数控加工工艺基础.ppt

1、数控加工工艺基础,1.1 数控加工概述 1.2 机械加工的基本概念 1.3 制定工艺规程的原则、原始资料及步骤 1.4 零件的结构工艺性分析 1.5 毛坯选择 1.6 定位基准的选择 1.7 工艺路线的拟定 1.8 加工余量的确定 1.9 工序尺寸及其公差的确定 1.10 数控加工切削要素的选择 1.11 时间定额和提高劳动生产率的工艺途径,数控（numerical control，NC）是以数字化信号对机床运动及加工过程进行控制的一种方法。数控机床是指应用数控技术对加工过程进行控制的机床。,1.1 数控加工概述,数控加工就是用数控机床加工零件的方法，是伴随着数控机床的产生、发展而逐步完善起来

2、的一种应用技术，它是人们长期从事数控加工实践的经验总结。,1.1 数控加工概述,XHexa型立式数控加工中心,Hexact型卧式5坐标高速数控铣床,确定零件上需要数控加工的表面。对零件图纸进行数控加工的工艺分析。数控加工的工艺设计。编制加工程序。,数控加工的内容,输入加工程序。对加工程序进行校验和修改。运行加工程序对零件进行加工。,数控加工的内容,数控机床的特点,可以加工有复杂型面的工件 加工精度高，尺寸一致性好 生产效率高,数控机床的特点,有利于实现计算机辅助制造 初期投资大，但经济效益明显 可以精确地计算成本和安排生产进度,（1）可以加工有复杂型面的工件数控机床的刀具运动轨迹是由加工程序决

3、定的，因此只要能编制出程序，多么复杂的型面工件都能加工。如用数控车床加工复杂的回转表面，采用五轴联动的数控机床能加工螺旋桨的复杂空间曲面。,数控机床的特点,（2）加工精度高，尺寸一致性好数控机床本身的精度都比较高。数控机床在整体设计中考虑了整机刚度和零件的制造精度，又采用高精度的滚珠丝杠传动副，机床的定位精度和重复定位精度都很高，一般数控机床的定位精度为0.01mm，重复定位精度为0.005mm，在加工过程中操作人员不参与操作，工件的加工精度全部由机床保证，消除了操作者的人为误差。因此，加工出来的工件精度高、尺寸一致性好、质量稳定。,数控机床的特点,（3）生产效率高数控机床的主轴转速、进给速度

4、和快速定位速度高，可以合理地选择高的切削参数，充分发挥刀具的切削性能，减少切削时间，另外在加工中零件的装夹次数少，一次装夹可加工出很多表面，省去了划线找正和检测等许多中间环节，因此数控机床的生产效率高。据统计，普通机床的净切削时间一般占总切削时间的15%-20%，而数控机床可达65%-70%，可实现自动换刀的带刀库数控机床甚至可达75%-80%。加工复杂工件时，效率可提高5-10倍。,数控机床的特点,（4）可以减轻工人劳动强度，实现一人多机操作一般数控机床加工出第一个合格工件后，操作者只需要进行工件的装卸和启动机床，减轻了工人的劳动强度。现在的数控机床可靠性高，保护功能齐全，并且数控系统有自诊

5、断和自停机功能，当一个工件的加工时间超出工件的装卸时间时，就能实现一人多机操作。,数控机床的特点,（5）有利于实现计算机辅助制造目前在机械制造业中，CAD/CAM已经被广泛应用，数控机床及其加工技术正是计算机辅助制造系统的基础。,数控机床的特点,（6）初期投资大，但经济效益明显数控机床的价格一般是普通机床的若干倍，机床备件的价格高，加工首件需要进行编程、调试程序和试加工，时间较长，使数控机床一次投资及日常维护保养费用较普通机床高很多，但是如能充分地发挥数控机床的能力，将会带来很高的经济效益。这些效益不仅表现在生产效率高、加工质量好、废品少等，而且还有减少工装和量刃具、缩短生产周期、减少在制品数

6、量、缩短新产品试制周期等优势，从而为企业带来明显的经济效益。,数控机床的特点,（7）可以精确地计算成本和安排生产进度利用数控机床加工零件，可以预计所需要的时间，因而工时和工时费用可以估计得更精确。这有利于精确编制生产进度表，有利于均衡生产和取得更高的预计产量。,数控机床的特点,最适合数控机床加工的零件的特点, 几何形状复杂的零件。 批量小而又多次生产的零件。 在加工过程中必须进行多种加工的零件。 切削余量大的零件。, 必须严格控制公差的零件。 工艺设计会变化的零件。 需全部检验的零件。 加工过程中如果发生错误将会造成浪费严重的零件。,最适合数控机床加工的零件的特点,数控机床的基本组成,控制系统

