教学课件PPT机械加工工艺规程的设计 39页

'第2章机械加工工艺规程的设计第一节概述第二节机械加工的工艺过程设计第三节机械加工的工序设计第四节计算机辅助工艺过程设计第五节工艺过程的生产率和经济性 第一节概述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等的工艺文件。通常，机械加工工艺规程是用规定的表格或卡片等形式描述了某种具体生产条件下，最合理或较合理的工艺过程和操作方法。机械加工工艺规程是指导机械零件生产的技术文件，而且是一切有关生产人员都应严格执行、认真贯彻的具有约束力文件。工艺规程是在总结实践经验的基础上，依据科学的理论和必要的工艺实验后制定的，反映了加工中的客观规律。经过审批确定下来的机械加工工艺规程，不得随意变更，若要修改与补充，则必须经过认真讨论和重新审批。一、机械加工工艺规程的作用 1.机械加工工艺规程的作用机械工艺规程在指导生产上发挥重要作用，主要体现在如下几个方面：（1）工艺规程是指导生产的主要技术文件机械加工工艺规程是指导现场生产的根据，所有从事机械零件生产的人员都要严格、认真地贯彻执行，用它指导生产可以实现优质、高产和低成本。（2）工艺规程是生产组织和管理工作的基本依据在生产管理中，产品投产前原材料及毛坯的供应、通用工艺装备的准备、机床负荷调整、专用工艺装备设计制造、作业计划编排、劳动力的组织及生产成本核算等都要以工艺规程作为基本依据。工艺装备是指机械零件加工时所使用的刀具、夹具、量检具、模具等各种工具的总称。（3）工艺规程是新、扩建工厂或车间的基本资料在新建或扩建工厂、车间时，需要工艺规程才能准确地确定所需机床种类和数量，工厂或车间的面积，机床的平面布置，生产工人的工种、等级、数量，以及各辅助部门的安排。 2.制定机械加工工艺规程的原则通常，制定机械加工工艺规程应遵循如下原则：（1）机械加工工艺规程制定应保证零件设计图样上所有技术要求能够实现。在编制机械加工工艺规程时，如果发现设计图样上某一技术要求不适当，需向设计部门提出建议并与之协商，不可擅自修改设计图样或不按设计图样上的要求去做。（2）机械加工工艺规程制定应必须能满足生产纲领的要求。（3）在满足技术要求和生产纲领要求的前提下，所制定机械加工工艺规程应使生产成本最低。（4）机械加工工艺规程制定应注意减轻工人的劳动强度，保障生产安全。 3.制定机械加工工艺规程的原始资料制定机械加工工艺规程需要依据必要原始资料，主要包括如下几个方面：（1）产品的设计图（包括装配图、零件图及必要设计技术文件等）；（2）产品的验收质量标准；（3）产品的生产纲领和生产类型；（4）现有生产条件；（5）各种有关技术手册、标准及其它指导性文件资料。 二、机械加工工艺规程的制订程序机械加工工艺规程是指导生产的约束性技术文件，它的编制须按照一定的程序步骤，并包含特定内容。机械加工工艺规程制定过程与步骤大体如下：（1）机械加工工艺性审查阅读机器产品设计图纸，了解机器产品的用途、性能和工作条件，熟悉零件在机器中的地位和作用。审查设计图纸的完整性、统一性；审查设计图纸的结构工艺性；审查图样标注的合理性；审查材料选用的合理性。（2）毛坯选择毛坯选择需要考虑零件的结构、作用、生产纲领，还必需注意零件毛坯制造的经济性和生产条件。（3）机械加工工艺路线拟定这是制订机械加工工艺规程的核心。其主要内容有：确定加工定位基准；确定工序划分采用工序集中原则还是工序分散原则；确定各加工表面的加工方法；将机械加工工艺过程划分为几个加工阶段；安排加工顺序以及安排热处理、检验和其它工序等。 （4）工序设计为各工序选择机床及工艺装备，对需要改装或重新设计的专用工艺装备应提出具体设计任务书；确定零件加工过程中工序或工步的切削用量；依据图纸要求和工艺路线，确定各工序的加工余量、计算工序尺寸和公差；绘制工序简图。依据图纸和技术要求，确定各主要工序的技术要求和检验方法。确定生产过程中各道工序的时间定额。（5）填写工艺文件依据规定工艺文件格式，填写工艺规程内容。包括对工艺规程审查和批准签字等内容。 机械加工工艺规程形式机械加工工艺规程的详尽程度与生产类型、零件的设计精度、零件加工工艺过程的自动化程度、零件及工序的重要程度等有关。一般情况，采用普通加工方法的单件小批生产机械加工工艺设计，只需编制简单的机械加工工艺过程卡，工艺过程卡见表2.1。大批大量生产类型要求进行严密、细致的机械加工工艺设计工作，因此各工序都要编制工序卡，工序卡参见表2.2。对有调整要求的工序要编制调整卡，检验工序要编制检验卡。在批量生产零件的机械加工工艺设计中，依据生产组织管理的完备程度和产品的批量适当确定机械加工工艺规程的复杂程度。对于加工精度要求高的关键零件的关键工序，即使是普通加工方法的单件小批生产也应制定较详细的机械加工工艺规程(包括填写工序卡和检验卡等)，以确保产品质量。不论生产类型如何，数控加工工艺过程设计都必须编制详细的数控加工工艺文件，完成数控加工编程工作。 三、零件的结构工艺性及毛坯选择同一产品可以有多种不同结构,所需花费的加工量也不大相同。所谓结构工艺性是指所设计的产品在能满足使用要求的前提下，制造的可行性和经济性。也就是机器的和零件的结构是否便于加工，装配和维修。即在满足机器工作性能的前提下能适应经济、高效制造过程的需要，达到优质、高产、低成本。（一）、结构工艺性 因齿间的轴向距离很小、因而小齿圈不能用滚齿加工、只能用插齿加工；又因插斜齿需专用螺旋导轨，因而它的结构工艺性不好。若能采用电子束焊，先分别滚切两个齿轮，再将它们焊成一体，这样的制造工艺就较好，且能缩短齿轮间的轴向尺寸。例如双联斜齿轮的加工由此可见，结构对工艺有着重要的影响。 好处：结构要素标准化，节约工具，减少工艺装备的工作，简化工艺装备。尺寸一致：加工尺寸应能采用标准刀具加工。减少刀具规格，避免专门制备工具。零件尺寸规格标准化工艺性差工艺性好工艺性差工艺性好 1.零件结构无法加工或几乎无法加工零件结构工艺性最差的情况是零件结构致使零件无法加工或几乎无法加工，表2.3给出了两个例子。这种情况是不能接受的，必须对零件结构进行修改。 2.零件结构可以加工，但是加工非常困难零件结构工艺性较差的情况是零件可以加工，但是零件结构致使零件加工非常困难，表2.4给出了两个例子。由于客观原因造成零件难加工情况出现在原理验证样机或单件生产中，有时这种难加工零件结构是可以接受的。但是对于批量生产，这种情况是不能接受的。难加工零件结构必须进行修改。 零件结构可以加工，但是加工非常困难 3.零件结构加工不存在技术障碍，但是经济性不好零件结构工艺性稍差的情况是零件加工不存在技术障碍，但是零件加工的经济性不好，表2.5给出了两个例子。在大批大量生产中，即便是客观原因造成上述零件结构工艺性问题出现，也是不可以长期被接受的，必须逐步设法改进。其它情况下出现零件结构工艺性不影响加工，但经济性不好问题能否被接受，尚需具体分析。 零件结构加工不存在技术障碍，但是经济性不好 4.非常规加工方法对零件结构工艺性的影响较多非常规加工方法已经用于生产实践，一些企业也配备了非常规加工设备。因此判断零件结构工艺性时亦应该考虑非常规加工方法对零件结构设计带来很大的影响。