机械制造工艺与夹具_第1章 机械加工工艺规程及工件的装夹.ppt
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1、1.机械制造工艺与夹具在机械制造工业中的作用 机械制造工业是国民经济最重要的基本的基础的的部门之一,是一个国家或地区经济发展的支柱产业,其发展水平标志着该国家或地区的经济实力、科技水平、生活水准和国防实力。 2.机械制造工艺技术的现状和发展 机械制造工艺技术是在人类生产实践中产生并不断发展的。 3.机械制造工艺与夹具课程的性质、研究内容、任务及学习方法 机械制造工艺及夹具课程是以机械制造中的工艺和工装设计问题为研究对象的一门应用性制造技术学科。,绪论,3.1课程性质 机械制造类专业的一门主要专业课。 工艺:使原材料,半成品成为产品的方法和过程 机械制造工艺:各种机械的制造方法和过程的总称。 设
2、计工艺部门和过程: 3.2机械制造工艺的内容:零件的毛坯制造,机械加工,热处理和产品的装配。 工艺问题可归纳为质量,生产率,经济性,安全和环保等几方面的问题。,第一章 机械加工工艺规程及工件的装夹,主编,第1章 机械加工工艺规程及工件的装夹,1.1 基本概念 1.1 基本概念 1.1.3 生产纲领与生产类型 1.2 零件的结构工艺性分析 1.3 毛坯的确定 1.4 工件的定位 1.5 工件的夹紧 1.6 工艺路线的拟订 1.7 加工余量的确定 1.8 工序尺寸及其公差的确定,1.1 基本概念,1.1.1 生产过程和工艺过程 1.1.1 生产过程和工艺过程 1.1.2 工艺过程的组成,1.1.1
3、 生产过程和工艺过程,一,生产过程: 1.生产技术准备过程 产品投入生产前的各项生产和技术准备工作。 技术准备也包括产品设计和工艺设计。 2.毛坯的制造过程 如铸造、锻造和冲压等。 3.零件的各种加工过程 如机械加工、焊接、热处理和其他表面处理等。 4.产品的装配过程 包括部装、总装、调试和涂装等。 5.各种生产服务活动 如生产中原材料、半成品和工具的供应、运输、保管以及产品的包装和发运等。 工艺过程主要为2.3.4过程 ,,1.1.2 工艺过程的组成,1.工序 工序是指一个(或一组)工人,在一台机床(或工作地)上,对一个(或同时对几个)工件所连续完成的那部分工艺过程。 2.工步与进给 在一个
4、工序内,往往需要采用不同的刀具和切削用量对不同的表面进行加工。 3.装夹与工位 工件在加工之前,将工件在机床或夹具中定位、夹紧的过程称为装夹。,1.工序 工序是指一个(或一组)工人,在一台机床(或工作地)上,对一个(或同时对几个)工件所连续完成的那部分工艺过程。,2.工步与进给 在一个工序内,往往需要采用不同的刀具和切削用量对不同的表面进行加工。,图1-1 阶梯轴 a) 毛坯图 b) 零件图,表1-1 阶梯轴加工工艺过程(单件小批生产),2.工步与进给 在一个工序内,往往需要采用不同的刀具和切削用量对不同的表面进行加工。,表1-2 阶梯轴加工工艺过程(中批生产),2.工步与进给 在一个工序内,
