机械制造工艺与装备的课件.ppt

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1、1,2,目 录,第2章 机械加工工艺规程的制订,第1章 金属切削刀具的基本知识,第3章 机械加工工序的设计,第4章 典型表面的加工方案与典型零件的加工,第5章 机床夹具基础知识,第6章 机械加工质量,第7章 机械装配工艺基础,第8章 现代制造技术,3,第2章 机械加工工艺规程的制订,2.1 机械加工过程的基本概念,2.2 制订机械加工工艺规程的基本要求和步骤,2.3 工艺路线的制订,2.4 制订工艺路线实例,4,2.1.1 生产过程与工艺过程,1、生产过程： 包括：1) 原材料的运输、保管和准备； 2) 生产的准备工作； 3) 毛坯的制造； 4) 零件的机械加工与热处理； 5) 零件装配成机器

2、； 6) 机器的质量检查及运行试验； 7) 机器的油漆、包装和入库。,2.1 机械加工过程的基本概念,原材料,成品（机器）,5,2.1 机械加工过程的基本概念,6,2.1 机械加工过程的基本概念,2) 包括： 毛坯制造工艺过程 机械加工工艺过程 热处理工艺过程 装配工艺过程 概念：指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,2、工艺过程,7,二、生产纲领与生产类型,1. 生产纲领 生产纲领是指企业在计划期内应当生产的产品产量。 零件在计划期一年中的生产纲领N可按下式计算：,式中 N零件的年产量（件/年） Q产品的年生产纲领，单位：台/年 n每台产品中所含零件的数量

3、，单位：件/台 a%备品率，对易损件应考虑一定数量的备品，以供用户修配的需要 废品率,2.1 机械加工过程的基本概念,8,2. 生产类型及其工艺特点 生产类型是指企业（或车间、工段、班组、工作地）生产专业化程度的分类。 一般分为： 1）大量生产 2）成批生产 3）单件生产,2.1 机械加工过程的基本概念,9,2. 生产类型及其工艺特征,大量生产 产品的数量很大，产品的结构和规格比较固定，产品生产可以连续进行，大部分工作地的加工对象是单一不变的。 例如，汽车、拖拉机、轴承等产品的制造，通常是以大量生产方式进行的。,2.1 机械加工过程的基本概念,10,2. 生产类型及其工艺特征,成批生产 产品数

4、量较多，每年生产的产品结构和规格可以预先确定，而且在某一段时间内是比较固定的，生产可以分批进行，大部分工作地的加工对象是周期轮换的。 根据批量的大小，成批生产又可分为小批生产、中批生产和大批生产。 例如，通用机床（一般为车、铣、刨、钻、磨床）等产品制造往往属于这种生产类型。,2.1 机械加工过程的基本概念,11,2. 生产类型及其工艺特征,单件生产 产品数量少，但种类、规格较多，多数产品只能单个或少数几个地生产，很少重复。 例如，重型机器、大型船舶制造及新产品试制等常属于这种生产类型。 生产类型的具体划分，可根据生产纲领和产品的特征、尺寸及重量，参考表2-1来确定。 各种生产类型的工艺特点见表

5、2-2,2.1 机械加工过程的基本概念,12,表2-1 生产类型和生产纲领的关系,2.1 机械加工过程的基本概念,13,2.1 机械加工过程的基本概念,2.1.3 机械加工工艺过程的组成,机械加工工艺过程是由一个或若干个顺序排列的工序组成的。工序又可分为一个或几个工步、一个工步又可分一个或几个进给（走刀）；一个工序可以有一次或几次安装，一次安装可以有一个或几个工位。机械加工工艺过程，就是针对零件的结构特点和技术要求，采用不同的加工方法和装备，按照一定的顺序依次进行加工来完成由毛坯到零件的过程。工序是工艺过程的基本组成单元，也是生产管理的基本单元。,14,2.1 机械加工过程的基本概念, 工序

6、一个或一组工人在一个工作地（机械设备）对同一个或同时对几个工件所连续完成的那一部分工艺过程，称为工序。,2.1.3 机械加工工艺过程的组成,图2-1所示轴套零件，当单件小批生产时，工序划分如表2-3所示；当大批量生产时，其工序划分如表2-4所示。,15,2.1 机械加工过程的基本概念,图2-1 轴套零件,16,表2-3 轴套零件工艺过程（生产量较少时）,2.1 机械加工过程的基本概念,17,表2-4 轴套零件工艺过程（生产量较大时）,2.1 机械加工过程的基本概念,18, 工步 工步是指在加工表面、切削用量（主要是进给量f和速度v）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。 如在上

