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机械制造工艺基础ppt

时间:2020-01-25   来源: 钱柜老虎机  点击:

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  第章机械加工工艺规程的制订机械加工工艺规程的重要性基本概念定位基准及选择工艺路线的制订加工余量、工序间尺寸及公差的确定工艺尺寸链时间定额和提高生产率的工艺途径工艺方案的比较与技术经济分析自动生产线和柔性制造系统机械加工工艺规程的重要性)是产品或零部件制造过程必须遵守的工艺文件)是保证工厂质量、成本、效益统一的技术“法规”)体现一个国家、一个工厂制造水平的技术资料。机械加工工艺规程设计是非常重要、非常严肃的技术工作。要求设计者必须具备丰富的生产实践经验和广博的机械制造工艺基础理论知识。回首页基本概念)机械产品生产过程指从原材料到该机械产品出厂的全部劳动过程。)机械加工工艺过程是机械产品生产过程的一部分加工一合格零件的全部劳动。注意:它们的相互关系机械产品生产过程与机械加工工艺过程机械加工工艺过程分为工序、安装、工位、工步和走刀。工序机械加工工艺过程中的工序:指一个(或一组)工人在一个工作地点对一个(或同时对几个)工件连续完成的那一部分加工过程。同一个零件同样的加工内容可以有不同的工序安排。例如:加工如图工件的工序安排如下。机械加工工艺过程的组成加工要求:①加工小端面②小端面钻中心孔③加工大端面④大端面钻中心孔⑤车大端外圆⑥对大端倒角⑦车小端外圆⑧对小端倒角⑨铣键槽⑩去毛刺。返回图阶梯轴零件图方法二表阶梯轴第一种工序安排方案工序号工序内容设备车小端面钻小端中心孔粗车小端外圆倒角大端面钻大端中心孔粗车大端外圆倒角精车外圆车床铣键槽手工去毛刺铣床表阶梯轴第二种工序安排方案小结:工序的主要特征是工作地点和工人由零件加工的工序数就可以知道工作面积的大小工人人数和设备数量因此工序是非常重要的。下一部分工序号工序内容设备车小端面钻小端中心孔粗车小端外圆倒角车床车大端面钻大端中心孔粗车大端外圆倒角车床精车外圆车床铣键槽手工去毛刺铣床安装在同一个工序中工件每定位和夹紧一次所完成的那部分加工称为一个安装。一个工序中工件可安装一次或几次。阶梯轴第一种工序安排方案的安装次数如表。表工序和安装工序号安装号工序内容设备车小端面钻小端中心孔粗车小端外圆倒角车床车大端面钻大端中心孔粗车大端外圆倒角车床精车大端外圆车床精车小端外圆车床铣键槽手工去毛刺铣床工位在工件的一次安装中每一个加工位置上所完成的工艺过程称为工位。如果一个工序只有一个安装并且该安装中只有一个工位则工序内容就是安装内容同时也就是工位内容。一次安装完成多个工位的例子:如图图共有个工位工位:装卸工件工位:钻孔工位扩孔工位和铰孔图多工位安装工步在一个工位中加工表面、切削刀具、切削速度和进给量都不变的情况下所完成的加工称为一个工步。带回转刀架的机床(转塔车床加工中心)回转刀架(图)的一次转位所完成的工位内容属一个工步若有多把刀具同时参与切削该工步称为复合工步。应用复合工步主要是为了提高工作效率。复合工步的例子:如图、图、图、图所示。返回图立轴转塔车床回转刀架图立轴转塔的一个复合工步返回返回图刨平面复合工步返回图钻孔、扩孔复合工步图组合铣刀铣平面复合工步走刀切削刀具在加工表面上切削一次所完成的工步内容称为一次走刀。走刀是构成工艺过程的最小单元。一个工步可包括一次或数次走刀。当需要切去的金属层很厚不能在一次走刀下切完则需分几次走刀。生产类型与机械加工工艺规程用工艺文件规定的机械加工工艺过程称为机械加工工艺规程。其详细程度与生产类型有关生产类型由产品的生产纲领即年产量来确定。生产纲领产品的年产纲领就是年生产量计算公式如下N零件的生产纲领件年Q产品的年产量台年n每台产品中该零件的数量件台α备品率β废品率。()式中生产类型)分类:大量生产成批生产和单件生产。其中成批生产又可分为大批生产中批生产和小批生产。按年生产量列出了不同生产类型的规范可供编制工艺规程时参考(表)。)划分的依据:a、生产纲领即年生产量b、产品本身的大小和结构的复杂性。)