机械加工工艺必备

12 机械加工工艺路线的拟订机械加工工艺路线的拟订 一 一 表面加工方法的选择 表面加工方法的选择 表面加工方案的选择应根据零件各表面所要求的加工精度 表面粗糙度和零件 结构特点 选用相应的加工方法和加工方案 1 1 根据加工表面的技术要求 尽可能采用经济加工精度方案 2 2 根据工件材料的性质及热处理 选用相应的加工方法 如 淬火钢的精加工要用磨削 有色金属的精加工为避免磨削时堵塞砂轮 则 用调整精细车或精细镗等调整切削的方法 3 3 考虑工件的结构开关和尺寸 4 4 结合生产类型考虑生产率和经济性 5 5 考虑本厂 或本车间 的现有设备善和技术条件 二 二 加工阶段的划分 加工阶段的划分 零件的加工质量要求较高时 应把整个加工过程划分为以下几个阶段 1 1 粗加工阶段 粗加工阶段 主要任务是切除大部分加工余量 应着重考虑如何获得 高的生产率 2 半精加工阶段 完成次要表面的加工 并为主要表面的精加工做好准备 3 3 精加工阶段 精加工阶段 使各主要表面达到图样规定的质量要求 4 4 光整加工阶段 光整加工阶段 质量要求很高的表面 需进行光整加工 以进一步提高 尺寸精度和减小表面粗糙度值 三 三 工序的集中与分散 工序的集中与分散 工序集中和工序分散是拟订工艺路线时 确定工序数目的两种不同的原则 四 四 加工顺序的安排 加工顺序的安排 复杂工件的机械加工工艺路线中要经过切削加工 热处理和辅助工序 因此 在拟订工艺路线时 工艺人员要全面地把切削加工 热处理和辅助工序古老一 直加以考虑 五 五 机床及工艺装备的选择 机床及工艺装备的选择 1 1 机床设备的选择 机床设备的选择 13 2 2 工艺设备的选择 工艺设备的选择 各种加工方法所能达到的经济精度 表面粗糙度值以及表面开关 位置精各种加工方法所能达到的经济精度 表面粗糙度值以及表面开关 位置精 度可查阅度可查阅 金属加工工艺人员手册金属加工工艺人员手册 下面列出一些常用的以作参考 下面列出一些常用的以作参考 表表 1 11 1 外圆表面加工方法外圆表面加工方法 序号序号加工方法加工方法 经济精度公差等经济精度公差等 级级 表面粗糙度表面粗糙度 Ra umRa um 适应范围适应范围 1 粗车IT13 IT1150 12 5 2 粗车 半精车IT10 IT86 3 3 2 3 粗车 半精车 精车IT8 IT70 8 1 6 4 粗车 半精车精车 滚压 抛 光 IT8 IT70 2 0 025 适用于除淬火钢以 外的金属材料 5 粗车 半精车 磨削IT8 IT70 8 0 4 6 粗车 半精车 粗磨 精磨IT7 IT60 4 0 1 7 粗车 半精车粗磨 精磨 超精 加工 IT5 0 1 0 01 主要用于淬火钢 也可用于未淬火钢 但不宜加工有色金 属 8 粗车 半精车 精车 精细车IT7 IT60 4 0 025 主要用于有色金属 加工 9 粗车 半精车粗磨 精磨 超精 磨 IT5 以上0 025 0 005 10 粗车 半精车粗磨 精磨 研磨IT5 以上0 1 0 01 极高精度的外加加 工 表表 1 21 2 平面加工方法平面加工方法 序号序号加工方法加工方法 经济精度公差等经济精度公差等 级级 表面粗糙度表面粗糙度 Ra umRa um 适应范围适应范围 1 粗车 半精车IT13 IT116 3 3 2 2 粗车 半精车 精车IT8 IT71 8 0 8 3 粗车 半精车 磨削IT8 IT60 8 0 2 回转体零件的端面 4 粗刨 或铣削 精刨 或精 铣 IT9 IT86 3 1 6 5 粗刨 或铣削 精刨 或精IT7 IT60 8 0 1 一般未淬硬表面 14 铣 刮研 6 粗刨 或铣削 精刨 或精 铣 