武漢理工大學,金屬工藝學第21章機械加工工藝的基本知識

1、主要內(nèi)容主要內(nèi)容 21.1 基本概念基本概念1 21.2 毛坯的選擇毛坯的選擇2 21.3 工件的安裝和夾具工件的安裝和夾具3 21.4工藝過程的制定工藝過程的制定4本章重難點本章重難點1 1、各定位元件分別限、各定位元件分別限制了哪幾個自由度制了哪幾個自由度2 2、加工工藝的制定、加工工藝的制定 21.5 典型零件加工工藝過程實例典型零件加工工藝過程實例521.1.1 21.1.1 生產(chǎn)過程和工藝過程生產(chǎn)過程和工藝過程1. 1. 生產(chǎn)過程生產(chǎn)過程: :由原材料到生產(chǎn)出成品的全部勞動過程的總和。由原材料到生產(chǎn)出成品的全部勞動過程的總和。運輸、保管運輸、保管 調(diào)試、包裝調(diào)試、包裝生產(chǎn)準備生產(chǎn)準備

2、制造毛坯制造毛坯裝配檢驗裝配檢驗切削加工切削加工生產(chǎn)過程生產(chǎn)過程21.1 21.1 基本概念基本概念鑄造鑄造若干工序若干工序鍛造鍛造焊接焊接切削加工切削加工熱處理熱處理工藝過程工藝過程2.2.工藝過程工藝過程: :生產(chǎn)過程中直接改變原材料的性能、尺寸和形生產(chǎn)過程中直接改變原材料的性能、尺寸和形狀使之變成成品的過程。狀使之變成成品的過程。（1 1）工序：）工序：工藝過程中，在一個工作地點，對一個或一組工件連工藝過程中，在一個工作地點，對一個或一組工件連續(xù)完成的那部分工藝過程。續(xù)完成的那部分工藝過程。（2 2）安裝：）安裝：是工序的組成部分。在機械加工中，一次裝夾所連續(xù)是工序的組成部分。在機械加工

3、中，一次裝夾所連續(xù)完成的那部分工藝過程。完成的那部分工藝過程。 （3 3）工位：）工位： 為了減少工件安裝的次數(shù)，常采用各種回轉(zhuǎn)工為了減少工件安裝的次數(shù)，常采用各種回轉(zhuǎn)工作臺，回轉(zhuǎn)夾具或移位夾具，使工件在一次安裝中先后處于幾個不作臺，回轉(zhuǎn)夾具或移位夾具，使工件在一次安裝中先后處于幾個不同的位置進行加工。此時，工件在機床上占據(jù)的每一個位置所完成同的位置進行加工。此時，工件在機床上占據(jù)的每一個位置所完成的那一部分加工過程稱為工位。的那一部分加工過程稱為工位。 （4 4）工步：）工步： 指工件在一個工序內(nèi)，一次安裝中，當加工表指工件在一個工序內(nèi)，一次安裝中，當加工表面、切削工具和切削用量中的轉(zhuǎn)速與進

4、給量均不變條件下所完成面、切削工具和切削用量中的轉(zhuǎn)速與進給量均不變條件下所完成的那部分工藝過程的那部分工藝過程 。 （5 5）走刀：）走刀： 在一個工步內(nèi)，若被加工表面切去的金屬在一個工步內(nèi)，若被加工表面切去的金屬層很厚，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次走刀。個工步可包括一次或幾次走刀。 21.1.2 21.1.2 生產(chǎn)類型與特征生產(chǎn)類型與特征單件生產(chǎn)：單件生產(chǎn)：單個制造機構(gòu)或尺寸不同的產(chǎn)品；單個制造機構(gòu)或尺寸不同的產(chǎn)品； 成批生產(chǎn)：成批生產(chǎn)：成批制造相同的工件；成批制造相同的工件；大量生產(chǎn)：大量生產(chǎn)

