3.2-3.8机械加工工艺规程的制定.ppt

1 工艺规程是指导生产的主要技术文件 2 工艺规程是组织生产和管理工作的基本依据 3 工艺规程是新建或扩建工厂或车间的基本资料 3 2工艺规程概述 机械加工工艺规程简称为工艺规程 是规定产品或零部件机械加工工艺过程和操作方法的工艺文件 它是以工序为单位说明一个零件全部加工过程的工艺卡片 这种卡片包括零件各个工序的名称 工序内容 经过的车间 工段 所用的机床 刀具 夹具 量具 工时定额等 主要用于单件小批生产以及生产管理中 1 机械加工工艺过程卡片 如表所示 它是根据工艺卡片的每一道工序制订的 主要用来具体指导操作工人进行生产的一种工艺文件 多用于大批大量生产或成批生产中比较重要的零件 该卡片中附有工序简图 并详细记载了该工序加工所需的资料 如定位基准选择 工序尺寸及公差以及机床 刀具 夹具 量具 切削用量和工时定额等 2 机械加工工艺卡 它是以工序为单位 详细说明零件的机械加工工艺过程 其内容介于工艺过程卡片和工序卡片之间 它用来指导工人进行生产和帮助车间干部和技术人员掌握整个零件加工过程的一种主要工艺文件 广泛用于成批生产和单件小批生产中比较重要的零件或工序 3 机械加工工序卡 产品整套装配图 零件图质量标准生产纲领 生产类型毛坯情况本厂现有生产条件先进技术 工艺有关手册 图册 1 机械加工工艺规程制定的原则 1 保证加工质量 保证技术要求 2 保证生产效率 满足生产纲领 3 较低制造成本 4 良好劳动条件 保障生产安全 2 步骤 分析研究产品图纸工艺性分析选择毛坯拟订工艺路线选择设备 工装技术经济分析确定工序余量 工序尺寸确定切削用量 工时定额填写工艺文件 定义 零件结构的工艺性是指所设计的零件在满足要求的前题下 制造的可行性和经济性 功能相同的零件 其结构工艺性可以有很大差异 良好的结构工艺性是指在现有工艺条件下既能方便制造 又有较低的制造成本 零件结构工艺性的分析 包括零件尺寸和公差的标注 零件的组成要素和整体结构等方面的分析 零件的结构工艺性分析 铸件 便于造型 拔模斜度璧厚均匀 无尖边 尖角锻件 形状简单 无尖边 尖角 飞刺 便于出模 在毛坯制造方面 在装配方面 便于装配 减少修配量 结构工艺性内容 在加工方面 合理标注零件的技术要求便于加工 减少加工如下页图 零件的加工工艺性举例 定位基准 1 粗基准2 精基准3 辅助基准 定位基准选择 采用毛坯上未经加工的表面作为定位基准 采用经过加工的表面作为定位基准 3 3工艺路线的制订 一 粗基准选择 1 保证相互位置要求的原则 图 重点考虑 加工表面与不加工表面的相对位置精度 各加工表面有足够的余量 2 为保证某重要表面余量均匀 则选择该重要表面本身作为粗基准 图 举例 车床床身加工 3 粗基准应平整 光滑 便于装夹 4 粗基准应避免重复使用 二 精基准选择 重点考虑 减少定位误差保证加工精度 1 设计基准与定位基准不重合误差只发生在用调整法获得加工尺寸的情况 2 基准不重合误差值等于设计基准与定位基准之间尺寸的变化量 工差 3 基准不重合一般发生在下列情况 用设计基准定位不可能或不方便 在选择精基准时优先考虑了基准统一原则 4 设计基准与测量基准不重合也会产生基准不重合误差 5 基准不重合误差不仅指尺寸误差 而且对位置误差也要考虑 举例 设计基准 定位基准 若本道工序的加工精度为 则只要 A2 即可满足加工要求 例 图示零件加工台阶面 切削平面 本道工序加工精度 设计基准 定位基准 称为基准不重合误差 有利于保证各加工表面间的相互位置关系 避免基准转换所产生的误差 简化夹具的设计与制造 图床身导轨面自为基准 影响加工的精度的因素有很多 如机床本身的精度 切削余量 进给速度 刀具磨损情况等 也就是说 同一种加工方法 随着加工条件的改变 