工艺技术_工艺规程设计培训课件

s 数控机床拆装实习 数控设备应用与维护教研组 数控工程系 工艺规程设计培训 数控设备应用与维护专业 数控工程系 2012年12月12日 工艺规程设计 定义 规定产品或零部件制造过程和操作方法的工艺文件分类 机械加工工艺规程 装配工艺规程 特种和专业工艺规程 机械加工工艺规程内容 机械加工工艺过程卡以工序为单位简要说明产品和零部件加工过程的工艺文件 主要确定工件的加工流向 是制定其他工艺文件的基础 也是进行生产准备 编制作业计划和组织生产的依据加工工序卡在工艺过程卡的基础上 按每道工序所编制的工艺文件 对该工序的每个工步的加工内容 工艺参数 操作要求及所用设备进行详细说明 指导工人生产 常见格式 常见格式 常见格式 检验卡片 工艺规程作用 指导生产的主要技术文件生产组织管理和生产准备的依据新设计和扩建工厂的技术依据 制定工艺规程的原则 技术上先进经济上合理环境上适宜综上所述 在一定条件下 在保证质量和生产进度的前提下 能够获得最佳的经济效益 所需原始资料 产品的装配图及零件图验收产品的质量标准产品的 年 生产纲领本厂的生产环境 生产条件国内外先进工艺及生产技术的发展状况 工艺路线制定 图样分析毛坯选择工序划分机床选择夹具选择刀具选择量具选择工步设计 分析零件图和产品装配图 熟悉产品的性能 用途 工作条件结合总装图 部装图 了解零件在产品中的功用 工作条件掌握零件上影响产品性能的关键加工部位和关键技术要求审查图样正确性 合理性 视图 尺寸 技术要求 材料 审查零件结构工艺性掌握零件的外形轮廓掌握零件的材料性能 毛坯选择因素 零件的材料及对零件力学性能的要求零件的结构形状与外形尺寸生产类型生产条件充分考虑利用新工艺 新技术 新材料 零件的材料及对零件力学性能的要求 零件的材料是铸铁 青铜只能用铸造毛坯 零件的材料是钢材 力学性能要求较高时 不管形状简单与复杂 都应选择锻件 当零件力学性能无过高要求可选型材或铸钢件 零件的结构形状与外形尺寸 钢质的一般用途是阶梯轴 如果台阶直径相差不大可用棒料 钢质的一般用途是阶梯轴 若台阶直径相差大 宜用锻件 大型零件一般用自由锻和砂型铸造 中小型零件可根据需要选用模锻和各种先进铸造方法 生产类型 大批量 宜选用毛坯精度和生产效率都高的先进的毛坯制造方法 单件 小批量宜选毛坯精度和生产效率低的一般毛坯制造方法 生产条件 能外协不自制 主要考虑经济性 充分考虑利用新工艺 新技术 新材料 精铸 精锻 冷轧 冷挤压 粉末冶金 工程塑料 确定毛坯 形状 铸件砂型铸造 精密压铸 熔模铸造 离心铸造锻件自由锻 模锻焊接件氩弧焊 气焊 手工焊 机械焊型钢圆钢 方钢 工字钢 H型钢后续加工件 确定毛坯 材料 金属材料 黑色金属 有色金属 粉末冶金 碳素钢 铸铁 合金钢 重金属 贵金属 轻金属 稀有金属 钢的分类 工序划分 机械加工工艺过程是由一个或者若干个顺序排列的加工过程组成 整个工艺过程的每一个加工过程就是一个工序 定义 一个人或一组人在一台机床上或一个工地 对一个或者同时对几个工件所连续完成的那部分工艺过程 注 区分工序的依据 工作地是否变动 加工是否连续 工序划分原则 按加工阶段划分工序集中原则工序分散原则按加工设备按加工刀具 划分加工阶段的原因 保证加工质量的需求合理使用机床设备的需求热处理工序的干涉粗加工阶段可及早的发现毛坯缺陷 按加工阶段划分 粗加工半精加工热处理精加工光整加工 工序集中 每个工序包括较多的工步 完成较多的表面的加工任务 而整个工艺过程由较少的工序组成特点 工序数目少 设备数量少 减少人数和生产面积工件装夹次数少 缩短辅助时间 加工精度高利于采用高效专机和工艺设备 生产效率高生产准备工作量大 调整费时 对产品更新的适应性差 工序分散 每个工序包含较少工步 甚至一个工步 整个过程都由较多的工序组成特点 工序数目多 设备数目多 人多 生产面积大可以选用最有利的切削用量机床 刀具 夹具等结构简单 调整方便生产准备工作量小 改变生产对象容易 产品适应性好 工序顺序安排 机加工序安排基准先型先粗后精先主后次先面后孔 热处理工序安排 热处理的意义 提高工件材料的力学性能 