机械加工工艺分析

控制器结构件的加工工艺简介是指用机械加工的方法改变毛坯的形状、尺寸、相对位置和性质使其成为合格零件的全过程，加工工艺是工人进行加工的一个依据。具体概念机械加工工艺流程是工件或者零件制造加工的步骤，采用机械加工的方法，直接改变毛坯的形状、尺寸和表面质量等，使其成为零件的过程称为机械加工工艺过程。比如一个普通零件的加工工艺流程是粗加工-精加工-装配-检验-包装，就是个加工的笼统的流程。机械加工工艺就是在流程的基础上，改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等，使其成为成品或半成品，是每个步骤，每个流程的详细说明，比如，上面说的，粗加工可能包括毛坯制造，打磨等等，精加工可能分为车，钳工，铣床，等等，每个步骤就要有详细的数据了，比如粗糙度要达到多少，公差要达到多少。1.1机械加工艺规程的作用(1)是指导生产的重要技术文件工艺规程是依据工艺学原理和工艺试验，经过生产验证而确定的，是科学技术和生产经验的结晶。所以，它是获得合格产品的技术保证，是指导企业生产活动的重要文件。正因为这样，在生产中必须遵守工艺规程，否则常常会引起产品质量的严重下降，生产率显著降低，甚至造成废品。但是，工艺规程也不是固定不变的，工艺人员应总结工人的革新创造，可以根据生产实际情况，及时地汲取国内外的先进工艺技术，对现行工艺不断地进行改进和完善，但必须要有严格的审批手续。(2)是生产组织和生产准备工作的依据生产计划的制订，产品投产前原材料和毛坯的供应、工艺装备的设计、制造与采购、机床负荷的调整、作业计划的编排、劳动力的组织、工时定额的制订以及成本的核算等，都是以工艺规程作为基本依据的。(3)是新建和扩建工厂（车间）的技术依据在新建和扩建工厂（车间）时，生产所需要的机床和其它设备的种类、数量和规格，车间的面积、机床的布置、生产工人的工种、技术等级及数量、辅助部门的安排等都是以工艺规程为基础，根据生产类型来确定。除此以外，先进的工艺规程也起着推广和交流先进经验的作用，典型工艺规程可指导同类产品的生产。1.2工艺过程所谓“工艺”，就是制造产品的方法，工艺过程是生产过程的主要部分，是指生产过程中有毛坯制造起到油漆位置的过程。它包括毛坯制造工艺过程，热处理工艺过程、机械加工工艺过程、装配工艺过程等。机械加工工艺过程是利用机械加工方法，直接改变毛坯的形状、尺寸和表面质量，使其转变为成品的过程。为便于叙述一般将机械加工工艺过程简称为工艺过程。1.2.1工艺过程的组成要完成一个零件的工艺过程，需要采用多种不同的加工方法和设备，通过一系列加工工序，工艺过程就是由一个或若干个顺序排列的工序组成的。（一）工序一个（或一组）工人，在一个工作地点（或一台机床上），对同一个零件（或一组零件）进行加工所连续完成的那部分工艺过程，简称为一个工序。划分工序的主要依据是工作地点或机床是否变动和加工是否连续。例如下图1-1所示的阶梯轴，当加工的数量较少是，其工艺过程及工序的划分就如下表1所示，共有三个工序。当加工数量较多时，其工艺过程及工序划分如下表2所示，共分为五个工序。工序是工艺过程的基本组成部分，是生产计划和经济核算的基本单元。（二）工步在一个工序当中，当加工表面不变、切削工具不变、切削用量中的进给量和切削速度不变的情况下所完成的那部分工艺过程称为工步。以上三种因素中任一因素改变后，即成为新的工步。一个工序可以只包括一个工步，也可以包括几个工步。如下表1-1中工序1和工序2均加工四个表面，所以各有四个工步，表1-2中的工序4只有一个工步。但是，对于在一次安装中连续进行的若干相同的工步，通常算作一个工步，如图1-2所示的零件，如用一把钻头连续钻削四个直径为15mm的孔，认为是一个工步-钻4-15mm孔。还有一种情况，用几把不同刀具或复合刀具同时加工一个零件的几个表面的工步，也看作是一个工步，这种情况称为复合工步，如图1-3所示情况，就是一个复合工步。