第九章-零件生產(chǎn)過程基礎(chǔ)知識

1、,第九章 零件生產(chǎn)過程基礎(chǔ)知識,9.1 生產(chǎn)過程基本概念,9.2 典型表面加工方法,一、生產(chǎn)綱領(lǐng)與生產(chǎn)類型,二、機械加工工藝過程,三、機械加工工藝規(guī)程,9.1 生產(chǎn)過程基本概念,四、定位基準(zhǔn)的選擇,1生產(chǎn)綱領(lǐng) 生產(chǎn)綱領(lǐng)是指企業(yè)在計劃期內(nèi)應(yīng)當(dāng)生產(chǎn)的產(chǎn)品產(chǎn)量和進度計劃。計劃期通常為1年，所以生產(chǎn)綱領(lǐng)也稱為年產(chǎn)量。 零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)應(yīng)按下式計算： NQn(1+a)(1+b) N為零件的年產(chǎn)量，單位 件/年； Q為產(chǎn)品的年產(chǎn)量，單位 臺/年； n為每臺產(chǎn)品中該零件的數(shù)量，單位 件/臺； a為該零件的備品率； b為該零件的廢品率。,一、生產(chǎn)綱領(lǐng)與生產(chǎn)類型,2生產(chǎn)類型 生產(chǎn)類型是指企業(yè)生產(chǎn)專業(yè)化程度的分類。

2、 人們按照產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領(lǐng)、投入生產(chǎn)的批量，可將生產(chǎn)分為：單件生產(chǎn)、批量生產(chǎn)和大量生產(chǎn)三種類型。 單件生產(chǎn)是指單個生產(chǎn)不同結(jié)構(gòu)和尺寸的產(chǎn)品，產(chǎn)品生產(chǎn)很少重復(fù)甚至不重復(fù)的生產(chǎn)類型。 其生產(chǎn)特點是：產(chǎn)品的種類較多，而同一產(chǎn)品的產(chǎn)量很小，工作地點的加工對象經(jīng)常改變。 大量生產(chǎn)是指同一產(chǎn)品的生產(chǎn)數(shù)量很大，大多數(shù)工作地點經(jīng)常按一定節(jié)奏重復(fù)進行某一零件的某一工序加工的生產(chǎn)類型 其生產(chǎn)特點是：同一產(chǎn)品的產(chǎn)量大，工作地點較少改變，加工過程重復(fù)。 批量生產(chǎn)是指一年中分批輪流制造幾種不同的產(chǎn)品，每種產(chǎn)品均有一定的數(shù)量，工作地點的加工對象周期性地重復(fù)的生產(chǎn)類型。 其生產(chǎn)特點是：產(chǎn)品的種類較少，有一定的生產(chǎn)數(shù)量，加工對

3、象周期性地改變，加工過程周期性地重復(fù)。 根據(jù)批量的大小又可分為大批量生產(chǎn)、中批量生產(chǎn)和小批量生產(chǎn)。小批量生產(chǎn)的工藝特征接近單件生產(chǎn)，大批量生產(chǎn)的工藝特征接近大量生產(chǎn)。,生產(chǎn)類型劃分,機械制造過程是機械產(chǎn)品從原材料開始到成品之間各相互關(guān)聯(lián)的勞動過程的總和。它包括毛坯制造、零件機械加工、熱處理、機器的裝配、檢驗、測試和油漆包裝等主要生產(chǎn)過程，也包括專用夾具和專用量具制造、加工設(shè)備維修、動力供應(yīng)（電力供應(yīng)、壓縮空氣、液壓動力以及蒸汽壓力的供給等）。 工藝過程是指在生產(chǎn)過程中，通過改變生產(chǎn)對象的形狀、相互位置和性質(zhì)等，使其成為成品或半成品的過程。 機械產(chǎn)品生產(chǎn)工藝過程又可分為鑄造、鍛造、沖壓、焊接、機

4、械加工、熱處理、裝配、涂裝等。其中與原材料變?yōu)槌善分苯佑嘘P(guān)的過程，稱為直接生產(chǎn)過程，是生產(chǎn)過程的主要部分。 而與原材料變?yōu)楫a(chǎn)品間接有關(guān)的過程，如生產(chǎn)準(zhǔn)備、運輸、保管、機床與工藝裝備的維修等，稱為輔助生產(chǎn)過程。,二、機械加工工藝過程,直接機械生產(chǎn)過程可以大致可分為毛坯制造、零件機械加工與熱處理、機器裝配和調(diào)試等階段。,機械制造工藝方法與分類,JB/T5992-92按大、中、小和細分類四個層次劃分,表2-1 機械制造工藝方法類別劃分及代碼（JB/T5992-92）,為了更精確描述生產(chǎn)過程的工藝問題，需要可以將工序細分為安裝、工步、走刀，它們的層次關(guān)系大致如圖所示。,1. 工序 工序是一個或一組工人

