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1、汽车制造工艺学,第六章 机械加工工艺规程的制定,第六章 机械加工工艺规程的制定,概述 工艺路线的制定 工序具体内容的确定,第六章 机械加工工艺规程的制定,工艺路线的制定应包括的主要内容；选择定位基准，定位夹紧方案、各表面的加工方法、零件加工各工序的顺序安排的原则等。,机械加工工艺规程及其作用 工艺规程： 将工艺过程用表格形式写成的工艺文件 主要的工艺文件有： 工艺过程卡片 工序卡片 调整卡片 检验工序卡片,61 概 述,也称工艺路线卡 列出每道工序 简单注明各工序的工作、设备等 单件、小批生产一般只用工艺过程卡片 图5-1： 加工CA10B汽车第一轴的工艺过程卡片,工艺过程卡片,每道工序一张，
2、画有工序简图 注明： 定位基准 工序尺寸 精度、粗糙度等技术要求 较详细地说明各工步的内容 对大批量生产，除工艺过程卡片外， 还需要工序卡片 表5-2： 加工CA10B汽车第一轴的工序卡片,工序卡片,调整卡片 对自动、半自动机床编制的机床调整卡片 注明刀具的相对位置、行程等调整参数 检验工序卡片 检验人员使用的卡片 注明检验内容、使用的检验设备及量具等,调整卡片及检验工序卡片,机械加工工艺规程的主要作用,新产品投产前准备设备、技术的依据,用来指导生产和组织生产,扩大生产规模的依据,必须的原始资料 零件图和零件装配图 产品的生产纲领 生产纲领： 包括备品和废品在内的产品年产量 生产纲领不同，对生
3、产条件的要求不同 现有的生产条件 设备、刀具、夹具、量具、原材料、毛坯等 使制定的工艺规程切实可行,制定机械加工工艺规程的步骤,分析产品装配图和零件图 分析被加工零件的结构特点 分析零件的各项技术要求 审查零件的结构工艺性 分析零件设计是否合理 应在满足使用要求的情况下方便加工 否则可与设计者商讨修改,制定机械加工工艺规程的步骤,毛坯的选择 毛坯的质量越高 机械加工越方便，但毛坯的制造难度越大 应权衡确定 拟定工艺路线 制定由粗到精的加工顺序，划分加工工序 定位基准、夹紧方案和加工方法等 这是制定工艺规程最关键的一步 一般是提出多种方案，选择一个最佳方案,制定机械加工工艺规程的步骤,确定各工序
4、的设备、刀具、夹具等 确定各工序的加工余量，计算工序 尺寸及公差 确定各工序的切削用量和时间定额 确定各主要工序的技术检验要求及 检验方法 填写工艺文件,制定机械加工工艺规程的步骤,62 工艺路线的制定,1. 定位基准的选择,2. 表面加工方法的选择,3.加工阶段的划分,4. 工序的组成,5. 工序顺序的安排,定位基准的选择,粗基准的选择,用精度要求高的面作粗基准,以将来不再加工的面为粗基准,粗基准,粗基准,以光洁、平整的表面作粗基准,粗基准,尽量避免多次安装使用同一粗基准,粗基准,用精度要求高的面 作粗基准 如图5-1 加工变速器 壳体 轴承孔是精度要求 高的面 先以轴承孔为粗基 准加工上平
5、面 再以上平面为精基 准加工轴承孔,62 工艺路线的制定粗基准的选择,粗基准的选择原则,以将来不再加工的面为粗基准 如图5-2 加工活塞 先以活塞内腔为粗基准加工止口 再以止口为精基准加工外圆，保证壁厚均匀,以光洁、平整的表面作粗基准 浇冒口、分型面、飞边 应尽量避免或修平再用 定位准确，夹紧可靠 尽量避免多次安装使用同一粗基准 粗基准在某一自由度只能有效使用一次 毛坯面误差大 重新安装可能改变刀具的相对位置 精制毛坯且加工精度要求不高时例外,粗基准的选择原则,精基准的选择原则,尽量选 设计基准 或工序基准 作为定位基准,基准重合,尽量在 多个工序中 用同一组 定位基准,基准统一,应保证 工件
6、的装夹 方便、稳定 可靠,装夹方便,尽量选设计基准或工序基准作为定位基准 称为基准重合 避免定位误差（基准不重合误差） 最终工序：应与设计基准重合 中间工序：应与工序基准重合,精基准的选择原则,尽量在多个工序中用同一组定位基准 称为基准统一 有利于保证各表面间的位置公差 并减少夹具的种类 应保证工件的装夹方便、稳定可靠 如图5-4 加工表面2 B为设计尺寸，面3为设计基准 图b）虽然符合基准重合原则，但装夹不牢固 图a）只好放弃基准重合，保证装夹牢固 以面1为定位基准，C为工序尺寸,精基准的选择原则,如图5-3 精镗活塞肖孔 活塞肖孔轴线至顶面的距离很关键 是零件图的设计尺寸 影响发动机的压缩
