《典型零件制造工艺-以项目为导向》-项目一

任务1.1零件制造工艺相关知识概述生产过程包括:原材料的运输、原材料的保管、生产准备、毛坯制造、机械加工、装配、检验、试车、油漆、包装等。2)工艺过程。工艺过程是指在生产过程中,直接改变原材料(毛坯)的形状、尺寸、性能,使之变为成品的过程。工艺过程具体可分为:铸造、压力加工、焊接、机械加工、热处理、特种加工、电镀、涂覆、装配等工艺过程。3)工艺过程的组成。机械加工工艺过程由若干个按顺序排列的工序组成。工序又可分为安装、工位、工步和走刀(进给)等。上一页下一页返回任务1.1零件制造工艺相关知识概述(1)工序:一个(一组)工人,在同一工作地点(同一机床),对一个(一组)零件所连续完成的那部分工艺过程。工人、机床和工件三不变加上连续完成是构成工序的四个要素,工序是组成工艺过程的基本单元。(2)安装:工件在一次装夹中所完成的那部分工艺过程。具体指工件在加工前,在机床或夹具上占据正确的加工位置(定位),然后加以夹紧的过程。安装=装夹=定位+夹紧。在一个工序中应尽量减少安装次数,以免增加辅助时间和安装误差。(3)工位:工件在机床上占据每一个位置所完成的加工。上一页下一页返回任务1.1零件制造工艺相关知识概述为了减少工件的安装次数,提高生产效率,常采用多工位夹具或多轴(或多工位)机床,使工件在一次安装后先后经过若干个不同位置顺次进行加工,如图1-1所示。(4)工步:指在加工表面、刀具和切削速度与进给量均保持不变(四不变)的情况下所连续完成的这部分工艺内容(过程)。一个工序可以是一个工步,也可以包括几个工步。当构成工步的任一因素改变后,一般即为另一工步。但对于在一次安装中连续进行的若干相同工步,例如图1-2所示零件上4个ϕ15孔的钻削,可视为一个工步。用多把刀具同时加工几个表面的工序,也可视为一个工步,称为复合工步,如图1-3所示。上一页下一页返回任务1.1零件制造工艺相关知识概述(5)走刀(进给):刀具在加工表面上切削一次所完成的工艺内容,是工步的一部分。走刀是构成工艺过程的最小单元。当加工表面由于被切去的金属层较厚,需要分几次切削时,走刀即指在加工表面上切削一次所完成的那一部分工步,每切去一层材料称为一次走刀。工序、安装、工位、工步和走刀之间的关系如图1-4所示。2.生产类型的划分及其工艺特征1)生产类型的划分。根据产品大小和零件的生产纲领或生产批量可以划分出不同的生产类型。上一页下一页返回任务1.1零件制造工艺相关知识概述生产类型是企业生产专业化程度的分类,一般分为三种:单件生产、成批生产和大量生产。可按照表1-2中的参考数据划分生产类型。根据生产类型和生产条件,确定工艺的基本特征,如工序是集中还是分散、是否采用专用机床或数控机床、是否需要用新工艺或特种工艺等。2)各种生产类型的工艺特征和要求见表1-3。3.工艺规程制定的内容和步骤(1)分析零件图和产品装配图,并进行工艺审查;(2)选择毛坯种类及其制造方法;上一页下一页返回任务1.1零件制造工艺相关知识概述(3)选择加工方法和定位基准,拟定工艺路线;(4)确定各工序所用机床设备和工艺装备等;(5)确定各工序的加工余量、计算工序尺寸和公差;(6)确定各工序的切削用量和工时定额;(7)确定各工序的技术要求和检验方法;(8)绘制工序简图,编制工艺文件。1.1.2工艺规程制定的方法、具体内容和步骤1.零件的结构和工艺分析上一页下一页返回任务1.1零件制造工艺相关知识概述(1)检查零件的图纸是否完整正确,如有遗漏、错误、工艺性差或不符合标准的地方,应提出修改意见;(2)弄清零件的结构形状,明白哪些表面需要加工,哪些是主要加工表面,分析各加工表面的形状、尺寸精度、表面粗糙度以及设计基准等;(3)明确零件在整个机器上的作用及工作条件;(4)明确零件的材质、热处理及零件图上的技术要求等;(5)审查零件的结构工艺性,并对各个加工表面制造的难易程度做到心中有数。2.毛坯的选择上一页下一页返回任务1.1零件制造工艺相关知识概述毛坯的选择应该从生产批量的大小、零件的复杂程度、加工表面及非加工表面的技术要求等几方面综合考虑。正确地选择毛坯的制造方式,可以使整个工艺过程更加经济合理,故要谨慎,一般应根据生产类型、零件结构、形状尺寸和材料等选择毛坯。1)毛坯的种类及其适用范围。(1)铸件:适用于形状复杂的零件毛坯;(2)锻件:适用于强度要求高、形状比较简单的零件毛坯;(3)型材:有热轧和冷拉两种。热轧适用于尺寸较大、精度较低的毛坯;冷拉适用于尺寸较小、精度较高的毛坯;上一页下一页返回任务1.1零件制造工艺相关知识概述(4)焊接件:将型材或钢板等焊接成所需的零件结构,生产周期短,但在机加工前需经时效或退火处理。2)毛坯的选择原则。(1)零件材料的工艺特性及对内部组织和力学性能的要求:A.材料为铸铁、青铜时,选用铸件毛坯;B.重要零件,如齿轮、轴等一般选用锻件毛坯而不选用型材。(2)对零件的结构形状和外形尺寸,应考虑到毛坯制造的方便:A.形状复杂、尺寸大,可采用铸件或焊接件;上一页下一页返回任务1.1零件制造工艺相关知识概述B.形状简单、尺寸小,可采用锻件或型材等,如直径差较大的阶梯轴宜用锻件,尺寸较大时可用自由锻,中小尺寸大批量生产可用模锻或胎模锻。(3)按生产批量(纲领)选择:A.产量较大时,应选精度和生产率较高的毛坯制造方法;B.产量较小时,应选精度和生产率较低的毛坯制造方法。(4)按现有生产条件选择:A.要与毛坯制造的工艺水平和能力相适应与配套;B.可以专业化协作生产,以降低成本;C.学会通过市场采购毛坯,以缩短生产周期。上一页下一页返回任务1.1零件制造工艺相关知识概述(5)充分考虑利用新技术、新工艺、新材料的可能,如少切屑、无切屑的毛坯精化制造方法,以提高经济效率。3)确定毛坯各加工表面的总余量(毛坯余量)及毛坯尺寸公差,并绘制毛坯图。3.选择加工方法,拟定工艺路线对于比较复杂的零件,可以先考虑几个加工方案,分析比较后,从中选出比较合理的加工方案,需完成的内容和步骤如下:1)选择定位基准。上一页下一页返回任务1.1零件制造工艺相关知识概述根据零件结构特点、技术要求及毛坯的具体情况,按照粗、精基准的选择原则来确定各工序合理的定位基准,当某工序的定位基准与设计基准不重合时,需对它的工序尺寸进行换算(或尺寸链计算)。定位基准选择对保证加工精度和确定加工顺序都有重要影响。零件上的定位基准、夹紧部位和加工表面三者要互相协调。(1)基准的分类及其关系如图1-5所示:(2)粗基准的选择原则:A.以不加工面为粗基准;B.以加工余量最小的面为粗基准;C.以重要表面为粗基准;上一页下一页返回任务1.1零件制造工艺相关知识概述D.以加工面积大、复杂或平整的面为粗基准(便于工件装夹);E.同方向上的粗基准只能使用一次。(3)精基准的选择原则:目的是使零件装夹方便、正确、可靠,并保证加工精度。A.基准重合原则———尽量使定位基准与设计基准重合,以消除基准不重合引起的定位误差;B.基准统一原则———尽可能在多数工序中采用同一组精基准,以保证加工表面的相互位置精度;C.互为基准原则———对需要加工的两个表面互相作为基准,反复进行加工,以达到较高的相互位置精度;上一页下一页返回任务1.1零件制造工艺相关知识概述D.自为基准原则———对于要求余量小且均匀的重要表面的精加工,应尽可能选择加工表面本身作为精基准;E.便于装夹原则———对于所选择的精基准,应便于安装工件,即便于零件的定位和夹紧。2)选择表面加工方法。切削加工方法有车、铣、镗、钻、磨、刨、拉和齿等多种。缝纫机零件主要的加工方法有车、铣、镗、钻、磨和齿6种。根据各表面的加工要求,先选定最终的加工方法,再由此确定各前续工序的加工方法。零件表面加工方法的确定,是以各种加工方法的加工经济精度和其相应的表面粗糙度为依据的。上一页下一页返回任务1.1零件制造工艺相关知识概述某一表面的加工方法的确定,主要由该表面所要求的加工精度和表面粗糙度来确定。任何零件都是由一些简单表面如外圆、内孔、平面和成形表面等进行不同组合而形成的。零件结构形状虽多种多样,但都是由这些基本表面组合而成的。根据这些表面所要求的精度和表面粗糙度以及零件的结构特点,将每一表面的加工方法和加工方案确定下来,也就确定了零件的全部加工内容。