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機(jī)械加工工藝過程的組成
§概述
一．機(jī)械加工工藝過程的組成
1.工序——工人，在工作地對(duì)工件所連續(xù)完成的工藝過程。
2．安裝——經(jīng)一次裝夾后所完成的工序內(nèi)容
裝夾——定位——加工前工件在機(jī)床或夾具上占據(jù)一正確的位置
夾緊——使正確位置不發(fā)生變化
增加安裝誤差
增加裝夾時(shí)間——應(yīng)盡量減少安裝次數(shù)
3．工位——工件與工裝可動(dòng)部分相對(duì)工裝固定部分所占的位置
多工位加工——提高生產(chǎn)率、保證加工面間的相互位置精度
4．工步——加工表面和加工工具不變條件下所完成的工藝過程
一次安裝中連續(xù)進(jìn)行的若干相同的工步→1個(gè)工步
用幾把不同刀具或復(fù)合刀具加工→復(fù)合工步
5．走刀——每進(jìn)行一次切削——1次走刀
二．工藝規(guī)程
1．工藝規(guī)程的作用——①指導(dǎo)生產(chǎn)
②組織生產(chǎn)和管理生產(chǎn)
③新建、擴(kuò)建或改建工廠及車間
2．工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)原則——①技術(shù)上的先進(jìn)性
②經(jīng)濟(jì)上的合理性
③良好的勞動(dòng)條件
§機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
一．零件的工藝分析
1．零件技術(shù)要求分析
①加工表面的尺寸精度
②主要加工表面的形狀精度
③主要加工表面之間的相互位置精度
④各加工表面粗糙度以及表面質(zhì)量方面的其他要求
⑤熱處理要求及其它技術(shù)要求（如動(dòng)平衡等）。
1）零件的視圖、技術(shù)要求是否齊全——主要技術(shù)要求和加工關(guān)鍵
2）零件圖所規(guī)定的加工要求是否合理
3）零件的選材是否恰當(dāng)，熱處理要求是否合理
2．零件結(jié)構(gòu)及其工藝性分析
①結(jié)構(gòu)組成——內(nèi)外圓柱面、圓錐面、平面、螺旋面、齒形面、成形面
②結(jié)構(gòu)組合——軸類、套筒類、盤環(huán)類、叉架類、箱體類
★分析剛度及其方向
③結(jié)構(gòu)工藝性——保證使用要求的前提下，能否以高生產(chǎn)率和低成本制造
二．毛坯的選擇
1．毛坯種類的選擇
鑄件、鍛件、焊接件、型材、沖壓件、粉末冶金件和工程塑料件
2．確定毛坯的形狀和尺寸——盡量與零件接近
毛坯加工余量——毛坯制造尺寸與零件相應(yīng)尺寸的差值——加工總余量
毛坯公差——毛坯制造尺寸的公差
①為工件安裝穩(wěn)定，有些毛坯需工藝凸臺(tái)
②為加工方便，一些零件作整體毛坯——半圓形零件→合成整圓
小零件（墊圈）→合成1件
3．選擇毛坯時(shí)應(yīng)考慮的問題
①零件的材料及力學(xué)性能要求——鑄鐵、有色金屬→鑄
重要件→鍛
②零件的結(jié)構(gòu)形狀與尺寸——復(fù)雜件→鑄
小臺(tái)階軸→棒料，大臺(tái)階軸→鍛
③生產(chǎn)綱領(lǐng)的大小——大批量→先進(jìn)方法
④現(xiàn)有生產(chǎn)條件
⑤采用新工藝、新技術(shù)、新材料
三．定位基準(zhǔn)選擇
1．基準(zhǔn)的概念——確定其他點(diǎn)、線、面的位置所依據(jù)的點(diǎn)、線、面
(1)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)——零件圖上的基準(zhǔn)——尺寸→尺寸線的起點(diǎn)
相互位置→基準(zhǔn)符號(hào)
(2)工藝基準(zhǔn)——工藝中用的基準(zhǔn)——①工序基準(zhǔn)
②定位基準(zhǔn)
③測(cè)量基準(zhǔn)
④裝配基準(zhǔn)
2.定位基準(zhǔn)的選擇——毛坯面定位→粗基準(zhǔn)
已加工面定位→精基準(zhǔn)
(1)精基準(zhǔn)的選擇——可靠保證主要加工表面間的相互位置精度