7、比 图a）以顶面为定位基准 同时以顶面为工序基准 图b）以底面为定位基准和工序基准 应进行工序尺寸和设计尺寸误差计算 会提高对加工精度的要求,精基准的选择原则,精基准的选择原则,精基准的选择原则,选择加工方法应考虑以下因素：,表面加工方法的选择,根据精度 和粗糙度 要求 确定加工方法,1,考虑生产率和经济性,3,考虑工件的 结构特点 和材料 等因素,2,考虑现有的条件 和将来的发展,4,根据精度和粗糙度要求确定加工方法 如加工孔：精度H7， ，Ra0.8m 要达到这个要求，有以下加工方法： 钻孔扩孔粗铰精铰 钻孔拉孔 钻孔粗镗半精镗精镗 再根据下述结构特点、产量等条件选择,表面加工方法的选择,
8、应考虑工件的结构特点和材料等因素 如： 箱体的平面，一般铣削 圆盘类的端面，一般车削 小孔钻，大孔镗 硬度高的材料，如淬火钢 不宜用金属刀具，一般用磨削 有色金属，不能磨削,表面加工方法的选择,应考虑生产率和经济性 如前述三种加工方案 方案2生产率最高 但必须用专用的拉床和拉刀，产量小则不合算 应考虑现有的条件和将来的发展,表面加工方法的选择,加工阶段的划分,粗加工阶段,1,半精加工阶段,2,精加工阶段,3,光整加工阶段,4,划分加工阶段的原因,保证加工质量,1,及时发现毛坯缺陷,3,合理使用机床,2,便于安排 热处理、 检验等工序,4,保证加工质量 粗加工： 切削余量大 切削力、夹紧力、变形
9、、热变形大 半精加工：为精加工做准备精加工： 定位面精度高，切削余量小 变形小，加工精度高 光整加工： 减小表面粗糙度 粗糙度小的表面最后加工，以防碰伤,划分加工阶段的原因,及时发现毛坯缺陷 粗加工切削余量大、效率高 发现毛坯缺陷及时予以报废 合理使用机床 功率大、精度低、刚度强的机床用于粗加工 精度高、价格高的机床用于精加工 切削力小，机床寿命长,加工阶段的划分,便于安排热处理、检验等工序 时效处理：一般在粗加工后 淬火：一般在精加工之前 中间检验：一般在关键工序前后 一些加工简单的工件也可不划分阶段,划分加工阶段的原因,工序的集中和分散,把较多的加工内容集中在一道工序内,把加工内容分散成多
10、道工序进行,工序集中,工序分散,第六章 机械加工工艺规程的制定,优点,缺点,减少装夹次数，减小定位误差 便于采用组合机床、多头机床，生产率高 减少了工序数量、设备数量、工人人数和占地面积，有利于生产管理,机床结构复杂，刀具数量多，增加了机床的故障率，增加了停车、换刀的时间损失设备复杂，调整和维修不方便,工序顺序的安排,用作 精基 准的 表面 优先 加工,1,按先粗 后精的 顺序 加工,2,顺序的 安排应 便于 加工,4,按主要 加工面 划分阶 段,3,用作精基准的表面优先加工 减少后期加工的定位误差 如： 轴类工件先加工端面和顶尖孔 盘套类工件先加工孔 按先粗后精的顺序加工 粗加工、半精加工、
11、精加工、光整加工,工序顺序的安排,按主要加工面划分阶段 次要加工面穿插其中 易出废品的表面先加工 影响工件刚度的面后加工 顺序的安排应便于加工 如：大型工件安装麻烦 一次安装尽量加工多个表面 机床分组排列，如车床一组，铣床一组 可车完再铣,第六章 机械加工工艺规程的制定,63 工序具体内容的确定,加工余量与 工序尺寸的确定,1,切削用量的确定,3,机床及工艺装备 的选择,2,时间定额的确定,4,加工余量与工序尺寸的概念 加工余量的概念 加工余量： 从工件某一表面切去的金属层厚度,63 工序具体内容的确定,总余量z0： 某一表面从毛坯到设计尺寸切除的全部金属层 工序余量zi： 一道工序切去的金属
