机械加工过程与工艺规程培训资料模板.doc

机械加工过程和工艺规程  文件类型：DOC/Microsoft Word  文件大小：字节
更多搜索：机械加工过程工艺规程

第一章 机械加工过程和工艺规程
第一节 基础概念
制订机械加工工艺是机械制造企业工艺技术人员一项关键工作内容.机械加工工艺规程制订和生产实际有着亲密联络,它要求工艺规程制订者含有一定生产实践知识和专业基础知识.
在实际生产中,因为零件结构形状,几何精度,技术条件和生产数量等要求不一样,一个零件往往要经过一定加工过程才能将其由图样变成成品零件.所以,机械加工工艺人员必需从工厂现有生产条件和零件生产数量出发,依据零件具体要求,在确保加工质量,提升生产效率和降低生产成本前提下,对零件上各加工表面选择适宜加工方法,合理地安排加工次序,科学地确定加工工艺过程,才能取得合格机械零件.下面是在确定零件加工过程时应掌握部分基础概念.
一 生产过程和工艺过程
1.生产过程和工艺过程概念
机械产品生产过程是指将原材料转变为成品全部劳动过程.这里所指成品能够是一台机器,一个部件,也能够是某种零件.对于机器制造而言,生产过程包含:
⑴ 原材料,半成品和成品运输和保留;
⑵ 生产和技术准备工作,如产品开发和设计,工艺及工艺装备设计和制造,多种生产资料准备和生产组织;
⑶ 毛坯制造和处理;
⑷ 零件机械加工,热处理及其它表面处理;
⑸ 部件或产品装配,检验,调试,油漆和包装等.
由上可知,机械产品生产过程是相当复杂.它经过整个路线称为工艺路线.
工艺过程是指改变生产对象形状,尺寸,相对位置和性质等,使其成为半成品或成品过程.它是生产过程一部分.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.
机械加工工艺过程是指用机械加工方法直接改变毛坯形状,尺寸和表面质量,使之成为零件或部件那部分生产过程,它包含机械加工工艺过程和机器装配工艺过程.本书所称工艺过程均指机械加工工艺过程,以下简称为工艺过程.
2. 工艺过程组成
在机械加工工艺过程中,针对零件结构特点和技术要求,要采取不一样加工方法和装备,根据一定次序集资进行加工,才能完成由毛坯到零件过程.组成机械加工工艺过程基础单元是工序.工序又由安装,工位,工步和走刀等组成.
⑴ 工序 一个或一组工人,在一个工作地点对同一个或同时对多个工件进行加工所连续完成那部分工艺过程,称之为工序.由定义可知,判别是否为同一工序关键依据是:工作地点是否变动和加工是否连续.
生产规模不一样,加工条件不一样,其工艺过程及工序划分也不一样.图1-1所表示阶梯轴,依据加工是否连续和变换机床情况,小批量生产时,可划分为表1-1所表示三道工序;大批大量生产时,则可划分为表1-2所表示五道工序;单件生产时,甚至能够划分为表1-3所表示两道工序.
(沿用吴拓主编《机械制造工程》(第2版)机械工业出版社9月图3-1)
图1-1 阶梯轴
表1-1 小批量生产工艺过程 表1-2 大批大量生产工艺过程
工序号
工 序 内 容
设 备
工序号
工 序 内 容
设 备
1
车一端面,钻中心孔;调头车另一端面,钻中心孔
车床
1
铣端面,钻中心孔
中心孔机床
2
车大端外圆及倒角
车床
2
车大端外圆及倒角;车小端外圆及倒角
车床
3
车小端外圆及倒角
车床
4
铣键槽
立式铣床
3
铣键槽;去毛刺
铣床
5
去毛刺
钳工
表1-3 单件生产工艺过程
工序号
工 序 内 容
设 备
1
车一端面,钻中心孔;车另一端面,钻中心孔;车大端外圆及倒角;车小端外圆及倒角
车床
2
铣键槽;去毛刺
铣床
⑵ 安装 在加工前,应先使工件在机床上或夹具中占有正确位置,这一过程称为定位;工件定位后,将其固定,使其在加工过程中保持定位位置不变操作称为夹紧;将工件在机床或夹具中每定位,夹紧一次所完成那一部分工序内容称为安装.一道工序中,工件可能被安装一次或数次.
⑶ 工位 为了完成一定工序内容,一次安装工件后,工件和夹具或设备可动部分一起相对刀具或设备固定部分所占据每一个位置称为工位.为了降低因为数次安装带来误差和时间损失,加工中常采取回转工作台,回转夹具或移动夹具,使工件在一次安装中,前后处于多个不一样位置进行加工,称为多工位加工.图1-2所表示为一利用回转工作台,在一次安装中依次完成装卸工件,钻孔,扩孔,铰孔四个工位加工例子.采取多工位加加工方法,既能够降低安装次数,提升加工精度,并减轻工人劳动强度;又能够使各工位加工和工件装卸同时进行,提升劳动生产率.
