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第五章機(jī)械加工工藝規(guī)程的制定本章主要介紹以下內(nèi)容:5.1零件制造的工藝過(guò)程
5.2工藝規(guī)程的作用及設(shè)計(jì)步驟
5.3零件工藝性分析與毛坯的選擇
5.4定位基準(zhǔn)的選擇
5.5工藝路線的擬定
5.6加工余量的確定
5.7尺寸鏈和工序尺寸的確定
5.8時(shí)間定額和經(jīng)濟(jì)分析
難點(diǎn):尺寸鏈和工序尺寸的確定;定位基準(zhǔn)的選擇
機(jī)械加工的目的是將毛坯加工成符合產(chǎn)品要求的零件。通常,毛坯需要經(jīng)過(guò)若干工序才能轉(zhuǎn)化為符合產(chǎn)品要求的零件。一個(gè)相同結(jié)構(gòu)相同要求的機(jī)器零件,可以采用幾種不同的工藝過(guò)程完成,但其中總有一種工藝過(guò)程在某一特定條件下是最經(jīng)濟(jì)、最合理的。
在現(xiàn)有的生產(chǎn)條件下,如何采用經(jīng)濟(jì)有效的加工方法,合理地安排加工工藝路線以獲得符合產(chǎn)品要求的零件,這是本章所要解決的重點(diǎn)。
5.1零件制造的工藝過(guò)程一、幾個(gè)概念1、生產(chǎn)過(guò)程:從原材料或半成品到成品制造出來(lái)的各有關(guān)勞動(dòng)過(guò)程的總和稱為工廠的生產(chǎn)過(guò)程。一臺(tái)產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程包括的內(nèi)容有:1)原材料的購(gòu)置、運(yùn)輸、檢驗(yàn)、保管;2)生產(chǎn)準(zhǔn)備工作:如編制工藝文件,專用工裝及設(shè)備的設(shè)計(jì)與制造等;3)毛坯制造;4)零件的機(jī)械加工及熱處理;5)產(chǎn)品裝配與調(diào)試、性能試驗(yàn)以及產(chǎn)品的包裝、發(fā)運(yùn)等工作。提示:
生產(chǎn)過(guò)程往往由許多工廠或工廠的許多車間聯(lián)合完成,這有利于專業(yè)化生產(chǎn),提高生產(chǎn)率、保證產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本。2、工藝過(guò)程:在生產(chǎn)過(guò)程中凡直接改變生產(chǎn)對(duì)象的尺寸、形狀、性能(包括物理性能、化學(xué)性能、機(jī)械性能等)以及相對(duì)位置關(guān)系的過(guò)程,統(tǒng)稱為工藝過(guò)程。
工藝過(guò)程又可分為鑄造、鍛造、沖壓、焊接、機(jī)械加工、裝配等工藝過(guò)程,本門(mén)課程只研究機(jī)械加工工藝過(guò)程和裝配工藝過(guò)程;
二、機(jī)械加工工藝過(guò)程
(一)定義:
用機(jī)械加工的方法,直接改變?cè)牧匣蛎餍螤?、尺寸和性能等,使之變?yōu)楹细窳慵倪^(guò)程,稱為機(jī)械加工工藝過(guò)程,又稱工藝路線或工藝流程。(二)機(jī)械加工工藝過(guò)程的組成
機(jī)械加工工藝過(guò)程由若干個(gè)按一定順序排列的工序組成。
機(jī)械加工工藝過(guò)程組成
1)工序 指一個(gè)(或一組)工人在一個(gè)工作地點(diǎn)(如一臺(tái)機(jī)床或一個(gè)鉗工臺(tái)),對(duì)一個(gè)(或同時(shí)對(duì)幾個(gè))工件連續(xù)完成的那部分工藝過(guò)程,稱為工序。
區(qū)分工序的主要依據(jù)是:工作地點(diǎn)固定和工作連續(xù)。
工序是組成工藝過(guò)程的基本單元,也是制定生產(chǎn)計(jì)劃、進(jìn)行經(jīng)濟(jì)核算的基本單元。工序又可細(xì)分為安裝、工位、工步、走刀等組成部分。
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2)安裝
工件加工前,使其在機(jī)床或夾具中相對(duì)刀具占據(jù)正確位置并給予固定的過(guò)程,稱為裝夾。(裝夾包括定位和夾緊兩過(guò)程)
安裝是指工件通過(guò)一次裝夾后所完成的那一部分工序。
例如:上圖中的第1道工序,若對(duì)工件的兩端連續(xù)進(jìn)行車端面、鉆中心孔,就需要兩次安裝(分別進(jìn)行加工),每次安裝有兩個(gè)工步(車端面和鉆中心孔)
3)工位
為了減少工序中的裝夾次數(shù),常采用回轉(zhuǎn)工作臺(tái)或回轉(zhuǎn)夾具,使工件在在一次裝夾中,可先后在機(jī)床上占有不用的位置進(jìn)行加工,每個(gè)位置上所完成的那一部分工序稱為一個(gè)工位。
下圖為在三軸鉆床上利用回轉(zhuǎn)工作臺(tái),按四個(gè)工位連續(xù)完成每個(gè)工件的裝夾、鉆孔、擴(kuò)孔和鉸孔。
采用多工位加工,可提高生產(chǎn)率和保證被加工表面的相互位置精度。4)工步