5、：一種產(chǎn)品制造數(shù)量很多，多數(shù)工作地點經(jīng)常重復地進行一種產(chǎn)品制造數(shù)量很多，多數(shù)工作地點經(jīng)常重復地進行一種工件某一工序的加工。一種工件某一工序的加工。 1 1生產(chǎn)綱領生產(chǎn)綱領 2 2生產(chǎn)類型生產(chǎn)類型 產(chǎn)品（或零件）的生產(chǎn)綱領，是包括備品和廢品在內(nèi)的該產(chǎn)產(chǎn)品（或零件）的生產(chǎn)綱領，是包括備品和廢品在內(nèi)的該產(chǎn)品（或零件）的年產(chǎn)量。品（或零件）的年產(chǎn)量。 (1%)NQnab 式中：式中： N N零件的生產(chǎn)綱領；零件的生產(chǎn)綱領； Q Q產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領（臺產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領（臺/ /年）；年）； n n每臺產(chǎn)品中該零件的數(shù)量（件每臺產(chǎn)品中該零件的數(shù)量（件/ /臺），臺）， 備品的百分率，備品的百分率， b b廢品

6、的百分率。廢品的百分率。21.1.3 21.1.3 制訂零件機械加工工藝規(guī)程的原則、內(nèi)容及步制訂零件機械加工工藝規(guī)程的原則、內(nèi)容及步驟驟1 1工藝規(guī)程的作用工藝規(guī)程的作用 工藝規(guī)程是將零件機械加工工藝過程的有關(guān)內(nèi)容，用文件的形式寫出來。工藝規(guī)程是將零件機械加工工藝過程的有關(guān)內(nèi)容，用文件的形式寫出來。 2 2制定工藝規(guī)程的原則制定工藝規(guī)程的原則 制定工藝規(guī)程的原則是，在一定的生產(chǎn)條件下，以最少的勞動消耗和最制定工藝規(guī)程的原則是，在一定的生產(chǎn)條件下，以最少的勞動消耗和最低的費用，按計劃規(guī)定的時間，可靠地加工出符合圖樣及技術(shù)要求的零件。低的費用，按計劃規(guī)定的時間，可靠地加工出符合圖樣及技術(shù)要求的零件

7、。 3 3制定工藝規(guī)程的內(nèi)容和步驟制定工藝規(guī)程的內(nèi)容和步驟 （1 1）零件圖的研究與工藝分析）零件圖的研究與工藝分析 （2 2）確定生產(chǎn)類型）確定生產(chǎn)類型 （3 3）確定毛坯的種類和尺寸）確定毛坯的種類和尺寸 （4 4）選擇定位基準和主要表面加工方法）選擇定位基準和主要表面加工方法 （5 5）擬定零件加工的工藝路線）擬定零件加工的工藝路線 （6 6）確定各工序尺寸及公差）確定各工序尺寸及公差 （7 7）確定各工序的設備、刀具、夾具、量具和其它輔助工具）確定各工序的設備、刀具、夾具、量具和其它輔助工具 （8 8）確定切削用量和工時定額）確定切削用量和工時定額 （9 9）確定各主要工序的技術(shù)要求及

8、檢驗方法）確定各主要工序的技術(shù)要求及檢驗方法 （1010）填寫工藝文件）填寫工藝文件21.2.1 21.2.1 材料的使用性能原則材料的使用性能原則1.1.零件使用條件與失效形式分析零件使用條件與失效形式分析 零件使用條件應根據(jù)產(chǎn)品的功能和零件在產(chǎn)品中的作用進行分析零件使用條件應根據(jù)產(chǎn)品的功能和零件在產(chǎn)品中的作用進行分析 。機械零件在使用過程中會因某種性能不足而出現(xiàn)相應形式的失效。因此機械零件在使用過程中會因某種性能不足而出現(xiàn)相應形式的失效。因此可根據(jù)零件的失效形式，分析得出起主導作用的使用性能，并以此作為可根據(jù)零件的失效形式，分析得出起主導作用的使用性能，并以此作為選材的主要依據(jù)。選材的主要

