機械加工工藝基礎(chǔ)部分 第九章課件

1、第九章 機械加工工藝過程概論第一節(jié) 工藝過程的基本概念一、生產(chǎn)過程與工藝過程1、生產(chǎn)過程 將原材料轉(zhuǎn)變?yōu)槌善返娜^程。包括原材料的運輸、保管、生產(chǎn)準備、毛坯制造、機械加工、熱處理、裝配、檢測、調(diào)試、和油漆包裝等。2、工藝過程 在生產(chǎn)過程中，直接改變生產(chǎn)對象的形狀、尺寸、表面相對位置和性質(zhì)等，使其成為成品和半成品的過程。二、機械加工工藝過程 機械加工工藝過程在工藝過程中，用機械加工的方法，按一定的順序逐步改變毛坯和原材料的形狀、尺寸和材料性能，使之成為合格零件的過程。 機械加工工藝過程是由一個或若干順序排列的工序組成1工序：指一個或一組工人，在一個工作地對同一個或同時對幾個工件所連續(xù)完成的那一部

2、分工藝過程（三不變一連續(xù)）2安裝：工件在加工之前，在機床上或夾具上先要占據(jù)一正確位置（定位），然后再予以夾緊，稱為裝夾，工件經(jīng)一次裝夾后所完成的那部分工作內(nèi)容，稱為安裝。3工位：一次裝夾工件后，工件與夾具或設(shè)備的可動部分相對刀具或設(shè)備的固定部分所占據(jù)的每一個位置，稱為工位。4工步：在一個工序內(nèi)，往往需要采用不同的工具對不同的表面進行加工,其中在加工表面和加工工具不變的條件下所完成的那部分工藝過程，稱為一個工步。5.走刀:在一個工序內(nèi)，若被加工表面需要分幾次切削，則每進行一次切削稱為一次走刀。三、生產(chǎn)綱領(lǐng)和生產(chǎn)類型1、生產(chǎn)綱領(lǐng) 指企業(yè)在計劃期內(nèi)應(yīng)當生產(chǎn)的產(chǎn)品產(chǎn)量。工廠一年生產(chǎn)的合格產(chǎn)品的數(shù)量，稱

3、為年生產(chǎn)綱領(lǐng)。而某零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)則是包括備品和廢品在內(nèi)的年總產(chǎn)量。零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)計算公式 其中 為備品率和廢品率。2、生產(chǎn)類型 （1）單件生產(chǎn)（2）成批生產(chǎn)（3）大量生產(chǎn)二、基準1、設(shè)計基準：零件圖樣上采用的基準。2、工藝基準：工藝過程中所采用的基準。（1）定位基準：在加工過程中用作定位的基準。（2）測量基準：測量時所用的基準。（3）裝配基準：裝配時用以確定零件或部件在機器中位置的基準。 三、定位基準的選擇1、粗基準的選擇原則A為保證不加工表面與加工表面之間的相互位置關(guān)系，應(yīng)首先選擇不加工表面作粗基準，若零件上有多個不加工表面，則應(yīng)選擇其中與加工表面相對位置要求較高的不加工表面為粗基準。B.為

4、了使定位穩(wěn)定、可靠，夾具結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，作為粗基準的表面應(yīng)不是分型面，應(yīng)盡可能平整光潔，且有足夠大的尺寸。2、精基準的選擇A基準重合原則：設(shè)計基準作為定位基準。（如圖9-7）B基準統(tǒng)一原則：盡可能在多數(shù)工序中采用此基準作為定位基準，稱為“基準統(tǒng)一”可以各個工序中采用的夾具統(tǒng)一，可減少設(shè)計和制造夾具的時間和費用，提高生產(chǎn)率。C保證工件定位穩(wěn)定，準確，夾緊可靠，夾具結(jié)構(gòu)簡單操作方便D互為基準原則：為了獲得均勻的加工余量及較高的相互位置精度，可采用互為基準，反復(fù)加工的原則E自為基準原則：當精加工或光整加工工序要求余量小而均勻時，可選擇加工面本身為精基準，以保證加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)率。四、工件定位原