7、,控制系统是数控机床的核心，其主要作用是对输入的加工程序进行数字运算和逻辑运算，然后向伺服系统发出控制信号。它由输入/输出接口线路、控制器、运算器和存储器四大部分组成，这种由专用电路组成的专用计算机数控系统俗称为硬件数控（简称为NC）。,控制系统,现在一般采用通用小型计算机或微型计算机作为数控装置，这种数控系统称为计算机数控系统（简称为CNC），又称软件数控。有些数控机床的控制系统就是将PC机配以控制系统软件而构成的。,伺服系统,伺服系统的主要作用是接受来自数控装置的指令信息，经功率放大后，严格按照指令信息的要求驱动机床的移动部件，以加工出符合图样要求的零件。伺服系统由驱动装置和执行元件组成。

8、常用的执行元件有步进电机、直流伺服电机和交流伺服电机三种。,机床本体,机床主体由主传动装置、进给传动装置、床身及工作台以及辅助运动装置、液压气动系统、润滑系统、冷却装置等组成。有些数控机床还配备了特殊的部件，如刀库、自动换刀装置等。数控机床本体的结构与传统的机床相比，其整体布局、外观造型、传动系统、刀具系统的结构以及操作机构等方面都已发生了很大的变化，传动效率更高，传动系统更为简单。,数控机床的分类,一般数控机床与传统的机械加工车、铣、钻、磨、镗、齿轮加工相适应的数控机床有数控车床、铣床、钻床、磨床、镗床、齿轮加工机床等，它们都具有很好的精度一致性，较高的生产率和自动化程度。,数控机床的分类,

9、加工中心加工中心是在普通数控机床上加装一个刀库和自动换刀装置而形成的高自动化程度和高生产效率的数控机床，它可以有效地避免由于工件多次安装造成的定位误差，减少了机床的台数和占地面积，缩短了辅助时间，大大提高了生产效率和加工质量。,数控机床的分类,数控机床的分类,开环控制,开环控制,开环控制系统结构简单，成本较低，但是，系统对移动部件的实际位移量不进行检测，也不能进行误差校正，仅适应加工精度要求不很高的中小型数控机床，特别是简易经济型数控机床。,半闭环控制,半闭环控制,半闭环控制数控机床的特点是在开环控制数控机床的传动丝杠上装有角位移检测装置，通过检测丝杠的转角间接地检测移动部件的位移，然后反馈到

10、数控装置中去，系统的调试比较方便并且具有良好的稳定性。,闭环控制,闭环控制,闭环控制数控机床的特点是在机床移动部件上直接安装直线位移检测装置，将测量到的实际位移值反馈到数控装置中，与输入的指令位移值进行比较，用差值对机床进行控制，使移动部件按照实际需要的位移量运动，最终实现移动部件的精确运动和定位，进一步提高了机床的加工精度。,数控机床的分类,点位控制,点位控制数控机床的特点是机床移动部件只能实现由一个位置到另一个位置的精确定位，在 移动和定位过程中不能进行任何加工，其控制系统比较简单，这类数控机床主要有数控坐标镗床、数控钻床、数控冲床、数控点焊机以及数控弯管机等。,点位直线控制,点位直线控制

11、数控机床的特点是机床移动部件不仅要实现由一个位置到另一个位置的精确移动定位，而且能够实现平行坐标轴方向的直线切削加工运动，这类数控机床主要有简易数控车床、数控铣镗床等。,轮廓控制,轮廓控制数控机床的特点是能够对两个或两个以上坐标轴同时进行切削加工控制，控制刀具移动轨迹，将工件加工成一定的轮廓形状，常用的数控车床、数控铣床、数控磨床是典型的轮廓控制数控机床，其系统的结构要比点位直线控制系统更为复杂，在加工过程中要不断进行插补运算，然后进行相应的速度与位移控制。,轮廓控制,两坐标轮廓控制系统的工作原理,数控机床的分类,数控机床的分类,在我国，把由单板机、单片机和步进电机组成的数控系统和其他功能简单

12、、价格低的系统称为经济型数控机床，而把功能比较齐全的数控系统称为全功能数控机床，或称标准型数控机床。,控制伺服系统,机床本体结构,某学校自行研制成功的混联型数控机床,人机操作界面,举例,一般数控系统软硬件组成,某大学自行研制成功的混联型数控机床硬件系统,硬件,一般数控系统软硬件组成,目前，数控机床的控制系统基本采用了CNC系统，它由硬件和软件两部分组成。控制系统的硬件主要包括微机基本系统、通信接口、人机界面接口、进给轴位置控制接口、主轴控制接口以及辅助功能控制接口等部分。,一般数控系统软硬件组成,微机基本系统与一般计算机结构类似，主要用于将加工程序编译成计算机可识别的信息进行处理和存储。通信接

