第三章 機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì).ppt

1、教學(xué)提示： 主要介紹機(jī)械加工工藝過(guò)程的組成、零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析、定位基準(zhǔn)的選擇、工藝路線(xiàn)的擬定、工序尺寸與工藝尺寸鏈的計(jì)算及工藝過(guò)程的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析等內(nèi)容。 教學(xué)要求： 了解生產(chǎn)過(guò)程和工藝過(guò)程的概念，掌握工藝過(guò)程各組成部分的含義，了解三種不同生產(chǎn)類(lèi)型的工藝特征；了解工藝規(guī)程設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想和設(shè)計(jì)原則，了解設(shè)計(jì)工藝規(guī)程的步驟；掌握粗、精基準(zhǔn)的選擇原則，基本掌握擬定工藝路線(xiàn)的思路；合理選擇設(shè)備，熟練掌握工序尺寸的計(jì)算。,第三章 機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì),第三章 機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì),制定機(jī)械加工工藝過(guò)程和指導(dǎo)生產(chǎn)的重要技術(shù)文件 工藝規(guī)程概念涉及的內(nèi)容 機(jī)械加工工藝過(guò)程的組成； 零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析； 定

2、位基準(zhǔn)的選則； 工藝路線(xiàn)的擬定； 工序尺寸與工藝尺寸鏈的計(jì)算； 工藝過(guò)程的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析等內(nèi)容。,機(jī)器制造的過(guò)程： 設(shè)計(jì)過(guò)程：總體設(shè)計(jì)-部件設(shè)計(jì)-零件設(shè)計(jì) 生產(chǎn)過(guò)程：零件制造-部件裝配-總裝-調(diào)試,3.1 機(jī)械加工工藝規(guī)程的基本概念 3.1.1 機(jī)械加工工藝過(guò)程的概念和組成 概念： 采用機(jī)械加工的方法按一定順序直接改變毛坯的形狀、尺寸及表面質(zhì)量，使其成為合格零件的工藝過(guò)程。 組成： 由一個(gè)或若干個(gè)順序排列的工序組成。每一個(gè)工序又可分為若干個(gè)安裝、工位、工步及走刀。,工序 在一個(gè)工作地點(diǎn)對(duì)一個(gè)或同時(shí)對(duì)幾個(gè)工件所連續(xù)完成的那一部分工藝過(guò)程，稱(chēng)為一個(gè)工序。 劃分工序的主要依據(jù)是工作地點(diǎn)是否變動(dòng)和工作是

3、否連續(xù)。 只要工作地點(diǎn)發(fā)生了變化就構(gòu)成了新的工序； 即使同一工作地點(diǎn)，如果中間中斷了加工時(shí)間，也構(gòu)成不同的工序。 工序是組成工藝過(guò)程的基本單元，也是生產(chǎn)計(jì)劃的基本單元。,階梯軸的工藝過(guò)程,2.安裝與工位 （1）安裝：工件經(jīng)一次裝夾后所完成的那一部分工序稱(chēng)為安裝。 例如：用三爪自定心卡盤(pán)裝夾工件，車(chē)一端面，鉆中心孔，即是一個(gè)安裝； 一個(gè)工序中，工件的安裝數(shù)量增加，會(huì)帶來(lái)多次裝夾造成的裝夾誤差，影響加工精度，同時(shí)也會(huì)增加裝卸工件時(shí)的輔助工作時(shí)間。 工件在加工中應(yīng)盡量減少安裝個(gè)數(shù)。,（2）工位： 工件一次裝夾后，工件或夾具的可動(dòng)部分一起相對(duì)刀具或機(jī)床的固定部分所占據(jù)的每一個(gè)位置，稱(chēng)為工位。 例如：經(jīng)

4、過(guò)一次裝夾，在銑端面鉆中心孔機(jī)床上完成，端面銑削和中心孔鉆削在兩個(gè)位置上完成，就是兩個(gè)工位。,兩工位加工工件兩端面,3.工步與走刀 （1）工步：在加工表面、加工工具和切削用量中的轉(zhuǎn)速與進(jìn)給量均保持不變的情況下，所連續(xù)完成的那一部分工序稱(chēng)為工步。 （2）復(fù)合工步：一組刀具或一把復(fù)合刀具對(duì)零件的幾個(gè)表面同時(shí)進(jìn)行加工時(shí)，也把它看作一個(gè)工步，稱(chēng)為復(fù)合工步。,復(fù)合工步,（3）走刀：在一個(gè)工步中，若被加工表面需切去的金屬層較厚，需要分幾次切削，每進(jìn)行一次切削稱(chēng)為一次走刀。,3.1.2 生產(chǎn)綱領(lǐng)與生產(chǎn)類(lèi)型 1.生產(chǎn)綱領(lǐng) 企業(yè)在計(jì)劃期內(nèi)應(yīng)生產(chǎn)的產(chǎn)品產(chǎn)量和進(jìn)度計(jì)劃。 生產(chǎn)綱領(lǐng)的大小在一定程度上決定了零件的生產(chǎn)類(lèi)

