維修電工第二章-機(jī)械加工生產(chǎn)過程及加工質(zhì)量課件

1、第二章機(jī)械加工生產(chǎn)過程及加工質(zhì)量第一節(jié)生產(chǎn)過程及工藝過程一、生產(chǎn)過程及工藝過程的概念一、生產(chǎn)過程及工藝過程的概念生產(chǎn)過程是指將原材料轉(zhuǎn)變?yōu)槌善返娜窟^程。對(duì)于機(jī)械制造行業(yè)來說，生產(chǎn)過程一般包括：毛坯制造、機(jī)械加工與熱處理、裝配、產(chǎn)品包裝、運(yùn)輸?shù)冗^程。生產(chǎn)過程中，改變生產(chǎn)對(duì)象的形狀、尺寸、相對(duì)位置和性質(zhì)，使其成為半成品或成品的過程，稱為工藝過程。工藝過程是生產(chǎn)過程的主要部分。除工藝過程外，生產(chǎn)過程中其余的勞動(dòng)過程稱為生產(chǎn)輔助過程。二、工藝過程及其組成機(jī)械加工工藝過程往往是比較復(fù)雜的。根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、技術(shù)要求，一般均需要采用不同的加工方法及加工設(shè)備，通過一系列加工步驟，才能使毛坯變?yōu)槌善妨慵?/p>

2、同一零件在不同的生產(chǎn)條件下，可能有不同的工藝過程。二、工藝過程及其組成1.工序 一個(gè)或一組工人，在同一個(gè)工作地點(diǎn)，對(duì)一個(gè)或同時(shí)對(duì)幾個(gè)工件所連續(xù)完成的那一部分工藝過程稱為一道工序。劃分工序的主要依據(jù)是工作地點(diǎn)是否變動(dòng)和工作是否連續(xù)。例如示的階梯軸，當(dāng)加工的零件件數(shù)較少時(shí)，其機(jī)械加工工序的組成可如表21所示；當(dāng)加工的零件件數(shù)較多時(shí)，其機(jī)械加工工序的組成可如表22所示圖2-1階梯軸零件簡圖二、工藝過程及其組成表2-1圖2-1所示階梯軸單件小批生產(chǎn)時(shí)的工序組表2-2圖2-1所示階梯軸大批量生產(chǎn)時(shí)的工序組二、工藝過程及其組成2.安裝工件經(jīng)一次裝夾后所完成的那一部分工序稱為安裝。在一道工序中，工件可能被裝

3、夾一次，也可能需裝夾多次。如表21所示的工序1要對(duì)工件進(jìn)行兩次裝夾：先裝夾工件一端，車端面、鉆中心孔，稱為安裝1；再調(diào)頭裝夾，車另一端面、鉆中心孔，稱為安裝2。圖2-2鉆孔時(shí)的四個(gè)工位1工件2夾具回轉(zhuǎn)部分3夾具固定部分二、工藝過程及其組成3.工位為了完成一定的工序加工內(nèi)容，工件經(jīng)一次裝夾后，工件與夾具或設(shè)備的可動(dòng)部分相對(duì)刀具或設(shè)備的固定部分所占據(jù)的每一個(gè)位置，稱為一個(gè)工位。生產(chǎn)中為了減少工件的裝夾次數(shù)，常采用各種回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、回轉(zhuǎn)夾具或多工位夾具，以使工件在一次裝夾后，可先后處于幾個(gè)不同的位置以進(jìn)行不同的加工。如圖22所示，在普通立式鉆床上鉆法蘭盤的四個(gè)等分軸向孔時(shí)，當(dāng)鉆完一孔后，工件1連同夾具