13、口为标准的R232串行接口，用于与外部计算机或其他外设进行通信联系。,一般数控系统软硬件组成,人机界面接口包括键盘、显示器、操作面板和手摇脉冲发生器，用于编辑程序、显示程序和状态信息、手动或自动方式的操作控制。进给轴位置控制接口主要控制机床在X、Y、Z等方向的进给运动。,一般数控系统软硬件组成,主轴控制接口主要控制主轴的转速。辅助功能控制接口主要控制主轴的启停和转向，切削液的接通和断开，刀库的启停，刀具的更换，工件的加紧或松开等。,主要实现位置控制,辅助模块,某大学自行研制成功的混联型数控机床软件系统,软件,某大学自行研制成功的混联型数控机床软件组成,1.2机械加工的基本概念,数控机床的快速发

14、展最终目的是为了更好的用于生产，生产出更高精度，更加复杂的零件，从而满足各种复杂装配的需要。因此介绍机械加工的基本知识就很必要。,主要内容,1.2.1 生产过程 1.2.2 工艺过程及其组成 1.2.3 生产纲领、生产类型及其工艺特征 1.2.4 获得加工精度的方法,1.2.1 生产过程,生产过程是指产品由原材料到成品之间的各个相互联系的劳动过程的总和。,1.2.1 生产过程,机械产品的生产过程相当复杂。为了便于组织生产，现代机械工业的发展趋势是组织专业化生产，专业化生产有利于零部件的标准化、通用化和产品的系列化，从而能在保证质量的前提下，降低成本和提高劳动生产率。,生产过程包含的内容, 原材

15、料、半成品和成品的运输和保管。 生产和技术的准备工作，如产品的开发和设计、工艺设计、各种生产资料的准备以及生产组织等方面的准备工作。, 毛坯的制造，如铸造、锻造和焊接等。 零件的机械加工、热处理和其他表面处等。 部件和产品的装配、调整、检验、试验、油漆和包装等。,生产过程包含的内容,1.2.2 工艺过程及其组成,定义:工艺过程是指改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等，使其成为成品或半成品的过程，它是生产过程中的主要部分 .,工艺过程的分类,利用数控机床进行加工的工艺过程。,采用机械加工的方法，直接改变毛坯的形状、尺寸和表面质量等，使其成为零件的过程,工艺过程的组成（重点）,工序的定义,一

16、个（或一组）工人，在一个工作地（或在一台机床及其他设备）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，称为工序。划分工序的主要依据是工作地是否变动和工作是否连续。,1 工序 ：通过加工阶梯轴的实例解释工序(小批量生产),工序1： 车端面，钻中心孔,工序2 车外圆，切槽和倒角,工序3 铣键槽，去毛刺,工序4 磨外圆,工序示例,通过加工阶梯轴的实例解释工序(中批量生产),工序1： 两端同时铣端面，钻中心孔,工序2：车一端外圆，切槽和倒角,工序3： 车另一端外圆，切槽和倒角,工序4： 铣键槽,工序5： 去毛刺,工序6： 磨外圆,工序示例,2 安装,工件在加工之前，在机床或夹具上先占据一正确

17、的位置（定位），然后再予以夹紧的过程称为安装,2 安装,工件加工中应尽量减少安装次数，因为多一 次安装就多一次误差，还会增加安装工件的辅助时间。数控机床与普通机床相比，在加工工件时安装的次数减少，生产效率高、加工质量好。,notice,3 工位,为了减少工件安装的次数，常采用各种回转工件台、回转夹具或移位夹具，使工件在一次安装中先后处于几个不同位置进行加工。此时，工件在机床上占据的每一个加工位置称为工位。,定义,工位举例,装卸工件,钻孔,扩孔,饺孔,4 工步,工步是指在加工表面和加工工具不变的情况下，所连续完成的那一部分工序。,定义,4 工步,复合工步,4 工步,包含四个相同表面加工的工步,5

18、 行程,行程（进给次数）有工作行程和空行程之分。工作行程是指刀具以加工进给速度相对工件所完成一次进给运动的工步部分；空行程是指刀具以非加工进给速度相对工件所完成一次进给运动的工步部分。,1 生产纲领的概念及其计算 2 生产类型 3 各种类型的工艺特征,1.2.3 生产纲领、生产类型及其工艺特征,1 生产纲领的概念及其计算,由于零件机械加工的工艺过程与其所采用的生 产组织形式是密切相关的，所以在制定零件的机械 加工工艺过程时，应首先确定零件机械加工的生产 组织形式。通常先依据零件的年生产纲领选取合适 的生产类型，然后再根据所选用的生产类型来确定 零件机械加工的生产组织形式。,1 生产纲领的概念及

19、其计算,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。计划期常定为一年，所以生产纲领也称年产量。N=Qn(1+a) (1+b) 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）；a备品的百分率；b废品的百分率。,2 生产类型,2 生产类型,单件生产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 生产类型,成批生产成批生产是一年中分批地生产相同的零件，生产呈周期性重复。,2 生产类型,大量生产 产品的产量很大，大多数工作地按照一定的生 产节拍进行某种零件的某道工序的重复加工,生产类型和生产纲领的关系,单件生产 小批生

