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机械加工工艺过程的组成

时间：2023-02-24 14:40:13 职教论文我要投稿

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机械加工工艺过程的组成

　　§概述

　　一．机械加工工艺过程的组成

　　1.工序——工人，在工作地对工件所连续完成的工艺过程。

　　2．安装——经一次装夹后所完成的工序内容

　　装夹——定位——加工前工件在机床或夹具上占据一正确的位置

　　夹紧——使正确位置不发生变化

　　增加安装误差

　　增加装夹时间——应尽量减少安装次数

　　3．工位——工件与工装可动部分相对工装固定部分所占的位置

　　多工位加工——提高生产率、保证加工面间的相互位置精度

　　4．工步——加工表面和加工工具不变条件下所完成的工艺过程

　　一次安装中连续进行的若干相同的工步→1个工步

　　用几把不同刀具或复合刀具加工→复合工步

　　5．走刀——每进行一次切削——1次走刀

　　二．工艺规程

　　1．工艺规程的作用——①指导生产

　　②组织生产和管理生产

　　③新建、扩建或改建工厂及车间

　　2．工艺规程的设计原则——①技术上的先进性

　　②经济上的合理性

　　③良好的劳动条件

　　§机械加工工艺规程设计

　　一．零件的工艺分析

　　1．零件技术要求分析

　　①加工表面的尺寸精度

　　②主要加工表面的形状精度

　　③主要加工表面之间的相互位置精度

　　④各加工表面粗糙度以及表面质量方面的其他要求

　　⑤热处理要求及其它技术要求（如动平衡等）。

　　1）零件的视图、技术要求是否齐全——主要技术要求和加工关键

　　2）零件图所规定的加工要求是否合理

　　3）零件的选材是否恰当，热处理要求是否合理

　　2．零件结构及其工艺性分析

　　①结构组成——内外圆柱面、圆锥面、平面、螺旋面、齿形面、成形面

　　②结构组合——轴类、套筒类、盘环类、叉架类、箱体类

　　★分析刚度及其方向

　　③结构工艺性——保证使用要求的前提下，能否以高生产率和低成本制造

　　二．毛坯的选择

　　1．毛坯种类的选择

　　铸件、锻件、焊接件、型材、冲压件、粉末冶金件和工程塑料件

　　2．确定毛坯的形状和尺寸——尽量与零件接近

　　毛坯加工余量——毛坯制造尺寸与零件相应尺寸的差值——加工总余量

　　毛坯公差——毛坯制造尺寸的公差

　　①为工件安装稳定，有些毛坯需工艺凸台

　　②为加工方便，一些零件作整体毛坯——半圆形零件→合成整圆

　　小零件（垫圈）→合成1件

　　3．选择毛坯时应考虑的问题

　　①零件的材料及力学性能要求——铸铁、有色金属→铸

　　重要件→锻

　　②零件的结构形状与尺寸——复杂件→铸

　　小台阶轴→棒料，大台阶轴→锻

　　③生产纲领的大小——大批量→先进方法

　　④现有生产条件

　　⑤采用新工艺、新技术、新材料

　　三．定位基准选择

　　1．基准的概念——确定其他点、线、面的位置所依据的点、线、面

　　(1)设计基准——零件图上的基准——尺寸→尺寸线的起点

　　相互位置→基准符号

　　(2)工艺基准——工艺中用的基准——①工序基准

　　②定位基准

　　③测量基准

　　④装配基准

　　2.定位基准的选择——毛坯面定位→粗基准

　　已加工面定位→精基准

　　(1)精基准的选择——可靠保证主要加工表面间的相互位置精度

　　1）基准重合原则——选设计基准为定位基准

　　2）基准统一原则——尽可能在多数工序中用一组精基准定位

　　3）定位稳定准确，简单方便的原则——选面大、精度高的面为精基准

　　4）互为基准原则——为加工余量均匀，位置精度高——反复加工

　　5）自为基准原则——要求余量小而均匀——选加工面本身为精基准

　　●辅助基准——人为制造的基准——工艺需要而作的工艺凸台、中心孔

　　提高精度——一面两孔定位

　　(2)粗基准选择——可靠方便地加工精基准

