機(jī)械加工工藝過程基本概念復(fù)習(xí)課程

1、機(jī)械加工工藝過程基本概念一、工藝過程的基本概念1. 生產(chǎn)過程和工藝過程生產(chǎn)過程： 由原材料制成各種零件并裝配成機(jī)器的全過程。 其中包括原材料 的運(yùn)輸、保管、生產(chǎn)準(zhǔn)備、制造毛坯、切削加工、裝配、檢驗及試車、油漆和 包裝等。工藝過程：在生產(chǎn)過程中，直接改變生產(chǎn)對象的形狀、尺寸、表面質(zhì)量、性 質(zhì)及相對位置等，使其成為成品或半成品的過程。 如毛坯的制造 (包括鑄造工藝、 鍛壓工藝、焊接工藝等 ) 、機(jī)械加工、熱處理和裝配等。 工藝過程是生產(chǎn)過程的 核心組成部分。機(jī)械加工工藝過程：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程。 它是生產(chǎn)過程的重要內(nèi)容。2.

2、 機(jī)械加工工藝過程的組成零件的機(jī)械加工工藝過程由許多工序組合而成， 每個工序又可分為若干個安 裝、工位、工步和走刀。(1) 工序 工序是機(jī)械加工工藝過程的基本單元，是指由一個或一組工人在 同一臺機(jī)床或同一個工作地，對一個或同時對幾個工件所連續(xù)完成的那 一部分工藝過程。工作地、工人、工 件與連續(xù)作業(yè)構(gòu)成了工序的四個要素，若其中任一要素 發(fā)生變更，則構(gòu)成了另一道工序。一個工藝過程需要包括哪些工序，是由被加工零件的結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度、加工精 度要求及生產(chǎn)類型所決定的。如圖 1-36 所示的階梯軸，因不同的生產(chǎn)批量， 就有不同的工藝過程及工序，如表 1-4 與表1-5所列。圖1-36 階梯軸表1-4單件生產(chǎn)

3、階梯軸的工藝過程表1-5大批量生產(chǎn)階梯軸的工藝過程工序號工序曙株和內(nèi)專工序號工序宅甘和內(nèi)容V打中心禮，車外切遇車犀打中孑孔J22it床3車廉并4咬S舟41|1(2) 安裝工件每經(jīng)一次裝夾后所完成的那部分工序在一道工序中，工件在加工位置上至少要裝夾一次， 但有的工件也可能會裝 夾幾次。如表1-5中的第2、3及5工序，須調(diào)頭經(jīng)過兩次安裝才能完成其工序的全 部內(nèi)容。應(yīng)盡可能減少裝夾次數(shù)，多一次裝夾就多一次安裝誤差，又增加了裝卸輔 助時間。(3) 工位工件在機(jī)床上占據(jù)每一個位置所完成的那部分工序為減少裝夾次數(shù)，常采用多工位夾具或多軸(多工位)機(jī)床，使工件在一次安 裝中 先后經(jīng)過若干個不同位置順次進(jìn)行加

4、工。(4) 工步工步是加工表面、切削刀具和切削用量(僅指主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量) 都不變的情況下 所完成的那一部分工藝過程。變化其中的一個就是另一個工步。如圖1-37所示車削階梯軸85 mn外圓面為第一工步，車削65 mn外圓面為 第二工步。這是因為加工的表面變了。有時為了提高生產(chǎn)率，把幾個待加工表面 用幾把刀具同時加工，這也可看作一個工步，稱為復(fù)合工步，如圖 1-38所示。I、a-1涉諭耳瞄w n, m二工趴在®斯»)【弟二匸加凱1次址丿J Z.第二匸站那二次走打b)>)圖1-37 車削階梯軸圖1-38 復(fù)合工步(5) 走刀 在一個工步中，如果要切掉的金屬層很厚，可分幾次

