機械制造工藝學-第1章

1、李詩龍武漢輕工大學2013年9月1日 第一章第一章 基本概念基本概念 摘要介紹機械加工過程中的基本概念和專業(yè)術(shù)語。 第一節(jié)第一節(jié) 生產(chǎn)過程、工藝過程和工藝系統(tǒng)生產(chǎn)過程、工藝過程和工藝系統(tǒng)一、機械產(chǎn)品生產(chǎn)過程一、機械產(chǎn)品生產(chǎn)過程機械廠的構(gòu)成 機械產(chǎn)品生產(chǎn)過程 從原材料到該機械產(chǎn)品出廠的全部勞動過程，即包括毛坯的制造，機械加工，熱處理，裝配，檢驗，試車，油漆等主要勞動過程，也包括各種輔助勞動過程。原料庫毛坯生產(chǎn)車間金工車間熱處理車間裝配車間油漆車間成品庫技術(shù)部采購部生產(chǎn)部管理部營銷部二、機械加工工藝過程二、機械加工工藝過程機械加工工藝過程 對機械產(chǎn)品中的零件采用各種加工方法，直接用于改變毛坯的形狀

2、、尺寸、機械物理性能，使之成為合格零件的全部勞動過程。工藝就是加工的藝術(shù)，人們利用勞動工具對種種原材料、半成品進行加工或處理使之成為產(chǎn)品的方法和過程。它是生產(chǎn)中最活躍的因素，既是構(gòu)思和想法，又是實在的方法和手段，并落實到工藝系統(tǒng)中。各種機械的制造方法和過程的總稱為機械加工工藝。生產(chǎn)技術(shù)準備過程生產(chǎn)技術(shù)準備過程毛毛 坯坯 制制 造造 過程過程生產(chǎn)服務(wù)過程生產(chǎn)服務(wù)過程機械制造工藝過程機械制造工藝過程裝裝 配配 過過 程程機械加工和熱處理機械加工和熱處理機械加工工藝過程機械加工工藝過程工工藝藝過過程程生生產(chǎn)產(chǎn)過過程程實例實例1 1階梯軸零件的加工 機械加工工藝過程的組成 階梯軸單件加工工藝過程階梯軸

3、單件加工工藝過程階梯軸機械加工工藝過程階梯軸機械加工工藝過程05 落料（鋸床）10 打頂針孔（車床） 裝夾在車床上平一端面，鉆中心孔；掉頭，平另一端面，鉆另一中心孔。15 車外園（車床） 用雞心夾頭夾一端，用頂針支承，車大外園，車小外園，并保證兩端長度；掉頭，用雞心夾頭夾已車好的小外園車另一外園，并保持中間部分長度。20 銑鍵槽 去毛刺（銑床）25 磨外圓（磨床）30 檢驗。（檢驗室）實例實例2螺套的加工螺套的加工螺套的工藝過程螺套的工藝過程 1 落料 （按幾個一起的長度計算） 鋸床2 車 車床 夾持一部分，平端面，車外園，鉆孔到一定大小及深度。掉頭，用夾具夾已加工好外園，切斷。平另一端面，保

4、持長度尺寸；鏜內(nèi)孔到根徑；車內(nèi)螺紋；倒角。3 鉆 鉆床 鉆柱面上螺紋底孔，攻螺紋孔。4 鉗 鉗臺 用特制絲錐攻去毛刺。5 檢驗 檢驗室6 表面處理 電鍍車間我們的認識我們的認識 隨著工件的結(jié)構(gòu)不同，技術(shù)要求不同，生產(chǎn)數(shù)量不同，所用加工方法和設(shè)備以及加工步驟也不同，反映了機械加工工藝過程中一定的規(guī)律性（即組成特性），即由一系列的加工基本單元組成，一般由以下幾部分組成：1、工序：工序：一個或一組工人，在一個或一組工人，在一個工作地點一個工作地點對同對同一個或同時對幾個工件所一個或同時對幾個工件所連續(xù)完成連續(xù)完成的那一部分工藝的那一部分工藝過程，稱為一個工序。過程，稱為一個工序。工序有何特性？（1）