三种生产类的工艺特点见表。表各种生产类型的规范返回生产类型零件的年生产纲领件年重型机械中型机械轻型机械单件生产小批生产中批生产大批生产大量生产≤~~~≤~~~≤~~~表各种生产纲领的工艺特点生产类型特点单件生产成批生产打量生产加工对象经常变换周期性变换固定不变机床通用机床通用机床和专用机床专用机床机床布局机群式布置按零件分类的流水线布置按流水线布置夹具通用夹具或组合夹具必要时采用专用夹具广泛使用专用量具广泛使用高效率专用夹具刀具通用刀具通用刀具和专用刀具广泛使用高效率专用刀具量具通用量具通用量具和专用量具广泛使用高效率专用量具毛坯制造方法木模造型或自由锻(精度低)金属模造型和模锻金属模机器造型压力铸造特种铸造模锻特制型材(高精度)表各种生产纲领的工艺特点生产类型特点单件生产成批生产打量生产安装方法划线找正划线找正和广泛使用夹具不需划线全部使用夹具装配方法零件不能互换广泛采用修配法普遍采用互换或选配完全互换或分组互换生产周期没有一定周期重复长时间连续生产生产率低一般高成本高一般低生产工人等级高一般低调整工人技术水平要求高工艺文件简单一般为加工过程卡片比较详细详细编制机械加工工艺规程的作用)是生产的计划、调度工人的操作、质量检查等的依据。)是生产准备工作(包括技术准备工作)的根据。)是中批或大批大量生产中新建或扩建车间(或工段)的原始依据。机械加工工艺规程的修改与补充必须经过认真讨论和严格的审批手续并通过不断的修改、补充、吸取先进经验得以完善。机械加工工艺规程的格式)机械加工工艺规程填写成卡片的形式。)机械加工工艺规程卡片的形式不尽一致但是其基本内容是相同的。)单件小批生产中编写卡片(参见表)中批生产中多卡片(参见表)大批大量生产中工序卡(参见表))半自动及自动机床则要求有机床调整卡对检验工序则要求有检验工序卡等。下一部分返回表机械加工工艺过程卡片表机械加工工艺卡片返回表机械加工工序卡片返回制订机械加工工艺规程是工艺准备中最重要的一项工作。其主要内容和顺序包括以下几方面。制订机械加工工艺规程的原始资料)零件工作图包括必要的装配图。)零件的生产纲领和生产类型。)毛坯的生产条件和供应条件。)本厂的生产条件如厂房面积、设备的规格、性能和精度等级刀具、夹具、量具的规格和使用情况工人技术水平专用设备和工装的制造能力。)各有关手册、标准和指导性文件。有了上述原始资料即可制订工艺规程。机械加工工艺规程的设计原则、步骤和内容设计机械加工工艺规程的步骤和内容)工艺审查)阅读装配图和零件图)熟悉或确定毛坯)拟定机械加工工艺路线)确定满足各工序要求的工艺装备设计机械加工工艺规程的步骤和内容)确定各主要工序的技术要求和检验方法)确定各工序的加工余量、计算工序尺寸和公差)确定切削用量)确定时间定额)填写工艺文件下一部分回首页)工艺审查内容①审查图纸上的尺寸、视图和技术要求是否完整、正确、统一、标准②找出主要技术要求和分析关键的技术问题(尺寸公差、形位公差、粗糙度)及特殊要求③审查零件的结构工艺性。所谓零件的结构工艺性是指在满足使用要求的前提下制造该零件的可行性和经济性。功能相同的零件其结构工艺性可以有很大差异。所谓结构工艺性好是指在现有工艺条件下既能方便制造又有较低的制造成本。如果在工艺审查中发现了问题应同产品设计部门联系共同研究解决办法④材料、热处理、重量⑤修改图纸。返回)阅读装配图和零件图掌握产品的用途、性能和工作条件熟悉零件在产品中的地位和作用。)熟悉或确定毛坯确定毛坯的主要依据是零件在产品中的作用和生产纲领以及零件本身的结构还有充分考虑国情和厂情。常用毛坯的种类有:铸件、锻件、型材、焊接件、冲压件等。毛坯的材料是由产品设计者选择的工艺人员在设计机械加工工艺规程之前要确定并熟悉毛坯的特点。返回)拟定机械加工工艺路线核心其主要内容有:选择定位基准、确定加工方法、安排加工顺序(包括安排热处理、检验和其它工序)等。机械加工工艺路线的最终确定要通过一定范围的论证即通过对几条工艺路线的分析与比较从中选出一条适合本厂条件的、确保加工质量、高效和低成本的最佳工艺路线。)确定满足各工序要求的工艺装备工艺装备(包括机床、夹具、刀具和量具等)对需要改装或重新设计的专用工艺装备应提出具体设计任务书。返回)确定各主要工序的技术要求和检验方法。)