第十四章机械制造-第十四章机械制造

制定工艺规程的原则、步骤和内容工艺规程的作用一、工业规程的作用：1.工艺规程是组织生产的主要技术文件。生产的计划和调度、工人的操作和质量检查等都是以工艺规程为依据的，一切生产人员都不能违反工艺规程。2.工艺规程是生产准备工作的依据。在产品投产以前，要作大量的技术准备和生产准备工作。如刀具、夹具和量具的设计与制造（或采购）；原材料的供应及毛坯的制造；必要的设备改装或添置等。3.工艺规程是新建和扩建加工车间时的主要技术文件。二、工艺规程的制定原则1.可靠地保证零件图纸上所有技术要求的实现。2.在规定的生产纲领和生产批量下，一般要求工艺成本最低。3.充分利用工厂现有生产条件。4.尽量减轻工人的劳动强度。表14–4各种生产类型的工艺特点工艺规程的格式三、工艺规程制定的步骤和内容1.阅读装配图和零件图了解产品的用途、性能和工作条件，熟悉零件在产品中的作用。2.工艺审查；找出主要技术要求和分析关键技术问题；审查零件的结构工艺性。3.熟悉或确定毛坯根据零件在产品中的作用和生产纲领确定毛坯。4.拟定机械加工工艺路线其主要内容有：⑴选择定位基准；⑵确定加工方法；⑶安排加工顺序⑷安排热处理⑷检验等。（5）确定满足各工序要求的工艺装备（包括机床、夹具、刀具和量具等），对需要改装或重新设计的专用工艺装备应提出具体设计任务书。（6）确定各主要工序的技术要求和检验方法。（7）确定各工序的加工余量、计算工序尺寸和公差。（8）确定切削用量（9）确定时间定额。（10）填写工艺文件。第二节工件加工时的定位与基准一、工件的定位1.六点定位原理2.定位概念应注意以下两点：⑴工件定位即通过定位保证工件所在的位置可以对加工表面进行准确的加工；⑵定位不等于加紧。二、完全定位和不完全定位1.完全定位：需要限制6个自由度的定位称作完全定位。2.不完全定位：仅需要限制少于6个自由度的定位称作不完全定位。在球体上加工通孔限制一个Z向移动在球体加工通孔平面限制两个自由度：X向和Y向的移动在长方体上加工上平面限制三个自由度：Z向移动，X和Y向转动在轴上銑槽，限制四个自由度：X向、Z向移动，X和Z向转动在平面上銑通槽，限制五个自由度：X向、Z向移动，X、Y和Z向转动在平面上銑不通槽，限制六个自由度三、欠定位和过定位1.欠定位：根据工件加工面位置尺寸要求必须限制的自由度没有得到全部限制，或者说在完全定位和不完全定位中，约束点不足，这样的定位称为欠定位。加工中不允许欠定位2.过定位：工件在定位时，同一个自由度被两个或两个以上定位点限制，这样的定位被称为过定位。过定位是否允许，应根据具体情况进行具体分析。在图中，应该采用三个支承钉，限制、三个自由度，但却采用了四个支承钉，出现了过定位情况。若工件的定位面尚未经过机械加工，表面仍然粗糙，则该定位面实际上只可能与三个支承钉接触，究竟与哪些个支承钉接触，与重力、夹紧力和切削力都有关，定位不稳。如果在夹紧力作用下强行使工件定位面与所有支承钉都接触，就只能使工件变形，产生加工误差。为了避免上述过定位情况的发生，可以将支承钉改为球头支承钉，重新布置3个球头支承钉的位置。也可以其中一个支承钉改为辅助支承。辅助支承只起支承作用而不起定位作用如果工件的定位面已经过机械加工，并且很平整，4个平头支承钉顶面又准确地位于同一个平面内，则上述过定位不仅允许而且能增强支承刚度，减小工件的受力变形，这时还可以将支承钉改为支承板如图所示零件以平面3和两个短V形块1、2进行定位，试分析该定位方案是否合理?各定位元件应分别限制哪些自由度？如何改进？图中心轴对工件定位限制了工件的哪些自由度？基准1.基准的概念：用来确定生产对象上几何要素之间的几何关系所依据的那些点、线、面，称为基准。2.基准的分类：（1）设计基准设计图纸中所标注的设计尺寸起点，称为设计基准。（2）工艺基准在工艺过程中所采用的基准称为工艺基准。