5、設(shè)備（或工作地）變動，工序也改變；完成的那一部分工藝內(nèi)容是否連續(xù)（2）工序是組成工藝過程的基本單元；（3）工序是用來確定勞動定額，安排作業(yè)計劃，進行質(zhì)量檢查的依據(jù)。根據(jù)工序數(shù)就可知道工作面積大小，工人人數(shù)和設(shè)備數(shù)量。 2 2、安裝：安裝：工件（或裝配單元）經(jīng)一次裝夾后所工件（或裝配單元）經(jīng)一次裝夾后所完成的那一部分工序內(nèi)容稱為一個安裝。完成的那一部分工序內(nèi)容稱為一個安裝。 在一個工序中，工件可能只需一次安裝，也可能需要幾次安裝。工件加工中應(yīng)盡量減少安裝次數(shù)，以減少安裝誤差及輔助時間。3 3、工位：工位：工件在一次安裝中（工件相對機床床工件在一次安裝中（工件相對機床床身變換加工位置），在一個位置

6、所完成的加工身變換加工位置），在一個位置所完成的加工內(nèi)容。為提高效率，可采用多工位。內(nèi)容。為提高效率，可采用多工位。多工位加工動畫演示多工位加工動畫演示4、工步：、工步：是指在加工表面不變，加工工具不變和是指在加工表面不變，加工工具不變和切削用量（切削速度和進給量）不變的情況下連續(xù)切削用量（切削速度和進給量）不變的情況下連續(xù)完成的那一部分工序。完成的那一部分工序。特征：（1）構(gòu)成工步的任何一因素改變，即構(gòu)成另一工步；（2）但在一次安裝中連續(xù)進行若干相同的工步的復合工步稱一個工步，如“鉆4-15”稱為一個工步。幾把刀具同時加工幾個表面也可看作一個工步。復合工步：幾把刀具同時參與切削。 5 5、走

7、刀：、走刀：在一個工步內(nèi)，若加工表面需切去的在一個工步內(nèi)，若加工表面需切去的金屬層很厚，需要分幾次切削，則每進行一次金屬層很厚，需要分幾次切削，則每進行一次切削就是一次走刀。一個工步可包括一次或幾切削就是一次走刀。一個工步可包括一次或幾次走刀。次走刀。圖圖1-7 立式轉(zhuǎn)塔車床的一個復合工步立式轉(zhuǎn)塔車床的一個復合工步 工工 序序安安 裝裝工工 位位工工 步步走走 刀刀工藝過程工藝過程機械加工工藝過程的組成機械加工工藝過程的組成 工序工序1。工序工序n工序工序2安裝安裝1。安裝安裝n安裝安裝2工位工位1。工位工位n工位工位2工步工步1。工步工步n工步工步2走刀走刀1。走刀走刀n走刀走刀2工藝過程工

8、藝過程小結(jié)小結(jié)1、機加工工藝過程是生產(chǎn)過程的一部分，它包括對零件的毛坯進行機加工、熱處理及其它表面處理，使零件成為成品的過程，這是本課程的研究對象。2、機加工過程的基本單元是工序，工序以“一個工作地”“連續(xù)加工”為劃分依據(jù)，一個工序包含一個或幾個工步，一個工步包括一次或幾次走刀零件名稱：緊定螺釘 材料：45 毛坯： 35mm棒料實例實例分析工藝過程的組成分析工藝過程的組成實例實例分析工藝過程的組成分析工藝過程的組成1.在鋸床上切斷下料。2.在車床上車端面，打中心孔（需調(diào)頭）。3.在一臺車床上將整批工件都車至30mm（ 18mm部分因裝在卡爪內(nèi)故車不到 ）。4.在同一臺車床上將整批工件的 18m

9、m部分都車出來。5.在另一臺車床上車20mm外圓，第一刀車至22mm ，第二刀車至20mm （ 轉(zhuǎn)速、進給量不變 ），最后車螺紋及倒角。6.在銑床立式轉(zhuǎn)臺上銑兩平面（如圖b所示）。將立式轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)90，銑另外兩個平面。三、機械加工工藝系統(tǒng)三、機械加工工藝系統(tǒng)機械制造工藝系統(tǒng)物質(zhì)系統(tǒng)信息系統(tǒng)能量系統(tǒng)工件機床工具夾具軟件、程序動力供應(yīng)第二節(jié)第二節(jié) 生產(chǎn)類型與工藝特點生產(chǎn)類型與工藝特點 一、生產(chǎn)綱領(lǐng)一、生產(chǎn)綱領(lǐng) 在計劃期內(nèi)，應(yīng)當生產(chǎn)的產(chǎn)品產(chǎn)量和進度計劃稱生產(chǎn)綱領(lǐng)。 計劃期為一年的生產(chǎn)綱領(lǐng)稱為年生產(chǎn)綱領(lǐng)。 零件的年生產(chǎn)綱領(lǐng)通常按下式計算： N = Q n ( 1 + a % + b % )式中 N零件的年

