4.3guicheng[1].ppt

1 阅读装配图和零件图了解产品的用途 性能和工作条件 熟悉零件在产品中的地位和作用 明确零件的主要技术要求 2 工艺审查审查图纸上的尺寸 视图和技术要求是否完整 正确 统一 分析主要技术要求是否合理 适当 审查零件结构工艺性 3 熟悉或确定毛坯确定毛坯的依据是零件在产品中的作用 零件本身的结构特征与外形尺寸 零件材料工艺特性以及零件生产批量等 常用的毛坯种类有铸件 锻件 焊接件 冲压件 型材等 其特点及应用见表5 4 三 机械加工工艺规程设计 一 机械加工工艺规程设计步骤 机械加工工艺规程设计步骤 4 拟定加工路线5 确定满足各工序要求的工艺装备 机械加工工艺规程设计步骤 包括机床 夹具 刀具 量具 辅具等 工艺装备的选择在满足零件加工工艺的需要和可靠地保证零件加工质量的前提下 应与生产批量和生产节拍相适应 并应充分利用现有条件 以降低生产准备费用 对必须改装或重新设计的专用或成组工艺装备 应在进行经济性分析和论证的基础上提出设计任务书 5 确定各工序加工余量 计算工序尺寸和公差 确定加工余量 计算工序尺寸和公差 确定各工序的技术要求和检验方法 确定切削用量和时间定额 评价工艺路线对所制定的工艺方案应进行技术经济分析 并应对多种工艺方案进行比较 或采用优化方法 以确定出最优工艺方案 10 填写或打印工艺文件 机械加工工艺规程设计步骤 二 工艺路线的拟定 1 选择定位基准 1 基准分类1 设计基准 2 工艺基准 工序基准工序图上用来确定本工序所加工表面加工后的尺寸 形状 位置的基准 定位基准a 粗基准和精基准b 附加基准 测量基准 装配基准 基准分类归纳如下 在保证得到所选精基准的前提下确定粗基准选择粗基准一般应遵循以下原则 1 选择不加工面为粗基准2 合理分配加工余量的原则3 便于工件装夹原则4 同方向上粗基准不得重复使用 2 粗基准的选择 主要应保证加工精度和装夹方便选择精基准一般应遵循以下原则 1 基准重合原则设计 工序 与定位2 基准统一原则各工序的基准相同3 互为基准原则两表面位置精度高4 自为基准原则加工余量小而均匀 3 精基准的选择 2 表面加工方法的选择 1 尽量采用经济加工精度方案进行加工 零件结构形状虽多种多样 但都是由基本表面组合而成 同一种表面又有不同的加工方案 一般选择原则如下 2 首先考虑主要表面的加工方案 3 确定加工方案时应考虑零件的材料 硬度 结构形状 尺寸大小等 4 加工方案要和生产类型 生产率的要求相适应 考虑现有技术力量和设备 3 加工阶段的划分 1 粗加工阶段去除各表面大部分余量 关键是提高生产率 2 半精加工阶段次要表面达到要求 为主要表面的精加工作准备 3 精加工阶段各主要表面达到零件图规定的质量要求 4 光整加工阶段主要用于高精度 小粗糙度要求的表面 划分加工阶段的主要目的 1 保证加工质量粗加工余量大 较大夹紧力 切削力 切削热 工件产生较大变形和加工误差 通过半精 精加工逐步纠正 2 合理使用设备有利于按照不同要求选不同精度 刚性 功率的机床 3 便于安排热处理工序热处理常穿插在加工阶段之间 也便于组织生产 4 及时发现毛坯的缺陷以决定零件的报废或修补 避免盲目加工造成的浪费 4 工序的集中与分散 确定工序内容时有两种思路 即工序集中与分散 工序集中的特点是 1 可减少工件装夹次数 易保证位置精度 2 工序数少 减少了设备数量 操作工人和生产面积 3 可采用高效专用设备 工艺装备 提高加工精度和生产率 4 设备的一次性投资大 工艺装备复杂 工序分散的特点是 1 设备 工装比较简单 调整 维护方便 生产准备工作量少 2 每道工序的加工内容少 便于选择最合理的切削用量 对操作工人的技术水平要求不高 3 工序数多 设备数量多 操作人员多 占用生产面积大 