7、例中，表2-3中的05道工序，可分成13个工步：粗车大头端面及外圆、粗车小头端面及外圆、精车大头端面及外圆、精车小头端面及外圆、粗车内孔、精车内孔、切31的槽、倒内、外圆端面的角。,2.1 机械加工过程的基本概念,19,构成工步的任一要素改变后，一般即成为另一个新的工步。但对于那些连续进行的若干个相同的工步，为了简化工艺，通常看作一个工步。如图2-2所示，在同一工序中连续钻六个15mm的孔，可以看作一个工步，在工艺规程上写成“钻6-15孔”；表2-1中05道工序中的粗车大头端面及外圆，也可看作一个工步。,2.1 机械加工过程的基本概念,20,2.1 机械加工过程的基本概念,图2-2 加工六个相

8、同表面的工步,21,为了提高生产率，常用几把刀具（或复合刀具）同时加工几个表面，称为复合工步。复合工步在工艺工艺规程中可写为一个工步。如图2-3所示为两把车刀，一把钻头同时加工的情形，看成一个复合工步。在转塔车床、专用机床上的加工通常采用复合工步，其生产率大大提高。,2.1 机械加工过程的基本概念,22,2.1 机械加工过程的基本概念,图2-3 复合工步,23, 进给（走刀） 在一个工步中，若加工余量较大，被加工表面需切去的金属层不能一次切削掉，则需要多次切削，这样每一次刀具相对于工件移动，并切去一层金属所完成的工作称为一次进给（走刀）。,2.1 机械加工过程的基本概念,24, 安装 在加工时

9、，先要把工件安装到机床上。将工件在机床上或夹具中定位、夹紧的过程称为装夹。所谓定位就是确定工件在机床上或夹具中占有正确位置的过程。工件定位后将其固定，使其在加工过程中保持定位位置不变的操作称为夹紧。 工件经一次装夹后所完成的那一部分工序内容称为安装。在一道工序中，可能有一次或几次装夹。如表2-1所示的05工序，要进行两次装夹：先装夹工件的小头，车大端面、大头外圆，称为安装1；再调头装夹大头，车小端面、小外圆和孔，称为安装2。 工件在加工中应尽量减少装夹次数，因为工件的多次装夹，一般会增加装夹的辅助时间，也会增加装夹误差，从而降低加工精度。,2.1 机械加工过程的基本概念,25, 工位 一次装夹

10、工件后，工件在机床上的每一个位置，就是一个工位。为了减少工件的装夹次数，常采用各种回转工作台、回转夹具，使工件在一次装夹中，先后可以处于几个不同位置进行加工。如图2-4所示为工件在回转夹具上加工台阶面，当铣完台阶面后，不卸下工件，将夹具回转180，再加工台阶面，这道铣削工序只需一次装夹，但有两个工位。,2.1 机械加工过程的基本概念,26,2.1 机械加工过程的基本概念,图2-4-1 一次装夹两个工位,27,工位,图24-2 在三个工位上钻、铰圆盘零件上的孔,工件,机床夹具回转部分,夹具固定部分,分度机构,例：在三个工位上钻、铰圆盘零件上的孔,2.1 机械加工过程的基本概念,28,2.1.4

11、工件的装夹与零件精度的获得,定位 加工前，使工件在机床上或夹具上占有正确的加工位置的过程，称为定位。,2.1 机械加工过程的基本概念,夹紧 用施加外力的形式，把工件已确定的定位位置固定下来的过程，称为夹紧。这个定位、夹紧的过程，称为装夹或安装。,29,装夹或安装 工件定位、夹紧的全过程，称为装夹或安装。 小结 定位在前，夹紧在后 定位是首要的,定位 + 夹紧 = 安装,2.1.4 工件的装夹与零件精度的获得,30,机床夹具：在机床上用来完成工件定位、夹紧任务的装置，称为机床夹具。 1工件的装夹 工件在加工时，要获得位置要求（包括位置尺寸和位置精度）主要取决于工件的装夹方式。工件在机床上的装夹方

12、式会随着零件生产批量的不同、加工精度要求的不同、工件形状和尺寸大小的不同而不同。目前，生产中主要有以下两种装夹方式：,2.1.4 工件的装夹与零件精度的获得,31,（1）用专用夹具装夹 夹具是工件加工时用以装夹工件（或引导刀具）的装置。夹具有通用夹具和专用夹具两大类，专用夹具使工件定位方便，定位精度高且稳定，装夹效率也高，但制造费用较高、周期较长，在批量生产类型中，采用专用夹具装夹；通用夹具适应好，灵活性大，但装夹工件时需要找正，在单件小批生产中，通常采用通用夹具装夹。,2.1.4 工件的装夹与零件精度的获得,32,使用夹具安装工件,2.1.4 工件的装夹与零件精度的获得,支承板,支承板,支承

13、钉,支承钉,支承钉,钻套,图2-51 用专用夹具安装工件,33,（2）找正装夹 找正是指用工具（或仪表）根据工件上有关基准，找出工件在划线、加工（或装配）时的正确位置的过程。采用找正方法装夹工件称为找正装夹。找正装夹又可分为： 直接找正装夹 指利用划针和百分表等工具，通过目测直接在机床上找正工件的某些表面，以保证被加工表面与找正面之间的位置精度。图2-5所示为用四爪单动卡盘装夹套筒零件，先用百分表按工件外圆A进行找正后，再夹紧工件进行内孔B的车削，以保证被加工孔B与外圆A的同轴度。,2.1.4 工件的装夹与零件精度的获得,34,2.1.4 工件的装夹与零件精度的获得,图2-5 直接找正装夹,3

