机械加工工艺过程设计课件

机械加工机械加工工艺过程工艺过程设计设计1基本概念基本概念将原材料转变为成品的全过程生产过程生产过程改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等，使其成为成品或半成品的过程称为工艺过程。工艺过程是生产过程中的主要部分，其余的劳动过程则为生产过程的辅助过程工艺过程工艺过程由若干个顺序排列的工序组成由若干个顺序排列的工序组成的，而工序又可分为安装、工的，而工序又可分为安装、工位、工步和走刀位、工步和走刀基本概念基本概念一个或一组工人，一个或一组工人，在一个工作地对同在一个工作地对同一个或同时对几个一个或同时对几个工件所连续完成的工件所连续完成的那一部分工艺过程那一部分工艺过程工件经一次装工件经一次装夹后所完成的夹后所完成的那一部分工序那一部分工序工艺过程工艺过程的组成的组成工序工序安装安装安装安装:同一工序中，工件在机床或夹具中每同一工序中，工件在机床或夹具中每定位和夹紧一次，称为一次安装。定位和夹紧一次，称为一次安装。4基本概念基本概念在加工表面和加工工具不变的情况下，所连续完成的那一部分工序内容一次装夹工件后，工件与夹具或设备的可动部分一起相对刀具或设备的固定部分所占据的每一个位置在一个工步内，若被加工表面需切去的金属层很厚，就可分几次切削，每切削一次为一次走刀工步工步工位工位走刀走刀1 制定工艺规程的制定工艺规程的步骤和方法步骤和方法Steps and Methods of Process Planning61.1 机械加工工艺规程机械加工工艺规程 机械加工工艺过程和工艺规程机械加工工艺过程和工艺规程 v 机械加工工艺过程 采用各种机械加工方法，直接用于改变毛坯的形状、尺寸、表面质量，使之成为合格零件的全部劳动过程。v 机械加工工艺规程 规定零件机械加工工艺过程的工艺文件。v 工艺规程的作用 连接产品设计和制造过程的桥梁，是企业组织生产活动和进行生产管理的重要依据。781.1 机械加工工艺规程机械加工工艺规程 表5-1 机械加工工艺过程卡片工艺规程形式工艺规程形式（工艺过程卡、工序卡、工艺卡）91.1 机械加工工艺规程机械加工工艺规程 表5-1 机械加工工艺过程卡片101.1 机械加工工艺规程机械加工工艺规程 表5-1 机械加工工艺过程卡片111.2 制定工艺规程所需原始资料制定工艺规程所需原始资料 产品的全套装配图及零件图产品的全套装配图及零件图产品的验收质量标准产品的验收质量标准产品的生产纲领及生产类型产品的生产纲领及生产类型零件毛坯图及毛坯生产情况零件毛坯图及毛坯生产情况本厂（车间）的生产条件本厂（车间）的生产条件各种有关手册、标准等技术资料各种有关手册、标准等技术资料国内外先进工艺及生产技术的发展与应用情况国内外先进工艺及生产技术的发展与应用情况 制定机械加工工艺规程所需原始资料制定机械加工工艺规程所需原始资料 12确定工序尺寸、公差及其技术要求制定工艺规程的方法与步骤制定工艺规程的方法与步骤零件图的研究与工艺审查确定生产类型确定毛坯的种类和尺寸选择定位基准和主要表面的加工方法，拟订零件的加工工艺路线确定机床、工艺装备、切削用量及时间定额填写工艺文件1.43 机械加工工艺规程设计步骤机械加工工艺规程设计步骤 1阅读装配图和零件图 了解产品的用途、性能和工作条件，熟悉零件在产品中的地位和作用，明确零件的主要技术要求。2工艺审查 审查图纸上的尺寸、视图和技术要求是否完整、正确、统一，分析主要技术要求是否合理、适当，审查零件结构工艺性。3熟悉或确定毛坯 确定毛坯的依据是零件在产品中的作用、零件本身的结构特征与外形尺寸、零件材料工艺特性以及零件生产批量等。常用的毛坯种类有铸件、锻件、焊接件、冲压件、型材等，其特点及应用见表5-4。机械加工工艺规程设计步骤机械加工工艺规程设计步骤144.选择定位基准 5.拟定加工路线6.确定满足各工序要求的工艺装备包括包括机床、夹具、刀具机床、夹具、刀具、量具、辅具等。、量具、辅具等。工工艺艺装装备备的的选选择择在在满满足足零零件件加加工工工工艺艺的的需需要要和和可可靠靠地地保保证证零零件件加加工工质质量量的的前前提提下下，应应与与生生产产批批量量和和生生产产节节拍拍相相适适应应，并并应应充充分分利利用用现现有有条条件件，以以降低生产准备费用。降低生产准备费用。对对必必须须改改装装或或重重新新设设计计的的专专用用或或成成组组工工艺艺装装备备，应应在在进进行行经经济济性性分分析析和和论论证证的的基基础础上上提提出出设设计计任任务书。务书。15 7.确定各工序加工余量，计算工序尺寸和公差8.确定切削用量9.确定时间定额 10.编制数控加工程序（对数控加工）11.评价工艺路线 对所制定的工艺方案应进行技术经济分析，并应对多种工艺方案进行比较，或采用优化方法，以确定出最优工艺方案 12.