零件表面的加工方案周后明课件

1 机械加工工艺基础 2 1切削加工工艺理论基础 2传统切削加工方法 3特殊表面的加工 4零件表面的加工方案 5机械加工工艺过程 6特种加工工艺基础 7数控加工技术 8零件的结构工艺性 学习内容 3 一 目的 保证质量 提高生产率和经济性1 将前面学过的各种加工方法归纳起来 进一步分析它们的具体应用 2 学会针对具体情况灵活应用所学知识 二 方法 根据零件的结构特点 形状大小 技术要求 材料性能 生产批量 设备现状及经济性等进行分析 选择合适的加工方法三 加工方案 4零件表面的加工方案 4 4 1零件表面的精度等级及应用 一 零件表面的精度1 尺寸精度2 形状精度3 位置精度4 表面质量二 精度等级的划分及应用 见表4 1 5 4 2零件表面的切削加工方案 一 外圆面切削加工1 外圆面的精度要求可分为四类 低精度外圆面 次要零件的非配合面等IT12 IT11 Ra 50 12 5 m 中等精度外圆面 与轴套配合的表面或重要轴上的非配合面等 IT10 IT7 Ra 6 3 0 8 m 高精度外圆面 主轴颈 花键轴定心表面等IT7 IT6 Ra 0 8 0 2 m 特别精密外圆面 精密机床主轴颈 塞规的主要表面等 IT5 IT2 Ra 0 2 m 8 4 2零件表面的切削加工方案 二 内圆面 孔 的切削加工方案1 孔的精度要求同外圆面 分为四类2 内圆面的常用加工方法主要有 钻 扩 铰 车 镗 磨和拉及特种加工等 9 3 孔按工艺特点分类 非配合孔 回转体上的孔 箱体 支架上的孔 深孔 细长孔 说明 同一类孔的公差等级比轴低一级 4 2零件表面的切削加工方案 10 4 2零件表面的切削加工方案 孔的切削加工方案图 11 三 平面加工1 平面的基本切削加工方法有 车 铣 刨 磨 拉 刮研和特种加工等2 平面的精度要求可分为四类 低精度平面 非配合平面等IT12 IT11 Ra50 12 5 粗刨 粗铣 粗车 中等精度平面 如固定联接平面等IT10 IT8 Ra6 3 1 6 精刨 精铣 高精度平面 如导向面和重要结合平面IT8 IT6 Ra0 8 0 2 刮研 特别精密平面 如精密测量工具的工作平面等 IT6 IT5 Ra0 1 0 01 研磨 4 2零件表面的切削加工方案 12 3 各种加工方法适用情况 车 一般在加工内外圆面时 加工端面 都是小平面 保证垂直度 刨 窄长平面 单件小批量 铣 宽大平面 大批量 磨 精密铸 锻件及淬火件等难加工平面 拉 大批量生产 刮研 单件小批 4 2零件表面的切削加工方案 13 4 2零件表面的切削加工方案 14 四 成形面加工如手柄 凸轮 螺纹 齿面等1 加工方法 车 刨 插 拉 铣 磨等2 成形方法 轨迹法 刀尖的运动轨迹由纵向 横向联合进给法 双手联动 或靠模法来实现 成形法 成形刀具 展成法 用于齿面加工3 齿轮加工方法 铣齿 利用成形铣刀加工 属于成形法加工 滚齿 插齿 剃齿 磨齿 珩齿和研齿属于展成法加工 精锻 精铸齿轮 少无切削加工方法 特种加工方法 对于特殊材料的齿面 4 2零件表面的切削加工方案 15 4 螺纹加工方法 直径较大的梯形螺纹及蜗杆蜗轮等模数螺纹 铣螺纹 IT9 IT8 Ra6 3 3 2 车或铣螺纹后 表面淬火或渗碳 再进行磨螺纹 IT4 IT3 Ra0 8 0 2 磨螺纹后 再进行研磨 IT3 Ra0 1 0 05 直径较小 精度要求不太高的内 外螺纹 攻螺纹 IT8 IT6 Ra3 2 1 6 或套螺纹 大批量直径d 25mm的外螺纹 搓螺纹 IT7 IT5 Ra1 6 0 8 传动丝杆 滚螺纹 IT6 IT4 Ra0 8 0 2 难加工材料的螺纹 特种加工方法 IT9 IT5 Ra1 6 0 1 4 2零件表面的切削加工方案 16 一 选择加工方法和加工方案时应考虑的主要问题1 目的 保证质量 提高生产率 经济性2 问题的复杂性 不同零件的同一类表面 要考虑其尺寸大小 所处位置 批量大小而有区别 同一零件的同一表面 要考虑其生产批量 加工设备 生产组织等 而有不同的选择 同一种零件的加工 实现的方法很多 也应视具体情况 而选择不同的方案 4 3零件表面加工方案的选择 17 二 加工方案的选择 应考虑1 零件的技术要求2 零件的结构形状 尺寸大小3 零件的生产批量例如 加工孔 要求 IT7 Ra1 6 0 8可采用以下不同的方案 钻 扩 粗铰 精铰 尺寸较小的孔 4 3零件表面加工方案的选择 18 粗镗 车 半精镗 车 精镗 车 毛坯上铸出或锻出的孔 说明 A 有位置度要求的箱体上的孔 镗 无位置度要求的回转体零件上的孔 车B 多用于未淬火的铸 锻出的孔的加工 特别适宜于有色金属大孔的加工 粗镗 车 半精镗 车 磨 适于淬火件的加工 不宜加工有色金属 钻 扩 拉 仅适宜大批量生产 4 3零件表面加工方案的选择 19 5机械加工工艺过程 一 常用名词1 生产过程 是将原材料变为成品的全过程2 工艺过程 生产过程中最重要的部分 是直接改变生产对象的形状 尺寸 相对位置和性质 使其成为成品的全过程 3 机械加工工艺过程 是用机械加工的方法完成的工艺过程 5 1生产过程和工艺过程 20 5 1 1机械加工工艺规程 21 