1）基準(zhǔn)重合原則——選設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為定位基準(zhǔn)
2）基準(zhǔn)統(tǒng)一原則——盡可能在多數(shù)工序中用一組精基準(zhǔn)定位
3）定位穩(wěn)定準(zhǔn)確，簡(jiǎn)單方便的原則——選面大、精度高的面為精基準(zhǔn)
4）互為基準(zhǔn)原則——為加工余量均勻，位置精度高——反復(fù)加工
5）自為基準(zhǔn)原則——要求余量小而均勻——選加工面本身為精基準(zhǔn)
●輔助基準(zhǔn)——人為制造的基準(zhǔn)——工藝需要而作的工藝凸臺(tái)、中心孔
提高精度——一面兩孔定位
(2)粗基準(zhǔn)選擇——可靠方便地加工精基準(zhǔn)
1）保證不加工面與加工面間的位置關(guān)系——選擇不加工面作粗基準(zhǔn)
2）定位穩(wěn)定可靠，簡(jiǎn)單方便——選大面、平整面，無缺陷
3）合理分配各面加工余量——①應(yīng)保證各加工面有足夠的余量
②某些重要面使其加工余量均勻
4）同一方向上的粗基準(zhǔn)原則上只允許使用一次
●基準(zhǔn)選擇——具體情況具體分析，綜合考慮，靈活運(yùn)用，正確選擇
【例】選擇支架零件的精基準(zhǔn)和粗基準(zhǔn)
◆零件分析——加工面——底面、頂面、φ16H7孔、2-φ10孔、直槽、圓弧槽
主要加工要求——φ16H7、對(duì)稱度0.1、32±0.1、28±0.1
◆基準(zhǔn)分析——底面——頂面、φ16H7孔高度方向的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)
φ16H7孔軸線——直槽、圓弧槽、2-φ10孔的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。
◆精基準(zhǔn)選擇：
底面——限制3個(gè)自由度（ 、 、 ）
①基準(zhǔn)重合（底面是頂面、φ16H7孔高度方向的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)）
②基準(zhǔn)統(tǒng)一（在大多數(shù)工序中使用）
③定位穩(wěn)定可靠、夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單（定位面積大且平整）。
φ16H7孔——限制2個(gè)自由度（ 、 ）
①基準(zhǔn)重合（直槽、圓弧槽、2-φ10孔的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)）
②基準(zhǔn)統(tǒng)一（在大多數(shù)工序中使用）
③定位穩(wěn)定可靠，夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
左邊φ10孔——限制1個(gè)自由度（ ）
①基準(zhǔn)重合（與φ16H7中心連線是直槽、圓槽、右φ10夾角的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)）
②基準(zhǔn)統(tǒng)一（在大多數(shù)工序中使用）
③定位穩(wěn)定可靠，離φ16H7中心遠(yuǎn)，轉(zhuǎn)角誤差小，夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單
◆粗基準(zhǔn)的選擇：
φ40外圓——限制4個(gè)自由度（ 、 、 、 ）
①保證加工面與不加工面間的位置關(guān)系（φ16H7與外圓壁厚均勻）
②定位穩(wěn)定可靠、夾緊方便（定位面平整光潔、可用三爪卡盤裝夾）
K面——限制1個(gè)自由度（ ）
①保證加工面與不加工面間的位置關(guān)系（保證尺寸12）
②定位方便（直接靠在三爪卡盤卡爪上）。
左邊R10外緣——限制1個(gè)自由度（ ）
①保證加工面與不加工面間的位置關(guān)系（φ10孔中心與外圓對(duì)稱）
四．工藝路線的擬訂
1．表面加工方法和加工方案的選擇