填写或打印工艺文件162 2 机械加工工艺规程的制定机械加工工艺规程的制定确定工序尺寸、公差及其技术要求制定工艺规程的方法与步骤制定工艺规程的方法与步骤零件图的研究与工艺审查确定生产类型确定毛坯的种类和尺寸选择定位基准和主要表面的加工方法，拟订零件的加工工艺路线确定机床、工艺装备、切削用量及时间定额填写工艺文件172.1 加工方法的选择加工方法的选择 1）零件加工表面的精度和表面粗糙度要求2）零件材料的加工性3）生产批量和生产节拍要求4）企业现有加工设备和加工能力5）经济性选择加工方法应考虑的问题选择加工方法应考虑的问题182.1 加工方法的选择加工方法的选择 典型表面加工路线典型表面加工路线研 磨IT5Ra 0.0080.32超 精 加 工IT5Ra 0.010.32砂 带 磨IT5Ra 0.010.16精 密 磨 削IT5Ra 0.0080.08抛 光Ra 0.0081.25金 刚 石 车IT56Ra 0.021.25滚 压IT67Ra 0.161.25精 磨IT67Ra 0.161.25精 车IT78Ra1.2 55粗 磨IT89Ra 1.2510半 精 车IT1011Ra 2.512.5粗 车IT1213Ra 1080图5-15 外圆表面的典型加工工艺路线 192.1 加工方法的选择加工方法的选择 图5-16 孔的典型加工工艺路线 珩 磨IT56Ra0.041.25研 磨IT56Ra0.0080.63粗 镗IT1213Ra 520钻IT1013Ra 580半 精 镗IT1011Ra 2.510粗 拉IT910Ra 1.255扩IT913Ra 1.2540精 镗IT79Ra 0.635粗 磨IT911Ra1.2510精 拉IT79Ra0.160.63推IT68Ra0.081.25饺IT69Ra 0.3210金 刚 镗IT57Ra0.161.25精 磨IT78Ra0.080.63滚 压IT68Ra0.011.25手 饺IT5Ra0.081.25202.1 加工方法的选择加工方法的选择图5-17 平面典型加工工艺路线 抛 光Ra0.0081.25研 磨IT56Ra0.0080.63精 密 磨IT56Ra 0.040.32半 精 铣IT811Ra 2.510精 铣IT68Ra 0.635高 速 精 铣IT67Ra 0.161.25导 轨 磨IT6Ra0.161.25精 磨IT68Ra 0.161.25宽 刀 精 刨IT6Ra 0.161.25粗 磨IT810Ra 1.2510精 刨IT68Ra 0.635半 精 刨IT811Ra 2.510半 精 车IT811Ra 2.510粗 铣IT1113Ra 520粗 刨IT1113Ra 520砂 带 磨IT56Ra0.010.32金 刚 石 车IT6Ra0.021.25刮 研Ra 0.041.25精 车IT68Ra 1.255粗 车IT1213Ra 1080精 拉IT69Ra 0.322.5粗 拉IT1011Ra 52021加工阶段加工阶段的划分的划分当加工质量要求较高时，应划分加工阶段。一般可分为粗加工、半精加工和精加工三个阶段。当加工精度和表面质量要求特别高时，可增设光整加工和超精密加工粗加工切除毛坯大部分余量，接近成品的形状和尺寸半精加工主要表面留下精加工余量并达到一定的精度，完成一些次要表面的加工光整加工保证主要表面精度和表面粗糙度精加工获得很高的尺寸精度、降低表面粗糙度或使其表面得到强化粗精加粗精加工视频工视频划分划分加工加工阶段阶段的原的原因因保证加工质量有利于合理使用设备便于安排热处理工序便于及时发现毛坯缺陷精加工和光整加工过的表面少受磕碰损坏在加工时用于工件定位的基准称为定位基准。又可进一步分为：2.2 定位基准定位基准 使用未经机械加工表面作为定位基准，称为粗基准。零件上根据机械加工工艺需要而专门设计的定位基准。如用作轴类零件定位的顶尖孔，用作壳体类零件定位的工艺孔或工艺凸台（图5-1）等。粗基准粗基准使用经过机械加工表面作为定位基准，称为精基准。精基准精基准附加基准附加基准24基准先行先主后次先粗后精先面后孔切削加工工序切削加工工序热处热处理工理工序序预备热处理消除残余应力处理最终热处理表面装饰性镀层和发兰处理一般安排在粗加工前粗加工、半精加工和精加工之间一般安排在精加工前一般都安排在机械加工完毕后2.3 加工顺序的安排加工顺序的安排 先基准后其他先加工基准面，再加工其他表面 先面后孔有两层含义：1 1）当零件上有较大的平面可以作定位基准时，先将其加）当零件上有较大的平面可以作定位基准时，先将其加工出来，再以面定位，加工孔，可以保证定位准确、稳定工出来，再以面定位，加工孔，可以保证定位准确、稳定 2 2）在毛坯面上钻孔或镗孔，容易使钻头引偏或打刀，先）在毛坯面上钻孔或镗孔，容易使钻头引偏或打刀，先将此面加工好，再加工孔，则可避免上述情况的发生将此面加工好，再加工孔，则可避免上述情况的发生 