1、典型零件制造工艺以项目为导向绪论下一页返回项目一 轴套类零件的制造工艺 任务1.1 零件制造工艺相关知识概述 任务1.2 轴套类零件加工常用机床与刀具概述 任务1.3 丝杠轴的制造工艺 任务1.4 偏心套的制造工艺上一页 下一页返回项目二 叉杆类零件的制造工艺 任务2.1 叉杆类零件加工常用机床与刀具概述 任务2.2 连接头零件的制造工艺 任务2.3 叉形曲柄零件的制造工艺 任务2.4 连杆零件的制造工艺 任务2.5 叉形送布杆零件的制造工艺上一页 下一页返回项目三 齿轮类零件的制造工艺 任务3.1 齿轮类零件加工常用机床与刀具概述 任务3.2 圆锥齿轮零件的制造工艺上一页 下一页返回项目四
2、盘盖类零件的制造工艺 任务4.1 针杆曲柄的制造工艺 任务4.2 底板零件的制造工艺 任务4.3 机床专用夹具设计概述 任务4.4 底板零件的专用夹具设计上一页 下一页返回项目五 箱体类零件的制造工艺 任务5.1 箱体类零件加工常用机床与刀具概述 任务5.2 机壳零件加工工艺分析与工艺规程编制 任务5.3 机壳零件专用夹具的设计案例及分析上一页返回绪论 缝纫设备是服装机械设备的主体和核心,而其中最常用的是工业缝纫机。缝纫机属于精密机械轻工产品,缝纫机的机构系统是机器的核心和枢纽。缝纫机的主要机构分为四大类:刺料机构、挑线机构、钩线机构和送料机构。此外,还有压脚装置、控制装置和调节装置等,这些装
3、置实际上也是一些机构。缝纫机械中的这些机构,都是由最常用的基本机构(曲柄连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、带传动机构和间歇运动机构等)按串联、并联、时序、反馈和叠联等方式组合起来的组合机构。现代工业缝纫机的传动系统经过演变和更新,对主要机构之间的协调精度要求越来越高。下一页返回绪论 缝纫机的种类、型号繁多,可分为通用工业缝纫机、专用缝纫机和装饰用缝纫机三大类;通用工业缝纫机又可分为工业平缝机、包缝机、链式缝纫机和绷缝机等;专用缝纫机又分为套结机、钉扣机、锁眼机、撬边机和绱袖机等;装饰用缝纫机又分为曲折缝机、月牙机、抽褶机、装饰线机和绣花机等。缝纫机最常用的是通用工业缝纫机,其中又以工业平缝机最常用
4、,使用量占整个缝纫设备的3/4 左右,是缝纫设备的主导产品。平缝机既适用于织物缝料的缝纫,也适用于针织服装的缝纫;既能缝纫薄料,又能缝纫中、厚料等,应用非常广泛。下面重点介绍高速工业平缝机的功能、基本特点、种类、用途、主要结构和发展趋势等。上一页 下一页返回绪论 1.平缝机的功能和基本特点 工业平缝机在服装生产中承担着拼、合、绱、纳等多种工序,装置不同的平缝辅件,可以完成卷边、卷接、镶条等复杂的作业。借助于一些辅件,还可以完成ISO 4916-1982 标准规定的八类缝式,适用于机织布、皮革、非织造布等面料的缝纫。它是服装业中应用非常广泛的通用性缝纫机,其基本特点如下:a.线迹为301 锁式线
5、迹;b.机针是垂直向刺料;c.采用送料牙或送料牙的组合送料。2.平缝机的种类和用途 平缝机种类繁多,一般从以下角度分类:上一页 下一页返回绪论 1)从运转速度上可分为:低速平缝机(缝速n 2 000 r/min)、中速平缝机(缝速2 000 r/min4 000 r/min);2)从同时缝纫的机针数上可分为:单针机和双针机。其中双针机可显著提高生产率和缝制品质;3)从机台形状上可分为:平面型、筒型和高台(立柱)型;4)从送料方式上可分为:单牙下送式、前后差动式、针牙同步式、上下差动式等。差动式送料可以适应各种面料的缝纫,尤其在缝制弹性面料时,效果更佳;针牙同步式适用于多层面料或较厚、易滑动面料
6、的缝纫,可防止面料错移、起皱等;上一页 下一页返回绪论 5)从操作方式上可分为:普通平缝机和电脑控制平缝机(智能型平缝机)。其中电脑控制平缝机可以设定线缝式样,装有自动剪线、自动倒缝、压脚自动提升等装置,既能提高生产效率(20%左右),又可减轻劳动强度。3.平缝机的主要结构 平缝机一般由机头、工作台板、机架、离合式电动机、脚踏板、底线绕线架、线架和电动机开关组成,如图0-1 所示。其机架高低是可以调节的,以便使操作者处于较舒适的工作状态。工业平缝机的主要结构如图0-2 所示。上一页 下一页返回绪论 GC6-1 型高速工业平缝机的结构如图0-3 所示。高速平缝机多为平板式结构,是一种由近千个零件
