機械加工工藝基本知識

1、機械加工工藝基本知識newmaker一、生產(chǎn)過程和工藝過程 產(chǎn)品的生產(chǎn)過程是指把原材料變?yōu)槌善返娜^程。機械產(chǎn)品的生產(chǎn)過程一般包括： 1 生產(chǎn)與技術(shù)的準備 如工藝設(shè)計和專用工藝裝備的設(shè)計和制造、生產(chǎn)計劃的編制、生產(chǎn)資料的準備等； 2 毛坯的制造 如鑄造、鍛造、沖壓等； 3 零件的加工 切削加工、熱處理、表面處理等； 4 產(chǎn)品的裝配 如總裝、部裝、調(diào)試檢驗和油漆等； 5 生產(chǎn)的服務(wù) 如原材料、外購件和工具的供應(yīng)、運輸、保管等； 在生產(chǎn)過程中改變生產(chǎn)對象的形狀、尺寸、相對位置和性質(zhì)等，使其成為成品或半成品的過程，稱為工藝過程。如毛坯的制造、機械加工、熱處理、裝配等均為工藝過程。 工藝過程中，若用機

2、械加工的方法直接改變生產(chǎn)對象的形狀、尺寸和表面質(zhì)量，使之成為合格零件的工藝過程，稱為機械加工工藝過程。同樣，將加工好的零件裝配成機器使之達到所要求的裝配精度并獲得預(yù)定技術(shù)性能的工藝過程，稱為裝配工藝過程。 機械加工工藝過程和裝配工藝過程是機械制造工藝學(xué)研究的兩項主要內(nèi)容。 二、機械加工工藝過程的組成 機械加工工藝過程是由一個或若干個順序排列的工序組成的，而工序又可分為若干個安裝、工位、工步和走刀。 ( 一 ) 工序 工序是指一個或一組工人，在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內(nèi)容。 區(qū)分工序的主要依據(jù)，是工作地（或設(shè)備）是否變動和完成的那部分工藝內(nèi)容是否連續(xù)。 圖 3-1

3、 所示的圓盤零件，單件小批生產(chǎn)時其加工工藝過程如表 3-1 所示；成批生產(chǎn)時其加工工藝過程如表 3-2 所示。 表 3-1 圓盤零件單件小批機械加工工藝過程 表 3-2 圓盤零件成批機械加工工藝過程 由表 3-1 可知，該零件的機械加工分車削和鉆削兩道工序。因為兩者的操作工人、機床及加工的連續(xù)性均已發(fā)生了變化。而在車削加工工序中，雖然含有多個加工表面和多種加工方法（如車、鉆等），但其劃分工序的要素未改變，故屬同一工序。而表 3-2 分為四道工序。雖然工序了 1 和工序 2 同為車削，但由于加工連續(xù)性已變化，因此應(yīng)為兩道工序；同樣工序 4 修孔口銳邊及毛刺，因為使用設(shè)備和工作地均已變化，因此也應(yīng)

4、作為另一道工序。 工序不僅是組成工藝過程的基本單元，也是制訂時間定額，配備工人，安排作業(yè)和進行質(zhì)量檢驗的基本單元。 （二）工步與走刀 為了便于分析和描述工序的內(nèi)容，工序還可以進一步劃分工步。 工步是指加工表面（或裝配時的連接表面）和加工（或裝配）工具不變的情況下所連續(xù)完成的那一部分工序。一個工序可以包括幾個工步，也可以只有一個工步。如表 3-1 中工序 1 。在安裝 中進行車大端面、車外圓、鉆 20孔、倒角等加工，由于加工表面和使用刀具的不同，即構(gòu)成四個工步。 一般來說，構(gòu)成工步的任一要素（加工表面、刀具及加工連續(xù)性）改變后，即成為另一個工步。但下面指出的情況應(yīng)視為一個工步： 1 對于那些一次

