《機(jī)械制造工藝與夾具設(shè)計(jì)》機(jī)械加工工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)

1、 零件的工藝性分析及毛坯的選擇 1.2機(jī)械加工工藝的基本概念1.1 工序設(shè)計(jì) 1.4授課學(xué)時(shí)14第1章 機(jī)械加工工藝規(guī)程的設(shè)計(jì) 工藝過(guò)程設(shè)計(jì) 1.3教學(xué)重點(diǎn)（1）定位基準(zhǔn)的選擇（2）加工方法的確定（3）加工順序的安排教學(xué)難點(diǎn)（1）工藝路線的擬訂 （2）工序尺寸的計(jì)算第1章 機(jī)械加工工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)1-1 機(jī)械加工工藝的基本概念1.生產(chǎn)過(guò)程2.工藝過(guò)程3.機(jī)械加工工藝過(guò)程將原材料轉(zhuǎn)變?yōu)槌善返娜^(guò)程稱為生產(chǎn)過(guò)程。直接改變?cè)牧闲螤?、尺寸或性能（表面狀態(tài)、內(nèi)部組織）的那部分生產(chǎn)過(guò)程。采用機(jī)械加工方法直接改變毛坯的形狀、尺寸、表面質(zhì)量，使其成為合格零件的過(guò)程。一、生產(chǎn)過(guò)程、工藝過(guò)程與機(jī)械加工工藝過(guò)程二、

2、生產(chǎn)綱領(lǐng)和生產(chǎn)類型生產(chǎn)綱領(lǐng)：包括備品和廢品在內(nèi)的該產(chǎn)品的年產(chǎn)量。生產(chǎn)類型： （一）單件生產(chǎn)單個(gè)或者少數(shù)幾個(gè)地生產(chǎn)不同結(jié)構(gòu)或尺寸的產(chǎn)品。特點(diǎn)：產(chǎn)品數(shù)量少，加工對(duì)象經(jīng)常變換，生產(chǎn)率低，成本高。（二）成批生產(chǎn)在一年內(nèi)分批地生產(chǎn)相同的產(chǎn)品，生產(chǎn)呈周期性的重復(fù)。 （三）大量生產(chǎn)長(zhǎng)期地大量生產(chǎn)某種固定產(chǎn)品。 特點(diǎn)：產(chǎn)品數(shù)量很大，加工對(duì)象長(zhǎng)期固定不變，生產(chǎn)率高，成本低。 特點(diǎn)：產(chǎn)品數(shù)量較多，加工對(duì)象周期性變換，生產(chǎn)率中等，成本中等。又可分為：小批生產(chǎn)、中批生產(chǎn)、大批生產(chǎn)。 基準(zhǔn)的概念：用來(lái)確定零件上某些點(diǎn)、線、面 的位置 所依據(jù)的那些點(diǎn)、線、面。三、基 準(zhǔn) 基準(zhǔn)的分類： 1.工序基準(zhǔn)：在工序圖上，用來(lái)確定加

3、工表面位置的基準(zhǔn)。 2.定位基準(zhǔn)：在加工中，使工件在機(jī)床或夾具中占有正確 位置所采用的基準(zhǔn)。 3.測(cè)量基準(zhǔn)：測(cè)量時(shí)所采用的基準(zhǔn)。 4.裝配基準(zhǔn)：裝配時(shí)用來(lái)確定零件（或部件）在產(chǎn)品中的 相對(duì)位置所采用的基準(zhǔn)。（一）設(shè)計(jì)基準(zhǔn)：在零件設(shè)計(jì)圖紙上所采用的基準(zhǔn)。（二）工藝基準(zhǔn)：零件在加工及裝配過(guò)程中所采用的基準(zhǔn)。（一）機(jī)械加工工藝規(guī)程的概念概念：（二）制訂工藝規(guī)程的原則 1. 技術(shù)上的先進(jìn)性 2. 經(jīng)濟(jì)上的合理性 3. 使用上的安全性 格式：主要有工藝過(guò)程卡片和工序卡片兩種基本形式。 作用：1. 是指導(dǎo)生產(chǎn)的主要技術(shù)文件； 2. 是組織和管理生產(chǎn)的主要依據(jù)； 3. 是新建、擴(kuò)建或改建工廠、車間的依據(jù)。

