零件工藝性分析與毛坯選擇

零件工藝性分析與毛坯選擇第1頁，共24頁，2023年，2月20日，星期四二.零件的結(jié)構(gòu)工藝性1.

零件整體結(jié)構(gòu)的工藝性零件三化（標(biāo)準(zhǔn)化、通用化和系列化）程度高，結(jié)構(gòu)繼承性好；零件各項(xiàng)技術(shù)要求適當(dāng)，尺寸、公差和表面粗糙度標(biāo)注合理；零件具有足夠的強(qiáng)度和剛度；零件上有便于裝夾的基準(zhǔn)面；零件選擇材料和毛坯制造方法合理有利于節(jié)省材料、減輕零件重量和減少機(jī)械加工工作量。第2頁，共24頁，2023年，2月20日，星期四2.

數(shù)控加工和特種加工對零件結(jié)構(gòu)工藝性的影響結(jié)構(gòu)工藝性是相對的；數(shù)控機(jī)床使許多在普通機(jī)床上很難達(dá)到的要求和結(jié)構(gòu)變得相對容易的多；特種加工不是利用機(jī)械能，而是利用電能、光能、聲能和化學(xué)能等對工件進(jìn)行加工。因而加工不受工件材料硬度、強(qiáng)度的影響，并且加工過程中無宏觀機(jī)械力作用。在普通機(jī)械加工中難加工的材料，工藝性不合理的結(jié)構(gòu)，在采用特種加工后都變得容易加工了；因此，在評價(jià)零件切削加工工藝性時(shí)，應(yīng)把數(shù)控加工和特種加工的手段也包括進(jìn)去；第3頁，共24頁，2023年，2月20日，星期四零件結(jié)構(gòu)工藝性的評定指標(biāo)加工精度系數(shù)結(jié)構(gòu)要素統(tǒng)一化系數(shù)材料利用系數(shù)Kac結(jié)構(gòu)繼承性系數(shù)Ks結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)KstKeKm第4頁，共24頁，2023年，2月20日，星期四

鑄件：適合制造形狀復(fù)雜，且主要承受壓力的零件毛坯，如：箱體、床身、機(jī)座等。三.毛坯的選擇1.毛坯的種類

砂型鑄造：手工造型鑄出的毛坯精度低，生產(chǎn)效率也低，但該方法適應(yīng)性強(qiáng)，主要應(yīng)用于單件小批生產(chǎn)及復(fù)雜的大型零件的毛坯制造。機(jī)器造型的鑄件質(zhì)量較好，生產(chǎn)效率高，但設(shè)備投資大，適用成批或大量生產(chǎn)。

金屬型鑄造：鑄件精度較高，組織致密，表面質(zhì)量也較好，生產(chǎn)效率較高。該方法主要用于大批大量生產(chǎn)中小尺寸鑄件，鑄件材料多為有色金屬。第5頁，共24頁，2023年，2月20日，星期四離心鑄造：主要用于空心回轉(zhuǎn)體零件毛坯的生產(chǎn)，毛坯尺寸不能太大，如各種套筒、管件等。離心鑄造的鑄件在遠(yuǎn)離中心的部位，其表面質(zhì)量和精度都較高，愈靠近回轉(zhuǎn)中心組織愈疏松。該法生產(chǎn)效率高，適用于大批量生產(chǎn)。熔模鑄造：鑄件尺寸精度高，表面粗糙度低，機(jī)械加工量小甚至可不加工，適用于各種生產(chǎn)類型、各種材料和形狀復(fù)雜的中小鑄件生產(chǎn)，如刀具、自行車零件、泵的葉輪和葉片等。

壓力鑄造：鑄件的尺寸精度較高，表面粗糙度低，生產(chǎn)率較高。主要用于中小尺寸的薄壁有色金屬鑄件，如電器、儀表和紡織機(jī)的零件的大量生產(chǎn)。第6頁，共24頁，2023年，2月20日，星期四

鍛件：適合制造強(qiáng)度要求較高，形狀相對簡單的零件毛坯，如：主軸等。焊接件：結(jié)構(gòu)重量相對較輕，制造周期短，但變形大，抗振性差。沖壓件：精度較高，生產(chǎn)效率也高，適合制造形狀復(fù)雜，批量較大的（中小型）薄壁件。型材：板材、管材、型鋼等（熱軋稍厚，但質(zhì)量不如冷軋或冷拉）。第7頁，共24頁，2023年，2月20日，星期四

