数控加工工艺第五讲.ppt

课程 数控加工工艺学 主讲教师 葛新锋 Chapter3 数控加工工艺设计 3 1 数控加工的基本概念 3 2 数控加工工艺概述 3 3 数控加工工艺性分析 3 4 加工内容和机床的选用 3 5 数控加工工艺路线设计 3 6 数控加工工序设计 3 7 对刀点与换刀点的确定 3 8 测量方法的确定 3 9 数控加工工艺文件 3 10 数控加工工艺守则 3 1 数控加工的基本概念 3 1 1 机械产品生产过程 3 1 2 机械加工工艺过程 3 1 3 生产类型和生产纲领 3 1 4 工件的定位原理 3 1 数控加工的基本概念 3 1 5 机械加工工艺规程 机械加工工艺规程简称为工艺规程 是规定零件机械加工工艺过程和方法等的工艺文件 它是在具体的生产条件下 将最合理或较合理的工艺过程 用图表 或文字 的形式制成文本 用来指导生产 管理生产的文件 零件的加工工艺路线 各工序基本加工内容 切削用量 工时定额及采用的机床和工艺装备 刀具 夹具 量具 模具 公差和技术要求等 工艺规程是指导生产的主要技术文件 2 工艺规程是生产组织管理工作 计划工作的依据 3 工艺规程是新建或扩建工厂或车间的基本资料 保证加工质量保证生产效率降低制造成本良好劳动条件符合生产实际不断修订完善 产品整套装配图 零件图产品的生产纲领 生产类型产品验收的质量标准本厂现有生产条件 机床设备 工艺装备 工人技术水平 毛坯生产能力先进技术 工艺有关手册 图册 分析研究产品图纸工艺审查选择毛坯拟订工艺路线选择设备 工装及检验方法确定工序余量 工序尺寸确定切削用量 工时定额技术经济分析填写工艺文件 1 机械加工工艺过程卡片 2 机械加工工艺卡 3 机械加工工序卡 3 2 数控加工工艺概述 数控加工工艺是采用数控机床加工零件时所运用各种方法和技术手段的总和 毛坯 零件图 数控加工特点 1 选择并确定进行数控加工的零件及内容 2 对零件图纸进行数控加工的工艺分析 明确加工内容及技术要求 3 设计数控加工的工艺路线 如划分工序 安排加工工序 处理数控工序与普通工序的衔接等 4 设计数控加工工序 如工步的划分 工件的安装与夹具的选择 刀具的选择 切削用量的选择等 5 处理特殊工艺问题 如对刀点 换刀点的选择等 6 数控加工工艺文件的编制与归档 1 内容十分明确而具体 2 工艺要求相当准确而严密 制定数控加工工艺要进行零件图形的数学处理和编程尺寸设定值的计算 4 工序集中 工序内容复杂 5 数控加工程序的编写 校验与修改是数控加工工艺的一项特殊内容 3 3 数控加工工艺性分析 包括内容 产品的零件图样分析和结构工艺性分析两部分 零件图上尺寸标注方法应适应数控加工的特点 即以同一基准引注尺寸或直接给出坐标尺寸 图 构成零件轮廓的几何元素 点 线 面 的条件 如相切 相交 垂直和平行等 要完整 准确 是数控编程的重要依据 定位基准可靠 图 a 同基准标注 b 分散标注 零件尺寸标注分析 零件的内腔与外形应尽量采用统一的几何类型和尺寸 这样可以减少换刀次数 还可能应用控制程序或专用程序以缩短程序长度 内槽圆角的大小决定着刀具直径的大小 所以内槽圆角半径不应太小 通常当R 0 2H H为被加工工件轮廓面的最大高度 时 可以判定零件的该部位工艺性不好 铣槽底平面时 槽底圆角半径大小要力求合理 半径尺寸尽可能一致 如图d D 2r铣刀端刃铣削平面的面积越大 则加工平面的能力越强 因而 铣削工艺性越好 最适应类1 形状复杂 加工要求精度高 用普通机床无法加工或很难保证质量的零件 2 具有复杂曲面或曲线轮廓的零件 3 具有难测量 难控制进给 难控制尺寸的内腔型壳体类零件或盒形零件 4 必须在一次装夹中完成铣 