模块6 零件加工工艺

模块6零件加工工艺项目1机械加工工艺过程项目2加工工艺规程的设计步骤项目1机械加工工艺过程机器都是由许多零件按照一定的设计要求制造和装配而成。一般的机械制造工艺过程是:一、生产过程和工艺过程(1)生产过程。将原材料转变为成品的全过程称为生产过程。它包括生产的准备工作、毛坯的制造、零件的机械加工、零件的热处理、产品装配、试验、油漆和包装等一系列工作。下一页返回项目1机械加工工艺过程(2)工艺过程。改变生产对象的形状、尺寸及相对位置和性质等，使其成为成品或半成品的过程。工艺就是制造产品的方法。工艺过程是指生产过程中由毛坯制造、到油漆、包装为止的过程。生产过程与工艺过程关系如下:二、工艺规程用于指导和组织生产的各种技术文件称为工艺文件。工艺规程是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。上一页下一页返回项目1机械加工工艺过程工艺规程在生产中有着极其重要的作用。工艺规程是各项生产组织和管理工作的基本依据，是全体有关生产人员必须认真贯彻和严格执行的纪律性文件。三、机械加工工艺过程机械加工工艺过程是利用机械加工的方法直接改变毛坯的形状、尺寸和表面质量，使其成为合格零件的过程。在机械制造业中，机械加工工艺过程是最主要的工艺过程。机械加工工艺过程(简称工艺过程)由一个或多个顺序排列的工序组成。通过这些工序对工件进行加工，将毛坯逐步变为合格的零件。工序是工艺过程的基本单元。工序又可细分为装夹、工步等。上一页下一页返回项目1机械加工工艺过程1.工序工序是一个(或一组)工人在一个工作地(或一台机床上)对同一个(或一组)工件连续完成的那一部分工艺过程。划分工序的主要依据是工作地是否变动和工作是否连续。图6-1所示阶台轴零件，单件生产时的工艺过程见表6-1。成批生产时的工艺过程见表6-2。单件生产时，全部的车削加工与磨削加工内容分别集中在一台车床与一台磨床上完成，车削与磨削各只有一个工序。成批生产时，车削加工内容分别在三台车床上进行，三个外圆的磨削分别在三台磨床完成，机床发生了变动，因此，车削与磨削各有三个工序。上一页下一页返回项目1机械加工工艺过程2.安装使工件在机床上或夹具中占据正确位置的过程称为定位。工件定位后将其固定不动使其在加工时保持正确位置的过程称为夹紧。将工件在机床或夹具中定位并夹紧的过程称为装夹。工件经一次装夹后所完成的那一部分工序称为安装。在一个工序中可以有一个或几个安装。例如，表6-1的车工工序1，加工时需要调头装夹工件，有两个以上的安装;而铣键槽工序4只有一个安装。安装次数多，会增加工件装卸的时间，还会增加定位误差。上一页下一页返回项目1机械加工工艺过程3.工步工步是在加工表面和加工工具不变、切削用量中的进给量和切削速度不变的情况下所连续完成的那一部分工艺过程。构成工步的任一因素(加工表面或加工工具)改变后，一般即成为另一新的工步。一个工序可以只有一个工步，也可以包括几个工步。例如，表6-1中的工序1，车2个端面、钻2个中心孔、车4个外圆表面、3个沟槽连倒角、2个倒角及车螺纹，共分14个工步。为简化工艺文件，对于几个形状尺寸完全相同的加工表面，用同一工具连续加工时，一般看成是一个工步。例如，图6-2所示工件上6个相同孔径孔的钻削，一般看成一个钻孔工步。上一页下一页返回项目1机械加工工艺过程在批量生产中，用多把刀具或复合刀具同时加工几个表面，也可看成是一个工步，称为复合工步。4.走刀在一个安装内，如被加工表面需切去的金属层很厚，可分几次切削，刀具每从工件表面切去一层金属称一次走刀。5.工位为了减少安装的次数，生产中常采用回转(或移位)夹具，使工件在一次装夹中，获得几个不同的加工位置。工件在设备上所占据的每一个加工位置称为工位。如图6-3所示，工件在第一工位铣削阶台I后，拔出定位销D，将夹具回转部分回转180°，再插入定位销，使工件进入第二加工位置(第二工位)铣削阶台Ⅱ。