机械制造技术稿机械加工方法及加工工艺模块项目机械制造工艺规程设计Word文件下载.docx
《机械制造技术稿机械加工方法及加工工艺模块项目机械制造工艺规程设计Word文件下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械制造技术稿机械加工方法及加工工艺模块项目机械制造工艺规程设计Word文件下载.docx（75页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
2）机械加工工序卡片：
在工艺过程卡片的基础上按每道工序所编的一种工艺文件，一般具有工序简图（图上应标明定位基准、工序尺寸及公差、形位公差和表面粗糙度要求，用粗实线表示加工部位），并详细说明该工序的每一个工步的加工内容、工艺参数、操作要求以及所用设备和工艺装备等。
主要用于大批大量生产中所有零件，中批生产中的重要零件和单件小批生产中的关键工序。
4）单轴自动车床调整卡片。
5）多轴自动车床调整卡片。
6）机械加工工序操作指导卡片。
7）检验卡片等。
11.1.2、工艺规程设计的原则与步骤
工艺规程的设计原则
（1）必须可靠保证零件图纸上所有技术要求的实现：
即保证质量，并要提高工作效率；
（2）保证经济上的合理性：
即成本要低，消耗要小；
（3）保证良好的安全工作条件：
尽量减轻工人的劳动强度，保障生产安全，创造良好的工作环境；
（4）要从本厂实际出发：
所制订的工艺规程应立足于本企业实际条件，并具有先进性，尽量采用新工艺、新技术、新材料。
（5）所制订的工艺规程随着实践的检验和工艺技术的发展与设备的更新，应能不断地修订完善。
11.1.3、工艺规程设计所需原始资料：
（1）产品装配图、零件图；
（2）产品验收质量标准；
（3）产品的年生产纲领；
（4）毛坯材料与毛坯生产条件；
（5）制造厂的生产条件（包括机床设备和工艺装备的规格、性能和现在的技术状态，工人的技术水平，工厂自制工艺装备的能力以及工厂供电、供气的能力等有关资料）；
（6）工艺规程设计、工艺装备设计所用设计手册和有关标准；
（7）国内外先进制造技术资料等。
11.1.4、机械加工工艺规程设计的内容及步骤
1.分析零件图和产品装配图；
2.由零件生产纲领确定零件生产类型；
3．确定毛坯种类4.选择定位基准；
5.拟定零件加工工艺路线；
6.确定各工序所用机床设备和工艺装备（含刀具、夹具、量具、辅具等）。
7.确定各工序的加工余量，计算工序尺寸及公差；
8.确定各工序的技术要求及检验方法；
9.确定各工序的切削用量和工时定额；
10.编制工艺文件。
本次课总结：
工艺规程的内容和作用、机械加工工艺过程卡片和机械加工工序卡片的结构特点、机械加工工艺规程设计的内容及步骤
作业：
11.2：
零件图的审查
1．产品零件图与装配图的分析
对零件工作图进行分析时,从三个方面进行。
1）、审查零件图的完整性、正确性：
审查零件图上的尺寸标注是否完整、结构表达是否清楚。
2）、分析零件技术要求的合理性：
加工表面的尺寸精度；
主要加工表面的形状精度；
主要加工表面的相互位置精度；
表面质量要求；
热处理要求。
零件上的尺寸公差、形位公差和表面粗糙度的标注，应根据零件的功能经济合理地决定。
过高的要求会增加加工难度，过低的要求会影响工作性能，两者都是不允许的。
3）、审查零件材料选用是否适当：
材料的选择既要满足产品的使用要求，又要考虑产品成本，尽可能采用常用材料，如45号钢，少用贵重金属。
2、零件的结构工艺性分析：
（1）零件结构工艺性：