所能达到的加工精度是不一样的 所谓经济精度是这样定义的 各种加工方法的加工误差和加工成本之间存在一定的 这种关系呈负指数函数曲线形状 三 机械加工经济精度与加工方法的选择 是指在正常的机床 刀具 人工等工作条件下 以合适的工时消耗 某种加工方法所能达到的加工精度 在经济精度范围内 加工精度和加工成本是相互适应的 有利于合理地选择加工方法 有利于准确地标注产品的技术要求 经济精度 经济精度的重要性 各种加工方法的加工经济精度及表面粗糙度可查阅手册 经济精度局限性的表现 有的加工方法因受到工件材料或加工尺寸的限制而不宜采用该加工方法 如 车 铣 刨 钻等加工方法不能加工已淬硬钢 铰孔不宜加工大孔 镗孔不宜加工小孔 有时会碰到多种加工方法都能达到所需的加工要求 对此需进一步对加工成本进行定量分析 择优采用 经济精度的数值不是一成不变的 随着技术进步 尤其是计算机技术在制造系统中的广泛应用 使得一些加工方法的加工精度和生产不断提高 成本不断下降 经济精度的数值不断下降 1 内容 根据每个加工表面的技术要求 确定其加工方法及分几次加工 2 具体应考虑的因素 各加工方法 经济精度和表面粗糙度与表面加工技术要求相当 最好不低于加工技术要求 否则要进行特别处理 改进工艺措施 同时要注意 a 表中数据为一般情况下的数值 在某些条中下会发生变化 b 在大批大量生产中 为保证高的生产率和高的成品率 常把原用于高光洁度的加工方法用于获得较差的表面粗糙度 四 表面加工方法选择 本厂现有设备 技术不应一谓追求高精设备要充分利用现有设备 挖掘企业潜力 发挥职工的积极性和创造性 生产类型反映的是生产率与经济性关系 大批 高效加工方法 如 采用拉削取代铣 刨 镗孔以获得高效率 又如 农用齿轮直接采用锻造成型 无需切削加工 材料的性质及可以加工性 如 淬火钢应采用磨削加工 而有色金属磨削困难 一般应采用金刚镗或高速车削来进行精加工 典型表面的加工路线 1 外圆表面的加工路线 2 孔的加工路线 3 平面的加工路线 3 机床的规格与加工工件的尺寸相适应 5 合理选用数控机床 2 机床的生产率与生产类型相适应 1 机床的精度应与要求的加工精度相适应 五 机床设备及工艺装备的选择 4 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 选择机床设备的基本原则 2 工艺装备的选择 夹具的选择 刀具的选择 量具的选择 六 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 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 保证加工质量2 合理使用设备3 便于安排热处理工序4 便于及时发现毛坯缺陷5 避免重要表面损伤 1 工序集中的特点优点 零件各加工表面的加工集中在少数几道工序内完成 各工序内容多 工步多 有利于采用高效的专用设备和工艺装备 生产效率高 生产面积和操作工人数减少 工艺路线短 可简化生产计划和生产组织工作 工件装夹次数减少 辅助时间缩短 加工表面间的位置精度易于保证 缺点 设备工艺装备投资大 调整 维护复杂 生产准备工作量大 更换新产品困难 柔性差 七 工序的集中与分散 2 工序分散的特点 工序多 工艺过程长 各工序加工内容少 有的情况只有一个工步 所使用的设备和工艺装备较简单 易于调整 掌握 有利于选用合理的切削用量 减少工序基本时间 设备数量多 生产面积大 人员多 但不易于适应新产品的生产 工序的集中与分散程度必须根据生产规模 零件的结构特点和技术要求 机床设备等具体生产条件进行综合分析确定 如 a 单件小批 在通用数控机床上实现工序集中b 成批生产 分散为宜 不宜采用昂贵设备和工艺装备使工序集中 