改善工件材料的切削性能 消除工件材料内部应力预备热处理退火 正火改善切削加工性能和消除内应力 含碳量 0 5 为了降低硬度便于切削 采用退火 含碳量 0 3 为了避免硬度过低切削时粘刀 采用正火提高硬度 退火 正火常安排在毛坯制造后粗加工前 调质处理淬火后高温回火 能获得均匀细致的索氏体组织 为日后表面淬火和渗氮做组织准备 用于预备处理时 常置于粗加工之后时效处理消除毛坯制造和机械加工中产生的内应力 稳定零件的加工精度时效分为自然时效和人工时效 将铸件在露天放置几个月 甚至几年 将铸件在入时效炉内 以50 100 h的速度加热到500 550 保温3 5h 然后以20 50 h的速度随炉冷却 最终热处理 主要提高零件材料的硬度 耐磨性 主要的热处理措施有 淬火 渗碳淬火 渗氮及液体碳氮共渗淬火后表面产生氧化层且有一定变形 故一般安排在半精加工和精加工之间 但在淬火前需将铣槽 钻孔 攻丝 去毛刺等次要表面要加工完毕渗碳淬火是使零件表层增加含碳量 淬火后表层硬度增加 芯部仍保持较高韧性 渗氮 液体碳氮共渗根据零件的加工要求安排在粗 精磨之间或精磨后 用于装饰及防锈表面的电镀 发蓝处理 一般安排在机械加工完毕后进行 外圆面加工方案 内圆柱面加工方案 平面加工 机床选择 根据粗精加工粗加工 老旧机床 未经磨合新机床精加工 正常耗损机床根据工艺内容车 铣 刨 磨 钻 镗等根据生产规模小规模通用机床大规模专用机床 自由度及定位 工件自由度六点定位原理定位和夹紧定位类型欠定位 过定位 完全定位 不完全定位 基准相关概念 基准 用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的点 线 面分类 根据作用和应用场合而言分为 设计基准 工艺基准 基准 设计基准 零件图上用以确定零件上某些点 线 面所依据的点 线 面工序基准 工序图上用来标注本工序加工尺寸和形位公差的基准定位基准 加工中工件在机床上或夹具中占据正确位置所依据的基准测量基准 工件在加工中和加工后测量所用的基准装配基准 装配时用以确定零件在部件或产品中的相对位置所采用的基准 定位基准分类 粗基准 零件开始加工时 所有表面均未加工 以毛坯面作的定位基准精基准 已加工过的表面做的定位基准 粗基准的选择原则 加工余量最小的面不加工面重要表面毛坯尺寸和位置比较可靠 平整光洁面在同一尺寸方向上只允许用一次 精基准的选择原则 基准重合基准统一自为基准互为基准装夹方便 夹具作用 较容易 较稳定保证精度提高劳动生产率扩大机床使用范围改善劳动条件 保证生产安全 夹具组成 定位元件夹紧装置夹具体辅助元件对刀元件 定位方式 定位元件及定位装置 以平面定位支承钉 支承板 固定支承和浮动支承 固定支承与辅助支承以圆孔定位定位销 锥销以外圆柱面定位支承板 V型块 定位套 锥套 夹具分类 按应用范围通用夹具专用夹具组合夹具 夹具分类 按夹具动力源手动夹具气动夹具液压夹具电动夹具磁力夹具 夹具分类 按使用机床车床夹具铣床夹具钻床夹具镗床夹具磨床夹具齿轮加工机床夹具其他机床夹具 刀具选择 在切削过程中 刀具的切削能力直接影响生产率 加工质量及加工成本刀具切削能力取决于 刀具材料刀具几何参数 刀具材料应具备的性能 高的硬度及耐磨性良好的强度及韧性良好的热硬性良好的工艺性良好的经济性 常用刀具材料 高速钢以钨 铬 钒 钴为主要合金元素的高合金含量的合金工具钢常温硬度 63 70HRC 强度较高 韧性好 耐热温度 540 600 常用牌号 W18Cr4V W6Mo5Cr4V2应用 钻头 丝锥 成形刀具等复杂 小型 刚性差的低速切削刀具 硬质合金以高硬度的难熔金属碳化物和金属粘结剂经粉末冶金制成常温硬度 80 90HRC 韧韧性差 强度低 耐热温度 800 1000 常用牌号 YG3 YT14应用 YG类加工铸铁和有色金属 也适于加工不锈钢 高温合金 钛合金等难加工材料 YT类用于钢料的连续切削 添加 胆 用于加工耐热钢 不锈钢 陶瓷刀具AL2O3基陶瓷和SI3N4基陶瓷常温硬度 91 95HRC 化学稳定性好 抗粘结性好 耐热性 1200 强度差应用 高硬度材料精加工 