5、切削，每切削 一次就稱為一次走刀。如圖1-37所示車削階梯軸的第二工步中，就包含了兩次走刀。3. 生產(chǎn)綱領(lǐng)和生產(chǎn)類型(1) 生產(chǎn)綱領(lǐng)生產(chǎn)綱領(lǐng)是指企業(yè)在計劃期內(nèi)應(yīng)當(dāng)生產(chǎn)的產(chǎn)品產(chǎn)量和進(jìn)度計 劃。零件在計劃期為一年的生產(chǎn)綱領(lǐng)N可按下式計算N Qn(1 )(1)式中：N零件的年產(chǎn)量(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、B 備品率(%)和廢品率(%)。當(dāng)零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)確定后，還要根據(jù)車間的情況按一定期限分批投產(chǎn)，每批 投產(chǎn)的數(shù)量，稱為生產(chǎn)批量。 生產(chǎn)類型 根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)的大小和產(chǎn)品品種的多少，機(jī)械制造企業(yè)的生 產(chǎn)可分為單件生產(chǎn)、成批生產(chǎn)和大量生產(chǎn)三種生產(chǎn)類型。1)

6、單件生產(chǎn)：產(chǎn)品的種類多而同一產(chǎn)品的產(chǎn)量很小，工件地點(diǎn)的加工對象完全不重復(fù)或很少重復(fù)，例如重型機(jī)器、專用設(shè)備或新產(chǎn)品試制都屬于單件生產(chǎn)。2) 成批生產(chǎn)：工作地點(diǎn)的加工對象，周期性地進(jìn)行輪換。普通機(jī)床、紡織機(jī)械等的制造等多屬此種生產(chǎn)類型。按照批量的大小，成批生產(chǎn)又可分為小批生產(chǎn)、中批生產(chǎn)和大批生產(chǎn)三種類 型。3）大量生產(chǎn)：產(chǎn)品數(shù)量很大，大多數(shù)工作地點(diǎn)長期進(jìn)行某一零件的某一道工序 的加工。如汽車、軸承、自行車等的制造多屬此種生產(chǎn)類型。生產(chǎn)類型取決于產(chǎn)品（零件）的年產(chǎn)量、尺寸大小及復(fù)雜程度。表1-6列出了各種生產(chǎn)類型的生產(chǎn)綱領(lǐng)及工藝特點(diǎn)。表1-6 各種生產(chǎn)類型的生產(chǎn)綱領(lǐng)及工藝特點(diǎn)單位：件單件生產(chǎn)小 I

7、t中 *大 tt犬生產(chǎn)ismtt<551003007 000 >1 000中<202OT0O200 5M500-5 000>5 000feast*<100 100-500500- ¥ 0005 00950 000>50 000毛楚的制蠱方自由毀遭術(shù)纂手工査3L毛部分幫用 別+毛坯欄Jt更余中尊Ce<用HIT機(jī)（SiMF高效 方幽毛抽1畫高、余事機(jī)算設(shè)金機(jī) 岸布，用機(jī)除按機(jī)詹式詔井 果用霰控機(jī)陳艮柔性單 無通用機(jī)砥和齡分專用機(jī) 廉授高效目動FL床*機(jī)菲 按零件晏別分工段擁刊廣捷呆用自團(tuán)機(jī)廉'專用機(jī)庫， 果用自圖統(tǒng)或號用機(jī)柬桃水貳XOft

8、Rtft 證通用竇具標(biāo)準(zhǔn)附杵蕈詛合夬 具it!址試W2尺廿"專用 夷其*寶程祛僅證尺寸*!Btf用矣IU込輕廈性動測 ««KtMMit牌刀耳*標(biāo)旌耳專用或標(biāo)肇刀畀、島專用刀自閒團(tuán)藝豐沖的互攜性多It互拗祁分試逼或 K全議互撩髙度鼻杵果用分粗«R.U持工藝文芹的鼻Sfitlff單的工藝過魁卡片的工藝««& 關(guān)工摩的工序卡片的工藝規(guī)程、工僅卡A生產(chǎn)皐椿址加工方空產(chǎn)率低散 !£機(jī)除可鼻高生產(chǎn)辜中尊«M中爭fi時工人的捷術(shù)1»植術(shù)埶暮的H人H聲一定嶽域程宴的技 <1A時掙作工人的技術(shù)要求較養(yǎng)*對 調(diào)

