机械加工工艺设计

《机械加工工艺设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械加工工艺设计（60页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、书名：机械加工工艺设计 ISBN： 978-7-111-47500-2 作者：武友德 出版社：机械工业出版社 本书配有电子课件,第二部分 制订机械加工工序工艺技术文件,2.1概述 机械加工工序设计机械加工工序设计，对于加工企业来说，就是制定机械加工工艺规程中的第二个典型的工艺技术文件机械加工工序工艺技术文件。,2.2机械加工工序设计,2.2.1设计工序图 什么是工序图，工序图是指示操作者加工具体内容的工作图。以结合子零件的粗车工序的加工情况来说明一下。 该工序的加工内容有： 90，70外圆表面、台阶面、两端平面； 74，55，47，40内圆表面等。 这些表面的位置尺寸大小，公差大小，表面粗糙度

2、高低等等,如图2-1所示为结合子零件粗车工序的工序示意图。图面上有加工表面及加工表面位置尺寸（工序尺寸）、公差、表面粗糙度等。 由此可知，设计工序图有三项工作。设计工序尺寸；设计技术条件；绘制工序图。,图2-1 工序图示意,1设计工序尺寸,（1）.工序余量的确定 在确定工序余量之前，先来研究一下余量，工序余量意义。 余量意义和工序余量意义 余量是加工余量简称，是指在机械加工时，为了得到成品零件而从毛坯上所切除的金属层厚度，则称为加工余量（简称余量）。加工余量可分为：总加工余量和工序余量两种：总加工余量是指切除这一金属层是从毛坯表面到零件设计表面之间的厚度时，则称为总加工余量（后毛坯余量）如图2

3、-2所示。,图2-2 毛坯余量示意,工序余量（工序加工余量） 当零件加工表面技术条件要求高时，为了保证加工表面质量，而将其划分为几个加工阶段，即几道工序加工。则每一道工序所切除的金属层厚度就成为工序余量。 这一工序余量大小值取决于相邻两工序的工序尺寸之差。即等于上道工序加工表面工序尺寸与本工序加工表面工序尺寸之差。如图2-3所示。,图2-3 几种表面的工序余量示意,工序余量是相邻两工序的工序尺寸之差。由于工序的工序尺寸不可能绝对准确而存在误差，因而工序余量就是一个变动值。这就出现最大工序余量、最小工序余量和公称工序余量三种余量情况。如图2-4所示。,图2-4 三种工序余量示意,下面将分析研究一

4、下工序余量这一金属层厚度问题。,1）影响工序余量大小因素 为了使大家容易理解和分析讨论，将车外圆时工序余量金属层厚度模拟为若干缺陷、误差占有金属层所组成。如图2-5所示。,图2-5 工序余量构成因素示意,Ra表面粗糙度占有金属层厚度，这是在上工序切削加工时，仍有一部分金属未被切除而残留在加工表面上的“残留面积”和“积屑瘤”等所致。Ha表面缺陷层占有金属层厚度，上工序切削加工时，表面产生硬化层深度和残余应力等a表面形状误差占有金属层厚度，上工序加工时，表面产生的圆度、平面度、轮廓度等，但是只要这些形状误差在尺寸公差范围以内时，此工件还可回用。,a位置误差（如同轴度、垂直度、倾斜度等）占有金属层厚

5、度。举一例来说明位置误差情况。例如图2-6所示为粗车外圆时产生的位置误差情况。,图2-6 粗车外圆产生的位置误差,Ta上工序尺寸公差占有金属层厚度 b本工序装夹误差（如同轴度.垂直度.平行度误差）占有金属层厚度。例如图2-7所示,图2-7 装夹误差,在这些构成工序余量的因素中，考虑到上工序尺寸公差Ta，通常已包括了形状误差a。因此影响工序余量大小的因素则只有： .上工序的尺寸公差Ta 上工序部分 .上工序的表面粗糙度Ra 上工序部分 .上工序的表面缺陷，如硬化层深度Ha 上工序部分 .上工序产生的位置误差a 上工序部分 .本工序的装夹误差b 本工序部分,由于上工序的位置误差a和本工序的装夹误差