镗 锪 铰或攻螺纹等多道工序的零件 较适应类1 普通机床上技工易受人为因素干扰 价值较高的零件 2 尚未定型 试制中 产品的零件 3 在普通机床上加工 必须设计和制造复杂专用工装或需要做长时间调整的零件 4 在普通机床上加工时 生产率很低或劳动强度大的零件 不适应类1 生产批量较大的零件 2 装夹困难或完全靠找正定位来保证加工精度的零件 3 加工余量不稳定 4 必需用特定工艺装备协调加工的零件 1 普通机床无法加工的内容应作为优先选择内容 2 普通机床难加工 质量也难以保证的内容应作为重点选择内容 3 普通机床加工效率低 工人手工操作劳动强度大的内容 可在数控机床尚有加工能力的基础上进行选择 此外 要考虑生产批量 生产周期 工序间周转情况等因素 要尽量合理使用数控机床 达到产品质量 生产率及综合经济效益等指标都明显提高的目的 要防止将数控机床降格为普通机床使用 不宜选择数控加工的内容 1 需要用较长时间占机调整的加工内容 2 加工余量极不稳定 且数控机床上又无法自动调整零件坐标位置的加工内容 3 不能在一次安装中加工完成的零星分散部位 采用数控加工很不方便 效果不明显 可以安排普通机床补充加工 4 机床的规格与加工工件的尺寸相适应 6 技术上先进 经济上合理 3 机床的生产率与生产类型相适应 2 机床的精度应与要求的加工精度相适应 5 机床的选择应结合现场的实际情况 一般 单件小批 通用机床 工装 大批 大量 专机 组机 专用工装数控机床 可用于各种生产类型 刀具尽可能用标准的 1 工艺上适用 夹具的选择 刀具的选择 量具的选择 制定工艺步骤 零件工艺分析 划分工序和确定加工顺序 设计工艺 确定装夹方案和选择夹具 确定走刀路线 确定进给路线 选择切削用量 选择加工方法 定位基准的选择 在加工时用于工件定位的基准称为定位基准 又可进一步分为 使用未经机械加工表面作为定位基准 称为粗基准 零件上根据机械加工工艺需要而专门设计的定位基准 如用作轴类零件定位的顶尖孔 用作壳体类零件定位的工艺孔或工艺凸台等 使用经过机械加工表面作为定位基准 称为精基准 精基准 粗基准 附加基准 定位基准选择 正确选择定位基准 特别是主要的精基准 对保证零件加工精度 合理安排加工顺序起决定性的作用 精基准的选择 基准重合原则 选用被加工面设计基准作为精基准 统一基准原则 当工件以某一表面作精基准定位 可以方便地加工大多数 或全部 其余表面时 应尽早将这个基准面加工出来 并达到一定精度 以后大多数 或全部 工序均以它为精基准进行加工 精基准的选择 精基准的选择 在实际生产中 经常使用的统一基准形式有 1 轴类零件常使用两顶尖孔作统一基准 2 箱体类零件常使用一面两孔 一个较大的平面和两个距离较远的销孔 作统一基准 3 盘套类零件常使用止口面 一端面和一短圆孔 作统一基准 4 套类零件用一长孔和一止推面作统一基准 采用统一基准原则好处 1 有利于保证各加工表面之间的位置精度 2 可以简化夹具设计 减少工件搬动和翻转次数 注意 采用统一基准原则常常会带来基准不重合问题 此时 需针对具体问题进行具体分析 根据实际情况选择精基准 精基准的选择 互为基准原则 主轴零件精基准选择p153 例 主轴零件精基准选择 自为基准原则 例 床身导轨面磨削加工 精基准的选择 浮动镗刀块1 工件2 镗刀块3 镗杆 便于装夹原则 所选择的精基准 应能保证工件定位准确 可靠 并尽可能使夹具结构简单 操作方便 外圆研磨示意图 例 铰孔 拉孔 研磨 例 浮动镗刀块镗孔 精基准的选择 粗基准的选择 粗基准选择比较 保证相互位置要求原则 如果首先要求保证工件上加工面与不加工面的相互位置要求 则应以不加工面作为粗基准 便于工件装夹原则 