9、依據(jù)。 2 2確定使用性能指標和數(shù)值確定使用性能指標和數(shù)值 通過分析零件工作條件和失效形式，確定零件對使用性能的要求通過分析零件工作條件和失效形式，確定零件對使用性能的要求后，必須進一步轉(zhuǎn)化為實驗室性能指標和數(shù)值，這是選材的極其重要的后，必須進一步轉(zhuǎn)化為實驗室性能指標和數(shù)值，這是選材的極其重要的步驟。步驟。3.3.根據(jù)力學性能選材時應注意的問題根據(jù)力學性能選材時應注意的問題 零件所要求的力學性能指標和數(shù)值確定下來之后便可進行選材。零件所要求的力學性能指標和數(shù)值確定下來之后便可進行選材。 (l(l）學會正確使用手冊和有關(guān)資料。）學會正確使用手冊和有關(guān)資料。 (2(2）正確使用硬度指標。）正確使用

10、硬度指標。 (3(3）強度與韌性應合理配合）強度與韌性應合理配合。21.2 21.2 毛坯選擇的一般原則毛坯選擇的一般原則21.2.2 21.2.2 材料的工藝性能原則材料的工藝性能原則 零件都是由不同的工程材料經(jīng)過一定的加工制造而成的。零件都是由不同的工程材料經(jīng)過一定的加工制造而成的。因此，材料的工藝性能。即加工成合格零件的難易程度，顯然因此，材料的工藝性能。即加工成合格零件的難易程度，顯然也是選材必須考慮的主要問題。也是選材必須考慮的主要問題。 21.2.3 21.2.3 經(jīng)濟性原則經(jīng)濟性原則1 1盡量降低材料及其加工成本盡量降低材料及其加工成本2 2用非金屬材料代替金屬材料用非金屬材料代

11、替金屬材料3 3零件的總成本零件的總成本21.2.4 21.2.4 毛坯的種類毛坯的種類鑄件、鍛件、型材、組合毛坯鑄件、鍛件、型材、組合毛坯21.2.5 21.2.5 毛坯種類的選擇毛坯種類的選擇 毛坯選擇有兩種不同的方向：毛坯選擇有兩種不同的方向： 一種是使毛坯的形狀和尺寸盡量與零件接近，零件制造的大部分一種是使毛坯的形狀和尺寸盡量與零件接近，零件制造的大部分勞動量用于毛坯。機械加工多為精加工，勞動量和費用都比較少；勞動量用于毛坯。機械加工多為精加工，勞動量和費用都比較少； 另另種是毛坯的形狀及尺寸與零件相差較大，機械加工切除較多種是毛坯的形狀及尺寸與零件相差較大，機械加工切除較多材料，其勞

12、動量及費用也較大。材料，其勞動量及費用也較大。 毛坯選擇應除滿足一般原則外，還要全面考慮下列一些因素的影毛坯選擇應除滿足一般原則外，還要全面考慮下列一些因素的影響：響： 1 1 生產(chǎn)綱領的大小。生產(chǎn)綱領的大小。 2 2 零件材料和力學性能。零件材料和力學性能。 3 3 滿足材料的工藝要求滿足材料的工藝要求。21.3.1 21.3.1 工件的安裝方式工件的安裝方式（1 1）直接安裝法）直接安裝法（2 2）采用夾具安裝）采用夾具安裝21.3 21.3 工件的安裝與夾具工件的安裝與夾具 工件基準的概念：工件基準的概念：零件設計與制造中，需以一些指定的零件設計與制造中，需以一些指定的點、線或面作為根據(jù)

13、，來確定其他點、線或面的位置，這些作點、線或面作為根據(jù)，來確定其他點、線或面的位置，這些作為根據(jù)的點、線或面稱為基準。為根據(jù)的點、線或面稱為基準。設計基準設計基準工藝基準工藝基準工件的工件的基準基準 21.3.2 21.3.2 工件的基準工件的基準設計時在零件圖上所使用的基準。設計時在零件圖上所使用的基準。在制造零件和裝配機器的過程中所使用的基準。在制造零件和裝配機器的過程中所使用的基準。 工藝基準又分為工藝基準又分為定位基準定位基準、度量基準和裝配基準，它、度量基準和裝配基準，它們分別用于工件加工時的定位、工件的測量和零件的裝配。們分別用于工件加工時的定位、工件的測量和零件的裝配。 定位基準

