3机械加工工艺规程制定.ppt

二、加工工艺路线的拟定二、加工工艺路线的拟定n拟定加工工艺路线是工艺规程设计的关键性拟定加工工艺路线是工艺规程设计的关键性工作，其影响到：工作，其影响到：加工质量、加工效率、员工的劳动强度、加工质量、加工效率、员工的劳动强度、设备投资、厂房面积、生产成本等。设备投资、厂房面积、生产成本等。n具体任务：具体任务：零件表面加工方法的选择、加工零件表面加工方法的选择、加工顺序的安排、以及工序的多少？顺序的安排、以及工序的多少？2021/9/2311.零件表面加工方法的选择n零件表面的加工方法，首先取决于加工表面零件表面的加工方法，首先取决于加工表面应有的应有的技术要求技术要求。n但这些技术要求不一定就是零件图所规定的但这些技术要求不一定就是零件图所规定的要求。有时可能由于要求。有时可能由于工艺上的原因工艺上的原因而在某些而在某些方面高于零件图上的要求：方面高于零件图上的要求：n 如因如因基准不重合基准不重合而提高对某基准表面的加而提高对某基准表面的加工要求；或由于工要求；或由于被被作为精基准而可能对其提作为精基准而可能对其提出更高的加工要求出更高的加工要求(工序基准）工序基准）。2021/9/232选择加工方法应考虑的因素：选择加工方法应考虑的因素：(1)(1)任何一种加工方法能获得的加工精度和表面粗糙度都有任何一种加工方法能获得的加工精度和表面粗糙度都有一个相当大的范围，但只有在某一个较窄的范围内才是经一个相当大的范围，但只有在某一个较窄的范围内才是经济的，这个范围的加工精度就是济的，这个范围的加工精度就是经济加工精度经济加工精度。n经济加工精度：在正常加工条件下经济加工精度：在正常加工条件下(采用符合采用符合质量标准的设备、工艺装备和标准技术等级的工质量标准的设备、工艺装备和标准技术等级的工人，不延长加工时间人，不延长加工时间)所能保证的加工精度和表所能保证的加工精度和表面粗糙度。面粗糙度。2021/9/233加工精度与成本2021/9/234各种加工方法可达到的经济加工精度和表面粗糙度可参阅有关的机械加工工艺人员设计手册中的有关资料。2021/9/235外圆表面的加工方法外圆表面的加工方法2021/9/236内孔表面的常用加工方法内孔表面的常用加工方法2021/9/237平表面的加工方法平表面的加工方法2021/9/238(2)要考虑工件材料的性质例如:淬火钢:应采用磨削加工;有色金属:采用磨削加工就会发生困难，一般采用金刚镗削或高速精细车削加工。2021/9/239(3)要考虑工件的结构形状和尺寸大小n回转工件可以用车削或磨削等方法加工孔（径深比小）；n（径深比大）孔径大的箱体上IT7级公差的孔，通常采用镗削或铰削加工，一般不宜采用车削或磨削；n（径深比大）孔径小的宜用铰孔，孔径大或长度较短的孔则宜用镗孔;n 箱体类零件的顶面和侧面铣、刨.2021/9/2310(4)要考虑生产率和经济性要求n可以改变毛坯的制造方法（近净成形技术），如用粉末冶金来制造油泵齿轮，用石腊铸造柴油机上的小零件等，均可大大减少机械加工的劳动量。n大批大量生产时，应采用高效率的、先进的工艺，如平面和孔的加工采用拉削代替普通的铣、刨和镗孔等加工方法。n近净成形技术近净成形技术是指零件成形后，仅需少量加工或不再加工，就可用作机械构件的成形技术。是指零件成形后，仅需少量加工或不再加工，就可用作机械构件的成形技术。是建立是建立在新材料、新能源、机电一体化、精密模具技术、计算机技术、自动化技术、数值分析和模拟技术等在新材料、新能源、机电一体化、精密模具技术、计算机技术、自动化技术、数值分析和模拟技术等多学科技术成果基础上，改造了传统的毛坯成形技术，使之由粗糙成形变为优质、高效、高精度、轻多学科技术成果基础上，改造了传统的毛坯成形技术，使之由粗糙成形变为优质、高效、高精度、轻量化、低成本的成形技术。