4、的回轉(zhuǎn)部分2一起轉(zhuǎn)過90，然后鉆另一孔。此鉆孔工序包括一次安裝，四個(gè)工位。4.工步二、工藝過程及其組成在加工表面和加工刀具都不變的情況下，連續(xù)完成的那一部分工序內(nèi)容稱為一個(gè)工步。一道工序中可能有一個(gè)工步，也可能有多個(gè)工步。劃分工步的依據(jù)是加工表面和加工刀具是否發(fā)生變化。如表21所示的工序1中，就有車左端面、鉆左端中心孔、車右端面、鉆右端中心孔等多個(gè)工步。圖2-3加工六個(gè)相同表面的工步二、工藝過程及其組成圖2-4復(fù)合工步有時(shí)為了提高生產(chǎn)率，可用幾把刀具或復(fù)合刀具同時(shí)加工工件的幾個(gè)表面，這種情況也可看做一個(gè)工步，稱為復(fù)合工步。圖2-4所示就是一個(gè)復(fù)合工步。復(fù)合工步在工藝文件中寫為一個(gè)工步。5.走刀

5、在一個(gè)工步內(nèi)，若被加工表面需切去的金屬層很厚，需作幾次工作進(jìn)給、分幾次切削，則每一次工作進(jìn)給所完成的工步內(nèi)容稱為一個(gè)工作行程，或一次走刀。三、生產(chǎn)綱領(lǐng)及生產(chǎn)類型1.生產(chǎn)綱領(lǐng)生產(chǎn)綱領(lǐng)是指企業(yè)在計(jì)劃期內(nèi)應(yīng)當(dāng)生產(chǎn)的產(chǎn)品產(chǎn)量和進(jìn)度計(jì)劃。計(jì)劃期常定為1年，因此生產(chǎn)綱領(lǐng)常稱為年產(chǎn)量。2.生產(chǎn)類型生產(chǎn)類型是對(duì)企業(yè)（或車間、工段、班組、工作地）生產(chǎn)專業(yè)化程度的分類。按照產(chǎn)品的數(shù)量，生產(chǎn)類型一般分為大量生產(chǎn)、成批生產(chǎn)、單件生產(chǎn)三種類型。表2-3產(chǎn)品的生產(chǎn)類型和生產(chǎn)綱領(lǐng)的關(guān)系三、生產(chǎn)綱領(lǐng)及生產(chǎn)類型表2-4各種生產(chǎn)類型的工藝特征四、數(shù)控加工工藝的基本特點(diǎn)1)工序高度集中，工序數(shù)量少，工藝路線短，工藝文件簡單，生產(chǎn)的

6、組織和管理比較容易。2)使用專用夾具、專用刀具和專用量具的情況大為減少。3)可選擇配置高效刀具，以實(shí)現(xiàn)大切削量強(qiáng)力切削，以使走刀次數(shù)減少、生產(chǎn)率提高。4)可使粗、精加工一次裝夾完成。第二節(jié)機(jī)械加工精度一、加工精度的概念(1)尺寸精度限制加工表面與其基準(zhǔn)間的尺寸誤差不超過一定的范圍。(2)形狀精度限制加工表面的宏觀幾何形狀誤差，如圓度、圓柱度、平面度、直線度等。(3)位置精度限制加工表面與其基準(zhǔn)間的相互位置誤差，如平行度、垂直度、同軸度、位置度等。圖2-5試切法與調(diào)整法二、獲得加工精度的方法1.獲得尺寸精度的方法(1)試切法試切法是指試切測調(diào)整再試切，反復(fù)進(jìn)行，直到達(dá)到要求的尺寸精度的方法。(2

