機(jī)械加工過程與工藝規(guī)程

機(jī)械加工過程與工藝規(guī)程更多搜索：機(jī)械加工過程工藝規(guī)程第一章機(jī)械加工過程與工藝規(guī)程第一節(jié)基本概念制訂機(jī)械加工工藝是機(jī)械制造企業(yè)工藝技術(shù)人員的一項主要工作內(nèi)容.機(jī)械加工工藝規(guī)程的制訂與生產(chǎn)實際有著密切的聯(lián)系,它要求工藝規(guī)程制訂者具有一定的生產(chǎn)實踐知識和專業(yè)基礎(chǔ)知識.在實際生產(chǎn)中,由于零件的結(jié)構(gòu)形狀,幾何精度,技術(shù)條件和生產(chǎn)數(shù)量等要求不同,一個零件往往要經(jīng)過一定的加工過程才能將其由圖樣變成成品零件.因此,機(jī)械加工工藝人員必須從工廠現(xiàn)有的生產(chǎn)條件和零件的生產(chǎn)數(shù)量出發(fā),根據(jù)零件的具體要求,在保證加工質(zhì)量,提高生產(chǎn)效率和降低生產(chǎn)成本的前提下,對零件上的各加工表面選擇適宜的加工方法,合理地安排加工順序,科學(xué)地擬定加工工藝過程,才能獲得合格的機(jī)械零件.下面是在確定零件加工過程時應(yīng)掌握的一些基本概念.一生產(chǎn)過程與工藝過程1.生產(chǎn)過程和工藝過程的概念機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)過程是指將原材料轉(zhuǎn)變?yōu)槌善返乃袆趧舆^程.這里所指的成品可以是一臺機(jī)器,一個部件,也可以是某種零件.對于機(jī)器制造而言,生產(chǎn)過程包括:⑴原材料,半成品和成品的運(yùn)輸和保存;⑵生產(chǎn)和技術(shù)準(zhǔn)備工作,如產(chǎn)品的開發(fā)和設(shè)計,工藝及工藝裝備的設(shè)計與制造,各種生產(chǎn)資料的準(zhǔn)備以及生產(chǎn)組織;⑶毛坯制造和處理;⑷零件的機(jī)械加工,熱處理及其它表面處理;⑸部件或產(chǎn)品的裝配,檢驗,調(diào)試,油漆和包裝等.由上可知,機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)過程是相當(dāng)復(fù)雜的.它通過的整個路線稱為工藝路線.工藝過程是指改變生產(chǎn)對象的形狀,尺寸,相對位置和性質(zhì)等,使其成為半成品或成品的過程.它是生產(chǎn)過程的一部分.工藝過程可分為毛坯制造,機(jī)械加工,熱處理和裝配等工藝過程.機(jī)械加工工藝過程是指用機(jī)械加工的方法直接改變毛坯的形狀,尺寸和表面質(zhì)量,使之成為零件或部件的那部分生產(chǎn)過程,它包括機(jī)械加工工藝過程和機(jī)器裝配工藝過程.本書所稱工藝過程均指機(jī)械加工工藝過程,以下簡稱為工藝過程.2.工藝過程的組成在機(jī)械加工工藝過程中,針對零件的結(jié)構(gòu)特點和技術(shù)要求,要采用不同的加工方法和裝備,按照一定的順序集資進(jìn)行加工,才能完成由毛坯到零件的過程.組成機(jī)械加工工藝過程的基本單元是工序.工序又由安裝,工位,工步和走刀等組成.⑴工序一個或一組工人,在一個工作地點對同一個或同時對幾個工件進(jìn)行加工所連續(xù)完成的那部分工藝過程,稱之為工序.由定義可知,判別是否為同一工序的主要依據(jù)是:工作地點是否變動和加工是否連續(xù).生產(chǎn)規(guī)模不同,加工條件不同,其工藝過程及工序的劃分也不同.圖1-1所示的階梯軸,根據(jù)加工是否連續(xù)和變換機(jī)床的情況,小批量生產(chǎn)時,可劃分為表1-1所示的三道工序;大批大量生產(chǎn)時,則可劃分為表1-2所示的五道工序;單件生產(chǎn)時,甚至可以劃分為表1-3所示的兩道工序.(沿用吳拓主編《機(jī)械制造工程》(第2版)機(jī)械工業(yè)出版社2005年9月圖3-1)圖1-1階梯軸表1-1小批量生產(chǎn)的工藝過程表1-2大批大量生產(chǎn)的工藝過程工序號工序內(nèi)容設(shè)備工序號工序內(nèi)容設(shè)備1車一端面,鉆中心孔;調(diào)頭車另一端面,鉆中心孔車床1銑端面,鉆中心孔中心孔機(jī)床2車大端外圓及倒角車床2車大端外圓及倒角;車小端外圓及倒角車床3車小端外圓及倒角車床4銑鍵槽立式銑床3銑鍵槽;去毛刺銑床5去毛刺鉗工表1-3單件生產(chǎn)的工藝過程工序號工序內(nèi)容設(shè)備1車一端面,鉆中心孔;車另一端面,鉆中心孔;車大端外圓及倒角;車小端外圓及倒角車床2銑鍵槽;去毛刺銑床⑵安裝在加工前,應(yīng)先使工件在機(jī)床上或夾具中占有正確的位置,這一過程稱為定位;工件定位后,將其固定,使其在加工過程中保持定位位置不變的操作稱為夾緊;將工件在機(jī)床或夾具中每定位,夾緊一次所完成的那一部分工序內(nèi)容稱為安裝.一道工序中,工件可能被安裝一次或多次.⑶工位為了完成一定的工序內(nèi)容,一次安裝工件后,工件與夾具或設(shè)備的可動部分一起相對刀具或設(shè)備的固定部分所占據(jù)的每一個位置稱為工位.為了減少由于多次安裝帶來的誤差和時間損失,加工中常采用回轉(zhuǎn)工作臺,回轉(zhuǎn)夾具或移動夾具,使工件在一次安裝中,先后處于幾個不同的位置進(jìn)行加工,稱為多工位加工.圖1-2所示為一利用回轉(zhuǎn)工作臺,在一次安裝中依次完成裝卸工件,鉆孔,擴(kuò)孔,鉸孔四個工位加工的例子.采用多工位加加工方法,既可以減少安裝次數(shù),提高加工精度,并減輕工人的勞動強(qiáng)度;又可以使各工位的加工與工件的裝卸同時進(jìn)行,提高勞動生產(chǎn)率.圖1-2多工位加工⑷工步工序又可分成若干工步.加工表面不變,切削刀具不變,切削用量中的進(jìn)給量和切削速度基本保持不變的情況下所連續(xù)完成的那部分工序內(nèi)容,稱為工步.以上三個不變因素中只要有一個因素改變,即成為新的工步.一道工序包括一個或幾個工步.為簡化工藝文件,對于那些連續(xù)進(jìn)行的幾個相同的工步,通?？煽醋饕粋€工步.為了提高生產(chǎn)率,常將幾個待加工表面用幾把刀具同時加工,這種由刀具合并起來的工步,稱為復(fù)合工步,如圖1-3所示.圖1-4所示為立軸<aname=baidusnap0></a><Bstyle=\'color:black;background-color:#ffff66\'>轉(zhuǎn)塔車床</B>回轉(zhuǎn)刀架一次轉(zhuǎn)位完成的工位內(nèi)容應(yīng)屬于一個工步.復(fù)合工步在工藝規(guī)程中也寫作一個工步.(沿用吳拓主編《機(jī)械制造工程》(第2版)機(jī)械工業(yè)出版社2005年9月圖3-2)圖1-3復(fù)合工步圖1-4立軸<Bstyle=\'color:black;background-color:#ffff66\'>轉(zhuǎn)塔車床</B>回轉(zhuǎn)刀架⑸走刀在一個工步中,若需切去的金屬層很厚,則可分為幾次切削.則每進(jìn)行一次切削就是一次走刀.一個工步可以包括一次或幾次走刀.二,生產(chǎn)綱領(lǐng)和生產(chǎn)類型1.生產(chǎn)綱領(lǐng)生產(chǎn)綱領(lǐng)是指企業(yè)在計劃期內(nèi)應(yīng)當(dāng)生產(chǎn)的產(chǎn)品產(chǎn)量和進(jìn)度計劃.計劃期通常為1年,所以生產(chǎn)綱領(lǐng)也稱為年產(chǎn)量.對于零件而言,產(chǎn)品的產(chǎn)量除了制造機(jī)器所需要的數(shù)量之外,還要包括一定的備品和廢品,因此零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)應(yīng)按下式計算:N=Qn(1十a(chǎn)%)(1十b%)(1-1)式中N——零件的年產(chǎn)量(件/年);Q——產(chǎn)品的年產(chǎn)量(臺/年);n——每臺產(chǎn)品中該零件的數(shù)量(件/臺);a%——該零件的備品率;b%——該零件的廢品率.2.生產(chǎn)類型生產(chǎn)類型是指企業(yè)生產(chǎn)專業(yè)化程度的分類.人們按照產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領(lǐng),投入生產(chǎn)的批量,可將生產(chǎn)分為:單件生產(chǎn),批量生產(chǎn)和大量生產(chǎn)三種類型.⑴單件生產(chǎn)單個生產(chǎn)不同結(jié)構(gòu)和尺寸的產(chǎn)品,很少重復(fù)甚至不重復(fù),這種生產(chǎn)稱為單件生產(chǎn).如新產(chǎn)品試制,維修車間的配件制造和重型機(jī)械制造等都屬此種生產(chǎn)類型.其特點是:生產(chǎn)的產(chǎn)品種類較多,而同一產(chǎn)品的產(chǎn)量很小,工作地點的加工對象經(jīng)常改變.⑵大量生產(chǎn)同一產(chǎn)品的生產(chǎn)數(shù)量很大,大多數(shù)工作地點經(jīng)常按一定節(jié)奏重復(fù)進(jìn)行某一零件的某一工序的加工,這種生產(chǎn)稱為大量生產(chǎn).如自行車制造和一些鏈條廠,軸承廠等專業(yè)化生產(chǎn)即屬此種生產(chǎn)類型.其特點是:同一產(chǎn)品的產(chǎn)量大,工作地點較少改變,加工過程重復(fù).⑶批量生產(chǎn)一年中分批輪流制造幾種不同的產(chǎn)品,每種產(chǎn)品均有一定的數(shù)量,工作地點的加工對象周期性地重復(fù),這種生產(chǎn)稱為成批生產(chǎn).如一些通用機(jī)械廠,某些農(nóng)業(yè)機(jī)械廠,陶瓷機(jī)械廠,造紙機(jī)械廠,煙草機(jī)械廠等的生產(chǎn)即屬這種生產(chǎn)類型.其特點是:產(chǎn)品的種類較少,有一定的生產(chǎn)數(shù)量,加工對象周期性地改變,加工過程周期性地重復(fù).同一產(chǎn)品(或零件)每批投入生產(chǎn)的數(shù)量稱為批量.根據(jù)批量的大小又可分為大批量生產(chǎn),中批量生產(chǎn)和小批量生產(chǎn).小批量生產(chǎn)的工藝特征接近單件生產(chǎn),大批量生產(chǎn)的工藝特征接近大量生產(chǎn).