《加工工藝學(xué)》6-1工藝設(shè)計(jì)

第六章工藝過程設(shè)計(jì)

工藝過程設(shè)計(jì)是根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)尺寸、精度和其他技術(shù)要求，確定零件的加工過程、使用的設(shè)備、刀具、夾具以及工藝參數(shù)等，設(shè)計(jì)出工藝文件，用于指導(dǎo)制造工藝的過程。工藝文件是指導(dǎo)生產(chǎn)的技術(shù)文件。根據(jù)不同的生產(chǎn)類型，工藝文件可以是工藝路線、工藝過程卡片或工序卡。1.工藝過程設(shè)計(jì)原則⑴保證加工的零件（產(chǎn)品）達(dá)到規(guī)定的技術(shù)要求。⑵節(jié)約材料、降低成本、簡化生產(chǎn)過程。⑶減少勞動(dòng)量，改善勞動(dòng)條件。軸類盤套類箱體類P233B2.工藝過程設(shè)計(jì)的方法步驟⑴對(duì)零件進(jìn)行工藝分析;⑵選擇毛坯;⑶擬定零件的工藝路線;⑷選擇設(shè)備；⑸選擇刀、夾、量具；⑹確定各工序的加工余量、工序尺寸及公差；⑺確定各工序的切削用量；⑻填寫工藝文件。過程設(shè)計(jì)前，應(yīng)具有裝配圖、零件圖、生產(chǎn)類型、毛坯規(guī)格、生產(chǎn)條件等資料。6.1工藝分析1.分析研究零件圖⑴檢查圖紙的完整性；⑵弄清零件在機(jī)器中的作用、部位和工作條件；⑶零件的結(jié)構(gòu)形狀和結(jié)構(gòu)工藝性；⑷技術(shù)要求。2.材料及熱處理分析⑴加工方法：如黑色金屬（淬火鋼），Ra=0.8用磨削。有色金屬（鋁合金）Ra=0.8用精車。⑵熱處理：如預(yù)備熱處理高碳鋼退火；低碳鋼正火； 鑄鐵時(shí)效。3零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析

一結(jié)構(gòu)工藝性的基本概念

1.結(jié)構(gòu)工藝性零件的幾何機(jī)構(gòu)在保證使用性能的前提下,符合工藝要求的程度稱為零件的結(jié)構(gòu)工藝性.2.結(jié)構(gòu)工藝性的相對(duì)性與下列因素有關(guān):⑴零件生產(chǎn)的全部工藝過程⑵生產(chǎn)批量⑶設(shè)備與技術(shù)力量∴工藝性好壞,都是在一定生產(chǎn)條件下評(píng)定的.1.結(jié)構(gòu)尺寸標(biāo)準(zhǔn)化2.結(jié)構(gòu)簡單布局合理⑴整體設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使整臺(tái)設(shè)備的零\部件盡可能少⑵各加工表面盡量位于同一軸線或同一平面,互相平行或垂直⑶同軸孔的孔徑應(yīng)向同一方向遞增或遞減⑷為保證刀具切出\切入,留有越程槽退刀槽或螺紋尾扣3.采用組合結(jié)構(gòu)4.便于成組加工

過低……、過高……

除保證使用要求外,還要考慮工藝方法和制造成本.

如加工表面外圓由Ra1.6提高Ra0.8時(shí)往往要增加一道工序.

（裝配的結(jié)構(gòu)工藝性同學(xué)自學(xué)）

5.合理的規(guī)定零件的精度和表面粗糙度6.2毛坯的選擇在機(jī)械制造過程中，毛坯與零件的制造除直接用型材加工外，主要由鑄造、鍛壓及焊接三種制造工藝方法制成。1、影響毛坯選擇的因素

1）零件選用的材質(zhì)。

2）零件的結(jié)構(gòu)形狀。

3）零件的生產(chǎn)類型。

4）零件不加工表面的精度與粗糙度。

5）工廠現(xiàn)有設(shè)備、技術(shù)力量及生產(chǎn)能力。

6）經(jīng)濟(jì)性

2、檢驗(yàn)毛坯選擇是否合理的標(biāo)準(zhǔn)