7、构成的精密机器。由于各机构极其精确的运动配合,它能在1 s 内完成近百个锁式线迹。4.平缝机的发展趋势 现代工业平缝机的机构和结构越来越完美与完善,从驱动系统来说,不但采用了电动系统,而且随着高速化的发展,电动机经带传动系统传动轴的形式已简化为直接驱动主轴,出现了直接驱动式平缝机。从操作系统来说,现代工业平缝机已广泛采用电子技术和计算机技术,正向机电一体化和智能化方向发展。上一页 下一页返回绪论 此外,为适应这种高速化和自动化的需要,先进的工业平缝机还采用了自动润滑和冷却系统,以润滑和冷却高速运转的机件。随着科学技术的发展和进步,缝纫机新机型不断增加,其高速化、精密化、多功能化、智能化和自动化
8、程度越来越高,各种电子技术和自动化装置已广泛地用于缝纫机械中。缝纫机生产属于大批量生产类型,缝纫设备是高速精密机器,机构和零件众多,动作和运动复杂,又要求有高度的协调性,每台缝纫机由三四百个主要零件(包括加工件和标准件)组成。上一页 下一页返回绪论 目前国内缝纫机制造企业大致有两种:一种是为整机成台制造企业配套的加工缝纫机小零件的加工企业,大多数零件结构和工艺均较简单,技术含量不高;另一种是缝纫机整机成台制造企业,主要以制造缝纫机中结构和工艺最复杂、体形最大的机壳和底板为主,再结合由配套企业提供的其他缝纫机小零件,经生产装配成台整机。所以缝纫机制造的关键是机壳和底板的制造加工及整机成台的生产装
9、配。上一页 下一页返回绪论 虽然每台缝纫机的加工零件众多,但基本归属于五大典型机械零件范畴之内,如机壳可归属于箱体类零件、底板可归属于盘盖类零件、圆锥齿轮可归属于齿轮类零件、连杆可归属于叉杆类零件、偏心套可归属于轴套类零件,等等;缝纫机零件又以叉杆类零件居多,叉杆类零件也叫异形件,品种众多,形状各异。本教材以GC6-1 型高速工业平缝机为教学载体,以缝纫机五大典型零件(轴套类、叉杆类、齿轮类、盘盖类、箱体类)的机械制造工艺与专用夹具设计等为教学内容。上一页返回图0-1缝纫机外形返回图0-2工业平缝机的主要结构返回图0-3GC6-1 型高速工业平缝机结构简图返回项目一 轴套类零件的制造工艺 任务
10、1.1 零件制造工艺相关知识概述 任务1.2 轴套类零件加工常用机床与刀具概述 任务1.3 丝杠轴的制造工艺 任务1.4 偏心套的制造工艺返回任务1.1零件制造工艺相关知识概述 1.1.1机械加工工艺过程的基本概念 工艺是指制造产品的技术、技巧、方法和程序等。机械制造过程中,凡是直接改变零件形状、尺寸、相对位置和性能等,使其成为成品或半成品的过程,称为机械制造工艺过程。它通常包括零件的制造与机器的装配两部分。1.生产过程和工艺过程 1)生产过程。生产过程是指由原材料制成各种零件,并装配成机器的全过程,即将原材料转变为产品的全过程。下一页返回任务1.1零件制造工艺相关知识概述 生产过程包括:原材
11、料的运输、原材料的保管、生产准备、毛坯制造、机械加工、装配、检验、试车、油漆、包装等。2)工艺过程。工艺过程是指在生产过程中,直接改变原材料(毛坯)的形状、尺寸、性能,使之变为成品的过程。工艺过程具体可分为:铸造、压力加工、焊接、机械加工、热处理、特种加工、电镀、涂覆、装配等工艺过程。3)工艺过程的组成。机械加工工艺过程由若干个按顺序排列的工序组成。工序又可分为安装、工位、工步和走刀(进给)等。上一页 下一页返回任务1.1零件制造工艺相关知识概述(1)工序:一个(一组)工人,在同一工作地点(同一机床),对一个(一组)零件所连续完成的那部分工艺过程。工人、机床和工件三不变加上连续完成是构成工序的
12、四个要素,工序是组成工艺过程的基本单元。(2)安装:工件在一次装夹中所完成的那部分工艺过程。具体指工件在加工前,在机床或夹具上占据正确的加工位置(定位),然后加以夹紧的过程。安装=装夹=定位+夹紧。在一个工序中应尽量减少安装次数,以免增加辅助时间和安装误差。(3)工位:工件在机床上占据每一个位置所完成的加工。上一页 下一页返回任务1.1零件制造工艺相关知识概述 为了减少工件的安装次数,提高生产效率,常采用多工位夹具或多轴(或多工位)机床,使工件在一次安装后先后经过若干个不同位置顺次进行加工,如图1-1 所示。(4)工步:指在加工表面、刀具和切削速度与进给量均保持不变(四不变)的情况下所连续完成