　　1）保证不加工面与加工面间的位置关系——选择不加工面作粗基准

　　2）定位稳定可靠，简单方便——选大面、平整面，无缺陷

　　3）合理分配各面加工余量——①应保证各加工面有足够的余量

　　②某些重要面使其加工余量均匀

　　4）同一方向上的粗基准原则上只允许使用一次

　　●基准选择——具体情况具体分析，综合考虑，灵活运用，正确选择

　　【例】选择支架零件的精基准和粗基准

　　◆零件分析——加工面——底面、顶面、φ16H7孔、2-φ10孔、直槽、圆弧槽

　　主要加工要求——φ16H7、对称度0.1、32±0.1、28±0.1

　　◆基准分析——底面——顶面、φ16H7孔高度方向的设计基准

　　φ16H7孔轴线——直槽、圆弧槽、2-φ10孔的设计基准。

　　◆精基准选择：

　　底面——限制3个自由度（、、）

　　①基准重合（底面是顶面、φ16H7孔高度方向的设计基准）

　　②基准统一（在大多数工序中使用）

　　③定位稳定可靠、夹具结构简单（定位面积大且平整）。

　　φ16H7孔——限制2个自由度（、）

　　①基准重合（直槽、圆弧槽、2-φ10孔的设计基准）

　　②基准统一（在大多数工序中使用）

　　③定位稳定可靠，夹具结构简单。

　　左边φ10孔——限制1个自由度（）

　　①基准重合（与φ16H7中心连线是直槽、圆槽、右φ10夹角的设计基准）

　　②基准统一（在大多数工序中使用）

　　③定位稳定可靠，离φ16H7中心远，转角误差小，夹具结构简单

　　◆粗基准的选择：

　　φ40外圆——限制4个自由度（、、、）

　　①保证加工面与不加工面间的位置关系（φ16H7与外圆壁厚均匀）

　　②定位稳定可靠、夹紧方便（定位面平整光洁、可用三爪卡盘装夹）

　　K面——限制1个自由度（）

　　①保证加工面与不加工面间的位置关系（保证尺寸12）

　　②定位方便（直接靠在三爪卡盘卡爪上）。

　　左边R10外缘——限制1个自由度（）

　　①保证加工面与不加工面间的位置关系（φ10孔中心与外圆对称）

　　四．工艺路线的拟订

　　1．表面加工方法和加工方案的选择

　　（1）加工面的技术要求——经济精度——正常工作条件下所达到的加工精度

　　（2）工件材料的性质及热处理

　　（3）工件的形状和尺寸

　　（4）结合生产类型考虑生产率和经济性

　　（5）现有生产条件

　　2．加工阶段的划分

　　粗加工阶段——尽快切除余量——高生产率

　　半精加工阶段——继续减少加工余量，为精加工作准备，次要面加工

　　精加工阶段——达到要求的加工精度和表面粗糙度

　　光整加工和超精密阶段——降低表面粗糙度值

　　原因：①保证加工质量

　　②合理使用设备

　　③便于安排热处理

　　④及时发现毛坯缺陷，保护精加工表面

　　★加工阶段划分——针对零件加工的整个过程、针对主要加工面

　　3．工序集中与工序分散

　　工序集中——工序少，内容多

　　——装夹次数少，位置精度高，设备数量少，工人少

　　工序分散——工序多，内容少

　　——设备工装简单，调整方便，切削用量合理；设备多，工人多

　　4．加工顺序的安排

　　（1）机械加工顺序的安排——①先基准后其它

　　②先粗后精

　　③先主后次、穿插进行

　　④先面后孔

　　●基准加工→主要面粗加工→次要面加工→主要面半精加工

　　→次要面加工→修基准→主要面精加工

　　（2）热处理工序的安排

　　1）预备热处理——正火和退火——粗加工前

　　时效处理——粗加工前、后

　　调质处理——粗加工后，半精加工前

　　2）最终热处理——淬火——精加工、磨削前

　　渗碳淬火——半精加工后

　　渗氮——尽量靠后

　　表面处理（电镀及氧化）——最后

　　●毛坯制造→退火或正火→主要面粗加工→次要面加工

　　→调质（或时效）→主要面半精加工→次要面加工

　　→淬火（或渗碳淬火）→修基准→主要面精加工

　　（3）辅助工序的安排

　　检验——粗加工后，精加工0前；转车间前后；重要工序前后，完工后

