模具制造工艺2.ppt

第2章机械制造工艺基础知识 与模具制造相关 2 1概述 主要指 冷加工 方面的工艺问题2 1 1基本概念 生产过程 工艺过程 辅助过程 原材料 半成品 成品全过程 劳动总和包括 原材料的运输 保管 生产技术准备 产品研究设计 工艺设计 含工装 工装制造 编程等 工艺过程 使加工对象的几何形状 尺寸 物理 力学性能发生改变的过程 含产品装配 毛坯制造 铸 锻 焊等 零件加工 含热处理 油漆 包装等 生产纲领年产量 要考虑备品率 废品率等 生产类型 相对概念 与零件尺寸大小有关划分为 单件 成批 小 中 大 大量2 1 2制造系统为了发生变化 就必须具备三个要素 1 物质流输入 加工 输出A工艺类型 贯通 发散 收敛B材料状态 固体 液体 气体 颗粒C基本过程 机械 热 化学准备 加工 后续处理 2 能量流A能量种类机械 电 化学 热 B传递介质常用固体刚性 弹性 塑性 液 气体也用C流程类型来源和分配 3 信息流形状信息 性能信息A成形原理B信息传递介质 一般也同时是能量传递介质 C运动方式控制系统 控制信息 传递介质 输出方式 2 2机械加工工艺规程 定义 工艺规程就是把工艺过程的有关内容用文字以表格的形式写成的工艺文件 内容 工艺路线 工序内容 切削用量 工时定额 设备和工装等作用 指导组织生产生产准备 计划调度的依据新 扩 建工厂 车间 的基本技术文件 制订原则要求 技术合理 经济合算 劳动条件安全种类 常用 1 工艺过程卡片 综合卡 路线卡 粗2 工艺卡片 对重要件 稍细3 工序卡片 某一工序用 细4 调整卡片 自动机上用 5 技术检查卡片6 工具卡片 2 2 1工艺过程卡片 对每一种零件编写 指出零件整个生产过程所经历的车间 仓库 着重指出零件在机械加工车间中所经历的路线 按工艺过程的顺序 简要列出它所经历的一切工序 作用 综合性 调度 单件小批量生产常用 格式参照JB Z187 3 88需注明 表头 零件号 零件名称 材料 毛坯种类表中 工序号 工序名称 工序内容 车间 工段 设备及工艺装备 工时表尾 编制责任者 修改内容 2 2 2编制工艺规程的原始依据 零件图及装配图含技术要求或有关标准生产纲领毛坯情况或材料规格生产条件 软硬件 设备 工装 技术等级其他GB ZB QB 手册 积累的经验 2 2 3编制工艺规程的步骤 有可能交错进行分析 审查 零件图工艺性选择毛坯型材 铸件 锻件 焊接件 冲压件 粉末冶金件 拟订工艺过程求最佳工序设计定余量 公差 选设备 工装 定工时编制工艺文件分叙于后 2 2 4零件的工艺性分析 了解零件的各项技术要求 提出必要的改进意见 如 非接触面的粗糙度可放大些 某销有配作销孔要求58HRC 原设计为T8淬火 改为20Cr渗碳 销孔处镀铜保护 审查形位公差等审查零件结构工艺性 凹坑四角R须大于立铣刀半径 或避让开 淬硬型心与未淬硬安装板之间难于加工骑缝销钉 销孔太长加工麻烦 取h d取2不太长的情况下用通孔 少用盲孔螺钉太长h d取1 1 5 最大3 累积误差致使无法安装 强度足矣 螺钉与销钉螺钉管轴向 销钉管横向 定位销孔无法配做 改用凹坑定位 孔内槽不如外圆柱面槽加工方便 2 2 5工艺过程设计 工艺过程的组成1 工序 一名 组 工人 在一台机床 或一个工作地点 上对一个 或同时对几个 工件所连续完成的那部分工艺过程 2 安装 定位 夹紧 定位 完全 部分 欠 过安装方式 直接找正 划线找正 专用夹具找正 大批 同一工序中可能不止一次安装 但多一次安装则多一次误差3 工位工件在一次安装中 在机床上所占有的每一个位置上所完成的那一部分工作 4 工步加工表面 切削工具 切削用量中的转速与进给量均不变的条件下所完成的那部分工艺过程 一个工序可包括多个工步5 走刀每进行一次切削就是一次走刀 2 选择定位基准 祈本24页 基准定义 用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的面 线 点 有实 有虚 1 设计基准2 工艺基准定位基准 装配基准 测量基准定位基准又分为 粗基准 精基准 基本精基准 辅助精基准 粗基准选择原则保证后续加工只用一次精基准选择原则基准重合 基准统一 自为基准 互为基准 便于装夹 3 选择零件表面加工方法 与材料 尺寸 批量等有关经济加工精度的概念 图 某种加工方法在一般条件下所能达到的精度不同设备 方法 的能力范围不同平面 内孔 外圆等 4 加工顺序的安排 1 阶段划分 荒加工 粗加工 半精加工 精加工 光整加工2 顺序原则先基面后其它 先主后次 先粗后精 先面后孔3 热处理工序的安排预备热处理 正火 退火 去应力热处理 时效 一般在粗加工之后 精加工之前最终热处理 淬火等 磨削之前氮化粗磨和精磨之间 渗碳半精加工和精加工之间 4 辅助工序中间检验 去毛刺 倒棱 