金屬工藝學(xué)第五篇 工藝過程的基本知識、零件結(jié)構(gòu)的工藝性

第六章第一節(jié)基本概念

第三節(jié)工藝規(guī)程的擬定第四節(jié)典型零件工藝過程第七章第一節(jié)概述第二節(jié)一般原則及實(shí)例分析第六章工藝過程的基本知識第一節(jié)基本概念一、生產(chǎn)過程

定義：指由原材料制成各種零件并裝配成機(jī)器的全過程。如圖所示：返回機(jī)械的生產(chǎn)過程是由直接生產(chǎn)過程和輔助生產(chǎn)過程組成。

二、工藝過程1、定義：生產(chǎn)過程中,直接改變原材料的形狀、尺寸或性質(zhì)，使之變?yōu)槌善返倪^程。2、組成：工藝過程由工序組成，工序又分為安裝、工位、工步和走刀。（1）工序：由一個(gè)或一組工人，在一個(gè)工作地對一個(gè)或同時(shí)對幾個(gè)工件所連續(xù)完成的那部分工藝過程。工序號工序內(nèi)容設(shè)備1車端面、鉆中心孔、車全部外圓、切槽與倒角車床2銑鍵槽、去毛刺銑床3磨外圓外圓磨床工序號工序內(nèi)容設(shè)備1銑端面、鉆中心孔銑端面鉆中心孔機(jī)床2車外圓、切槽與倒角車床3銑鍵槽、銑床4去毛刺鉗工臺5磨外圓外圓磨床如圖所示的階梯軸，加工數(shù)量較少時(shí)，可按表1劃分工序，而加工數(shù)量較多時(shí)，工序劃分則如表2所示。表1表2舉例說明：劃分工序的主要依據(jù)：設(shè)備或工作地是否變更。表1中，工序1的加工內(nèi)容在成批量生產(chǎn)增加了工序（表2）。可見，只要工件的更換到另一臺機(jī)床上加工，則為另一道工序。分析：在一臺鉆床上對孔Φ15H7進(jìn)行鉆、擴(kuò)、鉸等加工，問可分為多少道工序？問題：由于加工機(jī)床為同一臺鉆床，沒變更，所以鉆、擴(kuò)、鉸Φ15H7孔是在一道工序中完成。參考答案：（2）工步：指加工表面、切削刀具、切削速度和進(jìn)給量都保持不變的條件下所完成的那部分工藝過程。劃分工步的依據(jù)：加工表面、切削刀具、切削速度和進(jìn)給量等因素，只要其中一個(gè)變化，則為另一個(gè)工步。表2中，工序2有粗車外圓、精車外圓、切槽、倒角等4個(gè)工步。分析：在一臺鉆床上對孔Φ15H7進(jìn)行鉆、擴(kuò)、鉸等加工，問可分為多少個(gè)工步？問題：由于加工中，采用了鉆頭、擴(kuò)孔鉆、鉸刀等不同的刀具，而且在加工中切削速度和進(jìn)給量都有改變，所以應(yīng)分為3個(gè)工步。參考答案：用幾把刀或復(fù)合刀具同時(shí)加工一個(gè)工件的幾個(gè)表面的工步。復(fù)合工步：如下圖，用兩把車刀、一個(gè)鉆頭同時(shí)加工一個(gè)工件為一個(gè)復(fù)合工步。復(fù)合工步記為一個(gè)工步。

（3）安裝：

工件在機(jī)床或夾具中定位并夾緊的過程。 如表2中，在粗、精車外圓時(shí)各有一次安裝。由 于多次安裝會帶來安裝誤差和降低生產(chǎn)率，所 以應(yīng)盡量減少安裝的次數(shù)。（4）工位：