图1-2 多工位加工
⑷ 工步 工序又可分成若干工步.加工表面不变,切削刀具不变,切削用量中进给量和切削速度基础保持不变情况下所连续完成那部分工序内容,称为工步.以上三个不变原因中只要有一个原因改变,即成为新工步.一道工序包含一个或多个工步.
为简化工艺文件,对于那些连续进行多个相同工步,通常可看作一个工步.为了提升生产率,常将多个待加工表面用几把刀具同时加工,这种由刀具合并起来工步,称为复合工步,图1-3所表示.图1-4所表示为立轴<a name=baidusnap0></a><B style=\'color:black;background-color:#ffff66\'>转塔车床</B>回转刀架一次转位完成工位内容应属于一个工步.复合工步在工艺规程中也写作一个工步.
(沿用吴拓主编《机械制造工程》(第2版)机械工业出版社9月图3-2)
图1-3 复合工步
图1-4 立轴<B style=\'color:black;background-color:#ffff66\'>转塔车床</B>回转刀架
⑸ 走刀 在一个工步中,若需切去金属层很厚,则可分为几次切削.则每进行一次切削就是一次走刀.一个工步能够包含一次或几次走刀.
二,生产纲领和生产类型
1.生产纲领
生产纲领是指企业在计划期内应该生产产品产量和进度计划.计划期通常为1年,所以生产纲领也称为年产量.
对于零件而言,产品产量除了制造机器所需要数量之外,还要包含一定备品和废品,所以零件生产纲领应按下式计算:
N=Qn(1十a%)(1十b%) (1-1)
式中 N——零件年产量(件/年);
Q——产品年产量(台/年);
n——每台产品中该零件数量(件/台);
a%——该零件备品率;
b%——该零件废品率.
2.生产类型
生产类型是指企业生产专业化程度分类.大家根据产品生产纲领,投入生产批量,可将生产分为:单件生产,批量生产和大量生产三种类型.
⑴ 单件生产 单个生产不一样结构和尺寸产品,极少反复甚至不反复,这种生产称为单件生产.如新产品试制,维修车间配件制造和重型机械制造等全部属此种生产类型.其特点是:生产产品种类较多,而同一产品产量很小,工作地点加工对象常常改变.
⑵ 大量生产 同一产品生产数量很大,大多数工作地点常常按一定节奏反复进行某一零件某一工序加工,这种生产称为大量生产.如自行车制造和部分链条厂,轴承厂等专业化生产即属此种生产类型.其特点是:同一产品产量大,工作地点较少改变,加工过程反复.
⑶ 批量生产 十二个月中分批轮番制造多个不一样产品,每种产品全部有一定数量,工作地点加工对象周期性地反复,这种生产称为成批生产.如部分通用机械厂,一些农业机械厂,陶瓷机械厂,造纸机械厂,烟草机械厂等生产即属这种生产类型.其特点是:产品种类较少,有一定生产数量,加工对象周期性地改变,加工过程周期性地反复.
同一产品(或零件)每批投入生产数量称为批量.依据批量大小又可分为大批量生产,中批量生产和小批量生产.小批量生产工艺特征靠近单件生产,大批量生产工艺特征靠近大量生产.
依据前面公式计算零件生产纲领,参考表1-4即可确定生产类型.不一样生产类型制造工艺有不一样特征,多种生产类型工艺特征见表1-5.
表1-4 生产类型和生产纲领关系
生产类型
生 产 纲 领 (件/年或台/年)
重型(30kg以上)
中型(4~30kg)
轻型(4kg以下)
单件生产
5以下
10以下
l00以下
批量生产
小批量生产
5~100
10~200
100~500
中批量生产
100~300
200~500
500~5000
大批量生产
300~1000
500~5000
5000~50000
大量生产
1000以上
5000以上
50000以上
表1-5 多种生产类型工艺特点
工艺特点
单 件 生 产
批 量 生 产
大 量 生 产
毛坯制造方法
铸件用木模手工造型,锻件用自由锻
铸件用金属模造型,部分锻件用模锻
铸件广泛用金属模机器造型,锻件用模锻
零件交换性
无需交换,互配零件可成对制造,广泛用修配法装配
大部分零件有交换性,少数用修配法装配
全部零件有交换性,一些要求精度高配合,采取分组装配
机床设备及其部署
采取通用机床;按机床类别和规格采取\"机群式\"排列
部分采取通用机床,部分专用机床;按零件加工分\"工段\"排列
广泛采取生产率高专用机床和自动机床;按流水线形式排列
夹具
极少用专用夹具,由划线和试切法达成设计要求
广泛采取专用夹具,部分用划线法进行加工
广泛用专用夹具,用调整法达成精度要求
刀具和量具
采取通用刀具和万能量具
较多采取专用刀具和专用量具
广泛采取高生产率刀具和量具
对技术工人要求
需要技术熟练工人
各工种需要一定熟练程度技术工人
对机床调整工人技术要求高,对机床操作工人技术要求低
对工艺文件要求
只有简单工艺过程卡
有具体工艺过程卡或工艺卡,零件关键工序有具体工序卡
有工艺过程卡,工艺卡和工序卡等具体工艺文件
第二节 机械加工工艺规程概述
一,机械加工工艺规程概念
机械加工工艺规程是将产品或零部件制造工艺过程和操作方法按一定格式固定下来技术文件.它是在具体生产条件下,本着最合理,最经济标准编制而成,经审批后用来指导生产法规性文件.
