第4章機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)a

北京航空航天大學(xué)工程訓(xùn)練中心第4章

機(jī)械加工工藝

規(guī)程設(shè)計(jì)史成坤第4章機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)工藝過(guò)程的根本概念零件構(gòu)造工藝性分析基準(zhǔn)與定位工藝道路的制定加工余量與工序尺寸工藝尺寸鏈典型零件加工工藝分析一、根本概念——消費(fèi)過(guò)程和工藝過(guò)程技術(shù)預(yù)備過(guò)程輔助消費(fèi)過(guò)程消費(fèi)效力過(guò)程工藝過(guò)程產(chǎn)品投產(chǎn)前的市場(chǎng)調(diào)查、預(yù)測(cè)、新產(chǎn)品鑒定、工藝設(shè)計(jì)等工藝配備制造、能源供應(yīng)、設(shè)備維修等原資料的組織、運(yùn)輸、保管、產(chǎn)品包裝等直接改動(dòng)原資料或半廢品的尺寸、外形、外表的相互位置、外表粗糙度或性能，使之成為廢品的過(guò)程消費(fèi)過(guò)程將原資料或半廢品轉(zhuǎn)變成為產(chǎn)品所經(jīng)過(guò)的全部過(guò)程構(gòu)成工序工步走刀安裝工位加工工藝過(guò)程延續(xù)同一個(gè)任務(wù)地點(diǎn)工序一個(gè)〔或一組〕工人，在同一個(gè)任務(wù)地點(diǎn)〔或機(jī)床〕對(duì)一個(gè)〔或一組〕工件進(jìn)展加工，所延續(xù)完成的那部分工藝過(guò)程。工序工種工序內(nèi)容工作地點(diǎn)（機(jī)床）0車車端面，打中心孔，掉頭，車端面，打中心孔車床15車粗車各外圓；半精車各外圓，倒角，去毛刺車床210鉗劃線鉗工臺(tái)思索：?jiǎn)蝹€(gè)零件，同一個(gè)人在同一個(gè)車床完成前兩個(gè)工序？一批零件和單個(gè)零件？工序號(hào)工序內(nèi)容設(shè)備1車小端面，鉆小端中心孔，粗車小端外圓，倒角；大端面，鉆大端中心孔，粗車大端外圓，倒角；精車外圓車床2銑鍵槽，手工去毛刺銑床工序號(hào)工序內(nèi)容設(shè)備1車小端面，鉆小端中心孔，粗車小端外圓，倒角車床12車大端面，鉆大端中心孔，粗車大端外圓，倒角車床23精車外圓車床34銑鍵槽，手工去毛刺銑床同一個(gè)零件，同樣的加工內(nèi)容可以有不同的工序安排安裝在同一個(gè)工序中，工件每定位和夾緊一次所完成的那部分工序內(nèi)容稱為一個(gè)安裝。一個(gè)工序中，工件可安裝一次或數(shù)次。工序工種工序內(nèi)容工作地點(diǎn)（機(jī)床）0車車端面，打中心孔，掉頭，車另一端面，打中心孔車床1二次安裝工位相對(duì)刀具或設(shè)備的固定部分，工件所占有的每一個(gè)加工位置稱為工位。假設(shè)一個(gè)工序只需一個(gè)安裝，并且該安裝中只需一個(gè)工位，那么工序內(nèi)容就是安裝內(nèi)容，同時(shí)也就是工位內(nèi)容。工序工種工序內(nèi)容工作地點(diǎn)（機(jī)床）0車車端面，打中心孔，掉頭，車另一端面，打中心孔車床1多工位安裝普通來(lái)說(shuō)，一次安裝對(duì)應(yīng)一個(gè)工位工步在一個(gè)工序中，當(dāng)工件的加工外表、切削刀具和切削用量中的轉(zhuǎn)速與進(jìn)給量均堅(jiān)持不變時(shí)所完成的那部分工序工序工種工序內(nèi)容工作地點(diǎn)（機(jī)床）0車車端面，打中心孔，掉頭，車另一端面，打中心孔車床15車粗車各外圓；半精車各外圓，倒角，去毛刺車床210鉗劃線鉗工臺(tái)工步的根本要素：加工面、刀具、切削用量〔不含背吃刀量〕均不變幾個(gè)工步？