9、整工人的捷索晏索較笈曹勢采用肚控杭味、，工申心及£ 元茱用醮俎工藝*用柔哇（ 逍果燒或盂性自動規(guī)用計鼻機(jī)控制竹自站代H遭1UL 車閭吻無人工廠黨現(xiàn)自邊應(yīng)控制機(jī)中羽機(jī)和輕H機(jī)議"可分貓以軋啊機(jī)、福機(jī)郴星和機(jī)作慣賽.二、工件的安裝和夾具1. 工件的安裝定位：在進(jìn)行機(jī)械加工之前，必須將工件放在機(jī)床的工作臺或夾具上，使它 占有正確的位置。工件在定位之后，為了使它在切削過程中，不致因切削力、重力和慣性力的 作用而偏離正確的位置，還需把它 夾緊 。安裝：工件從定位到夾緊的全過程。 安裝工件時，一般是先定位后夾緊，而在三爪卡盤上安裝工件時，定位與夾 緊是同時進(jìn)行的。安裝方式：(1) 直接

10、安裝法 工件直接安放在機(jī)床工作臺或者通用夾具 ( 如三爪卡盤、四 爪卡盤、平口鉗、電磁吸盤等標(biāo)準(zhǔn)附件 ) 上，有時 不另行找正即夾緊，例如利用 三爪卡盤或電磁吸盤安裝工件； 有時則需要 根據(jù)工件上某個表面或劃線找正工 件，再行夾緊，例如在四爪卡盤或在機(jī)床工作臺上安裝工件 。用這種方法安裝工件時，找正比較費(fèi)時，且定位精度的高低主要取決于所用 工具或儀表的精度，以及工人的技術(shù)水平，定位精度不易保證，生產(chǎn)率較低，所 以通常僅適用于單件小批生產(chǎn)。(2) 專用夾具安裝法 為某一零件的加工而專門設(shè)計和制造夾具， 無需進(jìn)行 找正，就可以迅速而可靠地保證工件對機(jī)床和刀具的正確相對位置， 并可迅速夾 緊。利用專

11、用夾具加工工件，既可保證加工精度，又可提高生產(chǎn)效率，但沒有通 用性。專用夾具的設(shè)計、 制造和維修需要一定的投資， 所以只有在成批生產(chǎn)或大 批大量生產(chǎn)中，才能取得比較好的效益。2. 機(jī)床夾具的分類和組成機(jī)床夾具 (jig and fixture for machine tool)可根據(jù)其使用范圍，分為通用夾具、專用夾具、組合夾具、通用可調(diào)夾具和成組夾具等類型。根據(jù)所使用的機(jī)床可將夾具分為車床夾具、銑床夾具、鉆床夾具 ( 鉆模) 、鏜 床夾具 ( 鏜模 ) 、磨床夾具和齒輪機(jī)床夾具等。根據(jù)產(chǎn)生夾緊力的動力源可將夾具分為手動夾具、氣動夾具、液壓夾具、電 動夾具、電磁夾具和真空夾具等。6)圖1-40

12、平面定位用的定位元件專用夾具一般由以下部分組成：（1）定位元件 夾具與工件選定的定位基準(zhǔn)面接觸，用以確定工件正確位置的零件。工件以平面定位時，用支承釘和支承板作定位元件，如圖1-40所示。工件以外圓柱面定位時，用V形塊和定位套筒作定元件，如圖1-41所示。工件以孔定位時，用定位心軸和定位銷作定位元件。圖1-42a為圓柱銷，圖1-42b為菱形銷。 >b）蔓旳鋼外圓柱面定位用的定位元件圖1-42 定位銷工件定位后，為了防止工件由于受切削力等外力的作用而產(chǎn)生位移，而將其夾牢緊固的機(jī)構(gòu)。常用的夾緊機(jī)構(gòu)有螺釘壓板（圖1-43a）、偏心壓板（圖1-43b）、斜楔夾緊機(jī) 構(gòu)、鉸鏈夾緊機(jī)構(gòu)等。(3) 導(dǎo)