确定各工序的加工余量、计算工序尺寸和公差。)确定切削用量目前在单件小批生产广切削用量多由操作者自行决定机械加下工艺过程卡中一般不作明确规定。在中批特别是在大批大量生产厂为了保证生产的合理性和节奏均衡则要求必须规定切削用量并不得随意改动。)确定时间定额。)填写工艺文件。返回定位基准及选择基准基准:用来确定生产对象上几何要素之间几何关系所依据的那些点、线或面。基准分为两大类即设计基准和工艺基准。设计基准是设计图样上所采用的基准设计基准可以是点、线或者面。例如:图中阶梯轴的端面和中心线基准。图设计基准举例端面和中心线工艺基准零件在加工、测量和装配过程中所采用的基准。分类:定位基准、测量基准、装配基准)定位基准在加工时用于工件定位的基准称为定位基准。分类:粗基准、精基准、附加基准粗基准:未经机械加工的定位基准第一道机械加工工序所采用的定位基准都是粗基准精基准:经过机械加工的定位基准称为。附加基准:零件上根据机械加工工艺需要而专门设计的定位基准。)测量基准在加工中或加工后用来测量工件的形状、位置和尺寸误差所采用的基准。)装配基准在装配时用来确定零件或部件在产品中的相对位置所采用的基准。为了便于掌握上述关于基准的分类可以用框图归纳如下(图):图基准的分类�基准�设计基准工艺基准定位基准测量基准装配基准粗基准精基准附加基准一般原则)选最大尺寸的表面为安装面例:图)首先考虑保证空间位置精度再考虑保证尺寸精度。因为在加工中保证空间位置精度有时要比尺寸精度困难得多例:图)应尽量选择零件的主要表面为定位基准例:图)定位基准应有利于夹紧在加工过程中稳定可靠。定位基准的选择下一部分要求所加工的孔与端面M垂直显然用N面定位时加工精度高。图选最长距离的面为导向面返回图空间位置精度的保证返回图空间位置精度的保证选主要表面为定位基准可使设计基准与定位基准重合图中的M面、N面。返回粗基准的选择)选加工余量小的、较准确的、光洁的、面积较大的毛面做粗基准(砂型铸造最底面))选重要表面为粗基准如图)选不加工的表面做粗基准如图)粗基准一般只能使用一次。注意:a、第一、二道工序一般都是为了加工出精基准b、在实际应用中尽量兼顾这四条原则不能同时兼顾的要根据具体情况抓住主要矛盾解决问题。下一部分图床身零件加工时的粗基准选择返回图选不加工表面为粗基准返回精基准的选择)基准重合原则选设计基准为定位基准可以消除基准不重合误差例:图)基准单一原则为了减少夹具类型和数量或为了进行自动化生产例:图(b))互为基准原则对空间位置精度要求很高的零件常采用例:图)自为基准原则对于其些精度要求很高、余量很小并且均匀的表面常用例:图回首页下一部分图基准重合原则返回(a)加工主轴箱零件的主轴孔(b)中活塞零件设计要求销孔与顶部问的距离C图基准重合原则(b)所示的活塞零件在自动化生产中多采用单一基准即裙部的止口这样在加工销孔时就产生基准不重合。返回图互为基准原则通常采用互为基准、反复加工的原则返回如图连杆零件的小头孔加工其最后一道工序是金刚镗孔就是以小头孔本身定位。各种定位基准选择的原则在实际运用中应根据具体情况灵活掌握。图自为基准原则返回工艺路线的制订加工经济精度与加工方法的选择前提条件:了解各种加工方法所能达到的经济精度及表面粗糙度、经济精度、精度的相对性。加工经济精度经济精度是指在正常加工条件下(采用符合质量标准的设备、工艺装备和标准技术等级的工人不延长加工时间)所能保证的加工精度和表面粗糙度。加工误差和加工成本成反比例关系(图)。每种加工方法都有一个加工经济精度问题加工加工精度发展趋势见图。图加工误差与加工成本的关系结论:一种加工方法在A点的左侧或B点的右侧应用都是不经济的。δ表示加工误差S表示加工成本。返回各种加工方法的加工经济精度的概念也在发展其指标在不断提高。图加工精度发展趋势加工方法的选择根据零件的精度(包括尺寸、形状和位置精度以及表面精糙度)、本车间(或本厂)现有工艺条件、加工经济精度等选择加工方法见表。选择加工方法时应考虑的主要问题有:)能否达到零件精度的要求)零件材料的可加工性能如何)生产率对加工方法有无特殊要求)本厂的工艺能力和现有加工设备的加工经济精度如何。