同一种表面有不同的加工方案,选择零件表面加工方法时,一般选择原则如下:(1)尽量采用经济加工精度方案进行加工;上一页下一页返回任务1.1零件制造工艺相关知识概述(2)首先考虑主要表面的加工方案;(3)确定加工方案时应考虑零件的材料、硬度、结构形状、尺寸大小等;(4)加工方案要和生产类型、生产率的要求相适应,并考虑现有技术力量和设备等。一般小孔选为钻→铰;中大孔选为钻→镗(包括车镗)、钻→磨或钻→拉,其中拉孔用于大批量生产;磨孔用于淬火钢,效率较低;对未淬火钢的孔,尽量采用镗(包括车镗)孔或拉孔,以提高生产率。所以应根据零件加工表面的特点和产量等条件,确定其中最合理的一种加工方案。上一页下一页返回任务1.1零件制造工艺相关知识概述对于归属于轻工机械产品的缝纫机零件来说,由于大多数均为小孔,因此对孔的加工,主要以钻→扩→铰为主。各种加工方法所能达到的经济精度和表面粗糙度见表1-4,详细资料可查阅有关手册;表1-5、表1-6和表1-7分别列出了外圆、内孔和平面的加工方案,可供选择时参考。从以上各表中可以看出满足同样精度要求的加工方法有多种,因此在选择加工方法时,还应考虑以下几个因素:(1)零件的结构形状和尺寸。例如,对于加工精度要求为IT7级的孔,采用镗削、铰削、拉削和磨削均可达到要求。但箱体上的孔,一般不宜选用拉孔和磨孔,而宜选择镗孔(大孔)或铰孔(小孔)。上一页下一页返回任务1.1零件制造工艺相关知识概述(2)生产类型。不同的加工方法和加工方案采用的设备与刀具不同,生产率和经济性也大不相同。大批大量生产时,应选用高效率和质量稳定的加工方法。在单件小批生产中,对于平面和孔多采用通用机床、通用工艺装备及常规的加工方法。由于大批大量生产能选用精密毛坯(如用粉末冶金制造的油泵齿轮、精锻锥齿轮等),故可以简化机械加工。毛坯制造后,直接进入磨削加工。(3)零件材料的可加工性。硬度很低而韧性较大的金属材料(如有色金属)用磨削加工很困难,一般都采用金刚镗或高速精细车削的方法进行加工;而淬火钢、耐热钢等因硬度很高,必须用磨削的方法加工。上一页下一页返回任务1.1零件制造工艺相关知识概述(4)现有设备与技术条件。应该充分利用现有设备和工艺手段,挖掘企业潜力,发挥工程技术人员和工人的积极性与创造性。同时,积极应用新工艺和新技术,不断提高工艺水平。(5)特殊要求。如表面纹路方向的要求,铰削及镗削的纹路方向与拉削的纹路方向不同,应根据设计的特定要求选择相应的加工方法。3)划分加工阶段、划分加工阶段的目的、安排加工顺序和拟定工艺路线。(1)划分加工阶段(表1-8)A.粗加工阶段:切除各加工表面上的大部分余量,并做出精基准,关键是提高生产率;上一页下一页返回任务1.1零件制造工艺相关知识概述B.半精加工阶段:减小粗加工留下的误差,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;C.精加工阶段:保证各主要表面达到图纸规定的要求。大多数零件和精度要求不是特别高的零件,加工到精加工阶段,精度已足够满足要求;D.光整加工(包括精密和超精密加工)阶段:进一步减小表面粗糙度、提高精度,主要用于高精度、小表面粗糙度要求的表面。每个零件的加工不一定都包含上述四个阶段,大多数零件和精度要求不是特别高的零件,前三个加工阶段即能满足要求。上一页下一页返回任务1.1零件制造工艺相关知识概述(2)划分加工阶段的目的。A.保证加工质量;B.及早发现毛坯的缺陷;C.合理使用设备;D.便于组织生产。(3)安排加工顺序。①机械加工工序的安排:A.基准先行———先加工出用作精基准的表面,然后以此精基准定位加工其他表面。B.先粗后精———先粗加工,后精加工,即先安排粗加工,再安排半精加工,最后安排精加工和光整加工。上一页下一页返回任务1.1零件制造工艺相关知识概述C.先主后次———先安排主要表面(如工作表面、装配基面等)的加工,后进行次要表面(如键槽、螺孔等)的加工。次要表面加工一般安排在主要表面的半精加工之后(如键槽等)或精加工之后(如螺孔等)进行。D.先面后孔———先加工平面,后加工内孔。以便于定位和保证孔与平面的位置精度。E.先难后易———先加工难加工表面,后加工易加工表面。因为难加工表面加工时容易出废品,应安排在前阶段进行,以减少工时浪费。②热处理工序的安排:上一页下一页返回任务1.1零件制造工艺相关知识概述A.预备热处理(退火、正火、调质和时效等),其工序位置安排在粗加工之前后;a.退火和正火:一般安排在粗加工之前或后;b.调质:一般安排在粗加工之后半精加工之前进行;c.时效:一般在粗加工后安排一次时效处理。B.最终热处理(淬火+回火、渗碳+淬火和渗氮等),一般安排在半精加工之后,磨削精加工之前进行(淬火),或安排在粗加工之后,半精加工之前进行(调质),或安排在精加工之后,光整加工之前进行。具体为:a.淬火(+低回):半精加工后精加工前;b.淬火(+高回)=调质:粗加工后半精加工前;上一页下一页返回任务1.1零件制造工艺相关知识概述c.渗碳(+淬火):半精加工后精加工前;d.渗氮:半精加工或精加工后。③辅助工序的安排:A.检验辅助工序的安排:a.零件粗加工之后,精加工之前;b.零件从一个车间送往另一个车间的前后;c.重要工序加工的前后;d.零件全部加工结束之后,入库之前。B.其他辅助工序的安排:主要有去毛刺、倒棱、清洗、防锈和表面强化等,均不要遗漏,应予同等重视。上一页下一页返回任务1.1零件制造工艺相关知识概述a.倒棱去毛刺;b.清洗和防锈;c.表面处理:表面强化、涂层、镀层、发蓝等;d.特种检验:无损探伤、平衡试验。(4)拟定工艺路线。综上所述,拟定工艺路线的一般格式(顺序)是:基面加工→重要表面粗加工→次要表面加工→热处理→基面修整→重要表面精加工等;热处理按段穿插,检验按需安排;同时还需考虑工序的集中与分散等问题。上一页下一页返回任务1.1零件制造工艺相关知识概述4.确定各工序所用机床设备和工艺装备机床是加工设备,工艺装备简称工装,主要包括夹具、刀具和量具等,选择时应根据生产类型与加工要求,使选择的机床及工装既能保证加工质量又经济合理。中批生产条件下,通常采用通用机床加专用工装;大批量生产时,多采用高效专用机床、组合机床流水线、自动线与随行夹具。机床和工装的选择不仅要考虑投资的当前效益,还要考虑产品改型及转产的可能性,应使其具有足够的柔性。1)机床的选择原则。(1)机床的精度应与工序要求的精度相适应;(2)机床的自动化程度和生产效率应与该零件生产类型相适应;上一页下一页返回任务1.1零件制造工艺相关知识概述(3)机床的加工尺寸范围应与零件的外形尺寸相适应;(4)机床的电动机功率与本工序加工所需功率相适应;(5)应符合工厂现有的实际设备情况。2)工装的选择原则。工装直接影响加工精度、生产效率和制造成本。中小批量条件下可选用通用工装;大批量生产中可考虑制造专用工装。(1)夹具的选择:A.单件小批量生产,应尽量选用通用夹具和组合夹具;B.大批量生产,应使用专用夹具;C.夹具的精度应与零件的加工精度相适应。上一页下一页返回任务1.1零件制造工艺相关知识概述(2)刀具的选择:A.一般应尽量选用标准刀具,可外购;B.必要时才采用生产率高的复合刀具或专用刀具,可订做;C.刀具的类型、规格及精度等级应符合加工要求。(3)量具的选择:A.单件小批量生产,应选用通用量具或量仪;B.大批量生产时,应使用各种量规等高效率的专用检测量具;C.量具的精度要与加工精度相适应。上一页下一页返回任务1.1零件制造工艺相关知识概述在对机床和工装的选择过程中,应认真查阅工艺手册或进行实地调查,将选定的机床或工装的有关参数记录下来,如机床型号、规格、工作台宽和T型槽尺寸等,专用夹具和刀具的形式、规格及其与机床的连接方式等,为后面填写工艺卡片和夹具设计做好准备。5.确定各工序的加工余量、计算工序尺寸和公差根据工艺路线的安排,要求逐道工序逐个表面地确定加工余量。其工序间的尺寸公差,按经济精度确定。上一页下一页返回任务1.1零件制造工艺相关知识概述从毛坯到成品的加工余量的总和称为加工总余量,即为毛坯尺寸与零件图上相应设计尺寸之差;每道工序切去的金属层厚度称为加工余量,即相邻两道工序的工序尺寸之差,故加工余量也叫工序余量;则一个表面的加工总余量,等于该表面各工序间的加工余量之和,即总余量=各工序余量之和,总余量Z0

