机械制造工艺学第四章-2012

第四章 机械加工工艺规程设计,工艺规程：把工艺过程和操作方法按一定格式用文件形式固定下来用以指导生产的技术文件。工艺规程审定以后，不能随意更改，若在修改，必须重新审批。 一、工艺规程的作用 1、工艺规程是指导车间生产的重要技术文件。 2、工艺规程是组织和管理生产的主要依据。 如生产准备和计划调度。新产品开发，根据工艺规程进行技术准备和生产准备（刀、量、夹具设计制造）原材料、毛坯、半成品供应，外购外协件采购，人员、成本核算等。 3、是新建和扩建工厂车间的基本技术文件。 根据工艺规程确定设备、人员、车间面积和投资总额。,第一节 概述,二、机械加工工艺规程的格式 工艺规程以表格形式填写。虽然国家没有对工艺规程表格进行统一的规定，但基本内容是相同的。详细程度与产品的生产类型有关。 小批生产：只需填写简单的机械加工工艺过程卡 中批生产：采用详细的机械加工工艺卡 大量生产：各工序要填写工序卡（调整卡和检验卡）。 数控工序填数控加工工序卡,工序卡片中的工序图要求： 视图的方位与工件加工时的方位相同； 加工表面用粗实线表示，其他用细线表示； 只标注本工序的工序尺寸和精度要求； 标注定位与夹紧符号,三、工艺规程的设计原则、步骤和内容 1、设计原则 1）保证零件加工质量，达到设计图纸规定的各项技术要求。 2）必须满足生产纲领要求，提高劳动生产率。 3）人力和物力损耗少，降低生产成本。 4）减轻工人劳动强度，有良好的工作环境，保障安全生产。 5) 积极采用先进技术和工艺，减少材料和能源消耗，并应符合环保要求。,2、设计步骤和内容,产品的全套装配图及零件图 产品的验收质量标准 产品的生产纲领及生产类型 零件毛坯图及毛坯生产情况 本厂（车间）的生产条件 各种有关手册、标准等技术资料 国内外先进工艺及生产技术的发展与应用情况,1）分析产品的零件图和装配图 了解产品性能用途，零件在产品中的位置和作用，找出主要技术条件和关键技术问题。 审查图纸的完整性，技术条件的合理性，所用材料的正确性。,2）工艺审查 检查图纸的技术条件是否合理，零件的结构工艺性是否好，是否缺少必要的尺寸、视图和技术条件。分析零件的结构工艺性。 结构工艺性：是指零件在满足使用要求的前提下，制造的可行性和经济性。使用性能相同而结构不同的两个零件，其加工难易程度和生产成本可能相差很大。 发现问题及时与设计部门协商，研究解决办法,几种零件的结构工艺性举例,几种零件的结构工艺性举例,几种零件的结构工艺性举例,几种零件的结构工艺性举例,几种零件的结构工艺性举例,依据零件在产品中的作用、零件本身的结构特征与外形尺寸、零件材料工艺特性以及生产批量等。 毛坯类型： 铸件，锻件、型材、焊接件和冲压件。 选择毛坯种类和制造方法时，一般希望毛坯的尺寸形状尽量接近成品，以减少加工余量、提高材料的利用率、缩短加工时间、降低加工成本，但是，毛坯精度越高，会相应增加毛坯的制造成本。,3）确定毛坯,选择毛坯时应考虑以下因素： （1）生产批量；批量大，可选择高精度高生产率的毛坯制造方法，批量小可选择低成本的毛坯制造方法。 铸件（木模造型，金属模造型）、锻件（自由锻、模锻） （2）工件的结构形状和尺寸大小； 复杂和薄壁零件一般不同用金属型铸造，大尺寸零件不能用模锻、压铸和精铸。外型复杂的小零件，可用精密毛坯制造方法，如压铸、熔模铸造，省去机械加工。 （3）零件的机械性能； 同种材料不同毛坯制造方法其机械性能不同。如：金属型浇注的毛坯比砂型浇注的毛坯强度高；而离心浇注和压力浇注又高于金属型。一般强度要求高的零件应采用锻件，但有时也可采用球墨铸铁。 （4）本厂现有设备和技术水平。,5）确定各道工序所使用的工艺装备； 包括选择机床、刀具、夹具和量具等。如果需要改装或自制设备应提出设计任务书。 6）确定各主要工序的技术要求和检验方法； 7）确定各工序加工余量、计算工序尺寸和公差； 8）确定切削用量； 9）确定工时定额； 10）编制工艺文件。