第二章 机械加工工艺基础.ppt

,数控加工工艺与编程,第一节 机械加工工艺基本概念,第二章 机械加工工艺基础,第二节 金属切削刀具,第三节 机械加工工艺规程,第四节 机床夹具概述,第一节 机械加工工艺基本概念,一、生产过程和工艺过程,根据设计信息将原材料转变为成品的全过程,生产过程,工艺过程,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称为工艺过程。工艺过程还可进一步分为机械加工工艺过程和机械装配工艺过程。,二、工艺过程的组成,一个或一组工人，在一个工作地对同一个或同时对一个或几个工件所连续完成的那一部分工艺过程,工件经一次装夹后所完成的那一部分工序,工艺过程的组成,工序,安装,由若干个顺序排列的工序组成的，每个工序又可分为安装、工位、工步和走刀,在工件的一次安装中，通过工作台的分度、移位可以使工件相对于机床变换加工位置，工件在每一个加工位置上所完成的加工内容,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内容,在一个工步内，若被加工表面需切去的金属层很厚，就可分几次切削，每切削一次为一次走刀,工位,工步,走刀,三、生产纲领和生产类型,生产纲领,企业根据市场需求和自身生产能力确定的，在计划期内应当生产的产品产量和进度计划,生产类型,根据企业生产的产品特征年生产纲领、批量以及投入生产的连续性，可以确定零件的生产类型。,一般分为大量生产，成批生产和单件生产三种类型,在成批生产中，根据批量大小可分为小批、中批和大批生产。从工艺特点上看，单件生产与小批生产相近，大批生产与大量生产相近。因此，在生产中一般按单件小批生产、中批生产、大批大量生产三种来划分生产类型。产品的不同生产类型和生产纲领的关系见下表。,生产类型,生产纲领（件,/,年）,重型零件（,30kg,以上）,中型零件,（,4,30kg,）,轻型零件,（,4kg,以下）,单件生产,5,10,100,小批生产,5,100,10,150,100,500,中批生产,100,300,150,500,500,5000,大批生产,300,1000,500,5000,5000,50000,大量生产,1000,5000,50000,生产类型和生产纲领的关系,工艺特征,单件小批生产,中批生产,大批大量生产,加工对象,不固定、经常改变,周期性地变换,固定不变,零件互换性,无互换性，广泛采用钳工修配,大部分有互换性，少数由钳工修配,全部互换，某些高精度配合件采用配磨、配研、分组选择装配,毛坯制造与加工余量,木模手工造型或自由锻造，毛坯精度低，加工余量大,部分用金属模造型或模锻，毛坯精度及加工余量中等,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,机床设备及其布置,采用通用设备，按机群式布置,采用通用机床及部分高效专用机床，按加工零件类别分工段排列,广泛采用高效专用机床及自动机床，按流水线或自动线排列,工艺装备,广泛采用通用夹具、量具及通用刀具,广泛采用专用夹具，多用通用刀具、万能量具，部分采用专用刀具、专用量具,广泛采用高效专用夹具，专用量具或自动检测装置、专用高效复合刀具,获得规定加工尺寸的方法,广泛采用试切法,多采用调整法，有时用试切法,广泛采用调整法,装夹方法,找正或用通用夹具装夹,多用专用夹具装夹，部分找正装夹,用高效专用夹具装夹,对工人技术的要求,高,中,对操作工人要求低，对调整工人要求高,生产率,低,中,高,成本,高,中,低,各种生产类型的工艺特征,四、工件的装夹方法,1.,找正,装夹,法,找正装夹法是一种通过找正来进行定位，然后予以夹紧的装夹方法。工件的找正有两种方法。,（,1,）直接找正法。如图所示，直接找正法是用划针或仪表直接在机床上找正工件位置的装夹方法。,直接找正装夹,划线找正法,划线找正法广泛用于单件小批生产中，尤其适用于形状复杂而笨重的工件，或毛坯的尺寸公差很大、无法采用夹具装夹的工件。,（,2,）划线找正法。