与工序余量Zi的关系可用公式表示为:1)单边余量:对于非对称表面,其加工余量用单边余量Zb表示(图1-6)。上一页下一页返回任务1.1零件制造工艺相关知识概述2)双边余量:对于外圆内孔等对称表面加工余量用双边余量2Zb表示(图1-7)。3)确定加工余量的方法:(1)估算法。为避免出现废品,估计余量一般偏大,仅用于单件小批生产。(2)查表法。以生产实践和实验研究为基础制成数据表格,查表并结合实际情况加以修正。查表法确定加工余量,方法简便,较接近实际,应用广泛。适用于一般的加工生产。(3)计算法。上一页下一页返回任务1.1零件制造工艺相关知识概述在掌握影响加工余量的各种因素的具体数据的条件下,计算法比较科学,但目前统计资料较少。适用大批量生产和自动机床及数控机床加工。4)计算工序尺寸和公差的步骤:(1)确定毛坯总加工余量和工序余量;(2)确定工序公差:最终工序尺寸公差等于设计尺寸公差;其余工序公差按经济精度确定,可查有关手册;(3)计算工序基本尺寸:从零件图上的设计尺寸开始,一直往前推算到毛坯尺寸,某工序基本尺寸等于后道工序基本尺寸加上(对外圆、外平面等)或减去(对内孔、内平面等)后道工序余量;上一页下一页返回任务1.1零件制造工艺相关知识概述(4)标注工序尺寸公差:最后一道工序的公差按设计尺寸标注,其余工序尺寸公差按入体原则标注,毛坯尺寸公差为双向分布,其中铸件为对称公差。以上计算适合于工序基准、定位基准与设计基准重合时的情况,计算时只需考虑各工序的加工余量和所能达到的精度,其计算顺序由最后一道工序开始向前推算即可。确定各工序的加工余量、计算工序尺寸和公差时,可多参考相关资料,或查阅其他工艺手册相关部分内容。当工序基准、定位基准与设计基准不重合时,还需进行工艺尺寸链计算,然后再推算各工序尺寸及其公差。6.工艺尺寸链的分析与计算上一页下一页返回任务1.1零件制造工艺相关知识概述在零件加工中,如果多次转换工艺基准,使得测量基准、定位基准或工序基准与设计基准不重合,则需通过工艺尺寸链原理进行工序尺寸及其公差的计算。1)工艺尺寸链的基本概念。(1)工艺尺寸链的定义和特征。在零件加工、测量或机械装配的过程中,经常遇到的不是一些孤立的尺寸,而是一些相互联系的尺寸。这些关联尺寸,按一定顺序连接成封闭形式的尺寸组合称为工艺尺寸链。图1-8为零件加工与测量中的尺寸关系。通过以上分析可以知道,工艺尺寸链的主要特征是:封闭性和关联性。上一页下一页返回任务1.1零件制造工艺相关知识概述封闭性是指这些互相关联的尺寸必须按一定顺序排列成封闭的形式;关联性是指某一个尺寸及精度的变化必将影响其他尺寸和精度的变化,也就是说:它们的尺寸和精度互相联系、互相影响。(2)工艺尺寸链的组成:工艺尺寸链中各尺寸简称环。根据各环在尺寸链中的作用,可分为封闭环和组成环两种。①封闭环(终结环):是尺寸链中唯一的一个特殊环,是在加工、测量或装配等工艺过程完成时最后(间接)形成的。封闭环用A0