工序集中分散各有所长 工序集中优点较多 现代生产的发展趋于工序集中 5 工序顺序的安排 1 机械加工顺序的安排1 先基准后其它2 先平面后孔3 先主后次4 先粗后精 2 热处理工序的安排1 预备热处理 退火和正火粗加工之前或后 调质粗加工后半精加工前2 最终热处理 淬火半精加工后精加工前 渗碳半精加工后精加工前 渗氮半精加工或精加工后 3 其它工序的安排1 检验工序 粗加工结束后 重要工序前后 转向另车间前后 全部加工结束后2 去除毛刺3 特种检验无损探伤 平衡试验4 表面处理表面涂层 镀层 发蓝5 洗涤防锈 6 机床与工艺装备的选择 机床尺寸规格与工件的形体尺寸相适应 精度等级与本工序加工要求相适应 电机功率与本工序加工所需功率相适应 自动化程度和生产效率与生产类型相适应 工艺装备直接影响加工精度 生产效率和制造成本 中小批条件下可选用通用工艺装备 大批大量生产中可考虑制造专用工艺装备 机床和工艺装备的选择不仅要考虑投资的当前效益 还要考虑产品改型及转产的可能性 应使其具有足够的柔性 三 加工余量 工序间尺寸及公差的确定 1 加工余量 1 加工余量的概念 总余量Z0与工序余量Zi的关系 单边余量对于非对称表面 其加工余量用单边余量Zb表示Zb la lb双边余量对于外圆内圆等对称表面加工余量用双边余量2Zb表示 双边余量外圆表面2Zb da db 内圆表面2Zb Db Da 单边余量Zb la lb 工序尺寸公差一般按 入体原则 标注Zmax la lb Tb Zb TbZmin la Ta lb Zb Ta工序余量变动范围Tz Zmax Zmin Tb Ta 由于各工序尺寸都有偏差 故实际切除的余量是变化的 工序余量又分为公称余量Zb 最大余量Zmax 最小余量Zmin对于被包容面 本工序的公称余量Zb la lb 对于包容尺寸 孔径 槽宽 下偏差为0 其最小尺寸就是基本尺寸 本工序的公称余量Zb lb la Zmax lb Tb la Zb TbZmin lb la Ta Zb Ta工序余量变动范围Tz Zmax Zmin Tb Ta 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 Ta值没有包括的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加工表面工序尺寸公差范围之内 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 b如果本工序存在装夹误差 定位误差 夹紧误差 在确定本工序加工余量时还应考虑 b的影响 ea与 b都是向量 要用矢量相加所得矢量和的模进行余量计算 3 加工余量的确定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 2 工序尺寸及其公差的确定1 工艺基准与设计基准重合同一表面经多次加工达到图纸尺寸要求 其中间工序尺寸根据零件图尺寸加上或减去工序余量即可得到 即从最后一道工序向前推算 得出相应的工序尺寸 一直推算到毛坯尺寸 2 工艺基准与设计基准不重合必须通过工艺尺寸的计算才能得到 第 部分介绍 3 工艺尺寸的计算 按尺寸链在空间分布的位置关系 分为直线尺寸链 平面尺寸链和空间尺寸链 在尺寸链中 以直线尺寸链 即全部组成环平行于封闭环的尺寸链用得最多 尺寸链 由相互联系 按一定顺序首尾相接排列的尺寸封闭图叫作尺寸链 根据用途不同分为工艺尺寸链和装配尺寸链工艺尺寸链是由单个零件在工艺过程中有关尺寸形成的 装配尺寸链指机器在装配过程中由相关零件的尺寸或相互位置关系所组成的尺寸链 1 极值法解工艺尺寸链 1 工艺尺寸链的基本概念 A1和A2是在加工过程中直接获得 尺寸A0是间接保证的 A1 