如图所示，划线找正法是用划针根据毛坯或半成品上所划的线为基准找正它在机床上的正确位置的一种装夹方法。,2,夹具装夹法,夹具装夹法是通过夹具上的定位元件与工件上的定位基面相接触或是相配合，使工件能被方便迅速地定位，然后进行夹紧的方法，如图所示。,夹具装夹法,五、获得工件尺寸精度的方法,（,1,）试切法。,（,2,）调整法。,（,3,）定尺寸刀具法。,（,4,）自动控制法。,第二节 金属切削刀具,一、常用刀具种类,二、刀具的几何角度,切削刀具的种类很多，形状复杂，但它们的切削部分的几何形状和参数都有共同的特征：切削部分的基本形态为楔形。车刀是最典型的楔形刀头的代表，其它刀具可以视为由车刀演变或组合而成。国际标准化组织（,ISO,）,在确定金属切削刀具的工作部分几何形状的通用术语时，就是以车刀切削部分为基础的。,1.,刀具切削部分的组成,普通外圆车刀的组成包含刀柄和切削部分。刀柄是刀具上的夹持部分。切削部分是刀具上直接参加切削工作的部分。,车刀切削部分的组成,外圆车刀的切削部分主要由以下几部分组成：,（,1,）前面：刀具上切屑沿其流出的表面；,（,2,）主后面：刀具上与工件过渡表面相对的表面；,（,3,）副后面：刀具上与工件已加工表面相对的表面；,（,4,）主切削刃：前面与主后面的交线，担任主要切削工作；,（,5,）副切削刃：前面与副后面的交线，担任少量切削工作；,（,6,）刀尖：主切削刃与副切削刃联接处的一小部分切削刃。,2,刀具的标注角度及参考系,刀具角度是刀具设计、制造、刃磨和测量时所使用的几何参数，它们是确定刀具切削部分几何形状的重要参数。为了表示刀具切削部分各面之间组成的几何角度，需要人为地借助两个基本坐标平面和一个测量剖面建立刀具切削角度的坐标系。,两基本坐标平面为：,（,1,）基面：通过切削刃上的选定点且垂直于该点切削速度方向的平面。对车刀来说，其基面平行于刀具的底面。,（,2,）切削平面：通过切削刃上的选定点与主切削刃相切并垂直于基面的平面。,两两相交平面的夹角在不同的剖面内测量，其数值各不相同，因此还必须规定一个测量平面。,（,3,）正交平面：通过切削刃上的选定点并同时垂直于基面和切削平面的平面。,由基面、切削平面、正交平面三个平面组成的空间直角坐标系。称为正交平面参考系。,正交平面参考系,正交平面参考系内刀具标注角度,在正交平面内定义的角度有：,（,1,）,前角,：过切削刃上的选定点，在正交平面内测量的前面与基面之间的夹角。当前面高于基面时，前角为负值；反之，前角为正值。,（,2,）,后角,：过切削刃上的选定点，在正交平面内测量的主后面与切削平面之间的夹角。,在基面内定义的角度有：,（,3,）,主偏角,：它是主切削刃在基面上的投影与进给运动方向之间的夹角。,（,4,）,副偏角,：它是副切削刃在基面上的投影与进给运动反方向之间的夹角。,正交平面参考系内刀具标注角度,在切削平面内定义的角度有：,（,5,）,刃倾角,：过切削刃上的选定点，在切削平面中测量的主切削刃与基面间的夹角。,在副正交平面内定义的角度有：,（,6,）,副后角,：过切削刃上的选定点，在副正交平面内测量的副后面与副切削平面之间的夹角，仍有正、负之分。,正交平面参考系内刀具标注角度,当主偏角和刃倾角确定后，主切削刃在空间的位置随之确定。在正交平面内前角和后角确定后，前面和主后面的位置随之确定。副偏角和副后角确定后，副后面的位置就随之确定。这,6,个基本角度确定了普通外圆车刀切削部分的几何形状。,三、刀具的几何参数的合理选择,前角的选择,前角对切削的难易程度有很大影响。增大前角能使切削刃锋利，使切削变形减小，切削容易，从而可以降低切削力和切削热，还可抑制积屑瘤的产生，减少振动，提高表面加工质量。但前角过大，会使刀具楔角变小，切削刃强度下降，散热条件变差，切削温度升高，刀具磨损加剧，刀具寿命降低，还可能会导致切削刃处出现弯曲应力，造成崩刃。因此前角存在一个合理值。,（,1,）根据工件材料选择前角。加工塑性材料时，应选用较大的前角；加工脆性材料时，应采用较小的前角。,(2),根据刀具材料选择前角。刀具材料的抗弯强度和冲击韧性较低时应选较小的前角。