下一部分表外圆加工中各种加工方法的加工经济精度及表面粗糙度续表加工方法加工情况加工经济精度IT表面粗糙度Raμm车粗车半精车精车金刚石车(镜面车)~~~~~~~~铣粗铣半精铣精铣~~~~~~车槽一次走刀二次走刀~~~~外磨粗磨半精磨精磨精密磨(精修整砂轮)镜面磨~~~~~~~~~表外圆加工中各种加工方法的加工经济精度及表面粗糙度返回加工方法加工情况加工经济精度IT表面粗糙度Raμm抛光~研磨粗研精研精密研~~~~超精加工精精密~~砂带磨精磨精密磨~~~滚压~~典型表面的加工路线典型表面:外圆、内孔和平面。外圆表面的加工路线零件的外圆表面主要采用下列条基本加工路线来加工(图)。)粗车半精车精车(图a))粗车半精车粗磨精磨(图b))粗车半精车精车金刚石车(图c))粗车半精车粗磨精磨研磨、超精加工、砂带磨、镜面磨或抛光(图d))粗铣半精铣精铣(图e)下一部分图外圆表面的加工路线返回�金刚石车IT~Ra~滚压IT~Ra~精磨IT~Ra~研磨ITRa~粗车IT~Ra~半精车IT~Ra~精车IT~Ra~粗磨IT~Ra~超精加工ITRa~砂带磨IT~Ra~精密磨削ITRa~抛光Ra~粗铣IT~Ra~半精铣IT~Ra~精铣IT~Ra~图a外圆表面的加工路线返回)粗车半精车精车�粗车IT~Ra~半精车IT~Ra~精车IT~Ra~图b外圆表面的加工路线返回)粗车半精车粗磨精磨�粗车IT~Ra~半精车IT~Ra~粗磨IT~Ra~精磨IT~Ra~图c外圆表面的加工路线返回)粗车半精车精车金刚石车�粗车IT~Ra~半精车IT~Ra~精车IT~Ra~金刚石车IT~Ra~图d外圆表面的加工路线返回)粗车半精车粗磨精磨研磨研磨可换成超精加工、砂带磨、镜面磨或抛光�粗车IT~Ra~半精车IT~Ra~精磨IT~Ra~粗磨IT~Ra~研磨ITRa~超精加工ITRa~砂带磨IT~Ra~精密磨削ITRa~抛光Ra~图e外圆表面的加工路线)粗铣半精铣精铣返回�粗铣IT~Ra~半精铣IT~Ra~精铣IT~Ra~孔的加工路线零件上的孔主要采用下列条基本的加工路线来加工(图)。)钻(粗镗)粗拉精拉(图a))钻扩铰手铰(图b))钻(或粗镗)半精镗精镗浮动镗或金刚镗(图c))钻(或粗镗)粗磨精磨研磨或珩磨(图d)下一部分图孔的加工路线返回�钻IT~Ra~粗镗IT~Ra~扩IT~Ra~铰IT~Ra~手铰ITRa~半精镗IT~Ra~粗拉IT~Ra~精拉IT~Ra~推IT~Ra~精镗IT~Ra~粗磨IT~Ra~精磨IT~Ra~浮动镗IT~Ra~金刚镗IT~Ra~珩磨IT~Ra~研磨IT~Ra~图a孔的加工路线)钻(粗镗)粗拉精拉返回�钻IT~Ra~粗拉IT~Ra~精拉IT~Ra~粗镗IT~Ra~图b孔的加工路线)钻扩铰手铰返回�钻IT~Ra~扩IT~Ra~铰IT~Ra~手铰ITRa~图c孔的加工路线)钻(或粗镗)半精镗精镗浮动镗或金刚镗返回�钻IT~Ra~半精镗IT~Ra~精镗IT~Ra~粗镗IT~Ra~浮动镗IT~Ra~金刚镗IT~Ra~图d孔的加工路线)钻(或粗镗)粗磨精磨研磨或珩磨返回�钻IT~Ra~粗镗IT~Ra~珩磨IT~Ra~精磨IT~Ra~研磨IT~Ra~粗磨IT~Ra~平面的加工路线零件上的平面主要采用下列条基本的加工路线来加工(图)。)粗铣半精铣精铣高速铣(图a))粗刨半精刨精刨宽刀精刨、刮研或研磨(图b))粗铣(刨)半精铣(刨)粗磨精磨研磨精密磨、砂带磨或抛光(图c))粗拉精拉(图d))粗车半精车精车金刚石车(图e)下一部分图平面的加工路线返回�粗铣IT~Ra~半精铣IT~Ra~精铣IT~Ra~高速精铣IT~Ra~研磨IT~Ra~抛光Ra~粗磨IT~Ra~精磨IT~Ra~砂带磨IT~Ra~导轨磨ITRa~金刚石车ITRa~精密磨IT~Ra~粗车IT~Ra~半精车IT~Ra~精车IT~Ra~粗拉IT~Ra~精拉IT~Ra~粗刨IT~Ra~半精刨IT~Ra~精刨IT~Ra~刮研IT~Ra~宽刀精刨ITRa~图a平面的加工路线)粗铣半精铣精铣高速铣返回�粗铣IT~Ra~半精铣IT~Ra~精铣IT~Ra~高速精铣IT~Ra~图b平面的加工路线)粗刨半精刨精刨宽刀精刨、刮研或研磨返回�粗刨IT~Ra~半精刨IT~Ra~精刨IT~Ra~刮研IT~Ra