制定工藝規(guī)程的原則

1、2021/2/111項目項目1 1軸類零件機械加工工藝編制軸類零件機械加工工藝編制教學目標教學目標: 1、機械制造工藝規(guī)程的基本概念、常用種類、作用、制定工藝規(guī)程的基本原則、生產綱領與生產類型、機加工工藝規(guī)程的設計步驟、零件的結構工藝性;2、實心軸的工藝路線擬定、空心軸的工藝路線擬定等。2021/2/1121.1.5 零件的結構工藝性分析零件的結構工藝性分析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(jīng)濟性。良好的結構工藝性是指在現(xiàn)有工藝條件下既能方便制造,又有較低的制造成本。對零件進行工藝分析的目的,一是形成有關零件的全面深入的認識和工藝過程的初步輪廓,做到心中有數(shù);二

2、是從工藝的角度審視零件,掃除工藝上的障礙,為后續(xù)各項程序中確定工藝方案奠定基礎。 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。2021/2/1131、分析零件圖（1）分析零件的結構（2）分析零件的技術要求（3）分析零件的材料2021/2/1142021/2/1152、分析零件的結構工藝性切削加工對零件結構工藝性總的要求是使零件安裝、加工和測量方便,提高切削效率,減少加工量和易于保證加工質量。表1.1-8和表1.1-9對照列出最常見的零件切削加工工藝性的優(yōu)劣,供分析時參考。2021/2/1162021/2/1172021/2/1182021/2/1192

3、021/2/11102021/2/1111在對零件進行工藝性分析中若發(fā)現(xiàn)問題,如圖樣上的視圖、尺寸標注、技術要求不盡合理甚至有錯誤或遺漏,或結構工藝性不好,工藝人員可以提出修改意見,在征得設計人員的同意后,經(jīng)一定的試驗和審批程序進行修改。2021/2/11123、裝配和維修對零件結構工藝性的要求 零件的結構應便于裝配和維修時的拆裝。表1.1-10所示為裝配和維修對零件結構工藝性影響的示例。2021/2/11132021/2/11141.1.6 制定工藝規(guī)程的原則制定工藝規(guī)程的原則機械加工工藝規(guī)程簡稱為工藝規(guī)程,是規(guī)定產品或零部件制造工藝過程和操作方法等的工藝文件。在一定的生產條件下,對同樣一個

4、零件,可能會有幾個不同的工藝過程。合理的工藝設計方案應立足于生產實際,全面考慮,體現(xiàn)各方面要求的協(xié)調和統(tǒng)一。 總體目標:優(yōu)質、高效、低耗、環(huán)保優(yōu)質、高效、低耗、環(huán)保2021/2/11151.1.6制定工藝規(guī)程的原則制定工藝規(guī)程的原則（1）目標方面的科學性制訂工藝規(guī)程的首要原則是確保質量,即加工出符合設計圖樣規(guī)定的各項技術要求的零件?！皟?yōu)質、高產、環(huán)保、低耗”是制造過程中不懈追求的目標。但質量、生產率和經(jīng)濟性之間經(jīng)?；ハ嗝?可遵循“質量第一、效益優(yōu)先、效率爭先”這一基本法則,統(tǒng)籌兼顧,處理好這些矛盾。在保證質量可靠的前提下,評定不同工藝方案好壞的主要標志是工藝方案的經(jīng)濟性?！靶б鎯?yōu)先”就是通過

5、成本核算和相互對比,選擇經(jīng)濟上最合理的方案,力爭減少制造時的材料和能源消耗,降低制造成本?！靶薁幭取本褪菭幦∽畲笙薅鹊貪M足生產周期和數(shù)量上的要求。 2021/2/11161.1.6制定工藝規(guī)程的原則制定工藝規(guī)程的原則（2）實施方面的可行性應充分考慮零件的生產綱領和生產類型,充分利用現(xiàn)有生產技術條件,使制訂的工藝切實可行,尤其注意不要與國家環(huán)境保護明令禁止的工藝手段等要求相抵觸,并盡可能做到平衡生產。2021/2/11171.1.6制定工藝規(guī)程的原則制定工藝規(guī)程的原則（3）技術方面的先進性要用可持續(xù)發(fā)展的觀點指導工藝方案的制訂,既應符合生產實際,又不能墨守成規(guī),在通過必要的工藝試驗的基礎上,積

