机械加工工艺规程制定课件.ppt

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1、机械加工工艺规程的制订,第一讲概述,介绍机械加工工艺规程的基本概念及其制定的原理、原则、方法步骤及有关计算。,2023/3/13,山东大学机械工程学院,2,主要内容,制造过程的基本概念生产纲领与生产类型工艺文件与机械加工工艺规程制定机械加工工艺规程的要求与步骤零件的加工工艺性分析毛坯的选择,2023/3/13,山东大学机械工程学院,3,一、生产过程与工艺规程,（一）生产过程 在机械制造厂制造机器时将原材料转变为成品的全过程。（二）工艺过程 机器的生产过程中，改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等，使其成为成品或半成品的过程。,2023/3/13,山东大学机械工程学院,4,不同特点的工艺过程

2、,铸造、锻造、冲压或焊接工艺过程：由原材料经浇铸、锻造、冲压或焊接而成为铸件、锻件、冲压件或焊接件的过程。,热处理工艺过程：在热处理车间，对机器零件的半成品通过各种热处理方法，直接改变它们的材料性质的过程。,机械加工工艺过程：将铸、锻件毛坯或钢材经机械加工方法，改变它们的形状、尺寸、表面质量，使其成为合格零件的过程。,装配工艺过程：将合格的机器零件和外购件、标准件通过改变相互之间的位置关系，装配成组件、部件和机器的过程。,2023/3/13,山东大学机械工程学院,5,直接生产过程与间接生产过程,与原材料变为成品的过程直接有关，称为直接生产过程，是生产过程的主要部分。而与原材料变为产品间接有关的

3、过程，如生产准备、运输、保管、机床与工艺装备的维修等，称为辅助生产过程。,2023/3/13,山东大学机械工程学院,6,机械加工工艺过程,机械加工工艺过程（以下简称加工过程）是指用机械加工的方法直接改变毛坯的形状、尺寸、相对位置和性质等使之成为合格零件的工艺过程。从广义上来说电加工、超声波加工、电子束离子束等加工也属于加工过程。加工过程直接决定零件和机械产品的质量，对产品的成本和生产率都有较大影响，是整个工艺过程的重要组成部分。,机械制造的工艺过程一般包括：零件的机械加工工艺过程和机器的装配工艺过程。,2023/3/13,山东大学机械工程学院,7,二、机械加工工艺过程的组成,零件的机械加工工艺

4、过程是按一定的顺序逐步进行的。毛坯依次通过这些工序而变成零件。,由于零件加工表面的多样性、生产设备和加工手 段的加工范围的局限性、零件精度要求及产量的不同，通常零件的加工过程是由若干个顺次排列的工序组成的。工序是加工过程的基本组成单元。每一个工序又可分为一个或若干个安装、工位、工步或走刀。,2023/3/13,山东大学机械工程学院,8,1.工序,一个（或一组）工人，在一个工作地 对同一个工件（或同时对几个工件）所连续完成的那一部分工艺过程称为工序。,操作者、工作地点、加工对象和内容，是工序的三个重要决定因素。改变其中之一，工序则产生变化！,2023/3/13,山东大学机械工程学院,9,小轴的工

5、序,2023/3/13,山东大学机械工程学院,10,表8-1 单件小批生产工艺过程 表8-2 大批量生产工艺过程,单件加工与大量加工,2023/3/13,山东大学机械工程学院,11,补:轴的工序,2023/3/13,山东大学机械工程学院,12,铣端面打中心孔,大量生产的场合，采用专用机床。,2023/3/13,山东大学机械工程学院,13,2安装,在某一工序中，有时需要对零件进行多次装夹加工。工件经一次装夹（定位夹紧）后所完成的那一部分工序称为安装。,2023/3/13,山东大学机械工程学院,14,3工位,为了完成一定的工序部分，一次装夹工件后，工件与夹具或设备的可动部分一起相对刀具或设备的固定

6、部分所占据的每一个位置所完成的加工，称为工位。在某一工序中，有时为了减少由于多次装夹而带来的误差及辅助时间损失，往往采用转位(或移位)式工作台或夹具，不须重新装夹工件而能改变工件位置，以加工不同表面。,2023/3/13,山东大学机械工程学院,15,工位的例子,如图8-2所示为利用回转工作台在一次安装中顺次完成装卸工件、钻孔、扩孔和铰孔四个工位的示意图。,2023/3/13,山东大学机械工程学院,16,4工步,一道工序(一次安装或一个工位)中，可能需要加工若干个表面只用一把刀具，也可能虽只加工一个表面，但却要用若干把不同刀具。在加工表面、加工工具、切削用量（不包括背吃刀量）不变的情况下，所完成