當(dāng)加工表面、切削刀具、切削用量都不變的情況下所完成的那部分工序,稱為工步。工步是構(gòu)成工序的基本單元。為了提高生產(chǎn)率,常常用幾把刀具同時(shí)加工幾個(gè)表面,這樣的工步稱為復(fù)合工步,如下圖所示。5)走刀
走刀(又稱工作行程)是指刀具相對(duì)工件加工表面進(jìn)行一次切削所完成的那部分工作。每個(gè)工步可包括一次走刀或幾次走刀。
(三)機(jī)械加工工藝過(guò)程與生產(chǎn)類型
不同的生產(chǎn)類型,其生產(chǎn)過(guò)程和生產(chǎn)組織、車間的機(jī)床布置、毛坯的制造方法、采用的工藝裝備、加工方法以及工人的熟練程度(技術(shù)水平)等都有很大的不同,因此在制定工藝路線時(shí)必須明確該產(chǎn)品的生產(chǎn)類型。(不同生產(chǎn)類型的加工工藝過(guò)程舉例)。
1、生產(chǎn)綱領(lǐng):
指包括備品、備件在內(nèi)的該產(chǎn)品的年產(chǎn)量。產(chǎn)品的年生產(chǎn)綱領(lǐng)就是產(chǎn)品的年生產(chǎn)量。零件的年生產(chǎn)綱領(lǐng)由下式計(jì)算N=Qn(1+a)(1+b)式中:
N:零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)(件/年);
Q:產(chǎn)品的年產(chǎn)量(臺(tái)/年);
n:單臺(tái)產(chǎn)品該零件的數(shù)量(件/年);
a:備品率,以百分?jǐn)?shù)計(jì);
b:廢品率,以百分?jǐn)?shù)計(jì)。
2、生產(chǎn)類型:
根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)的大小,生產(chǎn)可分為三種類型:1)單件生產(chǎn):
定義:?jiǎn)蝹€(gè)的生產(chǎn)不同結(jié)構(gòu)和不同尺寸的產(chǎn)品。
特點(diǎn):產(chǎn)品的種類繁多。2)成批生產(chǎn):
定義:一年中分批、分期地制造同一產(chǎn)品。
特點(diǎn):生產(chǎn)品種較多,每種品種均有一定數(shù)量,各種產(chǎn)品分批、分期輪番進(jìn)行生產(chǎn)。小批生產(chǎn):生產(chǎn)特點(diǎn)與單件生產(chǎn)基本相同。
中批生產(chǎn):生產(chǎn)特點(diǎn)介于小批生產(chǎn)和大批生產(chǎn)之間。
大批生產(chǎn):生產(chǎn)特點(diǎn)與大量生產(chǎn)相同。3)大量生產(chǎn):
定義:全年中重復(fù)制造同一產(chǎn)品。特點(diǎn):產(chǎn)品品種少、產(chǎn)量大,長(zhǎng)期重復(fù)進(jìn)行同一產(chǎn)品的加工。
小測(cè)驗(yàn)參考答案為:1)B2)B3)B4)C5)B6)A7)C8)B。
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5.2工藝規(guī)程的作用及設(shè)計(jì)步驟一、工藝規(guī)程1、定義:
規(guī)定產(chǎn)品或零部件制造工藝過(guò)程和操作方法等的工藝文件稱為工藝規(guī)程。其中,規(guī)定零件機(jī)械加工工藝過(guò)程和操作方法等的工藝文件稱為機(jī)械加工工藝規(guī)程。工藝規(guī)程中包括各個(gè)工序的排列順序,加工尺寸、公差及技術(shù)要求,工藝設(shè)備及工藝措施,切削用量及工時(shí)定額等內(nèi)容。
2、工藝規(guī)程的作用:
(1)指導(dǎo)生產(chǎn)的主要技術(shù)文件:起生產(chǎn)的指導(dǎo)作用;
(2)是生產(chǎn)組織和生產(chǎn)管理的依據(jù):即生產(chǎn)計(jì)劃、調(diào)度、工人操作和質(zhì)量檢驗(yàn)等的依據(jù);
(3)是新建或擴(kuò)建工廠或車間主要技術(shù)資料。
總之,零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程是每個(gè)機(jī)械制造廠或加工車間必不可少的技術(shù)文件。生產(chǎn)前用它做生產(chǎn)的準(zhǔn)備,生產(chǎn)中用它做生產(chǎn)的指揮,生產(chǎn)后用它做生產(chǎn)的檢驗(yàn)。3、工藝規(guī)程的格式:
為了適應(yīng)工業(yè)發(fā)展的需要,加強(qiáng)科學(xué)管理和便于交流,原機(jī)械電子工業(yè)部還制訂了指導(dǎo)性技術(shù)文件JB/Z187.3—88《工藝規(guī)程格式》,要求各機(jī)械制造廠按統(tǒng)一規(guī)定的格式填寫(xiě)。
按照規(guī)定,屬于機(jī)械加工工藝規(guī)程的有:1)機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片。
2)機(jī)械加工工序卡片。
3)標(biāo)準(zhǔn)零件或典型零件工藝過(guò)程卡片。
4)單軸自動(dòng)車床調(diào)整卡片。
5)多軸自動(dòng)車床調(diào)整卡片。