表示,在装配尺寸链中,封闭环很容易确定,封闭环A0

就是零件装配后形成的间隙。在加工尺寸链中封闭环必须在加工(或测量)顺序确定后才能判定。如图1-8所示,封闭环A0

是在所述加工(或测量)顺序条件下,最后形成的尺寸。当加工(或测量)顺序改变时,封闭环也随之改变。上一页下一页返回任务1.1零件制造工艺相关知识概述②组成环:是尺寸链中除封闭环以外的各环。同一尺寸链中的组成环,一般以同一字母加下标表示,如A1、A2、A3

等。组成环的尺寸是直接得到(保证)的,它又影响到封闭环的尺寸。根据组成环对封闭环影响的不同,组成环又可分为增环和减环。A.增环:在其他组成环不变的条件下,此环增大时,封闭环随之增大,则此组成环称为增环,在图1-8中尺寸A1

即为增环。为简明起见,增环可标记为Az。B.减环:在其他组成环不变的条件下,此环增大时,封闭环随之减小,则此组成环称为减环,在图1-8中尺寸A2

即为减环。为简明起见,减环可标记为Aj。上一页下一页返回任务1.1零件制造工艺相关知识概述③增、减环的判定方法。为了正确地判定增环与减环,可在尺寸链图上,先给封闭环任意定出方向并画出箭头,然后沿此方向环绕尺寸链回路,顺次给每一个组成环画出箭头。此时,凡箭头方向与封闭环相反的组成环为增环,方向相同的则为减环。另一种方法是根据封闭环和组成环的基本尺寸的代数式来判定:即将封闭环基本尺寸写在代数式左边,将所有组成环的基本尺寸写在代数式右边,则所有组成环中,前面是“+”号的为增环,前面是“-”号的为减环。2)工艺尺寸链计算的基本定理。上一页下一页返回任务1.1零件制造工艺相关知识概述工艺尺寸链的计算方法有两种:极值法和概率法。生产中一般多采用极值法(或称极大极小值法)。由于尺寸链的各环连接成封闭形式,因此可从图1-8中经推导得到其计算的基本定理。(1)基本尺寸间的关系定理:即封闭环的基本尺寸等于所有增环基本尺寸之和减去所有减环的基本尺寸之和。(2)极限尺寸间的关系:①当所有增环皆为最大极限尺寸、减环皆为最小极限尺寸时,封闭环必为最大极限尺寸。上一页下一页返回任务1.1零件制造工艺相关知识概述②当所有增环皆为最小极限尺寸、减环皆为最大极限尺寸时,封闭环必为最小极限尺寸。(3)极限偏差间的关系定理:即封闭环的上偏差等于所有增环上偏差之和减去所有减环下偏差之和;封闭环的下偏差等于所有增环下偏差之和减去所有减环上偏差之和。(4)公差间的关系定理:即封闭环的公差等于所有组成环的公差之和。由此可知,封闭环的公差比任一组成环的公差都大。因此,在工艺尺寸链中,一般选最不重要的环作为封闭环。在装配尺寸链中,封闭环是装配的最终要求。为了减小封闭环的公差,应尽量减小尺寸链的环数,这就是在设计中应遵守的最短尺寸链原则。上一页下一页返回任务1.1零件制造工艺相关知识概述3)工艺尺寸链的应用。下面重点介绍用代数法解尺寸链的计算方法,这种解法的一般步骤是:a.确定封闭环,并写出封闭环(左边)与各组成环(右边)之间基本尺寸的代数式;b.根据代数关系式确定增环(前面为“+”号)和减环(前面为“-”号);c.根据尺寸链计算的基本定理进行有关尺寸链计算。注意:要使计算正确,必须正确地确定封闭环、增环和减环,尤其封闭环的确定是计算的关键所在。(1)基准不重合时工艺尺寸链的计算。①定位基准与设计基准不重合。上一页下一页返回任务1.1零件制造工艺相关知识概述②定位基准与测量基准不重合。(2)工序尺寸的基准有加工余量时工艺尺寸链的计算。工艺尺寸链计算的类型还有很多,但分析和计算的方法是类同的。由上述应用示例可以看出,工艺尺寸链对合理制定加工工艺,提高生产效率,保证加工精度具有重要的意义。在实际应用中,工艺尺寸链的计算多数是为保证间接获得的设计尺寸而求解工序尺寸,这一类计算一般是已知封闭环和部分组成环的尺寸,求其他组成环的尺寸。值得注意的问题是:根据工艺过程正确地分析尺寸链、正确地确定封闭环和增环、减环是工艺尺寸链计算的前提。上一页下一页返回任务1.1零件制造工艺相关知识概述7.确定各工序的切削用量和工时定额在单件小批量生产中,常不具体规定工序的切削用量,而是由操作工人根据具体情况自己确定,以简化工艺文件;在成批大量生产中,则应科学、严格地选择切削用量,以充分发挥高效设备的潜力和作用。在机床、刀具和加工余量已确定的基础上,可由《切削用量手册》中查得各工序的切削用量,也可用公式计算工序的切削用量。1)切削用量的选择原则。粗加工时,应在保证必要的刀具使用寿命的前提下,以尽可能提高生产率和降低成本为目的。上一页下一页返回任务1.1零件制造工艺相关知识概述根据刀具使用寿命与切削用量的关系,切削用量↑,刀具使用寿命T↓,其中速度v对T影响最大,进给量f次之,背吃刀量ap

影响最小。(1)粗加工中选择切削用量时,应首先选择尽可能大的背吃刀量ap,其次在工艺条件允许下选择较大的进给量f,最后根据合理的刀具使用寿命,用计算法或查表法确定切削速度v。这样使v、f、ap

的乘积最大,以获得最大的生产率。(2)精加工时则主要按加工质量(表面粗糙度和加工精度)要求确定切削用量:ap

和f均较小,但为了提高生产率,v应取较大。2)切削用量制定的步骤(以车削为例)。(1)背吃刀量ap

的选择:上一页下一页返回任务1.1零件制造工艺相关知识概述A.粗加工时,ap

由加工余量和工艺系统的刚度决定,尽可能一次走刀切除全部加工余量。B.半精加工时,ap

可取0.5~2mm。C.精加工时,ap取为0.1~0.4mm。D.在加工余量过大或系统刚性不足情况下,粗加工可分几次走刀。若分两次走刀,第一次走刀的ap

取大些,可占全部余量的2/3~3/4(70%左右),而第二次走刀的ap

取小些(30%左右),以便于精加工,并保证工序具有较高的刀具寿命和加工质量。E.切削有硬皮的铸、锻件或不锈钢等加工硬化严重的材料时,应尽量使ap

超过硬皮或冷硬层厚度,以避免刀尖过早磨损。上一页下一页返回任务1.1零件制造工艺相关知识概述(2)进给量f的选择:A.粗加工时,f的大小主要受机床进给机构强度、刀具的强度与刚性、工件的装夹刚度等因素的限制,所以应根据工件材料、车刀刀杆尺寸、工件直径及已确定的背吃刀量按查表来选择f。B.半精加工和精加工时,f的大小主要受加工精度和表面粗糙度的限制,所以应按加工表面粗糙度要求,根据工件材料、刀尖圆弧半径、切削速度来选择f。C.生产实际中常根据经验或查表法确定f。(3)切削速度v的确定:上一页下一页返回任务1.1零件制造工艺相关知识概述根据已经选定的背吃刀量ap、进给量f及刀具使用寿命T,切削速度v可按下式计算求得:3)生产中选择切削速度的一般原则。(1)粗车时,ap