20、产 中批生产 大批生产 大量生产,生产类型和生产纲领的关系,单件生产,生产类型和生产纲领的关系,小批生产,生产类型和生产纲领的关系,中批生产,生产类型和生产纲领的关系,大批生产,生产类型和生产纲领的关系,大量生产,3 各种类型的工艺特征,单件生产,零件的互换性：用修配法，钳工修配，缺乏互换性,单件生产,毛坯的制造方法与加工： 余量木模手工造型或自由锻造。毛坯精度低，加工余量大,单件生产,机床设备及其布置形式：通用机床，按机床类别采用机群式布置,单件生产,工艺装备 大多采用通用夹具、标准附件、通用刀具和万能量具。靠划线和试切法达到精度要求,单件生产,对工人的技术要求 需技术水平较高的工人,单件生

21、产,工艺文件有工艺过程卡、关键工序要工序卡,单件生产,成本较高,中批生产,零件的互换性：大部分具有互换性。装配精度要求高时，灵活应用分组装配法和调整法，同时还保留某些修配法,中批生产,毛坯的制造方法与加工部分采用金属模铸造或模锻。毛坯精度和加工余量中等,中批生产,机床设备及其布置形式部分通用机床和高效机床。按工件类别分工段排列设备,中批生产,工艺装备 广泛采用夹具，部分靠找正装夹达到精度要求。较多采用专用刀具和量具,中批生产,对工人的技术要求 需一定技术水平的工人,中批生产,工艺文件 有工艺过程卡，关键零件要工序卡,中批生产,成本 中等,零件的互换性: 具有广泛的互换性。少数装配精度较高处，采

22、用分组装配法和调整法,大批大量生产,毛坯的制造方法与加工余量: 广泛采用金属模机器造型、模锻或其他高效方法。毛坯精度高，加工余量小,大批大量生产,机床设备及其布置形式 广泛采用高效专用机床及自动机床。按流水线和自动线排列设备,大批大量生产,大批大量生产,工艺装备： 广泛采用专用高效夹具、复合刀具、专用量具或自动检验装置。靠调整法达到精度要求,大批大量生产,对工人的技术要求： 对调整工的技术水平要求高，对操作工的技术水平要求较低,大批大量生产,工艺文件： 有工艺过程卡和工序卡，关键工序要调整卡和检验卡,大批大量生产,成本： 较低,1.2.4 获得加工精度的方法,1 获得尺寸精度的方法试切法 调整

23、法 主动测量法 定尺寸刀具法 自动控制法,试切法,试切法是通过试切、测量、调整、再试切，反复进行到被加工尺寸达到要求为止的加工方法，其生产率低，但不需要复杂的装置，加工精度取决于工人的技术水平和计量器具，常用于单件小批生产。,调整法,调整法是先调整好刀具和工件在机床上的相对位置，并在一批零件的加工过程中保持这个位置不变，以保证工件被加工尺寸的方法，当生产批量较大时，调整法有较高的生产率，调整法对调整工的要求高，对机床操作工的要求不高，常用于成批生产和大量生产。,主动测量法,主动测量法是在加工过程中，边加工边测量加工尺寸，并将所测结果与设计要求的尺寸比较后，或使机床继续工作，或使机床停止工作的加

24、工方法，主动测量法质量稳定、生产率高。,定尺寸刀具法,定尺寸刀具法是用刀具的相应尺寸来保证工件被加工部位尺寸的方法，定尺寸刀具法操作方便，生产率较高，加工精度也较稳定，钻头加工孔属于定尺寸刀具法。,自动控制法,自动控制法是把测量、进给装置和控制系统组成一个自动加工系统，加工过程依靠系统自动完成的加工方法，数控加工就属于自动控制法，其加工的质量稳定、生产率高、加工柔性好、能适应多品种生产，是目前机械制造的发展方向和计算机辅助制造（CAM）的基础。,2 获得形状精度的方法,刀尖轨迹法 仿形法 成形法 展成法,刀尖轨迹法是依靠刀尖的运动轨迹获得形状精度的方法，普通车削、铣削、磨削等均属于刀尖轨迹法。

25、,2 获得形状精度的方法,仿形法是刀具按照仿形装置进给对工件进行加工的方法，仿形车、仿形铣等均属于仿形加工法。,2 获得形状精度的方法,成形法是利用成形刀具对工件进行加工的方法，用成形刀具或砂轮的车、铣、刨、磨、拉等都属于成形法。,2 获得形状精度的方法,展成法是利用工件和刀具作展成切削运动进行加工的方法，滚齿、插齿等均属于展成法。,2 获得形状精度的方法,获得位置要求的方法（工件的装夹方式）,1 用夹具装夹夹具是用以装夹工件和引导刀具的装置。夹具上的定位元件和夹紧元件能使工件迅速获得正确位置，并使其固定在夹具和机床上，因此工件定位方便，定位精度高而且稳定，装夹效率高。但是，由于制造专用夹具费