机械加工工艺规程包含零件加工工艺步骤,加工工序内容,切削用量,采取设备及工艺装备,工时定额等.
二,机械加工工艺规程作用
机械加工工艺规程是机械制造工厂最关键技术文件,是工厂规章制度关键组成部分,其作用关键有:
1)它是组织和管理生产基础依据.工厂进行新产品试制或产品投产时,必需根据工艺规程提供数据进行技术准备和生产准备,方便合理编制生产计划,合理调度原材料,毛坯和设备,立即设计制造工艺装备,科学地进行经济核实和技术考评.
2)它是指导生产关键技术文件.工艺规程是在结合本厂具体情况,总坚固践经验基础上,依据科学理论和必需工艺试验后制订,它反应了加工过程中客观规律,工人必需根据工艺规程进行生产,才能确保产品质量,才能提升生产效率.
3)它是新建和扩建工厂原始资料.依据工艺规程,能够确定生产所需机械设备,技术工人,基建面积和生产资源等.
4)它是进行技术交流,开展技术革新基础资料.经典和标准工艺规程能缩短生产准备时间,提升经济效益.优异工艺规程必需广泛吸收合理化提议,不停交流工作经验,才能适应科学技术不停发展.工艺规程则是开展技术革新和技术交流必不可少技术语言和基础资料.
三,机械加工工艺规程类型
依据原机械电子工业部指导性技术文件JB/Z338.5《工艺管理导则 工艺规程设计》中要求,工艺规程类型有:
⑴ 专用工艺规程——针对每一个产品和零件所设计工艺规程;
⑵ 通用工艺规程,它包含:
1)经典工艺规程——为一组结构相同零部件所设计通用工艺规程;
2)成组工艺规程——按成组技术原理将零件分类成组,针对每一组零件所设计通用工艺规程;
3)标准工艺规程——已纳入国家标准或工厂标准工艺规程.
为了适应工业发展需要,加强科学管理和便于交流,原机械电子工业部还制订了指导性技术文件JB/Z187.3—88《工艺规程格式》,根据要求,属于机械加工工艺规程有:
1)机械加工工艺过程卡片:关键列出零件加工所经过整个工艺路线,和工装设备和工时等内容,多作为生产管理使用;
2)机械加工工序卡片:用来具体指导工人操作一个最具体工艺文件,卡片上要画出工序简图,注明该工序加工表面及应达成尺寸精度和粗糙度要求,工件安装方法,切削用量,工装设备等内容;
3)标准零件或经典零件工艺过程卡片;
4)单轴自动车床调整卡片;
5)多轴自动车床调整卡片;
6)机械加工工序操作指导卡片;
7)检验卡片等.
属于装配工艺规程有:
1)工艺过程卡片;
2)工序卡片.
最常见机械加工工艺过程卡片和机械加工工序卡片格式如表1-6,1-7,1-8所表示.
(沿用吴拓主编《机械制造工程》(第2版)机械工业出版社9月表3-6)
表1-6 机械加工工艺过程卡
(沿用吴拓主编《机械制造工程》(第2版)机械工业出版社9月表3-7)
表1-7 机械加工工艺卡
(沿用吴拓主编《机械制造工程》(第2版)机械工业出版社9月表3-8)
表1-8 机械加工工序卡

四,制订工艺规程标准和依据
1.制订工艺规程标准
制订工艺规程时,必需遵照以下标准:
1)必需充足利用本企业现有生产条件;
2)必需可靠地加工出符合图纸要求零件,确保产品质量;
3)确保良好劳动条件,提升劳动生产率;
4)在确保产品质量前提下,尽可能降低消耗,降低成本;
5)应尽可能采取中国外优异工艺技术.
因为工艺规程是直接指导生产和操作技术文件,所以工艺规程还应做到清楚,正确,完整和统一,所用术语,符号,编码,计量单位等全部必需符合相关标准.
2.制订工艺规程关键依据
制订工艺规程时,必需依据以下原始资料:
1)产品装配图和零件工作图;
2)产品生产纲领;
3)本企业现有生产条件,包含毛坯生产条件或协作关系,工艺装备和专用设备及其制造能力,工人技术水平和多种工艺资料和标准等;
4)产品验收质量标准;
5)中国外同类产品新技术,新工艺及其发展前景等相关信息.