5、，在相同的工作地對同一個或同時對幾個工件連續(xù)完成的那一部分工藝過程。零件的機械加工過程就是該零件加工工序的序列。 工序是工藝過程的基本單元，也是生產(chǎn)計劃、成本核算的基本單元。 一個零件的加工過程需要包括哪些工序，由被加工零件的復(fù)雜程度、其加工精度要求及其產(chǎn)量等因素決定。,例如，分別按照單件生產(chǎn)、小批生產(chǎn)、大批量生產(chǎn)三種生產(chǎn)類型，劃分工藝過程。,單件、小批量生產(chǎn),大批量生產(chǎn),2. 安裝 安裝指在一道工序中，工件經(jīng)一次定位夾緊后所完成的那一部分工序內(nèi)容。 安裝概念原指工件在機床上的固定與夾緊，在機械制造工藝學(xué)中，安裝概念被賦予新的內(nèi)涵，其內(nèi)容是一部分工序內(nèi)容。 如表1.3 中工序1是兩次安裝，如表

6、1.4 中工序1 和2 都是兩個安裝，而表1.5 中各工序都是一個安裝。 在大批大量生產(chǎn)中，減少工序中安裝數(shù)目，將增加工件每次裝夾中完成的加工內(nèi)容，有助于提高和保證加工精度； 增加工序中安裝數(shù)目，將簡化工件每次裝夾中完成的加工內(nèi)容，可以提高機械加工的專業(yè)化分工，以提高生產(chǎn)率。,畫出并分析一專用銑削夾具，指出定位元件、夾緊元件和夾具體并指出它們的作用。,答：左邊固定鉗口是定位元件，起到定位作用， 右邊的活動鉗口是夾緊元件起到夾緊，作用是裝夾小而規(guī)則的零件。,機械制造工藝學(xué)中，安裝指齒輪毛坯經(jīng)一次定位夾緊后，在工件沒有取下來，所進行的切削加工（銑齒）內(nèi)容。,安裝舉例,3. 工位 在工藝過程的一個安

7、裝中，通過分度（或移動）裝置，使工件相對于機床床身變換加工位置，則把每一個加工位置上的一部分安裝內(nèi)容稱為工位。 在機械制造工藝學(xué)中，工位概念是機床夾具的工位概念的轉(zhuǎn)義，專指在某工位上完成的工藝過程，其內(nèi)容是一部分工序內(nèi)容。,圖示表示了多工位加工的例子；一個安裝包含四個工位的例子。 依次順時針旋轉(zhuǎn)，夾具具有四個工位，在每一個工位完成一定的工序內(nèi)容。 工位I處，裝夾與卸下工件； 工位II處，鉆孔； 工位III處，擴孔； 工位IV處，絞孔。,4. 工步 工步是指在加工表面、刀具和切削用量（不包括背吃刀量）均保持不變的情況下所完成的那一部分工序內(nèi)容。 在多刀車床、轉(zhuǎn)塔車床的加工中經(jīng)常有這種情況，有時為

8、了提高生產(chǎn)效率，經(jīng)常出現(xiàn)用幾把刀具同時分別加工幾個表面的工步，這種工步稱為復(fù)合工步。 在工藝文件上，復(fù)合工步也被視為一個工步。 圖示復(fù)合工步用兩把車刀和一個鉆頭，同時加工外圓和孔。,立軸轉(zhuǎn)塔車床回轉(zhuǎn)刀架復(fù)合工步加工,刨平面復(fù)合工步,鉆孔、擴孔復(fù)合工步,組合銑刀銑平面復(fù)合工步,5. 走刀 在一個工步內(nèi)，因加工余量較大，需用同一刀具、在同一轉(zhuǎn)速及進給量的情況下對同一表面進行多次切削，每次切削稱為一次走刀。 下圖所示的走刀示意圖中，加工包含兩個工步，第1工步只有一個工步I；第2工步則包含兩個走刀II和走刀III。 走刀是構(gòu)成機械加工過程的最小單元。,三、機械加工工藝規(guī)程,四、定位基準(zhǔn)的選擇,基準(zhǔn)是指

