第九章機械加工工藝規程的制定 第一節機械加工工藝規程制定的原則 步驟及原始資料 一機械加工工藝規程制定的原則 1 必須可靠地保證零件圖樣上所有技術要求的實現 2 工藝方案的分析對比 3 充分利用現有生產條件 少花錢 多辦事 4 良好勞動條件 5 先進工藝和工藝裝備 二機械加工工藝規程制定的步驟 1 閱讀裝配圖和零件圖 2 工藝性分析 3 選擇毛坯 4 擬定機械加工工藝路線 5 確定滿足各工序要求的工裝與設備 6 確定各主要工序的技術要求及檢驗方法 7 確定各工序的加工余量 計算工序尺寸及其公差 8 確定各工序的切削用量 9 確定時間定額 10 進行技術經濟分析 選擇最佳方案 11 填寫工藝文件 產品整套裝配圖 零件圖質量標準生產綱領 生產類型毛坯情況本廠現有生產條件先進技術 工藝有關手冊 圖冊 定義 零件結構的工藝性是指所設計的零件在滿足要求的前題下 制造的可行性和經濟性 功能相同的零件 其結構工藝性可以有很大差異 良好的結構工藝性是指在現有工藝條件下既能方便制造 又有較低的制造成本 零件結構工藝性的分析 包括零件尺寸和公差的標注 零件的組成要素和整體結構等方面的分析 第二節零件的結構工藝性分析 鑄件 便于造型 拔模斜度璧厚均勻 無尖邊 尖角鍛件 形狀簡單 無尖邊 尖角 飛刺 便于出模 在毛坯制造方面 在裝配方面 便于裝配 減少修配量 結構工藝性內容 在加工方面 合理標注零件的技術要求便于加工 減少加工數控加工工藝性分析 機械加工對零件局部結構工藝性的要求例 2保證刀具正常工作 例如圖a所示結構 孔的入口端和出口端都是斜面或曲面 鉆孔時鉆頭兩個刃受力不均 容易引偏 而且鉆頭也容易損壞 宜改用圖b所示結構 圖c所示孔結構 入口是平的 但出口都是曲面 宜改用圖d所示結構 3盡量減少加工面積下圖所示箱體零件耳座結構 圖b 圖c所示結構不但省料而且生產效率高 它的工藝性就優于圖a所示結構 4統一或減少尺寸種類右圖2軸上槽寬尺寸統一 可減少刀具種類 減少換刀時間 5有位置要求或同方向的表面能在一次裝夾中加工出來 例如 第三節毛坯的選擇 毛坯選用是否合適 對零件的質量 材料消耗和加工工時都有很大的影響 顯然 毛坯的尺寸和形狀越接近成品零件 機械加工的勞動量就越少 但是毛坯的制造成本就越高 所以應根據生產綱領 綜合考慮毛坯制造和機械加工的費用來確定毛坯 以取得最好的經濟效益 一 毛坯種類的選擇 機械加工常用的毛坯有鑄件 鍛件和型材等 選用時應考慮下列因素 1 零件的材料及其力學性能 2 零件的結構形狀和外形尺寸 3 生產類型 生產綱領的大小 對于大批大量生產 應選擇高精度的毛坯制造方法 以減少機械加工 節省材料 4 毛坯車間的生產條件 要考慮現有的毛坯制造水平和設備能力 5 利用新工藝 新技術 新材料的可能性 1 鑄造毛坯 適合做形狀復雜零件的毛坯 2 鍛造毛坯 適合做形狀簡單零件的毛坯 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 舉例 1 軸類零件 車床主軸 45號鋼模鍛件 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 大多數中型齒輪 模鍛件 大型齒輪 鑄鋼件 二 毛坯的形狀與尺寸 毛坯的精化可使其形狀與尺寸盡量接近零件 從而實現少屑或無屑加工 毛坯制造尺寸與零件圖樣尺寸的差值稱為毛坯加工余量 毛坯制造尺寸的公差稱為毛坯公差 二者都與毛坯的制造方法有關 