高速钢刀具比硬质合金刀具的合理前角约大,5,10,。陶瓷刀具的合理前角应选得比硬质合金刀具更小一些。,（,3,）粗加工，特别是断续切削，切削用量大，切削力大，振动也大，应选用较小的前角，以保证切削刃强度；精加工时，前角应选得大些。,（,4,）使用成形刀具或展成法加工，为保证加工精度，常取较小的前角。,（,5,）工艺系统刚度不足时，应选较大的前角，以减小切削力和振动。,（,6,）数控机床和自动线用刀具，为保证刀具寿命和工作稳定（不崩刃及破损），以减少换刀次数，一般使用刀具前角较小或为零度前角。,2.,后角的选择,后角的主要作用是减小主后面与工件过渡表面之间的摩擦，减小后面的磨损。,合理后角的选择原则如下：,（,1,）工件材料：工件材料的强度、硬度较高时，应选用较小的后角，；加工脆性材料时，由于是崩碎切屑，切削力集中在刃口附近，为提高切削刃强度，也应选用较小的后角；加工塑性、韧性较大的材料时，应选用较大的后角，减小刀具后面与工件过渡表面之间的摩擦。,（,2,）粗加工或断续切削时，为了提高刃口强度，应选用较小的后角；精加工、连续切削，刀具的磨损主要发生在刀具后面，应选用较大的后角。,（,3,）工艺系统刚度不足时，应选较小的后角，以减小振动。如车细长轴、长螺纹时，减小后角能有效地减少振动，使切削顺利。,3,主偏角的选择,主偏角可影响刀具的寿命、已加工表面粗糙度和切削力的大小。,合理主偏角的选择原则如下：,（,1,）工艺系统刚性较差（如车细长轴、薄壁筒）时，应选用较大的主偏角，甚至取,=90,，以减小背向力，避免工件振动；工艺系统刚性较好时，应选用较小的主偏角，以提高刀具的寿命。,（,2,）工件材料的强度、硬度较高时，为减少单位长度切削刃上的切削力，改善切削刃散热条件，提高刀具寿命，应选用较小的主偏角，一般取,=10,30,，工艺系统刚性较好取小值，反之取大值。,（,3,）用硬质合金刀具进行粗加工或半精加工时，为减小振动和断屑容易，应选用较大的主偏角。,（,4,）单件小批量生产时，希望用一两把刀加工出工件上所有表面，则主偏角应选为,45,或,90,，以提高刀具的通用性。,（,5,）需要从工件中间切入的车刀，以及仿形加工的车刀，应适当增大主偏角。有时主偏角的大小取决于工件形状，例如，加工阶梯轴的工件，则需根据工件形状选择主偏角为,90,的刀具。,4,副偏角选择原则,副偏角主要用来减少车刀副切削刃与已加工表面之间的摩擦。,合理副偏角的选择原则如下,：,（,1,）工艺系统刚性较好时，应选用较小的副偏角；工艺系统刚性较差时，应选用较大的主偏角，以减小背向力，避免工件振动。,（,2,）工件材料的强度、硬度较高时，应选用较小的副偏角，以提高刀尖强度，改善散热条件，一般取,=4,6,。,（,3,）粗加工时取大些，以减小副切削刃的切削作用；精加工时取小些，以减少已加工表面的残留面积，减小工件表面粗糙度数值。,5.,刃倾角的选择,刃倾角可影响切削刃的锋利性，刀头的强度和散热条件，切削力的大小和方向，切屑流出的方向。,合理刃倾角的选择原则如下：,（,1,）加工过程：粗加工时，宜选负的刃倾角，以保证刀头强度，一般取,=-5,0,；精加工时，宜选正的刃倾角，可避免切屑流向工件已加工表面，保护已加工表面不被切屑划伤，一般取,=0,5,；断续切削、工件表面不规则、有冲击载荷时，取,=-15,-5,；强力切削时，为提高刀头强度，可取,=-30,-10,；微量切削时，为增加切削刃的锋利程度和切薄能力，可取,=45,75,。,（,2,）工艺系统刚性较差时，应选正的刃倾角，以减小背向力，避免切削中的振动。,（,3,）工件材料：加工高强度钢、淬硬钢时，应取绝对值较大的负刃倾角，以使刀具有足够的强度。,四、刀具材料的选择,（一）刀具材料应具备的性能,刀具在切削工件时要承受很大的切削抗力。刀具与切屑及刀具与工件之间的相互接触面间有很大的摩擦作用力，使刀具上产生很高的温度。有时在工件加工余量不均匀或不连续的间断切削加工中，刀具又要受到强烈的冲击和振动，会加剧其磨损和破损。因此，刀具材料必须具备以下基本性能。