五,制订工艺规程步骤
制订机械加工工艺规程步骤大致以下:
1)熟悉和分析制订工艺规程关键依据,确定零件生产纲领和生产类型;
2)分析零件工作图和产品装配图,进行零件结构工艺性分析;
3)确定毛坯,包含选择毛坯类型及其制造方法;
4)选择定位基准或定位基面;
5)确定工艺路线;
6)确定各工序需用设备及工艺装备;
7)确定工序余量,工序尺寸及其公差;
8)确定各关键工序技术要求及检验方法;
9)确定各工序切削用量和时间定额,并进行技术经济分析,选择最好工艺方案;
10)填写工艺文件.
六, 制订工艺规程时要处理关键问题
制订工艺规程时,关键处理以下多个问题:
1)零件图研究和工艺分析;
2)毛坯选择;
3)位基准选择;
4)艺路线拟订;
5)序内容设计,包含机床设备及工艺装备选择,加工余量和工序尺寸确实定,切削用量确实定,热处理工序安排,工时定额确实定等.
第三节 零件图研究和工艺分析
制订零件机械加工工艺规程前,必需认真研究零件图,对零件进行工艺分析.
一,零件图研究
零件图是制订工艺规程最关键原始资料.只有经过对零件图和装配图分析,才能了解产品性能,用途和工作条件,明确各零件相互装配位置和作用,了解零件关键技术要求,找出生产合格产品关键技术问题.零件图研究包含三项内容:
⑴ 检验零件图完整性和正确性 关键检验零件视图是否表示直观,清楚,正确,充足;尺寸,公差,技术要求是否合理,齐全.如有错误或遗漏,应提出修改意见.
⑵ 分析零件材料选择是否合适 零件材料选择应立足于中国,尽可能采取中国资源丰富材料,尽可能避免采取珍贵金属;同时,所选材料必需含有良好加工性.
⑶ 分析零件技术要求 包含零件加工表面尺寸精度,形状精度,位置精度,表面粗糙度,表面微观质量和热处理等要求.分析零件这些技术要求在确保使用性能前提下是否经济合理,在本企业现有生产条件下是否能够实现.
二,零件结构工艺性分析
零件结构工艺性是指所设计零件在不一样类型具体生产条件下,零件毛坯制造,零件加工和产品装配所含有可行性和经济性.零件结构工艺性包含面很广,含有综合性,必需全方面综合地分析.零件结构对机械加工工艺过程影响很大,不一样结构两个零件尽管全部能满足使用要求,但它们加工方法和制造成本却可能有很大差异.所谓含有良好结构工艺性,应是在不一样生产类型具体生产条件下,对零件毛坯制造,零件加工和产品装配,全部能以较高生产率和最低成本,采取较经济方法进行并能满足使用性能结构.在制订机械加工工艺规程时,关键对零件切削加工工艺性进行分析.
两使用性能完全相同零件,因结构稍有不一样,其制造成本就有很大差异.零件机械加工结构工艺性对比,请参见《机械制造工艺和机床夹具课程设计指导》(吴拓,方琼珊编.机械工业出版社,1月)表1-1.
三,零件工艺分析应关键研究多个问题
对于较复杂零件,在进行工艺分析时还必需关键研究以下三个方面问题:
⑴ 主次表面区分和关键表面确保 零件关键表面是指零件和其它零件相配合表面,或是直接参与机器工作过程表面.关键表面以外其它表面称为次要表面.依据关键表面质量要求,便可确定所应采取加工方法和采取哪些最终加工方法来确保实现这些要求.
⑵ 关键技术条件分析 零件技术条件通常是指零件表面形状精度和位置精度,静平衡,动平衡要求,热处理,表面处理,探伤要求和气密性试验等.关键技术条件是影响工艺过程制订关键原因,通常会影响到基准选择和加工次序,还会影响工序集中和分散.
⑶ 零件图上表面位置尺寸标注 零件上各表面之间位置精度是经过一系列工序加工后取得,这些工序次序和工序尺寸和相互位置关系标注方法直接相关,这些尺寸标注必需做到尽可能使定位基准,测量基准和设计基准重合,以降低基准不重合带来误差.
第四节 毛坯选择
选择毛坯,关键是确定毛坯种类,制造方法及其制造精度.毛坯形状,尺寸越靠近成品,切削加工余量就越少,从而能够提升材料利用率和生产效率,然而这么往往会使毛坯制造困难,需要采取昂贵毛坯制造设备,从而增加毛坯制造成本.所以选择毛坯时应从机械加工和毛坯制造两方面出发,综合考虑以求最好效果.
一,毛坯种类
毛坯种类很多,同一个毛坯又有多个制造方法.
1.铸件
铸件适适用于形状复杂零件毛坯.依据铸造方法不一样,铸件又分为:
⑴ 砂型铸造铸件 这是应用最为广泛一个铸件.它又有木模手工造型和金属模机器造型之分.木模手工造型铸件精度低,加工表面需留较大加工余量;木模手工造型生产效率低,适适用于单件小批生产或大型零件铸造.金属模机器造型生产效率高,铸件精度也高,但设备费用高,铸件重量也受限制,适适用于大批量生产中小型铸件.
