机械加工工艺规程设计.ppt

机械加工工艺规程设计,工艺规程设计的步骤1）分析零件工艺性。2）选择毛坯。3）选择定位基准。4）拟定工艺路线。5）确定各工序的设备、刀具、量具和夹具等。6）确定各工序的切削用量。7）填写工艺文件。,零件加工工艺性分析,零件工艺性包括,零件结构形状的合理性、几何图素关系的确定性、精度及技术要求的可实现性、工件材料的可切削性能等,结构形状在满足使用要求的前提下加工的可行性和经济性。尽量避免悬臂、窄槽、内腔尖角以及刚性不稳的薄壁、细长杆之类的结构，减少或避免采用成型刀具加工的结构，孔系、内转角半径等尽量按标准刀具尺寸统一以减少换刀次数，深腔处窄槽和转角尺寸要充分考虑刀具的刚性等等。,几何关系视图完整、正确，表达清楚无歧义，几何元素的关系应明确，避免在图纸上可能出现加工轮廓的数据不充分、尺寸模糊不清及尺寸封闭干涉等缺陷。,零件加工工艺性分析,精度与技术要求包括尺寸精度、形位公差和表面粗糙度。在满足使用要求的前提下若能降低精度要求，则可降低加工难度，减少加工次数，提高生产率，降低成本。尺寸标注应便于编程且尽可能利于设计基准、工艺基准的统一。,工件材质零件毛坯材料及热处理要求，是选择刀具（材料、几何参数及使用寿命），确定加工工序、切削用量及选择机床的重要依据。在满足零件功能的前提下，尽量使用廉价的国产材料，不选贵重紧缺材料。,确定毛坯的种类,与零件的结构形状、尺寸大小、材料的机械性能和零件的生产类型及毛坯车间的具体生产条件有关。,铸件,包括铸钢、铸铁、有色金属及合金的铸件等。铸件毛坯的形状可以相当复杂，尺寸可以相当大，且吸振性能较好，但铸件的机械性能较低，一般壳体零件的毛坯多用铸件。,锻件,机械性能较好，有较高的强度和冲击韧性，但毛坯的形状不宜复杂，如轴类和齿轮类零件的毛坯常用锻件。,型材,包括圆形、方形、六角形及其它断面形状的棒料、管料及板料。棒料常用在普通车床、六角车床及自动和半自动车床上加工轴类、盘类及套类等中小型零件。冷拉棒料比热轧棒料精度高且机械性能好，但直径较小。板料常用冷冲压的方法制成零件，但毛坯的厚度不宜过大。,焊接件,对尺寸较大、形状较复杂的毛坯，可采用型钢或锻件焊接成毛坯，但焊接件吸振性能差，容易变形，尺寸误差大。,工程塑料,它是近年来在机械制造业中普遍推广的一种毛坯，其形状可以很复杂，尺寸精度高，但机械性能差。,毛坯选择,毛坯种类选择1）零件的材料及对零件力学性能的要求。铸铁→铸件，高强度→锻件，一般性能→型材或铸钢2）零件的结构形状与外形尺寸。轴→锻件或型材，大件→铸件3）生产类型和生产条件。小批→砂型铸或自由锻，大批→模锻、精密铸，减少粗加工量，提高效率4）充分考虑利用新工艺、新技术和新材料。,毛坯形状和尺寸选择（1）铸锻件毛坯余量应足够大。铸件有夹渣、疏松，锻件有黑皮、飞边和凹凸不平。（2）小、薄或组合件可考虑按多件连体备料，加工完成后再割开。（3）不便装夹的零件应加设装夹余料，工艺凸台、凸耳，最后去除。,工艺路线的拟定,,,各种表面不同加工方法的经济精度及表面粗糙度,经济精度在正常加工条件下所能达到的加工精度及表面粗糙度,选择表面加工方法,首先应了解各种加工方法所能达到的经济精度，然后考虑1）零件的材料及性质。有色金属的精加工不宜采用磨削，因为有色金属易使砂轮堵塞，因此常采用高速精细车削或金刚镗等切削加工方法2）零件的形状与尺寸。形状复杂、尺寸较大的零件，其上的孔一般不宜采用拉削或磨削；直径大于Φ60mm的孔不宜采用钻、扩、铰等3）选择的加工方法要与生产类型相适应。大批量生产应选用高生产率的和质量稳定的加工方法，而单件、小批生产应尽量选择通用设备和避免采用非标准的专用刀具来加工。4）具体的生产条件。考虑工厂现有的加工设备及其工艺能力、工人的技术水平，以充分利用现有设备和工艺手段，同时也要注意不断引进新技术，对老设备进行技术改造，挖掘企业的潜力，不断提高工艺水平,基准及其分类,基准,用于确定零件上其它点、线、面位置所依据的那些点、线、面。,设计图样上所采用的基准就是设计基准。,在加工时用于工件定位的基准，称为定位基准。,在加工中或加工后用来测量工件时采用的基准,在装配时用来确定零件或部件在产品中相对位置所采用的基准,在工序图上使用的基准。