5 1 2机械加工工艺规程设计原则 1 以保证零件加工质量 达到设计图纸规定的各项技术要求为前提 2 工艺过程有较高的生产效率和较低的成本 3 充分考虑和利用现有生产条件 尽可能作到平衡生产 4 尽量减轻工人劳动强度 保证安全生产 创造良好 文明劳动条件 5 积极采用先进技术和工艺 减少材料和能源消耗 并应符合环保要求 22 5 1 3制定工艺规程所需原始资料 产品的验收质量标准产品的全套装配图及零件图产品的生产纲领及生产类型零件毛坯图及毛坯生产情况本厂 车间 的生产条件各种有关手册 标准等技术资料国内外先进工艺及生产技术的发展与应用情况 23 5 1 4机械加工工艺规程设计步骤 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 24 5 1 4机械加工工艺规程设计步骤 25 5 1 4机械加工工艺规程设计步骤 4 选择定位基准 见5 2节 5 拟定加工路线 见5 3节 6 确定满足各工序要求的工艺装备 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 26 确定各工序加工余量 计算工序尺寸和公差 见5 4 5 5节 确定切削用量 见3 6节 确定时间定额 见5 7 1节 编制数控加工程序 对数控加工 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 见5 6 3节 12 填写或打印工艺文件 5 1 4机械加工工艺规程设计步骤 27 5 1生产过程和工艺过程 二 机械加工工艺过程的组成工艺过程含若干个工序 工序包含工步 走刀和安装等1 工序 指一个 或一组 工人 在一个工作地 对一个 或同时对几个 工件所连续完成的那一部分工艺过程2 工步 在加工表面和加工工具不变的情况下 所连续完成的那一部分工序 28 3 走刀 指每一次切削4 安装 指工件在一次装夹中所完成的那一部分工序 5 1生产过程和工艺过程 29 5 2工件的安装与夹具 一 工件的定位 指确定工件在机床上或夹具中占有正确位置的过程 一 六点定位原理指用一定规律分布的六个支承点限制六个自由度而实现定位的原理 1 物体的六个自由度 30 2 工件的六点定位 5 2工件的安装与夹具 2 物体的六点定位 31 二 工件的定位方式及种类 完全定位 指限制六个自由度 5 2工件的安装与夹具 32 不完全定位 指在满足加工要求的前提下 工件限制的自由度少于六个 5 2工件的安装与夹具 33 欠定位 该限制的自由度没有得到限制称欠定位 过定位 工件的自由度被设置的定位元件重复限制的定位方式 5 2工件的安装与夹具 34 5 2工件的安装与夹具 定位分析举例 例1 定位套定位例2 定位销定位 35 例3 V形块定位例4 例5 5 2工件的安装与夹具 36 例6 三爪卡盘定位 5 2工件的安装与夹具 37 二 夹具常识1 工件的安装方法 直接在机床工作台或花盘上安装 使用夹具安装2 夹具的分类 通用夹具 专用夹具 通用可调夹具和成组夹具 组合夹具 5 2工件的安装与夹具 38 3 夹具上自由度的限制举例分析4 夹具的组成 定位装置 夹紧装置 导向元件 夹具体 5 2工件的安装与夹具 39 三 正确理解和分清 定位 与 夹紧 的概念 定位是靠工件上的定位基准面始终与夹具上的定位支承点保持紧密接触 或配合 来实现的 与夹紧无关 夹紧是工件在外力作用下 仍能保持其正确位置 夹紧必须是在定位已确定的前提下进行例如 磨床上用电磁工作台定位工件磨平面 5 2工件的安装与夹具 40 5 3基准及其选择原则 在零件制造过程中 用来确定工件上几何要素的几何关系所依据的那些点 线 面称为基准 一 基准的分类 1 设计基准在零件图上用以确定其它点 线 面位置的基准 称为设计基准 例如轴套零件 各外圆和内孔的设计基准是零件的轴心线 端面A是端面B C的设计基准 内孔的轴线是外圆径向跳动的基准 41 5 3基准及其选择原则 2 工艺基准所谓工艺基准是在加工 测量和装配时所使用的基准 用来确定加工工序中的加工表面 加工后及装配时的尺寸 形状 位置的基准 工艺基准按不同的用途可分为工序基准 定位基准 测量基准 装配基准 工序基准 在工序图上 用来确定本工序所加工表面加工后的尺寸 位置的基准 称为工序基准 42 5 3基准及其选择原则 定位基准 在加工时用作定位的基准 它是工件上与夹具定位元件直接接触的点 线 面 用夹具装夹时 定位基准就是工件与夹具定位元件相接触的面 43 5 3基准及其选择原则 测量基准 在测量零件已加工表面的尺寸和位置时所采用的基准 44 5 3基准及其选择原则 装配基准装配时用来确定零件或部件在产品中的相对位置所采用的基准 45 5 3基准及其选择原则 二 定位基准的选择原则 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 图5 1 等 使用经过机械加工表面作为定位基准 称为精基准 46 5 3基准及其选择原则 47 5 3基准及其选择原则 1 粗基准的选择原则 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 