A2和A0构成一个封闭的尺寸组 都叫尺寸链的环 组成环 加工过程中直接获得的尺寸如A1 A2是组成环 封闭环 间接获得的尺寸A0称为封闭环 增环 它增大将使封闭环随之增大的组成环如A2叫增环 减环 它增大反使封闭环随之减小的组成环如A1叫减环 尺寸链计算的关键 正确画出尺寸链图 找出封闭环 确定增环和减环 作尺寸链图按照加工顺序依次画出各工序尺寸及零件图中要求的尺寸 形成一个封闭的图形 找封闭环根据工艺过程 找出间接保证的尺寸A0为封闭环 确定增环和减环可用以下简便的方法得到 从封闭环开始 给每一个环画出箭头 最后再回到封闭环 像电流一样形成回路 凡箭头方向与封闭环方向相反者为增环 如A2 箭头方向与封闭环方向相同者为减环 如A1 2 尺寸链的基本计算公式 用极值法解尺寸链的基本计算公式如下 a 封闭环的基本尺寸等于增环的基本尺寸之和减去减环的基本尺寸之和 即 b 封闭环的最大极限尺寸等于增环最大极限尺寸之和减去减环最小极限尺寸之和 即 c 封闭环的最小极限尺寸等于增环最小极限尺寸之和减去减环最大极限尺寸之和 即 d 封闭环的上偏差等于增环上偏差之和减去减环下偏差之和 即 e 封闭环的下偏差等于增环下偏差之和减去减环上偏差之和 即 f 封闭环的公差等于组成环公差之和 即 封闭环的公差比任何一个组成环的公差都大 应尽量选择最不重要的尺寸作封闭环 为减小封闭环公差 应尽量减少组成环数及其公差 计算尺寸链时 常遇到两种类型的问题 1 已知全部组成环的极限尺寸 求封闭环基本尺寸及公差 称为 正计算 结果唯一 2 已知封闭环的极限尺寸 求一个或几个组成环的极限尺寸 称为 反计算 通常在制定工艺规程时 由于基准不重合而需要进行的尺寸换算属于这类计算 结果不唯一 需优化计算 统计法解算尺寸链的基本计算公式除可应用极值法解直线尺寸链的有些公式外 有以下两个基本计算公式 1 封闭环中间偏差 2 统计法解直线尺寸链 2 封闭环公差 i ESi EIi 2 例 如图活塞上加工销孔 要求保证尺寸A0 设计基准为活塞顶面 为加工方便常用B面定位 按工序尺寸A1加工销孔 试确定工序尺寸A1及其公差 3 几种工艺尺寸链的分析与计算 1 定位基准与设计基准不重合的尺寸换算 解 作出尺寸链图 按照加工顺序确定封闭环A0 画箭头分出增环A2和减环A1 进行尺寸链计算A1的基本尺寸A0 A2 A199 155 A1得A1 56mm验算封闭环公差T0 T1 T2T0 T2修正T2 0 063A1上偏差EIA0 EIA2 ESA1ESA1 0 063 0 087 0 024A1下偏差ESA0 ESA2 EIA1EIA1 0 0 0 故工序尺寸A1为 A1 56 0 024mm 0 2 一次加工满足多个设计尺寸要求时工序尺寸及公差的计算 解 作出尺寸链图 按照加工顺序确定封闭环A0 画箭头分出增环A1 A3和减环A2 中间工序尺寸A1的计算A1基本尺寸A0 A1 A A243 3 A1 20 19 8得A1 43 1验算公差T0 T1 T3 T2T1 0 2 0 031 0 0195 0 1495 A1上偏差0 2 ESA1 0 0195 0ESA1 0 2 0 0195 0 1805A1下偏差0 EIA1 0 0 031EIA1 0 031故插键槽时的工序尺寸A1 43 1 0 1805 0 031 3 保证渗碳或渗氮层深度的工序尺寸及公差的计算 解 作出尺寸链图 按照加工顺序确定封闭环A0 画箭头分出增环A1 t和减环A2 解 列出尺寸链 判断各环性质Z为封闭环 A2为增环 A1 A3为减环 计算 Z 80 49 6 30 0 4BSZ 0 05 0 0 15 0 10BIZ 0 20 0 20 0 0 40 5 复杂工序尺寸计算 有关轴向表面工艺过程如下 A定位车D得全长A TA1 2 