金屬材料成形基礎主講徐曉峰第一頁，共42頁。第八章機械加工工藝過程的基礎知識§1機械加工工藝過程的基本概念§2工件的安裝和夾具§3工件工藝規程的制定§4典型零件工藝過程第二頁，共42頁。第八章機械加工工藝過程的基礎知識§1機械加工工藝過程的基本概念一、生產過程和工藝過程工藝是指制造產品的技巧、方法和程序。機械制造過程中，凡是直接改變零件形狀、尺寸、相對位置和性能等，使其成為成品或半成品的過程，稱為機械制造工藝過程。它通常包括零件的制造與機器的裝配兩部分。1.生產過程由原材料制成各種零件，并裝配成機器的全過程。包括：原材料的運輸、保管，生產準備、毛坯制造、機械加工、裝配、檢驗、試車、油漆、包裝等。第三頁，共42頁。2.工藝過程在生產過程中，直接改變原材料的（毛坯）的形狀、尺寸、性能，使之變為成品的過程。工藝過程具體可分為：鑄造、壓力加工、焊接、機械加工、熱處理、特種加工、電鍍、涂覆、裝配等工藝過程。3.機械加工工藝過程的組成1)工序一個（一組）工人，在同一工作地點（同一機床），對一個（一組）零件所連續完成的那部分工藝過程。第四頁，共42頁。2)安裝3)工步工件在一次裝夾中所完成的那部分工藝過程。加工表面、刀具、進給量、轉速不變的條件下，所連續完成的那部分工藝過程。第五頁，共42頁。單件、小批量生產：工藝內容加工內容設備工序安裝工步124①車端面；②打中心孔；③調頭，車另一斷面；④打中心孔。車床229①粗車、半精車Φ40外圓；②粗車、半精車Φ35外圓；③粗車、半精車Φ25外圓；④切槽；⑤倒角；⑥粗車、半精車Φ32外圓；⑦粗車、半精車Φ20外圓；⑧切槽；⑨倒角。車床311①銑鍵槽銑床41打毛刺523①粗磨、精磨Φ35外圓；②粗磨、精磨Φ25外圓；③調頭粗磨、精磨Φ20外圓；磨床第六頁，共42頁。大批量生產：工藝內容加工內容設備工序安裝工步111①車端面；②打中心孔。銑床215①粗車、半精車Φ40外圓；②粗車、半精車Φ35外圓；③粗車、半精車Φ25外圓；④切槽；⑤倒角。車床314①粗車、半精車Φ32外圓；②粗車、半精車Φ20外圓；③切槽；④倒角。411①銑鍵槽銑床51打毛刺623①磨外圓；②磨外圓；③調頭磨外圓；磨床第七頁，共42頁。二、生產綱領和生產類型1.生產綱領2.生產類型生產綱領—產品的年產量。生產綱領產品的年產量廢品率備品每臺產品中該零件的數量第八頁，共42頁。1)單件生產2)成批生產3)大量生產單個的制造某一種零件，很少重復、甚至不重復生產。如：大型機械、試制品、修配件等。成批的制造某一相同的零件，每隔一定時間又重復生產。小批生產：中批生產：大批生產：在大多數工作地點，經常重復地進行一種零件某一工序的生產。第九頁，共42頁。生產類型同一零件的年產量（件）重型中型小型單件生產<5<10<100成批生產小批生產中批生產大批生產5~100100~300300~100010~200200~500500~5000100~500500~50005000~50000大量生產>1000>5000>50000生產類型的劃分：第十頁，共42頁。單件、小批生產成批生產大批大量生產機床設備通用（萬能）的設備通用和部分專用設備廣泛使用高效專用設備夾具通用夾具廣泛使用專用夾具廣泛使用高效專用夾具刀具和量具一般刀具和通用量具部分的采用專用刀具和量具廣泛采用高效率專用刀具和量具毛坯木模手工造型和自由鍛造部分的采用機器造型和模鍛機器造型、壓力鑄造、模鍛、滾鍛等對工人的技術要求高一般操作工—低調整工—高各種生產類型的特征和要求：第十一頁，共42頁。§2工件的安裝和夾具定位夾緊=安裝+一、工件的安裝1.直接安裝法工件直接安裝在機床工作臺或通用夾具上。找正比較費時，定位精度的高低主要取決于所有工具或儀表的精度，以及工人的技術水平。所以：定位精度不易保證，生產率低，僅適用于單件小批量生產。第十二頁，共42頁。2.利用專用夾具安裝法工件安裝在為其加工專門設計和制造的夾具上中。所以：定位精度高，生產率高，適用于大批量生產。二、夾具簡介夾具是加工工件時，為完成某道工序，用來正確迅速安裝工件的裝置。第十三頁，共42頁。所以：定位精度不易保證，生產率低，僅適用于單件小批量生產。2)專用夾具為某一特定零件的特定工序專門設計和制造的夾具。所以：定位精度高，生產率高，適用于大批量生產。3)其它夾具可調夾具；組合夾具；隨行夾具等。1)通用夾具已標準化的夾具。