5、理1、六點定位原理（如圖9-8）空間任何一個物體都有三個移動、三個轉(zhuǎn)動六個自由度，在加工過程中，要使工件在空間保持正確位置，就必須限制這六個自由度。工件在夾具中定位時，每一個自由度的限制，通常是用一個支承點的定位元件與工件的定位基準相接觸來實現(xiàn)。2、完全定位與不完全定位（如圖9-10）完全定位：工件安裝時，六個自由度都限制的工件定位方法。不完全定位：在工件定位時，根據(jù)加工需要把工件上需要限制的自由度都限制的工件定位方式。 9-3機械加工工藝規(guī)程的制訂一、工藝規(guī)程的作用（1）工藝規(guī)程是指導(dǎo)生產(chǎn)的主要技術(shù)條件。（2）工藝規(guī)程是生產(chǎn)組織和生產(chǎn)管理工作的依據(jù)。（3）工藝規(guī)程是新建或擴建工廠及車間的基本

6、資料。二、工藝規(guī)程的設(shè)計原則技術(shù)上的先進性 經(jīng)濟上的合理性良好的勞動條件三、制訂工藝規(guī)程所需的原始資料產(chǎn)品的全套裝配圖和零件工作圖產(chǎn)品驗收的質(zhì)量標準產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領(lǐng)毛坯資料現(xiàn)場生產(chǎn)條件工藝規(guī)程設(shè)計時應(yīng)盡可能多了解新工藝、新方法四、工藝規(guī)程的制訂步驟1、零件的工藝分析零件技術(shù)要求分析加工表面的尺寸精度主要加工表面的形狀精度主要表面之間的相互位置精度各加工表面粗糙度以及表面質(zhì)量方面的其它要求熱處理及其它技術(shù)要求對零件圖具體技術(shù)分析內(nèi)容有： 零件的視圖、尺寸、公差和技術(shù)要求是否齊全零件圖所規(guī)定加工要求是否合理零件的選材是否恰當。零件結(jié)構(gòu)工藝性分析機械零件的結(jié)構(gòu)，由于使用要求不同而具有各種形狀。在分析零

7、件的結(jié)構(gòu)時，不僅要注意各物體表面本身特征，而且要注意這些表面的不同組合在研究零件結(jié)構(gòu)時，要注意審查零件的結(jié)構(gòu)工藝性2、選擇毛坯類型1）毛坯種類的選擇：由材料的力學性能要求，零件結(jié)構(gòu)形狀的尺寸大小，零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)以及利用新技術(shù)，新工藝的可能性決定。2）確定毛坯的形狀和尺寸。確定毛坯形狀和尺寸時應(yīng)注意以下幾個問題為使加工時工件安裝穩(wěn)定，有些鑄件毛坯，需要鑄出工藝凸臺為了保證零件加工質(zhì)量和加工方便，常將一些零件作成一個整體毛坯，加工到一定形狀后再切割分離。3、選擇定位基準按照基準的選擇原則，必須選擇好各道工序的定位基準。4、工藝路線的擬定要解決的主要問題：零件各表面的加工方法和方案的選擇，加工階段的

8、劃分，確定工序的分散與集中，加工順序安排和熱處理安排等。（2）根據(jù)工件材料的性質(zhì)及熱處理，選擇相應(yīng)的加工方法（3）充分考慮工件的結(jié)構(gòu)和尺寸（4）結(jié)合生產(chǎn)類型考慮生產(chǎn)率和經(jīng)濟性（5）考慮工廠現(xiàn)有生產(chǎn)條件2）加工階段的劃分。通常將工藝過程劃分為粗加工，半粗加工，精加工三個階段，三個階段的目的不同。粗加工階段的目的：是盡快切除零件各個表面上的大部分加工余量。半精加工階段的目的：繼續(xù)減少加工余量，為主要表面的精加工作準備。精加工階段的目的：主要表面達到技術(shù)要求。3）工序集中與工序分散劃分工序時有兩種不同的方法，即工序集中和工序分散。工序集中就是將工件的加工集中在幾道工序內(nèi)完成。工序分散就是將工件的加工

9、內(nèi)容分散在較多的工序內(nèi)完成。工序集中和分散的程度應(yīng)對生產(chǎn)規(guī)模，零件的結(jié)構(gòu)特點，技術(shù)要求和設(shè)備等具體生產(chǎn)條件綜合考慮后決定。4）工序順序的安排：（1）機械加工順序的安排原則：先基準后其它先粗后精先主后次先面后孔綜合以上原則，常見的機械加工順序為：定位基準的加工主要表面的粗加工次要表面加工主要表面的半精加工次要表面加工修基準主要表面的精加工（2）熱處理工序的安排。熱處理按照其目的不同，分為預(yù)備熱處理和最終熱處理兩大類：預(yù)備熱處理：正火和退火可以消除毛坯制造時產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定金屬組織和改善金屬的切削性能，一般安排在粗加工之前；時效處理主要用于消除毛坯缺陷和機械加工過程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，一般安排在粗加