采取多工位加工，可减少工件装夹次数，提高生产率。上一页下一页返回项目1机械加工工艺过程四、生产类型及其特征1.生产类型生产类型是指企业(或车间、工段、班组、工作地)生产专业化程度的分类。一般分为单件生产、成批生产和大量生产三种类型。(1)单件生产。产品的种类多，数量少，少至一件或几件，多则几十件，工作地的加工对象经常改变，很少重复;这种生产类型称为单件生产。例如，新产品试制、专用设备制造、专用工具制造、重型机械制造等都属单件生产类型。上一页下一页返回项目1机械加工工艺过程(2)成批生产。生产的产品种类比较少，而同一产品的产量比较大，一年中产品周期地成批投入生产，工作地的加工对象周期性地更换，这种生产类型称为成批生产，一次投入或产出的同一产品(或零件)的数量称为生产批量。根据批量的大小，成批生产又可分为小批生产、中批生产和大批生产。小批生产工艺过程的特点与单件生产相似，大批生产工艺过程的特点与大量生产相似，中批生产工艺过程的特点则介于单件、小批生产与大批、大量生产之间。例如，通用\机床、机车的制造等属于中批生产，飞机、航空发动机制造大多属于小批生产。上一页下一页返回项目1机械加工工艺过程(3)大量生产。产品的产量很大，大多数工作地经常重复地进行某一零件的某一工序的加工，这种生产类型称为大量生产。例如，汽车、自行车、轴承等的制造通常属大量生产类型。2.各种生产类型的工艺特征企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划称为生产纲领。生产纲领中的产品产量通常就是产品的年产量。生产纲领不同，生产规模也不同，各工作地的专业化程度、采用的工艺方法、机床设备、工艺装备均不相同。各种生产类型具有不同的工艺特征(表6-3)。在制定工艺过程时，必须考虑不同生产类型的工艺特征，以取得最大的经济效果。上一页返回项目2加工工艺规程的设计步骤一、制定工艺规程的技术依据制定机械加工工艺规程时，必须以下列原始资料为技术依据:(1)零件设计图样。必要时应有与零件相关的部件装配图样或产品装配图样。(2)毛坯的生产情况。如毛坯车间的生产能力与技术水平，各种材料、型材的品种规格。(3)生产纲领和生产类型。(4)产品验收的质量标准。(5)企业、工厂(或车间)的生产条件。下一页返回项目2加工工艺规程的设计步骤二、工艺规程设计的一般步骤设计机械加工工艺规程是一项技术性很强的综合性工作，其涉及面很广。机械加工工艺规程设计的一般步骤如下:(1)分析零件工作图和产品装配图;(2)工艺性分析;(3)确定毛坯的种类及其制造方法;(4)拟定机械加工工艺路线;(5)确定各工序使用的机床和工艺装备;(6)确定各工序的加工余量，计算工序尺寸和公差;(7)确定切削用量;上一页下一页返回项目2加工工艺规程的设计步骤(8)确定各工序工时定额;(9)评价工艺路线;(10)填写或打印工艺文件。三、工艺规程设计1.分析零件工作图和产品装配图在制定零件机械加工工艺规程时，零件图样是制定工艺规程的最基本的原始资料对产品零件图进行细致的审查，熟悉产品的用途、性能及工作条件，了解和熟悉该零件在产品中的位置、功用及其主要的技术要求。上一页下一页返回项目2加工工艺规程的设计步骤除了检查尺寸、视图以及技术条件是否完整外，还应有以下几方面内容:(1)检查零件图的完整性和正确性。在了解零件形状和结构之后，应检查零件视图是否正确、足够，表达是否直观、清楚，绘制是否符合国家标准，尺寸、公差以及技术要求的标注是否齐全、合理等。(2)零件的技术要求分析。分析零件的主要技术要求，研究并确定对主要技术要求的保证方法。零件的技术要求包括下列几个方面:加工表面的尺寸精度;主要加工表面的形状精度;主要加工表面之间的相互位置精度;加工表面的粗糙度以及表面质量方面的其他要求;热处理要求;上一页下一页返回项目2加工工艺规程的设计步骤其他要求，如动平衡、未注圆角或倒角、去毛刺、毛坯要求等。要注意分析这些要求在保证使用性能的前提下是否经济合理，在现有生产条件下能否实现。