机械制造工艺学完整ppt课件.ppt
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1、5/23/2022.15/23/2022.2第二章第二章 机械加工工艺规程的设计机械加工工艺规程的设计 第一节 概 述 一、机械加工工艺规程的作用 : 1工艺规程是生产准备工作的依据 2工艺规程是组织生产的指导性文件 3工艺规程是新建和扩建工厂(或车间)时的原始资料 4便于积累、交流和推广行之有效的生产经验 5/23/2022.3二、机械加工工艺规程的制订程序二、机械加工工艺规程的制订程序 (一)机械加工工艺规程的设计原则 1)确保加工质量,可靠地达到产品图样所提出的全部技术条件;2)提高生产率,保证按期完成并力争超额完成生产任务;3)减少人力和物力的消耗,降低生产成本;4)尽量降低工人的劳动
2、强度,使操作工人有安全良好的工作条件。5/23/2022.4(二二)机械加工工艺规程的制订步骤和内容机械加工工艺规程的制订步骤和内容 1分析研究产品的装配图和零件图(1)熟悉产品的性能、用途、工作条件(2)对装配图和零件图进行工艺审查:审查图样的完整性和正确性 、审查零件技术要求的合理性、审查零件的结构工艺性 。例如 2选择毛坯3拟订工艺路线:选择定位基准,确定加工方法,划分加工阶段,决定工序的集中与分散,加工顺序的安排,以及安排热处理、检验及其他辅助工序 续5/23/2022.5例2-0a图示为汽车钢板弹簧和吊耳简图,试进行工艺审查。 例2-0 b如图为方头销的零件图,2H7孔要求装配时进行
3、配作,工件材料为T8A。试进行工艺审查。 1.分析研究产品的装配图和零件图举例分析研究产品的装配图和零件图举例分析结果如下5/23/2022.6分析结果分析结果1. 吊耳的内侧面是要求为不接触的,粗糙度要求过高。该面的表面粗造度可由原来的Ra3.2增大到Ra12.5,这样铣削时就可相应增大进给量,提高生产率等。2. 如图所示方头销,材料的选择不合理。改进办法:选用20Cr钢。为了保证硬度要求,进行局部渗碳处理,在渗碳时,由于工件较小,对2H7处用镀铜(或其它方法)保护,配钻2H7孔时就没有任何困难了。back5/23/2022.7(二二)机械加工工艺规程的制订步骤和内容机械加工工艺规程的制订步
4、骤和内容(续)续)4确定各工序所采用的设备5确定各工序所采用的工艺装备6确定各主要工序的技术要求及检验方法7确定各工序的加工余量、工序尺寸和公差8确定切削用量9确定工时定额10技术经济分析11填写工艺文件5/23/2022.8三、零件的结构工艺性及毛坯选择三、零件的结构工艺性及毛坯选择(一)零件的结构工艺性1零件尺寸要合理:(1)尺寸规格尽量标准化,(2)尺寸标注要合理 。 5/23/2022.9三、零件的结构工艺性及毛坯选择(续)三、零件的结构工艺性及毛坯选择(续)2零件结构要合理(1)零件结构应便于加工:1)退刀槽和让刀孔,2)刀具顺利地接近待加工表面 5/23/2022.10三、零件的结
5、构工艺性及毛坯选择(续)三、零件的结构工艺性及毛坯选择(续) (1)零件结构应便于加工零件结构应便于加工3)钻孔表面应与孔的轴线垂直,4)尽量将加工表面放在零件外部 5/23/2022.11三、零件的结构工艺性及毛坯选择(续)三、零件的结构工艺性及毛坯选择(续) (1)零件结构应便于加工零件结构应便于加工 5)配合面的数目要尽量少,6)减少零件的加工表面面积, 5/23/2022.12三、零件的结构工艺性及毛坯选择(续)三、零件的结构工艺性及毛坯选择(续) (1)零件结构应便于加工零件结构应便于加工7)减少加工的安装次数 5/23/2022.13三、零件的结构工艺性及毛坯选择(续)三、零件的结
6、构工艺性及毛坯选择(续)(2)零件结构应便于度量(3)零件结构应有足够的刚度 5/23/2022.14工序举例工序举例1阶梯轴的 工艺过程将包括下列加工内容:切一端面;打中心孔;切另一端面;打另一端中心孔;车大外圆;大外圆倒角;车小外圆;小外圆倒角;铣键槽;去毛刺。 5/23/2022.15序举例序举例2一个阶梯轴的生产工艺过程:一个阶梯轴的生产工艺过程:工序1:铣端面、打顶尖孔工序2:车外圆工序3:粗磨外圆工序4:热处理工序5:精磨外圆工序6:钳工修理粗磨和精磨使用同一台磨床能不能看成是一个工序呢?back5/23/2022.16课堂提问课堂提问25/23/2022.175/23/2022.
