火箭弹前室工艺规程设计毕设论文.doc

目 录1 绪论111 火箭弹前室工艺设计的目的和意义112 国内外研究及发展状况1121 国外旋压发展应用状况2122 国内旋压应用情况51. 3 课题来源52 工艺规程的制定621 生产纲领与生产类型6211 生产纲领6212 生产类型622 加工阶段的划分72. 3 工艺路线的确定72. 4 毛坯的选择92. 5 工序设计102. 5. 1 工序顺序的选择102. 5. 2 机械加工余量的选择112. 5. 3 加工方法的选择132. 5. 4 机械加工经济精度的选择132. 5. 5 基准的选择及定位夹紧142. 5. 6 旋压工序设计162. 6 机床及工装的确定18261 机床的选择18262 夹具的选择182. 6. 3 刀具的选择192. 6. 4 量具的选择192. 7 切削用量的确定及计算202. 7. 1 切削速度的选定20272 进给量的选定20273 切削速度的选定2128 时间定额的计算21281 技术时间定额的组成21282 单件时间和单件工时定额计算公式233 整个工艺设计2331 零件材料结构分析23311 零件材料分析23312 零件结构分析2332 毛坯的确定2333 工艺路线的确定2434 加工余量的确定2535 机床及刀具的确定26351 机床的确定26352 刀具的确定2636 切削用量的确定2737 旋压工序28371 旋压工序的设计28372 旋压参数的确定2938 工艺卡片的编制334 夹具的设计3341 夹具设计基本原则3342 旋压芯轴设计过程33411 芯轴的设计33412 滚轮的确定385 创新点396 结论40参考文献41致谢421 绪论11 火箭弹前室工艺设计的目的和意义火箭弹是靠火箭发动机推进的非制导弹药。主要用于杀伤、压制敌方有生力量，破坏工事及武器装备等。按对目标的毁伤作用，可分为杀伤、爆破、破甲、碎甲、燃烧等火箭弹；按飞行稳定方式,可分为尾翼式火箭弹和涡轮式火箭弹。火箭弹通常由战斗部、火箭发动机和稳定装置三部分组成。战斗部包括引信、火箭弹壳体、炸药或其他装填物。火箭发动机包括点火系统、推进剂、燃烧室、喷管等。火箭弹靠自身的火箭发动机动力飞抵目标区。其特点是重量轻，射速大，火力猛，富有突然性，适宜对远距离大面积目标实施密集射击。火箭弹的发展趋势：采取综合措施，提高射击密集度；采用新型壳体材料，减轻重量；采用高能推进剂和高能炸药或其他高威力的装填物；配备多种作用的引信及战斗部，以进一步增大射程、提高威力和扩大使用范围1。与普通零件的机械加工相比，火箭弹前室的加工工艺具有许多新的特点，加工难度极高。首先、由于前室为火箭弹承力部件，且外表面对空气动力有较大影响，对火箭弹性能影响很大，所要求的加工精度非常高，对工人的技术水平要求很高，而且质量不易保证，易产生质量分布不均；其次、火箭弹前室是回转零件，宜采用车削方式加工。又是典型的薄壁件，薄壁零件的加工是车削中比较棘手的问题，原因是薄壁零件刚性（径向刚性）差，在加工中极容易变形，容易发生切削振颤，使零件的形位误差增大，不易保证零件的加工质量，影响零件加工效率2。零件的夹紧也很困难，如果在卡盘上夹紧时用力过大，就会使薄壁零件产生变形，造成零件的圆度误差。如果在卡盘上夹得不紧，在车削时有可能使零件松动而报废。因为同样的原因，舱段上连接孔的加工用常规的方法也很难实现，除此之外，孔的定位也有一定的困难。所以，在火箭弹前室的加工工艺中采用先进的制造工艺技术旋压技术，是提高产品质量、提高生产效率、降低对工人的技术水平要求以及生产成本的有效措施。