多媒體課件機械制造工藝

目錄第一章機械制造工藝的根本概念第一節機械制造工業在開展我國國民經中的地位與作用

第二節根本概念和定義

第三節工件的定位和基準

第一節機械制造工業在開展我國國民經濟中的地位與作用機械制造業在我國國民經濟中的地位和作用機制開展幻燈片機制作用幻燈片第二節根本概念和定義機械制造過程是一個資源向產品或零件的轉變過程2.加工系統的概念機械加工系統是由機床、夾具、刀具、工件、操作人員和加工工藝等組成的。機械加工系統輸入的是制造資源〔毛坯或半成品、能源和勞動力〕，經過機械加工過程制成成品或半成品輸出。〔1〕物料流〔物流〕機械加工系統輸入的是原材料或坯料、半成品及相應的刀具、量具、夾具、潤滑油、切削液和其他輔助物料等。〔2〕信息流主要包括加工任務、加工工序、加工方法、刀具狀態、工件要求、質量指標和切削參數等，分為靜態信息〔工件尺寸要求、公差大小等〕和動態信息〔刀具磨損、機床故障狀態等〕；〔3〕能量流機械加工系統是一個動態系統，其動態過程是機械加工過程中的各種運動過程。在機械加工過程中的能量運動稱為能量流。圖1-2機械加工系統的“三流〞運動二、生產過程與工藝過程1.生產過程生產過程:是指從原材料變為成品的勞動過程的總和。包括:原材料的采購和保管；生產準備工作；毛坯制造；零件機械加工和熱處理；產品的裝配、調試、油封、包裝、發運等工作。2.工藝過程工藝過程：生產過程中，按一定順序逐漸改變生產對象的形狀、尺寸、性能和相對位置關系的過程，稱為工藝過程。具體的分為鑄造、鍛造、沖壓、焊接、機械加工、熱處理、電鍍、裝配等工藝過程。

三、生產綱領與生產類型1.生產綱領在方案期內應當生產的產品產量和進度方案稱為生產綱領。方案期一般定為一年，所以生產綱領一般就是年產量。零件的年產量應計入廢品和備品的數量，常按下式計算：N=Qn〔1+α+β〕式中N—零件的年產量，單位為件／年；Q—產品的年產量，單位為臺／年；n—每臺產品中，該零件的數量，單位為件／臺；α—備品率；β—廢品率。生產綱領的大小決定了產品〔或零件〕的生產類型。2.生產類型〔1〕單件生產產品的品種很多，同一產品的產量很少，工作地點經常變換，加工對象很少重復。如重型機械、專用設備的制造及新產品試制。〔2〕成批生產各工作地點分批輪流制造幾種不同的產品，加工對象周期性重復。一批零件加工完以后，調整加工設備和工藝裝備，再加工另一批零件，如機床、電機、汽輪機生產。〔3〕大量生產工作地點按照一定的生產節拍重復進行某種零件的某一個加工內容，設備專業化程度很高。如汽車、拖拉機、軸承、洗衣機等生產。表1-1各種生產類型的劃分依據生產類型生產綱領/臺/年（或件/年）重型零件（30kg以上）中型零件（4~30kg）輕型零件（4kg以下）單件生產≤5≤10≤100成批生產小批生產＞5~100＞10~150＞100~500中批生產＞100~300＞150~500＞500~5000大批生產＞300~1000＞500~5000＞5000~50000大量生產＞1000＞5000＞50000工藝特征

生產類型

單件小批

中批

大批大量零件的互換性

用修配法，鉗工修配，缺乏互換性

大部分具有互換性。裝配精度要求高時，靈活應用分組裝配法和調整法，同時還保留某些修配法

具有廣泛的互換性。少數裝配精度較高處，采用分組裝配法和調整法毛坯的制造方法與加工余量

木模手工造型或自由鍛造。毛坯精度低，加工余量大

部分采用金屬模鑄造或模鍛。毛坯精度和加工余量中等

廣泛采用金屬模機器造型、模鍛或其它高效方法。毛坯精度高，加工余量小

機床設備及其布置形式

通用機床。按機床類別采用機群式布置

部分通用機床和高效機床。按工件類別分工段排列設備

廣泛采用高效專用機床及自動機床。按流水線和自動線排列設備工藝裝備

大多采用通用夾具、標準附件、通用刀具和萬能量具。靠劃線和試切法達到精度要求

廣泛采用夾具，部分靠找正裝夾，達到精度要求。較多采用專用刀具和量具

廣泛采用專用高效夾具、復合刀具、專用量具或自動檢驗裝置。靠調整法達到精度要求對工人技術要求

需技術水平較高的工人

需一定技術水平的工人

對調整工的技術水平要求高，對操作工的技術水平要求較低工藝文件

有工藝過程卡，關鍵工序要工序卡

有工藝過程卡，關鍵零件要工序卡有工藝過程卡和工序卡，關鍵工序要調整卡和檢驗卡成本

較高

中等

較低第三節工件的定位和基準機械加工時，為使工件的被加工外表獲得規定的尺寸和位置要求，確定工件在機床上或夾具中占有正確的位置過程，稱為定位。在加工過程中，工件在各種力的作用下應當保持這一正確位置始終不變，這就需要夾緊。工件的裝夾過程就是工件在機床上或夾具中定位和夾緊的過程。工件的定位是通過定位基準與定位元件的緊密貼合接觸來實現的，一、基準及其分類