宽刀精刨 IT7 IT60 8 0 2 7 粗刨 或铣削 精刨 或精 铣 磨削 IT7 0 8 0 2 8 粗刨 或铣削 精刨 或精 铣 粗磨 精磨 IT7 IT60 4 0 02 精度要求高的淬硬 表面和不淬硬表面 9 粗铣 拉IT9 IT76 3 3 2大量生产较小平面 10 粗铣 精铣 粗磨 研磨IT5 以上0 1 0 008高精度平面 表表 1 31 3 内孔表面加工方法内孔表面加工方法 序号序号加工方法加工方法 经济精度公差等经济精度公差等 级级 表面粗糙度表面粗糙度 Ra umRa um 适应范围适应范围 1 钻IT13 IT11 12 5 2 钻 扩IT11 IT1012 5 6 3 3 钻 扩 铰IT9 IT83 2 1 6 4 钻 扩 粗铰 精铰 IT7 1 6 0 8 5 钻 铰IT10 IT86 3 1 6 6 钻 粗铰 精铰IT8 IT71 6 0 8 加工未淬火钢及铸 铁实心毛坯 也可 用于加工有色金属 孔小于 15 20mm 7 钻 扩 拉IT9 IT71 6 0 1大批大量生产 8 粗镗 或扩孔 IT13 IT1112 5 6 3 9 粗镗 扩 半精镗 精扩 IT9 IT83 2 1 6 10 粗镗 扩 半精镗 精扩 精镗 铰 IT8 IT71 6 0 8 11 粗镗 扩 半精镗 精扩 精镗 铰 浮动镗 IT7 IT60 8 0 4 除淬火钢外和各种 钢材 毛坯上已有 铸出或锻出孔 12 粗镗 扩 半精镗 磨IT8 IT70 8 0 2 13 粗镗 扩 半精镗 粗磨 精 磨 IT7 IT60 2 0 1 主要用于淬火钢 不宜用于有色金属 14 粗镗 半精镗 精镗 金刚镗IT7 IT60 4 0 05主要用于有色金属 15 一 机械加工划分加工阶段的原因一 机械加工划分加工阶段的原因 1 1 保证加工 保证加工 工件加工划分阶段后 粗加工因余量大 切削力大等因素造成的加工误 差 可通过半精加工和精加工逐步得到纠正 保证加工质量 2 2 有利于命题使用设备 有利于命题使用设备 粗加工要求功率大 刚性好 生产率高 精度不高的设备 精加工则要求精度高的设备 划分加工阶段后 就可充分发挥粗精加工设备的特点 避免 以精干粗 做到合理使用设备 3 3 便于安排热处理工序 使冷热加工工序配合得更好 便于安排热处理工序 使冷热加工工序配合得更好 例如粗加工后工件残余应力大 可安排时效处理 消除残余应力 热处理引起的变形又可在精加工中消除 4 4 便于及时发现毛坯缺陷 便于及时发现毛坯缺陷 毛坯的各种缺陷如气孔 砂眼和加工余量不足等 在粗加工 后即可发现 便于及时修补或决定报废 以免继续加工后造成工时和费用的浪费 5 5 精加工 光整加工安排在后 可保护精加工和光整加工过的表面少受磕碰损坏 精加工 光整加工安排在后 可保护精加工和光整加工过的表面少受磕碰损坏 二 工序集中与分散的特点二 工序集中与分散的特点 我们在设计中应根据生产类型 现有生产条件 工件结构特点和技术要求等进行综合分析后选用 生产批量 小时多采用工序集中 生产批量大时可采用工序集中也可采用工序分散 集中集中 1 1 有利于采用高效专用机床设备及工艺装备 生产率高 2 2 工件安装次数少 不但可缩短辅助时间 还有利于保证各加工表面间的位置精度 3 3 工序数目少 可减少机床数量 操作工人生产面积 分散分散 1 1 设备及工艺装备简单 调整和维修方便 2 2 可采用最合理的切削用量 减少基本时间 3 3 设备数量多 操作工人多 占用生产面积大 三 加工顺序的安排 三 加工顺序的安排 1 1 甚而先行 甚而先行 选为精基准的表面 应安排在起始工序先进行加工 以便尽快为后续加工 提供精基准 2 2 先粗后精 先粗后精 