综上所述，开展本科题的工艺研究，即对旋压火箭弹前室加工方法的研究，实际上就是对薄壁零件加工方法的探讨；反过来说，火箭弹前室的高效率、低成本的机加对民用类似零件的生产也具有很大的现实意义3。12 国内外研究及发展状况旋压技术，也叫金属旋压成形技术，通过旋转使受力由点到线，由线到面，同时在某个方向给予一定的压力，使金属材料沿着这一方向变形和流动，从而成型某一形状的技术4。金属旋压技术的基本原理相似于古代的制陶生产技术。旋压成型的零件一般为回转体筒形件或碟形件，旋压件毛坯通常为厚壁筒形件或圆形板料。旋压机的原理与结构类似于金属切削车床。在车床大拖板的位置，设计成带有有轴向运动动力的旋轮架，固定在旋轮架上的旋轮可作径向移动；与主轴同轴联接的是一芯模(轴)，旋压毛坯套在芯模(轴)上；旋轮通过与套在芯模(轴)上的毛坯接触产生的摩擦力反向被动旋转；与此同时，旋轮架在轴向大推力油缸的作用下，作轴向运动。旋轮架在轴向、旋轮在径向力的共同作用下，对坯料表面实施逐点连续塑性变形。在车床尾顶支架的位置上，设计成与主轴同一轴线的尾顶液压缸，液压缸对套在芯模(轴)上的坯料端面施加轴向推力5。 旋压成型有普通旋压和强力旋压成型两种。不改变坯料厚度，只改变坯料形状的旋压叫普通旋压成型；即改变坯料厚度,又改变坯料形状的旋压叫强力旋压成型。强力旋压成型所需要的旋压力较大,旋压机的结构一般也较复杂。强力旋压成型又依旋轮移动的方向与金属流动的方向，分为正旋和反旋。旋轮移动的方向与金属流动的方向相同，叫正旋；反之，称为反旋。同一种材料，反旋成型所需的旋压力较大。采用哪种旋压方式成型,要依据零件的形状和工艺要求确定。 普通旋压时，毛坯的壁厚和表面积基本不变,只改变毛坯的形状；这种方法多用于压制各种薄壁的铝、铜、不锈钢等日用品，如灯罩、炊事用具及手工艺品。强力旋压时，毛坯的形状和厚度都发生变化，强力旋压分锥形件强力旋压和筒形件强力旋压。锥形件强力旋压时，金属的移动符合正弦定律,是纯剪切变形；这种方法用于生产等壁厚和变壁厚的锥形件和半球形体件等。筒形件强力旋压时，筒形毛坯的壁厚减小，长度增加，体积不变;这种方法用于生产薄壁无缝管材、圆柱形的带底容器和壳体等。旋压按加工温度分为冷旋压、温旋压和热旋压，一般用冷旋压6。121 国外旋压发展应用状况二十世纪中叶，随着工业的发展和宇航事业的开拓，普通旋压工艺大规模应用于金属板料成形领域。这时，普通旋压有了三个方面的重大进展：一是，普通旋压设备逐渐机械化与自动化，在20世纪50年代出现了模拟手工旋压的设备，即采用液压助力器等驱动旋轮往复移动，以实现进给和回程，因而减轻了劳动强度12。二是，出现了能单向多道次进给的、电器液压程序控制的半自动旋压机。三是，由于电子技术的发展，国外在半自动旋压机的基础上，发展了数控和录返式旋压机。这些设备的快速发展将旋压工艺带进了中、大批量化的生产中7。 强力旋压是上世纪五十年代在普通旋压的基础上发展起来的，最早是在瑞典、德国被用于民间工业(例如，加工锅皿等容器)。由于旋压工艺的先进性、经济性和实用性，且该工艺具有变形力小，节约原材料等特点，在近四十年中，旋压技术得到了长足的发展，不仅在航空航天领域，而且在化工、机械、轻工等民用工业中都得到了广泛应用10。目前，旋压技术已日趋成熟，已经成为金属压力加工中的一个新的领域8。 40年代-50年代末需求动力： 普通旋压工艺已进入中批和大批生产阶段，设备逐步机械化、自动化，强力旋压工艺就是在普旋工艺的基础上发展起来的。