4、規(guī)定零件機(jī)械加工工藝過(guò)程和操作方法的工藝文件。四、機(jī)械加工工藝規(guī)程的制訂（三）設(shè)計(jì)機(jī)械加工工藝規(guī)程的步驟確定生產(chǎn)類型零件的工藝分析選擇毛坯確定切削用量及時(shí)間定額確定加工余量及工序尺寸確定各工序的設(shè)備及工藝裝備選擇定位基準(zhǔn)擬定工藝路線填寫工藝文件 制訂機(jī)械加工工藝規(guī)程的步驟流程圖1、原始資料：主要有零件圖（產(chǎn)品圖）、生產(chǎn)綱領(lǐng)、現(xiàn)場(chǎng)的加工設(shè)備及生產(chǎn)條件等。1-2 零件的工藝性分析及毛坯的選擇 （二）從機(jī)械加工角度 分析零件是否具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性。 零件的結(jié)構(gòu)工藝性-是指所設(shè)計(jì)的零件結(jié)構(gòu)，在能滿足使用要求 的前提下，制造的可行性和經(jīng)濟(jì)性。 （一）從零件的作用上 分析零件的技術(shù)要求是否合理。一、零件

5、的工藝性分析 （一）從零件的作用上 分析零件的技術(shù)要求是否合理。（一）常用毛坯的種類及特點(diǎn)毛坯種類特 點(diǎn)鑄件 多用于結(jié)構(gòu)和形狀復(fù)雜的零件毛坯。木模手工造型 用于單件小批生產(chǎn)或大型零件，生產(chǎn)效率低，精度低；金屬模機(jī)器造型 用于大批生產(chǎn)，生產(chǎn)效率較高，精度較高；離心鑄造 用于空心旋轉(zhuǎn)零件，效率高，精度高，用于大批量生產(chǎn)；壓力鑄造 用于形狀復(fù)雜、精度高、大批生產(chǎn)、尺寸小有色金屬零件。 鍛件 用于制造強(qiáng)度高、形狀簡(jiǎn)單的零件毛坯。自由鍛造：生產(chǎn)效率低，精度低，用于單件小批生產(chǎn)；模鍛和精密鍛造：生產(chǎn)效率高，精度高，用于大批大量生產(chǎn)。 型材 用于形狀簡(jiǎn)單或尺寸不大的零件。分為熱軋和冷拉鋼材。 焊接件 用于尺

6、寸較大、形狀復(fù)雜的零件。多用型材或鍛件焊接而成，其制造成本低，但抗振性差，容易變形，尺寸誤差大。 沖壓件 用于形狀復(fù)雜、生產(chǎn)批量較大的板料毛坯。精度較高，但厚度不宜過(guò)大。二、毛坯的選擇（二）選擇毛坯應(yīng)全面考慮下列因素 如： 生產(chǎn)規(guī)模較大時(shí)，采用高精度和高生產(chǎn)率的毛坯制 造方法。 2. 零件的結(jié)構(gòu)及尺寸 1. 生產(chǎn)規(guī)模 如 尺寸較大的毛坯，往往不能采用模鍛、壓鑄。 如 階梯軸，若各臺(tái)階直徑相差不大： 若各臺(tái)階直徑相差較大：可選圓棒料；宜選鍛件。模鍛、壓鑄等。 3. 零件的機(jī)械性能的要求 4. 材料的工藝性要求 5. 現(xiàn)有的生產(chǎn)條件 如 鍛件的機(jī)械性能高于型材， 因此，對(duì)于重要的零件，強(qiáng)度要求高時(shí)

7、應(yīng)選用鍛件， 而不宜選用型材。 如 金屬型澆鑄的毛坯，其強(qiáng)度高于砂型澆注的毛坯； 離心澆鑄和壓力澆鑄的毛坯，其強(qiáng)度高于金屬型澆注的毛坯， 如 鑄鐵和青銅不能鍛造，只能選鑄造。 灰口鑄鐵基本上不能焊接。一、工藝過(guò)程的組成工序 工序是組成工藝過(guò)程的基本單元。定義：是指一個(gè)（或一組）工人，在一臺(tái)機(jī)床（或一個(gè)工作地點(diǎn)）上，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。區(qū)分工序的主要依據(jù)：是工作地點(diǎn)（或設(shè)備）是否變動(dòng)。 1.3 工藝過(guò)程設(shè)計(jì) 工 序 號(hào) 工 序 名 稱 加 工 設(shè) 備 1 2 3 4 5備料車大端面、車大端外圓及倒角車小端面、車小端外圓及倒角銑鍵槽去毛刺 鋸 床 車 床 車

