《機械制造工藝與夾具設(shè)計》機械加工工藝規(guī)程的設(shè)計

1、 零件的工藝性分析及毛坯的選擇 1.2機械加工工藝的基本概念1.1 工序設(shè)計 1.4授課學時14第1章 機械加工工藝規(guī)程的設(shè)計 工藝過程設(shè)計 1.3教學重點（1）定位基準的選擇（2）加工方法的確定（3）加工順序的安排教學難點（1）工藝路線的擬訂 （2）工序尺寸的計算第1章 機械加工工藝規(guī)程的設(shè)計1-1 機械加工工藝的基本概念1.生產(chǎn)過程2.工藝過程3.機械加工工藝過程將原材料轉(zhuǎn)變?yōu)槌善返娜^程稱為生產(chǎn)過程。直接改變原材料形狀、尺寸或性能（表面狀態(tài)、內(nèi)部組織）的那部分生產(chǎn)過程。采用機械加工方法直接改變毛坯的形狀、尺寸、表面質(zhì)量，使其成為合格零件的過程。一、生產(chǎn)過程、工藝過程與機械加工工藝過程二、

2、生產(chǎn)綱領(lǐng)和生產(chǎn)類型生產(chǎn)綱領(lǐng)：包括備品和廢品在內(nèi)的該產(chǎn)品的年產(chǎn)量。生產(chǎn)類型： （一）單件生產(chǎn)單個或者少數(shù)幾個地生產(chǎn)不同結(jié)構(gòu)或尺寸的產(chǎn)品。特點：產(chǎn)品數(shù)量少，加工對象經(jīng)常變換，生產(chǎn)率低，成本高。（二）成批生產(chǎn)在一年內(nèi)分批地生產(chǎn)相同的產(chǎn)品，生產(chǎn)呈周期性的重復(fù)。 （三）大量生產(chǎn)長期地大量生產(chǎn)某種固定產(chǎn)品。 特點：產(chǎn)品數(shù)量很大，加工對象長期固定不變，生產(chǎn)率高，成本低。 特點：產(chǎn)品數(shù)量較多，加工對象周期性變換，生產(chǎn)率中等，成本中等。又可分為：小批生產(chǎn)、中批生產(chǎn)、大批生產(chǎn)。 基準的概念：用來確定零件上某些點、線、面 的位置 所依據(jù)的那些點、線、面。三、基 準 基準的分類： 1.工序基準：在工序圖上，用來確定加

3、工表面位置的基準。 2.定位基準：在加工中，使工件在機床或夾具中占有正確 位置所采用的基準。 3.測量基準：測量時所采用的基準。 4.裝配基準：裝配時用來確定零件（或部件）在產(chǎn)品中的 相對位置所采用的基準。（一）設(shè)計基準：在零件設(shè)計圖紙上所采用的基準。（二）工藝基準：零件在加工及裝配過程中所采用的基準。（一）機械加工工藝規(guī)程的概念概念：（二）制訂工藝規(guī)程的原則 1. 技術(shù)上的先進性 2. 經(jīng)濟上的合理性 3. 使用上的安全性 格式：主要有工藝過程卡片和工序卡片兩種基本形式。 作用：1. 是指導(dǎo)生產(chǎn)的主要技術(shù)文件； 2. 是組織和管理生產(chǎn)的主要依據(jù)； 3. 是新建、擴建或改建工廠、車間的依據(jù)。

4、規(guī)定零件機械加工工藝過程和操作方法的工藝文件。四、機械加工工藝規(guī)程的制訂（三）設(shè)計機械加工工藝規(guī)程的步驟確定生產(chǎn)類型零件的工藝分析選擇毛坯確定切削用量及時間定額確定加工余量及工序尺寸確定各工序的設(shè)備及工藝裝備選擇定位基準擬定工藝路線填寫工藝文件 制訂機械加工工藝規(guī)程的步驟流程圖1、原始資料：主要有零件圖（產(chǎn)品圖）、生產(chǎn)綱領(lǐng)、現(xiàn)場的加工設(shè)備及生產(chǎn)條件等。1-2 零件的工藝性分析及毛坯的選擇 （二）從機械加工角度 分析零件是否具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性。 零件的結(jié)構(gòu)工藝性-是指所設(shè)計的零件結(jié)構(gòu)，在能滿足使用要求 的前提下，制造的可行性和經(jīng)濟性。 （一）從零件的作用上 分析零件的技術(shù)要求是否合理。一、零件