车小外圆到B得长度40 0 2 D定位车A得全长A2 TA2 2 镗大孔到C得尺寸A3 TA3 2 D定位磨A保证全长A4 50 0 5 求A A2 A3 A4及公差验算Z3 解 作图分解尺寸链 确定封闭环A0 画箭头定增环A3 A4和减环A2 A1 A D 40 0 2 A2 B C A3 A4 50 0 5 A0 36 0 5 Z3 Z2 用双向对称偏差注尺寸50 0 5 49 75 0 2540 0 2 39 90 0 1036 0 5 36 25 0 25 计算工序尺寸及偏差计算A2 A3的基本尺寸 A4 49 75A2 49 75 0 2 49 95A0 A3 A4 A2A3 A0 A2 A4 36 25 49 95 49 75 36 45A1 A2 Z2 49 95 2 8 52 75 把封闭环公差分配给组成环 TA0 TA3 TA4 TA2TA4 TA0应修改为TA4 2 0 05TA2 2 0 1TA3 2 0 1A1按粗车精度TA1 2 0 25 验算工序余量Z3Z3为A2 A4的封闭环 公称余量Z3 A2 A4 0 2TZ3 2 TA2 2 TA4 2 0 1 0 05 0 15即Z3 0 2 0 15Z3max 0 35 Z3min 0 05工序余量是合理的 四 时间定额 在一定条件下规定生产一件产品或完成一道工序所耗时间 时间定额由以下几部分组成 1 基本时间tm 2 辅助时间ta装卸工件 开停机床 改变用量 测量尺寸 进退刀具等基本时间与辅助时间的总和称为作业时间 3 布置工作地时间ts润滑机床 清理切屑 收拾工具等 4 休息和生理需要时间tr单件时间tp为 tp tm ta ts tr 5 准备与终结时间tbe单件计算时间tpc为 tpc tp tbe n 五 工艺方案的经济分析 通过比较不同工艺方案的生产成本选出最经济的加工方案 1 工艺成本的组成及计算可变费用与零件的年产量有关 包括材料费 机床工人工资 机床电费 通用机床通用装备维护折旧费 不变费用与零件的年产量无关 包括专用机床专用工艺装备维护折旧费等 零件加工全年工艺成本为 S VN C单件工艺成本为 St V C N 2 工艺方案的经济评比 1 采用现有设备或基本投资相近1 两方案多数工序同计算少数不同工序单件成本来评比 St1 V1 C1 NSt2 V2 C2 N可直接计算比较或根据曲线进行比较N Nk时 可选方案2 N Nk时 可选方案1 1 采用现有设备或基本投资相近2 两方案多数工序不同少数同以全年工艺成本进行比较 2 基本投资相差较大应考虑投资差额回收期限 回收期是指一种方案比另一种方案多用的投资 需要多长时间方能收回 回收期可用下式求得 式中 K 基本投资差额 S 全年工艺成本节约额 Q 先进设备使产品上市快取得的全年增收总额 回收期越短 则经济效益越好 投资回收期应满足以下要求 1 回收期应小于专用设备或工艺装备的使用年限 2 回收期应小于市场对该产品的需求年限 3 回收期应小于国家规定的标准回收期 一般专用工艺装备标准回收期为2 3年 专用机床标准回收期为4 6年 六 工艺文件的编制 1 机械加工工艺过程卡片以工序为单位 主要列出零件加工的工艺路线和工序内容的概况 指导零件加工的流向 在单件小批生产中 通常不编制较详细的工艺文件 而以这种卡片指导生产 常用的机械加工工艺规程有以下三种形式 2 机械加工工艺卡片以工序为单位 除详细说明零件加工过程 还具体表示各工序 工步的顺序和内容 是指导工人操作和生产管理主要工艺文件 用于成批生产零件和小批生产的重要零件 3 机械加工工序卡片是根据每一道工序制定的 详细地标识该工序的加工表面 工序尺寸及公差 定位基准 装夹方式 刀具 工艺参数等信息 绘有工序简图和工艺内容的符号 是指导工人操作的重要工艺文件 