,（,1,）高硬度,-,常用高速钢的硬度为,HRC62,65,；高性能高速钢硬度可达,HRC66,70,；硬质合金硬度比高速钢高，可达,HRA89,95,；其他一些超硬刀具材料，如金刚石的硬度可达,HV10000,。,（,2,）高耐磨性和耐热性,-,高速钢的耐热性为,600,700,，硬质合金为,800,1000,。因此，硬质合金的切削速度高于高速钢的,4,倍以上。,（,3,）足够的强度和韧性,（,4,）良好的导热性,（,5,）抗粘结性,（,6,）化学稳定性,（,7,）良好的工艺性和经济性,（二）刀具材料的种类,1.,高速钢,高速钢是一种在合金工具钢基础上加入了较多量的钨,(W),、钼,(Mo),、铬,(Cr),、钒,(V),等合金元素的高合金工具钢。,高速钢有较好的抗弯强度，一般为硬质合金的,2,3,倍；韧性也高，比硬质合金高几十倍。高速钢的硬度在,63HRC,以上，且具有较好的耐热性，在切削温度达,500,600,时，仍能进行切削。高速钢可加工性较好，热处理变形小，目前常用于制造各种形状复杂的刀具，如钻头、丝锥、拉刀、铣刀、螺纹刀具、齿轮刀具、成形车刀等。高速钢刀具可以加工的材料范围很广泛，包括有色金属、铸铁、碳钢、合金钢等。,常用牌号有,W18Cr4V,、,W6Mo5Cr4V2,、,W9Mo3Cr4V,。,2,硬质合金,硬质合金是将高硬度、难熔的金属碳化物（,WC,或,TiC,）的粉末与,Co,、,Mo,、,Ni,等金属粘结剂烧结而成的粉末冶金制品。一般制成各种形状的刀片焊接或夹固在刀体上使用。常用的硬质合金一般分为,WC+Co,类（,YG,类）和,WC+TiC+Co,类（,YT,类）两类。,WC+Co,类（,YG,类）：,常用的牌号有,YG3,、,YG3X,、,YG6,、,YG6X,、,YG8,等。其中数字表示,Co,的百分含量，此类硬质合金强度好，但硬度和耐磨性较差，主要用于加工铸铁及有色金属。,Co,含量愈多，则强度、韧性愈好，而硬度、耐磨性愈低，因此含,Co,量多者宜用于粗加工；含,Co,量少者宜用于精加工。,WC+TiC+Co,类（,YT,类）：,常用的牌号有,YG5,、,YG14,、,YG15,、,YG30,等。,YT,类硬质合金由于,TiC,的加入使之硬度、耐磨性、耐热性比,YG,类高，但韧性较低，适于加工钢料。其中数字表示,TiC,的百分含量，,TiC,的含量愈多，,Co,含量愈少，则耐磨性愈好，适合于精加工；,TiC,的含量愈少，,Co,含量愈多，则承受冲击性愈好，适合于粗加工。,3.,新型刀具材料,（,1,）涂层刀具材料,。涂层刀具材料是指采用化学气相沉积（,CVD,）或物理气相沉积（,PVD,）法，在硬质合金或其他刀具材料基体上涂覆一薄层耐磨性高的难熔金属（或非金属）化合物而得到的刀具材料。刀具既具有基体材料的强度和韧性，又具有很高的耐磨性，较好地解决了材料硬度及耐磨性与强度及韧性的矛盾。,（,2,）陶瓷刀具材料,。陶瓷刀具材料是在,AlO,（或,Si3N4,）基体中加入高温碳化物（如,TiC,、,WC,）和金属添加剂（如镍、铁、钨、钼等）制成的。其硬度很高，常温下可达,91,95HRA,；耐磨性比硬质合金高十几倍；耐热性好，切削温度可达,1200,。但其脆性较大，强度和冲击韧度低，主要用于高硬度、高强度钢及冷硬铸铁等材料的半精加工和精加工。,（,3,）超硬刀具材料,。它是有特殊功能的材料，是金刚石和立方氮化硼的统称，用于超精加工及硬脆材料加工。,五、刀具的磨损和刀具寿命,切削过程中，刀具在切除工件上的金属层的同时，工件与切屑也对刀具起作用，使刀具磨损。刀具严重磨损，会缩短刀具的使用时间、恶化加工表面质量、增加刀具材料损耗。因此，刀具磨损是影响生产率、加工质量和成本的一个重要因素。,（一）刀具磨损形式,刀具磨损形式分为正常磨损和非正常磨损两大类。,正常磨损：,是指在设计与使用合理，制造和刃磨质量符合要求的情况下，刀具在切削中逐渐产生的磨损。,非正常磨损：,是指刀具在切削过程中突然或过早产生的磨损现象，如刀具突然崩刃、产生裂纹、刀片破碎、卷刃等。这主要是因为刀具材料、刀具几何角度及切削用量选择不合理引起的。