如：三爪卡盤、四爪卡盤、平口虎鉗等。1.夾具的種類第十四頁，共42頁。2.夾具的組成工件擋鐵V形塊夾緊機構鉆套夾具體1)定位元件及裝置夾具上用來確定工件正確位置的元件及裝置。第十五頁，共42頁。2)夾緊機構及裝置3)導向及對刀元件5)其它元件及裝置4)聯接元件6)夾具體夾具上工件定位后，將其夾緊以承受切削力等作用的機構或裝置。夾具上用來對刀和引導刀具進入正確加工位置的元件。分度機構、導向鍵、平衡塊等。夾具上用來確定夾具和機床正確位置的元件。是夾具的基準零件。第十六頁，共42頁。§3工件工藝規程的制定為了保證產品質量、提高生產效率和經濟效益，須根據具體生產條件擬定合理的工藝過程，用圖表（或文字）的形式寫成文件—工藝規程。一、對加工零件進行工藝分析1.檢查零件的圖紙是否完整正確；2.審查零件材料的選擇是否恰當；3.審查零件的結構工藝性；4.分析零件的技術要求；第十七頁，共42頁。二、選擇毛坯三、確定加工余量1.確定毛坯的種類；毛坯—鍛件、鑄件、型材、焊接件等。2.確定毛坯的形狀；加工余量：為了得到一個合格的零件，必須從毛坯上切去的那層金屬。毛坯尺寸與零件圖的相應設計尺寸之差—加工總余量相鄰兩道工序的工序尺寸之差—工序余量總余量=工序余量之和第十八頁，共42頁。余量的大小①與生產類型有關②與生產方法有關③與零件的形狀和尺寸有關④與工序有關加工外圓面：粗車：3~5精車：1~1.6磨削粗磨：0.3~0.5精磨：0.1以下目的：為了切除上一道工序所留下來的加工誤差和表面缺陷，從而提高工件的加工精度、減小表面粗糙度。第十九頁，共42頁。確定加工余量的方法：1)估算法2)查表法3)計算法僅適用單件、小批量生產。適用一般的加工生產。應用最廣泛。適用大批量生產和自動機床及數控機床加工。第二十頁，共42頁。四、定位基準的選擇1.基準的概念及分類；1)基準在產品的設計、制造和裝配過程中，在零件圖、工藝圖和裝配圖上作為依據的點、線、面。2)基準的分類⑴設計基準：在零件圖上（設計圖樣上）所使用的基準。第二十一頁，共42頁。⑵工藝基準：在工藝過程中所依據的基準。定位基準：裝配基準：測量基準：裝配時，用來確定零件、部件在產品中的相對位置所依據的基準。在加工過程中，用作工件定位的基準。測量工件被加工表面尺寸和相互位置所依據的基準。第二十二頁，共42頁。第二十三頁，共42頁。2.定位基準的選擇1)工件的六點定位原理注意：⑴定位支承點限制工件自由度時，必須使支承點與工件定位基準面始終緊密貼緊。②一個支承點只限制工件的一個自由度，工件的同一自由度只能有一個支承點限制。⑶夾緊定位第二十四頁，共42頁。2）定位現象分析①完全定位工件在夾具中六個自由度都被限制，工件具有唯一確定的位置。ABC第二十五頁，共42頁。AC②不完全定位工件在夾具中被限制的自由度數少于六個，仍能保證加工質量。A第二十六頁，共42頁。③欠定位④過定位只限制：夾具中用兩個或兩個以上的支承點重復限制工件的某一個自由度。2）定位基準的選擇（1）粗基準的選擇粗基準—沒有經過切削加工就被用作定位基準的表面。AC第二十七頁，共42頁。①保證各重要加工表面都有足夠的加工余量②保證加工表面與非加工表面之間的相互位置精度⑴選取非加工表面為粗基準；第二十八頁，共42頁。⑶若工件必須首先保證某重要表面的加工余量均勻，則應選擇該表面為粗基準。⑵選取與加工表面相互位置精度高的表面為粗基準；第二十九頁，共42頁。⑸在同一尺寸方向上，粗基準只允許使用一次。（2）精基準的選擇精基準—經過切削加工才用作定位基準的表面。⑴“基準”重合原則；盡可能選用設計基準為定位基準。可以避免由于基準不重合而引起的定位誤差。⑷選作粗基準的表面應盡量平整、光潔，不應有飛邊、澆口、冒口及其它缺陷，以便定位準確、夾緊可靠。第三十頁，共42頁。⑵“基準同一”原則；⑶“互為基準”原則；1、2—軸頸3、4—錐孔第三十一頁，共42頁。⑷選精基準的表面應能保證零件定位準確、夾緊可靠。五、工藝路線的擬定1.確定加工方案加工一個直徑φ25H7表面粗糙度0.8μm的孔。可有四種加工方案：a.鉆孔-擴孔-粗絞-精絞；b.鉆孔-粗鏜-半精鏜-磨削；c.鉆孔-粗鏜-半精鏜-精鏜-精細鏜；d.鉆-粗拉-精拉。應根據零件加工表面的特點和產量等條件，確定采用其中一種加工方案。第三十二頁，共42頁。2.加工階段的劃分；⑴粗加工階段：切除各加工表面上的大部分余量，并做出精基準。