工件的基準：在零件的設計和制造過程中，要確定一些點、線或面的位置，必須以一些指定的點、線或面作為依據，這些作為依據的點、線或面，稱為基準。按照作用的不同，常把基準分為設計基準和工藝基準兩類。1.設計基準在設計圖樣上所采用的基準為設計基準。對于某一個位置要求而言，它所指向的兩個外表之間常常是互為設計基準的。如圖1-3所示的軸套零件，外圓和內孔的設計基準是它們的軸心線；端面A是端面B、C的設計基準；內孔D的軸心線是φ25h6外圓徑向圓跳動的設計基準；對于尺寸40mm來說，A面是C面的設計基準，也可以認為C面是A面的設計基準。圖1-3軸套設計基準例如2.工藝基準是指在零件的工藝過程中所采用的基準。〔1〕定位基準：在加工中用作定位的基準，稱為定位基準。定位基準一般是由工藝人員選定的。〔2〕測量基準：測量工件時所采用的基準，稱為測量基準。如圖1-3所示，工件以內孔套在心軸上測量外圓φ25h6的徑向圓跳動，那么內孔為外圓的測量基準；用卡尺測量尺寸15mm和40mm，外表A是外表B、C的測量基準。〔3〕裝配基準：裝配時用來確定零件或部件在產品中的相對位置所采用的基準，成為裝配基準。如箱體零件的底面、主軸的軸頸以及齒輪的孔和端面等。〔4〕工序基準：在工序圖上，用來確定本工序所加工外表加工后的尺寸、形狀、位置的基準稱為工序基準。工序基準應當盡量與設計基準相重合，當考慮定位或試切測量方便時，也可以與定位基準或測量基準相重合。測量基準的實例裝配基準的實例圖1-4直接找正裝夾百分表找正動畫畫線找正安裝動畫2.劃線找正裝夾這種裝夾方式是先按加工外表的要求在工件上劃線，加工時在機床按線找正以獲得工件的正確位置。通常用于單件中小批生產中加工外表復雜、加工精度要求不太高、生產率較低的鑄件加工情況，也可用于大型鑄件的精加工中。3.用夾具裝夾機床夾具是指在機械加工工藝過程中用以裝夾工件的機床附加裝置。常用的有通用夾具和專用夾具兩種類型。使用夾具裝夾時，工件在夾具中迅速而正確地定位與夾緊，不需找正就能保證工件與機床、刀具間的正確位置。這種方式生產率高、定位精度好，廣泛用于成批生產和單件小批生產的關鍵工序中。圖1-5劃線找正裝夾圖1-6用夾具裝夾三、工件的定位原理1.六點定位原理任何一個工件，如果對其不加任何限制，那么，它的位置都是不確定的。這種位置的不確定性，放在空間直角系中來描述，具有六個自由度。即：沿x、y、z軸的移動自由度，或繞x，y，z軸的轉動自由度。如圖1-7所示。分別用、、表示沿x，y，z軸的移動自由度，用x，y，z，表示繞x、y，z軸的轉動自由度。在分析工件定位時，通常是用一個支承點限制工件的一個自由度，用合理分布的六個支承點限制工件的六個自由度，使工件的位置完全確定的原那么就是“六點定那么〞。圖1-7工件的六個自由度六點定位動畫六點定位動畫2.常見定位方式所能限制的自由度一個較大的平面可以限制三個自由度，一個狹長的平面可以限制兩個自由度，而一個很小的平面只能限制一個自由度。同理可知，短圓柱外表可以起兩點定位作用，而長的圓柱外表能起四點定位作用。圖1-8定位支承點分布xy移動xy移動轉動1固定銷xyz移動2移動銷xy轉動xz移動xz移動轉動yz移動yz移動轉動xyz移動固定套xyz移動2移動套yz轉動常見定位方式所能限制的自由度2.常見定位方式所能限制的自由度

在實際生產中，理論上的定位支承點總是用具體的定位元件或找正的方法來實現的，如圖1-9b所示，圓環形工件是這樣來實現它的六點定位的：以其內孔套在短圓柱銷B上，并緊靠臺階端面A，用嵌在鍵槽中的小銷C防止其轉動。稍加分析就可以得出：一個較大的平面可以限制三個自由度，一個狹長的平面可以限制兩個自由度，而一個很小的平面只能限制一個自由度。同理可知，短圓柱外表可以起兩點定位作用，而長的圓柱外表能起四點定位作用。實際上，直接分析各種定位元件能限制哪幾個自由度，以及分析它們的組合限制自由度的情況，對研究定位問題更有實際的意義。圖1-9圓環狀工件的定位分析和定位元件3.限制自由度與加工要求的關系工件應被限制的自由度數目與工件被加工面存在幾個方位的位置要求有相應的關系。當被加工面只有一個方向的位置要求時，需要限制工件的三個自由度。當被加工面有兩個方向的位置要求時，需要限制工件的五個自由度。當被加工面有三個方向的位置要求時，需要限制工件的六個自由度。其具體確定方法是：獨立擬出確保各單項距離尺寸或位置公差要求而應限制的自由度后，再按綜合疊加但不重復的方法便可得到確保多項精度要求應限制的自由度。4.六點定位原理的應用〔1〕完全定位工件的六個自由度都被限制定位稱為完全定位。如長方體工件銑不通槽需要限制工件的六個自由度，應該采用完全定位。〔2〕不完全定位工件被限制的自由度少于六個，但能保證加工要求的定位稱為不完全定位。〔3〕欠定位按照加工要求應該限制的自由度沒有被限制的定位稱為欠定位，或定位缺乏。在確定工件在夾具中的定位方案時，欠定位是不允許出現的。〔4〕過定位工件的一個或幾個自由度被不同的定位支承點重復限制的定位稱為過定位。完全定位動畫過定位動畫欠定位動畫圖1-10撥桿〔不完全定位〕圖1-11齒輪齒形加工常用定位方式及其夾具4.六點定位原理的應用消除或減少過定位措施：①提高工件定位基準之間及定位元件工作外表之間的位置精度，減小過定位對加工精度的影響，使不