是指所设计的零件在能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。
由此可见，零件结构工艺性涉及面很广，具有综合性，必须全面综合地分析。
在制订机械加工工艺规程时，主要进行零件切削加工工艺性分析。
（2）机械加工对零件局部结构工艺性的要求
零件机械加工结构工艺性对比的实例
思考题：
分析右图中零件局部结构工艺性存在的问题，并提出改进意见。
11.3、毛坯的确定
1、毛坯的种类的确定：
（1）铸造毛坯：
适合做形状复杂零件的毛坯；
（2）锻造毛坯：
适合做形状简单零件的毛坯；
（3）型材：
适合做轴、平板类零件的毛坯；
（4）焊接毛坯：
适合板料、框架类零件的毛坯。
毛坯选择应考虑的因素：
1）零件的材料及其力学性能2）生产类型3）零件的形状和尺寸4）现有生产条件
2.毛坯形状和尺寸
毛坯的加工余量和制造公差的确定。
毛坯加工余量确定后，还要考虑毛坯制造、机械加工和热处理等方面工艺因素的影响。
11.4、定位基准的选择
1、基准的定义：
在零件图上或实际的零件上，用来确定其它点、线、面位置时所依据的那些点、线、面，称为基准。
2、基准的分类：
按其功用可分为：
1）设计基准：
零件工作图上用来确定其它点、线、面位置的基准，为设计基准。
2）工艺基准：
是加工、测量和装配过程中使用的基准，又称制造基准。
a、工序基准：
是指在工序图上，用来确定加工表面位置的基准。
它与加工表面有尺寸、位置要求。
b、定位基准：
是加工过程中，使工件相对机床或刀具占据正确位置所使用的基准。
c、度量基准（测量基准）：
是用来测量加工表面位置和尺寸而使用的基准。
d、装配基准：
是装配过程中用以确定零部件在产品中位置的基准。
定位基准的选择：
定位基准包括粗基准和精基准。
粗基准：
用未加工过的毛坯表面做基准。
精基准：
用已加工过的表面做基准。
1、粗基准的选择原则：
粗基准影响：
位置精度、各加工表面的余量大小。
重点考虑：
如何保证各加工表面有足够余量，使不加工表面和加工表面间的尺寸、位置符合零件图要求。
1）合理分配加工余量的原则
a、应保证各加工表面都有足够的加工余量：
如外圆加工以轴线为基准；
b、以加工余量小而均匀的重要表面为粗基准，以保证该表面加工余量分布均匀、表面质量高；
如床身加工，先加工床腿再加工导轨面；
导轨面作粗基准加工床身底面
床身底面作精基准加工导轨面
2）保证零件加工表面相对于不加工表面具有一定位置精度的原则，一般应以非加工面作为粗基准，这样可以保证不加工表面相对于加工表面具有较为精确的相对位置。
当零件上有几个不加工表面时，应选择与加工面相对位置精度要求较高的不加工表面作粗基准。
图示套筒法兰零件，表面为不加工表面，为保证镗孔后零件的壁厚均匀，应选表面作粗基准镗孔、车外圆、车端面。
3）便于装夹的原则：
选表面光洁的平面做粗基准，保证定位准确、夹紧可靠。
4）粗基准一般不得重复使用的原则：
在同一尺寸方向上粗基准通常只允许使用一次，这是因为粗基准一般都很粗糙，重复使用同一粗基准所加工的两组表面之间位置误差会相当大，因此，粗基准一般不得重复使用。
2、精基准的选择：
重点考虑：
如何较少误差，提高定位精度。
1）基准重合原则：
利用设计基准作为定位基准，即为基准重合原则。
利用设计基准做为定位基准，即为基准重合原则。
2）基准统一原则：
在大多数工序中，都使用同一基准的原则。
这样容易保证各加工表面的相互位置精度，避免基准变换所产生的误差。
例如，加工轴类零件时，一般都采用两个顶尖孔作为统一精基准来加工轴类零件上的所有外圆表面和端面，这样可以保证各外圆表面间的同轴度和端面对轴心线的垂直度。