工件在一次裝夾中，在機(jī)床上所占有的每一個(gè)位置上所完成的那一部分工藝過程。（5）走刀：在一個(gè)工步內(nèi)，刀具在工件表面上所走過的每一次切削過程。如圖，工件在機(jī)床上共有4個(gè)工位。三、生產(chǎn)類型1、生產(chǎn)綱領(lǐng)：指產(chǎn)品的年產(chǎn)量。2、生產(chǎn)類型有三種：單件生產(chǎn)、成批生產(chǎn)和大量生產(chǎn)。生產(chǎn)綱領(lǐng)和生產(chǎn)類型的關(guān)系類型生產(chǎn)類型零件的年生產(chǎn)綱領(lǐng)/件重型零件（2000kg以上）中型零件（100～2000kg）輕型零件（100kg以下）單件生產(chǎn)小于5小于10小于100小批量生產(chǎn)5～10010～200100～500中批量生產(chǎn)100～300200～500500～5000大批量生產(chǎn)300～1000500～50005000～50000大量生產(chǎn)大于1000大于5000大于50000單件生產(chǎn)成批生產(chǎn)大量生產(chǎn)機(jī)床設(shè)備通用設(shè)備通用的和部分專用的廣泛使用高效專用設(shè)備夾具通用部分使用專用夾具廣泛使用高效率夾具刀具和量具一般刀具，通用量具部分采用專用刀具和量具使用高效專用的刀具和量具毛坯手工砂型鑄造、自由鍛部分采用金屬模鑄造和模鍛機(jī)械造型、壓力鑄造、模鍛等工人技術(shù)熟練工人技術(shù)比較熟練工人調(diào)整工要求技術(shù)較高，操作要求較低3.各種生產(chǎn)類型的工藝特征一零件的工藝分析(1)檢查零件的圖紙是否完整和正確(2)審查零件材料的選擇是否恰當(dāng)(3)審查零件結(jié)構(gòu)的工藝性二毛坯的選擇及加工余量的確定常用的毛坯類型有型材、鑄件、鍛件、沖壓件和焊接件加工余量：為加工出合格的零件，必須從毛坯上切去的那層材料。加工余量分為工序余量和總余量工序余量:某工序中所需切除的那層材料總余量:從毛坯到成品總共需要切除的余量第三節(jié)工藝規(guī)程的擬定

返回三、定位基準(zhǔn)的選擇1、工件的六點(diǎn)定位原理1）定位：指工件在機(jī)床或夾具中取得一個(gè)正確的加工位置的過程。

2）六點(diǎn)定位原理：

用一個(gè)支承點(diǎn)限制工件的一個(gè)自由度，用六個(gè)合理分布的支承點(diǎn)限制工件的六個(gè)自由度，使工件在機(jī)床或夾具中取得一個(gè)正確的加工位置。如下圖所示：工件有六個(gè)自由度，分別是：三個(gè)移動自由度：三個(gè)轉(zhuǎn)動自由度：例子：下圖中，鉆、擴(kuò)、鉸Φ9H7孔，其余表面均已加工，選擇其定位基準(zhǔn)。分析：（1）保證尺寸20±0.05mm，需要限制的自由度為：？（2）保證垂直度0.05mm時(shí)，需要限制的自由度為：？（3）保證9H7孔中心對稱分布于尺寸26mm的中心線，需要限制的自由度為：？綜合上述可知，本工序要限制的自由度為：？等五個(gè)自由度。完全定位不完全定位超定位（過定位）

基準(zhǔn)：指零件上用來確定其它點(diǎn)、線、面所依 據(jù)的點(diǎn)、線、面。

基準(zhǔn)分類：2、工件的基準(zhǔn)分為兩大類：設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)

其中，工藝基準(zhǔn)又可分為：

定位基準(zhǔn)：在加工中確定工件位置所用的基準(zhǔn)。

測量基準(zhǔn)：測量時(shí)所采用的基準(zhǔn)。裝配基準(zhǔn)：裝配時(shí)用來確定零件或部件在產(chǎn)品中的相對位置所采用的基準(zhǔn)。

各種基準(zhǔn)的實(shí)例3、定位基準(zhǔn)的選擇粗基準(zhǔn)：用未加工過的表面所作的定位基準(zhǔn)。精基準(zhǔn)：用已加工過的表面所作的定位基準(zhǔn)。1）粗基準(zhǔn)的選擇原則

選擇粗基準(zhǔn)時(shí)，主要考慮的問題是如何使各道工序均有足夠的加工余量以及工件安裝的穩(wěn)定性。

選擇原則為：

①為了保證加工面與不加工面之間的位置要求，應(yīng)選不加工面為粗基準(zhǔn)；

若工件上有幾個(gè)不需加工的表面，應(yīng)選其中與加工表面間的位置精度要求較高者為粗基準(zhǔn)。

②合理分配各加工表面的余量考慮兩點(diǎn)：第一，為了保證各加工表面都有足夠的加工余量，應(yīng)選擇毛坯余量最小的面為粗基準(zhǔn)第二，為了保證重要加工面的余量均勻，應(yīng)選擇重要加工面為粗基準(zhǔn)。③盡量選用面積大而平整的表面為粗基準(zhǔn)，以保證定位準(zhǔn)確、夾緊可靠。④粗基準(zhǔn)一般不重復(fù)使用，同一尺寸方向的粗基準(zhǔn)一般只能使用一次。2）精基準(zhǔn)的選擇原則