帶回轉(zhuǎn)刀架的機(jī)床(轉(zhuǎn)塔車床，加工中心)，回轉(zhuǎn)刀架的一次轉(zhuǎn)位所完成的工位內(nèi)容屬一個(gè)工步；假設(shè)有多把刀具同時(shí)參與切削，該工步稱為復(fù)合工步。立軸轉(zhuǎn)塔車床回轉(zhuǎn)刀架立軸轉(zhuǎn)塔的一個(gè)復(fù)合工步鉆孔、擴(kuò)孔復(fù)合工步組合銑刀銑平面復(fù)合工步工藝過(guò)程走刀刀具從被加工外表每切去一層余量，就稱為一次走刀。是構(gòu)成工步的根本單元，構(gòu)成工藝過(guò)程的最小單元。一個(gè)工步可包括一次或數(shù)次走刀。當(dāng)需求切去的金屬層很厚〔背吃刀量〕，不能在一次走刀下切完，那么需分幾次走刀。零件的機(jī)械加工工藝過(guò)程由假設(shè)干個(gè)工序組成；在一個(gè)工序中能夠包含有一個(gè)或幾個(gè)安裝；每一個(gè)安裝能夠包含一個(gè)或幾個(gè)工位；每一個(gè)工位能夠包含一個(gè)或幾個(gè)工步；每一個(gè)工步能夠包括一個(gè)或幾個(gè)走刀。根本概念——消費(fèi)類型每種產(chǎn)品只消費(fèi)一件或幾件，而且不再反復(fù)投產(chǎn)或不定期地反復(fù)投產(chǎn)。產(chǎn)品分批進(jìn)展消費(fèi)，經(jīng)過(guò)一定時(shí)期后，又交替地反復(fù)進(jìn)展?？煞譃榇笈?、中批、小批消費(fèi)。單件消費(fèi)劃分根據(jù)產(chǎn)品的年產(chǎn)量任務(wù)地的專業(yè)化程度〔產(chǎn)品本身的大小和復(fù)雜度〕成批消費(fèi)大量消費(fèi)制定消費(fèi)工藝通常要根據(jù)消費(fèi)類型來(lái)進(jìn)展長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)只消費(fèi)同一種產(chǎn)品，產(chǎn)品運(yùn)用廣泛、產(chǎn)量很大、曾經(jīng)定型。如螺釘、螺母等規(guī)范件生產(chǎn)類型零件的年生產(chǎn)綱領(lǐng)/件/年重型機(jī)械中型機(jī)械輕型機(jī)械單件生產(chǎn)小批生產(chǎn)中批生產(chǎn)大批生產(chǎn)大量生產(chǎn)≤5>5~100>100~300>300~1000>1000≤20>20~200>200~500>500~5000>5000≤100>100~500>500~5000>5000~50000>50000按產(chǎn)量劃分消費(fèi)類型生產(chǎn)類型特點(diǎn)單件生產(chǎn)成批生產(chǎn)大量生產(chǎn)加工對(duì)象經(jīng)常變換周期性變換固定不變機(jī)床通用機(jī)床通用機(jī)床和專用機(jī)床專用機(jī)床或自動(dòng)線機(jī)床布局機(jī)群式布置按零件分類的工段式布置按流水線布置夾具通用夾具或組合夾具必要時(shí)采用專用夾具通用或?qū)Ｓ脢A具廣泛使用高效率專用夾具刀具通用刀具通用刀具和專用刀具廣泛使用高效率專用刀具量具通用量具通用量具和專用量具廣泛使用高效率專用量具毛坯制造方法木模手工造型、自由鍛(精度低)手工及部分金屬模造型和模鍛金屬模機(jī)器造型，壓力鑄造，特種鑄造，模鍛，特制型材(高精度)各種消費(fèi)類型的工藝特點(diǎn)生產(chǎn)類型特點(diǎn)單件生產(chǎn)成批生產(chǎn)大量生產(chǎn)安裝方法直接或劃