13、向元件用來對刀和引導(dǎo)刀具進(jìn)入正確加工位置的零件，例如圖1-39 所示夾具上的鉆套。其它導(dǎo)向元件還有導(dǎo)向套、對刀塊等。鉆套和導(dǎo)向套主要用在鉆床夾具和鏜床夾具上，對刀塊主要用在銑床夾具 上。(4) 夾具體和其它部分夾具體是夾具的基準(zhǔn)零件，用它來連接并固定定位 元件、夾緊機(jī)構(gòu)和導(dǎo)向元件等，使之成為一個整體，并通過它將夾具安裝在機(jī) 床上。根據(jù)加工工件的要求，有時還在夾具上設(shè)有分度機(jī)構(gòu)、導(dǎo)向鍵、平衡鐵和操 作件等。整個夾具及其零件都要具有足夠的精度和剛度，并且結(jié)構(gòu)要緊湊，形狀要簡單，裝卸工件和清除切屑要方便等。3. 基準(zhǔn)及其選擇在零件的設(shè)計和加工過程中，經(jīng)常要用到某些點(diǎn)、線、面來確定其要素間的 幾何關(guān)系

14、，這些作為依據(jù)的點(diǎn)、線、面稱為基準(zhǔn)?；鶞?zhǔn)：分為設(shè)計基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)兩大類。(1) 設(shè)計基準(zhǔn)設(shè)計基準(zhǔn)是設(shè)計時在零件圖紙上所使用的基準(zhǔn)。以設(shè)計基準(zhǔn)為依據(jù)來確定各幾何要素之間的尺寸及相互位置關(guān)系如圖 1-44a 所示，齒輪內(nèi)孔、外圓和分度圓的設(shè)計基準(zhǔn)是齒輪的軸線，兩端面可以認(rèn)為是互 為基準(zhǔn)。(2) 工藝基準(zhǔn)工藝基準(zhǔn)是在制造零件和裝配機(jī)器的過程中所使用的基準(zhǔn)。 工藝基準(zhǔn)又分為定位基準(zhǔn)、測量基準(zhǔn)和裝配基準(zhǔn)，它們分別用于工件加工時 的定位、工件的測量檢驗和零件的裝配。定位基準(zhǔn)：工件在加工時，用以確定工件對于機(jī)床及刀具相對位置的表面。 例如車削圖1-44a所示齒輪輪坯的外圓和左端面時，若用已經(jīng)加工過的內(nèi)孔 將

15、工件安裝在心軸上，則孔的軸線就是外圓和左端面的定位基準(zhǔn)。圖1-44 設(shè)計基準(zhǔn)粗基準(zhǔn)：最初工序中所用的定位基準(zhǔn)，是毛坯上未經(jīng)加工的表面 精基準(zhǔn)：在其后各工序加工中所用的定位基準(zhǔn)是已加工的表面。（3）粗基準(zhǔn) 粗基準(zhǔn)的選擇應(yīng)保證所有加工表面都具有足夠的加工余量，而 且各加工表面對不加工表面具有一定的位置精度。其選擇的具體原則如下：1）選取不加工的表面作粗基準(zhǔn)，如果零件上有好幾個不加工的表面，則應(yīng)選擇與加工表面相互位置精度要求高的表面作粗基準(zhǔn)。如圖1-45所示，以不加工的外圓表面作為粗基準(zhǔn)，既可在一次安裝中把絕大 部分要加工的表面加工出來，又能夠保證外圓面與內(nèi)孔同軸以及端面與孔軸線垂 直。2）選取要求