根據(jù)前面公式計算的零件生產(chǎn)綱領(lǐng),參考表1-4即可確定生產(chǎn)類型.不同生產(chǎn)類型的制造工藝有不同特征,各種生產(chǎn)類型的工藝特征見表1-5.表1-4生產(chǎn)類型和生產(chǎn)綱領(lǐng)的關(guān)系生產(chǎn)類型生產(chǎn)綱領(lǐng)(件/年或臺/年)重型(30kg以上)中型(4~30kg)輕型(4kg以下)單件生產(chǎn)5以下10以下l00以下批量生產(chǎn)小批量生產(chǎn)5~10010~200100~500中批量生產(chǎn)100~300200~500500~5000大批量生產(chǎn)300~1000500~50005000~50000大量生產(chǎn)1000以上5000以上50000以上表1-5各種生產(chǎn)類型的工藝特點工藝特點單件生產(chǎn)批量生產(chǎn)大量生產(chǎn)毛坯的制造方法鑄件用木模手工造型,鍛件用自由鍛鑄件用金屬模造型,部分鍛件用模鍛鑄件廣泛用金屬模機(jī)器造型,鍛件用模鍛零件互換性無需互換,互配零件可成對制造,廣泛用修配法裝配大部分零件有互換性,少數(shù)用修配法裝配全部零件有互換性,某些要求精度高的配合,采用分組裝配機(jī)床設(shè)備及其布置采用通用機(jī)床;按機(jī)床類別和規(guī)格采用\"機(jī)群式\"排列部分采用通用機(jī)床,部分專用機(jī)床;按零件加工分\"工段\"排列廣泛采用生產(chǎn)率高的專用機(jī)床和自動機(jī)床;按流水線形式排列夾具很少用專用夾具,由劃線和試切法達(dá)到設(shè)計要求廣泛采用專用夾具,部分用劃線法進(jìn)行加工廣泛用專用夾具,用調(diào)整法達(dá)到精度要求刀具和量具采用通用刀具和萬能量具較多采用專用刀具和專用量具廣泛采用高生產(chǎn)率的刀具和量具對技術(shù)工人要求需要技術(shù)熟練的工人各工種需要一定熟練程度的技術(shù)工人對機(jī)床調(diào)整工人技術(shù)要求高,對機(jī)床操作工人技術(shù)要求低對工藝文件的要求只有簡單的工藝過程卡有詳細(xì)的工藝過程卡或工藝卡,零件的關(guān)鍵工序有詳細(xì)的工序卡有工藝過程卡,工藝卡和工序卡等詳細(xì)的工藝文件第二節(jié)機(jī)械加工工藝規(guī)程概述一,機(jī)械加工工藝規(guī)程的概念機(jī)械加工工藝規(guī)程是將產(chǎn)品或零部件的制造工藝過程和操作方法按一定格式固定下來的技術(shù)文件.它是在具體生產(chǎn)條件下,本著最合理,最經(jīng)濟(jì)的原則編制而成的,經(jīng)審批后用來指導(dǎo)生產(chǎn)的法規(guī)性文件.機(jī)械加工工藝規(guī)程包括零件加工工藝流程,加工工序內(nèi)容,切削用量,采用設(shè)備及工藝裝備,工時定額等.二,機(jī)械加工工藝規(guī)程的作用機(jī)械加工工藝規(guī)程是機(jī)械制造工廠最主要的技術(shù)文件,是工廠規(guī)章制度的重要組成部分,其作用主要有:1)它是組織和管理生產(chǎn)的基本依據(jù).工廠進(jìn)行新產(chǎn)品試制或產(chǎn)品投產(chǎn)時,必須按照工藝規(guī)程提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行技術(shù)準(zhǔn)備和生產(chǎn)準(zhǔn)備,以便合理編制生產(chǎn)計劃,合理調(diào)度原材料,毛坯和設(shè)備,及時設(shè)計制造工藝裝備,科學(xué)地進(jìn)行經(jīng)濟(jì)核算和技術(shù)考核.2)它是指導(dǎo)生產(chǎn)的主要技術(shù)文件.工藝規(guī)程是在結(jié)合本廠具體情況,總結(jié)實踐經(jīng)驗的基礎(chǔ)上,依據(jù)科學(xué)的理論和必要的工藝實驗后制訂的,它反映了加工過程中的客觀規(guī)律,工人必須按照工藝規(guī)程進(jìn)行生產(chǎn),才能保證產(chǎn)品質(zhì)量,才能提高生產(chǎn)效率.3)它是新建和擴(kuò)建工廠的原始資料.根據(jù)工藝規(guī)程,可以確定生產(chǎn)所需的機(jī)械設(shè)備,技術(shù)工人,基建面積以及生產(chǎn)資源等.4)它是進(jìn)行技術(shù)交流,開展技術(shù)革新的基本資料.典型和標(biāo)準(zhǔn)的工藝規(guī)程能縮短生產(chǎn)的準(zhǔn)備時間,提高經(jīng)濟(jì)效益.先進(jìn)的工藝規(guī)程必須廣泛吸取合理化建議,不斷交流工作經(jīng)驗,才能適應(yīng)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展.工藝規(guī)程則是開展技術(shù)革新和技術(shù)交流必不可少的技術(shù)語言和基本資料.三,機(jī)械加工工藝規(guī)程的類型根據(jù)原機(jī)械電子工業(yè)部指導(dǎo)性技術(shù)文件JB/Z338.5《工藝管理導(dǎo)則工藝規(guī)程設(shè)計》中規(guī)定,工藝規(guī)程的類型有:⑴專用工藝規(guī)程——針對每一個產(chǎn)品和零件所設(shè)計的工藝規(guī)程;⑵通用工藝規(guī)程,它包括:1)典型工藝規(guī)程——為一組結(jié)構(gòu)相似的零部件所設(shè)計的通用工藝規(guī)程;2)成組工藝規(guī)程——按成組技術(shù)原理將零件分類成組,針對每一組零件所設(shè)計的通用工藝規(guī)程;3)標(biāo)準(zhǔn)工藝規(guī)程——已納入國家標(biāo)準(zhǔn)或工廠標(biāo)準(zhǔn)的工藝規(guī)程.為了適應(yīng)工業(yè)發(fā)展的需要,加強(qiáng)科學(xué)管理和便于交流,原機(jī)械電子工業(yè)部還制訂了指導(dǎo)性技術(shù)文件JB/Z187.3—88《工藝規(guī)程格式》,按照規(guī)定,屬于機(jī)械加工工藝規(guī)程的有:1)機(jī)械加工工藝過程卡片:主要列出零件加工所經(jīng)過的整個工藝路線,以及工裝設(shè)備和工時等內(nèi)容,多作為生產(chǎn)管理使用;2)機(jī)械加工工序卡片:用來具體指導(dǎo)工人操作的一種最詳細(xì)的工藝文件,卡片上要畫出工序簡圖,注明該工序的加工表面及應(yīng)達(dá)到的尺寸精度和粗糙度要求,工件的安裝方式,切削用量,工裝設(shè)備等內(nèi)容;3)標(biāo)準(zhǔn)零件或典型零件工藝過程卡片;4)單軸自動車床調(diào)整卡片;5)多軸自動車床調(diào)整卡片;6)機(jī)械加工工序操作指導(dǎo)卡片;7)檢驗卡片等.屬于裝配工藝規(guī)程的有:1)工藝過程卡片;2)工序卡片.最常用的機(jī)械加工工藝過程卡片和機(jī)械加工工序卡片的格式如表1-6,1-7,1-8所示.(沿用吳拓主編《機(jī)械制造工程》(第2版)機(jī)械工業(yè)出版社2005年9月表3-6)表1-6機(jī)械加工工藝過程卡(沿用吳拓主編《機(jī)械制造工程》(第2版)機(jī)械工業(yè)出版社2005年9月表3-7)表1-7機(jī)械加工工藝卡(沿用吳拓主編《機(jī)械制造工程》(第2版)機(jī)械工業(yè)出版社2005年9月表3-8)表1-8機(jī)械加工工序卡四,制訂工藝規(guī)程的原則和依據(jù)1.制訂工藝規(guī)程的原則制訂工藝規(guī)程時,必須遵循以下原則:1)必須充分利用本企業(yè)現(xiàn)有的生產(chǎn)條件;2)必須可靠地加工出符合圖紙要求的零件,保證產(chǎn)品質(zhì)量;3)保證良好的勞動條件,提高勞動生產(chǎn)率;4)在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下,盡可能降低消耗,降低成本;5)應(yīng)盡可能采用國內(nèi)外先進(jìn)工藝技術(shù).由于工藝規(guī)程是直接指導(dǎo)生產(chǎn)和操作的技術(shù)文件,因此工藝規(guī)程還應(yīng)做到清晰,正確,完整和統(tǒng)一,所用術(shù)語,符號,編碼,計量單位等都必須符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn).2.制訂工藝規(guī)程的主要依據(jù)制訂工藝規(guī)程時,必須依據(jù)如下原始資料:1)產(chǎn)品的裝配圖和零件的工作圖;2)產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領(lǐng);3)本企業(yè)現(xiàn)有的生產(chǎn)條件,包括毛坯的生產(chǎn)條件或協(xié)作關(guān)系,工藝裝備和專用設(shè)備及其制造能力,工人的技術(shù)水平以及各種工藝資料和標(biāo)準(zhǔn)等;4)產(chǎn)品驗收的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn);5)國內(nèi)外同類產(chǎn)品的新技術(shù),新工藝及其發(fā)展前景等的相關(guān)信息.五,制訂工藝規(guī)程的步驟制訂機(jī)械加工工藝規(guī)程的步驟大致如下:1)熟悉和分析制訂工藝規(guī)程的主要依據(jù),確定零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)和生產(chǎn)類型;2)分析零件工作圖和產(chǎn)品裝配圖,進(jìn)行零件結(jié)構(gòu)工藝性分析;3)確定毛坯,包括選擇毛坯類型及其制造方法;4)選擇定位基準(zhǔn)或定位基面;5)擬定工藝路線;6)確定各工序需用的設(shè)備及工藝裝備;7)確定工序余量,工序尺寸及其公差;8)確定各主要工序的技術(shù)要求及檢驗方法;9)確定各工序的切削用量和時間定額,并進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析,選擇最佳工藝方案;10)填寫工藝文件.