而是采用多刀多工位进行工序集中 工序集中与分散的选择 1 加工顺序安排 1 遵循四个原则 a 先粗后精精度逐步提高 b 先主后次先行装配基面和主要工作面的加工 与主要表面有联系的槽 孔等 介于半精加工与精加工之间 c 基面先行即首先应加工出选作定位基准的精基准表面 然后再以精基准定位加工其它表面 如打中心孔 d 先面后孔平面轮廓大 定位稳定可靠 配套加工当部件精度很高时 某些表面精加工应安排在部件装配或总装过程中进行 否则将导致零件精度过高而无法加工 八 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 一 加工余量确定 1 加工余量概念 总加工余量是指零件加工过程中 某加工表面所切去的金属层总厚度 是毛坯尺寸与零件图样的设计尺寸之差 工序余量是一道工序内切除的金属层厚度 为相邻两工序的工序尺寸之差 3 4机床加工工序的设计 公称余量是指相邻两工序的基本尺寸之差 加工余量分为 单边余量及双边余量 1 上工序的表面粗糙度和表面缺陷层 图 3 上工序各表面间相互位置的空间偏差 图 2 上工序的尺寸公差 图 2 影响加工余量的因素 4 本工序安装误差 图 加工表面的粗糙度与缺陷层1 缺陷层 2 正常组织 上工序误差 轴的弯曲对加工余量的影响 三爪卡盘上的装夹误差 1 计算法 3 经验法 2 查表法 3 加工余量的确定 二 工序尺寸与公差的确定 工序尺寸是零件在加工过程中各工序应保证的加工尺寸 通常为加工面至定位基准面之间的尺寸 1 无需进行尺寸换算时工序尺寸的确定 2 需进行尺寸换算时工序尺寸的确定 无需进行尺寸换算时工序尺寸的确定 确定加工工序的加工余量 从设计尺寸开始 确定工序基本尺寸 确定工序尺寸公差 按入体原则标注工序尺寸公差 例题 某轴直径为 50mm 其尺寸精度为IT5 表面粗糙度Ra0 04um 冰要求高频淬火 毛坯为锻件 其工艺路线为 粗车 半精车 高频淬火 粗磨 精磨 研磨 计算各工序的工序尺寸及公差 锻造 粗车 半精磨 高频 粗磨 精磨 研磨 节返回 3 5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 1 在加工中形成的尺寸链 工艺尺寸链 A2 1 加工面 2 定位面 3 设计基准 2 在装配中形成的尺寸链 装配尺寸链 2 特征 1 封闭性 尺寸链的各尺寸应构成封闭形式 并且是按照一定顺序首尾相接的 2 关联性 尺寸链中的任何一个尺寸变化都将直接影响其它尺寸的变化 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 举例 封闭环 二 尺寸链的分类 1 按不同生产过程来分 1 工艺尺寸链 在零件加工工序中 由有关工序尺寸 设计尺寸或加工余量等所组成的尺寸链 2 装配尺寸链 在机器设计成装配中 由机器或部件内若干个相关零件构成互相有联系的封闭尺寸链 包含零件尺寸 间隙 形位公差等 3 工艺系统尺寸链 在零件生产过程中某工序的工艺系统内 由工件 刀具 夹具 机床及加工误差等有关尺寸所形成的封闭尺寸链 3 空间尺寸链 尺寸链全部尺寸位干几个不平行的平面内 2 按照各构成尺寸所处的空间位置 可分为 1 直线尺寸链 尺寸链全部尺寸位于两根或几根平行直线上 称为线性尺寸链 2 平面尺寸链 尺寸键全部尺寸位于一个或几个平行平面内 3 按照构成尺寸链各环的几何特征 可分为 1 长度尺寸链 所有构成尺寸的环 均为直线长度量 2 角度尺寸链 构成尺寸链的各环为角度量 或平行度 垂直度等 4 按照尺寸键的相互联系的形态 又可分为 1 独立尺寸链 所有构成尺寸链的环 在同一尺寸链中 2 相关尺寸链 具有公共环的两个以上尺寸链组 即构成尺寸链中的一个或几个环 分布在两个或两个以上的尺寸链中 