第二章数控加工工艺基础3

第二章数控加工工艺基础教学目的：通过本章的学习，掌握数控加工工艺的有关基本概念，了解工件获取加工精度、加工质量的方法，掌握制定机械零件加工过程中有关尺寸（加工余量、工序尺寸、公差等）的计算方法，进而能够制定简单机械零件加工的工艺规程。学习内容与知识点：第二章数控加工工艺基础内容知识点学习要求建议学时基本概念生产过程和工艺过程了解3机械加工工艺过程的组成重点掌握生产纲领、类型及工艺特征了解工件获得加工精度的方法获得尺寸、形状、位置精度的方法了解1加工余量的确定加工余量的概念掌握2加工余量的影响因素及计算方法了解加工质量加工精度的有关问题了解3加工表面质量的问题了解常用零件质量检验方法常用零件质量检验方法掌握4（实训）新技术的应用了解机械加工工艺规程的制定重点掌握6工序尺寸和公差的确定工序尺寸的计算掌握4数控加工走刀路线走刀路线的确定理解1第二章数控加工工艺基础2.6机械加工工艺规程的制定合理确定数控加工工艺对实现优质、高效和经济的数控加工具有极为重要的作用。其内容包括选择合适的机床、刀具、夹具、走刀路线及切削用量等，只有选择合适的工艺参数及切削策略才能获得较理想的加工效果。从加工的角度看，数控加工技术主要是围绕加工方法与工艺参数的合理确定及其实现的理论和技术。数控加工通过计算机控制刀具做精确的切削加工运动，是完全建立在复杂的数值运算之上的，它能实现传统的机加工无法实现的合理、完整的工艺规划。2.6机械加工工艺规程的制定2.6.1工艺规程的概念、制定的作用原则、主要依据和步骤1.机械加工工艺规程的概念及作用工艺规程●指导生产的主要技术文件；●组织生产和管理的基本依据；●是生产准备和技术准备的基本依据；●新建、扩建工厂（车间）的基本资料作用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定义2.6.1工艺规程的概念、制定的作用原则、主要依据和步骤2.制定机械加工工艺规程的原则制定工艺规程的原则●在保证产品质量的前提下，能尽量提高生产率和降低成本；●做到技术上的先进性、经济上的合理性，保证工人具有良好的劳动条件；●参照同行业工艺技术的发展，综合本部门的生产实践经验，进行工艺文件的编制；●制定工艺规程时，应做到正确、完整、统一和清晰，所用术语、符号、单位、编号等要符合相应标准。2.6机械加工工艺规程的制定3.制定机械加工工艺规程的主要依据（原始资料）国内外同类产品的有关工艺资料现有生产条件和资料产品验收的质量标准产品的生产纲领产品的装配图样和零件图样有关的工艺手册及图册工艺规程的原始资料2.6机械加工工艺规程的制定4.制定机械加工工艺规程的步骤熟悉和分析制定工艺规程的主要依据，确定零件的生产纲领和生产类型，进行零件的结构工艺性分析确定毛坯。包括选择毛坯类型及其制造方法。选择定位基准。拟定工艺路线。这是制定工艺规程的关键一步确定各主要工序的技术要求及检验方法。确定各工序的加工余量，计算工序尺寸及其公差。确定各工序的切削用量和时间定额。进行技术经济分析，选择最佳方案。填写工艺文件2.6机械加工工艺规程的制定补充：数控加工工艺规程的特点1．内容十分明确而具体数控加工工艺必须详细到每一次走刀路线和每一个操作细节，即普通加工工艺通常留给操作者完成的工艺与操作内容(如工步的安排、刀具几何形状及安装位置等)，都必须由编程人员在编程时予以预先确定。2．工艺工作要求相当准确而严密数控机床虽然自动化程度高，但自适应性差，它不能像普通加工时那样可以根据加工过程中出现的问题自由地进行人为的调整。所以，在数控加工的工艺设计中必须注意加工过程中的每一个细节，尤其是对图形进行数学处理、计算和编程时一定要力求准确无误。2.6机械加工工艺规程的制定3．采用多坐标联动自动控制加工复杂表面对于一般简单表面的加工方法，数控加工与普通加工无太大的差别。但是对于一些复杂表面、特殊表面或有特殊要求的表面，数控加工则采用多坐标联动自动控制加工方法，其加工质量与生产效率是普通加工方法无法比拟的。4．