机械加工工艺规程设计

机械加工工艺规程设计了解机械加工工艺过程的基本概念，工艺规程内容及制定步骤。教学目的：机加工工艺过程的基本概念1．生产过程和工艺过程生产过程：将原材料转变为成品的全过程。工艺过程：改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质，使其成为成品或半成品的过程。工艺过程是生产过程的主要部分，其余为辅助过程。2．工艺过程的组成安装1工位1工步1走刀1工序走刀2工步2走刀1工位2安装2走刀2机加工工艺过程的基本概念2．工艺过程的组成工序：一个或一组工人、同一地点对同一或几个工件连续完成的那一部分工艺过程。单件小批和大批量加工划分工序方法有很大差别。安装：一次装夹后所完成的那一部分工序。但一道工序可能需要多次安装才能完成。一次安装后也可能分多道工序加工。工位：一工序内，一次安装后，工件与夹具及设备可动部分一起相对刀具占据的每一个位置。工步：同一刀具连续加工同一性质加工要素的工序内容。走刀：或称进给。余量大需分次切削时，每次为一次走刀。生产纲领和生产类型生产纲领：即年产量。企业计划一年内应当生产的产品产量和进度计划。N=Qn(1+α)(1+β)N——零件的年产量，单位为件/年；Q——产品的年产量，单位为台／年；n——每台产品中该零件的数量，单位为件／台；α——零件的备品率，一般为3~5%；β——零件的废品率，一般为1~5%。备品：为防止个别零件加工后互换性不好，常多做几件备用。生产类型：企业生产专业化程度的分类。即单件、成批和大量生产性质。生产类型主要依据生产纲领确定。类型不同，工艺过程就不同。生产类型生产纲领（台/年或件/年）重型零件（30kg以上）中型零件（4～30kg）轻型零件（4kg以下）单件生产≤5≤10≤100成批生产小批生产5～10010～150100～500中批生产100～300150～500500～5000大批生产300～1000500～50005000～50000大量生产1000500050000生产纲领和生产类型机械加工工艺规程工艺规程：规定零件制造工艺过程和操作方法等的工艺文件。包括工艺路线、各工序具体加工内容、所用机床夹具、切削参数及工时定额等。是指导生产的主要技术文件。是组织生产和管理的基本依据。是新建、扩建工厂车间的基本资料。作用：常用工艺文件工艺过程卡工序卡刀具卡走刀路线卡1）产品的装配图和零件图。2）产品验收的质量标准。3）产品的生产纲领。4）毛坯的生产条件或协作关系。5）现有的生产条件和资料。6）国内外先进工艺发展状况设计准备资料工艺规程卡片机械加工工艺规程-工序卡片机械加工工艺规程-工序及刀具卡片机械加工工艺规程-走刀路线图机械加工工艺规程设计工艺规程设计的步骤1）分析零件工艺性。2）选择毛坯。3）选择定位基准。4）拟定工艺路线。5）确定各工序的设备、刀具、量具和夹具等。6）确定各工序的加工余量、计算工序尺寸及公差。7）确定各工序的切削用量和时间定额。8）确定各工序的技术要求和检验方法。9）进行技术经济分析，选择最佳方案。10）填写工艺文件。零件加工工艺性分析零件工艺性包括：零件结构形状的合理性、几何图素关系的确定性、精度及技术要求的可实现性、工件材料的可切削性能等结构形状：在满足使用要求的前提下加工的可行性和经济性。尽量避免悬臂、窄槽、内腔尖角以及刚性不稳的薄壁、细长杆之类的结构，减少或避免采用成型刀具加工的结构，孔系、内转角半径等尽量按标准刀具尺寸统一以减少换刀次数，深腔处窄槽和转角尺寸要充分考虑刀具的刚性等等。几何关系：视图完整、正确，表达清楚无歧义，几何元素的关系应明确，避免在图纸上可能出现加工轮廓的数据不充分、尺寸模糊不清及尺寸封闭干涉等缺陷。零件加工工艺性分析精度与技术要求：包括尺寸精度、形位公差和表面粗糙度。在满足使用要求的前提下若能降低精度要求，则可降低加工难度，减少加工次数，提高生产率，降低成本。尺寸标注应便于编程且尽可能利于设计基准、工艺基准的统一。