8、床 銑 床 鉗工臺(tái)表3-1 階梯小軸的工序2. 安裝 在一道工序中，零件每裝夾一次所完成的加工。 階梯小軸某工序： 車大端面、車大端外圓、倒角、 車小端面、車小端外圓及倒角。 需兩次安裝（用卡盤裝夾）。車床刀架座，在平面磨床磨四個(gè)側(cè)面，需四次安裝。3. 工位 在一次安裝中，工件在機(jī)床上所占據(jù)的每一個(gè)加工位置。 四工位： 裝卸工件 鉆孔 擴(kuò)孔 鉸孔 此工序是一次安裝四個(gè)工位例如：某一工序，對(duì)一個(gè)小件進(jìn)行鉆、擴(kuò)、鉸孔加工，在組合機(jī)床上。4. 工步在加工表面和加工工具不變的情況下，所連續(xù)完成的那 一部分工序。如果上述因素中有一項(xiàng)改變，就成為另一工步。六角車床上加工套類零件的工序包括六個(gè)工步例復(fù)合工步

9、：采用幾把刀具或一把復(fù)合刀具同時(shí)加工一個(gè)或幾 個(gè)表面的工步，應(yīng)視為一個(gè)工步。5. 走刀（行程） 在一個(gè)工步內(nèi)，刀具每切削一次，就稱為一次行程。二、定位基準(zhǔn)的選擇定位基準(zhǔn)加工中，使工件在機(jī)床或夾具中占有正確位置 所采用的基準(zhǔn)。1、粗基準(zhǔn)：用未經(jīng)加工的表面作為定位基準(zhǔn)。2、精基準(zhǔn)：用加工過(guò)的表面作定位基準(zhǔn)。3、輔助基準(zhǔn)（工藝面）：為了滿足工藝需要，在工件上 特意作出專門供定位用的表面。（一）粗基準(zhǔn)的選擇原則： 1.如果必須首先保證工件上加工表面與不加工表面之間的位置要求，則應(yīng)以不加工表面作為粗基準(zhǔn)。如果在工件上有多個(gè)不需加工的表面，則應(yīng)以其中與加工表面的位置精度要求較高的表面作粗基準(zhǔn)。 2. 如果

10、必須首先保證工件某重要表面加工余量均勻，則應(yīng)選擇該表面為粗基準(zhǔn)。 3. 選作粗基準(zhǔn)的表面，應(yīng)平整，沒(méi)有澆口、冒口或飛邊等缺陷，以便定位可靠。 4. 粗基準(zhǔn)一般只能使用一次，應(yīng)盡量避免重復(fù)使用，以免產(chǎn)生較大的位置誤差。（二）精基準(zhǔn)的選擇原則： （1）盡量選擇加工表面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為精基準(zhǔn)，以便消除基準(zhǔn)不重合誤差，即所謂“基準(zhǔn)重合”原則。 （2）當(dāng)工件以某一組精基準(zhǔn)定位可以較方便地加工其它各表面時(shí)，應(yīng)盡可能在多數(shù)工序中采用此組精基準(zhǔn)定位，即“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則。 （3）在有些精加工或者光整加工工序中，要求余量小而均勻時(shí)，應(yīng)選擇加工表面本身作為精基準(zhǔn)，即遵循“自為基準(zhǔn)”的原則。 （4）為了獲得均勻的加工余

11、量或較高的位置精度，可以采用“互為基準(zhǔn)”的原則，反復(fù)多次進(jìn)行精加工。 （5）精基準(zhǔn)的選擇應(yīng)使定位準(zhǔn)確，夾緊可靠。為此，精基準(zhǔn)的面積與被加工表面相比，應(yīng)有較大的長(zhǎng)度和寬度，以提高其位置精度。 （1）盡量選擇被加工表面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為精基準(zhǔn)，以便消除基準(zhǔn)不重合誤 差，即所謂“基準(zhǔn)重合”原則。（3）在有些精加工或者光整加工工序中，要求余量小而均勻時(shí)，應(yīng)選擇加工表面本身作為精基準(zhǔn)，即遵循“自為基準(zhǔn)”的原則。 如：磨導(dǎo)軌面、圓拉刀拉孔、浮動(dòng)鉸刀鉸孔、無(wú)心磨床磨削外圓柱面。（3）在有些精加工或者光整加工工序中，要求余量小而均勻時(shí)，應(yīng)選擇加工表面本身作為精基準(zhǔn)，即遵循“自為基準(zhǔn)”的原則。 （4）為了獲得均勻的

