机械制造工艺学三章.ppt

机械制造工艺学,王越 机械工程学院,第三章机械加工工艺规程的制订,3-1概述 一、机械加工工艺规程的作用 指规定产品或零部件制造工艺过程和操作方法的工艺文件。 二、机械加工工艺规程的制订程序 分析被加工零件 选择毛坯 设计工艺过程 工序设计 编制工艺文件 三、机械加工工艺规程制订研究的问题,零件工艺性分析及毛坯选择 一、零件的工艺性分析 1、零件尺寸要合理,2、零件结构要合理 （1）零件结构应便于加工 1）一个零件上的两相邻表面间应留有退刀槽和让刀孔，以便在加工中进刀和退刀，否则无法加工。,2）应使刀具顺利地接近待加工表面,3）钻孔表面应与孔的轴线垂直，否则会引起两边切削力不等，设计是尽量避免钻孔表面是斜面或圆弧面,4）零件外表面比内表面的加工方便容易，应尽量将加工表面放在零件外部。如果不能把内表面加工转化为外表面加工，应简化内表面形状,5）配合面的数目要尽量少，这样可以降低零件精度，制造容易，装配方便。,6）减少零件的加工表面积，这样可降低刀具消损，减少装配时的修配工作量，并能保证配合表面接触良好,7）减少安装次数：零件加工表面应尽量分布在相互平行或垂直的表面上；西药表面应尽可能分布在主要加工表面相同方向；孔端加工表面应为圆形凸台或止口；加工箱体，同一轴线孔应沿孔轴线递减,（2）零件结构应便于度量,（3）零件结构应有足够刚度,二、毛坯的选择 机械加工常用的毛坯：铸件、锻件、型材件、焊接件 1、零件的材料及其力学性能 材料为铸铁和青铜采用铸件；材料为钢材形状不复杂力学性能要求高时用锻件，力学性能要求不高用棒料。 2、零件的结构形状和尺寸 大型零件一般用自由锻或砂型铸造，中小型用模锻或特种铸件，台阶轴类零件各台阶直径不大时用棒料，大时用锻件 3、生产类型 4、车间的生产能力 5、充分注意应用新工艺、新技术、新材料,工艺过程设计 一、工艺过程组成 工序：一个或一组工人在一个工作地对同一个或同时对几个工件所连续完成的那一部分工艺过程 四要素：工作地、工人、工件、连续作业,安装：工件经一次装夹后所完成的那一部分工序称为安装,工位 工件在机床上占据每一个位置所完成的加工称工位,工步：在加工表面、加工工具不变的情况下所连续完成的那一部分工序。,行程：在一个工步中，如果要切去的金属层很厚，则需分几次切削，这时每切削一次就称为一次行程,二、定位基准的选择： 粗基准：选择未经加工的毛坯表面为定位基准 精基准：用加工的表面为定位基准 （一）粗基准的选择,外圆作为粗基准 壁厚均匀,内孔作为粗基准 加工余量均匀,（一）选择粗基准时，应遵循的原则 不加工表面较多时，应以不加工表面与加工表面位置精度要求较高的那个面为粗基准,选择重要表面为粗基准,选择加工余量最小的表面为粗基准,选择粗基准的表面应平整，没有冒口或飞边等 粗基准一般只使用一次 （二）精基准的选择,基准重合原则：尽可能选择设计基准作为精基准,基准统一原则 箱体类零件： 一面两销孔 轴类零件：顶尖孔 盘类齿轮：端面和短孔,自为基准,互为基准,三、零件表面加工方法的选择 加工方法的经济精度及表面粗糙度 零件材料的可加工性 生产类型 工件的形状和尺寸 现有的生产条件,四、加工顺序的安排 （一）加工阶段的划分 粗加工阶段 半精加工阶段 精加工阶段 划分加工阶段的作用： 能减少或消除内应力、切削力和切削热对精加工的影响 及时发现毛坯缺陷 合理使用设备,便于安排热处理 有利于保证加工质量 （二）机械加工顺序的安排 先基准后其它 先主要表面后次要表面 先粗后精 先面后孔,（三）热处理工序的安排 退火与正火 时效 淬火 渗碳 表面处理 （四）辅助工序的安排 检验 特种检验 清洗、涂防锈油,五、工序的集中与分散 工序集中：将零件的加工集中在少数几道工序完成、每道工序加工内容多。 