6、極采用國內外適用的先進技術和工藝。2021/2/11181.1.6制定工藝規(guī)程的原則制定工藝規(guī)程的原則（4）勞動方面的安全性樹立保障工人實際操作時的人身安全和創(chuàng)造良好文明的勞動條件的思想,在工藝方案上注意采取機械化或自動化等措施,并體現(xiàn)在工藝規(guī)程中,減輕工人的勞動強度。此外,工藝規(guī)程還應做到正確、完整、統(tǒng)一和清晰,所用術語、符號、計量單位和編號等都應符合相應標準以方便直接指揮現(xiàn)場生產和操作。2021/2/1119任務任務1.2 軸的工藝路線擬定軸的工藝路線擬定 1.2.1 實心軸的工藝路線擬定實心軸的工藝路線擬定2021/2/11202021/2/1121一、一、 零件的工藝分析零件的工藝分析

7、圖示零件是減速器中的傳動軸,該零件小批生產。它屬于臺階軸類零件,由圓柱面、軸肩、螺紋、螺尾退刀槽、砂輪越程槽和鍵槽等組成。軸肩一般用來確定安裝在軸上零件的軸向位置,各環(huán)槽的作用是使零件裝配時有一個正確的位置,并使加工中磨削外圓或車螺紋時退刀方便;鍵槽用于安裝鍵,以傳遞轉矩;螺紋用于安裝各種鎖緊螺母和調整螺母。根據(jù)工作性能與條件,該傳動軸圖樣規(guī)定了主要軸頸M,N,外圓P、Q以及軸肩G、H、I有較高的尺寸、位置精度和較小的表面粗糙度值,并有熱處理要求。這些技術要求必須在加工中給予保證。因此,該傳動軸的關鍵工序是軸頸M、N和外圓P、Q的加工。2021/2/1122二、毛坯的選擇二、毛坯的選擇該傳動軸

8、材料為45鋼,因其屬于一般傳動軸,故選45鋼可滿足其要求。本例傳動軸屬于中、小傳動軸,并且各外圓直徑尺寸相差不大,故選擇60mm的熱軋圓鋼作毛坯。2021/2/1123三、定位基準的選擇三、定位基準的選擇合理地選擇定位基準,對于保證零件的尺寸和位置精度有著決定性的作用。由于該傳動軸的幾個主要配合表面(Q、P、N、M)及軸肩面(H、G)對基準軸線A-B均有徑向圓跳動和端面圓跳動的要求,它又是實心軸,所以應選擇兩端中心孔為基準,采用雙頂尖裝夾方法,以保證零件的技術要求。2021/2/1124三、定位基準的選擇三、定位基準的選擇粗基準采用熱軋圓鋼的毛坯外圓。中心孔加工采用三爪自定心卡盤裝夾熱軋圓鋼的

9、毛坯外圓,車端面、鉆中心孔。但必須注意,一般不能用毛坯外圓裝夾兩次鉆兩端中心孔,而應該以毛坯外圓作粗基準,先加工一個端面,鉆中心孔,車出一端外圓;然后以已車過的外圓作基準,用三爪自定心卡盤裝夾(有時在上工步已車外圓處搭中心架),車另一端面,鉆中心孔。如此加工中心孔,才能保證兩中心孔同軸。2021/2/1125四、工藝路線的擬定四、工藝路線的擬定1各表面加工方法的選擇 傳動軸大都是回轉表面,主要采用車削與外圓磨削成形。由于該傳動軸的主要表面M、N、P、Q的公差等級(IT6)較高,表面粗糙度Ra值(Ra=0.8 um)較小,故車削后還需磨削。外圓表面的加工方案可為:粗車半精車磨削。2021/2/1