成形后的机械构件具有精确的外形、高的尺寸精度、几何精度和好的表面量化、低成本的成形技术。成形后的机械构件具有精确的外形、高的尺寸精度、几何精度和好的表面粗糙度。技术包括：近净形铸造成形、精确塑性成形、精确连接、精密热处理改性、表面改性、高精粗糙度。技术包括：近净形铸造成形、精确塑性成形、精确连接、精密热处理改性、表面改性、高精度模具等专业领域，并且是新工艺、新装备、新材料以及各项新技术成果的综合集成技术。度模具等专业领域，并且是新工艺、新装备、新材料以及各项新技术成果的综合集成技术。2021/9/2311(5)要考虑工厂或车间的现有设备情况和技术条件n选择加工方法时应充分利用现有设备，挖掘企业潜力，发挥工人的积极性利创造性。但也应考虑不断改进现有的加工方法和设备，采用新技术和提高工艺水平，此外还应考虑设备负荷的平衡。2021/9/23122.加工阶段的划分（1）粗加工阶段：）粗加工阶段：去除余量、加工出精基准去除余量、加工出精基准（2）半精加工阶段：为精加工准备、完成次要表面加）半精加工阶段：为精加工准备、完成次要表面加工工（3）精加工阶段：保证质量）精加工阶段：保证质量（4）光整加工阶段：提高表面质量）光整加工阶段：提高表面质量零件加工时，往往不是依次加工完各个表面，零件加工时，往往不是依次加工完各个表面，而是将各表面的粗、精加工分开进行。而是将各表面的粗、精加工分开进行。按加工性质和作用的不同，工艺过程可划分如按加工性质和作用的不同，工艺过程可划分如下几个阶段：下几个阶段：2021/9/2313划分加工阶段的原因及好处划分加工阶段的原因及好处 n加工精度和表面质量，避免相互影响加工精度和表面质量，避免相互影响 n合理利用设备合理利用设备n安排热处理工序安排热处理工序粗加工后可及早发现毛坯的缺陷，及时修补或报废；n切削应力和热量的释放（时效处理）；n零件表面的精加工安排在最后、可防止或减少表面损伤。n便于组织生产 2021/9/23143.3.工序的集中与分散工序的集中与分散n工序的集中：每个工序的内容和工步都尽可能多，总工序数目减少，夹具的数目和工件的安装次数都减少。n工序的分散：工艺过程设计中，工序的组织遵循两种原则：2021/9/2315工序分散的特点（1）所使用的机床设备和工艺装备都比较简单，容易调整，生产工人也便于掌握操作技术；（2）有利于选用最合理的切削用量，减少机动工时；（3）机床设备数量多，生产面积大，工艺路线长；（4）生产节拍短，生产批量大的场合容易组织生产。2021/9/2316工序集中的特点（1）有利于采用高效的专用设备和工艺装备，显著提高生产率；（2）工序数目少，缩短了工艺过程，简化了生产计划和生产组织工作；（3）设备数量少，减少了操作工人人数和生产面积，工艺路线短；（4）工件装夹次数少，不仅缩短了辅助时间，而且由于一次装夹加工较多的表面，就容易保证它们之间的位置精度；（5）专用机床设备、工艺装备的投资大，调整和维修较费事，生产准备工作量大，转为新产品的生产也比较困难。2021/9/2317总之：n工序分散和集中各有特点，必须根据生产规模、零件的结构特点和技术要求、机床设备等具体生产条件综合分析，以便决定采用哪一种原则来组合工序。现代生产加工的技术发展趋势，工序内容的集中为一种方向。复合加工！复合加工！2021/9/23184.加工顺序的安排n零件表面的加工方法零件表面的加工方法确定之后，就要安排确定之后，就要安排加工的先后顺序加工的先后顺序，同时还要安排，同时还要安排热处理热处理、检验等其它工序在工艺过程中的位置。检验等其它工序在工艺过程中的位置。n零件加工顺序安排得是否合适，对加工质零件加工顺序安排得是否合适，对加工质量、生产率和经济性有较大的影响量、生产率和经济性有较大的影响。