六,制定工藝規(guī)程時要解決的主要問題制定工藝規(guī)程時,主要解決以下幾個問題:1)零件圖的研究和工藝分析;2)毛坯的選擇;3)位基準(zhǔn)的選擇;4)藝路線的擬訂;5)序內(nèi)容的設(shè)計,包括機(jī)床設(shè)備及工藝裝備的選擇,加工余量和工序尺寸的確定,切削用量的確定,熱處理工序的安排,工時定額的確定等.第三節(jié)零件圖的研究和工藝分析制定零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程前,必須認(rèn)真研究零件圖,對零件進(jìn)行工藝分析.一,零件圖的研究零件圖是制訂工藝規(guī)程最主要的原始資料.只有通過對零件圖和裝配圖的分析,才能了解產(chǎn)品的性能,用途和工作條件,明確各零件的相互裝配位置和作用,了解零件的主要技術(shù)要求,找出生產(chǎn)合格產(chǎn)品的關(guān)鍵技術(shù)問題.零件圖的研究包括三項內(nèi)容:⑴檢查零件圖的完整性和正確性主要檢查零件視圖是否表達(dá)直觀,清晰,準(zhǔn)確,充分;尺寸,公差,技術(shù)要求是否合理,齊全.如有錯誤或遺漏,應(yīng)提出修改意見.⑵分析零件材料選擇是否恰當(dāng)零件材料的選擇應(yīng)立足于國內(nèi),盡量采用我國資源豐富的材料,盡量避免采用貴重金屬;同時,所選材料必須具有良好的加工性.⑶分析零件的技術(shù)要求包括零件加工表面的尺寸精度,形狀精度,位置精度,表面粗糙度,表面微觀質(zhì)量以及熱處理等要求.分析零件的這些技術(shù)要求在保證使用性能的前提下是否經(jīng)濟(jì)合理,在本企業(yè)現(xiàn)有生產(chǎn)條件下是否能夠?qū)崿F(xiàn).二,零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析零件的結(jié)構(gòu)工藝性是指所設(shè)計的零件在不同類型的具體生產(chǎn)條件下,零件毛坯的制造,零件的加工和產(chǎn)品的裝配所具備的可行性和經(jīng)濟(jì)性.零件結(jié)構(gòu)工藝性涉及面很廣,具有綜合性,必須全面綜合地分析.零件的結(jié)構(gòu)對機(jī)械加工工藝過程的影響很大,不同結(jié)構(gòu)的兩個零件盡管都能滿足使用要求,但它們的加工方法和制造成本卻可能有很大的差別.所謂具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性,應(yīng)是在不同生產(chǎn)類型的具體生產(chǎn)條件下,對零件毛坯的制造,零件的加工和產(chǎn)品的裝配,都能以較高的生產(chǎn)率和最低的成本,采用較經(jīng)濟(jì)的方法進(jìn)行并能滿足使用性能的結(jié)構(gòu).在制訂機(jī)械加工工藝規(guī)程時,主要對零件切削加工工藝性進(jìn)行分析.兩使用性能完全相同的零件,因結(jié)構(gòu)稍有不同,其制造成本就有很大的差別.零件機(jī)械加工結(jié)構(gòu)工藝性的對比,請參見《機(jī)械制造工藝與機(jī)床夾具課程設(shè)計指導(dǎo)》(吳拓,方瓊珊編.機(jī)械工業(yè)出版社,2006年1月)表1-1.三,零件工藝分析應(yīng)重點研究的幾個問題對于較復(fù)雜的零件,在進(jìn)行工藝分析時還必須重點研究以下三個方面的問題:⑴主次表面的區(qū)分和主要表面的保證零件的主要表面是指零件與其他零件相配合的表面,或是直接參與機(jī)器工作過程的表面.主要表面以外的其他表面稱為次要表面.根據(jù)主要表面的質(zhì)量要求,便可確定所應(yīng)采用的加工方法以及采用哪些最后加工的方法來保證實現(xiàn)這些要求.⑵重要技術(shù)條件分析零件的技術(shù)條件一般是指零件的表面形狀精度和位置精度,靜平衡,動平衡要求,熱處理,表面處理,探傷要求和氣密性試驗等.重要技術(shù)條件是影響工藝過程制訂的重要因素,通常會影響到基準(zhǔn)的選擇和加工順序,還會影響工序的集中與分散.⑶零件圖上表面位置尺寸的標(biāo)注零件上各表面之間的位置精度是通過一系列工序加工后獲得的,這些工序的順序與工序尺寸和相互位置關(guān)系的標(biāo)注方式直接相關(guān),這些尺寸的標(biāo)注必須做到盡量使定位基準(zhǔn),測量基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)重合,以減少基準(zhǔn)不重合帶來的誤差.第四節(jié)毛坯的選擇選擇毛坯,主要是確定毛坯的種類,制造方法及其制造精度.毛坯的形狀,尺寸越接近成品,切削加工余量就越少,從而可以提高材料的利用率和生產(chǎn)效率,然而這樣往往會使毛坯制造困難,需要采用昂貴的毛坯制造設(shè)備,從而增加毛坯的制造成本.所以選擇毛坯時應(yīng)從機(jī)械加工和毛坯制造兩方面出發(fā),綜合考慮以求最佳效果.一,毛坯的種類毛坯的種類很多,同一種毛坯又有多種制造方法.1.鑄件鑄件適用于形狀復(fù)雜的零件毛坯.根據(jù)鑄造方法的不同,鑄件又分為:⑴砂型鑄造的鑄件這是應(yīng)用最為廣泛的一種鑄件.它又有木模手工造型和金屬模機(jī)器造型之分.木模手工造型鑄件精度低,加工表面需留較大的加工余量;木模手工造型生產(chǎn)效率低,適用于單件小批生產(chǎn)或大型零件的鑄造.金屬模機(jī)器造型生產(chǎn)效率高,鑄件精度也高,但設(shè)備費用高,鑄件的重量也受限制,適用于大批量生產(chǎn)的中小型鑄件.⑵金屬型鑄造鑄件將熔融的金屬澆注到金屬模具中,依靠金屬自重充滿金屬鑄型腔而獲得的鑄件.這種鑄件比砂型鑄造鑄件精度高,表面質(zhì)量和力學(xué)性能好,生產(chǎn)效率也較高,但需專用的金屬型腔模,適用于大批量生產(chǎn)中的尺寸不大的有色金屬鑄件.⑶離心鑄造鑄件將熔融金屬注入高速旋轉(zhuǎn)的鑄型內(nèi),在離心力的作用下,金屬液充滿型腔而形成的鑄件.這種鑄件晶粒細(xì),金屬組織致密,零件的力學(xué)性能好,外圓精度及表面質(zhì)量高,但內(nèi)孔精度差,且需要專門的離心澆注機(jī),適用于批量較大的黑色金屬和有色金屬的旋轉(zhuǎn)體鑄件.⑷壓力鑄造鑄件將熔融的金屬在一定的壓力作用下,以較高的速度注入金屬型腔內(nèi)而獲得的鑄件.這種鑄件精度高,可達(dá)IT11~IT13;表面粗糙度值小,可達(dá)Ra3.2~0.4μm;鑄件力學(xué)性能好.可鑄造各種結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的零件,鑄件上各種孔眼,螺紋,文字及花紋圖案均可鑄出.但需要一套昂貴的設(shè)備和型腔模.適用于批量較大的形狀復(fù)雜,尺寸較小的有色金屬鑄件.⑸精密鑄造鑄件將石蠟通過型腔模壓制成與工件一樣的臘制件,再在臘制工件周圍粘上特殊型砂,凝固后將其烘干焙燒,臘被蒸化而放出,留下工件形狀的模殼,用來澆鑄.精密鑄造鑄件精度高,表面質(zhì)量好.一般用來鑄造形狀復(fù)雜的鑄鋼件,可節(jié)省材料,降低成本,是一項先進(jìn)的毛坯制造工藝.2.鍛件鍛件適用于強(qiáng)度要求高,形狀比較簡單的零件毛坯,其鍛造方法有自由鍛和模鍛兩種.自由鍛造鍛件是在鍛錘或壓力機(jī)上用手工操作而成形的鍛件.它的精度低,加工余量大,生產(chǎn)率也低,適用于單件小批生產(chǎn)及大型鍛件.模鍛件是在鍛錘或壓力機(jī)上,通過專用鍛模鍛制成形的鍛件.它的精度和表面粗糙度均比自由鍛造的好,可以使毛坯形狀更接近工件形狀,加工余量小.同時,由于模鍛件的材料纖維組織分布好,鍛制件的機(jī)械強(qiáng)度高.模鍛的生產(chǎn)效率高,但需要專用的模具,且鍛錘的噸位也要比自由鍛造的大.主要適用于批量較大的中小型零件.3.焊接件焊接件是根據(jù)需要將型材或鋼板焊接而成的毛坯件,它制作方便,簡單,但需要經(jīng)過熱處理才能進(jìn)行機(jī)械加工.適用于單件小批生產(chǎn)中制造大型毛坯,其優(yōu)點是制造簡便,加工周期短,毛坯重量輕;缺點是焊接件抗振動性差,機(jī)械加工前需經(jīng)過時效處理以消除內(nèi)應(yīng)力.4.沖壓件沖壓件是通過沖壓設(shè)備對薄鋼板進(jìn)行冷沖壓加工而得到的零件,它可以非常接近成品要求,沖壓零件可以作為毛坯,有時還可以直接成為成品.沖壓件的尺寸精度高.適用于批量較大而零件厚度較小的中小型零件.5.型材型材主要通過熱軋或冷拉而成.熱軋的精度低,價格較冷拉的便宜,用于一般零件的毛坯.冷拉的尺寸小,精度高,易于實現(xiàn)自動送料,但價格貴,多用于批量較大且在自動機(jī)床上進(jìn)行加工的情形.按其截面形狀,型材可分為圓鋼,方鋼,六角鋼,扁鋼,角鋼,槽鋼以及其他特殊截面的型材.6.冷擠壓件冷擠壓件是在壓力機(jī)上通過擠壓模掠奪而成.其生產(chǎn)效率高.冷擠壓毛坯精度高,表面粗糙度值小,可以不再進(jìn)行機(jī)械加工,但要求材料塑性好,主要為有色金屬和塑性好的鋼材.適用于大批量生產(chǎn)中制造形狀簡單的小型零件.7.粉末冶金件粉末冶金件是以金屬粉末為原料,在壓力機(jī)上通過模具壓制成型后經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成.其生產(chǎn)效率高,零件的精度高,表面粗糙度值小,一般可不再進(jìn)行精加工,但金屬粉末成本較高,適用于大批大量生產(chǎn)中壓制形狀較簡單的小型零件.二,確定毛坯時應(yīng)考慮的因素在確定毛坯時應(yīng)考慮以下因素:⑴零件的材料及其力學(xué)性能當(dāng)零件的材料選定以后,毛坯的類型就大體確定了.例如,材料為鑄鐵的零件,自然應(yīng)選擇鑄造毛坯;而對于重要的鋼質(zhì)零件,力學(xué)性能要求高時,可選擇鍛造毛坯.⑵零件的結(jié)構(gòu)和尺寸形狀復(fù)雜的毛坯常采用鑄件,但對于形狀復(fù)雜的薄壁件,一般不能采用砂型鑄造;對于一般用途的階梯軸,如果各段直徑相差不大,力學(xué)性能要求不高時,可選擇棒料做毛坯,倘若各段直徑相差較大,為了節(jié)省材料,應(yīng)選擇鍛件.⑶生產(chǎn)類型當(dāng)零件的生產(chǎn)批量較大時,應(yīng)采用精度和生產(chǎn)率都比較高的毛坯制造方法,這時毛坯制造增加的費用可由材料耗費減少的費用以及機(jī)械加工減少的費用來補(bǔ)償.⑷現(xiàn)有生產(chǎn)條件選擇毛坯類型時,要結(jié)合本企業(yè)的具體生產(chǎn)條件,如現(xiàn)場毛坯制造的實際水平和能力,外協(xié)的可能性等.