先主后次也有两层含义：1 1）先考虑主要表面加工，再安排次要表面加工，次要表）先考虑主要表面加工，再安排次要表面加工，次要表面加工常常从加工方便与经济角度出发进行安排面加工常常从加工方便与经济角度出发进行安排 2 2）次要表面和主要表面之间往往有相互位置要求，常常）次要表面和主要表面之间往往有相互位置要求，常常要求在主要表面加工后，以主要表面定位进行加工要求在主要表面加工后，以主要表面定位进行加工 先粗后精 机械加工工序的安排机械加工工序的安排26 v 为改善工件材料切削性能而进行的热处理工序（如退火、正火等），应安排在切削加工之前进行v 为消除内应力而进行的热处理工序（如退火、人工时效等），最好安排在粗加工之后，也可安排在切削加工之前v 为了改善工件材料的力学物理性质而进行的热处理工序（如调质、淬火等）通常安排在粗加工后、精加工前进行。其中渗碳淬火一般安排在切削加工后，磨削加工前。而表面淬火和渗氮等变形小的热处理工序，允许安排在精加工后进行v 为了提高零件表面耐磨性或耐蚀性而进行的热处理工序以及以装饰为目的的热处理工序或表面处理工序（如镀铬、镀锌、氧化、煮黑等）一般放在工艺过程的最后。热处理和表面处理工序的安排热处理和表面处理工序的安排27除操作工人自检外，下列情况应安排检验工序：零件加工完毕后；从一个车间转到另一个车间前后；重要工序前后。其他工序的安排其他工序的安排v 去毛刺工序 通常安排在切削加工之后。v 清洗工序 在零件加工后装配之前，研磨、珩磨等光整加工工序之后，以及采用磁力夹紧加工去磁后，应对工件进行认真地清洗。检验工序的安排检验工序的安排282.3 工序集中与工序分散工序集中与工序分散 v 使每个工序中包括尽可能多的工步内容，从而使总的工序数目减少v 优点：1）有利于保证工件各加工面之间的位置精度；2）有利于采用高效机床，可节省工件装夹时间，减少工件搬运次数；3）可减小生产面积，并有利于管理。v 使每个工序的工步内容相对较少，从而使总的工序数目较多v 工序分散优点：每个工序使用的设备和工艺装备相对简单，调整、对刀比较容易，对操作工人技术水平要求不高工序集中工序集中工序分散工序分散29工序集中工序集中工序分散工序分散将工件的加工集中在少数几道工序内完成，每道工序的加工内容较多。工序集中有利于采用数控机床、高效专用设备及工装将工件的加工，分散在较多的工序内进行，每道工序的加工内容很少。工序分散使用的设备及工艺装备比较简单，调整和维修方便，操作简单，转产容易工序的划分 传统的流水线、自动线生产，多采用工序分散的组织形传统的流水线、自动线生产，多采用工序分散的组织形式（个别工序亦有相对集中的情况）式（个别工序亦有相对集中的情况）工序集中与工序分散的应用工序集中与工序分散的应用 由于市场需求的多由于市场需求的多变性，对生产过程的变性，对生产过程的柔性要求越来越高，柔性要求越来越高，加之加工中心等先进加之加工中心等先进设备的采用，工序集设备的采用，工序集中将越来越成为生产中将越来越成为生产的主流方式的主流方式 多品种、中小批量多品种、中小批量生产，为便于转换和生产，为便于转换和管理，多采用工序集管理，多采用工序集中方式中方式31 机床规格应与工件的外形尺寸相适应即大件用大机床、小件用小机床；机床精度应与工件加工精度要求相适应 机床精度过低，不能保证加工精度；机床精度过高，又会增加工件的制造成本，应根据工件的精度要求合理选择；机床的生产效率应与工件的生产类型相适应 单件小批生产用通用设备或数控机床，大批大量生产应选高效专用设备；与现有条件相适应 要根据现有设备及设备负荷状况、外协条件等确定，避免“闭门造车”机床的选择机床的选择2.4 机床设备和工艺装备的选择机床设备和工艺装备的选择2.4.1 机床的选择机床的选择数控机床种类数控机床种类-按加工方式划分按加工方式划分33343536373839工艺装备工艺装备 的选择的选择 刀具的选择 一般优先采用标准刀具。必要时，可采用各种高效的专用刀具、复合刀具和多刃刀具等。刀具的类型、规格和精度等级应符合加工要求 夹具的选择 数控加工的特点对夹具提出了两个基本要求：一是保证夹具的坐标方向与机床的坐标方向相对固定；二是要能协调零件与机床坐标系的尺寸2.4.1 工艺装备（刀具和夹具）的选择工艺装备（刀具和夹具）的选择同一批刀具的切削性能和使用寿命要稳定，以便实现按刀具使用寿命换刀或由数控系统对刀具寿命的管理 刀具必须具有较高的精度，以适应数控加工的高精度和自动换刀的要求。如整体式立铣刀径向尺寸精度应高达0.005mm等刀具的选择整体硬整体硬质合金刀具合金刀具刀具选择刀具选择常用金属切削刀具应用最广的一种刀具。它可以在车床上加工外圆、端平面、螺应用最广的一种刀具。它可以在车床上加工外圆、端平面、螺纹、内孔，也可用于切槽和切断等。