,加工、测量、装配过程中使用的基准。,基准及其分类,定位基准,1、粗基准2、精基准,定位基准选择,最初工序中采用毛坯上未经加工的表面作为定位基准。,在其后各工序中采用经过加工的表面作为定位基准。,装夹工件从定位到夹紧的全过程。装夹工件时，一般是先定位后夹紧，而在三爪卡盘上安装工件时，定位与夹紧是同时进行的,夹紧工件定位后将其固定，使其在加工过程中不致因切削力、重力和惯性力的作用而偏离正确的位置保持定位位置不变的操作。,定位使工件在机床或夹具中占有正确位置的过程。,工件的装夹,装夹定位夹紧,定位基准的选择,在机械加工中，无论采用哪种安装方法，都必须使工件在机床或夹具上正确地定位六点定位任何一个未被约束的物体，在空间有六个自由度。而要使物体在空间有确定的位置，必须约束这六个自由度,六点定位原理,六点定位原理一个自由的物体，它对三个相互垂直的坐标系来说，有六个活动可能性，其中三种是移动，三种是转动。习惯上把这种活动的可能性称为自由度，因此空间任一自由物体共有六个自由度。如图所示，物体的六个自由度。欲使工件在空间取得唯一位置，则必须限制六个自由度。这就是六点定位原理。,限制自由度与加工技术要求的关系工件需限制几个自由度需限制哪几个自由度,工件的四种定位形式,1、完全定位与2、不完全定位工件的六个自由度完全被限制的定位称为完全定位。按加工要求，允许有一个或几个自由度不被限制的定位称为不完全定位。,图7完全定位与不完全定位,3、欠定位与4、过定位按工序的加工要求，工件应该限制的自由度而未予限制的定位，称为欠定位。在确定工件定位方案时，欠定位时绝对不允许的。工件的同一自由度被二个或二个以上的支撑点重复限制的定位，称为过定位。在通常情况下，应尽量避免出现过定位。,工件的基准,工件的基准在零件的设计和制造过程中，要确定一些点、线或面的位置，必须以一些指定的点、线或面作为依据，这些作为依据的点、线或面，称为基准。按照作用的不同，常把基准分为设计基准和工艺基准两类。,工件的基准,设计基准即设计零件的基准，如下图左齿轮内孔、外圆和齿轮分度圆均以轴线为基准；而两端面是互为基准。下图右表面2和3及孔4的轴线的设计基准是表面1的。孔5的轴线的设计基准是孔4的轴线。工艺基准在制造零件时所使用的基准，它又分为工序基准、定位基准、测量基准、装配基准。下图左在加工时、轴线并不实际存在，所以内孔实际是加工外圆和左端面的定位基准。,工艺基准,工艺基准分为工序基准、定位基准、测量基准、装配基准。1、工序基准在工艺文件上用以标定加工表面位置的基准。2、定位基准在机械加工中，用来使工件在机床或夹具中占有正确位置的点、线或面。它是工艺基准中最主要的基准。定位基准选择是否合理，对保证工件加工后的尺寸精度和形位精度、安排加工顺序、提高生产率以及降低生产成本起着决定性的作用，它是制定工艺过程的主要任务之一。定位基准可分为粗基准和精基准两种,工艺基准,3、测量基准用以测量已加工表面尺寸及位置的基准。4、装配基准用来确定零件或部件在机器中的位置的基准。,定位基准的选择,粗基准毛坯表面的定位基准。1.选取不加工的表面作粗基准这样可使加工表面具有较正确的相对位置，并有可能在一次安装中把大部分加工表面加工出来。,选择定位基准是为了保证工件的位置精度，因此，选择定位基准总是从有位置精度要求的表面开始进行选择的,粗基准的选择原则,2.选取要求加工余量均匀的表面作为粗基准这样可以保证作为粗基准的表面加工时余量均匀。,粗基准的选择原则,3.对于所有表面都要加工的表面，选取余量和公差最小的表面作粗基准，以避免余量不足而造成废品。,粗基准的选择原则,4.选取光洁、平整、面积大的表面作粗基准；5.粗基准不应重复使用。一般情况下，粗基准只允许使用一次。,精基准的选择原则,对于形位公差精度要求较高的零件，应采用已加工过的表面作为定位基准。这种定位基准面叫做精基准。精基准的选择原则1.基准重合原则选用定位基准与设计基准重合的原则,精基准的选择原则,2.基准统一原则位置精度要求较高的各加工表面，尽可能在多数工序中统一用同一基准。,精基准的选择原则,3、互为基准原则在需要加工的各表面中，加工时互相以对方为定位基准。,精基准的选择原则,4、自为基准原则以加工表面自身作为定位基准。