单元一 机械制造过程与机械加工工艺系统

工序 号 1 2 3 工 序 内 容 设备 车床 车床 铣床
车一端面，钻中心孔；调 头车另一端面，钻中心孔 车大外圆及倒角；调头车 小外圆及倒角 铣键槽，去毛刺
（3）走刀：一个工步中，若加工表面余量不能一次去除， 则每次刀具去除一层金属所作的工作称一次走刀，每个工步 可以一次走刀或多次走刀。
（4）、安 装 工件在机床或夹具中定位并夹紧的过程称为安装。 每一个工序可能有一次安装，也可能有几次安装。
根据工件表面形状和成形方法的不同，成形运动有以下类型： （1）简单成形运动：是独立的 成形运动，由最基本的旋转运 动或直线运动构成的，则此成 形运动称为简单成形运动。
（2）复合成形运动：是由两个或 两个以上简单运动（旋转运动或 直线运动），按照某种确定的运 动关系组合而成，则称此成形运 动为复合成形运动。
3、大量生产 产品品种固定，每种产品数量很大，大多数工作地点 的加工的对象固定不变。如自行车、洗衣机、汽车等生产。
零件的年生产纲领/件
生产类型 重型零件 （30kg以上） 中型零件 （4～30kg） 轻型零件 （4kg以下）
单件生产
小批量生产 中批量生产
小于5
5～100 100～300
小于10
10～200 200～500
（3）分度运动 使工件或刀具回转到所需要的角度，多 用于加工若干个完全相同的沿圆周均匀分布的表面，也有在 直线分度机上刻直尺时，工件相对刀具的直线分度运动。 （4）操纵及控制运动 包括变速、换向、启停及工件的 装夹等。
三、切削用量和切削层参数 1、切削中工件的表面 加工中，随刀具与工件的相对运动，工件上切削层金属被切 下而形成切削，同时原工件上表面不断被形成的新表面所取 代，运动中不断变化着的工件表面形成为已加工表面、待加 工表面、过渡表面 1）、待加工表面：工件上有待切除 的表面。 2）、过渡表面：刀具切削刃正在切 除的表面。该表面在切削加工过程 中不断变化，并且始终处于待加工 表面和已加工表面之间。 3）、已加工表面：工件上经刀具切 削后产生的表面。
小于100
100～500 500～5000
大批量生产
大量生产
300～1000
大于1000
500～5000
大于5000
5000～50000
大于50000
§1.2
一、机械加工工艺系统
机 床 概 述
定义：在机械加工中，由机床、刀具、夹具与被加工工件 一起构成了一个实现某种加工方法的整体系统，这一系统称为 机械加工工艺系统。
（3）展成法 切削刃各瞬时位置的包络线是齿 形表面的母线，导线是由刀具沿 齿长方向的运动形成的。
（4）相切法： 采用铣刀、砂轮等旋转刀具加工 工件时，刀具自身的旋转运动形 成圆形发生线，同时切削刃相对 于工件的运动形成其他发生线。
2、机械加工的运动 （1） 表面成形运动 是保证得到工件要求的表面形状的运动。它是机床上 最基本的运动，是机床上的刀具和工件为了形成表面发生 线而作的相对运动。 形成表面所 需的成形运 动实质上就 是形成其母 线和导线所 需的成形运 动总和
2. 生产组织类型的划分 生产组织类型是指产品生产的专业化程度，根据生产 纲领和产品本身的大小及结构复杂性，产品的制造可分为 三种生产类型 1、单件生产 单个地生产不同结构尺寸的产品，且很少重复的生 产。如重型机械、大型船舶制造、新产品试制等。 2、成批生产 产品品种基本固定，但数量少，品种较多，需要周期 性地轮换生产，大多数工作地点的加工对象是周期性的变 换。 如机床制造等。根据产品特征及批量大小又分为： 小批生产---其工艺过程的工艺特点和单件小批生产相似； 大批生产---其工艺过程的特点和大量生产相似； 中批生产---其工艺过程的特点则介于单件小批生产和大批 大量生产之间。
工艺过程可分为毛坯制造、机械加工、热处理和装配等 工艺过程。 1)、 机械加工工艺过程 定义： 用机械加工的方法直接改变毛坯形状、尺寸和机械 性能等，使之变为合格零件的过程，称为机械加工工艺过 程，又称工艺路线或工艺流程。 2)、机器装配工艺过程 定义：将合格的机器零件和外购件、标准件装配成组件、部 件和机器的过程。
进给运动与主运动配合即可完成所需的表面几何形状 的加工，根据工件表面形状成形的需要，进给运动可以是 多个，也可以是一个；可以是连续的，也可以是间歇的； 可以是刀具也可以是工件。
2、辅助运动：实现机床的各种辅助动作,为表面成形创造条件。 （1）空行程运动 （2）切入运动 刀架、工作台的快速接近和退出工件等， 可节省辅助时间。 为保证被加工面获得所需尺寸，刀具相 对于工件表面的深入运动。
dw dm ap 2
主运动为直线运动时，
ap Hw Hm
在实体材料上钻孔时，
1 ap dm 2
例题：
车外圆时工件加工前直径为62mm，加工后直径为56 mm，工件转速为4r/s，刀具每秒钟沿工件轴向移动2mm， 工件加工长度为110mm，切入长度为3mm，求v、f、ap和 切削工时t 。
