1、精品文檔機械加工工藝過程基本概念一、工藝過程的基本概念1. 生產過程和工藝過程生產過程： 由原材料制成各種零件并裝配成機器的全過程。 其中包括原材料 的運輸、保管、生產準備、制造毛坯、切削加工、裝配、檢驗及試車、油漆和 包裝等。工藝過程：在生產過程中，直接改變生產對象的形狀、尺寸、表面質量、性 質及相對位置等，使其成為成品或半成品的過程。 如毛坯的制造 (包括鑄造工藝、 鍛壓工藝、焊接工藝等 ) 、機械加工、熱處理和裝配等。 工藝過程是生產過程的 核心組成部分。機械加工工藝過程：采用機械加工的方法按一定順序直接改變毛坯的形狀、 尺寸及表面質量，使其成為合格零件的工藝過程。 它是生產過程的重要內

2、容。2. 機械加工工藝過程的組成零件的機械加工工藝過程由許多工序組合而成， 每個工序又可分為若干個安 裝、工位、工步和走刀。(1) 工序 工序是機械加工工藝過程的基本單元，是指由一個或一組工人在 同一臺機床或同一個工作地，對一個或同時對幾個工件所連續完成的那 一部分工藝過程。工作地、工人、工 件與連續作業構成了工序的四個要素，若其中任一要素 發生變更，則構成了另一道工序。一個工藝過程需要包括哪些工序，是由被加工零件的結構復雜程度、加工精 度要求及生產類型所決定的。如圖 1-36 所示的階梯軸，因不同的生產批量， 就有不同的工藝過程及工序，如表 1-4 與表1-5所列。圖1-36 階梯軸表1-4

3、單件生產階梯軸的工藝過程表1-5大批量生產階梯軸的工藝過程工序號工序曙株和內專工序號工序宅甘和內容V打中心禮，車外切遇車犀打中孑孔J22it床3車廉并4咬S舟41|1(2) 安裝工件每經一次裝夾后所完成的那部分工序在一道工序中，工件在加工位置上至少要裝夾一次， 但有的工件也可能會裝 夾幾次。如表1-5中的第2、3及5工序，須調頭經過兩次安裝才能完成其工序的全 部內容。應盡可能減少裝夾次數，多一次裝夾就多一次安裝誤差，又增加了裝卸輔 助時間。(3) 工位工件在機床上占據每一個位置所完成的那部分工序為減少裝夾次數，常采用多工位夾具或多軸(多工位)機床，使工件在一次安 裝中 先后經過若干個不同位置順

4、次進行加工。(4) 工步工步是加工表面、切削刀具和切削用量(僅指主軸轉速和進給量) 都不變的情況下 所完成的那一部分工藝過程。變化其中的一個就是另一個工步。如圖1-37所示車削階梯軸85 mn外圓面為第一工步，車削65 mn外圓面為 第二工步。這是因為加工的表面變了。有時為了提高生產率，把幾個待加工表面 用幾把刀具同時加工，這也可看作一個工步，稱為復合工步，如圖 1-38所示。I、a-1涉諭耳瞄w n, m二工趴在®斯»)【弟二匸加凱1次址丿J Z.第二匸站那二次走打b)>)圖1-37 車削階梯軸圖1-38 復合工步(5) 走刀 在一個工步中，如果要切掉的金屬層很厚，

5、可分幾次切削，每切削 一次就稱為一次走刀。如圖1-37所示車削階梯軸的第二工步中，就包含了兩次走刀。3. 生產綱領和生產類型(1) 生產綱領生產綱領是指企業在計劃期內應當生產的產品產量和進度計 劃。零件在計劃期為一年的生產綱領N可按下式計算N Qn(1 )(1)式中：N零件的年產量(件/年)；Q產品的年產量(臺/年)；n每臺產品中該零件的數量(件/臺);a、B 備品率(%)和廢品率(%)。當零件的生產綱領確定后，還要根據車間的情況按一定期限分批投產，每批 投產的數量，稱為生產批量。 生產類型 根據生產綱領的大小和產品品種的多少，機械制造企業的生 產可分為單件生產、成批生產和大量生產三種生產類型

