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1、,株洲时代新材料科技股份有限公司,机械加工工艺基础知识,主讲人：宋 文 彪 部 门：工艺装备 日 期：2011-4-25,机械加工工艺基础知识,一、零件的结构工艺性,二、加工工艺基础知识,四、桥梁产品相关工艺,三、金属切削机床,零件的结构工艺性,第一章,1.1 零件结构的工艺性,零件结构,桥梁产品的工艺性主要体现：零件的切削加工工艺上,1.1 零件结构的工艺性,零件获得所需结构形状、尺寸精度和表面质量的主要途径。,1.2 结构工艺性一般原则,（1）、标准化参数与结构要素统一,尽量做到刀具规格统一，减少换刀，提高效率,考虑加工时的加工状况。刀具与工件不发生碰撞。,(2).考虑刀具加工空间,353
2、0001活塞结构,车圆柱面时易打刀,斜面：装夹不稳,（3）、方便装夹,加工面,安装面,思考题,此零件的工艺性？,(4)、 减少加工表面,减少加工量，使加工时间缩短，降低成本、提高效率,(5)、 合理拆分与组合,简化组件结构，减少加工费用，有利于减少成本。,（6）、加工的可行性,退刀槽,（7）、其它,一次加工出来,必须两次加工,有利于保证相互位置精度,加工工艺基础知识,第二章,生产过程： 原材料成品全过程包括： a.原材料的运输和保存 b.生产技术准备工作 c.毛坯制造 d.零件的加工与热处理 e.部件和整机的装备 f.机械的检验调试 g.油漆和包装等 (如：支座的生产）,工艺过程： 生产对象(
3、半)成品 即：改变其形状、尺寸、相对位置和性质等的过程。 (如：支座某零件的加工）,2.1 机械产品生产过程与机械加工工艺过程,工序,2.2 机械加工工艺过程的组成,安装,行程,工步,工位,定义：指一个(或一组)工人在一个工作地点对一个(或同时对几个)工件，连续完成的那一部分加工过程。,（1）、工序,（锚碇钢棒）,车工序,外圆,端面,钻孔,螺纹,切断,（2）、安装,定义：在同一个工序中，有时需要对零件进行多次装夹加工，工件经一次装夹后所完成的那一部分工序。,如图共有4个工位: 工位1： 装卸工件 工位2： 钻孔 工位3: 扩孔 工位4 : 铰孔,（3）、工位,定义：在安装中，工件相对设备的每一
4、个位置。,（多工位安装）,多工位安装,（4）、工步,定义：在一个工位中，加工表面、切削刀具、切削用量不变的情况下所完成的加工。,复合工步,（5）、行程（走刀）,定义：刀具对工件每切削一次就称为一次行程（走刀）,2.3 定位基准,2.4 粗基准选择原则,1、若须保证加工面与非加工面之间的位置要求，则应以不加工表面作为粗基准,2、若须保证工件某重要表面的余量均匀，应选择该表面作为粗基准（a.错误；b.正确）,2.5 精基准先择,精基准的选择应使定位准确，夹紧可靠。,2.6 零件表面加工方法的选择,考虑点,零件表面加工方法的选择,1.经济加工精度任何一种加工方法能获得的加工精度和表面粗糙度都有一个相
5、当大的范围，但只有在某一个较窄的范围才是经济的。 2.考虑工件材料性质（淬火钢磨削；有色金属 高速精细车削） 3.考虑工件的结构形状和尺寸大小（机床设备规格） 4.考虑生产率和经济性要求 5.考虑工厂或车间的现有设备情况和技术条件。,为零件主要表面的精加工作好准备，并完成一些次要表面的加工。,切去大部分加工余量，为半精加工提供定位基准，提高生产效率。,对高精度及高表面粗糙度要求的零件加工。,2.7 加工阶段划分,2.8 加工顺序安排,对于容易出现废品的工序，精加工可适当放在前面,4,2,1,1.先基准后其它作为精基准的表面应在工艺过程一开始就进行加工,2.先主后次，先粗后精主要表面的精加工和光