13、的这部分工艺内容(过程)。一个工序可以是一个工步,也可以包括几个工步。当构成工步的任一因素改变后,一般即为另一工步。但对于在一次安装中连续进行的若干相同工步,例如图1-2 所示零件上4 个?15 孔的钻削,可视为一个工步。用多把刀具同时加工几个表面的工序,也可视为一个工步,称为复合工步,如图1-3 所示。上一页 下一页返回任务1.1零件制造工艺相关知识概述(5)走刀(进给):刀具在加工表面上切削一次所完成的工艺内容,是工步的一部分。走刀是构成工艺过程的最小单元。当加工表面由于被切去的金属层较厚,需要分几次切削时,走刀即指在加工表面上切削一次所完成的那一部分工步,每切去一层材料称为一次走刀。工序
14、、安装、工位、工步和走刀之间的关系如图1-4 所示。2.生产类型的划分及其工艺特征 1)生产类型的划分。根据产品大小和零件的生产纲领或生产批量可以划分出不同的生产类型。上一页 下一页返回任务1.1零件制造工艺相关知识概述 生产类型是企业生产专业化程度的分类,一般分为三种:单件生产、成批生产和大量生产。可按照表1-2中的参考数据划分生产类型。根据生产类型和生产条件,确定工艺的基本特征,如工序是集中还是分散、是否采用专用机床或数控机床、是否需要用新工艺或特种工艺等。2)各种生产类型的工艺特征和要求见表1-3。3.工艺规程制定的内容和步骤(1)分析零件图和产品装配图,并进行工艺审查;(2)选择毛坯种
15、类及其制造方法;上一页 下一页返回任务1.1零件制造工艺相关知识概述(3)选择加工方法和定位基准,拟定工艺路线;(4)确定各工序所用机床设备和工艺装备等;(5)确定各工序的加工余量、计算工序尺寸和公差;(6)确定各工序的切削用量和工时定额;(7)确定各工序的技术要求和检验方法;(8)绘制工序简图,编制工艺文件。1.1.2工艺规程制定的方法、具体内容和步骤 1.零件的结构和工艺分析上一页 下一页返回任务1.1零件制造工艺相关知识概述(1)检查零件的图纸是否完整正确,如有遗漏、错误、工艺性差或不符合标准的地方,应提出修改意见;(2)弄清零件的结构形状,明白哪些表面需要加工,哪些是主要加工表面,分析
16、各加工表面的形状、尺寸精度、表面粗糙度以及设计基准等;(3)明确零件在整个机器上的作用及工作条件;(4)明确零件的材质、热处理及零件图上的技术要求等;(5)审查零件的结构工艺性,并对各个加工表面制造的难易程度做到心中有数。2.毛坯的选择上一页 下一页返回任务1.1零件制造工艺相关知识概述 毛坯的选择应该从生产批量的大小、零件的复杂程度、加工表面及非加工表面的技术要求等几方面综合考虑。正确地选择毛坯的制造方式,可以使整个工艺过程更加经济合理,故要谨慎,一般应根据生产类型、零件结构、形状尺寸和材料等选择毛坯。1)毛坯的种类及其适用范围。(1)铸件:适用于形状复杂的零件毛坯;(2)锻件:适用于强度要
17、求高、形状比较简单的零件毛坯;(3)型材:有热轧和冷拉两种。热轧适用于尺寸较大、精度较低的毛坯;冷拉适用于尺寸较小、精度较高的毛坯;上一页 下一页返回任务1.1零件制造工艺相关知识概述(4)焊接件:将型材或钢板等焊接成所需的零件结构,生产周期短,但在机加工前需经时效或退火处理。2)毛坯的选择原则。(1)零件材料的工艺特性及对内部组织和力学性能的要求:A.材料为铸铁、青铜时,选用铸件毛坯;B.重要零件,如齿轮、轴等一般选用锻件毛坯而不选用型材。(2)对零件的结构形状和外形尺寸,应考虑到毛坯制造的方便:A.形状复杂、尺寸大,可采用铸件或焊接件;上一页 下一页返回任务1.1零件制造工艺相关知识概述
18、B.形状简单、尺寸小,可采用锻件或型材等,如直径差较大的阶梯轴宜用锻件,尺寸较大时可用自由锻,中小尺寸大批量生产可用模锻或胎模锻。(3)按生产批量(纲领)选择:A.产量较大时,应选精度和生产率较高的毛坯制造方法;B.产量较小时,应选精度和生产率较低的毛坯制造方法。(4)按现有生产条件选择:A.要与毛坯制造的工艺水平和能力相适应与配套;B.可以专业化协作生产,以降低成本;C.学会通过市场采购毛坯,以缩短生产周期。上一页 下一页返回任务1.1零件制造工艺相关知识概述(5)充分考虑利用新技术、新工艺、新材料的可能,如少切屑、无切屑的毛坯精化制造方法,以提高经济效率。3)确定毛坯各加工表面的总余量(毛
19、坯余量)及毛坯尺寸公差,并绘制毛坯图。3.选择加工方法,拟定工艺路线 对于比较复杂的零件,可以先考虑几个加工方案,分析比较后,从中选出比较合理的加工方案,需完成的内容和步骤如下:1)选择定位基准。上一页 下一页返回任务1.1零件制造工艺相关知识概述 根据零件结构特点、技术要求及毛坯的具体情况,按照粗、精基准的选择原则来确定各工序合理的定位基准,当某工序的定位基准与设计基准不重合时,需对它的工序尺寸进行换算(或尺寸链计算)。定位基准选择对保证加工精度和确定加工顺序都有重要影响。零件上的定位基准、夹紧部位和加工表面三者要互相协调。(1)基准的分类及其关系如图1-5 所示:(2)粗基准的选择原则:A