5、型，而各種生產(chǎn)類(lèi)型又有不同的工藝特征，制定工藝規(guī)程必須符合其相應(yīng)的工藝特征。 生產(chǎn)綱領(lǐng)是制定工藝規(guī)程的重要依據(jù)。,2.生產(chǎn)類(lèi)型 單件生產(chǎn)： 如配件、新產(chǎn)品樣機(jī) 大量生產(chǎn) ：如汽車(chē)、軸承 成批生產(chǎn) ：如機(jī)床制造 產(chǎn)品的生產(chǎn)類(lèi)型不同，其生產(chǎn)組織、生產(chǎn)管理、機(jī)床布置、毛坯制造、采用的工藝裝備、加工方法及對(duì)工人的技術(shù)水平要求的高低也是不一樣的。,各種生產(chǎn)類(lèi)型的工藝特征,3.1.3 機(jī)械加工工藝規(guī)程 1.機(jī)械加工工藝規(guī)程的概念、內(nèi)容及作用 （1）概念 用規(guī)定的圖表和文字的形式將合適的工藝過(guò)程規(guī)定下來(lái)，并用來(lái)指導(dǎo)生產(chǎn)，這樣的工藝文件稱(chēng)為機(jī)械加工工藝規(guī)程。 （2）內(nèi)容 有毛坯的種類(lèi)、零件的加工工藝路線(xiàn)、各工

6、序基本加工內(nèi)容、切削用量、時(shí)間定額及采用的機(jī)床和工藝裝備（刀具、夾具、量具、模具、輔具）等。,（3）作用 指導(dǎo)生產(chǎn)的主要技術(shù)文件 生產(chǎn)管理和組織管理的主要依據(jù) 新建或擴(kuò)建工廠(chǎng)或車(chē)間的基本資料,2.機(jī)械加工工藝規(guī)程的格式 （1）機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片 以工序?yàn)閱挝?，?jiǎn)要說(shuō)明零件整個(gè)加工工藝過(guò)程的一種工藝文件。 內(nèi)容包括工序號(hào)、工序名稱(chēng)、工序內(nèi)容、加工車(chē)間、設(shè)備及工藝裝備、各工序時(shí)間定額等。 在單件小批生產(chǎn)中，常以這種卡片直接指導(dǎo)生產(chǎn)。 常用于成批生產(chǎn)和小批生產(chǎn)中比較重要的零件。,（2）機(jī)械加工工藝卡片 以工序?yàn)閱挝?，比較詳細(xì)地說(shuō)明零件加工工藝過(guò)程的一種工藝文件，簡(jiǎn)稱(chēng)工藝卡； 包含了工藝過(guò)程卡片的內(nèi)

7、容，而且詳細(xì)說(shuō)明了每一工序的工位及工步的工作內(nèi)容； 對(duì)于復(fù)雜工序，還要繪出工序簡(jiǎn)圖，標(biāo)注工序尺寸及差等。,（3）機(jī)械加工工序卡片 針對(duì)每道工序所編制的，通過(guò)工序簡(jiǎn)圖說(shuō)明該工序的加工內(nèi)容、尺寸及公差、定位基準(zhǔn)、夾壓部位等，并注明切削用量、工步內(nèi)容及工時(shí)等。 工序卡片多用于大批大量生產(chǎn)中，每個(gè)工序都要有工序卡片。,機(jī)械加工工藝規(guī)程的制定 （1）制定工藝規(guī)程的原始資料 產(chǎn)品零件圖及該零件所在部件或總成的裝配圖； 產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領(lǐng)； 產(chǎn)品驗(yàn)收的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)； 制造廠(chǎng)現(xiàn)有生產(chǎn)條件，如機(jī)床設(shè)備、工藝裝備、工人技術(shù)水平及毛坯的制造生產(chǎn)能力等； 國(guó)內(nèi)、外同類(lèi)產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝資料； 與產(chǎn)品工藝過(guò)程有關(guān)的圖冊(cè)資料。,（2