⑸充分考慮利用新技術(shù),新工藝和新材料的可能性為了節(jié)約材料和能源,減少機(jī)械加工余量,提高經(jīng)濟(jì)效益,只要有可能,就必須盡量采用精密鑄造,精密鍛造,冷擠壓,粉末冶金和工程塑料等新工藝,新技術(shù)和新材料.三,確定毛坯時的幾項工藝措施實現(xiàn)少切屑,無切屑加工,是現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展趨勢.但是,由于毛坯制造技術(shù)的限制,加之現(xiàn)代機(jī)器對零件精度和表面質(zhì)量的要求越來越高,為了保證機(jī)械加工能達(dá)到質(zhì)量要求,毛坯的某些表面仍需留有加工余量.加工毛坯時,由于一些零件形狀特殊,安裝和加工不大方便,必須采取一定的工藝措施才能進(jìn)行機(jī)械加工.以下列舉幾種常見的工藝措施.⑴為了便于安裝,有些鑄件毛坯需鑄出工藝搭子,如圖1-5所示.工藝搭子在零件加工完畢后一般應(yīng)切除,如對使用和外觀沒有影響,也可保留在零件上.圖1-5工藝搭子的實例A—加工面B—工藝搭子C—定位面⑵裝配后需要形成同一工作表面的兩個相關(guān)偶件,為了保證加工質(zhì)量并使加工方便,常常將這些分離零件先制作成一個整體毛坯,加工到一定階段后再切割分離.如圖1-6所示的車床走刀系統(tǒng)中的開合螺母外殼,其毛坯就是兩件合制的;柴油機(jī)連桿大端也是合制的.圖1-6車床開合螺母外殼簡圖⑶對于形狀比較規(guī)則的小型零件,為了便于安裝和提高機(jī)械加工的生產(chǎn)率,可將多件合成一個毛坯,加工到一定階段后,再分離成單件,如圖1-7所示的滑鍵,對毛坯的各平面加工好后再切離成單件,再對單件進(jìn)行加工.(劉本p.15圖1-11)圖1-7滑鍵零件圖與毛坯圖a)滑鍵零件圖b)滑鍵毛坯圖第五節(jié)定位基準(zhǔn)的選擇定位基準(zhǔn)的選擇對于保證零件的尺寸精度和位置精度以及合理安排加工順序都有很大影響,當(dāng)使用夾具安裝工件時,定位基準(zhǔn)的選擇還會影響夾具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度.因此,定位基準(zhǔn)的選擇是制訂工藝規(guī)程時必須認(rèn)真考慮的一個重要工藝問題.一,基準(zhǔn)的概念及其分類基準(zhǔn)是指確定零件上某些點,線,面位置時所依據(jù)的那些點,線,面,或者說是用來確定生產(chǎn)對象上幾何要素間的幾何關(guān)系所依據(jù)的那些點,線,面.按其作用的不同,基準(zhǔn)可分為設(shè)計基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)兩大類.1.設(shè)計基準(zhǔn)設(shè)計基準(zhǔn)是指零件設(shè)計圖上用來確定其他點,線,面位置關(guān)系所采用的基準(zhǔn),如圖1-8所示.(沿用吳拓主編《機(jī)械制造工程》(第2版)機(jī)械工業(yè)出版社2005年9月圖3-3)圖1-8設(shè)計基準(zhǔn)的實例2.工藝基準(zhǔn)工藝基準(zhǔn)是指在加工或裝配過程中所使用的基準(zhǔn).工藝基準(zhǔn)根據(jù)其使用場合的不同,又可分為工序基準(zhǔn),定位基準(zhǔn),測量基準(zhǔn)和裝配基準(zhǔn)四種.⑴工序基準(zhǔn)在工序圖上,用來確定本工序所加工表面加工后的尺寸,形狀,位置的基準(zhǔn),即工序圖上的基準(zhǔn),如圖1-9所示.⑵定位基準(zhǔn)在加工時用作定位的基準(zhǔn).它是工件上與夾具定位元件直接接觸的點,線,面,如圖1-10所示.⑶測量基準(zhǔn)在測量零件已加工表面的尺寸和位置時所采用的基準(zhǔn),如圖1-11所示.⑷裝配基準(zhǔn)裝配時用來確定零件或部件在產(chǎn)品中的相對位置所采用的基準(zhǔn),如圖1-12所示.(沿用吳拓主編《機(jī)械制造工程》(第2版)機(jī)械工業(yè)出版社2005年9月圖3-4)圖1-9工序基準(zhǔn)的實例(沿用吳拓主編《機(jī)械制造工程》(第2版)機(jī)械工業(yè)出版社2005年9月圖3-5)圖1-10定位基準(zhǔn)的實例(沿用吳拓主編《機(jī)械制造工程》(第2版)機(jī)械工業(yè)出版社2005年9月圖3-6)圖1-11測量基準(zhǔn)的實例(沿用吳拓主編《機(jī)械制造工程》(第2版)機(jī)械工業(yè)出版社2005年9月圖3-7)圖1-12裝配基準(zhǔn)的實例二,基準(zhǔn)問題的分析分析基準(zhǔn)時,必須注意以下幾點:1)基準(zhǔn)是制訂工藝的依據(jù),必然是客觀存在的.當(dāng)作為基準(zhǔn)的是輪廓要素,如平面,圓柱面等時,容易直接接觸到,也比較直觀.但是有些作為基準(zhǔn)的是中心要素,如圓心,球心,對稱軸線等時,則無法觸及,然而它們卻也是客觀存在的.2)當(dāng)作為基準(zhǔn)的要素?zé)o法觸及時,通常由某些具體的表面來體現(xiàn),這些表面稱為基面.如軸的定位則可以外圓柱面為定位基面,這類定位基準(zhǔn)的選擇則轉(zhuǎn)化為恰當(dāng)?shù)剡x擇定位基面的問題.3)作為基準(zhǔn),可以是沒有面積的點,線以及面積極小的面.但是工件上代表這種基準(zhǔn)的基面總是有一定接觸面積的.4)不僅表示尺寸關(guān)系的基準(zhǔn)問題如上所述,表示位置精度的基準(zhǔn)關(guān)系也是如此.三,定位基準(zhǔn)的選擇選擇定位基準(zhǔn)時應(yīng)符合兩點要求:1)各加工表面應(yīng)有足夠的加工余量,非加工表面的尺寸,位置符合設(shè)計要求;2)定位基面應(yīng)有足夠大的接觸面積和分布面積,以保證能承受大的切削力,保證定位穩(wěn)定可靠.定位基準(zhǔn)可分為粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn).若選擇未經(jīng)加工的表面作為定位基準(zhǔn),這種基準(zhǔn)被稱為粗基準(zhǔn).若選擇已加工的表面作為定位基準(zhǔn),則這種定位基準(zhǔn)稱為精基準(zhǔn).粗基準(zhǔn)考慮的重點是如何保證各加工表面有足夠的余量,而精基準(zhǔn)考慮的重點是如何減少誤差.在選擇定位基準(zhǔn)時,通常是從保證加工精度要求出發(fā)的,因而分析定位基準(zhǔn)選擇的順序應(yīng)從精基準(zhǔn)到粗基準(zhǔn).1.精基準(zhǔn)的選擇選擇精基準(zhǔn)應(yīng)考慮如何保證加工精度和裝夾可靠方便,一般應(yīng)遵循以下原則:1)基準(zhǔn)重合原則:即應(yīng)盡可能選擇設(shè)計基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn).這樣可以避免基準(zhǔn)不重合引起的誤差.圖1-13所示為采用調(diào)整法加工C面,則尺寸c的加工誤差Tc不僅包含本工序的加工誤差Δj,而且還包括基準(zhǔn)不重合帶來的設(shè)計基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)之間的尺寸誤差Ta.如果采用如圖1-14所示的方式安裝工件,則可消除基準(zhǔn)不重合誤差.(沿用吳拓主編《機(jī)械制造工程》(第2版)機(jī)械工業(yè)出版社2005年9月圖3-8)圖1-13基準(zhǔn)不重合誤差示例(沿用吳拓主編《機(jī)械制造工程》(第2版)機(jī)械工業(yè)出版社2005年9月圖3-9)圖1-14基準(zhǔn)重合工件安裝示意圖2)基準(zhǔn)統(tǒng)一原則:即應(yīng)盡可能采用同一個定位基準(zhǔn)加工工件上的各個表面.采用基準(zhǔn)統(tǒng)一原則,可以簡化工藝規(guī)程的制定,減少夾具數(shù)量,節(jié)約了夾具設(shè)計和制造費用;同時由于減少了基準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換,更有利于保證各表面間的相互位置精度.利用兩中心孔加工軸類零件的各外圓表面,即符合基準(zhǔn)統(tǒng)一原則.3)互為基準(zhǔn)原則:即對工件上兩個相互位置精度要求比較高的表面進(jìn)行加工時,可以利用兩個表面互相作為基準(zhǔn),反復(fù)進(jìn)行加工,以保證位置精度要求.例如,為保證套類零件內(nèi)外圓柱面較高的同軸度要求,可先以孔為定位基準(zhǔn)加工外圓,再以外圓為定位基準(zhǔn)加工內(nèi)孔,這樣反復(fù)多次,就可使兩者的同軸度達(dá)到很高要求.4)自為基準(zhǔn)原則:即某些加工表面加工余量小而均勻時,可選擇加工表面本身作為定位基準(zhǔn).如圖1-15所示,在導(dǎo)軌磨床上磨削床身導(dǎo)軌面時,就是以導(dǎo)軌面本身為基準(zhǔn),用百分表來找正定位的.圖1-15自為基準(zhǔn)實例5)準(zhǔn)確可靠原則:即所選基準(zhǔn)應(yīng)保證工件定位準(zhǔn)確,安裝可靠;夾具設(shè)計簡單,操作方便.2.粗基準(zhǔn)的選擇粗基準(zhǔn)選擇應(yīng)遵循以下原則:1)為了保證重要加工表面加工余量均勻,應(yīng)選擇重要加工表面作為粗基準(zhǔn).2)為了保證非加工表面與加工表面之間的相對位置精度要求,應(yīng)選擇非加工表面作為粗基準(zhǔn);如果零件上同時具有多個非加工面時,應(yīng)選擇與加工面位置精度要求最高的非加工表面作為粗基準(zhǔn).3)有多個表面需要一次加工時,應(yīng)選擇精度要求最高,或者加工余量最小的表面作為粗基準(zhǔn).4)粗基準(zhǔn)在同一尺寸方向上通常只允許使用一次.5)選作粗基準(zhǔn)的表面應(yīng)平整光潔,有一定面積,無飛邊,澆口,冒口,以保證定位穩(wěn)定,夾緊可靠.無論是粗基準(zhǔn)還是精基準(zhǔn)的選擇,上述原則都不可能同時滿足,有時甚至互相矛盾,因此選擇基準(zhǔn)時,必須具體情況具體分析,權(quán)衡利弊,保證零件的主要設(shè)計要求.