数控机床加工工艺第三章.ppt

1、第五节 机械加工精度及表面质量第三章 数控加工的工艺基础第四节 工艺尺寸及其公差的确定第三节 加工余量的确定第二节 机械加工工艺规程的制订第一节 基本概述第六节 轴类零件的加工第七节 箱体类零件的加工第一节 基本概述一、生产过程和工艺过程（一）生产过程 把原材料转变为成品的全过程，称为生产过程。生产过程一般包括原材料的运输、仓库保管、生产技术准备、毛坯制造、机械加工、装配、检验、喷涂和包装等。1.工序 一个或一组工人，在一个工作地对一个或同时对几个工件所连续完成的那一部分工艺过程，称为工序。（二）工艺过程2.工步 在加工表面或加工工具不变的情况下，所连续完成的那一部分工序内容，称为工步。复合工

2、步3.进给 在一个工步内，若被加工表面需切除的余量较大，可分几次切削，每次切削称为一次进给。4.安装 工件经一次装夹后所完成的那一部分工序，称为安装。5.工位 为了完成一定的工序部分，一次装夹工件后，工件（或装配元件）与夹具或设备的可动部分一起相对刀具或设备的固定部分所占据的每一个位置，称为工位。如图3-5所示。（一）生产纲领二、生产纲领和生产类型 生产纲领是指企业在计划期内应当生产的产品量和进度计划，通常称为年产量，按下式计算：11aQnN（二）生产类型 生产类型是指企业（或车间、工段、班组、工作地）生产专业化程度的分类，一般分为以下三类：F单件生产F大量生产F成批生产第二节 机械加工工艺规

3、程的制订 规定零件制造工艺过程和操作方法等的文件。称为工艺规程，有以下作用：工艺规程是指导生产的主要技术文件。工艺规程是生产组织和管理工作的基本依据。工艺规程是新建或扩建工厂或车间的基本资料。一、工艺规程的作用1.产品装配图和零件工作图。2.产品的生产纲领。3.产品验收的质量标准。4.现有的生产条件和资料。5.国内、外同类产品的有关工艺资料等。二、工艺规程制订时所需的原始资料（1）零件图的完整性与正确性分析。（2）零件技术要求分析（3）尺寸标注方法分析。（4）零件材料分析。三、工艺规程制订的步骤及方法（一）零件的工艺分析1.产品的零件图和装配图分析。2.零件的结构工艺性分析 零件结构工艺性是指

4、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济性。F零件的材料及其力学性能。F生产类型。F零件的结构形状和外形尺寸。（二）毛坯的确定确定毛坯时主要考虑以下因素：F外圆表面加工方法的选择（三）工艺路线设计1.加工方法的选择F内孔表面加工方法的选择F平面加工方法的选择F平面轮廓和曲面轮廓加工方法的选择F粗加工阶段 其任务是提高生产率。F半精加工阶段 其任务是为主要表面的精加工做好准备，并可完成一些次要表面加工。F精加工阶段 其任务是全面保证加工质量。F光整加工阶段 是提高尺寸精度、减小表面粗糙度。2.加工阶段的划分（1）各加工阶段的主要任务F保证加工质量F合理使用设备F便于及时发现毛坯缺陷

5、F便于安排热处理工艺（2）划分加工阶段的目的F工序划分原则1）工序集中原则：将工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。2）工序分散原则：将工件的加工分散在较多的工序内完成，每道工序的加工内容较少。F工序划分方法1）按所用刀具划分2）按安装次数划分3）按粗、精加工划分4）按加工部位划分3.工序的划分4.加工顺序的安排F切削加工工序的安排1）基面先行原则2）先粗后精原则3）先主后次原则4）先面后孔原则F热处理工序的安排1）预备热处理2）消除残余应力热处理3）最终热处理F辅助工序的安排1）粗加工全部结束后，精加工之前2）重要工序前后3）工件转向另一个车间前后4）全部加工结束之后F