立方氮化硼由立方氮化硼经高温高压转变而成常温硬度 96 105HRC 耐热性 1400 化学稳定性好 焊接性能差 抗弯强度低应用 高硬度 难加工材料的精加工 金刚石通过合金触媒作用在高温高压下由石墨转化而成常温硬度 120HRC 耐热温度低 与铁族金属亲和作用大应用 有色金属 非金属材料 刀具切削部分的组成 前刀面主后刀面副后刀面主切削忍副切削忍刀尖撗刃 刀具参考平面 基面Pr切削平面Ps正交平面Po 刀具几何角度 前角后角主偏角副偏角刃倾角 刀具的分类 整体刀具焊接刀具机夹刀具可转位刀具 刀具的分类 车刀铣刀镗刀滚刀钻头铰刀 量具选择 通用量具游标卡尺 千分尺 内径量表专用量具环规 塞规等 工序内容 工步 确定 工步 一个人或一组人在同一个工作地点或同一台机床对同一个工件用同一把刀具在连续的时间内所完成的加工内容工步是工序的组成内容 装夹找正 直接找正划线找正用夹具找正 加工路线设计 总原则 至上而下从外往里先开后合 粗加工路线设计空行程最短进给行程最短逆铣精加工路线设计按轮廓轨迹来进行顺铣 进给路线设计 起刀点 刀补建立点 轮廓起点 轮廓重点 刀补取消点 刀具返回点 G0 G1建立刀补 切线切入 切线切出 G0 G1取消刀补 轮廓切削 切削用量选择 切削三要素 切削速度背吃刀量进给量 切削三要素对刀具耐用度的影响 影响程度背吃刀量进给量切削速度 低 高 综合来看 先确定背吃刀量 其次进给量 最后确定切削速度 选择原则 在机床工艺系统刚性允许的前提下 选择极大值粗加工效率至少精加工质量优先 工艺链 尺寸链的定义 一组相互关联的尺寸 组成封闭形式 如同链条一样环环相扣 为尺寸链尺寸链的组成封闭环增环减环尺寸链特性封闭性关联性 注意 1 尺寸链计算必须首先确定封闭环 封闭环错 一切计算全错2 确定封闭环的关键 间接获得或最后形成 尺寸链的分类 按场合分工艺尺寸链 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 按环的空间位置分直线尺寸链 全部组成环平行于封闭环的尺寸链平面尺寸链 全部组成环位于一个或几个平行平面内 其中某些组成环不平行于封闭环空间尺寸链 组成环位于几个不平行平面内的尺寸链 尺寸链的计算 直线尺寸链是工艺尺寸链的最常见形式 也是解决平面尺寸链和空间尺寸链的基础尺寸链的计算方法 极值法概率法 主要计算公式 封闭环基本尺寸封闭环最大极限尺寸封闭环最小极限尺寸封闭环的上偏差封闭环的下偏差封闭环的公差 测量基准和设计基准不重合 加工尺寸链 设计尺寸链 A0 A2 A1 A2 A0 A1 加工尺寸链计算 加工时Ao的保证由A1和A2来实现的 即Ao为封闭环 A2为增环A1为减环计算关系式如下 A0 A2 A1Es0 ES2 Ei1Ei0 Ei2 ES1通过计算可得 A1 40Ei1 0Es1 0 19 设计尺寸链计算 A0为封闭环 A2为增环 A1为减环计算关系如下 A0 A2 A1Es0 ES2 Ei1Ei0 Ei2 ES1计算结果 A0 40Ei0 0 17Es0 0 36 分析 结论 由此可见 测量基准和设计基准不重合 通过尺寸换算间接保证设计尺寸 零件的加工精度需要提高很多 因此在没有十分必要时 尽量采用基准重合原则用换算间接保证设计尺寸只是保证设计尺寸合格的必要条件 而非充要条件 因此在换算尺寸超差时 尚需对有关尺寸进行复核 并计算间接保证尺寸的实际尺寸 才能判断该零件是否合格 基准不统一 A B L1 L2 L0 A B表示先加工表面 镗孔时为工件装夹方便以A为定位基准按工序尺寸L3进行加工 尺寸链简图 注 L0为封闭环 增环 L2 L3减环 L1 计算如下 L3 L2 L1 L0ES3 ES2 Ei1 ES0Ei3 Ei2 ES1 Ei0 结果 L3 300ES3 0 1Ei3 0 2 分析 结论 此结果绝对不可能出现措施 改变定位方法重新分配工艺尺寸链公差说明当工艺基准与设计基准不重合时 通过尺寸链换算间接保证图样上某一设计尺寸 必然要通过提高零件的加工精度来实现 若封闭环的公差大于组成环公差之和很多时刻只提高工序的加工精度来实现 若封闭环的公差