当零件需要划分加工阶段时 先安排各表面的粗加工 中间安排半精加 工 最后安排主要表面的精加工和光整加工 3 3 先主后次 先主后次 先加工装配甚面和工作表面等主要表面 后加工键槽 紧固用的光孔与 16 螺纹孔等次要表面 因为将要表面的加工面积较小 它们又往往与主要表面有一定的相互 位置要求 所以一般应放在主要表面半精加工之后进行加工 4 4 先面后孔 先面后孔 四 热处理工序的安排四 热处理工序的安排 热处理在工艺路线中的位置安排主要取决于热处理的目的 1 1 预备热处理 预备热处理 A A 退火与正火常安排在粗加工之前 以改善切削加工性能和消除毛坯的内应力 B B 调质一般安排在粗加工之后 半精加工之前进行 以保证调质层的厚度 C C 时效处理用以消除毛坯制造和机械加工中产生的内应力 对于精度要求不太高的工件 一般在毛坯进入机械加工之前安排一次人工时效即可 对于 机床床身 立术等结构复杂的铸件 应在粗加工前 后都要进行时效处理 对于一些刚性 差的精密零件 在粗加工 半精加工和精加工过程中要安排多次人工时效 2 2 最终热处理 最终热处理 A A 主要用于提高零件的表面硬度和耐磨性以及防腐 美观等 淬火 渗碳淬火等安排在磨 削加工之前进行 B B 氮化处理由于温度低 变形小 且氮化层薄 故应放在精磨之后进行 C C 表面装饰性镀层 发蓝处理 应安排在机械加工完毕之后进行 3 3 辅助工序的安排 辅助工序的安排 A A 检验工序是主要的辅助工序 是保证产品质量的重要措施 除各工序操作者自检外 在 关键工序之后 送往外车间加工前后 零件全部加工结束之后 一般均应安排检验工序 B B 此外 去毛刺 倒钝锐边 去磁 清洗及涂防锈油等都是不可忽视的辅助工序 4 4 工序间的衔接 工序间的衔接 有些零件的加工是由普通机床和数控机床共同完成的 数控机床加工工序一般穿插在整个 工艺过程之间 应注意解决好数控工序与非数控工序间的衔接 A A 如作为定位基准和孔和面的精度是否满足要求 B B 后首工序的加工余量是否足够等 一 一 加工余量的确定方法 加工余量的确定方法 1 查表法 查表法 17 根据工艺手册或工厂中的统计经验资料查表 并结合具体情况加以修正来确定加工余量 此法在实际生产中广泛应用 2 经验估算法 经验估算法 凭经验来确定加工余量 为防止因余量过小而产生废品 所估余量往往偏大 此法只可用 于单件小批生产 3 分析计算法 分析计算法 通过对影响加工余量的各项因素进行分析和综合计算 来确定所需要的最小工序余量 它 是最经济合理的方法 但必须要有齐全而可靠的实验数据资料 且计算较烦琐 在实际生 产中应用尚少 应该指出的是 对于大批大量生产 应力求采用分析计算法 二 二 工序尺寸的确定工序尺寸的确定 工序尺寸及其公差的确定 不仅取决于设计尺寸及加工余量 而且还与工序尺寸的标注方 法以及定位基准选择和转换有着密切的关系 故计算工序尺寸时应根据不同和情况采用不 同的方法 1 设计基准重合时 设计基准重合时 A 确定各工序的基本余量 B 确定各工序加工的经济精度 C 根据设计尺寸和各工序余量 从后往前推算各工序基本直到毛坯尺寸 D 最后将各工序尺寸的公差按 人体原则 标注 2 基准不重合时 就必须应用尺寸链原理进行分析计算 基准不重合时 就必须应用尺寸链原理进行分析计算 建立尺寸链 假设 A0 为封闭环 A1 A2 为增环 A3 为减环 计算 A0 基本尺寸基本尺寸 A0 A1 A2 A3 上下偏差 上下偏差 上 ES A0 ES A1 ES A2 EI A3 增上减下 下 EI A0 EI A1 EI A2 ES A3 增下减上 按按 人体原则人体原则 标注标注 生产成本 18 生产成本包括两大类费用 