6、工序间的衔接1.机床的选择1）机床的类型应与工件的划分原则相适应2）机床的主要规格尺寸应与工件的外形和加工表面尺寸相适应3）机床的精度应与工序要求的加工精度相适应2.定位基准与夹紧方案的确定 工件的定位和夹紧按第二章中的基准选择原则和夹紧要求确定1）力求设计基准、工艺基准与编程原点统一，以减少误差和计算工作量2）尽量减少装夹次数，减少装夹误差3）避免采用占机人工调整方案，提高加工效率（四）工序设计3.夹具的选择1）单件小批量生产，可优先选用组合夹具、通用夹具或可调夹具2）成批生产，可采用专用夹具3）大批量生产，可采用自动化夹具或多工位夹具4.刀具的选择 一般选用标准刀具，必要时可采用复合刀具和

7、专用刀具，尽可能选用先进刀具。要求：1）切削性能好2）精度高3）可靠性高4）刀具寿命高5）断屑及排屑性能好5.量具的选择6.进给路线的确定和工步顺序的安排1）使工件表面获得所要求加工精度和表面质量2）尽量使进给路线最短，减少空行程时间3）使数值计算容易，减少计算工作量7.工序加工余量、工序尺寸及其偏差的确定 确定工序加工余量应注意：1）采用最小加工余量2)余量要充分3）余量中应包含热处理引起的变形4）大零件应取大余量 工序加工余量、工序尺寸及其偏差的确定方法见本章第三、四节8.切削用量的确定 切削用量应遵循第一章第五节中所述原则和方法，根据加工性质、加工要求、工件材料、刀具尺寸和材料等查阅切削

8、手册并结合经验确定。还应考虑：1）刀具差异2）机床特性3）数控机床生产率9.时间定额的确定 时间定额是指在一定的生产条件下，规定生产一件产品或完成一道工序所需消耗的时间。由下列几部分组成：1）基本时间Tb 2)辅助时间Ta 3)布置工作地点时间Ts 4)休息与生理需要时间Tr 5)准备与终结时间Te 成批生产单件时间 Tc=Tb+Ta+Ts+Tr+Te/N 大量生产单件时间 Tc=Tb+Ta+Ts+Tr1.机械加工工艺过程卡片2.机械加工工艺卡片3.机械加工工序卡片 4.数控加工工序卡片5.数控加工刀具卡片6.数控加工进给路线图（五）填写工艺文件 加工余量是指加工过程中，所切去的金属层厚度。余

9、量有工序余量和加工总余量之分。工序余量是相邻两工序的工序尺寸之差；加工总余量是毛坯尺寸与零件图的设计尺寸之差，它等于各工序余量之和。即第三节 加工余量的确定一、加工余量的概念niiZZ1 工序余量与工序尺寸及其公差的关系 加工余量有单边余量和双边余量之分。平面的加工余量则指单边余量，內圆和外圆等回转体表面，加工余量 指双边余量。如图3-11所示。F对于外圆表面 2Z=da-dbF对于内圆表面 2Z=db-da（1）上工序表面粗糙度Ra和缺陷层Da 如图3-12。二、影响加工余量的因素1.上工序的各种表面缺陷和误差（2）上工序的尺寸公差Ta。（3）上工序的形位公差（也称空间误差）a 如图3-13

10、。2.本工序的装夹误差b 装夹误差包括定位误差，夹紧误差及夹具本身的误差。1.经验估算法 此法是凭工艺人员的实践经验估计加工余量。三、确定加工余量的方法2.查表修正法 将工厂生产实践和试验研究积累的有关加工余量的资料制成表格，并汇编成手册。3.分析计算法 此法是根据加工余量计算公式和一定的实验资料，对影响加工余量的各项因素进行综合分析和计算来确定加工余量的一种方法。第四节 工序尺寸及其公差的确定其计算方法是由最后一道工序开始向前推算，其具体步骤如下：1）确定毛坯总余量和工序余量2）确定工序公差。3）计算工序基本尺寸。4）标注工序尺寸公差。一、基准重合时工序尺寸及其公差的计算（一）工艺尺寸链二、