7、185/23/2022.195/23/2022.20二二.定位基准选择定位基准选择1粗基准的选择原则 在选择粗基准时,考虑的重点是如何保证各加工表面有足够的余量,及保证不加工表面与加工表面间的尺寸、位置符合零件图样设计要求。 (1)重要表面余量均匀原则重要表面余量均匀原则 必须首先保证工件重要表面具有较小而均匀的加工余量,应选择该表面作为粗基准。 back5/23/2022.21二二.定位基准选择定位基准选择(续)续) 1粗基准的选择原则粗基准的选择原则 (2)工件表面间相互位置要求原则 必须保证工件上加工表面与不加工表面之间的相互位置要求,应以不加工表面作为粗基准。如果在工件上有很多不加工的
8、表面,则应以其中与加工表面相互位置要求较高的不加工表面作粗基准5/23/2022.22二二.定位基准选择定位基准选择(续)续) 1粗基准的选择原则粗基准的选择原则(3)余量足够原则 如果零件上各个表面均需加工,则以加工余量最小的表面作为粗基准。 5/23/2022.23二二.定位基准选择定位基准选择(续)续) 1粗基准的选择原则粗基准的选择原则(4)总的材料去除量最小原则应选择加工面积大、形状复杂的表面作粗基准。如(5)定位可靠性原则作为粗基准的表面,应选用比较可靠、平整光洁的表面,以使定位准确、夹紧可靠。 (6)不重复使用原则 粗基准的定位精度低,在同一尺寸方向上只允许使用一次,不能重复使用
9、,否则定位误差太大。 5/23/2022.24二二.定位基准选择定位基准选择(续)续) 2精基准的选择原则精基准的选择原则 在选择精基准时,考虑的重点是如何减少误差,保证加工精度和安装方便。 (1)基准重合原则。 应尽可能选用零件设计基准作为定位基准,以避免产生基准不重合误差。 BTBATA5/23/2022.25二二.定位基准选择定位基准选择(续)续) 2精基准的选择原则精基准的选择原则(2)统一基准原则 应尽可能选用统一的精基准定位加工各表面,以保证各表面之间的相互位置精度。采用统一基准的好处在于:采用统一基准的好处在于:可以在一次安装中加工几个表面,减少安装次数和安装误差,有利于保证各加
10、工表面之间的相互位置精度;有关工序所采用的夹具结构比较统一,简化夹具设计和制造,缩短生产准备时间;当产量较大时,便于采用高效率的专用设备,大幅度地提高生产率。 5/23/2022.26二二.定位基准选择定位基准选择(续)续) 2精基准的选择原则精基准的选择原则(3)自为基准原则。 有些精加工或光整加工工序要求加工余量小而均匀,应选择加工表面本身作为精基准。 无心磨、珩磨、铰孔及浮动镗、抛光等都是自为基准的例子。 (4)互为基准反复加工原则。 有些相互位置精度要求比较高的表面,可以采用互为基准反复加工的方法来保证。 (5)定位可靠性原则 精基准应平整光洁,具有相应的精度,确保定位简单准确、便于安
11、装、夹紧可靠。 5/23/2022.27三、零件表面加工方法的选择三、零件表面加工方法的选择 1加工表面本身加工要求根据每个加工表面的技术要求和各种加工方法及其组合后所能达到的经济加工精度和表面粗糙度,确定加工方法及加工方案 。所谓经济加工精度和表面粗糙度是在正常加工条件下所能保证的加工精度和表面粗糙度。详见附录A1A10。 2被加工材料的性能 3生产类型 4本厂(或本车间)的现有设备情况及技术条件5/23/2022.28四、加工顺序的安排四、加工顺序的安排机械加工工序,热处理工序,辅助工序等 。1机械加工工序 :(1)先基面后其他,(2)先粗后精 ,(3)先主后次(主要表面是指装配基面、工作
