第四章 第八节 工艺路线的拟定

第四章生产过程的基本概念及加工工艺规程的制定08【工艺路线的拟定】工艺路线的拟定一二单个表面加工方法及步骤确定加工顺序的确定三工序的组合基准的确定决定了工艺过程的顺序,工艺路线拟定是工艺规程制定的核心。在具体工作中应在充分调查研究的基础上,提出多种方案进行分析比较,注意到工艺路线不仅影响加工的质量和效率,而且还影响到工人的劳动强度、设备安排、车间面积、生产成本等,必须认真分析,使拟定的加工工艺路线达到科学合理。一、单个表面加工方法及步骤确定根据每个加工表面的技术要求和几何特征,确定其加工方法及分几次加工。而表面达到同样质量要求的加工方法很多。在选择时应依据下面几个因素。1.被加工表面的几何特点不同的加工表面是由不同的机床运动关系和加工方法获得的。如外圆表面主要由车削和磨削方法获得,内孔表面主要由钻削、较削、镗削、磨削及拉削方法获得,平面主要由刨削、铣削和磨削方法获得,所以,被加工表面的几何特点决定了加工方法的选择范围。工艺路线的拟定2．被加工表面的技术要求不同的加工方法可得到不同的加工精度范围和表面粗糙度范围。加工精度高一般成本就高,精度低则成本就低。因此,在选择表面加工方法时,应选择加工经济精度与零件表面要求精度相一致的加工方法。一般地说,加工精度越高的加工方法,材料切除率(单位时间内切除的材料体积)越小，如果全部余量都用精加工方法去除将极不经济。所以,在精加工之前要安排半精加工,在半精加工之前要安排粗加工作为预备加工。这样,对不同精度及粗糙度要求的加工表面就形成了若干加工方法组合,即表面加工路线。表4-4～表4-6是外圆、内孔加工的典型加工路线及所能达到的加工经济精度和表面粗糙度。工艺路线的拟定工艺路线的拟定表4-4外圆表面加工路线工艺路线的拟定表4-5内孔表面加工路线工艺路线的拟定工艺路线的拟定表4-6平面加工路线3、零件材料的性质零件材料对加工方法选择也有影响。淬火钢件精加工多采用磨削方法,但硬度较低的有色金属就应采用金刚镗或高速细车作为精加工方法。4、零件结构形状和尺寸大小中,小尺寸零件上的孔可采用磨削或拉削方法加工,而对大尺寸零件上的孔则宜采用镗削或较削方法精加工。大直径的孔采用拉削或较削加工就不适宜,而应采用镗孔方法加工。工艺路线的拟定5、生产纲领和投产批量在大批大量生产中应采用高生产率的加工方法,如拉削平面、冷轧花键等,而在单件小批生产中则应采用较常见的通用设备所能采用的方法。6、工厂现有设备能力、技术条件及设备负荷的平衡综上所述,选择零件表面加工方法时,要首先根据表面种类和技术要求,找出可供选用的最后精加工方法,再选定前面一系列的预备加工方法。对于选出的几种加工路线再综合考虑各方面因素,最终确定一套最优的加工方法和路线。工艺路线的拟定

工艺路线的拟定零件加工过程要划分加工阶段的理由如下:(1）保证加工质量。粗加工中切除的金属层厚,夹紧力及切削力大,切削热量多,产生的加工误差大。这些误差可以通过以后的加工纠正。加工阶段间的工件周转时间有利于工件冷却和内应力重新分布。精加工阶段夹紧力小,可以减小夹紧变形。这些都有利于加工精度的逐步提高。(2）合理使用机床设备。粗加工可采用功率大、刚性好但精度较低的机床,精加工则应使用高精度机床确保加工精度。精加工的切削力小,还有利于机床长期保持高的精度。(3）便于安排热处理工序。在粗加工之前,要进行毛坯件的退火或正火处理。粗加工后安排时效处理,可以减少精加工后工件因内应力产生的变形等。(4）粗、精加工分开,便于及时发现毛坯缺陷。精加工集中在后面进行,还能减少加工表面在运输中受到损伤。工艺路线的拟定2、机械加工工序安排在安排机械加工顺序时,应注意以下几个原则:(1)划分加工阶段根据零件功用和技术要求,先将零件的主要表面和次要表面区分开,然后着重考虑主要表面的加工顺序,次要表面加工可适当穿插在主要表面加工工序之间。(2)先主后次当零件需要分阶段进行加工时,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。由于次要表面精度要求不高,一般在粗、半精加工阶段即可完成,但对于那些同主要表面相对位置关系密切的表面,通常多置于主要表面精加工之后加工。例如,许多零件主要孔周围的紧固螺孔的钻孔和攻螺纹,多在主要孔精加工之后完成。(3)先加工基准面︰零件加工一般多从精基准的加工开始,然后以精基准定位加工其他主要表面和次要表面。例如,轴类零件先加工中心孔,齿轮先加工孔及基准端面等。为了定位可靠且使其他表面加工达到一定的精度,精基准一开始即应加工到足够高的尺寸精度和较低的表面粗糙度值,并且往往在精加工阶段开始时,还要进一步精整加工,以保证其他主要表面精加工和光整加工的需要。工艺路线的拟定(4）先面后孔