,4）制订工艺路线； 包括：选择定位基准面，确定加工方法、安排加工顺序、安排热处理及其它辅助工序等。 一般应提出多个工艺方案，找出最合理的方案。,工序设计,一、定位基准的选择,定位基准的种类：粗基准、精基准和辅助基准。 1、粗基准：在第一道工序中，用未经加工的毛坯表面作定位基准，这种表面称为粗基准。 注意：粗基准一般只允许使用一次。 2、精基准：用已加工的表面作为定位基准称精基准。,第二节、工艺路线的制订,正确选择定位基准对保证零件加工精度、合理安排加工顺序有非常重要的作用。基准选择是制订工艺规程需要解决的首要问题。,3、辅助基准：当零件没有合适表面作定位基准时，需要在零件上加工出专门的定位基准，这种基准称辅助基准。如用作轴类零件定位的顶尖孔。,（一）粗基准的选择,选择粗基准考虑的重点是：如何保证加工表面有足够的余量，不加工表面与加工表面间的尺寸、位置符合图纸要求。 这两个方面有时是相互矛盾的，在选择时首先应明确哪一方面是主要的。,1）保证相互位置要求的原则 为保证加工表面与不加工表面之间的位置要求，则应选择不加工表面作为粗基准。 如果工件有多个不加工表面。则应以其中与加工表面位置精度要求较高的表面为粗基准。 如果零件上每个表面都要加工则应以加工余量最小的表面作为粗基准。,粗基准的选择原则：,2）保证加工表面余量合理分配的原则,如果必须保证某加工表面余量均匀，则应选择该表面为粗基准。,3）便于工件装夹原则 作为粗基准的表面尽可能平整、光洁，且有足够大的尺寸，不允许有锻造飞边、铸造浇、冒口或其它缺陷。也不允许选用铸造分型面作粗基准。 4）粗基准一般不得重复使用的原则 在同一尺寸方向上粗基准只允许使用一次，以后加工都要选已经加工过的表面作为精基准。因为粗基准表面粗糙，多次使用同一粗基准会产生较大的定位误差。,粗基准重复使用错误示例及改进,（三）精基准的选择 选择精基准考虑的重点：如何减少定位误差，提高定位精度，装夹准确方便。 1）基准重合原则 尽量选用设计基准作为定位基准。可避免因基准不重合而引起的基准不重合误差。,常用的基准统一形式有： 1）轴类零件常使用两顶尖孔作统一基准； 2）箱体类零件常使用一面两孔（一个较大的平面和两个距离较远的销孔）作统一基准； 3）盘套类零件常使用止口面（端面和孔）作统一基准； 4）套类零件用一长孔和一止推面作统一基准。 采用统一基准原则好处： 1）有利于保证各加工表面之间的位置精度； 2）可以简化夹具设计，减少工件搬动和翻转次数。 注意：采用统一基准原则常常会带来基准不重合问题。此时应具体分析，根据实际情况选择精基准。,2）基准统一原则 尽可能选用统一的定位基准加工各表面，以保证各表面间的位置精度,3）互为基准原则 对位置精度要求很高的表面可采用互为基准反复加工的方法来达到位置要求。如齿面淬火齿轮，要求磨齿面和内孔。,4）自为基准的原则。 某些精加工序要求加工余量小而均匀，常以加工表面本身作为定位基准，即。如以磨床导轨本身为基准来找正 ，连杆小孔的金刚镗。,浮动镗刀块 1工件 2镗刀块 3镗杆,5）便于夹紧原则。 选择的精基准应使定位准确，夹紧可靠。因此，应选择具有较大长度和宽度的面作为精基准，以提高定位精度。,外圆研磨示意图,二、经济加工精度和加工方法选择,1、经济加工精度 各种加工方法所能达到的加工精度和表面粗糙度都有一定范围。任何一种加工方法，只要精心操作，均可获得较高的加工精度，但加工成本会相应提高 加工精度用加工误差来表示,加工精度越高，加工误差越小。 加工误差与加工成本成反比关系。 当加工误差小到一定程度后，加工成本会显著提高。 经济加工精度：指在正常加工条件下（机床、工艺装备、标准技术等级工人，不延长加工时间），某种加工方法所能获得的加工精度和表面粗糙度。