10、工前后進行；調(diào)質(zhì)處理可以改善材料的綜合力學性，能獲得均勻細致的索氏體組織，為表面淬火和氮化處理作組織準備。對硬度和耐磨性要求不高的零件，調(diào)質(zhì)處理可以作為最終熱處理工序，一般安排在粗加工之后，半精加工之前 最終熱處理：淬火處理或滲碳淬火處理，可以提高零件表面的硬度和耐磨性，常需進行預(yù)先正火及調(diào)質(zhì)處理，淬火處理一般安排在精加工或磨削之前進行，當用高頻淬火時，也可安排為最終工序。滲碳淬火處理，適用于低碳鋼和低合金鋼，其目的是使零件表層含碳量增加，經(jīng)淬火后可使表層獲得高的硬度和耐磨性，而心部仍可保持一定強度和較高的塑韌性，滲碳淬火一般安排在半精加工之后進行。滲氮處理是使氮原子滲入金屬表面，從而獲得一層

11、含氮化合物的處理方法滲氮可提高零件表面的硬度，耐磨性疲勞強度和耐蝕性。滲氮處理溫度低，變形小，應(yīng)盡量靠后安排。表面處理（電鍍及氧化）可提高零件的抗腐蝕能力。增加耐磨性，使表面美觀，一般安排在工藝過程最后進行。零件機械加工的一般工藝路線為：毛坯制造退火或正火主要表面的粗加工次要表面的加工調(diào)質(zhì)（或時效）主要表面的半精加工次要表面加工淬火（或滲碳淬火）修基準主要表面的精加工。輔助工序的安排：檢驗是主要的輔助工序，除每道工序由操作者自行檢驗外，在粗加工之后，精加工之前，零件轉(zhuǎn)車間前后，重要工序加工前后，以及零件全部加工完成之后，還要安排獨立的檢驗工序。除檢驗外，去毛刺工序，清洗、防銹、去磁、平衡等，都

12、是輔助工序 5、加工余量的確定1）加工余量的概念：從加工表面上切除的金屬層厚度稱為機械加工余量。（1）工序余量完成某工序而從某一表面上切除的金屬層厚度工序余量Zb=工件某一工序前后尺寸之差非對稱的單邊余量：被包容面：Zb=a-b a上工序的工序尺寸包容面：Zb=b-a b本工序的工序尺寸對稱的雙邊余量：軸： 2Zb=da-db 孔： 2Zb=db-da(2)總加工余量 Z從要加工的表面上切除全部多余金屬層的厚度Z=毛坯尺寸-零件尺寸=公差帶尺寸的標注：工序尺寸公差帶，一般按規(guī)定“單向入體原則標注”，即：對被包容面，工序基本尺寸為最大極限尺寸，上偏差為零 對包容面，工序基本尺寸即為最小極限時，下

13、偏差為零孔與孔（或平面）之間的距離尺寸應(yīng)按對稱分布標注 毛坯尺寸通常是正負分別標注的 因為尺寸的加工誤差，加工余量是變動的，因此加工余量又有公稱（或基本）加工余量，最大加工余量和最小加工余量之分。公稱加工余量：前工序與本工序基本尺寸之差（通常情況下，指加工余量或手冊中查到的加工余量）最小加工余量：對包容面，等于本工序最小工序尺寸與前工序最大工序尺寸之差；對被包容面，等于前工序最小工序尺寸與本工序最大工序尺寸之差。最大加工余量：對包容面，等于本工序最大工序尺寸與前工序最小工序尺寸之差；對被包容面，等于前工序最大工序尺寸與本工序最小工序尺寸之差；2）影響加工余量的因素。（1）前工序的表面粗糙度Ra

