機(jī)械加工工藝基本知識(shí)

1、機(jī)械加工工藝基本知識(shí)newmaker一、生產(chǎn)過(guò)程和工藝過(guò)程 產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程是指把原材料變?yōu)槌善返娜^(guò)程。機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程一般包括： 1 生產(chǎn)與技術(shù)的準(zhǔn)備 如工藝設(shè)計(jì)和專(zhuān)用工藝裝備的設(shè)計(jì)和制造、生產(chǎn)計(jì)劃的編制、生產(chǎn)資料的準(zhǔn)備等； 2 毛坯的制造 如鑄造、鍛造、沖壓等； 3 零件的加工 切削加工、熱處理、表面處理等； 4 產(chǎn)品的裝配 如總裝、部裝、調(diào)試檢驗(yàn)和油漆等； 5 生產(chǎn)的服務(wù) 如原材料、外購(gòu)件和工具的供應(yīng)、運(yùn)輸、保管等； 在生產(chǎn)過(guò)程中改變生產(chǎn)對(duì)象的形狀、尺寸、相對(duì)位置和性質(zhì)等，使其成為成品或半成品的過(guò)程，稱(chēng)為工藝過(guò)程。如毛坯的制造、機(jī)械加工、熱處理、裝配等均為工藝過(guò)程。 工藝過(guò)程中，若用機(jī)

2、械加工的方法直接改變生產(chǎn)對(duì)象的形狀、尺寸和表面質(zhì)量，使之成為合格零件的工藝過(guò)程，稱(chēng)為機(jī)械加工工藝過(guò)程。同樣，將加工好的零件裝配成機(jī)器使之達(dá)到所要求的裝配精度并獲得預(yù)定技術(shù)性能的工藝過(guò)程，稱(chēng)為裝配工藝過(guò)程。 機(jī)械加工工藝過(guò)程和裝配工藝過(guò)程是機(jī)械制造工藝學(xué)研究的兩項(xiàng)主要內(nèi)容。 二、機(jī)械加工工藝過(guò)程的組成 機(jī)械加工工藝過(guò)程是由一個(gè)或若干個(gè)順序排列的工序組成的，而工序又可分為若干個(gè)安裝、工位、工步和走刀。 ( 一 ) 工序 工序是指一個(gè)或一組工人，在一個(gè)工作地對(duì)一個(gè)或同時(shí)對(duì)幾個(gè)工件所連續(xù)完成的那一部分工藝內(nèi)容。 區(qū)分工序的主要依據(jù)，是工作地（或設(shè)備）是否變動(dòng)和完成的那部分工藝內(nèi)容是否連續(xù)。 圖 3-1

3、 所示的圓盤(pán)零件，單件小批生產(chǎn)時(shí)其加工工藝過(guò)程如表 3-1 所示；成批生產(chǎn)時(shí)其加工工藝過(guò)程如表 3-2 所示。 表 3-1 圓盤(pán)零件單件小批機(jī)械加工工藝過(guò)程 表 3-2 圓盤(pán)零件成批機(jī)械加工工藝過(guò)程 由表 3-1 可知，該零件的機(jī)械加工分車(chē)削和鉆削兩道工序。因?yàn)閮烧叩牟僮鞴と?、機(jī)床及加工的連續(xù)性均已發(fā)生了變化。而在車(chē)削加工工序中，雖然含有多個(gè)加工表面和多種加工方法（如車(chē)、鉆等），但其劃分工序的要素未改變，故屬同一工序。而表 3-2 分為四道工序。雖然工序了 1 和工序 2 同為車(chē)削，但由于加工連續(xù)性已變化，因此應(yīng)為兩道工序；同樣工序 4 修孔口銳邊及毛刺，因?yàn)槭褂迷O(shè)備和工作地均已變化，因此也應(yīng)

4、作為另一道工序。 工序不僅是組成工藝過(guò)程的基本單元，也是制訂時(shí)間定額，配備工人，安排作業(yè)和進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)的基本單元。 （二）工步與走刀 為了便于分析和描述工序的內(nèi)容，工序還可以進(jìn)一步劃分工步。 工步是指加工表面（或裝配時(shí)的連接表面）和加工（或裝配）工具不變的情況下所連續(xù)完成的那一部分工序。一個(gè)工序可以包括幾個(gè)工步，也可以只有一個(gè)工步。如表 3-1 中工序 1 。在安裝 中進(jìn)行車(chē)大端面、車(chē)外圓、鉆 20孔、倒角等加工，由于加工表面和使用刀具的不同，即構(gòu)成四個(gè)工步。 一般來(lái)說(shuō)，構(gòu)成工步的任一要素（加工表面、刀具及加工連續(xù)性）改變后，即成為另一個(gè)工步。但下面指出的情況應(yīng)視為一個(gè)工步： 1 對(duì)于那些一次

