第六章第二节.ppt

一 机械加工工艺规程设计的内容及步骤1 分析零件图和产品装配图1 熟悉产品的性能 用途 工作条件 明确零件的相互装配位置及其作用 了解及研究各项技术条件制订的依据 找出其主要技术要求和关键技术问题 第二节机械加工工艺规程设计 审查图样上规定的各项技术条件是否合理 零件的结构工艺性是否好 审查零件图的完整性 尺寸 视图 技术条件 图6 2零件结构工艺性与生产类型 2 对零件图和装配图进行工艺审查 零件图的工艺分析是制订工艺规程的准备工作 着重了解 分析设计对象 为工艺设计打下基础 工艺审查中可对不合理的设计提出修改意见 会同有关设计部门共同研究 按规定手续进行必要的修改 工艺审查的作用 提高毛坯制造质量 可以减少机械加工劳动量 降低机械加工成本 但同时可能会增加毛坯的制造成本 要根据零件生产类型和毛坯制造的生产条件综合考虑 毛坯的类型主要有 铸件 锻件 型材 焊接件 工程塑料等 2 确定毛坯 铸件 包括铸钢 铸铁 有色金属及合金的铸件等 铸件毛坯的形状可以相当复杂 尺寸可以相当大 且吸振性能较好 但铸件的机械性能较低 一般壳体零件的毛坯多用铸件 锻件 机械性能较好 有较高的强度和冲击韧性 但毛坯的形状不宜复杂 如轴类和齿轮类零件的毛坯常用锻件 型材 包括圆形 方形 六角形及其它断面形状的棒料 管料及板料 棒料常用在普通车床 六角车床及自动和半自动车床上加工轴类 盘类及套类等中小型零件 冷拉棒料比热轧棒料精度高且机械性能好 但直径较小 板料常用冷冲压的方法制成零件 但毛坯的厚度不宜过大 焊接件 对尺寸较大 形状较复杂的毛坯 可采用型钢或锻件焊接成毛坯 但焊接件吸振性能差 容易变形 尺寸误差大 工程塑料 它是近年来在机械制造业中普遍推广的一种毛坯 其形状可以很复杂 尺寸精度高 但机械性能差 在大批 大量生产中 常采用精度和生产率较高的毛坯制造方法 如金属型铸造 精密铸造 模锻 冷冲压 粉末冶金等 使毛坯的形状更接近于零件的形状 因此可大量减少切削加工的劳动量 甚至可不需要进行切削加工 从而提高了材料的利用率 降低了机械加工的成本 在单件小批生产中 一般采用木模手工砂型铸造和自由锻造 因此毛坯的精度低 成本高 废品率高 切削加工劳动量大 其主要内容包括 确定加工方法 安排加工顺序 确定定位夹紧方法 以及安排热处理 检验及其他辅助工序 去毛刺 倒角等 在拟定工艺路线时 需同时提出几种可能的加工方案 然后通过技术 经济的对比分析 最后确定一种最为合理的工艺方案 3 拟订工艺路线 选择定位基面 4 确定各工序所采用的设备如果需要改装设备或自制专用设备 则应提出具体的设计任务书 5 确定各工序所采用的刀具 夹具 量具 辅具如果需要设计专用的刀具 夹具 量具 辅具 则应提出具体的设计任务书 6 确定各主要工序的技术要求及检验方法 7 确定各工序的加工余量 计算工序尺寸及公差 8 确定切削用量9 确定工时定额10 技术经济分析11 编制工艺文件 定位基准的选择加工方法的选择加工阶段的划分工序的集中与分散加工顺序的安排机床的选择 二 制订机械加工工艺规程时要解决的主要问题 定位基准的选择是制订工艺过程中要解决的首要问题 基准的选择实际上是基面的选择问题 粗基面 在第一道工序中 只能使用毛坯的表面作为定位基准 称为粗基面 毛基面 精基面 采用已经加工过的表面作为定位基面 称为精基面 光基面 1 定位基准的选择 1 用哪个表面作为加工时的精基面 才有利于经济合理地达到零件的加工精度要求 2 为加工出上述精基面 应采用哪一组表面作为粗基面 3 是否有个别工序为了特殊的加工要求 需要采用第二个精基面 选择基面时需同时考虑三个问题 1 各加工表面应有足够的加工余量 至少不留下黑斑 使不加工表面的尺寸 位置符合图样要求 对一面要加工 一面不加工的壁 要有足够的厚度 选择基面时的两个基本要求 2 定位基面 应有足够大的接触面积和分布面积 在选择定位基面时一般都是先根据零件的加工要求选择精基面 然后再考虑用那一组表面作粗基面才能把精基面加工出来 选择精基面时考虑的重点是如何减少误差 提高定位精度 一般应遵循以下几项原则 1 基准重合原则应尽可能选择所加工表面的设计基准作为定位基准 这样可以避免由于基准不重合引起的定位误差 精基面的选择原则 设计基准与定位基准的关系 尽可能选用统一的定位基准加工各表面 以保证各表面间的位置精度 如车床主轴采用中心孔作为统一基准 