机械加工工艺设计最新版本.ppt

机械加工工艺设计理论辅导 机械制造基础教研室韩永杰 工程实践课程工艺设计单元 主要内容 一 机械加工工艺过程的基本概念二 零件表面的加工方法简介三 制订机械加工工艺过程的步骤四 典型零件机械加工工艺规程示例五 工艺设计作业要求 一 机械加工工艺过程的基本概念 1 工艺过程2 机械加工工艺过程3 机械加工工艺过程的组成4 工序5 生产类型 一 机械加工工艺过程的基本概念 1 工艺过程 在生产过程中 改变生产对象的形状 尺寸 相对位置和性质等 使其成为半成品或成品的过程 工艺过程可分为毛坯制造 机械加工 热处理和装配等工艺过程 2 机械加工工艺过程在工艺过程中 采用机械加工的方法 直接改变毛坯的形状 尺寸和表面质量使之变为成品的工艺过程 称为机械加工工艺过程 制订零件机械加工工艺过程就是 机械加工工艺设计 一 机械加工工艺过程的基本概念 3 机械加工工艺过程的组成机械加工工艺过程是由若干个顺次工序组成的 通过这些不同的工序把毛坯加工成合格的零件 4 工序一个 或一组 工人 在一台机床上 或一个工作地点 对一个 或同时几个 工件连续加工所完成的那一部分机械加工工艺过程 是组成机械加工工艺过程的基本单元 注意 构成一个工序的主要特点是不改变加工对象 设备和操作者 而且工序内的工作是连续完成的 一 机械加工工艺过程的基本概念 5 生产类型在制定机械加工工艺时 一般根据零件生产类型的不同制定相应的工艺 零件生产类型可分三种 单件生产 单个地生产某一零件 很少重复 甚至完全不重复的生产 成批生产 成批地制造相同的零件 每相隔一段时间又重复生产 成批生产可分为小批生产 中批生产和大批生产 大量生产 经常重复地进行一种零件某一工序的生产 为大量生产 一 机械加工工艺过程的基本概念 在制定机械加工工艺规程时 一般按照零件的生产纲领 把零件划分为三种生产类型 单件小批生产 成批生产 大批大量生产 如图所示轴的加工内容有 车两端面 钻两端中心孔 粗车各外圆 半精车各外圆及切槽 倒角 车螺纹 磨各外圆 磨台肩面 单件小批生产工艺过程 成批生产工艺过程 二 零件表面的加工方法简介 零件的加工过程 就是零件表面经加工获得符合要求的零件表面的过程 零件表面的类型和要求不同 采用的加工方法也不一样 五大类机床 1 车削加工2 钻削加工3 铣削加工4 刨削加工5 磨削加工 此外还有镗削加工 拉削加工 光整加工 特种加工等 二 零件表面的加工方法简介 1 车削加工 车削加工主要用于加工各种回转表面 如图 2 钻削加工 用于在实体材料上钻孔或在已有孔的前提下对孔进行加工等 如图 a 在实体材料上加工孔 b 对已有孔进行加工 3 铣削加工 可以加工平面 台阶面 沟槽 螺旋形表面及各种曲面等 如图 a 铣平面 b 铣内凹面 c 铣外凸面 e 铣建槽 d 铣螺选槽 4 刨削加工 用在单件小批生产中 加工平面 直槽 成形面等 如图 5 磨削加工 用于加工外圆面 内圆面 平面 成形面 螺纹和齿轮等各种表面 如图 螺纹加工方法 三 制订机械加工工艺过程的步骤 1 零件图分析2 选择零件加工的毛坯类型3 选择零件表面的加工方案4 定位基准的选择5 拟定零件加工工艺路线6 确定加工余量7 确定各工序所用的设备 刀具8 填写工艺文件 1 零件图分析 1 零件的种类零件一般可分为六类 轴类 盘套类 支架箱体类 六面体类 机身机座类和特殊类零件 其中轴类零件 盘套类零件和支架箱体类零件是常见的三类零件 如图 轴类 盘套类 支架箱体类 1 零件图分析 2 零件的组成组成零件常见的表面有外圆 内圆 锥面 平面 螺纹 齿形 成形面以及各种沟槽等 如图 3 零件的加工精度和表面质量 零件的加工精度包括尺寸精度 形状精度和位置精度 常用表面粗糙度来衡量零件表面质量 表面粗糙度最为常用的是轮廓算术平均偏差Ra 零件类型零件组成表面技术要求 尺寸精度形状精度位置精度表面粗糙度值 三 制订机械加工工艺过程的步骤 2 选择零件加工的毛坯类型轴类毛坯 常用碳钢 合金钢 毛坯多用型材 锻件 盘套类毛坯 常用碳钢 合金钢 铸铁 铸钢 毛坯多用型材 锻件 铸件 支架箱体类毛坯 常用铸铁 铸钢 毛坯多用铸件 单件小批量生产时也可采用焊接件毛坯 三 制订机械加工工艺过程的步骤 3 选择零件表面的加工方案 根据零件表面质量要求不同 通常将表面加工划分为以下几个加工阶段 