5、往往需要采用不同的刀具和切削用量对不同的表面进行加工。,1M2.tif,2.工步与进给 在一个工序内,往往需要采用不同的刀具和切削用量对不同的表面进行加工。,为了便于分析和描述工序的内容,工序还可进一步划分工步。工步是指加工表面、切削工具和切削用量中的转速与进给量均不变条件下所完成的那部分工艺过程。一个工序可包括几个工步,也可以只包括一个工步。例如,在表12的工序2中,包括有粗精车外圆表面及切槽等工步,而工序3当采用键槽铣刀铣键槽时,就只包括一个工步。,2.工步与进给 在一个工序内,往往需要采用不同的刀具和切削用量对不同的表面进行加工。,1M3.tif,2.工步与进给 在一个工序内,往往需要采
6、用不同的刀具和切削用量对不同的表面进行加工。,3.装夹与工位 工件在加工之前,将工件在机床或夹具中定位、夹紧的过程称为装夹。,图1-4 合并工步,1.1.3 生产纲领与生产类型,1.单件生产 单件生产的基本特点是生产的产品品种繁多,每种产品仅制造一个或少数几个,而且很少再重复生产。 2.成批生产 成批生产的基本特点是生产的产品品种较多,每种产品均有一定的数量,各种产品是分期分批地轮番进行生产。 3.大量生产 大量生产的基本特点是产品的产量大,品种少,大多数工作地长期重复地进行某一零件的某一工序的加工。 1.1.4 机械加工工艺规程,1.单件生产 单件生产的基本特点是生产的产品品种繁多,每种产品
7、仅制造一个或少数几个,而且很少再重复生产。,2.成批生产 成批生产的基本特点是生产的产品品种较多,每种产品均有一定的数量,各种产品是分期分批地轮番进行生产。,3.大量生产 大量生产的基本特点是产品的产量大,品种少,大多数工作地长期重复地进行某一零件的某一工序的加工。,表1-3 各种生产类型的工艺特征,3.大量生产 大量生产的基本特点是产品的产量大,品种少,大多数工作地长期重复地进行某一零件的某一工序的加工。,表1-4 生产类型和生产纲领的关系,1.1.4 机械加工工艺规程,1.工艺规程的作用 2.工艺规程的格式 3.制定工艺规程的步骤,1.工艺规程的作用,(1) 工艺规程是指导生产的主要技术文
8、件:合理的工艺规程是依据工艺理论和必要的工艺试验而制定的。 (2)工艺规程是生产组织和管理工作的基本依据:由工艺规程所涉及的内容可以看出,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,机床负荷的调整,专用工艺装备的设计和制造,作业计划的编排,劳动力的组织,以及生产成本的核算等,都是以工艺规程作为基本依据的。 (3)工艺规程是新建或扩建工厂或车间的基本资料:在新建或扩建工厂或车间时,只有根据工艺规程和生产纲领才能正确地确定生产所需的机床和其他设备的种类、规格和数量、车间的面积、机床的布置、生产工人的工种、技术等级及数量以及辅助部门的安排等。 因此,工艺规程是机械制造厂最主要的技
9、术文件之一。,2.工艺规程的格式,表1-5 机械加工工艺过程卡,2.工艺规程的格式,表1-6 机械加工工艺卡,2.工艺规程的格式,表1-7 机械加工工序卡,3.制定工艺规程的步骤,1)分析研究零件图样,了解该零件在产品或部件中的作用,找出其要求较高的主要表面及主要技术要求,并了解各项技术要求制定的依据,审查其结构工艺性。 2)选择和确定毛坯。 3)拟订工艺路线。 4)详细拟订工序具体内容。 5)对工艺方案进行技术经济分析。 6)填写工艺文件。,1.2 零件的结构工艺性分析,1.2.1 零件的结构工艺性概念 1.2.2 合理标注零件的尺寸、公差和表面粗糙度 1.2.3 零件要素的工艺性 1.2.