1）装配基准：装配时用来确定零件或部件在产品中的相对位置所依据的基准。2）测量基准：测量时所采用的基准。3）工序基准：在工序图上用来确定本工序所加工表面加工后的尺寸、形状、位置的基准。4）定位基准：在加工中用作定位的基准。第三节工艺路线的制定一、定位基准的选择1.定位基准的类型：粗基准：用毛坯上未经加工的表面作为定位基准，这种定位基准称为粗基准。精基准：经过加工的面作为定位的基准称为精基准。2.精基准的选择：保证加工精度；装夹方便。⑴尽量遵循“基准重合”原则。应尽量以零件上的设计基准作为精基准。这样可以避免因基准不重合而引起的定位误差。⑵采用“基准统一”原则。当工件以某一基准定位，可以较方便地加工其他各表面时，应使尽可能多的表面的加工都用该精基准定位。⑶要求加工余量小而均匀的工序，可选加工面本身作为精基准。⑷所选的基准，应能保证工件的装夹稳定可靠，夹具结构简单，操作方便。3.粗基准的选择（1）应首先选择重要表面作为粗基准，以保证加工余量均匀。（2）如果在设计上要求保证加工表面与某不加工表面之间的相互位置精度，则应选此不加工面作粗基准。（3）选作粗基准的表面，应尽可能平整和光洁，不能有飞边、浇口、冒口或其他缺陷，以便定位准确，夹紧可靠。（4）粗基准一般只在第一工序中使用一次，应尽量避免重复使用。二、表面加工方法的选择1.应选择相应的能获得经济精度的加工方法。2.要考虑工件材料的性质。3.要考虑工件的结构形状和尺寸的大小。4.要考虑生产率和经济性的要求。5.要考虑工厂或车间现有设备情况和技术条件。三、加工顺序的安排加工顺序包括：切削加工工序热处理工序其他辅助工序1.切削加工顺序应遵循以下原则：（1）加工阶段的划分应先粗后精。①粗加工阶段：高效地切除各加工表面上的大部分余量，使毛坯在形状和尺寸上接近零件成品；②半精加工阶段：消除粗加工后留下的误差，使工件达到一定的精度，并完成一些次要表面的加工（如钻孔、攻丝、铣键槽等）；③精加工阶段：保证各主要表面达到图纸规定的质量要求；④光整加工阶段⑵先基面后其他⑶先面后孔⑷先主后次2.热处理工序的安排⑴预备热处理：在机械加工之前，其目的是改善切削性能、消除毛坯制造时的残余应力。⑵最终热处理：在半精加工之后、精加工之前，主要用来提高材料的强度和硬度⑶消除残余应力的热处理①精度要求不高的零件，在毛坯进入机械加工车间之前进行人工时效和退火处理。②精度要求高的铸件，则半精加工后安排第二次时效处理，使精度稳定；③精度特别高的零件，如精密丝杠和主轴等零件应安排多次消除残余应力的处理。④某些精密零件，为了消除残余奥氏体，稳定尺寸，要在回火后采用冰冷处理，（冷却到-70~-80℃，保持1~2h）。表面装饰性镀层、发蓝处理，一般在机械加工完毕以后进行。3.辅助工序的安排辅助工序包括检验、去毛刺、平衡及清洗工序等。第四节加工余量、工序间尺寸及公差的确定一、加工余量的概念1.加工总余量：毛坯尺寸与零件设计尺寸之差。2.工序余量：每一工序所切除的金属层厚度（相邻两工序基本尺寸之差）。3.单边余量：零件非对称结构的非对称表面，其加工余量一般为单边余量4.双边余量：零件对称结构的对称表面，其加工余量为双边余量1iiiZll12iiiZll5.加工余量的公差公差大小等于本道工序的工序尺寸公差与上道工序的工序尺寸公差之和。maxminZbnTZZTT工序尺寸的公差规定：①被包容尺寸（轴的外径），最大加工尺寸为基本尺寸，上偏差为零；②包容尺寸（孔的直径、槽的宽度等），最小加工尺寸为基本尺寸，下偏差为零；③毛坯尺寸公差按双向对称偏差。二、工序余量的影响因素⑴上道工序的尺寸公差愈大，则本道工序的余量愈大。⑵上道工序产生的表面粗糙度Ry和表面缺陷层深度，在本道工序加工时，应将它们切除掉。⑶上道工序留下的各种形位误差。⑷本工序的装夹误差①定位误差②夹紧误差。