采用先进的工艺装备为了满足数控加工中高质量、高效率和高柔性的要求，数控加工中广泛采用先进的数控刀具、组合夹具等工艺装备。2.6机械加工工艺规程的制定5．采用工序集中由于现代数控机床具有刚性大、精度高、刀库容量大、切削参数范围广及多坐标、多工位等特点。因此，在工件的一次装夹中可以完成多个表面的多种加工，甚至可在工作台上装夹几个相同或相似的工件进行加工，从而缩短了加工工艺路线和生产周期、减少了加工设备、工装和工件的运输工作量。2.6机械加工工艺规程的制定2.6.2数控加工工艺文件的格式1)机械加工工艺规程的一般格式(1)机械加工工艺过程卡它是整个零件加工所经过的工艺路线(包括毛坯、机械加工和热处理等)，是制订其他工艺文件的基础，也是生产技术准备、编制作业计划和组织生产的依据。这种卡片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，多作为生产管理方面使用。其格式见表2-8。2.6机械加工工艺规程的制定表2-82.6机械加工工艺规程的制定⑵机械加工工艺卡片它是以工序为单位详细说明整个工艺过程的工艺文件。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。其格式见下表。2.6机械加工工艺规程的制定机械加工工艺卡片2.6机械加工工艺规程的制定⑶机械加工工序卡片它是在工艺过程卡片的基础上按每道工序所编写的一种工艺文件。一般具有工序简图，并详细说明该工序的每一个工步的加工内容、工艺参数、操作要求以及所用设备和工艺装备等。主要用于大批大量生产中所有零件，中批生产中的重要零件和单件小批生产中的关键工序。其格式见下表。2.6机械加工工艺规程的制定机械加工工序卡片机械加工工艺卡：主要是针对某一工艺阶段编制的一种加工路线工艺，它规定了零件在这一阶段的各道工序，以及使用的设备、工装和加工规范。如锻压工艺卡、电镀工艺卡等。机械加工工序卡：一般适用于特定某个加工环节（工序），规定了具体的加工尺寸范围、检测手段等，比较细致2.6机械加工工艺规程的制定机械加工工艺卡和工序卡的区别：工艺卡与工序卡比较接近：都是反映了某款产品生产过程中所应注意的问题，如：加工尺寸范围、检测条件、检测手段等等。2.6机械加工工艺规程的制定2）数控加工工艺文件的格式编写数控加工专用技术文件是数控加工工艺设计的主要内容之一。这些专用技术文件既是数控加工及产品验收的依据，也是需要操作者遵守、执行的规程，有的则是加工程序的具体说明或附加说明，目的是让操作者更加明确程序的内容、装夹方式、各个加工部位所选用的刀具及其他问题。下面介绍几种数控加工专用技术文件。2.6机械加工工艺规程的制定⑴数控加工工序卡数控加工工序卡与普通加工工序卡有许多相似之处，所不同的是：所附的工艺草图应注明工件编程原点的位置和对刀点，要进行编程的简要说明，如所用机床型号、程序编号、刀具补偿方式以及切削参数(即主轴转速、进给速度、最大切削深度等)的选择。如表2-92.6机械加工工艺规程的制定2.6机械加工工艺规程的制定注：数控加工工序卡中工序简图的要求1、可按比例缩小，用尽量少的投影视图表达，也可以只画出与加工部位有关的局部视图。2、被加工表面用粗实线（或红线）表示，其余均用细实线。3、应标明本工序的工序尺寸、公差及粗糙度要求。4、定位、夹紧表面应以规定的符号标明。2.6机械加工工艺规程的制定⑵数控刀具卡数控加工时，对刀具的要求十分严格，一般要在机外对刀仪上预先调整好刀具直径和长度。刀具卡主要反映刀具编号、刀具结构、刀柄规格、组合件名称代号、刀片型号和材料等，它是组装刀具和调整刀具的依据。如表2-10。2.6机械加工工艺规程的制定⑶数控加工走刀路线图在数控加工中，常常要注意并防止刀具在运动中与夹具、工件等发生意外的碰撞，为此必须设法告诉操作者关于编程中的刀具运动路线，使操作者在加工前就有所了解，同时应计划好夹紧位置并控制夹紧元件的高度，这样可以减少事故的发生。