1）使用性—滿足零件使用要求。

2）工藝性—加工方便，易獲優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。

3）經(jīng)濟(jì)性—成本最低，消耗最少。一、型材

指各種截面和規(guī)格的成型軋材。如鋼材中的各種圓鋼、方鋼、槽鋼、角鋼、工字鋼、鋼軌、六角鋼、鋼管還有板材、線材和用擠壓法生產(chǎn)的各種截面形狀的輕合金型材等都屬于這一類。使用方便。二、鑄造毛坯選擇1、適宜鑄造的毛坯由于鑄造毛坯與零件形狀相近似，適應(yīng)性廣及成本低廉，所以首先考慮能否采用鑄造毛坯。箱體、殼體、機(jī)座類零件主要為鑄造毛坯如機(jī)床的變速箱用灰口鑄鐵，砂型鑄造；摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣，選用鑄鋁合金，壓力鑄造。2、鑄造方法的選擇考慮鑄件的大小、形狀復(fù)雜程度、合金種類、生產(chǎn)的批量及精度要求，及技術(shù)經(jīng)濟(jì)特性、車間設(shè)備條件、生產(chǎn)技術(shù)水平以及鑄造成本等，對(duì)各種鑄造方法進(jìn)行全面的分析比較，選擇最合適的鑄造方法三、鍛造毛坯

1、適宜鍛造的毛坯

凡受重載、交變載荷、高速旋轉(zhuǎn)的重要零件，不適宜采用鑄造毛坯，因?yàn)殍T造毛坯缺陷較多，質(zhì)量也不易控制。這類零件一旦損壞會(huì)產(chǎn)生極為嚴(yán)重的后果。為確保質(zhì)量多數(shù)采用鍛件。如渦輪軸、槳軸、渦輪盤、渦輪葉片、機(jī)翼前梁和軸類、齒輪類零件等。2、鍛造方法選擇

1．單件、小批量，大型鍛件--自由鍛毛坯件。2．中小型批量鍛件--模鍛。

四、焊接毛坯1、適宜焊接的毛坯容器、框架類零件多采用焊接儲(chǔ)氣罐、貯油罐、油箱等各種容器，以及要保證其氣密性的高壓容器和各種類型的框架多采用焊接方法制成。焊接常用于拼制大型或結(jié)構(gòu)復(fù)雜的機(jī)件。在單件、小批量生產(chǎn)時(shí)也常用焊接方法。2、焊接工藝選擇材料壁厚中等，焊縫不長也不規(guī)則者，選用手弧焊較經(jīng)濟(jì)、靈活、方便；圓桿件、或桿或板的連接，用摩擦焊。壁厚小于1mm的低碳鋼薄板，用氣焊或CO2保護(hù)焊。鋁合金、鈦合金、高合金鋼，則應(yīng)使用氬弧焊；但可用點(diǎn)焊、滾焊時(shí)，盡量用點(diǎn)、滾焊，使之變形??；強(qiáng)度要求不高，但要求表面光滑的焊縫，可采用釬焊。五、生產(chǎn)批量與毛坯工藝6.3工藝路線設(shè)計(jì)工藝路線是工藝過程的總體布局，是進(jìn)一步設(shè)計(jì)詳細(xì)的工藝規(guī)程的基礎(chǔ)。工藝路線的擬定應(yīng)保證零件的各表面本身的技術(shù)要求，又要保證零件上各表面間的相互聯(lián)系。也應(yīng)兼顧其加工過程具有良好的可行性和經(jīng)濟(jì)性。擬定工藝路線應(yīng)解決以下問題。6.3.1.選擇加工方法和定位基準(zhǔn)⑴先選定主要表面的最后加工方法。⑵確定以前各準(zhǔn)備工序的加工方法。⑶按基準(zhǔn)重合、基準(zhǔn)同一及一般性原則確定定位基準(zhǔn)。零件主要表面最終工序的加工方法確定后，用倒推法，逐一確定零件主要表面前導(dǎo)工序（準(zhǔn)備工序）的加工方法。例如，某主要表面為外圓柱面，公差等級(jí)為IT6，表面粗糙度為Ra0.2m，最終工序?yàn)榫?，則前導(dǎo)工序可分別確定為粗車、半精車、粗磨，從而確定了該外圓柱面的加工方案基本表面加工方案切削加工階段劃分：粗加工、細(xì)加工、精加工、精密加工或光整加工粗加工、細(xì)加工工藝包括：普通車、銑、刨、鉆、鏜、擴(kuò)等精加工包括：磨削、精密車、絞削、高速精銑等。劃分加工階段粗加工（車、銑、刨、鏜）--切除大部分多余金屬.細(xì)加工(車、銑、刨、鏜)—提高精度和表面質(zhì)量.完成一些次要表面的最后加工。精加工（磨、精車、精鉸、精密鏜）--達(dá)到圖紙要求的精度.光整加工（研磨、拋光等）--要求很高的表面達(dá)到圖紙要求的表面質(zhì)量。劃分加工階段的原因：①減少加工中的變形對(duì)精度的影響粗加工中切除的余量大，切削用量和切削力較大，切削熱多，以及由內(nèi)應(yīng)力引起的變形較大，從而導(dǎo)致工件加工精度不高和加工表面粗糙。為此要通過后續(xù)階段，以較小的加工余量和切削用量來逐步消除或減少已產(chǎn)生的誤差，和減小表面粗糙度。⑵可合理使用機(jī)床設(shè)備粗加工時(shí)余量大，切削用量大．故應(yīng)在功率大、剛性好、而精度一般的機(jī)床上進(jìn)行，以獲得高的生產(chǎn)效率。精加工對(duì)加工質(zhì)量要求高，故應(yīng)在較為精密的機(jī)床上進(jìn)行。⑶便于安排熱處理工序

