第4章 精密机械制造技术4.2

1精密机械制造技术2•4.1概述•4.1.1精密加工和超精密加工的概念精密和超精密加工代表了加工精度发展的不同阶段，通常，按加工精度划分，可将机械加工分为一般加工、精密加工、超精密加工三个阶段。精密加工：加工精度在0.1～1µm，加工表面粗糙度在Ra0.02～0.1µm之间的加工方法称为精密加工；超精密加工：加工精度高于0.1µm，加工表面粗糙度小于Ra0.01µm之间的加工方法称为超精密加工（微细加工、超微细加工、光整加工、精整加工等）3•微细加工技术是指微小尺寸零件的生产加工技术。从广义的角度来说，微细加工包括：切削加工、磨料加工、电火花加工、电解加工、化学加工、超声波加工、微波加工、等离子加工、外延生长、激光加工、电子束加工、离子束加工、光刻加工、电铸加工等。从狭义的角度来说，微细加工主要是指半导体集成电路制造技术。•它是在半导体集成电路制造技术的基础上形成并发展的，是大规模集成电路和计算机技术的基础，是信息时代、微电子时代、光电子时代的关键制造技术之一。•在微细加工时，由于加工尺寸很小，精度是用去除材料大小的绝对值来表示，引入了加工单位尺寸的概念。加工单位尺寸i简称加工单位，它表示去除材料的大小，例如：原子加工单位表示能去除一个原子。4超精密加工超精密切削超精密磨削超精密特种加工复合加工固结磨料加工游离磨料加工5•4.1.2精密加工对设备及环境的要求•1.对机床设备的要求•2.对环境的要求6工艺路线的拟定是制定工艺规程中关键的一步，它与定位基准面的选择有密切的关系。工艺路线不仅影响加工质量和效率，还影响设备投资、车间面积、生产成本等。工艺路线拟定的主要内容：1.加工方法的选择2.加工阶段的划分3.工序顺序的按排4.工序的集中与分散•4.2工艺路线的拟定7一般应根据加工表面应达到的技术要求，对各表面制定出相应的加工方法和加工方案。主要考虑：1）应选择经济精度及表面粗糙度某一加工方法所能达到的精度及表面粗糙度范围是较宽的，但只有在某一较窄的区间才是最经济的表1-7表示外圆表面的加工方案及其经济精度表1-8表示内孔表面的加工方案及其经济精度表1-9表示平面表面的加工方案及其经济精度•4.2.1加工方法的选择8910112）应考虑工件材料的性质及热处理淬火的表面由于硬度较高，只能选择磨削；对硬度较低，塑性较大的材料表面由于磨削易堵塞砂轮，其精加工应选择精车。3）应考虑工件的生产类型，即考虑生产率和经济性问题大批大量生产应选择高效率加工方法进行加工；4）应考虑本单位的现有生产条件和技术条件充分利用现有设备和工艺手段，发挥工人的创造性,同时重视采用新工艺新技术以提高工艺水平。121.加工阶段的划分对加工精度高，生产批量大的零件，一般均应划分出不同的加工阶段：粗加工阶段------切除大部分余量，为后续的加工作准备；主要问题是如何提高加工效率。半精加工阶段---完成一些次要表面的加工；为精加工作准备。精加工阶段------一般表面的终加工阶段，达到图纸规定的质量要求；也可以作为光整加工前的预加工。光整加工阶段---高精度，低粗糙度表面的终加工；它以提高尺寸精度和粗糙度为主，不纠正形状精度和位置精度。•4.2.2零件各表面加工顺序的安排13划分加工阶段的原因:1）保证加工质量粗加工切削余量大，产生较大的加工误差，划分加工阶段后，可在后续的加工中逐步预以消除。2）合理使用设备粗加工应使用功率大，刚性好的设备；精加工则需精度高的设备。3）及时发现毛坯缺陷4）便于按排热处理有利于在各阶段间合理安排热处理。5）保护精加工表面少受磕碰损伤精加工按排在最后，能防止精加工表面的损伤142.