10、4 零件整体结构的工艺性,1.2.1 零件的结构工艺性概念,图1-5 双联斜 齿轮的结构,1.2.1 零件的结构工艺性概念,1M5.tif,1.2.2 合理标注零件的尺寸、公差和表面粗糙度,1.按照加工顺序标注尺寸,避免多尺寸同时保证 例如,图1-6a所示为齿轮轴零件的尺寸标注,端面A和B都要最终磨削。 2.由定位基准或调整基准标注尺寸,避免基准不重合误差 例如,图1-7是在多刀车床上加工阶梯轴时尺寸标注的实例。 3.由形状简单和易接近的轮廓要素为基准标注尺寸,避免尺寸换算 若零件上的轮廓要素是平面或圆柱面,则应从这些表面标注尺寸。,1.按照加工顺序标注尺寸,避免多尺寸同时保证 例如,图1-6
11、a所示为齿轮轴零件的尺寸标注,端面A和B都要最终磨削。,1M6.tif,图1-6 按照加工顺序标注尺寸的实例 a)不正确 b)正确,2.由定位基准或调整基准标注尺寸,避免基准不重合误差 例如,图1-7是在多刀车床上加工阶梯轴时尺寸标注的实例。,图1-7 在多刀车床上加工阶梯轴的尺寸标注实例 a)从左端面定位基准标注尺寸 b)从调整基准标注尺寸,1.2.3 零件要素的工艺性,1)各要素的形状应尽量简单,面积应尽量小,规格应尽量标准和统一。 2)能采用普通设备和标准刀具进行加工,且刀具易进入、退出和顺利通过加工表面。 3)加工面与非加工面应明显分开,加工面之间也应明显分开。,3)加工面与非加工面应
12、明显分开,加工面之间也应明显分开。,表1-8 常见的零件结构要素的工艺性,3)加工面与非加工面应明显分开,加工面之间也应明显分开。,表1-8 常见的零件结构要素的工艺性,1.2.4 零件整体结构的工艺性,1)尽量采用标准件、通用件、借用件和相似件。 2)有便于装夹的基准。 3)有位置要求或同方向的表面能在一次装夹中加工出来。 4)零件要有足够的刚度,便于采用高速和多刀切削。 5)节省材料,减轻重量。,5)节省材料,减轻重量。,1M8.tif,5)节省材料,减轻重量。,1M9.tif,1.3 毛坯的确定,1.3.1 毛坯的种类及其选择 1.3.2 毛坯选择应考虑的因素 1.3.3 毛坯形状与尺寸
13、,1.3.1 毛坯的种类及其选择,1.机械加工中常见的毛坯 2.毛坯选择的两种不同方向 一种是使毛坯的形状和尺寸尽量与零件接近,零件制造的大部分劳动量用于毛坯,机械加工多为精加工,劳动量和费用都比较少;另一种是毛坯的形状及尺寸与零件相差较大,机械加工切除较多材料,其劳动量及费用也较大。,1.机械加工中常见的毛坯,(1)铸件:形状复杂的毛坯,宜采用铸造方法制造。 (2)锻件:锻件有自由锻造锻件和模锻件两种。 自由锻造锻件,是在各种锻锤压力机上由手工操作而成形的锻件。这种锻件的精度低,加工余量大,生产率不高,且结构要简单,但锻造时不需要专用模具,适用于单件和小批生产,以及大型锻件的生产。 模锻件是
14、用一套专用的锻模,在吨位较大的锻锤或压力机上锻出的锻件。这种锻件的精度、表面质量比自由锻造好,锻件的形状也可复杂一些,加工余量较小。模锻件的材料纤维组织分布比较有利,因而机械强度较高。模锻的生产率也高,适用于产量较大的中小型锻件。模锻后如再予以精压,则锻件的尺寸和形状可获得更高的精度。 (3)型材:机械制造中的型材按截面形状可分为圆钢、方钢、六角钢、扁钢、角钢、槽钢和其他特殊截面形状的型材。型材有热轧和冷拉两类。热轧型材尺寸较大,精度较低,多用于一般零件的毛坯;冷拉型材尺寸较小,精度较高,多用于毛坯精度要求较高的中小型零件,易实现自动送料,适宜于自动化加工。冷拉型材价格较贵,多用于批量较大的生
15、产。 (4)组合毛坯:将铸件、锻件、型材或经局部机械加工的半成品组合在一起,也可作为机械加工的毛坯,组合的方法一般是焊接。例如,有些形状复杂的中小件,可用板材经冲压后焊成毛坯,一些大型机床底座也可先将板材或型材切下后焊成毛坯。有些零件先粗加工后再焊接成毛坯,如大型曲轴,先分段锻出各曲拐并将各曲拐粗加工,然后将各曲拐按规定的分布角度连接成整体毛坯,再进行精加工。,2.毛坯选择的两种不同方向,一种是使毛坯的形状和尺寸尽量与零件接近,零件制造的大部分劳动量用于毛坯,机械加工多为精加工,劳动量和费用都比较少;另一种是毛坯的形状及尺寸与零件相差较大,机械加工切除较多材料,其劳动量及费用也较大。,1.3.