例
题
从保证金属切削过程的实现和连续进行的角度看，成 形运动可分为：主运动和进给运动。 （1）主运动：使工件与刀具产生相 对运动以进行切削的最基本运动，称 为主运动。主运动的速度最高，所以 消耗的功率最大。 注意： 主运动可为刀具，也可为工件 主运动可是直线运动也可是旋转运动 切削过程中，主运动只有一个。 （2）进给运动：是配合主运动实现依 次连续不断地切除多余金属层的刀具 与工件之间的附加相对运动。
二、机械制造过程 1．概述 机器是由零件、组件、部件等组成的，因而一台机 器的制造过程包含了从零、部件加工到整机装配的全过程。
机器制造过 程的构成
三、机械制造过程的分析 1．机械制造过程的基本概念 每个零件的机械加工工艺过程都是由若干个基本单元组成， 该组成单元称作工序。每一工序又分若干步骤即工步、安装、 工位和走刀。 （1）工序：指一个或一组工人，在同一工作地对一个或同时对 几个相同工件所连续完成的那部分工艺过程。 工作地不变动；加工对象唯一；工作连续完成。是构成工序 的要素
举 例
如产品的开发和设计、工艺规程的编制、专用工装设备的设计 和制造、各种生产资料的准备和生产组织等方面的工作等 如铸造、锻造、冲压、各种材料的棒料等 如机械加工、焊接、铆接和热处理等 如部装、调试、总装等 如各种尺寸和位置精度的要求等
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
在生产过程中凡直接改变生产对象的尺寸、形状、性能(包 括物理性能、化学性能、机械性能等)以及相对位置关系的过程， 称为机械制造工艺过程，简称为工艺过程。
工序、安装、工位、工步和走刀之间的关系如下：
四、机械制造的生产组织
1、 生产纲领 生产纲领是企业根据市场需求和自身的生产能力决定的， 在计划生产期内应当生产的产量和进度计划。计划期为一年 抵生产纲领为年产量。
生产纲领 N=Qn(1+a)(1+ β)
式中 Q——产品的年产量； n——单台产品中该零件的数量； α——备品率，以百分数计； β——备品率，以百分数计。
解：
v =πdn/1000 = π·62· 4/1000 = 0.779 m/s f = vf /n = 2/4 = 0.5 mm/r ap = (dw-dm)/2=(62-56)/2=3 mm t =(l+l1+l2)/ vf =(110+3+0)/2=56.5 s
四、金属切削机床 金属切削机床是用刀具切削的方法将金属毛坯加工成 机器零件的机器，它是制造机器的机器，所以又称为“工 作母机”，习惯上简称为机床。 根据加工工艺方法的不同，机床可分为：金属切削机 床、锻压机床、电加工机床、坐标测量机等。
发生线是形成工件表面的几何要素，是在金属切削机床运转 时，由工件和刀具彼此间协调的相对运动和刀具切削刃的形状共 同形成的 2)形成发生线的方法 （1）刀尖轨迹法 母线和导线都是刀具切削刃 端点相对于工件的运动轨迹。 （2）成形法 刀具的切削刃就是被加工 表面的母线，导线是刀具切削 刃相对于工件的运动形成的。
工序 号
1 2 3
工
序
内
容
设备
车床 车床 铣床
车一端面，钻中心孔；调 头车另一端面，钻中心孔 车大外圆及倒角；调头车 小外圆及倒角 铣键槽，去毛刺
在同一工序中，安装次数应尽量少，既可以提高生 产效率，又可以减少由于多次安装带来的加工误差。
（5）、工
位
在一次安装后，工件与夹具或设备的可动部分一起 相对于刀具或设备的固定部分所占据的每一个位置上所 完成的那一部分工艺过程称为工位。 为了减少工件的安装次数, 提高生产效率，常采用多 工位夹具或多轴（或多工 位）机床，使工件在一次 安装后先后经过若干个不 同位置顺次进行加工。
②、每齿进给量 f z：对于多齿的旋转刀具(如铣刀、切齿刀)， 常用每齿进给量 f z，单位为mm/z或mm/齿。 刀具在一转或一次行程中，每个刀齿相对工件在进给方向 上的位移量，mm/齿。
进给速度、进给量、每齿进给量三者关系如下：
f n fz z n vf 60 60
（3） 背吃刀量ap ：指工件上已加工表面和待加工表面间 的垂直距离，mm。 主运动为旋转运动时，
vc
dw n
1000
计算时取刀具（或工件）最外 缘点的线速度，即最大切削速度。 ②当主运动为直线运动时，切削速度为刀具相对于工件的直 线运动速度。
2 L nr vc 1000 60
(m / s)
（2）进给速度Vf ：指刀具上选定点相对于工件的瞬时进 给速度，mm/min。 ①、进给量 f ：指在主运动的一个循环内，刀具在进给 运动方向上相对工件的位移量，可用刀具或工件每转或每行程 的位移量来表述和度量。 ，mm/r或mm/行程。 ⅰ、对于车外圆，f 为工件转一圈，刀具沿工件轴向移 动的距离，mm/r； ⅱ、主运动为直线往复旋转运动时，进给量 f 为每一往 复行程，刀具相对工件沿进给方向移动的距离（mm/行程）；