要求选用的粗基准面尽可能平整 光洁 且有足够大的尺寸 不允许有锻造飞边 铸造浇 冒口或其它缺陷 也不宜选用铸造分型面作粗基准 粗基准一般不得重复使用原则 余量均匀分配原则 如果首先要求保证工件某重要表面加工余量均匀时 应选择该表面的毛坯面作为粗基准 粗基准的选择 制定工艺步骤 零件工艺分析 划分工序和确定加工顺序 设计工艺 确定装夹方案和选择夹具 确定走刀路线 确定进给路线 选择切削用量 选择加工方法 定位基准的选择 表面加工方案选择p104 105表 经济精度随年代增长和技术进步而不断提高 在正常加工条件下 采用符合质量标准的设备和工艺装备 使用标准技术等级工人 不延长加工时间 一种加工方法所能保证的加工精度和表面粗糙度 图中AB段 1 零件加工表面的精度和表面粗糙度要求2 零件材料的加工性3 生产批量和生产节拍要求4 企业现有加工设备和加工能力5 经济性 外圆表面 孔及平面加工方案参见教材表4 7 4 8 4 9 应考虑以下因素 表面加工方案选择 典型表面加工路线 典型表面加工路线 典型表面加工路线 制定工艺步骤 零件工艺分析 划分工序和确定加工顺序 设计工艺 确定装夹方案和选择夹具 确定走刀路线 确定进给路线 选择切削用量 选择加工方法 定位基准的选择 加工阶段的划分 切除大量多余材料 主要提高生产率 完成次要表面加工 钻 攻丝 铣键槽等 主要表面达到一定要求 为精加工作好余量准备安排在热处理前 主要表面达到图纸要求 目的是保证加工质量 进一步提高尺寸精度降低粗糙度 但不能提高形状 位置精度 1 合理分配加工余量和合理选择切削用量 2 充分提高粗加工机床的效率3 长期保证精加工机床的精度4 便于安排热处理工序5 便于及时发现毛坯缺陷6 避免重要表面损伤 工序集中与工序分散 使每个工序中包括尽可能多的工步内容 从而使总的工序数目减少 夹具的数目和装夹的次数也相应的减少 优点 使每个工序的工步内容相对较少 从而使总的工序数目较多 工艺路线加长 工序分散优点 每个工序使用的设备和工艺装备相对简单 调整 对刀比较容易 对操作工人技术水平要求不高 1 有利于保证工件各加工面之间的位置精度 2 有利于采用高效机床 可节省工件装夹时间 减少工件搬运次数 3 可减小生产面积 并有利于管理 传统的流水线 自动线生产 多采用工序分散的组织形式 个别工序亦有相对集中的情况 由于市场需求的多变性 对生产过程的柔性要求越来越高 加之加工中心等先进设备的采用 工序集中将越来越成为生产的主流方式 多品种 中小批量生产 为便于转换和管理 多采用工序集中方式 五面体加工中心 加工顺序的安排 退火 用于高碳钢 合金钢等 降低硬度 便于切削 正火 用于低碳钢 提高硬度 便于切削 调质 淬火后高温回火 淬火 渗碳 氮化等 自然时效人工时效 金属镀层非金属镀层氧化膜 质量检验特种检验 无损探伤 磁力探伤 水压 超速试验 去毛刺 倒钝锐边去磁清洗涂防锈油 制定工艺步骤 零件工艺分析 划分工序和确定加工顺序 设计工艺 确定装夹方案和选择夹具 确定走刀路线 确定进给路线 选择切削用量 选择加工方法 定位基准的选择 在确定定位和夹紧方案时应注意以下几个问题 1 尽可能做到设计基准 工艺基准与编程基准统一 2 尽量将工序集中 减少装夹次数 尽可能在一次装夹后能加工出全部待加工表面 3 避免采用占机人工调整时间长的装夹方案 4 夹紧力的作用点应落在工件刚性较好的部位 a b c 夹紧力作用点与夹紧变形的关系 制定工艺步骤 零件工艺分析 划分工序和确定加工顺序 设计工艺 确定装夹方案和选择夹具 确定走刀路线 确定进给路线 选择切削用量 选择加工方法 定位基准的选择 确定走刀路线走刀路线就是刀具在整个加工工序中的运动轨迹 