第四章 机械加工工艺规程设计介绍5hupo版.ppt

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1、 4 1概述 完整性 规范性 第四章机械加工工艺规程设计 一 工艺规程及其作用 1 工艺规程 规定产品或零部件制造工艺过程和操作方法等的工艺文件 2 工艺规程的作用 经验性 工艺规程是在总结实践经验的基础上 依据科学的理论和必要的工艺试验后制订的 反映了加工中的客观规律 a指导工人操作和用于生产 工艺管理工作的主要技术文件 b新产品投产前进行生产准备和技术准备的依据和新建 扩建车间或工厂的原始资料 c先进的工艺规程还起着交流和推广先进经验的作用 3 对工艺规程的要求 1 保证可靠地达到产品图纸所提出的全部技术要求 2 能获得高质量 高生产效率 3 有利于节约原材料和工时消耗 不断降低成本 4

2、有利于减轻工人劳动强度 保证安全和良好的工作条件 4 工艺文件的形式 多种多样 区别很大 主要决定于生产类型 在单件小批生产中一般只编制综合工艺过程卡 在成批生产中多采用机械加工工艺卡片 大批大量生产中则要求完整和详细的文件 一般是工艺过程卡 工序卡片 有时甚至包括操作卡 调整卡以及检验卡 各工厂采用的工艺文件并无须统一格式 但基本内容大同小异 5 对待工艺规程的态度 1 严格遵守工艺规程是经过逐级审批的 因而也是工厂生产中的工艺法律文件 有关人员必须严格执行 2 允许修改 没有最好 只有更好 工艺规程不是一成不变的 随着科学技术的进步和生产的发展 工艺规程会出现某些不相适应的问题 因而工艺规

3、程应定期整顿 及时吸取合理化建议 技术革新成果 新技术和新工艺 使工艺规程更加完善和合理 二 制订工艺规程的原始资料 制订工艺规程的原始资料主要有 1 产品整套装配图和零件工作图 2 产品年产量 3 本厂生产条件 设备 工装 工人技术水平等情况 4 毛坯生产和供应条件 5 产品的验收质量标准 三 制订机械加工工艺规程的步骤 简要说明 1 原则 在保证质量的前提下 用最先进的 最经济合理的加工方案 2 方法 认真研究 分析原始资料 参照国内外文献 结合现场实际编程 虚心征求工人意见 确定毛坯的种类和尺寸 应考虑生产批量 零件材料及毛坯生产条件 a 一般采用 铸件 锻件 焊接件 b 毛坯精度提高

4、材料利用率提高 大大节约机械加工工时 但毛坯精度过高会使毛坯制造困难 毛坯成本增加 因此 毛坯种类和制造方法的选择要根据生产类型和具体生产条件而定 达到高质量 降低生产产品生产成本 拟定零件加工工艺路线 订出全部由粗到精的加工工序 内容包括选择定位基准 定位夹紧方案 各表面加工方法 可提出几个方案对比 选择和确定机床设备 刀具 及工时定额 对于专用工艺设备 应提出设计任务书 确定工序尺寸及其公差 确定切削用量 确定时间定额 填写工艺文件 4 2工艺路线的制订 一 基准的选择 1 基准 1 基准概念 基准 用以确定生产对象上的几何要素间的几何关系所依据的那些点 线 面 包含设计基准和工艺基准 设

5、计基准 设计图上所采用的基准 用以确定其它点 线 面的基准 设计基准是设计尺寸标注的起点 可互为基准 拟定多种定位方案 进行比较择优 2 选定基准的方法 3 基准分类 设计基准工艺基准 按其作用的不同分为 工艺基准有可分为 工序基准定位基准测量基准装配基准 工艺基准 在工艺过程中所采用的基准 工序基准 工序图上用来确定本工序所加工表面加工后的尺寸 形状和位置的基准 工序尺寸标注的起点 不可互为基准 但可以是假想表面 定位基准 在加工中使工件在机床或夹具上占有正确位置所采用的基准 加工中用作定位的基准 定位尺寸标注的起点 必须以实际存在的表面来体现 定位基准可分为 粗 精 辅助基准 测量基准 测

6、量时用来确定被测零件在度量工具上位置所采用的基准 必须实际存在 不可互为基准 装配基准 装配时用来确定零件或部件在产品中的相对位置所采用的基准 可以是假想的 4 定位基准对工艺规程的影响 直接影响 a 工序的数目 b 夹具结构的复杂程度 c 零件的精度是否易于保证 如基准重合 各种基准 作为基准的点 线 面在工件上不一定能具体找到 某些基准可以是假想表面 可以由某些具体的表面来体现 如中心线 槽的对称平面 平面的交线等 定位基准常用一定面积的具体表面来体现一些假想的基准 点 线 面 如基准是内孔的中心线 内孔心轴与孔内表面接触 体现的定位基准是中心线 用V型块与外圆表面接触体现轴中心线基准 形

