第十四章-机械加工工艺过程.ppt

第十四章机械加工工艺过程 第一节机械加工工艺过程的基本知识 一 生产过程和工艺过程 1 生产过程生产过程是将原材料转变为成品的一系列相互关联的劳动过程的总和 机械产品的生产过程主要包括 1 原材料的运输和保管 2 生产技术准备 3 毛坯准备 4 机械加工 5 热处理 6 装配和调试 7 表面修饰 8 质量检验 9 包装 2 工艺过程生产过程中 按一定顺序逐渐改变生产对象的形状 铸造 锻造等 尺寸 机械加工 位置 装配 和性质 热处理 使其成为预期产品的主要过程称为工艺过程 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 使之成为合格零件的过程 称为机械加工工艺过程 它是由一系列的工序组合而成的 毛坯依次通过这些工序而变为成品 1 工序 一个或一组工人 在一个工作地对同一个或同时对几个工件所连续完成的那一部分工艺过程 称为工序 划分工序的主要依据是 工作地是否变动 加工是否连续 2 工位 为了完成一定的工序内容 一次装夹工件后 工件与夹具或设备的可动部分一起相对刀具或设备的固定部分所占据的每一个位置 如图7 32所示为一利用回转工作台在一次安装中顺次完成装卸工件 钻孔 扩孔和铰孔四工位加工的例子 3 工步 工步是在加工表面和加工工具 或装配 不变的情况下 所连续完成的那一部分工序 工步是工序的组成单位 一道工序可由几个工步组成 只要加工表面或加工工具改变就成为另一个工步 4 走刀 在一个工步内 有时被加工表面需要切去较厚的金属层 需分几次切削 这时每进行一个切削就是一次走刀 如图7 31所示的阶梯轴加工过程 5 安装 在同一工序中 工件在机床或夹具中每定位和夹紧一次 称为安装 在一道工序内 工件可能安装一次或数次 安装次数越多 装夹误差越大 3 生产钢领与生产类型1 生产钢领 指企业在计划期内应当生产的产量和进度计划 零件的生产钢领可按下式计算 式中 零件的年生产钢领 件 年 产品的年产量 台 年 每台产品中该零件的数量 件 台 备品的百分率 废品的百分率 2 生产类型 指企业生产专业化程度的分类 根据产品的尺寸大小和特征 生产纲领 批量及投入生产的连续性 机械制造业的生产类型分为单件生产 成批生产和大量生产三种 二 零件机械加工工艺规程的制订1工艺规程及其应用将工艺过程的各项内容写成文件 用来指导生产 组织和管理生产 这些技术文件就是工艺规程 常用的工艺规程主要有机械加工工艺过程卡片和机械加工工序卡片两种基本形式 机械加工工艺过程卡片是以工序为单位 列出整个零件加工所经过的工艺路线 包括毛坯 机械加工 热处理以及装配等 完成各道工序的车间 工段 各用的机床 夹具 刀具 量具和工时定额等内容 机械加工工序卡是在工艺过程卡片的基础上 按每道工序所编制的一种工艺文件 工序卡要详细记录工序内容和加工所必须的工艺资料 如定位基准 装夹方法 工序尺寸和公差以及机床 刀具 夹具 量具 切削用量和工时定额等 工序卡中还要画出工序简图 用于具体指导工人操作 是大批大量生产和中批复杂或重要零件生产的必备工艺文件 2制订工艺规程的步骤1 制订工艺规程的主要依据1 产品的装配图和零件工作图 2 产品的生产纲领 3 现有的生产条件和资料 4 国内 外同类产品的有关工艺资料 5 产品验收的质量标准 2 制订工艺规程的步骤1 工艺分析 2 确定毛坯的制造方法 3 拟定工艺路线 选择定位基准面 4 确定各工序的设备 工具 夹具 量具和辅助工具 5 确定各工序的加工余量 计算工序尺寸及公差 6 确定切削用量及工时定额 7 确定各主要工序的技术要求及检验方法 8 填写工艺文件 3零件的工艺分析1 零件的年生产纲领计算 2 零件结构分析 3 零件的技术要求分析 4 零件结构工艺性分析 4毛坯的选择选择毛坯的基本任务是根据零件的技术要求 结构特点 材料和生产纲领等 选择毛坯的类型 制造方法及毛坯的形状和尺寸等 毛坯分为铸件 锻件 型材及其他 5定位基准的选择1 基准的概念及其分类基准是用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的那些点 线 面 基准分为设计基准和工艺基准两大类 工艺基准又可分为工序基准 定位基准 测量基准 装配基准 2 定位基准的选择精基准的选择原则 1 基准重合原则 2 基准统一原则 3 互为基准原则 4 自为基准原则 5 保证工件定位准确 夹紧可靠 操作方便的原则 粗基准的选择原则 1 