清洗5 工序的集中与分散集中效率高 保精度设备复杂 准备周期长 要求工人技术水平高用于单件生产 大批量生产也用分散机床等简单 准备周期 但设备数量多 人员多 大批量生产用 2 2 6工序设计 为每一工序选择机床 工装 确定加工余量 工序尺寸和公差 确定切削用量 工时定额 工人技术等级机床工装加工余量及工序尺寸最大余量 最小余量 总余量 工序余量之和 单边余量 双边余量加工余量不可无 也不可多影响因素 前工序尺寸公差 加工前位置空间误差 加工前表面缺陷 本次加工的安装误差 工序尺寸 在工艺过程中各工序或工步中所出现的尺寸 装配 尺寸链 一些有关的尺寸 按一定的顺序排列成封闭的形状 这些尺寸的总体称为尺寸链 图 种类 线性 平面 空间工艺尺寸链 用以解决工艺尺寸计算问题 涉及的尺寸 不但有零件的设计尺寸 而且有加工过程用的工艺尺寸 工序尺寸和工序公差 切削用量的确定及时间定额的估算 切削用量 单件生产由操作工人定 大批量查手册工时定额 构成t基t辅装卸 变速取 15 20 t基 以上为t工 t服务擦 扫 润滑等取 15 20 t基t休息取 2 6 t基t准备 终结看图 领料等 交检验 取 3 5 t基 2 2 7编写工艺规程卡片 有了上述基础 可着手编写工艺规程卡片 2 3机械加工精度 指零件加工后的实际几何参数 尺寸 形位 与理想几何参数的符合程度 精确度 亦指公差的大小或公差的等级 精密度 2 3 1机械加工精度尺寸精度 偏离平均尺寸 形状精度 直线度 平面度 圆柱度 面轮廓度 用符号表示 位置精度 平行度 垂直度 位移度 同轴度 对称度 用符号表示 2 3 2获得必要加工精度所采用的操作方法 2 3 2 1尺寸精度试切法 试切 测量 调整 再试切 逼近 用于单件生产定尺寸刀具法 钻 铰 拉 丝锥 扳牙等调整法 配夹具 用于大量成批生产自动控制法 数字控制 2 3 2 2形状精度 成形运动法 轨迹法 成型法 展成法圆柱 圆锥 螺旋面 渐开线面 花键 齿形的加工非成形运动法 不断检验 修整模具用样板配 2 3 2 3位置精度 一次安装法如 轴类零件端面垂直于轴线 同轴度等多次安装法直接安装 找正安装 夹具安装 2 3 3产生误差的主要因素 2 3 3 1工艺系统 机床 刀具 夹具 工件 的几何误差制造误差 磨损 尺寸链误差 机床传动链的静 动态调整误差 工件 刀具 夹具的安装误差2 3 3 2工艺系统力效应产生的误差弹 塑性变形 工件夹紧误差 离心力 传动力引起的误差工件残余应力引起的误差2 3 3 3工艺系统热变形产生的误差以上为原始误差 还有加工方法原理误差 测量误差 调整误差 内应力误差 误差性质 系统误差 常值 变值 随机误差 2 3 4提高加工精度的途径 2 3 4 1直接消除或减小误差 如 车床的跟刀架 图 提高系统精度 控制受力 受热找出原因 有针对性地采取措施 2 3 4 2补偿或抵消误差控制误差的大小和方向 如 预受力加工导轨 图 采用校正装置采用自适应控制系统 2 3 4 3转移误差转移到非敏感方向如 导套同轴度误差对中心距的影响 图 2 3 4 4误差分组分化分组调整如 轴承分组装配 如 发动机连杆分组装配 2 3 4 5 就地加工 自身加工 如 定位销孔配钻 模柄与模座同磨 凸模与固定板同磨 见祈本260页 刨床的工作台 用刨刀自身加工 保证平行度此外 对常值误差可采取积极控制方法 均化如 平板的研磨 2 4机械加工表面质量 2 4 1表面质量含义 2 4 1 1几何形状特征表面粗糙度 波峰距尺度小于1mm L3 H3小于50表面波度 波峰距尺度为1 10mm L2 H2大于50 1000波峰距尺度大于10mm L1 H1大于1000 宏观几何形状误差 属于加工精度的范畴 2 4 1 2表面物理 力学性能的变化冷作硬化金相 组织变化 如磨削烧伤 残余应力 2 4 2表面质量对零件性能的影响 2 4 2 1磨损寿命存在最佳表面粗糙度 磨损曲线图 冷作硬化金相残余应力 2 4 2 2配合精度动配合间隙 静配合过盈量2 4 2 3疲劳强度微裂残余应力冷作硬化金相2 4 2 4耐蚀性此外 对接触刚度 结合面的导热和导电性 密封性 光的反射与吸收 气体和液体流动阻力等均有影响 2 4 3影响表面粗糙度的因素及其控制 2 4 3 1表面粗糙度及波度产生的原因1 残留面积2 塑性变形3 振动 2 4 3 2影响表面粗糙度的因素1 刀具材料 几何参数2 工件材质及硬度3 加工条件切削用量 切削液4 零件结构 2 4 3 3降低表面粗糙度的措施切削 调整切削速度 进给量 切削深度刀具角度 切削液预先热处理磨削 2 4 4影响表层物理 力学性能的因素及其控制 2 4 4 1冷作硬化切削 材质刀具磨削 2 4 4 2金相组织材质砂轮磨削用量冷却与润滑 2 4 4 3表面残余应力局部热塑性变形局部相变局部冷