6、。1) 單件生產：產品的種類多而同一產品的產量很小，工件地點的加工對象完全不重復或很少重復，例如重型機器、專用設備或新產品試制都屬于單件生產。2) 成批生產：工作地點的加工對象，周期性地進行輪換。普通機床、紡織機械等的制造等多屬此種生產類型。按照批量的大小，成批生產又可分為小批生產、中批生產和大批生產三種類 型。3）大量生產：產品數量很大，大多數工作地點長期進行某一零件的某一道工序 的加工。如汽車、軸承、自行車等的制造多屬此種生產類型。生產類型取決于產品（零件）的年產量、尺寸大小及復雜程度。表1-6列出了各種生產類型的生產綱領及工藝特點。表1-6 各種生產類型的生產綱領及工藝特點單位：件單件生

7、產小 It中 *大 tt犬生產ismtt<551003007 000 >1 000中<202OT0O200 5M500-5 000>5 000feast*<100 100-500500- ¥ 0005 00950 000>50 000毛楚的制蠱方自由毀遭術纂手工査3L毛部分幫用 別+毛坯欄Jt更余中尊Ce<用HIT機（SiMF高效 方幽毛抽1畫高、余事機算設金機 岸布，用機除按機詹式詔井 果用霰控機陳艮柔性單 無通用機砥和齡分專用機 廉授高效目動FL床*機菲 按零件晏別分工段擁刊廣捷呆用自團機廉'專用機庫， 果用自圖統或號用機柬桃水貳

8、XOftRtft 證通用竇具標準附杵蕈詛合夬 具it!址試W2尺廿"專用 夷其*寶程祛僅證尺寸*!Btf用矣IU込輕廈性動測 ««KtMMit牌刀耳*標旌耳專用或標肇刀畀、島專用刀自閒團藝豐沖的互攜性多It互拗祁分試逼或 K全議互撩髙度鼻杵果用分粗«R.U持工藝文芹的鼻Sfitlff單的工藝過魁卡片的工藝««& 關工摩的工序卡片的工藝規程、工僅卡A生產皐椿址加工方空產率低散 !£機除可鼻高生產辜中尊«M中爭fi時工人的捷術1»植術埶暮的H人H聲一定嶽域程宴的技 <1A時掙作工人的技術要求較養

9、*對 調整工人的捷索晏索較笈曹勢采用肚控杭味、，工申心及£ 元茱用醮俎工藝*用柔哇（ 逍果燒或盂性自動規用計鼻機控制竹自站代H遭1UL 車閭吻無人工廠黨現自邊應控制機中羽機和輕H機議"可分貓以軋啊機、福機郴星和機作慣賽.二、工件的安裝和夾具1. 工件的安裝定位：在進行機械加工之前，必須將工件放在機床的工作臺或夾具上，使它 占有正確的位置。工件在定位之后，為了使它在切削過程中，不致因切削力、重力和慣性力的 作用而偏離正確的位置，還需把它 夾緊 。安裝：工件從定位到夾緊的全過程。 安裝工件時，一般是先定位后夾緊，而在三爪卡盤上安裝工件時，定位與夾 緊是同時進行的。安裝方式：(1

10、) 直接安裝法 工件直接安放在機床工作臺或者通用夾具 ( 如三爪卡盤、四 爪卡盤、平口鉗、電磁吸盤等標準附件 ) 上，有時 不另行找正即夾緊，例如利用 三爪卡盤或電磁吸盤安裝工件； 有時則需要 根據工件上某個表面或劃線找正工 件，再行夾緊，例如在四爪卡盤或在機床工作臺上安裝工件 。用這種方法安裝工件時，找正比較費時，且定位精度的高低主要取決于所用 工具或儀表的精度，以及工人的技術水平，定位精度不易保證，生產率較低，所 以通常僅適用于單件小批生產。(2) 專用夾具安裝法 為某一零件的加工而專門設計和制造夾具， 無需進行 找正，就可以迅速而可靠地保證工件對機床和刀具的正確相對位置， 并可迅速夾 緊