12、层，通常指的是公称余量,加工余量的概念,=,-,=,-,=,n,i,i,i,i,i,z,z,A,A,z,1,0,1,外圆和内孔： 是计算直径方向上的余量，称为双面余量 平面： 只计单面余量 工序尺寸的公差： 一般按向体内原则取单向偏差 如对于轴： 对于孔： 即被包容尺寸上偏差为0，包容尺寸下偏差为0,加工余量的概念,第六章 机械加工工艺规程的制定,最大工序余量： 上工序最大尺寸到本工序最小尺寸的余量 Zimax=Ai-1max-Aimin=zi+TAi 最小工序余量： 上工序最小尺寸到本工序最大尺寸的余量 Zimin=Ai-1min-Aimax=zi-TAi-1 工序余量的公差： Tzi=zi
13、max-zimin=TAi+TAi-1 TAi本工序的工序尺寸公差 TAi-1上工序的工序尺寸公差,加工余量的概念,影响工序余量的因素,上工序的尺寸公差Ti-1,1,上工序留下的 表面粗糙度Ri-1,2,上工序留下的工件表面 的位置误差,3,本工序的安装误差,4,上工序的尺寸公差Ti-1 本工序的工序余量应大于 上工序的尺寸公差 否则本工序基本尺寸就在上工序的 公差范围内，没有意义 图5-7 上工序留下的表面粗糙度Ri-1和表面缺陷层Hi-1 应切除 图5-8,影响工序余量的因素,影响工序余量的因素,影响工序余量的因素,上工序留下的工件表面的位置误差 应切去 如直线度、位置度、同轴度、垂直度等
14、 或热处理引起的变形 图5-9 原轴线弯曲，有直线度误差 应加工取直 本工序的安装误差 应切除 如图5-9 是由装夹造成的轴线弯曲 或定为元件不准确等造成的误差,影响工序余量的因素,影响工序余量的因素,考虑到上述影响工序余量的因素 对于平面的单面余量： 对于外圆和内孔的双面余量：,不同情况下工序余量的计算,上述因素不一定同时存在 有些加工工艺并不能消除上述因素 如用浮动镗刀或拉刀加工孔时 不能修正位置误差 则工序余量应为 光整加工时 只是减少表面粗糙度,不同情况下工序余量的计算,经验估值法 查表法 分析计算法 用尺寸链原理进行计算（第六章） 各道工序定位基准相同且与设计基准重合时 只需根据余量
15、确定工序尺寸和公差 从最后一道工序向前推算 最后一道工序的工序尺寸就是设计尺寸,确定工序尺寸及公差,图6-10 加工齿轮内孔 设计尺寸为 毛坯的原始尺寸为 加工方法为：扩孔拉孔磨孔 图6-11 ，表6-7 为各工序的工序尺寸、公差和加工余量 其中工序尺寸的公差： 可根据加工经济精度或工厂经验确定,确定工序尺寸及公差,确定工序尺寸及公差,确定工序尺寸及公差,确定工序尺寸及公差,设备的选择 机床的大小 与被加工零件的大小相适应 机床的精度 与被加工零件的精度要求相适应 既要考虑成本又要考虑将来的发展 充分利用原有设备,机床和工艺装备的选择,工艺装备的选择 夹具的选择 主要考虑生产类型 批量大时：一
16、般用专用夹具 批量小时：用通用夹具,机床和工艺装备的选择,刀具的选择 主要考虑：加工方法、工件材料、 加工精度、表面粗糙度、生产效率等 量检具的选择 主要考虑生产类型和检验精度 批量小时：通用量具（游标卡尺、千分尺等） 批量大时：专用的量规、仪器、夹具等,机床和工艺装备的选择,切削用量的选择 切削用量：切削速度、进给量、切削深度 应考虑： 刀具的材料、形状和刚度 工件的材料、形状和刚度 机床（设备）的性能、功率和刚度 加工精度和表面粗糙度的要求 对生产率的要求 表5-8 目前汽车行业切削用量水平,机床和工艺装备的选择,时间定额的确定 时间定额：完成一道工序所需要的时间 基本时间tm 也称机动时
17、间 直接对零件加工所用的时间 如切削时切去金属层所用的时间 辅助时间ta 加工时的辅助动作所用的时间 如装卸工件、开停机床、进退刀、测量等 tm+ta：作业时间,第六章 机械加工工艺规程的制定,布置工作地点时间ts 包括：更换刀具、润滑机床、 擦机床、收拾工具等 一般按作业时间的27计算 休息时间tr 一般按作业时间的2计算 单件工时定额：tp=tm+ta+ts+tr 单件生产时只考虑这4项 成批生产时还要考虑准备与终结时间,第六章 机械加工工艺规程的制定,准备与终结时间tsu 加工一批零件前后的准备时间Tsu 分摊到每个工件为：tsu=Tsu/n 包括：熟悉工艺文件、领料、送料 安装刀具、夹具、调整机床等 成批生产时的单件计算定额： tc=tp+tsu= tm+ta+ts+tr+Tsu/n,第六章 机械加工工艺规程的制定,