机械制造工艺基础知识介绍

工艺基础知识介绍沈阳第一机床厂工艺室2018年8月24日提纲一、什么是工艺二、工艺工作的基本任务与内容三、工艺工作流程四、工艺规程设计五、计算机辅助工艺规程设计<CAPP）六、计算机辅助制造<CAM）七、几个基础知识点1、机床零件常用材质及热处理2、毛坯及余量3、定位与夹紧4、材料的热膨胀性5、机械加工精度6、数控机床程序7、工艺手段8、加工成本的计算9、工厂厂房规划八、工艺装备1、加工设备<机床）2、夹具3、刀具4、量检具5、切削液一、什么是工艺1、工艺就是工件从毛坯到成品的整个制造流程及方法。

2、工艺来源于生产实践，是生产实践中长期积累的经验的提炼和概括。

3、工艺服务于实际生产，用于调配制造资源、指导制造流程以及规范操作，是产品得以优质、高效产出的必要保障。

4、工艺不是一成不变的，随着新工艺装备、新工艺方法的不断产生和应用，生产面貌也将发生翻天覆地的变化。

二、工艺工作的基本任务与内容1、工艺工作的基本任务就是实现产品的设计意图、保证产品质量、降低消耗、提高生产效率。

2、工艺工作的主要内容有：1）编制工艺发展规划，如新工艺、新装备研究开发规划，技术攻关规划；提高产品质量,提高生产效率,提高经济效益的措施等。

2）工艺实验研究，结合产品发展规划、提高工艺水平和降低制造成本确定实验研究课题。

并做好记录和分析总结工作。

3）参加新产品开发的市场调研和设计方案评审,对产品结构进行工艺性审查。

4）制定工艺路线、编制工艺方案和工艺总结，进行工艺规程设计。

5）设计专用工艺装备，贯彻工艺标准及工艺守则。

6）编制产品材料消耗定额。

7）组织工艺验证、工装验证和工艺纪律检查。

三、工艺工作流程见下页附录：产品工艺工作程序四、工艺规程设计1、设计工艺规程的基本要求1）工艺规程是直接指导现场生产操作的重要技术文件,应做到正确、完整、统一、清晰。

在充分利用现有生产条件的基础上,应尽可能采用国内外先进工艺技术和经验。

2）在保证产品质量的前提下,努力提高生产率和降低消耗。

3）设计工艺规程必须考虑安全生产和工业卫生、环保措施，在工艺规程中提出必要的安全要求。

4）结构特征和工艺特征相近的零件应尽量设计典型工艺规程。

5）各专业工艺规程在设计过程中应协调一致,不得相互矛盾。

6）工艺规程中的计量单位应全部使用法定计量单位。

7）工艺规程中所使用的术语、符号、代号要符合相应标准的规定。

2、设计工艺规程的主要依据1）产品图样及技术条件。

2）产品工艺方案。

3）产品生产纲领。

4）公司的生产条件。

5）有关工艺标准。

6）有关设备和工艺装备资料7）国内外同类产品的有关工艺参考资料。

8）国家和企业有关安全方面的标准。

附录：产品工艺工作程序1）可根据需要将问题反馈到工艺方案、工艺路线、工艺规程设计或专用工装设计。

五、计算机辅助工艺规程设计<CAPP）北京清华艾克斯特XTCAPP六、计算机辅助制造<CAM）CAD/CAPP/CAM系统的信息集成和共享七、几个基础知识点1、机床零件常用材质及热处理表1、机床制造用钢种类表3、机床制造用铸铁种类HB布氏硬度是用一定载荷P,将直径为D的钢球(淬火钢或硬质合金球>,压入被测材料的表面,保持一定时间后卸去载荷,根据压痕面积F确定硬度大小.其单位面积所受载荷称为布氏硬度.因为布氏硬度所用的测试压头材料较软,所以不能测试太硬的材料,对金属来讲,钢球压头只使用于测定退火,正火,调质钢,铸铁及有色金属的硬度.HR洛氏硬度是将标准压头用规定压力压入被测材料表面,根据压痕深度来确定硬度值.HRA：用金刚石圆锥体，载荷P＝600N，适用于测量硬质合金,表面淬火层或渗碳层。