第六節(jié)工藝路線的擬訂擬定工藝路線是制訂工藝規(guī)程的關(guān)鍵一步,它不僅影響零件的加工質(zhì)量和效率,而且影響設(shè)備投資,生產(chǎn)成本,甚至工人的勞動強(qiáng)度.擬定工藝路線時,在首先選擇好定位基準(zhǔn)后,緊接著需要考慮如下幾方面的問題.一,表面加工方法的選擇表面加工方法的選擇,就是為零件上每一個有質(zhì)量要求的表面選擇一套合理的加工方法.在選擇時,一般先根據(jù)表面精度和粗糙度要求選擇最終加工方法,然后再確定精加工前前期工序的加工方法.選擇加工方法,既要保證零件表面的質(zhì)量,又要爭取高生產(chǎn)效率,同時還應(yīng)考慮以下因素:1)首先應(yīng)根據(jù)每個加工表面的技術(shù)要求,確定加工方法和分幾次加工.2)應(yīng)選擇相應(yīng)的能獲得經(jīng)濟(jì)精度和經(jīng)濟(jì)粗糙度的加工方法.加工時,不要盲目采用高的加工精度和小的表面粗糙度的加工方法,以免增加生產(chǎn)成本,浪費設(shè)備資源.3)應(yīng)考慮工件材料的性質(zhì).例如,淬火鋼精加工應(yīng)采用磨床加工,但有色金屬的精加工為避免磨削時堵塞砂輪,則應(yīng)采用金剛鏜或高速精細(xì)車削等.4)要考慮工件的結(jié)構(gòu)和尺寸.例如,對于IT7級精度的孔,采用鏜,鉸,拉和磨削等都可達(dá)到要求.但箱體上的孔一般不宜采用拉或磨削,大孔時宜選擇鏜削,小孔時則宜選擇鉸孔.5)要根據(jù)生產(chǎn)類型選擇加工方法.大批量生產(chǎn)時,應(yīng)采用生產(chǎn)率高,質(zhì)量穩(wěn)定的專用設(shè)備和專用工藝裝備加工.單件小批生產(chǎn)時,則只能采用通用設(shè)備和工藝裝備以及一般的加工方法.6)還應(yīng)考慮本企業(yè)的現(xiàn)有設(shè)備情況和技術(shù)條件以及充分利用新工藝,新技術(shù)的可能性.應(yīng)充分利用企業(yè)的現(xiàn)有設(shè)備和工藝手段,節(jié)約資源,發(fā)揮群眾的創(chuàng)造性,挖掘企業(yè)潛力;同時應(yīng)重視新技術(shù),新工藝,設(shè)法提高企業(yè)的工藝水平.7)其他特殊要求.例如工件表面紋路要求,表面力學(xué)性能要求等.二,加工階段的劃分為了保證零件的加工質(zhì)量和合理地使用設(shè)備,人力,零件往往不可能在一個工序內(nèi)完成全部加工工作,而必須將整個加工過程劃分為粗加工,半精加工和精加工三大階段.粗加工階段的任務(wù)是高效地切除各加工表面的大部分余量,使毛坯在形狀和尺寸上接近成品;半精加工階段的任務(wù)是消除粗加工留下的誤差,為主要表面的精加工做準(zhǔn)備,并完成一些次要表面的加工;精加工階段的任務(wù)是從工件上切除少量余量,保證各主要表面達(dá)到圖紙規(guī)定的質(zhì)量要求.另外,對零件上精度和表面粗糙度要求特別高的表面還應(yīng)在精加工后增加光整加工,稱為光整加工階段.劃分加工階段的主要原因有:⑴保證零件加工質(zhì)量粗加工時切除的金屬層較厚,會產(chǎn)生較大的切削力和切削熱,所需的夾緊力也較大,因而工件會產(chǎn)生較大的彈性變形和熱變形;另外,粗加工后由于內(nèi)應(yīng)力重新分布,也會使工件產(chǎn)生較大的變形.劃分階段后,粗加工造成的誤差將通過半精加工和精加工予以糾正.⑵有利于合理使用設(shè)備粗加工時可使用功率大,剛度好而精度較低的高效率機(jī)床,以提高生產(chǎn)率.而精加工則可使用高精度機(jī)床,以保證加工精度要求.這樣既充分發(fā)揮了機(jī)床各自的性能特點,又避免了以粗干精,延長了高精度機(jī)床的使用壽命.⑶便于及時發(fā)現(xiàn)毛坯缺陷由于粗加工切除了各表面的大部分余量,毛坯的缺陷如氣孔,砂眼,余量不足等可及早被發(fā)現(xiàn),及時修補(bǔ)或報廢,從而避免繼續(xù)加工而造成的浪費.⑷避免損傷已加工表面將精加工安排在最后,可以保護(hù)精加工表面在加工過程中少受損傷或不受損傷.⑸便于安排必要的熱處理工序劃分階段后,在適當(dāng)?shù)臅r機(jī)在機(jī)械加工過程中插入熱處理,可使冷,熱工序配合得更好,避免因熱處理帶來的變形.值得指出的是,加工階段的劃分不是絕對的.例如,對那些加工質(zhì)量不高,剛性較好,毛坯精度較高,加工余量小的工件,也可不劃分或少劃分加工階段;對于一些剛性好的重型零件,由于裝夾,運(yùn)輸費時,也常在一次裝夾中完成粗,精加工,為了彌補(bǔ)不劃分加工階段引起的缺陷,可在粗加工之后松開工件,讓工件的變形得到恢復(fù),稍留間隔后用較小的夾緊力重新夾緊工件再進(jìn)行精加工.三,加工順序的安排復(fù)雜零件的機(jī)械加工要經(jīng)過切削加工,熱處理和輔助工序,在擬定工藝路線時必須將三者統(tǒng)籌考慮,合理安排順序.1.切削加工工序順序的安排原則切削工序安排的總原則是:前期工序必須為后續(xù)工序創(chuàng)造條件,作好基準(zhǔn)準(zhǔn)備.具體原則如下:⑴基準(zhǔn)先行零件加工一開始,總是先加工精基準(zhǔn),然后再用精基準(zhǔn)定位加工其他表面.例如,對于箱體零件,一般是以主要孔為粗基準(zhǔn)加工平面,再以平面為精基準(zhǔn)加工孔系;對于軸類零件,一般是以外圓為粗基準(zhǔn)加工中心孔,再以中心孔為精基準(zhǔn)加工外圓,端面等其他表面.如果有幾個精基準(zhǔn),則應(yīng)該按照基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換的順序和逐步提高加工精度的原則來安排基面和主要表面的加工.⑵先主后次零件的主要表面一般都是加工精度或表面質(zhì)量要求比較高的表面,它們的加工質(zhì)量好壞對整個零件的質(zhì)量影響很大,其加工工序往往也比較多,因此應(yīng)先安排主要表面的加工,再將其他表面加工適當(dāng)安排在它們中間穿插進(jìn)行.通常將裝配基面,工作表面等視為主要表面,而將鍵槽,緊固用的光孔和螺孔等視為次要表面.3)先粗后精一個零件通常由多個表面組成,各表面的加工一般都需要分階段進(jìn)行.在安排加工順序時,應(yīng)先集中安排各表面的粗加工,中間根據(jù)需要依次安排半精加工,最后安排精加工和光整加工.對于精度要求較高的工件,為了減小因粗加工引起的變形對精加工的影響,通常粗,精加工不應(yīng)連續(xù)進(jìn)行,而應(yīng)分階段,間隔適當(dāng)時間進(jìn)行.4)先面后孔對于箱體,支架和連桿等工件,應(yīng)先加工平面后加工孔.因為平面的輪廓平整,面積大,先加工平面再以平面定位加工孔,既能保證加工時孔有穩(wěn)定可靠的定位基準(zhǔn),又有利于保證孔與平面間的位置精度要求.2.熱處理的安排熱處理工序在工藝路線中的安排,主要取決于零件的材料和熱處理的目的.根據(jù)熱處理的目的,一般可分為:1)預(yù)備熱處理預(yù)備熱處理的目的是消除毛坯制造過程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力,改善金屬材料的切削加工性能,為最終熱處理做準(zhǔn)備.屬于預(yù)備熱處理的有調(diào)質(zhì),退火,正火等,一般安排在粗加工前,后.安排在粗加工前,可改善材料的切削加工性能;安排在粗加工后,有利于消除殘余內(nèi)應(yīng)力.2)最終熱處理最終熱處理的目的是提高金屬材料的力學(xué)性能,如提高零件的硬度和耐磨性等.屬于最終熱處理的有淬火-回火,滲碳淬火-回火,滲氮等,對于僅僅要求改善力學(xué)性能的工件,有時正火,調(diào)質(zhì)等也作為最終熱處理.最終熱處理一般應(yīng)安排在粗加工,半精加工之后,精加工的前后.變形較大的熱處理,如滲碳淬火,調(diào)質(zhì)等,應(yīng)安排在精加工前進(jìn)行,以便在精加工時糾正熱處理的變形;變形較小的熱處理,如滲氮等,則可安排在精加工之后進(jìn)行.3)時效處理時效處理的目的是消除內(nèi)應(yīng)力,減少工件變形.時效處理分自然時效,人工時效和冰冷處理三大類.自然時效是指將鑄件在露天放置幾個月或幾年;人工時效是指將鑄件以50~100℃/h的速度加熱到500~550℃,保溫小時或更久,然后以20~50℃/h的速度隨爐冷卻;冰冷處理是指將零件置于0~-80℃之間的某種氣體中停留1~2小時.時效處理一般安排在粗加工之后,精加工之前;對于精度要求較高的零件可在半精加工之后再安排一次時效處理;冰冷處理一般安排在回火處理之后或者精加工之后或者工藝過程的最后.4)表面處理為了表面防腐或表面裝飾,有時需要對表面進(jìn)行涂鍍或發(fā)藍(lán)等處理.涂鍍是指在金屬,非金屬基體上沉積一層所需的金屬或合金的過程.發(fā)藍(lán)處理是一種鋼鐵的氰化處理,是指將鋼件放入一定溫度的堿性溶液中,使零件表面生成0.6~0.8μm致密而牢固的Fe3O4氧化膜的過程,依處理條件的不同,該氧化膜呈現(xiàn)亮藍(lán)色直至亮黑色,所以又稱為煮黑處理.這種表面處理通常安排在工藝過程的最后.3.輔助工序的安排輔助工序包括工件的檢驗,去毛刺,清洗,去磁和防銹等.輔助工序也是機(jī)械加工的必要工序,安排不當(dāng)或遺漏,會給后續(xù)工序和裝配帶來困難,影響產(chǎn)品質(zhì)量甚至機(jī)器的使用性能.例如,未去毛刺的零件裝配到產(chǎn)品中會影響裝配精度或危及工人安全,機(jī)器運(yùn)行一段時間后,毛刺變成碎屑后混入潤滑油中,將影響機(jī)器的使用壽命;用磁力夾緊過的零件如果不安排去磁,則可能將微細(xì)切屑帶入產(chǎn)品中,也必然會嚴(yán)重影響機(jī)器的使用壽命,甚至還可能造成不必要的事故.因此,必須十分重視輔助工序的安排.檢驗是最主要的輔助工序,它對保證產(chǎn)品質(zhì)量有重要的作用.檢驗工序應(yīng)安排在:1)粗加工階段結(jié)束后;2)轉(zhuǎn)換車間的前后,特別是進(jìn)入熱處理工序的前后;3)重要工序之前或加工工時較長的工序前后;4)特種性能檢驗,如磁力探傷,密封性檢驗等之前;5)全部加工工序結(jié)束之后.四,工序的集中與分散擬定工藝路線時,選定了各表面的加工工序和劃分加工階段之后,就可以將同一階段中的各加工表面組合成若干工序.確定工序數(shù)目或工序內(nèi)容的多少有兩種不同的原則,它和設(shè)備類型的選擇密切相關(guān).1.