生產率⑵半精加工階段

：減小粗加工留下的誤差，為主要表面的精加工作好準備，并完成一些次要表面的加工。⑶精加工階段

：保證各主要表面達到圖紙規定的要求。⑷光整加工階段

：進一步減小表面粗糙度、提高精度。

劃分加工階段的目的：⑴保證加工質量；⑵及早發現毛坯的缺陷；⑶合理使用設備⑷便于組織生產。

第三十三頁，共42頁。3.加工順序的安排1)切削加工工序的安排⑴先粗后精；⑵先基準后其它；⑶先主后次；⑷先面后孔。2)熱處理工序的安排⑴預備熱處理：安排在機械加工之前。

⑵最終熱處理：安排在半精加工之后，磨削加工之前。

⑶時效熱處理

：安排在粗加工之后。

第三十四頁，共42頁。3)檢驗工序的安排⑴零件從一個車間送往另一個車間的前后；⑵零件粗加工階段結束之后；⑶重要工序加工的前后；⑷零件全部加工結束之后。六、機床與工藝裝備的選擇1.機床的選擇⑴機床的精度應與工序要求的精度相適應；⑵機床的生產率應與該零件生產類型相適應；⑶機床的加工尺寸范圍應與零件的外形尺寸相適應；⑷應符合本廠現有的實際情況。第三十五頁，共42頁。2.工藝裝備的選擇⑴夾具的選擇；⑵刀具的選擇；⑶量具的選擇；七、工藝文件的編制1.機械加工工藝過程卡片2.機械加工工序卡片2.機械加工工藝（綜合）卡片用于單件、小批生產中。用于大批大量生產中。用于成批生產中。第三十六頁，共42頁。§4典型零件工藝過程一、軸類零件材料：45淬火硬度：40~50第三十七頁，共42頁。1.零件各主要部分的技術要求1）在的軸段上裝滑動齒輪，并開有鍵槽；2）和的兩段為軸頸，支承于箱體的軸承孔中；3）表面粗糙度值均為0.8μm；4）工件材料為45鋼，淬火硬度為40~50。2.工藝分析該零件各的配合表面本身均有一定的精度（相當于7）和粗糙度要求。第三十八頁，共42頁。根據對各表面的具體要求，可采用如下的加工方案：粗車——半精車——熱處理——粗磨——精磨軸上的鍵槽可在立銑床上銑出。3.基準的選擇為了保證各配合表面的位置精度，選擇軸線（軸兩端的中心孔）為粗、精基準。4.工藝過程第三十九頁，共42頁。單件、小批量生產：工序號工序名稱加工內容