~宽刀精刨ITRa~图c平面的加工路线)粗铣(刨)半精铣(刨)粗磨精磨研磨精密磨、砂带磨或抛光返回�粗铣IT~Ra~半精铣IT~Ra~研磨IT~Ra~抛光Ra~粗磨IT~Ra~精磨IT~Ra~砂带磨IT~Ra~精密磨IT~Ra~粗刨IT~Ra~半精刨IT~Ra~图d平面的加工路线)粗拉精拉返回�粗拉IT~Ra~精拉IT~Ra~图e平面的加工路线)粗车半精车精车金刚石车返回�金刚石车ITRa~粗车IT~Ra~半精车IT~Ra~精车IT~Ra~工序顺序的安排工序顺序的安排原则)先加工基准面再加工其它表面)先加工平面后加工孔)先加工主要表面后加工次要表面保证位置度要求)先安排粗加工工序后安排精加工工序热处理工序及表面处理工序的安排)为改善切削性能的热处理工序应安排在切削加工之前。)为消除内应力的热处理工序最好安排在粗加工之后。)为改善材料的力学物理性质安排在半精加工之后。)对于高精度精密零件在淬火后安排冷处理以稳定零件的尺寸。)为提高零件表面性能的热处理工序、以装饰为目的热处理工序、表面处理工序一般都放在工艺过程的最后。其他工序安排)检查、检验工序:每个操作工人在操作过程中和操作结束以后都必须自检。)切削加工之后应安排去毛刺处理。)工件在进入装配之前一般都应安排清洗。)去磁处理并在去磁后进行清洗。工序的集中与分散两种不同形式的工艺规程:一种是工序集中另一种是工序分散。工序集中:是使每个工序中包括尽可能多的工步内容因而使总的工序数目减少夹具的数目和工件的安装次数也相应地减少工序分散:是将工艺路线中的工步内容分散在更多的工序中去完成因而每道工序的工步少工艺路线长。特点与应用:工序集中有利于保证各加工面间的相互位置精度要求有利于采用高生产率机床节省安装工件的时间减少工件的搬动次数。工序分散可使每个工序使用的设备和夹具比较简单调整、对刀也比较容易对操作工人的技术水平要求较低。工序集中和工序分散各有在生产中都有应用。当零件的加工精度要求比较高时工序必须比较分散。加工阶段的划分原因:)粗加工时切削层厚切削热量大无法消除因热变形带来的加工误差也无法消除因粗加工留在工件表层的残余应力产生的加工误差。)后续加工容易把已加工好的加工面划伤。)不利于及时发现毛坯的缺陷。)不利于合理地使用设备。)不利于合理地使用技术工人。根据精度要求的不同将高精零件的工艺过程划分为:)粗加工阶段)半精加工阶段)精加工阶段)精密、超精密加工、光整加工阶段小结:零件加工划分阶段的好处)有充足的时间消除热变形和消除粗加工产生的残余应力使后续加工精度提高。)在粗加工阶段发现毛坯有不可挽救的缺陷时就停止下一加工阶段的加工避免浪费。)合理地使用设备低精度机床用于粗加工精密机床专门用于精加工以保持精密机床的精度水平和经济性。)合理地安排人力资源高技术工人专门从事精密、超精密加工这对保证产品质量降低成本提高工艺水平来说都是十分重要的。回首页下一部分加工余量、工序间尺寸及公差的确定机械产品生产过程与机械加工工艺过程加工总余量(毛坯余量)与工序余量加工总余量毛坯尺寸与零件设计基本尺寸之差。工序余量相邻两道工序基本尺寸之差。加工总余量和工序余量的关系为()第一道粗加工工序的加工余量Z与生产类型和毛坯的制造方法有关。工序余量有单边余量和双边余量之分。单边余量(见图(a))Zi=lili()式中Zi本道工序的工序余量li本道工序的基本尺寸li上道工序的基本尺寸。双边余量(见图(b)、(c)、(d))对称表面Zi=lili外圆柱面Zi=didi内圆柱面Zi=DiDi下一部分图单边余量与双边余量返回加工余量公差大小等于本道工序尺寸公差与上道工序尺寸公差之和如图所示余量公差可表示如下:TZ=ZmaxZmin=TaTb()式中TZ工序余量公差Zmax工序最大余量Zmin工序最小余量Ta加工面在本道工序的工序尺寸公差Tb加工面在上道工序的工序尺寸公差。工序尺寸的公差按“入体原则”标注。即最大实体尺寸为基本尺寸。毛坯尺寸公差按双向对称偏差形式标注如图所示。图被包容件的加工余量及公差图返回图工序余量示意图其中图(a)表和被包容件粗、半精、精加工的工序余量(b)包容件粗、半精、精加工的工序余量。