20、.以不加工面为粗基准;B.以加工余量最小的面为粗基准;C.以重要表面为粗基准;上一页 下一页返回任务1.1零件制造工艺相关知识概述 D.以加工面积大、复杂或平整的面为粗基准(便于工件装夹);E.同方向上的粗基准只能使用一次。(3)精基准的选择原则:目的是使零件装夹方便、正确、可靠,并保证加工精度。A.基准重合原则尽量使定位基准与设计基准重合,以消除基准不重合引起的定位误差;B.基准统一原则尽可能在多数工序中采用同一组精基准,以保证加工表面的相互位置精度;C.互为基准原则对需要加工的两个表面互相作为基准,反复进行加工,以达到较高的相互位置精度;上一页 下一页返回任务1.1零件制造工艺相关知识概述
21、 D.自为基准原则对于要求余量小且均匀的重要表面的精加工,应尽可能选择加工表面本身作为精基准;E.便于装夹原则对于所选择的精基准,应便于安装工件,即便于零件的定位和夹紧。2)选择表面加工方法。切削加工方法有车、铣、镗、钻、磨、刨、拉和齿等多种。缝纫机零件主要的加工方法有车、铣、镗、钻、磨和齿6 种。根据各表面的加工要求,先选定最终的加工方法,再由此确定各前续工序的加工方法。零件表面加工方法的确定,是以各种加工方法的加工经济精度和其相应的表面粗糙度为依据的。上一页 下一页返回任务1.1零件制造工艺相关知识概述 某一表面的加工方法的确定,主要由该表面所要求的加工精度和表面粗糙度来确定。任何零件都是
22、由一些简单表面如外圆、内孔、平面和成形表面等进行不同组合而形成的。零件结构形状虽多种多样,但都是由这些基本表面组合而成的。根据这些表面所要求的精度和表面粗糙度以及零件的结构特点,将每一表面的加工方法和加工方案确定下来,也就确定了零件的全部加工内容。同一种表面有不同的加工方案,选择零件表面加工方法时,一般选择原则如下:(1)尽量采用经济加工精度方案进行加工;上一页 下一页返回任务1.1零件制造工艺相关知识概述(2)首先考虑主要表面的加工方案;(3)确定加工方案时应考虑零件的材料、硬度、结构形状、尺寸大小等;(4)加工方案要和生产类型、生产率的要求相适应,并考虑现有技术力量和设备等。一般小孔选为钻
23、铰;中大孔选为钻镗(包括车镗)、钻磨或钻拉,其中拉孔用于大批量生产;磨孔用于淬火钢,效率较低;对未淬火钢的孔,尽量采用镗(包括车镗)孔或拉孔,以提高生产率。所以应根据零件加工表面的特点和产量等条件,确定其中最合理的一种加工方案。上一页 下一页返回任务1.1零件制造工艺相关知识概述 对于归属于轻工机械产品的缝纫机零件来说,由于大多数均为小孔,因此对孔的加工,主要以钻扩铰为主。各种加工方法所能达到的经济精度和表面粗糙度见表1-4,详细资料可查阅有关手册;表1-5、表1-6 和表1-7 分别列出了外圆、内孔和平面的加工方案,可供选择时参考。从以上各表中可以看出满足同样精度要求的加工方法有多种,因此在
24、选择加工方法时,还应考虑以下几个因素:(1)零件的结构形状和尺寸。例如,对于加工精度要求为IT7 级的孔,采用镗削、铰削、拉削和磨削均可达到要求。但箱体上的孔,一般不宜选用拉孔和磨孔,而宜选择镗孔(大孔)或铰孔(小孔)。上一页 下一页返回任务1.1零件制造工艺相关知识概述(2)生产类型。不同的加工方法和加工方案采用的设备与刀具不同,生产率和经济性也大不相同。大批大量生产时,应选用高效率和质量稳定的加工方法。在单件小批生产中,对于平面和孔多采用通用机床、通用工艺装备及常规的加工方法。由于大批大量生产能选用精密毛坯(如用粉末冶金制造的油泵齿轮、精锻锥齿轮等),故可以简化机械加工。毛坯制造后,直接进
25、入磨削加工。(3)零件材料的可加工性。硬度很低而韧性较大的金属材料(如有色金属)用磨削加工很困难,一般都采用金刚镗或高速精细车削的方法进行加工;而淬火钢、耐热钢等因硬度很高,必须用磨削的方法加工。上一页 下一页返回任务1.1零件制造工艺相关知识概述(4)现有设备与技术条件。应该充分利用现有设备和工艺手段,挖掘企业潜力,发挥工程技术人员和工人的积极性与创造性。同时,积极应用新工艺和新技术,不断提高工艺水平。(5)特殊要求。如表面纹路方向的要求,铰削及镗削的纹路方向与拉削的纹路方向不同,应根据设计的特定要求选择相应的加工方法。3)划分加工阶段、划分加工阶段的目的、安排加工顺序和拟定工艺路线。(1)