5、的工藝性分析 （一）從零件的作用上 分析零件的技術(shù)要求是否合理。（一）常用毛坯的種類及特點毛坯種類特 點鑄件 多用于結(jié)構(gòu)和形狀復(fù)雜的零件毛坯。木模手工造型 用于單件小批生產(chǎn)或大型零件，生產(chǎn)效率低，精度低；金屬模機器造型 用于大批生產(chǎn)，生產(chǎn)效率較高，精度較高；離心鑄造 用于空心旋轉(zhuǎn)零件，效率高，精度高，用于大批量生產(chǎn)；壓力鑄造 用于形狀復(fù)雜、精度高、大批生產(chǎn)、尺寸小有色金屬零件。 鍛件 用于制造強度高、形狀簡單的零件毛坯。自由鍛造：生產(chǎn)效率低，精度低，用于單件小批生產(chǎn)；模鍛和精密鍛造：生產(chǎn)效率高，精度高，用于大批大量生產(chǎn)。 型材 用于形狀簡單或尺寸不大的零件。分為熱軋和冷拉鋼材。 焊接件 用于尺

6、寸較大、形狀復(fù)雜的零件。多用型材或鍛件焊接而成，其制造成本低，但抗振性差，容易變形，尺寸誤差大。 沖壓件 用于形狀復(fù)雜、生產(chǎn)批量較大的板料毛坯。精度較高，但厚度不宜過大。二、毛坯的選擇（二）選擇毛坯應(yīng)全面考慮下列因素 如： 生產(chǎn)規(guī)模較大時，采用高精度和高生產(chǎn)率的毛坯制 造方法。 2. 零件的結(jié)構(gòu)及尺寸 1. 生產(chǎn)規(guī)模 如 尺寸較大的毛坯，往往不能采用模鍛、壓鑄。 如 階梯軸，若各臺階直徑相差不大： 若各臺階直徑相差較大：可選圓棒料；宜選鍛件。模鍛、壓鑄等。 3. 零件的機械性能的要求 4. 材料的工藝性要求 5. 現(xiàn)有的生產(chǎn)條件 如 鍛件的機械性能高于型材， 因此，對于重要的零件，強度要求高時

7、應(yīng)選用鍛件， 而不宜選用型材。 如 金屬型澆鑄的毛坯，其強度高于砂型澆注的毛坯； 離心澆鑄和壓力澆鑄的毛坯，其強度高于金屬型澆注的毛坯， 如 鑄鐵和青銅不能鍛造，只能選鑄造。 灰口鑄鐵基本上不能焊接。一、工藝過程的組成工序 工序是組成工藝過程的基本單元。定義：是指一個（或一組）工人，在一臺機床（或一個工作地點）上，對一個（或同時對幾個）工件，所連續(xù)完成的那一部分工藝過程。區(qū)分工序的主要依據(jù)：是工作地點（或設(shè)備）是否變動。 1.3 工藝過程設(shè)計 工 序 號 工 序 名 稱 加 工 設(shè) 備 1 2 3 4 5備料車大端面、車大端外圓及倒角車小端面、車小端外圓及倒角銑鍵槽去毛刺 鋸 床 車 床 車

8、床 銑 床 鉗工臺表3-1 階梯小軸的工序2. 安裝 在一道工序中，零件每裝夾一次所完成的加工。 階梯小軸某工序： 車大端面、車大端外圓、倒角、 車小端面、車小端外圓及倒角。 需兩次安裝（用卡盤裝夾）。車床刀架座，在平面磨床磨四個側(cè)面，需四次安裝。3. 工位 在一次安裝中，工件在機床上所占據(jù)的每一個加工位置。 四工位： 裝卸工件 鉆孔 擴孔 鉸孔 此工序是一次安裝四個工位例如：某一工序，對一個小件進行鉆、擴、鉸孔加工，在組合機床上。4. 工步在加工表面和加工工具不變的情況下，所連續(xù)完成的那 一部分工序。如果上述因素中有一項改變，就成為另一工步。六角車床上加工套類零件的工序包括六個工步例復(fù)合工步

9、：采用幾把刀具或一把復(fù)合刀具同時加工一個或幾 個表面的工步，應(yīng)視為一個工步。5. 走刀（行程） 在一個工步內(nèi)，刀具每切削一次，就稱為一次行程。二、定位基準的選擇定位基準加工中，使工件在機床或夾具中占有正確位置 所采用的基準。1、粗基準：用未經(jīng)加工的表面作為定位基準。2、精基準：用加工過的表面作定位基準。3、輔助基準（工藝面）：為了滿足工藝需要，在工件上 特意作出專門供定位用的表面。（一）粗基準的選擇原則： 1.如果必須首先保證工件上加工表面與不加工表面之間的位置要求，則應(yīng)以不加工表面作為粗基準。如果在工件上有多個不需加工的表面，則應(yīng)以其中與加工表面的位置精度要求較高的表面作粗基準。 2. 如果

