塑料成形工艺与模具设计精要ppt课件

第三章机械加工工艺规程的制订,1,3-1概述,一、基本概念二、机械加工工艺规程的作用三、制订工艺规程的原则四、制订工艺规程的原始资料五、工艺规程的文件格式六、制订工艺规程的步骤,2,规定产品或零件制造工艺过程和操作方法的工艺文件。包括：零件加工工艺流程、零件加工工序内容、切削用量、工时定额、各工序所采用的设备和工艺装备工艺流程指工业品生产中，从原料到制成成品各项工序安排的程序。切削用量是切削时各运动参数的总称，包括切削速度、进给量和背吃刀量。工时定额是生产单位产品或完成一定工作量所规定的时间消耗量。如对车工加工一个零件、装配工组装一个部件或一个产品所规定的时间。,一、工艺规程的概念,3,二、工艺规程的作用,1、是指导生产的主要技术文件，是指挥现场生产的依据大批大量生产，工艺规程比较详细；单件小批生产，工艺规程较简单。无论生产规模大小，都必须有工艺规程，否则生产调度、技术准备、关键技术研究、器材配置等都无法安排，生产将陷入混乱。2、是生产组织和生产准备工作的基本依据生产计划的制订、原材料的采购、工艺装备的设计、制造与采购、机床负荷的调整、作业计划的编排、劳动力的组织、工时定额的制订、成本的核算等3、是新建和扩建工厂（车间）的技术依据生产所需要的机床和其它设备的种类、数量和规格，车间的面积、机床的布置、生产工人的工种、技术等级及数量、辅助部门的安排等,4,优质、高产和低成本，即在保证产品质量的前提下，争取最好的经济效益。,1、技术上的先进性2、经济上的合理性3、良好的劳动条件及避免环境污染产品质量、生产率和经济性这三个方面有时相互矛盾，因此，合理的工艺规程应该处理好这些矛盾，体现这三者的统一。,三、制订工艺规程的原则,5,1、产品全套装配图和零件图2、产品验收的质量标准3、产品的生产纲领4、毛坯资料5、本企业现有的生产条件6、国内外同类产品的新技术、新工艺及其发展前景等相关信息7、有关的工艺手册及图册,四、制订工艺规程的原始资料,6,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下列几种：1、机械加工工艺过程卡片这种卡片以工序为单位，简要地列出了整个加工所经过的工艺路线（包括毛坯制造、机械加工和热处理等），它是制订其它工艺文件的基础，也是生产技术准备、编排作业计划和组织生产的依据。在这种卡片中，各工序的说明不够具体，故一般不能直接指导工人操作，而多作生产管理方面使用。但是，在单件小批生产中，由于通常不编制其它较详细的工艺文件，而是以这种卡片指导生产。,五、工艺规程文件的格式,7,8,9,2、机械加工工艺卡片以工序为单位，详细说明整个工艺过程的工艺文件。是用来指导工人生产和帮助车间管理人员和技术人员掌握整个零件加工过程的一种主要技术文件，广泛用于成批生产的零件和小批生产中的重要零件。,五、工艺规程文件的格式,10,11,3、机械加工工序卡片在机械加工工艺过程卡的基础上，按每道工序的工序内容所编制的一种工艺文件。更详细地说明整个零件各个工序的加工要求，是用来具体指导工人操作的工艺文件。在这种卡片上，要画出工序简图，注明该工序每个工步的内容、工艺参数、操作要求以及所用的设备和工艺装备。用于大批量生产的零件。工序简图上表示出被加工表面在该工序所达到的尺寸、公差和粗糙度及工件的安装方法。