9、用來確定生產(chǎn)對象上幾何要素間的幾何關(guān)系所依據(jù)的那些點、線、面。 按基準(zhǔn)的用途和作用，可將其分為設(shè)計基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)兩大類，如下圖所示。,定位基準(zhǔn)是在加工過程中用作工件定位的基準(zhǔn)。 如圖所示的零件加工時，定位基準(zhǔn)可以有多種選擇，例如 圖a用三爪卡盤夾持工件，以軸線W1為定位基準(zhǔn)； 圖b表示用V形塊定位，以軸線W2為定位基準(zhǔn)； 圖c用虎鉗夾持工件大圓柱體，用支撐釘定位，以母線W3為定位基準(zhǔn)； 圖d 用虎鉗夾持工件小圓柱體，用支撐釘定位，以母線W4為定位基準(zhǔn)。,1）為了保證加工面與不加工面之間的位置要求，應(yīng)選不加工面為粗基準(zhǔn)；若工件上有幾個不需加工的表面，應(yīng)選其中與加工表面間的位置精度要求較高者為粗基

10、準(zhǔn)。 2） 選擇毛坯余量最小的面為粗基準(zhǔn)； 3）為了保證重要加工面的余量均勻，應(yīng)選擇重要加工面為粗基準(zhǔn)。 4）盡量選用面積大而平整的表面為粗基準(zhǔn)，以保證定位準(zhǔn)確、夾緊可靠。 5）粗基準(zhǔn)一般不重復(fù)使用，同一尺寸方向的粗基準(zhǔn)一般只能使用一次。,粗定位基準(zhǔn)的選擇原則,一、軸類零件加工工藝,二、套筒類零件加工工藝,三、箱體類零件加工工藝,9.2 典型零件的加工工藝,1. 軸類零件的功用、結(jié)構(gòu)特點 功用 軸類零件是機械加工中經(jīng)常遇到的零件之一，在機器中，主要用來支承傳動零件如齒輪、帶輪，傳遞運動與扭矩，如機床主軸；有的用來裝卡工件，如心軸。 結(jié)構(gòu)特點 軸類零件是旋轉(zhuǎn)體零件，其長度大于直徑，通常由外圓柱面

11、、圓錐面、螺紋、花鍵、鍵槽、橫向孔、溝槽等表面構(gòu)成。按其結(jié)構(gòu)特點分類有：光軸、階梯軸、空心軸和異形軸（包括曲軸、半軸、凸輪軸、偏心軸、十字軸和花鍵軸等）四類。如圖9-1所示。若按軸的長度和直徑的比例來分，又可分為剛性軸（L/d12）和撓性軸（L/d12）兩類。,一、軸類零件加工工藝,圖91 軸的種類 (a) 光軸 (b) 空心軸 (c) 半軸 (d) 階梯軸 (e) 花鍵軸 (f) 十字軸 (g) 偏心軸 (h) 曲軸 (i) 凸輪軸,2. 軸類零件的主要技術(shù)要求 加工精度 尺寸精度 軸類零件的主要表面常為兩類：一類是與軸承的內(nèi)圈配合的外圓軸頸，即支承軸頸，用于確定軸的位置并支承軸，尺寸精度要

12、求較高，通常為IT 5IT7；另一類為與各類傳動件配合的軸頸，即配合軸頸，其精度稍低，常為IT6IT9。 形狀精度 主要指軸頸表面、外圓錐面、錐孔等重要表面的圓度、圓柱度。其誤差一般應(yīng)限制在尺寸公差范圍內(nèi)，對于精密軸，需在零件圖上另行規(guī)定其幾何形狀精度。 相互位置精度 包括內(nèi)、外表面、重要軸面的同軸度、圓的徑向跳動、重要端面對軸心線的垂直度、端面間的平行度等。 表面粗糙度 軸的加工表面都有粗糙度的要求，一般根據(jù)加工的可能性和經(jīng)濟性來確定。支承軸頸常為0.21.6m，傳動件配合軸頸為0.43.2m。,3. 軸類零件的材料、毛坯及熱處理 軸類零件材料 常用45鋼，精度較高的軸可選用40Cr、軸承鋼