⑵ 金属型铸造铸件 将熔融金属浇注到金属模具中,依靠金属自重充满金属铸型腔而取得铸件.这种铸件比砂型铸造铸件精度高,表面质量和力学性能好,生产效率也较高,但需专用金属型腔模,适适用于大批量生产中尺寸不大有色金属铸件.
⑶ 离心铸造铸件 将熔融金属注入高速旋转铸型内,在离心力作用下,金属液充满型腔而形成铸件.这种铸件晶粒细,金属组织致密,零件力学性能好,外圆精度及表面质量高,但内孔精度差,且需要专门离心浇注机,适适用于批量较大黑色金属和有色金属旋转体铸件.
⑷ 压力铸造铸件 将熔融金属在一定压力作用下,以较高速度注入金属型腔内而取得铸件.这种铸件精度高,可达IT11~IT13;表面粗糙度值小,可达Ra3.2~0.4μm;铸件力学性能好.可铸造多种结构较复杂零件,铸件上多种孔眼,螺纹,文字及花纹图案均可铸出.但需要一套昂贵设备和型腔模.适适用于批量较大形状复杂,尺寸较小有色金属铸件.
⑸ 精密铸造铸件 将石蜡经过型腔模压制成和工件一样腊制件,再在腊制工件周围粘上特殊型砂,凝固后将其烘干焙烧,腊被蒸化而放出,留下工件形状模壳,用来浇铸.精密铸造铸件精度高,表面质量好.通常见来铸造形状复杂铸钢件,可节省材料,降低成本,是一项优异毛坯制造工艺.
2.锻件
锻件适适用于强度要求高,形状比较简单零件毛坯,其铸造方法有自由锻和模锻两种.
自由铸造锻件是在锻锤或压力机上用手工操作而成形锻件.它精度低,加工余量大,生产率也低,适适用于单件小批生产及大型锻件.
模锻件是在锻锤或压力机上,经过专用锻模锻制成形锻件.它精度和表面粗糙度均比自由铸造好,能够使毛坯形状更靠近工件形状,加工余量小.同时,因为模锻件材料纤维组织分布好,锻制件机械强度高.模锻生产效率高,但需要专用模具,且锻锤吨位也要比自由铸造大.关键适适用于批量较大中小型零件.
3.焊接件
焊接件是依据需要将型材或钢板焊接而成毛坯件,它制作方便,简单,但需要经过热处理才能进行机械加工.适适用于单件小批生产中制造大型毛坯,其优点是制造简便,加工周期短,毛坯重量轻;缺点是焊接件抗振动性差,机械加工前需经过时效处理以消除内应力.
4.冲压件
冲压件是经过冲压设备对薄钢板进行冷冲压加工而得到零件,它能够很靠近成品要求,冲压零件能够作为毛坯,有时还能够直接成为成品.冲压件尺寸精度高.适适用于批量较大而零件厚度较小中小型零件.
5.型材
型材关键经过热轧或冷拉而成.热轧精度低,价格较冷拉廉价,用于通常零件毛坯.冷拉尺寸小,精度高,易于实现自动送料,但价格贵,多用于批量较大且在自动机床上进行加工情形.按其截面形状,型材可分为圆钢,方钢,六角钢,扁钢,角钢,槽钢和其它特殊截面型材.
6.冷挤压件
冷挤压件是在压力机上经过挤压模掠夺而成.其生产效率高.冷挤压毛坯精度高,表面粗糙度值小,能够不再进行机械加工,但要求材料塑性好,关键为有色金属和塑性好钢材.适适用于大批量生产中制造形状简单小型零件.
7.粉末冶金件
粉末冶金件是以金属粉末为原料,在压力机上经过模具压制成型后经高温烧结而成.其生产效率高,零件精度高,表面粗糙度值小,通常可不再进行精加工,但金属粉末成本较高,适适用于大批大量生产中压制形状较简单小型零件.
二,确定毛坯时应考虑原因
在确定毛坯时应考虑以下原因:
⑴ 零件材料及其力学性能 当零件材料选定以后,毛坯类型就大致确定了.比如,材料为铸铁零件,自然应选择铸造毛坯;而对于关键钢质零件,力学性能要求高时,可选择铸造毛坯.
⑵ 零件结构和尺寸 形状复杂毛坯常采取铸件,但对于形状复杂薄壁件,通常不能采取砂型铸造;对于通常见途阶梯轴,假如各段直径相差不大,力学性能要求不高时,可选择棒料做毛坯,倘若各段直径相差较大,为了节省材料,应选择锻件.
⑶ 生产类型 当零件生产批量较大时,应采取精度和生产率全部比较高毛坯制造方法,这时毛坯制造增加费用可由材料花费降低费用和机械加工降低费用来赔偿.