（1）加工面的技術(shù)要求——經(jīng)濟(jì)精度——正常工作條件下所達(dá)到的加工精度
（2）工件材料的性質(zhì)及熱處理
（3）工件的形狀和尺寸
（4）結(jié)合生產(chǎn)類型考慮生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性
（5）現(xiàn)有生產(chǎn)條件
2．加工階段的劃分
粗加工階段——盡快切除余量——高生產(chǎn)率
半精加工階段——繼續(xù)減少加工余量，為精加工作準(zhǔn)備，次要面加工
精加工階段——達(dá)到要求的加工精度和表面粗糙度
光整加工和超精密階段——降低表面粗糙度值
原因：①保證加工質(zhì)量
②合理使用設(shè)備
③便于安排熱處理
④及時(shí)發(fā)現(xiàn)毛坯缺陷，保護(hù)精加工表面
★加工階段劃分——針對(duì)零件加工的整個(gè)過程、針對(duì)主要加工面
3．工序集中與工序分散
工序集中——工序少，內(nèi)容多
——裝夾次數(shù)少，位置精度高，設(shè)備數(shù)量少，工人少
工序分散——工序多，內(nèi)容少
——設(shè)備工裝簡(jiǎn)單，調(diào)整方便，切削用量合理；設(shè)備多，工人多
4．加工順序的安排
（1）機(jī)械加工順序的安排——①先基準(zhǔn)后其它
②先粗后精
③先主后次、穿插進(jìn)行
④先面后孔
●基準(zhǔn)加工→主要面粗加工→次要面加工→主要面半精加工
→次要面加工→修基準(zhǔn)→主要面精加工
（2）熱處理工序的安排
1）預(yù)備熱處理——正火和退火——粗加工前
時(shí)效處理——粗加工前、后
調(diào)質(zhì)處理——粗加工后，半精加工前
2）最終熱處理——淬火——精加工、磨削前
滲碳淬火——半精加工后
滲氮——盡量靠后
表面處理（電鍍及氧化）——最后
●毛坯制造→退火或正火→主要面粗加工→次要面加工
→調(diào)質(zhì)（或時(shí)效）→主要面半精加工→次要面加工
→淬火（或滲碳淬火）→修基準(zhǔn)→主要面精加工
（3）輔助工序的安排
檢驗(yàn)——粗加工后，精加工0前；轉(zhuǎn)車間前后；重要工序前后，完工后
去毛刺——鉆、銑、刨、拉后，淬火前
輔助工序——清洗、防銹、去磁、平衡等
五．加工余量的確定
1．加工余量的概念
（1）工序余量——切除的金屬層厚度——等于前后工序尺寸之差
被包容面：Zb=a-b
包容面：Zb=b-a
外圓表面：2Zb=da-db
內(nèi)孔表面：2Zb=db-da
（2）總加工余量ZΣ =各工序加工余量之和 =毛坯尺寸與零件尺寸之差 =毛坯余量
●單向入體原則——被包容面——基本尺寸為最大極限尺寸，上偏差為零
包容面——基本尺寸為最小極限尺寸，下偏差為零
孔與孔（平面）間距離尺寸——對(duì)稱分布
毛坯尺寸——正負(fù)分布
●工序余量的變動(dòng)范圍 =前后工序尺寸公差之和
2．影響最小加工余量的因素
（1）前工序的表面粗糙度Ra和表面缺陷層深度Ha
（2）前工序的尺寸公差Ta
（3）前工序的相互位置偏差ρa(bǔ)
（4）本工序加工時(shí)的安裝誤差εb
3．確定加工余量的方法——①計(jì)算法
②查表修正法
③經(jīng)驗(yàn)估算法
六．工序尺寸的確定
●余量法
①確定各工序基本余量及各工序經(jīng)濟(jì)加工精度
②從后向前推算各工序基本尺寸及毛坯尺寸
③按“單向入體原則”確定各工序尺寸公差
●基準(zhǔn)不重合時(shí)，必須用尺寸鏈的原理進(jìn)行分析計(jì)算
七．機(jī)床及工藝裝備的確定
1.機(jī)床的確定
1）機(jī)床規(guī)格尺寸應(yīng)與工件尺寸相適應(yīng)
2）機(jī)床的精度應(yīng)與加工精度相適應(yīng)
3）機(jī)床生產(chǎn)率應(yīng)與生產(chǎn)類型相適應(yīng)——單件小批生產(chǎn)→通用設(shè)備
大批量生產(chǎn)→高效專用設(shè)備
4）機(jī)床的選擇應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況——類型，設(shè)備負(fù)荷，排列等