同时航空航天工业和火箭、导弹生产的发展也需要更先进的旋压方法的研究。主要特点： 强力旋压于四十年代在欧洲民用制锅、皿等行业中开始被采用，五十年代初传入美国，首先由 公司与 机床公司合作制成三台专用强力旋压机并用于J57等喷气发动机零件的成批生产，至五十年代末已在美国军工部门大量应用并获得迅速发展。在民用工业的应用方面前西德处于领先地位，其他国家如前苏联、前东德等则开始对强力旋压有所研究。 在五十年代采用强力旋压技术的已有波音、格鲁门、通用电器、福特、莱康明、索拉、马夸特等许多大公司，各公司在工艺方面积累了大量经验并开始了工艺参数的系统研究，也总结出了一些计算旋压力的经验公式等。用强力旋压加工的材料已经包括从铝合金到沉淀硬化不锈钢等材料，强力旋压的喷气发动机零件包括J57、J75等型号的机匣、支承锥盘、空心轴、火焰筒衬套和尾喷管等；导弹火箭零件则包括锥头、钟形及半球形封头、筒形燃烧室、拉伐尔喷管等等。60年代-70年代末需求动力： 随着飞机、导弹、航天器产品性能的不断发展，所用新材料越来越难加工，并且产品尺寸不断加大，为达到节省材料消耗、解决加工困难、降低成本、减少工时、提高生产率和产品质量的目的，需要进一步发展强旋工艺。主要特点： 六十年代初美国几乎所有的航空公司都装备了不同类型的强力旋压机床来改进原来的导弹制造工艺，强旋工艺得到进一步的发展和完善。这个时期英国也开始采用强力旋压用于喷气发动机和民用工业。在美国、前东德、前西德、前苏联等国家则进一步开展了对强力旋压的系统研究，包括材料可旋性、变形机理、旋压力、旋压件性能以及隆起与胀径现象等等，而以对旋压力的研究占比重最大。到了七十年代强力旋压的材料扩展到了250-300级的马氏体起高强时效钢，用电渣重溶铸造的D6AC超高强度钢，以及双金属板材。重要的制件包括长12米，直径600毫米的“阿波罗”筒形输液管、用内旋压法制造的直径3米，高1米的“大力神C”的筒形壳体、用热旋法制造的“北极星”钨喷管等等。在其他行业强力旋压工艺也有所发展，如美国公司旋制了直径3米，长6.7米的原子反应堆零件，欧美许多汽车公司都设置了用强力旋压生产载重汽车变厚度轮毂的自动线，有些公司还用强力旋压直接生产了高精度细长的缸体。典型成果和产品： 美国研制的“绿色巨人”立式三旋压轮旋压机，高12.2米，可旋直径2280到4060毫米，长到6100毫米的工件，成功地用于旋压“民兵”、“北极星”导弹壳体；“马枪”导弹氧化剂箱和燃料箱；“短跑”导弹发射管以及民用金属制品，化工压力容器。80年代初至今需求动力： 航天产品零部件形状变化范围越来越广，精度要求也不断提高，使强力旋压工艺需要进一步扩大功能、提高质量、降低成本，并与其他成形工艺相结合，向更高精度和自动化方向发展。主要特点：八十年代初国外强力旋压工艺已进入完善提高阶段，许多国家都广泛地采用了强旋技术，其中美国在航空航天产品零部件加工领域应用得最多，前西德在民用工业上应用较多，但也用于军事工业产品的加工。国外旋压设备向大型化、强力化、多用途和自动化发展，生产旋压机床的主要国家有美国、前西德、日本、前苏联、法国和前东德等等，其中以美国生产的旋压机床为最多，制造能力最强，多为大型化、强力化设备，前西德制造能力仅次于美国，但使用小型旋压设备较多。 强力旋压材料包括铝合金、铜合金、软钢、300系和400系不锈钢、镍合金、超高强度钢、高温合金、钛合金、钨、钼、铌、锆等难熔金属等。