工序集中與工序分散的概念工序集中就是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.工序集中又可分為:采用技術(shù)措施集中的機(jī)械集中,如采用多刀,多刃,多軸或數(shù)控機(jī)床加工等;采用人為組織措施集中的組織集中,如普通車床的順序加工.工序分散則是將工件的加工分散在較多的工序內(nèi)完成.每道工序的加工內(nèi)容很少,有時甚至每道工序只有一個工步.2.工序集中與工序分散的特點⑴工序集中的特點:1)采用高效率的專用設(shè)備和工藝裝備,生產(chǎn)效率高;.2)減少了裝夾次數(shù),易于保證各表面間的相互位置精度,還能縮短輔助時間;3)工序數(shù)目少,機(jī)床數(shù)量,操作工人數(shù)量和生產(chǎn)面積都可減少,節(jié)省人力,物力,還可簡化生產(chǎn)計劃和組織工作;4)工序集中通常需要采用專用設(shè)備和工藝裝備,使得投資大,設(shè)備和工藝裝備的調(diào)整,維修較為困難,生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量大,轉(zhuǎn)換新產(chǎn)品較麻煩.⑵工藝分散的特點:1)設(shè)備和工藝裝備簡單,調(diào)整方便,工人便于掌握,容易適應(yīng)產(chǎn)品的變換;2)可以采用最合理的切削用量,減少基本時間.3)對操作工人的技術(shù)水平要求較低;4)設(shè)備和工藝裝備數(shù)量多,操作工人多,生產(chǎn)占地面積大.工序集中與分散各有特點,應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)類型,零件的結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求,現(xiàn)有生產(chǎn)條件等綜合分析后選用.如批量小時,為簡化生產(chǎn)計劃,多將工序適當(dāng)集中,使各通用機(jī)床完成更多表面的加工,以減少工序數(shù)目;而批量較大時就可采用多刀,多軸等高效機(jī)床將工序集中.由于工序集中的優(yōu)點較多,現(xiàn)代生產(chǎn)的發(fā)展多趨向于工序集中.3.工序集中與工序分散的選擇工序集中與工序分散各有利弊,如何選擇,應(yīng)根據(jù)企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模,產(chǎn)品的生產(chǎn)類型,現(xiàn)有的生產(chǎn)條件,零件的結(jié)構(gòu)特點和技術(shù)要求,各工序的生產(chǎn)節(jié)拍,進(jìn)行綜合分析后選定.一般說來,單件小批生產(chǎn)采用組織集中,以便簡化生產(chǎn)組織工作;大批大量生產(chǎn)可采用較復(fù)雜的機(jī)械集中;對于結(jié)構(gòu)簡單的產(chǎn)品,可采用工序分散的原則;批量生產(chǎn)應(yīng)盡可能采用高效機(jī)床,使工序適當(dāng)集中.對于重型零件,為了減少裝卸運(yùn)輸工作量,工序應(yīng)適當(dāng)集中;而對于剛性較差且精度高的精密工件,則工序應(yīng)適當(dāng)分散.隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展,目前的發(fā)展趨勢是傾向于工序集中.第七節(jié)工序內(nèi)容的設(shè)計一,設(shè)備及工藝裝備的選擇1.設(shè)備的選擇確定了工序集中或工序分散的原則后,基本上也就確定了設(shè)備的類型.如采用工序集中,則宜選用高效自動加工設(shè)備;若采用工序分散,則加工設(shè)備可較簡單.此外,選擇設(shè)備時還應(yīng)考慮:1)機(jī)床精度與工件精度相適應(yīng);2)機(jī)床規(guī)格與工件的外形尺寸相適應(yīng);3)選擇的機(jī)床應(yīng)與現(xiàn)有加工條件相適應(yīng),如設(shè)備負(fù)荷的平衡狀況等;4)如果沒有現(xiàn)成設(shè)備供選用,經(jīng)過方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析后,也可提出專用設(shè)備的設(shè)計任務(wù)書或改裝舊設(shè)備.2.工藝裝備的選擇工藝裝備選擇的合理與否,將直接影響工件的加工精度,生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益.應(yīng)根據(jù)地生產(chǎn)類型,具體加工條件,工件結(jié)構(gòu)特點和技術(shù)要求等選擇工藝裝備.⑴夾具的選擇單件,小批生產(chǎn)應(yīng)首先采用各種通用夾具和機(jī)床附件,如卡盤,機(jī)床用平口虎鉗,分度頭等;對于大批和大量生產(chǎn),為提高生產(chǎn)率應(yīng)采用專用高效夾具;多品種中,小批量生產(chǎn)可采用可調(diào)夾具或成組夾具.⑵刀具的選擇一般優(yōu)先采用標(biāo)準(zhǔn)刀具.若采用機(jī)械集中,則可采用各種高效的專用刀具,復(fù)合刀具和多刃刀具等.刀具的類型,規(guī)格和精度等級應(yīng)符合加工要求.⑶量具的選擇單件,小批生產(chǎn)應(yīng)廣泛采用通用量具,如游標(biāo)卡尺,百分尺和千分表等;大批,大量生產(chǎn)應(yīng)采用極限量塊和高效的專用檢驗夾具和量儀等.量具的精度必須與加工精度相適應(yīng).二,加工余量的確定1.加工余量的基本概念加工余量是指在加工中被切去的金屬層厚度.加工余量有工序余量,總余量之分.⑴工序余量:相鄰兩工序的工序尺寸之差.如圖1-16所示.(沿用吳拓主編《機(jī)械制造工程》(第2版)機(jī)械工業(yè)出版社2005年9月圖3-10)圖1-16加工余量計算工序余量Z時,平面類非對稱表面,應(yīng)取單加余量:對于外表面:Z=a-b(1-2)對于內(nèi)表面:Z=b-a(1-3)式中:Z——本工序的工序余量;a——前道工序的工序尺寸;b——本工序的工序尺寸.旋轉(zhuǎn)表面的工序余量則是對稱的雙邊余量:對于被包容面:Z=da-db(1-4)對于包容面:Z=db-da(1-5)式中:Z——直徑上的加工余量;da——前道工序的加工直徑;db——本工序的加工直徑.由于工序尺寸有公差,故實際切除的余量大小不等.因此,工序余量也是一個變動量.當(dāng)工序尺寸用用尺寸計算時,所得的加工余量稱為基本余量或者公稱余量.保證該工序加工表面的精度和質(zhì)量所需切除的最小金屬層厚度稱為最小余量Zmin.該工序余量的最大值則稱為最大余量Zmax.圖1-17表示了工序余量與工序尺寸的關(guān)系.(沿用吳拓主編《機(jī)械制造工程》(第2版)機(jī)械工業(yè)出版社2005年9月圖3-11)圖1-17工序余量與工序尺寸及其公差的關(guān)系工序余量和工序尺寸及公差的關(guān)系式如下:Z=ZminTa(1-6)Zmax=ZTb=ZminTaTb(1-7)由此可知,Tz=Zmax-Zmin=(ZminTaTb)-Zmin=TaTb(1-8)即:余量公差等于前道工序與本工序的尺寸公差之和.式中:Ta——前道工序尺寸的公差;Tb——本工序尺寸的公差;Tz——本工序的余量公差.為了便于加工,工序尺寸公差都按\"入體原則\"標(biāo)注,即被包容面的工序尺寸公差取上偏差為零;包容面的工序尺寸公差取下偏差為零;而毛坯尺寸公差按雙向布置上,下偏差.⑵總余量:工件由毛坯到成品的整個加工過程中某一表面被切除金屬層的總厚度.即Z總=Z1Z2……Zn(1-9)式中:Z總——加工總余量;Z1,Z2……Zn——為各道工序余量.2.影響加工余量的因素影響加工余量的因素是多方面的,主要有:1)前道工序的表面粗糙度Ra和表面層缺陷層厚度Da;2)前道工序的尺寸公差Ta;3)前道工序的形位誤差ρa(bǔ),如工件表面的彎曲,工件的空間位置誤差等;4)本工序的安裝誤差εb.因此,本工序的加工余量必須滿足:對稱余量:Z≥2(RaDa)Ta2|ρa(bǔ)εb|(1-10)單邊余量:Z≥(RaDaTa|ρa(bǔ)εb|(1-11)3.加工余量的確定加工余量的大小對工件的加工質(zhì)量,生產(chǎn)率和生產(chǎn)成本均有較大影響.加工余量過大,不僅增加機(jī)械加工的勞動量,降低生產(chǎn)率,而且增加了材料,刀具和電力的消耗,提高了加工成本;加工余量過小,則既不能消除前道工序的各種表面缺陷和誤差,又不能補(bǔ)償本工序加工時工件的安裝誤差,造成廢品.因此,應(yīng)合理地確定加工余量.確定加工余量的基本原則是:在保證加工質(zhì)量的前提下,加工余量越小越好.實際工作中,確定加工余量的方法有以下三種:1)查表法根據(jù)有關(guān)手冊提供的加工余量數(shù)據(jù),再結(jié)合本廠生產(chǎn)實際情況加以修正后確定加工余量.這是各工廠廣泛采用的方法.2)經(jīng)驗估計法根據(jù)工藝人員本身積累的經(jīng)驗確定加工余量.一般為了防止余量過小而產(chǎn)生廢品,所估計的余量總是偏大.常用于單件,小批量生產(chǎn).3)分析計算法根據(jù)理論公式和一定的試驗資料,對影響加工余量的各因素進(jìn)行分析,計算來確定加工余量.這種方法較合理,但需要全面可靠的試驗資料,計算也較復(fù)雜.一般只在材料十分貴重或少數(shù)大批,大量生產(chǎn)的工廠中采用.三,工序尺寸及其公差的確定工件上的設(shè)計尺寸一般都要經(jīng)過幾道工序的加工才能得到,每道工序所應(yīng)保證的尺寸稱為工序尺寸.編制工藝規(guī)程的一個重要工作就是要確定每道工序的工序尺寸及公差.在確定工序尺寸及公差時,存在工序基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)重合和不重合兩種情況.1.基準(zhǔn)重合時工序尺寸及其公差的計算當(dāng)工序基準(zhǔn),定位基準(zhǔn)或測量基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)重合,表面多次加工時,工序尺寸及其公差的計算相對來說比較簡單.其計算順序是:先確定各工序的加工方法,然后確定該加工方法所要求的加工余量及其所能達(dá)到的精度,再由最后一道工序逐個向前推算,即由零件圖上的設(shè)計尺寸開始,一直推算到毛坯圖上的尺寸.