第一章 机械加工工

绪论一.模具工业分为两大领域:二.模具制造的基本要求精度高寿命长制造周期短模具成本低三.我国模具制造水平四本课程的设置目的五本课程的主要内容机加工工艺规程的基本知识模具加工中常用方法典型零件的加工工艺模具的装配六本课程学习应达到的要求独立编制模具制造的工艺规程第一章机械加工工艺规程的编制第一节概述一、生产过程1.产品投产前的生产技术准备工作2.毛坯制造3.零件的加工过程4.产品的装配过程5.各种生产服务活动二、制造工艺过程及组成生产过程中改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等,使其成为半成品或者成品的过程称为工艺过程.如果用机加工方法来完成上述过程,我们称为机械加工工艺过程.机加工工艺过程的组成:若干工序,工序又分为安装,工位,工步和走刀等.1.工序:工艺过程的基本单元一个或一组工人,在一个工作地点对同一个或者同时对几个工件进行加工所连续完成的那一部分工艺过程.划分依据:工作地,加工对象是否改变及加工是否连续完成.2.安装:工件具有正确的位置及夹紧的过程称为装夹.工件经一次装夹后所完成的那部分工序成为安装.工序中应尽量减少安装次数.3.工位:为完成一定的工序内容,一次装夹工件后,工件与夹具或者设备的可动部分一起,相对于刀具或者设备的固定部分所占据的每一位置.工位的改变:例万能分度头改变工位4.工步:工步是在加工表面,主要切削参数和加工工具不变的情况下,所连续完成的那部分工序.目的:便于分析和描述工序内容,把工序划分为工步.5.走刀:刀具从工件表面每切削下的一层金属层称为走刀.通常用厚度表示.三、生产纲领和生产类型1、生产纲领企业在计划期内应该生产的产品数量和进度计划称为生产纲领.公式:N=Qn(1+α%+β%)2、生产类型的确定:按年产量分:①单件生产:品种多,仅生产一件或者数件,工作地的加工对象经常改变,很少重复生产②成批生产:产品种类多,同一产品有一定数量,成批生产或者一段时间后重复生产.③大量生产:产品种类单一,同一产品产量很大,工作地长期只完成某道工序四、工艺规程规定产品或者零部件制造工艺过程和操作方法等的工艺文件称为工艺规程.1、工艺规程的作用①指导生产的重要技术文件②生产组织和生产管理工作的基本依据③新建或者扩建工厂或车间的基本资料制定工艺规程的基本原则:保证低成本和高效率加工出符合图样要求的产品2.工艺规程的种类①机械加工工艺过程卡片:以工序为单位简要说明零件加工过程的一种工艺文件主要用于单件小批量和中批量生产②机械加工工序卡片:在机械加工工艺过程卡片的基础上,按每一道工序编制的工艺文件.3.对工艺规程的要求①产品质量可靠②工艺技术的先进性③经济性④有良好的劳动条件4.编制工艺规程的步骤①研究产品的装配图和零件图进行工艺分析②确定生产类型③确定毛坯④拟订工艺路线⑤确定加工余量,计算工序尺寸及其公差⑥选择机床设备,刀具,夹具和辅助工具⑦确定切削用量及时间定额⑧填写工艺文件1．在一道工序中只能有一次安装。()．2.用三把外圆车刀，同时车削阶梯轴的三个台阶，因为加工表面和加工工具均不相同，所以称为三个工步。3一组工人在同一个工作地点加工一批阶梯轴，先车好一端，然后调头再车这批轴的另一端，即使在同一台车床上加工，也应算作两道工序。4零件机械加工工艺过程组成的基本单元是（）。()A．工步B．工序C．安装D．走刀•5下面（）的结论是正确的。•A．一道工序只能有一次安装B．一次安装只能有一个工位•C．一个工位只能完成一个工步D．一道工序只能在一台设备上完成•6在加工表面和加工工具不变的情况下，所连续完成的那一部分工序称为：（）•A、工序•B、工步•C、共位•D、安装第二节零件的工艺分析一、零件的几何形状分析①基本表面②特殊表面零件表面的形状是选择加工方法的基本依据之一.二、零件结构的工艺分析零件结构的工艺分析是指设计的零件在满足使用要求的前提下制造的可行性和经济性.零件除了满足使用要求还必须便于制造,便于提高加工效率,节约成本。