3）互为基准原则：
加工表面和定位表面互相转换的原则。
一般适用于精加工和光磨加工中。
例如：
车床主轴前后支承轴颈与主轴锥孔间有严格的同轴度要求，常先以主轴锥孔为基准磨主轴前、后支承轴颈表面，然后再以前、后支承轴颈表面为基准磨主轴锥孔，最后达到图纸上规定的同轴度要求。
4）自为基准原则：
一些表面的精加工工序，要求加工余量小而均匀，常以加工表面自身为基准，例如：
图示为在导轨磨床上磨床身导轨表面，被加工床身1通过楔铁2支承在工作台上，纵向移动工作台时，轻压在被加工导轨面上的百分表指针便给出了被加工导轨面相对于机床导轨的不平行度读数，根据此读数操作工人调整工件1底部的4个楔铁，直至工作台带动工件纵向移动时百分表指针基本不动为止，然后将工件1夹紧在工作台上进行磨削。
机械加工对零件局部结构工艺性的要求、定位基准包括粗基准和精基准的选择原则、毛坯选择应考虑的因素、产品零件图与装配图的分析。
定位基准包括粗基准和精基准的选择原则
11.5工艺路线的拟订
1、表面加工方法的选择
加工方法和加工方案的选择
1）根据加工表面的技术要求，确定加工方法和加工方案；
2）要考虑被加工材料的性质；
例如，淬火钢用磨削的方法加工；
而有色金属则磨削困难,，一般采用金刚镗或高速精密车削的方法进行精加工。
3）要考虑生产纲领，即考虑生产率和经济性问题。
如：
大批大量生产应选用高效率的加工方法，采用专用设备。
例如，平面和孔可用拉削加工，轴类零件可采用半自动液压仿型车床加工，盘类或套类零件可用单能车床加工等。
4）应考虑本厂的现有设备和生产条件：
即充分利用本厂现有设备和工艺装备。
在选择加工方法时，首先根据零件主要表面的技术要求和工厂具体条件，先选定它的最终工序方法，然后再逐一选定该表面各有关前导工序的加工方法。
2、机床设备与工艺装备的选择
（1）机床设备和工艺装备的选择所选机床设备的尺寸规格应与工件的形体尺寸相适应；
精度等级应与本工序加工要求相适应；
电机功率应与本工序加工所需功率相适应；
机床设备的自动化程度和生产效率应与工件生产类型相适应。
（2）工艺装备的选择将直接影响工件的加工精度、生产效率和制造成本，应根据不同情况适当选择。
在中小批生产条件下，应首先考虑选用通用工艺装备（包括夹具、刀具、量具和辅具）；
在大批大量生产中，可根据加工要求设计制造专用工艺装备。
（3）机床设备和工艺装备的选择不仅要考虑设备投资的当前效益，还要考虑产品改型及转产的可能性，应使其具有足够的柔性。
3、加工阶段的划分
1）根据零件的技术要求划分加工阶段。
粗加工阶段
在此阶段主要是尽量切除大部分余量，主要考虑生产率。
半精加工阶段
在此阶段主要是为主要表面的精加工做准备，并完成次要表面的终加工（钻孔、攻丝、铣键槽等）。
精加工阶段
在此阶段主要是保证各主要表面达到图纸要求，主要任务是保证加工质量。
光整加工阶段
在此阶段主要是为了获得高质量的主要表面和尺寸精度。
2）将零件的加工过程划分为加工阶段的主要目的是：
（1）保证零件加工质量（逐步削除粗加工因余量大、切削力大等因素造成的加工误差）。
（2）有利于合理利用机床设备。
（3）便于安排热处理工序,使冷热加工工序配合得更好。
（4）有利于及早发现毛坯缺陷并得到及时处理；
4．工序顺序的安排
1）机械加工工序的安排原则
1）先基准面后其它表面
先把基准面加工出来，再以基准面定位来加工其它表面，以保证加工质量。
2）先粗加工后精加工
即粗加工在前，精加工在后，粗精分开。
3）先主要表面后次要表面
如主要表面是指装配表面、工作表面，次要表面是指键糟、联接用光孔等。