6)機(jī)械加工工序操作指導(dǎo)卡片。
7)檢驗(yàn)卡片等。
最常用的是:機(jī)械加工工藝過(guò)程綜合卡片和機(jī)械加工工序卡片。(1)機(jī)械加工工藝過(guò)程綜合卡片:
其格式見(jiàn)表5.4。
此卡片的特點(diǎn):是以工序?yàn)閱挝唬?jiǎn)要說(shuō)明產(chǎn)品或零、部件的加工過(guò)程的一種工藝文件。它是生產(chǎn)管理的主要技術(shù)文件。
適用范圍:廣泛用于單件小批生產(chǎn)。
(2)機(jī)械加工工序卡片其格式見(jiàn)教材表5.5。此卡片的特點(diǎn):在工藝過(guò)程卡片的基礎(chǔ)上按每道工序所編的一種工藝文件,一般具有工序簡(jiǎn)圖,并詳細(xì)說(shuō)明該工序的每一個(gè)工步的加工內(nèi)容、工藝參數(shù)、操作要求以及所用設(shè)備和工藝裝備等。
適用范圍:主要用于大批大量生產(chǎn)中所有零件,中批生產(chǎn)中的重要零件和單件小批生產(chǎn)中的關(guān)鍵工序。
二、工藝規(guī)程設(shè)計(jì)所需原始資料(1)產(chǎn)品裝配圖、零件圖;
(2)產(chǎn)品驗(yàn)收質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn);
(3)產(chǎn)品的年生產(chǎn)綱領(lǐng);
(4)毛坯材料與毛坯生產(chǎn)條件; (5)制造廠的生產(chǎn)條件(6)工藝規(guī)程設(shè)計(jì)、工藝裝備設(shè)計(jì)所用設(shè)計(jì)手冊(cè)和有關(guān)標(biāo)準(zhǔn);
(7)國(guó)內(nèi)外先進(jìn)制造技術(shù)資料等。三、工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)原則(1)必須可靠保證零件圖紙上所有技術(shù)要求的實(shí)現(xiàn);(2)保證經(jīng)濟(jì)上的合理性:即要成本低,消耗要小;(3)保證良好的安全工作條件:盡量減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度,保障生產(chǎn)安全,創(chuàng)造良好的工作環(huán)境;(4)要從本廠實(shí)際出發(fā);(5)所制訂的工藝規(guī)程隨著實(shí)踐的檢驗(yàn)和工藝技術(shù)的發(fā)展與設(shè)備的更新,應(yīng)能不斷地修訂完善。
四、機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)的內(nèi)容及步驟1.分析零件圖和產(chǎn)品裝配圖;2.對(duì)零件圖和裝配圖進(jìn)行工藝審查;3.由零件生產(chǎn)綱領(lǐng)確定零件生產(chǎn)類型;4.確定毛坯種類;5.擬定零件加工工藝路線;6.確定各工序所用機(jī)床設(shè)備和工藝裝備(含刀具、夾具、量具、輔具等)。7.確定各工序的加工余量,計(jì)算工序尺寸及公差;8.確定各工序的技術(shù)要求及檢驗(yàn)方法;9.確定各工序的切削用量和工時(shí)定額;10.編制工藝文件。
返回5.3零件工藝性分析與毛坯的選擇一、零件工藝性分析1、查零件圖的完整性:
審查零件圖上的尺寸標(biāo)注是否完整、結(jié)構(gòu)表達(dá)是否清楚。2、分析技術(shù)要求是否合理:(1)加工表面的尺寸精度;
(2)主要加工表面的形狀精度;
(3)主要加工表面的相互位置精度;
(4)表面質(zhì)量要求;
(5)熱處理要求。
注意:零件上的尺寸公差、形位公差和表面粗糙度的標(biāo)注,應(yīng)根據(jù)零件的功能經(jīng)濟(jì)合理地決定。過(guò)高的要求會(huì)增加加工難度,過(guò)低的要求會(huì)影響工作性能,兩者都是不允許的。3、審查零件材料選用是否適當(dāng):
材料的選擇既要滿足產(chǎn)品的使用要求,又要考慮產(chǎn)品成本,盡可能采用常用材料,如45號(hào)鋼,少用貴重金屬。
4、零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析:(1)零件結(jié)構(gòu)工藝性:
是指所設(shè)計(jì)的零件在能滿足使用要求的前提下制造的可行性和經(jīng)濟(jì)性。
它包括零件的各個(gè)制造過(guò)程中的工藝性,有零件結(jié)構(gòu)的鑄造、鍛造、沖壓、焊接、熱處理、切削加工等工藝性。由此可見(jiàn),零件結(jié)構(gòu)工藝性涉及面很廣,具有綜合性,必須全面綜合地分析。在制訂機(jī)械加工工藝規(guī)程時(shí),主要進(jìn)行零件切削加工工藝性分析。(2)機(jī)械加工對(duì)零件局部結(jié)構(gòu)工藝性的要求
機(jī)械加工對(duì)零件局部結(jié)構(gòu)工藝性的要求列舉如下:1)便于刀具的趨進(jìn)和退出:如邊緣孔的鉆削;
2)保證刀具正常工作:
圖a所示結(jié)構(gòu),孔的入口端和出口端都是斜面或曲面,鉆孔時(shí)鉆頭兩個(gè)刃受力不均,容易引偏,而且鉆頭也容易損壞,宜改用圖b所示結(jié)構(gòu)。
