机械制造工艺培训课件

机械制造工艺培训课件第一章机械制造工艺基础概述机械制造工艺的定义与重要性什么是机械制造工艺？机械制造工艺是指将原材料或毛坯加工成符合设计要求的机械零件或产品的全过程技术方案它包括加工方法、加工顺序、工艺参数、设备选择、工装配置等一系列技术决策为什么如此重要？•直接决定产品的质量水平和性能指标•影响生产效率和制造周期•关系到生产成本和经济效益•制约企业的市场竞争力机械制造工艺的分类与流程粗加工半精加工快速去除大部分加工余量，为后续工序创造条件，追求高效率而非高精度在粗加工基础上进一步提高精度，为精加工留出合理余量精加工装配工艺达到最终设计要求的尺寸精度和表面质量，是质量保证的关键环节将各个零件按照技术要求组装成部件或整机产品工艺流程设计的基本原则基准先行原则首先加工定位基准面先面后孔原则平面定位更可靠先粗后精原则逐步提高加工精度热处理合理安排考虑变形影响先主后次原则优先保证主要表面检验工序适时插入及时发现问题机械制造工艺的预备知识机械制图工程材料测量技术工程语言的基础，必须熟练掌握三视图、剖了解常用金属材料的性能、热处理方法及其掌握游标卡尺、千分尺、百分表等常用量具视图、标注方法等，能够准确读懂和绘制零对工艺的影响，包括钢、铸铁、有色金属及的使用方法，理解测量精度和误差分析件图、装配图合金机床、刀具、夹具简介机床刀具夹具车床、铣床、磨床、钻床等是实现切削加工的车刀、铣刀、钻头等切削工具，刀具材料和几用于定位和夹紧工件的专用工装，保证加工精基础设备，每种机床适用于特定的加工对象和何参数直接影响加工质量和效率度和提高生产效率的重要辅助工具方法机械制造工艺的技术经济分析生产类型对工艺方案的影响单件生产产品品种多、批量小，工艺装备通用性强，采用通用机床和工装，工人技术水平要求高，生产周期较长，成本较高小批量生产品种较多、批量不大，工艺方案需兼顾灵活性和经济性，部分采用专用工装，适度提高机械化程度大批量生产品种少、批量大，广泛采用专用机床和自动化设备，工序高度专业化，生产效率高、成本低，但设备投资大工艺方案的经济性评估选择工艺方案时需综合考虑设备投资、工装费用、材料消耗、人工成本、生产周期、质量水平等因素在满足技术要求的前提下，应选择总成本最低、经济效益最优的方案常用方法包括成本对比法、投资回收期法、价值工程分析等机械加工车间实景现代化机械加工车间展示了多台数控机床协同作业的场景精密的设备、规范的布局、整洁的环境，这些都是高质量机械制造的基础保障第二章机械加工工艺规程编制工艺规程是机械加工的核心技术文件，它详细规定了零件的加工方法、工序安排、工艺参数、质量标准等内容本章将系统讲解工艺规程的编制原理、方法和典型案例，这是每位机械工艺工程师必须掌握的核心技能工艺规程的基本概念与作用工艺规程是什么？工艺规程是规定产品或零部件制造工艺过程和操作方法等的工艺文件，它是指导生产、组织生产和进行生产技术准备的重要依据主要内容包括•工序的划分与排列顺序•每道工序使用的设备和工装•加工余量、工序尺寸及公差•切削用量和时间定额•检验方法和技术要求重要性工艺规程是企业进行生产计划、物资采购、成本核算、质量控制的基本依据，也是培训操作工人、解决生产技术问题的重要参考文件工艺规程的格式常见的工艺文件包括工艺过程卡片（概括整个加工过程）、机械加工工艺卡片（详细说明每道工序）、机械加工工序卡片（具体操作指导）这三种卡片详略程度不同，适用于不同的生产类型和管理需求典型零件工艺规程编制流程拟定工艺路线选择定位基准确定加工方法、工序顺序和热处理安排，形成完整的加工方案粗基准和精基准的选择原则，保证加工精度的关键步骤计算工艺尺寸链确定加工余量推算各工序的工艺尺寸及公差，确保最终尺寸精度要求根据毛坯类型和加工精度要求，合理分配各工序的加工余量编制要点基准选择粗基准要求未加工表面且位置准确；精基准应选择设计基准或工序集中与分散大批量生产宜工序分散，提高生产率；单件小批量生产测量基准，遵循基准统一和基准重合原则宜工序集中，减少装夹次数和设备投资轴类零件加工工艺规程案例轴类零件的工艺特点轴类零件是机械传动中的关键零件，包括光轴、台阶轴、传动轴等类型其主要加工表面为外圆、端面、键槽、螺纹等，对同轴度、圆柱度、表面粗糙度要求较高010203备料与毛坯准备车削外圆与端面加工键槽或销孔选择合适的毛坯形式（棒料、锻件或铸件），检采用两顶尖装夹或卡盘装夹，粗车→半精车→精使用铣床或拉床加工键槽，保证键槽与轴心线的查材料质量车，逐步提高精度对称度0405热处理精加工与检验根据使用要求进行调质、淬火等热处理，提高强度和耐磨性磨削精加工外圆，达到最终精度和表面质量要求夹具设计与加工顺序轴类零件常用的夹具有三爪卡盘、四爪卡盘、双顶尖、中心架等加工顺序安排应遵循先基准后其他、先粗后精的原则，热处理一般安排在粗加工之后、精加工之前，以消除内应力和变形套筒类零件加工工艺规程案例套筒类零件特点套筒类零件如轴承套、滚花螺母等，其主要加工表面包括内孔、外圆、端面和螺纹关键技术要求是内外圆的同轴度、端面对内孔轴线的垂直度以及壁厚均匀性工艺路线