按其尺寸联系形态 又可分为并联 串联 混联三种 并联 串联 混联 公共环同属于不同尺寸链中 公共环尺寸及公差改变将同时影响各个尺寸链 所以 在解尺寸链时 一般不轻易改变公共环尺寸 三 尺寸链的建立 1 极值法 1 极值法各环基本尺寸之间的关系封闭环的基本尺寸A0等于增环的基本尺寸之和减去减环的基本尺寸之和 即 2 各环极限尺寸之间的关系封闭环的最大极限尺寸A0max等于增环的最大极限尺寸之和减去减环的最小极限尺寸之和 即 四 尺寸链计算的基本公式 封闭环的最小极限尺寸A0min等于增环的最小极限尺寸之和减去减环的最大极限尺寸之和 即 3 各环上 下偏差之间的关系封闭环的上偏差ES A0 等于增环的上偏差之和减去减环的下偏差之和 即 封闭环的下偏差EI A0 等于增环下偏差之和减去减环的上偏差之和 即 4 各环公差之间的关系封闭环的公差T A0 等于各组成环的公差T Ai 之和 即 极值法解算尺寸链的特点是 简便 可靠 但当封闭环公差较小 组成环数目较多时 分摊到各组成环的公差可能过小 从而造成加工困难 制造成本增加 在此情况小 常采用概率法进行尺寸链的计算 2 概率法特点 以概率论理论为基础 计算科学 复杂 经济效果好 用于环数较多的大批大量生产中 2 各环平均尺寸之间的关系 1 各环公差之间的关系 3 各环平均偏差之间的关系 当计算出各环的公差 平均尺寸 平均偏差之后 应按将该环的公差对平均尺寸按双向对称分布 即写成 然后将之改写成上下偏差的形式 即 假定各环尺寸按正态分布 且其分布中心与公差带中心重合 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 1 等公差原则按等公差值分配的方法来分配封闭环的公差时 各组成环的公差值取相同的平均公差值Tav 即极值法Tav T0 n 1 4 确定组成环公差大小的误差分配方法 这种方法计算比较简单 但没有考虑到各组成环加工的难易 尺寸的大小 显然是不够合理的 概率法 2 按等精度原则按等公差级分配的方法来分配封闭环的公差时 各组成环的公差取相同的公差等级 公差值的大小根据基本尺寸的大小 由标准公差数值表中查得 3 按实际可行性分配原则按具体情况来分配封闭环的公差时 第一步先按等公差值或等公差级的分配原则求出各组成环所能分配到的公差 第二步再从加工的难易程度和设计要求等具体情况调整各组成环的公差 1 按 入体 原则标注公差带的分布按 入体 原则标注时 对于被包容面尺寸可标注成上偏差为零 下偏差为负的形式 即 T 对于包容面的尺寸可标注成下偏差为零 上偏差为正的形式 即 T 2 按双向对称分布标注对于诸如孔系中心距 相对中心的两平面之间的距离等尺寸 一般按对称分布标注 即可标注成上 下偏差绝对值相等 符号相反形式 即 T 2 当组成环是标准件时 其公差大小和分布位置按相应标准确定 当组成环是公共环时 其公差大小和分布位置应根据对其有严格要求的那个尺寸链来确定 5 工序尺寸的标注 工艺基准 工序 定位 测量等 与设计基准不重合 工序基准就无法直接取用零件图上的设计尺寸 因此必须进行尺寸换算来确定其工序尺寸 五 工艺过程尺寸链的分析与解算 1 基准不重合时的尺寸换算 1 定位基准与设计基准不重合的尺寸换算 例 练习一下 2 测量基准与设计基准不重合的尺寸换算 只要测量尺寸的超差量小于或等于其余组成环尺寸公差之和 就有可能出现假废品 为此应对该零件各有关尺寸进行复检和验算 以免将实际合格的零件报废而导致浪费 假废品的出现 给生产质量管理带来诸多麻烦 因此 不到非不得已 不要使工艺基准与设计基准不重合 假废品的出现 图所示零件 尺寸A0不好测量 改测尺寸A2 试确定A2的大小和公差 练习一下 若实测A2 40 30 按上述要求判为废品 但此时如A1 