11、基准不重合时工序尺寸及其公差的计算（1）工艺尺寸链的定义：在机器装配或加工过程，相互联系其按一定顺序排列的封闭尺寸组合，称为尺寸链。其中，由单个零件在加工过程中的各有关工艺尺寸所组成的尺寸链，称为工艺尺寸链。1.工艺尺寸链的概念（2）工艺尺寸链的特征 1）关联性 2）封闭型（3）工艺尺寸链的组成F封闭环F组成环F组成环的判别（1）封闭环的基本尺寸2.工艺尺寸链计算的基本公式111nmjjmiiAAA（2）封闭环的极限尺寸11min1maxmaxnmjjmiiAAA（3）封闭环的平均尺寸（4）封闭环的上、下偏差111nmjjMmiiMMAAA111nmjjmiiEIAESAESA（5）封闭环的公

12、差11niiTATA（二）工序尺寸及其公差的计算1.定位基准与设计基准不重合的工序尺寸计算2.数控编程原点与基准不重合的工序尺寸计算第五节 机械加工精度及表面质量（一）加工精度 尺寸精度 限制加工表面与其基准间尺寸误差不超过一定的范围。几何形状精度 限制加工表面的宏观几何形状误差。相互位置精度 限制加工表面与其基准间的相互位置误差。一、加工精度和表面质量的基本概念（二）表面质量1.表面层的几何形状偏差 表面粗糙度 指零件表面的微观几何形状误差。表面波纹度 指零件表面周期性的几何形状误差。2.表面层的物理、力学性能 冷作硬化 残余应力 表面层金相组织变化二、表面质量对零件使用性能的影响 对零件耐

13、磨性的影响 当两个零件相互接触时，实质上只是两个零件接触表面上的一些凸峰相互接触，因此实际接触面积比理论接触面积要小得多，从而使单位面积上的压力很大。对零件疲劳强度的影响 零件表面层的残余应力对疲劳强度的影响很大。当残余应力为拉应力时，在拉应力作用下，会使表面的裂纹扩大，而降低零件的疲劳强度，减少了产品的使用寿命。对零件配合性质的影响 在间隙配合中，粗糙表面磨损后，会使间隙增大，改变原配合性质。在过盈配合中，粗糙表面的凸峰被挤掉平，过盈量减小，降低配合的可靠性。（一）工艺系统的几何误差及改善措施三、影响加工精度的因素及提高加工精度措施的1.主轴误差 机床主轴是装夹刀具或工件的位置基准，它的误差

14、也将直接影响工件的加工质量。2.导轨误差（二）工艺系统受力变形引起的误差及改善措施 工艺系统在切削力、传动力、惯性力、夹紧力以及重力等的作用下，会产生相应的变形，从而破坏已调好的刀具与工件之间的正确位置，使工件产生几何形状误差和尺寸误差。（三）工艺系统热变形引起的误差及改善措施1.机床的热变形 对机床的热变形构成影响的因素主要有电动机、电器和机械动力源的能量损耗转化发出的热。这些热都将或多或少的使机床机身、工作台和主轴等部位发生变形，如图所示。2.工件的热变形 由于切削热的作用，工件在加工过程中产生热变形，因其热膨胀影响了尺寸精度和形状精度。3.工件内应力引起的误差及改善措施四、影响表面粗糙度

15、的工艺因素及改善措施1.工件材料 一般韧性较大的塑性材料，加工后表面粗糙度较大，而韧性较小的塑性材料加工后易得到较小的表面粗糙度。2.切削用量 进给量越大，残留面积高度越高，零件表面越粗糙。因此，减小进给量可有效的减小表面粗糙度。3.刀具几何参数 主偏角、副偏角及刀尖圆弧半径对零件表面粗糙度有直接影响。4.切削液 切削夜的冷却和润滑作用能减小切削过程中的界面摩擦，降低切削区温度，抑制积屑瘤的产生，因此可大大减小表面粗糙度。第六节 轴类零件的加工一、轴类零件的结构特点和技术要求1.轴类零件的结构特点（1）直径精度和几何形状精度（2）相互位置精度（3）表面粗糙度2.轴类零件的技术要求二、轴零件的材