工序顺序的按排即加工工序、热处理工序、辅助工序的顺序按排:1）加工工序的按排在安排加工顺序时，必需遵循如下原则：(1)先粗后精先粗加工，中间半精加工，最后安排精加工。(2)先主后次所谓主要表面是指装配基面、工作表面等；次要表面则是指非工作表面。(3)先基面后其它(4)次要表面加工穿插进行：如退刀槽、倒角等。152）热处理工序的按排(1)预备热处理安排在机加工之前，消除残余应力和改善切削性能。正火：毛坯锻造后，正火以消除锻造表面的硬度不均；含碳量大于5%的碳钢，正火可以提高材料的硬度。退火：毛坯铸造后退火以消除残余应力。含碳量小于5%的碳钢，退火可以降低材料的硬度。(2)最终热处理一般安排在半精加工和磨削加工之间。调质：可获得良好的机械性能，应按排在粗加工后淬火：处理后的硬度较高，一般按排在磨削之前氰化,氮化：提高工件表面的硬度一般按排在表面的最终加工之前。16(3)去除内应力处理安排在粗加工后、精加工前，如时效、退火等。对于铸件，为进一步消除残余应力，粗加工后，还应按排时效处理。对于铸件结构复杂，精度要求高，刚性差时，应在精加工前再按排一次时效处理。3）辅助工序的按排包括:检验、试验、去磁、平衡、去毛刺、清洗除油(1)检验:是必不可少的工序，下列情况须按排专检:粗加工后；重要的工序完成以后；送外车间前后；所有工序完成以后。17(2)去磁在磁力工作台装夹以后，工件往往带有磁性，为避免在装配时吸在一起，影响正常装。因此，要安排去磁工序。3.工序的集中与分散1）工序集中的概念把零件的加工集中在较少的工序内完成，每道工序包括的加工内容尽可能多。2）工序分散的概念把零件的加工分散在较多的工序内完成，每道工序包括的加工内容尽可能少，最少情况下，一道工序只有一个简单工步。183）工序集中的特点(1)采用高效率专用设备及工艺装备，生产效率高；(2)减少了工序数目，缩短了工艺路线，生产计划，生产组织及管理工作得到简化；(3)减少了设备数量，相应也减少了操作工人的数目及减少了生产面积；(4)减少了工件装夹次数，不单减少了装夹工件的辅助时间，也由于在一次装夹能加工多个表面，有利于保证各表面之间的位置精度；(5)专用设备及工艺装备投资大，调整和维护费时，生产准备工作量大，转产困难。194）工序分散的特点(1)机床设备及工艺装备比较简单，调整和维护方便，工人易于掌握操作技术，转产容易；(2)有利于选用合理的切削参数，以减少基本时间；(3)设备数量多，生产面积大，操作人员多。5）确定工序集中与工序分散的原则(1)单件小批生产，为简化管理，采用工序集中。(2)成批生产中，大型、结构复杂、精度要求高的重型零件，为减少运输与安装困难，应采用工序集中。(3)在大批大量生产中，精度高、刚性差、结构简单的中小型零件，为组成流水线，应采用工序分散。20•4.2.3典型表面加工路线的选择•1外圆表面的加工路线•（1）粗车－半精车－精车•（2）粗车－半精车－精车－金刚石车•（3）粗车－半精车－粗磨－精磨•（4）粗车－半精车－粗磨－精磨－研磨、超精加工、砂带磨、镜面磨削或抛光•（5）粗铣－半精铣－精铣2122•2孔的加工路线•（1）钻－扩－铰－手铰•（2）钻（或粗镗）－半精镗－精镗－浮动镗或金刚镗•（3）钻（或粗镗）－粗磨－半精磨－精磨－研磨、珩磨•（4）钻－粗拉－精拉•3平面的加工路线•（1）粗铣－半精铣－精铣－高速铣•（2）粗铣（刨）－半精铣（刨）－粗磨－精磨－研磨、精密磨、砂带磨或抛光•（3）粗刨－半精刨－精刨－宽刀精刨、刮研或研磨•（4）粗车－半精车－精车－金刚石车•（5）粗拉－精拉232425•4型面的加工•（1）车削、铣削型面•（2）磨削型面•（3）特种加工方法加工•（4）数控机床加工