机械基础(高级)-第3章(最终)课件.ppt
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- 机械 基础 高级 最终 课件
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1、 了解毛坯的种类、选用,掌握机械加工工艺规程的编制、尺寸链的计算及其典型零件的工艺过程分析。目目 录录一、毛坯的种类及其特征二、加工余量的确定一、工艺规程制订的基本要求及 主要依据二、零件结构工艺性分析三、机械加工工艺路线的拟订一、工艺基准与设计基准重合时 工艺尺寸链的建立和计算二、工艺基准与设计基准不重合 时工艺尺寸链的建立和计算一、改进产品的结构设计二、采用新工艺和新方法三、缩减时间定额四、提高机械加工自动化程度一、轴类零件的加工二、套筒零件的加工三、箱体类零件的加工四、活塞的加工五、杆叉类零件的加工机械加工常用的毛坯主要有:铸件、锻件、型材、焊接件等1.铸件(1)木模手工造型铸件(2)金
2、属模机器造型铸件(3)金属型铸造铸件(4)离心铸造铸件(5)压力铸造铸件(6)熔模铸造2.锻件锻件毛坯有两种:一种是自由锻造锻件,另一种是模锻件。3.型材4.焊接件加工余量是指切削加工过程中所切去的金属层厚度。1.加工余量的概念对于被包容面 Z=上工序基本尺寸-本工序基本尺寸对于包容面 Z=本工序基本尺寸-上工序基本尺寸图3-1 单边余量与双边余量a)单边余量 b)双边余量 式中 Zmin最小工序余量;Zmax最大工序余量;Ti-1上工序尺寸的公差;Ti本工序尺寸的公差。加工总余量等于工序余量的之和:Z=ZZZ=式中 Z0加工总余量(毛坯余量);Zi各工序余量;n工序数。加工余量有双边余量和单
3、边余量之分。对于外圆和孔等回转表面,加工余量指双边余量,即以直径方向计算,实际切削的金属层厚度为加工余量的一半。平面的加工余量则是单边余量,它等于实际切削的金属层厚度。Z=Zmin+Ti-1 Zmax=Z+Ti=Zmin+Ti-1+Ti1niiZ图3-2 被包容面工序余量及公差2.加工余量的影响因素(1)前工序的误差和表面缺陷的因素图3-3 工件的加工表面层1)前工序表面粗糙度Ra和缺陷层 Hi-1(图3-3),本工序必须切 除,并要达到本工序对表面质 量的要求。表3-1 各种加工方法所得实验数据Ra和Hi-1(单位:m)2)前工序的尺寸公差Ti-1。3)前工序的形状、位置误差i-1。(2)本
4、工序的安装误差i 综合以上各个因素,列出下面的加工余量计算公式对于外圆、孔等对称加工余量,其计算公式为 2ZiTi-1+2(Ra+Hi-1)+2i-1+i 对于平面等非对称加工余量,其计算公式为 ZiTi-1+Ra+Hi-1+i-1+i 在应用上述公式时要根据具体情况进行修正,对于采用自为基准加工的零件(用浮动铰刀、浮动镗刀、拉刀加工孔,在无心磨床上磨削小轴等)要不计安装误差i,形位误差i-1中只有形状误差,不计位置误差,其计算公式为 2ZiTi-1+2(Ra+Hi-1)+2i-1 对于研磨、珩磨、超精磨和抛光等光整加工主要是降低表面粗糙度及提高形状、尺寸精度,其计算公式为 2ZiTi-1+2
5、Ra+2i-13.确定加工余量的方法(1)分析计算法(2)经验估计法(3)查表修正法4.确定工序尺寸及其公差(1)基准重合时工序尺寸及其公差的确定 例3-1 如图3-4所示,在某零件上需要加工一个孔,要求孔径为 mm。表面粗糙度Ra0.8,需要淬硬。锻件毛坯上孔已锻出,其工艺路线为:粗镗精镗热处理磨孔。解 1)确定加工余量。先根据工艺手册及生产经验确定各工序的加工量余量。0.03060各工序直径上的加工量余量:磨削余量 0.5mm精镗余量 1.5mm粗镗余量 mm加工总余量 mm。图3-4 孔加工工序尺寸及偏差 2)计算各工序尺寸。从精加工到粗加工确定各工序的工序尺寸。磨削是最后工序,磨削后应
