机械制造技术课件

工艺过程
• 一个同样要求的零件，可以采用几种不同的工艺 过程来加工； • 针对具体的生产环境、生产情况，往往总有一种 工艺过程在给定的条件下是最合理的； • 把工艺过程的有关内容用文件的形式固定下来指 导生产，这个文件称为工艺规程。 • 课程研究的是机械制造加工工艺及装配工艺。
汽车装配工艺流程
工艺过程的组成－工序
作业：公差等级的含义是什么？不同的公差 等级使用于何种配合？
生产过程与工艺过程
• 生产过程可以按照原材料、毛坯、半成品、成品 的制造过程来组织；也可按不同的车间加工环节 来组织。 • 在生产过程中凡属直接改变生产对象的尺寸、形 状、物理化学性能以及相对位置关系的过程，统 称为工艺过程；其它过程则称为辅助过程，例如 统计报表、动力供应、运输、保管、工具的制造 修理等。
粗精加工划分的必要性
• 避免铸造、锻造时积累的内应 力的释放而影响加工精度； • 避免粗加工时较大夹紧力与切 削力引起的弹性变形及热变形 造成的精度影响； • 粗加工可发现毛坯内部缺陷 （如铸造砂眼等）； • 合理使用机床； • 便于热处理工序的安排。
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粗加工 半精加工 精加工 精密加工 超精密加工
基准
• • • 用来确定生产对象几何要素间几何关系所依据的那些点、线、面，称为基准。基准可分为设计基准和工艺基准两大 类；工艺基准又可分为工序基准、定位基准、测量基准和装配基准等。 一．设计基准 设计图纸上标注设计尺寸所依据的基准，称为设计基准。图1-4a中，A与B互为设计基准；图1-4b中 φ40外圆是φ60外圆的设计基准；图1-4c中平面1是平面2与孔3的设计基准，孔3是孔4和孔5的设计基准；图1-4d中 中心线是内孔φ30H7、齿轮分度圆φ48和顶圆φ50h8的设计基准。 二．工艺基准 工艺过程中所使用的基准，称为工艺基准。按其用途之不同，又可分为工序基准、定位基准、测量基 准和装配基准。 1．工序基准 在工序图上用来确定本工序加工表面尺寸、形状和位置所依据的基准，称为工序基准（又称原始基准）。图1-5是一 个工序简图，图中端面C是端面T的工序基准，端面T是端面A、B的工序基准，孔中心线为外圆D和内孔d的工序基 准。为减少基准转换误差，应尽量使工序基准和设计基准重合。 2．定位基准 在加工中用作定位的基准，称为定位基准。作为定位基准的点、线、面，在工件上有时不一定具体存在（例如，孔 的中心线、轴的中心线、平面的对称中心面等），而常由某些具体的定位表面来体现，这些定位表面称为定位基面。 例如，在图1-5中，工件被夹持在三爪卡盘上车外圆D和镗内孔d，此时D和d的设计基准与定位基准皆为中心线，而 定位基面则为外圆面E。 3．测量基准 工件在加工中或加工后，测量尺寸和形位误差所依据的基准，称为测量基准。例如，在图1-5中，尺寸L1和L2可用 深度卡尺来测量，端面T就是端面A、B的测量基准。 4．装配基准 装配时用来确定零件或部件在产品中相对位置所依据的基准，称为装配基准。图1-4d所示齿轮的内孔φ30H7就是齿 轮的装配基准。 上述各种基准应尽可能使之重合。在设计机器零件时，应尽量选用装配基准作为设计基准；在编制零件的加工工艺 规程时，应尽量选用设计基准作为工序基准；在加工及测量工作时，应尽量选用工序基准作为定位基准及测量基准； 以消除由于基准不重合引起的误差（基准不重合误差计算参见第四章第二节、第五章第二节）。
生产类型
产品种类多 同种产品数量不多 生产很少重复 成批制造相同零件 产品种少 同种产品数量大 单台设备重复某工序
单件生产
成批生产
大量生产
大批生产
小批生产
中批生产
注意：相同零件不同批量的生产，会造成工序的划分 不同，具体情况应该视零件本身及生产设备而定。
生产类型
同种零件的年生产纲领（件/年） 生 产 类 型 重型零件 单 件 生 产 小 成 生 批 产 批 ＜5 5~100 中型零件 ＜20 20~200 轻型零件 ＜100 100~500
中
大
批
批
100~300
300~1000 ＞1000
200~500
500~5000 ＞5000
500~5000
5000~50000 ＞50000