2.工藝裝備的確定
(1)夾具的選擇
單件小批生產(chǎn)→通用夾具，組合夾具
大批量生產(chǎn)→高效和自動(dòng)化專用夾具
多品種中小批量生產(chǎn)→可調(diào)夾具、成組夾具
◆夾具的精度——與工件加工精度相適應(yīng)
(2)刀具的選擇——優(yōu)先選用標(biāo)準(zhǔn)刀具 高效復(fù)合刀具、專用刀具
◆刀具的類型、規(guī)格及精度——與工件加工要求相適應(yīng)
(3)量具的選擇
單件小批量生產(chǎn)——通用量具
大批量生產(chǎn)——高效專用量具--極限量規(guī)、專用量具和測(cè)量?jī)x器
◆量具的量程和精度——與工件結(jié)構(gòu)尺寸和精度相適應(yīng)
八．確定切削用量和時(shí)間定額
1.切削用量的選擇
單件小批生產(chǎn)——不規(guī)定 批量較大——嚴(yán)格地確定
粗加工——保證高生產(chǎn)率
大的背吃刀量，較大的進(jìn)給量，合理的切削速度
精加工——保證加工精度和表面質(zhì)量
較小的背吃刀量和進(jìn)給量、合理的切削速度。
組合機(jī)床、自動(dòng)機(jī)床——比一般低一些
2．時(shí)間定額——生產(chǎn)1件產(chǎn)品或完成1道工序所耗的時(shí)間
（1）單件時(shí)間定額Tp
①基本時(shí)間Tb——直接改變對(duì)象的尺寸形狀、位置、狀態(tài)或性質(zhì)所耗的時(shí)間
直接切除余量所耗時(shí)間（含切入切出時(shí)間）
②輔助時(shí)間Ta——實(shí)現(xiàn)基本工藝所進(jìn)行的各種輔助動(dòng)作所耗的時(shí)間
裝卸、開停機(jī)、進(jìn)退刀、改變切削用量、試切和測(cè)量等
◆基本時(shí)間+輔助時(shí)間=作業(yè)時(shí)間
③布置工作地時(shí)間Ts——工作班內(nèi)照管工作地所耗的時(shí)間，作業(yè)時(shí)間2～7%
調(diào)整更換刀具、修整砂輪、潤(rùn)滑擦試機(jī)床、清理切屑
④休息與生理需要時(shí)間Tr——工作班內(nèi)滿足生理需要所耗的時(shí)間，
作業(yè)時(shí)間2～4%
⑤準(zhǔn)備和終結(jié)時(shí)間Te——為生產(chǎn)一批產(chǎn)品準(zhǔn)備和結(jié)束工作所耗的時(shí)間
Tp =Tb+Ta+Ts+Tr+
（2）提高生產(chǎn)率的措施
1)縮減基本時(shí)間Tb 外圓車削：Tb=
①增大切削用量——硬質(zhì)合金——200m/min，陶瓷刀具——500m/min
金剛石、立方氮化硼刀具——普通鋼材——900m/min
↘淬火鋼或高鎳合金鋼——90m/min
高速磨削——80m/s；強(qiáng)力磨削深度——6～30mm
②減少或重合切削行程長(zhǎng)度——多刀多刃加工
多件加工——順序加工
平行加工
平行順序加工
③減小切削加工余量Z——毛坯精化
粉末冶金、壓力鑄造、精密鑄造、精鍛、冷擠壓、熱擠壓等
冷擠壓齒輪代替剃齒
2）縮短輔助時(shí)間——直接縮減、間接縮減
①直接縮減輔助時(shí)間——大批量生產(chǎn)——先進(jìn)高效夾具
單件小批量生產(chǎn)——成組夾具或通用夾具
主動(dòng)測(cè)量法——加工過程中測(cè)量工件實(shí)際尺寸，并主動(dòng)控制
數(shù)字顯示裝置——顯示尺寸變化、刀具位移量
②間接縮減輔助時(shí)間——使輔助時(shí)間與基本時(shí)間重合
轉(zhuǎn)位移位工作臺(tái)或多根心軸——加工時(shí)間內(nèi)裝卸工件
主動(dòng)測(cè)量或數(shù)字顯示裝置——使測(cè)量時(shí)間與基本時(shí)間重合
（3）縮短布置工件地時(shí)間——減少調(diào)刀對(duì)刀時(shí)間
快換刀夾、刀具微調(diào)機(jī)構(gòu)、專用對(duì)刀樣板、對(duì)刀塊
（4）縮短準(zhǔn)備和終結(jié)時(shí)間——擴(kuò)大零件批量和減少調(diào)整機(jī)床、工裝的時(shí)間