HRB：用钢球做压头，载荷P＝1000N 时适用于测量有色金属和退火,正火钢等。

HRC：用金刚石圆锥体，载荷P＝1500N，适用于测量调质钢,淬火钢等。

HV维氏硬度维氏硬度实验原理与布氏硬度相同,不同点是压头为金刚石四方角锥体,所加负荷较小.适于测定经表面处理零件的表面层的硬度.感应加热表面热处理(表面淬火>基本原理:电磁感应交流电—交变磁场—工件内感应电流—对工件加热钢的化学热处理渗氮<氮化）钢的表面化学处理方法表6、表面处理方法及其代号表示方法毛坯种类：铸件、锻造件、钣焊件等表7、要求的铸件机械加工余量 mm表8、铸件尺寸公差3、定位与夹紧六点定位原理大型工件，如床身等，靠拉表找正、打原点确定其位置，靠夹紧力固定其位置。

4、材料的热膨胀性用线膨胀系数表示,表示每变化1时引起的材料相对膨胀量的大小常用材料的线膨胀系数1/材料名称灰铸铁45钢40Cr T10A 铝温度范围(> 10-100 20-100 25-100 20-100 0-100a(> 10.4 11.59 11 11 23.8例：加工环境的温度控制测量环境的温度控制5、机械加工精度1）加工精度与加工误差机械加工后，零件的几何参数<尺寸、几何要素的形状和相互位置）的实际值与设计理想值的符合程度通常称为加工精度。

实际几何参数与理想几何参数的偏离程度称为加工误差。

加工误差越小，加工精度越高。

零件的加工精度包括如下三个方面。

尺寸精度加工后零件的实际尺寸与理想尺寸的符合程序。

形状精度加工后零件表面实际测得的形状和理想形状的符合程度。

位置精度加工后零件有关表面相互之间的实际位置和理想位置的符合程度。

2）原始误差加工误差的产生是因为在加工前和加工过程中，工艺系统存在很多误差因素，统称为原始误差，它主要包括以下内容：原理误差采用了近似的加工运动或近似的刀具轮廓而产生的误差。

装卡误差定位误差与夹紧误差之和。

测量误差与量具、量仪的测量原理、制造精度、测量条件<温度、湿度、振动、测量力、清洁度等）以及测量技术水平等有关的误差。

调整误差卡具的制造、安装误差与磨损刀具的制造误差及磨损工件误差加工前工件或毛坯上待加工表面本身有形状误差或其与有关表面有位置误差，也都会造成加工后该表面本身及其与其它有关表面之间的加工误差。

机床误差主轴回转误差、导轨导向误差等工艺系统受力变形工艺系统受热变形残余应力重新分布引起的变形在没有外力作用下或去除外力后工件内仍存留的应力称残余应力。

具有残余应力的零件，其内部组织的平衡状态极不稳定，有恢复到无应力状态的的强烈倾向。

残余应力完全松弛，零件将发生翘曲变形而丧失其原有的加工精度。

3）经济加工精度机械加工时，每种机床上所达到的精度越高，则所耗费的工时越多，成本越高。

每种机床在正常生产条件下能经济的达到的加工精度是有一定范围的，这个精度范围就是这种加工方法的经济精度。

4）工序间加工余量定义：相邻两工序的尺寸之差粗加工-半精加工-精加工，留量逐渐减小，上序保证下序的加工要求。

注意热处理工序前的留量要求。

如：退火、表面淬火、氮化等。

6、数控机床程序普通机床-数控机床-无人化自动流水线<自动上下料）减少人的参与，提高加工的自动化程度7、工艺手段1）硬件基础：如机床本身精度、刀具性能等2）工艺手段：分析工艺系统的误差来源，以采取预防及控制措施控制误差在要求的范围内。