工件材质：零件毛坯材料及热处理要求，是选择刀具（材料、几何参数及使用寿命），确定加工工序、切削用量及选择机床的重要依据。在满足零件功能的前提下，尽量使用廉价的国产材料，不选贵重紧缺材料。零件数控加工的适应性适于数控加工的内容：（1）通用机床无法加工的内容，应作为优选内容（如复杂线廓、型面）。（2）通用机床难加工、质量也难以保证的内容应作为重点选择的内容（如车锥面、断面时，可利用数控车床的恒线速度功能，选择最佳线速度，使加工后的表面粗糙度小而且均匀一致)。（3）通用机床效率低、工人劳动强度大的内容，可在数控机床尚存在富余能力的基础上进行选择采用。不宜数控加工的内容：（1）占机调整时间长，如以毛坯的粗基准定位加工第一个精基准、要用专用工装协调的加工内容。（2）加工部位分散，要多次安装、设置原点，这时采用数控加工很麻烦，效果不明显，可安排通用机床加工。毛坯的确定铸件锻件型材焊接件冷压件粉末冶金件毛坯类型砂型铸金属模铸压力铸模锻自由锻冷轧热轧冲压冷挤毛坯选择毛坯种类选择1）零件的材料及对零件力学性能的要求。铸铁→铸件，高强度→锻件，一般性能→型材或铸钢2）零件的结构形状与外形尺寸。轴→锻件或型材，大件→铸件3）生产类型和生产条件。小批→砂型铸或自由锻，大批→模锻、精密铸，减少粗加工量，提高效率4）充分考虑利用新工艺、新技术和新材料。毛坯形状和尺寸选择：（1）铸锻件毛坯余量应足够大。铸件有夹渣、疏松，锻件有黑皮、飞边和凹凸不平。（2）小、薄或组合件可考虑按多件连体备料，加工完成后再割开。（3）不便装夹的零件应加设装夹余料，工艺凸台、凸耳，最后去除。工艺路线的拟定加工表面加工方法经济精度等级IT表面粗糙度μm加工表面加工方法经济精度等级IT表面粗糙度μm外圆柱面和端面粗车半精车精车粗磨精磨研磨超精加工金刚车11～139～107～88～9655～6612.5～503.2～6.30.8～1.60.4～0.80.1～0.40.012～0.10.012～0.10.025～0.4圆柱孔钻孔粗镗半精镗精镗、铰粗磨精磨珩磨研磨11～1211～128～97～87～86～76～75～612.5～256.3～12.51.6～3.20.8～1.60.2～0.80.1～0.20.025～0.10.025～0.1平面粗刨（铣）精刨（铣）粗磨11～138～108～912.5~501.6～6.31.25～5平面精磨刮研研磨6～76～750.16～1.250.16～1.250.006~0.1各种表面不同加工方法的经济精度及表面粗糙度经济精度：在正常加工条件下所能达到的加工精度及表面粗糙度选择表面加工方法首先应了解各种加工方法所能达到的经济精度，然后考虑：1）零件的材料及性质。有色金属的精加工不宜采用磨削，因为有色金属易使砂轮堵塞，因此常采用高速精细车削或金刚镗等切削加工方法2）零件的形状与尺寸。形状复杂、尺寸较大的零件，其上的孔一般不宜采用拉削或磨削；直径大于Φ60mm的孔不宜采用钻、扩、铰等3）选择的加工方法要与生产类型相适应。大批量生产应选用高生产率的和质量稳定的加工方法，而单件、小批生产应尽量选择通用设备和避免采用非标准的专用刀具来加工。4）具体的生产条件。考虑工厂现有的加工设备及其工艺能力、工人的技术水平，以充分利用现有设备和工艺手段，同时也要注意不断引进新技术，对老设备进行技术改造，挖掘企业的潜力，不断提高工艺水平工艺路线的拟定外圆表面的加工路线四种基本方案：①精度要求低时粗车--半精车。②黑色金属材料（淬火），加工精度达IT6，表面粗糙度≥Ra0.4m的外圆表面，粗车—半精车—粗磨—精磨。③高精度有色金属件：粗车—半精车—精车—金刚石车。④特高精度时应增加精密光整加工工艺路线的拟定孔加工路线：①钻—扩—粗铰—精铰：直径小于40mm的中小孔。小直径仅铰一次即可②粗镗（或钻）—半精镗—精镗：直径较大的孔、位置精度要求较高的孔系、单件小批生产中的非标准中小尺寸孔或有色金属材料的孔③钻-拉：多用于大批大量生产中加工盘、套类零件的圆孔、单键孔及花键孔。