包括两个方面:•材料使用得当:便于加工和装配:三、零件的技术要求分析①各加工表面的尺寸精度和形状精度②各加工表面之间以及不加工表面和加工表面间的位置精度③表面粗糙度和其它表面要求④热处理及其它要求零件的各个面的作用不同,分为主要表面(配合面,工作表面)和次要表面(螺纹孔面,螺钉孔面等)第四节毛坯的选择毛坯:根据零件所要求的形状和工艺尺寸而制成的供进一步加工用的生产对象。正确选择毛坯具有重要的经济意义.一、毛坯的种类和选择1.种类:各种型材及板材、锻件、铸件、焊接件及其它毛坯。2.选择:①零件材料的工艺性及力学性能②零件的结构和尺寸大小③生产类型④工厂的生产条件⑤充分利用新工艺、新材料二、毛坯形状和尺寸的确定1、毛坯尺寸毛坯尺寸=零件设计尺寸+毛坯余量(加工总尺寸)2、毛坯余量和公差第三节定位基准一、基准及其分类基准：用来确定生产对象几何要素间几何关系所依据的那些点、线、面。基准可分为：设计基准、工艺基准。工艺基准又可分为：工序基准、定位基准、测量基准和装配基准等。1、设计基准在设计图样上所采用的基准称为设计基准。2、工艺基准工序基准：在工序图上用来确定本工序被加工表面尺寸、形状和位置所依据的基准定位基准：在加工中工件上用作定位的点、线、面粗基准精基准测量基准：工件在加工中或加工后，测量尺寸和形位误差所依据的基准装配基准：装配时用来确定零件或部件在产品中相对位置所依据的基准。如下图所示的定位环孔D（H7）的轴线是设计基准，在进行模具装配时又是模具的装配基准。二、工件定位的基本原理1、工件定位确定工件在机床上或者夹具中占有正确位置的过程称为定位。工件正确定位应满足的要求:①应使工件相对于机床处于一个正确的位置②应使位于机床或者夹具上的工件相对于刀具有一个正确位置工件刀具间的正确位置通常通过试切法和调整法保证试切法:是一种通过试切-测量-调整-再试切,反复进行到被加工尺寸达到要求为止的加工方法.调整法:是先调整好刀具和工件在机床上的相对位置,并在一批零件的加工过程中保持这个位置不变,来保证工件的加工尺寸2.工件定位的基本原理六个自由度:六点定则:用合理分布的六个支丞点来限制六个自由度,使工件在机床上或者夹具中完全确定下来.完全定位:六个自由度全部限制不完全定位:欠定位:必限自由度:实际加工中,工件必须限制的自由度.三、定位基准的选择定位基准的选择不仅影响工件加工精度,而且定位基准不同,其加工工艺路线也不可能相同.粗基准：用毛坯上未经加工的表面作定位基准，这种定位基准称为粗基准。选者粗基准时应该便于加工出精基准,而且应该有利于提高精基准的精度.精基准：用加工过的表面作定位基准，这种定位基准称为精基准。在选择定位基准时一般都是先根据零件的加工要求选择精基准，然后再考虑用那一组表面作粗基准才能把精基准加工出来。1．粗基准的选择原则工件加工的第一道工序所用基准都是粗基准,粗基准选择得正确与否，不但与第一道工序的加工有关，而且还将对该工件加工的全过程产生重大影响。选择粗基准，一般应遵循以下几项原则：（1）保证不加工表面位置正确原则：选不加工面为粗基准。这样可以保证不加工表面相对于加工表面具有一定的相对位置关系零件加工实例不加工表面加工余量（2）余量均匀原则①从保证重要表面加工余量均匀考虑，应选择重要表面作粗基准，床身加工就是一个很好的实例。在床身零件中，导轨面是最重要的表面，它不仅精度要求高,而且要求导轨面具有均匀的金相组织和较高的耐磨性。由于在铸造床身时,导轨面是倒扣在砂箱的最底部浇铸成型的，导轨面材料质地致密，砂眼、气孔相对较少，因此要求在加工床身时，导轨面的实际切除量要尽可能地小而均匀；故应选导轨面作粗基准加工床身底面，然后再以加工过的床身底面作精基准加工导轨面，这样做可以保证从导轨面上切除的加工余量少而均匀。②为了保证主要加工表面有足够余量,应选毛坯上余量最小的表面作为粗基准.(3)粗基准不重复使用粗基准通常只允许使用一次，这是因为粗基准一般都很粗糙，重复使用同一粗基准所加工的两组表面之间的位置误差会相当大，所以，粗基准一般不得重复使用。