数控加工工艺规程确定

1,基本概念 机械加工工艺规程的制定 零件图样的工艺分析 毛坯及加工余量 定位基准的选择 工艺路线的拟定 工序尺寸及公差的确定 机床设备和工艺装备的选择 数控加工常用工艺文件,2,基本概念,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的过程称为工艺过程。工艺过程是生产过程中的主要部分，其余的劳动过程则为生产过程的辅助过程,工艺过程,3,由若干个顺序排列的工序组成的，而工序又可分为安装、工位、工步和走刀,基本概念,4,基本概念,在加工表面和加工工具不变的情况下，所连续完成的那一部分工序内容,一次装夹工件后，工件与夹具或设备的可动部分一起相对刀具或设备的固定部分所占据的每一个位置,在一个工步内，若被加工表面需切去的金属层很厚，就可分几次切削，每切削一次为一次走刀,工步,工位,走刀,5,课堂讨论1： 请仔细观看下列动画，回答下列问题： 1.该加工过程含有多少道工序，工序顺序如何？ 2.每道工序有多少道工步，工步顺序如何？,装夹一,装夹二,装夹三,基本概念,基本概念,6,课堂讨论2：请仔细观看下列加工视频，回答问题：该加工过程含有多少个工位？,基本概念,基本概念,7,基本概念,8,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； 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,机械加工工艺规程的制定,9,机械加工工艺规程的制定,10,机械加工工艺规程的制定,确定工序尺寸、公差及其技术要求,实例 模具零件加工工艺规程制定一般步骤和所包含的基本内容,11,零件图样的工艺分析,读图和审图,分析零件图是否完整正确 ； 零件的技术要求分析 ； 尺寸标注应符合数控加工的特点； 定位基准可靠,零件结构工艺性,零件在满足使用要求的前提下，制造的可行性和经济性。它包括零件各个制造过程中的工艺性，如零件的铸造、锻造、冲压、焊接、热处理和切削加工工艺性等。好的工艺性会使零件加工容易，节省工时，降低消耗,12,毛坯及加工余量,常用毛坯的种类有铸、锻、压制、冲压、焊接、型材和板材等 。,毛坯种类,铸件,适用于形状复杂的毛坯。薄壁零件，不可用砂型铸造；尺寸大的铸件宜用砂型铸造；中、小型零件可用较先进的铸造方法,锻件,适用于强度较高、形状较简单的零件。尺寸大的零件一般用自由锻；中、小型零件选模锻；形状复杂的钢质零件不宜自由锻,13,毛坯及加工余量,热轧型材的尺寸较大，精度低，多用作一般零件的毛坯；冷轧材尺寸较小，精度较高，多用于毛坯精度要求较高的中、小零件，适用于自动机床加工,对于大件来说，焊接件简单、方便，特别是单件小批生产可大大缩短生产周期。但焊接后变形大，需经时效处理,适用于形状复杂的板料零件，多用于中、小尺寸件的大批大量生产,焊接件,冷冲压件,毛坯种类,型材,14,大型齿轮毛坯,工业汽轮机叶片毛坯,连杆毛坯,毛坯及加工余量,毛坯种类选择的依据,零件材料及机械性能 零件的功能 生产类型 具体生产条件,15,特殊情况:采用锻件、铸件毛坯时，因锻模时的欠压量与允许的错模量的不等；铸造时也会因砂型误差、收缩量及金属液体的流动性差不能充满型腔等造成余量的不等。此外，锻造、铸造后，毛坯的挠曲与扭曲变形量的不同也会造成加工余量不充分、不稳定。因此，除板料外，不论是锻件、铸件还是型材，只要准备采用数控加工，其加工表面均应有较充分的余量,毛坯及加工余量,16,毛坯及加工余量,尺寸小或薄的零件，为便于装夹并减少夹头，可多个工件连在一起由一个毛坯制出,装配后形成同一工作表面的两个相关零件，为保证加工质量并使加工方便，常把两件合为一个整体毛坯，加工到一定阶段后再切开,对于不便装夹的毛坯。