,刀具正常磨损有以下三种形式。,（,1,）前面磨损。,用较高的切削速度和较大的切削厚度切削塑性材料时，生成的带状切屑沿前面外流。前面压力大，温度高，易使前面产生月牙洼磨损。前面磨损量用月牙洼深度,KT,值表示，如下图,a,、,b,所示。,（,2,）后面磨损。,切削脆性材料，或用较低的切削速度和较小的切削厚度切削塑性材料时，刀具的磨损主要在后面，此时刀具前面的压力小，刀具磨损主要是工件已加工面的弹性变形与刀具后面的摩擦而造成的。后面的磨损量用刀具后面磨损区中部的平均磨损高度,VB,值表示，如下图,c,所示。,（,3,）前、后面同时磨损。,在中等切削速度和进给量的情况下，切削塑性材料时，经常发生刀具的前、后面同时磨损。,前刀面,刀具的正常磨损形式,刀具的磨损过程,（二）,刀具磨损过程和磨钝标准,1.,磨损过程,如图所示是通,过切削实验得到的刀,具磨损过程。主要分以,下三个阶段：,（,1,）初期磨损阶段,（,2,）正常磨损阶段,（,3,）急剧磨损阶段,2.,磨钝标准,磨钝标准指的是根据加工要求规定的刀具后面磨损带中间部分平均磨损量允许达到的最大值,VB,。,（三）刀具寿命,1,刀具寿命的概念,刀具寿命是指刃磨后的刀具，自开始切削直到磨损量达到刀具的磨钝标准为止的实际切削时间，以,T,表示。对于可重磨刀具，刀具寿命是指两次刃磨之间的实际切削时间；从第一次使用直至完全报废之前总的实际切削时间，称为刀具总寿命。,2,影响刀具寿命的因素,影响刀具寿命的主要因素有切削用量、刀具几何参数、刀具材料以及工件材料。,（,1,）切削用量。切削用量中以切削速度对刀具寿命的影响最大，,f,次之，,ap,最小。所以在实际生产中，应首先选取大的背吃刀量,ap,，然后选择较大的进给量,f,，最后选刀具寿命下的,vc,。这样既能保持刀具寿命，发挥刀具切削性能，又能提高生产率。,（,2,）刀具几何参数中，前角增大，切削力和切削温度降低，刀具寿命提高；但前角过大，切削刃强度下降，散热条件变差，刀具寿命反而下降。主偏角减小，刀尖强度提高，散热条件改善，刀具寿命提高；但主偏角太小，背向力增大，当工艺系统刚性较差时，容易引起振动。,（,3,）刀具材料高温硬度越高，耐磨性越好，刀具寿命越高。但是，在有冲击切削、重型切削和难加工材料切削时，影响刀具寿命的主要因素为冲击韧性和抗弯强度。,（,4,）工件材料的硬度、强度越高，产生的切削温度越高，刀具寿命越低；导热性越差，刀具寿命越低。,第三节 机械加工工艺规程,一、机械加工工艺规程概述,在机械产品的生产中，用来规定产品或零件制造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。零件机械加工工艺规程包括的内容有：零件加工的工艺路线，各工序的具体加工内容、要求及说明，切削用量，时间定额及使用的机床设备与工艺装备等。,（一）机械加工工艺规程的作用,（,1,）工艺规程是指导生产的主要技术文件。,（,2,）工艺规程是组织生产和管理的基本依据。,（,3,）工艺规程是新建、扩建工厂（车间）的基本资料。,（,4,）工艺推广和交流生产经验。,（,二）机械加工工艺规程制定的原则,1,）以保证零件加工质量，达到设计图纸规定的各项技术要求为前提。,2,）在充分考虑和采取措施保证产品质量的前提下，尽可能提高生产率和降低成本。,3,）应在充分利用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。,4,）保证有良好的劳动条件及避免环境污染。,5,）所用单位、符号、术语都应符合相应标准。,（,三）制定机械加工工艺规程的原始资料,（,1,）产品的装配图和零件工作图。,（,2,）产品的生产纲领和类型。,（,3,）产品验收的质量标准。,（,4,）现有生产条件和资料。,（,5,）国内、外同类产品的有关工艺资料等。,（四）制定机械加工工艺规程的步骤,（,1,）根据零件的年生产纲领确定生产类型。,（,2,）分析产品的零件图和装配图，进行零件的结构工艺分,析。,（,3,）确定毛坯。