机械加工工艺过程的基础知识

机械制造基础,金属材料成形基础,机械制造基础,*,金属材料成形基础,主讲 徐晓峰,第八章 机械加工工艺过程的基础知识,1,机械加工工艺过程的基本概念,2,工件的安装和夹具,3,工件工艺规程的制定,4,典型零件工艺过程,第八章 机械加工工艺过程的基础知识,1,机械加工工艺过程的基本概念,一、生产过程和工艺过程,工艺是指制造产品的技巧、方法和程序。机械制造过程中，凡是直接改变零件形状、尺寸、相对位置和性能等，使其成为成品或半成品的过程，称为机械制造工艺过程。它通常包括零件的制造与机器的装配两部分。,1.,生产过程,由原材料制成各种零件，并装配成机器的全过程。,包括：原材料的运输、保管，生产准备、毛坯制造、机械加工、装配、检验、试车、油漆、包装等。,2.,工艺过程,在生产过程中，直接改变原材料的（毛坯）的形状、尺寸、性能，使之变为成品的过程。,工艺过程具体可分为：,铸造、压力加工、焊接、,机械加工,、热处理、特种加工、电镀、涂覆、装配等工艺过程。,3.,机械加工工艺过程的组成,1),工序,一个（一组）工人，在同一工作地点（同一机床），对一个（一组）零件所连续完成的那部分工艺过程。,2),安装,3),工步,工件在一次装夹中所完成的那部分工艺过程。,加工表面、刀具、进给量、转速不变的条件下，所连续完成的那部分工艺过程。,单件、小批量生产：,工艺内容,加工内容,设备,工序,安装,工步,1,2,4,车端面；,打中心孔；,调头，车另一断面；,打中心孔。,车床,2,2,9,粗车、半精车,40,外圆；,粗车、半精车,35,外圆；,粗车、半精车,25,外圆；,切槽；,倒角；,粗车、半精车,32,外圆；,粗车、半精车,20,外圆；,切槽；,倒角。,车床,3,1,1,铣键槽,铣床,4,1,打毛刺,5,2,3,粗磨、精磨,35,外圆；,粗磨、精磨,25,外圆；,调头粗磨、精磨,20,外圆；,磨床,大批量生产：,工艺内容,加工内容,设备,工序,安装,工步,1,1,1,车端面；,打中心孔。,铣床,2,1,5,粗车、半精车,40,外圆；,粗车、半精车,35,外圆；,粗车、半精车,25,外圆；,切槽；,倒角。,车床,3,1,4,粗车、半精车,32,外圆；,粗车、半精车,20,外圆；,切槽；,倒角。,4,1,1,铣键槽,铣床,5,1,打毛刺,6,2,3,磨外圆；,磨外圆；,调头磨外圆；,磨床,二、生产纲领和生产类型,1.,生产纲领,2.,生产类型,生产纲领,产品的年产量。,生产纲领,产品的年产量,废品率,备品,每台产品中该零件的数量,1),单件生产,2),成批生产,3),大量生产,单个的制造某一种零件，很少重复、甚至不重复生产。,如：大型机械、试制品、修配件等。,成批的制造某一相同的零件，每隔一定时间又重复生产。,小批生产：,中批生产：,大批生产：,在大多数工作地点，经常重复地进行一种零件某一工序的生产。,生产类型,同一零件的年产量（件）,重型,中型,小型,单件生产,5,10,1000,5000,50000,生产类型的划分：,单件、小批生产,成批生产,大批大量生产,机床设备,通用（万能）的设备,通用和部分专用设备,广泛使用高效专用设备,夹具,通用夹具,广泛使用专用夹具,广泛使用高效专用夹具,刀具和量具,一般刀具和通用量具,部分的采用专用刀具和量具,广泛采用高效率专用刀具和量具,毛坯,木模手工造型和自由锻造,部分的采用机器造型和模锻,机器造型、压力铸造、模锻、滚锻等,对工人的技术要求,高,一般,操作工,低,调整工,高,各种生产类型的特征和要求：,2,工件的安装和夹具,定位,夹紧,=,安装,+,一、工件的安装,1.,直接安装法,工件直接安装在机床工作台或通用夹具上。,找正比较费时，定位精度的高低主要取决于所有工具或仪表的精度，以及工人的技术水平。