圖c所示孔結(jié)構(gòu),入口是平的,但出口都是曲面,宜改用圖d所示結(jié)構(gòu)。
3)保證能以較高的生產(chǎn)率加工:①被加工表面形狀應(yīng)盡量簡(jiǎn)單
圖a所示鍵槽形狀只能用生產(chǎn)率較低的鍵槽銑刀加工,圖b所示結(jié)構(gòu)就能用生產(chǎn)率較高的三面刃銑刀加工。
②盡量減少加工面積
圖1所示兩種氣缸套零件,圖b所示結(jié)構(gòu)比圖a所示結(jié)構(gòu)加工面積小,工藝性好。
圖2所示箱體零件耳座結(jié)構(gòu),圖b、圖c所示結(jié)構(gòu)不但省料而且生產(chǎn)效率高,它的工藝性就優(yōu)于圖a所示結(jié)構(gòu)。
③盡量減少加工過(guò)程的裝夾次數(shù)
加工圖示零件螺孔,需作兩次裝夾,先鉆、攻螺孔B、C,然后翻身裝夾,再鉆、攻螺孔A。如果設(shè)計(jì)允許,宜將螺孔A改成圖左上角的結(jié)構(gòu)。
④盡量減少工作行程次數(shù)(舉例)⑤應(yīng)統(tǒng)一或減少尺寸種類
上圖軸上槽寬尺寸統(tǒng)一,可減少刀具種類,減少換刀時(shí)間。
⑥避免深孔加工:
⑦用外表面聯(lián)接代替內(nèi)表面聯(lián)接:例如
⑧零件的結(jié)構(gòu)應(yīng)與生產(chǎn)類型相適應(yīng)。例如:在大批量生產(chǎn)中,圖a所示箱體同軸孔系結(jié)構(gòu)是工藝性好的結(jié)構(gòu);在單件小批生產(chǎn)中,則認(rèn)為圖b是工藝性好的結(jié)構(gòu)。原因
這是因?yàn)樵诖笈罅可a(chǎn)中采用專用雙面組合鏜床加工,此機(jī)床可以從箱體兩端向中進(jìn)給鏜孔。采用專用組合鏜床,一次性投資雖然高,但因產(chǎn)量大,分?jǐn)偟矫總€(gè)零件上的工藝成本并不多,經(jīng)濟(jì)上仍是合理的。 ⑨有位置要求或同方向的表面能在一次裝夾中加工出來(lái)。
⑩零件要有足夠的剛性,便于采用高速和多刀切削。
加工時(shí),工件要承受切削力和夾緊力的作用,工件剛性不足易發(fā)生變形,影響加工精度。圖示兩種零件結(jié)構(gòu),圖b所示結(jié)構(gòu)有加強(qiáng)筋,零件剛性好,加工時(shí)不易產(chǎn)生變形,其工藝性就比圖a所示結(jié)構(gòu)好。3)機(jī)械加工對(duì)零件整體結(jié)構(gòu)工藝性的要求
零件是各要素、各尺寸組成的一個(gè)整體,所以更應(yīng)考慮零件整體結(jié)構(gòu)的工藝性,具體有以下幾點(diǎn)要求:1)盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件、通用件。
2)在滿足產(chǎn)品使用性能的條件下,零件圖上標(biāo)注的尺寸精度等級(jí)和表面粗糙度要求應(yīng)取最經(jīng)濟(jì)值。3)盡量選用切削加工性好的材料。4)有便于裝夾的定位基準(zhǔn)和夾緊表面。
5)節(jié)省材料,減輕質(zhì)量。
二、毛坯的選擇1、毛坯的種類:
(1)鑄造毛坯:適合做形狀復(fù)雜零件的毛坯;(2)鍛造毛坯:適合做形狀簡(jiǎn)單零件的毛坯;(3)型材:適合做軸、平板類零件的毛坯;(4)焊接毛坯:適合板料、框架類零件的毛坯。
2、選擇毛坯的原則:
(1)選擇原則:
毛坯的形狀和尺寸應(yīng)盡量接近零件的形狀和尺寸,以減少機(jī)械加工。
(2)毛坯選擇應(yīng)考慮的因素:
1)生產(chǎn)綱領(lǐng)的大?。?/p>
對(duì)于大批大量生產(chǎn),應(yīng)選擇高精度的毛坯制造方法,以減少機(jī)械加工,節(jié)省材料。
2)現(xiàn)有生產(chǎn)條件:要考慮現(xiàn)有的毛坯制造水平和設(shè)備能力。
3、舉例:
(1)軸類零件:
車床主軸:45號(hào)鋼模鍛件;階梯軸(直徑相差不大):棒料
(2)箱體:
鑄造件或焊接件。
(3)齒輪:
小齒輪:棒料;大多數(shù)中型齒輪:模鍛件;大型齒輪:鑄鋼件返回
5.4定位基準(zhǔn)的選擇一、基準(zhǔn)的概念及分類1、基準(zhǔn)的定義:
在零件圖上或?qū)嶋H的零件上,用來(lái)確定其它點(diǎn)、線、面位置時(shí)所依據(jù)的那些點(diǎn)、線、面,稱為基準(zhǔn)。2、基準(zhǔn)的分類:按其功用可分為:1)設(shè)計(jì)基準(zhǔn):
零件工作圖上用來(lái)確定其它點(diǎn)、線、面位置的基準(zhǔn),為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。2)工藝基準(zhǔn):
是加工、測(cè)量和裝配過(guò)程中使用的基準(zhǔn),又稱制造基準(zhǔn)。
a、工序基準(zhǔn):
是指在工序圖上,用來(lái)確定加工表面位置的基準(zhǔn)。它與加工表面有尺寸、位置要求。
b、定位基準(zhǔn):
是加工過(guò)程中,使工件相對(duì)機(jī)床或刀具占據(jù)正確位置所使用的基準(zhǔn)。