它不但包括了工步的内容 也反映出工步顺序 走刀路线是编写程序的依据之一 走刀路线 简称刀路 是在数控加工中刀具的刀位点相对于工件运动的轨迹 1 走刀路线应保证被加工零件的精度和表面粗糙度 且效率较高 2 使数值计算简单 以减少编程工作量 3 应使走刀路线最短 这样既可减少程序段 又可减少空刀时间 走刀路线的确定原则 先加工完外圈孔后 再加工内圈孔 交错加工内 外圈孔 零件样图 确定走刀路线时应注意以下几点 1 寻求最短加工路线 最短加工路线选择 行切法在两次走刀的起点和终点间留下残留高度 达不到要求的表面粗糙度 先用行切法 最后沿周向环切一刀 光整轮廓表面 能获得较好的效果 环切法 效果也较好 但加工时间较长 铣削封闭内腔的三种走刀路线 2 最终轮廓一次走刀完成 a 法向切入 b 切向切入 3 精加工时刀具的切入 切出路径 1 加工平面外轮廓时刀具的切入 切出路径 精加工面平外轮廓时 刀具应沿零件轮廓曲线延长线上的切向切入 切出避免法向切入 切出尽量减少在轮廓加工切削过程中的暂停 切削力突然变化造成弹性变形 以免留下刀痕 2 加工平面内轮廓时刀具的切入 切出路径 4 选择使工件在加工后变形小的路线对横截面积小的细长零件或薄板零件应采用分几次走刀加工到最后尺寸或对称去除余量法安排走刀路线 安排工步时 应先安排对工件刚性破坏较小的工步 5定位准确 避免反向间隙对孔位精度的影响 例如 镗削下图所示零件上的4个孔 图c所示加工路线避免反向间隙的引入 提高了4孔的定位精度 制定工艺步骤 零件工艺分析 划分工序和确定加工顺序 设计工艺 确定装夹方案和选择夹具 确定走刀路线 确定进给路线 选择切削用量 选择加工方法 定位基准的选择 加工余量的确定 加工余量 加工过程中从加工表面切去材料层厚度 式中Zi 本工序余量 li 1 前工序尺寸 li 本工序尺寸 对于被包容表面 对于包容表面 Zi li 1 li 工序 工步 余量 某一表面在某一工序 工步 中所切去的材料层厚度 Zi li li 1 总加工余量 零件从毛坯变为成品切除材料层总厚度 式中Z0 总加工余量 Zi 第I道工序加工余量 n 该表面加工工序数 最大余量 最小余量 被包容尺寸 包容尺寸 被包容尺寸 包容尺寸 li 1 li 1max li limax li 1M LiM Ti Ti 1 Zmax Zmin 被包容件工序尺寸 余量及公差 式中Zmax Zmin ZM 最大 最小 平均余量 TZ 余量公差 li 1max li 1min li 1M 上工序最大 最小 平均尺寸 limax limin liM 本工序最大 最小 平均尺寸 Ti 1 上工序尺寸公差 Ti 本工序尺寸公差 平均余量 被包容尺寸 包容尺寸 余量公差 最小余量构成 采用浮动镗刀块镗孔 式中Ry 上一工序表面粗糙度 Ha 上一工序表面缺陷层 ea 上一工序形位误差 b 本工序装夹误差 无心磨床磨外圆 研磨 抛光平面 1 上工序留下的表面粗糙度值Ry和表面缺陷层深度Ha本工序必须把上工序留下的表面粗糙度和表面缺陷层全部切去 因此本工序余量必须包括这两项因素 2 上工序的尺寸公差Ta上工序加工表面存在形状误差 如平面度 圆柱度等 其总和不超过Ta 为使本工序能切去这些误差 工序余量应包括Ta项 2 影响加工余量的因素 3 上工序留下的空间位置误差ea 工件上有些形位误差未包括在尺寸公差范围之内 在确定加工余量时 须考虑它们的影响 否则将无法去除上工序留下的表面缺陷层 4 本工序的装夹误差 1 计算法掌握影响加工余量的各种因素具体数据的条件下 计算法比较科学 但目前统计资料较少 2 经验估计法为避免出现废品 估计余量一般偏大 用于单件小批生产 