工序尺寸的公差都按各工序的經(jīng)濟(jì)精度確定,并按\"入體原則\"確定上,下偏差.例1-1某主軸箱體主軸孔的設(shè)計要求為Φ100H7,Ra=0.8μm.其加工工藝路線為:毛坯—粗鏜—半精鏜—精鏜—浮動鏜.試確定各工序尺寸及其公差.解從機(jī)械工藝手冊查得各工序的加工余量和所能達(dá)到的精度,具體數(shù)值見表1-9中的第二,三列,計算結(jié)果見表1-9中的第四,五列.表1-9主軸孔工序尺寸及公差的計算工序名稱工序余量工序的經(jīng)濟(jì)精度工序基本尺寸工序尺寸及公差浮動鏜0.1100,Ra=0.8μm精鏜0.5100-0.1=99.9,Ra=1.6μm半精鏜2.499.9-0.5=99.4,Ra=6.3μm粗鏜599.4-2.4=97,Ra=12.5μm毛坯孔8(±1.2)97-5=92φ92±1.22.基準(zhǔn)不重合時工序尺寸及其公差的計算加工過程中,工件的尺寸是不斷變化的,由毛坯尺寸到工序尺寸,最后達(dá)到滿足零件性能要求的設(shè)計尺寸.一方面,由于加工的需要,在工序圖以及工藝卡上要標(biāo)注一些專供加工用的工藝尺寸,工藝尺寸往往不是直接采用零件圖上的尺寸,而是需要另行計算;另一方面,當(dāng)零件加工時,有時需要多次轉(zhuǎn)換基準(zhǔn),因而引起工序基準(zhǔn),定位基準(zhǔn)或測量基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)不重合.這時,需要利用工藝尺寸鏈原理來進(jìn)行工序尺寸及其公差的計算.⑴工藝尺寸鏈的基本概念1)工藝尺寸鏈的定義加工圖1-18所示零件,零件圖上標(biāo)注的設(shè)計尺寸為A1和A0.當(dāng)用零件的面1來定加工面2,得尺寸A1,仍以面1定位加工面3,保證尺寸A2,于是A1,A2和A0就形成了一個封閉的圖形.這種由相互聯(lián)系的尺寸按一定順序首尾相接排列成的尺寸封閉圖形就稱為尺寸鏈.由單個零件在工藝過程中的有關(guān)工藝尺寸所組成的尺寸鏈,稱為工藝尺寸鏈.(沿用吳拓主編《機(jī)械制造工程》(第2版)機(jī)械工業(yè)出版社2005年9月圖3-12)圖1-18加工過程中的尺寸鏈2)工藝尺寸鏈的組成我們把組成工藝尺寸鏈的各個尺寸稱為尺寸鏈的環(huán).這些環(huán)可分為封閉環(huán)和組成環(huán).①封閉環(huán):尺寸鏈中最終間接獲得或間接保證精度的那個環(huán).每個尺寸鏈中必有一個,且只有一個封閉環(huán).②組成環(huán):除封閉環(huán)以外的其他環(huán)都稱為組成環(huán).組成環(huán)又分為增環(huán)和減環(huán).(i)增環(huán)(Ai):若其他組成環(huán)不變,某組成環(huán)的變動引起封閉環(huán)隨之同向變動,則該環(huán)為增環(huán).(ii)減環(huán)(Aj):若其他組成環(huán)不變,某組成環(huán)的變動引起封閉環(huán)隨之異向變動,則該環(huán)為減環(huán).工藝尺寸鏈一般都用工藝尺寸鏈圖表示.建立工藝尺寸鏈時,應(yīng)首先對工藝過程和工藝尺寸進(jìn)行分析,確定間接保證精度的尺寸,并將其定為封閉環(huán),然后再從封閉環(huán)出發(fā),按照零件表面尺寸間的聯(lián)系,用首尾相接的單向箭頭順序表示各組成環(huán),這種尺寸圖就是尺寸鏈圖.根據(jù)上述定義,利用尺寸鏈圖即可迅速判斷組成環(huán)的性質(zhì),凡與封閉環(huán)箭頭方向相同的環(huán)即為減環(huán),而凡與封閉環(huán)箭頭方向相反的環(huán)即為增環(huán).3)工藝尺寸鏈的特性通過上述分析可知,工藝尺寸鏈的主要特性是封閉性和關(guān)聯(lián)性.所謂封閉性,是指尺寸鏈中各尺寸的排列呈封閉形式.沒有封閉的不能成為尺寸鏈.所謂關(guān)聯(lián)性,是指尺寸鏈中任何一個直接獲得的尺寸及其的變化,都將影響間接獲得或間接保證的那個尺寸及其精度的變化.⑵工藝尺寸鏈計算的基本公式工藝尺寸鏈的計算方法有兩種,即極值法和概率法,這里僅介紹生產(chǎn)中常用的極值法.①封閉環(huán)的基本尺寸:封閉環(huán)的基本尺寸等于組成環(huán)環(huán)尺寸的代數(shù)和,即(1-12)式中,——封閉環(huán)的的尺寸;——增環(huán)的基本尺寸;——減環(huán)的基本尺寸;m——增環(huán)的環(huán)數(shù);n——包括封閉環(huán)在內(nèi)的尺寸鏈的總環(huán)數(shù).②封閉環(huán)的極限尺寸:封閉環(huán)的最大極限尺寸等于所有增環(huán)的最大極限尺寸之和減去所有減環(huán)的最小極限尺寸之和;封閉環(huán)的最小極限尺寸等于所有增環(huán)的最小極限尺寸之和減去所有減環(huán)的最大極限尺寸之和.故極值法也稱為極大極小法.即(1-13)(1-14)③封閉環(huán)的上偏差與下偏差:封閉環(huán)的上偏差等于所有增環(huán)的上偏差之和減去所有減環(huán)的下偏差之和,即(1-15)封閉環(huán)的下偏差等于所有增環(huán)的下偏差之和減去所有減環(huán)的上偏差之和,即(1-16)④封閉環(huán)的公差:封閉環(huán)的公差等于所有組成環(huán)公差之和,即(1-17)⑤計算封閉環(huán)的豎式:封閉環(huán)時還可列豎式進(jìn)行解算.解算時應(yīng)用口訣:增環(huán)上下偏差照抄;減環(huán)上下偏差對調(diào),反號.即:環(huán)的類型基本尺寸上偏差ES下偏差EI增環(huán)A1ESA1EIA1A2ESA2EIA2減環(huán)-A3-EIA3-ESA3-A4-EIA4-ESA4封閉環(huán)ESA∑EIA∑具體計算過程請參照后面的實例.⑶工藝尺寸鏈的計算形式①正計算形式:已知各組成環(huán)尺寸求封閉環(huán)尺寸.其計算結(jié)果是唯一的.產(chǎn)品設(shè)計的校驗常用這種形式.②反計算形式:已知封閉環(huán)尺寸求各組成環(huán)尺寸.由于組成環(huán)通常有若干個,所以反計算形式需將封閉環(huán)的公差值按照尺寸大小和精度要求合理地分配給各組成環(huán).產(chǎn)品設(shè)計常用此形式.③中間計算形式:已知封閉環(huán)尺寸和部分組成環(huán)尺寸求某一組成環(huán)尺寸.該方法應(yīng)用最廣,常用于加工過程中基準(zhǔn)不重合時計算工序尺寸.寸鏈多屬這種計算形式.3.工藝尺寸鏈的分析與解算⑴測量基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)不重合時的工藝尺寸及其公差的確定在工件加工過程中,有時會遇到一些表面加工之后,按設(shè)計尺寸不便直接測量的情況,因此需要在零件上另選一容易測量的表面作為測量基準(zhǔn)進(jìn)行測量,以間接保證設(shè)計尺寸的要求.這時就需要進(jìn)行工藝尺寸的換算.例1-2加工圖1-19所示軸承座,設(shè)計尺寸為50mm和10mm.由于設(shè)計尺寸50mm在加工時無法直接測量,只好通過測量尺寸x來間接保證它.尺寸50mm,10mm和x就形成了一工藝尺寸鏈.分析該尺寸鏈可知,尺寸50mm為封閉環(huán),尺寸10mm為減環(huán),x為增環(huán).解利用尺寸鏈的解算公式可知,x=5010=60mmESx=0(-0.05)=-0.05mmEIx=-0.1–0=-0.1mm因此,x=60mm.(沿用吳拓主編《機(jī)械制造工程》(第2版)機(jī)械工業(yè)出版社2005年9月圖3-13)圖3-19測量基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)不重合計算上面的尺寸鏈,由于環(huán)數(shù)少,利用尺寸鏈解算公式比較簡便.不過,公式記憶起來有的人會感到有些困難,甚至容易弄混;如果尺寸鏈環(huán)數(shù)很多,利用尺寸鏈解算公式計算起來還會感到比較麻煩,并且容易出錯.下面介紹一種用豎式解算尺寸鏈的方法.利用豎式解算尺寸鏈時,必須用一句口訣對增環(huán),減環(huán)的上,下偏差進(jìn)行處理.這句口訣是:\"增環(huán)上,下偏差照抄,減環(huán)上,下偏差對調(diào)并反號\".仍以例1-2為例,由尺寸鏈圖可知,尺寸50-0.1mm為封閉環(huán),尺寸10-0.05mm為減環(huán),x為增環(huán).將該尺寸鏈列豎式則為:同樣解得:x=60mm.⑵定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)不重合時的工藝尺寸及其公差的確定采用調(diào)整法加工零件時,若所選的定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)不重合,那么該加工表面的設(shè)計尺寸就不能由加工直接得到,這時就需要進(jìn)行工藝尺寸的換算,以保證設(shè)計尺寸的精度要求,并將計算的工序尺寸標(biāo)注在工序圖上.例1-3加工圖1-20所示零件,A,B,C面在鏜孔前已經(jīng)過加工,鏜孔時,為方便工件裝夾,選擇A面為定位基準(zhǔn)來進(jìn)行加工,而孔的設(shè)計基準(zhǔn)為C面,顯然,屬于定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)不重合.加工時鏜刀需按定位A面來進(jìn)行調(diào)整,故應(yīng)先計算出工序尺寸A3.(沿用吳拓主編《機(jī)械制造工程》(第2版)機(jī)械工業(yè)出版社2005年9月圖3-14)圖1-20定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)不重合解據(jù)題意作出工藝尺寸鏈簡圖(b).由于面A,B,C在鏜孔前已加工,故A1,A2在本工序前就已被保證精度,A3為本道工序直接保證精度的尺寸,故三者均為組成環(huán),而A0為本工序加工后才得到的尺寸,故A0為封閉環(huán).由工藝尺寸鏈簡圖可知,組成環(huán)A2和A3是增環(huán),A1是減環(huán).為使計算方便,現(xiàn)將各尺寸都換算成平均尺寸.由此列豎式:解得:A3=300.08±0.07=.