例：控制工序间留量，保证最后精加工要素的留量及质量；严格控制精加工环境<温度、湿度等），使其与装配及使用环境相一致；通过控制夹紧力的大小<可通过采用力矩扳手或在工件上压表的方法），尽量减小甚至消除夹紧变形。

磨削或最后精铣时松开压板，使工件处于自然的松弛状态。

精加工采用尽量少的装卡次数，尽量一次装卡完成所有精加工的要素。

这样可充分利用机床精度，消除重复装卡带来的误差。

同理，尽量减少换刀次数，并尽量用一把刀完成相互有要求的加工部位，因为换刀也是存在误差的。

仿形处理：如大型零件导轨表面中频淬火前进行仿形；采用正火或退火等热处理方法去除锻造<铸造）应力及粗加工带来的切削应力、振动时效、自然时效等；配加工：如按轴承配镗主轴孔、根据钢导轨上的键槽配做床身上的键等；组合后加工，保证装配件精度或加工要素的一致性；手工修配：如研磨内圆柱面、刮研等。

8、加工成本的计算通过工艺流程确定使用的加工设备，再由工时定额确定花费在此设备上的时间，然后分项计算包括单位时间的设备折旧、工具工装损耗、人力成本、场地费用、风水电气等的费用，最后将各项费用累加，即可得加工此工件的加工成本。

9、工厂厂房规划工厂生产线的设计的主要依据便是产品的工艺流程、工序工时定额和生产纲领。

根据工艺流程确定需要的设备及摆放的次序，根据工时定额和生产纲领确定需要的设备的数量。

计算的结果最终形成加工车间的平面布局图。

八、工艺装备1、加工设备<机床）车床、铣床、刨床、插床、拉床、钻床、镗床、磨床、加工中心、齿轮加工机床等2、夹具3、刀具金属切削过程中，刀具的切削部分直接完成切削工作。

刀具材料性能的优劣直接影响刀具的质量、切削加工生产率和刀具耐用度的高低、零件加工精度和表面质量的优劣等。

金属切削过程中，刀具不但承受很大的切削力和很高的温度，而且还要经受冲击载荷和机械摩擦。

因此，刀具材料必须具备高硬度、高耐磨性、足够的强度和韧性以及良好的高温耐热性、化学稳定性等方面的性能。

1）常用的刀具材料可分为工具钢、硬质合金、刀具陶瓷、超硬刀具材料四大类。

工具钢：碳素工具钢、合金工具钢、高速工具钢硬质合金：由高硬度、难熔的金属碳化物<WC、TiC、TaC、NbC等）加金属粘接剂<如钴、镍等）经粉末冶金工艺制成。

硬度在72-82HRC,比高速钢的硬度<62-70HRC）高得多。

钨钴类<WC-Co）：主要用于加工铸铁、有色金属及非金属材料。

钨钛钴类<WC-TiC-Co）：适用于加工钢料。

钨钛钽<铌）钴类<WC-TiC-TaC(NbC>-Co）：通用合金。

涂层硬质合金：通过物理或化学方法在刀具表面形成一层超硬涂层，以增强刀具的切削及耐磨性能。

常用的涂层材料有TiC、TiN、Al2 O3、陶瓷等。

涂层材料晶粒大小在0.5μm以下。

涂层厚度为5-10μm。

陶瓷刀具高硬度<91-93.5HRA）高耐磨性良好的高温性能良好的化学稳定性和抗粘接性能摩擦因素小强度和韧性差、热导率低超硬刀具材料金刚石立方氮化硼<CBN）2）刀具按型式可分为：车刀、铣刀<面铣刀、立铣刀等）、刨刀、镗刀、钻头、丝锥等。

4、量检具量具：量块、游标卡尺、千分尺、内径表、外径表、水平仪、三坐标测量机、自准直仪等。

检具：塞规、环规、样板、塞尺、平尺、方箱等。

作用：润滑作用、冷却作用、清洗作用、防锈作用。