線找正劃線找正和廣泛使用夾具不需劃線，全部使用夾具裝配方法配制件不能互換廣泛采用修配法絕大部分完全互換，少量分組或修配完全互換生產(chǎn)周期沒(méi)有一定周期重復(fù)長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)生產(chǎn)生產(chǎn)率低一般高成本高一般低生產(chǎn)工人等級(jí)高一般低，調(diào)整工人技術(shù)水平要求高工藝文件簡(jiǎn)單，一般為加工過(guò)程卡片比較詳細(xì)詳細(xì)編制根本概念——機(jī)械加工工藝規(guī)程工藝規(guī)程將合理的工藝過(guò)程編寫成用于指點(diǎn)消費(fèi)的技術(shù)文件，如工藝道路卡、工藝過(guò)程卡、工序卡等制定工藝規(guī)程原那么與步驟1.原那么⑴保證加工的零件〔產(chǎn)品〕到達(dá)規(guī)定的技術(shù)要求。⑵提高消費(fèi)率、降低本錢、改善勞動(dòng)條件。⑶充分利用本企業(yè)現(xiàn)有消費(fèi)條件,盡能夠采用國(guó)內(nèi)外先進(jìn)工藝技術(shù)和檢驗(yàn)。2.工藝過(guò)程設(shè)計(jì)的步驟⑴仔細(xì)閱讀零件圖；⑵對(duì)零件進(jìn)展工藝分析;⑶選擇毛坯;⑷確定工件在加工時(shí)的基準(zhǔn)和定位；⑸擬定零件的工藝道路;⑹確定各工序的加工余量、工序尺寸及公差；⑺確定各主要工序的技術(shù)要求及檢驗(yàn)方法；⑻確定各工序的切削用量和工時(shí)定額；(9)填寫工藝文件。二、零件構(gòu)造工藝性分析零件的圖紙分析零件的構(gòu)造工藝性分析構(gòu)造工藝性裝配工藝性零件的圖紙分析⑴經(jīng)過(guò)圖紙了解零件的外形、構(gòu)造并檢查圖紙的完好性和正確性；⑵分析尺寸及其公差、外表粗糙度、幾何公差等技術(shù)要求，審查其合理性，必要時(shí)應(yīng)參閱部、組件裝配圖或總裝圖耳槽Ra3.2改為Ra12.5⑶分析零件資料及熱處置目的：＊審查零件資料及熱處置選用能否適宜，了解零件資料加工的難易程度；黑色金屬〔淬火鋼〕，Ra=0.8用磨削有色金屬〔鋁合金〕，Ra=0.8用精車＊初步思索熱處置工序的安排。熱處置：如預(yù)備熱處置高碳鋼退火；低碳鋼正火；鑄鐵時(shí)效。⑷找出主要加工外表和某些特殊的工藝要求，分析其可行性，以確保其最終能順利實(shí)現(xiàn)。⑸合理的標(biāo)注尺寸①重要尺寸直接標(biāo)注②尺寸應(yīng)便于丈量③不應(yīng)封鎖④按加工順序標(biāo)注自在尺寸⑤非加工外表的位置尺寸應(yīng)直接標(biāo)注零件的構(gòu)造工藝性分析定義：零件構(gòu)造工藝性是指所設(shè)計(jì)的零件在滿足運(yùn)用要求前提下，其制造、維修的可行性和經(jīng)濟(jì)性。其內(nèi)容包括零件機(jī)械加工構(gòu)造工藝性和產(chǎn)品構(gòu)造裝配工藝性。零件構(gòu)造工藝性的好與差是相對(duì)的，與消費(fèi)的工藝過(guò)程、消費(fèi)批量、工藝配備條件和技術(shù)程度等要素有關(guān)學(xué)習(xí)零件構(gòu)造工藝性的意義了解零件構(gòu)造工藝性對(duì)加工影晌很大，設(shè)計(jì)零件構(gòu)造時(shí)要充分予以思索。碰到構(gòu)造工藝性不好時(shí)會(huì)做普通處置：〔1〕與設(shè)計(jì)者協(xié)商修正原設(shè)計(jì)；〔2〕不能修正時(shí)在工藝上想方法。構(gòu)造工藝性隨科技開(kāi)展而變化。