1.车削外圆和一个端面

2.调头车削另一端面，保证总长

3.钻孔、扩孔、铰孔或镗孔

4.车削内孔到尺寸要求

5.加工螺纹或滚花

6.热处理及精加工箱体类零件加工工艺规程案例箱体类零件的工艺难点箱体类零件如变速箱壳体、减速器箱体等，结构复杂、加工面多、精度要求高，是机械加工中难度较大的典型零件主要技术要求包括各孔系的位置精度、平面度、平行度和垂直度等定位与夹紧方案工序安排原则多工序协调选择精度高、稳定性好的主要平面作为定位先加工基准面，再加工其他面；先加工主要箱体加工涉及铣、镗、钻、铰、攻丝等多种基准，采用一面两孔或一面两销的定位孔系，再加工次要孔；先加工平面，后加工工序，需合理安排工序顺序，减少重复装方式，保证孔系位置精度夹紧力应避开薄孔；粗精加工分开，中间安排去应力退火夹，采用组合机床或加工中心可提高效率壁和易变形部位加工精度保障措施采用专用夹具保证定位精度；使用精密镗床加工孔系；严格控制切削参数减少变形；多次时效处理消除内应力；采用坐标镗床或三坐标测量机进行精度检测大型箱体还需考虑自重变形的影响，模拟装配状态进行加工齿轮零件加工工艺规程案例齿轮加工工艺路线毛坯准备1锻造或铸造毛坯，正火处理2基准加工车削内孔、端面，作为定位基准齿坯加工3车削外圆、端面到尺寸4切齿滚齿或插齿加工齿形热处理5淬火、回火，提高硬度6精加工磨齿或剃齿，达到精度要求齿形精度控制齿轮的主要精度指标包括齿距偏差、齿形误差、齿向误差和径向跳动精度等级根据使用要求选择，一般传动齿轮为7-8级，精密齿轮为5-6级热处理工艺配合齿轮热处理后会产生变形，因此精度要求高的齿轮需在热处理后进行磨齿或剃齿精加工对于软齿面齿轮，可在切齿后直接使用；对于硬齿面齿轮，必须在热处理后进行精加工叉架类零件加工工艺规程案例拨叉零件的特殊工艺要求拨叉是变速机构中的典型零件,结构特点是有两个叉口和一个孔主要技术要求包括叉口对称度、孔与叉口的位置精度、叉口槽宽尺寸等由于拨叉刚性较差，加工时容易产生变形，需要特别注意加工基准的选择以孔作为精基准，保证孔与叉口的位置精度粗基准选择外形较大的底面工序安排要点先加工底面和侧面作为粗基准→钻孔、铰孔→以孔定位加工叉口→热处理→精加工孔和叉口防止变形措施采用合理的夹紧力，避免过大变形；粗精加工分开，中间进行时效处理；采用对称加工方法，平衡切削力夹具设计与装夹注意事项拨叉类零件常用的夹具有心轴夹具和V形块夹具设计时应注意定位可靠、夹紧力适当、操作方便加工叉口时，采用专用夹具以心轴定位，用压板或螺旋夹紧，确保加工过程中工件不产生位移和变形薄壁部位应避免直接施加夹紧力，可采用辅助支撑机械加工工艺规程编制实操要点工艺文件规范填写（三卡片）工艺过程卡片机械加工工艺卡片机械加工工序卡片•填写产品名称、零件图号•详细描述每道工序内容•详细的操作步骤•列出所有工序名称•列出工装、刀具、量具•具体的切削用量•标明使用的设备型号•标注工序尺寸和公差•工步划分和走刀路线•注明工时定额•说明加工要求和注意事项•质量检验项目和方法常见错误与规避方法基准选择不当工序安排不合理错误未遵循基准统一原则，导致误差累积规避优先选择设计基准作错误精加工在热处理前，导致热处理变形无法修正规避严格遵循先粗为工艺基准，保持基准重合后精，热处理安排在粗加工之后加工余量分配不当工艺尺寸链计算错误错误精加工余量过