粗加工阶段主要任务是切除各加工表面上大部分余量 半精加工阶段任务是减小精加工留下的误差 为主要表面的精加工做好准备 并完成一些次要表面的加工 精加工阶段任务是保证各主要表面达到图样规定要求 3 选择零件表面的加工方案 1 外圆加工方案 1 外圆加工方案 外圆是组成轴类和盘套类等零件的主要表面或辅助表面 外圆表面加工最常用的方法有 车削 磨削 车削类 用于加工中等精度的盘 套 短轴销类零件的外圆表面 有色金属件的外圆 零件结构不宜磨削的外圆表面 如止口外圆 粗车 IT12 IT11 Ra25 12 5um 调质 按需 半精车 IT10 IT9 Ra6 3 3 2um 精车 IT8 IT7 Ra1 6 0 8um 1 外圆加工方案 车磨类 用于加工除有色金属件以外的结构形状适宜磨削而精度又高的各类零件上的外圆表面 尤其是要求淬火处理的外圆表面 粗车 IT12 IT11 Ra25 12 5um 调质 按需 半精车 IT10 IT9 Ra6 3 3 2um 淬火 按需 粗磨 IT8 IT7 Ra1 6 0 8um 精磨 IT6 IT5 Ra0 4 0 2um 2 内圆加工方案 2 内圆 孔 加工方案 内圆 即孔 是组成机械零件的基本表面 尤其是盘套类和支架箱体类零件 孔是重要表面之一 孔的加工常用的方法有 钻孔 扩孔 铰孔 车孔 镗孔 拉孔 磨孔 车 镗 类 用于加工除淬硬钢件以外孔径D 15的各种金属件上的孔 钻孔 粗车或粗镗 IT12 IT11 Ra25 12 5um 调质 按需 半精车或半精镗 IT10 IT9 Ra6 3 3 2um 精车或精镗 IT8 IT7 Ra1 6 0 8um 2 内圆 孔 加工方案 车 镗 磨类 用于加工淬硬和不淬硬钢件的孔 除有色金属件以外的轴 盘套类金属件上的高精度孔 钻孔 粗车或粗镗 IT12 IT11 Ra25 12 5um 调质 按需 半精车或半精镗 IT10 IT9 Ra6 3 3 2um 淬火 按需 粗磨 IT8 IT7 Ra1 6 0 8um 精磨 IT7 IT6 Ra0 4 0 2um 3 平面加工方案 3 平面加工方案 平面是盘形 板形 箱体类零件的主要表面 平面的加工方法常见的有 铣削 刨削 车削 磨削 其中铣 刨 磨为主要的加工方法 铣 刨 类 用于加工除淬硬件以外各种零件上中等精度的平面 铣削适宜各种批量 刨削适宜单件小批生产和维修工作 粗铣或粗刨 IT13 IT11 Ra25 12 5um 调质 按需 半精铣或半精刨 IT10 IT9 Ra6 3 3 2um 精铣或精刨 IT8 IT7 Ra3 2 1 6um 3 平面加工方案 铣 刨 磨类 用于加工除有色金属件以外的各种零件上精度较高 Ra值较小的平面 粗铣或粗刨 IT13 IT11 Ra25 12 5um 调质 按需 半精铣或半精刨 IT10 IT9 Ra6 3 3 2um 淬火 按需 粗磨 IT8 IT7 Ra1 6 0 8um 精磨 IT7 IT6 Ra0 8 0 4um 车削类 多用于加工轴 盘 套等零件上的端平面和台阶面 粗车 IT13 IT11 Ra25 12 5um 调质 按需 半精车 IT10 IT9 Ra6 3 3 2um 精车 IT8 IT7 Ra3 2 1 6um 4 螺纹加工 有车螺纹 铣螺纹 磨螺纹 攻螺纹 套螺纹 搓螺纹和滚螺纹等 5 齿形加工方法 有铣齿 插齿 滚齿等 4 定位基准的选择定位基准 工件在加工过程中 用于确定工件在机床或夹具上的正确位置的基准 三类典型零件定位基准常作如下选择 阶梯轴类零件 常选择两端中心孔作为定位基面 如图所示 盘套类零件 一般以轴线部位的孔作为定位基面 常采用心轴装夹 如左图 支架箱体类零件 多选择主要平面 即装配基面 作为定位基面 采用压板 螺栓装夹 加工轴承孔等 如右图 三 制订机械加工工艺过程的步骤 5 拟定零件加工工艺路线主要任务 加工顺序的安排 整个工艺过程中工序的数量 1 切削加工顺序的安排 2 热处理工序的安排 3 辅助工序的安排 4 工序的集中与分散 4 拟定零件加工工艺路线 1 切削加工顺序的安排将零件各表面的加工 按先后顺序作合理的安排 一般考虑以下三条原则 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 先主后次 先安排零件上主要表面的加工 后安排次要表面的加工 