纹、内孔，也可用于切槽和切断等。一、车刀车刀（1 1）直头外圆车刀；）直头外圆车刀；（2 2）弯头车刀；）弯头车刀；（3 3）端面车刀；）端面车刀；（4 4）切槽或切断刀；）切槽或切断刀；（5 5）镗孔刀；）镗孔刀；（6 6）螺纹车刀；）螺纹车刀；（7 7）成形车刀；）成形车刀；二、孔加工刀具二、孔加工刀具分类：分类：从实体材料上加工出孔的刀具从实体材料上加工出孔的刀具，常用的有麻花钻、中，常用的有麻花钻、中心钻和深孔钻等；心钻和深孔钻等；对工件上已有孔进行再加工的刀具对工件上已有孔进行再加工的刀具，常，常用的有扩孔钻、铰刀及镗刀等。用的有扩孔钻、铰刀及镗刀等。三、铣刀铣刀的分类铣刀的分类（1）圆柱平面铣刀）圆柱平面铣刀（2）端铣刀）端铣刀（3）盘铣刀）盘铣刀单面刃、双面刃、三单面刃、双面刃、三面刃、错齿三面刃面刃、错齿三面刃（4）锯片铣刀）锯片铣刀（5）立铣刀）立铣刀（6）键槽铣刀）键槽铣刀（7）角度铣刀）角度铣刀（8）成形铣刀）成形铣刀四、拉刀拉床只有主运动，结构简单，可一次加工成形，质拉床只有主运动，结构简单，可一次加工成形，质量好，效率高，但刀具设计制造复杂，适于大批量量好，效率高，但刀具设计制造复杂，适于大批量生产生产五、齿轮刀具1.1.齿轮刀具的类型齿轮刀具的类型用于切削齿轮齿形的刀具用于切削齿轮齿形的刀具（1）成形法齿轮刀具）成形法齿轮刀具：盘形齿轮铣刀：盘形齿轮铣刀、指状齿、指状齿轮铣刀轮铣刀（2）展成法齿轮刀具）展成法齿轮刀具：滚刀、插齿刀、剃齿刀：滚刀、插齿刀、剃齿刀夹具作用夹具作用夹具作用夹具作用完成工件在机床上的正确完成工件在机床上的正确定位定位并并夹紧夹紧工件工件定位加工前，工件在机床或夹具上占据一正确位置(夹紧之前,是首要的)。夹紧使工件在加工中不受力的作用发生位移、振动（外力使定位位置不变，定位之后，夹紧不能代替定位夹紧不能代替定位）。装夹=定位+夹紧 夹具的选择夹具的选择几 点 说 明1）定位就是限制自由度，用合理布置的定位支承点实现。2）支承点与定位基准面保持紧贴。3）一个定位支承点仅限制一个自由度，原则上6个。4）支承点定位限制某一自由度，使工件有确定的位置，并非外力所为。反之，靠外力作用使之不能运动，即夹紧。夹紧并非所有自由度被限制。5）两个概念 定位（支承点限自由度）夹紧之前确定 夹紧（外力使不动，不限自由度）保持定位不变。6）定位支承点通过具体的定位元件来实现（限多少自由度）六点定位原理六点定位原理：用六个支承点分别限制工件的六个自由度从而使工件在夹具用六个支承点分别限制工件的六个自由度从而使工件在夹具中得到正确加工位置的方法称为六点定位原理中得到正确加工位置的方法称为六点定位原理强调：强调：是用六个支承点，而不是用六个定位元件u限制自由度应理解为：限制自由度应理解为：定位支承点定位支承点与与工件定位基准面工件定位基准面始终保持紧贴接触始终保持紧贴接触;工件在夹具中的定位工件在夹具中的定位49 定位元件之定位元件之-三爪卡盘三爪卡盘用三爪卡盘定位的定位分析，用三爪卡盘定位的定位分析，主要看工件的定位表面主要看工件的定位表面与三爪卡盘的相对长度的多少：与三爪卡盘的相对长度的多少：当相对夹持长度长时，限制工件四个自由度：当相对夹持长度长时，限制工件四个自由度：当相对夹持长度短时，限制工件二个自由度：当相对夹持长度短时，限制工件二个自由度：生产中常采用在三爪与工件之间设置一钢丝圆环，以减少相对夹持长度。50限制工件自由度与加工要求的关系限制工件自由度与加工要求的关系 完全定位 工件的六个自由度被全部限制（并非）不完全定位限制的自由度6个（允许）欠定位该限制的自由度没有被完全限制过定位几个定位元件重复限制某一自由度按加工要求，（绝不允许）（原则上不允许）必须限制的自由度分析必须限制的自由度分析举例举例1：在长方形工件毛坯上，用铣刀铣槽、铣台阶面和在长方形工件毛坯上，用铣刀铣槽、铣台阶面和铣平面。试分析必须限制的自由度有哪些？允许不限制铣平面。试分析必须限制的自由度有哪些？允许不限制的自由度又有哪些？（如下图举例的自由度又有哪些？（如下图举例1所示）所示）52过定位过定位过定位造成的后果：（1 1）使工件或夹具元件变形，引起加工误差；）使工件或夹具元件变形，引起加工误差；（2 2）使部分工件不能安装，产生定位干涉（如一面两销）使部分工件不能安装，产生定位干涉（如一面两销）过定位一般是不允许的。过定位一般是不允许的。53过定位分析过定位分析.a）XZYXa1）XZYXXZa2）YX54夹具的分类夹具的分类1）通用夹具：三爪、四爪卡盘，平口钳等，一般由专业厂生产，常作为机床附件提供给用户。2）专用夹具：为某一工件特定工序专门设计的夹具，多用于批量生产中。3）通用可调整夹具及成组夹具：夹具的部分元件可以更换，部分装置可以调整，以适应不同零件的加工。