机械加工工艺过程的组成

1工艺§概述一．机械加工工艺过程的组成1.工序——工人，在工作地对工件所连续完成的工艺过程。2．安装——经一次装夹后所完成的工序内容装夹——定位——加工前工件在机床或夹具上占据一正确的位置夹紧——使正确位置不发生变化增加安装误差增加装夹时间——应尽量减少安装次数3．工位——工件与工装可动部分相对工装固定部分所占的位置多工位加工——提高生产率、保证加工面间的相互位置精度4．工步——加工表面和加工工具不变条件下所完成的工艺过程一次安装中连续进行的若干相同的工步→1个工步用几把不同刀具或复合刀具加工→复合工步5．走刀——每进行一次切削——1次走刀二．工艺规程1．工艺规程的作用——①指导生产②组织生产和管理生产③新建、扩建或改建工厂及车间2．工艺规程的设计原则——①技术上的先进性②经济上的合理性③良好的劳动条件2§机械加工工艺规程设计一．零件的工艺分析1．零件技术要求分析①加工表面的尺寸精度②主要加工表面的形状精度③主要加工表面之间的相互位置精度④各加工表面粗糙度以及表面质量方面的其他要求⑤热处理要求及其它技术要求（如动平衡等）。1）零件的视图、技术要求是否齐全——主要技术要求和加工关键2）零件图所规定的加工要求是否合理3）零件的选材是否恰当，热处理要求是否合理2．零件结构及其工艺性分析①结构组成——内外圆柱面、圆锥面、平面、螺旋面、齿形面、成形面②结构组合——轴类、套筒类、盘环类、叉架类、箱体类★分析刚度及其方向③结构工艺性——保证使用要求的前提下，能否以高生产率和低成本制造二．毛坯的选择1．毛坯种类的选择铸件、锻件、焊接件、型材、冲压件、粉末冶金件和工程塑料件2．确定毛坯的形状和尺寸——尽量与零件接近毛坯加工余量——毛坯制造尺寸与零件相应尺寸的差值——加工总余量毛坯公差——毛坯制造尺寸的公差①为工件安装稳定，有些毛坯需工艺凸台②为加工方便，一些零件作整体毛坯——半圆形零件→合成整圆小零件（垫圈）→合成1件33．选择毛坯时应考虑的问题①零件的材料及力学性能要求——铸铁、有色金属→铸重要件→锻②零件的结构形状与尺寸——复杂件→铸小台阶轴→棒料，大台阶轴→锻③生产纲领的大小——大批量→先进方法④现有生产条件⑤采用新工艺、新技术、新材料三．定位基准选择1．基准的概念——确定其他点、线、面的位置所依据的点、线、面(1)设计基准——零件图上的基准——尺寸→尺寸线的起点相互位置→基准符号(2)工艺基准——工艺中用的基准——①工序基准②定位基准③测量基准④装配基准2.定位基准的选择——毛坯面定位→粗基准已加工面定位→精基准(1)精基准的选择——可靠保证主要加工表面间的相互位置精度1）基准重合原则——选设计基准为定位基准2）基准统一原则——尽可能在多数工序中用一组精基准定位3）定位稳定准确，简单方便的原则——选面大、精度高的面为精基准4）互为基准原则——为加工余量均匀，位置精度高——反复加工5）自为基准原则——要求余量小而均匀——选加工面本身为精基准●辅助基准——人为制造的基准——工艺需要而作的工艺凸台、中心孔提高精度——一面两孔定位4(2)粗基准选择——可靠方便地加工精基准1）保证不加工面与加工面间的位置关系——选择不加工面作粗基准2）定位稳定可靠，简单方便——选大面、平整面，无缺陷3）合理分配各面加工余量——①应保证各加工面有足够的余量②某些重要面使其加工余量均匀4）同一方向上的粗基准原则上只允许使用一次●基准选择——具体情况具体分析，综合考虑，灵活运用，正确选择【例】选择支架零件的精基准和粗基准◆零件分析——加工面——底面、顶面、φ16H7孔、2-φ10孔、直槽、圆弧槽主要加工要求——φ16H7、对称度0.1、32±0.1、28±0.1◆基准分析——底面——顶面、φ16H7孔高度方向的设计基准φ16H7孔轴线——直槽、圆弧槽、2-φ10孔的设计基准。◆精基准选择：底面——限制3个自由度（z、x、y）①基准重合（底面是顶面、φ16H7孔高度方向的设计基准）②基准统一（在大多数工序中使用）③定位稳定可靠、夹具结构简单（定位面积大且平整）。