4）先加工平面后加工孔
平面轮廓尺寸较大，平面定位安装稳定，通常均以平面定位来加工孔。
2）热处理工序及表面处理工序的安排
3）检验工序的安排
为保证零件制造质量，防止产生废品，需在下列场合安排检验工序：
1）粗加工全部结束之后；
2）送往外车间加工的前后；
3）工时较长和重要工序的前后；
4）最终加工之后。
除了安排几何尺寸检验工序之外，有的零件还要安排探伤、密封、称重、平衡等检验工序。
4）其它工序的安排
1）零件表层或内腔的毛刺对机器装配质量影响甚大，切削加工之后，应安排去毛刺工序。
2）零件在进入装配之前，一般都应安排清洗工序。
工件内孔、箱体内腔易存留切屑，研磨、珩磨等光整加工工序之后，微小磨粒易附着在工件表面上，要注意清洗。
3）在用磁力夹紧工件的工序之后，要安排去磁工序，不让带有剩磁的工件进入装配线。
5、工序的集中与分散
工序集中原则：
按工序集中原则组织工艺过程，就是使每个工序所包括的加工内容尽量多些，将许多工序组成一个集中工序。
最大限度的工序集中，就是在一个工序内完成工件所有表面的加工。
工序分散原则：
按工序分散原则组织工艺过程，就是使每个工序所包括的加工内容尽量少些。
最大限度的工序分散就是每个工序只包括一个简单工步。
了加工方法和加工方案的选择、机床设备与工艺装备的选择，加工阶段的划分、工序集中与工序分散的区别。
工序集中与工序分散的区别
11.6确定加工余量
一、加工余量的概念
加工余量：
为了保证零件的质量（精度和粗糙度值），在加工过程中，需要从工件表面上切除的金属层厚度，称为加工余量。
加工余量又有总余量和工序余量之分。
总余量：
某一表面毛坯尺寸与零件设计尺寸之差称为总余量，以Zo表示。
工序余量：
该表面加工相邻两工序尺寸之差称为工序余量Zi。
总余量Z0与工序余量Zi的关系可用下式表示：
式中：
n为某一表面所经历的工序数。
（1）工序余量有单边余量和双边余量之分。
（见下图）
1）单边余量：
非对称结构的非对称表面的加工余量，称为单边余量，用Zb表示。
Zb＝la-lb式中：
Zb—本工序的工序余量；
lb—本工序的基本尺寸；
la—上工序的基本尺寸。
2）双边余量：
对称结构的对称表面的加工余量，称为双边余量。
对于外圆与内孔这样的对称表面，其加工余量用双边余量2Zb表示，
对于外圆表面有：
2Zi＝di-1-di；
对于内圆表面有：
2Zi＝Di－Di-1
（2）工序余量有公称余量（简称余量）、
最大余量Zmax、最小余量Zmin之分。
余量过大：
材料浪费，成本增大；
余量过小：
不能
纠正加工误差，质量降低。
所以，在保证质量的前提下，
选余量尽可能小。
二、影响加工余量的因素
（1）上道工序的表面粗糙度值Ra
（2）上道工序的表面缺陷层深度Ha
（3）上工序各表面相互位置空间偏差ρa；
（4）本工序的装夹误差εb
（5）上工序的尺寸公差Ta
三、加工余量的确定——计算法、查表法和经验估计法
（1）经验估算法：
靠经验估算确定，从实际使用情况看，余量选择都偏大，一般用于单件小批生产。
（2）查表法（各工厂广泛采用查表法）：
根据手册中表格的数据确定，应用较多。
（3）分析计算法（较少使用）：
根据实验资料和计算公式，综合确定，比较科学，数据较准确，一般用于大批大量。
熟悉加工余量的概念、单边余量和双边余量的区别，了解影响加工余量的因素以及加工余量的确定。
影响加工余量的因素
技能训练：
1.参观金象减速机厂，了解典型零件工艺规程的指定方法。
2.熟悉以下卡。
习题与思考题
11．1制订工艺规程时，为什么要划分加工阶段?