大 量 生 产
零件重量范围
加工零件的重量 / kg 机械产品类别 轻型零件 电子工业机械 机 床 ＜4 ＜15 ＜100 中型零件 4~30 ＜15~50 100~2000 重型零件 ＞30 ＞50 ＞2000
• 一个工人或一组工人，在一个工作地对同一工件 或同时对几个工件所连续完成的那一部分工艺过 程，称为工序。 • 工序是工艺过程的基本组成部分，工序是制订生 产计划和进行成本核算的基本单元。 • 在同一工序内所完成的工作必须是连续的。
思考：P5范例中，粗磨、精磨为什么是两个不同工序？ 车削中粗车、精车也是两个不同的工序吗？
重型Hale Waihona Puke Baidu械
作业：排定P5零件大批量生产时的工序。 熟悉并理解P8中表1－4的内容，能 根据不同的生产类型确定相关工艺特征。
金属切削加工
• 金属切削的三要素分别是主轴转速vc、进给 量vf和背吃刀量ap。
作业：切削三要素的基本概念。
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由表1-4可知，不同的生产类型具有不同的工艺特征。在制订零件机械加工工 艺规程时，必须首先确定生产类型，生产类型确定之后，工艺过程的总体轮 廓就勾画出来了。 在同一个工厂中，可能同时存在几种不同生产类型的生产。例如，长春第一 汽车集团公司是一个大量生产性质的企业，但是它的工具分厂却是成批生产 性质的分厂。即使是在同一个分厂中，也可能同时存在着不同生产类型的生 产。例如，长春第一汽车集团公司的发动机分厂是大量生产性质的分厂，可 是它的杂件车间却是成批生产性质的车间。判断一个工厂（或一个车间）的 生产类型应根据该厂（或车间）的主要工艺过程的性质来确定。 一般说，生产同样一个产品，大量生产要比成批生产、单件生产的生产效率 高，成本便宜，性能稳定，质量可靠。但是社会对机械产品的需求量有多有 少。有没有可能对那些社会需求量不多的产品按照规模生产的方式组织生产 呢？可能性是有的，出路在于产品结构的标准化、系列化，如果产品结构的 标准化、系列化系数能达到(70~80)%以上，即使在各类产品的生产数量不大 的条件下也能组织区域性的（例如东北地区、华东地区等）专业化的大批量 生产，可以取得很高的经济效益。此外，推行成组技术，组织成组加工，也 可使大批量生产中被广泛采用的高效率加工方法和设备应用到中小批生产中 去。
绪论
——机械制造技术——
啤酒生产工艺流程
•热加工 •冷加工
零 件
产
品
毛
坯
装配
矿
土
机械加工，热处理
冶炼，铸造，锻造，焊接等
金属液体注入铸型 型腔中，待其冷却 后成为铸件
通过外力作用下使金 属产生塑性变形，使 之形成一定的外形与 尺寸的毛坯或零件
锻压 铸造 热加工 焊接
包括熔焊、压焊、 钎焊等连接方式将 金属链接在一起
多工位加工实例1
多工位加工实例2
工艺过程的组成－工位
思考：若仅用该转塔车床完成零件的加工，那么该加 工由几个工序完成？
工艺过程的组成－工步
• 工步是在加工表面、切削刀具和切削用量 （仅指机床）都不变的情况下所完成的那 一部分工艺过程。 • 有时为简化工步，可将同工件上钻削多个 同直径孔视为一个工步； • 某些加工中，用几把刀具同时加工几个表 面，也被看作是一个工步，称为复合工步。
工艺过程的组成－安装
思考：在同一个工序中，被加工零件仅能安装一次吗？ 如多次安装该工序是否就会被划分为多个工序？
工艺过程的组成－安装
• 在同一工序中，工件在工作位置可能只装 夹一次，也可能要装夹几次。 • 从减小装夹误差及减少装夹工件所花费的 时间考虑，应尽量减少安装数。
工艺过程的组成－工位
• 工位是工件相对于机床（或刀具）占据的一个确 切位置，用以完成对应的那一部分工艺过程。 • 在同一工序中，有时为了减少由于多次装夹而带 来的误差及时间损失，往往采用转位工作台或转 位夹具。
金属切削加工
砂型铸造 IT16 车削 研磨 IT7~IT12 IT01~IT5 锻造 铣削 圆磨 IT10~IT14 冲压 IT4~IT7 IT5~IT7 刨削 平磨 IT10~IT14 IT7~IT12 IT5~IT8
钻削
拉削
IT11~IT14 铰孔
IT5~IT8
IT6~IT10
镗削
IT7~IT12