3 查表法以生产实践和实验研究为基础制成数据表格 查表并结合实际情况加以修正 查表法确定加工余量 方法简便 较接近实际 应用广泛 3 加工余量的确定 确定工序尺寸一般方法 1 确定各工序加工余量 2 从最终加工工序开始 即从设计尺寸开始 逐次加上 对于被包容面 或减去 对于包容面 每道工序的加工余量 可分别得到各工序的基本尺寸 3 除最终加工工序取设计尺寸公差外 其余各工序按各自采用的加工方法所对应的加工经济精度确定工序尺寸公差 4 除最终工序外 其余各工序按 入体原则 标注工序尺寸公差 5 毛坯余量通常由毛坯图给出 故第1工序余量由计算确定 工序尺寸与公差确定 轴径工序尺寸及公差的确定研磨0 01505Ra0 04精磨0 150 0 01 50 016Ra0 16粗磨0 350 01 0 1 50 118Ra1 25半精车1 150 11 0 3 50 4111Ra5粗车4 4950 41 1 1 51 5113Ra16毛坯孔55 51 4 49 56 2 工序名称 加工余量 工序基本尺寸 加工经济精度 IT 工序尺寸及公差 表面粗糙度 简易加工工艺路线为 铣A C面至尺寸60 0 2铣B D面至尺寸45 0 2铣E F面达到零件尺寸精度要求 45 0 2 20 0 25 零件图 60 0 2 35 0 25 A B C D E F 3 工序的加工示意图 工序图 工序图中必须要给出工序尺寸A2和A3的具体值 工人才能进行加工 45 0 2 20 0 25 零件图 60 0 2 35 0 25 A B C D E F 现要求 A2和A3为多少时 才能满足零件尺寸精度要求 对于A2 显然A2 35 0 25即只要调整刀具与定位元件P之间的距离为A2 即可达到35 0 25尺寸要求 35 0 25 刀具 P 45 0 2 20 0 25 零件图 60 0 2 35 0 25 A B C D E F 对于A3 即刀具与定位元件Q的对刀尺寸 需要经过计算得到 A3 25 0 05 刀具 Q 45 0 2 20 0 25 零件图 60 0 2 35 0 25 A4 B C A1 F 分析 尺寸A1 20 0 25是间接获得的 与工序尺寸A4 45 0 2及A3有关当A4最大 A3最小时 A1最大当A4最小 A3最大时 A1最小 A4max A3min A1maxA4min A3max A1min A3min A4max A1max 25 0 05A3max A4min A1min 25 0 05 45 0 2 20 0 25 零件图 60 0 2 35 0 25 A B C D E F 35 0 25 25 0 05 60 0 2 工序3 工序2 45 0 2 35 0 25 25 0 05 工序3 工序2 45 0 2 60 0 2 表示加工表面 表示定位表面 E面 F面 对于E面加工 由于定位误差 0 工序尺寸误差为0 5 则允许对刀和过程误差适当增大 对于F面加工 由于定位误差 0 4 工序尺寸误差为0 1 则必须提高对刀精度 并减小过程误差 基准不重合误差 工序尺寸是指导工人进行加工的尺寸 工人将根据工序尺寸来进行对刀 调刀 测量等工作 工序尺寸是编制工艺时必须指定的尺寸 对于简单的情况 可以通过分析来得到 但对于复杂的零件 需要运用尺寸链的原理来进行计算 工艺尺寸链 一 尺寸链的定义 组成 尺寸链就是在零件加工或机器装配过程中 由相互联系且按一定顺序连接的封闭尺寸组合 2 特征 1 封闭性2 关联性 4 增 减环判别方法 在尺寸链图中用首尾相接的单向箭头顺序表示各尺寸环 其中与封闭环箭头方向相反者为增环 与封闭环箭头方向相同者为减环 尺寸20 0 25 45 0 