7、)定行程法(調(diào)整法)定行程法指采用行程控制裝置調(diào)整控制刀具相對(duì)于工件的位置，并在一批零件的加工過程中始終保持這一位置不變，以獲得規(guī)定的加工尺寸精度的方法。(3)定尺寸刀具法定尺寸刀具法指直接采用具有一定尺寸精度的刀具來保證工件的加工尺寸精度的方法，如在加工過程中采用鉆頭、擴(kuò)孔鉆、鉸刀、拉刀、槽銑刀等。(4)自動(dòng)控制法這種方法是指先將測量裝置、進(jìn)給裝置和控制系統(tǒng)組成一個(gè)加工系統(tǒng)。二、獲得加工精度的方法圖2-6工件在夾具中安裝鉆孔1工件2、3、4定位元件5鉆套2.獲得幾何精度的方法(1)獲得形狀精度的方法(2)獲得位置精度的方法機(jī)械加工中，被加工表面對(duì)其他表面的位置精度，主要取決于工件的裝夾。三、

8、影響加工精度的主要因素1.工藝系統(tǒng)的原始誤差(1)加工原理誤差加工原理誤差是指采用近似的成形運(yùn)動(dòng)或近似形狀的刀具進(jìn)行加工而產(chǎn)生的誤差。(2)機(jī)床誤差機(jī)床誤差是由機(jī)床的制造、安裝誤差和使用中的磨損形成的。圖2-7機(jī)床導(dǎo)軌誤差對(duì)工件精度的影響a)腰鼓形誤差b)鞍形誤差c)錐形誤差三、影響加工精度的主要因素圖2-8車床導(dǎo)軌的幾何誤差對(duì)加工精度的影響(3)夾具誤差產(chǎn)生夾具誤差的主要原因是各夾具元件的制造、裝配誤差及在使用過程中夾具工作表面的磨損。(4)刀具誤差刀具的制造誤差和使用過程中的磨損是產(chǎn)生刀具誤差的主要原因。三、影響加工精度的主要因素2.工藝系統(tǒng)受力變形引起的加工誤差工藝系統(tǒng)在切削力、傳動(dòng)力、

9、夾緊力以及重力等的作用下，會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的變形，從而會(huì)破壞已調(diào)好的刀具與工件之間的正確位置，使工件產(chǎn)生幾何誤差和尺寸誤差。圖2-9工藝系統(tǒng)受力變形引起的加工誤差a)腰鼓形圓柱度誤差b)帶有錐度的圓柱度誤差圖2-10工件的夾緊變形誤差及改善措施三、影響加工精度的主要因素3.工藝系統(tǒng)熱變形產(chǎn)生的加工誤差切削加工時(shí)，工藝系統(tǒng)由于受到切削熱、機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)的摩擦熱及外界輻射熱等因素的影響，常發(fā)生復(fù)雜的熱變形，從而導(dǎo)致工件與切削刃之間已調(diào)整好的相對(duì)位置發(fā)生變化，產(chǎn)生加工誤差。三、影響加工精度的主要因素(1)機(jī)床的熱變形(2)工件的熱變形工件產(chǎn)生熱變形的原因主要是切削熱的作用，工件因受熱膨脹而影響其尺寸精度和幾

10、何精度。圖2-11機(jī)床的熱變形三、影響加工精度的主要因素4.工件內(nèi)應(yīng)力引起的加工誤差 內(nèi)應(yīng)力是指去掉外界載荷后仍殘留在工件內(nèi)部的應(yīng)力，是由于工件在加工過程中內(nèi)部宏觀或微觀組織發(fā)生不均勻的體積形變而產(chǎn)生的。有內(nèi)應(yīng)力的零件處于一種不穩(wěn)定的暫時(shí)平衡狀態(tài)，其內(nèi)部組織有強(qiáng)烈的要求恢復(fù)到穩(wěn)定的沒有內(nèi)應(yīng)力的狀態(tài)的傾向。一旦外界條件產(chǎn)生變化，如環(huán)境溫度發(fā)生改變、繼續(xù)進(jìn)行切削加工、工件受到撞擊等，內(nèi)應(yīng)力的暫時(shí)平衡就會(huì)被打破，零件將會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的變形，從而會(huì)破壞原有的精度。四、提高工件加工精度的途徑1.加工誤差預(yù)防技術(shù)加工誤差預(yù)防技術(shù)是指采取相應(yīng)措施來減小或消除誤差的技術(shù)，亦即減少誤差源或改變誤差源與加工誤差之間數(shù)