11、。利用專用夾具加工工件，既可保證加工精度，又可提高生產效率，但沒有通 用性。專用夾具的設計、 制造和維修需要一定的投資， 所以只有在成批生產或大 批大量生產中，才能取得比較好的效益。2. 機床夾具的分類和組成機床夾具 (jig and fixture for machine tool)可根據其使用范圍，分為通用夾具、專用夾具、組合夾具、通用可調夾具和成組夾具等類型。根據所使用的機床可將夾具分為車床夾具、銑床夾具、鉆床夾具 ( 鉆模) 、鏜 床夾具 ( 鏜模 ) 、磨床夾具和齒輪機床夾具等。根據產生夾緊力的動力源可將夾具分為手動夾具、氣動夾具、液壓夾具、電 動夾具、電磁夾具和真空夾具等。6)圖1

12、-40 平面定位用的定位元件專用夾具一般由以下部分組成：（1）定位元件 夾具與工件選定的定位基準面接觸，用以確定工件正確位置的零件。工件以平面定位時，用支承釘和支承板作定位元件，如圖1-40所示。工件以外圓柱面定位時，用V形塊和定位套筒作定元件，如圖1-41所示。工件以孔定位時，用定位心軸和定位銷作定位元件。圖1-42a為圓柱銷，圖1-42b為菱形銷。 >b）蔓旳鋼外圓柱面定位用的定位元件圖1-42 定位銷工件定位后，為了防止工件由于受切削力等外力的作用而產生位移，而將其夾牢緊固的機構。常用的夾緊機構有螺釘壓板（圖1-43a）、偏心壓板（圖1-43b）、斜楔夾緊機 構、鉸鏈夾緊機構等。(

13、3) 導向元件用來對刀和引導刀具進入正確加工位置的零件，例如圖1-39 所示夾具上的鉆套。其它導向元件還有導向套、對刀塊等。鉆套和導向套主要用在鉆床夾具和鏜床夾具上，對刀塊主要用在銑床夾具 上。(4) 夾具體和其它部分夾具體是夾具的基準零件，用它來連接并固定定位 元件、夾緊機構和導向元件等，使之成為一個整體，并通過它將夾具安裝在機 床上。根據加工工件的要求，有時還在夾具上設有分度機構、導向鍵、平衡鐵和操 作件等。整個夾具及其零件都要具有足夠的精度和剛度，并且結構要緊湊，形狀要簡單，裝卸工件和清除切屑要方便等。3. 基準及其選擇在零件的設計和加工過程中，經常要用到某些點、線、面來確定其要素間的

14、幾何關系，這些作為依據的點、線、面稱為基準。基準：分為設計基準和工藝基準兩大類。(1) 設計基準設計基準是設計時在零件圖紙上所使用的基準。以設計基準為依據來確定各幾何要素之間的尺寸及相互位置關系如圖 1-44a 所示，齒輪內孔、外圓和分度圓的設計基準是齒輪的軸線，兩端面可以認為是互 為基準。(2) 工藝基準工藝基準是在制造零件和裝配機器的過程中所使用的基準。 工藝基準又分為定位基準、測量基準和裝配基準，它們分別用于工件加工時 的定位、工件的測量檢驗和零件的裝配。定位基準：工件在加工時，用以確定工件對于機床及刀具相對位置的表面。 例如車削圖1-44a所示齒輪輪坯的外圓和左端面時，若用已經加工過的