26、划分加工阶段(表1-8)A.粗加工阶段:切除各加工表面上的大部分余量,并做出精基准,关键是提高生产率;上一页 下一页返回任务1.1零件制造工艺相关知识概述 B.半精加工阶段:减小粗加工留下的误差,为主要表面的精加工做好准备,并完成一些次要表面的加工;C.精加工阶段:保证各主要表面达到图纸规定的要求。大多数零件和精度要求不是特别高的零件,加工到精加工阶段,精度已足够满足要求;D.光整加工(包括精密和超精密加工)阶段:进一步减小表面粗糙度、提高精度,主要用于高精度、小表面粗糙度要求的表面。每个零件的加工不一定都包含上述四个阶段,大多数零件和精度要求不是特别高的零件,前三个加工阶段即能满足要求。上一
27、页 下一页返回任务1.1零件制造工艺相关知识概述(2)划分加工阶段的目的。A.保证加工质量;B.及早发现毛坯的缺陷;C.合理使用设备;D.便于组织生产。(3)安排加工顺序。机械加工工序的安排:A.基准先行先加工出用作精基准的表面,然后以此精基准定位加工其他表面。B.先粗后精先粗加工,后精加工,即先安排粗加工,再安排半精加工,最后安排精加工和光整加工。上一页 下一页返回任务1.1零件制造工艺相关知识概述 C.先主后次先安排主要表面(如工作表面、装配基面等)的加工,后进行次要表面(如键槽、螺孔等)的加工。次要表面加工一般安排在主要表面的半精加工之后(如键槽等)或精加工之后(如螺孔等)进行。D.先面
28、后孔先加工平面,后加工内孔。以便于定位和保证孔与平面的位置精度。E.先难后易先加工难加工表面,后加工易加工表面。因为难加工表面加工时容易出废品,应安排在前阶段进行,以减少工时浪费。热处理工序的安排:上一页 下一页返回任务1.1零件制造工艺相关知识概述 A.预备热处理(退火、正火、调质和时效等),其工序位置安排在粗加工之前后;a.退火和正火:一般安排在粗加工之前或后;b.调质:一般安排在粗加工之后半精加工之前进行;c.时效:一般在粗加工后安排一次时效处理。B.最终热处理(淬火+回火、渗碳+淬火和渗氮等),一般安排在半精加工之后,磨削精加工之前进行(淬火),或安排在粗加工之后,半精加工之前进行(调
29、质),或安排在精加工之后,光整加工之前进行。具体为:a.淬火(+低回):半精加工后精加工前;b.淬火(+高回)=调质:粗加工后半精加工前;上一页 下一页返回任务1.1零件制造工艺相关知识概述 c.渗碳(+淬火):半精加工后精加工前;d.渗氮:半精加工或精加工后。辅助工序的安排:A.检验辅助工序的安排:a.零件粗加工之后,精加工之前;b.零件从一个车间送往另一个车间的前后;c.重要工序加工的前后;d.零件全部加工结束之后,入库之前。B.其他辅助工序的安排:主要有去毛刺、倒棱、清洗、防锈和表面强化等,均不要遗漏,应予同等重视。上一页 下一页返回任务1.1零件制造工艺相关知识概述 a.倒棱去毛刺;b
30、.清洗和防锈;c.表面处理:表面强化、涂层、镀层、发蓝等;d.特种检验:无损探伤、平衡试验。(4)拟定工艺路线。综上所述,拟定工艺路线的一般格式(顺序)是:基面加工重要表面粗加工次要表面加工热处理基面修整重要表面精加工等;热处理按段穿插,检验按需安排;同时还需考虑工序的集中与分散等问题。上一页 下一页返回任务1.1零件制造工艺相关知识概述 4.确定各工序所用机床设备和工艺装备 机床是加工设备,工艺装备简称工装,主要包括夹具、刀具和量具等,选择时应根据生产类型与加工要求,使选择的机床及工装既能保证加工质量又经济合理。中批生产条件下,通常采用通用机床加专用工装;大批量生产时,多采用高效专用机床、组
31、合机床流水线、自动线与随行夹具。机床和工装的选择不仅要考虑投资的当前效益,还要考虑产品改型及转产的可能性,应使其具有足够的柔性。1)机床的选择原则。(1)机床的精度应与工序要求的精度相适应;(2)机床的自动化程度和生产效率应与该零件生产类型相适应;上一页 下一页返回任务1.1零件制造工艺相关知识概述(3)机床的加工尺寸范围应与零件的外形尺寸相适应;(4)机床的电动机功率与本工序加工所需功率相适应;(5)应符合工厂现有的实际设备情况。2)工装的选择原则。工装直接影响加工精度、生产效率和制造成本。中小批量条件下可选用通用工装;大批量生产中可考虑制造专用工装。(1)夹具的选择:A.单件小批量生产,应