,五、工艺规程文件的格式,12,13,1、熟悉和分析制订工艺规程的主要依据，计算生产纲领，确定生产类型；2、分析零件图及产品装配图，对零件结构进行工艺分析；3、拟定工艺路线；4、选择毛坯；5、选择定位基准；6、确定各工序的加工余量，计算工序尺寸及公差；7、确定切削用量和工时定额；8、确定各工序的设备、刀夹量具和辅助工具；9、确定各工序的技术要求及检验方法；10、填写工艺文件。,六、制订工艺规程的步骤,14,3-2零件的工艺性分析及毛坯的选择,一、定义二、改进技术要求三、审查工艺性四、工艺性指标评定五、毛坯件选择,15,零件的结构工艺性是指所设计的零件在满足使用要求的前提下，制造的可行性和经济性。即零件的结构应方便于加工时工件的装夹、对刀、测量，可以提高切削效率等。良好的结构工艺性是指在现有工艺条件下既能方便制造，又有较低的制造成本。结构工艺性不好会使加工困难，浪费材料和工时，有时甚至无法加工，所以应该对零件的结构进行工艺性审查，如发现零件结构不合理之处，应与有关设计人员一起分析，按规定手续对图样进行必要的修改及补充。,一、定义,16,二、改进技术要求,17,一、铸造零件的工艺结构1、拔模斜度铸件在内外壁沿起模方向应有斜度，称为拔模斜度。当斜度较大时，应在图中表示出来，否则不予表示。,三、审查工艺性,18,2、铸造圆角铸件表面相交处应有圆角，以免铸件冷却时产生缩孔或裂纹，同时防止脱模时砂型落砂。,三、审查工艺性,19,3、铸件壁厚铸件的壁厚应保持均匀或逐渐过渡。,三、审查工艺性,20,a所示的零件只能用双顶尖加拨盘装夹，拨盘夹紧不方便，b所示的结构，则可以方便地选择夹盘和顶尖。,1、从零件方便装夹方面进行分析,二、零件机械加工的工艺结构,三、审查工艺性,21,左图所示的大平板工件在加工中不便装夹，为此，增设夹紧的工艺凸缘或工艺孔，以便用螺钉、压板夹紧，且吊装、搬运方便。,三、审查工艺性,22,2、从零件加工方面进行分析零件设计时尽量采用标准化数值；同时还应考虑加工时的进退刀、加工难易程度等方面；尽量考虑一次装夹就能加工大部分工作表面；尽量减少不必要的加工，既节约了材料，又减轻重量。,三、审查工艺性,23,轴上的键槽不在同一方向，铣削时需重复安装和对刀。若键槽布置在同一方向上可减少安装、调整次数，也易于保证位置精度。,（1）尽量减少安装次数，降低安装误差和减少辅助工时，提高切削效率，保证精度。,三、审查工艺性,24,（2）避免深孔加工,避免深孔加工，提高连接强度，节约材料，减少加工量。,三、审查工艺性,25,（3）应尽量减小加工面积,支座地面设计为中凹可减少加工量，提高稳定性，还可以保证装配时零件间的很好配合。,三、审查工艺性,26,车床进给箱箱体零件。单件小批时，其同轴孔的直径应设计成单向递减的，以便在镗床上通过一次安装就能逐步加工出分布在同一轴线上的所有孔。大批生产中，为提高生产率，一般用双面联动组合机床加工，这时应采用双向递减的孔径设计，用左、右两镗杆各镗两端孔，以缩短加工工时。,3、要考虑生产类型与加工方法,三、审查工艺性,27,4、尽量统一零件轮廓内圆弧的有关尺寸,零件的内腔和外形最好采用统一的几何类型和尺寸，可减少刀具规格和换刀次数。轮廓内圆弧半径决定着刀具直径的大小，因而内圆弧半径不应过小。,三、审查工艺性,28,5、装配和维修对零件结构工艺性的要求,零件的结构设计应考虑便于装配和维修时的拆装。左图所示螺钉装配空间太小，螺钉装不进，改进后的结构如右图所示。