⑶工序基準(zhǔn)是尚需加工的設(shè)計基準(zhǔn)時的工序尺寸及其公差的計算從待加工的設(shè)計基準(zhǔn)(一般為基面)標(biāo)注工序尺寸,因為待加工的設(shè)計基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)兩者差一個加工余量,所以這仍然可以作為設(shè)計基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)不重合的問題進(jìn)行解算.例1-4某零件的外圓Φ108-0.013上要滲碳,滲碳深度為0.8~1.0mm.外圓加工順序安排是:先按Φ108.6-0.03車外圓,然后滲碳并淬火,其后再按Φ108-0.013磨此外圓,所留滲碳層深度要在0.8~1.0mm范圍內(nèi).試求滲碳工序的滲入深度應(yīng)控制在多大的范圍.由此解得:F=2.2.因此,滲碳工序的滲入深度應(yīng)控制在1.107~1.285mm的范圍內(nèi).第八節(jié)機(jī)械加工生產(chǎn)率和技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析制訂工藝規(guī)程的根本任務(wù)在于保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下,提高勞動生產(chǎn)率和降低成本,即做到高產(chǎn),優(yōu)質(zhì),低消耗.要達(dá)到這一目的,制訂工藝規(guī)程時,還必須對工藝過程認(rèn)真開展技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析,有效地采取提高機(jī)械加工生產(chǎn)率的工藝措施.一,時間定額機(jī)械加工生產(chǎn)率是指工人在單位時間內(nèi)生產(chǎn)的合格產(chǎn)品的數(shù)量,或者指制造單件產(chǎn)品所消耗的勞動時間.它是勞動生產(chǎn)率的指標(biāo).機(jī)械加工生產(chǎn)率通常通過時間定額來衡量.時間定額是指在一定的生產(chǎn)條件下,規(guī)定每個工人完成單件合格產(chǎn)品或某項工作所必需的時間.時間定額是安排生產(chǎn)計劃,核算生產(chǎn)成本的重要依據(jù),也是設(shè)計,擴(kuò)建工廠或車間時計算設(shè)備和工人數(shù)量的依據(jù).完成零件一道工序的時間定額稱為單件時間.它由下列部分組成:⑴基本時間(Tb):指直接改變生產(chǎn)對象的尺寸,形狀,相對位置與表面質(zhì)量或材料性質(zhì)等工藝過程所消耗的時間.對機(jī)械加工而言,就是切除金屬所耗費的時間(包括刀具切入,切出的時間).時間定額中的基本時間可以根據(jù)切削用量和行程長度來計算.⑵輔助時間(Ta):指為實現(xiàn)工藝過程所必須進(jìn)行的各種輔助動作消耗的時間.它包括裝卸工件,開,停機(jī)床,改變切削用量,試切和測量工件,進(jìn)刀和退刀具等所需的時間.基本時間與輔助時間之和稱為操作時間TB.它是直接用于制造產(chǎn)品或零,部件所消耗的時間.⑶布置工作場地時間(Tsw):指為使加工正常進(jìn)行,工人管理工作場地和調(diào)整機(jī)床等(如更換,調(diào)整刀具,潤滑機(jī)床,清理切屑,收拾工具等)所需時間.一般按操作時間的2%~7%(以百分率α表示)計算.⑷生理和自然需要時間(Tr):指工人在工作班內(nèi)為恢復(fù)體力和滿足生理需要等消耗的時間.一般按操作時間的2%~4%(以百分率β表示)計算.以上四部分時間的總和稱為單件時間Tp,即Tp=TbTaTswTr=TBTswTr=(1αβ)TB(1-18)⑸準(zhǔn)備與終結(jié)時間(Te):簡稱為準(zhǔn)終時間,指工人在加工一批產(chǎn)品,零件進(jìn)行準(zhǔn)備和結(jié)束工作所消耗的時間.加工開始前,通常都要熟悉工藝文件,領(lǐng)取毛坯,材料,工藝裝備,調(diào)整機(jī)床,安裝工刀具和夾具,選定切削用量等;加工結(jié)束后,需送交產(chǎn)品,拆下,歸還工藝裝備等.準(zhǔn)終時間對一批工件來說只消耗一次,零件批量越大,分?jǐn)偟矫總€工件上的準(zhǔn)終時間Te/n就越小,其中n為批量.因此,單件或成批生產(chǎn)的單件計算時間Tc應(yīng)為Tc=TpTe/n=TbTaTswTrTe/n(1-19)大批,大量生產(chǎn)中,由于n的數(shù)值很大,Te/n≈0,即可忽略不計,所以大批,大量生產(chǎn)的單件計算時間Tc應(yīng)為Tc=Tp=TbTaTswTr(1-20)二,提高機(jī)械加工生產(chǎn)率的工藝措施勞動生產(chǎn)率是一個綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),它與產(chǎn)品設(shè)計,生產(chǎn)組織,生產(chǎn)管理和工藝設(shè)計都有密切關(guān)系.這里討論提高機(jī)械加工生產(chǎn)率的問題,主要從工藝技術(shù)的角度,研究如何通過減少時間定額,尋求提高生產(chǎn)率的工藝途徑.1.縮短基本時間⑴提高切削用量增大切削速度,進(jìn)給量和背吃刀量都可以縮短基本時間,這是機(jī)械加工中廣泛采用的提高生產(chǎn)率的有效方法.近年來國外出現(xiàn)了聚晶金鋼石和聚晶立方氮化硼等新型刀具材料,切削普通鋼材的速度可達(dá)900m/min;加工HRC60以上的淬火鋼,高鎳合金鋼,在980℃時仍能保持其紅硬性,切削速度可在900m/min以上.高速滾齒機(jī)的切削速度可達(dá)65~75m/min,目前最高滾切速度已超過300m/min.磨削方面,近年的發(fā)展趨勢是在不影響加工精度的條件下,盡量采用強(qiáng)力磨削,提高金屬切除率,磨削速度已超過60m/s以上;而高速磨削速度已達(dá)到180m/s以上.⑵減少或重合切削行程長度利用幾把刀具或復(fù)合刀具對工件的同一表面或幾個表面同時進(jìn)行加工,或者利用寬刃刀具,成形刀具作橫向進(jìn)給同時加工多個表面,實現(xiàn)復(fù)合工步,都能減少每把刀的切削行程長度或使切削行程長度部分或全部重合,減少基本時間.⑶采用多件加工多件加工可分順序多件加工,平行多件加工和平行順序多件加工三種形式.順序多件加工是指工件按進(jìn)給方向一個接一個地順序裝夾,減少了刀具的切入,切出時間,即減少了基本時間.這種形式的加工常見于滾齒,插齒,龍門刨,平面磨和銑削加工中.平行多件加工是指工件平行排列,一次進(jìn)給可同時加工n個工件,加工所需基本時間和加工一個工件相同,所以分?jǐn)偟矫總€工件的基本時間就減少到原來的1/n,其中n為同時加工的工件數(shù).這種方式常見于銑削和平面磨削中.平行順序多件加工是上述兩種形式的綜合,常用于工件較小,批量較大的情況,如立軸平面磨削和立軸銑削加工中.2.縮短輔助時間縮短輔助時間的方法通常是使輔助操作實現(xiàn)機(jī)械化和自動化,或使輔助時間與基本時間重合.具體措施有:⑴采用先進(jìn)高效的機(jī)床夾具這不僅可以保證加工質(zhì)量,而且大大減少了裝卸和找正工件的時間.⑵采用多工位連續(xù)加工即在批量和大量生產(chǎn)中,采用回轉(zhuǎn)工作臺和轉(zhuǎn)位夾具,在不影響切削加工的情況下裝卸工件,使輔助時間與基本時間重合.該方法在銑削平面和磨削平面中得到廣泛的應(yīng)用,可顯著地提高生產(chǎn)率.⑶采用主動測量或數(shù)字顯示自動測量裝置零件在加工中需多次停機(jī)測量,尤其是精密零件或重型零件更是如此,這樣不僅降低了生產(chǎn)率,不易保證加工精度,還增加了工人的勞動強(qiáng)度,主動測量的自動測量裝置能在加工中測量工件的實際尺寸,并能用測量的結(jié)果控制機(jī)床進(jìn)行自動補(bǔ)償調(diào)整.該方法在內(nèi),外圓磨床上采用,已取得了顯著的效果.⑷采用兩個相同夾具交替工作的方法當(dāng)一個夾具安裝好工件進(jìn)行加工時,另一個夾具同時進(jìn)行工件裝卸,這樣也可以使輔助時間與基本時間重合.該方法常用于批量生產(chǎn)中.3.縮短布置工作場地時間布置工作場地時間,主要消耗在更換刀具和調(diào)整刀具的工作上.因此,縮短布置工作場地時間主要是減少換刀次數(shù),換刀時間和調(diào)整刀具的時間.減少換刀次數(shù)就是要提高刀具或砂輪的耐用度,而減少換刀和調(diào)刀時間是通過改進(jìn)刀具的裝夾和調(diào)整方法,采用對刀輔具來實現(xiàn)的.例如,采用各種機(jī)外對刀的快換刀夾具,專用對刀樣板或樣件以及自動換刀裝置等.目前,在車削和銑削中已廣泛采用機(jī)械夾固的可轉(zhuǎn)位硬質(zhì)合金刀片,既能減少換刀次數(shù),又減少了刀具的裝卸,對刀和刃磨時間,從而大大提高了生產(chǎn)效率.4.縮短與準(zhǔn)備終結(jié)時間縮短準(zhǔn)備與終結(jié)時間的主要方法是擴(kuò)大零件的批量和減少調(diào)整機(jī)床,刀具和夾具的時間.三,工藝過程的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析制訂機(jī)械加工工藝規(guī)程時,通常應(yīng)提出幾種方案.這些方案應(yīng)都能滿足零件的設(shè)計要求,但成本則會有所不同.為了選取最佳方案,需要進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析.1.生產(chǎn)成本和工藝成本制造一個零件或一件產(chǎn)品所必需的一切費用的總和,稱為該零件或產(chǎn)品的生產(chǎn)成本.生產(chǎn)成本實際上包括與工藝過程有關(guān)的費用和與工藝過程無關(guān)的費用兩類.因此,對不同的工藝方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析和評價時,只需分析,評價與工藝過程直接相關(guān)的生產(chǎn)費用,即所謂工藝成本.在進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析時,應(yīng)首先統(tǒng)計出每一方案的工藝成本,再對各方案的工藝成本進(jìn)行比較,以其中成本最低,見效最快的為最佳方案.工藝成本由兩部分構(gòu)成,即可