32、尽量选用通用夹具和组合夹具;B.大批量生产,应使用专用夹具;C.夹具的精度应与零件的加工精度相适应。上一页 下一页返回任务1.1零件制造工艺相关知识概述(2)刀具的选择:A.一般应尽量选用标准刀具,可外购;B.必要时才采用生产率高的复合刀具或专用刀具,可订做;C.刀具的类型、规格及精度等级应符合加工要求。(3)量具的选择:A.单件小批量生产,应选用通用量具或量仪;B.大批量生产时,应使用各种量规等高效率的专用检测量具;C.量具的精度要与加工精度相适应。上一页 下一页返回任务1.1零件制造工艺相关知识概述 在对机床和工装的选择过程中,应认真查阅工艺手册或进行实地调查,将选定的机床或工装的有关参数
33、记录下来,如机床型号、规格、工作台宽和T 型槽尺寸等,专用夹具和刀具的形式、规格及其与机床的连接方式等,为后面填写工艺卡片和夹具设计做好准备。5.确定各工序的加工余量、计算工序尺寸和公差 根据工艺路线的安排,要求逐道工序逐个表面地确定加工余量。其工序间的尺寸公差,按经济精度确定。上一页 下一页返回任务1.1零件制造工艺相关知识概述 从毛坯到成品的加工余量的总和称为加工总余量,即为毛坯尺寸与零件图上相应设计尺寸之差;每道工序切去的金属层厚度称为加工余量,即相邻两道工序的工序尺寸之差,故加工余量也叫工序余量;则一个表面的加工总余量,等于该表面各工序间的加工余量之和,即总余量=各工序余量之和,总余量
34、Z0 与工序余量Zi 的关系可用公式表示为:1)单边余量:对于非对称表面,其加工余量用单边余量Zb 表示(图1-6)。上一页 下一页返回任务1.1零件制造工艺相关知识概述 2)双边余量:对于外圆内孔等对称表面加工余量用双边余量2Zb 表示(图1-7)。3)确定加工余量的方法:(1)估算法。为避免出现废品,估计余量一般偏大,仅用于单件小批生产。(2)查表法。以生产实践和实验研究为基础制成数据表格,查表并结合实际情况加以修正。查表法确定加工余量,方法简便,较接近实际,应用广泛。适用于一般的加工生产。(3)计算法。上一页 下一页返回任务1.1零件制造工艺相关知识概述 在掌握影响加工余量的各种因素的具
35、体数据的条件下,计算法比较科学,但目前统计资料较少。适用大批量生产和自动机床及数控机床加工。4)计算工序尺寸和公差的步骤:(1)确定毛坯总加工余量和工序余量;(2)确定工序公差:最终工序尺寸公差等于设计尺寸公差;其余工序公差按经济精度确定,可查有关手册;(3)计算工序基本尺寸:从零件图上的设计尺寸开始,一直往前推算到毛坯尺寸,某工序基本尺寸等于后道工序基本尺寸加上(对外圆、外平面等)或减去(对内孔、内平面等)后道工序余量;上一页 下一页返回任务1.1零件制造工艺相关知识概述(4)标注工序尺寸公差:最后一道工序的公差按设计尺寸标注,其余工序尺寸公差按入体原则标注,毛坯尺寸公差为双向分布,其中铸件
36、为对称公差。以上计算适合于工序基准、定位基准与设计基准重合时的情况,计算时只需考虑各工序的加工余量和所能达到的精度,其计算顺序由最后一道工序开始向前推算即可。确定各工序的加工余量、计算工序尺寸和公差时,可多参考相关资料,或查阅其他工艺手册相关部分内容。当工序基准、定位基准与设计基准不重合时,还需进行工艺尺寸链计算,然后再推算各工序尺寸及其公差。6.工艺尺寸链的分析与计算上一页 下一页返回任务1.1零件制造工艺相关知识概述 在零件加工中,如果多次转换工艺基准,使得测量基准、定位基准或工序基准与设计基准不重合,则需通过工艺尺寸链原理进行工序尺寸及其公差的计算。1)工艺尺寸链的基本概念。(1)工艺尺
37、寸链的定义和特征。在零件加工、测量或机械装配的过程中,经常遇到的不是一些孤立的尺寸,而是一些相互联系的尺寸。这些关联尺寸,按一定顺序连接成封闭形式的尺寸组合称为工艺尺寸链。图1-8 为零件加工与测量中的尺寸关系。通过以上分析可以知道,工艺尺寸链的主要特征是:封闭性和关联性。上一页 下一页返回任务1.1零件制造工艺相关知识概述 封闭性是指这些互相关联的尺寸必须按一定顺序排列成封闭的形式;关联性是指某一个尺寸及精度的变化必将影响其他尺寸和精度的变化,也就是说:它们的尺寸和精度互相联系、互相影响。(2)工艺尺寸链的组成:工艺尺寸链中各尺寸简称环。根据各环在尺寸链中的作用,可分为封闭环和组成环两种。封