大或过小规避查阅加工余量标准手册，根据毛坯类错误工序尺寸推算有误，导致最终尺寸超差规避仔细分析尺寸关系，型和精度要求合理分配正确运用极值法或统计法计算第三章机床夹具设计与加工质量控制机床夹具是保证加工精度、提高生产效率的重要工艺装备加工质量控制则是确保产品符合设计要求的关键环节本章将深入讲解夹具设计原理、加工误差分析方法以及质量控制技术，帮助大家全面掌握机械加工质量保证体系机床夹具设计基础定位原则工件在夹具中的定位是夹具设计的核心问题根据六点定位原理，工件在空间有六个自由度（沿X、Y、Z三个坐标轴的移动和绕这三个轴的转动），需要用六个定位支承点来限制这六个自由度常见定位方式平面定位用三个支承点限制三个自由度V形块定位限制四个自由度圆孔定位用圆柱销限制四个自由度一面两孔定位完全限制六个自由度夹紧方法夹紧是在定位的基础上，对工件施加夹紧力，使其在加工过程中保持定位位置不变•手动夹紧螺旋、偏心、斜楔•气动夹紧快速、力量均匀•液压夹紧力量大、可远程控制定位误差计算与控制定位误差是由于工件在夹具中的定位不准确而引起的加工误差主要来源包括基准不重合误差（工件定位基准与设计基准不重合）和基准位移误差（定位副间的配合间隙）定位误差计算公式△dw=△jb+△dy，其中△jb为基准不重合误差，△dy为基准位移误差设计时应使定位误差小于工件加工精度的1/3-1/5常见机床夹具类型及应用车床夹具铣床夹具磨床夹具钻床夹具包括三爪卡盘、四爪卡盘、花盘、包括平口钳、分度头、回转工作包括电磁吸盘、顶尖装置、中心钻模板夹具，通过钻套引导钻头，心轴、中心架等，主要用于夹持轴台、专用铣床夹具，用于夹持箱架，用于精加工外圆、平面等表面保证孔的位置精度，适用于批量生类、盘类、套筒类零件体、支架、平面零件产夹具选用原则单件小批量生产优先选用通用夹具和组合夹具，降低成本；大批量生产设计专用夹具，提高效率和精度夹具设计应满足定位准确、夹紧可靠、操作方便、结构简单、刚度足够、便于排屑和清洗等要求机械加工质量分析与控制加工精度的影响因素受力变形几何误差切削力、夹紧力作用下，工艺系统产生的弹性变形，刚度不足会导致误差增大机床导轨、主轴、传动链等部件的制造和装配误差，以及刀具、夹具的几何误差热变形切削热、摩擦热使机床、工件、刀具产生热变形，尤其在精密加工中影响显著内应力刀具磨损毛坯内部残余应力释放、加工过程中产生的新应力，导致工件变形刀具在切削过程中逐渐磨损，导致加工尺寸变化和表面质量下降误差统计分析与分布图应用采用统计过程控制（SPC）方法，通过测量一批工件的尺寸数据，绘制直方图和控制图，分析加工精度的稳定性和能力正态分布曲线可判断工艺系统是否处于稳定状态当出现偏移或离散度增大时，应及时调整工艺参数或更换刀具，防止产生废品提高加工精度的途径提高机床刚性优化刀具参数控制加工环境选用精度等级高的机床，定期检修维护，保选用高性能刀具材料（硬质合金、陶瓷、立恒温车间进行精密加工，减少温度波动影持机床精度对关键零件采用高刚度机床加方氮化硼等），合理选择刀具几何角度，降响充分冷却降低热变形控制振动和噪工，必要时采取减振措施低切削力和切削热定期更换磨损刀具音保持清洁，防止切屑和粉尘影响精度误差补偿技术就地加工原则对于系统性误差，可通过误差补偿方法消除例如调整刀具位置补偿对于精度要求高、配合关系复杂的零件，采用基准统