如表2-11所示2.6机械加工工艺规程的制定⑷装夹图和零件设定卡它是表示数控加工原点定位方法和夹紧方法，并且是注明加工原点设置位置和坐标方向、使用的夹具名称和编号等的卡。见表2-122.6机械加工工艺规程的制定⑸数控编程任务书它是编程人员和工艺人员协调工作和编制数控程序的重要依据之一。见表2-132.6机械加工工艺规程的制定2.6.3零件图分析在制订零件的机械加工工艺规程之前，要对零件进行深入细致地工艺分析。零件的工艺分析是从加工制造的角度对零件进行分析，主要包括零件的图样分析和零件的结构工艺性分析两方面内容。2.6机械加工工艺规程的制定1.分析零件图样零件图样是设计工艺过程的依据，因此，必须仔细地分析、研究它。①通过图样了解零件的形状、结构并检查图样的完整性。②分析图样上规定的尺寸及其公差、表面粗糙度、形状和位置公差等技术要求，并审查其合理性，必要时应参阅部、组件装配图或总装图。2.6机械加工工艺规程的制定③分析零件材料及热处理。其目的一是审查零件材料及热处理选用是否合适，了解零件材料加工的难易程度，二是初步考虑热处理工序的安排。④找出主要加工表面和某些特殊的工艺要求，分析其可行性，以确保其最终能顺利实现加工。通过分析、研究零件图样，对零件的主要工序及加工顺序获得初步概念，为具体设计工艺过程各个阶段的细节打下了必要的基础。2.6机械加工工艺规程的制定2.零件的结构工艺性分析1)结构工艺性的概念零件的结构工艺性是指所设计的零件在满足使用要求的前提下制造的可行性和经济性，它是评价零件结构设计优劣的主要技术经济指标之一。零件切削加工的结构工艺性涉及零件加工时的装夹、对刀、测量和切削效率等。零件的结构工艺性差会造成加工困难，耗费工时，甚至无法加工。零件的结构工艺性的好与差是相对的，与生产的工艺过程、生产批量、工艺装备条件和技术水平等因素有关。随着科学技术的发展和新工艺的出现及生产条件的变化，零件的结构工艺性的标准也随之变化。2.6机械加工工艺规程的制定2)零件结构工艺性(1)零件的结构尺寸(如轴径、孔径、齿轮模数、螺纹、键槽和过渡圆角半径等)应标准化，以便采用标准刀具和通用量具，使生产成本降低。(2)零件结构形状应尽量简单和布局合理，各加工表面应尽可能分布在同一轴线或同一平面上;否则，各加工表面最好相互平行或垂直，使加工和测量方便。2.6机械加工工艺规程的制定(3)尽量减少加工表面(特别是精度高的表面)的数量和面积，合理地规定零件的精度和表面粗糙度，以利于减少切削加工工作量。(4)零件应便于安装，定位准确，夹紧可靠;有相互位置要求的表面，最好能在一次安装中加工。(5)零件应具有足够的刚度，能承受夹紧力和切削力，以便于提高切削用量，采用高速切削。表2-14对部分零件的切削加工结构工艺性进行了比较。2.6机械加工工艺规程的制定2.6机械加工工艺规程的制定2.6机械加工工艺规程的制定2.6机械加工工艺规程的制定2.6.4零件毛坯的确定选择毛坯的基本任务是选定毛坯的种类和制造方法，了解毛坯的制造误差及其可能产生的缺陷。毛坯的种类及其不同的制造方法，对零件的质量、加工方法、材料利用率、机械加工劳动量和制造成本等都有很大的影响。所以，毛坯的选择应根据零件的生产纲领，综合考虑毛坯制造费用和零件加工费用来确定，以求得最佳方案。2.6机械加工工艺规程的制定1.毛坯的种类(1)型材型材有热轧和冷拉两类。热轧型材尺寸较大、精度较低，多用于一般零件的毛坯;冷拉型材尺寸较小、精度较高，多用于精度要求高的中小型零件。(2)焊接件焊接件是通过电焊、气焊、弧焊等焊接方式制造毛坯。焊接件的优点是制造简单，生产周期短，节省材料，减轻重量，但其抗振性较差，变形大，通常需通过时效热处理解决，一般用于大型零件的单件小批生产中。2.6机械加工工艺规程的制定2.6机械加工工艺规程的制定(3)铸件形状复杂或尺寸较大的毛坯宜采用铸造方法，铸件的材料一般为铸铁(常用的有灰口铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁)、铸钢、铜及铝合金，其中以灰口铸铁和铸钢最常用。目前生产中以砂型铸造为主，在精度要求和生产效