14、和表面缺陷層深度Ha。（2）前工序的尺寸公差Ta（3）前工序的相互位置偏差a（4）本工序的加工時的安裝誤差b3）確定加工余量的方法（1）計算法非對稱加工面（如平面）ZbTa+(Ra+Ha)+ 對稱加工面（如軸或孔）說明：（a）兩個基本公式應(yīng)用時可根據(jù)具體加工條件簡化（b）光整加工主要是降低表面粗糙度值。加工余量只需要去掉前工序Ra值就行。（2）查表修正法 （3）經(jīng)驗估算法6、工序尺寸的確定（如何正確地確定工序尺寸及其公差）工序尺寸及其公差的確定，不僅取決于設(shè)計尺寸及加工余量，而且還與工序尺寸的標注方法以及定位基準的選擇和轉(zhuǎn)換有關(guān)。因此，計算工序尺寸時應(yīng)根據(jù)不同情況采用不同的方法。外圓，內(nèi)孔和某

15、些平面的加工，其定位基準與設(shè)計基準重合，同一表面需經(jīng)過多道工序加工才能達到圖紙要求。此時，各工序尺寸及公差取決于各工序的加工余量及加工精度。計算方法：先確定各工序的基本余量和各工序加工的經(jīng)濟精度，然后根據(jù)設(shè)計尺寸和各工序余量，從后向前推算各工序基本尺寸，直到毛坯尺寸，再將各工序尺寸的公差按“單向入體原則”標注。例題：材料45鋼，毛坯是熱軋棒料，毛坯尺寸：340.5 公差等級 公差 Ra值 工余尺寸及公差：粗車： 余量2.6 IT13. 0.39 12.5 31.4-0.39半精車： 1.0 IT10 0.10 3.2 30.4-0.10半精磨： 0.25 IT8 0.039 0.4 30.15

16、-0.039精磨： 0.15 IT6 0.013 0.2 30-0.013說明：（1）粗車余量一般在表中無法查出，是通過毛坯余量減去其余工序余量之和計算出來的。（2）根據(jù)余量，可向前推出各工序尺寸，各工序尺寸公差按“單向入體原則”標（3）毛坯的余量及毛坯公差根據(jù)毛坯生產(chǎn)類型和結(jié)構(gòu)特點及生產(chǎn)廠的具體條件參照有關(guān)毛坯手冊。7、機床及工藝裝備的確定1）機床的確定機床規(guī)格應(yīng)與加工件外形輪廓尺寸相適應(yīng)機床精度應(yīng)與加工精度要求相適應(yīng)機床的生產(chǎn)率應(yīng)與加工工件生產(chǎn)類型相適應(yīng)應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場的實際情況2）工藝裝備的選擇夾具刀具量具8、確定切削用量和切削時間1）切削用量的選擇選擇切削用量時，應(yīng)綜合考慮零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)，加

17、工精度，表面粗糙度、材料，刀具的材料及耐用度等因素。單件小批生產(chǎn)。不明確規(guī)定，由操作者自行確定生產(chǎn)批量大時，特別是組合機床，自動機床及多刀切削加工，工序的切削用量應(yīng)科學，嚴格的確定。粗加工，應(yīng)優(yōu)先考慮采用比較大的背吃刀量。半精加工，精加工，應(yīng)首先考慮的問題是保證加工質(zhì)量和表面質(zhì)量，一般采用較小的背吃刀量和進給量。2）時間定額時間定額是在一定的生產(chǎn)條件下，規(guī)定生產(chǎn)一件產(chǎn)品或一道工序所需消耗的時間，制訂時間定額應(yīng)根據(jù)本企業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)條件，使大多數(shù)工人都能達到，部分先進工人都可以超過，少數(shù)工人經(jīng)過努力可以達到或接近平均先進水平。（1）單件時間定額完成一個工序所消耗的單件時間TP=基本時間Tb+輔助時

18、間Ta+布置工作地時間TS+休息和生理需要時間Tr+準備和終結(jié)時間Te單件和成批生產(chǎn)的單件時間Tp應(yīng)為：（2）提高生產(chǎn)率的措施縮減基本時間A增大切削用量B減少或重合切削行程長度C減小切削加工余量縮短輔助時間A直接縮短B間接縮短縮短布置工作地時間縮短準備和終結(jié)時間9、編制工藝規(guī)程文件工藝規(guī)程設(shè)計好以后，要用規(guī)定的形式和格式固定成文件，以便貫徹執(zhí)行。這些文件統(tǒng)稱為工藝文件。1）機械加工工藝過程卡片以工序為單位說明工件的整個加工工藝路線2）機械加工工序卡片是說明機械加工工藝過程中的每一工序的具體加工參數(shù)，用來指導(dǎo)工人進行具體操作。工序卡片中工序簡圖的畫法：須用細實線畫出工件本工序完成后的外形；本工序