10、必須首先保證工件某重要表面加工余量均勻，則應(yīng)選擇該表面為粗基準。 3. 選作粗基準的表面，應(yīng)平整，沒有澆口、冒口或飛邊等缺陷，以便定位可靠。 4. 粗基準一般只能使用一次，應(yīng)盡量避免重復(fù)使用，以免產(chǎn)生較大的位置誤差。（二）精基準的選擇原則： （1）盡量選擇加工表面的設(shè)計基準作為精基準，以便消除基準不重合誤差，即所謂“基準重合”原則。 （2）當工件以某一組精基準定位可以較方便地加工其它各表面時，應(yīng)盡可能在多數(shù)工序中采用此組精基準定位，即“基準統(tǒng)一”原則。 （3）在有些精加工或者光整加工工序中，要求余量小而均勻時，應(yīng)選擇加工表面本身作為精基準，即遵循“自為基準”的原則。 （4）為了獲得均勻的加工余

11、量或較高的位置精度，可以采用“互為基準”的原則，反復(fù)多次進行精加工。 （5）精基準的選擇應(yīng)使定位準確，夾緊可靠。為此，精基準的面積與被加工表面相比，應(yīng)有較大的長度和寬度，以提高其位置精度。 （1）盡量選擇被加工表面的設(shè)計基準作為精基準，以便消除基準不重合誤 差，即所謂“基準重合”原則。（3）在有些精加工或者光整加工工序中，要求余量小而均勻時，應(yīng)選擇加工表面本身作為精基準，即遵循“自為基準”的原則。 如：磨導(dǎo)軌面、圓拉刀拉孔、浮動鉸刀鉸孔、無心磨床磨削外圓柱面。（3）在有些精加工或者光整加工工序中，要求余量小而均勻時，應(yīng)選擇加工表面本身作為精基準，即遵循“自為基準”的原則。 （4）為了獲得均勻的

12、加工余量或較高的位置精度，可以采用“互為基準”的原則，反復(fù)多次進行精加工。（一）零件表面加工方法的選擇1. 首先要保證加工表面的加工精度和表面粗糙度要求 ； 加工方案：確定零件表面從毛坯到最終成形的加工路線。2. 根據(jù)零件的技術(shù)要求，選擇與經(jīng)濟精度相適應(yīng)的加工方法；3. 要考慮工件材料的性質(zhì)； 6. 要考慮工廠的現(xiàn)有設(shè)備情況。 4. 要考慮工件的結(jié)構(gòu)形狀與尺寸大小； 5. 要考慮生產(chǎn)率與經(jīng)濟性要求；三、工藝路線的擬定 粗加工階段：主要是切去大部分的加工余量，為半精加工提供定位基準。 主要是提高生產(chǎn)率的問題。（二）加工階段的劃分1. 工藝過程可劃分如下幾個階段：精加工階段：保證各主要表面達到規(guī)定

13、的質(zhì)量要求。半精加工階段：為零件主要表面的精加工作好準備，并完成一些次要表 面的加工（如銑鍵槽、鉆孔、攻絲等）。 光整加工階段：以提高加工表面的尺寸精度和降低表面粗糙度， 但一般不用以糾正形狀精度和位置精度。 荒加工階段：毛坯余量特別大 ，表面十分粗糙。 （1）保證加工質(zhì)量 2. 劃分加工階段的原因： （2）合理使用設(shè)備 （3）便于安排熱處理工序，使冷熱加工工序配合的更好。 （4）可及早發(fā)現(xiàn)毛坯的缺陷，及時修補或報廢，以免浪費 工時和費用。 （5）精加工表面安排在后面，還可保護其不受損傷。（1） “先基面后其它”（2） “先主要后次要”（4） 先面后孔（3） 先粗后精機械加工順序的安排 應(yīng)遵循

14、的原則： （三）加工順序的安排2. 熱處理工序的安排(1)預(yù)備熱處理：退火和正火常安排粗加工之前，調(diào)質(zhì)一般在粗加工之后；(2)時效處理：需要一次，則安排在粗加工之后； 需要兩次，則分別安排粗加工之后和半精加工之后；(3)最終熱處理：一般安排在該表面的最終精加工之前。 如表面淬火、滲碳淬火、氮化處理等，包括工件的檢驗、去毛刺、清洗和涂防銹油等。檢驗工序的安排：3. 輔助工序的安排 1. 工序集中：在每道工序中所安排的加工內(nèi)容多，則一個零件的加工只集 中在少數(shù)幾道工序里完成，工藝路線短。（四）工序的組合 工序分散：在每道工序里安排的加工內(nèi)容少，則一個零件的加工分散在 很多工序里完成，工藝路線長。2