14、5,直接找正的定位精度为：划针找正的定位精度为0.250.5mm；百分表找正的定位精度可达0.02mm左右；用精密量具（如千分表）找正的定位精度为0.010.005mm。因此，当工件的定位精度要求特别高时，只能用精密量具直接找正装夹。这种方法的生产率低，对工人的技术水平要求高，一般只适用于单件小批生产。,2.1.4 工件的装夹与零件精度的获得,36, 划线找正装夹 是指以毛坯或半成品上所划好的线为基准，用划针找正它在机床上的正确位置的一种装夹方法。如图2-6所示，加工车床床身底面，为保证床身各加工面和非加工面的位置精度以及各加工表面的余量，可先在钳工台上划好线，然后在龙门刨床上用千斤顶支承，用

15、划针按线找正并夹紧，再对床身底面进行粗刨。由于划线找正的定位精度低，且划线费时，又需要技术水平高的划线工，所以划线找正装夹只用于批量不大、形状复杂而笨重的零件加工，或毛坯的尺寸公差很大而无法采用夹具装夹的工件。,2.1.4 工件的装夹与零件精度的获得,37,图2-6 划线找正法示例,2.1.4 工件的装夹与零件精度的获得,38,获得尺寸精度的方法,（1）试切法（说明过程、特点及应用）,（2）定距切削法（调整法）,（3）定尺寸刀具法,（4）主动测量法,（5）自动控制法,2.1.4 工件的装夹与零件精度的获得,零件在机械加工时,获得规定的尺寸精度的的方法有如下几种：,39,（1）试切法（说明过程、

16、特点及应用）,通过试切测量调整再试切，反复进行到被加工尺寸达到要求为止的加工方法称为试切法。试切法不需要复杂的装置，加工精度取决于工人的技术水平和计量器具的精度。当精度要求较高时，加工每一个工件都要进行极费时间的试切对刀，生产率低，且不能保证生产质量的稳定性。故常用于单件小批生产。 配作是试切法的一种，它是以已加工件为基准，加工与其相配的另一工件，或将两个（或两个以上）工件组合在一起进行加工的方法。配作中被加工工件的尺寸精度是以与已加工件的配合要求为准的。,2.1.4 工件的装夹与零件精度的获得,40,（2）定距切削法（调整法）,先调整好刀具和工件在机床上的相对位置，并在一批零件的加工过程中保

17、持这个位置不变，以保证工件被加工尺寸的方法称为调整法。这种方法广泛用于多刀、转塔车床和专用车床上，常采用行程挡块、凸轮或对刀装置确定刀具相对于工件的位置。 影响调整法加工精度的因素有测量精度、调整精度、重复定位精度等。当生产批量较大时，调整法的生产率较高，对调整工人的技术水平要求较高，而对机床操作工人的技术水平要求不高，常用于大量生产。,2.1.4 工件的装夹与零件精度的获得,41,调整法加工示例,2.1.4 工件的装夹与零件精度的获得,42,（3）定尺寸刀具法,用刀具的相应尺寸来保证工件被加工部位尺寸的方法称为定尺寸刀具法。例如，钻孔、扩孔、铰孔、拉孔、攻和套螺纹等均属于定尺寸刀具法。影响尺

18、寸精度的因素有刀具的尺寸精度、刀具与工件的位置精度等。当尺寸精度要求较高时，为了消除刀具与工件之间的位置误差对尺寸精度的影响，常用浮动刀具（如浮动铰刀）进行加工。这种方法操作方便，生产率高，加工质量较稳定。,2.1.4 工件的装夹与零件精度的获得,43,（4）主动测量法,在机械加工过程中，边加工边测量加工尺寸，并将所测结果与设计尺寸进行比较后，或使机床继续工作，或使机床停止工作，这就是主动测量法。目前主动测量法广泛采用在线检测及数字显示技术，从而便于实现适时控制。所以此法具有加工精度高、废品率低、质量稳定和生产率高等优点。,2.1.4 工件的装夹与零件精度的获得,44,（5）自动控制法,数控加

19、工即属于自动控制法。这种方法是把测量、进给装置和控制系统组成一个自动加工系统，加工过程依靠系统自动完成。自动控制法加工的质量稳定、生产率高、加工柔性好，能适应多品种生产，并能大大降低工人的劳动强度，是目前机械制造的发展方向和加工自动化的基础。,2.1.4 工件的装夹与零件精度的获得,45,2.1.4.3 获得零件形状精度的方法,零件表面的形状主要依赖刀工相对成形运动来完成。表面成形方法主要有四种：,（1）刀尖轨迹法,图2-7 用刀尖轨迹法获得工件形状 1-工件 2-传动机构 3-丝杠,依靠刀尖的运动轨迹获得形状精度的方法称为刀尖轨迹法。刀尖的运动轨迹取决于刀具和工件的相对成形运动，因而所获得的