5、裝夾中連續(xù)進行的若干相同的工步應(yīng)視為一個工步。如圖 3-1零件上三個 8孔鉆削?？梢宰鳛橐粋€工步。即鉆 3- 8。 2 為了提高生產(chǎn)率，有時用幾把刀具同時加工幾個表面，此時也應(yīng)視為一個工步，稱為復(fù)合工步。如圖 3-2的加工方案。 在一個工步內(nèi)，若被加工表面切去的金屬層很厚，需分幾次切削，則每進行一次切削就是一次走刀。一個工步可以包括一次走刀或幾次走刀。 （三）安裝與工位 工件在加工前，在機床或夾具上先占據(jù)一正確位置（定位），然后再夾緊的過程稱為裝夾。工件（或裝配單元）經(jīng)一次裝夾后所完成的那一部分工藝內(nèi)容稱為安裝。在一道工序中可以有一個或多個安裝。表 3-1中工序 1即有兩個安裝，而工序 2有一

6、個安裝。工件加工中應(yīng)盡量減少裝夾次數(shù)，因為多一次裝夾就多一次裝夾誤差，而且增加了輔助時間。因此生產(chǎn)中常用各種回轉(zhuǎn)工作臺、回轉(zhuǎn)夾具或移動夾具等，以便在工件一次裝夾后，可使其處于不同的位置加工。為完成一定的工序內(nèi)容，一次裝夾工件后，工件（或裝配單元）與夾具或設(shè)備的可動部分一起相對刀具或設(shè)備固定部分所占據(jù)的每一個位置，稱為工位。 圖 3-3所示為一種利用回轉(zhuǎn)工作臺在一次裝夾后順序完成裝卸工件、鉆孔、擴孔和鉸孔四個工位加工的實例。 三、 工件的夾緊 （一）工作夾緊概述 如上所述，工件在加工前需要定位和夾緊。這是兩項十分重要的工作。關(guān)于定位在后面章節(jié)中詳細論述，本節(jié)對工件在機床上或夾具中的夾緊作一概略說

7、明。 夾緊的目的是防止工件在切削力、重力、慣性力等的作用下發(fā)生位移或振動，以免破壞工件的定位。因此正確設(shè)計的夾緊機構(gòu)應(yīng)滿足下列基本要求： 1 夾緊應(yīng)不破壞工件的正確定位； 2 夾緊裝置應(yīng)有足夠的剛性； 3 夾緊時不應(yīng)破壞工件表面，不應(yīng)使工件產(chǎn)生超過允許范圍的變形； 4 能用較小的夾緊力獲得所需的夾緊效果； 5 工藝性好，在保證生產(chǎn)率的前提下結(jié)構(gòu)應(yīng)簡單，便于制造、維修和操作。手動夾緊機構(gòu)應(yīng)具有自鎖性能。 （二）工件夾緊力三要素的確定 根據(jù)上述的基本要求，正確確定夾緊力三要素（方向、作用點、大小）是一個不容忽視的問題。 1 夾緊力方向的確定 (1) 夾緊力的方向不應(yīng)破壞工件定位。 圖 3-4a為不

8、正確的夾緊方案，夾緊力有向上的分力 F W ，使工件離開原來的正確 定位位置。而圖 b 為正確的夾緊方案。 （ 2 ） 夾緊力方向應(yīng)指向主要定位表面。 2 夾緊力作用點的確定 （ 1 ）夾緊力的作用點應(yīng)落在支承范圍內(nèi)。 圖 3-5 所示的夾緊力的作用點落到了定位元件的支承范圍之外，夾緊時將破壞正確位置，因而是不正確的。 (3) 夾緊力的作用點應(yīng)落在工件剛性較好的部位。 圖 3-6a 薄壁套筒的軸向剛性比徑向剛性好，用卡爪徑向夾緊時工件變形大，若沿軸向施加夾緊力，變形就會小得多。夾緊圖 3-6b 所示的薄壁箱體時，夾緊力不應(yīng)作用在箱體的頂面，而應(yīng)作用在剛性較好的凸邊上。或如圖 3-6c 所示改為