6、达到零件图上规定的设计尺寸,即 。为了有足够的磨削余量,精镗后的孔径工序尺寸应为 D1=(60-0.5)mm=59.5mm为了有足够的精镗余量,粗镗后的孔径工序尺寸应为 D2=(59.5-1.5)mm=58mm为了有足够的粗镗余量,毛坯孔径的工序尺寸应为 D3=(58-6)mm=52mm3)确定各工序尺寸及上、下偏差。(2)基准不重合时工序尺寸及其公差的确定表3-2 工序尺寸及上、下偏差的确定 (单位:mm)1.制订工艺规程的基本要求 制订工艺规程的基本要求是,在保证产品质量的前提下,尽量提高生产率和降低成本。2.制订工艺规程的主要依据(即原始资料)1)产品的装配图和零件图。2)产品的生产纲领
7、。3)现有生产条件和资料。4)国内、国际同类产品的有关工艺资料。5)其他有关的资料、图册等。3.制订工艺规程的步骤 1)熟悉和分析制订工艺规程的主要依据,确定零件的生产纲领和生产类型,进行零件的结构工艺性分析。2)确定毛坯,包括选择毛坯类型及其制造方法。3)拟定工艺路线。4)确定各工序切削加工的设备、工艺装备和辅助工具。5)确定各工序的加工余量,计算工序尺寸及其公差。6)确定各主要工序的技术要求及检验方法。7)确定各工序的切削用量和时间定额。8)进行技术经济分析,选择最佳方案。9)填写工艺文件。1.零件结构工艺性的概念 零件的结构工艺性是指所设计的零件在能满足使用要求的前提下,制造的可行性和经
8、济性。在零件整个制造过程中,机械加工的工作量和耗费的费用最多,所以机械加工的结构工艺性就显得特别重要,从机械加工的角度来看,对零件结构工艺性有如下要求:1)减少加工表面的面积。图3-5 加工表面的面积a)改进前结构 b)改进后结构c)改进前结构 d)改进后结构图3-6 油孔的位置 a)改进前结构 b)改进后结构2)零件结构应便于加工和装夹。图3-7 易于刀具接近加 工表面的零件结构 a)改进前结构 b)改进后结构图3-11 孔端的结构3)零件的结构应考虑到加工时的安 全。a)改进前结构 b)改进后结构4)减少钻孔深度。5)零件的结构应能在给定的生产条 件和生产规模下采用先进工艺。6)同一零件多
9、个加工面的尺寸尽可 能一致。2.零件的技术要求1)加工表面的尺寸精度、形状精度和表面粗糙度。2)各加工表面之间的相互位置精度。3)采用的材料、硬度和热处理要求及其他特殊要求。1.表面加工方法的选择1)零件材料的性质。3)生产类型。2)形状和尺寸。4)生产条件。2.加工顺序的确定(1)机械加工工序的安排原则 1)先加工基准面。2)划分加工阶段。3)先面后孔。4)次要表面加工的安排。综上所述,一般机械加工的顺序是:加工精基准粗加工主要面精加工主要面光整加工主要面超精密加工主要面,次要表面的加工穿插在各阶段之间进行。(2)热处理工序的安排1)最终热处理。(3)辅助工序的安排2)预备热处理。3.确定工
10、序集中与分散的程度(1)工序集中和工序分散的概念 工序集中就是将零件的加工集中在少数几道工序内完成,每道工序的加工内容较多。工序分散就是将零件的加工分散在较多的工序内进行,每道工序的加工内容很少,最少时即每道工序仅一个简单工步。(2)工序集中和工序分散的特点1)工序集中的特点(指机械集中)。2)工序分散的特点。(3)工序集中与工序分散的选用 工序集中与工序分散各有其特点,应根据生产类型、现有生产条件、零件结构特点和技术要求等进行综合分析后选用。4.设备与工艺装备的选择(1)设备的选择(2)工艺装备的选择1)夹具的选择。2)刀具的选择。3)量具的选择。5.确定工序尺寸及其公差6.确定切削用量和时
11、间定额 正确选择切削用量,对保证加工精度、提高生产率、降低刀具的损耗和合理使用机床都能起到很大的作用。为了正确地确定时间定额,通常把工序消耗的时间分为(1)基本时间Tb(2)辅助时间Ta(3)布置工作地时间Ts(4)休息与生理需要时间Tr(5)单件时间Tp(6)准备和终结时间Te 正计算形式:已知各组成环的基本尺寸、公差及极限偏差,求封闭环的基本尺寸、公差及极限偏差。反计算形式:已知封闭环的基本尺寸、公差及极限偏差,求各组成环的基本尺寸、公差及极限偏差。中间计算形式:已知封闭环和部分组成环的基本尺寸、公差及极限偏差,求其余组成环的基本尺寸、公差及极限偏差。工艺尺寸链多属此种计算形式。例3.在镗