c、度量基準(zhǔn)(測(cè)量基準(zhǔn)):
是用來(lái)測(cè)量加工表面位置和尺寸而使用的基準(zhǔn)。
d、裝配基準(zhǔn):
是裝配過(guò)程中用以確定零部件在產(chǎn)品中位置的基準(zhǔn)。(齒輪裝在軸上)返回返回
二、定位基準(zhǔn)的選擇
定位基準(zhǔn)包括粗基準(zhǔn)、精基準(zhǔn)和輔助基準(zhǔn)。
粗基準(zhǔn):用未加工過(guò)的毛坯表面做基準(zhǔn)。
精基準(zhǔn):用已加工過(guò)的表面做基準(zhǔn)。輔助基準(zhǔn):該基準(zhǔn)在零件的裝配和使用過(guò)程中無(wú)用處,只是為了零件的加工而設(shè)置的基準(zhǔn)。1、粗基準(zhǔn)的選擇原則:
在零件加工過(guò)程中的第一道工序,定位基準(zhǔn)必然是毛坯表面,即粗基準(zhǔn)。選擇粗基準(zhǔn)時(shí)應(yīng)從以下幾個(gè)方面考慮:
1)合理分配加工余量的原則
a、應(yīng)保證各加工表面都有足夠的加工余量:如外圓加工以軸線為基準(zhǔn);b、以加工余量小而均勻的重要表面為粗基準(zhǔn),以保證該表面加工余量分布均勻、表面質(zhì)量高;如床身加工,先加工床腿再加工導(dǎo)軌面;具體實(shí)例
車床床身加工
原因:在床身零件中,導(dǎo)軌面是最重要的表面,它不僅精度要求高,而且要求導(dǎo)軌面具有均勻的金相組織和較高的耐磨性。由于在鑄造床身時(shí),導(dǎo)軌面是倒扣在砂箱的最底部澆鑄成型的,導(dǎo)軌面材料質(zhì)地致密,砂眼、氣孔相對(duì)較少;因此要求加工床身時(shí),導(dǎo)軌面的實(shí)際切除量要盡可能地小而均勻,故應(yīng)選導(dǎo)軌面作粗基準(zhǔn)加工床身底面;然后再以加工過(guò)的床身底面作精基準(zhǔn)加工導(dǎo)軌面,此時(shí)從導(dǎo)軌面上去除的加工余量可較小而均勻。
2
選擇與加工表面有相互位置精度要求的表面為粗基準(zhǔn)
當(dāng)零件上有幾個(gè)不加工表面時(shí),應(yīng)選擇與加工面相對(duì)位置精度要求較高的不加工表面作粗基準(zhǔn)。具體實(shí)例
套筒法蘭加工實(shí)例
圖示套筒法蘭零件,表面為不加工表面,為保證鏜孔后零件的壁厚均勻,應(yīng)選表面作粗基準(zhǔn)鏜孔、車外圓、車端面。
3)便于裝夾的原則:選表面光潔的平面做粗基準(zhǔn),以保證定位準(zhǔn)確、夾緊可靠。4)粗基準(zhǔn)一般不得重復(fù)使用的原則:在同一尺寸方向上粗基準(zhǔn)通常只允許使用一次,這是因?yàn)榇只鶞?zhǔn)一般都很粗糙,重復(fù)使用同一粗基準(zhǔn),所加工的兩組表面之間位置誤差會(huì)相當(dāng)大,因此,粗基準(zhǔn)一般不得重復(fù)使用。2、精基準(zhǔn)的選擇:
重點(diǎn)考慮:如何減少誤差,提高定位精度。1)基準(zhǔn)重合原則:
利用工序基準(zhǔn)做為定位基準(zhǔn),即為基準(zhǔn)重合原則。2)基準(zhǔn)統(tǒng)一原則:
在大多數(shù)工序中,都使用同一基準(zhǔn)的原則。這樣容易保證各加工表面的相互位置精度,避免基準(zhǔn)變換所產(chǎn)生的誤差。例如,加工軸類零件時(shí),一般都采用兩個(gè)頂尖孔作為統(tǒng)一精基準(zhǔn)來(lái)加工軸類零件上的所有外圓表面和端面,這樣可以保證各外圓表面間的同軸度和端面對(duì)軸心線的垂直度。返回
3)互為基準(zhǔn)原則:
加工表面和定位表面互相轉(zhuǎn)換的原則。一般適用于精加工和光整加工中。例如:加工套筒類,當(dāng)內(nèi)、外圓柱表面的同軸度要求較高時(shí),先以孔定位加工外圓,再以外圓定位加工孔,反復(fù)加工幾次就可大大提高同軸度精度。4)自為基準(zhǔn)原則:
以加工表面自身做為定位基準(zhǔn)的原則,
如浮動(dòng)鏜孔、拉孔。只能提高加工表面的尺寸精度,不能提高表面間的位置精度。5)可靠、方便原則:應(yīng)選定位可靠、裝夾方便的表面作基準(zhǔn)。
還有一些表面的精加工工序,要求加工余量小而均勻,常以加工表面自身為基準(zhǔn).例如:圖示為在導(dǎo)軌磨床上磨床身導(dǎo)軌表面,被加工床身1通過(guò)楔鐵2支承在工作臺(tái)上,縱向移動(dòng)工作臺(tái)時(shí),輕壓在被加工導(dǎo)軌面上的百分表指針便給出了被加工導(dǎo)軌面相對(duì)于機(jī)床導(dǎo)軌的不平行度讀數(shù),根據(jù)此讀數(shù)操作工人調(diào)整工件1底部的4個(gè)楔鐵,直至工作臺(tái)帶動(dòng)工件縱向移動(dòng)時(shí)百分表指針基本不動(dòng)為止,然后將工件1夾緊在工作臺(tái)上進(jìn)行磨削。返回
5.5工藝路線的擬訂
擬訂工藝路線是設(shè)計(jì)工藝規(guī)程最為關(guān)鍵的一步,需順序完成以下幾個(gè)方面的工作。1、選擇定位基準(zhǔn)
前面已經(jīng)敘述。2、表面加工方法的選擇(1)各種加工方法的經(jīng)濟(jì)加工精度和表面粗糙度