零件的構(gòu)造尺寸應(yīng)規(guī)范化，以便采用規(guī)范刀具和通用量具零件構(gòu)造外形應(yīng)盡量簡(jiǎn)單和規(guī)劃合理，方便加工和丈量構(gòu)造設(shè)計(jì)方便在夾具中安裝、定位和夾緊構(gòu)造設(shè)計(jì)便于提高消費(fèi)率、保證加工質(zhì)量構(gòu)造工藝性盡量減少加工外表的數(shù)量和面積，合理規(guī)定零件的精度和外表粗糙度，減少切削加工量零件應(yīng)具有足夠的剛度，能接受夾緊力和切削力零件的構(gòu)造尺寸應(yīng)規(guī)范化，以便采用規(guī)范刀具和通用量具D尺寸規(guī)范化采用規(guī)范件螺紋直徑和螺距采用規(guī)范值盲孔的孔底和階梯孔的過(guò)渡部分應(yīng)設(shè)計(jì)成與鉆頭頂角一樣的圓錐面中斷的平面或凹槽轉(zhuǎn)角處應(yīng)有與規(guī)范刀具相順應(yīng)的過(guò)渡外表零件構(gòu)造外形應(yīng)盡量簡(jiǎn)單和規(guī)劃合理，方便加工和丈量減少內(nèi)外表加工量，內(nèi)外表加工變?yōu)橥馔獗砑庸け阌诘毒哌M(jìn)出盡量采用開(kāi)口槽保證刀具能正常切入切出留出必要的退刀槽、空刀槽和越程槽〔磨削〕練習(xí)1保證刀具能有最方便的任務(wù)條件孔軸線應(yīng)與端面垂直細(xì)長(zhǎng)孔不容易切削防止彎曲的孔不方便加工的構(gòu)造可采用組合構(gòu)造盡量減少加工外表的數(shù)量和面積，合理規(guī)定零件的精度和外表粗糙度，減少切削加工量鑄出凸臺(tái)，減少切削量盡量減少精加工外表面積構(gòu)造設(shè)計(jì)方便在夾具中安裝、定位和夾緊添加必要的工藝凸臺(tái)或夾緊邊，以利于安裝在薄壁工件的裝夾位置添加厚度零件應(yīng)具有足夠的剛度，能接受夾緊力和切削力增設(shè)加強(qiáng)筋，防止切削變形構(gòu)造設(shè)計(jì)便于提高消費(fèi)率、保證加工質(zhì)量有相互位置精度要求的外表，最好在一次安裝中加工出來(lái)盡量減少安裝次數(shù)，節(jié)約輔助時(shí)間盡量減少刀具、裝夾改換及調(diào)整的時(shí)間盡量減少走刀次數(shù)鍵槽方向應(yīng)一致，減少裝夾次數(shù)練習(xí)2方便裝配、維修和裝配應(yīng)有正確的裝配基準(zhǔn)裝配工藝性盡量減少裝配時(shí)修配與機(jī)加工防止過(guò)定位方便裝配、維修和裝配有配合要求的零件端部應(yīng)有倒角留出裝配工具位置軸承內(nèi)環(huán)外徑應(yīng)大于軸肩直徑留出裝配銜接件位置防止圓柱銷與盲孔配合防止與軸承配合的軸太長(zhǎng)便于裝配留出裝配銜接件位置防止過(guò)定位相互配合的零件在同一方向上的接觸面只能有一對(duì)應(yīng)有正確的裝配基準(zhǔn)用止口做徑向裝配定位基準(zhǔn)練習(xí)3作業(yè)：P2185題〔d,f,g,h,I,j〕寫出工藝性不好的緣由，并畫出正確的圖三、基準(zhǔn)與定位——工件的定位OXYZ在機(jī)械加工中，無(wú)論采用哪種安裝方法，都必需使工件在機(jī)床或夾具上正確地定位六點(diǎn)定位原那么：任何一個(gè)未被約束的物體，在空間有六個(gè)自在度。用合理設(shè)置的六個(gè)支撐點(diǎn)來(lái)限制工件的六個(gè)自在度，使工件在夾具中的位置完全確定。