,三、审查工艺性,29,三、审查工艺性,30,三、审查工艺性,31,三、审查工艺性,32,三、审查工艺性,33,三、审查工艺性,34,三、审查工艺性,35,四、工艺性指标评定,36,四、工艺性指标评定,37,毛坯的选择主要是确定毛坯的种类、制造方法和制造精度等级。毛坯的形状、尺寸越接近成品，切削余量就越小;但从加工成本考虑，切削余量越小，制造毛坯和余量加工的成本相对而言就越高。所以选择毛坯时应从制造毛坯和机械加工两方面来考虑一、毛坯的种类1、铸件铸件是指将熔融的金属浇入铸型，凝固后所得到的金属毛坯。适用于形状较复杂的零件毛坯。铸件的材料可以是铸铁、铸钢、铸造铜合金和铸造铝合金。,五、毛坯的选择,38,砂型铸造的铸件,砂型铸造是应用最广的铸造方法，约占总产量的80%以上。,手工造型,整模造型,分模造型,挖砂造型,活块造型,刮板造型,全部用手工或手工工具完成的造型,整体模，平面分型面，型腔在一个砂箱内；造型简单，铸件精度表面质量较好。,模样沿最大截面分为两半，型腔位于上、下两个砂箱，造型简便。,模样为整体，但分型面不是平面，造型时手工挖去阻碍取模的型砂，生产率低，技术水平高。,对铸件上妨碍起模的小部分做成活动部分，起模时先取出主体部分，再取出活动部分。,用刮板代替模样造型。节约木材，缩短生产周期，生产率低，技术水平高，精度较差。,五、毛坯的选择,39,机器造型,用机器全部或至少完成紧砂操作的造型。生产效率高，劳动条件好，砂型质量好（紧实度高而均匀，型腔轮廓清晰，铸件质量也好。但设备和工艺装备费用高，生产准备时间较长，适于中小铸件的成批或大量生产,五、毛坯的选择,40,2、锻件,锻件指金属材料经过锻造变形而得到的毛坯。适用于力学性能高，材料又具有可锻性，形状比较简单的零件。生产批量大时，可用模锻代替自由锻。锻件材料一般为碳钢、合金钢和合金。,五、毛坯的选择,41,3、型材,主要通过热轧或冷拉而成。如各种热轧和冷拉的圆钢、板材、异型材等，适用于形状简单、尺寸变化不大的零件。,五、毛坯的选择,42,4、焊接件,焊接件是用焊接的方法将同种材料或不同种材料焊接在一起，从而获得的毛坯。如焊条电弧焊、氩弧焊、气焊等。焊接方法特别适宜于实现大型毛坯、结构复杂毛坯的制造。,焊条电弧焊过程,五、毛坯的选择,43,5、冲压件,冲压件是通过冲压机床对薄钢板进行冷冲压加工而得到的零件。它非常接近成品要求，精度高，适用于批量较大而零件厚度较小的板材类零件。材料一般为钢和其它塑性材料。,五、毛坯的选择,44,6、粉末冶金件,粉末冶金件是以金属粉末为原料，在高温下烧结而成。如激光熔覆技术等。主要用于成品零件的表面补修和改性。材料一般为各种金属和石墨。,五、毛坯的选择,45,（1）铸铁、青铜、铸铝等材料，除简单的小尺寸件用型材外，成形毛坯都采用铸件。（2）强度较高的黄铜、锻铝、钢材，除简单的小尺寸件用型材外，成形毛坯用锻件，其强度较好。但形状复杂者也可以用铸钢铸造。,二、毛坯的选择原则合理选择毛坯，大致要考虑五个方面的因素。1、零件材料和性能要求,五、毛坯的选择,46,2、零件的结构形状和尺寸,（1）常见的阶梯轴，若台阶直径相差不大，可直接选取圆棒料；对直径差大的，为减少材料消耗和加工量，宜选择锻件毛坯。,被加工件的结构形状是选择毛坯方案的主要依据，如：,（2）尺寸较大的工件常用砂型铸造或自由锻造；中小型零件可选择模锻、精锻、精铸等方式；小尺寸工件除形状复杂、产量很大外，尽量采用型材下料。