7、位关系也有基准关系 5 对基准的几点说明 粗基准 选用毛坯表面或未加工表面作为定位基准 在第一道工序中只能选用毛坯表面来定位 精基准 采用已加工表面作为定位基准 2 定位基准及其选择 在加工中使工件在机床或夹具上占有正确位置所采用的基准 加工中用作定位的基准 定位尺寸标注的起点 设计基准在零件的工程图中已经标出 加工中是否就以设计基准作为定位基准 定位基准有粗 精 辅助基准 之分 辅助基准 有时回遇到这种情况 工件上没有能作为定位基准用的恰当表面 而在工件上专门设置或加工出定位表面 常用的有工艺孔和工艺塔子 辅助基准在零件上不起功能作用 纯粹是为了工艺上的需要 加工完毕后 若有需要 如有碍外观

8、等 可予以去除 粗基准和精基准所起作用不同 两者的选择原则也不一样 基本要求是 先把精基准加工出来 即基准先行 1 粗基准的选择原则 1 两个出发点 a 保证各加工表面有足够余量 b 保证不加工表面的尺寸和位置符合图纸要求 2 选择原则 a 若工件必须首先保证某重要表面余量均匀 则应选该表面为粗基准 自为基准原则 如图车床床身的加工 导轨表面要求硬度高 而且均匀 b 若工件必须首先保证加工表面与不加工表面之间的位置要求 则应选不加工表面为粗基准 以达到壁厚均匀 外形对称等要求 保证相互位置要求原则 又如图 若 A B 应选B面 否则选A面 c 若工件上每个表面都要加工 则应以余量最小的表面作为

9、粗基准 以保证各表面都有足够余量 余量足够原则 如图若以大端为粗基准 由于大小端外圆偏心有5毫米 则上侧单边为34 下侧单边为24 加工余量不足 分析 毛坯 单边29 零件 单边25 由于偏移5 则一边为24 另一边为34 24的若以左边轴心为基准 则右边加工不到 e 粗基准只允许使用一次 不重复使用原则 粗基准毕竟是毛坯表面比较粗糙 重复定位精度低 d 粗基准表面应尽可能平整光洁不能有飞边 浇口 冒口或其它缺陷 以便使定位准确 夹紧可靠 装夹可靠原则 若粗基准表面有飞边 浇口 冒口等缺陷 在应用前应将其去除 2 精基选择原则 1 出发点 应考虑减少定位误差 安装方便准确 基准重合原则 尽可能

10、选用被加工表面的设计基准作为精基准 避免基准不重合误差 2 原则 如图 加工中 为了保证尺寸a 应如何进行定位 如图 图b方案 夹具简单 但孔中心距a难于保证 为保证尺寸a需提高尺寸c的制造精度 图 c 方案则相反 图b 图c 基准统一的好处 a 有利于保证各加工表面的相互位置要求 避免基准转换带来的误差 b 可简化夹具的设计与制造 缩短生产准备周期 典型方案 轴类零中加工采用两中心孔和箱体类零中加工采用一面两孔 基准统一原则 尽可能选用统一的精基准加工各表面 方便地加工大多数其他表面 同时保证各表面间的位置精度 注意 基准统一原则常常会带来基准不重合的问题 此时应综合考虑 自为基准原则 减小

11、加工余量和保证加工余量均匀 对于某些精加工或光整加工工序 因为要求余量小而均匀 以保证表面加工的质量并提高生产率 应选择加工表面本身作为精基准 方法 用千分表找正 用假销 假挡块定位 注意 采用自为基准仅能提高表面质量 不能提高形位精度 该加工表面与其它表面之间形位精度则应由先行工序保证 典型的采用自为基准加工的方法有 导轨面 工作台 珩磨 高速自由镗等 便于装夹的原则 始终不能违反 应保证定位准确 可靠 夹紧机构简单 操作方便的要求 互为基准的原则 指的是 对于某些位置度要求很高的表面 常采用互为基准反复加工的办法来达到位置度要求 如车床主轴前后支承轴颈与前锥孔有很高的同轴度要求 汽缸盖上下