④粗镗—半精镗—粗磨—精磨：中小型淬硬零件的孔加工四种基本方案：划分加工阶段加工阶段一般为：粗加工、半精加工、精加工和光整加工。1）有利于保证加工质量。可使大切削量粗切引起的变形充分释放，由半精、精加工逐步校正。2）合理地使用设备。普通机床粗加工，数控机床精加工。充分发挥粗、精加工设备特点，有利于长期保证机床精度。3）有利于及早发现毛坯的缺陷。粗加工安排在前，若发现了毛坯缺陷，及时予以报废，以免继续加工造成工时的浪费。4）便于安排热处理工序。粗加工后要时效消除应力，精加工前要淬火，淬火变形可由精加工消除。粗精加工分开，使机床台数和工序数增加，批量较小时，机床负荷率低、不经济。所以当工件批量小、精度要求不太高、工件刚性较好时也可以不分或少分阶段。重型零件由于输送及装夹困难，一般在一次装夹下完成粗精加工。加工顺序的安排（1）“基准先行”原则基准表面先加工，为后续工序作可靠的定位。如轴类零件第—道工序一般为铣端面钻中心孔，然后以中心孔定位加工其它表面。（2）“先面后孔”原则当零件上有较大的平面可以用来作为定位基准时，总是先加工平面，再以平面定位加工孔，保证孔和平面之间的位置精度，这样定位比较稳定，装夹也方便，并可避免粗糙面钻孔引起的偏斜。（3）“先主后次”原则先加工主要表面（位置精度要求较高的基准面和工作表面）后加工次要表面（如键槽、螺孔、紧固小孔等）。次要表面一般在主要表面达到一定精度后，最终精加工之前。（4）“先粗后精”原则对于精度要求较高的零件，按由粗到精的顺序依次进行，逐步提高加工精度。这一点对于刚性较差的零件，尤其不能忽视。其它工序的安排热处理工序的安排：（1）粗加工前的预备热处理：消除组织的不均匀，细化晶粒，改善金属的切削加工性能。有退火、正火和调质。（2）中间工序间的时效退火热处理：消除残余应力引起工件的变形。（3）精加工前的最终热处理：获得零件使用上所需要的力学性能、表面硬度和抗蚀性，如淬火、渗碳、渗氮等。因淬火变形大，最终做磨削加工。辅助工序安排：（1）检验工序：重要工序的前后、送往外车间之前、最终检验。确保质量（2）清洗和去毛刺：淬火工序之前、全部完工之后。（3）消磁等：根据需要做消磁、平衡等安排工序的划分工序划分的原则：（1）工序集中的原则：将加工集中在少数几道工序内完成。可减少装夹次数、减少机床使用数量和占地面积、简化了生产组织和计划调度工作。但机床、工装一次性投资大，调整维修费事、不利于阶段划分。（2）工序分散的原则：将加工分散到较多的工序内进行。每工序内容简单，所用设备、工装也简单，调整维修方便，对工人要求低。但使用设备多、占地面积大、使用工人多。工序划分的方法：（1）刀具集中分序法：用同一把刀具加工完所有可加工的部位后再换刀完成它们所有可加工的部位。减少换刀次数、缩短空程时间，减少误差。（2）粗精加工分序法：完成全部粗加工、半精加工，最后作全部精加工。（3）加工部位分序法：按“先面后孔”、“先简单后复杂”、“先低后高（精度）”的加工顺序对需加工的部位划分工序。一、数控加工工艺分析方法（一）零件图的工艺分析（二）加工方法的选择（三）工序的划分（四）定位与夹紧方式的确定（五）加工顺序的安排（六）确定走刀路线和工步顺序（七）切削用量的选择（八）对刀点与换刀点的确定（九）高速切削加工技术二、典型零件数控加工工艺分析实例（一）数控车削加工典型零件工艺分析实例（二）数控铣削加工典型零件工艺分析实例一、数控加工工艺分析方法（一）零件图的工艺分析1、零件图分析（1）尺寸标注方法分析注意基准统一原则，减少累积误差。（2）零件图的完整性与正确性分析几何图素条件要求充分。（3）零件技术要求分析尺寸精度、形状精度、位置精度、表面粗糙度、热处理等都会影响工艺方案。同时考虑安装、刀具、切削用量。（4）零件材料分析材料影响价格、切削用量、工艺方案。2、零件的结构工艺性分析（1）采用统一的几何类型和尺寸，减少换刀，