2 25 0 05构成一个尺寸链 其中尺寸20 0 25是间接获得的 是封闭环 记为A0尺寸45 0 2是上道工序加工获得的 是组成环 记为A1尺寸25 0 05是本道工序加工获得的 是组成环 记为A2A1增大 使A0增大 A1是增环A2增大 使A0减小 A2是减环 二 尺寸链的分类 1 工艺尺寸链 全部组成环为同一零件工艺尺寸所形成的尺寸链 2 装配尺寸链 全部组成环为不同零件设计尺寸所形成的尺寸链 3 零件尺寸链 全部组成环为同一零件设计尺寸所形成的尺寸链 4 设计尺寸链 装配尺寸链与零件尺寸链 统称为设计尺寸链 A2 1 加工面 2 定位面 3 设计基准 1 长度尺寸链 全部环为长度的尺寸链2 角度尺寸链 全部环为角度的尺寸链3 直线尺寸链 全部组成环平行于封闭环的尺寸链 4 平面尺寸链 全部组成环位于一个或几个平行平面内 但某些组成环不平行于封闭环的尺寸链 5 空间尺寸链 组成环位于几个不平行平面内的尺寸链 三 尺寸链的建立 1 正计算 已知各组成环 求封闭环 正计算主要用于验算所设计的产品能否满足性能要求及零件加工后能否满足零件的技术要求 2 反计算 已知封闭环 求各组成环 反计算主要用于产品设计 加工和装配工艺计算等方面 在实际工作中经常碰到 反计算的解不是唯一的 如何将封闭环的公差正确地分配给各组成环 这里有一个优化的问题 3 中间计算 已知封闭环和部分组成环的基本尺寸及公差 求其余的一个或几个组成环基本尺寸及公差 或偏差 中间计算可用于设计计算与工艺计算 也可用于验算 3 尺寸链计算的几种情况 基本尺寸计算公式 封闭环的基本尺寸等于各组成环基本尺寸的代数和 直线尺寸链极值算法公式 偏差计算公式 封闭环的上 下 偏差等于所有增环的上 下 偏差之和减去所有减环的下 上 偏差之和 公差计算公式 封闭环的公差等于各组成环公差之和 平均尺寸计算公式 封闭环的平均尺寸等于各组成环的平均尺寸的代数和 直线尺寸链计算 将极限尺寸换算成平均尺寸 直线尺寸链概率算法公式 公差计算公式 封闭环公差的平方等于各组成环公差的平方之和 将极限偏差换算成中间偏差 平均尺寸计算公式 图示工件A B面已加工好 现以底面A定位 加工台阶面C 保证尺寸 试确定工序尺寸L2 b a L1 L2 L0 30 C B 例 采用等公差原则分配公差 求解图b 可得到 定位基准与设计基准不重合 工序尺寸 直线尺寸链应用 加工工艺路线为 铣A C面至尺寸60 0 2铣B D面至尺寸45 0 2铣E F面达到零件尺寸精度要求求工序尺寸A2 45 0 2 20 0 25 零件图 60 0 2 35 0 25 A B D E F 工序3 E面 F面 A2 C A2 25 0 05 若实测L2 40 30 按上述要求判为废品 但此时如L1 50 则实际L0 9 7 仍合格 即出现 假废品 当实测尺寸与计算尺寸的差值小于尺寸链其它组成环公差之和时 可能为假废品 若逐个零件逐个尺寸测量 增加工作量 采用专用检具可减小假废品出现的可能性 假废品问题 测量基准与设计基准不重合 2 插键槽 保证尺寸x 试确定尺寸x的大小及公差 3 热处理 建立尺寸链如图b所示 H是间接保证的尺寸 因而是封闭环 计算该尺寸链 可得到 a b 键槽加工尺寸链 解 1 镗内孔至 4 磨内孔至 同时保证尺寸 讨论 在前例中 认为镗孔与磨孔同轴 实际上存在偏心 若两孔同轴度允差为 0 05 即两孔轴心偏心为e 0 025 将偏心e作为组成环加入尺寸链 a b 键槽加工尺寸链 重新进行计算 可得到 图示偏心零件 表面P要求渗碳处理 渗碳层深度规定为0 5 0 8mm 与此有关的加工过程如下 例 解 渗碳层深度尺寸换算 2 渗碳处理 控制渗碳层深度H1 