和f均较大,故选择较低的切削速度v;精车时,ap和f均较小,故选择较高的切削速度v;(2)工件材料强度、硬度高时,应选较低的切削速度v;反之,选较高的切削速度v;(3)刀具材料性能越好,切削速度v选得越高;(4)精加工时应尽量避免积屑瘤和鳞刺产生的区域;上一页下一页返回任务1.1零件制造工艺相关知识概述(5)断续切削时为减小冲击和热应力,宜适当降低v;(6)在易发生振动的情况下,v应避开自激振动的临界速度;(7)加工大件、细长件和薄壁件或加工带硬皮的工件时,应适当降低v;(8)切削用量三要素选定之后,还应校核机床功率。4)确定工时定额。定额是指在一定生产条件下,规定完成单件产品(如一个零件)或某项工作(如一个工序)所需的时间。单件工时定额就是完成单件产品或一个工序所消耗的时间,它由下列各部分组成:上一页下一页返回任务1.1零件制造工艺相关知识概述(1)基本工时:是指直接改变工件的形状、尺寸、相对位置与表面质量等所需的时间,即切除金属层所消耗的时间。它包括刀具的趋近、切入、切削和切出等时间。(2)辅助工时:是为完成工艺过程所用于各种辅助动作而消耗的时间。它包括装卸工件、开停机床、改变切削用量、对刀、试切和测量等所消耗的时间。(3)工作地服务工时:指工人在工作时为照管工作地点及保持正常工作状态所消耗的时间。(4)休息与生理需要工时:指工人在工作时间内为恢复体力和满足生理需要所消耗的时间。一般可取基本工时与辅助工时之和的2%左右。上一页下一页返回任务1.1零件制造工艺相关知识概述上述时间的总和称为单件工时,即(5)准备终结工时:指工人为了生产一批产品或零部件,进行准备和结束工作所消耗的时间。设批量为N,则成批生产时,工时定额为:在大批量生产时(如缝纫机),因N极大,则工时定额为:即上一页下一页返回任务1.1零件制造工艺相关知识概述这种工时定额的计算方法目前在成批和大量生产中得到了广泛应用。8.确定各工序的技术要求和检验方法各工序的技术要求主要包括工序尺寸精度、形位公差、材料表面层硬度、热处理要求等,应根据零件的加工精度、技术要求及工序精度要求等进行确定。各工序的检验方法主要是指该工序尺寸精度的检测方法,主要根据生产批量来选择量具、量仪或量规等,并尽量选用通用量具。9.绘制工序简图,编制工艺文件对于大批量生产,一般每道工序均需绘制工序简图,并编制工艺文件。上一页下一页返回任务1.1零件制造工艺相关知识概述工艺文件有以下三种,主要根据生产批量或生产类型来选择:1)机械加工工艺过程卡片———用于单件、小批量生产;2)机械加工工艺(综合)卡片———用于成批生产;3)机械加工工序卡片———用于大批、大量生产。上一页返回任务1.2轴套类零件加工常用机床与刀具概述1.2.1金属切削机床的分类1)按加工方式分:共12大类,机床的类别、代号与读音见表1-10。2)按通用程度分:通用机床、专门化机床、专用机床;3)按加工精度分:普通精度、精密精度、高精度机床;4)按自动化程度:手动、机动、半自动、自动机床;5)按机床质量分:仪表机床、中型、大型、重型机床。轴套类零件机械加工最常用的机床与刀具是车床类和磨床类,下面重点概括车、磨及其刀具的相关知识点。下一页返回任务1.2轴套类零件加工常用机床与刀具概述1.2.2车削加工车床占机床总数的20%~35%(接近1/3);加工范围:用于轴套、齿轮、盘类等回转体零件上内外回转面、端面、螺纹等的加工;运动特征:主运动为主轴带动工件作回转运动;进给运动为车刀的直线运动(纵向、横向)。所用刀具:车刀、钻头、扩孔钻、铰刀和丝锥等;车床种类:卧式、立式、转塔、仿形、自动、半自动和专门化车床(曲轴、凸轮轴车床、铲齿车床等),其中以卧式车床应用最广,图1-12为普通卧式车床外形;上一页下一页返回任务1.2轴套类零件加工常用机床与刀具概述加工精度:经济加工精度为IT8~IT7,表面粗糙度Ra为2.5~1.25μm。1.车削加工的工艺范围(图1-13)2.常用车刀的种类与用途(图1-14)1)车刀的种类。(1)按用途分类:直头外圆车刀[图1-14(a)]———用于车削工件外圆和外圆倒角;弯头车刀[图1-14(b)]———用于车削工件外圆、端面和倒角;偏刀(分左右)[图1-14(c)]———用于车削工件外圆、端面和轴肩;切槽或切断刀[图1-14(d)]———用于工件上切槽或切断工件;上一页下一页返回任务1.2轴套类零件加工常用机床与刀具概述镗孔刀[图1-14(e)]———用于镗车工件上的内孔;螺纹车刀[图1-14(f)]———用于车削工件的外螺纹;成形车刀[图1-14(g)]———用于加工工件的成形回转面。(2)按切削部分材料分类:有高速钢车刀、硬质合金车刀和陶瓷车刀;(3)按结构形式分类:有整体式[图1-15(a)]、焊接式[图1-15(b)]、机夹重磨式[图1-15(c)]和机夹可转位式[图1-15(d)]车刀四种型式,如图1-15所示。2)车刀的结构类型、特点与用途见表1-11。3.车削的工艺特点与应用1)易于保证工件各加工面的位置精度,如:上一页下一页返回任务1.2轴套类零件加工常用机床与刀具概述(1)易于保证同轴度要求:利用卡盘安装工件,回转轴线是车床主轴回转轴线;利用前后顶尖安装工件,回转轴线是两顶尖的中心连线。(2)易于保证端面与轴线垂直度要求:利用横溜板导轨与工件回转轴线的垂直度。2)切削过程较平稳:避免了惯性力与冲击力,允许采用较大的切削用量,高速切削,有利于提高生产率。3)适用于有色金属零件的精加工:有色金属零件表面粗糙度Ra值要求较小时,不宜采用磨削加工,用车削或铣削等较合适。用金刚石车刀进行精细车时,可达到较高的加工质量。4)刀具简单:车刀制造、刃磨和安装均较方便。上一页下一页返回任务1.2轴套类零件加工常用机床与刀具概述5)加工和精度范围大,生产率高、成本低。1.2.3磨削加工1)定义与特点。用磨具(砂轮、砂带、油石、研磨剂等)为工具以较高的线速度对工件表面进行切削加工的方法称为磨削加工,磨削加工大多在磨床上进行;磨削加工是一种精密的切削加工方法,能获得高精度和低表面粗糙度的表面。能够加工硬度高的材料及某些难加工的材料,有时也可用于粗加工。2)工艺范围。上一页下一页返回任务1.2轴套类零件加工常用机床与刀具概述磨削加工的范围很广,它可以利用不同类型的磨床分别磨削外圆、内孔、平面、沟槽和成形面、螺纹、齿轮等。