,（3）某些特殊形状零件，强度要求高的如曲轴，应该采用锻件而不用板材；壳体、底座等强度要求不高，重量大、形状较复杂的，常选用铸造毛坯，兼具吸振的优点。,五、毛坯的选择,47,3、生产类型,（1）大批量生产中，尽量采用精度和生产率都比较高的毛坯制造方法。这时毛坯制造增加的费用可由材料耗费减少的费用及机械加工减少的费用来补偿。,（2）单件小批量生产中，以型材为主，形状复杂、尺寸较大者用型材焊接件。只有形状很复杂、要求高的壳体、底座等大件，采用自由锻或砂型铸造。,五、毛坯的选择,48,4、现有生产条件,5、充分考虑利用新技术、新工艺和新材料,选择毛坯时，应考虑现有生产条件，如现有毛坯的制造水平和设备情况，外协的可能性等。在可能时，应尽量组织外协，实现毛坯制造的社会专业化生产，以获得好的经济效益。,目前毛坯制造方面的新工艺、新技术和新材料的应用越来越多，精铸、精锻、冷轧、冷挤压、粉末冶金和工程塑料的应用日益广泛，这些方法可以大大减少机械加工量，节约材料并有十分显著的经济效益。,五、毛坯的选择,49,各类毛坯的特点及适用范围,五、毛坯的选择,50,3-3工艺过程设计,一、工艺过程的组成二、定位基准的选择三、零件表面加工方法的选择四、加工阶段的划分五、机械加工顺序的安排六、热处理工序的安排七、辅助工序的安排八、工序的集中与分散,51,一个零件的工艺过程可以有多种不同的加工方法和设备。为保证被加工零件的精度和生产效率，便于工艺过程的执行和生产组织管理，通常把机械加工工艺过程划分为不同层次的单元。组成机械加工工艺过程的基本单元是工序。机械加工工艺过程是由一系列工序组成的，毛坯依次通过这些工序而变为成品。工序又由工步、走刀、安装和工位组成。,一、工艺过程的组成,52,1、工序一个或一组工人，在一个工作地点上，对一个工件（或一组工件）进行加工所连续完成的那部分工艺过程称为工序。举例：1、一个工人在一台车床上完成车外圆、端面、螺纹、切断；2、一组工人刮研一台机床的导轨；3、一组工人对一批零件去毛刺；4、在车床上加工一批阶梯轴，分两种情况来加工：（1）对每一根轴连续进行粗车和精车外圆；（2）先对整批轴进行粗车外圆，然后再依次精车外圆。生产规模不同，加工条件不同，其工艺过程及工序的划分也不同。,一、工艺过程的组成,53,一、工艺过程的组成,54,2、工步在被加工表面、加工工具不变的条件下所连续完成的那部分工序内容，称为工步。一个工序含有一个或几个工步。工步是划分工序的单元，加工表面、加工工具和连续加工3个要素中有一个发生变化就是另一个工步。,一、工艺过程的组成,55,一、工艺过程的组成,六个工步的工序,56,为提高生产率，采用多刀同时加工一个零件的几个表面时，也看作一个工步，并称为复合工步。对于在一次安装中连续加工的若干相同工步，可写成一个工步。例如，在工件上钻削4个15mm孔，可写成：钻415mm。,一、工艺过程的组成,57,3、走刀在一个工步内，如果要切除的金属层很厚，需要对同一表面进行几次切削，这时刀具每切削一次称作一次走刀。一个工步又可分为几次走刀进行；走刀是构成工艺过程的最小单元。,一、工艺过程的组成,58,一、工艺过程的组成,59,4、安装在加工前，应先使工件在机床上或夹具中放在正确的位置上，这一过程称为定位。工件定位后将其固定住，使其在加工过程中保持定位位置不变的操作称为夹紧。