可考虑在毛坯上另外增加装夹余量或工艺凸台、工艺凸耳等辅助基准,17,毛坯及加工余量,加工余量,加工过程中，所切去的金属层厚度,工序余量,相邻两工序的工序尺寸之差,加工总余量,毛坯尺寸与零件图样的设计尺寸之差,18,影响加工余量的主要因素,前工序的尺寸公差Ta（Ta越大, 就越大）； 前工序的位置误差； 前工序的表面质量(Ra+Ha)； 本工序的安装误差； 其它：如热处理引起的工件变形(若变形过大而余量不足而报废),毛坯及加工余量,19,毛坯及加工余量,确定加工余量的方法,20,切削用量三要素,切削用量的选择,主运动速度 Vc :主运动速度表示主运动的速度大小和方 向,单位为m/min。当主运动为旋转运动时，可按下式计算:式中：n主轴转速（r/s或r/min）；d工件或刀具的最大 直径（mm）。 进给量：每转进给量f（mm/r） 每齿进给量fz （mm/z） 进给速度 (mm/min) 背吃刀量：背吃刀量是车削时已加工表面与待加工表 面之间的垂直距离（单位：mm）。 式中 dw 工件待加工表面的直径， dm工件已加工表面的直径,21,选择切削用量的原则,在工艺系统刚性允许时，应首先选择一个尽可能大 的 ap ，其次选择一个较大的f，最后在刀具耐用度 和机床功率允许条件下选择一个合理的Vc, ap的选择 ：主要根据加工余量和工艺系统的刚度确定 粗加工时，在留下精加工、半精加工的余量后，尽可能一次走刀将剩下的余量切除； 当冲击载荷较大（如断续表面）或工艺系统刚度较差（如细长轴、镗刀杆、机床陈旧） 时，可适当降低，使切削力减小； 精加工时，应根据粗加工留下的余量确定，采用逐渐降低的方法，逐步提高加工精度 和表面质量； 一般精加工时，取0.050.8；半精加工时，取1.03.0,切削用量的选择,22,课堂讨论3：请仔细观看下列加工视频，请比较切削用 量选择的不同，并讨论影响切削用量选择的主 要因素.,基本概念,基本概念,23, f的选择 粗加工时，f主要受刀杆、刀片和机床、工件等强度、刚度所承受的切削力限制， 一般根据刚度来选。工艺系统刚度好时，可用大些的f；反之，适当降低f； 精加工、半精加工时，f应根据工件的Ra要求选。Ra要求小的，取较小的f，但又 不能过小，因为f过小，切削厚度过薄，Ra反而增大，且刀具磨损加剧。若刀具的刀 尖圆弧半径愈大，则f可选较大值,Vc的选择 主要根据工件材料、刀具材料和机床功率来选 刀具材料好，可选得高些； Ra值要求小的，要避开积屑瘤、鳞刺产生的Vc ，高速钢刀取小Vc5 mmin ，硬质合金取较高的Vc=130160 m/min； 表面有硬皮或断续切削时，应适当降低； 工艺系统刚性差的，应减小Vc,切削用量的选择,24,基准的概念,定位基准的选择,零件是由若干表面组成，各表面之间都有一定的尺寸和相互位置要求。用以确定零件上点、线、面间的相互位置关系所依据的点、线、面称为基准,25,加工时使工件在机床或夹具中占据正确位置所用的基准,定位基准的选择,26,粗基准的选择,定位基准的选择,27,精基准,用加工过的表面作定位基准,精基准的选择,定位基准的选择,28,加工阶段的划分,当加工质量要求较高时，应划分加工阶段。一般可分为粗加工、半精加工和精加工三个阶段。当加工精度和表面质量要求特别高时，可增设光整加工和超精密加工,工艺路线的拟定,粗加工,切除毛坯大部分余量，接近成品的形状和尺寸,半精加工,主要表面留下精加工余量并达到一定的精度，完成一些次要表面的加工,光整加工,保证主要表面精度和表面粗糙度,精加工,获得很高的尺寸精度、降低表面粗糙度或使其表面得到强化,粗精加 工视频,29,工艺路线的拟定,30,工序集中,工序分散,将工件的加工集中在少数几道工序内完成，每道工序的加工内容较多。工序集中有利于采用数控机床、高效专用设备及工装,将工件的加工，分散在较多的工序内进行，每道工序的加工内容很少。