20、形状精度取决于成形运动的精度。如图2-7所示是用工件的旋转和刀具沿x、y两方向的直线运动来车削成形表面的。,46,仿形法：如图2-8所示,刀具按照仿形装置进给对工件进行加工的方法，称为仿形法。仿形法所得的形状精度取决于仿形装置的精度和其它成形运动精度。如图2-8所示为仿形车削立体型面，仿形车削、仿形铣削、仿形刨削等均属于仿形加工。仿形法的生产率高，适用于成批和大量生产。,2.1.4.3 获得零件形状精度的方法,47,2.1.4.3 获得零件形状精度的方法,成型法获得工件表面形状,（2）成型法,利用成形刀具对工件进行加工的方法称为成形法。成形刀具相当于一个成形运动。成形法获得的形状精度取决于成形

21、刀具的形状精度、成形刀具的装夹以及其它成形运动精度。用成形刀具的车削、铣削、刨削、拉削以及用成形砂轮的磨削等均属于成形法。,48,利用工件和刀具作展成切削运动进行加工的方法称为展成法。展成法所得被加工表面是切削刃和工件作展成运动过程中所形成的包络面，切削刃形状必须是被加工表面的共轭曲线。它所获得的精度取决于切削刃的形状和展成运动的精度等。如滚齿、插齿、磨齿和滚花键等均属于展成法。,（4）展成法,展成法加工齿轮齿形,2.1.4.3 获得零件形状精度的方法,49,2.2 制订机械加工工艺规程的基本要求和步骤,1. 机械加工工艺规程的作用 什么是工艺规程？ 规定产品或零件制造工艺过程和操作方法的工艺

22、文件，称工艺规程。其中规定零件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件称为机械加工工艺规程。,其作用： (1) 机械加工工艺规程是机械加工工艺过程的主要技术文件，是指挥现场生产的依据。,50,2.2 制订机械加工工艺规程的基本要求和步骤,2工艺规程是生产组织管理和生产准备工作的依据 生产计划的制订，产品投产前原材料和毛坯的供应，工艺装备的设计、制造与采购，机床负荷的调整，作业计划的编制，劳动力的组织，工时定额的制订以及成本的核算等，都是以工艺规程作为基本依据的。 3工艺规程是新建和扩建厂房的主要技术依据 在新建和扩建厂房时，生产所需的设备品种和数量、机床的布置、车间的面积、生产工人的工种、等级和

23、数量以及辅助部门的安排等，都是以工艺规程为基础，根据生产类型来确定的。,51,2.2 制订机械加工工艺规程的基本要求和步骤,2.制订机械加工工艺规程的基本要求 (1)保证产品质量符合图样和技术条件所规定的要求 (2)保证高的生产率和改善工人的劳动条件 (3)保证经济的合理性 质量、生产率和经济性，构成了制订工艺规程必须满足的技术和经济要求。在制订工艺规程时，应在保证产品质量的前提下，最大限度地提高生产率，尽可能地降低成本，从而提高企业的经济效益。,52,3. 制定机械加工工艺规程的原始资料 零件工作图及其产品装配图； 毛坯图； 产品验收的质量标准； 零件的生产纲领； 现场的生产条件（毛坯制造能

24、力、机床设备、工艺装备、工人技术水平，专用设备和工装的制造能力）； 国内外有关的先进制造工艺及今后生产技术的发展方向等； 有关的工艺、图纸、手册及技术书刊等资料。,2.2 制订机械加工工艺规程的基本要求和步骤,53,4.制定机械加工工艺规程的步骤,制订机械加工工艺规程的主要步骤如下： 研究产品的装配图和零件图，并进行工艺分析 对于装配图的分析和研究，主要熟悉产品的性能、用途和工作条件，明确各零件的相互装配位置关系，了解零件在产品中的作用，从而找出零件图上各项技术条件制订的依据，同时找出其主要技术关键问题，为制订正确合理的工艺规程奠定基础。,2.2 制订机械加工工艺规程的基本要求和步骤,54,对

25、零件图的研究和工艺分析，我们主要从以下几方面进行： 审查零件图的完整性和正确性 首先检查零件图的视图、剖视、剖面是否完整和正确，然后检查零件图的尺寸、尺寸公差、形位公差、表面粗糙度标注是否齐全、正确，材料、热处理以及其他技术条件是否说明清楚。,2.2 制订机械加工工艺规程的基本要求和步骤,55,审查零件的结构工艺性 零件的结构工艺性是指所设计的零件在满足使用要求的前提下，制造的可行性和经济性。它包括零件的各个制造过程中的工艺性，有零件结构的铸造、锻造、冲压、焊接、热处理、切削加工等工艺性。零件的结构工艺性涉及面较广，必须全面综合分析。在制订机械加工工艺规程时，主要进行零件切削加工的工艺性分析。