16、2 毛坯选择应考虑的因素,1.零件材料的工艺特性(如可铸性及可塑性)及零件对材料组织和性能的要求 例如,铸铁和青铜不能锻造,只能选铸件;重要的钢质零件,为保证良好的力学性能,不论结构形状简单或复杂,均不宜直接选取轧制型材,而应选用锻件。 2.零件的结构形状与外形尺寸 例如,常见各种阶梯轴,若各台阶直径相差不大,可直接选取圆棒料,若各台阶直径相差较大,为节约材料和减少机械加工的劳动量,则宜选择锻件毛坯。 3.生产纲领的大小 当零件的产量较大时,应选择精度和生产率都比较高的毛坯制造方法,这样用于毛坯制造的比较高的设备及装备费用,可以由材料消耗的减少和机械加工费用的降低来补偿。 4.现有生产条件 选
17、择毛坯时,还要考虑现场毛坯制造的实际工艺水平、设备状况及外协的可能性和经济性。,1.零件材料的工艺特性(如可铸性及可塑性)及零件对材料组织和性能的要求,例如,铸铁和青铜不能锻造,只能选铸件;重要的钢质零件,为保证良好的力学性能,不论结构形状简单或复杂,均不宜直接选取轧制型材,而应选用锻件。,2.零件的结构形状与外形尺寸,3.生产纲领的大小,4.现有生产条件,选择毛坯时,还要考虑现场毛坯制造的实际工艺水平、设备状况及外协的可能性和经济性。,1.3.3 毛坯形状与尺寸,1)为了加工时工件装夹的方便,有些铸件毛坯需要铸出便于装夹的夹头,夹头在零件加工后再予以切除。 2)在机械加工中,有时会遇到一些像
18、磨床主轴部件中的三瓦轴承、平衡砂轮用的平衡块以及车床进给系统中的开合螺母外壳(见图1-10)等零件。 3)为了提高零件机械加工的生产率,对于一些类似图1-11所示的需经锻造的小零件,可以将若干零件先合锻成零件毛坯,经平面加工后再切割分离成单个零件。 4)为了减少工件装夹变形,确保加工质量,对一些薄壁环类零件,也应多件合成一个毛坯。,1)为了加工时工件装夹的方便,有些铸件毛坯需要铸出便于装夹的夹头,夹头在零件加工后再予以切除。,图1-10 车床开合螺母外壳零件简图,2)在机械加工中,有时会遇到一些像磨床主轴部件中的三瓦轴承、平衡砂轮用的平衡块以及车床进给系统中的开合螺母外壳(见图1-10)等零件
19、。,3)为了提高零件机械加工的生产率,对于一些类似图1-11所示的需经锻造的小零件,可以将若干零件先合锻成零件毛坯,经平面加工后再切割分离成单个零件。,图1-11滑键的零件图与毛坯图 a)滑键零件图 b)毛坯图,4)为了减少工件装夹变形,确保加工质量,对一些薄壁环类零件,也应多件合成一个毛坯。,图1-12 薄环的整体毛坯及加工 a)薄环零件图 b)毛坯装夹及车削,1.4 工件的定位,1.4.1 基准及其分类 1.4.2 工件的定位方法 1.4.3 工件定位的基本原理 1.4.4 工件的定位方法及其定位元件 1.4.5 定位基准的选择 1.4.6 定位误差的分析与计算,1.4 工件的定位,图1-
20、13 轴套,1.4.1 基准及其分类,1. 设计基准 在设计图样上所采用的基准为设计基准。 2. 工艺基准 在工艺过程中所采用的基准,称为工艺基准。,1.4.2 工件的定位方法,(1)直接找正法:工件定位时,用量具或量仪直接找正工件上某一表面,使工件处于正确的位置,称为直接找正装夹。 (2)划线找正法:这种装夹方式是先按加工表面的要求在工件上划线,加工时在机床上按线找正以获得工件的正确位置。 (3)在夹具上定位:机床夹具是指在机械加工工艺过程中用以装夹工件的机床附加装置。,1.4.2 工件的定位方法,图1-14 直接找正装夹,(3)在夹具上定位:机床夹具是指在机械加工工艺过程中用以装夹工件的机
