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右图的键槽的尺寸、方位相同,则可在一次 装夹中加工出全部键槽,提高生产率。
⑩零件要有足够的刚性,便于采用高速和多刀切削。例如
加工时,工件要承受切削力和夹紧力的作用,工件刚性不足易发生变形,影响加工精度。图示两种零件结构,图b所示结构有加强筋,零件刚性好,加工时不易产生变形,其工艺性就比图a所示结构好。
思考题:分析右图中零件局部结构工艺性存在的问题,并提出改进意见。
(3) 机械加工对零件整体结构工艺性的要求
零件是各要素、各尺寸组成的一个整体,所以更应考虑零件整体结构的工艺性,具体有以下几点要求:
1)尽量采用标准件、通用件。
2)在满足产品使用性能的条件下,零件图上标注的尺寸精度等级和表面粗糙度要求应取最经济值
3)尽量选用切削加工性好的材料
4)有便于装夹的定位基准和夹紧表面。 5)节省材料,减轻质量。
二、毛坯的选择 (见教材P131)
1、 毛坯的种类:
(1) 铸造毛坯:适合做形状复杂零件的毛坯
(2) 锻造毛坯:适合做形状简单零件的毛坯;
(3) 型材:适合做轴、平板类零件的毛坯;
(4) 焊接毛坯:适合板料、框架类零件的毛坯。
2、 选择毛坯的原则:
(1) 选择原则: 毛坯的形状和尺寸应尽量接近零件的形状和尺寸,以减少机械加工。
(2) 毛坯选择应考虑的因素:
1) 生产纲领的大小: 对于大批大量生产,应选择高精度的毛坯制造方法,以减少机械加工,节省材料。
2) 现有生产条件: 要考虑现有的毛坯制造水平和设备能力。
3、 举例:
(1) 轴类零件: 车床主轴:45号钢模锻件;阶梯轴(直径相差不大):棒料
(2) 箱体: 铸造件或焊接件
(3) 齿轮: 小齿轮:棒料 ;大多数中型齿轮:模锻件 ;大型齿轮:铸钢件
5.4定位基准的选择
一、 基准的概念及分类:(见教材P131-132)
1、基准的定义:在零件图上或实际的零件上,用来确定其它点、线、面位置时所依据的那些点、线、面,称为基准。
2、基准的分类:按其功用可分为:
1)设计基准:零件工作图上用来确定其它点、线、面位置的基准,为设计基准。 2) 工艺基准:是加工、测量和装配过程中使用的基准,又称制造基准。
a、工序基准:是指在工序图上,用来确定加工表面位置的基准。它与加工表面有尺寸、位置要求。
b、定位基准:是加工过程中,使工件相对机床或刀具占据正确位置所使用的基准。 c、度量基准(测量基准):是用来测量加工表面位置和尺寸而使用的基准。 d、装配基准:是装配过程中用以确定零部件在产品中位置的基准。举例如下:
二、 定位基准的选择:(见教材P132) 定位基准包括粗基准和精基准。
粗基准:用未加工过的毛坯表面做基准。 精基准:用已加工过的表面做基准。 1、粗基准的选择原则:
粗基准影响:位置精度、各加工表面的余量大小(均匀?足够?)。
重点考虑:如何保证各加工表面有足够余量,使不加工表面和加工表面间的尺寸、位置符合零件图要求。
1)合理分配加工余量的原则
a、应保证各加工表面都有足够的加工余量:如外圆加工以轴线为基准;
b、以加工余量小而均匀的重要表面为粗基准,以保证该表面加工余量分布均匀、表面质量
高;如床身加工,先加工床腿再加工导轨面;具体实例 在床身零件中,导轨面是最重要的表面,它不仅精度要求高,而且要求导轨面具有均匀的金相组织和较高的耐磨性。由于在铸造床身时,导轨面是倒扣在砂箱的最底部浇铸成型的,导轨面材料质地致密,砂眼、气孔相对较少,因此要求加工床身时,导轨面的实际切除量要尽可能地小而均匀,故应选导轨面作粗基准加工床身底面,然后再以加工过的床身底面作精基准加工导轨面,此时从导轨面上去除的加工余量可较小而均匀。 导轨面作粗基准加工床身底面 床身底面作精基准加工导轨面 2)保证零件加工表面相对于不加工表面具有一定位置精度的原则 一般应以非加工面做为粗基准,这样可以保证不加工表面相对于加工表面具有较为精确的相对位置。当零件上有几个不加工表面时,应选择与加工面相对位置精度要求较高的不加工表面作粗基准。具体实例
图示套筒法兰零件,表面为不加工表面,为保证镗 孔后零件的壁厚均匀,应选表面作粗基准镗孔、车套筒法兰加工实例 外圆、车端面。
