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第3章 机械加工工艺规程的制订 3.1 基本概念 3.2 毛坯的选择 3.3 零件结构工艺性 3.4 定位基准的选择 3.5 工艺路线的拟定 3.6 工序设计 3.7工艺尺寸链 3.8 提高劳动生产率 1NJUST 502教研室 机械制造系统:整体目的使系统能有效全面完成产品 的机械加工任务,相当于一个车间。 生产系统:整个工厂就是具有输入和输出的生产系统, 不仅要组织产品生产,还要进行企业经营管理,获得经 济效益和社会效益。 3.1 基本概念 3.1.1 机械加工工艺系统和生产系统 机械加工工艺系统:由机床、夹具、刀具和工件组成 2NJUST 502教研室 3.1.2 生产过程和工艺过程 生产过程:将原材料转变为成品的相关联的全过程。 包括原材料的运输、保管,生产准备、毛坯制造、零 件加工、热处理、装配、检验、调试、油漆、包装等。 工艺过程和工艺流程 工艺过程:按一定顺序逐渐改变生产对象的形状、尺寸 、位置和性质,使之成为预期产品的主要过程。主要包括 热加工、冷加工及装配等过程。 工艺流程:零件依次通过的全部加工过程,又称为工 艺路线。 3NJUST 502教研室 工艺过程的组成 (1)工序:一个或一组工人利用同一机床或在同一地点对一个 或几个工件所连续完成的那部分工艺过程。 (2)工步:加工表面、切削工具、切削用量(切削速度和进给 量)不变时连续完成的那部分工艺过程。 (3)走刀:切削刀具在加工表面切削一次完成的工艺过程。 (4)安装:工件在机床上定位夹紧一次成为一次安装。 (5)工位:一次装夹后,工件与夹具或机床的可动部分一起相 对机床固定部分所占据的每个工作位置。 通常多工位、多刀具加工被看作一个工步,称为复合工步。 4NJUST 502教研室 零件年生产纲领: N=Qn (1+) (1+) Q-产品年生产纲领,n-产品中该零件件数 -备品率 -废品率 3.1.3 生产纲领和生产类型 生产类型:根据产品大小、特征和生产纲领划分。 生产纲领:根据国家计划(市场需求)和企业生产能 力编制的企业在计划期(通常是一年)内应当生产的产 品产量和进度计划。 5NJUST 502教研室 1) 工艺文件 3.1.4 机械加工工艺规程 2) 工艺规程的作用 l 是组织生产的主要技术文件 l 工艺规程是生产准备工作的依据 l 是新建和扩建加工车间时的主要技术文件 3) 制订工艺规程的原始资料 l 零件的零件图和产品的装配图 l 产品的年生产纲领 l 毛坯的生产情况 l 工厂现有生产条件 l 先进工艺及生产技术的发展情况 6NJUST 502教研室 4) 制订机械加工工艺规程的步骤 l 计算年生产纲领,确定生产类型 l 对零件进行工艺分析 l 确定零件的毛坯种类、形状、尺寸和精度 l 拟定工艺路线:选基准、确定加工方法、加工顺序 l 确定确定工序所用设备: (1)加工范围与工件尺寸相适应 (2)加工精度与工序要求相适应 (3)机床效率与生产类型相适应 l 确定工序的工艺装备:选择夹具、刀具、量具和辅 具 l 确定各工序的加工余量,计算工序尺寸及公差 l 确定各工序的切削用量 l 确定时间定额 l 填写工艺文件 7NJUST 502教研室 3.2 毛坯的选择 3.2.1 确定毛坯种类 l 常用毛坯 (1)型材:棒料、管材、异型材、板材等 (2)铸件:砂铸、永久型铸、离心铸造、熔模(精密)铸造、压 铸等 (3)锻件:自由锻、模锻、精锻 (4)焊接件 (5)冲压件 (6)冷挤压件 (7)粉末冶金件 8NJUST 502教研室 l 选择毛坯应考虑的因素 3.2.2 确定毛坯的形状 毛坯形状应力求接近零件形状 毛坯形状还要便于加工,保证加工质量 (1)零件的材料及其机械性能 (2)生产纲领的大小 (3)工厂毛坯的生产条件和技术水平及可能性、经济性。 