将工件在机床或夹具中每定位、夹紧一次所完成的那一部分工序内容称为安装。注意：在一道工序内，工件可能安装数次，安装次数越多，装夹误差越大。,一、工艺过程的组成,60,一联轴器，其中工序30内容：在车床上加工出外圆、30孔和三个端面。安装一：车端面、车外圆、车30孔、倒角245；安装二：车端面、车端面B、倒角245。,一、工艺过程的组成,61,联轴器加工工艺过程（中批生产）,一、工艺过程的组成,62,5、工位工件在机床上所占据的每一个待加工位置都称为一个工位。下图所示为一利用回转工作台在一次安装中顺次完成装卸工件、钻孔、扩孔和铰孔四工位加工的例子。,工位装卸工件工位钻孔工位扩孔工位铰孔,一、工艺过程的组成,63,一、工艺过程的组成,64,工序与工步、走刀、安装及工位之间的关系图,一、工艺过程的组成,65,二、定位基准的选择按工件上定位表面的不同，定位基准分为粗基准、精基准。用毛坯上未经加工的表面作为定位基准，称为粗基准。而利用工件上已加工过的表面作为定位基准面，称为精基准。在制订工艺规程时，采用粗基准定位，加工出精基准表面；然后采用精基准定位，加工零件的其他表面。,二、定位基准的选择,66,精基准的选择,粗基准的选择,重点考虑如何减少定位误差，提高加工精度和安装方便,重点考虑如何保证各加工表面有足够的余量,二、定位基准的选择,67,1、精基准的选择原则基准重合原则尽可能选用设计基准作为定位基准，以避免定位基准与设计基准不重合而引起的基准不重合误差。,二、定位基准的选择,68,二、定位基准的选择,69,（2）基准统一原则指尽可能采用同一个定位基准来加工工件上的各个加工表面。选作统一基准表面要求：面积大精度高孔距远常用的有：轴类（两顶尖孔）箱体类（一面二孔）盘套类（一端面一孔）,二、定位基准的选择,70,基准重合原则,基准统一原则,矛盾？,对尺寸精度较高的加工表面应服从基准重合原则，以免使工序尺寸的实际公差减小，给加工带来困难；此外，一般主要考虑基准统一原则。,两个重要原则,二、定位基准的选择,71,（3）自为基准原则当某些精加工表面要求加工余量小而均匀时，可选择该加工表面本身作为定位基准，以提高加工面本身的精度和表面质量。,床身导轨面自为基准,二、定位基准的选择,72,二、定位基准的选择,73,（4）互为基准原则指某个工件上有两个相互位置精度要求很高的表面，采用工件上的这两个表面互相作为定位基准，反复进行加工。优点：可使两个加工表面间获得高的位置精度，加工余量小而均匀。如：内外圆面同轴度要求比较高的套类零件,二、定位基准的选择,74,二、定位基准的选择,75,2、粗基准的选择原则（1）工件表面间相互位置要求原则为了保证工件加工表面与不加工表面的相互位置精度，选择不加工表面作为粗基准。如果零件有多个不加工表面，应选择其中与加工表面相互位置要求高的表面作为粗基准。,二、定位基准的选择,76,加工22mm孔，要求保证22mm与不加工表面40mm外圆有较高的同轴度。,二、定位基准的选择,77,（2）重要表面余量均匀原则工件如果必须保证某重要表面的余量均匀，则选择该重要表面为粗基准。一机床床身，要求导轨面有较好的耐磨性，以保持其导向精度。,二、定位基准的选择,78,（3）余量足够原则若零件上各个表面均需加工，则以加工余量最小的表面为粗基准，以保证各加工表面都有足够的加工余量，不至于造成废品。,加工铸造或锻造的轴套，通常孔的加工余量较大，而外圈表面的加工余量较小，这时就应该以外圈表面作为粗基准来加工孔。