2021/9/2319例：加工顺序安排12021/9/2320机械加工顺序的安排 n一个零件上往往有几个表面需要加工，这些表面不仅本身有一定的精度要求，而且各表面间还有一定的位置要求。先加工哪里？n为了达到这些精度要求，各表面的加工顺序就不能随意安排，而必须遵循一定的原则。n这就是定位基准的选择和转换决定着加工顺序，以及前工序为后续工序准备好定位基准的原则。2021/9/2321(1)基面先行n作为精基准的表面应在工艺过程一开始就进行加工，因为后续工序中加工其它表面时要用它来定位。“即先基准后其它”。2021/9/2322(2)先面后孔n平面作为精基准是最理最理想的定位基准表面想的定位基准表面，应在工艺过程一开始尽早进行加工，因为后续工序中加工中可以用它来定位，并为孔的加工创造条件。2021/9/2323(3)先主后次n精基准加工好以后，接着应对精度要求较高的各主要表面（装配基面、工作表面）（装配基面、工作表面）进行粗加工、半精加工和精加工。精度要求较高的表面还需要进行光整加工。n（如箱体类零件一面两销加工出来以后）n应当以主要表面的加工为主线，排列开整个机械加工工艺路线。次要表面的加工穿插其中。n避免浪费，发现主要表面有缺陷后，次要表面就不要再加工了2021/9/2324(4)先粗后精n各主要表面按照粗加工、半精加工和精加工、光整加工交叉进行。n主要表面的精加工和光整加工一般放在最后阶段进行，以免受其它工序的影响。n次要表面的加工可穿插在主要表面加工工序之间。2021/9/2325适当安排热处理工序 n热处理工序在工艺过程中的安排是否恰当，是影响零件加工质量和材料使用性能的重要因素。n热处理的方法、次数和在工艺过程中的位置，应根据零件材料和热处理的目的而定。2021/9/2326(1)退火与正火n为了得到较好的表面质量、减少刀具磨损，需要对毛坯预先进行热处理，以消除组织的不均匀，降低硬度、细化晶粒，提高加工性。n对高碳钢零件用退火降低其硬度；n对低碳钢零件确要用正火的办法提高其硬度；n对锻造毛坯，因表面软硬不均不利于切削，通常也进行正火处理。n退火、正火等，一般应安排在机械加工之前进行。退火、正火等，一般应安排在机械加工之前进行。2021/9/2327(2)时效n为了消除残余应力应进行时效处理(其中包括人工时效和自然时效)。n残余应力无论在毛坯制造还是在切削加工时都会残留下来，不设法消除就要引起工件变形，降低产品质量，甚至造成废品。n粗加工前或精加工前2021/9/2328(3)淬火n淬火工序一般安排在精加工阶段的磨削加工之前进行。2021/9/2329(4)渗碳n由于碳渗的温度高，容易产生变形，因此一般渗碳工序安排在精加工之前进行。n氮化处理是为了提高零件表面硬度和抗腐蚀性。n一般安排在工艺过程的后部、该表面的最终加工之前。氮化处理前应调质。2021/9/2330(5)表面处理n为了提高零件的抗腐蚀能力、耐磨性、抗高温能力和导电率等，一般都采用表面处理的方法。n表面处理工序一般均安排在工艺过程的最后进行。2021/9/2331三、机床与工艺装备的选择机床机床刀具刀具夹具夹具工具工具量具等的选择。量具等的选择。包括：2021/9/23321.机床的选择通用和柔性设备应该是首选选择机床设备的原则是：(1)机床的主要规格尺寸应与被加工零件的外廓尺寸相适应。(2)机床的精度应与工序要求的加工精度相适应。(3)机床的生产率应与被加工零件的生产类型相适应。(4)机床的选择应适应工厂现有的设备条件。如果需要改装或设计专用机床，则应提出设计任务书，阐明与加工工序内容有关的参数、生产率要求，保证零件质量的条件以及机床总体布置形式等。2021/9/2333选择工艺装备，即确定各工序所用的刀具、夹具、量具和辅助工具等。(1)(1)夹夹具具的的选选择择 单单件件小小批批生生产产，应应尽尽量量选选用用通通用用工工具具，如如各各种种卡卡盘盘、虎虎钳钳和和回回转转台台等等；为为提提高高生生产产率率可可积积极极推推广广和和使使用用成成组组夹夹具具或或组组合合夹夹具具。