5、裝夾中連續(xù)進(jìn)行的若干相同的工步應(yīng)視為一個(gè)工步。如圖 3-1零件上三個(gè) 8孔鉆削?？梢宰鳛橐粋€(gè)工步。即鉆 3- 8。 2 為了提高生產(chǎn)率，有時(shí)用幾把刀具同時(shí)加工幾個(gè)表面，此時(shí)也應(yīng)視為一個(gè)工步，稱(chēng)為復(fù)合工步。如圖 3-2的加工方案。 在一個(gè)工步內(nèi)，若被加工表面切去的金屬層很厚，需分幾次切削，則每進(jìn)行一次切削就是一次走刀。一個(gè)工步可以包括一次走刀或幾次走刀。 （三）安裝與工位 工件在加工前，在機(jī)床或夾具上先占據(jù)一正確位置（定位），然后再夾緊的過(guò)程稱(chēng)為裝夾。工件（或裝配單元）經(jīng)一次裝夾后所完成的那一部分工藝內(nèi)容稱(chēng)為安裝。在一道工序中可以有一個(gè)或多個(gè)安裝。表 3-1中工序 1即有兩個(gè)安裝，而工序 2有一

6、個(gè)安裝。工件加工中應(yīng)盡量減少裝夾次數(shù)，因?yàn)槎嘁淮窝b夾就多一次裝夾誤差，而且增加了輔助時(shí)間。因此生產(chǎn)中常用各種回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、回轉(zhuǎn)夾具或移動(dòng)夾具等，以便在工件一次裝夾后，可使其處于不同的位置加工。為完成一定的工序內(nèi)容，一次裝夾工件后，工件（或裝配單元）與夾具或設(shè)備的可動(dòng)部分一起相對(duì)刀具或設(shè)備固定部分所占據(jù)的每一個(gè)位置，稱(chēng)為工位。 圖 3-3所示為一種利用回轉(zhuǎn)工作臺(tái)在一次裝夾后順序完成裝卸工件、鉆孔、擴(kuò)孔和鉸孔四個(gè)工位加工的實(shí)例。 三、 工件的夾緊 （一）工作夾緊概述 如上所述，工件在加工前需要定位和夾緊。這是兩項(xiàng)十分重要的工作。關(guān)于定位在后面章節(jié)中詳細(xì)論述，本節(jié)對(duì)工件在機(jī)床上或夾具中的夾緊作一概略說(shuō)

7、明。 夾緊的目的是防止工件在切削力、重力、慣性力等的作用下發(fā)生位移或振動(dòng)，以免破壞工件的定位。因此正確設(shè)計(jì)的夾緊機(jī)構(gòu)應(yīng)滿(mǎn)足下列基本要求： 1 夾緊應(yīng)不破壞工件的正確定位； 2 夾緊裝置應(yīng)有足夠的剛性； 3 夾緊時(shí)不應(yīng)破壞工件表面，不應(yīng)使工件產(chǎn)生超過(guò)允許范圍的變形； 4 能用較小的夾緊力獲得所需的夾緊效果； 5 工藝性好，在保證生產(chǎn)率的前提下結(jié)構(gòu)應(yīng)簡(jiǎn)單，便于制造、維修和操作。手動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)應(yīng)具有自鎖性能。 （二）工件夾緊力三要素的確定 根據(jù)上述的基本要求，正確確定夾緊力三要素（方向、作用點(diǎn)、大?。┦且粋€(gè)不容忽視的問(wèn)題。 1 夾緊力方向的確定 (1) 夾緊力的方向不應(yīng)破壞工件定位。 圖 3-4a為不

8、正確的夾緊方案，夾緊力有向上的分力 F W ，使工件離開(kāi)原來(lái)的正確 定位位置。而圖 b 為正確的夾緊方案。 （ 2 ） 夾緊力方向應(yīng)指向主要定位表面。 2 夾緊力作用點(diǎn)的確定 （ 1 ）夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)落在支承范圍內(nèi)。 圖 3-5 所示的夾緊力的作用點(diǎn)落到了定位元件的支承范圍之外，夾緊時(shí)將破壞正確位置，因而是不正確的。 (3) 夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)落在工件剛性較好的部位。 圖 3-6a 薄壁套筒的軸向剛性比徑向剛性好，用卡爪徑向夾緊時(shí)工件變形大，若沿軸向施加夾緊力，變形就會(huì)小得多。夾緊圖 3-6b 所示的薄壁箱體時(shí)，夾緊力不應(yīng)作用在箱體的頂面，而應(yīng)作用在剛性較好的凸邊上。或如圖 3-6c 所示改為