零件的生產(chǎn)類型和生產(chǎn)綱領(lǐng)2.毛坯的選擇

毛坯材料及工藝特性

零件的尺寸和形狀

現(xiàn)有生產(chǎn)條件

單件小批量生產(chǎn)：可選擇精度較低和生產(chǎn)率較低的毛坯制造方法；

大批量生產(chǎn)：應(yīng)選擇精度高，生產(chǎn)率也較高的毛坯制造方法；

以滿足工作條件和使用要求為前提（考慮強(qiáng)度、剛度、韌性、耐壓、耐高溫和耐腐蝕等方面）；第8頁，共24頁，2023年，2月20日，星期四§3.3機(jī)械加工工藝過程設(shè)計(jì)一.定位基準(zhǔn)的選擇基準(zhǔn)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)工藝基準(zhǔn)工序基準(zhǔn)定位基準(zhǔn)測量基準(zhǔn)裝配基準(zhǔn)粗基準(zhǔn)精基準(zhǔn)（輔助基準(zhǔn)）用來確定生產(chǎn)對象上幾何要素之間相互關(guān)系所依據(jù)的那些點(diǎn)、線、面稱為基準(zhǔn)。

第9頁，共24頁，2023年，2月20日，星期四定位基準(zhǔn)1、粗基準(zhǔn)2、精基準(zhǔn)采用毛坯上未經(jīng)加工的表面作為定位基準(zhǔn)。采用經(jīng)過加工的表面作為定位基準(zhǔn)。工件在加工時(shí)，用以確定工件對于機(jī)床及刀具相對位置的表面稱為定位基準(zhǔn)。第10頁，共24頁，2023年，2月20日，星期四（1）基準(zhǔn)重合重點(diǎn)考慮：減少定位誤差保證加工精度（2）基準(zhǔn)統(tǒng)一（3）互為基準(zhǔn)（4）自為基準(zhǔn)（5）注意幾何結(jié)構(gòu)1.精基準(zhǔn)的選擇減少基準(zhǔn)不重合誤差使用統(tǒng)一基準(zhǔn)，使各工序定位簡單一致。提高加工表面間的相互位置精度。使加工表余量均勻，提高精度。使定位夾緊可靠方便。第11頁，共24頁，2023年，2月20日，星期四重點(diǎn)考慮：加工表面與不加工表面的相對位置精度；各加工表面有足夠的余量

選擇不加工表面作為粗基準(zhǔn)，若有幾個(gè)不加工表面，選其中與加工表面位置精度要求高的一個(gè)，以保證兩者的位置精度。

為保證某重要表面余量均勻，則選擇該重要表面本身作為粗基準(zhǔn)。若每個(gè)表面都加工，則以余量最小的表面作為粗基準(zhǔn)，以保證各表面都有足夠的余量。粗基準(zhǔn)應(yīng)平整、光滑,無澆冒口、飛邊等，定位、夾緊可靠。粗基準(zhǔn)應(yīng)避免重復(fù)使用。在同一尺寸方向上，粗基準(zhǔn)通常只允許使用一次，以免產(chǎn)生較大的定位誤差。2.粗基準(zhǔn)的選擇第12頁，共24頁，2023年，2月20日，星期四二.工件裝夾和加工方法的選擇直接找正劃線找正采用夾具定位

加工方法的經(jīng)濟(jì)精度、表面粗糙度與加工表面的技術(shù)要求相適應(yīng)。

加工方法要能確保加工表面的幾何形狀和表面間相互位置精度的要求。

加工方法與被加工零件材料的可加工性相適應(yīng)。

加工方法與生產(chǎn)類型相適應(yīng)。

加工方法與企業(yè)現(xiàn)有生產(chǎn)條件相適應(yīng)。1.工件裝夾方法選擇2.表面加工方法選擇第13頁，共24頁，2023年，2月20日，星期四三.工藝路線的擬訂粗加工階段光整加工階段精加工階段半精加工階段加工階段劃分加工階段的原因切除大量多余材料，主要提高生產(chǎn)率。完成次要表面加工(鉆、攻絲、銑鍵槽等)主要表面達(dá)到一定要求，為精加工作好余量準(zhǔn)備安排在熱處理前。主要表面達(dá)到圖紙要求。進(jìn)一步提高尺寸精度降低粗糙度，但不能提高形狀、位置精度1、保證加工質(zhì)量2、合理使用設(shè)備3、便于安排熱處理工序4、便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)毛坯缺陷5、避免重要表面損傷。1.加工階段的劃分第14頁，共24頁，2023年，2月20日，星期四（1）工序集中原則：將工件的加工，集中在少數(shù)幾道工序內(nèi)完成。每道工序的加工內(nèi)容較多。（2）工序分散原則：將工件的加工，分散在較多的工序內(nèi)進(jìn)行。每道工序的加工內(nèi)容很少，最少時(shí)每道工序僅一個(gè)簡單工步。（3）趨勢：工序集中（MC、FMC等）按照生產(chǎn)類型、零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和技術(shù)要求、機(jī)床設(shè)備等具體生產(chǎn)條件工藝過程的具體工序。2.工序的合理組合第15頁，共24頁，2023年，2月20日，星期四基面先行先面后孔先主后次先粗后精（1）機(jī)械加工順序的安排進(jìn)給路線短換刀次數(shù)少3.加工順序的安排第16頁，共24頁，2023年，2月20日，星期四（2）熱處理工序的安排退火：用于高碳鋼、合金鋼等，降低硬度，便于切削；正火：用于低碳鋼，提高硬度，便于切削；調(diào)質(zhì)：淬火后高溫回火預(yù)備熱處理最終熱處理去除內(nèi)應(yīng)力處理位置：粗加工前目的：改善切削性能，消除內(nèi)應(yīng)力位置：半精加工后，精加工前目的：提高強(qiáng)度、硬度