7、的那一部分工序内容，称为一个工步。如果上述项目中有一项改变，就成为另一工步。,2023/3/13,山东大学机械工程学院,17,工步图,对于在一次安装中连续进行的若干个相同工步，习惯上视为一个工步。如4个15 mm孔的钻削，可写成一个工步，即“4-15 mm孔”。,2023/3/13,山东大学机械工程学院,18,复合工步,为了提高生产效率，采用几把刀具或一把复合刀具同时加工个或几个表面可算作一个工步，称为复合工步。,2023/3/13,山东大学机械工程学院,19,转塔车床工步,在多刀车床、转塔车床的加工中经常有这种情况。在工艺文件上，复合工步也视为一个工步。,2023/3/13,山东大学机械工程

8、学院,20,5走刀,有些工步，由于余量较大或其它原因，需要用同一刀具，以同一转速和进给量，对同一位置的表面进行多次切削，这样，刀具对工件的每一次切削就称为一次走刀。,走刀是构成加工过程的最小单元。,2023/3/13,山东大学机械工程学院,21,三、生产纲领与生产类型,生产纲领：机器产品在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。一般地，主要是指包括备品与废品在内的年产量。机器零件的年生产纲领：,式中 N零件的年产量（件/年）；Q产品的年产量（台/年）；n每台产品中该零件的数量（件/台）；a%备品率；b%废品率。,2023/3/13,山东大学机械工程学院,22,生产类型,单件生产：成批生产：小批、

9、中批、大批生产批量：大量生产：,根据生产纲领的大小和产品大小以及产品结构的复杂程度，产品制造过程可分为三种生产类型：,2023/3/13,山东大学机械工程学院,23,单件生产,单个的生产不同结构、尺寸的产品，且很少重复或完全不重复，这种生产称为单件生产。如机械配件加工、专用设备制造、新产品试制等都是属于单件生产。目前订单式组织生产的结果，单件生产方式成为普遍的生产方式！,2023/3/13,山东大学机械工程学院,24,成批生产,成批的制造相同产品，并且是周期性的重复生产，这种生产称为成批生产。如机床制造等多属于成批生产。同一产品(或零件)每批投入生产的数量称为批量。根据产品的特征及批量的大小，

10、成批生产又可分为：小批生产、中批生产和大批生产。小批生产工艺过程的特点与单件生产相似。,2023/3/13,山东大学机械工程学院,25,大量生产,产品的数量很大，大多数的工作一直按照一定节拍进行同一种零件的某一道工序的加工，这种生产称为大量生产。如手表、洗衣机、自行车、摩托车、缝纫机、汽车等的生产。,2023/3/13,山东大学机械工程学院,26,生产量的大小是区分生产类型的一项重要指标,2023/3/13,山东大学机械工程学院,27,各种生产类型的工艺特点,2023/3/13,山东大学机械工程学院,28,教材中表8-4的比较,2023/3/13,山东大学机械工程学院,29,四、机械加工工艺规

11、程与工艺文件,机械加工工艺规程是规定产品或零部件机械加工工艺过程和操作方法的工艺文件。工艺规程：以文件的形式确定下来的工艺过程。,工艺文件是指用于指导工人操作和用于生产、工艺管理等的各种技术文件。,机械加工工艺规程是在总结长期的生产实践和科学实验的基础上，依据科学理论和必要的工艺试验而制订的，并在生产过程的实践中不断得到改进和完善。,2023/3/13,山东大学机械工程学院,30,机械加工工艺规程的内容,机械加工工艺规程的内容主要包括：各工序加工内容与要求、所用机床和工艺装备、工件的检验项目及检验方法、切削用量及工时定额等。,加工工艺路线是指产品或零部件在生产过程中由毛坯准备到成品包装入库，经

12、过各有关部门或工序的先后加工顺序。工艺路线是制定加工工艺规程的重要依据。,工艺装备(简称工装)是产品制造过程中所用的各种工具的总称。它包括刀具、夹具、模具、量具、检验工具及辅助工具等。,机械加工工艺规程的格式,机械加工工艺过程卡片机械加工工艺卡片机械加工工序卡片,2023/3/13,山东大学机械工程学院,32,机械加工工艺过程卡片样式,2023/3/13,山东大学机械工程学院,33,机械加工工艺过程卡片实例,2023/3/13,山东大学机械工程学院,34,机械加工工艺卡片样式,机械加工工艺卡片,2023/3/13,山东大学机械工程学院,35,机械加工工序卡片样式,2023/3/13,山东大学机