次要表面加工一般放在主要表面加工到一定精度之后 最终加工之前进行 要注意退刀槽 倒角安排 4 拟定零件加工工艺路线 1 切削加工顺序的安排 基准先行 加工一开始总是先把精基准面加工出来 然后用它定位加工其他表面 4 拟定零件加工工艺路线 2 热处理工序的安排加工阶段的划分通常以热处理为界 热处理工序的安排由热处理的目的及其方法决定的 并与零件的材料有关 具体方法的选择及其工序安排参见图 热处理工序在工艺过程中的安排 4 拟定零件加工工艺路线 3 辅助工序的安排检验工序是保证产品质量的必要措施之一 一般安排在粗加工完全结束以后 重要工序加工前后 零件在车间之间转换时 零件全部加工结束之后进行 有时在某些工序之后还应安排一些如去毛刺 清洗 去磁 涂防锈油等辅助工序 4 拟定零件加工工艺路线 4 工序的集中与分散 确定工序的数量 在安排了加工顺序以后 就需将加工表面的各步加工 按不同的加工阶段和加工顺序组合成若干个工序 从而拟定出整个加工路线 组合成工序时可采用工序集中或工序分散的原则 工序集中就是将零件的加工集中在少数几道工序中完成 每道工序加工的内容多 工序分散就是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 4 拟定零件加工工艺路线 4 工序的集中与分散 确定工序的数量 根据生产类型 零件的结构特点及现有设备灵活考虑 单件小批生产时 一般采用工序集中 成批生产和大批大量生产 一般采用工序分散流水生产线 工序的集中程度要符合零件生产的 节拍 数控机床 加工中心等 任何生产类型均可采用工序集中 三 制订机械加工工艺过程的步骤 6 确定加工余量工序的加工余量 经验估计法的加工余量 回转表面为半径方向余量 平面为单边余量 简述如下 粗加工余量约为1 1 5 半精加工余量约为0 5 l 精加工余量约为0 2 0 5 磨削余量约为0 15 0 25 三 制订机械加工工艺过程的步骤 7 确定各工序所用的设备 刀具机床的选择 考虑成形要求 规格尺寸 机床的精度 生产率刀具的选择一般采用通用刀具或标准刀具 必要时也可采用高生产率的刀具 刀具的类型 规格和精度应符合零件的加工要求 8 填写工艺文件 三 制订机械加工工艺过程的步骤 8 填写工艺文件零件的机械加工工艺过程制定后 有关内容应分别填入各种不同的卡片 各种卡片总称工艺文件 两种基本形式 机械加工过程卡机械加工工序卡 三 制订机械加工工艺过程的步骤 8 填写工艺文件机械加工过程卡以工序为单位简要说明零件加工过程的一种工艺文件 包括工序号 工序名称 各工序用设备等 机械加工工序卡以工序为单位详细说明工序的全部工作内容 附有工序简图 工序图 工序图是机械加工工序卡的主要部分 工序图按零件在该工序完成以后获得的形状绘制 工序图所显示的零件姿势应与其在加工时的姿势相一致 工序图上零件的被加工表面用粗线标出 在工序图上要注出工序尺寸 公差及表面粗糙度 用定位及夹紧符号注明定位基准及被夹紧表面 未在工序图上表达的技术要求 用文字写在工序图的空白处 四 典型零件机械加工工艺规程示例 1 传动轴机械加工工艺规程2 接盘机械加工工艺规程3 支座机械加工工艺规程 四 典型零件机械加工工艺规程示例 1 传动轴机械加工工艺规程传动轴的材质为40Cr 生产数量500件 传动轴技术要求为 调质处理HB220 240 如图所示 传动轴工艺规程卡片 2 接盘机械加工工艺规程接盘材质为45钢 生产数量500件 接盘技术要求为 调质处理HB220 240 如图所示 四 典型零件机械加工工艺规程示例 接盘加工工艺规程卡片 动画 动画 动画 动画 动画 动画 动画 动画 3 支座机械加工工艺规程接盘材质为HT200钢 生产数量500件 支座如图所示 四 典型零件机械加工工艺规程示例 支座加工工艺规程卡片 五 工艺设计作业要求 1 工艺设计总的要求工程实践A 祥见 工艺设计或撰写创新思维报告的要求 机 近机类 工程实践B C 祥见 工艺设计或撰写创新思维报告的要求 非机类 2 工艺设计格式要求零件图用A3图纸 按制图标准手工画零件图 图纸标题栏填定见要求示例 工艺过程表和心得用16开本纸 3 工艺设计要求 五 工艺设计作业要求 3 工艺设计要求 1 工程实践A 以机械加工为主的工艺设计要求 以铸造工艺为主的工艺设计要求 以焊接工艺为主的工艺设计要