21、床附加装置。,1M15.tif,(3)在夹具上定位:机床夹具是指在机械加工工艺过程中用以装夹工件的机床附加装置。,1M16.tif,1.4.3 工件定位的基本原理,1.六点定则 任何一个工件,如果对其不加任何限制,那么,它的位置都是不确定的。 2.限制工件自由度与加工要求的关系 工件应被限制的自由度与工件被加工面的位置要求存在对应关系。 3.正确处理重复定位 两个或两个以上的定位元件同时限制工件的同一个自由度称为重复定位。,1.六点定则 任何一个工件,如果对其不加任何限制,那么,它的位置都是不确定的。,1M17.tif,1.六点定则 任何一个工件,如果对其不加任何限制,那么,它的位置都是不确定
22、的。,1M18.tif,1.六点定则 任何一个工件,如果对其不加任何限制,那么,它的位置都是不确定的。,图1-19 轴类零件六点定位,1.六点定则 任何一个工件,如果对其不加任何限制,那么,它的位置都是不确定的。,图1-20 盘类零件六点定位,2.限制工件自由度与加工要求的关系 工件应被限制的自由度与工件被加工面的位置要求存在对应关系。,图1-21 在工件上铣键槽,2.限制工件自由度与加工要求的关系 工件应被限制的自由度与工件被加工面的位置要求存在对应关系。,图1-22 在工件上钻孔,3.正确处理重复定位 两个或两个以上的定位元件同时限制工件的同一个自由度称为重复定位。,1M23.tif,3.
23、正确处理重复定位 两个或两个以上的定位元件同时限制工件的同一个自由度称为重复定位。,1M24.tif,3.正确处理重复定位 两个或两个以上的定位元件同时限制工件的同一个自由度称为重复定位。,图1-25 改变定位装置 结构避免重复定位,3.正确处理重复定位 两个或两个以上的定位元件同时限制工件的同一个自由度称为重复定位。,图1-26 主轴箱孔系定位简图 1短圆柱 2长条支承板 3挡销,1.4.4 工件的定位方法及其定位元件,1.工件以平面定位 在机械加工中,以平面作为定位基准的定位方法是一种常用的定位方式,如箱体、机座、支架、杠杆、圆盘、板状类零件等。 2.工件以圆柱孔定位 3.工件以外圆柱面定
24、位 4.工件以一面两孔定位 在加工箱体、杠杆、盖板等零件时,工件以两个轴线互相平行的孔和与之相垂直的底面作为定位基准应用最为普遍,如图1-47所示,工件上的两孔可以是结构上原有的,也可以为定位需要专门设置的工艺孔。,1.工件以平面定位 在机械加工中,以平面作为定位基准的定位方法是一种常用的定位方式,如箱体、机座、支架、杠杆、圆盘、板状类零件等。,图1-27 支承钉和支承板,1.工件以平面定位 在机械加工中,以平面作为定位基准的定位方法是一种常用的定位方式,如箱体、机座、支架、杠杆、圆盘、板状类零件等。,1M28.tif,1.工件以平面定位 在机械加工中,以平面作为定位基准的定位方法是一种常用的
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