工序分散使用的设备及工艺装备比较简单，调整和维修方便，操作简单，转产容易,工序的划分,工艺路线的拟定,31,工艺路线的拟定,32,课堂讨论4：请仔细观看下列加工视频，回答问题：该数控加工过程遵循了哪些工艺原则？,基本概念,基本概念,33,辅助工序,自检 重要工序的前后 送往外车间加工之前 全部加工工序完成,淬火工序之前全部加工工序完成,工艺路线的拟定,34,常用热处理方法及作用小结,35,常用热处理方法及作用小结,36,工艺路线的拟定,37,尺寸链与工艺尺寸链,在机器装配或零件加工过程中，由相互连接的尺寸形成封闭的尺寸组,示意图,工序尺寸及公差的确定,38,工序尺寸及公差的确定,39,图示工件如先以A面定位加工C 面，得尺寸A1然后再以A面定位 用调整法加工台阶面B，得尺寸 A2，要求保证B面与C面间尺寸A0； A1、A2和A0这三个尺寸构成了一 个封闭尺寸组，就成了一个尺寸链。 A0是间接得到的尺寸，它就是尺寸 链的封闭环。A1是增环，A2是减环。如右图,工序尺寸及公差的确定,40,尺寸链 的计算（极值法）,封闭环的 基本尺寸,式中各增环的基本尺寸； m增环的环数；各减 环的基本尺寸；n尺寸链 的总环数。,封闭环的 极限尺寸,工序尺寸及公差的确定,41,尺寸链 的计算（极值法）,封闭环的 上偏差,封闭环的 公差,封闭环的 下偏差,工序尺寸及公差的确定,42,工序尺寸 及公差,每道工序完成后应保证的尺寸,定义,基准重合时，计算顺序是：先确定各工序的基 本尺寸，再由后往前，逐个工序推算；工序尺寸 的公差，则都按各工序的经济精度确定，并按 “入体原则”确定上下偏差,基准不重合时，需用工艺 尺寸链来分析计算,计 算,工序尺寸及公差的确定,43,例：右图所示轴承碗，当以 端面B定位车内孔端面C时, A的尺寸不便测量,若先按尺 寸A车出端面A，再以A为测 量基准车出x，则可间接保证 A。显然，上述A、A和x构成 的尺寸链中，A是封闭环，为 较全面地了解尺寸换算中的 问题，我们设计尺寸A和A给 出三种不同的公差（见表）， 分别讨论。,工序尺寸及公差的确定,44,即公差为零，这是由于组成环A的公差与封闭环的公差相等。 尺寸x的公差为零，即x必须加工得绝对准确，这实际上是不 可能的。因此必须压缩A的公差。,工序尺寸及公差的确定,45,这是由于组成环A的公差远大于封闭环的公差。根据封闭环的公差应大于或 等于各组成环公差之和的原则，考虑到加工内孔端面C的困难，应给其留有 较大的公差，则应大幅压缩A1的公差,工序尺寸及公差的确定,46,总结：在实际加工中，由于测量基准与设计基准不重合，因而要换算测量 尺寸。如果零件换算后的测量尺寸超差，只要它的超差量小于或等于另一 组成环的公差，则该零件有可能是假废品，应对该零件进行复检，逐个测 量并计算出零件的实际尺寸，由零件的实际尺寸来判断合格与否,工序尺寸及公差的确定,47,内孔键槽加工尺寸换算,课堂讨论： 右图所示为一齿轮内孔的简图。内孔为 mm ，键槽尺寸深度为 90.4 mm。内孔及键槽的加工顺序如下： 精镗孔至84.8 mm； 插键槽至尺寸A（通过工艺计算确定）； 热处理； 磨内孔至 mm，同时间接保证键槽深度90.4 mm要求。 要求：通过工艺尺寸链计算尺寸A,工序尺寸及公差的确定,48,分析：根据以上加工顺序可以看出，磨孔后不仅要能保证内孔 的尺寸 mm，而且要能同时自动获得键槽的深度尺寸 90.4 mm。为此必须正确地算出以镗孔后表面为测量基准的 插键槽的工序尺寸A。由尺寸链简图知，精镗后的半径 42.4 mm，磨孔后的半径42.5 mm以及键槽尺寸A都是直接获得的， 是组成环。键槽深度90.4 mm，是间接获得的，为封闭环。按 照工艺尺寸链的公式A值计算如下：,