闡明定位支承點(diǎn)是定位元件籠統(tǒng)而來(lái)的定位支承點(diǎn)與工件定位基準(zhǔn)面一直堅(jiān)持接觸，才干起到限制自在度的作用分析定位支承點(diǎn)的作用不思索力的影響常用定位元件所能限制的自在度平面支承支承釘定位情況一個(gè)支承釘兩個(gè)支承釘三個(gè)支承釘圖示限制自由度支承板定位情況一塊條形支承板兩個(gè)條形支承板一塊矩形支承板圖示限制自由度心軸定位情況長(zhǎng)圓柱心軸短圓柱心軸小錐度心軸圖示限制自由度孔面支承定位情況短圓柱銷長(zhǎng)圓柱銷菱形銷圖示限制自由度圓柱銷V形塊定位情況1個(gè)短V形塊2個(gè)短V形塊1個(gè)長(zhǎng)V形塊圖示限制自由度外圓面支承定位套定位情況1個(gè)短定位套2個(gè)短定位套1個(gè)長(zhǎng)定位套圖示限制自由度完全定位加工溝槽，六點(diǎn)完全定位不完全定位——實(shí)踐情況，添加定位接受切削力過(guò)定位：某些自在度被反復(fù)限制，盡量防止欠定位：應(yīng)該限制的自在度沒(méi)有完全限制，不允許消除或減少過(guò)定位干涉的兩種方法改動(dòng)定位元件構(gòu)造，使定位元件反復(fù)限制自在度的部分不起定位作用；提高工件定位基準(zhǔn)之間以及定位元件任務(wù)外表之間的位置精度。組合定位工件定位面：工件底面和兩銷孔；定位元件：平面，一個(gè)短圓柱銷〔銷1〕和一個(gè)削邊銷〔銷2〕；平面限制：銷1限制：銷2與銷1結(jié)合限制：判別工件自在度的方法：

讓工件沿著所要判別的方向運(yùn)動(dòng)〔挪動(dòng)或者轉(zhuǎn)動(dòng)〕，假設(shè)工件和定位元件依然在這個(gè)方向堅(jiān)持接觸，那么該方向的自在度沒(méi)有限制，否那么就限制了。

先判別沒(méi)有限制的留意組合定位時(shí)，結(jié)合定位情況能判別指定定位元件所限制自在度要求：可以分析元件定位情況，及選擇適宜的定位元件練習(xí)題：以下定位方案中各定位元件限制了那些自在度？根據(jù)六點(diǎn)定位原理分析右邊各定位方案中各個(gè)定位元件所消除的自在度零件定位情況如下圖，本工序銑平面C，要求保證尺寸A，且要求C面垂直于B面。試分析：

〔1〕 每個(gè)定位元件各限制哪幾個(gè)自在度？

〔2〕 屬何種定位？定位能否合理？假設(shè)不合理如何修正？如下圖為連桿鑄件中孔加工的定位方案。鑄件兩端面均已加工過(guò)，外表未加工。試分析定位方案中，各個(gè)定位元件所消除的自在度。假設(shè)屬于過(guò)定位，請(qǐng)指出能夠出現(xiàn)什么不良后果，并提出改良方案。三、基準(zhǔn)與定位——基準(zhǔn)基準(zhǔn)：用來(lái)確定零件〔部件〕上某些點(diǎn)線面位置時(shí)所根據(jù)的點(diǎn)、線、面?；鶞?zhǔn)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)圖紙〔任務(wù)性能出發(fā)〕工藝基準(zhǔn)制造過(guò)程在工序圖上用以指定加工外表位置的基準(zhǔn)在加工中用做定位的基準(zhǔn)〔粗基準(zhǔn)、精基準(zhǔn)、輔助基準(zhǔn)〕在工件上用以丈量已加工外表位置的基準(zhǔn)裝配時(shí)用以確定零件在產(chǎn)品中位置的基準(zhǔn)設(shè)計(jì)圖樣〔零件圖〕上所采用的基準(zhǔn)工序基準(zhǔn)定位基準(zhǔn)丈量基準(zhǔn)裝配基準(zhǔn)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)：設(shè)計(jì)圖樣上所采用的基準(zhǔn)〔尺寸標(biāo)注，任務(wù)性能出發(fā)制定的〕軸線o-o是內(nèi)孔D和φ40h6的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)；端面Ａ是端面Ｃ及臺(tái)階面Ｂ的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)；內(nèi)孔外表Ｄ的軸線是外圓外表φ40h6徑向跳動(dòng)、B端面跳動(dòng)的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。