机械加工工艺过程基本概念学习资料

机械加工工艺过程基本概念

一、工艺过程的基本概念

1.生产过程和工艺过程

生产过程：由原材料制成各种零件并装配成机器的全过程。其中包括原材料的运输、保管、生产准备、制造毛坯、切削加工、装配、检验及试车、油漆和包装等。

工艺过程：在生产过程中，直接改变生产对象的形状、尺寸、表面质量、性质及相对位置等，使其成为成品或半成品的过程。如毛坯的制造(包括铸造工艺、锻压工艺、焊接工艺等)、机械加工、热处理和装配等。工艺过程是生产过程的核心组成部分。

机械加工工艺过程：采用机械加工的方法按一定顺序直接改变毛坯的形状、尺寸及表面质量，使其成为合格零件的工艺过程。它是生产过程的重要内容。

2.机械加工工艺过程的组成

零件的机械加工工艺过程由许多工序组合而成，每个工序又可分为若干个安装、工位、工步和走刀。

(1)工序工序是机械加工工艺过程的基本单元，是指由一个或一组工人在

同一台机床或同一个工作地，对一个或同时对几个工件所连续完成的那

一部分工艺过程。

工作地、工人、工件与连续作业构成了工序的四个要素，若其中任一要素发生变更，则构成了另一道工序。

一个工艺过程需要包括哪些工序，是由被加工零件的结构复杂程度、加工精度要求及生产类型所决定的。如图1-36所示的阶梯轴，因不同的生产批量，就有不同的工艺过程及工序，如表1-4与表1-5所列。

图1-36 阶梯轴

表1-4 单件生产阶梯轴的工艺过程表1-5 大批量生产阶梯轴的工艺过程

（2）安装工件每经一次装夹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装夹一次，但有的工件也可能会装夹几次。如表1-5中的第2、3及5工序，须调头经过两次安装才能完成其工序的全部内容。

应尽可能减少装夹次数，多一次装夹就多一次安装误差，又增加了装卸辅助时间。

(3)工位工件在机床上占据每一个位置所完成的那部分工序

为减少装夹次数，常采用多工位夹具或多轴(多工位)机床，使工件在一次安装中先后经过若干个不同位置顺次进行加工。

(4)工步工步是加工表面、切削刀具和切削用量(仅指主轴转速和进给量)都不变的情况下所完成的那一部分工艺过程。

变化其中的一个就是另一个工步。

如图1-37所示车削阶梯轴Ф85 mm外圆面为第一工步，车削Ф65 mm外圆面为第二工步。这是因为加工的表面变了。有时为了提高生产率，把几个待加工表面用几把刀具同时加工，这也可看作一个工步，称为复合工步，如图1-38所示。

图1-37 车削阶梯轴 图1-38 复合工步

(5)走刀 在一个工步中，如果要切掉的金属层很厚，可分几次切削，每切削一次就称为一次走刀。

如图1-37所示车削阶梯轴的第二工步中，就包含了两次走刀。

3.生产纲领和生产类型

(1)生产纲领 生产纲领是指企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。

零件在计划 期为一年的生产纲领N 可按下式计算

)1)(1(βα++=Qn N

式中：N —零件的年产量(件/年)；

Q —产品的年产量(台/年)；

n —每台产品中该零件的数量(件/台)；

α、β—备品率(%)和废品率(%)。

当零件的生产纲领确定后，还要根据车间的情况按一定期限分批投产，每批投产的数量，称为生产批量。

(2)生产类型 根据生产纲领的大小和产品品种的多少，机械制造企业的生产可分为单件生产、成批生产和大量生产三种生产类型。

1)单件生产：产品的种类多而同一产品的产量很小，工件地点的加工对象完全不重复或很少重复，

例如重型机器、专用设备或新产品试制都属于单件生产。

2)成批生产：工作地点的加工对象，周期性地进行轮换。

普通机床、纺织机械等的制造等多属此种生产类型。

按照批量的大小，成批生产又可分为小批生产、中批生产和大批生产三种类

型。

3)大量生产：产品数量很大，大多数工作地点长期进行某一零件的某一道工序的加工。

如汽车、轴承、自行车等的制造多属此种生产类型。

生产类型取决于产品(零件)的年产量、尺寸大小及复杂程度。表1-6列出了各种生产类型的生产纲领及工艺特点。

表1-6 各种生产类型的生产纲领及工艺特点单位：件

二、工件的安装和夹具

1.工件的安装

定位：在进行机械加工之前，必须将工件放在机床的工作台或夹具上，使它占有正确的位置。

工件在定位之后，为了使它在切削过程中，不致因切削力、重力和惯性力的作用而偏离正确的位置，还需把它夹紧。

安装：工件从定位到夹紧的全过程。

安装工件时，一般是先定位后夹紧，而在三爪卡盘上安装工件时，定位与夹紧是同时进行的。

安装方式：

(1)直接安装法工件直接安放在机床工作台或者通用夹具(如三爪卡盘、四爪卡盘、平口钳、电磁吸盘等标准附件)上，有时不另行找正即夹紧，例如利用三爪卡盘或电磁吸盘安装工件；有时则需要根据工件上某个表面或划线找正工件，再行夹紧，例如在四爪卡盘或在机床工作台上安装工件。

用这种方法安装工件时，找正比较费时，且定位精度的高低主要取决于所用工具或仪表的精度，以及工人的技术水平，定位精度不易保证，生产率较低，所以通常仅适用于单件小批生产。

(2)专用夹具安装法为某一零件的加工而专门设计和制造夹具，无需进行找正，就可以迅速而可靠地保证工件对机床和刀具的正确相对位置，并可迅速夹紧。

利用专用夹具加工工件，既可保证加工精度，又可提高生产效率，但没有通用性。专用夹具的设计、制造和维修需要一定的投资，所以只有在成批生产或大批大量生产中，才能取得比较好的效益。

2.机床夹具的分类和组成

机床夹具(jig and fixture for machine tool)可根据其使用范围，分为通用夹具、专用夹具、组合夹具、通用可调夹具和成组夹具等类型。

根据所使用的机床可将夹具分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具(钻模)、镗床夹具(镗模)、磨床夹具和齿轮机床夹具等。

根据产生夹紧力的动力源可将夹具分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、电动夹具、电磁夹具和真空夹具等。