15、內孔 將工件安裝在心軸上，則孔的軸線就是外圓和左端面的定位基準。圖1-44 設計基準粗基準：最初工序中所用的定位基準，是毛坯上未經加工的表面 精基準：在其后各工序加工中所用的定位基準是已加工的表面。（3）粗基準 粗基準的選擇應保證所有加工表面都具有足夠的加工余量，而 且各加工表面對不加工表面具有一定的位置精度。其選擇的具體原則如下：1）選取不加工的表面作粗基準，如果零件上有好幾個不加工的表面，則應選擇與加工表面相互位置精度要求高的表面作粗基準。如圖1-45所示，以不加工的外圓表面作為粗基準，既可在一次安裝中把絕大 部分要加工的表面加工出來，又能夠保證外圓面與內孔同軸以及端面與孔軸線垂 直。2）

16、選取要求加工余量均勻的表面為粗基準，這樣可以保證作為粗基準的表面加工時，余量均勻。例如車床床身（圖1-46），要求導軌面耐磨性好，希望在加工時只切去較小而 均勻的一層余量，使其表層保留均勻一致的金相組織和物理力學性能。若先選擇導軌面作粗基準，加工床腿的底平面（圖1-46a），然后再以床腿的底平面為基準 加工導軌面（圖1-46b），這樣就能達到目的。A圖1-45套筒法蘭加工實例圖1-46 床身加工的粗基準階梯軸的加工圖 1-473）對于所有表面都要加工的零件，應選擇余量和公差最小的表面作粗基準， 以避免余量不足而造成廢品。如圖1-47所示階梯軸，表面B加工余量最小，應選擇表面 B乍為基準。4）為

17、使工件定位穩定，夾緊可靠，要求所選用的粗基準盡可能平整、光潔， 不允許有鍛造飛邊、鑄造澆冒口切痕或其它缺陷，并有足夠的支承面積。5）在同一尺寸方向上粗基準通常只允許使用一次， 這是因為粗基準一般都很 粗糙，重復使用同一粗基準，所加工的兩組表面之間的位置誤差會相當大， 因此, 粗基準一般不得重復使用。（4）精基準精基準的選擇應保證加工精度和裝夾可靠方便。其選擇的具體原則如下：1）盡可能選擇尺寸較大的表面作為精基準，以提高安裝的穩定性和精確性。2）基準重合原則，盡可能選用設計基準為定位基準，即。這樣可以避免定位 基準與設 計基準不重合而產生的定位誤差。3）基準統一原則。零件上的某些精確表面，其相互

18、位置精度往往有較高的要 求，在精加工這些表面時，要盡可能選用同一定位基準，以利于保證各表面間的 相互位置精度。4）互為基準原則。當工件上兩個加工表面之間的位置精度要求比較高時，可 以采用兩個加工表面互為基準反復加工的方法。5）自為基準原則。當有的表面精加工工序要求余量小而均勻（如導軌磨）時, 可利用被加工表面本身作為定位基準， 這叫做自為基準原則。此時的位置精度應 由先行工序保證。在生產實際中，工件上定位基準面的選擇不一定能完全符合上述原則，這就 要根據具體情況進行分析，并加以靈活運用。4. 工件在夾具中的定位(1) 工件的六點定位原理任何一個工件，在其位置尚未確定前，均具有 六個自由度 ，即

19、沿 空間三個 直角坐標軸X、y、z方向的移動與繞它們的轉動，分別以 x、y、z、x、y、z 表示，如圖1-48a所示。要使工件在機床夾具中正確定位，必須 限制或約束工件 的這些自由度，如圖1-48b所示。采用六個定位支承點合理布置，使工件有關定 位基準面與其相接觸，每一個定位支承點限制了工件的一個自由度，便可將工 件六個自由度完全限制，使工件在空間的位置被唯一地確定。這就是通常所說 的工件的六點定位原理。其中三個支承點在xOy平面上，限制x、y和z三個自由度；兩個支承點在xOz 平面上，限制y和z兩個自由度；最后一個支承點在yOz平面上，限制x 一個自由 度。工件定位時，其六個自由度并非在任何情況下都要