,经济精度随年代增长和技术进步而不断提高,在正常加工条件下（采用符合质量标准的设备和工艺装备，使用标准技术等级工人，不延长加工时间），一种加工方法所能保证的加工精度和表面粗糙度,加工经济精度,年代,§4.2 工艺路线的制订,2、加工方法的选择,根据加工表面形状和技术要求确定加工方法。 无论多么复杂的零件，都是由若干个简单的几何表面（如外园、平面、孔等）组成，根据表面的加工要求和零件的结构特点可以选用相应的加工方法。 对具有一定技术要求的表面，一般都不是只用一次加就能达到图纸要求的，精密零件的主要表面，往往要经过几次加工逐步达到精度要求，而达到同一精度要求所采用的加工方法也是多种多样的。 具体方法: 根据零件的结构特点、主要表面的技术要求(包括从工艺角度提出来的)和工厂的具体条件，首先选择最终加工方法，然后再逐一选择前道工序的加工方法，选择主要表面的加工方法以后，再选择次要表面的加工方法。,如：直径50，精度6级、表面粗糙度为0.8外园 最终加工方法精磨,前道工序分别为粗车、半精车、粗磨、半精磨.,选择加工方法时应考虑如下因素: 1）加工表面的精度和表面粗糙度要求.同一精度有多种方法获得,如7级外圆. 2）零件材料的加工性. 淬火钢磨削;有色金属金刚镗或高速精车（因为磨削加容易堵塞砂轮） 3）工件的形状和尺寸大小。如IT7的孔采用镗、铰、拉、磨等都可以，但箱体上的孔不宜拉或磨。 4）生产批量和生产节拍要求。如：大批生产中齿轮内孔和平面多采用拉。 5）企业现有加工设备和加工能力 最终选择的加工方案应可靠保证达到图纸要求，在生产率和加工成本方面是经济合理的。,3、机床的选择,选择原则 机床的加工范围与零件的尺寸大小相适应； 机床的加工精度与零件的精度要求相适应； 机床的生产效率与零件的生产纲领相适应。 产品变换周期短、生产批量大宜选用数控机床； 复杂的曲线曲面加工宜选用数控机床； 生产批量很大，宜选用专用组合机床。 选择加工中心时需要考虑企业经济实力和投资回收期限。 如果本厂没有合适的设备，应考虑采用外协加工方式；可以是零件外协，也可以是工序外协。,1）粗车-半精车-精车 （应用最广，适于低于8级表面） 2）粗车-半精车-粗磨-精磨 （有淬火要求的表面，IT6，Ra0.2） 3）粗车-半精车-精车-金刚石车 （适于有色金属,尺寸精度0.1u） 4）粗车-半精车-粗磨-精磨-研磨、超精加工(粗糙度极小）,三、典型表面加工路线,1、外圆表面的加工路线（4条）,研磨是一种光整加工和精密加工方法。将研磨剂涂 （干式）或浇注在研具与工件间，工件与研具在一定压力下作不断变更方向的相对运动，磨粒在工件表面切除微量的金属层。,外圆超精加工 超精加工是用细粒度的磨条，在一定压力和切削速度下压在被加工表面上并作轴向往复振荡，从而进行微量切除的光整加工方法。包括：工件回转、磨条轴向进给和磨条往复振摆三种运动。 超精加工用于内外园柱面、园锥面和滚动轴承套的沟道，其表面粗糙度可达Ra0.12um。如阀芯与阀体,（3）砂带磨削 高速运动的砂带，对缓慢进给的工件进行磨削加工的方法。磨削效率高，主要用于降低表面粗糙度，具有抛光作用，粗糙度可达Ra0.02 （4）镜面磨削 用经精细修整的砂轮对工件表面进行精密磨削的加工方法。所得的表面粗糙度及小Ra0.01，既可以降低表面粗糙度，也可以提高尺寸精度、形状和位置精度。 （5）抛光 是利用高速旋转布轮或布盘等软的研具，涂上抛光膏接触工件表面，或者工件高速回转用细粒度砂带或涂有抛光膏的砂带与工件接触，磨粒在工件表面上切去粗糙的凸峰，使工件表面获得光泽。 抛光不能修正工件的尺寸和形状误差，只能减小表面粗糙度提高表面质量。,孔的典型加工工艺路线,2、孔的加工路线（4条）,1）钻-粗拉-精拉 多用于大批量生产中盘套类零件圆孔、异形孔和花键孔的加工，可达7级精度。其生产效率高。 如果毛坯上有孔，刚可按排粗镗，如果无孔，则先钻底孔。如果是模锻孔，可以直接粗拉。 拉刀为定尺寸刀具，一般加工出的孔为H7 2）钻-扩-铰-手铰 应用最广，多用