（三）走刀在一个工步内，如果被加工表面需切去的金属层很厚，一次切削无法完成，则应分几次切削，每切去一层金属的过程就是一次走刀，一个工步可以包括一次或几次走刀。（四）安装工件在加工之前，在机床或夹具上占据正确的位置即为定位，然后加以夹紧的过程称为安装，在一个工序中，工件可能安装一次，也可能需要安装几次。如表1-1中的工序1和工序2均有两次安装，而表1-2中的工序只有一次安装。但是，在加工零件时，应尽量减少安装次数，因为，安装次数增多，会加大误差，同时增加辅助时间。（五）工位为了减少安装次数，常采用回转夹具，回转工作台和其他移动夹具，使其工件在一次安装中先后处于几个不同的位置进行加工。工件在机床上所占据的每一个待加工位置称为工位。如图1-4所示，为一利用回转工作台或者转位夹具，在一次安装中顺次完成装卸工件，钻孔、扩孔、铰孔四个工位的实例。采用这种多工位加工方法，可以提高加工精度和生产率。1.3工艺文件的格式将工艺规程的内容，填入一定格式的卡片，即成为生产准备和施工依据的工艺文件。常用的工艺文件格式有下列几种：(1)综合工艺过程卡片这种卡片以工序为单位，简要地列出了整个零件加工所经过的工艺路线（包括毛坯制造、机械加工和热处理等），它是制订其它工艺文件的基础，也是生产技术准备、编排作业计划和组织生产的依据。在这种卡片中，由于各工序的说明不够具体，故一般不能直接指导工人操作，而多作生产管理方面使用。但是，在单件小批生产中，由于通常不编制其它较详细的工艺文件，而是以这种卡片指导生产。机械加工工艺卡片是以工序为单位，详细说明整个工艺过程的工艺文件。它是用来指导工人生产和帮助车间管理人员和技术人员掌握整个零件加工过程的一种主要技术文件，广泛用于成批生产的零件和小批生产中的重要零件。(3)机械加工工序卡片机械加工工序卡片是根据工艺卡片为毎一道工序制订的。它更详细地说明整个零件各个工序的加工要求，是用来具体指导工人操作的工艺文件。在这种卡片上，要画出工序简图，注明该工序每一工步的内容、工艺参数、操作要求以及所用的设备和工艺装备。工序简图就是按一定比例用较小的投影绘出工序图，可略去图中的次要结构和线条，主视图方向尽量与零件在机床上的安装方向相一致，本工序的加工表面用粗实线或红色粗实线表示，零件的结构、尺寸要与本工序加工后的情况相符合，并标注出本工序加工尺寸及上下偏差，加工表面粗糙度和工件的定位及夹紧情况。用于大批量生产的零件。2零件的工艺分析在制订零件的机械加工工艺规程时，首先要对照产品装配图分析零件图，熟悉该产品的用途、性能及工作条件，明确零件在产品中的位置、作用及相关零件的位置关系；了解并研究各项技术条件制定的依据，找出其主要技术要求和技术关键，以便在拟定工艺规程时采用适当的措施加以保证。然后着重对零件进行结构分析和技术要求的分析。2.1零件结构分析零件的结构分析主要包括以下三方面：(1)零件表面的组成和基本类型尽管组成零件的结构多种多样，但从形体上加以分析，都是由一些基本表面和特形表面组成的。基本表面有内外圆柱表面、圆锥表面和平面等；特形表面主要有螺旋面、渐开线齿形表面、圆弧面（如球面）等。在零件结构分析时，根据机械零件不同表面的组合形成零件结构上的特点，就可选择与其相适应的加工方法和加工路线，例如外圆表面通常由车削或磨削加工；内孔表面则通过钻、扩、铰、镗和磨削等加工方法获得。机械零件不同表面的组合形成零件结构上的特点。在机械制造中，通常按零件结构和工艺过程的相似性，将各类零件大致分为轴类零件、套类零件、箱体类零件、齿轮类零件和叉架类零件等。(2)主要表面与次要表面区分根据零件各加工表面要求的不同，可以将零件的加工表面划分为主要加工表面和次要加工表面；这样，就能在工艺路线拟定时，做到主次分开以保证主要表面的加工精度.(3)零件的结构工艺性所谓零件的结构工艺性是指零件在满足使用要求的前提下，制造该零件的可行性和经济性。功能相同的零件，其结构工艺性可以有很大差异。