对于传统机械加工手段来说，对方孔、小孔、深孔、弯孔、窄缝等被认为是工艺性很“差”的典型，有时甚至认为它们是机械设计的禁区。非常规加工方法的改变了这种判别标准。对于电火花穿孔、电火花线切割工艺来说，加工方孔和加工圆孔的难易程度是一样的。当企业具备了非常规加工设备时，对结构工艺性好与坏的判定标准不能延续原有的传统标准，需要采用新的判定标准。例如喷油嘴小孔、喷丝头小异形孔、涡轮叶片大量的小深孔和窄缝、静压轴承、静压导轨的内油腔等采用电加工后变难为易了。非常规加工方法使零件结构中可以采用小孔、小深孔、深槽和窄缝。需要指出：与传统加工方法相比较，非常规加工方法目前还普遍存在加工效率低、加工成本高，以及需要专用设备等问题。机械零件制造手段还是普遍以传统机械加工方式为主。 （二）毛坯选择零件材料选用合理性是通过选用零件适当的制造材料，可以使零件具有足够机械性能等满足设计要求，使零件具有良好的机械制造工艺性，使零件制造过程和生产组织较为便利；并降低零件乃至机器制造成本。通常，零件材料选用工作在图纸设计时已经完成，鉴于零件材料选用的重要性以及零件材料选用与机械制造关系十分密切，在工艺审查时需要对零件材料选用进行必要复核工作。 零件选用材料的工艺审查，一般从如下几个方面考虑：1．选用材料的机械性能零件材料选用的首要标准就是材料的机械性能必须满足零件的功能要求。工艺审查零件材料选用主要是复核图纸设计选用金属材料在工厂现有生产条件下，能否达到零件设计要求和达到整机功能要求。 2．选用材料的工艺性材料工艺性的可以从毛坯制造（铸造，锻造，焊接、切板，切棒）、机械加工、热处理、以及表面处理等多个方面衡量。一般地，铸造材料的工艺性能是指材料的液态流动性、收缩率、偏析程度及产生缩孔的倾向性等。锻造材料的工艺性是指材料的延展性、热脆性及冷态和热态下塑性变形的能力等。焊接材料的工艺性是指材料的可焊性及焊缝产生裂纹的倾向性等。材料的热处理工艺性是指材料的可淬性、淬火变形倾向性及热处理介质对材料的渗透能力等。冷加工工艺性是指材料的硬度、切削性、冷作硬化程度及切削后可能达到表面粗糙度等。在材料的工艺性方面，工艺审查需要复核选用材料是否能够高效、低成本开展零件生产。特别关注热处理前后材料的机械性能变化、机械加工性能变化及热处理变形量等对机械加工工艺规程编制的影响。 3.选用材料的经济性零件材料选用的经济性需要从材料本身的价格和材料的加工费用两个方面权衡。在满足性能和功能要求时，优先采用价廉材料，优先采用加工费低的材料。注意采用组合结构可以节约贵重材料。例如切削刀具采用组合结构，刀刃与刀杆采用不同材质。注意通过结构设计和选用先进加工方法提高材料利用率。零件选用材料过于优良，实际上也是一种浪费。 4．选用材料的供应情况零件选材恰当与否还应考虑到当前本地的材料供应状况和本企业库存材料情况等等。为了减少供应费用，简化供应和储存的材料品种，对于单件小批量生产的零件，应尽可能地减少选用材料品种和规格。 一、机械加工工艺过程的组成1.工序、工步和走刀①工序：一个或一组工人，在一个工作地对同一个或同时几个工件所连续完成的那一部分工艺过程。它是组成工艺过程的基本单元。一组（个）工人一个工作地（指机床）同一工件连续地加工工序包括四要素四要素任何一个改变都将视为不同工序。（如热处理后再一次回到同一工作地）。第二节机械加工的工艺过程设计 ②工步：在加工表面（或装配时的连接表面）不变、加工（或装配）工具不变和切削用量不变的情况下，所连续完成的那一部分工序。