19、的加工表面用粗實線表示；標明本工序的工序尺寸及其公差，表面粗糙度以及其它技術(shù)要求；用規(guī)定的定位夾緊符號表示定位基準，夾壓位置和夾壓方式。工藝尺寸鏈 一、工藝尺寸鏈的定義1尺寸鏈互相聯(lián)系，且按一定順序排列的封閉的尺寸圖形。2工藝尺寸鏈在機械加工過程中，同一個工件的各有關(guān)工藝尺寸所組成的尺寸鏈。3、裝配尺寸鏈在機器設(shè)計和裝配過程中，由有關(guān)零件的有關(guān)尺寸組成的尺寸鏈。工藝尺寸鏈的兩個特征：A封閉性尺寸鏈必須是一組相關(guān)尺寸首尾相接構(gòu)成的封閉形式的尺寸。（其中有些是自然形成的尺寸 ，有些是直接獲得的尺寸）B工藝性工藝尺寸鏈隨工藝方案的變化而變化二、工藝尺寸鏈的組成環(huán)尺寸鏈中的每一個尺寸稱為尺寸鏈中的環(huán)。

20、環(huán)可分為封閉環(huán)和組成環(huán)，組成環(huán)又分為增環(huán)和減環(huán)。封閉環(huán)加工過程中最后自然形成的尺寸，稱為封閉環(huán)，用AO表示，一個尺寸鏈中只能有一個封閉環(huán)。組成環(huán)加工過程中直接獲得的尺寸稱為組成環(huán)，又分為增環(huán)和減環(huán)。增環(huán)尺寸鏈的組成環(huán)中，若其它組成環(huán)不變，該環(huán)增大時，引起封閉環(huán)相應(yīng)增大，則該組成環(huán)稱為增環(huán)。用 表示 減環(huán)尺寸鏈的組成環(huán)中，若其它組成環(huán)不變，該環(huán)增大時，引起封閉環(huán)的相應(yīng)減小，則該組成環(huán)稱為減環(huán)。用 表示 三、增減環(huán)的判定方法對于環(huán)數(shù)較少的尺寸鏈，可以用增減環(huán)的定義來判別組成環(huán)的增減性質(zhì)。對環(huán)數(shù)較多的尺寸鏈，可在尺寸鏈圖上，先假設(shè)封閉環(huán)為減環(huán)方向，沿減環(huán)方向繞尺寸鏈回轉(zhuǎn)一圈，順次給每一個環(huán)畫出箭頭，

21、所得的即為各組成環(huán)的方向。與封閉環(huán)方向相同為減環(huán)，相反為增環(huán) 四、工藝尺寸鏈的建立工藝尺寸鏈的核心問題：找出工藝尺寸之間的內(nèi)在聯(lián)系。1封閉環(huán)的確定：封閉環(huán)不是在加工過程中直接得到的，而是通過其它工序尺寸間接獲得的，它隨著零件加工工藝方案的變化而變化必須根據(jù)零件的具體加工方案仔細分析（如圖3-31）2組成環(huán)的查找。組成環(huán)的基本特點：加工過程中直接獲得。而且對封閉環(huán)有影響的工序尺寸。一般是指從定位基準面（或測量基準面）到加工面之間的尺寸查找方法：從構(gòu)成封閉環(huán)的兩面開始，同步地按照工藝過程的順序，分別向前查找該表面最近一次加工的尺寸，之后再進一步向前查找此加工尺寸的工序基準的最近一次加工時的加工尺寸，如此繼續(xù)向前查找，直到兩條路線最后得到的加工尺寸的工序基準重合，（即兩者的工序基準為同一表面）工藝尺寸鏈建立例題工序1：以大端面A定位，車端面D得工序尺寸A1，并車小外圓至B面，保證尺寸工序2：以端面D定位，精車端面A得二序尺寸A2，并在鏜大孔時車端面C，使孔深尺寸為A3工序3：以端面D定位，磨大端面A、保證全長尺寸五、工藝尺寸鏈計算的基本公式工藝 1封閉環(huán)的基本尺寸（等于所有增環(huán)的基本尺寸之和減去所有減環(huán)的基本尺寸之和。即： 2、封閉環(huán)的極限尺寸封閉環(huán)的最大極限尺寸等于所有增環(huán)的最大極限尺寸之和減去所有減環(huán)的最小極限尺寸之和封閉環(huán)的最