6、b均为空间误差。（从上面例图中就可看出）在计算工序余量时，应取矢量的绝对值。其计算式如下：加工平面时：Zb=Ta+Ra+Ha+ + 加工外圆和内孔时：2Zb=Ta+2（Ra+Ha+ + ）,2）确定工序余量的方法,确定工序余量的方法有以下三种： 分析计算法 应用分析计算法来确定工序余量，这是一种最经济合理的方法。但是由于需要积累比较全面的试验资料且计算复杂，目前很少使用。 查表修正法 查表修正法就是查金属机械加工工艺人员手册（见附录）上表格取值修正的一种方法。这是企业工艺人员和学校工艺课程设计教学中应用最多的一种方法。但是由于资料太陈旧又不全面，在取值问题上有些地方太麻烦。 经验估计法 这是由

7、工艺人员根据长期实践经验和参考一些理论依据来确定工序余量的一种方法。它广泛应用于加工企业。例如在加工车间现场的加工工艺单上，加工某某表面下，都有留余量多少的数字（如留余量0.5mm）。这个留余量数就是为下工序所确定的工序余量。,下面就来估计它们的大小,粗车工序尺寸公差Ta 要想估计出公差Ta的大小，首先就要知道粗车工序所能达到的尺寸精度，（一般情况下能达到IT11IT13精度。）（起始工作时，可以查手册或表）然后，再根据加工尺寸大小查公差表，就可找到Ta值的大小。 粗车工序表面粗糙度Ra 同理，只要知道粗车工序所能达到的表面粗糙度，就能估计出Ra值的大小。起始也只能查手册或表，可得粗车时的表面

8、粗糙度一般以Ra12.5或Ra25（Ra=1020um或Ra=2040um）。按最恶劣情况取一最大值。,粗车工序表面硬化层深度Ha 对于表面硬化层深度Ha值的大小的估计，要考虑粗.精加工情况是不同的，在粗加工时，因切削力，切削热，切削变形都很大，则硬化层深度就大；而在精加工时，其切削力，切削热，切削变形都小，则硬化层深度就小些。有资料显示，粗加工时，其硬化层深度Ha=0.300.50mm，可作为参考值来估计。 以上三项因素，无论是粗加工，半精加工或精加工的工序余量都是存在的缺陷因素。 对于这一点，在估计工序余量时，一定要牢记这些根本性的因素，切不可乱了阵线。,粗车工序加工时产生的位置误差a 粗

9、加工序加工时产生的位置误差a ，如图2-7所示的粗车外圆时所产生的“”。因此误差a值，可按一些资料所给的值来估计。其参数值如下： 粗车时 =0.2 0.4mm 半精车时 =0.05 0.1mm 或者按工件直径公差的四分之一来估计，即=1/4（直径公差）（mm） 半精车工序的装夹误差b 半精车工序装夹误差b。如图2-8所示，三爪自定心盘装夹工件产生的同轴度误差“2e”。因此，装夹误差b可按同轴度误差2e来估计。这种误差值可按机床或卡盘精度来估计。一般情况下，三爪自定心卡盘的回转精度为：0.1mm。即：2e=0.10mm。,3）工序余量的确定步骤,第一步：列出加工表面划分阶段加工时的机械加工工序和

10、其他工序： 加工表面的机械加工工序如：粗加工工序、半精加工工序、精加工工序 其他工序如：热处理中的调质工序、淬火工序等 例如：结合子零件70外圆表面：机械加工工序有：粗车工序、半精车工序、精车工序其他工序有：调质工序其工序的加工顺序为：粗车调质半精车精车,第二步：按照终加工工序中间加工工序顺序查表确定余量。 终加工工序：是指加工表面的最后一道机械加工工序。例如结合子零件的精车工序就是终加工工序。 中间加工工序：是指终加工工序与起始加工工序之间的机械加工工序。例如结合子零件的半精车工序就是中间加工工序。 第三步：计算粗加工工序余量 粗加工工序余量等于毛坯余量减去终加工工序余量与中间加工工序余量之

11、和。,（2）.工序尺寸计算,在计算工序尺寸这一工作中，由于工序中的工序基准与设计基准是否重合问题，而使工序尺寸有两种不同的计算方法： 一是工序基准与设计基准重合时的计算法。 二是工序基准与设计基准不重合时的计算法。,工序基准与设计基准重合时,工序基准与设计基准不重合时,2确定技术条件,确定工序图的技术条件有两项： 一是工序尺寸公差，这是在工序基准与设计基准重合时所进行的工作。一般是查金属机械加工工艺人员手册表4-39圆柱形表面加工精度来确定。 二是本工序加工表面的表面粗糙度。同上查金属机械加工工艺人员手册见附录，表4-41圆柱形表面粗糙度确定。 两项技术条件也可查本资料,（A）设计70外圆表面