10、生產(chǎn)綱領(lǐng)（件/年）； Q產(chǎn)品的年產(chǎn)量（臺/年）； n每臺產(chǎn)品中，該零件的數(shù)量（件/臺）； a%備品率； b%廢品率。二、二、生產(chǎn)批量生產(chǎn)批量 生產(chǎn)批量是指一次投入或產(chǎn)出的同一產(chǎn)品（或零件）的數(shù)量。每次制造相同產(chǎn)品的數(shù)量。 式中 n 每批中的零件數(shù)量； N年生產(chǎn)綱領(lǐng)規(guī)定的零件數(shù)量； A零件應(yīng)該儲備的天數(shù)； F一年中工作日天數(shù)。FNAn 三、三、生產(chǎn)類型及其工藝特點 根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)確定生產(chǎn)類型,不同的生產(chǎn)類型有不同的工藝特征。 1.按以下三點決定生產(chǎn)類型：（1）產(chǎn)品的大小及復雜性；（2）年生產(chǎn)綱領(lǐng)的多少；（3）批量及投入的連續(xù)性。 2.生產(chǎn)類型分為三種：具體看P12 表1-5 單件生產(chǎn) 成批生產(chǎn) 大

11、量生產(chǎn)小批生產(chǎn)中批生產(chǎn)大批生產(chǎn)單件小批量生產(chǎn)中批量生產(chǎn)大批大量生產(chǎn)各種生產(chǎn)類型的工藝特征各種生產(chǎn)類型的工藝特征工藝特征工藝特征單件小批單件小批中批中批大批大量大批大量零件的互換性缺乏互換性大部分具有互換性具有廣泛的互換性毛坯制造方法與加工余量木模手工造型或自由鍛，加工余量大部分采用金屬模鑄造或模鍛，加工余量中等廣泛采用金屬模機器造型、模鍛或其它高效方法，加工余量小機床設(shè)備通用機床部分通用機床和高效機床廣泛采用高效專用機床及自動機床工藝裝備夾具、標準附件、通用刀具、萬能量具廣泛采用夾具，較多采用專用刀具和量具廣泛采用高效夾具、復合刀具、專用量具或自動檢驗裝置生產(chǎn)組織機群式分工段排列設(shè)備流水線或自

12、動線對工人的技術(shù)要求較高一定水平調(diào)整工：要求高操作工：要求低裝配慢中快成本較高中等較低機群式機群式成組布置成組布置分工段排列分工段排列自動線布置自動線布置試切法加工試切法加工調(diào)整法加工調(diào)整法加工第四節(jié)第四節(jié) 定位和基準定位和基準 一、工件的裝夾方法工件在加工前，在機床或夾具上先工件在加工前，在機床或夾具上先占據(jù)一正確位置（定位），然占據(jù)一正確位置（定位），然后再予以夾緊的過程稱裝夾。后再予以夾緊的過程稱裝夾。工件在機床上或夾具中裝夾有三種主要的方法 直接找正法劃線找正法 采用專用夾具安裝 直接找正法直接找正法缺點：效率低、憑經(jīng)驗，對工人要求高，故適于單件小批生產(chǎn)中。 優(yōu)點：減少夾具開支，適合單

13、件、小批量生產(chǎn)或?qū)Χㄎ痪纫蟾撸ㄕ`差小于0.01-0.005）時，夾具難達到時，可用此法。 定位是由工人用千分表、劃針等工具，找正某些表面，以保 證 被加工表面相對刀具的正確位置 。劃線找正法劃線找正法缺點：多一道劃線工序，定位精度決定于劃線線跡，不很高（一般0.2-0.3 ）多用于批量小，毛坯精度低以及大型工件不宜采用夾具的條件下。優(yōu)點：減少找正時間，對工人技術(shù)要求不高。適于中小批量的復雜鑄件或鑄件精度較低的精加工工序。在工件上畫出加工表面的位置，按劃線用劃針找正被加工表面相對刀具的正確位置 采用專用夾具安裝采用專用夾具安裝優(yōu)點：大批量，無須直接找正，快而準。缺點：需投入夾具費用，在單件、