12、表面等;次要表面是指非工作表面 ),(4)先面后孔。2热处理工序 :热处理是用来改善材料的性能及消除内应力的。(1)预备热处理 预备热处理安排在机械加工之前,以改善切削性能、消除毛坯制造时的内应力为主要目的。 (2)最终热处理 最终热处理安排在半精加工以后和磨削加工之前, (3)去除应力处理 最好安排在粗加工之后,精加工之前。 5/23/2022.29四、加工顺序的安排四、加工顺序的安排3辅助工序 辅助工序包括工件的检验、去毛刺、去磁、清洗和涂防锈油等。1)粗加工阶段结束之后;2)重要工序之后;3)送往外车间加工的前后,特别是热处理前后;4)特种性能(磁力探伤、密封性等)检验之前。 5/23/
13、2022.30五、工序的集中与分散五、工序的集中与分散 l工序集中与工序分散是拟定工艺路线的两个不同原则。 1工序集中的特点1)便于采用高效专用设备和工艺装备,来大大提高生产率;2)减少了设备数量,相应地减少了操作工人和生产面积;3)减少了工序数目,减少了运输工作量,简化了生产计划工作,缩短了生产周期;4)减少了工件安装次数,不仅有利于提高生产率,而且由于在一次安装中加工许多表面,也易于保证它们之间的相互位置精度;5)因为采用的专用设备和专用工艺装备数量多而复杂,所以机床和工艺装备的调整、维修费事,生产准备工作量很大。5/23/2022.31五、工序的集中与分散五、工序的集中与分散2工序分散的
14、特点1)采用比较简单的机床和工艺装备,调整容易;2)由于工序内容简单,有利于选择合理的切削用量,也有利于平衡工序时间,组织流水生产。3)生产准备工作量小,容易适应产品更换;4)对操作工人的技术要求低,或只需经过较短时间的训练;5)设备数量多,操作工人多,生产面积大。5/23/2022.32六、加工阶段的划分六、加工阶段的划分 1加工阶段的划分:粗加工阶段、半精加工阶段、精加工阶段、光整加工阶段。2.各加工阶段的目标: 3.划分加工阶段的目的 :(1)利于保证加工质量 ,(2)便于合理使用机床 ,(3)便于安排热处理工序 4.划分加工阶段的有利条件:1)粗加工各表面后可及早发现毛坯的缺陷, 2)
15、精加工工序安排在最后,可保护精加工后的表面少受损伤或不受损伤。 续5/23/2022.33各加工阶段的目标:各加工阶段的目标:粗:其主要问题是如何获得高的生产率半精:应为主要表面的精加工做好准备,并完成一些次要表面的加工。精:保证各主要表面达到或基本达到(精密件)图样规定的质量要求 光整 :光整加工阶段是以提高加工的尺寸精度和减小表面粗糙度为主,一般不用以纠正形状精度和位置精度。 back5/23/2022.34阶段名称目 的尺寸公差等级范围Ra值范围 (m)相应加工方法粗加工尽快从毛坯上切除多余材料,使其接近零件的形状和尺寸IT12IT112512.5粗车、粗镗、粗铣、粗刨、钻孔等半精加工进
16、一步提高精度和降低表面粗糙度Ra值,并留下合适的加工余量,为主要表面精加工作准备IT10IT96.33.2半精车、半精镗、半精铣、半精刨、扩孔等精加工使一般零件的主要表面达到规定的精度和粗糙度要求,或为要求很高的主要表面进行精密加工作准备一般精加工IT8IT7(精车外圆可达IT6)1.60.8精车、精镗、精铣、精刨、粗磨、粗拉、粗铰等精密精加工IT7-IT6(精磨外圆可达IT5)0.80.2精磨、精拉、精铰等精密加工在精加工基础上进一步提高精度和减小表面粗糙度Ra值的加工(对于其中不提高精度,只减小表面粗糙度Ra值的加工又称光整加工)IT5IT30.10.008研磨、珩磨、超精加工、抛光等超精