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 粗基准选择比较 48 5 3基准及其选择原则 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 49 5 3基准及其选择原则 粗基准一般不得重复使用原则 50 5 3基准及其选择原则 2 精基准的选择原则 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 51 5 3基准及其选择原则 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 52 5 3基准及其选择原则 互为基准原则 图5 8主轴零件精基准选择 例 主轴零件精基准选择 图5 8 自为基准原则 例 床身导轨面磨削加工 图5 9 53 5 3基准及其选择原则 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 54 5 4机械加工工艺过程的制定 一 机械加工工艺过程制定的步骤及内容 1 拟订加工工艺路线 研究零件图样及技术要求 拟订零件的加工方法 加工方案及工艺路线 2 安排好加工工序 1 选择毛坯类型 2 安排好切削加工工序确定主要表面加工方案和步骤确定主要粗 精基准 55 5 3 2加工顺序的安排 先基准后其他 先加工基准面 再加工其他表面先面后孔 有两层含义 1 当零件上有较大的平面可以作定位基准时 先将其加工出来 再以面定位 加工孔 可以保证定位准确 稳定2 在毛坯面上钻孔或镗孔 容易使钻头引偏或打刀 先将此面加工好 再加工孔 则可避免上述情况的发生先主后次 也有两层含义 1 先考虑主要表面加工 再安排次要表面加工 次要表面加工常常从加工方便与经济角度出发进行安排2 次要表面和主要表面之间往往有相互位置要求 常常要求在主要表面加工后 以主要表面定位进行加工先粗后精 机械加工工序的安排 56 为改善工件材料切削性能而进行的热处理工序 如退火 正火等 应安排在切削加工之前进行为消除内应力而进行的热处理工序 如退火 人工时效等 最好安排在粗加工之后 也可安排在切削加工之前为了改善工件材料的力学物理性质而进行的热处理工序 如调质 淬火等 通常安排在粗加工后 精加工前进行 其中渗碳淬火一般安排在切削加工后 磨削加工前 而表面淬火和渗氮等变形小的热处理工序 允许安排在精加工后进行为了提高零件表面耐磨性或耐蚀性而进行的热处理工序以及以装饰为目的的热处理工序或表面处理工序 如镀铬 镀锌 氧化 煮黑等 一般放在工艺过程的最后 5 3 2加工顺序的安排 57 5 3 2加工顺序的安排 除操作工人自检外 下列情况应安排检验工序 零件加工完毕后 从一个车间转到另一个车间前后 重要工序前后 去毛刺工序通常安排在切削加工之后 清洗工序在零件加工后装配之前 研磨 珩磨等光整加工工序之后 以及采用磁力夹紧加工去磁后 应对工件进行认真地清洗 58 5 4机械加工工艺过程的制定 3 安排热处理工序 4 安排好检验工序 59 5 3 4加工阶段的划分 粗加工阶段 主要任务是去除加工面多余的材料半精加工阶段 使加工面达到一定的加工精度 为精加工作好准备精加工阶段 使加工面精度和表面粗糙度达到要求光整加工阶段 对于特别精密的零件 安排此阶段 以确保零件的精度要求 有利于保证零件的加工精度 有利于设备的合理使用和精密机床的精度保持 有利于人员的合理安排 可及早发现毛坯缺陷 以减少损失 60 5 4机械加工工艺过程的制定 3 拟订加工工艺过程 工艺过程即是工艺规程 包括确定好每一道工序的工序尺寸 所用设备 工艺装备 切削加工规范 工时定额等 具体应注意以下几个原则 1 基准先行原则 2 粗精加工分开 3 工序集中与分散原则 4 编制工艺卡 61 5 3 3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优点 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 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 62 5 3 3工序集中与工序分散 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 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 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 63 6特种加工工艺基础 一 特种加工 是利用各种物理的 化学的能量去除或添加材料以达到零件设计要求的加工方法 不属于常规加工工艺范畴 二 特点 1 加工范围不受材料物理 机械性能的限制2 易加工复杂形面 细微表面以及柔性零件3 能获得良好的表面质量4 各种加工方法易复合形成新工艺方法 64 6 1常用特种加工方法 一 电火花加工 是一种利用电 热能量进行加工的方法1 原理2 特点 65 6 1常用特种加工方法