一、就地加工原刀具磨损；通过程序补偿机床热变形；采用反向间隙补偿消除传动间隙则即在同一次装夹中完成相关表面的加工，或在装配状态下进行最终影响数控机床可通过软件实现智能误差补偿加工，避免多次装夹带来的误差累积加工表面质量及影响因素表面粗糙度指标表面粗糙度是评价表面微观几何形状的重要指标，常用参数有Ra轮廓算术平均偏差，最常用Rz轮廓最大高度Ry微观不平度十点高度不同加工方法能达到的粗糙度范围不同粗车Ra

12.5-

6.3μm，精车Ra

3.2-

0.8μm，磨削Ra

0.8-

0.1μm，研磨抛光Ra

0.05-

0.012μm表面质量的重要性表面粗糙度直接影响零件的耐磨性、疲劳强度、配合性质和外观质量粗糙度值越小，表面质量越高，但加工成本也越高，应根据使用要求合理选择切削参数与刀具材料对表面质量的影响切削速度的影响进给量的影响适当提高切削速度可减小表面粗糙度，但过高会加剧刀具磨损和产生积屑瘤，反而恶化表面质量进给量是影响表面粗糙度的主要因素，进给量越小，残留面积越小，表面粗糙度越低机械装配工艺设计基础装配工艺规程的制定装配工艺规程是指导产品装配工作的技术文件，它规定了产品的装配顺序、装配方法、技术要求、检验方法等制定装配工艺规程的步骤包括010203分析装配图划分装配单元确定装配顺序了解产品结构、工作原理、技术要求和零部件间将产品分解为部件、组件和零件，确定装配层次遵循先内后外、先下后上、先难后易的原则安的装配关系排装配顺序0405选择装配方法制定检验方案根据生产类型选择完全互换法、选择装配法、修配装配法或调整装配法确定各阶段的检验项目、检验方法和验收标准装配尺寸链与装配精度保证方法装配尺寸链是装配过程中相互联系的尺寸按一定顺序首尾相接形成的封闭尺寸组装配精度通过以下方法保证完全互换装配法（适用大批量生产，零件精度要求高）、选择装配法（将零件分组，同组零件互换，降低零件精度要求）、修配装配法（通过修配补偿件达到装配精度，适用单件小批量）、调整装配法（通过调整机构消除误差影响，常用于机床装配）机械制造新技术与发展趋势数控加工技术智能制造技术增材制造技术CNC技术已成为现代制造的核心多轴联动加工工业机器人、自动化生产线、柔性制造系统3D打印技术突破传统减材制造的限制，可直接中心、车铣复合中心、五轴加工中心等高端数控（FMS）、计算机集成制造系统（CIMS）的应制造复杂结构零件金属3D打印在航空航天、设备，可实现复杂曲面和异形零件的高精度加用日益广泛通过传感器、物联网、大数据技术医疗器械等领域应用前景广阔，与传统机械加工工数控编程从手工编程发展到CAM自动编实现生产过程的智能监控和优化决策形成互补程，大幅提高了效率先进夹具设计绿色制造模块化夹具、组合夹具、柔性夹具的发展，使夹具设计更加灵活高效节能降耗、减少污染、资源循环利用成为制造业发展的必然趋势微量气动、液压、电磁夹紧技术提高了自动化水平虚拟装配技术可在设计润滑、干切削技术减少切削液使用；工艺优化降低能耗；废料回收再利阶段验证夹具方案用典型案例分享某减速器机械装配工艺规程装配方法选择该减速器为小批量生产，齿轮与轴采用选择装配法，轴承与轴承座采用完全互换装配法，箱体主轴孔与主轴的配合采用调整装配法（通过调整垫片厚度控制间隙）这种组合装配方法既保证了装配精度，又兼顾了经济性工艺流程与质量控制零部件清洗检验1清除毛刺、油污，检查零件质量，不合格件不得投入装配2轴系部件装配轴承热装、齿轮装配、键连接、轴承端盖安装，检查轴向间隙箱体部件装配3下箱体定位、轴系部件放入、上箱体合箱、螺栓紧固，检查孔距和平行度4总装与调试润滑油加注、密封件安装、附件安装，进行空载试验和负载试验性能检测5检测传动效率、噪声、温升、振动等指标，合格后涂装包装关键质量控制点轴承间隙调整精度±