26、用较高、周期较长，所以在单件小批生产时，很少采用专用夹具，而是采用通用夹具。,3 获得位置要求的方法（工件的装夹方式）,2 找正装夹找正是用工具和仪表根据工件上有关基准，找出工件在划线、加工时的正确位置的过程，用找正方法装夹工件称为找正装夹。找正装夹分为划线找正和直接找正装夹两种。划线找正装夹只用在批量不大、形状复杂而笨重的工件，或毛坯的尺寸公差很大而无法采用夹具装夹的工件；直接找正装夹只用于单件小批生产中。,1.2.5工艺规程的概念、作用、类型及格式,1工艺规程的概念 2工艺规程的作用3工艺规程类型和格式 （工艺卡片）,1 概念,工艺规程是规定产品或零部件制造工艺过程和操作方法等的工艺文件。

27、规定零件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件称为机械加工工艺规程。它是在具体的生产条件下，最合理或较合理的工艺过程和操作方法，并按规定的形式书写成工艺文件，经审批后用来指导生产的，是机械制造厂最主要的技术文件之一。,工艺规 程组成,2 工艺规程的作用1,工艺规程是指导生产的主要技术文件合理的工艺规程是在总结广大工人和技术人员实 践经验的基础上，依据工艺理论和必要的工艺试验而 制订的。按照工艺规程组织生产，可以保证产品的量 和较高的生产效率及经济效益。生产中一般应严格地 执行既定的工艺规程。,2 工艺规程的作用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

28、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，机械负荷的调整，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依据的。,2 工艺规程的作用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，只有依据工艺规 程和生产纲领才能正确地确定：生产所需要的机床 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、等级及数量以及辅助 部门的安排等。,3 工艺规程类型和格式,类型机械加工工艺过程卡片机械加工工序卡片标准零件或典型零件工艺过程卡片单轴自动车床调整卡片多轴自动车床调整卡片机械加工工序操作指导卡片

29、检验卡片,机械加工工艺过程卡片,简要说明零件机械加工过程以工序为单位的一种工艺文件，主要用于单件小批量生产和中批生产的零件，大批大量生产可酌情自定。,机械加工工序卡片,在工艺过程卡片的基础上，进一步按每道工序所编制的一种工艺文件 。,1.3.1 制定工艺规程的原则1.3.2 制定工艺规程的原始资料1.3.3 制定工艺规程的步骤(),1.3 制定工艺规程的原则、原始资料及步骤,1.3.1 制定工艺规程的原则,制定工艺规程的基本要求是，在保证产品质量的前提下，尽量提高生产率和降低成本。同时，还应在充分利用本企业现有生产条件的基础上，尽可能采用国内、外先进工艺技术和经验，并保证良好的劳动条件。,1.

30、3.1 制定工艺规程的原则,由于工艺规程是直接指导生产和操作的重要技术文件，所以工艺规程还应做到正确、完整、统一和清晰，所用术语、符号、计量单位、编号等都要符合相应标准。,1.3.2 制定工艺规程的原始资料,现有生产条件和资料它包括毛坯的生产条件或协作关系、工艺装备及专用设备的制造能力、有关机械加工车间的设备和工艺装备的条件、技术工人的水平以及各种工艺资料和标准等。,1.3.2 制定工艺规程的原始资料,国内外同类产品的有关工艺资料工艺规程的制定，既应符合生产实际，又不能墨守成规，要随着产品和生产的发展，不断革新和完善现行工艺。因此要经常研究国内外有关资料，积极引进适用的先进工艺技术，不断提高工

31、艺水平，以便在生产中取得最大的经济效益。,1.3.2 制定工艺规程的原始资料,1.3.3 制定工艺规程的步骤,熟悉和分析制定工艺规程的主要依据， 确定零件的生产纲领和生产类型， 进行零件的结构工艺性分析,确定毛坯。包括选择毛 坯类型及其制造方法。,拟定工艺路线。这是制 定工艺规程的关键一步。,确定各工序的切削 用量和时间定额。,确定各主要工序的技 术要求及检验方法。,确定各工序的加工余量， 计算工序尺寸及其公差。,1.3.3 制定工艺规程的步骤,填写工艺文件。,进行技术经济分 析，选择最佳方案。,1.3.3 制定工艺规程的步骤,1.4 零件的结构工艺性分析,1.4.1 零件结构工艺性的概念 1