13、GCr15、彈簧鋼65Mn，也可選用球墨鑄鐵；對高速、重載的軸，選用20CrMnTi、20Mn2B、20Cr等低碳合金鋼或38CrMoAl氮化鋼。 軸類毛坯 常用圓棒料和鍛件；大型軸或結(jié)構(gòu)復(fù)雜的軸采用鑄件。毛坯經(jīng)過加熱鍛造后，可使金屬內(nèi)部纖維組織沿表面均勻分布，獲得較高的抗拉、抗彎及抗扭強度。 (3) 軸類零件的熱處理 鍛造毛坯在加工前，均需安排正火或退火處理，使鋼材內(nèi)部晶粒細化，消除鍛造應(yīng)力，降低材料硬度，改善切削加工性能。 調(diào)質(zhì)一般安排在粗車之后、半精車之前，以獲得良好的物理力學(xué)性能。表面淬火一般安排在精加工之前，這樣可以糾正因淬火引起的局部變形。精度要求高的軸，在局部淬火或粗磨之后，還需

14、進行低溫時效處理。,典型零件加工工藝舉例：（軸類零件）,典型零件加工工藝舉例：（軸類零件）,泵軸,粗車工序,軸精車工序,軸進行無損探傷檢查,軸進行磨削工序,軸類零件加工工藝過程可劃分為三個加工階段： 粗加工階段（包括銑端面、加工頂尖孔、粗車外圓等） 半精加工階段（半精車外圓，鉆通孔，車錐面、錐孔，鉆大頭端面各孔，精車外圓等） 精加工階段（包括精銑鍵槽，粗、精磨外圓、錐面、錐孔等）。,小常識：關(guān)于CAPP,制訂零件工藝過程 復(fù)雜、繁瑣、依靠經(jīng)驗、重點在管理 CAPP（Computer Aided Process Planning） 最低目標(biāo)：工藝過程管理信息系統(tǒng) 管理大量復(fù)雜的企業(yè)工藝資源信息

15、自動化編輯生成各種工藝文件 最高目標(biāo)：代替經(jīng)驗豐富的工藝人員 智能生成零件的工藝過程 創(chuàng)成式、檢索式 核心理論：成組技術(shù)企業(yè)基礎(chǔ)信息的統(tǒng)籌管理,1、套筒類零件的功用及結(jié)構(gòu)特點 套筒類零件是指在回轉(zhuǎn)體零件中的空心薄壁件，是機械加工中常見的一種零件，在各類機器中應(yīng)用很廣，主要起支承或?qū)蜃饔?。由于功用不同，其形狀結(jié)構(gòu)和尺寸有很大的差異，常見的有支承回轉(zhuǎn)軸的各種形式的軸承圈、軸套；夾具上的鉆套和導(dǎo)向套；內(nèi)燃機上的氣缸套和液壓系統(tǒng)中的液壓缸、電液伺服閥的閥套等都屬于套類零件。其大致的結(jié)構(gòu)形式如圖93所示。,二、套筒類零件加工工藝,圖93 套筒類件的結(jié)構(gòu)形式 a ）、 b ）滑動軸承 c ）鉆套 d ）

16、 軸承襯套 e ）氣缸套 f ）液壓缸,2、套筒類零件,3.套筒類零件的材料及熱處理 套筒類零件毛坯材料的選擇主要取決于零件的功能要求、結(jié)構(gòu)特點及使用時的工作條件。套筒類零件一般用鋼、鑄鐵、青銅或黃銅和粉末冶金等材料制成。有些特殊要求的套類零件可采用雙層金屬結(jié)構(gòu)或選用優(yōu)質(zhì)合金鋼， 套筒類零件的功能要求和結(jié)構(gòu)特點決定了套筒類零件的熱處理方法有滲碳淬火、表面淬火、調(diào)質(zhì)、高溫時效及滲氮。,4、套筒類零件實例,工藝分析,典型組成型面 孔、外圓、端面、溝槽 技術(shù)要求的重點 相互位置精度 毛坯選擇 鑄件、鍛件、型材 工藝原則重點 孔為基準(zhǔn)、“一刀活”,工藝過程,工藝過程,工藝過程,工藝過程,工藝過程,1、

17、箱體零件的功用與結(jié)構(gòu)特點 箱體是機器的基礎(chǔ)零件，它將機器中有關(guān)部件的軸、套、齒輪等相關(guān)零件連接成一個整體，并使之保持正確的相互位置，以傳遞轉(zhuǎn)矩或改變轉(zhuǎn)速來完成規(guī)定的運動。故箱體的加工質(zhì)量，直接影響到機器的性能、精度和壽命。 箱體類零件的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，壁薄且不均勻，加工部位多，加工難度大。據(jù)統(tǒng)計資料表明，一般中型機床制造廠花在箱體類零件的機械加工工時約占整個產(chǎn)品加工工時的l520。,三、箱體類零件加工工藝,2、箱體零件的主要技術(shù)要求 箱體類零件中，機床主軸箱的精度要求較高，可歸納為以下五項精度要求： 孔徑精度：孔徑的尺寸誤差和幾何形狀誤差會造成軸承與孔的配合不良。孔徑過大，配合過松，使主軸回轉(zhuǎn)軸線不