12、加工余量或較高的位置精度，可以采用“互為基準(zhǔn)”的原則，反復(fù)多次進(jìn)行精加工。（一）零件表面加工方法的選擇1. 首先要保證加工表面的加工精度和表面粗糙度要求 ； 加工方案：確定零件表面從毛坯到最終成形的加工路線。2. 根據(jù)零件的技術(shù)要求，選擇與經(jīng)濟(jì)精度相適應(yīng)的加工方法；3. 要考慮工件材料的性質(zhì)； 6. 要考慮工廠的現(xiàn)有設(shè)備情況。 4. 要考慮工件的結(jié)構(gòu)形狀與尺寸大??； 5. 要考慮生產(chǎn)率與經(jīng)濟(jì)性要求；三、工藝路線的擬定 粗加工階段：主要是切去大部分的加工余量，為半精加工提供定位基準(zhǔn)。 主要是提高生產(chǎn)率的問(wèn)題。（二）加工階段的劃分1. 工藝過(guò)程可劃分如下幾個(gè)階段：精加工階段：保證各主要表面達(dá)到規(guī)定

13、的質(zhì)量要求。半精加工階段：為零件主要表面的精加工作好準(zhǔn)備，并完成一些次要表 面的加工（如銑鍵槽、鉆孔、攻絲等）。 光整加工階段：以提高加工表面的尺寸精度和降低表面粗糙度， 但一般不用以糾正形狀精度和位置精度。 荒加工階段：毛坯余量特別大 ，表面十分粗糙。 （1）保證加工質(zhì)量 2. 劃分加工階段的原因： （2）合理使用設(shè)備 （3）便于安排熱處理工序，使冷熱加工工序配合的更好。 （4）可及早發(fā)現(xiàn)毛坯的缺陷，及時(shí)修補(bǔ)或報(bào)廢，以免浪費(fèi) 工時(shí)和費(fèi)用。 （5）精加工表面安排在后面，還可保護(hù)其不受損傷。（1） “先基面后其它”（2） “先主要后次要”（4） 先面后孔（3） 先粗后精機(jī)械加工順序的安排 應(yīng)遵循

14、的原則： （三）加工順序的安排2. 熱處理工序的安排(1)預(yù)備熱處理：退火和正火常安排粗加工之前，調(diào)質(zhì)一般在粗加工之后；(2)時(shí)效處理：需要一次，則安排在粗加工之后； 需要兩次，則分別安排粗加工之后和半精加工之后；(3)最終熱處理：一般安排在該表面的最終精加工之前。 如表面淬火、滲碳淬火、氮化處理等，包括工件的檢驗(yàn)、去毛刺、清洗和涂防銹油等。檢驗(yàn)工序的安排：3. 輔助工序的安排 1. 工序集中：在每道工序中所安排的加工內(nèi)容多，則一個(gè)零件的加工只集 中在少數(shù)幾道工序里完成，工藝路線短。（四）工序的組合 工序分散：在每道工序里安排的加工內(nèi)容少，則一個(gè)零件的加工分散在 很多工序里完成，工藝路線長(zhǎng)。2

15、. 工序集中與工序分散的特點(diǎn)：3. 使用工序集中與分散原則時(shí)，應(yīng)考慮的問(wèn)題： 工序分散和集中各有特點(diǎn)，必須根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模、零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和 技術(shù)要求等具體生產(chǎn)條件分析，以決定采用哪一種原則來(lái)組合工序。工 序安 裝工 步1車削1（三爪卡盤）（1）車端面A（2）車外圓E（3）車螺紋外徑D（4）車端面B（5）倒角F（6）車螺紋（7）切斷2車削1（三爪卡盤）（1）車端面C（2）倒棱G3銑削1（旋轉(zhuǎn)夾具）（1）銑六方 （復(fù)合工步）【答案】 工藝過(guò)程安排如表 【案例2】 設(shè)計(jì)出小批生產(chǎn)如圖所示螺釘零件的機(jī)械加工工藝過(guò)程（包括工序、安裝、工步、工位）。 已知工件的毛坯為圓棒料。 學(xué)習(xí)指要第8頁(yè)【例1.3】 小