4）组合夹具：由一套预先制造好的标准元件组合而成。根据工件的工艺要求，将不同的组合夹具元件像搭积木一样，组装成各种专用夹具。使用后，元件可拆开、洗净后存放，待需要时重新组装。组合夹具特别适用于新产品试制和单件小批生产。5）随行夹具：在自动线或柔性制造系统中使用的夹具。按夹具使用范围划分可在一定范围内用于加工不同工件的夹具。如车床使用的三爪卡盘、四爪卡盘，铣床使用的平口虎钳、万能分度头等。这类夹具已经标准化，作为机床附件由专业厂生产。其通用性强，不需调整或稍加调整就可以用于不同工件的加工；生产率低，夹紧工件操作复杂。这类夹具主要用于单件小批量生产。(1)通用夹具机床夹具三爪卡盘四爪卡盘万向平口钳回转工作台分度头图2-43 通用夹具指专为某一工件的某一道工序设计和制造的夹具。其特点是结构紧凑、操作迅速、方便；可以保证较高加工精度和生产率；设计和制造周期长，制造费用高；在产品变更后，无法利用而导致报废。因此这类夹具主要用于产品固定的大批大量生产中；对于形状和结构复杂工件(如薄壁件)，为保证加工质量有时也采用专用夹具。(2)专用夹具专用夹具指在成组工艺的基础上，针对某一组零件的某一工序而专门设计的夹具。在多品种小批量生产中，通用夹具的生产率低，加工精度不高，采用专用夹具不经济。这时，可采用成组可调整的“专用夹具”。其特点是在专用夹具的基础上少量调整或更换部分元件即可用于装夹一组结构和工艺特征相似的工件，如滑柱式钻模和带可调换钳口的平口钳等夹具。这类夹具主要用于成组加工中，用于多品种、中小批量生产。(3)成组可调夹具成组可调夹具(成组夹具成组夹具)由预先制造好的通用标准零部件经组装而成的专用夹具，是一种标准化、系列化、通用化程度高的工艺装备。其特点是组装迅速、周期短；通用性强，元件和组件可反复使用；产品变更时，夹具可拆卸、清洗、重复再用；一次性投资大，夹具标准元件存放费用高；与专用夹具比，其刚性差，外形尺寸大。这类夹具主要用于新产品试制以及多品种、中小批量生产中。(4)组合夹具组合夹具主要有随行夹具(自动线夹具)。在自动线上，随被装夹的工件一起由一个工位移到另一个工位的夹具，称为随行夹具。它是一种移动式夹具，担负装夹工件和输送工件两方面的任务。(5)自动化生产用夹具车车车车床床床床夹夹夹夹具具具具铣铣铣铣床床床床夹夹夹夹具具具具钻钻钻钻床床床床夹夹夹夹具具具具镗镗镗镗床床床床夹夹夹夹具具具具磨磨磨磨床床床床夹夹夹夹具具具具齿齿齿齿轮轮轮轮机机机机床床床床夹夹夹夹具具具具其其其其它它它它机机机机床床床床夹夹夹夹具具具具按使用机床分类按使用机床分类按使用机床分类按使用机床分类1.车床夹具铣床夹具钻床夹具钻模：固定式滑动式回转式移动式盖板式夹具的选择零件的装卸要快速、方便、可靠，以缩短机床的停顿时间夹具上各零件应不妨碍机床对零件各表面的加工，即夹具要敞开，其定位、夹紧元件不能影响加工中的走刀为提高数控加工的效率，批量较大的零件加工可以采用多工位、气动或液压夹具在成批生产时，才考虑采用专用夹具，并力求结构简单夹具的选择单件小批量生产时，优先选用组合夹具、可调夹具和其他通用夹具，以缩短生产准备时间和节省生产费用。下图为卧式加工中心上加工阀体零件的下图为卧式加工中心上加工阀体零件的孔系组合夹具（孔系组合夹具（其它组合夹具其它组合夹具 ）工件装夹前工件装夹前工件工件装夹装夹后后机械加工工艺规程的制定机械加工工艺规程的制定确定工序尺寸、公差及其技术要求制定工艺规程的方法与步骤制定工艺规程的方法与步骤零件图的研究与工艺审查确定生产类型确定毛坯的种类和尺寸选择定位基准和主要表面的加工方法，拟订零件的加工工艺路线确定机床、工艺装备、切削用量及时间定额填写工艺文件68工艺设计任务树工艺设计任务树 工艺设计工艺设计 确确定定毛毛坯坯类类型型 确定表确定表面特征面特征元素元素 制制订订工工艺艺流流程程 工序设计工序设计 识别工识别工件材料件材料类别类别 确定确定毛坯毛坯类别类别 外外部部特特征征元元素素 内内部部特特征征元元素素 确定确定毛坯毛坯尺寸尺寸 选择选择表面表面的各的各准备准备工序工序 确定确定工艺工艺流程流程内容内容 工工序序规规划划 机机床床选选择择 选选择择装装夹夹方方式式 通用通用工夹工夹量具量具选择选择 专用工专用工夹量具夹量具设计规设计规划划 工序工序内容内容设计设计 工工序序图图设设计计 确定工序中的各工确定工序中的各工步内容和次序步内容和次序 工步设工步设计计 工时工时成本成本计算计算 选择选择切削切削用量用量 确定确定工艺工艺尺寸尺寸 选择加选择加工余量工余量 693 计算机辅助工艺过程计算机辅助工艺过程设计设计Computer Aided Process Planning（CAPP）70CAPPCAPP基本概念基本概念 计算机辅助工艺规程设计（CAPP,Computer Aided Process