工序分散：将零件的加工分散到很多道工序内完成、每道工序加工内容少。,讨论： 拟订工艺路线，并指出各工序定位基准,工序设计,一、机床与工艺装备的选择 （一）机床的选择 机床的加工范围应与零件的外廓尺寸相适应 机床的精度应与工序加工要求的精度相适应 机床的生产率应与零件的生产类型相适应 （二）工艺装备的选择 夹具的选择 单件小批：通用夹具和组合夹具 大批量：专用夹具 刀具选择 取决于工序所采用的加工方法、加工表面的尺寸、工件材料、所要求的精度和表面粗糙度、生产率及经济性等。 量具的选择 根据生产类型和要求检验的精度,二、加工余量及工序尺寸的确定 （一）加工余量的确定 加工余量的概念：在加工过程中，从被加工表面上切除的金属层厚度. 分为：工序余量和加工总余量 工序余量：一道工序中所切除的金属层厚度，即相邻两工序尺寸之差分为：,）平面上的工序余量为非对称的单边余量 对于外表面b= a-b 对于内表面b= b-a b 本工序的工序余量 a上工序的基本尺寸 b 本工序的基本尺寸,）回转表面上的工序余量为对称余量，其大小等于加工前后直径的变化量 对于轴 b = da - db 对于孔 b = Db - Da,da、Da上工序的基本尺寸 db、Db本工序的基本尺寸 加工总余量：同一表面上毛坯尺寸与零件图设计尺寸之差（即从加工表面上切除的金属层总厚度） 总 ij 总 加工总余量 ij第i道工序的工序基本余量 n 工序的个数,工序尺寸公差一般按“入体原则”标注 对于包容面（轴）最大工序尺寸就是基本尺寸，取上偏差为零 对于被包容面（孔）最小工序尺寸就是基本尺寸，取下偏差为零,2、影响加工余量大小的因素 1）前工序形成的表面粗糙度和表面缺陷层 2）前工序的尺寸公差 3）前工序的形位公差 4）本工序的装夹误差 5）其它特殊因素,3、确定加工余量的方法 1）经验估计法 2）查表修正法 3）分析计算法,（二）工序尺寸的确定 1、引用法 直接引用零件图上给出的设计尺寸及其公差 适用于：某些表面只需进行一次加工或多次加工中的最后一次加工，且定位基准与设计基准重合。,2、余量法 在确定加工余量的同时同步确定工序尺寸及公差 适用于：同一表面需多次加工 方法： 1）确定加工总余量和各工序余量 2）确定工序尺寸的公差 3）计算各工序尺寸 4）标注各工序尺寸,举例：P102 习题1：,3、工艺尺寸链法 通过解算工艺尺寸链来确定工序尺寸及公差 适用于：多用于基准不重合时,1）工艺尺寸链的基本知识 （1）尺寸链的基本概念、种类、特征 在机器装配或零件加工时，由相互联系且按一定顺序排列的尺寸形成的封闭图形。,a)环：列入尺寸链中的每一尺寸 b)封闭环：在零件加工或机器装配过程中最后自然形成的环（即间接获得或间接保证的）。一个尺寸链中必有、且只有一个。 c)组成环：尺寸链中除了封闭环以外的各环（直接得到或直接保证） d)增环：在尺寸链中，当其余组成环不变时，凡因其增大而封闭环也增大的组成环 e)减环：在尺寸链中，当其余组成环不变时，凡因其增大而封闭环反而较少的组成环,增减环判别方法：给封闭环任定一方向，画上一箭头，然后沿此方向环绕尺寸链依次给每一组成环画上箭头，凡箭头方向与封闭环方向相反者就是增环，反之就是减环。