18、穩(wěn)定，并降低了支承剛度，易產(chǎn)生振動和噪聲；孔徑太小，會使配合偏緊，軸承將因外環(huán)變形，不能正常運轉(zhuǎn)而縮短壽命。裝軸承的孔不圓，也會使軸承外環(huán)變形而引起主軸徑向圓跳動。 孔與孔的位置精度：同一軸線上各孔的同軸度誤差和孔端面對軸線的垂直度誤差，會使軸和軸承裝配到箱體內(nèi)出現(xiàn)歪斜，從而造成主軸徑向圓跳動和軸向竄動，也加劇了軸承磨損?？紫抵g的平行度誤差，會影響齒輪的嚙合質(zhì)量。 孔和平面的位置精度：主要孔對主軸箱安裝基面的平行度，決定了主軸與床身導(dǎo)軌的相互位置關(guān)系。這項精度是在總裝時通過刮研來達到的。 主要平面的精度：裝配基面的平面度影響主軸箱與床身連接時的接觸剛度，加工過程中作為定位基面則會影響主要孔的

19、加工精度。 表面粗糙度,3、箱體零件的材料及毛坯 箱體零件材料常選用各種牌號的灰鑄鐵，因為灰鑄鐵具有較好的耐磨性、鑄造性和可切削性，而且吸振性好,成本又低。某些負荷較大的箱體采用鑄鋼件。也有某些簡易箱體為了縮短毛坯制造的周期而采用鋼板焊接結(jié)構(gòu)的。,4、箱體零件機械加工基本原則： 1）先面后孔 先加工平面，后加工孔是箱體加工的一般規(guī)律。平面面積大，用其定位穩(wěn)定可靠；支承孔大多分布在箱體外壁平面上，先加工外壁平面可切去鑄件表面的凹凸不平及夾砂等缺陷，這樣可減少鉆頭引偏，防止刀具崩刃等，對孔加工有利。 2）粗精分開、先粗后精 箱體的結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜，主要平面及孔系加工精度高，一般應(yīng)將粗、精加工工序分階段

20、進行，先進行粗加工，后進行精加工。 3）工序集中，先主后次 箱體零件上相互位置要求較高的孔系和平面，一般盡量集中在同一工序中加工，以保證其相互位置要求和減少裝夾次數(shù)。緊固螺紋孔、油孔等次要工序的安排，一般在平面和支承孔等主要加工表面精加工之后再進行加工,總結(jié),工藝過程的有關(guān)概念 裝夾與定位 零件加工工藝制訂的有關(guān)常識 簡單實例 工藝人員更多的是靠長期積累的經(jīng)驗 CAPP更像一個工藝過程的信息管理系統(tǒng),1、車削主軸。加工后主軸直徑d=16mm，切深2mm，切削速度16m/min，求軸轉(zhuǎn)速？,復(fù)習(xí)題 2、車床主軸加工 材料：45 熱處理條件：整體調(diào)質(zhì)處理，硬度220-250HBW；軸頸及錐孔表面淬

21、火，硬度50-52HRC,圖92 CA6140車床的主軸簡圖,4、 CA6140車床主軸加工舉例,由零件簡圖可知，該主軸呈階梯狀，其上有安裝支承軸承、傳動件的圓柱、圓錐面，安裝滑動齒輪的花鍵，安裝卡盤及頂尖的內(nèi)外圓錐面，聯(lián)接緊固螺母的螺旋面，通過棒料的深孔等。下面分別介紹主軸各主要部分的作用及技術(shù)要求： 支承軸頸 因為主軸支承軸頸是用來安裝支承軸承，是主軸部件的裝配基準(zhǔn)面，所以它的制造精度直接影響到主軸部件的回轉(zhuǎn)精度。 端部錐孔 該錐孔是用來安裝頂尖或工具錐柄的，其軸心線必須與兩個支承軸頸的軸心線嚴格同軸，否則會使工件（或工具）產(chǎn)生同軸度誤差。 端部短錐和端面 它是安裝卡盤的定位面。為保證卡盤的定心精度，該圓錐面必須與支承軸頸同軸，而端面必須與主軸的回轉(zhuǎn)中心垂直。 空套齒輪軸頸 由于該軸