对于箱体、支架和连杆等零件,由于平面比较平整,安放和定位比较稳定可靠,如果先加工好平面,就能以平面定位加工孔(即先面后孔),保证平面和孔的位置精度。(5)考虑车间布置

为了缩短工件在车间内的运输距离,避免工件的往返流动,加工顺序应考虑车间设备的布置情况,当设备呈机群式布置时,尽可能将同工种的工序相继安排。工艺路线的拟定3、热处理工序安排机械零件常采用的热处理工艺有退火、正火、调质、时效、淬火回火,渗碳及氮化等。按照热处理的目的,热处理工艺可分为预备热处理和最终热处理两大类。（1）预备热处理预备热处理包括退火、正火、时效和调质等。这类热处理的目的是改善加工性能,消除内应力和为最终热处理做好组织准备。其工序位置多在粗加工前后。①退火和正火为改善毛坯切削加工性能和消除毛坯的内应力,常进行退火和正火处理。例如,碳的质量分数大于0.7%的碳钢和合金钢,为降低硬度便于切削常采用退火;碳的质量分数低于0.3%的低碳钢和低合金钢,为避免硬度过低切削时粘刀而采用正火。②调质

调质即淬火加高温回火,能获得均匀细致的索氏体组织，为以后表面淬火和氮化处理做好组织准备,因此调质可作为预备热处理工序。由于调质后零件的综合力学性能较好，对某些硬度和耐磨性要求不太高的零件,也可作为最终的热处理工序。③时效处理时效处理主要用于消除毛坯制造和机械加工中产生的内应力。工艺路线的拟定(2）最终热处理最终热处理包括各种淬火,渗碳和氮化处理等。这类热处理的目的主要是提高零件材料的硬度和耐磨性,常安排在精加工之前进行。①淬火淬火分为整体淬火和表面淬火两种,其中表面淬火因变形、氧化及脱碳较小而应用较多。为提高表面淬火零件的心部材料性能和获得细马氏体的表层淬火组织,常需预先进行调质及正火处理。其一般加工路线为:铸造或锻造﹐正火(退火)粗加工瞭调质半精加工妳表面淬火瞭精加工。②渗碳淬火渗碳淬火适用于低碳钢和低碳合金钢,其目的是使零件表层含碳量增加,经淬火后使表层获得高的硬度和耐磨性,而心部仍保持一定的强度和较高的韧性及塑性。③氮化处理氮化是一种表面热处理工艺,其目的是通过氮原子的渗入使表层获得含氮化合物,以提高零件硬度、耐磨性、疲劳强度和抗蚀性。由于氮化温度低,变形小且氮化层较薄,氮化工序应尽量靠后安排。为减少氮化时的变形,氮化前要增加去除应力工序。氮化零件的加工路线一般为:铸造或锻造﹐退火粗加工调质半精加工除应力粗磨氮化精磨、超精磨或研磨。工艺路线的拟定4、辅助工序的安排在机械加工工艺过程中使用的辅助工序很多,包括检验、去毛刺、洗涤、防锈、表面处理、平衡去重等工序。(1)检验工序﹑检验工序是保证零件质量,及时发现并剔除废品的主要措施。零件加工过程中的检验工序有中间检验工序、最终(成品)检验工序、表面质量检验工序、特种检验工序。通常在下列场合安排检验工序:①粗加工全部结束后精加工之前;②转入外车间加工之前;③花费工时多的工序和重要工序的前后;④最终加工之后。(2）表面处理工序为了提高零件的抗腐蚀能力、耐磨性和导电率等,可以采用表面处理方法,如电镀、涂漆、发蓝、表面氧化等。表面处理工序一般安排在工艺过程的最后进行。(3)洗涤防锈工序在零件经抛光或磁力探伤后,在最终检验工序前均需将工件洗净。在气候潮湿地区,为清除工件(特别是铝、镁合金工件)氧化生锈层,在工序间需安排洗涤除锈工序。在零件成品入库前也要安排洗涤上油工序。(4）其他辅助操作工序包括去毛刺、打磨锐边、修圆、做标记、打钢印、手工研磨、抛光等。这些工作要根据加工过程的需要安排。工艺路线的拟定三、工序的组合通过前述工作,已可大致得到零件各表面加工的前后顺序。但是,这个顺序中的每一工步不一定就是工艺过程中的一个工序。例如,在车床上加工套筒零件时,可以在一次安装后依次完成外圆表面、内孔表面、端面、台肩、沟槽和棱角等多个表面的加工工作,即多个工步在一个工序中进行。所以,在确定加工顺序后,还要把工步序列进行适当组合,形成以工序为单位的工艺过程。在工序的组合中,主要考虑以下两个方面。1、工序组合的前提条件几个工步是否能在同一机床上加工,以及是否需要在一次安装中加工,以保证高的相互位置精度。几个工步能在同一机床上完成是它们能被组合成一个工序的先决条件。零件的一组表面在一次安装中加工,可以保证这些表面间的相互位置精度。2、根据工序集中或工序分散原则进行组合工序所谓工序