加工表面不变（可以是单个表面或组合表面）工具不变（四角刀架，换刀）切削用量工步包括三要素 ③走刀：(工作行程)在一个工步中，有时材料要分几次去除，则其切去一层材料称为一次走刀。工艺规程中常不包含走刀，但对加工量影响大的场合，应规定走刀（余量）。加工方案一小批量生产：车—铣、去毛刺加工方案二大批量生产：1、粗车小端面、外圆、倒角2、粗车大端面、外圆、倒角3、精车小外圆4、精车大外圆5、铣键槽、去毛刺 为简化工艺文件，对于那些连续进行的若干个相同的工步，通常都看作一个工步。如图加工的零件，在同一工序中，连续钻四个Ф5mm的孔，就可看作一个工步。为了提高生产率，用几把刀具同时参与切削几个表面，这也可看作一个工步，称为复合工步。端面或钻两端中心孔，它们都是复合工步。例如：铣端面、钻中心孔，每个工位都是用两把刀具同时铣两 立轴转塔车床回转刀架上的复合工步刨平面复合工步 组合铣刀铣平面复合工步钻、扩孔复合工步 提示：小批量生产：产量少效率不是主要问题，主要应减少设备使的台数及人员分配，所以不宜采取工序分散的办法。大批大量生产：主要问题是要提高生产率，所以宜采用高效专业用设备，工序也较多。 2、安装和工位①安装：同一工序中，工件在机床或夹具中定位和夹紧一次，称为一次安装。②工位：为了完成一定的工序内容，一次装夹后，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部分所占据的某一个位置。工件在加工中应尽量减少装夹次数，因为多一次装夹，就会增加装夹的时间，还会增加装夹误差。减少装夹次数的有效办法是采用多工位夹具。 ①减少工件的安装次数多工位加工工序1：装卸工件工序2：钻孔工序3：扩孔工序4：铰孔③可实现加工时间与辅助时间重叠。②减少辅助时间，缩短工时，提高效率。多工位加工的好处： 粗基准：选用毛坯表面来定位的基准。　　　　　（在第一道工序中只能选用毛坯表面来定位）精基准：采用已加工过的表面来定位的基准。　　　　　（在第一道工序之后的各工序中）二、定位基准的选择设计基准在零件的工程图中已经标出，加工中是否就是以设计基准作为定位基准呢？回答是否定的。定位基准有粗、精、辅助基准之分。 辅助基准：(有时会遇到这种情况)，工件上没有能作为定位基准用的恰当表面，而在工件上专门设置或加工出定位表面。常用的有工艺孔和工艺塔子。辅助基准在零件上不起作用，纯粹是为了工艺上的需要。加工完毕后，若有需要（如有碍外观等）可予以去除。粗基准和精基准所起作用不同，两者的选择原则也不一样。 (1)粗基准的选择原则1)两个出发点：a.保证各加工表面有足够余量。b.保证不加工表面的尺寸和位置符合图纸要求。2)原则：a.若工件必须首先保证某重要表面余量均匀，则应选该表面为粗基准。如图车床床身的加工。导轨表面要求硬度高，而且均匀。 b.若工件必须首先保证加工表面与不加工表面之间的位置要求，则应选不加工表面为粗基准，以达到壁厚均匀，外形对称等要求。又如图，若△A>△B，应选B面，否则选A面。 c.若工件上每个表面都要加工，则应以余量最小的表面作为粗基准，以保证各表面都有足够余量。如图若以大端为粗基准，由于大小端外圆偏心有5毫米，则上侧单边为34，下侧单边为24,加工余量不足。分析：毛坯：单边29，零件：单边25；由于偏移5，则一边为24，另一边为34，24的一边加工不到。 e.粗基准只允许使用一次。∵粗基准究竟是毛坯表面比较粗糙，重复定位精度低。d.粗基准表面应尽可能平整光洁不能有飞边，浇口，冒口或其它缺陷,以便使定位准确、夹紧可靠。若粗基准表面有飞边，浇口，冒口等缺陷，在应用前应将其去除。'