大大批批大大量量生生产产可可采采用用高高效效的的液液压压气气动动等等专专用用工工具具。夹夹具的精度应与工件的加工精度要求相适应。具的精度应与工件的加工精度要求相适应。(2)(2)刀刀具具的的选选择择 一一般般采采用用通通用用刀刀具具或或标标准准刀刀具具，必必要要时时也也可可采采用用高高效效复复合合刀刀具具及及其其他他专专用用刀刀具具。刀刀具具的的类类型型、规规格格和和精精度度应应符符合合零件的加工要求。零件的加工要求。(3)(3)量量具具的的选选择择 单单件件小小批批量量生生产产应应采采用用通通用用量量具具，大大批批大大量量生生产产中中采采用用各各种种量量规规和和一一些些高高效效的的检检验验工工具具。选选用用的的量量具具精精度度应应与与零零件的加工精度相适应。件的加工精度相适应。如果需要采用专用的工艺装备时，则应提出设计任务书。如果需要采用专用的工艺装备时，则应提出设计任务书。2.工艺装备的选择2021/9/2334四、切削用量的确定应当从保证工件加工表面的质量、生产率、刀具耐用度以及机床功率等因素来考虑选择切削用量。不同的加工阶段，侧重点也有所不同（对不同的加工阶段，侧重点也有所不同（对应各阶段的任务）应各阶段的任务）。2021/9/2335粗加工毛坯余量大，加工的精度与表面的粗糙度要求不高。因此，粗加工切削用量的选择应在保证必要的刀具耐用度的前提下，尽可能提高生产率和降低成本。通常生产率以单位时间内的金属切除率表示：mm3/s。可见，提高切削速度、增大进给量和背吃刀量都能提高切削加工生产率。其中对刀具耐用度T影响最大，最小。在选择粗加工切削用量时，应首先选用尽可能大的背吃刀量，其次选用较大的进给量，最后根据合理的刀具耐用度，用计算法或查表法确定合适的切削速度。1.1.粗加工切削用量的选择粗加工切削用量的选择2021/9/2336(1)背吃刀量的选择 粗加工时，其由工件加工余量和工艺系统的刚度决定。在保留后续工序余量的前提下，尽可能将粗加工余量一次切除掉；若总余量太大，可分几次走刀。(2)进给量的选择 限制进给量的主要因素是切削力。在工艺系统的刚性和强度良好的情况下，可用较大的值。具体可用查表法，根据工件材料和尺寸大小、刀杆尺寸和初选的背吃刀量选取。(3)切削速度的选择 切削速度主要受刀具耐用度的限制，在及选定后，v可按公式计算得到。切削用量、和三者决定切削功率，确定v时应考虑机床的许用功率。粗加工切削用量2021/9/2337在在精精加加工工时时，加加工工精精度度和和表表面面粗粗糙糙度度的的要要求求都都较较高高，加加工工余余量量小小而而均均匀匀。因因此此，在在选选择择精精加加工工的的切切削削用用量量时时，着着重重是是考考虑虑保保证证加加工工质质量量，并并在在此此基基础础上尽量提高生产率。上尽量提高生产率。2.精加工切削用量的选择2021/9/2338(1)(1)背背吃吃刀刀量量的的选选择择 由由粗粗加加工工后后留留下下的的余余量量决决定定，一一般般a ap p不能太大，否则会影响加工质量。不能太大，否则会影响加工质量。(2)(2)进进给给量量的的选选择择 限限制制进进给给量量的的主主要要因因素素是是表表面面粗粗糙糙度度。应应根根据据加加工工表表面面的的粗粗糙糙度度要要求求、刀刀尖尖圆圆弧弧半半径径、工工件件材材料料、主偏主偏角及副偏角等选取。角及副偏角等选取。参见有关表格。参见有关表格。(3)(3)切切削削速速度度的的选选择择 主主要要考考虑虑表表面面粗粗糙糙度度要要求求和和工工件件的的材材料种类。当表面粗糙度要求较高时，切削速度也较大。料种类。当表面粗糙度要求较高时，切削速度也较大。精加工切削用量2021/9/2339作业8-11、8-12、8-13、8-14、8-152021/9/2340