,所以：定位精度不易保证，生产率低，仅适用于单件小批量生产。,2.,利用专用夹具安装法,工件安装在为其加工专门设,计和制造的夹具上中。,所以：定位精度高，生产率高，,适用于大批量生产。,二、夹具简介,夹具,是加工工件时，为完成某道工序，用来正确迅速安装工件的装置。,所以：定位精度不易保证，生产率低，仅适用于单件小,批量生产。,2),专用夹具,为某一特定零件的特定工序专门设计和制造的夹具,。,所以：定位精度高，生产率高，适用于大批量生产。,3),其它夹具,可调夹具；组合夹具；随行夹具等,。,1),通用夹具,已标准化的夹具。,如：三爪卡盘、四爪卡盘、平口虎钳等。,1.,夹具的种类,2.,夹具的组成,工件,挡铁,V,形块,夹紧机构,钻套,夹具体,1),定位元件及装置,夹具上用来确定工件正确位置的元件及装置。,2),夹紧机构及装置,3),导向及对刀元件,5),其它元件及装置,4),联接元件,6),夹具体,夹具上工件定位后，将其夹紧以承受切削力等作用的机构或装置。,夹具上用来对刀和引导刀具进入正确加工位置的元件。,分度机构、导向键、平衡块等。,夹具上用来确定夹具和机床正确位置的元件。,是夹具的基准零件。,3,工件工艺规程的制定,为了保证产品质量、提高生产效率和经济效益，须根据具体生产条件拟定合理的工艺过程，用图表（或 文字）的形式写成文件,工艺规程。,一、对加工零件进行工艺分析,1.,检查零件的图纸是否完整正确；,2.,审查零件材料的选择是否恰当；,3.,审查零件的结构工艺性；,4.,分析零件的技术要求；,二、选择毛坯,三、确定加工余量,1.,确定毛坯的种类；,毛坯,锻件、铸件、型材、焊接件等。,2.,确定毛坯的形状；,加工余量：为了得到一个合格的零件，必须从毛坯上切去,的那层金属。,毛坯尺寸与零件图的相应设计尺寸之差,加工,总余量,相邻两道工序的工序尺寸之差,工序余量,总余量,=,工序余量之和,余量的大小,与生产类型有关,与生产方法有关,与零件的形状和尺寸有关,与工序有关,加工外圆面：,粗车：,35mm,精车：,11.6mm,磨削,粗磨：,0.30.5mm,精磨：,0.1mm,以下,目的：为了切除上一道工序所留下来的加工误差和表面缺陷，,从而提高工件的加工精度、减小表面粗糙度。,确定加工余量的方法：,1),估算法,2),查表法,3),计算法,仅适用单件、小批量生产。,适用一般的加工生产。应用最广泛。,适用大批量生产和自动机床及数控机床加工。,四、定位基准的选择,1.,基准的概念及分类；,1),基准,在产品的设计、制造和装配过程中，在零件图、工艺图和装配图上作为,依据,的点、线、面。,2),基准的分类,设计基准：,在零件图上（设计图样上）所使用的基准。,工艺基准,：,在工艺过程中所依据的基准。,定位基准：,装配基准：,测量基准：,装配时，用来确定零件、部件在产品中的相对位置所依据的基准。,在加工过程中，用作工件定位的基准。,测量工件被加工表面尺寸和相互位置所依据的基准。,2.,定位基准的选择,1),工件的六点定位原理,注意：,定位支承点限制工件自由度时，必须使支承点与工件定位基准面始终紧密贴紧。,一个支承点只限制工件的一个自由度，工件的同一自由度只能有一个支承点限制。,夹紧,定位,2,）定位现象分析,完全定位,工件在夹具中六个自由度都被限制，工件具有唯一确定的位置。,A,B,C,A,C,不,完全定位,工件在夹具中被限制的自由度数少于六个，仍能保证加工质量。,A,欠定位,过定位,只限制：,夹具中用,两个或两个以上,的支承点重复限制工件的某一个自由度。,2,）定位基准的选择,（,1,）粗基准的选择,粗基准,没有经过切削加工就被用作定位基准的表面。,A,C,保证各重要加工表面都有足够的加工余量,保证加工表面与非加工表面之间的相互位置精度,选取非加工表面为粗基准；,若工件必须首先保证,某重要表面的加工余量均匀,，,则应选择该表面为粗基准。