其值可參閱有關的工藝手冊選取 第四節定位基準選擇 定位基準的選擇直接影響零件的加工精度能否保證 加工順序的安排以及夾具結構的復雜程度等 所以它是制訂工藝規程中的一個十分重要的問題 一 基準基準的定義 在零件圖上或實際的零件上 用來確定其它點 線 面位置時所依據的那些點 線 面 稱為基準 從設計和工藝兩方面看基準 可把基準分為兩大類 即設計基準和工藝基準 1 設計基準設計者在設計零件時 根據零件在裝配結構中的裝配關系以及零件本身結構要素之間的相互位置關系 確定標注尺寸 或角度 的起始位置 2 工藝基準零件在加工和裝配過程中所采用的基準稱為工藝基準 工藝基準又可進一步分為 工序基準 定位基準 測量基準和裝配基準 1 工序基準在工序圖上用來確定本工序所加工表面加工后的尺寸 形狀 位置的基準 稱為工序基準 在設計工序基準時 主要應考慮以下三個方面的問題 1 首先考慮用設計基準為工序基準 2 所選工序基準應盡可能用于工件的定位 工序尺寸的檢驗 3 當采用設計基準為工序基準有困難時 可另選工序基準 但必須可靠地保證零件設計尺寸的技術要求 2 定位基準在加工時用于工件定位的基準 稱為定位基準 定位基準是獲得零件尺寸的直接基準 其還可以進一步分為 粗基準 精基準及輔助基準 1 粗基準和精基準未經機械加工的定位基準稱為粗基準 經過機械加工的定位基準稱為精基準 2 輔助基準零件上根據機械加工工藝需要而專門設計的定位基準 稱為輔助基準 例如 軸類零件常用頂尖孔定位 頂尖孔就是專為機械加工工藝而設計的定位基準 3 測量基準在加工中或加工后用來測量工件的形狀 位置和尺寸誤差時所采用的基準 稱為測量基準 4 裝配基準在裝配時用來確定零件或部件在產品中的相對位置所采用的基準 稱為裝配基準 定位基準 1 粗基準2 精基準 二定位基準選擇 采用毛坯上未經加工的表面作為定位基準 采用經過加工的表面作為定位基準 各工序定位基準的選擇 應先棱據工件定位要求來確定所需定位基準的個數 再按基準選擇原則來選定每個定位基準 一 精基準選擇 重點考慮 減少定位誤差保證加工精度 舉例 設計基準 定位基準 若本道工序的加工精度為 則只要 A2 即可滿足加工要求 例 圖示零件加工臺階面 切削平面 本道工序加工精度 設計基準 定位基準 若要滿足加工精度必須有 稱為基準不重合誤差 有利于保證各加工表面間的相互位置關系 避免基準轉換所產生的誤差 簡化夾具的設計與制造 加工軸類零件時 一般都采用兩個頂尖孔作為統一精基準來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軸心線的垂直度 導軌面自為基準 以加工表面自身做為定位基準的原則 加工表面和定位表面互相轉換的原則 一般適用于精加工和光磨加工中 例如 車床主軸前后支承軸頸與主軸錐孔間有嚴格的同軸度要求 常先以主軸錐孔為基準磨主軸前 后支承軸頸表面 然后再以前 后支承軸頸表面為基準磨主軸錐孔 最后達到圖紙上規定的同軸度要求 二 粗基準選擇 1 選擇不加工表面作為粗基準 若有幾個不加工表面 選其中與加工表面位置精度要求高的一個 以保證兩者的位置精度 重點考慮 加工表面與不加工表面的相對位置精度 各加工表面有足夠的余量 舉例 圖7 10用不需加工的外圓作粗基準 圖7 11床身加工粗基準的兩種方案比較 2 為保證某重要表面余量均勻 則選擇該重要表面本身作為粗基準 圖 圖7 12階梯軸粗基準的選擇 3 若每個表面都加工 