minayaabZTRHe单边余量计算公式:min2ayaabTZRHe双边余量计算公式:三、加工余量的确定确定加工余量的方法：计算法、查表法、经验法。1.计算法：应用公式计算时，根据加工的不同情况，可对公式进行简化：⑴采用浮动镗刀块镗孔、浮动铰刀铰孔或拉刀拉孔：min2ayaTZRH⑵无心外圆磨床磨外圆无装夹误差，公式可简化为：min2ayaaTZRHe⑶研磨、珩磨、超精加工、抛光公式可简化为：min2ayTZR四、工序尺寸与公差的确定（1）确定各加工工序的加工余量；（2）从终加工工序开始（从设计尺寸开始），到第一道加工工序，逐次加上每道加工工序余量，可分别得到各工序基本尺寸；（3）各加工工序按各自所采用加工方法的加工经济精度确定工序尺寸公差（终加工工序的公差按设计要求确定）；（4）填写工序尺寸并标注工序尺寸公差。例：某轴直径为50mm，尺寸精度要求为IT5，表面粗糙度要求为，并要求高频淬火，毛坯为锻件。其工艺路线为：粗车－半精车－高频淬火－粗磨－精磨－研磨。计算各工序的工序尺寸及公差。0.04aR先用查表法确定加工余量。由工艺手册查得：研磨余量为0.01mm,精磨余量为0.1mm，粗磨余量为0.3mm，半精车余量为1.1mm，粗车余量为4.5mm，可得加工总余量为6.01mm，取加工总余量为6mm，把粗车余量修正4.49mm。计算各加工工序基本尺寸：研磨后工序基本尺寸为50mm（设计尺寸）；其他各工序基本尺寸依次为：精磨50mm＋0.01mm=50.01mm粗磨50.01mm＋0.1mm=50.11mm半精车50.11mm＋0.3mm=50.14mm粗车50.41mm＋1.1mm=51.51mm毛坯51.51mm＋4.49mm=56mm确定各工序的加工经济精度和表面粗糙度：研磨后为IT5，（零件的设计要求）；精磨后选定为IT6，；粗磨后选定为IT8，；半精车后选定为IT11；粗车后选定为IT13。查工艺手册可得锻造毛坯公差为。根据上述经济加工精度查公差表，将查得的公差数值按标注在工序基本尺寸上。2mm0.04aRm0.16aRm1.25aRm2.5aRm16aRm第五节工艺尺寸链一、工艺尺寸链的概念1.艺尺寸链：将有关尺寸以一定顺序排列成一封闭的尺寸系统，即构成了零件的工艺尺寸链，简称工艺尺寸链。2.组成环：加工过程中直接获得的基本尺寸。⑴自身增大使封闭环也随之增大的组成环叫增环.⑵自身增大使封闭环反随之减小的组成环叫减环.3.封闭环：加工过程中间接获得的派生尺寸。二、工艺尺寸链的基本计算公式1.封闭环公称尺寸2.封闭环极限尺寸3.封闭环上、下偏差iimnAAAmaxminmaxiimnAAAminmaxminiimnAAAiissxmnAAAiixxsmnAAA4.封闭环公差计算公式三、工艺尺寸链解算1.测量基准和设计基准不重合的尺寸换算例：imn（1）当设计尺寸，时，求解车内孔端面的尺寸及其公差公称尺寸：求上偏差：求下偏差：5010X501060X0.250A10.110A0(0.1)sX0.1sX0.20xX0.2xX0.10.260X（2）当设计尺寸，时，如仍采用上述工艺进行加工，由于组成环的公差和封闭环的公差相等，X的公差为零，即尺寸要加工的绝对准确，这实际上是不可能的。因此必须压缩尺寸的公差。设0.250A10.210A1A10.0810A（3）当设计尺寸，时，，由于组成环的公差远大于封闭环的公差，根据封闭环公差，应压缩的公差.取0.150A10.510A0.0410.0610A在这个工艺尺寸链中，尺寸50-0.1取决于尺寸a与b，因而是封闭环。当取心轴尺寸a＝80-0.02时，为保证尺寸50-0.1，卡板应控制的尺寸b可计算如下：公称尺寸：最大极限尺寸计算：最小极限尺寸计算：5080abb805030bmax5080b79.9849.930.08b0.1min5079.98bmin805030b2.定位基准和设计基准不重合的尺寸换算镗孔