φ16H7孔——限制2个自由度（x、y）①基准重合（直槽、圆弧槽、2-φ10孔的设计基准）②基准统一（在大多数工序中使用）③定位稳定可靠，夹具结构简单。左边φ10孔——限制1个自由度（z）①基准重合（与φ16H7中心连线是直槽、圆槽、右φ10夹角的设计基准）②基准统一（在大多数工序中使用）③定位稳定可靠，离φ16H7中心远，转角误差小，夹具结构简单◆粗基准的选择：φ40外圆——限制4个自由度（x、y、x、y）5①保证加工面与不加工面间的位置关系（φ16H7与外圆壁厚均匀）②定位稳定可靠、夹紧方便（定位面平整光洁、可用三爪卡盘装夹）K面——限制1个自由度（z）①保证加工面与不加工面间的位置关系（保证尺寸12）②定位方便（直接靠在三爪卡盘卡爪上）。左边R10外缘——限制1个自由度（z）①保证加工面与不加工面间的位置关系（φ10孔中心与外圆对称）四．工艺路线的拟订1．表面加工方法和加工方案的选择（1）加工面的技术要求——经济精度——正常工作条件下所达到的加工精度（2）工件材料的性质及热处理（3）工件的形状和尺寸（4）结合生产类型考虑生产率和经济性（5）现有生产条件2．加工阶段的划分粗加工阶段——尽快切除余量——高生产率半精加工阶段——继续减少加工余量，为精加工作准备，次要面加工精加工阶段——达到要求的加工精度和表面粗糙度光整加工和超精密阶段——降低表面粗糙度值原因：①保证加工质量②合理使用设备③便于安排热处理④及时发现毛坯缺陷，保护精加工表面★加工阶段划分——针对零件加工的整个过程、针对主要加工面63．工序集中与工序分散工序集中——工序少，内容多——装夹次数少，位置精度高，设备数量少，工人少工序分散——工序多，内容少——设备工装简单，调整方便，切削用量合理；设备多，工人多4．加工顺序的安排（1）机械加工顺序的安排——①先基准后其它②先粗后精③先主后次、穿插进行④先面后孔●基准加工→主要面粗加工→次要面加工→主要面半精加工→次要面加工→修基准→主要面精加工（2）热处理工序的安排1）预备热处理——正火和退火——粗加工前时效处理——粗加工前、后调质处理——粗加工后，半精加工前2）最终热处理——淬火——精加工、磨削前渗碳淬火——半精加工后渗氮——尽量靠后表面处理（电镀及氧化）——最后●毛坯制造→退火或正火→主要面粗加工→次要面加工→调质（或时效）→主要面半精加工→次要面加工→淬火（或渗碳淬火）→修基准→主要面精加工（3）辅助工序的安排检验——粗加工后，精加工0前；转车间前后；重要工序前后，完工后7去毛刺——钻、铣、刨、拉后，淬火前辅助工序——清洗、防锈、去磁、平衡等五．加工余量的确定1．加工余量的概念（1）工序余量——切除的金属层厚度——等于前后工序尺寸之差被包容面：Zb=a-b包容面：Zb=b-a外圆表面：2Zb=da-db内孔表面：2Zb=db-da（2）总加工余量ZΣ=各工序加工余量之和=毛坯尺寸与零件尺寸之差=毛坯余量●单向入体原则——被包容面——基本尺寸为最大极限尺寸，上偏差为零包容面——基本尺寸为最小极限尺寸，下偏差为零孔与孔（平面）间距离尺寸——对称分布毛坯尺寸——正负分布●工序余量的变动范围=前后工序尺寸公差之和2．影响最小加工余量的因素（1）前工序的表面粗糙度Ra和表面缺陷层深度Ha（2）前工序的尺寸公差Ta（3）前工序的相互位置偏差ρa（4）本工序加工时的安装误差εb3．确定加工余量的方法——①计算法②查表修正法③经验估算法8六．工序尺寸的确定●余量法①确定各工序基本余量及各工序经济加工精度②从后向前推算各工序基本尺寸及毛坯尺寸③按“单向入体原则”确定各工序尺寸公差●基准不重合时，必须用尺寸链的原理进行分析计算七．机床及工艺装备的确定1.机床的确定1）机床规格尺寸应与工件尺寸相适应2）机床的精度应与加工精度相适应3）机床生产率应与生产类型相适应——单件小批生产→通用设备大批量生产→高效专用设备4）机床的选择应结合现场的实际情况——类型，设备负荷，排列等2.