0.02mm，齿轮啮合侧隙

0.15-

0.30mm，箱体密封性试验无渗漏，总装后空载运转2小时无异常安全操作与职业素养机械加工安全规范设备操作安全开机前检查设备状态，穿戴好劳保用品，严禁戴手套操作旋转设备，不得擅自拆除安全防护装置刀具使用安全正确安装刀具，检查刀具状态，停机后方可测量工件或调整刀具，废旧刀具妥善处理工件装夹安全工件必须夹紧可靠，不规则工件要做配重平衡，高速旋转工件要进行动平衡试验环境安全保持工作场所整洁，切屑及时清理，油污要清除防止滑倒，照明充足，通风良好课程总结与学习建议理论与实践结合的重要性机械制造工艺是一门实践性很强的学科仅仅掌握理论知识是远远不够的，必须通过大量的实际操作，才能真正理解工艺原理，掌握操作技能，积累实践经验建议•充分利用实训课程，动手操作各类机床•对比不同工艺方案的优劣•观察分析典型零件的加工工艺•总结加工过程中遇到的问题及解决方法•参与实际项目，完成完整的工艺设计•关注行业动态，了解新技术新设备•跟随经验丰富的师傅学习实践技巧•养成良好的职业习惯和安全意识持续学习与技能提升路径高级阶段中级阶段精通数控编程和先进制造技术，能进行工艺创新初级阶段能独立编制复杂零件工艺规程，熟练掌握夹具设和优化，担任工艺主管或技术专家掌握基本理论知识，熟悉常用设备操作，能完成计，解决实际生产中的工艺问题简单零件的加工工艺设计互动环节工艺规程编制实战演练实战任务说明现在我们将进行分组实战演练每组选择一个典型零件（轴类、套筒类、箱体类或齿轮类），完成其机械加工工艺规程的设计分组与分工任务要求成果展示4-6人一组，明确组长、工艺设计员、绘图员、分析零件图，选择定位基准，拟定工艺路线，填每组派代表讲解设计方案，其他组提问交流，讲记录员等角色分工写工艺卡片，计算工艺尺寸师点评指导评价标准方案合理性技术准确性文件规范性团队协作工艺路线科学，工序安排合理，符合基准选择正确，尺寸计算准确，参数工艺卡片填写规范，图纸清晰，符合分工明确，配合默契，讲解清晰，答加工原则选用恰当标准要求辩流畅时间安排方案设计60分钟，小组讨论20分钟，成果展示与答辩每组8分钟，讲师点评15分钟参考资料与学习资源推荐教材《机械制造工艺学》《机械制造技术基础》《机床夹具设计手册》作者郑修本主编出版社机械工业出版作者卢秉恒主编出版社机械工业出版作者东北重型机械学院等编出版社机械社经典教材，系统全面，理论与实践结合紧社内容新颖，涵盖先进制造技术，适合深入工业出版社工具书，设计数据齐全，实用性密，适合作为主要学习用书学习强在线学习资源相关工具软件无锡职业技术学院-机械制造工艺MOOC，视频讲解生动，案例丰富AutoCAD-二维工程图绘制，工艺图纸设计中国大学MOOC平台-搜索机械制造相关课程，可免费学习SolidWorks/UG-三维建模与装配设计网易云课堂、腾讯课堂-数控编程、CAD/CAM等实操课程Mastercam/PowerMill-数控编程与仿真专业论坛-机械工程师论坛、机械社区等，交流经验CAPP软件-计算机辅助工艺设计，提高编制效率建议建立个人学习笔记和案例库，收集整理典型工艺案例、常用数据表格、经验总结等，形成自己的知识体系谢谢聆听！期待大家成为机械制造工艺的行家里手工匠精神，就是对每一个零件、每一道工序都精益求精，追求完美持续学习注重实践追求卓越技术日新月异，保持学习热情，不断提升自我理论指导实践，实践检验理论，在实践中成长以工匠精神对待每一项工作，成就非凡人生如有疑问，欢迎随时交流探讨祝大家在机械制造领域取得优异成绩！。