14、的選擇定位基準的選擇 a. a.粗基準的選擇粗基準的選擇對毛坯開始進行機對毛坯開始進行機械加工時，第一道工序只能以毛坯表面定位，這械加工時，第一道工序只能以毛坯表面定位，這種基準稱為粗基準。種基準稱為粗基準。）選取不加工的表面為粗基準）選取不加工的表面為粗基準）選取要求加工余量均勻的表面為粗基準）選取要求加工余量均勻的表面為粗基準 3 3）對于所有表面都要加工的零件，）對于所有表面都要加工的零件，應選擇余量和公差最小的表面作粗基準，應選擇余量和公差最小的表面作粗基準，以避免余量不足而造成廢品。以避免余量不足而造成廢品。A A導軌面導軌面 B B床身底面床身底面 4 4）選取光潔、平整、面積足夠

15、大、）選取光潔、平整、面積足夠大、裝夾穩(wěn)定的表面為粗基準。裝夾穩(wěn)定的表面為粗基準。 5 5）粗基準只能在第一道工序中使用）粗基準只能在第一道工序中使用一次，不能重復使用。一次，不能重復使用。b.b.精基準的選擇精基準的選擇1 1）基準重合原則）基準重合原則：定位基準定位基準與設計基準重合，可避免產(chǎn)生與設計基準重合，可避免產(chǎn)生定位誤差；定位誤差；2 2）基準同一原則）基準同一原則：加工零件上加工零件上某些位置精度要求較高的表面，某些位置精度要求較高的表面，應盡可能選同一定位基準，以保應盡可能選同一定位基準，以保證各加工表面的位置精度。證各加工表面的位置精度。3 3）選擇精度較高、安裝穩(wěn)定）選擇精

16、度較高、安裝穩(wěn)定可靠的表面作精基準，而且所可靠的表面作精基準，而且所選的基準應使夾具結(jié)構(gòu)簡單，選的基準應使夾具結(jié)構(gòu)簡單，安裝和加工工件方便。安裝和加工工件方便。在第一道工序之后，應當以加工過的表面為定位基準，在第一道工序之后，應當以加工過的表面為定位基準，這種定位基準稱為精基準（或光基準）這種定位基準稱為精基準（或光基準）定位定位=B+C定位定位=B定位定位=0. .定位定位. .六點六點定位原理定位原理c.c.定位和定位和的夾緊概的夾緊概念念d.d.六點定則六點定則使工件在機床或夾具上占有正確的位置，以使工件在機床或夾具上占有正確的位置，以保證被加工表面的精度。保證被加工表面的精度。一個不受

17、約束的物體在空間有六個自由度，即一個不受約束的物體在空間有六個自由度，即沿、方向的平移和繞、方向沿、方向的平移和繞、方向的轉(zhuǎn)動。的轉(zhuǎn)動。定位是限制這些自由度，但并非限制了這些自定位是限制這些自由度，但并非限制了這些自由度物體就不能動了由度物體就不能動了; ;因這只是定位，若需工因這只是定位，若需工件不動還須夾緊。件不動還須夾緊。六個支撐點限制工件的六個自由度。六個支撐點限制工件的六個自由度。 21.3.3 21.3.3 工件的定位原理工件的定位原理xoy平面平面 z軸移動、軸移動、x、y軸旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)yoz平面平面 x軸移動、軸移動、z軸旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)xoz平面平面 y軸移動軸移動六點定則的應用六點

18、定則的應用完全定位完全定位：用定位元件限制工件的六個自由：用定位元件限制工件的六個自由度的定位方式；度的定位方式；不完全定位不完全定位：沒有完全限制六個自由度的定沒有完全限制六個自由度的定位方式；位方式；欠定位欠定位：該限制的自由度沒有得到限制的定該限制的自由度沒有得到限制的定位方式；位方式；過定位過定位（或超定位）：一個自由度同時被兩個（或超定位）：一個自由度同時被兩個以上的定位元件限制了的定位方式；以上的定位元件限制了的定位方式； 完全定位、不完全定位完全定位、不完全定位是是合理的合理的定定位方式，位方式，欠定位欠定位是是不允許不允許的，會影響工的，會影響工件加工質(zhì)量和加工精度。件加工質(zhì)量