保证同轴度 2 统一基准原则 例 箱体加工中 若批量较大 大部分工序以平面和两个销孔为定位基准 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 套筒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 当工件上两个加工表面之间的位置精度要求比较高时 可以采用两个加工表面互为基准的方法进行加工 3 互为基准 反复加工的原则 主轴零件精基准选择 一些表面的精加工工序 要求加工余量小而均匀 常以加工表面自身为精基准进行加工 4 自为基准原则 用床身导轨面自身找正定位 上述四项选择精基面的原则 有时不可能同时满足 应根据实际条件决定取舍 粗基面选择时 考虑的重点是如何保证各加工表面有足够的余量 使不加工表面与加工表面间的尺寸 位置符合图样要求 选择粗基面 一般应遵循以下几项原则 粗基面的选择原则 从保证重要表面加工余量均匀考虑 应选择重要表面作粗基面 床身加工就是一个很好的实例 图6 5床身导轨加工粗基面选择 1 选择重要表面作粗基面 如果必须首先保证工件上加工表面与不加工表面之间的位置要求 则应以不加工表面作为粗基面 如果工件上有许多不加工表面 则应以其中与加工表面的位置精度要求较高的表面为粗基面 若零件上每个表面都要加工 则以加工余量最小的表面作为粗基面 粗基面选择比较 2 选择不加工面作为粗基面 3 便于装夹的原则为使工件定位稳定 夹紧可靠 要求所选用的粗基面尽可能平整光洁 不允许有锻造飞边 铸造浇冒口切痕或其他缺陷 并有足够的支承面积 4 粗基面一般不得重复使用的原则粗基面通常只允许使用一次 这是因为粗基面一般都很粗糙 重复使用同一粗基面所加工的两组表面之间的位置误差会相当大 所以 粗基面在同一尺寸方向上一般不得重复使用 上述四项选择粗基面的原则 是从生产实际中总结出来的 在保证加工精度的前提下 应使定位简单准确 夹紧可靠 加工方便 夹具结构简单 因此 必须结合具体的生产条件和生产类型来分析和运用这些原则 小结 机器零件的结构形状虽然多种多样 但它们都是由一些最基本的几何表面 外圆 孔 平面等 组成的 机器零件的加工过程实际就是获得这些几何表面的过程 同一种表面可以选用各种不同的加工方法加工 但每种加工方法的加工质量 加工时间和所花费的费用却是各不相同的 工程技术人员的任务 就是要根据具体加工条件 生产类型 设备状况 工人的技术水平等 选用最适当的加工方法 加工出合乎图样要求的机器零件 2 加工方法的选择 外圆加工中各种加工方法的加工经济精度及表面粗糙度 1 选择加工方法的依据 1 首先要根据每个加工表面的技术要求 确定加工方法及分几次加工 所选择的加工方法的经济精度及表面粗糙度应与被加工表面的精度要求和表面粗糙度要求相适应 表6 6 6 7 6 8 2 决定加工方法时要考虑被加工材料的性质 例 淬火钢 磨削有色金属 金刚车 或高速精密车 3 选择加工方法要考虑到生产类型 即要考虑生产率和经济性的问题 例 大批大量生产 专用的高效率设备 专用的工艺设备 单件小批生产 通用设备 通用工艺设备 一般的加工方法 4 选择加工方法要考虑本厂现有设备情况及技术条件 应该充分利用现有设备 挖掘企业潜力 发挥工人群众的积极性和创造性 有时虽有该类设备 但因负荷的平衡问题 还得改用其他的加工方法 2 加工方法的选择顺序 一般先选择该表面终加工工序加工方法 然后逐一选定该表面前导工序的加工方法 例 加工一个精度等级为IT6 表面粗糙度为0 2 m的钢件外圆表面 试选择其加工方法 典型表面加工路线 1 外圆表面 2 孔 图孔的典型加工工艺路线 3 平面 当零件的加工质量要求较高时 一般都要经过粗加工 半精加工和精加工等三个阶段 如果零件的加工精度要求特别高 表面粗糙度要求特别小时 还要经过精整和光整加工阶段 各个加工阶段的主要任务是 1 粗加工阶段高效地切除加工表面上的大部分余量 使毛坯在形状和尺寸上接近成品零件 这一阶段的关键问题是提高生产率 3 加工阶段的划分 为主要表面的精加工作好准备 达到一定的加工精度 保证一定的精加工余量 并完成一些次要表面的加工 钻孔 攻螺纹 铣键槽等 一般在热处理之前进行 3 精加工阶段保证各主要表面达到零件图规定的加工质量要求 这一阶段的主要问题是如何保证加工质量 2 半精加工阶段 对于精度要求很高 