刀具、量具和夾具，或組合夾具，找正后裝夾工件組合夾具，找正后裝夾工件廣泛采用夾具，部分靠找正廣泛采用夾具，部分靠找正裝夾工件，較多采用專用量裝夾工件，較多采用專用量具和刀具具和刀具

11、高效專用夾具，多用專用高效專用夾具，多用專用刀具，專用量具及自動檢刀具，專用量具及自動檢測裝置測裝置對工人的技術要求對工人的技術要求需要技術熟練需要技術熟練中等中等對調(diào)整工人的技術水平要對調(diào)整工人的技術水平要求高，對操作工人技術水求高，對操作工人技術水平要求低平要求低工藝文件工藝文件僅要工藝過程卡僅要工藝過程卡工藝過程卡，關鍵零件有工工藝過程卡，關鍵零件有工序卡序卡詳細的工藝文件，工藝過詳細的工藝文件，工藝過程卡、工序卡、調(diào)整卡等程卡、工序卡、調(diào)整卡等生產(chǎn)率生產(chǎn)率較低較低中等中等高高加工成本加工成本較高較高中等中等低低表1-2 各種生產(chǎn)類型的工藝特點【例例】 如下圖所示，不同生產(chǎn)類型階梯軸的工

12、藝過程，如下圖所示，不同生產(chǎn)類型階梯軸的工藝過程，如方法如方法1 1、方法、方法2 2所示。所示。階梯軸加工階梯軸加工 方法方法1 1（單件小批生產(chǎn)的工藝過程）：（單件小批生產(chǎn)的工藝過程）：序序 號號工工 序序名名 稱稱工工 序序 內(nèi)內(nèi) 容容設設 備備1 1車車 車一端外圓與端面、打中心孔并倒角，徑向車一端外圓與端面、打中心孔并倒角，徑向尺寸至尺寸至 26mm26mm；掉頭車另一端外圓及端面并倒；掉頭車另一端外圓及端面并倒角，徑向尺寸至角，徑向尺寸至 18mm18mm，軸向尺寸至，軸向尺寸至32mm32mm，軸，軸向總長至向總長至61mm61mm車床車床2 2銑銑銑鍵槽、去毛刺銑鍵槽、去毛刺銑

13、床銑床方法方法2 2（大批量生產(chǎn)的工藝過程）：（大批量生產(chǎn)的工藝過程）： 序號序號工序名稱工序名稱工工 序序 內(nèi)內(nèi) 容容設設 備備1 1銑銑銑端面、打中心孔，軸向尺寸銑端面、打中心孔，軸向尺寸至至61mm61mm銑端面打中心孔機銑端面打中心孔機床，夾具床，夾具SJ-SJ-180218022 2車車1 1車大端外圓并倒角，徑向尺寸車大端外圓并倒角，徑向尺寸至至 26mm26mmCA6140CA61403 3車車2 2車小端外圓并倒角，徑向尺寸車小端外圓并倒角，徑向尺寸至至 18mm18mm，軸向尺寸至，軸向尺寸至32mm32mmCA6140CA6140（另一臺）（另一臺）4 4 銑銑銑鍵槽銑鍵槽

14、X6132X61325 5鉗鉗去毛刺去毛刺鉗工臺鉗工臺小結二、生產(chǎn)過程、工藝過程及其組成的概念三、生產(chǎn)綱領及生產(chǎn)類型的關系作業(yè)：P25 16、7、8 題一、機械制造系統(tǒng)第四節(jié)第四節(jié) 工件加工時的定位和基準工件加工時的定位和基準一、工件裝夾方式一、工件裝夾方式1 1）找正安裝法）找正安裝法劃線找正安裝劃線找正安裝：先按加工要求用鋼針在工件表面劃出位置先按加工要求用鋼針在工件表面劃出位置線、找正線、加工線，按線、找正線、加工線，按找正線找正線定位夾緊。定位夾緊。安裝精度低，適用于單件小批形狀復雜的鑄件和一安裝精度低，適用于單件小批形狀復雜的鑄件和一般鑄件的粗加工。般鑄件的粗加工。直接找正安裝直接找