13、械工程学院,36,机械加工工序卡片实例,2023/3/13,山东大学机械工程学院,37,齿轮加工工序卡片实例,2023/3/13,山东大学机械工程学院,38,机械加工工序卡片实例,2023/3/13,山东大学机械工程学院,39,机械加工工艺规程的作用,(1)机械加工工艺规程是组织车间生产的主要技术文件(2)机械加工工艺规程是生产准备和计划调度的主要依据(3)机械加工工艺规程是新建或扩建工厂、车间的基本技术文件。,加工工艺规程是机械制造企业最重要的技术文件之一。,五、制定机械加工工艺规程的要求与步骤,2023/3/13,山东大学机械工程学院,41,机械加工工艺规程的基本要求,制定加工工艺规程，要

14、确保零件的加工质量，可靠地达到产品图纸所提出的全部技术要求；要有合理的生产率，要能节约原材料，减少工时消耗，降低成本。此外，还应尽量减轻工人的劳动强度，保证安全及良好的工作条件。其中，保证加工质量是前提，而提高生产率和提高经济性，有时会出现矛盾。如先进高效的生产设备或工艺装备可提高生产效率，但是往往使投资增加。,2023/3/13,山东大学机械工程学院,42,制定工艺规程所需要的原始资料,（1）产品的零件图以及该零件所在部件或总成的装配图。（2）产品质量的验收标准。（3）产品的年产量计划。（4）工厂现有生产条件。如毛坯的制造能力，现有加工设备、工艺装备及使用状况，专用设备、工装的制造能力及工人

15、的技术水平等。（5）有关手册、标准及指导性文件。如机械加工工艺手册、时间定额手册、机床夹具设计手册、公差技术标准，以及国内外先进工艺、生产技术发展状况等方面的资料。,如：我国载人飞船的制造技术，学习和采用了人类科技的发展成就。,2023/3/13,山东大学机械工程学院,43,制定加工工艺规程的步骤及主要内容,（1）分析产品的零件图及装配图，了解产品的工作原理和所加工零件在整个机器中的作用，分析零件图的加工要求、结构工艺性，检验图样的完整性。（2）根据零件的生产纲领及零件的结构大小、复杂程度确定生产类型。（3）选择和确定毛坯及其制造方式。（4）拟定工艺方案是制定机械加工工艺规程时定性分析的核心内

16、容。其中包括：选择定位基准。确定定位、夹紧方法。确定各个表面的加工方法如孔、平面、外圆等表面的加工。确定工序的集中和分散。安排加工顺序。一般需要提出几种方案进行分析比较，从中选出最优的方案。（5）确定各工序所采用的设备：包括通用机械和专用机械的选定。（6）选择工艺装备：即确定各个工序所需要的刀具、夹具、量具和辅具。（7）确定各主要工序的技术检验要求以及检验方法。（8）确定各工序的加工余量、工序尺寸及公差。（9）确定切削用量，制定工时定额。（10）评价各种工艺方案，最后选定最佳工艺路线。（11）填写工艺文件。,六、零件加工工艺性分析与毛坯的选择,制定机械及工工艺规程的十分重要的和最基本的一步！,

17、对零件进行工艺性审查，除了检查尺寸、视图以及技术条件是否完整外，还应有以下几方面内容：,（一）对零件进行工艺性审查,对零件进行工艺性审查，除了检查尺寸、视图以及技术条件是否完整外，还应有以下几方面内容：,2023/3/13,山东大学机械工程学院,46,分析零件技术要求及其合理性，提出必要的改进意见,（1）加工表面本身的要求(尺寸精度、形状和粗糙度)：据其选择加工方法、加工步序。（2）表面之间的相对位置精度(包括位置尺寸、位置精度)：与基准的选择有关。（3）表面质量及镀层要求：涉及选材及热处理工艺的确定。（4）其他要求：如等重、平衡、探伤等。同时，还要审查材料选用是否恰当、技术要求是否合理。过高

18、的精度要求、粗糙度以及其他要求，会使工艺过程复杂化，加工困难，成本增加。,2023/3/13,山东大学机械工程学院,47,2023/3/13,山东大学机械工程学院,48,审查零件结构的工艺性,良好的工艺性：便于机械加工。,工艺性分析的内容除了审查零件图上视图、尺寸、公差是否齐全、正确之外，主要是审查零件的结构工艺性。所谓零件结构工艺性是指所设计的零件在满足使用要求的前提下，制造的可行性和经济性。有时功能完全相同而结构工艺性不同的零件其制造方法与制造成本往往相差很大。,2023/3/13,山东大学机械工程学院,49,1.合理标注尺寸,(1)零件图上重要尺寸应直接标注，在加工时尽量使工艺基准与设计