50 则实际A0 9 7 仍合格 即 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 采用专用检具可减小假废品出现的可能性 由新建立的尺寸链可解出 假废品问题 2 一次加工满足多个设计尺寸要求 1 拉内孔至 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 4 磨内孔至 同时保证尺寸 a b 键槽加工尺寸链 解 练习一下 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 图5 32b a b 键槽加工尺寸链 重新进行计算 可得到 如图所示偏心零件 表面A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 3 表面淬火 渗碳 镀层的工艺尺寸计算 例 解 渗碳层深度尺寸换算 1 精车A面 保证直径 3 精磨A面保证直径尺寸 同时保证规定的渗碳层深度 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 练习一下 一批小轴其部分工艺过程为 车外圆至 20 6mm 渗碳淬火 磨外圆至 20mm 试计算保证淬火层深度为0 7 1 0mm的渗碳工序渗入深度t 练习一下 有一配合件 两件均需电镀 镀层厚 8 12 m 试计算两零件电镀前的加工尺寸 查公差表 4 校核工序间余量 一轴其轴向工艺过程如图所示 现要校核工序30精车B面的余量 粗车端面A B 直接得到A1 28 0 52A2 35 0 34 调头 粗 精车C面 直接得到尺寸A3 26 0 28 调头 精车A B 直接得到A4 25 0 14A5 35 0 17 解 根据工艺过程作轴向尺寸形成过程及余量分布图 寻找封闭环 建立尺寸链求解 Z为封闭环 求得 Zmin 0 38 0 合适 如图所示轴套 其加工工序如图所示 试校验工序尺寸标注是否合理 练习一下 5 跟踪法建尺寸链 对于工件形状复杂 工艺过程很长 工艺基准多次转换 工艺尺寸链环数多时 就不容易迅速 简便地列出相应的工艺尺寸链来进行工序尺寸的换算 而且还容易出差错 采用跟踪法 就能够更直观 更简便地去解工艺尺寸链的问题 而且也便于利用计算机进行辅助工艺设计 1 跟踪图的绘制 2 符号说明 封闭环 工序尺寸 3 举例 4 尺寸链建立方法 小测试 下图工件 如先以A面定位加工C面 得尺寸A1 然后再以A面定位用调整法加工台阶面B 得尺寸A2 要求保证B面与C面间尺寸A0 试求工序尺寸A2 小测试 一批小轴其部分工艺过程为 车外圆至 20 60 0 04mm 渗碳淬火 磨外圆至 200 0 02mm 试计算保证淬火层深度为0 7 1 0mm的渗碳工序的渗入深度 图为某轴套零件的工艺尺寸法图解法 尺寸式法 计算卡 试根据给出的加工步骤画全零件的工序尺寸和查找封闭环的尺寸链跟踪 联系 图 或者写出尺寸式 再填出表中各栏留下的空格 其加工工序如下 粗车A面 以D面定位 保证尺寸DA 粗车C面保证AC 以A面定位 粗车B面 保证尺寸AB 粗车D面 保证尺寸BD 以B面定位 精车A面 保证BA 精车C面保证尺寸AC 3 6加工工艺过程的生产率 一 时间定额 单件时间 一 时间定额 基本时间 直接改变生产对象的性质 使其成为合格产品或达到工序要求所需时间 包括切入 切出时间 组成 辅助时间 为实现工艺过程必须进行的各种辅助动作时间 如装卸工件 启停机床 改变切削用量及进退刀等 布置工作地时间 包括更换刀具 润滑机床 清理切屑 收拾工具等 休息和生理需要时间 工人在工作班内 为恢复体力和满足生理需要所需时间 准备终结时间 如熟悉工艺文件 领取毛坯 安装夹具 调整机床 发送成