6、整加工一般放在最后阶段进行,3.要重要表面加工前，对精基准应进行一次修正，以利于保证重要表面的加工精度。,4.先面后孔有位置要求但次要的表面，其切削力、夹紧力小,2.9 热处理工序安排,退火 正火,时效,淬火/渗碳,均匀组织，细化晶粒，提高加工性,消除残余应力（人工/自然）,提高淬火硬度、抗拉强度 提高表面硬度和抗腐蚀性 （易变形）,表面处理,提高抗腐蚀能力、耐磨性、抗高温能力和导电率,工序安排,2.9 热处理工序安排,1.退火与正火机械加工之前（均匀组织，细化晶粒，提高加工性） 2.时效粗加工之前，精加工之后（消除残余应力） 3.淬火半精加工之后，精加工/磨削之后（提高淬火硬度、抗拉强度）
7、4.渗碳精加工之前（温度高，易变形）（提高表面硬度和抗腐蚀性） 5.表面处理工艺过程最后进行（提高抗腐蚀能力、耐磨性、抗高温能力和导电率）,附：球钢支座主要部件机加工工艺控制流程,金属切削机床,第三章,3.1 机床的类型,机床分类,车床、铣床、钻床、磨床、齿轮加工机床等12大类,普通精度,精密,高精密,一般,大型,重型,金属切削机床是用来对工件进行加工的机器，故称为“工作母机”，习惯上称机床。,精度,重量,工 作 性 质,3.2 机床的主要部件,1.主传动部件： 用来实现机床主运动； 2.进给传动部件：主要用来实现机床进给运动； 3.工件安装装置：用来安装工件； 4.刀具安装装置 ：用来安装刀
8、具； 5.支承件：用来支承和连接机床各零部件，是机 床的基础构件； 6.机床动力部件：为机床提供动力。,3.3 机床型号含义,如：C6136A含义如下： C车床类（种类） 6普通车床组（组代码） 1卧式（系列代码） 32最大加工直径为320mm（参数） A 第一次改造（改造次数）。,桥梁机床设备,桥梁主要的机床设备,3.4 常用的切削机床,（1）车床,车床的基本结构,主电机及变速机构,挂轮箱,床头箱,进给箱,卡盘,中心架,溜板箱,尾架,丝杆,光杆,车削的加工范围,车削是以加工回转体为主要加工目的。在车床上可以加工：外圆、端面、锥度、钻孔、钻中心孔、镗孔、铰孔、切断、切槽、滚花、车螺纹、车成型面
9、、绕弹簧等。,车削主要加工的桥梁产品,（涵盖机床：普车、立车、数车）,车削的工艺特点,粗加工：经济精度可达到IT10，表面粗糙度在25-12.5之间; 精加工：经济精度可达IT7左右，表面粗糙度Ra6.3-1.6之间。 2. 易于保证相互位置精度要求。一次装夹可加工几个不同的表面，避免安装误差。 3. 刀具简单，制造、刃磨和安装方便，容易选用合理的几何形状和角度，有利于提高生产率。 4. 应用范围广泛，几乎所有绕定轴心旋转的内外回转体表面及端面，均可以用车削方法达到要求。 5. 可以用精细车的办法实现有色金属零件的高精度的加工（有色金属的高精度零件不适合采用磨削）,3.4 常用的切削机床,（2
10、）铣床,主轴箱,主轴,横溜板,工作台,升降台,底座,立式铣床的基本结构,铣削的主要加工范围,铣削主要加工：面、槽、沉台。,铣削主要加工的桥梁产品,（涵盖机床：立铣、龙门铣、端面铣、数铣、加工中心）,逆铣和顺铣,逆铣：铣刀旋向（或铣削力）与进给方向相反 顺铣：铣刀旋向与进给方向一致,逆铣：刀齿不能立刻切入工件，而是在已加工表面上挤压滑行，使该表面的硬化现象严重，影响了表面质量，也使刀齿的磨损加剧。易引起振动，影响工件的夹紧。铣薄壁和刚度差工件时影响更大。 顺铣：刀齿切入工件时的冲击力较大，尤其工件待加工表面是毛坯或者有硬皮时。对工件的夹紧有利。引起“扎刀”，损坏加工表面；严重时还会使刀齿折断，或