15、. 工序集中與工序分散的特點：3. 使用工序集中與分散原則時，應(yīng)考慮的問題： 工序分散和集中各有特點，必須根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模、零件的結(jié)構(gòu)特點和 技術(shù)要求等具體生產(chǎn)條件分析，以決定采用哪一種原則來組合工序。工 序安 裝工 步1車削1（三爪卡盤）（1）車端面A（2）車外圓E（3）車螺紋外徑D（4）車端面B（5）倒角F（6）車螺紋（7）切斷2車削1（三爪卡盤）（1）車端面C（2）倒棱G3銑削1（旋轉(zhuǎn)夾具）（1）銑六方 （復(fù)合工步）【答案】 工藝過程安排如表 【案例2】 設(shè)計出小批生產(chǎn)如圖所示螺釘零件的機械加工工藝過程（包括工序、安裝、工步、工位）。 已知工件的毛坯為圓棒料。 學習指要第8頁【例1.3】 小

16、批生產(chǎn)：工序集中精度低：不劃分加工階段1.4 工 序 設(shè) 計 要綜合考慮下述因素： 1. 機床的規(guī)格尺寸要與零件外廓尺寸相適應(yīng) 2. 機床的精度應(yīng)與工序要求的加工精度相適應(yīng) 加工精度高：選精密機床 加工精度低：選普通機床 3. 機床的生產(chǎn)率應(yīng)與零件的生產(chǎn)類型相適應(yīng) 單件小批生產(chǎn)：選通用設(shè)備 大批大量生產(chǎn)：選擇高效率的專用設(shè)備 4. 機床的選擇還應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場的實際情況一、機床和工藝裝備的選擇(一) 機床的選擇(二)工藝裝備的選擇 3、量檢具的選擇 2、刀具的選擇1、夾具的選擇 單件小批生產(chǎn)：盡量選用通用夾具， 積極推廣使用組合夾具。 大批大量生產(chǎn)：應(yīng)采用高效率的專用夾具。應(yīng)盡量采用標準刀具。必要時

17、，也可采用各種高效率的復(fù)合刀具及專用刀具。單件小批生產(chǎn)：廣泛采用通用量具；大批大量生產(chǎn)：應(yīng)采用各種量規(guī)和一些高效率的檢具。二、 加工余量的確定（一）加工余量的基本概念1. 加工余量-在加工過程中，從零件被加工表面切除的金屬層厚度。2. 工序加工余量-某一個工序所切除的金屬層厚度。 總加工余量- 從毛坯到零件在被加工表面上所切除金屬層總厚度。 為毛坯尺寸與零件尺寸之差。 等于各工序加工余量之和。3.單邊余量：非對稱表面，如平面余量、槽深余量等對于外表面：對于內(nèi)表面：雙邊余量：對稱表面，如軸、孔等對于外表面（軸）： 對于內(nèi)表面（孔）：4. 對于外表面：公稱加工余量最大加工余量最小加工余量加工余量公

18、差 對于內(nèi)孔表面：公稱加工余量最大加工余量最小加工余量加工余量公差 （ 二）確定加工余量的基本準則 在保證加工質(zhì)量的前提下，盡量減少加工余量。 （三）確定加工余量的方法：1. 經(jīng)驗估計法 ：常用于單件小批生產(chǎn) ；2. 查表修正法：應(yīng)用比較廣； 注意：5. 工序尺寸公差帶如按 “入體原則” 標注，則為： 外表面（軸）：取單項負偏差 內(nèi)表面（孔）：取單項正偏差 毛坯尺寸：雙向標注法 同一表面需要經(jīng)過多次加工時的工序尺寸計算例 加工某一鋼制零件上的一個孔，其設(shè)計尺寸為 表面粗糙度為 ?，F(xiàn)經(jīng)過粗鏜、半精鏜、精鏜、粗磨和精磨五次加工，計算各次加工的工序尺寸及其公差。解三、工序尺寸及其公差的確定工序尺寸- 是指在加工過程中各個工序應(yīng)保證的加工尺寸。 其公差即為工序尺寸公差。取2mm計算各工序的基本尺寸為：（一）工藝尺寸鏈在零件加工和檢驗過程中，都會遇到一些相互關(guān)聯(lián)的尺寸。定位套:例如： 將這些相互關(guān)聯(lián)的尺寸，按一定的順序首尾相連，排列成一定封閉的尺寸系統(tǒng)，即構(gòu)成了工藝尺寸鏈。1. 尺寸鏈的組成: 封閉環(huán)：在加工或檢驗過程中間接獲得的尺寸。以 表示。 它是特殊的環(huán)，在每個尺寸鏈中只有一個封閉環(huán)。環(huán)：組成尺寸