第10章(3)机械加工工序设计

第三节机械加工工序设计包括以下内容：一、机床与工艺装备的选择二、切削用量的选择三、时间定额的确定一、机床与工艺装备的选择1、设备的选择选择机床(设备)时，要综合考虑下列因素：1）机床(设备)的尺寸规格要与被加工的零件尺寸相适应。应避免盲目加大设备规格。2）机床(设备)要与被加工零件加工要求相适应。这里主要指的是机床的加工精度与被加工零件在该工序加工要求的精度相适应，机床(设备)的生产率与被加工零件的生产纲领相适应；但是也本排斥在中、小批量生产中，为了保证被加工零件质量，对一些关键零件关键部位的加工选用某些专用设备。3）机床(设备)的选用要考虑节省投资和适当考虑生产的发展，优先选择满足要求的国内产品。4）改(扩)建车间，要充分利用原有设备。如果需要改装设备或设计专用机床，则应提出设计任务书，说明与加工工序内容有关的参数、生产率要求，保证零件加工质量的技术要求等。2、工艺装备的选择工艺装备包括夹具、切削工具和量具。(1)夹具的选择单件小批生产时，应尽量使用机床所配备的通用夹具和附件，必要时也可选用组合夹具。大批大量生产时，则应采用高效率的专用夹具。夹具的精度应与工件的加工精度相适应。当前，由于成组技术的发展，适应某一类零件加工的可调整夹具得到了发展。成组夹具不仅在中批生产中应用，它也适用于单件、小批生产。(2)切削工具的选择切削工具的类别、规格、材料及精度，取决于加工方法、加工表面的尺寸、工件材料、热处理、切削用量及工序的加工要求。(3)量具的选择量检具的选择主要取决于工件要求的检测精度与生产类型。在单件小批生产中，广泛采用通用量具。在大批大量生产中，可采用极限量规和高效率的专用检具，乃至采用数字显示、自动记录、自动补偿等新技术。二、切削用量的选择单件小批生产时，由于毛坯、工件材料、刀具材料与几何参数及机床刚度等工艺因素变化较大，切削用量在工艺文件中不具体规定，而由操作者根据实际情况自行选择。在大批大量生产中，特别是流水线生产或自动线生产中，必须在工艺文件里为各工序、工步规定合理的切削用量，以便保证加工质量、生产节拍和良好的经济效益。在粗加工中选择切削用量时，要在保证必要的刀具耐用度的情况下，获得尽量高的生产率(金属切削率)。在精加工中选择切削用量时，要在确保加工质量的前提下，兼顾必要的刀具耐用度和生产率。(1)切削深度的选择选择切削深度时，主要考虑工件的加工余量和工艺系统的刚度。若工艺系统刚度足够，应尽量一次走刀切除该工序(工步)的余量。不能一次切除时，也应以尽量少的走刀次数，按先多后少不等切削深度的方案切除之。对于表层有硬皮的铸、锻件及冷作硬化较严重的工件，要尽量使切削深度超过硬皮或冷硬层的厚度，以减少刀具的磨损。(2)进给量的选择粗加工时，进给量的选择主要考虑工艺系统的刚度与强度，如机床进给机构的强度、刀片厚度、刀杆的尺寸及工件的尺寸等因素。当工艺系统的刚度与强度较高时，进给量可选得大些。精加工时，进给量的选择主要考虑工件的表面粗糙度要求。当表面粗糙度的要求较高时，进给量应选得小些；否则可选得大些。(3)切削速度的选择在切削深度和进给量确定之后，选择切削速度时，要保证刀具具有合理的耐用度。粗加工时，要考虑机床许用功率的限制。当超过机床许用功率时，应适当降低切削速度。精加工时，为确保工件的表面质量，应避开产生积屑阔和鳞刺的切削速度范围。为此，使用硬质合金等热硬性好的刀具时，应采用较高的切削速度；而使用高速钢等热硬性较差的刀具时，则应采用较低的切削速度。除了要满足上述要求之外，选择切削速度时，还要考虑切削加工的具体馈况。例如，断续切削时，切削速度宜低些，以减少冲击。在容易产生振动的情况下，切削速度应避开振动的临界速度。加工大型回转体工件时，切削速度不可太高，以免离心力过大。车削工件表面时，切削速度可适当高些，使其平均值接近车削外圆时的数值。三、时间定额的确定时间定额是在一定生产条件下，规定完成一道工序所需的时间消耗量。它是安排生产计划、计算零件成本和企业经济核算的重要依据之一。时间定额包括下列组成部分：(1)基本时间(2)辅助时间(3)布置工作地时间(4)休息与生理需要时间(5)准备与终结时间(1)基本时间tm直接用于改变工件的尺寸、形状或表面质量等所消耗的时间。对机械加工来说，就是切除加工余量所耗费的时间(包括刀具的切入和切出时间在内)，亦称为机动时间。式中：tm——基本时间(min),vf——进给速度(mm／min)；nw——工件转速(r／min),f——进给量(mm／r);z——加工余量(双面)(mm)；ap——切削深度(mm),L——工作行程长度(mm)；Lw——工件加工长度(mm);ΔL1、ΔL2——车刀切入量、切出量(mm)。(2)辅助时间ta它是指在一道工序中为实现工艺过程所必须进行的各种辅助动作(如装卸工件、开停机床、改变切削用量、进退刀具、测量工件等)所消耗的时间。基本时间和辅助时间之和称为工序作业时间。(3)布置工作地时间ts它是指为使加工正常进行，工人用于照管工作地(更换刀具、润滑机床、清理切屑、收拾工具等)所消耗的时间。一般可按工序作业时间的百分比α(一般α=2%-7%)来估算。(4)休息与生理需要时间tr它是指工人在工作斑内为恢复体力和满足生理上的需要所消耗的时间。一般按工序作业时间的百分比β(一般β=2%)来估算。上述四部分的时间之和称为单件工时定额。即)1001)((amrsampttttttt(5)准备与终结时间tsu它是指成批生产中，工人为了生产一批工件而进行的准备和结束工作所消耗的时间。如加工一批工件开始时，熟悉工艺文件，领取毛坯材料，安装刀具、夹具和调整机床等；加工一批工件结束时，需要拆卸和归还工艺装备，发送成品等。准备与终结时间对一批工件只消耗一次，工件批量n越大，分摊到每个工件上的准备与终结时间tsu=Tsu/n就越少．所以成批生产时的单件计算定额tc为suamsupctttnttt)1001)((