3)便于装夹的原则:选表面光洁的平面做粗基准,以保证定位准确、夹紧可靠。
4)粗基准一般不得重复使用的原则:在同一尺寸方向上粗基准通常只允许使用一次,这是因为粗基准一般都很粗糙,重复使用同一粗基准所加工的两组表面之间位置误差会相当大,因此,粗基一般不得重复使用。
2、精基准的选择:
重点考虑:如何较少误差,提高定位精度。
1)基准重合原则:利用设计基准做为定位基准,即为基准重合原则。
2)基准统一原则:在大多数工序中,都使用同一基准的原则。这样容易保证各加工表面的相互位置精度,避免基准变换所产生的误差。 例如,加工轴类零件时,一般都采用两个顶尖孔作为统一精基准来加工轴类零件上的所有外圆表面和端面,这样可以保证各外圆表面间的同轴度和端面对轴心线的垂直度。
3)互为基准原则:加工表面和定位表面互相转换的原则。一般适用于精加工和光磨加工中。 例如:车床主轴前后支承轴颈与主轴锥孔间有严格的同轴度要求,常先以主轴锥孔为基准磨主轴前、后支承轴颈表面,然后再以前、后支承轴颈表面为基准磨主轴锥孔,最后达到图纸上规定的同轴度要求。
4)自为基准原则: 以加工表面自身做为定位基准的原则, 如浮动镗孔、拉孔。只能提高加工表面的尺寸精度,不能提高表面间的位置精度。
还有一些表面的精加工工序,要求加工余量小而均匀,常以加工表面自身为基准,例如: 图示为在导轨磨床上磨床身导轨表面,被加工床身1通过楔铁2支承在工作台上,纵向移动工作台时,轻压在被加工导轨面上的百分表指针便给出了被加工导轨面相对于机床导轨的不平行度读数,根据此读数操作工人调整工件1底部的4个楔铁,直至工作台带动工件纵向移动时百分表指针基本不动为止,然后将工件1夹紧在工作台上进行磨削。 5.5 工艺路线的拟订
拟订工艺路线是设计工艺规程最为关键的一步,需顺序完成以下几个方面的工作。
1、选择定位基准 前面已经叙述。
2、表面加工方法的选择
(1)各种加工方法的经济加工精度和表面粗糙度(见P136)
不同的加工方法如车、磨、刨、铣、钻、镗等,其用选各不相同,所能达到的精度和表面粗糙度也大不一样。即使是同一种加工方法,在不同的加工条件下所得到的精度和表面粗糙度也大不一样,这是因为在加工过程中,将有各种因素对精度和粗糙度产生影响,如工人的技术水平、切削用量、刀具的刃磨质量、机床的调整质量等等。
某种加工方法的经济加工精度:是指在正常的工作条件下(包括完好的机床设备、必要的工艺装备、标准的工人技术等级、标准的耗用时间和生产费用)所能达到的加工精度。 (加工成本与加工精度的关系见P136图5.11)(各种加工方法所能达到的经济精度、表面粗糙度等可查《金属机械加工工艺人员手册》)。
(2)加工方法和加工方案的选择
1)根据加工表面的技术要求,确定加工方法和加工方案; 这种方案必须在保证零件达到图纸要求方面是稳定而可靠的,并在生产率和加工成本方面是最经济合理的。(教材P136表5.7、表5.8、表5.9分别为外圆表面、内孔表面和平面加工方案及其经济精度)
2)要考虑被加工材料的性质;
例如,淬火钢用磨削的方法加工;而有色金属则磨削困难,,一般采用金刚镗或高速精密车削的方法进行精加工。
3)要考虑生产纲领,即考虑生产率和经济性问题。 如:大批大量生产应选用高效率的加工方法,采用专用设备。例如,平面和孔可用拉削加工,轴类零件可采用半自动液压仿型车床加工,盘类或套类零件可用单能车床加工等。
4)应考虑本厂的现有设备和生产条件: 即充分利用本厂现有设备和工艺装备。 在选择加工方法时,首先根据零件主要表面的技术要求和工厂具体条件,先选定它的最终工序方法,然后再逐一选定该表面各有关前导工序的加工方法。
具体实例
例如,加工一个精度等级为IT6、表面粗糙度Ra为0.2μm的钢质外圆表面,其最终工序选用精磨,则其前导工序可分别选为粗车、半精车和粗磨。主要表面的加工方案和加工工序选定之后,再选定次要表面的加工方案和加工工序。
小结:具有一定技术要求的加工表面,一般都不是只通过一次加工就能达到图纸要求的,对于精密零件的主要表面,往往要通过多次加工才能逐步达。
3、机床设备与工艺装备的选择
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