不同的加工方法如車、磨、刨、銑、鉆、鏜等,其用途各不相同,所能達(dá)到的精度和表面粗糙度也大不一樣。即使是同一種加工方法,在不同的加工條件下所得到的精度和表面粗糙度也大不一樣。這是因?yàn)樵诩庸み^(guò)程中,將有各種因素對(duì)精度和粗糙度產(chǎn)生影響,如工人的技術(shù)水平、切削用量、刀具的刃磨質(zhì)量、機(jī)床的調(diào)整質(zhì)量等等。
某種加工方法的經(jīng)濟(jì)加工精度:是指在正常的工作條件下(包括完好的機(jī)床設(shè)備、必要的工藝裝備、標(biāo)準(zhǔn)的工人技術(shù)等級(jí)、標(biāo)準(zhǔn)的耗用時(shí)間和生產(chǎn)費(fèi)用)所能達(dá)到的加工精度。加工成本與加工精度的關(guān)系
(2)加工方法和加工方案的選擇1)根據(jù)加工表面的技術(shù)要求,確定加工方法和加工方案;
這種方案必須在保證零件達(dá)到圖紙要求方面是穩(wěn)定而可靠的,并在生產(chǎn)率和加工成本方面是最經(jīng)濟(jì)合理的。(教材P136表5.7、表5.8、表5.9分別為外圓表面、內(nèi)孔表面和平面加工方案及其經(jīng)濟(jì)精度)
2)要考慮被加工材料的性質(zhì);
例如,淬火鋼用磨削的方法加工;而有色金屬則磨削困難,一般采用金剛鏜或高速精密車削的方法進(jìn)行精加工。3)要考慮生產(chǎn)綱領(lǐng),即考慮生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性問(wèn)題。
如:大批大量生產(chǎn)應(yīng)選用高效率的加工方法,采用專用設(shè)備。例如,平面和孔可用拉削加工.4)應(yīng)考慮本廠的現(xiàn)有設(shè)備和生產(chǎn)條件:即充分利用本廠現(xiàn)有設(shè)備和工藝裝備。
在選擇加工方法時(shí),首先根據(jù)零件主要表面的技術(shù)要求和工廠具體條件,先選定它的最終工序方法,然后再逐一選定該表面各有關(guān)前導(dǎo)工序的加工方法。具體實(shí)例1例如,加工一個(gè)精度等級(jí)為IT6、表面粗糙度Ra為0.2μm的鋼質(zhì)外圓表面,如何確定加工方案?其最終工序選用精磨,則其前導(dǎo)工序可分別選為粗車、半精車和粗磨。主要表面的加工方案和加工工序選定之后,再選定次要表面的加工方案和加工工序。
注意:具有一定技術(shù)要求的加工表面,一般都不是只通過(guò)一次加工就能達(dá)到圖紙要求的,對(duì)于精密零件的主要表面,往往要通過(guò)多次加工才能逐步達(dá)到。3、機(jī)床設(shè)備與工藝裝備的選擇(1)機(jī)床設(shè)備的選擇1、所選機(jī)床設(shè)備的尺寸規(guī)格應(yīng)與工件的形體尺寸相適應(yīng);2、機(jī)床精度等級(jí)應(yīng)與本工序加工要求相適應(yīng);
3、電機(jī)功率應(yīng)與本工序加工所需功率相適應(yīng);
4、機(jī)床設(shè)備的自動(dòng)化程度和生產(chǎn)效率應(yīng)與工件生產(chǎn)類型相適應(yīng)。(2)工藝裝備的選擇將直接影響工件的加工精度、生產(chǎn)效率和制造成本,應(yīng)根據(jù)不同情況適當(dāng)選擇。1、在中小批生產(chǎn)條件下,應(yīng)首先考慮選用通用工藝裝備(包括夾具、刀具、量具和輔具);
2、在大批大量生產(chǎn)中,可根據(jù)加工要求設(shè)計(jì)制造專用工藝裝備。(3)機(jī)床設(shè)備和工藝裝備的選擇不僅要考慮設(shè)備投資的當(dāng)前效益,還要考慮產(chǎn)品改型及轉(zhuǎn)產(chǎn)的可能性,應(yīng)使其具有足夠的柔性。
1)根據(jù)零件的技術(shù)要求劃分加工階段。(見(jiàn)P139)
分以下幾個(gè)階段:粗加工階段在此階段主要是盡量切除大部分余量,主要考慮生產(chǎn)率。半精加工階段在此階段主要是為主要表面的精加工做準(zhǔn)備,并完成次要表面的終加工(鉆孔、攻絲、銑鍵槽等)。精加工階段在此階段主要是保證各主要表面達(dá)到圖紙要求,主要任務(wù)是保證加工質(zhì)量。光整加工階段在此階段主要是為了獲得高質(zhì)量的主要表面和尺寸精度。4、加工階段的劃分
2)將零件的加工過(guò)程劃分為加工階段的主要目的(1)保證零件加工質(zhì)量(因?yàn)楣ぜ袃?nèi)應(yīng)力變形、熱變形和受力變形,精度、表面質(zhì)量只能逐步提高);(2)有利于及早發(fā)現(xiàn)毛坯缺陷并得到及時(shí)處理;(3)有利于合理利用機(jī)床設(shè)備。(4)便于穿插熱處理工序:穿插熱處理工序必須將加工過(guò)程劃分成幾個(gè)階段,否則很難充分發(fā)揮熱處理的效果。此外,將工件加工劃分為幾個(gè)階段,還有利于保護(hù)精加工過(guò)的表面少受磕碰損壞。
工序集中原則
按工序集中原則組織工藝過(guò)程,就是使每個(gè)工序所包括的加工內(nèi)容盡量多些,將許多工序組成一個(gè)集中工序。