,（,4,）选择定位基准，拟定工艺路线。,（,5,）确定各工序所用的设备和工艺装备。,（,6,）确定各工序的加工余量，计算工序尺寸及其公差。,（,7,）确定切削用量及时间定额。,（,8,）工艺方案技术经济分析。,（,9,）填写工艺文件。,（五）机械加工工艺规程的格式,将工艺规程的内容，填入一定格式的卡片，即成为生产准备和施工依据的工艺文件。常用的工艺文件格式有：,（,1,）机械加工工艺过程卡片。,（,2,）机械加工工艺卡片。,（,3,）机械加工工序卡片。,二、基准及其选择,（一）基准的概念及分类,基准就是用来确定生产对象上几何要素之间几何关系所依据的点、线或面。,按作用不同分为设计基准和工艺基准,设计基准,设计图样上所采用的基准,工艺基准,在工艺中采用的基准。工艺基准按用途不同又可分为工序基准、定位基准、测量基准和装配基准。,加工时使工件在机床或夹具中占据正确位置所用的基准,工艺基准,零件检验时，用以测量已加工表面尺寸及位置的基准,装配时用以确定零件在部件或产品中位置的基准,定位基准,测量基准,装配基准,工序基准,工序图上用来确定本工序所加工表面加工后的尺寸、形状、位置的基准,钻套零件图,（,设计基准）,工序基准示例,定位基准示例,测量基准示例,装配基准示例,（二）定位基准的选择,1,、精基准的选择,精基准,用加工过的表面作定位基准,基准重合原则,:,选择设计基准为定位基准；,基准统一原则：多道工序选择同一个定位基准；,自为基准原则：选择加工表面本身；,互为基准原则：采取两个加工表面互为基准；,便于装夹原则：所选精基准应保证定位准确；稳定，装夹方便可靠，夹具结构简单适用，操作方便灵活，足够大的接触面积，以承受较大的切削力,精基准的选择原则,基准不重合误差示例,自为基准示例,粗基准的选择原则,非加工表面原则 为了保证加工面与不加工面之间的位置要求，应选不加工面为粗基准。,加工余量最小原则 以余量最小的表面作为粗基准,重要表面原则 为保证重要表面的加工余量均匀，应选择重要加工面为粗基准。,不重复使用原则 粗基准原则上只能使用一次,.,便于工件装夹原则 作为粗基准的表面，应尽量平整光滑，没有飞边、冒口、浇口或其他缺陷，以便使工件定位准确、夹紧可靠,2,、粗基准的选择,粗基准的选择,1-,外圆,2-,孔,阶梯轴粗基准面选择,床身加工粗基准选择,导轨面为粗基准加工床腿底面,底面为精基准加工导轨面,重复使用粗基准示例,A,、,C,加工面,B,毛坯面,三、工艺路线的拟定,工艺路线的拟订是制订工艺规程的关键，主要任务是选择各个表面的加工方法和加工方案，划分加工阶段，确定各个表面的加工顺序以及工序集中与分散的程度等。,（一）表面加工方法的选择,选择时应考虑下列因素：,经济加工精度和经济表面粗糙度；,工件材料的性质；,工件的结构形状和尺寸,；,生产类型；,现有生产条件。,1.,加工阶段划分的方法,当加工质量要求较高时，应划分加工阶段。一般可分为粗加工、半精加工和精加工三个阶段。当加工精度和表面质量要求特别高时，可增设光整加工和超精密加工,粗加工,切除毛坯大部分余量，接近成品的形状和尺寸,半精加工,主要表面留下精加工余量并达到一定的精度，完成一些次要表面的加工,光整加工,保证主要表面精度和表面粗糙度,精加工,获得很高的尺寸精度、降低表面粗糙度或使其表面得到强化,（二）加工阶段的划分,2.,划分加工阶段的原因,保证加工质量,有利于合理使用设备,便于安排热处理工序,便于及时发现毛坯缺陷,精加工和光整加工过的表面少受磕碰损坏,工序集中,工序分散,将工件的加工集中在少数几道工序内完成，每道工序的加工内容较多。工序集中有利于采用数控机床、高效专用设备及工装,将工件的加工，分散在较多的工序内进行，每道工序的加工内容很少。工序分散使用的设备及工艺装备比较简单，调整和维修方便，操作简单，转产容易,（三）工序的划分,在拟订工艺路线时，当选定了各表面的加工方法及划分加工阶段后，就可以将同一加工阶段中各表面的加工组合成若干个工序。组合时可采用工序集中或工序分散的原则。,基准先行,先主后次,先粗后精,先面后孔,切削加工工序,四、加工顺序的安排,1,、切削加工工序顺序的安排,2,、热处理工序的安排,（,1,）预备热处理。