26、表2-5列出了一些典型的零件结构工艺性对比实例。,2.2 制订机械加工工艺规程的基本要求和步骤,56,a.加工表面形状应尽量简单，并尽可能布置在同一表面或同一轴线上，以减少走刀次数，提高加工效率。 b.在保证零件使用性能的条件下，应尽量减轻重量、减少加工表面面积，设置空刀，并尽量减少内表面加工。 c.有相互位置要求的各个表面，应尽可能在一次装夹中加工出来。 d.零件尺寸要规格化、标准化，尽量使用标准刀具和通用量具，以减少刀具和量具的种类及换刀次数。 e.零件要有足够的刚性，便于采用高速和多刀切削。,2.2 制订机械加工工艺规程的基本要求和步骤,57,零件的技术要求分析 零件的技术要求主要包括以

27、下四个方面： 加工表面的形状精度（包括形状尺寸精度和形状公差）； 主要加工表面之间的相互位置精度（包括距离尺寸精度和位置公差）； 加工表面的粗糙度及其他方面的表面质量要求； 热处理要求及其他要求。,2.2 制订机械加工工艺规程的基本要求和步骤,58,零件的主要加工表面是指零件与其他零件相配合的表面，或直接参与机器工作过程的表面，即上述四个方面均要求较高的表面。主要加工表面以外的表面称为次要表面。主要表面的加工质量对零件工作可靠性和使用寿命影响很大，在制订工艺路线时，应首先考虑主要加工表面的最终加工方法，然后确定这以前一系列准备工序的加工方法。次要表面的加工则可根据实际情况和加工方便，安排在各主

28、要表面加工工序之间进行。,2.2 制订机械加工工艺规程的基本要求和步骤,59,零件的位置精度会影响定位基准的选择和工序顺序的安排，如图2-9所示零件，应先加工H1面，再加工A1面、A2面，然后加工A3面。,2.2 制订机械加工工艺规程的基本要求和步骤,图2-9 位置公差的标注法,60,零件位置尺寸的标注方式，也将在一定程度上决定加工的先后顺序，如图2-10所示的位置尺寸标注法，就决定了其加工顺序应为：先加工A面，然后任意加工B面、C面或E面，D面必须在C面加工完后再加工。,2.2 制订机械加工工艺规程的基本要求和步骤,图2-10 位置尺寸的标注法,61,若在工艺分析时发现零件的结构工艺性不好，

29、技术要求不合理或存在其他问题时，就可以对零件设计提出修改意见，并经设计人员同意和履行规定的审批手续后，由设计人员对零件图样进行修改。 综上所述，对零件图的研究和工艺分析，应从构形、技术要求、材料等方面进行，特别是对主要表面、重要技术条件、重要位置尺寸和公差的标注进行重点分析，从而掌握零件的技术关键，为具体制订工艺路线提供基础。,2.2 制订机械加工工艺规程的基本要求和步骤,62,选择毛坯 毛坯的选择主要是确定毛坯的类型，毛坯的类型有铸件、锻件、型材、冲压件和焊接件等。各种类型的毛坯制造方法及其工艺特点见表2-6。 毛坯的形状和尺寸主要由零件的形状、结构、尺寸及加工余量等因素来确定。毛坯的形状和

30、尺寸越接近零件，毛坯的精度越高，机械加工余量越小，则材料消耗越少，因而可以降低成本，但是毛坯的制造费用会提高。因此，选择毛坯的类型要从机械加工和毛坯制造两方面综合考虑，以获得最佳的经济效益。在具体选择毛坯时，要考虑以下因素：,2.2 制订机械加工工艺规程的基本要求和步骤,63,选择毛坯 零件的生产类型 大批大量生产应选择精度和生产率高的毛坯制造方法，用于毛坯制造的昂贵费用可由材料消耗的减少和机械加工费用的降低来补偿。如铸件采用金属模机器造型或精密铸造；锻件采用模锻、精锻。单件小批生产时应选择精度和生产率较低的毛坯制造方法，如铸件采用砂型铸造、锻件采用自由锻造毛坯、型材件等。,2.2 制订机械加

31、工工艺规程的基本要求和步骤,64,选择毛坯 零件的材料及其工艺性 当材料选定后，毛坯的类型也就基本上确定了。例如，材料为铸铁或青铜等的零件应选择铸造毛坯；钢的零件当形状不复杂，力学性能要求又不太高时，可选用型材；重要的钢件，为保证其力学性能，应选择锻造毛坯。,2.2 制订机械加工工艺规程的基本要求和步骤,65,零件的形状和尺寸 形状复杂的毛坯，一般采用铸造方法制造，薄壁零件不宜采用砂型铸造。一般用途的阶梯轴，若各段直径相差不大，可选用棒料；若各段直径相差较大，为减少材料消耗和机械加工的劳动量，则宜采用锻造毛坯。尺寸大的零件一般选择自由锻造，中小型零件可选择模锻件。此外，有些形状复杂的零件，可以