试确定H1的数值 建立尺寸链 如图b 在该尺寸链中 H0是最终的渗碳层深度 是间接保证的 因而是封闭环 计算该尺寸链 可得到 1 精车P面 保证直径 2 精磨P面 保证尺寸 同时保证渗碳层深度0 5 0 8 解 试校核余量 建立并求解尺寸链 如图示 得到 1 精车A面 B处切断 保证尺寸L1 31 0 1 2 A面定位精车B面 保证尺寸L2 30 4 0 05 L1 L2 3 B面定位磨A面 保证尺寸L3 30 15 0 02 4 A面定位磨B面 保证尺寸L4 30 0 02 L3 磨削余量偏大 进行调整令 Z4 0 1 0 04 L3 30 1 0 02令 Z3 0 15 0 07 L2 30 25 0 05保持Z2不变 L1 30 85 0 1 Z2 0 6 0 15 Z3 0 25 0 07 Z4 0 15 0 04 L4 A B 当零件在同一尺寸方向上加工尺寸较多 且工序 测量 基准需多次转换时 尺寸链建立和计算比较困难 采用图表法可较好解决这个问题 4 靠火花磨削 面 控制余量Z7 0 1 0 02 同时保证设计尺寸6 0 1试确定各工序尺寸及公差 1 以 面定位 粗车 面 保证 面距离尺寸A1 粗车 面 保证 面距离尺寸A2 2 以 面定位 精车 面 保证 面距离尺寸A3 粗车 面 保证 面距离尺寸A4 3 以 面定位 精车 面 保证 面距离尺寸A5 同时保证设计尺寸31 69 0 31 精车 面 保证设计尺寸A6 27 07 0 07 工序尺寸图表法 1 画尺寸联系图 1 画零件简图 加工面编号 向下引线 2 按加工顺序和规定符号自上而下标出工序尺寸和余量 用带圆点的箭线表示工序尺寸 箭头指向加工面 圆点表示测量基准 余量按入体原则标注 3 在最下方画出间接保证的设计尺寸 两边均为圆点 4 工序尺寸为设计尺寸时 用方框框出 以示区别 注 靠火花磨削余量视为工序尺寸 也用用带圆点的箭线表示 尺寸联系图 解 2 用追踪法查找工艺尺寸链 结果尺寸 间接保证的设计尺寸 和余量是尺寸链的封闭环 沿封闭环两端同步向上追踪 遇箭头拐弯 逆箭头方向横向追踪 遇圆点向上折 继续向上追踪 直至两追踪线交于一点 追踪路径所经工序尺寸为尺寸链的组成环 3 初拟工序尺寸公差 中间工序尺寸公差按经济加工精度或生产实际情况给出 0 5 0 3 0 1 0 3 0 07 0 02 0 1 0 31 0 1 4 校核结果尺寸公差 修正初拟工序尺寸公差校核结果尺寸链 若超差 减小组成环公差 首先压缩公共环公差 0 23 0 08 0 55 0 83 1 0 30 3 0 480 85 1 83 0 18 5 计算余量公差和平均余量根据余量尺寸链计算 0 02 0 08 0 1 25 59 3426 7 6 1 6 58 6 计算中间工序平均尺寸在各尺寸链中 首先找出只有一个未知数的尺寸链 解出此未知数 继续下去 解出全部未知工序尺寸 123456789 141312241213221214 1 1 1 11 1100 0001 1 1100 1 尺寸联系矩阵 T矩阵 对应尺寸联系图 在计算机中可用矩阵形式表达 矩阵的每一行对应联系图的一个尺寸第1列表示自上而下尺寸线序号 第2 3列表示尺寸线左 右端点所在尺寸界限序号 第4列表示工序尺寸箭头方向 1表示箭头向左 1表示向右 第5列表示余量性质 1表示箭头指向余量左侧 1表示箭头指向余量右侧 结果尺寸没有箭头 对应第4列和第5列元素均为0 尺寸联系矩阵表达了尺寸联系图的所有有用信息 尺寸联系图与尺寸联系矩阵 工序尺寸计算机求解方法 尺寸联系矩阵 T矩阵 的处理 11410231 10321 10442 115121 1631 1 