8、）制定工藝規(guī)程的步驟 分析產(chǎn)品零件圖及裝配圖，分析零件的加工要求、結(jié)構(gòu)工藝性，檢驗(yàn)圖樣的完整性； 由零件的年生產(chǎn)綱領(lǐng)確定生產(chǎn)類(lèi)型； 選擇毛坯類(lèi)型及制造方法； 擬定零件的加工工藝路線(xiàn)； 確定各工序的工序內(nèi)容，選擇機(jī)床、夾具、刀具和量具等； 確定切削用量及時(shí)間定額； 確定重要工序的檢驗(yàn)項(xiàng)目及檢驗(yàn)方法； 填寫(xiě)工藝文件。,3.2 零件工藝性分析與毛坯的選擇 3.2.1 零件的工藝性 1.分析和審查零件圖樣 完整性和正確性、合理性 2.審查零件材料的選擇和技術(shù)要求 3.審查零件的結(jié)構(gòu)工藝性,常見(jiàn)結(jié)構(gòu)要素的工藝性,3.2.2 毛坯的選擇 機(jī)械加工常用的毛坯有鑄件、鍛件、焊接件、沖壓件和型材等。 選用時(shí)主要

9、考慮以下問(wèn)題： 零件的材料與力學(xué)性能； 零件的結(jié)構(gòu)形狀與外形尺寸； 生產(chǎn)類(lèi)型； 具體生產(chǎn)條件； 充分利用新工藝、新材料。,3.3 定位基準(zhǔn)的選擇 在工件加工過(guò)程中，不但保證被加工表面本身的精度，而且還要保證被加工表面間的位置精度要求。 正確選擇定位基準(zhǔn)，對(duì)保證零件加工表面間的位置精度和安排加工工序都有很大的影響。,3.3.1 基準(zhǔn)的概念及分類(lèi) 零件的幾何要素（點(diǎn)、線(xiàn)、面）之間有著一定的尺寸要求和位置關(guān)系，在零件的設(shè)計(jì)和加工的過(guò)程中，經(jīng)常要用到某些點(diǎn)、線(xiàn)、面來(lái)確定其他幾何要素間的幾何關(guān)系，這些作為依據(jù)的點(diǎn)、線(xiàn)、面稱(chēng)為基準(zhǔn)。 1.設(shè)計(jì)基準(zhǔn),設(shè)計(jì)基準(zhǔn),2.工藝基準(zhǔn) 工序基準(zhǔn) 測(cè)量基準(zhǔn) 裝配基準(zhǔn) 定位

10、基準(zhǔn),測(cè)量基準(zhǔn),定位基準(zhǔn)分為粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn) 工件在起始工序加工中只能選擇未經(jīng)加工的毛坯表面作為定位基準(zhǔn)，這種基準(zhǔn)稱(chēng)為粗基準(zhǔn)。 在以后的工序中則可以選擇已加工過(guò)的表面定位，這種基準(zhǔn)稱(chēng)為精基準(zhǔn)。,定位基準(zhǔn),3.4 機(jī)械加工工藝路線(xiàn)的擬定 工藝路線(xiàn)定義： 零件生產(chǎn)過(guò)程中，由毛坯到成品所經(jīng)過(guò)的工序先后順序。 內(nèi)容： 選擇定位基準(zhǔn)； 選擇零件各表面的加工方法； 安排工序的先后順序； 確定工序的集中與分散程度； 選擇設(shè)備與工藝裝備等。,3.4.1 表面加工方法的選擇 1.加工經(jīng)濟(jì)精度與經(jīng)濟(jì)粗糙度 在正常加工條件下（采用符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備、工藝裝備和標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)等級(jí)的工人，不延長(zhǎng)勞動(dòng)時(shí)間）所能達(dá)到的加工精度。

11、相應(yīng)的粗糙度稱(chēng)為經(jīng)濟(jì)粗糙度。,外圓表面加工方法的經(jīng)濟(jì)精度、表面粗糙度,內(nèi)孔表面加工方法的經(jīng)濟(jì)精度、表面粗糙度,各種平面加工方法的加工經(jīng)濟(jì)精度、表面粗糙度,2. 零件表面加工工藝方案的選擇,外圓表面加工工藝方案,內(nèi)孔表面的加工工藝方案,平面加工工藝方案,3.4.2 加工階段的劃分 1.各加工階段的主要任務(wù) 粗加工階段： 切除毛坯的大部分金屬余量，使形狀和尺寸基本接近成品。 半精加工階段： 將主要表面加工到一定尺寸精度，并為精加工留出合適的余量，完成零件上各次要表面的加工，如鉆孔、攻螺紋、銑鍵槽等。,精加工階段： 從零件上切去較小余量，使各主要表面的尺寸達(dá)到精度要求。 光整加工階段： 對(duì)于精度要求