11、量轉(zhuǎn)換關(guān)系的技術(shù)。1)采用跟刀架，消除背向力的影響。2)采用反向走刀方法，使進(jìn)給力的壓縮作用變?yōu)槔熳饔?；同時(shí)采用彈性活頂尖，以消除可能的壓彎變形。2.加工誤差補(bǔ)償技術(shù)加工誤差補(bǔ)償技術(shù)是指在現(xiàn)有條件下，通過分析、測量，以現(xiàn)有誤差為依據(jù)，人為地在工藝系統(tǒng)中引入一個(gè)附加誤差，使之與工藝系統(tǒng)的原有誤差相抵消，以減小或消除零件加工誤差的技術(shù)。第三節(jié)機(jī)械加工的表面質(zhì)量一、表面質(zhì)量的概念1.表面層的幾何形狀偏差(1)表面粗糙度表面粗糙度指零件表面微觀的幾何形狀誤差。(2)表面波紋度表面波紋度指零件表面周期性的幾何形狀誤差。2.表面層的物理、力學(xué)性能(1)加工硬化加工中的塑性變形引起的表面層硬度提高的現(xiàn)象。

12、(2)殘余應(yīng)力殘余應(yīng)力指表面層因機(jī)械加工產(chǎn)生的強(qiáng)烈塑性變形和金相組織的可能變化而產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。(3)表面層金相組織變化切削加工時(shí)產(chǎn)生的切削熱引起的表面層金相組織的變化。二、影響表面質(zhì)量的因素1.影響表面粗糙度的工藝因素及改善措施零件在切削加工過程中，由于刀具幾何形狀和切削運(yùn)動(dòng)引起的殘留面積、粘結(jié)在刀具刃口上的積屑瘤劃出的溝紋、工件與刀具之間的振動(dòng)引起的振動(dòng)波紋以及刀具后刀面磨損造成的擠壓與摩擦痕跡等原因，使零件表面形成了表面粗糙度。影響表面粗糙度的工藝因素主要有工件材料、切削用量、刀具幾何參數(shù)及切削液等。二、影響表面質(zhì)量的因素(1)工件材料一般，韌性較大的塑性材料加工后表面粗糙度值較大，而韌性

13、較小的塑性材料加工后易得到較小的表面粗糙度值。(2)切削用量加工時(shí)，進(jìn)給量越大，殘留面積高度越高，零件表面越粗糙。(3)刀具幾何參數(shù)主偏角、副偏角以及刀尖圓弧半徑對(duì)零件表面粗糙度有直接影響。(4)切削液切削液的冷卻和潤滑作用能減少切削過程中的界面摩擦、降低切削區(qū)溫度，從而可使切削層金屬表面的塑性變形程度下降，抑制積屑瘤的產(chǎn)生，因此可大大減小表面粗糙度值。二、影響表面質(zhì)量的因素2.影響加工硬化的因素(1)刀具的幾何參數(shù)刀具的前角越大，切削層金屬的塑性變形就會(huì)越小，則硬化層的深度就越小。(2)工件材料工件材料的塑性越大，強(qiáng)化指數(shù)越大，熔點(diǎn)越高，則加工硬化越嚴(yán)重。(3)切削用量和切削液加工硬化的情況先是隨著切削速度的增加而減小，達(dá)到較高的切削速度后，又隨著切削速度的增加而增加。二、影響表面質(zhì)量的因素3.影響殘余應(yīng)力的因素切削過程中，切削刃前方的工件材料因受到前刀面的擠壓，使即將成為已加工表面層的金屬沿切削方向產(chǎn)生壓縮塑性變形。該壓縮塑性變形由于受到里層未變形金屬的牽制，故形成殘余拉應(yīng)力。另外，刀具的后刀面