12、床上加工某箱体孔要求孔为,表面粗糙度为1.2,工艺安排及公差计算工序尺寸计算见表-。0.0350100表3-3 工艺安排及公差计算工序尺寸 (单位:mm)图3-12 尺寸链图 验算精铰余量Z的尺寸链如图3-12所示。验算精铰余量Z的尺寸 基本尺寸:Z1(10099.85)mm0.15mm 上偏差:BsZ1(0.0350)mm0.035mm 上述参数中工序的加工余量、经济精度、表面粗糙度可查工艺人员手册。解 加工余量公差为TTT即加工余量公差为前、本工序公差之和。当变动较大时需绘出以余量为封闭环的尺寸链图来进行验算。下偏差:BxZ1(00.087)mm0.087mm 铰削余量:mm Z1mix(
13、0.150.035)mm0.185mm Z1min(0.150.087)mm0.063mm 验算合格。若Z1min 或为负值时不适合,必须采用提高工序精度的方法或修改工序尺寸来使Z1min 0.0350.0870.153.中间工序尺寸链的建立和计算4.表面热处理工艺尺寸链的建立和计算1.定位基准与设计基准不重合时工艺尺寸链的建立和计算2.测量基准与设计基准不重合时工艺尺寸链的建立和计算 1)在满足产品设计要求的条件下,应该尽量简化零件结构,减小机械产品的尺寸大小及重量。2)使零件和部件满足通用化、标准化和系列化的要求,从而有可能合理地利用高生产率的工艺设备和先进的生产组织方式,显著地提高劳动生
14、产率。3)改善零部件结构,使其具有良好的工艺性,合理地规定加工精度和表面粗糙度的要求,以缩减机械加工和装配过程所消耗的劳动量,增加单位时间内生产的产品数。(1)提高毛坯的制造质量(2)少、无切削新工艺(3)改进机械加工方法 1)合理地选用高生产率的先进加工机床和工艺装备,并采用合理先进的加工方法。2)采用特种加工。2.缩减辅助时间1.缩减基本时间1)提高切削用量。2)采用复合刀具切削和多件加工,缩短单个零件的时间定额。1)采用先进夹具和先进的自动检测装置,减少零件装卸、找正和测量的时间。2)改进生产组织形式和劳动管理制度。根据零件的加工特性,采用比较先进的流水线形式组织生产。加强企业管理,进行
15、合理的劳动组织。3.缩减布置工作地时间 布置工作地时间,主要是消耗在更换刀具和调整刀具的工作布置工作地时间,主要是消耗在更换刀具和调整刀具的工作上。因此,缩减布置工作地时间主要是减少换刀次数、换刀时间上。因此,缩减布置工作地时间主要是减少换刀次数、换刀时间和调整刀具的时间。和调整刀具的时间。图3-19 快换刀夹1、2可转位硬质合金刀片减少调整机床、刀具和夹具的时间,可采取下列措施:1)采用易于调整的先进加工设备,如液压仿形机床、插销板式程序控制机床和数控机床等。2)夹具和刀具的通用化。3)减少换刀和调刀的次数和时间。4)减少夹具在机床上的装夹找正时间。4.缩减准备与终结时间 缩减准备与终结时间
16、的主要方法是扩大零件的批量和减少调整机床、刀具和夹具的时间。加工过程自动化是提高劳动生产率最理想的手段,但自动化加工投资大、技术复杂,因而要针对不同的生产类型,采取相应的自动化水平。1、概述 轴类零件是机器中的主要零件之一,它的主要功能是支承传动件(齿轮、带轮、离合器等)和传递转矩。图3-20 轴的类型a)光轴 b)空心轴 c)半轴 d)阶梯轴 e)花键轴 f)十字轴 g)偏心轴 h)曲轴 i)凸轮轴(1)轴类零件的技术要求1)尺寸精度。2)形状精度。3)位置精度。4)表面粗糙度。(2)轴类零件的材料、毛坯及热处理1)轴类零件的材料。轴类零件常用的材料45钢,40Cr等合金结构钢,轴承钢GCr
17、15和弹簧钢65Mn,20CrMoTi等。2)轴类零件的毛坯。轴类零件最常用的毛坯是圆棒料和锻件,只有某些大型或结构复杂的轴(如曲轴),在质量允许时才采用锻件。3)轴类零件的热处理。轴类零件的热处理包括正火处理、退火处理、表面淬火等。2.轴类零件加工工艺过程与工艺分析表-4 主轴生产工艺过程图3-21 磨床主轴 对于磨床主轴,其主要表面的精度和表面质量要求较高,其工艺特点如下:1)选择定位基准时,为了保证支承轴55与其他外圆的位置精度,全部以两个中心孔定位,符合基准统一原则;并且十分重视定位基准,其中心孔先后安排了三次研磨工序,使定位基面的精度逐次提高。2)有要求表面的加工工序划分的很细,如支
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