什么情况下可以不划分或不严格划分加工阶段?
11．2何谓“工序集中”、“工序分散”?
什么情况下采用“工序集中”?
什么情况下采用“工序分散”?
影响工序集中和工序分散的主要原因是什么?
11．3毛坯的选择与机械加3-有何关系?
试说明选择不同的毛坯种类以及毛坯精度对零件的加工工艺、加工质量及生产率有何影响?
11．4加工余量如何确定?
影响工序间加工余量的因素有哪些?
举例说明是否在任何情况下都要考虑这些因素。
11．5试述机械加工过程中安排热处理工序的目的及安排顺序。
11.6说明缩短工时定额、提高生产率的常用措施。
11．7什么叫经济加工精度?
它与机械加工工艺规程制订有什么关系?
11．8以加工表面本身为定位基准有什么作用?
试举出三个生产中的实例。
11．9“当基准统一时即无基准不重合误差”这种说法对吗?
为什么?
举例说明。
11.l0成组技术的实质是什么?
进行成组加工，要做哪些生产准备工作?
11．11保证装配精度有哪几种方法?
各适合于什么场合?
轴孔配合为什么不采用修配法?
11．12何为装配单元?
为什么要把机器划分成许多独立的装配单元?
11．13数控加工工艺有何特点?
11．14CAPP系统从原理上讲有哪几种类型?
课题二机械制造精度的实现
掌握如下知识
1.机械零件的制造精度，包括精度组成及加工工艺尺寸链计算。
2.机械装配精度，包括装配精度构成及装配工艺尺寸链。
重点是工艺尺寸链的知识
第12章机械制造精度的实现
§
12．1机械零件制造精度
零件的机械加工过程主要取决于零件表面形状结构、表面质量要求和零件的精度要求，在根据零件的结构形状特征、表面质量要求和精度要求确定相应的最终加工方法后，机械加工工艺主要是根据零件的精度要求来制定的。
因而，分析零件的精度要求和其它技术要求是确定合理的机械加工工艺的关键。
本节主要研究零件的精度构成及其与加工工艺过程的关系。
其它影响加工精度的因素将在本篇第13章讨论。
一、机械零件制造精度的构成
由第一篇可知，零件是由各种形状的表面组合而成的，多数情况下，这些表面是简单表面，如平面、圆柱面等，此外常见的还有锥面、球面、螺旋面、齿形表面等。
从零件表面成形的角度看，零件的精度指的是经过加工以后得到的实际尺寸与理论尺寸的相符程度。
包括下列两方面：
1．表面本身的精度
（1）表面本身的尺寸及其精度，如圆柱面的直径、圆锥面的锥角等；
（2）表面本身的形状精度，如平面度、圆度、轮廓度等。
2．不同表面之问的相互位置精度
（1）表面之间的位置尺寸及其精度，如平面之间的距离、孔间距、孔到平面的距离等；
（2）表面之问的相互位置精度，如平行度、垂直度、对称度等。
上述精度项目在零件图上的表示方式虽不相同，但都可以转换为尺寸方式来表达。
每一个零件都是由一系列的确定形状尺寸（形状尺寸）和确定位置尺寸（定位尺寸）来表示的。
在机械加工中，一方面要形成零件表面的形状尺寸，另一方面要形成零件表面的定位尺寸。
在设计工艺过程时，不但要保证表面自身的形状与尺寸精度，还必须保证表面之间的相对位置精度要求。
二、获得零件精度方法
在机械加工中，零件被加工表面的几何形状是由依据成形理论而确定的加工方法来保证的。
几何形状的尺寸精度和相互位置精度的获得则根据具体情况不同，有不同的方法。