9、三點夾緊，改變著力點的位置，以減少夾緊變形。 （ 3 ）夾緊力的作用點應(yīng)靠近工件的加工部位。 圖 3-7 所示，夾緊力遠離加工部位，因此應(yīng)在加工部位加上輔助夾緊機構(gòu)，以防止加工時發(fā)生振動，影響加工質(zhì)量和安全。 3 夾緊力大小的估算 加工過程中，工件受到切削力、離心力、慣性力及重力等的作用，理論上夾緊力的作用應(yīng)與上述力（力矩）的作用相平衡。但是切削力的大小和方向在加工過程中是變化的，因此夾緊力的大小只能進行粗略的估算。估算的方法： （ 1 ） 找出對夾緊最不利的瞬時狀態(tài)，估算此狀態(tài)下所需的夾緊力。 （ 2 ） 為了簡便，只考慮主要因素在力系中的影響，略去次要因素在力系中的影響。 （ 3 ） 根據(jù)

10、工件狀態(tài)，列出力（力矩）的平衡方程式，解出夾緊力的大小 ，還應(yīng)適當考慮安全系數(shù)。 如需進行夾緊力估算可參閱有關(guān)資料。 四、機械加工生產(chǎn)類型及特點 （一）生產(chǎn)綱領(lǐng) 企業(yè)在計劃期內(nèi)生產(chǎn)的產(chǎn)品的數(shù)量和進度計劃稱為生產(chǎn)綱領(lǐng)。零件的年生產(chǎn)綱領(lǐng)可按下式計算： 式中 N 零件的年生產(chǎn)綱領(lǐng)（件 / 年）； Q 產(chǎn)品的年生產(chǎn)綱領(lǐng)（臺 / 年）； n 每臺產(chǎn)品中該零件的數(shù)量（件 / 臺）； a% 備品的百分率； b% 廢品的百分率。 生產(chǎn)綱領(lǐng)的大小對生產(chǎn)組織形式和零件加工過程起著重要的作用，它決定了各工序所需專業(yè)化和自動化和程度，決定了所應(yīng)選用的工藝方法和工藝裝備。 （二）生產(chǎn)類型及工藝特點 企業(yè)（或車間、工段、

11、班組、工作地）生產(chǎn)專業(yè)化程度的分類稱為生產(chǎn)類型。生產(chǎn)類型一般可分為：單件生產(chǎn)、成批生產(chǎn)、大量生產(chǎn)三種類型。 1 單件生產(chǎn) 單件生產(chǎn)的基本特點是：生產(chǎn)的產(chǎn)品種類繁多，每種產(chǎn)品的產(chǎn)量很少，而且很少重復(fù)生產(chǎn)。例如重型機械產(chǎn)品制造和新產(chǎn)品試制等都屬于單件生產(chǎn)。 2 成批生產(chǎn) 成批生產(chǎn)的基本特點是：分批地生產(chǎn)相同的產(chǎn)品，生產(chǎn)呈周期性重復(fù)。如機床制造、電機制造等屬于成批生產(chǎn)。成批生產(chǎn)又可按其批量大小分為小批生產(chǎn)、中批生產(chǎn)、大批生產(chǎn)三種類型。其中，小批生產(chǎn)和大批生產(chǎn)的工藝特點分別與單件生產(chǎn)和大量生產(chǎn)的工藝特點類似；中批生產(chǎn)的工藝特點介于小批生產(chǎn)和大批生產(chǎn)之間。 3 大量生產(chǎn) 大量生產(chǎn)的基本特點是：產(chǎn)量大、品種少，大多數(shù)工作地長期重復(fù)地進行某個零件的某一道工序的加工。例如，汽車、拖拉機、軸承等的制造都屬于大量生產(chǎn)。 生產(chǎn)類型的劃分除了與生產(chǎn)綱領(lǐng)有關(guān)外，還應(yīng)考慮產(chǎn)品的大小及復(fù)雜程度。表 3-3 所列為生產(chǎn)類型與生產(chǎn)綱領(lǐng)的關(guān)系，可供確定生產(chǎn)類型時