预备热处理的目的是改善切削加工性能，削除毛坯制造时的残余应力，如正火、退火和时效处理等。它应安排在粗加工前、后和需要消除应力处。,（,2,）最终热处理。最终热处理的目的是提高零件的强度、表面硬度和耐磨性，如淬火、渗碳淬火，渗氮等，都属最终热处理，应安排在精加工前后。,3,、辅助工序的安排,辅助工序包括检验、去毛刺、防锈、平衡去重及清洗等。其中检验工序是主要的辅助工序，它是保证零件质量，及时发现并剔除废品的主要措施。除了各工序中操作者自检外，下列场合还应单独安排检验工序：,（,1,）粗加工阶段结束后。,（,2,）花费工时多的工序和重要工序的前后。,（,3,）送往外车间加工的前后，如热处理前后。,（,4,）零件的全部加工结束之后（最终检验）。,四、加工余量的确定,（一）加工余量的概念,加工余量,是指加工过程中，从加工表面所切去的金属层的厚度。加工余量可分为工序余量和加工总余量。,工序余量,是指某表面在一道工序中所切除的金属层厚度，其数值为上道工序尺寸与本工序尺寸之差。,加工总余量,是指零件从毛坯变为成品的整个加工过程中，某一表面所切除金属的总厚度，即零件上同一表面处的毛坯尺寸与零件图样的设计尺寸之差。,（二）影响加工余量的因素,加工余量大小对零件加工质量和生产率均有较大的影响。加工余量不足，不能消除上道工序的各种缺陷和误差，影响加工质量。加工余量过大，又将使切削工时、材料、刀具和电力的消耗增大，使成本增加，生产率降低。因此，在工序设计中应选取合理的加工余量值。,（,1,）上道工序的表面粗糙度和表面缺陷层深度。,（,2,）上道工序的尺寸公差。,（,3,）上道工序的形位误差。,（,4,）本道工序加工时的装夹误差。,机械加工余量,a,）被包容面,b,）包容面,表面粗糙度和缺陷层,轴线直线度误差对加工余量的影响,（三）确定加工余量的方法,确定加工余量的方法有三种,：,（,1,）经验估算法。由工艺人员根据生产经验来确定加工余量的方法。为了防止因余量不足而造成废品，所估算的加工余量值一般偏大。此法常用于单件小批量生产。,（,2,）查表修正法。根据相关工艺手册或工厂中的统计经验资料查表，并结合具体情况加以修正来确定加工余量。此法在实际生产中广泛应用。,（,3,）分析计算法。根据试验资料、计算公式对影响加工余量的各项因素进行分析和综合计算来确定各工序的加工余量。这种方法确定的加工余量是最经济合理的，但必须要有齐全而可靠的实验数据资料，且计算较繁琐，目前在实际生产中应用尚少。,第四节 机床夹具概述,一、机床夹具的作用、分类及组成,机械制造中，用以装夹工件（和引导刀具）的装置，称为夹具。他是用来固定加工对象，使之占有正确位置，以接受施工或检测的装置。,（一）机床夹具的作用,（,1,）能稳定地保证工件的加工精度。,（,2,）缩短了劳动时间，提高了劳动生产率。,（,3,）改善了劳动条件，降低了生产成本。,（二）机床夹具的分类,车床,夹,具,铣床,夹,具,钻,床,夹,具,镗,床,夹,具,数,控,机,床,夹,具,按适用机床分类,手动,夹,具,气动,夹,具,液,压,夹,具,气,液,动,夹,具,电,动,夹,具,电,磁,夹,具,真,空,夹,具,自,夹,紧,夹,具,按动力源分类,通,用,夹,具,专,用,夹,具,组,合,夹,具,可,调,夹,具,按适用工件范围分类,将夹具上的所有组成部分，联接成为一个整体的基础件,（三）机床夹具组成,定位元件,夹紧装置,夹具体,其它装置或元件,确定工件在夹具中的正确位置,保证工件在夹具中已确定的正确位置在加工时不因外力的影响而变化,包含对刀元件、导向元件、分度装置、连接元件等,联接元件,使夹具在机床上占有正确位置,连杆铣槽夹具,1,夹具体,2,压板,3,、,7,螺母,4,、,5,垫圈,6,螺栓,8,弹簧,9,定位键,10,菱形销,11,圆柱销,二、工件在夹具中的定位,（一）六点定位原理,如图所示，一个在空间处于自由状态的物体，具有六个自由度，即沿三个互相垂直的坐标轴的移动自由度和绕这三个坐标轴的转动自由度。