　　去毛刺——钻、铣、刨、拉后，淬火前

　　辅助工序——清洗、防锈、去磁、平衡等

　　五．加工余量的确定

　　1．加工余量的概念

　　（1）工序余量——切除的金属层厚度——等于前后工序尺寸之差

　　被包容面：Zb=a-b

　　包容面：Zb=b-a

　　外圆表面：2Zb=da-db

　　内孔表面：2Zb=db-da

　　（2）总加工余量ZΣ =各工序加工余量之和 =毛坯尺寸与零件尺寸之差 =毛坯余量

　　●单向入体原则——被包容面——基本尺寸为最大极限尺寸，上偏差为零

　　包容面——基本尺寸为最小极限尺寸，下偏差为零

　　孔与孔（平面）间距离尺寸——对称分布

　　毛坯尺寸——正负分布

　　●工序余量的变动范围 =前后工序尺寸公差之和

　　2．影响最小加工余量的因素

　　（1）前工序的表面粗糙度Ra和表面缺陷层深度Ha

　　（2）前工序的尺寸公差Ta

　　（3）前工序的相互位置偏差ρa

　　（4）本工序加工时的安装误差εb

　　3．确定加工余量的方法——①计算法

　　②查表修正法

　　③经验估算法

　　六．工序尺寸的确定

　　●余量法

　　①确定各工序基本余量及各工序经济加工精度

　　②从后向前推算各工序基本尺寸及毛坯尺寸

　　③按“单向入体原则”确定各工序尺寸公差

　　●基准不重合时，必须用尺寸链的原理进行分析计算

　　七．机床及工艺装备的确定

　　1.机床的确定

　　1）机床规格尺寸应与工件尺寸相适应

　　2）机床的精度应与加工精度相适应

　　3）机床生产率应与生产类型相适应——单件小批生产→通用设备

　　大批量生产→高效专用设备

　　4）机床的选择应结合现场的实际情况——类型，设备负荷，排列等

　　2.工艺装备的确定

　　(1)夹具的选择

　　单件小批生产→通用夹具，组合夹具

　　大批量生产→高效和自动化专用夹具

　　多品种中小批量生产→可调夹具、成组夹具

　　◆夹具的精度——与工件加工精度相适应

　　(2)刀具的选择——优先选用标准刀具高效复合刀具、专用刀具

　　◆刀具的类型、规格及精度——与工件加工要求相适应

　　(3)量具的选择

　　单件小批量生产——通用量具

　　大批量生产——高效专用量具--极限量规、专用量具和测量仪器

　　◆量具的量程和精度——与工件结构尺寸和精度相适应

　　八．确定切削用量和时间定额

　　1.切削用量的选择

　　单件小批生产——不规定批量较大——严格地确定

　　粗加工——保证高生产率

　　大的背吃刀量，较大的进给量，合理的切削速度

　　精加工——保证加工精度和表面质量

　　较小的背吃刀量和进给量、合理的切削速度。

　　组合机床、自动机床——比一般低一些

　　2．时间定额——生产1件产品或完成1道工序所耗的时间

　　（1）单件时间定额Tp

　　①基本时间Tb——直接改变对象的尺寸形状、位置、状态或性质所耗的时间

　　直接切除余量所耗时间（含切入切出时间）

　　②辅助时间Ta——实现基本工艺所进行的各种辅助动作所耗的时间

　　装卸、开停机、进退刀、改变切削用量、试切和测量等

　　◆基本时间+辅助时间=作业时间

　　③布置工作地时间Ts——工作班内照管工作地所耗的时间，作业时间2～7%

　　调整更换刀具、修整砂轮、润滑擦试机床、清理切屑

　　④休息与生理需要时间Tr——工作班内满足生理需要所耗的时间，

　　作业时间2～4%

　　⑤准备和终结时间Te——为生产一批产品准备和结束工作所耗的时间

　　Tp =Tb+Ta+Ts+Tr+

　　（2）提高生产率的措施

　　1)缩减基本时间Tb 外圆车削：Tb=

　　①增大切削用量——硬质合金——200m/min，陶瓷刀具——500m/min

　　金刚石、立方氮化硼刀具——普通钢材——900m/min

　　↘淬火钢或高镍合金钢——90m/min

　　高速磨削——80m/s；强力磨削深度——6～30mm

　　②减少或重合切削行程长度——多刀多刃加工

　　多件加工——顺序加工

　　平行加工

　　平行顺序加工