32、.4.2 合理标注零件的尺寸、公差及表面粗糙度 1.4.3 零件要素的工艺性 1.4.4 零件整体结构的工艺性,1.4.1 零件结构工艺性的概念,零件结构工艺性是指所设计的零件在能满足使用要求的前提下制造的可行性和经济性 .它包括零件的各个制造过程中的工艺性，有零件结构的铸造、锻造、冲压、焊接、热处理、切削加工等工艺性。由此可见，零件结构工艺性涉及面很广，具有综合性，必须全面综合地分析。在制定机械加工工艺规程时，主要进行零件切削加工工艺性分析。,双联斜齿轮,1.4.1 零件结构工艺性的概念,零件结构工艺性的分析的内容零件尺寸和公差的标注 零件的组成要素 零件的整体结构,双联斜齿轮,两齿圈之间的

33、轴向距离很小，因而小齿圈不能用滚齿加工，只能用插齿加工,example,1.4.2 合理标注零件的尺寸、公差及表面 粗糙度,（1）按照加工顺序标注尺寸，避免多尺寸同时保证 （2）由定位基准或调整基准标注尺寸，避免基准不重合误差 （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,1.4.2 合理标注零件的尺寸、公差及表面 粗糙度,（1）按照加工顺序标注尺寸，避免多尺寸同时保证,齿轮轴零件的尺寸标注，长度方向尺寸分别标成120mm和100mm，并标注总长尺寸370mm，则磨削端面A时，仅保证尺寸165mm；磨削端面B时，仅保证尺寸60mm，没有多尺寸同时保证问题，符合按照加工顺序标注

34、尺寸，因而不必进行工艺尺寸链换算，不增加零件的加工难度，结构工艺性好。,1.4.2 合理标注零件的尺寸、公差及表面 粗糙度,由定位基准或调整基准标注尺寸，避免基准不重合误差,在多刀车床上加工阶梯轴时尺寸标注的实例。（a）所示阶梯轴以左端面为定位基准，紧靠在固定支承上，前顶尖轴向可以浮动。此时，零件上的轴向尺寸应以左端面为基准标注。若左端面距加工面较远，调整或测量不便时，可改用（b）所示以作为调整基准（即调整刀具位置的基准）的某轴肩为基准标注轴向尺寸，并标注尺寸L，联结定位基准和调整基准（a）（b）所示的两种方式标注尺寸，可避免基准不重合误差。,1.4.2 合理标注零件的尺寸、公差及表面粗糙度,

35、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。如果轮廓要素由一些复杂的不规则表面组成，则孔是较好的基准，由孔的轴线为基准标注尺寸，可以避免尺寸换算，简化工艺装备，提高加工精度。,零件上的尺寸公差、形位公差和表面粗糙度的标注，应根据零件的功能经济合理地决定。过高的要求会增加加工难度，过低的要求会影响工作性能，两者都是不允许的。,notice,1.4.3 零件要素的工艺性,零件要素是指组成零件的各加工面。零件要素的工艺性会直接影响零件的工艺性 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。 能采用普通设备和标准刀具进

36、行加工，且刀具易进入、退出和顺利通过加工表面。 加工面与非加工面应明显分开，加工面之间也应明显分开。,1.4.3 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,1.4.3 零件要素的工艺性,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。,1.4.3 零件要素的工艺性,4 孔的位置不能距离太近,1.4.3 零件要素的工艺性,5 封闭平面有与刀具尺寸及形状相应的过渡面,1.4.3 零件要素的工艺性,6 槽与沟的表面不应与其他加工面重合,1.4.3 零件要素的工艺性,1.4.

37、4 零件整体结构的工艺性,尽量采用标准件、通用件、借用件和相似件。 有便于装夹的基准。 有位置要求或同方向的表面能在一次装夹中加工出来。,1.4.4 零件整体结构的工艺性,零件要有足够的刚性，便于采用高速和多刀切削。有加强肋的零件刚性好，便于高速切削，从而提高生产率。 节省材料，减轻质量。,当以C面定位加工A面时，零件上为满足工艺的需要而在其上增设工艺凸台B，就是便于装夹的辅助基准。,A：加工面 B：工艺凸台 C：定位面,车床小刀架的工艺凸台,example,（a）无加强肋（b）有加强肋,增设加强肋以提高零件的刚性,example,b的零件有加强肋，a的零件无加强肋，显然有加强肋的零件刚性好，

38、便于高速切削，从而提高生产率。,1.4.5 零件的技术要求分析, 加工表面的尺寸精度。 主要加工表面的形状精度。 主要加工表面之间的相互位置精度。,1.4.5 零件的技术要求分析, 各加工表面的粗糙度以及表面质量方面的其他要求。 热处理要求及其他要求（如动平衡等）。,1.4.5 零件的技术要求分析,根据零件结构特点，在认真分析了零件主要表面的技术要求之后，对制订零件加工工艺规程即可有一初步的轮廓。在对零件的工艺分析时，如发现图样上的视图、尺寸标准、技术要求有错误或遗漏，或结构工艺性不好，应提出修改意见。但修改时必须征得设计人员的同意，并经过一定的手续。,1.5 毛 坯 选 择,在制定工艺规程时