15、正安裝：利用劃線盤、百分表等精密量具直接對工利用劃線盤、百分表等精密量具直接對工件上位置精度高的表面找正在機床上的位置并夾緊。件上位置精度高的表面找正在機床上的位置并夾緊。安裝精度高，但效率低，僅適用于單件小批生產(chǎn)。安裝精度高，但效率低，僅適用于單件小批生產(chǎn)。2 2）夾具安裝法夾具安裝法 利用夾具的功能實現(xiàn)安裝，機床夾具種類多，適合高生產(chǎn)率的各級精度的加工。通用夾具通用夾具專用夾具專用夾具指已經(jīng)標準化的，在一定范圍內(nèi)可用于加工指已經(jīng)標準化的，在一定范圍內(nèi)可用于加工不同工件的夾具。不同工件的夾具。三爪卡盤、四爪卡盤、頂三爪卡盤、四爪卡盤、頂尖；平口虎鉗、分度頭和回轉(zhuǎn)工作臺尖；平口虎鉗、分度頭和回

16、轉(zhuǎn)工作臺專為某一工件的某道工序的加工而設計制造專為某一工件的某道工序的加工而設計制造的夾具的夾具靠夾具將工件定位、夾緊，以保證工件相對于刀具、靠夾具將工件定位、夾緊，以保證工件相對于刀具、機床的正確位置。機床的正確位置。操作簡單，效率高，容易保證加工精度。操作簡單，效率高，容易保證加工精度。軸承生產(chǎn)軸承生產(chǎn)均是采用夾具安裝法。均是采用夾具安裝法。常用的通用夾具：常用的通用夾具：頂尖頂尖、三爪卡盤三爪卡盤、四爪卡盤四爪卡盤、花盤花盤、跟刀架跟刀架。1 1夾具體夾具體 2 2定位元件定位元件 3 3導向元件導向元件 4 4工件工件專用夾具專用夾具-鉆模鉆模二、工件的定位原理二、工件的定位原理1 1

17、、自由度、自由度移動自由度移動自由度轉(zhuǎn)動自由度轉(zhuǎn)動自由度沿沿X X、Y Y、Z Z軸的移動：軸的移動：繞繞X X、Y Y、Z Z軸的軸的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)動一個在空間處于自由狀態(tài)的物體具有六個自由度：一個在空間處于自由狀態(tài)的物體具有六個自由度：工件的定位應解決兩方面的問題工件的定位應解決兩方面的問題 ：1)1) “定與不定定與不定” 2) 2) “準與不準準與不準” Z、Y、X工件的六個自由度工件的六個自由度2 2、六點定位原理、六點定位原理定位，即限制自由度。用合理設置的定位，即限制自由度。用合理設置的6 6個個支承點支承點，限制限制工件工件的的6 6個個自由度自由度，使工件在夾具中的位置完全確定，即工

18、件定，使工件在夾具中的位置完全確定，即工件定位的位的“六點定位原理六點定位原理”。矩形工件的定位矩形工件的定位軸類零件的定位軸類零件的定位實際定位元件的約束性：實際定位元件的約束性：小平面限制一個自由度；小平面限制一個自由度；窄長平面限制兩個自由度；窄長平面限制兩個自由度；大平面限制三個自由度。大平面限制三個自由度。長銷、長套筒限制長銷、長套筒限制4個自由度；個自由度；短銷、短套筒限制短銷、短套筒限制2個自由度個自由度（短銷、短套筒（短銷、短套筒單獨單獨使用不能限制轉(zhuǎn)動）使用不能限制轉(zhuǎn)動）固定固定V V形塊：形塊：短接觸限制短接觸限制2 2個自由度；個自由度； 長接觸限制長接觸限制4 4個自由

19、度。個自由度。實際定位元件的約束性：實際定位元件的約束性： 錐度心軸可限制錐度心軸可限制5 5個自由度：個自由度：3 3移移2 2轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 固定頂尖、短錐銷可限制固定頂尖、短錐銷可限制3 3個自由度（個自由度（3 3移）移） 浮動頂尖、短錐銷可限制浮動頂尖、短錐銷可限制2 2個自由度個自由度（常組合限制（常組合限制2 2個轉(zhuǎn)動）個轉(zhuǎn)動） 短扁銷短扁銷（削邊銷、菱形銷）（削邊銷、菱形銷）可限制可限制1 1個自由度個自由度（常組合限制（常組合限制1 1個轉(zhuǎn)動）個轉(zhuǎn)動） 定位元件組合使用時，限制的自由度數(shù)為累加，定位元件組合使用時，限制的自由度數(shù)為累加，但性質(zhì)會變化（移動變?yōu)檗D(zhuǎn)動）但性質(zhì)會變化（移動變?yōu)?/p>