32、采用组合毛坯。 现有的生产条件 选择毛坯时，应考虑本厂的毛坯制造能力、设备条件以及外协的可能性和经济性等。,2.2 制订机械加工工艺规程的基本要求和步骤,66,表2-6 常用毛坯种类和特点,67,（3）制订工艺路线 什么是工艺路线？ 工艺路线就是零件从毛坯到成品所经过工序的先后顺序。 是制订工艺规程的关键性一步，需要提出几个工艺方案，进行技术经济性分析和对比，寻求最经济合理的方案。它包括确定加工方法，划分加工阶段，确定工序的集中和分散程度，选择定位基准，合理安排加工顺序等。,2.2 制订机械加工工艺规程的基本要求和步骤,68,确定各工序的加工余量，计算工序尺寸及公差 应计算各道工序的加工余量和

33、总的加工余量。为了控制各工序的加工质量以保证最终加工质量，应计算各道工序的尺寸及公差。 确定各工序的设备及工艺装备 即确定各工序所用的机床和各种工具（包括刀具、夹具、模具、量具、检具、辅具、钳工工具和工位器具等）。如果是通用的而本厂又没有，则可安排生产计划或采购；若是专用的，则要提出设计任务书，由本厂或委托外单位研制。,2.2 制订机械加工工艺规程的基本要求和步骤,69,确定切削用量和时间定额 对于单件小批生产，一般不规定切削用量，而是由操作工人根据经验自行选定。但对于自动线和流水线，为了保证生产节拍的均衡，各工序、工步都要规定切削用量，并不得随意改变。数控加工也要规定切削用量，并将其编入数控

34、加工程序单中。切削用量的确定可查阅有关切削用量手册及机床参数手册，并进行计算，或根据各工厂的实际经验来确定。,2.2 制订机械加工工艺规程的基本要求和步骤,70,时间定额是指在一定生产条件下，规定生产一件产品或完成一道工序所需消耗的时间，常用作劳动定额指标。时间定额通常由定额员、工艺人员和工人相结合，通过总结过去的经验，并参考有关的技术资料直接估计确定；或者以同类产品的工件或工序的时间定额为依据，进行对比分析后推算出来；也可通过对实际操作时间的测定和分析来确定。随着企业生产技术条件的不断改善，新工艺、新技术的不断出现，时间定额应进行相应修改。,2.2 制订机械加工工艺规程的基本要求和步骤,71

35、,确定各主要工序的技术要求及检验方法 为了保证产品质量，对于主要工序应该提出技术要求和操作注意事项。必要时应设计和制造专用检具。,2.2 制订机械加工工艺规程的基本要求和步骤,72,填写工艺文件 机械加工工艺规程制订的最后一项工作，就是填写工艺文件。工艺文件是指导工人操作和用于生产、工艺管理等的各种技术文件的总称。它是编制生产计划、调整劳动组织、安排物质供应、指导工人加工操作及进行技术检验等的重要依据。如前所述，工艺规程是进行生产准备工作的依据。良好的工艺文件可以保证生产准备工作的顺利进行，而且在生产中严格规定了各工序的顺序、生产用工艺装备，从而使整个生产优质、高效、低成本、安全地进行。常用的

36、工艺文件的格式主要有以下几种：,2.2 制订机械加工工艺规程的基本要求和步骤,73,填写工艺文件 机械加工工艺过程卡 机械加工工艺过程卡片的格式见表2-7。这种卡片以工序为单位，简要地列出整个零件加工所经过的工艺路线。它是制定其他工艺文件的基础，也是生产准备、编排作业计划和组织生产的依据。但由于各工序的说明不够具体，一般不直接指导工人的操作，而多作为生产管理方面的使用。在单件小批生产中，由于通常不需编制详细的工艺规程，于是就以这种卡片指导生产。,2.2 制订机械加工工艺规程的基本要求和步骤,74,填写工艺文件 机械加工工序卡片 机械加工工序卡片的格式如表2-8所示，它是根据机械加工工艺过程卡片

37、为某一道工序制订的。它更详细地说明了整个零件各道工序的具体要求，是用来指导工人操作的工艺文件。在这种卡片上要画出工序简图，说明该工序每一工步的内容、工艺参数、操作要求和所用的设备及工艺装备。一般用于大批大量生产的零件。,2.2 制订机械加工工艺规程的基本要求和步骤,75,填写工艺文件 检验卡 在零件生产加工过程中，为了保证所生产的零件是合格品，并能及时发现生产过程中工序的加工是否正常，需要为产品质量检验人员制定专门的用于零件质量检验的卡片，又称检验工序卡。对于复杂和精度要求高的零件，有时按生产阶段或加工工序的要求有若干份检验卡；对于特殊工序还有专用的检验卡。检验卡一般包括检验内容、检验所用的夹