⑷ 现有生产条件 选择毛坯类型时,要结合本企业具体生产条件,如现场毛坯制造实际水平和能力,外协可能性等.
⑸ 充足考虑利用新技术,新工艺和新材料可能性 为了节省材料和能源,降低机械加工余量,提升经济效益,只要有可能,就必需尽可能采取精密铸造,精密铸造,冷挤压,粉末冶金和工程塑料等新工艺,新技术和新材料.
三,确定毛坯时几项工艺方法
实现少切屑,无切屑加工,是现代机械制造技术发展趋势.不过,因为毛坯制造技术限制,加之现代机器对零件精度和表面质量要求越来越高,为了确保机械加工能达成质量要求,毛坯一些表面仍需留有加工余量.加工毛坯时,因为部分零件形状特殊,安装和加工不大方便,必需采取一定工艺方法才能进行机械加工.以下列举多个常见工艺方法.
⑴ 为了便于安装,有些铸件毛坯需铸出工艺搭子,图1-5所表示.工艺搭子在零件加工完成后通常应切除,如对使用和外观没有影响,也可保留在零件上.
图1-5 工艺搭子实例
A—加工面 B—工艺搭子 C—定位面
⑵ 装配后需要形成同一工作表面两个相关偶件,为了确保加工质量并使加工方便,常常将这些分离零件先制作成一个整体毛坯,加工到一定阶段后再切割分离.图1-6所表示车床走刀系统中开合螺母外壳,其毛坯就是两件合制;柴油机连杆大端也是合制.
图1-6 车床开合螺母外壳简图
⑶ 对于形状比较规则小型零件,为了便于安装和提升机械加工生产率,可将多件合成一个毛坯,加工到一定阶段后,再分离成单件,图1-7所表示滑键,对毛坯各平面加工好后再切离成单件,再对单件进行加工.
(刘本p.15图1-11)
图1-7 滑键零件图和毛坯图
a) 滑键零件图 b) 滑键毛坯图
第五节 定位基准选择
定位基准选择对于确保零件尺寸精度和位置精度和合理安排加工次序全部有很大影响,当使用夹具安装工件时,定位基准选择还会影响夹具结构复杂程度.所以,定位基准选择是制订工艺规程时必需认真考虑一个关键工艺问题.
一,基准概念及其分类
基准是指确定零件上一些点,线,面位置时所依据那些点,线,面,或说是用来确定生产对象上几何要素间几何关系所依据那些点,线,面.
按其作用不一样,基准可分为设计基准和工艺基准两大类.
1.设计基准
设计基准是指零件设计图上用来确定其它点,线,面位置关系所采取基准,图1-8所表示.
(沿用吴拓主编《机械制造工程》(第2版)机械工业出版社9月图3-3)
图1-8 设计基准实例
2.工艺基准
工艺基准是指在加工或装配过程中所使用基准.工艺基准依据其使用场所不一样,又可分为工序基准,定位基准,测量基准和装配基准四种.
⑴ 工序基准 在工序图上,用来确定本工序所加工表面加工后尺寸,形状,位置基准,即工序图上基准,图1-9所表示.
⑵ 定位基准 在加工时用作定位基准.它是工件上和夹具定位元件直接接触点,线,面,图1-10所表示.
⑶ 测量基准 在测量零件已加工表面尺寸和位置时所采取基准,图1-11所表示.
⑷ 装配基准 装配时用来确定零件或部件在产品中相对位置所采取基准,图1-12所表示.
(沿用吴拓主编《机械制造工程》(第2版)机械工业出版社9月图3-4)
图1-9 工序基准实例
(沿用吴拓主编《机械制造工程》(第2版)机械工业出版社9月图3-5)
图1-10 定位基准实例
(沿用吴拓主编《机械制造工程》(第2版)机械工业出版社9月图3-6)
图1-11 测量基准实例
(沿用吴拓主编《机械制造工程》(第2版)机械工业出版社9月图3-7)
图1-12 装配基准实例
二,基准问题分析
分析基按时,必需注意以下几点:
1)基准是制订工艺依据,肯定是客观存在.看成为基准是轮廓要素,如平面,圆柱面等时,轻易直接接触到,也比较直观.不过有些作为基准是中心要素,如圆心,球心,对称轴线等时,则无法触及,然而它们却也是客观存在.
2)看成为基准要素无法触立即,通常由一些具体表面来表现,这些表面称为基面.如轴定位则能够外圆柱面为定位基面,这类定位基准选择则转化为合适地选择定位基面问题.
3)作为基准,能够是没有面积点,线和面主动小面.不过工件上代表这种基准基面总是有一定接触面积.
4)不仅表示尺寸关系基准问题如上所述,表示位置精度基准关系也是如此.