39、，正确地选择毛坯有重大的技术经济意义。毛坯种类的选择不仅影响着毛坯的制造工艺、设备及制造费用，而且对零件机械加工工艺、设备和工具的消耗以及工时定额也有很大的影响。,1.5.1 毛坯的种类1.5.2 毛坯的选择原则1.5.3 毛坯形状和尺寸的确定,1.5 毛 坯 选 择,1.5.1 毛坯的种类,1.5.1 毛坯的种类,（1）铸件形状复杂的毛坯，宜采用铸造方法制造。目前生产中的铸件大多数是用砂型铸造的，少数尺寸较小的优质铸造件可采用特种铸造，如金属型铸造、离心铸造和压力铸造等。,1.5.1 毛坯的种类,（2）锻件锻件有自由锻造锻件和模锻件两种。自由锻造锻件的加工余量大，锻件精度低，生产率不高，适用

40、于单件和小批生产，以及大型锻件。模锻件的加工余量较小，锻件精度高，生产率高，适用于产量较大的中小型锻件。,1.5.1 毛坯的种类,（3）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，多用于制造毛坯精度要求较高的中小型零件，适用于自动机加工。,1.5.1 毛坯的种类,（4）焊接件对于大件来说，焊接件简单方便，特别是单件小批生产可以大大缩短生产周期，但焊接的零件变形较大，需要经过时效处理后才能进行机械加工。,1.5.2 毛坯的选择原则,1.5.2 毛坯的选择原则,（1）零件材料的工艺性（如可铸性及可塑性）及零件对材料组织和性能的要求例如，材

41、料为铸铁与青铜的零件，应选择铸件毛坯；对于钢质零件，还要考虑机械性能的要求；对于一些重要零件，为保证良好的机械性能，一般均须选择锻件毛坯，而不能选择棒料。,1.5.2 毛坯的选择原则,（2）零件的结构形状与外形尺寸例如常见的各种阶梯轴，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，为减少材料消耗和机械加工劳动量，则宜选择锻件毛坯。至于一些非旋转体的板条形钢质零件，一般则多为锻件。零件的外形尺寸对毛坯选择也有较大的影响。对于尺寸较大的零件，目前只能选择毛坯精度、生产率都比较低的砂型铸造和自由锻造的毛坯；而中小型零件，则可选择模锻及各种特种铸造的毛坯。,1.5.2 毛坯的选择原则,

42、（3）生产纲领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，这样制造毛坯的设备和装备价格则比较高，但这可由材料消耗的减少和机械加工费用的降低来补偿。零件的产量较小时，应选择精度和生产率均较低的毛坯制造方法。,1.5.2 毛坯的选择原则,（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、设备状况以及对外协作的可能性。,1.5.3 毛坯形状和尺寸的确定,现代机械制造的发展趋势之一，是通过毛坯精化使毛坯的形状和尺寸尽量与零件接近，减少机械加工的劳动量，力求实现少、无切屑加工。但是，由于现有毛坯制造工艺技术的限制，加之产品零件的精度和表面质量的要求又越来越高，所以毛

43、坯上某些表面仍需留有一定的加工余量，以便通过机械加工来达到零件的质量要求。,1.5.3 毛坯形状和尺寸的确定,毛坯制造尺寸和零件尺寸的差值称为毛坯加工余量毛坯制造尺寸的公差称为毛坯公差,在确定毛坯形状和尺寸时应注意的几个问题,为使加工时工件安装稳定，有些铸件毛坯需要铸出工艺搭子. 在机械加工中，有时会遇到象磨床主轴部件中的三块瓦轴承，平衡砂轮用的平衡块以及车床走刀系统中的开合螺母外壳等零件。,在确定毛坯形状和尺寸时应注意的几个问题,为了提高零件机械加工的生产率，对一些需经锻造的小零件，可以将若干零件先合锻成一件毛坯，经平面和两侧的斜面加工后再切割分离成单个零件。为了提高生产率和在加工过程中便于

44、装夹，对一些垫圈类零件，也应将多件合成一个毛坯,example,滑键的零件图及毛坯图,需经锻造的小零件，可以将若干零件先合锻成一件毛坯，经平面和两侧的斜面加工后再切割分离成单个零件。显然，在确定毛坯的长度L时，应考虑切割零件所用锯片铣刀的厚度B和切割的零件数n。,1.6 定位基准的选择,基准就是零件上用以确定其他点、线、面的位置所依据的点线、面。根据基准作用的不同，可分为设计基准和工艺基准两大类。,1.6 定位基准的选择,装配基准,装配时用以确定零件在部件或产品中位置的基准,装配基准,装配基准,测量基准,零件检验时，用以测量已加工表面尺寸及位置的基准,以内孔为基准（套在检验心轴上）去检验40h