38、闭环(终结环):是尺寸链中唯一的一个特殊环,是在加工、测量或装配等工艺过程完成时最后(间接)形成的。封闭环用A0 表示,在装配尺寸链中,封闭环很容易确定,封闭环A0 就是零件装配后形成的间隙。在加工尺寸链中封闭环必须在加工(或测量)顺序确定后才能判定。如图1-8 所示,封闭环A0 是在所述加工(或测量)顺序条件下,最后形成的尺寸。当加工(或测量)顺序改变时,封闭环也随之改变。上一页 下一页返回任务1.1零件制造工艺相关知识概述 组成环:是尺寸链中除封闭环以外的各环。同一尺寸链中的组成环,一般以同一字母加下标表示,如A1、A2、A3 等。组成环的尺寸是直接得到(保证)的,它又影响到封闭环的尺寸。
39、根据组成环对封闭环影响的不同,组成环又可分为增环和减环。A.增环:在其他组成环不变的条件下,此环增大时,封闭环随之增大,则此组成环称为增环,在图1-8 中尺寸A1 即为增环。为简明起见,增环可标记为Az。B.减环:在其他组成环不变的条件下,此环增大时,封闭环随之减小,则此组成环称为减环,在图1-8 中尺寸A2 即为减环。为简明起见,减环可标记为Aj。上一页 下一页返回任务1.1零件制造工艺相关知识概述 增、减环的判定方法。为了正确地判定增环与减环,可在尺寸链图上,先给封闭环任意定出方向并画出箭头,然后沿此方向环绕尺寸链回路,顺次给每一个组成环画出箭头。此时,凡箭头方向与封闭环相反的组成环为增环
40、,方向相同的则为减环。另一种方法是根据封闭环和组成环的基本尺寸的代数式来判定:即将封闭环基本尺寸写在代数式左边,将所有组成环的基本尺寸写在代数式右边,则所有组成环中,前面是“+”号的为增环,前面是“-”号的为减环。2)工艺尺寸链计算的基本定理。上一页 下一页返回任务1.1零件制造工艺相关知识概述 工艺尺寸链的计算方法有两种:极值法和概率法。生产中一般多采用极值法(或称极大极小值法)。由于尺寸链的各环连接成封闭形式,因此可从图1-8 中经推导得到其计算的基本定理。(1)基本尺寸间的关系定理:即封闭环的基本尺寸等于所有增环基本尺寸之和减去所有减环的基本尺寸之和。(2)极限尺寸间的关系:当所有增环皆
41、为最大极限尺寸、减环皆为最小极限尺寸时,封闭环必为最大极限尺寸。上一页 下一页返回任务1.1零件制造工艺相关知识概述 当所有增环皆为最小极限尺寸、减环皆为最大极限尺寸时,封闭环必为最小极限尺寸。(3)极限偏差间的关系定理:即封闭环的上偏差等于所有增环上偏差之和减去所有减环下偏差之和;封闭环的下偏差等于所有增环下偏差之和减去所有减环上偏差之和。(4)公差间的关系定理:即封闭环的公差等于所有组成环的公差之和。由此可知,封闭环的公差比任一组成环的公差都大。因此,在工艺尺寸链中,一般选最不重要的环作为封闭环。在装配尺寸链中,封闭环是装配的最终要求。为了减小封闭环的公差,应尽量减小尺寸链的环数,这就是在
42、设计中应遵守的最短尺寸链原则。上一页 下一页返回任务1.1零件制造工艺相关知识概述 3)工艺尺寸链的应用。下面重点介绍用代数法解尺寸链的计算方法,这种解法的一般步骤是:a.确定封闭环,并写出封闭环(左边)与各组成环(右边)之间基本尺寸的代数式;b.根据代数关系式确定增环(前面为“+”号)和减环(前面为“-”号);c.根据尺寸链计算的基本定理进行有关尺寸链计算。注意:要使计算正确,必须正确地确定封闭环、增环和减环,尤其封闭环的确定是计算的关键所在。(1)基准不重合时工艺尺寸链的计算。定位基准与设计基准不重合。上一页 下一页返回任务1.1零件制造工艺相关知识概述 定位基准与测量基准不重合。(2)工
43、序尺寸的基准有加工余量时工艺尺寸链的计算。工艺尺寸链计算的类型还有很多,但分析和计算的方法是类同的。由上述应用示例可以看出,工艺尺寸链对合理制定加工工艺,提高生产效率,保证加工精度具有重要的意义。在实际应用中,工艺尺寸链的计算多数是为保证间接获得的设计尺寸而求解工序尺寸,这一类计算一般是已知封闭环和部分组成环的尺寸,求其他组成环的尺寸。值得注意的问题是:根据工艺过程正确地分析尺寸链、正确地确定封闭环和增环、减环是工艺尺寸链计算的前提。上一页 下一页返回任务1.1零件制造工艺相关知识概述 7.确定各工序的切削用量和工时定额 在单件小批量生产中,常不具体规定工序的切削用量,而是由操作工人根据具体情
44、况自己确定,以简化工艺文件;在成批大量生产中,则应科学、严格地选择切削用量,以充分发挥高效设备的潜力和作用。在机床、刀具和加工余量已确定的基础上,可由切削用量手册中查得各工序的切削用量,也可用公式计算工序的切削用量。1)切削用量的选择原则。粗加工时,应在保证必要的刀具使用寿命的前提下,以尽可能提高生产率和降低成本为目的。上一页 下一页返回任务1.1零件制造工艺相关知识概述 根据刀具使用寿命与切削用量的关系,切削用量,刀具使用寿命T,其中速度v对T 影响最大,进给量f 次之,背吃刀量ap 影响最小。(1)粗加工中选择切削用量时,应首先选择尽可能大的背吃刀量ap,其次在工艺条件允许下选择较大的进给