最大限度的工序集中,就是在一個(gè)工序內(nèi)完成工件所有表面的加工。采用數(shù)控機(jī)床、加工中心按工序集中原則組織工藝過(guò)程,生產(chǎn)適應(yīng)性反而好,轉(zhuǎn)產(chǎn)相對(duì)容易,雖然設(shè)備的一次性投資較高,但由于有足夠的柔性,仍然受到愈來(lái)愈多的重視。工序分散原則按工序分散原則組織工藝過(guò)程,就是使每個(gè)工序所包括的加工內(nèi)容盡量少些。
最大限度的工序分散就是每個(gè)工序只包括一個(gè)簡(jiǎn)單工步。傳統(tǒng)的流水線、自動(dòng)線生產(chǎn)基本是按工序分散原則組織工藝過(guò)程的,這種組織方式可以實(shí)現(xiàn)高生產(chǎn)率生產(chǎn),但對(duì)產(chǎn)品改型的適應(yīng)性較差,轉(zhuǎn)產(chǎn)比較困難。5、工序的劃分
1)先基準(zhǔn)面后其它表面
先把基準(zhǔn)面加工出來(lái),再以基準(zhǔn)面定位來(lái)加工其它表面,以保證加工質(zhì)量。2)先粗加工后精加工即粗加工在前,精加工在后,粗精分開(kāi)。3)先主要表面后次要表面如主要表面是指裝配表面、工作表面,次要表面是指鍵糟、聯(lián)接用的光孔等。4)先加工平面后加工孔平面輪廓尺寸較大,平面定位安裝穩(wěn)定,通常均以平面定位來(lái)加工孔。6、工序順序的安排
1)機(jī)械加工工序的安排原則
2)熱處理工序及表面處理工序的安排根據(jù)熱處理的目的,安排熱處理在加工過(guò)程中的位置。1)退火:
將鋼加熱到一定的溫度,保溫一段時(shí)間,隨后由爐中緩慢冷卻的一種熱處理工序。其作用是:消除內(nèi)應(yīng)力,提高塑性和韌性,降低硬度,改善切削加工性。應(yīng)用:
高碳鋼采用退火,以降低硬度;放在粗加工前,毛坯制造出來(lái)以后。
2)正火:
將鋼加熱到一定溫度,保溫一段時(shí)間后從爐中取出,在空氣中冷卻的一種熱處理工序。其作用是:提高鋼的強(qiáng)度和硬度,使工件具有合適的硬度,改善切削加工性。應(yīng)用:低碳鋼采用正火,以提高硬度。放在粗加工前,毛坯制造出來(lái)以后。3)淬火:
將鋼加熱到一定的溫度,保溫一段時(shí)間,然后在冷卻介質(zhì)中迅速冷卻,以獲得高硬度組織的一種熱處理工藝。
其作用是:提高零件的硬度。應(yīng)用:一般安排在磨削前。4)回火:
將淬火后的鋼加熱到一定的溫度,保溫一段時(shí)間,然后置于空氣或水中冷卻的一種熱處理的方法。其作用是:穩(wěn)定組織、消除內(nèi)應(yīng)力、降低脆性。5)調(diào)質(zhì)處理(淬火后再高溫回火):
其作用:是獲得細(xì)致均勻的組織,提高零件的綜合機(jī)械性能。應(yīng)用:安排在粗加工后,半精加工前。常用于中碳鋼和合金鋼。6)時(shí)效處理:
其作用:是消除毛坯制造和機(jī)械加工中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。應(yīng)用:一般安排在毛坯制造出來(lái)和粗加工后。常用于大而復(fù)雜的鑄件。7)滲碳處理:提高工件表面的硬度和耐磨性,可安排在半精加工之前或之后進(jìn)行。8)為提高工件表面耐磨性、耐蝕性安排的熱處理工序以及以裝飾為目的而安排的熱處理工序,例如鍍鉻、鍍鋅、發(fā)蘭等,一般都安排在工藝過(guò)程最后階段進(jìn)行。
3)檢驗(yàn)工序的安排
為保證零件制造質(zhì)量,防止產(chǎn)生廢品,需在下列場(chǎng)合安排檢驗(yàn)工序:1)粗加工全部結(jié)束之后;2)送往外車間加工的前后;
3)工時(shí)較長(zhǎng)和重要工序的前后;
4)最終加工之后。
除了安排幾何尺寸檢驗(yàn)工序之外,有的零件還要安排探傷、密封、稱重、平衡等檢驗(yàn)工序。4)其它工序的安排1)零件表層或內(nèi)腔的毛刺對(duì)機(jī)器裝配質(zhì)量影響甚大,切削加工之后,應(yīng)安排去毛刺工序。2)零件在進(jìn)入裝配之前,一般都應(yīng)安排清洗工序。工件內(nèi)孔、箱體內(nèi)腔易存留切屑,研磨、珩磨等光整加工工序之后,微小磨粒易附著在工件表面上,要注意清洗。3)在用磁力夾緊工件的工序之后,要安排去磁工序,不讓帶有剩磁的工件進(jìn)入裝配線。返回5.6加工余量的確定5.6.1加工余量的概念1、加工余量:為了保證零件的質(zhì)量(精度和粗糙度值),在加工過(guò)程中,需要從工件表面上切除的金屬層厚度,稱為加工余量。加工余量又有總余量和工序余量之分。2、總余量:某一表面毛坯尺寸與零件設(shè)計(jì)尺寸之差稱為總余量,以Z總表示。3、工序余量:每一工序所切除的金屬層厚度稱為工序余量Zi??傆嗔縕總與工序余量Zi的關(guān)系可用下式表示:式中:n為某一表面所經(jīng)歷的工序數(shù)。(1)工序余量有單邊余量和雙邊余量之分。
1)單邊余量:
非對(duì)稱結(jié)構(gòu)的非對(duì)稱表面的加工余量,稱為單邊余量,用Zb表示。
Zb=la-lb
式中:Zb—本工序的工序余量;lb—本工序的基本尺寸;la—上工序的基本尺寸。2)雙邊余量:對(duì)稱結(jié)構(gòu)的對(duì)稱表面的加工余量,稱為雙邊余量。