成批生產(chǎn)——縮短安裝刀具、調(diào)整機(jī)床的時(shí)間，擴(kuò)大零件批量
中小批生產(chǎn)——零件通用化和標(biāo)準(zhǔn)化，或采用成組技術(shù)
十．編制工藝規(guī)程文件
①機(jī)械加工工藝過程卡片——成批生產(chǎn)
工藝路線——工序名稱、內(nèi)容、車間工段、機(jī)床工藝裝備名稱、時(shí)間定額
②機(jī)械加工工序卡片——大批量生產(chǎn)、中批關(guān)鍵件、小批關(guān)鍵工序
工序加工要求——細(xì)實(shí)線畫工件外形（加工面用粗實(shí)線表示）
本工序尺寸及公差、表面粗糙度及其它技術(shù)要求
定位基準(zhǔn)、夾壓位置和方式
§3-3工藝尺寸鏈
一．工藝尺寸鏈的概念
1．尺寸鏈的定義——互相聯(lián)系的，按一定順序排列成的封閉尺寸圖形
①封閉性——首尾相接
②工藝性——隨工藝方案變化而變
2．工藝尺寸鏈的組成: 封閉環(huán)——最后自然形成的尺寸，A0
組成環(huán)——直接獲得的尺寸
↘增環(huán)——該環(huán)增大，封閉環(huán)相應(yīng)增大，
減環(huán)——該環(huán)增大，封閉環(huán)相應(yīng)減小，
3．增、減環(huán)的判定方法——設(shè)封閉環(huán)為減環(huán)方向，沿減環(huán)方向繞尺寸鏈順次畫箭頭，
即為各組成環(huán)方向
4．工藝尺寸鏈的建立
①封閉環(huán)的確定——間接得到
②組成環(huán)的查找——從定位面到加工面的尺寸——直接得到
二．工藝尺寸鏈計(jì)算的基本公式
1．封閉環(huán)基本尺寸=所有增環(huán)基本尺寸之和減去所有減環(huán)基本尺寸之和
2．封閉環(huán)上偏差=所有增環(huán)上偏差之和減去所有減環(huán)下偏差之和
3．封閉環(huán)下偏差=所有增環(huán)下偏差之和減去所有減環(huán)上偏差之和
4．封閉環(huán)公差=各組成環(huán)公差之和
三．工藝尺寸鏈的應(yīng)用
1.基準(zhǔn)不重合時(shí)工序尺寸及公差的確定
（1）測(cè)量基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合時(shí)尺寸的換算
【例】尺寸 不便測(cè)量，改測(cè)量孔深A(yù)2 ，通過 （A1）間接
保證尺寸 （A0），求工序尺寸A2及偏差。
解:①畫尺寸鏈
②封閉環(huán)A0= ， 增環(huán)A1= ， 減環(huán)A2
③計(jì)算封閉環(huán)基本尺寸： 10 = 50 - A2 ∴ A2=40
封閉環(huán)上偏差： 0 = 0 - EI2 ∴ EI2=0
封閉環(huán)下偏差： 0.36 = -0.17 - ES2 ∴ ES2=0.19
④驗(yàn)算封閉環(huán)公差 T0=0.36 ， T1+ T2 =0.17+0.19=0.36 計(jì)算正確
（2）定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合時(shí)尺寸的換算
【例】A、B、C面已加工。以A面定位鏜孔，求工序尺寸及偏差。
解:①畫尺寸鏈
②封閉環(huán)A0=
增環(huán)A2= ，A3
減環(huán)A1=
③計(jì)算封閉環(huán)基本尺寸： 100 = 40 + A3 - 240 ， ∴ A3=300
封閉環(huán)上偏差： 0.15 = 0 + ES3 - 0 ， ∴ ES3=0.15
封閉環(huán)下偏差： -0.15 =-0.06+EI3 - 0.1 ， ∴ EI3=0.01
=300.08±0.07
④驗(yàn)算封閉環(huán)公差 T0=0.3 ， T1+ T2+ T3=0.10+0.06+0.14=0.30 計(jì)算正確 [ 此帖被luther021在2010-02-25 16:21重新編輯 ]
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