为了保证加工面与非加工面之间的位置要求 应尽可能选择不加工面为粗基准 2 为保证各加工面都有足够的加工余量 应选择毛坯余量最小的面为粗基准 3 为保证重要加工面的加工余量 应选择重要加工面为粗基准 4 粗基准应避免重复使用 在同一尺寸方向上 通常只允许使用一次 5 选择粗基准的表面 应尽可能平整和光洁 不能有飞边 浇口 冒口等 以保证定位准确 夹紧可靠 6工艺路线的拟定1 表面加工方法的选择1 各种加工方法的经济加工精度和经济粗糙度 2 表面加工方法和加工方案的选择 2 加工顺序的安排划分加工阶段 粗加工 半精加工和精加工 划分加工阶段的原因 1 保证加工质量 2 便于及时发现毛坯缺陷 3 便于安排热处理工序 4 精加工在后可使加工过的表面不易碰坏 5 有利于合理使用设备 机械加工顺序安排的原则 1 先粗后精 粗精分开 2 先基准后其他 3 先主要后次要 4 先面后孔 热处理工序的安排 1 最终热处理的安排 2 预备热处理的安排 辅助工序的安排 辅助工序的种类较多 包括检验 去毛刺 倒棱 清洗 防锈 去磁和平衡等 检验工序是必不可少的辅助工序 除了工序中自检外 需要在下列场合单独安排检验工序 1 粗加工阶段结束后 2 重要工序前后 3 送往外车间加工的前后 4 全部加工工序完成后 3 确定工序集中与分散工序集中就是将工件的加工集中在少数几道工序中完成 每道工序的加工内容较多 而工序分散是指将工件的加工分散在较多的工序中进行 每道工序的加工内容很少 工序集中的特点 1 采用高生产率的专用设备和工艺装备 劳动生产率高 2 工序数目少 工艺路线短 简化了生产计划和组织工作 3 设备数量少 减少了操作工人和生产面积 4 工件安装次数少 缩短了辅助时间 容易保证加工面的相互位置精度 5 专用设备和工艺装备较复杂 生产投资大 调整和维修复杂 生产准备工作量大 新产品转换周期长 工序分散的特点 1 设备与工艺装备比较简单 调整方便 工人容易掌握 生产准备工作量少 容易适应产品的更换 2 便于采用最合理的切削用量 减少基本时间 3 设备数量多 操作人员多 生产面积大 4 设备及工艺装备的选择设备的选择 1 机床精度与工件精度相适应 2 机床规格与工件的外形尺寸相适应 3 与现有的加工条件相适应 工艺装备的选择 1 夹具的选择 2 刀具的选择 3 量具的选择 7加工余量及工序尺寸的确定1 加工余量加工余量是指加工过程中从加工表面切去的金属层厚度 可分为工序 工步 加工余量和总加工余量 工序余量是相邻两个工序的工序尺寸之差 2 影响加工余量的因素1 上工序的各种表面缺陷和误差 如图7 33所示 2 本工序加工时的装夹误差 3 确定加工余量的方法1 查表法 2 经验估计法 3 分析计算法 图7 33表面粗糙度及缺陷层 4 确定工序尺寸及其公差 3典型零件的工艺过程实例1 轴类零件工艺轴类零件的一般工艺过程为 备料 或锻造 预备热处理 正火或退火 车端面 中心孔 粗车 调质 修整中心孔 半精车 精车 键槽 螺纹加工 热处理 淬火或局部淬火 研磨中心孔 磨削 2 车床主轴的车削及工艺分析如图7 34所示为CA6140车床主轴的简图 1 技术条件分析 2 机械加工工艺路线见表7 5 3 工艺过程分析 定位基准的选择 粗 精加工分开 划分加工阶段及工序的安排 3 箱体零件工艺箱体类零件的工艺特点 1 加工顺序为先面后孔 2 加工阶段粗 精分开 3 工序间合理安排热处理 4 以箱体上的重要孔做粗基准 以装配基面或顶面做精基准 4 镗床减速箱箱体加工工艺如图7 35所示为镗床减速箱零件图 材料为HT150 小批生产 1 主要技术要求分析 2 毛坯选择 3 定位基准选择 4 加工方法和加工顺序的确定 机加工工艺过程如表7 6所示 第4节切削加工件的结构工艺性零件的结构工艺性是指这种结构的零件在加工工艺上得以实行的难易程度 它是评价零件结构设计优劣的技术经济指标之一 7 4 1结构工艺性的设计原则1 加工表面的几何形状应尽量简单 尽可能布置在同一平面或同一轴线上 2 有相互位置精度 如同轴度 垂直度 平行度等要求的表面 最好能在一次装夹中加工出来 3 尽可能减少加工表面的数量和面积 合理地规定加工精度和表面粗糙度 以利于减少切削加工量 4 应力求零件的某些结构尺寸 如孔径 齿轮模数 螺纹 键槽宽度等的标准化 以便于采用标准刀具和通用量具 降低生产成本 5 零件应便于安装 定位准确 夹紧可靠 便于加工 便于测量 便于装配和拆卸 6 零件结构应与先进的加工工艺方法相适应 7 零件应有足够的刚性 