熱處理工序?qū)⒓庸み^程自然地劃分為前后階段。熱處理工序前安排粗加工，有助于消除粗加工時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力；熱處理工序后安排精加工，可修正熱處理過程中產(chǎn)生的變形。⑷有利于及早發(fā)現(xiàn)毛坯的缺陷粗加工時(shí)發(fā)現(xiàn)了毛坯的缺陷，如鑄件的砂眼、氣孔、等，避免工時(shí)浪費(fèi)。要結(jié)合實(shí)際，精度不高、剛度好、批量小的零件可不嚴(yán)格劃分階段。由于航空、航天產(chǎn)品的零件往往構(gòu)形復(fù)雜、要求高，因而其工藝過程的階段劃分一般都比較嚴(yán)格。一、外圓表面加工

外圓面的主要加工方法是車削和磨削。少量有特殊要求的外圓面也涉及光整或精密加工。研磨與拋光（光整加工）⑴研磨

將研磨劑放在研具與工件之間，在一定的壓力下，研具與工件作復(fù)雜的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使磨料自工件上切去極薄的一層金屬，達(dá)到光整加工的目的。精度IT5以上，表面Ra=0.1～0.008

＊方法：手工研磨機(jī)械研磨＊研磨劑：磨料油脂＊研具：鑄鐵硬木（研磨不能提高位置精度，但能提高形狀精度）⑵拋光

拋光是用粘有拋光劑的高速旋轉(zhuǎn)的彈性輪來加工貼在彈性輪外緣的工件表面的光整加工方法，其主要目的是降低工件表面粗糙度值。Ra=0.1～0.012拋光尺寸精度不易控制，更不能提高形位精度1.外圓表面加工方案(1)黑色金屬

HRC﹤32

粗車→細(xì)(半精)車→磨削（IT7～6,Ra0.8～0.2)→研磨（IT6～5,Ra0.1～0.008)HRC﹥32時(shí)，一律用磨削(2)有色金屬粗車→精車→精細(xì)車→拋光（IT6～5，Ra0.1～0.012)(3)當(dāng)黑色或有色金屬只有中等要求時(shí)粗車～精車（IT9～8，Ra6.3～1.6)二、內(nèi)圓表面加工

內(nèi)圓表面加工方法有：鉆、鏜、車、拉、磨、珩磨、研磨、精密內(nèi)圓磨。2.拉孔與珩磨⑴拉孔是在拉床上用拉刀對(duì)己有孔進(jìn)行精加工的工藝方法。精度IT8～7,Ra0.8～0.4特點(diǎn)：①生產(chǎn)率高。②拉刀耐用度高。③拉床只有一個(gè)主運(yùn)動(dòng)（直線），結(jié)構(gòu)簡單、工作平穩(wěn)、操作方便。④可加工形狀復(fù)雜的內(nèi)表面。2.珩磨

是利用珩磨頭對(duì)已加工孔進(jìn)行光整加工的工藝方法。珩磨可在專用的珩磨機(jī)上進(jìn)行，也可在某些經(jīng)改裝后的通用設(shè)備上進(jìn)行。精度IT7～6,Ra0.1～0.025

☆珩磨不能糾正孔的位置誤差。1.內(nèi)圓表面加工方案⑴小孔（一般﹤20mm)

鉆→擴(kuò)→機(jī)絞→手絞（達(dá)IT7～6，Ra0.4～0.2)→拉孔（小件大批生產(chǎn)，達(dá)IT8～7，Ra0.8～0.4)⑵大孔（一般﹥20mm)