位置：粗加工前、后，半精加工后，精加工前目的：消除內(nèi)應(yīng)力，防止變形、開裂。淬火、滲碳、氮化等自然時(shí)效人工時(shí)效第17頁，共24頁，2023年，2月20日，星期四（3）輔助工序的安排表面處理工序其它工序安排位置：工藝過程最后目的：美觀

位置：去毛刺、倒鈍銳邊應(yīng)在淬火前，涂防銹油應(yīng)在入庫前；其余可根據(jù)實(shí)際情況是但適當(dāng)安排。目的：安全

位置：粗加工后、關(guān)鍵工序后、送往外車間加工前后、零件全部加工結(jié)束之后目的：質(zhì)量控制。去毛刺、倒鈍銳邊去磁清洗涂防銹油檢驗(yàn)工序金屬鍍層非金屬鍍層氧化膜質(zhì)量檢驗(yàn)特種檢驗(yàn)（無損探傷、磁力探傷、水壓、超速試驗(yàn)）第18頁，共24頁，2023年，2月20日，星期四四.數(shù)控機(jī)床加工工藝設(shè)計(jì)用數(shù)控機(jī)床加工，工藝準(zhǔn)備時(shí)間長（工藝分析、編程、調(diào)整試切等），而這些內(nèi)容均可儲存，反復(fù)使用。有些重要的關(guān)鍵件，用普通機(jī)床加工難以達(dá)到要求，必須有專用設(shè)備，而數(shù)控機(jī)床可用軟件代替硬件，實(shí)現(xiàn)高精度，高質(zhì)量。數(shù)控機(jī)床可以多工序集中加工，一次裝夾，完成多道工序，多種加工，效率高切加工精度好。有些零件用普通機(jī)床加工難以加工（甚至無法加工），采用數(shù)控機(jī)床加工才能順利完成。1.合理選擇被加工零件重復(fù)性投產(chǎn)的零件單件小批量的關(guān)鍵件工序多，加工周期長的零件特殊零件第19頁，共24頁，2023年，2月20日，星期四與普通機(jī)床加工類似。數(shù)控機(jī)床可多工序集中加工，應(yīng)注意與其前后工序的聯(lián)系。綜合考慮各表面加工的定位方式，以完成各表面的加工。協(xié)調(diào)工件、夾具和機(jī)床坐標(biāo)系之間的關(guān)系內(nèi)容：根據(jù)零件的技術(shù)要求進(jìn)行綜合工藝分析，明確加工要求，確定加工方案，選擇合理的對刀點(diǎn)、刀具路徑、切削用量等。數(shù)控機(jī)床不作粗加工，因多是若干工序集中加工，故應(yīng)在時(shí)效后加工。多采用大流量切削液冷卻工件及刀具。2.加工工藝設(shè)計(jì)毛坯精化和材質(zhì)均勻性要求加工方法的選擇加工順序的安排工件裝夾工件冷卻方式第20頁，共24頁，2023年，2月20日，星期四五.工藝過程技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析和優(yōu)化一般只考慮與工藝方案有關(guān)的生產(chǎn)費(fèi)用。工藝方案的評價(jià)準(zhǔn)則成本指標(biāo)資金指標(biāo)為實(shí)現(xiàn)某一方案所需的一次性資金。當(dāng)該兩指標(biāo)出現(xiàn)矛盾時(shí)需計(jì)算追加投資回收期C1－C2：全年生產(chǎn)費(fèi)用節(jié)約額I1－I2：投資差額工藝成本與工藝過程有關(guān)的生產(chǎn)費(fèi)用，占總成本70%～80%C＝VN＋F1.工藝方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析第21頁，共24頁，2023年，2月20日，星期四行業(yè)投資回收期重型機(jī)械與造船業(yè)7年左右機(jī)床、工具4～7年汽車、拖拉機(jī)5年左右軸承、儀表3年左右一般電氣設(shè)備4年左右輕工產(chǎn)品2～3年投資回收期參考標(biāo)準(zhǔn)

第22頁，共24頁，2023年，2月20日，星期四采用夾具后減少的單位零件工時(shí)采用夾具節(jié)約的制造單位零件基本生產(chǎn)工人的工資額在考慮一定比例間接費(fèi)用時(shí)，采用夾具的節(jié)約額采用夾具獲得節(jié)約額的條件兩種夾具在經(jīng)濟(jì)效果相同時(shí)的臨界年產(chǎn)量ΔC＝（1＋δ）ΔP

CL＜ΔC