,选取与加工表面相互位置精度高的表面为粗基准；,在同一尺寸方向上，粗基准只允许使用一次。,（,2,）精基准的选择,精基准,经过切削加工才用作定位基准的表面。,“,基准”重合原则；,尽可能选用设计基准为定位基准。可以避免由于基准不重合而引起的定位误差。,选作粗基准的表面应尽量平整、光洁，,不应有飞边、,浇口、冒口及其它缺陷，,以便定位准确、夹紧可靠。,“,基准同一”原则；,“互为基准”原则；,1,、,2,轴颈,3,、,4,锥孔,选精基准的表面应能保证零件定位准确、夹紧可靠。,五、工艺路线的拟定,1.,确定加工方案,加工一个直径,25H7,表面粗糙度,Ra0.8m,的孔。,可有四种加工方案：,a.,钻孔,-,扩孔,-,粗绞,-,精绞；,b.,钻孔,-,粗镗,-,半精镗,-,磨削；,c.,钻孔,-,粗镗,-,半精镗,-,精镗,-,精细镗；,d.,钻,-,粗拉,-,精拉,。,应根据零件加工表面的特点和产量等条件，确定采用其中一种加工方案。,2.,加工阶段的划分；,粗加工阶段：,切除各加工表面上的大部分余量，并做出精基准。生产率,半精加工阶段：,减小粗加工留下的误差，为主要表面的精加工作好准备，并完成一些次要表面的加工。,精加工阶段：,保证各主要表面达到图纸规定的要求。,光整加工阶段：,进一步减小表面粗糙度、提高精度。,划分加工阶段的目的：,保证加工质量；,及早发现毛坯的缺陷；,合理使用设备,便于组织生产。,3.,加工顺序的安排,1),切削加工工序的安排,先粗后精；,先基准后其它；,先主后次；,先面后孔。,2),热处理工序的安排,预备热处理：,安排在机械加工之前。,最终热处理：,安排在半精加工之后，磨削加工之前。,时效热处理：,安排在粗加工之后。,3),检验工序的安排,零件从一个车间送往另一个车间的前后；,零件粗加工阶段结束之后；,重要工序加工的前后；,零件全部加工结束之后。,六、机床与工艺装备的选择,1.,机床的选择,机床的精度应与工序要求的精度相适应；,机床的生产率应与该零件生产类型相适应；,机床的加工尺寸范围应与零件的外形尺寸相适应；,应符合本厂现有的实际情况。,2.,工艺装备的选择,夹具的选择；,刀具的选择；,量具的选择；,七、工艺文件的编制,1.,机械加工工艺过程卡片,2.,机械加工工序卡片,2.,机械加工工艺（综合）卡片,用于单件、小批生产中。,用于大批大量生产中。,用于成批生产中。,4,典型零件工艺过程,一、轴类零件,材料：,45,淬火硬度：,HRC4050,1.,零件各主要部分的技术要求,1,）在 的轴段上装滑动齿轮，并开有键槽；,2,）和 的两段为轴颈，支承于箱体的轴承孔中；,3,）表面粗糙度值,Ra,均为,0.8,m,；,4,）工件材料为,45,钢，淬火硬度为,4050,。,2.,工艺分析,该零件各的配合表面本身均有一定的精度（相当于,IT7,）和粗糙度要求。,根据对各表面的具体要求，可采用如下的加工方案：,粗车,半精车,热处理,粗磨,精磨,轴上的键槽可在立铣床上铣出。,3.,基准的选择,为了保证各配合表面的位置精度，,选择轴线（轴两端的中心孔）为粗、精基准。,4.,工艺过程,单件、小批量生产：,工序号,工序名称,加工内容,基准,设备,1,车,车端面；,打中心孔；,调头，车另一断面；,打中心孔。,车床,2,车,粗车、半精车,40,外圆；,粗车、半精车,35,外圆；,粗车、半精车,25,外圆；,切槽；,倒角；,粗车、半精车,32,外圆；,粗车、半精车,20,外圆；,切槽；,倒角。,轴线（外圆）,车床,3,铣,铣键槽,轴线,铣床,4,打毛刺,5,热,淬火回火至,HRC4050,6,钳,修研中心孔,7,磨,磨,35,外圆；,磨,25,外圆；,调头磨,20,外圆；,轴线,磨床,8,检,按图纸要求检验,一、套类零件,