選擇精基準(zhǔn)時(shí)，主要考慮的問題是如何保證零件的加工精度以及安裝可靠。選擇原則為：

①基準(zhǔn)重合原則。

即選擇設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)，以避免基準(zhǔn)不重合誤差。對于尺寸3來說，由于定位基準(zhǔn)為2，而設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為頂面1，兩基準(zhǔn)之間的距離的誤差δc將會反映到尺寸3上，δc即為基準(zhǔn)不重合誤差。

②基準(zhǔn)同一原則

即盡可能選用同一個(gè)定位基準(zhǔn)加工各個(gè)表面，以保證各表面間的位置精度。

③自為基準(zhǔn)原則

當(dāng)精加工某些重要表面時(shí)，常用其加工表面本身為定位基準(zhǔn)?？梢蕴岣呒庸っ姹旧淼某叽绾托螤罹?，但不能提高加工面的位置精度。④互為基準(zhǔn)對于有位置精度要求較高的表面，采用互為基準(zhǔn)反復(fù)加工，更有利于精度的保證。⑤保證工件定位準(zhǔn)確、夾緊可靠、操作方便的原則。四、工藝路線的擬定1、確定加工方案

參考以前典型表面的加工方案2、安排加工工序（1）切削加工工序的安排：

①基準(zhǔn)先行：為后續(xù)加工提供精基準(zhǔn)。②先主后次：即以主要表面的加工方案為框架，適當(dāng)穿插次要表面的加工。③先粗后精：有利于保證加工精度。④先面后孔：用平面定位加工孔，有利于安裝穩(wěn)定。（2）劃線工序的安排單件小批：一般在切削加工之前安排劃線工序大批大量：采用專用夾具，可免去劃線工序（3）熱加工的安排：熱處理分為兩大類：①預(yù)備熱處理：目的是改善加工性能、消除內(nèi)應(yīng)力和為最終熱處理做好組織準(zhǔn)備。一般安排在機(jī)加工之前。常用的方法有退火、正火、時(shí)效和調(diào)質(zhì)等。②最終熱處理：目的是提高材料的強(qiáng)度和硬度。常用的方法有：淬火、滲碳淬火、滲氮淬火等。(4)檢驗(yàn)工序的安排（5）輔助工序的安排包括：檢驗(yàn)、去毛刺、倒棱邊、去磁、清洗和涂防銹油等。一般零件的加工工藝路線為：毛坯——退火（正火、時(shí)效）——粗加工——調(diào)質(zhì)——半精加工——精加工——淬火（滲碳淬火）——粗磨——滲氮淬火——精磨。五、工藝文件的編制1、機(jī)械加工工藝過程卡片

用于單件小批生產(chǎn)，概略說明機(jī)械加工的工藝路線2、機(jī)械加工工序卡片用于大批大量生產(chǎn)，完整詳細(xì)地填寫各加工工序的內(nèi)容3、機(jī)械加工工藝綜合卡片用于成批生產(chǎn)，介于上述兩種卡片之間第四節(jié)典型零件工藝過程返回工件材料45鋼淬火硬度40~45HRC復(fù)習(xí)思考題p91:15本章結(jié)束第七章零件結(jié)構(gòu)的工藝性零件的結(jié)構(gòu)工藝性指這種結(jié)構(gòu)的零件被加工的難易程度，即所設(shè)計(jì)的零件在滿足使用要求的前提下制造的可行性和經(jīng)濟(jì)性。第一節(jié)概述返回第二節(jié)一般原則及實(shí)例分析1便于安裝返回2便于加工和測量3利用保證加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)效率4.提高標(biāo)準(zhǔn)化程度5合理地規(guī)定表面的精度等級和粗糙度的數(shù)值滿足使用要求的前提下，表面的精度越低粗糙度值越大，越容易加工，成本越低。6.既要結(jié)合本單位的具體加工條件，又要考慮與先進(jìn)的工藝方法相適應(yīng)7合理采用零件的組合改進(jìn)前改進(jìn)后說明1

（A）小齒輪無法加工

（B）有退刀槽后，小齒輪可插齒加工2

（A）鍵槽方位不同，需兩次裝夾

（B）可在一次裝夾中加工出全部鍵槽3

（A）加工面大

（B）加工面小，減少地面接觸面積，穩(wěn)定性好三、舉例4

（A）斜面鉆孔，鉆頭容易起偏

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