9NJUST 502教研室 3.3 零件结构工艺性 3.3.1零件结构工艺性的基本概念 l 零件结构工艺性:零件制造、装配、维修的难易程 度,是评价零件结构优劣的重要技术经济指标。 l 衡量零件结构工艺性的依据 (1)零件 结构通用化、标准化、系列化的程度; (2)零件加工工艺复杂程度及经济性; (3)材料的利用率; (4)加工面积的大小和实现自动化加工的可能性。 l 结构工艺性是相对的,与生产规模、设备条件、技术水平等因 素密切相关 10NJUST 502教研室 3.2.2切削加工对零件结构工艺性要求 l 提高零件结构工艺性的原则 (1)在保证零件刚度、强度等条件下减轻零件的重量和体积, 以节省材料,方便储运。具体设计方法:合理运用加强筋等。 (2)有利于保证加工的可能性和经济性,保证加工质量,提高 加工效率。具体设计方法:简化结构、减小加工面积、工件便于安 装定位、加工和测量、满足工种工艺的要求等。 例如:螺纹退刀槽、砂轮越程槽、刨、插退刀槽 刀具形状影响:钻孔顶角、不能在斜面上钻孔,出口也不能是 斜面、孔轴线必须是直线;铣刀圆弧,内凹处不能是尖角。 11NJUST 502教研室 l 提高零件结构工艺性的原则 (3)零件结构要素标准化、系列化,以简化工艺装 备(刀具、夹具、量具及辅具等)。 (4)合理规定尺寸精度、表面粗糙度要求及主要件 的性能参数,以缩短加工过程。 (5)把先进的工艺方法与工厂 实际生产条件结合 起来。 12NJUST 502教研室 图例:便于加工 13NJUST 502教研室 图:刀具结构影响 14NJUST 502教研室 3.3.3装配工艺对零件结构工艺性的要求 l 改善机器结构的装配工艺性的原则 (1)机器结构应能分解成为独立装配单元,以便于组织平行的 流水装配作业,缩短装配周期。 (2)应便于装配和调整、减轻劳动量。 (3)零件数量、规格减小,简化装配结构。 (4)有利于达到和提高装配质量要求。 15NJUST 502教研室 3.4 定位基准的选择 3.4.1 基准的概念及分类: 基准:用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所依 据的点、线、面。 基面: 基准不一定具体可见(如孔的中心线等),在零件上通常 是通过有关具体表面表现出来的,这些表面称为基面。 基准的分类: 设计基准:图样上标注的起点。 工艺基准:装配基准 测量基准 定位基准 工序基准:工序图中用来确定本工序加 工表面形状、尺寸、位置的基准。 16NJUST 502教研室 l 粗基准的选择选择原则: 1)选重要表面位为粗基准,保证各重要加工表面加工 余量均匀。 2)选不加工表面为粗基准,保证加工表面与不加工表面 之间的相互位置精度。 3)选余量最小的表面为粗基准,保证各表面有足够的加 工余量。 3.4.2 定位基准的选择 4)选宽大平整的表面为粗基准,保证安装稳定可靠。 5)粗基准只能使用一次(同一尺寸方向)。 17NJUST 502教研室 l 精基准的选择原则 保证加工精度,同时考虑安装准确可靠和方便,加剧结构 简单。应选尺寸精度与形位精度高,表面粗糙度较低,面积较大的 面为精基准,一方面减小基准位移误差,另一方面方便于装夹。 (1)基准重合原则:定位基准与设计(工序)基准重 合,以避免基准不重合误差。 (4)互为基准原则:为了使加工表面间有较高的位置精度,采 用相应的表面为基准反复加工。 (5)应选尺寸精度与形位精度高,表面粗糙度较低,面积较大的 面为精基准,一方面减小基准位移误差,另一方面方便于装夹。 (2)基准统一原则:多个表面的加工采用同一个定位基准,保 证各表面间的位置精度。 (3)自为基准原则:以加工表面自身为定位基准。一般用于精 度较高而余量较小的场合及拉削加工(保护拉刀)等。 18NJUST 502教研室 3.5 工艺路线的拟定 3.5.1 表面加工方法选择 考虑的主要因素: l 应选择相应的获得经济精度的加工方法 l 要考虑工件材料的性质 l 要考虑工件的结构形状和尺寸大小 l 要考虑生产率和经济性的要求 l 要考虑工厂的现有设备情况和技术条件 19NJUST 502教研室 3.5.2加工顺序的安排 l 切削加工工序的安排 (1)加工阶段的划分,且应遵循先粗后精的原则 加工阶段:粗加工阶段、半精加工阶段、精加工阶段、光整加 工阶段 划分加工阶段的目的: 保证加工质量,提高加工效率; 及早发现毛坯缺陷并及时处理; 便于合理选用设备; 便于热处理工序的安排。 (2)先基面后其它表面 (3)先面后孔 (4)先主后次 20NJUST 502教研室 l 热处理工序的安排 (1)预处理 (2)中间热处理 (3)最终热处理 (4)化学处理和表面处理 l 辅助工序的安排 (1)检验和特种检验 (2)平衡 (3)清洗等 21NJUST 502教研室 3.5.3 工序的集中于分散 l 工序分散的特点 (1)机床、刀具、夹具等结构简单,调整方便; (2)生产准备工作量小,加工过程中调整少; (3)可以选用最有利的切削用量; (4)工序数目多,工序加工内容少,设备数目多,工 艺路线长,操作工人数量多,生产面积大。 22NJUST 502教研室 l 工序集中的特点 (1)有利于采用高效专用机床和工艺装备,生产效率 高。 (2)工序数目少,工艺路线短,便于生产计划和管理 。 (3)设备数量少,相应地操作工人少,生产面积小。 (4)工件装夹次数少,节省了辅助时间,提高了加工 面间的位置精度。 (5)专用设备、工艺装备投资大,生产准备工作量大 ,产品调整困难。 23NJUST 502教研室 l 单边余量 :非对称表面如平面等的加工余量。 本道工序的余量公差等于本道工序与上道工序的尺寸公差之和。 TZ=Ts+Tb l 双边余量:回转体表面的加工余量。 工序尺寸的公差,一般规定按“向体原则”单向标注,而在毛坯 的尺寸公差一般采用双向标注。 3.6 工序设计 3.6.1 加工余量的确定 加工余量:指加工过程中从加工表面切除的金属层厚度。 毛坯总余量:毛坯尺寸与零件图设计尺寸之差。 工序余量:相邻两工序的尺寸之差。 24NJUST 502教研室 影响加工余量的因素 l 上道工序留下的表面粗糙度Ra和表面缺 陷层Da,本工序必须切除。 l 上道工序的尺寸公差Ta l 工件各表面相互位置的空间偏差0 l 本道工序的安装误差b 确定加工余量的方法 l 计算法 l 经验估计法 l 查表法 25NJUST 502教研室 工序尺寸的确定 基准重合时工序尺寸和公差的确定 l 确定各工序的加工余量 l 计算各工序的尺寸(逆推法) l 确定各工序的尺寸公差及表面粗糙 例:某机床主轴孔要求为100+0.035(Ra0.8),毛坯为铸造孔,确 定表中各工序尺寸及偏差。 工序名称工序余量工序所能达精度工序尺寸工序尺寸及偏差 浮动镗动镗 孔0.1 精镗镗孔0.5 半精镗镗孔2.4 粗镗镗孔5 毛坯孔总余量8 26
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