對(duì)于外圓與內(nèi)孔這樣的對(duì)稱表面,其加工余量用雙邊余量2Zb表示,對(duì)于外圓表面有:2Zb=da-db;對(duì)于內(nèi)孔表面有:2Zb=Db-Da
返回(2)工序余量有公稱余量(簡(jiǎn)稱余量)、最大余量Zmax、最小余量Zmin之分。
由于工序尺寸有偏差,故各工序?qū)嶋H切除的余量值是變化的,因此,工序余量有公稱余量(簡(jiǎn)稱余量)、最大余量Zmax、最小余量Zmin之分。見(jiàn)圖
對(duì)于上圖所示被包容面加工情況,本工序加工的公稱余量:Zb=la-lb
;公稱余量的變動(dòng)范圍:δZ=Zmax-Zmin=δb+δa
式中:δb——本工序工序尺寸公差;
δa——上工序工序尺寸公差。
工序尺寸公差一般按“入體原則”標(biāo)注。
對(duì)被包容尺寸(軸徑),上偏差為0,其最大尺寸就是基本尺寸;對(duì)包容尺寸(孔徑、鍵槽),下偏差為0,其最小尺寸就是基本尺寸。
而孔距和毛坯尺寸公差帶常取對(duì)稱公差帶標(biāo)注。
余量過(guò)大——〉材料浪費(fèi),成本增大;
余量過(guò)小——〉不能糾正加工誤差,質(zhì)量降低。
所以,在保證質(zhì)量的前提下,選余量盡可能小。5.6.2影響加工余量的因素(1)上道工序的表面粗糙度Ra
(各種加工方法的表面粗糙度值Ra數(shù)值見(jiàn)P137表5.7、表5.8、表5.9)
(2)上道工序的表面缺陷層深度Ta
(各種加工方法的表面缺陷層深度Ta數(shù)值見(jiàn)P141表5.10) (3)上道工序各表面相互位置空間偏差ρa(bǔ);
包括軸線的直線度、位移和平行度;軸線與表面的垂直度;階梯軸內(nèi)外圓的同軸度;平面的平面度等。
ρa(bǔ)的數(shù)值與上工序的加工方法和零件的結(jié)構(gòu)有關(guān),可用近似計(jì)算法或查有關(guān)資料確定。若存在兩種以上的空間偏差時(shí),可用向量和表示。表5-10各種加工方法ta的數(shù)值(um)返回(4)本工序的裝夾誤差Δεb
它除包括定位和夾緊誤差外,還包括夾具本身的制造誤差,其大小為三者的向量和。
(5)上工序的尺寸公差δa
其大小可根據(jù)選用的加工方法所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度,查閱工藝手冊(cè)確定。上述前四項(xiàng)之和構(gòu)成最小余量,即
注:ρa(bǔ)和Δεb為矢量和。
最小余量加上上道工序的尺寸公差,即為本道工序的加工余量。
即:Zb≥δa+Zmin三、加工余量的確定——計(jì)算法、查表法和經(jīng)驗(yàn)估計(jì)法
(1)經(jīng)驗(yàn)估算法:靠經(jīng)驗(yàn)估算確定,從實(shí)際使用情況看,余量選擇都偏大,一般用于單件小批生產(chǎn)。
(2)查表法(各工廠廣泛采用查表法):根據(jù)手冊(cè)中表格的數(shù)據(jù)確定,應(yīng)用較多。
(3)分析計(jì)算法(較少使用):根據(jù)實(shí)驗(yàn)資料和計(jì)算公式,綜合確定,比較科學(xué),數(shù)據(jù)較準(zhǔn)確,一般用于大批大量生產(chǎn)。返回
5.7尺寸鏈解算與工序尺寸確定
零件圖上所標(biāo)注的尺寸公差是零件加工最終所要求達(dá)到的尺寸要求,工藝過(guò)程中許多中間工序的尺寸公差,必須在設(shè)計(jì)工藝過(guò)程中予以確定。
工序尺寸及其公差一般都是通過(guò)解算工藝尺寸鏈確定的,為掌握工藝尺寸鏈計(jì)算規(guī)律,這里先介紹尺寸鏈的概念及尺寸鏈計(jì)算方法,然后再就工序尺寸及其公差的確定方法進(jìn)行論述。
一、尺寸鏈及尺寸鏈計(jì)算公式1、尺寸鏈的定義
在工件加工和機(jī)器裝配過(guò)程中,由相互聯(lián)系的尺寸,按一定順序排列成的封閉尺寸組,稱為尺寸鏈。
圖示工件如先以A面定位加工C面,得尺寸A1然后再以A面定位用調(diào)整法加工臺(tái)階面B,得尺寸A2,要求保證B面與C面間尺寸A0;A1、A2和A0這三個(gè)尺寸構(gòu)成了一個(gè)封閉尺寸組,就成了一個(gè)尺寸鏈。尺寸鏈?zhǔn)纠齆EXT箭頭法2、工藝尺寸鏈的組成:
環(huán):工藝尺寸鏈中的每一個(gè)尺寸稱為尺寸鏈的環(huán)。工藝尺寸鏈由一系列的環(huán)組成。環(huán)又分為:(1)封閉環(huán)(終結(jié)環(huán)):
在加工過(guò)程中間接獲得的尺寸,稱為封閉環(huán)。在圖b所示尺寸鏈中,A0是間接得到的尺寸,它就是圖b所示尺寸鏈的封閉環(huán)。(2)組成環(huán):
在加工過(guò)程中直接獲得的尺寸,稱為組成環(huán)。尺寸鏈中A1與A2都是通過(guò)加工直接得到的尺寸,A1、A2都是尺寸鏈的組成環(huán)。1)增環(huán):
在尺寸鏈中,自身增大或減小,會(huì)使封閉環(huán)隨之增大或減小的組成環(huán),稱為增環(huán)。表
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