45、量f,最后根据合理的刀具使用寿命,用计算法或查表法确定切削速度v。这样使v、f、ap 的乘积最大,以获得最大的生产率。(2)精加工时则主要按加工质量(表面粗糙度和加工精度)要求确定切削用量:ap 和f均较小,但为了提高生产率,v 应取较大。2)切削用量制定的步骤(以车削为例)。(1)背吃刀量ap 的选择:上一页 下一页返回任务1.1零件制造工艺相关知识概述 A.粗加工时,ap 由加工余量和工艺系统的刚度决定,尽可能一次走刀切除全部加工余量。B.半精加工时,ap 可取0.52 mm。C.精加工时,ap取为0.10.4 mm。D.在加工余量过大或系统刚性不足情况下,粗加工可分几次走刀。若分两次走刀
46、,第一次走刀的ap 取大些,可占全部余量的2/33/4(70%左右),而第二次走刀的ap 取小些(30%左右),以便于精加工,并保证工序具有较高的刀具寿命和加工质量。E.切削有硬皮的铸、锻件或不锈钢等加工硬化严重的材料时,应尽量使ap 超过硬皮或冷硬层厚度,以避免刀尖过早磨损。上一页 下一页返回任务1.1零件制造工艺相关知识概述(2)进给量f 的选择:A.粗加工时,f 的大小主要受机床进给机构强度、刀具的强度与刚性、工件的装夹刚度等因素的限制,所以应根据工件材料、车刀刀杆尺寸、工件直径及已确定的背吃刀量按查表来选择f。B.半精加工和精加工时,f 的大小主要受加工精度和表面粗糙度的限制,所以应按
47、加工表面粗糙度要求,根据工件材料、刀尖圆弧半径、切削速度来选择f。C.生产实际中常根据经验或查表法确定f。(3)切削速度v 的确定:上一页 下一页返回任务1.1零件制造工艺相关知识概述 根据已经选定的背吃刀量ap、进给量f 及刀具使用寿命T,切削速度v 可按下式计算求得:3)生产中选择切削速度的一般原则。(1)粗车时,ap 和f 均较大,故选择较低的切削速度v;精车时,ap 和f 均较小,故选择较高的切削速度v;(2)工件材料强度、硬度高时,应选较低的切削速度v;反之,选较高的切削速度v;(3)刀具材料性能越好,切削速度v 选得越高;(4)精加工时应尽量避免积屑瘤和鳞刺产生的区域;上一页 下一
48、页返回任务1.1零件制造工艺相关知识概述(5)断续切削时为减小冲击和热应力,宜适当降低v;(6)在易发生振动的情况下,v 应避开自激振动的临界速度;(7)加工大件、细长件和薄壁件或加工带硬皮的工件时,应适当降低v;(8)切削用量三要素选定之后,还应校核机床功率。4)确定工时定额。定额是指在一定生产条件下,规定完成单件产品(如一个零件)或某项工作(如一个工序)所需的时间。单件工时定额就是完成单件产品或一个工序所消耗的时间,它由下列各部分组成:上一页 下一页返回任务1.1零件制造工艺相关知识概述(1)基本工时:是指直接改变工件的形状、尺寸、相对位置与表面质量等所需的时间,即切除金属层所消耗的时间。
49、它包括刀具的趋近、切入、切削和切出等时间。(2)辅助工时:是为完成工艺过程所用于各种辅助动作而消耗的时间。它包括装卸工件、开停机床、改变切削用量、对刀、试切和测量等所消耗的时间。(3)工作地服务工时:指工人在工作时为照管工作地点及保持正常工作状态所消耗的时间。(4)休息与生理需要工时:指工人在工作时间内为恢复体力和满足生理需要所消耗的时间。一般可取基本工时与辅助工时之和的2%左右。上一页 下一页返回任务1.1零件制造工艺相关知识概述 上述时间的总和称为单件工时,即(5)准备终结工时:指工人为了生产一批产品或零部件,进行准备和结束工作所消耗的时间。设批量为N,则成批生产时,工时定额为:在大批量生
50、产时(如缝纫机),因N 极大,则工时定额为:即上一页 下一页返回任务1.1零件制造工艺相关知识概述 这种工时定额的计算方法目前在成批和大量生产中得到了广泛应用。8.确定各工序的技术要求和检验方法 各工序的技术要求主要包括工序尺寸精度、形位公差、材料表面层硬度、热处理要求等,应根据零件的加工精度、技术要求及工序精度要求等进行确定。各工序的检验方法主要是指该工序尺寸精度的检测方法,主要根据生产批量来选择量具、量仪或量规等,并尽量选用通用量具。9.绘制工序简图,编制工艺文件 对于大批量生产,一般每道工序均需绘制工序简图,并编制工艺文件。上一页 下一页返回任务1.1零件制造工艺相关知识概述 工艺文件有