工藝基準(zhǔn)：在制造零件和裝配機(jī)器的過(guò)程中所運(yùn)用的基準(zhǔn)裝配基準(zhǔn)定位基準(zhǔn)丈量基準(zhǔn)工序基準(zhǔn)裝配時(shí)，用于確定零件在部件或產(chǎn)品中位置的基準(zhǔn)。零件檢驗(yàn)時(shí)〔加工后或加工中〕，用于丈量被加工外表的尺寸和位置的基準(zhǔn)。在工藝文件上用以標(biāo)定被加工外表位置的基準(zhǔn)〔定位基準(zhǔn)、丈量基準(zhǔn)〕。工藝基準(zhǔn)分類：粗基準(zhǔn)、精基準(zhǔn)、輔助基準(zhǔn)加工時(shí)，用于工件定位的基準(zhǔn)。粗基準(zhǔn)：未經(jīng)加工過(guò)的基準(zhǔn)精基準(zhǔn)：曾經(jīng)加工過(guò)的基準(zhǔn)輔助基準(zhǔn)：非功能所需，為滿足工藝需求專門作出的定位基準(zhǔn)丈量定位裝配粗基準(zhǔn)的選擇原那么使一切的加工外表都有足夠的加工余量，保證各加工外表對(duì)不加工外表具有一定的位置精度。選不加工的外表做粗基準(zhǔn)；如圖選重要外表為粗基準(zhǔn)；如圖選加工余量小的、較準(zhǔn)確的、光潔的、面積較大、無(wú)毛坯缺陷的外表做粗基準(zhǔn)；例如，砂型鑄造最底面，如圖粗基準(zhǔn)普通只能運(yùn)用一次。留意：a、第一、二道工序普通都是為了加工出精基準(zhǔn)；b、在實(shí)踐運(yùn)用中，盡量兼顧這四條原那么，不能同時(shí)兼顧的要根據(jù)詳細(xì)情況，抓住主要矛盾，處理問(wèn)題?；鶞?zhǔn)與定位——〔定位〕基準(zhǔn)的選擇原那么不加工外表作為粗基準(zhǔn)以不需加工的外圓外表作為基準(zhǔn)，保證各加工外表與外圓外表之間具有較高的同軸度或垂直度，套筒厚度均勻前往選擇重要外表作為粗基準(zhǔn)導(dǎo)軌面底面前往選擇加工余量小的面作為粗基準(zhǔn)以加工余量最小的面為粗基準(zhǔn)，防止余量缺乏呵斥廢品前往對(duì)于形位公差精度要求較高的零件，應(yīng)采用已加工過(guò)的外表作為定位基準(zhǔn)。粗基準(zhǔn)運(yùn)用一次后，就應(yīng)該用精基準(zhǔn)定位。精基準(zhǔn)的選擇原那么基準(zhǔn)重合原那么：盡量選擇設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)設(shè)計(jì)尺寸被直接保證，防止不重合引起的定位誤差圖4-182.基準(zhǔn)一致原那么：使盡能夠多的外表加工采用同一個(gè)精基準(zhǔn)，減少夾具類型，提高位置精度3.互為基準(zhǔn)原那么：在需求加工的各外表中，相互以對(duì)方為定位基準(zhǔn)，反復(fù)運(yùn)用，保證二者的位置精度，如套筒類零件的內(nèi)孔和外圓有較高同軸度要求時(shí)。4.自為基準(zhǔn)原那么：以加工外表本身作為基準(zhǔn)，適用于某些精度要求很高，余量很小并且均勻的外表，如機(jī)床床身的磨削、光整加工等。5.普通要求：定位準(zhǔn)確、穩(wěn)定、可靠，并能使夾具構(gòu)造簡(jiǎn)單、操作方便。試分析闡明圖中各零件加工主要外表時(shí)定位基準(zhǔn)〔粗，精基準(zhǔn)〕應(yīng)如何選擇？討論：選擇定位基準(zhǔn)是為