,尺寸链理论按场合不同分为：设计尺寸链、装配尺寸链和工艺尺寸链 工艺尺寸链的特征： a)封闭性 b)关联性 尺寸链作法：先从封闭环开始，按照各有关尺寸在工序图上的原有位置和顺序依次首位相连作出代表各有关尺寸的线段，直到线段的终端回到封闭环尺寸线段的起端而形成一个图形。 如：上例,（2）工艺尺寸链的基本公式 极值法：适用于组成环较少的尺寸链计算 概率法：适用于组成环较多的尺寸链计算 （装配工艺） 极值法基本公式：,2）工艺尺寸链的应用和解算方法 （1）测量基准与设计基准不重合时工艺尺寸链的建立和计算 例如：前面套筒零件幻灯片 61 （2）定位基准与设计基准不重合 例,（3）从尚需继续加工的表面标注工序尺寸 例如：一齿轮内孔的局部简图，加工顺序为： 1）钻孔、扩孔、镗孔 2）插键槽 3）热处理，淬火 4）磨内孔,（4）保证渗碳、渗氮层深度 例如：如图某零件内孔，内表面需要渗氮，深0.30.5mm。其加工过程： 1）磨内孔至144.76 2）渗氮，深t1 3)磨内孔至145，并保证渗氮深t0=0.3-0.5,时间定额及提高劳动生产率的工艺措施,一、时间定额的估算 在一定生产条件下，规定生产一件产品或完成一道工序所消耗的时间定额。 1、基本时间 2、辅助时间 3、布置工作地时间 4、休息和自然需要时间 5、准备终结时间,二、提高劳动生产率的工艺途径 （一）提高切削用量 切削速度、进给量、背吃力量T基 切削速度刀具寿命，硬质合金200 m/min， 陶瓷500 m/min 立方氮化硼900 m/min 高速磨削60-120m/s，背吃刀量6mm-12mm,（二）采用先进的高生产率的机床设备 1.减少辅助时间：集中控制；自动调速、换刀 2.使基本时间重叠：多刀、多面、多轴加工 3.使辅助时间与基本时间重叠：多工位，回转工作台。,（三）采用高效夹具 1.快速联动夹紧，液、气压夹具 夹紧时间辅助时间； 2.多工位夹具 辅助时间与基本时间重叠； 3.中小批采用调整夹具、成组夹具 减小准备时间和辅助时间。,（四）采用先进、高效刀具和快速换刀装置 1.复合刀具 基本时间重叠 2.机械夹固可转位硬质合金刀片 磨刀、换刀时间布置工作场地 3.快换刀夹、对刀样板、自动换刀等。 调刀时间布置工作地,（五）多件加工 顺序加工：减少基本时间； 平行加工：基本时间重叠； 顺序平行加工：两者兼得。 （六）采用主动检测的方法控制加工过程中尺寸 使辅助时间与基本时间重叠,3-6 机械加工工艺规程制订及举例,一、原始资料： 1)图纸 2)生产纲领、生产类型 （小批） 3)生产条件、有关资料 4)工艺资料 二、分析零件的结构特点和技术要求，审查结构工艺性 结构工艺性分析 主要加工面： 一组平行孔系； 端面A； 装配基准面B 次要表面：（略）,三、选择毛坯 该零件材料为ZL106铝硅铜合金，毛坯为铸件，在小型生产类型下，考虑零件结构比较简单，采用手工木模造毛坯。 四、选择定位基准和确定装夹方式 1.粗基准选择原则？选C面及相距较远毛坯孔为粗基准 2.精基准选择原则？选A、B面及146孔 加工面间有较高位置精度时，首先考虑基准统一方案,五、拟定工艺路线 1.选择表面加工方法 选择加工方法的顺序？ 2.加工阶段划分和工序集中 为何分粗、半精、精加工三个阶段？ 小批生产为何不一次完成粗、精加工？ 3.工序顺序安排 加工顺序安排原则？ 齿轮箱加工路线反映哪些原则？,六、设计工序内容 （1）选择机床和工装 （2）加工余量及工序尺寸的确定 （3）切削用量和工时定额的确定,七、填写工艺文件 比较工艺过程卡片、工艺卡片和工序卡片的内容： 1.工艺过程卡：以工序为单位，简要说明零件全部加工