其中主要有试切法和自动获得法两种。
1．试切法
试切法是通过多次走刀来获得所需的加工精度的。
在每次试切走刀后测量实际尺寸，校正切削用量，直到达到规定的加工精度为止。
如图12．1a所示。
采用试切法加工时，需要进行多次试切与测量，生产率较低，加工精度受操作者的技术水平和熟练程度影响较大，一般只适用于单件或小批生产。
2．自动获得法
（1）用定尺寸刀具加工采用具有一定尺寸和形状的刀具进行加工，如钻头、铰刀、拉刀、丝锥等，由刀具刀刃的尺寸和形状保证所要求的加工精度。
（2）定行程法加工利用行程控制装置（如行程开关、行程挡块等）调整控制刀具相对于工
件的位置，加工一批工件，获得所需的加工精度，如图12．1b所示。
这种方法多用于大批量、自动化和半自动加工，其所能得到的加工精度与设备的调整精度和加工过程的稳定性有关。
（a）（b）行程开关
（3）设备保证法工件在加工后，被加工表面的形状精度和相互位置精度取决于机床自身
的精度。
如车削加工时，外圆表面的圆度取决于车床主轴的回转精度；
用数控铣床加工两垂直面时，被加工表面之间的垂直度取决于机床导轨运动的垂直度。
根据零件的精度要求，确定合理的工艺方法是保证加工精度的基础。
在现代机械制造生产中，自动获得精度的方法是主要的方法，尤其是在数控加工中，加工精度更是由数控程序和机床自身来保证的。
在制造过程中，每一次加工的结果实际上是特定尺寸的形成过程，完整的制造过程就是零件上全部尺寸按一定顺序形成的过程。
这些按一定顺序形成的尺寸构成了一个封闭的尺寸链。
这个尺寸链就是加工工艺尺寸链。
加工工艺过程不同，工艺尺寸链也不同。
所以工艺尺寸链是零件加工工艺过程的数字描述。
分析工艺尺寸链对合理地设计加工工艺过程，保证制造精度具有决定的作用。
12．2零件机械加工工艺尺寸链
为达到要求的加工精度和表面质量，零件上的表面往往需要采用多种加工方法、多次加工。
不同的加工表面也需要不同的加工方法或加工工艺参数。
这些加工方法合理有序地安排就形成了机械加工工艺规程。
制定合理的机械加工工艺规程是实现优质、高效、低成本的必要保证。
尺寸链理论是分析零件机械加工工艺中各工序之间以及各工序内相关尺寸之间的关系，进而合理地确定机械加工工艺的重要手段。
一、工艺尺寸链的概念
在工艺文件上，由加工过程中的同一零件的工艺尺寸组成的尺寸链称为工艺尺寸链。
从被加工零件的角度看，机械加工工艺中的每一工序在工件表面上都相应地形成一个或一组确定的尺寸，如图12．2a所示。
这些尺寸中，一类尺寸是被加工表面自身的形状形成过程中的中间尺寸，如外圆车削时，每次走刀后都在零件上形成一定的直径尺寸和轴向尺寸。
与该表面形成相关的所有工序中相互关联的加工工艺最后形成一系列相互关联的尺寸。
这些相互关联的尺寸在被加工零件上形成尺寸链。
在这种尺寸链中，有些尺寸是零件表面结构尺寸，有些则是工序加工余量，如图12．2b所示。
另一类尺寸是加工表面之间的相对位置尺寸，其中，一部分尺寸是由加工过程直接得到的，另一类尺寸则是间接得到的。
这两类相互关联的尺寸组成了确定表面之间相互位置的工艺尺寸链。
如图12．2c所示。
尺寸链中的每一个尺寸称为尺寸链的环，尺寸链的环按性质分为组成环和封闭环两类。
升级会员 