鉆→鏜→磨（達(dá)IT7～6，Ra0.4～0.2）→珩磨或研磨（達(dá)IT7～6，Ra0.1～0.005）注意：☆對(duì)已有孔（如鑄、鍛孔）的零件進(jìn)行加工，則不要鉆削工序?！畲慊痄搩H用磨削，有色金屬不用磨削三、平面的加工1.平面的加工方案

平面的加工方法有:銑、刨、車、磨、研磨、刮削及超級(jí)光磨、拋光等。2.平面磨與插削⑴平面磨有周磨和端磨以及行星磨。一般而言，周磨生率較低而加工精度較高，端磨和行星磨則與其相反。⑵插削:(立刨)……⑴加工箱體、機(jī)架粗銑（粗刨）→精銑（精刨）→磨削（IT6～5,Ra0.4～0.1）⑵加工旋轉(zhuǎn)體端面粗車→精車→磨削（IT6～5,Ra0.4～0.2）⑶加工內(nèi)平面粗插→精插（IT10～8,Ra6.4～1.6）基本切削加工工藝的精度范圍P78P80精加工工藝的精度范圍選擇表面加工方法的依據(jù) 同一種表面可以用多種不同的方法加工，應(yīng)該根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)形狀、材料、精度、批量以及生產(chǎn)條件等因素決定合理的加工方法及加工順序。1、根據(jù)精度和表面粗糙度選擇a)隔套：鉆 半精車b)襯套鉆 半精車 粗磨 精磨2、根據(jù)形狀和尺寸選擇a)滑塊：銑、刨b)錐套鋸片銑刀c)試件：線切割3、根據(jù)材料性能選擇孔加工a)鉆 半精車 精車b)鉆 半精車 淬火 精磨4、根據(jù)零件批量選擇齒輪孔a)10件：鉆孔 半精車 精車b)1000件：鉆孔 擴(kuò)孔 鉸孔C)100000件：粗車 拉孔螺桿a)10件：車削b)1000件：銑削C)100000件：滾螺紋6.3.3.工序的集中與分散⑴工序集中—把幾個(gè)簡單的工序聯(lián)合成一個(gè)比較復(fù)雜的工序。①減少了工件在加工過程中的安裝次數(shù)。有利于保證各加工表面間的相互位置精度。②減少了設(shè)備數(shù)量和相應(yīng)的操作人員，有利于生產(chǎn)的組織、計(jì)劃和管理工作。適應(yīng)于單件、小批或中等批量工件的加工。工序的集中與分散⑵工序分散—把一個(gè)復(fù)雜的工序劃分為幾個(gè)較簡單的工序。①可以采用比較簡單的機(jī)床和工藝裝備和專用機(jī)床。②可以使用低技術(shù)水平的工人。工序分散原則特別適應(yīng)于流水線生產(chǎn)（大批量生產(chǎn)）。熱處理工序的安排⑴退火、正火、時(shí)效目的：改善切削加工性，消除內(nèi)應(yīng)力，應(yīng)在粗加工之前。高碳鋼--退火，中低碳鋼--正火，鑄鐵--時(shí)效⑵淬火-回火目的：提高材料的強(qiáng)度、硬度。①淬火+中、低溫回火（中、高碳鋼、合金鋼進(jìn)行），應(yīng)在精加工（磨）之前進(jìn)行。②淬火+高溫回火（調(diào)質(zhì)），應(yīng)在細(xì)（半精）加工之前進(jìn)行。③淬火+時(shí)效（鋁合金），硬度較低，應(yīng)在粗或細(xì)（半精）加工之前進(jìn)行。⑶化學(xué)熱處理滲碳—在精加工（磨）之前進(jìn)行。氮化--在精加工（磨）之后（光整加工之前）進(jìn)行。表面處理工序的安排

表面處理是為了提高其抗蝕性、耐磨性、耐熱性及導(dǎo)電率、外觀要求等。金屬鍍層或涂層—鉻、鋅、銀、銅…非金屬涂層---油漆、噴涂陶瓷……氧化膜層---發(fā)蘭、陽極化、氧化……一般均安排在加工過程的最后進(jìn)行。裝飾性表面則安排在最后進(jìn)行拋光等光整加工之前進(jìn)行。四、工藝路線設(shè)計(jì)實(shí)例工藝路線設(shè)計(jì)內(nèi)容1.分析圖紙2.選擇毛坯3.劃分加工階段4.擬訂工藝路線5.基準(zhǔn)選擇6.分配加工余量7.填寫工藝文件1.分析圖紙作用與技術(shù)要求①在φ46、φ30軸