16、料、毛坯和热处理1.轴类零件的材料和热处理 一般轴类零件材料：45钢，热处理：正火、调质、淬火；中等精度而转速较高轴类零件材料：40Cr,热处理：调质和表面淬火；精度较高轴类零件材料：GCr15、65Mn,热处理：调质和表面淬火；高转速、重载轴类零件材料：20CrMnTi、20Cr、38CrMoAl,热处理：淬火、渗氮。2.轴类零件的毛坯 轴类零件的毛坯有棒料、锻件和铸件三种。1.主轴的技术条件分析 以CA6140主轴为例三、轴类零件的加工工艺分析2.车床主轴加工工艺过程工序1 准料工序2 精锻 立式精锻机工序3 热处理：正火工序4 锯头工序5 铣端面、钻中心孔 专用机床工序6 荒车：车各外圆

17、表面 卧式车床工序7 热处理：调质220-240HBW工序8 车大端面 卧式车床工序9 仿形车小端各部 仿形车床工序10 钻深孔 深孔钻床 工序11 车小端内锥孔 卧式车床工序12 车大端锥孔；车外短锥面及端面 卧式车床 工序13 钻大端锥面各孔 Z55钻床工序14 热处理：高频淬火90g6、短锥及莫氏6 号锥孔工序15 精车各外圆并车槽 数控车床工序16 粗磨外圆二段 万能外圆磨床工序17 粗磨莫氏锥孔 内圆磨床工序18 粗精铣花键 花键铣床工序19 铣键槽 铣床工序20 车大端内侧面及三段螺纹 卧式车床工序21 粗精磨各外圆及E、F两端面 万能外圆磨床工序22 粗精磨圆锥面 专用组合磨床工

18、序23 精磨莫氏6号内锥孔 主轴锥孔磨床工序24 检查（按图样技术要求项目检查）3.主轴加工工艺过程分析1）加工前的预加工2）热处理工序的安排3）定位基准的选择4）加工阶段的划分5）加工顺序的安排四、车偏心轴工艺分析1.工件结构分析点击视频画面播放2.采用一夹一顶的装夹方法粗车外圆、粗切槽点击视频画面播放3.找偏心轴点击视频画面播放4.粗车外圆后钻孔点击视频画面播放5.车偏心轴要点点击视频画面播放第七节 箱体类零件的加工一、箱体类零件的结构特点和技术要求1.箱体类零件的结构特点 由左图可见：各种箱体零件尽管形状各异，尺寸不一，但它们均有空腔、结构复杂、壁厚不均等共同特点。2.箱体类零件的主要技

19、术要求以下图车床主轴箱为例（1）孔径精度（2）孔与孔及平面的位置精度（3）主要平面的精度（4）表面粗糙度二、箱体类零件的材料和毛坯 箱体类零件的材料一般用灰铸铁，常用的牌号为HT200。这是因为灰铸铁不仅成本低，而且具有较好的耐磨性、可铸性、可切削性和阻尼特性。铸件毛坯的加工余量视生产批量而定。单件小批生产多用木模手工造型，毛坯精度低，加工余量大；大批大量生产时，通常采用金属模机器造型，毛坯精度高，加工余量小。三、箱体零件的加工工艺分析1.箱体零件主要表面加工方法的选择（1）箱体平面加工（2）箱体轴承支承孔加工2.箱体零件定位基准的选择（1）粗基准的选择（2）精基准的选择1）单件小批生产时以装配面为精基准。2）大批大量生产时以一面两孔作精基准。3.拟定箱体工艺过程的共性原则（1）加工顺序为先面后孔（2）加工阶段粗精分开（3）工序间合理安排热处理4.车床主轴箱加工工艺过程5.箱体加工的主要工序分析（1）保证平行孔系孔距精度的方法F找正法F坐标法F镗模法（2）保证同轴孔系同轴度的方法F利用已加工孔作支撑导向F采用调头镗第三章第三章 结束结束!