17、密加工比精密加工更高级的亚微米加工和纳米加工,只用于加工极个别的超精密零件高于IT30.012金刚石刀具切削、超精密研磨和抛光等5/23/2022.35第三节第三节 机械加工的工序设计机械加工的工序设计 一、机床和工艺装备的选择 1.机床的选择原则 :(1)机床的加工尺寸范围应尽量与零件外形尺寸相匹配,(2)机床的精度应与工序要求的加工精度相匹配 ,(3)机床的生产率应与零件的生产类型相匹配 ,(4)机床的选择应与现有设备条件相匹配2.工艺装备的选择原则:工艺装备主要指夹具、刀具、量具和辅具等 . 5/23/2022.36二、加工余量与工序尺寸及公差的确定二、加工余量与工序尺寸及公差的确定 1
18、.加工余量的基本概念加工余量的基本概念 加工余量加工余量是指加工时从加工表面上切除的金属层总厚度。加工余量可分为工序余量和总余量。在由毛坯加工成成品的过程中,毛坯尺寸与成品零件图的设计尺寸之差,称为加工总余量(毛坯余量),即某加工表面上切除的金属层总厚度。 工序余量工序余量是指某一表面在一道工序中切除的金属层厚度,即相邻两工序的尺寸之差或上工序的工序尺寸与本工序的工序尺寸之差 5/23/2022.37二、加工余量与工序尺寸及公差的确定(续)二、加工余量与工序尺寸及公差的确定(续)1.加工余量的基本概念加工余量的基本概念 (1) 工序余量与工序尺寸 5/23/2022.38二、加工余量与工序尺寸
19、及公差的确定(续)二、加工余量与工序尺寸及公差的确定(续)1.加工余量的基本概念加工余量的基本概念对于外表面 Zbab对于内表面 Zbba式中 Zb本工序的工序加工余量; a前工序的工序尺寸; b本工序的工序尺寸。对于轴 2Zbdadb对于孔 2Zbdbda式中 Zb半径上的加工余量;da前工序的加工表面的直径;db本工序的加工表面的直径。 5/23/2022.39二、加工余量与工序尺寸及公差的确定(续)二、加工余量与工序尺寸及公差的确定(续)1.加工余量的基本概念加工余量的基本概念加工余量也是个变动值。把加工余量分为公称余量、最小余量和最大余量。当工序尺寸用基本尺寸计算时,所得到的加工余量称
20、为基本余量或称公称余量。若以极限尺寸计算时,所得余量会出现最大或最小余量,其差值就是加工余量的变动范围。如图所示。 外表面的加工余量: ZbminaminbmaxZbmaxamaxbmin式中 Zmin最小加工余量; Zmax最大加工余量;amin前工序最小工序尺寸;bmin本工序最小工序尺寸;amax前工序最大工序尺寸; bmax本工序最大工序尺寸。 续5/23/2022.40二、加工余量与工序尺寸及公差的确定(续)二、加工余量与工序尺寸及公差的确定(续)1.加工余量的基本概念加工余量的基本概念back5/23/2022.41二、加工余量与工序尺寸及公差的确定(续)二、加工余量与工序尺寸及公