确定物体在空间的位置就是要限制其六个空间自由度。确定工件相对于机床和刀具的位置就是要限制工件的六个自由度。,工件的六个自由度,六点定位原理,采用按一定规则布置的六个定位支承点限制工件的六个自由度，即可实现完全定位。,六点定位原理,完全定位,不完全定位,工件定位方式,欠定位,过定位,工件的六个自由度被完全限制、在空间占有唯一的位置,工件被限制的自由度少于六个，但能保证加工要求,根据加工要求应该限制的自由度而没有限制的现象,几个定位支承点重复限制工件同一个自由度,（二）六点定位原理的应用,（三）常用定位元件,1.,工件以平面定位,支承钉,支承板,（,1,）固定支承,（,2,）可调支承,顶端位置可以在一定范围内调整,可调支承,（,3,）自位支承,自位支承,支承本身在定位过程中所处的位置，随工件定位基准面位置的变化而自动与之适应，其作用相当于一个固定支承，只限制一个自由度。,（,4,）辅助支承,辅助支承,只在基本支承对工件定位后才参与支承，用来提高工件的装夹刚度和稳定性，不限制工件的自由度。,2.,工件以圆柱孔定位,（,1,）圆柱销,圆柱定位销,（,2,）圆柱心轴,圆柱心轴,1,传动部分,2,工作部分,3,导向部分,圆柱定位心轴主要用于车床、铣床、磨床上加工套类和盘类零件。,（,3,）小锥度心轴,小锥度心轴是以工件孔和心轴工作面的弹性变形来夹紧工件，故传递扭矩较小，装卸工件不便，一般只用于定位孔的精度不低于,IT7,的精车和精磨加工。,小锥度心轴,（,4,）圆锥销,圆锥销定位,3.,工件以外圆柱面定位,工件以外圆柱面定位时的定位元件有,V,形块、定位套、半圆套和三爪自动定心卡盘等形式，数控铣床上最常用的是,V,形块。,V,形块的结构,三、定位误差,由于工件在夹具上（或机床上）定位不准确而引起的加工误差称为定位误差。,（一）定位误差产生的原因,（,1,）,基准不重合误差,由于工件的工序基准与定位基准不重合而引起的定位误差,（,2,）基准位移误差,由于工件上的定位表面或夹具上的定位元件的制造误差和最小间隙配合的影响而引起的加工误差,（二）定位误差的计算,计算定位误差时，先分别计算出基准不重合误差和基准位移误差，然后根据具体情况进行合成得到定位误差。,（,1,）工序基准不在定位面上时，,（,2,）当工序基准在定位面上时，,当基准不重合和基准位移引起的加工尺寸变化方向相同时，取“,+”,号；反之取“”号。,四、工件在夹具中的夹紧,夹具上用来把工件压紧夹牢的机构称为夹紧装置。,（一）夹紧装置组成,力源装置,夹紧元件,产生原始作用力,与工件直接接触，把工件夹紧,中间传动机构,把力源装置产生的力传递给夹紧元件,（二）夹紧装置基本要求,夹紧过程中，不能改变工件定位后所占据的正确位置。,夹紧装置的操作应当方便、夹紧迅速，安全省力,夹紧力的大小要适当，既要保证工件在整个加工过程中位置稳定不变，又要防止工件产生变形或损伤工件表面,结构工艺性要好，夹紧装置的结构力求简单，便于制造、调整和维修,（三）夹紧力的确定,夹紧力方向,夹紧力大小,应尽可能与工件刚度最大的方向一致,找出加工过程中对夹紧最不利的瞬时状态，按静力平衡原理估算此状态下夹紧力的大小。为保证夹紧安全可靠，将计算出的夹紧力再乘以安全系数,夹紧力作用点,应靠近工件的被加工表面,应尽可能与切削力、工件重力方向同向,应垂直与主要定位基准面,应落在工件刚性较好的部位,应落在定位元件的支承范围内,（四）典型夹紧机构,斜楔夹紧机构,偏心夹紧机构,用偏心件直接或间接夹紧工件的机构。,螺旋夹紧机构,特点：夹紧力小，,费时,单螺旋夹紧机构,螺旋压板夹紧机构,特点：动作慢，费时,特点：夹紧力可靠，应 用广泛,斜楔夹紧机构,单个螺旋夹紧机构,螺旋压板夹紧机构,偏心夹紧机构,复习思考题,1.,什么是生产过程、工艺过程？工艺过程的组成是什么？,2.,工件的装夹方式有几种？试述它们的特点和应用场合、,3.,外圆车刀有哪几个主要角度？各自的作用是什么？,4.,影响刀具寿命的因素有哪些？,5.,何谓基准？粗基准和精基准的选择原则各有哪些？,6.,何谓六点定位原理？何谓不完全定位、欠定位和过定位？,