工序余量的影响因素)上道工序的加工精度加工尺寸公差Ta和上位置误差ea两部分)上道工序的表面质量表面粗糙度Ry(表面轮廓最大高度)和表面缺陷层深度Ha(如图)Ry和Ha的可参考表)本工序的安装误差安装误差εb应包括定位误差和夹紧误差。小结:加工余量的计算公式)对于单边余量Zb=TaRyHaeaεbcosα())对于双边余量Zb=Ta(RyHaeaεbcosα)()其中α为位置误差矢量ea和安装误差矢量εb的和与Zb之间的夹角。下一部分回首页图工件表层结构返回返回表各种加工方法的表面粗糙度Ry和表面缺陷层Ha的数值μm加工方法RyHa加工方法RyHa加工方法RyHa粗车内外圆~~粗镗~~粗插~~精车内外圆~~精镗~~精插~~粗车端面~~磨外圆~~粗铣~~精车端面~~磨内圆~~精铣~~钻~~磨端面~~拉~~粗扩孔~~磨平面~~切断~精扩孔~~粗刨~~研磨~~粗铰~~精刨~~超精加工~~精铰~~抛光~~加工余量的确定三种方法:计算法、查表法和经验法。计算法影响因素清楚时比较准确但影响因素难以做到清楚。查表法结合生产实践、实验、研究、实际加工等制成表格查表定加工余量方便、迅速、应用广泛。经验法由有经验人员、工人根据经验定加工余量的大小但往往偏大多在单件小批生产中采用。工序尺寸与公差的确定生产上绝大部分加工面都是在基准重合(工艺基准和设计基准重合)的情况下进行加工的。基准重合情况下工序尺寸与公差的确定过程)定各工序的加工余量)从设计尺寸倒推各工序基本尺寸(逐次加上每次加工工序余量可得))终工序的公差按设计要求确定其它工序按用的加工方法的加工经济精度定尺寸公差)填工序尺寸按“入体原则”标注尺寸公差。例如:某轴直径为φmm尺寸精度要求为IT表面粗糙度要求为Raμm并要求高频淬火毛坯为锻件。)拟订该加工表面的工艺路线定工序及工步粗车半精车高频淬火粗磨精磨研磨)各工序用计算法或查表法算出其加工余量)按工序确定其经济精度和表面粗糙度根据经济加工精度查公差表将公差数值按“入体原则”标注查工艺手册锻造公差±mm汇总表。基准不重合时需在定工序余量后进行尺寸和公差的换算下一部分回首页按工序用分析计算法或查表法算出的加工余量返回工序余量mm修正mm工序尺寸mm经济精度Ra(μm)研磨=IT精磨=IT粗磨=IT半精车=lIT粗车l=IT总表工序间尺寸、公差、表面粗糙度及毛坯尺寸的确定返回工艺尺寸链机械产品生产过程与机械加工工艺过程、尺寸链是指零件加工过程中由相互连接的尺寸所形成的封闭尺寸组。例:图a)中由轴向设计尺寸A、A以及工序尺寸A构成一封闭的尺寸组形成图b)的尺寸链。图、环列入尺寸链的每一个尺寸均称为环环分为封闭环和组成环。)封闭坏尺寸链中加工过程最后形成的一环间接获得的尺寸如图中的A。一个尺寸链只能有一个封闭环。)组成环尺寸链中除封闭环以外的其它环分为增环和减环。①增环其他组成环不变某一组成环增大(减小)封闭环随之增大(减小)则此组成环为增环。例如:图b中的A。②减环其他环不变某一组成环增大(减小)时封闭环随之减小(增大)则此组成环为减环。判别增环和减环的简便方法:即画尺寸链图时可从任一环开始用单向箭头顺次画出各环的尺寸线凡与封闭环箭头方向相同的组成环是减环与封闭环箭头方向相反的是增环。如图中A、A为减环A、A、A为增环。图增环和减环的判别直线尺寸链的基本计算公式极值法计算公式(完全互换))封闭环的基本尺寸等于各组成环基本尺寸的代数和公式见()即封闭环的基本尺寸等于所有增环的基本尺寸之和减去所有减环的基本尺寸之和。)封闭环的公差等于各组成环的公差之和公式见()下一页极值法计算公式(完全互换))封闭环的上偏差等于所有增环的上偏差之和减去所有减环的下偏差之和封闭环的下偏差等于所有增环的下偏差之和减去所有减环的上偏差之和公式见())封闭环最大值等于各增环最大值之和减去各减环最小值之和封闭环的最小值等于各增环最小值之和减去各减环最大值之和。公式见()下一部分回首页()封闭环的基本尺寸公式返回()封闭环的公差公式返回式中T封闭环的公差Ti组成环的公差。()封闭环的上、下偏差公式返回式中ES封闭环的上偏差ESi增环的上偏差EIj减环的下偏差m增环环数EI封闭环的下偏差EIi增环的下偏差ESj减环的上偏差。