11、使工件夹具移位，甚至损坏机床。不能消除丝杠螺母间隙的铣床上，只宜用逆铣，不宜用顺铣。,逆铣与顺铣特点,铣削的工艺特点,1.铣削加工的精度可达IT10-IT7，表面粗糙度可达6.3- 1.6左右 2.生产效率高，铣刀是多刀齿刀具，铣削时有几个刀齿同时参加切削，主运动是刀具的旋转，所以铣削的生产效率比刨削高。 3.容易产生振动，铣刀的刀齿切入和切出时产生振动，加工过程中切削面积和切削力变化较大。 4.刀齿的散热条件较好，在刀具旋转过程的不切削时间内，刀具可以得到一定的冷却。 5.与刨床相比，铣床价格高，适用于批量生产。,3.4 常用的切削机床,（3）钻床,钻削加工,钻床包括台式钻床、（12）立式钻
12、床（50）和摇臂钻床。,对精度要求高，粗糙度低的零件钻孔后还必须进行精加工。,钻削加工的范围,主要以加工孔为目的,扩孔,用扩孔钻对已经钻出或铸出、锻出的孔进行扩大和提高精度的加工，称为扩孔。扩孔钻如下图所示。其结构与麻花钻相似，但切削刃有34个，前端是平的，无横刃，螺旋槽较浅，钻头刚度好。扩孔余量小，切削比较平稳，所以扩孔精度比钻孔高。其尺寸公差等级可达IT10IT9，表面粗糙度Ra值可达6.33.2m。,钻削的工艺特点,1.钻削属于低精度（IT11-IT13）和高表面粗糙度的(Ra50-12.5)加工方法 2.容易产生“引偏”，是加工过程中由于钻头弯曲产生孔径扩大、孔不圆等缺陷。原因是刀具呈
13、细长状，刚性较差。 3.排屑困难，钻孔在半封闭的状态下进行，切下来的切屑沿刀具两侧的螺旋槽上升，容易与已经加工出的表面发生摩擦和挤压，刮伤已加工表面，降低表面质量。 4.切削热不容易传散，切削液难以传到切削区。限制切削速度的提高,钻削主要加工的桥梁产品,涵盖机床：台钻、摇臂钻,镗孔加工的工艺特点,1.镗床主要用于加工大型工件或形状复杂工件上的孔和孔系。例如变速箱、发动机缸体等。 2.镗孔尺寸公差等级可达IT8IT7，表面粗糙度值一般为1.60.8m。 3.镗孔可以校正孔原有的轴线偏差或位置偏差。,镗刀的形状,3.4 常用的切削机床,（4）磨床,磨削加工,磨削加工的机床是磨床，刀具是砂轮。 磨削
14、加工可以磨削外圆、孔和平面。 磨削加工的夹具通常有电磁吸盘、三爪卡盘、顶尖等。,磨床包括外圆磨、内圆磨、无心磨等几种，下图：万能外圆磨床 M1432A万能外圆磨床(M磨床；14万能外圆磨床；32最大磨削直径的1/10，即最大磨削直径为320mm；A性能和结构上经过一次重大改进)。,9.1 磨床类型,磨削的工艺特点,1.磨削的精度高，IT6-IT5，粗糙度低，Ra0.8-0.2，砂轮表面有极多的切削刃同时参加切削。 2.可以加工一些难加工的材料。如淬火钢、高速钢以及毛坯的清理。 3.切削速度高（30m/s以上）切削温度高（1000以上）。使用冷却液。 4.砂轮有自锐作用，这是其它刀具所不具备的。
15、即磨粒不断脱落，新的磨粒又是锋利的。 5.磨削力的径向分力较大，因此，在达到尺寸以后，还要进行多次无进给磨削。,第四章,桥梁产品相关工艺 .产品下料工艺（常规钢板厚规格及外形放量） .球面不锈钢（桥梁产品事业部球钢工装明细） .其它（吊装孔，组装，油漆，抛丸，热处理等）,1.1产品下料工艺,图纸设计方面： 1.在满足使用要求的基础上,尽量降低零件的加工精度和表面质量要求； 2.结合市场材料规格，合理给定相关外形尺寸，以适当减少零件毛坯粗加工量。,一般钢板的厚度规格,1.2 TJQZ-500T(3201064/65/66/67支座铁件加工成本,中座板组件加工,冲压工装,焊接压模,镜面不锈钢,中座板,下料委外冲压（冲压工装）切割焊接（焊接压模）,2.1 连续梁球形钢支座球面不锈钢冲压模,谢 谢！,