PlanningCAPP,Computer Aided Process Planning），是通过计算机技术辅助工艺设计人员，以系统、科学的方法确定零件从毛坯到成品的整个技术过程(即工艺规程)CAPPCAPPCAPPCAPP系统的主要内容：系统的主要内容：系统的主要内容：系统的主要内容：常见工艺流程 信息建模信息建模工艺决策工艺决策工艺设计数据工艺设计数据 管理与输出管理与输出产品信息建模产品信息建模制造资源建模制造资源建模工艺数据建模工艺数据建模数据浏览与查询数据浏览与查询数据输出数据输出加工方法选择加工方法选择切削参数计算切削参数计算加工顺序安排加工顺序安排 713.1 CAPP意义意义qq 传统工艺过程设计存在的问题传统工艺过程设计存在的问题从根本上解决人工设计效率低，周期长，成本高的问题可以提高工艺过程设计的质量，并有利于实现工艺过程设计的优化和标准化可以使工艺设计人员从烦琐重复的工作中解放出来，集中精力去提高产品质量和工艺水平CAPP 是连接 CAD 和 CAM 系统的桥梁，是发展计算机集成制造的不可缺少的关键技术qq CAPP CAPP意义意义设计效率低，周期长，成本高不必要的花色繁多，不利于管理设计质量参差不齐，难于实现优化设计工艺人员短缺和老化是全球机械制造业面临的共同问题72CAPPCAPP集成制造系统中的地位和作用集成制造系统中的地位和作用 计算机集成制造系统（计算机集成制造系统（CIMSCIMS）的关键是系统集成，）的关键是系统集成，CAPPCAPP系统系统解决了解决了CADCAD和和CAMCAM的连接问题，真正实现的连接问题，真正实现CAD/CAMCAD/CAM集成集成 CADCAD工装工装CADCADCAMCAMCAPPCAPPMISMISMASMASCAQCAQ73CAPPCAPP的发展历程的发展历程 研究派生式研究派生式 CAPP 推出典型系统推出典型系统 CAMI1976年年研究创成式研究创成式CAPP系统系统智能化工艺智能化工艺决策方法决策方法零件信息零件信息自动获取自动获取60年末年末 80年代初年代初80年代初年代初 90年代中年代中深入研究深入研究派生式派生式CAPPCAPP进入进入实用化实用化CAPP数据数据管理与应用管理与应用提出提出CAPP研究新的研究新的CAPP系统系统结构与方法结构与方法CAPP性能性能提高提高90年代中年代中 本世纪初本世纪初本世纪初本世纪初1965年Niebel首次提出CAPP思想 74CAPPCAPPCAPPCAPP系统按照工艺决策方法主要分为：派生式派生式CAPPCAPP系统系统 创成式创成式CAPPCAPP系统系统 综合式综合式CAPPCAPP系统系统 由于零件及制造环境的不同，很难用一种通用的由于零件及制造环境的不同，很难用一种通用的CAPPCAPP软件来满足各种不同的软件来满足各种不同的制造对象制造对象 将派生式、创成式与人工智能结合将派生式、创成式与人工智能结合综合而成，目的是综合派生式和创综合而成，目的是综合派生式和创成式两者的优势，避免派生式系统成式两者的优势，避免派生式系统的局限性和创成式系统的高难度的局限性和创成式系统的高难度 3.2 CAPP工作原理工作原理75派生式派生式(变异式变异式)CAPPCAPP系统系统(Variant CAPP SystemVariant CAPP System)该类系统以成组技术为基础，根据零件编码查找所属零件组，调出零件组的标准工艺，进行适当的编辑或修改，生成所需的工艺规程。零件组矩阵零件编码查 找零件组输入表头信息工艺规程格式工艺规程打印输出标准工艺路线文件标准工序文件图5-42 CAM-I 推出的派生式 CAPP 系统框图工作要素处理应用程序工艺路线检索/编辑标准工序检索/编辑工艺规程存储器76 CAPP工作原理工作原理标准工艺规程文件特征矩阵文件零件图编码第零件组零件组形成工艺过程设计a）准备阶段 图5-43 派生式 CAPP 系统工作的两个阶段零件图标准工艺检索编码第零件组零件组搜索工艺 规程（编辑）b）使用阶段 派生式 CAPP 系统工作的两个阶段77 派生式 CAPP 系统特点：1）程序简单，易于实现。目前多用于回转体类零件CAPP系统。2）需人工参与决策，自动化程度不高。3）具有浓厚的企业色彩，局限性较大。CAPP工作原理工作原理创成式创成式CAPPCAPP系统（系统（GenerativeGenerative CAPP System CAPP System）从无到有生成（工艺决策算法和逻辑推理）零件信息描述零件工艺过程 78 CAPP工作原理工作原理半半创成式创成式CAPPCAPP系统（系统（Semi-GenerativeSemi-Generative CAPP System CAPP System）派生式CAPP系统完全以人的经验为基础，难于保证设计最优，且局限性较大；完全创成式CAPP系统还不成熟。