工序安排原则
• 先主后次原则：零件上的工作面及装配面精度要 求较高，属于主要表面，应先加工。自由表面、 键槽、紧固用的螺孔和光孔等表面，精度要求较 低，属于次要表面，可穿插进行，一般安排在主 要表面达到一定精度后、最终精加工之前加工。 • 先面后孔原则：对于箱体类、支架类、机体类的 零件，一般先加工平面，后加工孔。因为使用加 工过的平面定位．稳定可靠；而且在加工过的平 面上加工孔不仅容易，而且保证孔的轴线不易偏 斜，能提高孔的加工精度。
阶梯轴工序划分1
阶梯轴工序划分2
工艺过程的组成－工序
• 零件的加工工序通常包括切削加工工序、热处理 工序和辅助工序等。这些工序的顺序直接影响到 零件的加工质量、生产率和加工成本。 • 在设计工艺路线时，应合理地安排好切削加工、 热处理和辅助工序的顺序，并解决好工序间的衔 接问题。
工序安排原则
• 基面先行原则：用作精基准的表而，应优先加工。 因为定位基准的表而越精确，装夹误差就越小； 对定位基准面进行粗加工和半精加工，必要时， 还要进行精加工。 • 先粗后精原则：各个表面的加工顺序按照粗加工 →半精加工→精加工→光整加工的顺序依次进行， 这样才能逐步提高加工表面的精度和减小表面粗 糙度。
装夹
• • • • • • • 一、工件的装夹 在机床上加工工件时，为使工件在该工序所加工表面能达到规定的尺寸与形位公差 要求，在开动机床进行加工之前，必须首先将工件放在机床上或夹具中，使它在夹紧之前就相对于 机床占有某一正确的位置，此过程称为定位。工件在定位之后还不一定能承受外力的作用，为了使 工件在加工过程中总能保持其正确位置，还必须把它压紧，此过程称为夹紧。工件的装夹过程就是 定位过程和夹紧过程的综合。 定位的任务是使工件相对于机床占有某一正确的位置，夹紧的任务则是保持工件的定位位置不变。 定位过程与夹紧过程都可能使工件偏离所要求的正确位置而产生定位误差与夹紧误差。定位误差与 夹紧误差之和称为装夹误差。 二、工件的定位 物体在空间具有六个自由度，即沿三个坐标轴的移动（分别用符号 、 和 表示） 和绕三个坐标轴的转动（分别用x、y和z表示），如果完全限制了物体的这六个自由度，则物体 在空间的位置就完全确定了。 工件的定位应使工件在空间相对于机床占有某一正确的位置，这个正确位置是根据工件的加工要求 确定的。为了达到某一工序的加工要求，有时不一定要完全限制工件的六个自由度。例如，在图16所示工件上铣一个通槽，其加工要求为：①槽底到工件底面A的 尺寸为 ，并要求槽底与工件底面A平行；②槽侧面到工件侧面B的尺寸为 ，并要求槽侧面与侧面B 平行。为保证要求①，工件的底面A应放置在与铣床工作台面相平行的平面上定位，三点可以决定 一个平面这就相当于在工件的底面A上设置了三个支承点，它限制了工件 、 三个自由度；为保证 要求②，工件的侧面B应紧靠与铣床工作台纵向进给方向相平行的某一直线，两点可以决定一条直 线，这就相当于让工件侧面靠在两个支承点上，它限制了工件 和 两个自由度。限制了上 述 、 、 、 、 五个自由度，就可以保证图1-6所示工件的加工要求，工件沿y方向的移动自由度 可 以不加限制。
作业：区分工序、工位、工步的概念。
工艺过程的组成－走刀
• 在一个工步中，如果要切掉的金属层很厚， 可分几次切，每切削一次，就称为一次走 刀。
生产类型
• 生产类型可划分为单件生产、成批生产和大量生 产三种； • 单件生产：产品种类很多，同一种产品的数量不 多，生产很少重复； • 大量生产：产品的品种较少，数量很大，每台设 备经常重复地进行某一工件的某一工序的生产； • 成批生产：成批地制造相同零件的生产，按批量 多少和被加工零件自身的特性，又可进一步划分 为小批生产、中批生产和大批生产；小批生产接 近单件生产，大批生产接近大量生产；中批生产 介于单件生产和大量生产之间。
……
• 铸造 • 锻压1 • 锻压2
作业：铸造、锻压适用于什么情况下的 生产？具有什么特点？
金属切削加工
• 利用切削工具从工件上切除多余金属材料。 • 常用的金属切削方法有车削、铣削、刨削、 磨削、拉削、镗削、钻削等，适用于不同零 件、不同加工要求、不同生产情况之中。
• • • • • • 车削、镗削 铣削 磨削 钻削 刨削、插削 拉削