則以余量最小的表面作為粗基準 以保證各表面都有足夠的余量 4 粗基準應平整 光滑 無澆冒口 飛邊等 定位 夾緊可靠 5 粗基準應避免重復使用 在同一尺寸方向上 粗基準通常只允許使用一次 以免產生較大的定位誤差 階梯軸的加工 第五節機械加工工藝路線的擬定 一 表面加工方法選擇 1 加工方法的經濟精度 表面粗糙度與加工表面的技術要求相適應 2 加工方法與被加工材料的性質相適應 3 加工方法與生產類型相適應 4 加工方法與本廠條件相適應 舉例 要求孔的加工精度為IT7級 粗糙度Ra 1 6 3 2 m 確定孔的加工方案 可有下面四種加工方案 鉆 擴 粗鉸 精鉸 粗鏜 半精鏜 精鏜 粗鏜 半精鏜 粗磨 精磨 鉆 擴 拉 加工方法的選擇 方案 用得最多 在大批 大量生產中常用在自動機床或組合機床上 在成批生產中常用在立鉆 搖臂鉆 六角車床等連續進行各個工步加工的機床上 該方案一般用于加工小于80mm的孔徑 工件材料為未淬火鋼或鑄鐵 不適于加工大孔徑 否則刀具過于笨重 方案 用于加工毛坯本身有鑄出或鍛出的孔 但其直徑不宜太小 否則因鏜桿太細容易發生變形而影響加工精度 箱體零件的孔加工常用這種方案 方案 適用于淬火的工件 方案 適用于成批或大量生產的中小型零件 其材料為未淬火鋼 鑄鐵及有色金屬 加工方法的選擇舉例 二 加工階段的劃分 切除大量多余材料 主要提高生產率 完成次要表面加工 鉆 攻絲 銑鍵槽等 主要表面達到一定要求 為精加工作好余量準備安排在熱處理前 主要表面達到圖紙要求 進一步提高尺寸精度降低粗糙度 但不能提高形狀 位置精度 劃分加工階段的主要目的 1 保證加工質量粗加工余量大 較大夾緊力 切削力 切削熱 工件產生較大變形和加工誤差 通過半精 精加工逐步糾正 2 合理使用設備有利于按照不同要求選不同精度 剛性 功率的機床 3 便于安排熱處理工序熱處理常穿插在加工階段之間 也便于組織生產 4 及時發現毛坯的缺陷以決定零件的報廢或修補 避免盲目加工造成的浪費 三 工序的集中與分散 工序集中的特點 1 在工件的一次裝夾中 可以加工多個表面 這樣 可以減少安裝誤差 較好地保證這些表面之間的位置精度 同時可以減少裝夾工件的次數和輔助時間 2 可以減少機床的數量 并相應地減少操作工人 節省車間面積 簡化生產計劃和生產組織工作 3 由于要完成多種加工 機床結構復雜 精度高 成本也高 工序分散的特點 1 機床設備 工裝 夾具等工藝裝備的結構比較簡單 調整比較容易 能較快地更換 生產不同的產品 2 對工人的技術水平要求較低 四 加工順序的安排 退火 用于高碳鋼 合金鋼等 降低硬度 便于切削 正火 用于低碳鋼 提高硬度 便于切削 調質 淬火后高溫回火 淬火 滲碳 氮化等 自然時效人工時效 熱處理工序的安排1 預備熱處理 為了改善工件材料機械性能和切削加工性能的熱處理 正火 退火 調質 應安排在粗加工以前或粗加工以后 半精加工之前進行 2 時效處理 為了消除工件內應力的熱處理 安排在粗加工以后 精加工以前進行 3 最終熱處理 為了提高工件表面硬度的淬硬處理 一般都安排在半精加工之后 磨削等精加工之前進行 熱處理工序的安排4 當工件需要滲碳淬火時 由于高溫滲碳會使工件產生較大的變形 故常將滲碳工序放在次要表面加工之前進行 待次要表面加工完畢之后再進行淬火 以減少次要表面的位置誤差 5 氮化 氰化等熱處理工序 可根據零件的加工要求安排在粗 精磨之間或精磨之后進行 6 表面裝飾性鍍層 發蘭 發黑處理 一般