工艺装备的确定(1)夹具的选择单件小批生产→通用夹具，组合夹具大批量生产→高效和自动化专用夹具多品种中小批量生产→可调夹具、成组夹具◆夹具的精度——与工件加工精度相适应(2)刀具的选择——优先选用标准刀具高效复合刀具、专用刀具◆刀具的类型、规格及精度——与工件加工要求相适应(3)量具的选择单件小批量生产——通用量具大批量生产——高效专用量具--极限量规、专用量具和测量仪器◆量具的量程和精度——与工件结构尺寸和精度相适应9八．确定切削用量和时间定额1.切削用量的选择单件小批生产——不规定批量较大——严格地确定粗加工——保证高生产率大的背吃刀量，较大的进给量，合理的切削速度精加工——保证加工精度和表面质量较小的背吃刀量和进给量、合理的切削速度。组合机床、自动机床——比一般低一些2．时间定额——生产1件产品或完成1道工序所耗的时间（1）单件时间定额Tp①基本时间Tb——直接改变对象的尺寸形状、位置、状态或性质所耗的时间直接切除余量所耗时间（含切入切出时间）②辅助时间Ta——实现基本工艺所进行的各种辅助动作所耗的时间装卸、开停机、进退刀、改变切削用量、试切和测量等◆基本时间+辅助时间=作业时间③布置工作地时间Ts——工作班内照管工作地所耗的时间，作业时间2～7%调整更换刀具、修整砂轮、润滑擦试机床、清理切屑④休息与生理需要时间Tr——工作班内满足生理需要所耗的时间，作业时间2～4%⑤准备和终结时间Te——为生产一批产品准备和结束工作所耗的时间Tp=Tb+Ta+Ts+Tr+nTe10（2）提高生产率的措施1)缩减基本时间Tb外圆车削：Tb=pcfavDLZ1000①增大切削用量——硬质合金——200m/min，陶瓷刀具——500m/min金刚石、立方氮化硼刀具——普通钢材——900m/min↘淬火钢或高镍合金钢——90m/min高速磨削——80m/s；强力磨削深度——6～30mm②减少或重合切削行程长度——多刀多刃加工多件加工——顺序加工平行加工平行顺序加工③减小切削加工余量Z——毛坯精化粉末冶金、压力铸造、精密铸造、精锻、冷挤压、热挤压等冷挤压齿轮代替剃齿2）缩短辅助时间——直接缩减、间接缩减①直接缩减辅助时间——大批量生产——先进高效夹具单件小批量生产——成组夹具或通用夹具主动测量法——加工过程中测量工件实际尺寸，并主动控制数字显示装置——显示尺寸变化、刀具位移量②间接缩减辅助时间——使辅助时间与基本时间重合转位移位工作台或多根心轴——加工时间内装卸工件主动测量或数字显示装置——使测量时间与基本时间重合（3）缩短布置工件地时间——减少调刀对刀时间快换刀夹、刀具微调机构、专用对刀样板、对刀块（4）缩短准备和终结时间——扩大零件批量和减少调整机床、工装的时间成批生产——缩短安装刀具、调整机床的时间，扩大零件批量中小批生产——零件通用化和标准化，或采用成组技术11十．编制工艺规程文件①机械加工工艺过程卡片——成批生产工艺路线——工序名称、内容、车间工段、机床工艺装备名称、时间定额②机械加工工序卡片——大批量生产、中批关键件、小批关键工序工序加工要求——细实线画工件外形（加工面用粗实线表示）本工序尺寸及公差、表面粗糙度及其它技术要求定位基准、夹压位置和方式§3-3工艺尺寸链一．工艺尺寸链的概念1．尺寸链的定义——互相联系的，按一定顺序排列成的封闭尺寸图形①封闭性——首尾相接②工艺性——随工艺方案变化而变2．工艺尺寸链的组成:封闭环——最后自然形成的尺寸，A0组成环——直接获得的尺寸↘增环——该环增大，封闭环相应增大，iA减环——该环增大，封闭环相应减小，iA3．增、减环的判定方法——设封闭环为减环方向，沿减环方向绕尺寸链顺次画箭头，即为各组成环方向4．工艺尺寸链的建立①封闭环的确定——间接得到②组成环的查找——从定位面到加工面的尺寸——直接得到二．工艺尺寸链计算的基本公式1．封闭环基本尺寸=所有增环基本尺寸之和减去所有减环