()封闭环的最大、小值公式返回概率法计算公式运用概率理论求解封闭环尺寸与各组成环尺寸间的关系在工艺尺寸链计算中多用极值法很少用概率计算法。基本公式为:直线尺寸链在工艺过程中的应用工艺基准和设计基准不重合时工艺尺寸的计算图(a)表示了某零件高度方向的设计尺寸。生产上按大批量生产采用调整法加工A、B、C面。其工艺安排是前面工序已经将A、B面互为基准加工好。本工序以A面为定位基准按大批量生产采用调整法加工C面。因为C面的设计基准是B面定位基准与设计基准不重合所以需进行尺寸换算。画尺寸链如图(b)尺寸链的计算如下。图定位基准和设计基准不重合举例返回图(b)尺寸链的计算A是封闭环A为增环未注公差(精度等级低于IT允许不标注公差)A为减环需经计算才能得到为了保证A的设计要求必须将A的公差分配给A和A这里按等公差法进行分配令:T=T=T=mm按入体原则标注A的公差得:按所确定的A的基本尺寸和偏差由式()和()计A的尺寸和偏差()()得也可以把式()表示的基本尺寸算式称作A算式把式()表示的上下偏差算式称作ES算式和EI算式将算式改写成表所示的竖式(又称竖式法)每列组成环相应尺寸的代数相等于封闭环相应尺寸并用方框表示待求的尺寸链环同样可以求得A这种方法更为简明、方便。结果如表。结论:封闭环公差愈小增加的难度就愈大。若采用试切法则A的尺寸可直接得到不需要求解尺寸链。但同调整法相比试切法生产率低。下一部分表尺寸链的计算mm返回工序间尺寸和公差的计算图(a)为工件图。该内孔有淬火处理的要求因此有如下工艺安排:)镗内孔到)插键槽)淬火处理)磨内孔保证内孔直径和键槽深度两个设计尺寸的要求。按图(b)工艺顺序画工艺尺寸链图(c)。在尺寸链图中键槽深度的设计尺寸A为封闭环A和A为增环A为减环。画尺寸链图时先从孔的中心线(定位基准)出发画镗孔半径A再以镗孔下母线为基准画插键槽深度A。以孔中心线为基准画磨孔半径A最后用键槽深度的设计尺寸A使尺寸链封闭。其中:A待求用竖式法(表)可求解该尺寸下一部分图a内孔插键槽工件图返回图b内孔插键槽工件尺寸标注图返回图c内孔插键槽工艺尺寸链图返回表尺寸链的计算mm得返回含同轴度误差的计算同轴度不是很小时应将同轴度也作为一个组成环画在尺寸链图中设磨孔和镗孔同轴度公差为mm(工序要求)则在尺寸链中应注成:A=±mm。此时的工艺尺寸链如图所示用竖式法求得此工艺尺寸链见表。尺寸链中多了一个同轴度组成环使得A的公差减小(数值正好等于该同轴度公差)究其原因仍然是工艺基准与设计基准不重合。因此在考虑工艺安排的时候应尽量使工艺基准与设计基准重合否则会增加制造难度。结论:)把镗孔中心线看作是磨孔的定位基准是一种近似)正确地画出尺寸链图并正确地判定封闭环是求解尺寸链的关键。画尺寸链图时应按工艺顺序从第一个工艺尺寸的工艺基准出发逐个画出全部组成环最后用封闭环封闭尺寸链图。封闭环有如下特征:①封闭环一定是工艺过程中间接保证的尺寸②封闭环的公差值最大它等于各组成环公差之和。下一部分回首页图内孔插键槽含同轴度公差工艺尺寸链返回表含同轴度公差的尺寸链的计算mm返回时间定额和提高生产率的工艺途径时间定额时间定额的概念是指在一定生产条件下完成一道工序所需消耗的时间。作用:)是安排作业计划、进行成本核算、确定设备数量、人员编制、规划生产面积的重要根据。)合理地制订时间定额对保证产品质量、提高劳动生产率、降低生产成本都有重大作用。技术时间定额的组成)基本时间t基例:图计算公式)辅助时间t辅)布置工作地时间t布置)休息和自然需要时间t休)准备与终结时间t准终下一部分图计算基本时间举例返回()式中l加工长度mml刀具的切入长度mml刀具的切出长度mmi进给次数Z加工余量mmαp切削深度mmf进给量mmrn机床主轴转速rminv切削速度mminD加工直径mm。返回单件时间和单件工时定额计算公式将上面所列的各项时间组合起来就可以得到各种时间定额。)工序时间的计算公式())单件时间的计算公式())单件工时定额的计算公式()在大量生产中每个工作地点完成固定的一个工序所以在单件工时定额中没有准备与终结时间即:下一部分()()()返回劳动生产率是指工人在单位时间内制造合格产品的数量或指用于制造单件产品所消耗的劳动时间。制订工艺规程时必须兼顾质量、效率和效益。