12、很高（IT5以上）、表面粗糙度值要求很小( Ra0.2微米 )的表面，必須在精加工之后安排光整加工。,2.劃分加工階段的原因 保證加工質(zhì)量； 及時(shí)發(fā)現(xiàn)毛坯缺陷； 合理利用機(jī)床設(shè)備； 便于合理的插入必要的熱處理工序； 精加工安排在最后可減少對(duì)已加工表面磕傷。,3.4.3 工序的集中與分散 工序集中： 使每個(gè)工序所包括的加工內(nèi)容盡量多些，零件的加工內(nèi)容集中在少數(shù)幾道工序中完成。 工序分散： 使每個(gè)工序所包括的加工內(nèi)容盡量少些，零件的加工內(nèi)容分散到很多工序內(nèi)完成。 工序分散的極端情況，是每個(gè)工序只包括一個(gè)簡(jiǎn)單工步。,3.4.4 工序順序的安排 1.機(jī)械加工工序的安排 先粗后精 先主后次 先面后孔 基

13、準(zhǔn)先行,2.熱處理及表面工序的安排 熱處理方式有退火、正火、調(diào)質(zhì)、淬火、時(shí)效、滲 碳及氮化等； 按相應(yīng)目的，大致可分為預(yù)備熱處理和最終熱處理。,（1）預(yù)備熱處理： 改善機(jī)械加工性能、消除內(nèi)應(yīng)力，為最終熱處 理作準(zhǔn)備； 包括退火、正火、調(diào)質(zhì)、時(shí)效處理。 （2）最終熱處理： 提高零件材料的硬度及耐磨性； 包括淬火、時(shí)效、滲碳及氮化等。,3.輔助工序的安排 檢驗(yàn)、清洗、去毛刺、防銹、去磁及平衡去重等。,3.4.5 機(jī)床設(shè)備及工藝裝備的選擇 1.機(jī)床設(shè)備的選擇 如采用工序集中，則宜選用高效自動(dòng)加工設(shè)備； 若采用工序分散，則加工設(shè)備可較簡(jiǎn)單。 選擇原則： 機(jī)床的精度應(yīng)與工序的加工精度相適應(yīng)； 機(jī)床的規(guī)格

14、應(yīng)與工件的輪廓相適應(yīng)； 機(jī)床的生產(chǎn)率應(yīng)與零件的生產(chǎn)類(lèi)型相適應(yīng)； 機(jī)床的選擇應(yīng)與工廠(chǎng)現(xiàn)有加工條件相適應(yīng)。,2.工藝裝備的選擇 （1）夾具的選擇 單件、小批生產(chǎn)應(yīng)首先采用各種通用夾具和機(jī)床附件，如卡盤(pán)、機(jī)床用平平口虎鉗、分度頭等； 對(duì)于大批和大量生產(chǎn)，應(yīng)采用專(zhuān)用高效夾具； 多品種中、小批量生產(chǎn)可采用可調(diào)夾具或成組夾具。,（2）刀具的選擇 一般采用通用刀具或標(biāo)準(zhǔn)刀具。 （3）量具的選擇 單件、小批生產(chǎn)應(yīng)廣泛采用通用量具，如游標(biāo)卡尺、百分尺和千分表等； 大批生產(chǎn)應(yīng)采用極限量塊和專(zhuān)用檢驗(yàn)夾具和量?jī)x。,3.5 加工余量與工序尺寸,3.5.1 加工余量的概念 加工過(guò)程中從被加工表面上切除的金屬層厚度。 加工

15、余量分為工序余量和加工總余量。 工序余量,某一表面在一道工序中切除的金屬層厚度。 工序余量等于相鄰兩工序的工序尺寸之差。,2工序基本余量、最大余量、最小余量及余量公差 由于毛坯制造和各個(gè)工序尺寸都存在著誤差，實(shí)際加工過(guò)程中切除的余量是有變化的，所以加工余量也有基本余量、最大余量和最小余量之分。 3加工總余量 某一表面從毛坯到最后成品切除掉的金屬層厚度稱(chēng)為加工總余量，其值等于毛坯尺寸與零件圖樣的設(shè)計(jì)尺寸值的差，等于該表面各工序余量之和。,3.5.2 影響加工余量的因素 前工序的表面粗糙度和表面缺陷層深度； 前工序的工序尺寸公差； 前工序的各表面間相互位置的空間誤差； 本工序的安裝誤差。,表面粗糙