(4)粗基准表面应该平整,不能有飞边,浇注系统,冒口或其它缺陷上述选择粗基准的原则，有时不能同时兼顾，只能根据主次决择。2．精基准的选择原则选择精基准一般应遵循以下几项原则：（1）基准重合原则应尽可能选择所加工表面的设计基准为精基准，这样可以避免由于基准不重合引起的定位误差。基准重合与不重合的示例12312）统一基准原则应尽可能选择用同一组精基准加工工件上尽可能多的表面，以保证所加工的各个表面之间具有正确的相对位置关系。（3）自为基准原则一些表面的精加工工序，要求加工余量小而均匀，常以加工表面自身为精基准进行加工。4）互为基准原则当工件上两个加工表面之间的位置精度要求比较高时，可以采用两个加工表面互为基准的方法进行加工。上述四项选择精基准的原则，有时不可能同时满足，应根据实际条件决定取舍。四、工件的装夹方法1、找正法装夹工件直接找正法:用百分表及其他定位仪器或者目测在机床上使工件具有正确的位置的方法划线找正法:按毛坯或者半成品上预先划好的线找正工件,使工件有正确的位置的方法.2.用夹具装夹:利用夹具上的定位元件使工件获得正确的位置第五节工艺路线的拟订一、表面加工方法的选择1.面的加工方法选择的依据零件结构形状的组成机器零件的结构形状虽然多种多样，但它们都是由一些最基本的几何表面（外圆、孔、平面等）组成的，机器零件的加工过程实际就是获得这些几何表面的过程。面的加工要求同一种表面可以选用各种不同的加工方法加工，但每种加工方法的加工质量、加工时间和所花费的费用却是各不相同的。经济精度:在正常条件下(采用符合质量标准的设备,工艺装备和标准等级技术工人,不延长时间)所能保证的加工精度.面加工的次数与面的加工阶段具有一定技术要求的加工表面，一般都不是只通过一次加工就能达到图样要求的，对于精密零件的主要表面，往往要通过多次加工才能逐步达到加工质量要求。2.加工方法的选择首先根据零件主要表面的技术要求和工厂具体条件，先选定该表面最终加工工序加工方法，然后再逐一选定该表面各有关前导工序的加工方法。主要表面的加工方案和加工方法选定之后,再选定次要表面的加工方案和加工方法。选择加工方法应该注意的问题:①零件的结构形状和被加工表面的精度②零件材料的性质及热处理要求③生产效率和经济性要求④现有生产条件二、加工阶段的划分粗加工、半精加工和精加工、光整加工阶段等阶段.各个加工阶段的主要任务是：1.粗加工阶段任务:切除大部分余量特点:精度低.切削用量大,主要考虑提高生产效率2.半精加工阶段任务:为精加工表面做好准备,完成次要表面的加工特点:精度要求不高表面的最后加工方法3.精加工阶段任务:各主要表面达到零件图规定的加工质量要求。4.精整和光整加工阶段对于精度要求很高（IT5以上）、表面粗糙度值要求很小（Ra＜0．2）的表面，尚需安排精整和光整加工阶段任务:减小表面粗糙度和进一步提高尺寸精度和形状精度，但一般没有提高表面间位置精度的作用。加工过程划分为几个加工阶段的主要目的是：（1）保证零件加工质量粗加工阶段要切除加工表面上的大部分余量，切削力和切削热量都比较大，装夹工件所需夹紧力亦较大，被加工工件会产生较大的受力变形和受热变形；此外，粗加工阶段从工件上切除大部分余量后，残存在工件中的内应力要重新分布，也会使工件产生变形。如果加工过程不划分阶段，把各个表面的粗、精加工工序混在一起交错进行，那么安排在工艺过程前期通过精加工工序获得的加工精度势必会被后续的粗加工工序所破坏，这是不合理的。加工过程划分为几个阶段以后，粗加工阶段产生的加工误差，可以通过半精加工和精加工阶段逐步予以修正，这样安排，零件的加工质量容易得到保证。（2）有利于及早发现毛坯缺陷并得到及时处理粗加工各表面后，由于切除了各加工表面的大部分加工余量，可及早发现毛坯的缺陷（气孔、砂眼、裂纹和加工余量不够），以便及时报废或修补，不会浪费后续精加工工序的制造费用。（3）有利于合理利用机床设备粗加工工序需选用功