38、具、量检具及每一批次零件抽检数目等内容。其格式见表2-9所示。,2.2 制订机械加工工艺规程的基本要求和步骤,76,工艺路线指确定零件加工所经过的各个部门和工序的先后顺序。其任务包括加工方法的确定、加工阶段的划分、工序的集中与分散、定位基准的选择和加工顺序的安排等内容。 制订机械加工工艺规程时,先要制订工艺路线,然后才能详细地进行工序设计。工艺路线制订得合理与否，不仅影响加工质量和生产率，也影响工人、设备、工艺装备及生产场地等的合理利用，从而影响其经济性。故应多提出几种方案，结合实际情况分析比较，从中选择最为合理的工艺路线。,2.3 工艺路线的制订,77,2.3.1加工经济精度与加工方法的选择

39、 加工经济精度 是指在正常加工条件下（采用符合质量标准的设备、工艺装备和标准技术等级的工人，不延长加工时间），工艺所能达到的加工精度，相应的表面粗糙度称为经济表面粗糙度 由统计资料表明，各种加工方法的加工误差和加工成本呈负指数函数关系，如图2-11所示，横坐标表示加工误差，纵坐标表示加工成本Q。 加工误差越小，精度越高。,2.3 工艺路线的制订,78,2.3 工艺路线的制订,图2-11 加工误差与加工成本的关系,图2-11 加工误差与加工成本的关系,79,（1）同一加工方法的加工精度越高，则加工成本就越高； （2）加工精度有一极限极，当超过A点时，即使增加成本，加工精度提高也很少； （3）加工

40、成本也有一极限Q极，当超过B点，即使加工精度降低，加工成本也降低很少。 （4）曲线AB段属于加工经济精度范围。,2.3 工艺路线的制订,80,同一种加工方法随着生产技术的不断发展，加工成本会不断降低，加工经济精度也会随之变化。典型表面的加工方案及加工经济精度见表2-10表2-12，供选择时参考。 表2-10 平面加工方法 表2-11 外圆柱面加工方法 表2-12 孔加工方法,2.3 工艺路线的制订,81, 选择加工方法应考虑的因素 各加工表面所要达到的加工技术要求； 工件所用材料的性质、硬度和毛坯的质量； 零件的结构形状和加工表面的尺寸； 生产类型； 车间现有设备情况； 各种加工方法所能达到的

41、经济精度和表面粗糙度等。,2.3 工艺路线的制订,82,（1）工件材料的性质 选择加工方法时，应考虑被加工材料的性质，比如，淬火钢应采用磨削加工，而硬度低、韧性较大的有色金属的精加工不能用磨削的方法加工，因为磨屑容易堵塞砂轮工作表面，故通常采用高速精密车削和金刚镗削的方法加工。 （2）工件的结构形状和尺寸 工件的形状和尺寸影响加工方法的选择。例如，精度等级为IT7级的孔，可以采用镗削、铰削、拉削、磨削等加工方法。对于箱体上的孔，一般不宜采用拉孔和磨孔，而是采用镗孔和铰孔，大直径的孔采用镗削，小直径的孔采用铰削。直径很小的孔，可以采用电火花加工。,2.3 工艺路线的制订,83,（3）生产类型 所

42、选用的加工方法要与生产类型相适应。大批大量生产应选用生产率高和质量稳定的加工方法，比如，平面和孔可采用拉削加工，阶梯轴采用仿形加工，箱体孔系采用专用组合机床加工；单件小批生产则应选择通用设备和工艺装备，准备工作量小，开工快的加工方法。比如，在普通车床上钻孔、铰或镗孔的加工方法。在大批大量生产中，还可以采用精密毛坯，例如航空发动机叶片，目前已经采用精铸、精锻件，叶身采用化学铣削加工或抛光，安装部分采用强力磨削加工或铣、拉削加工。,2.3 工艺路线的制订,84,（4）生产率和经济性 对于较大的平面，铣削加工生产率较高，窄长的工件宜用刨削加工；对于大量生产的低精度孔系，宜采用多轴钻；对于批量较大的曲

43、面加工，可采用仿形加工、数控加工和特种加工等加工方法。 （5）具体生产条件 选择加工方法，不能脱离本厂实际，应充分利用现有设备和工艺手段，发挥技术人员的创造性，挖掘企业潜力，重视新技术、新工艺的推广应用，不断提高工艺水平。,2.3 工艺路线的制订,85,2.3.2 加工阶段的划分,零件一般不可能在一道工序中加工完成，往往需要划分几个阶段来进行加工，一般可分为粗加工、半精加工和精加工三个阶段。有时在精加工之后还要专门安排光整加工阶段。当毛坯余量特别大、表面非常粗糙时，在粗加工之前还会安排荒加工。,2.3 工艺路线的制订,86,2划分加工阶段的原因 （1）有利于保证加工质量 工件粗加工时因加工余量