　　③减小切削加工余量Z——毛坯精化

　　粉末冶金、压力铸造、精密铸造、精锻、冷挤压、热挤压等

　　冷挤压齿轮代替剃齿

　　2）缩短辅助时间——直接缩减、间接缩减

　　①直接缩减辅助时间——大批量生产——先进高效夹具

　　单件小批量生产——成组夹具或通用夹具

　　主动测量法——加工过程中测量工件实际尺寸，并主动控制

　　数字显示装置——显示尺寸变化、刀具位移量

　　②间接缩减辅助时间——使辅助时间与基本时间重合

　　转位移位工作台或多根心轴——加工时间内装卸工件

　　主动测量或数字显示装置——使测量时间与基本时间重合

　　（3）缩短布置工件地时间——减少调刀对刀时间

　　快换刀夹、刀具微调机构、专用对刀样板、对刀块

　　（4）缩短准备和终结时间——扩大零件批量和减少调整机床、工装的时间

　　成批生产——缩短安装刀具、调整机床的时间，扩大零件批量

　　中小批生产——零件通用化和标准化，或采用成组技术

　　十．编制工艺规程文件

　　①机械加工工艺过程卡片——成批生产

　　工艺路线——工序名称、内容、车间工段、机床工艺装备名称、时间定额

　　②机械加工工序卡片——大批量生产、中批关键件、小批关键工序

　　工序加工要求——细实线画工件外形（加工面用粗实线表示）

　　本工序尺寸及公差、表面粗糙度及其它技术要求

　　定位基准、夹压位置和方式

　　§3-3工艺尺寸链

　　一．工艺尺寸链的概念

　　1．尺寸链的定义——互相联系的，按一定顺序排列成的封闭尺寸图形

　　①封闭性——首尾相接

　　②工艺性——随工艺方案变化而变

　　2．工艺尺寸链的组成: 封闭环——最后自然形成的尺寸，A0

　　组成环——直接获得的尺寸

　　↘增环——该环增大，封闭环相应增大，

　　减环——该环增大，封闭环相应减小，

　　3．增、减环的判定方法——设封闭环为减环方向，沿减环方向绕尺寸链顺次画箭头，

　　即为各组成环方向

　　4．工艺尺寸链的建立

　　①封闭环的确定——间接得到

　　②组成环的查找——从定位面到加工面的尺寸——直接得到

　　二．工艺尺寸链计算的基本公式

　　1．封闭环基本尺寸=所有增环基本尺寸之和减去所有减环基本尺寸之和

　　2．封闭环上偏差=所有增环上偏差之和减去所有减环下偏差之和

　　3．封闭环下偏差=所有增环下偏差之和减去所有减环上偏差之和

　　4．封闭环公差=各组成环公差之和

　　三．工艺尺寸链的应用

　　1.基准不重合时工序尺寸及公差的确定

　　（1）测量基准与设计基准不重合时尺寸的换算

　　【例】尺寸不便测量，改测量孔深A2 ，通过（A1）间接

　　保证尺寸（A0），求工序尺寸A2及偏差。

　　解:①画尺寸链

　　②封闭环A0= ，增环A1= ，减环A2

　　③计算封闭环基本尺寸： 10 = 50 - A2 ∴ A2=40

　　封闭环上偏差： 0 = 0 - EI2 ∴ EI2=0

　　封闭环下偏差： 0.36 = -0.17 - ES2 ∴ ES2=0.19

　　④验算封闭环公差 T0=0.36 ， T1+ T2 =0.17+0.19=0.36 计算正确

　　（2）定位基准与设计基准不重合时尺寸的换算

　　【例】A、B、C面已加工。以A面定位镗孔，求工序尺寸及偏差。

　　解:①画尺寸链

　　②封闭环A0=

　　增环A2= ，A3

　　减环A1=

　　③计算封闭环基本尺寸： 100 = 40 + A3 - 240 ， ∴ A3=300

　　封闭环上偏差： 0.15 = 0 + ES3 - 0 ， ∴ ES3=0.15

　　封闭环下偏差： -0.15 =-0.06+EI3 - 0.1 ， ∴ EI3=0.01

　　=300.08±0.07

　　④验算封闭环公差 T0=0.3 ， T1+ T2+ T3=0.10+0.06+0.14=0.30 计算正确 [ 此帖被luther021在2010-02-25 16:21重新编辑 ]

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