12、的工序尺寸及技术条件,.确定工序余量 第一步：列出70外圆表面的机械加工工序和热处理工序，其顺序为： 粗车工序调质工序半精车工序精车工序 第二步：用查表修正法，按照先精车工序，后中间工序顺序，确定出精车工序余量和半精车工序余量。 查金属机械加工工艺人员手册表5-48确定。由于手册的缺陷，只有粗车外圆后的精车外圆的加工余量。根据经验将磨削外圆表面余量修改为精车的工序余量（也可采用经验估计法来估算精车工序余量）。而将粗车外圆后的加工余量再考虑调质和其他因素影响，将其加大后修改为半精车工序余量。如此可得：,精车工序余量：2Z精=0.4mm 半精车工序余量：2Z半精=1.1+0.5=1.6mm （表5

13、-48粗车外圆后精车外圆加工余量为：1.1mm，考虑调质和其他因素的影响，将其加大0.5mm后得半精车工序余量为1.6mm。） 第三步：计算粗车工序余量2Z粗 粗车工序余量等于毛坯总余量减去精车工序余量与中间工序余量（这里只有半精车工序余量）之和。计算公式如下：,2Z粗=2Z坯-2(Z精+Z半精) 式中：2Z坯=5mm 见毛坯选择2Z精=0.4mm2 Z半精=1.6mm 则2Z粗=5-（0.4+1.6）=3mm 结论：70外圆表面的工序余量如下： 毛坯余量：2Z坯=5mm 粗车工序余量：2Z粗=3mm 半精车工序余量：2Z半精=1.6mm 精车工序余量：2Z精=0.4mm,.计算工序尺寸因本工

14、序的工序基准与设计基准重合，则70外圆表面各工序的工序尺寸可以从图2-10来计算。计算工序尺寸顺序是由最后一道工序开始向前计算，即：精车工序尺寸半精车工序尺寸粗车工序尺寸毛坯尺寸顺序,图2-10 外圆表面工序余量.工序尺寸,精车工序工序尺寸d精 由于精车工序是70外圆表面的最终加工工序，因此其工序尺寸即为零件工作图上标注的尺寸。即： d精=70mm 半精车工序工序尺寸d半精 有图可计算： d半精=d精+2Z精=70+0.4=70.4mm 即： d半精=70.4mm,粗车工序工序尺寸d粗的计算： d粗=d半精+2Z半精 =70.4+1.6=72mm 即： d粗=72mm 毛坯尺寸d毛坯的计算：

15、d毛坯=d粗+2Z粗=72+3=75mm 即： d毛坯=75mm,粗车工序工序尺寸d粗的计算： d粗=d半精+2Z半精 =70.4+1.6=72mm 即： d粗=72mm 毛坯尺寸d毛坯的计算： d毛坯=d粗+2Z粗=72+3=75mm 即： d毛坯=75mm,第二步：列表表示，如下表2-1,大小头两端面工序余量、工序尺寸及技术条件,.确定工序余量 第一步：列出两端面的加工工序：大头端面工序：粗车半精车小头端面工序：粗车半精车精车 第二步：查表确定精车、半精车余量查工艺人员手册见附录，将磨削端面余量取为0.3mm作为小头端面的精车余量Z精。将精车端面余量0.7mm作为小头端面半精车余量Z半精。 即小头端面工序余量为Z精=0.3mm，Z半精=0.7mm大头端面半精车余量取为1mm，即Z半精=1mm,第三步：计算粗车端面工序余量 小头端面粗车工序余量Z粗等于毛坯余量（Z毛坯=2.5mm）减去半精车余量与精车余量之和。 即：Z粗=Z毛坯-Z半精-Z精=2.5-（0.7+0.3）=1.5mm 则小头端面的工序余量如下： 毛坯余量：Z毛坯=2.5mm 粗车余量：Z粗=1.5mm 半精车余量：Z半精=0.7mm 精车余量：Z精=0.3mm,