16、加工余量均勻的表面為粗基準(zhǔn)，這樣可以保證作為粗基準(zhǔn)的表面加工時，余量均勻。例如車床床身（圖1-46），要求導(dǎo)軌面耐磨性好，希望在加工時只切去較小而 均勻的一層余量，使其表層保留均勻一致的金相組織和物理力學(xué)性能。若先選擇導(dǎo)軌面作粗基準(zhǔn)，加工床腿的底平面（圖1-46a），然后再以床腿的底平面為基準(zhǔn) 加工導(dǎo)軌面（圖1-46b），這樣就能達(dá)到目的。A圖1-45套筒法蘭加工實例圖1-46 床身加工的粗基準(zhǔn)階梯軸的加工圖 1-473）對于所有表面都要加工的零件，應(yīng)選擇余量和公差最小的表面作粗基準(zhǔn)， 以避免余量不足而造成廢品。如圖1-47所示階梯軸，表面B加工余量最小，應(yīng)選擇表面 B乍為基準(zhǔn)。4）為使工件定

17、位穩(wěn)定，夾緊可靠，要求所選用的粗基準(zhǔn)盡可能平整、光潔， 不允許有鍛造飛邊、鑄造澆冒口切痕或其它缺陷，并有足夠的支承面積。5）在同一尺寸方向上粗基準(zhǔn)通常只允許使用一次， 這是因為粗基準(zhǔn)一般都很 粗糙，重復(fù)使用同一粗基準(zhǔn)，所加工的兩組表面之間的位置誤差會相當(dāng)大， 因此, 粗基準(zhǔn)一般不得重復(fù)使用。（4）精基準(zhǔn)精基準(zhǔn)的選擇應(yīng)保證加工精度和裝夾可靠方便。其選擇的具體原則如下：1）盡可能選擇尺寸較大的表面作為精基準(zhǔn)，以提高安裝的穩(wěn)定性和精確性。2）基準(zhǔn)重合原則，盡可能選用設(shè)計基準(zhǔn)為定位基準(zhǔn)，即。這樣可以避免定位 基準(zhǔn)與設(shè) 計基準(zhǔn)不重合而產(chǎn)生的定位誤差。3）基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。零件上的某些精確表面，其相互位置精度

18、往往有較高的要 求，在精加工這些表面時，要盡可能選用同一定位基準(zhǔn)，以利于保證各表面間的 相互位置精度。4）互為基準(zhǔn)原則。當(dāng)工件上兩個加工表面之間的位置精度要求比較高時，可 以采用兩個加工表面互為基準(zhǔn)反復(fù)加工的方法。5）自為基準(zhǔn)原則。當(dāng)有的表面精加工工序要求余量小而均勻（如導(dǎo)軌磨）時， 可利用被加工表面本身作為定位基準(zhǔn)， 這叫做自為基準(zhǔn)原則。此時的位置精度應(yīng) 由先行工序保證。在生產(chǎn)實際中，工件上定位基準(zhǔn)面的選擇不一定能完全符合上述原則，這就要根據(jù)具體情況進(jìn)行分析，并加以靈活運(yùn)用。4. 工件在夾具中的定位(1) 工件的六點(diǎn)定位原理任何一個工件，在其位置尚未確定前，均具有 六個自由度 ，即沿 空間三個 直角坐標(biāo)軸x、y、z方向的移動與繞它們的轉(zhuǎn)動，分別以 x、y、z、x、y、z 表示，如圖1-48a所示。要使工件在機(jī)床夾具中正確定位，必須 限制或約束工件 的這些自由度，如圖1-48b所示。采用六個定位支承點(diǎn)合理布置，使工件有關(guān)定 位基準(zhǔn)面與其相接觸，每一個定位支承點(diǎn)限制了工件的一個自由度，便可將工 件六個自由度完全限制，使工件在空間的位置被唯一地確定。這就是通常所說 的工件的六點(diǎn)定位原理。其中三個支承點(diǎn)在xOy平面上，限制x、y和z三個自由度；兩個支承點(diǎn)在xOz 平面上，限制y和z兩個自由度；最后一個支承點(diǎn)在yOz平面上，限制x 一個自由 度。工件定位時，