16、度和表面缺陷層,3.5.3 確定加工余量的方法 經(jīng)驗(yàn)估算法； 查表修正法； 計(jì)算法。,各種加工方法的表面粗糙度Ra和表面缺陷層Ha數(shù)值,3.5.4 工序尺寸及其公差的確定 1.基準(zhǔn)重合時(shí)工序尺寸及其公差的計(jì)算 確定各工序的加工方法； 確定該加工方法所要求的加工余量及其所能達(dá)到的精度； 由最后一道工序逐個(gè)向前推算，即由零件圖上的設(shè)計(jì)尺寸開(kāi)始，一直推算到毛坯圖上的尺寸。,主軸孔工序尺寸及公差的計(jì)算,2基準(zhǔn)不重合時(shí)工序尺寸及其公差的計(jì)算 當(dāng)工序基準(zhǔn)和定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合時(shí)，需要用工藝尺寸鏈進(jìn)行分析計(jì)算。 工藝尺寸鏈計(jì)算方法見(jiàn)尺寸精度設(shè)計(jì)方法。,3.6 工藝過(guò)程的生產(chǎn)率與技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析,3.6.1

17、工藝過(guò)程的生產(chǎn)率 勞動(dòng)消耗工藝定額，簡(jiǎn)稱(chēng)時(shí)間定額，是勞動(dòng)生產(chǎn)率的重要指標(biāo)，也是工藝規(guī)程中的一項(xiàng)重要內(nèi)容。 時(shí)間定額 定義：在一定生產(chǎn)條件下，規(guī)定生產(chǎn)一件產(chǎn)品或完成一道工序所消耗的時(shí)間。 作用：安排作業(yè)計(jì)劃、進(jìn)行成本核算的重要依據(jù)，也是設(shè)計(jì)或擴(kuò)建工廠(chǎng)時(shí)計(jì)算設(shè)備和工人數(shù)量的依據(jù)。,完成工序的時(shí)間定額稱(chēng)為單件時(shí)間定額，組成如下： （1）作業(yè)時(shí)間 基本時(shí)間： 直接改變生產(chǎn)對(duì)象的尺寸、形狀、相對(duì)位置、表面狀態(tài)或材料性質(zhì)工藝過(guò)程所消耗的時(shí)間，包括刀具的趨近、切入、切削加工和切出等時(shí)間。 輔助時(shí)間： 為實(shí)現(xiàn)工藝過(guò)程所必須進(jìn)行的各種輔助動(dòng)作所消耗的時(shí)間，如裝卸工件、啟動(dòng)和開(kāi)停機(jī)床、改變切削用量、測(cè)量工件等所消

18、耗的時(shí)間。,（2）布置工作地時(shí)間 工人為照管工作地（如更換刀具、潤(rùn)滑機(jī)床、清理切屑、收拾工具等）所消耗時(shí)間，一般按作業(yè)時(shí)間的2%估算。 （3）休息和生理需要時(shí)間 一般按作業(yè)時(shí)間的2%估算。 （4）準(zhǔn)備和終結(jié)時(shí)間 為了生產(chǎn)一批產(chǎn)品或零、部件，進(jìn)行準(zhǔn)備和結(jié)束工作所消耗的時(shí)間。如熟悉工藝文件、領(lǐng)取毛坯、安裝刀具和夾具、調(diào)整機(jī)床以及在加工一批零件終結(jié)后所需拆下和歸還工藝裝備、發(fā)送成品等所消耗的時(shí)間。,2提高生產(chǎn)率的工藝途徑 （1）縮短基本時(shí)間 提高切削用量 減少切削行程長(zhǎng)度 采取復(fù)合工步 （2）縮短輔助時(shí)間 直接縮減輔助時(shí)間，使用高效夾具。 間接縮減輔助時(shí)間。使基本時(shí)間和輔助時(shí)間重合，使用轉(zhuǎn)位夾具、連續(xù)加工等。,（3）縮短布置工作地時(shí)間 減少換刀次數(shù)和換刀時(shí)間。 （4）縮短準(zhǔn)備終結(jié)時(shí)間 減少機(jī)床、夾具、刀具的調(diào)整和安裝時(shí)間。采 用成組技術(shù)。 （5）進(jìn)行高效及自動(dòng)化加工 采用組合機(jī)床和自動(dòng)線(xiàn)。,3.6.2 工藝過(guò)程的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析 在保證質(zhì)量的前提下，擬訂出幾種不同的工藝方案，并通過(guò)對(duì)下藝過(guò)程的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析和比較，確定出最經(jīng)濟(jì)合理的方案。 工藝過(guò)程的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，通常是對(duì)不同的工藝過(guò)程講行工藝成本的分析和評(píng)比。 1.工藝成本的概念及組成 零件制造過(guò)程中所需費(fèi)用的總和稱(chēng)