将两者结合起来，采用部分创成，部分派生（或部分人工干预）的方法是一种可取的方案。半创成式CAPP系统特点：1）集派生式及创成式系统的优点，又克服两者的不足。2）目前为多数 CAPP 系统采用。例例：神户大学开发的半创成式CAPP系统（图5-45）795.6.2 CAPP工作原理工作原理热处理、表面处理、手工作业等补充加工顺序和工序修正加工顺序处理机床选择调入一个零件数据机床组合零件数据工艺规程处理完否？NY工艺规程打印策略存储器机床文件 加工顺序存储器1000个零件数据 余量、精 度存储器动态制约：例轴长径比限制；淬火后只能磨确定加工方法策略；机床选用顺序；机床选用策略典型加工顺序检索确定加工余量划分加工阶段人工干预动态存储器图5-45 神户大学半创成式 CAPP 系统程序框图80 成组技术成组技术（Group TechnologyGroup Technology，GTGT）：是利用相似性原理将工程）：是利用相似性原理将工程技术和管理技术集于一体的一种生产组织管理技术，技术和管理技术集于一体的一种生产组织管理技术，涉及涉及相似性标识、相似性标识、相似性开发和相似性应用相似性开发和相似性应用几方面问题。几方面问题。相似性标识相似性标识：用一定的方法手段确定和描述分析对象的相似性特征，：用一定的方法手段确定和描述分析对象的相似性特征，常用工具为分类编码系统，如常用工具为分类编码系统，如OpitzOpitz编码系统、编码系统、JLBMJLBM编码系统等。编码系统等。相似性开发相似性开发：根据应用目的确定分组准则，对零件进行分类成组，根据应用目的确定分组准则，对零件进行分类成组，建立相似零件族，构造零件族建立相似零件族，构造零件族“主样件主样件”，设计加工工艺设计，进行，设计加工工艺设计，进行生产的组织和优化。生产的组织和优化。相似性利用相似性利用：成组设计、成组工艺、成组生产组织等。：成组设计、成组工艺、成组生产组织等。信息建模信息建模工艺决策工艺决策工艺设计数据工艺设计数据 管理与输出管理与输出3.3 CAPP关键技术关键技术成组技术成组技术81 零件信息输入零件信息输入 零件加工表面可分为基本形面和辅助形面；形面可用特征参数进行描述；形面与一定的加工方法相联系 较粗糙，信息输入不完整 多用于只需制定简单工艺路线的场合 只适用于派生式CAPP 系统1）成组编码法：输入工作量大是其主要的弱点2）形面描述法：可完整地描述零件的几何、工艺信息，是目前 CAPP 系统使用最多的信息输入方法 多采用菜单（交互）方式输入，便于操作82它非常的简明、科学，也就是编码的优越性。它非常的简明、科学，也就是编码的优越性。车牌号车牌号零件的分类编码系统零件的分类编码系统83 用用数数字字、字字母母或或符符号号将将机机械械零零件件图图上上的的各各种种特特征征进进行行标识标识的一套特定的法则和规定。的一套特定的法则和规定。特征包括特征包括:零件的零件的几何形状、尺寸、精度、材料、热处理几何形状、尺寸、精度、材料、热处理等。等。零零件件有有关关功功能能以以及及生生产产管管理理方方面面的的信信息息，诸诸如如零零件件名名称称、功功能能要要素、加工设备、工装、工时、生产批量等。素、加工设备、工装、工时、生产批量等。分类编码结果分类编码结果分类编码结果分类编码结果0 0 1 1 7 7 6 6M1825115材料：材料：材料：材料：材料：材料：454545 轴轴轴轴84 零件的分类编码系统零件的分类编码系统编码系统编码系统：用数字与字母对零件特征进行标识和描述的系统。零件编码零件编码：按照零件分类编码系统要求所编制的零件特征代码（GT码）。对分类编码系统要求对分类编码系统要求：每项特征代码应有明确的含义，不能含糊不清；足够信息容量，应覆盖企业所有产品特征，满足产品更新和发展需要；描述的特征应具有永久性，不能因产品更换或条件变化而变得不适用；能满足企业内各部门要求；结构紧凑，便于使用，并能适合计算机处理。85码码位位码码 域域码码域域码位码位86确确定定使使用用范范围围 不同部门有各自使用目的和要求，在设计或选择零件分类编码系统时，首先应确定使用范围。统统计计零零件件特特征征 从零件类型、几何形状、尺寸分布、加工精度、材料性能、表面处理、毛坯形式、工艺要求等零件特征进行统计分析。制制定定结结构构方方案案 按照“先主后次”、“先粗后细”、“先外后内”等原则，确定系统结构方案，包括总体结构、码位排列、参数分级等。现现场场试试用用和和修修改改定定型型 系统方案需通过试用验证，不断加以修改，最后才能定型并正式投入使用。