,二、定位基准的选择,79,阶梯轴的加工,二、定位基准的选择,80,（4）定位可靠性原则选择平整光洁的表面作为粗基准（便于装夹）。作为粗基准的表面不应有飞边、浇口、冒口及其他缺陷，也不宜选用铸造分型面作粗基准。若无法避免，则应在使用前对其修整。这样可减少定位误差，并使工件夹紧可靠。,二、定位基准的选择,81,（5）不重复使用原则在同一尺寸方向上粗基准只准使用一次。否则加工出的各表面之间会有较大的位置误差。,以表面B为粗基准加工表面A之后，若仍以表面B为粗基准来加工表面C？,二、定位基准的选择,82,第一道工序先以不加工外圆表面1定位，加工内孔2；第二道工序仍以外圆表面定位加工均布孔4？,二、定位基准的选择,83,为此，必须熟悉各种加工方法所能达到的经济精度及表面粗糙度。,一、零件表面加工方法的选择基本原则：既要保证零件的加工质量,又要使加工成本最低。1、加工经济精度和经济表面粗糙度的概念加工经济精度是指在正常加工条件下（采用符合质量标准的设备、工艺装备和标准技术等级的工人，合理的加工时间）所能保证的加工精度。相应的粗糙度称为经济表面粗糙度。,三、零件表面加工方法的选择,84,A,B,误差,加工成本C,CL,L,加工误差与加工成本的关系,观察A点左侧曲线，这说明某种加工方法加工精度的提高是有极限的。,观察B点右侧，这说明对于一种加工方法，成本的下降也是有极限的，即有最低成本。,加工经济精度是指一个精度范围而不是一个值。,三、零件表面加工方法的选择,85,加工经济精度与年代的关系,超精密加工,三、零件表面加工方法的选择,2、各种加工方法所能达到的经济精度和表面粗糙度外圆加工方法孔加工方法平面加工方法,86,外圆加工的方法,三、零件表面加工方法的选择,87,孔的加工方法,三、零件表面加工方法的选择,88,平面加工方法,三、零件表面加工方法的选择,89,3、选择表面加工方法应考虑的主要因素（1）加工表面的精度和粗糙度要求（2）工件材料的性质（3）生产类型（4）具体生产条件,三、零件表面加工方法的选择,90,4、典型表面的加工路线,（1）外圆表面的加工路线,粗车半精车精车：常用材料（淬火钢除外），中等要求的表面；粗车半精车精车金刚石车：有色金属，要求较高的表面；粗车半精车粗磨精磨：需要淬硬的材料，要求较高的表面；粗车半精车粗磨光整加工或（超）精密加工：黑色金属材料，表面精度、粗糙度要求质量高的表面。,三、零件表面加工方法的选择,91,外圆表面加工路线如下图所示：,三、零件表面加工方法的选择,92,（2）孔加工路线,钻孔扩孔铰精铰：主要用于中、小直径（d50mm）的精密孔。钻或扩（粗镗）粗拉精拉：用于大量生产中尺寸中等的孔、花键孔等。钻或粗镗半精镗精镗浮动镗金刚镗：广泛用于箱体零件的孔系加工、有色金属零件的精密孔的加工。钻或粗镗半精镗粗磨精磨珩磨或研磨：主要用于淬硬零件或要求高的零件。,三、零件表面加工方法的选择,93,孔加工常用加工路线如下图所示,三、零件表面加工方法的选择,94,（3）平面加工路线,平面加工方法主要是铣削、刨削和磨削。,粗铣半精铣精铣高速铣：用于精度和粗糙度要求高的平面加工，生产率高。粗刨半精刨精刨刮或研磨：多用于单件、小批生产，生产率低。粗铣（刨）半精铣（刨）粗磨精密磨、导轨磨、研磨、砂带磨：主要用于淬硬零件和精度要求高、表面粗糙度值要求小的平面加工。粗拉精拉：用于大量生产