10、126四、工藝路線的擬定四、工藝路線的擬定2加工順序的確定 對精度要求較高的零件,其粗、精加工應分開,以保證零件的質量。該傳動軸加工劃分為三個階段:粗車(粗車外圓、鉆中心孔等),半精車(半精車各處外圓、臺階和修研中心孔及次要表面等),粗、精磨(粗、精磨各處外圓)。各階段劃分大致以熱處理為界。2021/2/1127四、工藝路線的擬定四、工藝路線的擬定軸的熱處理要根據(jù)其材料和使用要求確定。對于傳動軸,正火、調質和表面淬火用得較多。該軸要求調質處理,并安排在粗車各外圓之后,半精車各外圓之前。2021/2/1128四、工藝路線的擬定四、工藝路線的擬定綜合上述分析,傳動軸的工藝路線如下:下料車兩端面,鉆

11、中心孔粗車各外圓調質修研中心孔半精車各外圓,車槽,倒角車螺紋劃鍵槽加工線銑鍵槽修研中心孔磨削檢驗。2021/2/1129定位精基準面中心孔應在粗加工之前加工,在調質之后和磨削之前各需安排一次修研中心孔的工序。調質之后修研中心孔為消除中心孔的熱處理變形和氧化皮,磨削之前修研中心孔是為提高定位精基準面的精度和減小錐面的表面粗糙度值。擬定傳動軸的工藝過程時,在考慮主要表面加工的同時,還要考慮次要表面的加工。在半精加工52mm、44mm及M24mm外圓時,應車到圖樣規(guī)定的尺寸,同時加工出各退刀槽、倒角和螺紋;三個鍵槽應在半精車后以及磨削之前銑削加工出來,這樣可保證銑鍵槽時有較精確的定位基準,又可避免在

12、精磨后銑鍵槽時破壞已精加工的外圓表面。在擬定工藝過程時,應考慮檢驗工序的安排、檢查項目及檢驗方法的確定。2021/2/11302021/2/11312021/2/11322021/2/11332021/2/11342021/2/11351.2.2 空心軸的工藝路線擬定空心軸的工藝路線擬定（一）、主軸加工工藝過程分析2021/2/11362021/2/11371、主軸毛坯的制造方法及熱處理批量:大批;材料:45鋼;毛坯:模鍛件(1)材料在單件小批生產中,軸類零件的毛坯往往使用熱軋棒料。對于直徑差較大的階梯軸,為了節(jié)約材料和減少機械加工的勞動量,則往往采用鍛件。單件小批生產的階梯軸一般采用自由鍛,

13、在大批大量生產時則采用模鍛。2021/2/1138（2）熱處理45鋼,在調質處理（235HBS）之后,再經(jīng)局部高頻淬火,可以使局部硬度達到HRC6265,再經(jīng)過適當?shù)幕鼗鹛幚?可以降到需要的硬度（例如 CA6140主軸規(guī)定為 HRC52）。9Mn2V,這是一種含碳0.9%左右的錳釩合金工具鋼,淬透性、機械強度和硬度均比45鋼為優(yōu)。經(jīng)過適當?shù)臒崽幚碇?適用于高精度機床主軸的尺寸精度穩(wěn)定性的要求。例如,萬能外圓磨床 M1432A頭架和砂輪主軸就采用這種材料。2021/2/1139（2）熱處理38CrMoAl,這是一種中碳合金氮化鋼,由于氮化溫度比一般淬火溫度為低540550,變形更小,硬度也很高

14、（HRC65,中心硬度HRC28）并有優(yōu)良的耐疲勞性能,故高精度半自動外圓磨床MBG1432的頭架軸和砂輪軸均采用這種鋼材。2021/2/1140此外,對于中等精度而轉速較高的軸類零件,多選用40Cr等合金結構鋼,這類鋼經(jīng)調質和高頻淬火后,具有較高的綜合機械性能,能滿足使用要求。有的軸件也選用滾珠軸承鋼如 GCr15和彈簧鋼如 66Mn等材料這些鋼材經(jīng)調質和表面淬火后,具有極高的耐磨性和耐疲勞性能。當要求在高速和重載條件下工作的軸類零件,可選用18CrMnTi、20Mn2B等低碳含金鋼,這些鋼料經(jīng)滲碳淬火后具有較高的表面硬度、沖擊韌性和心部強度,但熱處理所引起的變形比38CrMoAl為大。20