零件分类编码系统的设计或选择步骤零件分类编码系统的设计或选择步骤码码位位码码 域域871、Opitz分类编码系统分类编码系统2、JLBM-1零件分类编码系统零件分类编码系统881.Opitz1.Opitz编码系统（编码系统（9 9位）位）主主码码：1-5-5位位，描描述述零零件件基基本本形形状状，回回转转体体还还是是非非回回转转体体、外外部部形形状状、内部形状、平面加工和辅助加工等；内部形状、平面加工和辅助加工等；辅码：辅码：表示零件主要尺寸、材料及热处理、毛坯形状和精度要求。表示零件主要尺寸、材料及热处理、毛坯形状和精度要求。特点：特点：结构简单、码位少、功能范围广、编排科学、使用方便结构简单、码位少、功能范围广、编排科学、使用方便。不足：不足：非回非回转体描述粗糙，尺寸和工体描述粗糙，尺寸和工艺特征信息特征信息较少。少。89507549.5均布均布材料：材料：HT200内部形状：光滑、无形状要素内部形状：光滑、无形状要素外部形状：单向台肩、无形状要素外部形状：单向台肩、无形状要素零件类别：回转体零件，零件类别：回转体零件，0.5L/D3辅助加工：有分布要求的轴向孔辅助加工：有分布要求的轴向孔平面加工：无平面加工平面加工：无平面加工最大外径：最大外径：50D100mm材料：材料：HT200原始形状：铸件原始形状：铸件精度：内外圆精度：内外圆111022079902.JLBM-12.JLBM-1编码系统编码系统(15位）1-2-2位位零件类别零件类别 29位位主码主码 1015位位辅码辅码 919293 1)1)编制零件加工工艺卡，包括热处理、焊接、锻造工艺卡等工艺文件；编制零件加工工艺卡，包括热处理、焊接、锻造工艺卡等工艺文件；2)2)具备工艺信息管理功能，可对多种工艺数据进行统计和分析；具备工艺信息管理功能，可对多种工艺数据进行统计和分析；3)3)根据工艺内容可自动生成产品材料消耗、工艺定额和零件工艺路线表；根据工艺内容可自动生成产品材料消耗、工艺定额和零件工艺路线表；4)4)与各种与各种CADCAD系统良好地连接；系统良好地连接；5)5)具有帮助功能，可为用户定制所要求的工艺表格；具有帮助功能，可为用户定制所要求的工艺表格；6)6)操作界面直观明了，易学易用，输出表格标准、规范。操作界面直观明了，易学易用，输出表格标准、规范。9495零件编码系统用于描述零件形状特征、总体尺寸、材料等零件综零件编码系统用于描述零件形状特征、总体尺寸、材料等零件综合信息，通过编码可以对零件工艺内容及工艺数据实现分类、检索、合信息，通过编码可以对零件工艺内容及工艺数据实现分类、检索、管理，用于检索派生零件加工工艺流程。管理，用于检索派生零件加工工艺流程。969798若齿轮若齿轮A与现有与现有零件零件26425353加工工艺相似，加工工艺相似，调用该工艺文调用该工艺文件，点击添加件，点击添加新工艺就可生新工艺就可生成齿轮成齿轮A的工艺的工艺内容内容99生成齿轮生成齿轮A A工艺内容后，点击编辑本工艺，就可以对该工艺内容进行修改。工艺内容后，点击编辑本工艺，就可以对该工艺内容进行修改。100资源数据的调用：资源数据的调用：编辑工艺内容时，若该栏提示内容后有 字符时，用鼠标指向该栏，击鼠标右键，就会出现相关资源数据，以供选用。101 工艺过程卡编辑界面，点击某工序，系统进入相应工序卡编辑界面。工艺过程卡编辑界面，点击某工序，系统进入相应工序卡编辑界面。102 用户可根据本企业要求定制自己的工艺表格形式。用户可根据本企业要求定制自己的工艺表格形式。103 当一个零件通过派生方法找不到理想的相似工艺，或者工艺设计要与图形绘制相结合（CAD/CAPP集成），就采用工艺创成方法设计工艺规程。104在零件特征描述数据库中记录下如下零件特征数据：在零件特征描述数据库中记录下如下零件特征数据：&03135353*ZM=D40.0=L46.0=Th6=A0.16=H240*DJ=L2.0*TC=D36.0=W4.0*&03135353*ZM=D60.0=L60.0=Th9=A6.30=G6.0*&03135353*ZM=D100.0=L50.0=Th7=A3.20=H240*DJ=L3.0*DJ=R3.0*TC=D65.0=W5.0*CL=M2.5=Z40.0*&03135353*ZM=D70.0=L75.0=Th7=A0.16=H240*DJ=R2.0*TC=D45.0=W4.0*JC=L40.0=W8.0=Th7*&03135353*ZM=D50.0=L46.0=Th6=A0.16=H240*DJ=R1.0*TC=D32.0=W3.0*&03135353*ZM=D36.0=L30.0=Th7=A3.20=H240*DJ=R1.0*LW=M36.0=Z1.0=Th7=S2.0*105 根据零件结构，从左向右依此描述零件图形，选择某一特征形体，根据零件结构，从左向右依此描述零件图形，选择某一特征形体，绘制特征图形。绘制特征图形。106107 基于工艺知识库自动生成零件加工工艺过程。基于工艺知识库自动生成零件加工工艺过程。108109110