磨削的公差等级为IT7~IT5,表面粗糙度Ra值为0.8~0.2μm。3)磨削的应用。可加工铸铁、碳钢、合金钢等一般结构材料,也能加工高硬度的淬硬钢、硬质合金、陶瓷、玻璃等难切削材料,但不适宜磨削塑性较大的有色金属。磨削加工的主要表面有内外圆柱面、内外圆锥面、平面及各种成形表面等。4)常用磨床(图1-16~图1-19)。(1)外圆磨床———普通、万能、无心外圆磨床等;上一页下一页返回任务1.2轴套类零件加工常用机床与刀具概述(2)内圆磨床———普通、无心、行星式内圆磨床等;(3)平面磨床———卧轴矩台型和立轴圆台型平面磨床等。5)外圆磨床的运动及典型加工表面(图1-20和图1-21)。(1)主运动:砂轮旋转运动(m/s);(2)工件旋转运动(周向进给运动);(3)工件纵向往复运动(轴向进给运动);(4)砂轮横向进给运动。6)常用磨削方法简介。(1)外圆磨削:上一页下一页返回任务1.2轴套类零件加工常用机床与刀具概述A.纵磨法(常规磨),如图1-22所示。B.横磨法(切入磨),如图1-23所示。C.深磨法(复合磨),如图1-24所示。(2)无心外圆磨(图1-25和图1-26):工件不需夹持,放在砂轮和导轮之间,连续磨削,操作简单,生产率高,适于大批量磨削无中心孔的轴、套、销等零件。缝纫机上许多光轴均在无心外圆磨床上进行精加工。(3)内圆磨削(图1-27和图1-28):内圆磨削可分为纵磨、切入磨和端磨等,一般采用纵磨法。上一页下一页返回任务1.2轴套类零件加工常用机床与刀具概述因砂轮直径小,线速度较低(15~25m/s),需采用高的转速;砂轮轴细长,刚性差,进给量小,冷却、排屑条件差,生产率低,只适用于单件小批量生产中磨削淬硬零件上的孔,所以除了淬硬零件外,对其他零件上的孔进行精加工时,尽量采用铰孔、精镗(包括精车镗)或拉孔等切削方法。(4)平面磨削(图1-29~图1-31):磨平面在平面磨床上进行,平面磨削方法有周磨法和端磨法两种。周磨法加工精度高,表面粗糙度小,但生产率较低,多用于单件、小批量生产。端磨法生产率较高,但加工质量略差于周磨法,多用于大批量生产中磨削精度要求不高的平面。上一页下一页返回任务1.2轴套类零件加工常用机床与刀具概述平面精磨后精度为IT6~IT5,表面粗糙度Ra值为0.4~0.1μm。7)砂轮简介(图1-32)。(1)组成砂轮的三要素:磨粒、结合剂和气孔。(2)决定砂轮特性的五要素:磨料、粒度、结合剂、硬度和组织。(3)粒度及其选择。磨料粒度是指磨料颗粒尺寸的大小。以刚能通过的那一号筛网的网号来表示磨料的粒度,如60#。粒度选用原则:A.粗磨用粗粒度,精磨用细粒度;B.当工件材料软、塑性大、磨削面积大时,采用粗粒度,以免堵塞砂轮烧伤工件;上一页下一页返回任务1.2轴套类零件加工常用机床与刀具概述C.磨削脆、硬材料时,应选用细粒度砂轮。(4)硬度及其选择。硬度是指砂轮工作时在磨削力作用下磨粒脱落的难易程度。硬度高,磨料不易脱落;硬度低,磨料易脱落,自锐性好。砂轮硬度取决于结合剂的结合能力及所占比例,而与磨料硬度无关。硬度选择原则:A.磨削硬材,选软砂轮;磨削软材,选硬砂轮。B.磨导热性差的材料,不易散热,选软砂轮以免工件烧伤。C.砂轮与工件接触面积大时,选较软的砂轮。D.成形磨精磨时,选硬砂轮;粗磨时选较软的砂轮。上一页下一页返回任务1.2轴套类零件加工常用机床与刀具概述(5)组织及其选择。组织反映砂轮中磨料、结合剂和气孔三者体积的比例关系,即砂轮结构的疏密程度。砂轮组织分紧密、中等、疏松三类13级。紧密组织:成形性好,加工质量高,适于成形磨、精密磨和强力磨削;中等组织:适用于一般磨削工作,如淬火钢、刀具刃磨等;疏松组织:不易堵塞砂轮,适用于粗磨、磨软材、磨平面、磨内孔等接触面积较大的磨削及磨热敏性强的材料或薄件工件等。(6)磨削加工的特点。A.磨削过程复杂(切削、刻划、抛光);上一页下一页返回任务1.2轴套类零件加工常用机床与刀具概述B.磨削速度高,切削厚度小,产生热量大,必须使用切削液(vc=35m/s以上,T=800℃~1000℃);C.加工精度高,表面粗糙度小(IT6~IT5,Ra=0.8~0.2μm);D.适应性强,可以加工高硬材料、难加工材料等;E.砂轮具有自锐性(磨粒磨钝后,在切削力作用下能自行脱落,露出锋利的新磨粒的特性);F.径向磨削力大,易引起工艺系统弹性变形和振动。上一页返回任务1.3丝杠轴的制造工艺1.3.1下达工艺任务单零件名称:缝纫机丝杠轴。零件功用:将旋转运动转换成直线运动,并传递动力。材料:40Cr冷拉圆钢。生产类型:大批量生产。热处理:调质处理。工艺任务:①根据图1-33,分析零件的结构、技术要求、主要表面的加工方法,拟订加工工艺路线;②确定详细的工艺参数,编制工艺规程。下一页返回任务1.3丝杠轴的制造工艺缝纫机丝杠轴零件图如图1-33所示。1.3.2分析零件图从工艺任务单和零件图可以得知:缝纫机丝杠轴是一种较特殊的轴,此轴为没有中心孔的多阶梯轴,其主要功能是将旋转运动转变成直线运动,要求传递运动准确,并传递一定的扭矩。其主要结构有支承轴颈、螺旋面等,长度大于直径,属细小轴。该零件结构简单,主要表面为外圆表面、梯形螺纹槽、M5×20内螺纹孔和端面滚花等,较高的尺寸精度和形位精度主要集中于轴颈ϕ14f6、ϕ11h6和梯形螺纹槽两侧面处,且具有较小的表面粗糙度值。上一页下一页返回任务1.3丝杠轴的制造工艺关键工艺参数有:支承轴颈与丝杠外径的尺寸与形位精度,螺纹面的螺距、牙形角、中径等精度,表面粗糙度等。缝纫机丝杆轴三维图如图1-34所示。1.3.3确定毛坯的制造方法及毛坯尺寸轴类零件最常用的材料为碳素结构钢和合金调质钢,一般均为中碳钢,便于调质处理(即淬火+高温回火),如45、40Cr等;丝杠材料要求具有优良的加工性能,磨削时不易产生裂纹,具有良好的热处理工艺性。不淬硬丝杠常用的材料有T10A、T12A及45、40Cr钢等。由于缝纫机丝杠轴受力较小,采用调质处理即可,不需要淬硬。上一页下一页返回任务1.3丝杠轴的制造工艺一般选择合金调质钢40Cr较好。因40Cr钢的平均含碳量为0.40%,小于0.77%,属于亚共析钢,所以淬火时加热温度一般为Ac3+(30~50)℃,保温一定时间后快速冷却至室温,冷却介质一般为矿物油或盐水、碱水等;40Cr高温回火的加热温度为500℃~600℃,保温一定时间后再以适当的冷却速度(一般为空冷)冷却至室温即可。