21、差的确定(续)1.加工余量的基本概念加工余量的基本概念(2)余量公差余量公差余量公差余量公差是加工余量的变动范围,其值为TZbZmaxZmin(amaxbmin)(aminbmax)TaTb式中 TZb本工序余量公差;Ta上工序尺寸公差;Tb本工序尺寸公差。 5/23/2022.42二、加工余量与工序尺寸及公差的确定(续)二、加工余量与工序尺寸及公差的确定(续)1.加工余量的基本概念加工余量的基本概念(3)工序尺寸及其公差的标注:工序尺寸的公差可按各种加工方法的经济精度选定,并规定在零件的“入体”(指向工件材料体内)方向,即对于被包容面(如轴、键宽等),工序尺寸公差带都取上偏差为零,即加工后的
22、基本尺寸与最大极限尺寸相等;对于包容面(如孔、键槽宽等),工序尺寸公差带都取下偏差为零,即加工后的基本尺寸与最小极限尺寸相等。孔距工序尺寸公差,一般按对称偏差标注。孔距工序尺寸公差,一般按对称偏差标注。毛坯尺寸公差可取对称偏差,也可为非对称偏差。毛坯尺寸公差可取对称偏差,也可为非对称偏差。5/23/2022.43二、加工余量与工序尺寸及公差的确定(续)二、加工余量与工序尺寸及公差的确定(续)1.加工余量的基本概念加工余量的基本概念(4)加工总余量。Z总式中 Z总总加工余量;Zi 第i道工序的工序余量;n该表面总共加工的工序数。 Z总niiZ1 5/23/2022.44二、加工余量与工序尺寸及公
23、差的确定(续)二、加工余量与工序尺寸及公差的确定(续)2.影响加工余量的因素影响加工余量的因素 前工序加工面(或毛坯)的表面质量(包括表面粗糙度和表面破坏层深度); 前工序(或毛坯)的工序尺寸公差; 前工序的各表面相互位置的空间偏差,如轴心线的平行度、垂直度和同轴度误差等; 本工序的安装误差,如定位误差和夹紧误差; 热处理后出现的变形。5/23/2022.45二、加工余量与工序尺寸及公差的确定(续)二、加工余量与工序尺寸及公差的确定(续)3.确定加工余量的方法确定加工余量的方法 (1)经验估计法:估计的加工余量一般偏大。此法常用于单件小批生产。 (2)查表修正法查表修正法:根据有关手册可查得。
24、应用比较广泛。 (3) 分析计算法分析计算法 :根据一定的试验资料和计算公式,这种方法确定的加工余量最经济合理,但需要全面的试验资料,计算也较复杂,实际应用较少。5/23/2022.46二、加工余量与工序尺寸及公差的确定(续)二、加工余量与工序尺寸及公差的确定(续)4工序尺寸的确定工序尺寸的确定l对于简单的工序尺寸,在决定了各工序余量及其所能对于简单的工序尺寸,在决定了各工序余量及其所能达到的经济精度之后,就可以计算各工序尺寸及其公达到的经济精度之后,就可以计算各工序尺寸及其公差,其计算方法采用差,其计算方法采用“逆推法逆推法”,即由最后一道工序,即由最后一道工序开始逐步往前推算。开始逐步往前
25、推算。l对于复杂零件的工艺过程,或零件在加工过程中需要对于复杂零件的工艺过程,或零件在加工过程中需要多次转换工艺基准,或工艺尺寸从尚需继续加工的表多次转换工艺基准,或工艺尺寸从尚需继续加工的表面标注时,工艺尺寸及其公差的计算就比较复杂,这面标注时,工艺尺寸及其公差的计算就比较复杂,这时需利用工艺尺寸链进行分析计算。时需利用工艺尺寸链进行分析计算。 5/23/2022.47三、工艺尺寸链三、工艺尺寸链(一一)概述概述 尺寸链是指由相互联系的按一定顺序排尺寸链是指由相互联系的按一定顺序排列的封闭尺寸组。列的封闭尺寸组。1.尺寸链的分类尺寸链的分类按功能:尺寸链可分为工艺尺寸链和装按功能:尺寸链可分
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