14、小批量時成本提高。工件放在夾具的定位元件上并夾緊，保證工件放在夾具的定位元件上并夾緊，保證加工面與刀具相對正確位置。加工面與刀具相對正確位置。 夾具裝夾過程 2、工件的定位原則、工件的定位原則定位：是指確定工件在機床或夾具中占有正確位置的過程。 工件定位的實質(zhì)，就是約束其6個自由度。即：平移自由度 x y zx y z 轉(zhuǎn)動自由度 x y zx y z 六點定位原則六點定位原則 采用6個按一定規(guī)則布置的約束點，可以限制工件的6個自由度，實現(xiàn)完全定位，稱為六點定位原則。六點定位原則。 常用定位元件所限制的自由度常用定位元件所限制的自由度 小平面 1 窄長平面 2 大平面 3短園柱銷 2 短削邊銷

15、 1 長園柱銷 4短V形塊 2 長V形塊 4 短園錐 3 長園錐 5實際定位時用定位元件代替約束點限實際定位時用定位元件代替約束點限制相應(yīng)數(shù)量的自由度。制相應(yīng)數(shù)量的自由度。 定定位位元元件件V型型塊塊約約束束自自由由度度演演示示 完全定位：工件在夾具中定位時，六個不定度均被限制，稱為完全定位。 不完全定位：工件在夾具中定位時，六個不定度沒有被全部限制，稱為不完全定位。影響加工要求的自由度，必須限制影響加工要求的自由度，必須限制；不影響加工要求不影響加工要求的自由度可限制，可不限制。的自由度可限制，可不限制。 欠定位：工件在夾具中定位時，若定位支承點數(shù)目少于工序加工所要求的數(shù)目，工件定位不足，稱

16、為欠定位。欠定位，工件在夾具中不能正確定位，不能滿足加工要求。因此，是絕對不允許的。 過定位/重復定位：工件在夾具中定位時，若幾個定位支承點重復限制一個或幾個不定度，稱為過定位。*當以形、位精度較低的毛坯面定位時，不允許重復定位。*為提高定位穩(wěn)定性和剛度，以加工過的表面定位時，可以出現(xiàn)重復定位。當以兩個或兩個以上的組合表面定位時，重復定位可能造成不良后果。為減少重復定位造成的加工誤差，可采取如下措施：（1）改變定位元件結(jié)構(gòu)（2）撤消重復定位的定位元件：（1）定位套：長套限制四個不定度，短套限制二個不定度，錐套限制三個不定度，半圓套長四、短二。2、支承板：長板限制二個不定度，短板限制一個不定度。

17、3、V型塊：長V型塊限制四個不定度； 短V型塊限制二個不定度。（四）錐面定位元件；當軸類零件要求精確定心時，可以工件上的錐孔作為定位基準。長錐心軸限制五個不定度：兩個頂尖配合使用，限制五個不定度。小結(jié)小結(jié)考慮定位方案時，應(yīng)首先分析必須消除哪些不定度，然后以相應(yīng)的定位點去消除這些不定度。分析需要消除哪些不定度，首先要考慮工件的形狀特點。二、基準的概念二、基準的概念基準是機械制造中應(yīng)用得十分廣泛的一個概念，機械產(chǎn)品從設(shè)計、制造到出廠經(jīng)常要遇到基準問題：設(shè)計時零件尺寸的標注、制造時工件的定位、檢查時尺寸的測量以及裝配時零、部件的裝置位置等都要用到基準的概念?；鶞适窃谠O(shè)計和制造時用來確定工件上幾何要素

18、之間的幾何關(guān)系所依據(jù)的那些點、線、面。 幾個基準的定義幾個基準的定義設(shè)計基準：設(shè)計圖樣上所采用的基準。工藝基準：工藝過程中所采用的基準。工序基準：在工序圖上用來確定本工序被加工表面加工后的尺寸、形狀、位置的基準。定位基準：在加工時，用于工件定位的基準。（粗基準、精基準、輔助基準）測量基準：測量時所采用的基準。裝配基準：裝配時用來確定零件或部件在產(chǎn)品中的相對位置所采用的基準。工序基準在設(shè)計時，應(yīng)考慮工序基準在設(shè)計時，應(yīng)考慮首先考慮設(shè)計基準為工序基準；所選工序基準應(yīng)盡可能用于工件定位和工序尺寸的檢查；當采用設(shè)計基準為工序基準有困難時，可另選，但必須可靠保證零件設(shè)計的技術(shù)要求。一、設(shè)計基準：零件設(shè)計圖樣上所采用的基準，稱