缩短单件时间定额)缩减基本时间提高切削用量、减少切削行程长度、合并工步、多件加工。例如:增图A、增图B、图、图、图、图、图)缩减辅助时间直接缩减辅助时间、间接缩减辅助时间例:图、图)缩减工作地点服务时间)缩减准备终结时间提高劳动生产率的工艺措施采用先进工艺方法)对特硬、特脆、特韧材料及复杂型面采用特种加工来提高生产率)在毛坯制造中采用冷挤压、热挤压等新工艺)采用少、无切削工艺代替切削加工方法)改进加工方法在大批大量生产中采用拉削、滚压代替铣削、铰削和磨削等.采用新技术进行高效及自动化加工下一部分回首页增图A返回增图B返回图立轴转塔车床返回图复合刀具加工返回图顺序加工返回图平行多件加工返回图平行顺序加工返回图往复式进给铣床夹具返回图连续回转进给加工返回工艺方案的比较与技术经济分析分析工艺方案技术经济的问题有两种方法:一是比较同一加工内容的几种工艺方案二是计算主要技术经济指标再加以分析。同一加工内容的几种工艺方案均能保证质量和生产率指标时通过成本评比加以选择。机械加工工艺成本表中与工艺过程有关的那一部分成本称为工艺成本而与工艺过程无直接关系的那一部分成本评比中可不予考虑。表零件成本的组成注:有些费用随生产批量变化如调整费、在制品占用资金等不单列。下一部分图a工艺成本与年产量的关系返回Ⅰ通用机床Ⅱ数控机床Ⅲ专用机床图b工艺成本与年产量的关系返回Ⅰ通用机床Ⅱ数控机床Ⅲ专用机床工艺方案的技术经济对比当条件均贴合实际时以经济性作指标对比工艺方案即工艺成本可作为衡量各种工艺方案经济性的依据。各方案的取舍与加工零件的年生产纲领有密切关系如图。通过年产量N与临界年产量Nj的关系来选择相应的机床。当N<Nj时宜采用通用机床当NNj时宜采用专用机床而数控机床介于两者之间。如具有复杂曲面的成型零件则不论年产量多少采用数控机床加工在经济上都是合理的如图所示。回首页下一部分图工艺成本与年产量的关系返回Ⅰ通用机床Ⅱ数控机床Ⅲ专用机床图工件复杂程度与机床选择Ⅰ通用机床Ⅱ数控机床Ⅲ专用机床返回自动生产线和柔性制造系统自动生产线自动生产线的组成和类型图所示是由三台组合机床组成的自动线加工箱体零件。自动线中有转台和鼓轮使工件转位以便进行多面加工。自动线的组成见图自动线按所选用的机床类型分为通用机床、组合机床、专用机床、转子机床自动线四类。下一部分控制台组合机床鼓轮夹具切屑输送装置液压油泵站组合机床组合机床转台工件输送线输送带传动装置图加工箱体零件的组合机床自动线返回返回图自动线的组成�工艺装备系统工件传输系统控制系统检测系统辅助系统工件传输装置机床全线工作循环控制装置刀具、夹具等其他工艺装备储料装置故障寻检装置、工作循环监视装置信号装置精度检测加工面检测切屑清除装置清洗装置上下料装置和上下料机械手自动生产线自动线设计)生产节拍及其平衡根据产品生产纲领计算生产节拍→按节拍拟定工艺路线→节拍平衡→自动线结构设计自动线的生产节拍(单位:min件)可由()计算。)零件加工时的定位夹紧一般有两种方案:随行夹具法、机床夹具法)自动线的布局形式见图)工件传输系统占%的时间)控制方式例:图下一部分返回()式中d全年有效工作日dt每日有效工作时间hdQ该产品年生产数量台n每台产品该零件的件数件台α备品率β废品率η自动线的利用率一般为%。返回图连杆零件在自动线上的加工图自动线的布局形式返回图自动线的布局形式返回图自动线循环周期表柔性制造系统柔性制造系统的定义及其特点可变的、自动化程度较高的制造系统适应范围很广如图。特点:)具有高度的柔性)具有高度的自动化)具有高度的稳定性和可靠性)具有高效率、高设备利用率。柔性制造系统的类型三种类型:柔性制造单元、柔性制造系统、柔性制造生产线下页柔性制造系统的组成和结构组成如图各系统间的关系如图柔性制造系统由超小型计算机、计算机工作站、微型计算机和设备控制装置进行递阶控制其工作内容有以下几方面:)设计规范)生产过程分析和设计)生产计划调度)工作站和设备的运行控制)监测和质量保证结束回首页返回图柔性制造系统的适应范围返回图柔性制造单元返回图柔性制造系统的组成图柔性制造系统各组成部分关系返回

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