三,定位基准选择
选择定位基按时应符合两点要求:
1)各加工表面应有足够加工余量,非加工表面尺寸,位置符合设计要求;
2)定位基面应有足够大接触面积和分布面积,以确保能承受大切削力,确保定位稳定可靠.
定位基准可分为粗基准和精基准.若选择未经加工表面作为定位基准,这种基准被称为粗基准.若选择已加工表面作为定位基准,则这种定位基准称为精基准.粗基准考虑关键是怎样确保各加工表面有足够余量,而精基准考虑关键是怎样降低误差.在选择定位基按时,通常是从确保加工精度要求出发,所以分析定位基准选择次序应从精基准到粗基准.
1.精基准选择
选择精基准应考虑怎样确保加工精度和装夹可靠方便,通常应遵照以下标准:
1)基准重合标准:即应尽可能选择设计基准作为定位基准.这么能够避免基准不重合引发误差.图1-13所表示为采取调整法加工C面,则尺寸c加工误差Tc不仅包含本工序加工误差Δj,而且还包含基准不重合带来设计基准和定位基准之间尺寸误差Ta.假如采取图1-14所表示方法安装工件,则可消除基准不重合误差.
(沿用吴拓主编《机械制造工程》(第2版)机械工业出版社9月图3-8)
图1-13 基准不重合误差示例
(沿用吴拓主编《机械制造工程》(第2版)机械工业出版社9月图3-9)
图1-14 基准重合工件安装示意图
2)基准统一标准:即应尽可能采取同一个定位基准加工工件上各个表面.采取基准统一标准,能够简化工艺规程制订,降低夹具数量,节省了夹具设计和制造费用;同时因为降低了基准转换,更有利于确保各表面间相互位置精度.利用两中心孔加工轴类零件各外圆表面,即符合基准统一标准.
3)互为基准标准:即对工件上两个相互位置精度要求比较高表面进行加工时,能够利用两个表面相互作为基准,反复进行加工,以确保位置精度要求.比如,为确保套类零件内外圆柱面较高同轴度要求,可先以孔为定位基准加工外圆,再以外圆为定位基准加工内孔,这么反复数次,就可使二者同轴度达成很高要求.
4)自为基准标准:即一些加工表面加工余量小而均匀时,可选择加工表面本身作为定位基准.图1-15所表示,在导轨磨床上磨削床身导轨面时,就是以导轨面本身为基准,用百分表来找正定位.
图1-15 自为基准实例
5)正确可靠标准:即所选基准应确保工件定位正确,安装可靠;夹具设计简单,操作方便.
2.粗基准选择
粗基准选择应遵照以下标准:
1)为了确保关键加工表面加工余量均匀,应选择关键加工表面作为粗基准.
2)为了确保非加工表面和加工表面之间相对位置精度要求,应选择非加工表面作为粗基准;假如零件上同时含有多个非加工面时,应选择和加工面位置精度要求最高非加工表面作为粗基准.
3)有多个表面需要一次加工时,应选择精度要求最高,或加工余量最小表面作为粗基准.
4)粗基准在同一尺寸方向上通常只许可使用一次.
5)选作粗基准表面应平整光洁,有一定面积,无飞边,浇口,冒口,以确保定位稳定,夹紧可靠.
不管是粗基准还是精基准选择,上述标准全部不可能同时满足,有时甚至相互矛盾,所以选择基按时,必需具体情况具体分析,权衡利弊,确保零件关键设计要求.
第六节 工艺路线拟订
确定工艺路线是制订工艺规程关键一步,它不仅影响零件加工质量和效率,而且影响设备投资,生产成本,甚至工人劳动强度.确定工艺路线时,在首先选择好定位基准后,紧接着需要考虑以下几方面问题.
一,表面加工方法选择
表面加工方法选择,就是为零件上每一个有质量要求表面选择一套合理加工方法.在选择时,通常先依据表面精度和粗糙度要求选择最终加工方法,然后再确定精加工前前期工序加工方法.选择加工方法,既要确保零件表面质量,又要争取高生产效率,同时还应考虑以下原因:
1)首先应依据每个加工表面技术要求,确定加工方法和分几次加工.
2)应选择对应能取得经济精度和经济粗糙度加工方法.加工时,不要盲目采取高加工精度和小表面粗糙度加工方法,以免增加生产成本,浪费设备资源.
3)应考虑工件材料性质.比如,淬火钢精加工应采取磨床加工,但有色金属精加工为避免磨削时堵塞砂轮,则应采取金刚镗或高速精细车削等.
4)要考虑工件结构和尺寸.比如,对于IT7级精度孔,采取镗,铰,拉和磨削等全部可达成要求.但箱体上孔通常不宜采取拉或磨削,大孔时宜选择镗削,小孔时则宜选择铰孔.
5)要依据生产类型选择加工方法.大批量生产时,应采取生产率高,质量稳定专用设备和专用工艺装备加工.单件小批生产时,则只能采取通用设备和工艺装备和通常加工方法.