总之，无论是粗基准还是精基准的选择，都必须首先使工件定位稳定，安全可靠，然后再考虑夹具设计容易、结构简单、成本低廉等技术经济原则。,划分加工阶段,加工阶段一般为粗加工、半精加工、精加工和光整加工。1）有利于保证加工质量。可使大切削量粗切引起的变形充分释放，由半精、精加工逐步校正。2）合理地使用设备。普通机床粗加工，数控机床精加工。充分发挥粗、精加工设备特点，有利于长期保证机床精度。3）有利于及早发现毛坯的缺陷。粗加工安排在前，若发现了毛坯缺陷，及时予以报废，以免继续加工造成工时的浪费。4）便于安排热处理工序。粗加工后要时效消除应力，精加工前要淬火，淬火变形可由精加工消除。粗精加工分开，使机床台数和工序数增加，批量较小时，机床负荷率低、不经济。所以当工件批量小、精度要求不太高、工件刚性较好时也可以不分或少分阶段。重型零件由于输送及装夹困难，一般在一次装夹下完成粗精加工。,加工顺序的安排,（1）“基准先行”原则基准表面先加工，为后续工序作可靠的定位。如轴类零件第道工序一般为铣端面钻中心孔，然后以中心孔定位加工其它表面。（2）“先面后孔”原则当零件上有较大的平面可以用来作为定位基准时，总是先加工平面，再以平面定位加工孔，保证孔和平面之间的位置精度，这样定位比较稳定，装夹也方便，并可避免粗糙面钻孔引起的偏斜。（3）“先主后次”原则先加工主要表面（位置精度要求较高的基准面和工作表面）后加工次要表面（如键槽、螺孔、紧固小孔等）。次要表面一般在主要表面达到一定精度后，最终精加工之前。（4）“先粗后精”原则对于精度要求较高的零件，按由粗到精的顺序依次进行，逐步提高加工精度。这一点对于刚性较差的零件，尤其不能忽视。,其它工序的安排,热处理工序的安排（1）粗加工前的预备热处理消除组织的不均匀，细化晶粒，改善金属的切削加工性能。有退火、正火和调质。（2）中间工序间的时效退火热处理消除残余应力引起工件的变形。（3）精加工前的最终热处理获得零件使用上所需要的力学性能、表面硬度和抗蚀性，如淬火、渗碳、渗氮等。因淬火变形大，最终做磨削加工。辅助工序安排（1）检验工序重要工序的前后、送往外车间之前、最终检验。确保质量（2）清洗和去毛刺淬火工序之前、全部完工之后。（3）消磁等根据需要做消磁、平衡等安排,机械加工工艺规程,工艺规程规定零件制造工艺过程和操作方法等的工艺文件。包括工艺路线、各工序具体加工内容、所用机床夹具、切削参数及工时定额等。,是指导生产的主要技术文件。是组织生产和管理的基本依据。是新建、扩建工厂车间的基本资料。,作用,常用工艺文件,工艺过程卡工序卡刀具卡走刀路线卡,1）产品的装配图和零件图。2）产品验收的质量标准。3）产品的生产纲领。4）毛坯的生产条件或协作关系。5）现有的生产条件和资料。6）国内外先进工艺发展状况,设计准备资料,工艺规程卡片,机械加工工艺规程-工序卡片,机械加工工艺规程-工序及刀具卡片,拟定工艺路线举例,例如图所示方头小轴，中批生产，材料为20Cr，要求12h7mm段渗碳（深0.8mm1.1mm），淬火硬度为50HRC55HRC，试拟定其工艺路线。,方头小轴,,,,举例,举例,举例,举例,举例,举例,举例,举例,举例,举例,1．根据图样要求、毛坯及前道工序加工情况，确定工艺方案及加工路线1）以已加工过的底面为定位基准，用通用机用平口虎钳夹紧工件前后两侧面，虎钳固定于铣床工作台上。2）工步顺序①铣刀先走两个圆轨迹，再用左刀具半径补偿加工50㎜50㎜四角倒圆的正方形。②每次切深为2㎜，分二次加工完。,2．选择机床设备根据零件图样要求，选用经济型数控铣床即可达到要求。3．选择刀具现采用φ10㎜的平底立铣刀，定义为T01，并把该刀具的直径输入刀具参数表中。4．确定切削用量切削用量的具体数值应根据机床性能、相关的手册并结合实际经验确定，详见加工程序。5．确定工件坐标系和对刀点在XOY平面内确定以工件中心为工件原点，Z方向以工件上表面为工件原点，建立工件坐标系，如图所示。采用手动对刀方法（操作与前面介绍的数控铣床对刀方法相同）把点O作为对刀点。6．编写程序考虑到加工图示的槽，深为4㎜，每次切深为2㎜，分二次加工完。为编程方便，同时减少指令条数，可采用子程序。该工件的加工程序如下,举例,,谢谢大家,