调质处理的目的是使零件获得良好的综合力学性能。丝杠轴毛坯一般选为棒料(型材)或锻件,而该零件的最大直径较小,且阶梯轴直径差不大,故选用了型材40Cr冷拉圆钢。40Cr冷拉圆钢易采购,成本低,准备周期短,可用于大批量生产。因为丝杠轴长度是58mm,最大直径是14mm,故取毛坯尺寸为ϕ17×61。上一页下一页返回任务1.3丝杠轴的制造工艺1.3.4确定各表面的加工方法及选择机床与工装该丝杠轴的主要表面是两段外圆表面、梯形螺纹槽和半球圆柱段,次要表面是两个圆柱槽、一个端面槽、M5×20内螺纹孔、端面滚花、端平面和倒角等。对大多数表面,包括梯形螺纹槽,均可采用车削和磨削的加工方法;对内螺纹孔,为了集中和简化工序,并提高位置精度,安排在车床上分别进行钻、攻加工;对于端面滚花也安排在车床上用滚花刀进行加工。上一页下一页返回任务1.3丝杠轴的制造工艺各工序所用的工装大多为通用工装,如车床选用三爪卡盘,而磨床采用专用磨夹具,需要专门设计和制造,该专用磨夹具的特点是有两个带中心孔的顶头,其中一个带M5外螺纹与工件一端的M5内螺纹拧紧配合,另一个单端为内孔,与工件半球轴端ϕ7.6紧配,这样就可以在磨床上用双顶尖和拔盘装夹,以磨削零件两外圆和梯形螺纹槽。对刀具,车床上采用了各种车刀、梯形螺纹车刀和钻头、丝锥、滚花刀等,磨床上采用了外圆砂轮和成形砂轮等。对量具,全部采用了游标卡尺,在磨床上采用了外径千分尺和梯形螺纹量具,螺孔用螺纹塞规检测等。所选择的具体机床与工装详见缝纫机丝杠轴的工艺过程卡片(表1-12(表见书)、表1-13（表见书)。上一页下一页返回任务1.3丝杠轴的制造工艺1.3.5划分加工阶段和安排加工顺序根据加工阶段划分的原则和零件表面加工精度要求,该丝杠轴加工可划分为三个阶段:(1)粗加工阶段———粗车各表面;(2)半精加工阶段———半精车各外圆、槽、梯形螺纹槽、半球头、端面和精车半球圆柱段等;(3)精加工阶段———磨两外圆柱面和梯形螺纹槽两侧面。按照切削加工顺序的安排原则:先加工轴两端面,再粗加工、半精加工和精加工。上一页下一页返回任务1.3丝杠轴的制造工艺(1)外圆表面的加工顺序:先加工大直径外圆,然后加工小直径外圆;对梯形螺纹越程槽4.5×ϕ7.6应安排在梯形螺纹加工之前,其余加工项目(工步)之后进行,以避免降低工件刚度。(2)梯形螺纹槽加工,应安排在其外径半精车之后、磨削之前进行。若安排在其外径粗车之后、半精车之前进行,则在半精车外径时,因丝杠螺纹的存在会产生断续切削,使工艺系统出现振动和冲击,并使车刀加速磨损,故应避免。(3)端面滚花的加工顺序:在半精加工之后、磨削之前进行,以消除三爪卡盘对零件外圆表面的夹痕。(4)调质处理:应放在粗加工之后、半精加工之前进行。上一页下一页返回任务1.3丝杠轴的制造工艺1.3.6基准选择及其工件装夹方式丝杠轴属于轴类零件,由于该轴较短小,故粗基准和精基准一般以外圆柱面作为定位基准。在粗加工和半精加工的车削阶段,可考虑选择通用夹具三爪卡盘进行定位和夹紧;在磨削精加工阶段,为保证两轴径的同轴度,采用了专用磨夹具,用双顶尖定位,并辅以鸡心夹头进行装夹。1.3.7拟定加工工艺路线根据以上分析,零件表面的尺寸精度最高为IT6级,表面粗糙度值最小为Ra0.8μm。可按如下路线进行加工,即下料→粗车→热处理→半精车→滚花→磨→辅助。上一页下一页返回任务1.3丝杠轴的制造工艺在确定加工方法后就要划分工序,在零件加工的工步、顺序已经排定后,如何将这些工步组成工序,就需要考虑采用工序集中方式还是工序分散方式的问题。工序集中与工序分散各有优缺点,要根据生产类型、零件的结构特点和技术要求、机械设备等条件进行综合分析,来决定最终采用哪种方式。对缝纫机大批量生产,工序集中与工序分散两种方式都可以,但从发展趋势看,随着数控机床、加工中心和多刀多轴高效自动机床的大量应用,一般多采用工序集中的方法来组织生产,所以要优先考虑采用工序集中的生产方式。工序集中的主要优点是:(1)可以采用高效机床和工装,生产率高;上一页下一页返回任务1.3丝杠轴的制造工艺(2)减少了设备数量、操作工人和占地面积,节省了人力和物力;(3)减少了工件安装次数,有利于保证零件表面间的位置精度。本丝杠轴也优先考虑了采用工序集中的生产方式,这样减少了工件的安装次数,保证了零件各表面间的位置精度,同时,使每道工序所包含的工步也不太多,所以本零件总共安排了10道工序,其加工工艺路线具体见工艺过程卡片(表1-12（表见书）)。1.3.8确定加工余量、工序尺寸与公差该丝杠轴下料毛坯尺寸为ϕ17×61,根据图纸最终加工要求,可以得出最大外圆和长度方向的加工总余量均为3mm,各阶段外圆的加工总余量也可算出,这里不一一列举。上一页下一页返回任务1.3丝杠轴的制造工艺该丝杠轴的加工遵循了基准重合与统一原则,各外圆主要表面的加工经过了粗车→半精车→磨3个阶段,次要表面加工经过了粗车→半精车2个阶段,所以各外圆的工序尺寸可以从最终加工工序开始,向前推算各工序的基本尺寸;公差按各自采用加工方法的经济精度确定,按人体原则进行标注。各加工方法的经济精度和各加工阶段的加工余量可查相关资料或手册。具体见后面的缝纫机丝杠轴大批量生产的制造工艺流程表(表1-13)。1.3.9确定切削用量及工时定额以粗车工序中加工ϕ11h6外圆为例,根据加工余量与工序尺寸计算,这个外圆表面粗加工过程中由毛坯ϕ17加工至ϕ11.6尺寸时,其切削用量及工时定额是多少?上一页下一页返回任务1.3丝杠轴的制造工艺机床:CM6125型卧式车床;刀具:直头外圆车刀,刀片材料为YT15,κr>0°,γo=15°,αo=8°,rt=0.5mm。1)确定切削用量。(1)背吃刀量:ap=(17-11.6)/2=2.7(mm)。(2)进给量:根据《切削用量简明手册》表1.4,选用f=0.4mm/r。(3)切削速度:查《切削用量简明手册》表1.27可得各系数,切削速度计算值为:上一页下一页返回任务1.3丝杠轴的制造工艺(4)确定主轴转速:根据CM6125型机床主轴转速挡,最接近的是n=1250r/min,故可取n=1250r/min。实际切削速度为:(5)校验机床功率和机床进给机构强度(略)。2)计算工时定额。