6)还应考虑本企业现有设备情况和技术条件和充足利用新工艺,新技术可能性.应充足利用企业现有设备和工艺手段,节省资源,发挥群众发明性,挖掘企业潜力;同时应重视新技术,新工艺,设法提升企业工艺水平.
7)其它特殊要求.比如工件表面纹路要求,表面力学性能要求等.
二,加工阶段划分
为了确保零件加工质量和合理地使用设备,人力,零件往往不可能在一个工序内完成全部加工工作,而必需将整个加工过程划分为粗加工,半精加工和精加工三大阶段.
粗加工阶段任务是高效地切除各加工表面大部分余量,使毛坯在形状和尺寸上靠近成品;半精加工阶段任务是消除粗加工留下误差,为关键表面精加工做准备,并完成部分次要表面加工;精加工阶段任务是从工件上切除少许余量,确保各关键表面达成图纸要求质量要求.另外,对零件上精度和表面粗糙度要求尤其高表面还应在精加工后增加光整加工,称为光整加工阶段.
划分加工阶段关键原因有:
⑴ 确保零件加工质量 粗加工时切除金属层较厚,会产生较大切削力和切削热,所需夹紧力也较大,所以工件会产生较大弹性变形和热变形;另外,粗加工后因为内应力重新分布,也会使工件产生较大变形.划分阶段后,粗加工造成误差将经过半精加工和精加工给予纠正.
⑵ 有利于合理使用设备 粗加工时可使用功率大,刚度好而精度较低高效率机床,以提升生产率.而精加工则可使用高精度机床,以确保加工精度要求.这么既充足发挥了机床各自性能特点,又避免了以粗干精,延长了高精度机床使用寿命.
⑶ 便于立即发觉毛坯缺点 因为粗加工切除了各表面大部分余量,毛坯缺点如气孔,砂眼,余量不足等可及早被发觉,立即修补或报废,从而避免继续加工而造成浪费.
⑷ 避免损伤已加工表面 将精加工安排在最终,能够保护精加工表面在加工过程中少受损伤或不受损伤.
⑸ 便于安排必需热处理工序 划分阶段后,在合适时机在机械加工过程中插入热处理,可使冷,热工序配合得愈加好,避免因热处理带来变形.
值得指出是,加工阶段划分不是绝正确.比如,对那些加工质量不高,刚性很好,毛坯精度较高,加工余量小工件,也可不划分或少划分加工阶段;对于部分刚性好重型零件,因为装夹,运输费时,也常在一次装夹中完成粗,精加工,为了填补不划分加工阶段引发缺点,可在粗加工以后松开工件,让工件变形得到恢复,稍留间隔后用较小夹紧力重新夹紧工件再进行精加工.
三,加工次序安排
复杂零件机械加工要经过切削加工,热处理和辅助工序,在确定工艺路线时必需将三者统筹考虑,合理安排次序.
1.切削加工工序次序安排标准
切削工序安排总标准是:前期工序必需为后续工序发明条件,作好基准准备.具体标准以下:
⑴ 基准先行 零件加工一开始,总是先加工精基准,然后再用精基准定位加工其它表面.比如,对于箱体零件,通常是以关键孔为粗基准加工平面,再以平面为精基准加工孔系;对于轴类零件,通常是以外圆为粗基准加工中心孔,再以中心孔为精基准加工外圆,端面等其它表面.假如有多个精基准,则应该根据基准转换次序和逐步提升加工精度标准来安排基面和关键表面加工.
⑵ 先主后次 零件关键表面通常全部是加工精度或表面质量要求比较高表面,它们加工质量好坏对整个零件质量影响很大,其加工工序往往也比较多,所以应先安排关键表面加工,再将其它表面加工合适安排在它们中间穿插进行.通常将装配基面,工作表面等视为关键表面,而将键槽,紧固用光孔和螺孔等视为次要表面.
3)先粗后精 一个零件通常由多个表面组成,各表面加工通常全部需要分阶段进行.在安排加工次序时,应先集中安排各表面粗加工,中间依据需要依次安排半精加工,最终安排精加工和光整加工.对于精度要求较高工件,为了减小因粗加工引发变形对精加工影响,通常粗,精加工不应连续进行,而应分阶段,间隔合适时间进行.
4)先面后孔 对于箱体,支架和连杆等工件,应先加工平面后加工孔.因为平面轮廓平整,面积大,先加工平面再以平面定位加工孔,既能确保加工时孔有稳定可靠定位基准,又有利于确保孔和平面间位置精度要求.
2.热处理安排
热处理工序在工艺路线中安排,关键取决于零件材料和热处理目标.依据热处理目标,通常可分为:
1)预备热处理 预备热处理目标是消除毛坯制造过程中产生内应力,改善金属材料切削加工性能,为最终热处理做准备.属于预备热处理有调质,退火,正火等,通常安排在粗加工前,后.安排在粗加工前,可改善材料切削加工性能;安排在粗加工后,有利于消除残余内