44、大，其切削力、夹紧力也较大，将造成加工误差，工件加工过程划分阶段后，粗加工阶段的加工误差可以通过半精加工和精加工予以修正，使加工质量得到保证。 （2）有利于合理使用设备 粗加工可采用功率大、刚性好、效率高、精度相对较低的机床，精加工则要求机床精度高。划分加工阶段后，可以充分发挥各类设备的优势，满足加工要求，避免以精干粗，做到设备的合理使用。,2.3 工艺路线的制订,87,2划分加工阶段的原因 （3）便于安排热处理工序 精加工前，切削加工量大，一般要安排改善材料切削性能的热处理工序，如正火、退火；精加工前后可安排淬火等最终热处理工序。 （4）便于及时发现毛坯缺陷 毛坯的各种缺陷如气孔、砂眼和加工

45、余量不足等，在粗加工或荒加工后即可发现，便于及时修补或决定报废，以免继续加工造成浪费。 （5）避免损伤已加工表面 精加工、光整加工安排在最后，可以避免加工好的表面在搬运和夹紧中受到损伤。,2.3 工艺路线的制订,88,1.荒加工阶段 荒加工阶段也称为去皮加工阶段，其任务是及时发现毛坯缺陷，使不合格的毛坯不进入机械加工车间，一般在毛坯准备车间进行。,2.3 工艺路线的制订,89,2.粗加工阶段 粗加工阶段的任务是从毛坯上切除大部分的余量，使毛坯形状和尺寸接近于成品，为后续加工创造条件。在这个阶段所能达到的加工精度和表面质量都较低，此时应考虑的主要问题是如何获得高的生产率。,2.3 工艺路线的制订

46、,90,3.半精加工阶段 半精加工阶段应达到一定的加工精度，保证一定的精加工余量，为主要表面的精加工作好准备，同时完成一些次要表面的加工（如钻孔、切槽、攻螺纹等），一般安排在最终热处理之前进行。,2.3 工艺路线的制订,91,4.精加工阶段 5.光整加工阶段 精加工阶段应保证工件表面达到图样规定的精度和表面质量要求，基本完成加工任务。 光整加工阶段是精加工阶段的补充加工。当零件的加工精度要求很高（尺寸精度IT6级以上）和表面粗糙度要求很小（Ra0.2m）时，在精加工之后还需进行光整加工，以提高表面层的物理力学性能。该阶段的任务是保证很高的加工精度和表面质量，但一般不能用于提高零件的位置精度。,

47、2.3 工艺路线的制订,92,应当指出，工艺过程划分加工阶段是指零件加工的整个过程而言的，不能从某一表面的加工或某一工序的性质来判断。零件加工阶段的划分也不是绝对的，并非所有的零件都要划分加工阶段。当加工质量要求低、刚性好的零件时，可以不划分或少划分加工阶段；对于毛坯精度高、加工余量小的零件，也可以不划分加工阶段；单件小批生产也通常不划分加工阶段；有些刚性好的重型零件，由于搬运及装夹困难，常在一次装夹下完成全部粗精加工。为了弥补不划分加工阶段带来的弊端，重型工件在粗加工之后，松开夹紧，消除夹紧变形及热变形，然后重新夹紧工件，继续进行精加工。但是对于精度要求相当高的重型零件，仍要划分加工阶段，并

48、插入去除内应力的热处理工序。,2.3 工艺路线的制订,93,2.3.3工序的集中与分散 工序内容的合理安排,工序集中与工序分散是制订工艺路线时，确定工序数目、设备数量与布置、工序内容多少的两种不同原则。 1工序集中与工序分散的概念 工序集中就是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。工序集中可在技术措施上采用集中原则，称为机械集中，如多刃、多刀加工，自动机床和多轴机床加工等；也可采用人为的组织措施集中，称为组织集中，如卧式车床的顺序加工。 工序分散是指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较少，有些工序只包含一个工步。,2.3 工艺路线的制订,94,2.3

49、.3工序的集中与分散,1.工序集中 如果在每道工序中所安排的加工内容多，则一个零件的加工就集中在少数几道工序里完成，这样，工艺路线短，工序少，称为工序集中。,2.3 工艺路线的制订,95,2.工序分散 如果在每道工序中所安排的加工内容少，把零件的加工内容分散在很多工序里完成，则工艺路线长，工序多，称为工序分散。,2.3 工艺路线的制订,96,2工序集中与工序分散的特点 （1）工序集中的特点 工序数目少，可减少机床数量、操作人员数量和生产面积，使生产组织工作简单； 工件装夹次数少，易于保证表面间位置精度，还能减少工序间运输量，生产辅助时间短，利于缩短生产周期； 采用高效率的机床或自动线、数控机床等，生产率高； 常采用结构复杂的通用设备及工艺装备，故投资大，调整、维修和操作复杂，产品转型容易。,2.3 工艺路线的制订,97,（2）工序分散的特点 工序数目多，工艺路线长，使得设备数量多，占地面积大，操作工人多，生产组织工作复杂； 工件装夹次数多，生产辅助时间长，工件的多次装夹会降低位置精度； 机床设备及工艺装备简单，调整和维