9、三點(diǎn)夾緊，改變著力點(diǎn)的位置，以減少夾緊變形。 （ 3 ）夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)靠近工件的加工部位。 圖 3-7 所示，夾緊力遠(yuǎn)離加工部位，因此應(yīng)在加工部位加上輔助夾緊機(jī)構(gòu)，以防止加工時(shí)發(fā)生振動(dòng)，影響加工質(zhì)量和安全。 3 夾緊力大小的估算 加工過(guò)程中，工件受到切削力、離心力、慣性力及重力等的作用，理論上夾緊力的作用應(yīng)與上述力（力矩）的作用相平衡。但是切削力的大小和方向在加工過(guò)程中是變化的，因此夾緊力的大小只能進(jìn)行粗略的估算。估算的方法： （ 1 ） 找出對(duì)夾緊最不利的瞬時(shí)狀態(tài)，估算此狀態(tài)下所需的夾緊力。 （ 2 ） 為了簡(jiǎn)便，只考慮主要因素在力系中的影響，略去次要因素在力系中的影響。 （ 3 ） 根據(jù)

10、工件狀態(tài)，列出力（力矩）的平衡方程式，解出夾緊力的大小 ，還應(yīng)適當(dāng)考慮安全系數(shù)。 如需進(jìn)行夾緊力估算可參閱有關(guān)資料。 四、機(jī)械加工生產(chǎn)類(lèi)型及特點(diǎn) （一）生產(chǎn)綱領(lǐng) 企業(yè)在計(jì)劃期內(nèi)生產(chǎn)的產(chǎn)品的數(shù)量和進(jìn)度計(jì)劃稱(chēng)為生產(chǎn)綱領(lǐng)。零件的年生產(chǎn)綱領(lǐng)可按下式計(jì)算： 式中 N 零件的年生產(chǎn)綱領(lǐng)（件 / 年）； Q 產(chǎn)品的年生產(chǎn)綱領(lǐng)（臺(tái) / 年）； n 每臺(tái)產(chǎn)品中該零件的數(shù)量（件 / 臺(tái)）； a% 備品的百分率； b% 廢品的百分率。 生產(chǎn)綱領(lǐng)的大小對(duì)生產(chǎn)組織形式和零件加工過(guò)程起著重要的作用，它決定了各工序所需專(zhuān)業(yè)化和自動(dòng)化和程度，決定了所應(yīng)選用的工藝方法和工藝裝備。 （二）生產(chǎn)類(lèi)型及工藝特點(diǎn) 企業(yè)（或車(chē)間、工段、

11、班組、工作地）生產(chǎn)專(zhuān)業(yè)化程度的分類(lèi)稱(chēng)為生產(chǎn)類(lèi)型。生產(chǎn)類(lèi)型一般可分為：?jiǎn)渭a(chǎn)、成批生產(chǎn)、大量生產(chǎn)三種類(lèi)型。 1 單件生產(chǎn) 單件生產(chǎn)的基本特點(diǎn)是：生產(chǎn)的產(chǎn)品種類(lèi)繁多，每種產(chǎn)品的產(chǎn)量很少，而且很少重復(fù)生產(chǎn)。例如重型機(jī)械產(chǎn)品制造和新產(chǎn)品試制等都屬于單件生產(chǎn)。 2 成批生產(chǎn) 成批生產(chǎn)的基本特點(diǎn)是：分批地生產(chǎn)相同的產(chǎn)品，生產(chǎn)呈周期性重復(fù)。如機(jī)床制造、電機(jī)制造等屬于成批生產(chǎn)。成批生產(chǎn)又可按其批量大小分為小批生產(chǎn)、中批生產(chǎn)、大批生產(chǎn)三種類(lèi)型。其中，小批生產(chǎn)和大批生產(chǎn)的工藝特點(diǎn)分別與單件生產(chǎn)和大量生產(chǎn)的工藝特點(diǎn)類(lèi)似；中批生產(chǎn)的工藝特點(diǎn)介于小批生產(chǎn)和大批生產(chǎn)之間。 3 大量生產(chǎn) 大量生產(chǎn)的基本特點(diǎn)是：產(chǎn)量大、品種少，大多數(shù)工作地長(zhǎng)期重復(fù)地進(jìn)行某個(gè)零件的某一道工序的加工。例如，汽車(chē)、拖拉機(jī)、軸承等的制造都屬于大量生產(chǎn)。 生產(chǎn)類(lèi)型的劃分除了與生產(chǎn)綱領(lǐng)有關(guān)外，還應(yīng)考慮產(chǎn)品的大小及復(fù)雜程度。表 3-3 所列為生產(chǎn)類(lèi)型與生產(chǎn)綱領(lǐng)的關(guān)系，可供確定生產(chǎn)類(lèi)型時(shí)