1722118120091400 尺寸联系矩阵变换 为便于尺寸链查找 将T矩阵第2 3列元素位置进行调整 使工序尺寸箭头对应的尺寸界线序号排在第2列 圆点对应的尺寸界线序号排在第3列 这只需通过对第4列元素值的判断即可实现 向上追踪至第5行 左追踪线遇箭头拐弯 至圆点向上折 对应于 至第5行时出现L T 5 2 1 令 L T 5 3 2 表明左追踪线由尺寸线1移至尺寸线2 且A5为该尺寸链的组成环 又 左追踪线遇左箭头可判断A5为增环 追踪至第4行 右追踪线遇右箭头 即 R T 4 2 4 令 R T 4 3 2 并可判断A4为增环 此时有L R 表明左右追踪线汇交于一点 追踪结束 2 尺寸链查找 结果尺寸链查找 以R2为例 设变量L和R分别为R2左右端点所在尺寸界线的序号 即令 L T 9 2 1 R T 9 3 4 2 1 1 4 4 2 C i j 1 表示工序尺寸Aj是第i个尺寸链的增环 C i j 1 表示工序尺寸Aj是第i个尺寸链的减环 C i j 0 表示第i个尺寸链不包括工序尺寸Aj 3 尺寸链矩阵 C矩阵 C矩阵的每一行对应一个封闭环 结果尺寸和余量 每一列对应一个组成环 工序尺寸 矩阵每一元素表示封闭环与组成环的关系 00000000000000000000010 1 10000010 1000 110 1100000000000010 10001100 尺寸联系矩阵设计尺寸及公差 按平均尺寸和对称偏差形式输入 初拟工序尺寸公差 按对称偏差形式输入 最小余量 4 已知条件输入 5 校核结果尺寸公差 修正初拟工序尺寸公差 压缩各组成环公差方法 1 按超差量自动压缩 2 采用人机对话例 校核结果尺寸R1和R2 均超差 计算机将显示如下信息 根据计算机显示结果 设计者可按实际情况灵活地修正有关工序尺寸公差 输入修正值后 计算机重新进行校核 直至达到要求为止 6 计算余量公差和平均余量 利用解线性方程组的标准程序求解用类似图表法的算法 首先找出只有一个未知数的尺寸链方程 解出此未知数 重复此过程 直至解出全部的未知数为止 7 尺寸链方程求解 大大缩短计算时间 准确 可靠 可避免人为错误 可使用概率法 使工序尺寸的确定更趋合理 计算机方法的优点 由图b cos 153 170 25 842 解 L2y 170 sin 74 1T2x 0 07 cos 0 063T2y 0 07 sin 0 031 由图c sin 15 127 6 783 L3y 127 cos 126 111T3x 0 07 sin 0 008T3y 0 07 cos 0 069 平面尺寸链 制定工艺步骤 零件工艺分析 划分工序和确定加工顺序 设计工艺 确定装夹方案和选择夹具 确定走刀路线 确定进给路线 选择切削用量 选择加工方法 定位基准的选择 切削用量的确定 一般是参考切削用量手册 并结合经验而定 如有必要可通过工艺试验来确定切削用量 主轴转速n r min 的选择 背吃刀量ap mm 主要根据加工余量和工艺系统的刚度确定 主要根据允许的切削速度Vc来选择 n 1000Vc D 进给量 进给速度 粗加工时 f主要受刀杆 刀片和机床 工件等强度 刚度所承受的切削力限制 一般根据刚度来选 工艺系统刚度好时可用大些的f 反之适当降低f 精加工 半精加工时 f应根据工件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具和工件的材料来选择 Ra要求小的 取较小的f 但又不能过小 因为f过小 切削厚度过薄 Ra反而增大 且刀具磨损加剧 对刀点的选择对刀点是指通过对刀确定刀具与工件相对位置的基准点 对刀点可以设置在被加工零件上 也可以设