45、6外圆的径向圆跳动和端面B的端面圆跳动时内孔为测量基准,定位基准,加工时，使工件在机床或夹具中占据一正确位置所用的基准，称为定位基准,将零件套在心轴上磨削40h6外圆表面时，内孔即定位基准,工序基准,在工艺文件上用以标定加工表面位置的基准，称为工序基准。,1.6.2 工件定位的概念及定位方法,加工前，工件在机床或夹具中占据某一正确位置的过程叫做定位,1.6.2 工件定位的概念及定位方法,工件定位时的两点要求： 为了保证加工表面与其设计基准间的相对位置精度（即同轴度、平行度等），工件定位时应使加工表面的设计基准相对机床占据一正确的位置。,1.6.2 工件定位的概念及定位方法,工件定位时的两点要求

46、： 为了保证加工表面与其设计基准间的距离尺寸精度，当采用调整法进行加工时，位于机床或夹具上的工件，相对刀具必须有一确定的位置。,工件定位的“正确位置”示例,example,为了保证表面 40h6的径向圆跳动的要求，工件定位时必须使其设计基准（内孔轴心线OO）与机床主轴的回转轴心线O1O1重合,表面间距离尺寸精度的获得方法,试切法调整法,表面间距离尺寸精度的获得方法,试切法试切法是一种通过试切、测量加工尺寸、调整刀具、再试切的反复过程来获得尺寸精度的方法。由于这种方法是在加工过程中通过多次试切后才达到的，所以加工前工件相对刀具的位置可不必确定。,表面间距离尺寸精度的获得方法,调整法 调整法是一种

47、加工前按规定尺寸调整好刀具与工件的相对位置，并在一批工件加工的过程中保持这种位置的加工方法。,表面间距离尺寸精度的获得方法,为了保证加工表面的位置精度，无论采用试切法还是调整法，加工表面的设计基准相对机床或夹具的位置必须正确，至于工件相对刀具的位置是否需要确定，则取决于获得距离尺寸精度的方法，调整法需要确定，试切法则不必确定。,1.6.3 六点定位原理,刚体的六个自由度，即沿X、Y、Z三个轴方向的移动，以及绕X、Y、Z三个轴的转动,通常把按一定规律分布的六个支承点能消除工件六个自由度的方法，称为“六点定位原理”。,限制六个自由度的方法, 在XOY平面中，用三个支承点限制了OX、OY转动和OZ方

48、向移动共三个自由度。 在YOZ平面中，用两个支承点限制了OX方向移 动和OZ转动两个自由度。 在XOZ平面中，用一个支承点限制了OY方向移动一个,“定位”和“夹紧”,“定位”只是使工件在夹具中得到某一正确的位置。而要使工件受力后相对于刀具的位置不变，则还须“夹紧”。因此，“定位”和“夹紧”是不相同的。,1.6.4 定位基准的选择,在零件的加工过程中，各工序定位基准的选择，首先应根据工件定位时要限制的自由度个数来确定定位基面的个数，然后再根据基准选择的规律正确地选择每个定位基面。,1工件定位基面数的确定,工件定位时，究竟需要几个表面定位，要根据加工表面的位置精度要求和对工件应限制的自由度来确定。

49、正确选择定位基面数以及各基面应限制几个自由度问题，实际工作中还会涉及到其他一些因素。工件定位所需的基面数确定之后，如何正确地去选择每一定位基面，生产中已总结出一些规律。,2粗基准的选择,在起始工序中，工件定位只能选择未经加工的 毛坯表面，这种定位表面称为粗基准。粗基准选择的好坏，对以后各加工表面的加 工余量的分配，以及工件上加工表面和不加工表面 的相对位置均有很大的影响。因此，必须十分重视 粗基准的选择。,2粗基准的选择, 对于具有不加工表面的工件，为保证不加工表面与加工表面之间的相对位置要求，一般应选择不加工表面为粗基准。,example,套类零件，外圆表面1为不加工表面，为了保证镗孔后壁厚

50、均匀（即内外圆表面的偏心较小），应选择外圆表面1为粗基准。,2粗基准的选择, 对于具有较多加工表面的工件，粗基准的选择，应合理分配各加工表面的加工余量。,example,阶梯轴，应选择55mm 外圆表面作粗基准，因其加工余量较小。如果选108mm的外圆表面为粗基准加工55mm表面，当两个外圆表面的偏心为3mm时，则加工后的50mm的外圆表面，因一侧加工余量不足而出现部分毛面，使工件报废。,在分配加工余量时应注意,应保证各加工表面都有足够的加工余量。对于某些重要的表面（如导轨面和重要的内孔等），应尽可能使其加工余量均匀，对导轨面且要求加工余量尽可能小一些，以便能获得硬度和耐磨性更好的表面。使工件上各加工表面总的金属切除量最小。,