所谓结构工艺性好，是指在现有工艺条件下，既能方便制造又有较低的制造成本。2.2零件的技术要求分析零件图样上的技术要求，既要满足设计要求，又要便于加工，而且齐全和合理。其技术要求包括下列几个方面：1）加工表面的尺寸精度、形状精度和表面质量；2）各加工表面之间的相互位置精度；3）工件的热处理和其它要求，如动平衡、镀铬处理、去磁等。零件的尺寸精度、形状精度、位置精度和表面粗糙度的要求，对确定机械加工工艺方案和生产成本影响很大。因此，必须认真审查，以避免过高的要求使加工工艺复杂化和增加不必要的费用。在认真分析了零件的技术要求后，结合零件的结构特点，对零件的加工工艺过程便有一个初步的轮廓。加工表面的尺寸精度、表面粗糙度和有无热处理要求，决定了该表面的最终加工方法，进而得出中间工序和粗加工工序所采用的加工方法。如，轴类零件上IT7级精度、表面粗糙度Ra1.6μm的轴颈表面，若不淬火，可用粗车、半精车、精车最终完成；若淬火，则最终加工方法选磨削，磨削前可采用粗车、半精车（或精车）等加工方法加工。表面间的相互位置精度，基本上决定了各表面的加工顺序。2.3毛坯的选择毛坯的确定，不仅影响毛坯制造的经济性，而且影响机械加工的经济性。所以在确定毛坯时，既要考虑热加工方面的因素，也要兼顾冷加工方面的要求，以便从确定毛坯这一环节中，降低零件的制造成本.按材料切除率和加工精度区可分为：①粗加工：用大的切削深度，经一次或少数几次走刀从工件上切去大部分或全部加工余量，如粗车、粗刨、粗铣、钻削和锯切等，粗加工加工效率高而加工精度较低，一般用作预先加工，有时也可作最终加工。②半精加工：一般作为粗加工与精加工之间的中间工序，但对工件上精度和表面粗糙度要求不高的部位，也可以作为最终加工。③精加工：用精细切削的方式使加工表面达到较高的精度和表面质量，如精车、精刨、精铰、精磨等。精加工一般是最终加工。④精整加工：在精加工后进行，其目的是为了获得更小的表面粗糙度，并稍微提高精度。精整加工的加工余量小，如珩磨、研磨、超精磨削和超精加工等。⑤修饰加工：目的是为了减小表面粗糙度，以提高防蚀、防尘性能和改善外观,而并不要求提高精度,如抛光、砂光等。⑥超精密加工：航天、激光、电子、核能等尖端技术领域中需要某些特别精密的零件，其精度高达IT4以上，表面粗糙度不大于Ra0.01微米。这就需要采取特殊措施进行超精密加工，如镜面车削、镜面磨削、软磨粒机械化学抛光等。控制器结构件的加工控制器底板的加工结构件外壳的加工铜排的加工紧固件的加工控制器结构件底板的加工风冷散热底板如右下图所示的为控制器的风冷散热底板，其最初购买来的为只有散热肋片的一块铝板，但是在经过加工商的加工后才得到以下散热板，由散热板形状可看出：正面的很多螺纹孔是利用钻床进行加工孔的；而放置密封条的密封槽是利用铣床加工出来的，其中放置AMP接插件的也是铣床加工出来的，当然这其中也缺少不了车床及其他数控机床的相互配合加工。水冷底板的加工如右图的水冷底板所示：其中螺纹孔和一些圆角的加工利用了数控车床和钻床以及铣床的加工；在此加工工艺中，一般是先进行粗加工即下料和初步模型的加工待粗加工完毕后就进行中间的半精加工，即一些孔、槽的加工，最后进行精加工（对表面的一些光洁度圆角、倒角之类的加工）；完成以上的加工，基本上一个加工件就全部完成了。控制器结构外壳的加工图示的外壳加工，首先是对整个外壳展开初步下料；下料完成后即开始对外壳形状的折弯，待折弯形成我们所需的形状后，就用电焊机对对接边进行焊接，最后是对折弯边的打通孔，即把一个我们通用的控制器结构外壳加工完成。以上为一般的加工方法，其还可以用冲压机对外壳进行冲压加工得到。铜排和紧固件的加工如右图所示：一般我们结构件所需的铜排和一些电容或者其他的紧固件；铜排的加工一般粗加工之后进行线切割，最后是进行一些圆角倒角或者表面处理；而紧固件的加工工艺基本也是采用了线切割或者利用数控机床进行形状的加工，最后对孔的一些加工和表面处理。谢谢