20、轉(zhuǎn)動）3 3、工件定位中的幾種情況、工件定位中的幾種情況工件各自由度的工件各自由度的限定與否是相對定位元件而言的限定與否是相對定位元件而言的，限定越多，限定越多越復雜。越復雜。1 1）完全定位）完全定位指工件的六個自由度全部被限制。指工件的六個自由度全部被限制。2 2）不完全定位（部分定位）：）不完全定位（部分定位）：約束點數(shù)約束點數(shù)= =所需限定的自由度數(shù)所需限定的自由度數(shù)考慮工件形狀、加工方法、加工要求考慮工件形狀、加工方法、加工要求，并不是所有情況下都需，并不是所有情況下都需要限制工件的全部自由度。要限制工件的全部自由度。（a a）在車床上加工軸的通孔，使用）在車床上加工軸的通孔，使用三

21、爪卡盤夾外圓，限制工件的三爪卡盤夾外圓，限制工件的4 4個自由度個自由度，采用四點定位即可以滿足加工要求。，采用四點定位即可以滿足加工要求。（回轉(zhuǎn)件）（回轉(zhuǎn)件）（b）工件在平面磨床上采用）工件在平面磨床上采用電磁吸盤電磁吸盤工作臺裝夾磨平面，且只工作臺裝夾磨平面，且只有厚度及平行度要求，故大平面定位有厚度及平行度要求，故大平面定位限制了限制了3個自由度個自由度即可。即可。3 3）欠定位）欠定位 約束點數(shù)約束點數(shù) 所需限定的自由度數(shù)所需限定的自由度數(shù) 根據(jù)工件的加工要求，應該限制的自由度沒有被限制，根據(jù)工件的加工要求，應該限制的自由度沒有被限制，是不允許的是不允許的 改進后的改進后的夾具上的兩個

22、或兩個以上的定位元件，重復限制工件的同夾具上的兩個或兩個以上的定位元件，重復限制工件的同一個或幾個自由度。一個或幾個自由度。4 4）過定位（重復定位）：）過定位（重復定位）：相同的自由度被重復限定相同的自由度被重復限定如，大端平面與長銷組合產(chǎn)生的過定位：重復限定了兩個轉(zhuǎn)動。如，大端平面與長銷組合產(chǎn)生的過定位：重復限定了兩個轉(zhuǎn)動。對過定位要具體分析是否允許：對過定位要具體分析是否允許： 允許：當工件和定位元件的定位面尺寸、允許：當工件和定位元件的定位面尺寸、位置精度都很高時。位置精度都很高時。 不允許：有下列情形之一的不允許：有下列情形之一的1）定位不穩(wěn)定，同一批工件位置不同）定位不穩(wěn)定，同一批

23、工件位置不同2）夾緊變形過量）夾緊變形過量3）安裝困難）安裝困難改進措施改進措施b b）將長圓柱銷改為短圓柱銷）將長圓柱銷改為短圓柱銷 a a）將大支承板改為小支承板）將大支承板改為小支承板 c c）將大支承板改為浮動支承）將大支承板改為浮動支承 4、工件定位幾點說明、工件定位幾點說明1）定位元件的相對性：單一定位元件相對工件短時）定位元件的相對性：單一定位元件相對工件短時只能限制移動只能限制移動2）分析定位時不要考慮夾緊力的影響，只看工件反）分析定位時不要考慮夾緊力的影響，只看工件反復安裝是否能在同一位置上復安裝是否能在同一位置上3）對自動找正位置）對自動找正位置定位夾緊同時進行定位夾緊同時

24、進行 看為自動滿足過定位允許的條件看為自動滿足過定位允許的條件4）對）對“自定位自定位”加工面又是定位面加工面又是定位面 分析定位時僅考慮加工前的狀態(tài)分析定位時僅考慮加工前的狀態(tài)5）定位原理不考慮工件毛坯幾何偏差的影響，認為）定位原理不考慮工件毛坯幾何偏差的影響，認為工件幾何理想。工件幾何理想。欠定位欠定位應該消除的自由度沒有應該消除的自由度沒有消除，不允許。消除，不允許。過定位過定位幾個支承點重復限制某個幾個支承點重復限制某個自由度，一般不允許，應用是有條件的。自由度，一般不允許，應用是有條件的。欠定位與過定位欠定位與過定位 正確配置支承點正確配置支承點正確處理過定位正確處理過定位提高工件定位表面與定位元件之間的提高工件定位表面與定位元件之間的位置精度；位置精度；改變定位元件的結構。改變定位元件的結構。一般按一般按三、二、一三、二、一布置。布置。主要定位表面受力面積越大越好。主要定位表面受力面積越大越好。小結小結一、工件裝夾方式一、工件裝夾方式二、工件的定位原理二、工件的定位原理1 1、找正