生产成本包括两大类费用 1 与工艺过程直接有关的费用叫工艺成本 约占生产成本的 70 75 2 与工艺过程无关的费用 如行政人员工资 厂房折旧 照明取暖等 由于同一生产条件下与工艺过程无关的费用基本上是相等的 因此对零件 工艺方案进行经济分析时 只要分析与工艺过程直接有关的工艺成本即可 一 工艺成本一 工艺成本 1 可变费用 V 可变费用与产品年产量有关 它包括材料费或才干费 损人工人的工资 机床的维护费 万能机床和万能夹具及刀具的折旧费 2 不变费用 C 不变费用与零件年产量无关 它是指专用机床和专用夹具 刀具的折旧和维护费用 因为起用机床 专用夹具及刀具是专为加工某零件所 用 不能用来加工其他零件 而工艺装备及设备的折旧年限是一定的 因此专 用机床 专用夹具及刀具的费用与零件的年产量无直接关系 即当年产量在一 定范围内变化时 这种费用基本上保持不变 一种零件的全年工艺成本 E 和单件工艺古本 Ed 可用下式表示 Ed V C N E NV C 式中 V 每个零件的可变费用 单位为元 件 N 工件的年产量 单位元 件 C 全年的不变费用 单位元 件 二 工艺方案的经济评比二 工艺方案的经济评比 1 工艺方案的基本投资相近或都采用现有设备时的情况 这时工艺成本即 可作为衡量各方案经济性的依据 1 当方案中少数工序不同 多数工序相同时 可通过计算少数不同工 序成本进行比较 2 两方案中多数工序不同 少数工序相同时 同以该零件全年工艺成 本进行比较 2 两种工艺过程方案的基本投资差额较大的情况 这是在考虑工艺成本 的同时还要考虑基本投资差额的回收期限 1 回收期限应小于所采用设备的使用年限 2 回收期限应小于该产品由于结构性能及国家计划安排等因素所决定 的生产年限 3 回收期限应小于国家所规定的标准回收期限 工时的含义和类别 19 一 工时定义一 工时定义 在一定生产条件下 规定生产一件产品或完成一道工序所需消耗的时间 它是安排生产计划 核算生产成本的重要依据 也是设计或扩建工厂时计算设 备和工人数量的依据 1 基本时间 基本时间 tj 直接改变对象尺寸 开关 相对位置 状态或材料性质所用时 间 2 辅助时间 辅助时间 tf 为实现工艺过程必须进行的各种辅助动作所用时间 如装卸 工件 操作要 改变切削用量 试切和测量工件 引进及退回刀具等动作所用 时间 辅助时间的的确定方法随生产类型不同而不同 大批大量生产时 为了 使辅助时间规定得合理 须将辅助动作分解成单一动作 再分别查表求得各分 解动作的时间 最后予以综合 对于中批生产则可根据以往的统计资料确定 在单件小批生产中 一般用基本时间的百分比进行估算 基本时间和辅助时间的总和称为作业时间 3 布置工地时间 布置工地时间 tb 一般按作业时间的 2 7 估算 4 休息和生理时间 休息和生理时间 tx 一般按作业时间的 2 估算 以上四部分时间总和就是单件时间 td tj tf tb tx 在成批生产中 每一批工件的开始和终了时 工人需要做以下工作 A 开始时 要熟悉工艺文件 领取毛坯 材料 领取和安装刀具和夹具 调整机床及其他工艺装备等 B 终了时 要拆下和归还工艺装备 送交成品 等 这两部分所用时间叫做准备时间 tz 设有 N 件产品 那分摊到每一个工件 上的准备时间为 tz N 将这部分时间加到单件时间上去 成批生产的单件核算时间 th td tz N 大批大量生产时 每个工作地始终完成某一道固定工序 tz N 接近 0 故 不考虑 th td 二 工时的相关应用二 工时的相关应用 说到生产率就离不开工时 提高生产率其实就是在保证生产质量的前提下 尽量缩减工时 下面就谈谈这方面 1 缩短基本时间 缩短基本时间 大批大量生产中 基本时间所占比重大 缩短基本