上一页下一页返回任务1.3丝杠轴的制造工艺(1)计算基本时间:(大批量生产)所以:(2)取T辅=4(min)(3)对大批量生产的单件工时定额公式为:上一页下一页返回任务1.3丝杠轴的制造工艺再根据企业作息时间核定出工人每天实际工作时间,即可算出一天的工时定额,还要考虑到企业工人的技术水平,以制定出一个比较合理的定额。1.3.10确定零件的检测方法零件的检测方法主要由企业的生产实际、零件的生产类型等因素决定。一般原则为批量大的零件,为了提高检测效率,通常采用专用量具。现代数控加工中还可通过红外线进行检测及三坐标测量。而对于批量较小的零件,为了降低零件的检测成本,常采用通用量具。上一页下一页返回任务1.3丝杠轴的制造工艺根据生产批量不同,尺寸精度可采用通用量具或专用量具检测;表面粗糙度可采用比较法或表面轮廓仪检测;位置精度的检测则需要一定的专用检测量具;重要锥孔的接触精度采用锥度量规,涂色检验。丝杠轴零件图是检测的依据。首先检测各表面的尺寸精度和形状精度是否合格,然后检测表面粗糙度,最后在专用检测量具上检测位置精度。成批大量生产、工艺稳定时,可采用抽检。主要表面的硬度检测在热处理车间中进行。该丝杠轴两段外圆精度达到IT6级,故外圆的最终测量可使用外径千分尺或卡规(环规);轴向尺寸及其他工序测量时,游标卡尺即可满足其使用要求;对梯形螺纹精度可用梯形螺纹专用量具检测;螺孔用螺纹塞规检测。上一页下一页返回任务1.3丝杠轴的制造工艺1.3.11绘制工序简图,编制工艺文件根据确定的工艺路线及各工序的工艺参数,填写机械加工工艺过程卡片,如表1-12所示)(表见书);若每道工序都采用工序卡,则数量较多,篇幅较长,为了便于读者阅读和理解,从而更好地掌握工艺理论,现将抽象的理论转化为容易理解的具体内容,特增加了每道工序均附有工序简图的制造工艺流程表,具体见缝纫机丝杠轴的制造工艺流程表(表1-13)(表见书)。上一页返回任务1.4偏心套的制造工艺1.4.1下达工艺任务单零件名称:缝纫机偏心套(送料偏心轮);零件功用:偏心套通过两个偏心距4和1.3分别带动两根连杆做直线往复运动或摆动,两偏心距呈180°相位角布置,将偏心套的旋转运动转换成两路连杆机构的直线往复运动或摆动,并传递运动和动力,以实现缝纫机送料机构中的抬牙与送料功能;材料:45钢模锻件;生产类型:大批量生产;热处理:调质处理;工艺任务:①根据图1-35所示的零件图,分析其结构、技术要求、主要表面的加工方法,拟订加工工艺路线;下一页返回任务1.4偏心套的制造工艺②确定详细的工艺参数,编制工艺规程。缝纫机偏心套的零件图如图1-35所示。1.4.2分析零件图缝纫机偏心套也叫送料偏心轮,根据其结构特征,应属于套筒类零件的一种特殊零件,除了具备套筒类零件的共性外,还具有呈180°分布的两个偏心外圆柱面,偏距分别为4mm和1.3mm,偏心套的内孔与缝纫机的某传动轴配合,并用两个M6紧定螺钉与传动轴固定,轴带动偏心套做旋转运动,通过偏心距使偏心套的旋转运动转换成两路连杆机构的直线往复运动或摆动,并传递运动和动力,从而实现缝纫机送料机构中的抬牙与送料动作。上一页下一页返回任务1.4偏心套的制造工艺从工艺任务单和零件图可以得知:偏心套零件的两个外圆表面(ϕ26f6和ϕ20.6f6)以间隙配合(H7/f6)分别与滑块内孔和抬牙连杆孔相配合,属于动配合,起支承和传递运动作用;内孔(ϕ14.6H7)与传动轴以过渡配合(H7/k6)形式固定,属于静配合,起支承和传递扭矩作用;ϕ23.2×1.5两肩面起定位作用。该零件除了两处偏心圆外,总体结构较简单,主要表面为内外圆柱面、轴肩面、端面等,次要表面为卡止槽、R14.5圆弧面和小孔、螺孔等。零件的关键工艺有:上一页下一页返回任务1.4偏心套的制造工艺(1)外圆柱面ϕ26f6、ϕ20.6f6和内圆表面ϕ14.6H7的尺寸与形位精度较高,且具有较小的表面粗糙度值;(2)ϕ26f6和ϕ20.6f6外圆轴心线对ϕ14.6H7内孔中心线的平行度公差均为0.03mm;(3)ϕ26f6和ϕ20.6f6外圆轴心线对ϕ14.6H7内孔中心线的相位呈180°布置的偏心距分别为4mm和1.3mm的两圆柱面的加工工艺等。缝纫机偏心套的三维图如图1-36所示。1.4.3确定毛坯的制造方法及毛坯尺寸上一页下一页返回任务1.4偏心套的制造工艺该零件对材料的力学性能要求一般,这里选用了最常用的优质碳素结构钢———45钢,该钢属于中碳钢,适合于调质处理,具有良好的综合力学性能,即具有较高的强度和硬度,较好的塑性、韧性。因45钢的平均含碳量为0.45%,小于0.77%,属于亚共析钢,因此淬火时加热温度一般为Ac3+(30~50)℃,保温一定时间后快速冷却至室温,冷却介质一般为水;然后再高温回火,加热温度为500℃~600℃,保温一定时间后,再以适当的冷却速度(一般为空冷)冷却至室温即可。从外部结构及尺寸看,毛坯选择锻件和棒料均可,可根据各种毛坯供给的具体情况来加以确定。由于是大批量生产,且具有偏心特点(最大偏心距为5.3mm),因此为使加工余量均匀,这里采用了45钢模锻件。上一页下一页返回任务1.4偏心套的制造工艺毛坯制造时,首先对模锻件的体积进行计算,折算成型材按圆钢约ϕ38×26锯下料;其次按照模锻图要求,外形按模锻成型,内孔及右边槽均锻成实心,左边两段圆柱锻成相同大小,其余各面均放单边加工余量1.5mm;最后对锻后件进行退火(或正火)处理,以消除内应力,并改善切削加工性。退火(或正火)是预备热处理,常安排在铸或锻之后,切削加工之前。由于45钢属于亚共析钢,因此退火宜采用完全退火,其加热温度一般为Ac3+(30~50)℃,保温一定时间后,将工件完全奥氏体化,然后缓慢冷却至室温,冷却介质一般是随炉冷却。上一页下一页返回任务1.4偏心套的制造工艺若选择正火,则加热温度一般为Ac3+(40~60)℃,保温一定时间后,将工件完全奥氏体化,然后空冷至室温,冷却介质是空气。缝纫机偏心套毛坯图如图1-37所示。1.4.4确定各表面的加工方法及选择机床与工装根据缝纫机偏心套的图纸要求及其结构特点,各表面的加工方法主要选择铣、钻、车和磨等。由于是大批量生产,因此对两端面加工可选择铣削;由于所有孔、螺孔直径均很小,因此对于孔加工可选择钻→扩→铰和攻;而对外圆柱面、局部圆弧面、沉割槽及倒角等,可采用车,部分精加工采用磨削。对于机床与工装的选择具体归纳如下:上一页下一页返回任务1.4偏心套的制造工艺(1)对于两端面的铣削加工:机床选择卧式铣床X6132,夹具选用