主要用于大批量生产或成批生产中较重要的零件 合理的工艺规程是依据工艺理论和必要的工艺实验及实践制订出来的 是组织生产和管理工作的技术依据 是保证产品质量 稳定生产秩序的重要工艺文件 是新建和扩建工厂或车间的技术依据 七 典型零件加工工艺过程分析 1 轴类零件的加工 一般分为光滑轴 阶梯轴 空心轴和异形轴四类 加工面主要有内外圆柱面 圆锥面 螺纹 花键 键槽 轴类零件一般在机器中支承传动零件 传递转矩 承受载荷 对于机床主轴 它把旋转运动和转矩通过主轴端部的夹具传递给工件或刀具 因此它除了一般轴的要求 还必须具有很高的回转精度 1 轴类零件的技术要求分析 以CA6140型车床主轴为例 主轴跨距较大 采用前后支承为主 中间支承为辅的三支承结构 支承轴颈是主轴部件的装配基准 直接影响到主轴部件的回转精度 主轴锥孔轴线与支承轴颈的公共轴线尽量重合 否则将影响机床精度 使工件产生同轴度误差 主轴前端圆锥面和端面是安装卡盘的定位表面 保证锥面与支承轴颈轴线同轴 端面与支承轴颈轴线垂直 主轴螺纹表面中心线与支承轴颈的同轴度要求 否则引起主轴的径向圆跳动 主轴轴向定位面应与主轴回转轴线垂直 影响工件端面的平面度及对轴线的垂直度 加工螺纹时会造成螺距误差 安装传动齿轮的轴颈 若与支承轴颈不同轴 会造成齿轮啮合不良 考虑轴的耐磨性 抗振性 尺寸稳定性 以及在变载荷作用下所具有的抗疲劳强度等 2 轴类零件材料 毛坯和热处理一般轴类零件常用45钢 采用正火 调质 淬火等 中等精度转速较高的轴类 选用40Gr等合金结构钢 高精度轴用GCr15或65Mn等材料 调质或表面淬火处理 高速重载轴 用20GrMnTi渗碳钢或38CrMoALA渗氮钢 经调质和表面氮化 轴颈表面处于滑动摩擦中 要求较高耐磨性 使用较好轴瓦材料 采用滚动轴承时轴颈表面要求可较低些 轴类零件一般以棒料为主 某些大型 结构复杂情况下用铸件 如曲轴 重要 高速轴须采用锻件 单件小批量采用自由锻 大批量宜采用模锻 3 工艺过程特点1 定位基准常以设计基准 中心孔 为精基准 加工各阶段反复修正中心孔不断提高精度 采用基准重合 重准统一原则 空心轴需解决深孔加工和定位问题 常用外圆表面定位加工内孔 以内孔定位加工外圆 必要时借用锥堵 仍用顶尖孔定位 如此内孔 外圆互为基准反复加工 保证内孔 外圆的同轴度 精磨主轴内锥孔头架主轴与工件间采用挠性连接 工件回转轴线由专用磨夹具决定 不受头架回转误差影响 2 深孔加工为减小零件变形 在调质后进行 采用特殊钻头 设备和加工方式 解决好导向 排屑和冷却润滑问题 可采取下列措施 工件回转 钻头进给 使钻头具有自动定心的能力 采用深孔钻削系统 如内排式深孔钻 枪钻等 工件上预加工导向孔 深度1 1 5d 精度不低于IT7 大量输送一定压力的冷却介质 加快刀具冷却及排屑 3 细长轴的加工 工件装在前后顶尖上 紧松适当 亦可装在卡盘和后顶尖上 采用弹簧顶尖 以免工件热伸长受阻 细长轴刚性差 采用大主偏角 大前角 正刃倾角 采用中心架或跟刀架 以增加工艺系统刚性 采用采用反向车削 使工件轴向受拉 轴左端缠一圈钢丝 卡盘夹在钢丝上 避免过定位变形 充分使用切削液 4 一般传动轴加工工艺过程 各段直径相差不大 批量5件 选 60热轧40Gr圆钢料 主要表面M N P Q的加工顺序为 粗车 调质 半精车 磨削 在轴两端加工B型中心孔为定位精基准面 磨床主轴加工示例 点击播放 2 套类零件的加工 1 主要特点 起支承或导向作用 壁厚较薄易变形 长度大于直径 主要加工面为同轴度要求较高的内外回转表面 2 保证位置精度的主要方法 一次安装完成内外圆表面及端面的加工 主要加工面内外圆面互为基准反复加工 采用定位精度高的夹具 3 防止套类零件变形的主要措施 粗精加工分开 减小切削力 切削热