IT6以上 表面粗糙度值要求很小 Ra 0 32 m 的表面 尚需安排光整加工阶段 其主要任务是以提高尺寸精度和减小表面粗糙度为主 一般不用于提高形状精度和位置精度 4 光整加工阶段 1 保证加工质量毛坯本身就具有内应力 且粗加工时因切削余量大 切削力 切削热 夹紧力也大 加工后内应力将重新分布 工件会产生较大的变形 划分加工阶段后 粗加工产生的误差和变形 可通过半精加工和精加工予以纠正 并逐步提高零件的精度和表面质量 将零件的加工过程划分为几个加工阶段的主要目的是 粗加工可安排在精度低 功率大 生产效率高的机床上进行 精加工则安排在精度高 功率小的机床上进行 使机床各自发挥自己的效能 延长机床的使用寿命 3 便于组织生产热处理工序的安排各加工阶段要求的生产条件不同 如精密加工要求恒温洁净的生产环境 再如 对一些精密零件 粗加工后要安排时效处理 半精加工后又安排淬火 划分加工阶段后便于这些热处理工序的安排 2 可合理使用机床设备 4 及时发现毛坯的缺陷粗加工时去除了加工表面的大部分余量 当发现有缺陷时可及时报废或修补 避免精加工工时的损失 5 可使精加工表面不受损伤或少损伤 因精加工表面的工序安排在最后 将工艺过程划分为几个阶段进行是对整个加工过程而言的 不能拘泥于某一表面的加工 例如 工件的定位基准 在半精加工阶段 有时甚至在粗加工阶段 中就需要加工得很精确 而在精加工阶段中安排某些钻 攻螺纹孔之类的粗加工工序也是常见的 注意 当然 划分加工阶段并不是绝对的 在高刚度高精度机床设备上加工刚性好 加工精度要求不特别高或加工余量不太大的工件就可以不必划分加工阶段 有些精度要求不太高的重型零件 由于运送工件和装夹工件费时费工 一般也不划分加工阶段 而是在一个工序中完成全部粗加工和精加工工作 在上述加工中 为减少夹紧变形对工件加工精度的影响 一般都在粗加工后松开夹紧装置 然后用较小的夹紧力重新夹紧工件 继续进行精加工 这对提高工件加工精度有利 一般情况下 根据工步本身的性质 粗精加工阶段的划分 定位基面的选择和转换等 就把这些工步集中成若干个工序 在若干台机床上进行 确定零件加工过程工序数有两种截然不同的原则 一种是工序集中原则 另一种是工序分散原则 4 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中完成 每道工序加工内容多 最大限度的工序集中 就是在一个工序内完成工件所有表面的加工 工序分散 将零件的加工分散到很多道工序内完成 每道工序加工的内容少 最大限度的工序分散就是使每个工序只包括一个简单工步 1 由于采用高生产率的专用设备和工艺装备 大大提高了生产率 2 减少了设备的数量 相应地减少了操作工人和生产面积 3 减少了工序数目 缩短了工艺路线 简化了生产计划工作 4 缩短了加工时间 减少了运输工作量 因而缩短了生产周期 工序集中的特点是 5 减少了工件的安装次数 不仅有利于提高生产率 而且由于在一次安装下加工多个表面 也易于保证这些表面间的位置精度 6 因为采用的专用设备和专用工艺装备数量多而复杂 因此机床和工艺装备的调整 维修也很费事 生产准备工作量很大 工序分散的特点是 1 所用机床和工艺装备简单 易于调整 2 对操作工人的技术水平要求不高 3 生产准备工作量小 4 容易变换产品 5 设备数量多 工人数量多 生产面积大 传统的以专用机床 组合机床为主体组建的流水生产线 自动生产线基本是按工序分散原则组织工艺过程的 这种组织方式可以实现高生产率生产 但对产品改型的适应性较差 转产比较困难 采用数控机床和加工中心加工零件都按工序集中原则组织工艺过程 虽然设备的一次性投资较高 但由于可重组生产的能力较强 生产适应性好 转产相对容易 仍然受到愈来愈多的重视 1 切削加工工序机械加工工序先后顺序的安排 一般应遵循以下几个原则 1 先粗后精 先安排粗加工 中间安排半精加工 最后安排精加工和光整加工 5 加工顺序的安排 切削加工工序热处理工序辅助工序 加工顺序 2 先主后次 先安排零件的装配基面和工作表面等主要表面的加工 后安排如键槽 紧固用的光孔和螺纹孔等次要表面的加工 一般次要表面的加工放在精加工或光整加工之前 3 先基面后其它 加工一开始总是先把精基面加工出来 如果精基面不止一个 按基面转换的顺序和逐步提高加工精度的原则来安排基面和主要表面的加工 4 先面后孔 对于箱体 支架 连杆