19、和加工精度。工件定位工件定位x x向不必限制向不必限制, ,為五點定位為五點定位y y向和向和y y旋轉(zhuǎn)不必限旋轉(zhuǎn)不必限制，為四點定位制，為四點定位 車削細長軸時若用三爪卡盤和前后頂尖定位時，前后頂尖已限制了車削細長軸時若用三爪卡盤和前后頂尖定位時，前后頂尖已限制了x x、y y、z z方向的平移和方向的平移和y y、z z旋轉(zhuǎn)五個自由度，而三爪卡盤又限制了旋轉(zhuǎn)五個自由度，而三爪卡盤又限制了y y、z z方向方向的平移，此時就出現(xiàn)了過定位。的平移，此時就出現(xiàn)了過定位。 但是三爪卡盤是用來傳遞運動的，生產(chǎn)中可用卡箍來代替三爪卡盤，但是三爪卡盤是用來傳遞運動的，生產(chǎn)中可用卡箍來代替三爪卡盤，卡箍既

20、可傳遞運動又不約束工件的自由度，變過定位為不完全定位?？ü考瓤蓚鬟f運動又不約束工件的自由度，變過定位為不完全定位。21.4.1 21.4.1 加工方法的選擇加工方法的選擇 根據(jù)零件各個加工表面的技術(shù)要求，來確定其加工根據(jù)零件各個加工表面的技術(shù)要求，來確定其加工方法及加工次數(shù)。使工件表面達到同樣質(zhì)量要求的加工方法及加工次數(shù)。使工件表面達到同樣質(zhì)量要求的加工方法有多種，因而在選擇從粗到精各加工方法及其步驟方法有多種，因而在選擇從粗到精各加工方法及其步驟時，要綜合考慮各方面工藝因素的影響。時，要綜合考慮各方面工藝因素的影響。綜合考慮綜合考慮各方面工各方面工藝因素的藝因素的影響影響 各種加工方法所能到

21、達的精度和表面粗糙度各種加工方法所能到達的精度和表面粗糙度工件材料的性質(zhì)工件材料的性質(zhì)考慮生產(chǎn)類型考慮生產(chǎn)類型考慮本廠現(xiàn)有設備及技術(shù)條件考慮本廠現(xiàn)有設備及技術(shù)條件21.4 21.4 工藝路線的擬定工藝路線的擬定21.4.2 21.4.2 加工階段的劃分加工階段的劃分 零件精度要求較高時，往往需要將加工過程劃分幾個階段，一般零件精度要求較高時，往往需要將加工過程劃分幾個階段，一般分為分為粗加工粗加工、精加工精加工和和光整加工光整加工等等目的目的保證加工質(zhì)量保證加工質(zhì)量合理使用設備合理使用設備合理安排熱處理工序合理安排熱處理工序21.4.3 21.4.3 工序的集中和分散工序的集中和分散 所謂工序

22、集中，就是整個工藝過程中所安排的工序數(shù)量盡量少，所謂工序集中，就是整個工藝過程中所安排的工序數(shù)量盡量少，每個工序所加工的表面數(shù)量盡量多。每個工序所加工的表面數(shù)量盡量多。 而工序分散則恰恰相反，安排工序數(shù)量多，每道工序加工的表而工序分散則恰恰相反，安排工序數(shù)量多，每道工序加工的表面數(shù)量少。分散到極限時，一道工序上只包含一個簡單工步的內(nèi)容。面數(shù)量少。分散到極限時，一道工序上只包含一個簡單工步的內(nèi)容。 21.4.4 21.4.4 加工順序的安排加工順序的安排（1 1） 機械加工機械加工順序的安排：順序的安排：（2 2）熱處理工序的安排：熱處理工序的安排：（3 3） 輔助工序的輔助工序的安排：安排：工序集中工序集中 工序分散工序分散 減少工序數(shù)目，縮短工藝減少工序數(shù)目，縮短工藝路線，減少設備數(shù)量路線，減少設備數(shù)量設備數(shù)量和工人數(shù)量多，生產(chǎn)面設備數(shù)量和工人數(shù)量多，生產(chǎn)