16、批生產(chǎn)：工序集中精度低：不劃分加工階段1.4 工 序 設(shè) 計(jì) 要綜合考慮下述因素： 1. 機(jī)床的規(guī)格尺寸要與零件外廓尺寸相適應(yīng) 2. 機(jī)床的精度應(yīng)與工序要求的加工精度相適應(yīng) 加工精度高：選精密機(jī)床 加工精度低：選普通機(jī)床 3. 機(jī)床的生產(chǎn)率應(yīng)與零件的生產(chǎn)類型相適應(yīng) 單件小批生產(chǎn)：選通用設(shè)備 大批大量生產(chǎn)：選擇高效率的專用設(shè)備 4. 機(jī)床的選擇還應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況一、機(jī)床和工藝裝備的選擇(一) 機(jī)床的選擇(二)工藝裝備的選擇 3、量檢具的選擇 2、刀具的選擇1、夾具的選擇 單件小批生產(chǎn)：盡量選用通用夾具， 積極推廣使用組合夾具。 大批大量生產(chǎn)：應(yīng)采用高效率的專用夾具。應(yīng)盡量采用標(biāo)準(zhǔn)刀具。必要時(shí)

17、，也可采用各種高效率的復(fù)合刀具及專用刀具。單件小批生產(chǎn)：廣泛采用通用量具；大批大量生產(chǎn)：應(yīng)采用各種量規(guī)和一些高效率的檢具。二、 加工余量的確定（一）加工余量的基本概念1. 加工余量-在加工過(guò)程中，從零件被加工表面切除的金屬層厚度。2. 工序加工余量-某一個(gè)工序所切除的金屬層厚度。 總加工余量- 從毛坯到零件在被加工表面上所切除金屬層總厚度。 為毛坯尺寸與零件尺寸之差。 等于各工序加工余量之和。3.單邊余量：非對(duì)稱表面，如平面余量、槽深余量等對(duì)于外表面：對(duì)于內(nèi)表面：雙邊余量：對(duì)稱表面，如軸、孔等對(duì)于外表面（軸）： 對(duì)于內(nèi)表面（孔）：4. 對(duì)于外表面：公稱加工余量最大加工余量最小加工余量加工余量公

18、差 對(duì)于內(nèi)孔表面：公稱加工余量最大加工余量最小加工余量加工余量公差 （ 二）確定加工余量的基本準(zhǔn)則 在保證加工質(zhì)量的前提下，盡量減少加工余量。 （三）確定加工余量的方法：1. 經(jīng)驗(yàn)估計(jì)法 ：常用于單件小批生產(chǎn) ；2. 查表修正法：應(yīng)用比較廣； 注意：5. 工序尺寸公差帶如按 “入體原則” 標(biāo)注，則為： 外表面（軸）：取單項(xiàng)負(fù)偏差 內(nèi)表面（孔）：取單項(xiàng)正偏差 毛坯尺寸：雙向標(biāo)注法 同一表面需要經(jīng)過(guò)多次加工時(shí)的工序尺寸計(jì)算例 加工某一鋼制零件上的一個(gè)孔，其設(shè)計(jì)尺寸為 表面粗糙度為 ?，F(xiàn)經(jīng)過(guò)粗鏜、半精鏜、精鏜、粗磨和精磨五次加工，計(jì)算各次加工的工序尺寸及其公差。解三、工序尺寸及其公差的確定工序尺寸- 是指在加工過(guò)程中各個(gè)工序應(yīng)保證的加工尺寸。 其公差即為工序尺寸公差。取2mm計(jì)算各工序的基本尺寸為：（一）工藝尺寸鏈在零件加工和檢驗(yàn)過(guò)程中，都會(huì)遇到一些相互關(guān)聯(lián)的尺寸。定位套:例如： 將這些相互關(guān)聯(lián)的尺寸，按一定的順序首尾相連，排列成一定封閉的尺寸系統(tǒng)，即構(gòu)成了工藝尺寸鏈。1. 尺寸鏈的組成: 封閉環(huán)：在加工或檢驗(yàn)過(guò)程中間接獲得的尺寸。以 表示。 它是特殊的環(huán)，在每個(gè)尺寸鏈中只有一個(gè)封閉環(huán)。環(huán)：組成尺寸