12、表面平行度要求高 措施 接触面积和分布面积尽可能大 二 加工经济精度与加工方法选择 1 加工经济精度 经济加工精度 在正常的加工条件 符合质量的设备 工艺装备和标准等级的工人 不延长加工时间 所能达到的加工精度和表面粗糙度 在经济精度范围内 加工精度和加工成本是相互适应的 是一种变化的概念 2 加工方法的选择根据零件精度要求 尺寸 形状 位置 表面 要求 考虑本车间 或工厂 现有工艺条件 依经济加工精度因素选择加工方法 主要考虑因素 a 达到零件精度要求 b 依零件材料选择 有色金属用切削加工 不宜用磨削 c 生产率的要求 拉削效率高 常用于齿轮内孔加工 d 依本厂具体条件选择 工艺 装备 技

13、术人员水平等 影响加工的精度的因素有很多 如机床本身的精度 切削余量 进给速度 刀具磨损情况等 也就是说 同一种加工方法 随着加工条件的改变 所能达到的加工精度是不一样的 各种加工方法的加工经济精度及表面粗糙度可查阅手册 各种加工方法的加工误差 精度 和加工成本之间存在一定的 这种关系呈负指数函数曲线形状 经济精度局限性的表现 有的加工方法因受到工件材料或加工尺寸的限制而不宜采用该加工方法 如 车 铣 刨 钻等加工方法不能加工已淬硬钢 铰孔不宜加工大孔 镗孔不宜加工小孔 有时会碰到多种加工方法都能达到所需的加工要求 对此需进一步对加工成本进行定量分析 择优采用 经济精度的数值不是一成不变的 随

14、着技术进步 尤其是计算机技术在制造系统中的广泛应用 使得一些加工方法的加工精度和生产不断提高 成本不断下降 经济精度的数值不断下降 经济精度的重要性 有利于合理地选择加工方法 有利于准确地标注产品的技术要求 2 加工方法的选择 总体原则根据零件精度要求 尺寸 形状 位置 表面 要求 考虑本车间 或工厂 现有工艺条件 依经济加工精度因素选择加工方法 主要考虑因素 a 达到零件精度要求 b 依零件材料选择 有色金属用切削加工 不宜用磨削 c 生产率的要求 拉削效率高 常用于齿轮内孔加工 d 依本厂具体条件选择 工艺 装备 技术人员水平等 表4 7外圆加工中各加工方法的加工经济精度及表面粗糙度 表4

15、 8孔加工中各加工方法的加工经济精度及表面粗糙度 表4 9平面加工中各加工方法的加工经济精度及表面粗糙度 见课本155 156页 三 典型表面的加工路线 1 外圆表面的加工路线 一般淬火才可用磨削 而黑色金属才能用磨削 抛光 一般不留加工余量 不能提高尺寸和位置精度 可提高表面粗糙度和形状精度 2 孔的加工路线 浮动镗 金刚镗 精密金刚镗 珩磨以微米为单位的特小孔需用特种加工方法 电火花 激光 电子束 离子束 3 平面的加工路线 四 加工顺序安排 1 遵循四个原则 a 基面先行首先加工出定位基准面 然后再以精基准定位加工其它表面 如打中心孔 b 先面后孔大平面定位稳定 可靠 在毛面上钻孔易引偏

16、 b 先主后次基准面和主要工作面 与主要表面有联系的槽 孔等 介于半精加工与精加工之间 螺孔放后 a 先粗后精 粗精分开精度逐步提高 配套加工当部件精度很高时 某些表面精加工应安排在部件装配或总装过程中进行 否则将导致零件精度过高而无法加工 2 热处理工序安排 预备热处理 目的 改善切削性能 消除毛坯内应力 安排 在切削加工之前 包括 退火 正火和调质等 应用 a 含碳 0 5 退火降低硬度 b 含碳 0 5 正火增大硬度 使不粘刀 c 调质 细化组织 热处理目的 改变材料的性能 消除内应力 最终热处理 目的 提高材料的强度和硬度 安排 在半精和精加工之间 包括 淬火 渗碳 氮化 调质等 应用 淬火 强度 塑性 钢性 组织不稳定 易变形 淬火后应进行回火 渗碳 强度变动加大氮化 氮化前后都应进行磨削加工 a 前者 使氮化层厚度均匀 b 后者 降低表面粗糙度Ra 调质 用以获得强度高 刚性好的综合性能要求 去应力处理目的 消除应力 减小变形方法 人工时效 退火 高温去应力等应用 a 一般铸件 在粗加工后进行 b 精度要求高的铸件 在半精加工之后 进行第二次 c 高精度的丝杆 轴等 在粗车