19、基准重合，符合尺寸链最短的原则。,如图8-5中活塞环槽的尺寸为重要尺寸，其宽度应该直接注出。,2023/3/13,山东大学机械工程学院,50,(2)零件图上标注的尺寸应便于测量，不要从轴线、中心线、假想平面等难以测量的基准标注尺寸。(3)零件图上的尺寸不应标注成封闭式，以免产生矛盾。,2023/3/13,山东大学机械工程学院,51,(4)零件的自由尺寸，应按加工顺序尽量从工艺基准注出。,(5)零件所有加工表面与非加工面之间只标注一个联系尺寸。,如图8-6齿轮轴，图a标注方法大部分尺寸要换算，不能直接测量。图b标注方式，与加工顺序一致，便于加工测量。,2023/3/13,山东大学机械工程学院,5

20、2,2.零件结构便于加工，有利于达到所要求的加工质量。,(1)合理确定零件的加工精度与表面质量 加工精度定得过高会增加工序，增加制造成本；过低会影响其使用性能，必须根据零件在整个机器中的作用和工作条件合理地进行选择。,2023/3/13,山东大学机械工程学院,53,(2)保证位置精度的可能性 为保证零件的位置精度，最好使零件能在一次装夹下加工出所有相关表面。这样由机床的精度来达到要求的位置精度。,如图8-7a结构，保证80mm与内孔60mm的同轴度较难。如改成图b结构，就能在一次装夹下加工外圆与内孔。,2023/3/13,山东大学机械工程学院,54,3.有利于减少加工和装配的劳动量,(1)减少

21、不必要的加工面积可减少机械加工量；安装表面的减少有利于保证配合面的接触质量。,2023/3/13,山东大学机械工程学院,55,(2)尽量避免、减少或简化内表面的加工 因为外表面要比内表面加工方便经济，又便于测量。因此，在零件设计时应力求避免在零件内腔进行加工。,如图8-8所示，将图a的内沟槽改成图b轴的外沟槽加工，使加工与测量都很方便。,2023/3/13,山东大学机械工程学院,56,4.有利于提高劳动生产率，与生产类型相适应,(1)零件的有关尺寸应力求一致，并能用标准刀具加工。如退刀槽尺寸一致，可减少刀具种类。,2023/3/13,山东大学机械工程学院,57,(2)零件加工表面应尽量分布在同

22、一方向，或互相垂直的表面上。如图8-9b所示孔的轴线应当平行。,2023/3/13,山东大学机械工程学院,58,(3)零件结构应便于加工。对于零件上那些不能进行穿通加工的结构，应设退刀槽、越程槽或孔。,2023/3/13,山东大学机械工程学院,59,(4)避免在斜面或弧面上钻孔和钻头单刃切削，从而避免造成切削力不等使钻孔轴线倾斜或折断钻头。,2023/3/13,山东大学机械工程学院,60,(5)便于多刀或多件加工。零件设计的结构要便于多件加工，如图8-10，图b结构可将毛坯排列成行便于多件连续加工。,2023/3/13,山东大学机械工程学院,61,(6)要与具体的生产类型相适应。如图8-11所

23、示，图a结构适合于大批量生产类型，图b结构则适合于生产量较小的情况。,2023/3/13,山东大学机械工程学院,62,零件结构的工艺性例子,2023/3/13,山东大学机械工程学院,63,多件加工刚度,2023/3/13,山东大学机械工程学院,64,（二）毛坯的选择,零件常用毛坯的种类有：铸件（包括低压铸造、高压铸造）、锻件（自由锻、模锻）、型材、焊接件、冲压件等；而相同种类的毛坯又有不同的制造方法。,2023/3/13,山东大学机械工程学院,65,选择毛坯的总的原则,毛坯的形状和尺寸尽量与成品零件接近，从而减少加工余量，提高材料利用率，减少机械加工劳动量和降低机械加工费用。但毛坯制造困难，需

24、要采用昂贵的毛坯制造设备，增加毛坯的制造成本，可能导致零件生产总成本的增加。反之，若适当降低毛坯的精度要求。虽增加了机械加工的成本，但可能使零件生产的总成本降低。,影响毛坯选择的因素很多，必须全面考虑后确定。,2023/3/13,山东大学机械工程学院,66,选择毛坯应考虑的因素,零件的机械性能的要求。工件结构形状和尺寸大小。生产规模的大小经济性。从本厂的现有设备和技术水平出发考虑可能性和经济性。利用新技术、新工艺、新材料的可能性。,2023/3/13,山东大学机械工程学院,67,齿轮零件图,2023/3/13,山东大学机械工程学院,68,齿轮毛坯图,2023/3/13,山东大学机械工程学院,69,作业,2023/3/13,山东大学机械工程学院,70,Question and Answer Session,The End,