特别要分析主要表面的技术要求，因为主要表面的加工确定了零件工艺过程的大致轮廓。(3)零件的材料分析。分析所提供的毛坯材质本身的机械性能和热处理状态，毛坯的铸造品质和被加工部位的材料硬度，是否有白口、夹砂、疏松等。判断其加工的难易程度，为选择刀具材料和切削用量提供依据。所选的零件材料应经济合理，切削性能好，满足使用性能的要求。上一页下一页返回项目2加工工艺规程的设计步骤(4)合理的标注尺寸。①零件图上的重要尺寸应直接标注，而且在加工时应尽量使工艺基准与设计基准重合，并符合尺寸链最短的原则。如图6-4中活塞环槽的尺寸为重要尺寸，其宽度应直接注出。②零件图上标注的尺寸应便于测量，不要从轴线、中心线、假想平面等难以测量的基准标注尺寸。如图6-5中轮毅键槽的深度，只有尺寸c的标注才便于用卡尺或样板测量。③零件图上的尺寸不应标注成封闭式，以免产生矛盾。如图6-6所示，已标注了孔距尺寸a±δa和角度α±δα，则x,y轴的坐标尺寸就不能随便标注。有时为了方便加工，可按尺寸链计算出来，并标注在圆括号内，作为加工时的参考尺寸。上一页下一页返回项目2加工工艺规程的设计步骤④零件上非配合的自由尺寸，应按加工顺序尽量从工艺基准注出。如图6-7的齿轮轴，图(a)的表示方法大部分尺寸要经换算，且不能直接测量。而图(b)的标注方式，与加工顺序一致，又便于加工测量。⑤零件上各非加工表面的位置尺寸应直接标注，而非加工面与加工面之间只能有一个联系尺寸。如图6-8中所示，图(a)中的注法不合理，只能保证一个尺寸符合图样要求，其余尺寸可能会超差。而图(b)中标注尺寸A在加工面Ⅳ时予以保证，其他非加工面的位置直接标注，在铸造时保证。上一页下一页返回项目2加工工艺规程的设计步骤2.零件的结构工艺性分析零件的结构工艺性是指在满足使用性能的前提下，是否能以较高的生产率和最低的成本方便地加工出来的特性。为了多快好省地把所设计的零件加工出来，就必须对零件的结构工艺性进行详细的分析。主要考虑如下几方面。(1)有利于达到所要求的加工质量。①合理确定零件的加工精度与表面质量。加工精度若定得过高会增加工序，增加制造成本，过低会影响机器的使用性能，故必须根据零件在整个机器中的作用和工作条件合理地确定，尽可能使零件加工方便，制造成本低。上一页下一页返回项目2加工工艺规程的设计步骤②保证位置精度的可能性。为保证零件的位置精度，最好使零件能在一次安装中加工出所有相关表面，这样就能依靠机床本身的精度来达到所要求的位置精度。如图6-9(a)所示的结构，不能保证φ80mm与内孔φ60mm的同轴度。如改成图(b)所示的结构，就能在一次安装中加工出外圆与内孔，保证二者的同轴度。(2)有利于减少加工劳动量。①尽量减少不必要的加工面积。减少加工面积不仅可减少机械加工的劳动量，而且还可以减少刀具的损耗，提高装配质量。图6-10(b)中的轴承座减少了底面的加工面积，降低了加工的工作量，保证配合面的接触。图6-11(b)中减少了精加工的面积，同时避免了深孔加工。上一页下一页返回项目2加工工艺规程的设计步骤②尽量避免或简化内表面的加工。因为外表面的加工要比内表面加工方便经济，又便于测量。因此，在零件设计时应力求避免在零件内腔进行加工。如图6-12所示箱体，将图(a)的结构改成图(b)所示的结构，这样不仅加工方便而且还有利于装配。再如图6-13所示，将图(a)中件2上的内沟槽a加工，改成图(b)中件1的外沟槽加工，这样加工与测量就都很方便。(3)有利于提高劳动生产率。①零件的有关尺寸应力求一致，并能用标准刀具加工。如图6-14(b)中改为退刀槽尺寸一致，则减少了刀具的种类，节省了换刀时间。如图6-15(b)采用凸台高度等高，则减少了加工过程中刀具的调整。如图6-16(b)的结构，能采用标准钻头钻孔，从而方便了加工。上一页下一页返回项目2加工工艺规程的设计步骤②减少零件的安装次数。零件的加工表面应尽量分布在同一方向，或互相平行