能承受切削力和夹紧力 以便于提高切削用量 提高生产率 1 外形不规则的零件 应设计工艺凸台以便于装夹图7 36所示车床小刀架作出工艺凸台A 以便加工下部燕尾导轨面 图7 37所示为加工立柱导轨面 在斜面上设置工艺凸台A 图7 36车床小刀架 图7 37立柱导轨 7 4 2改善结构工艺性示例 2 长轴和大件应考虑工艺吊装位置图7 38所示杆类的长轴应在一端设置吊挂螺孔或吊挂环 以便吊运 热处理和保管 图7 39所示划线平板的四侧各增加两工艺孔 以便于加工 刮研 吊运和维修 图7 39划线平板 图7 38长轴 3 零件上有同轴度垂直度要求的表面应在一次装夹下加工如图7 40所示 右图结构可在一次装夹下加工内孔 保证了两端孔的同轴度 且易保证孔与端面A的垂直度 图7 40套筒零件 4 轴上的键槽应布置在同一侧如图7 41所示 可减少装夹次数 在一次安装中 将轴上所有键槽都加工出来 图7 41轴上键槽 5 被加工面应位于同一平面上如图7 42所示 凸台可一次加工 并可实现多件加工 6 尽可能减小被加工面的面积如图7 43所示 支架底面加凹 减少加工面积 凸台可在钻孔的同时用锪钻加工 减少了加工时间 图7 42凸台结构 图7 43支架 7 以外表面加工代替内表面加工如图7 44所示 将孔内的环形槽改为轴上的环形槽 便于加工 图7 44阀体设计 8 避免箱体孔的内端面加工如图7 45所示 箱体孔的内端面加工比较困难 可用镶套零件代替 9 避免把加工平面布置在低凹处如图7 46所示 可采用大直径端铣刀加工 以提高生产率 可进行多件加工 图7 45箱体 图7 46加工平面布置 10 避免在加工平面中间设置凸台如图7 47所示 可采用大直径端铣刀加工 以提高生产率 可进行多件加工 图7 47加工平面布置 11 设置必要的工艺孔如图7 48所示 镗中间隔壁孔时 镗杆悬臂太长 刚性差 设工艺孔后可在箱体外支承镗杆 改善了加工条件 12 精加工孔尽可能作成通孔如图7 49所示 研磨孔作成通孔便于加工和测量 研磨后用堵头堵死 图7 48箱体孔 图7 49研磨孔 13 避免在斜面上钻孔和钻半截孔如图7 50所示 防止钻孔引偏和损坏钻头 保证钻孔精度 提高生产率 图7 50孔的布置 14 车螺纹 磨削都应留退刀槽如图7 51所示 刀具能自由退刀 以保证加工质量 图7 51退刀槽 15 双联齿轮或多联齿轮应设计退刀槽如图7 52所示 用插齿刀加工双联齿轮或多联齿轮的小齿轮时 必须留有足够宽的退刀槽 以便刀具切出 图7 52双联齿轮 16 用滚刀加工带凸肩的轴齿轮时 需有退刀槽如图7 53所示 右图留出了足够的退刀槽 以便刀具切出 图7 53退刀槽 17 当尺寸差别不大时 零件上的槽宽 圆角半径 孔 螺孔等尺寸应尽可能一致如图7 54所示 右图可减少刀具种类和减少更换刀具等辅助时间 图7 54 18 加工面形状应与刀具轮廓相符如图7 55所示 不通孔的孔底和阶梯孔的过渡部分应设计成与钻头顶角相同的圆锥面 凹槽的圆角半径必须与标准立铣刀圆角半径相同 图7 55不通孔和凹槽 19 采用组合件以简化加工如图7 56所示 孔内的内球面加工很困难 分成两件则易于加工出球面 保证了加工质量 图7 56组合件 20 箱体的同轴孔系的孔径应向一个方向递减 或从两边向中间递减 端面应在一个平面上如图7 57所示 孔径向一个方向递减 可依次或同时加工同轴线上的几个孔 保证较高的生产率 孔径从两边向中间递减 可缩短镗杆伸出长度 提高刚性 亦可同时从两面加工 端面平齐 可在一次调整中加工出全部端面 图7 57箱体孔 21 尽可能采用标准刀具如图7 58所示 合理布置孔的位置 避免采用加长钻头 非标准刀具 22 应避免不穿通的花键孔如图7 59所示 左图只能用花键插齿刀加工 右图采用花键拉刀加工 可提高生产率 图7 58孔的位置 图7 60花键孔的设计 23 花键孔应设计成连续的如图7 61所示 防止损坏拉刀并提高其寿命 24 应使零件有足够的刚性如图7 62所示 较大面积的薄壁零件 如罩 盖等 刚性不好 应增设必要的加强肋 图7 62增加刚度的结构 图7 61花键孔 26 零件结构应适合进行多件加工如图7 64所示 右图结构在滚齿时既增加加工时的刚性 减小振动 又减少刀具的空程时间 提高生产率 图7 64齿轮 25 减少机床的调整如图7 63所示 若有可能采用相同的锥度 磨床只需作一次调整 图7 63齿轮 27 避免螺纹做定位面如图7 65所示 螺纹有间隙 不能保证端盖孔与液压缸的同轴度 加工大直径螺孔效