15、21/2/1141凡要求局部高頻淬火的主軸,要在前道工序中安排調質處理（有的鋼材則用正火）, 當毛坯余量較大時(如鍛件),調質放在粗車之后、半精車之前,以便因粗車產生的內應力得以在調質時消除;當毛坯余量較小時（如棒料）,調質可放在粗車（相當于鍛件的半精車）之前進行。高頻淬火處理一般放在半精車之后,由于主軸只需要局部淬硬,故精度有一定要求而不需淬硬部分的加工,如車螺紋、銑鍵槽等工序,均安排在局部淬火和粗磨之后。對于精度較高的主軸在局部淬火及粗磨之后還需低溫時效處理,從而使主軸的金相組織和應力狀態(tài)保持穩(wěn)定。2021/2/11422、定位基準的選擇對實心的軸類零件,精基準面就是頂尖孔,滿足基準重合和

16、基準統(tǒng)一,而對于象CA6140A的空心主軸,除頂尖孔外還有軸頸外圓表面并且兩者交替使用,互為基準。3、加工階段的劃分主軸加工過程中的各加工工序和熱處理工序均會不同程度地產生加工誤差和應力,因此要劃分加工階段。主軸加工基本上劃分為下列三個階段。 2021/2/11433、加工階段的劃分（1）、粗加工階段1）毛坯處理 毛坯備料、鍛造和正火2）粗加工 鋸去多余部分,銑端面、鉆中心孔和荒車外圓等（2）、半精加工階段）半精加工前熱處理 對于45鋼一般采用調質處理以達到220240HBS。 2）半精加工 車工藝錐面（定位錐孔） 半精車外圓端面和鉆深孔等。2021/2/11443、加工階段的劃分（3）、精加

17、工階段1）精加工前熱處理 局部高頻淬火2）精加工前各種加工 粗磨定位錐面、粗磨外圓、銑鍵槽和花鍵槽,以及車螺紋等。3）精加工 精磨外圓和內外錐面以保證主軸最重要表面的精度。2021/2/11454、加工順序的安排和工序路線的確定具有空心和內錐特點的軸類零件,在考慮支承軸頸、一般軸頸和內錐等主要表面的加工順序時,可有以下幾種方案。外表面粗加工鉆深孔外表面精加工錐孔粗加工錐孔精加工; 外表面粗加工鉆深孔錐孔粗加工錐孔精加工外表面精加工; 外表面粗加工鉆深孔錐孔粗加工外表面精加工錐孔精加工。 2021/2/1146第一方案:在錐孔粗加工時,由于要用已精加工過的外圓表面作精基準面,會破壞外圓表面的精度

18、和粗糙度,所以此方案不宜采用。第二方案:在精加工外圓表面時,還要再插上錐堵,這樣會破壞錐孔精度。另外,在加工錐孔時不可避免地會有加工誤差（錐孔的磨削條件比外圓磨削條件差;加上錐堵本身的誤差等就會造成外圓表面和內錐面的不同軸,故此方案也不宜采用。第三方案:在錐孔精加工時,雖然也要用已精加工過的外圓表面作為精基準面;但由于錐面精加工的加工余量已很小,磨削力不大;同時錐孔的精加工已處于軸加工的最終階段,對外圓表面的精度影響不大;加上這一方案的加工順序,可以采用外圓表面和錐孔互為基準,交替使用,能逐步提高同軸度。2021/2/11472021/2/1148工序的確定要按加工順序進行,應當掌握兩個原則:

19、1） 工序中的定位基準面要安排在該工序之前加工。例如,深孔加工所以安排在外圓表面粗車之后,是為了要有較精確的軸頸作為定位基準面,以保證深孔加工時壁厚均勻。2）對各表面的加工要粗、精分開,先粗后精,多次加工,以逐步提高其精度和粗糙度。主要表面的精加工應安排在最后。為了改善金屬組織和加工性能而安排的熱處理工序,如退火、正火等,一般應安排在機械加工之前。為了提高零件的機械性能和消除內應力而安排的熱處理工序,如調質、時效處理等,一般應安排在粗加工之后,精加工之前。2021/2/11495、大批生產和小批生產工藝過程的比較（1）定位基準的選擇2021/2/1150（2）軸端兩頂尖孔的加工在單件小批生產時,多在車床或鉆床上通過劃線找正加工。在成批生產時,可在中心孔鉆床上加工。專用機床可在同一工序中銑出兩端面并打好頂