强力旋压工艺也广泛而有效地应用于制造轻重量、高强度的圆筒、圆锥件、半球件、双曲线形、环形、拉瓦尔管形以及带凸筋的筒件和管件等等9。近20年来，旋压成形技术突飞猛进，高精度数控和录返旋压机不断出现并迅速推广应用，目前正向着系列化和标准化方向发展13。在许多国家，如美国、俄罗斯、德国、日本和加拿大等国己生产出先进的标准化程度很高的旋压设备，这些旋压设备己基本定型，旋压工艺稳定，产品多种多样，应用范围日益广泛611。 随着飞机、导弹、航天器产品性能的不断发展,强力旋压技术在航空航天工业中越来越占据重要地位。美国早在六七十年代几乎所。122 国内旋压应用情况旋压是一种古老的加工方法。早在10世纪初中国就使用旋压方法制造锡器。20世纪以来，旋压法在工业上得到了比较广泛的应用，采用了旋压机架液压助力装置和仿形装置。目前，旋压法主要用于加工铝、铜及其合金，并且越来越多地用于加工钢铁和稀有金属。旋压产品有日常生活用具、化工容器、各种形状的机器零件、航空器、火箭导弹及航天器的各种壳体部件等。我国金属旋压成型技术的发展历史近四十年，而在国防工业的应用研究尤为广泛，研究应用水平很高，特别是在旋压成型工艺及装备方面，已经处于国内领先地位。旋压机的设计和制造能力也很强10。我国旋压技术的发展状况与国外先进水平相比还是有较大差距的。但近年来取得了较大发展，许多产品精度和性能都接近或达到了国外较先进水平。国内许多研究所(如北航现代技术研究所、黑龙江省旋压技术研究所、长春55所等)已经研制出了性能较好的旋压机3。 13 课题来源由上可见，国内的传统工艺与国外先进的工艺相比还有一定差距。目前为了适应大规模生产需要，国内旋压技术水平正在向世界先进水平靠近，特别是对先进技术和先进设备的引进，还有对工艺的改进革新，国内制造水平和产品质量得到了很大提高。本课题来源于生产实际，开展这方面的工艺技术研究，对机械产品中如何节约原材料，提高产品质量，延长使用寿命，降低产品的制造成本具有一定的现实意义和应用价值。众所周知，现代国民的生活和安全保障均离不开强大的国防。火箭弹的发展与加工工艺的发展是齐头并进、密不可分的，前者是后者的主要动力，后者是前者的重要保证。为了赶上或超过先进国家的制造水平， 必须改进工艺、采用先进制造技术，提高火箭弹的生产效率，以适应国内国防军事快速发展和未来可能的战事需要。火箭弹前室的快速、准确、经济的加工对国防建设具有很重要的意义，同时开发的薄壁筒形零件的先进加工方法在民用领域也必将创造巨大的经济效益。国外的加工方法是建立在很高级的加工方法上，或采用复杂的工艺来完成对此类零件的加工；国内加工方法暂时在设备通用性方面还有一定的不足。因此设计一套完善的夹具，编制合适的加工工艺，在通用机床上可以简单方便地加工出所需零件，成为符合生产实际的火箭弹前室加工途径。2 工艺规程的制定 机械加工工艺规程是规定产品和零部件机械加工工艺过程和操作方法的等的工艺文件。生产规模大小、工艺水平的高低以及解决各种工艺问题的方法和手段都要通过机械加工工艺规程来实现。因此，机械加工工艺规程归保证产品的质量有着很重要的意义，同时对提高产品设计质量有十分大的影响。机械加工工艺过程是机械产品生产过程的一部分。是对机械产品中的零件采用各种加工方法（例如：切削加工、磨削加工、电加工等）直接改变毛坯外形、尺寸、表面粗糙度以及力学性能，使之成为合格零件的全部劳动过程。一般来说，大批大量的生产类型要求有细致和严密的组织工作，因此要有比较详细的机械加工工艺规程。单件小批生产由于分工比较粗，因此起机械工艺规程比较小一些。但是不论生产类型如何，都必须有章可循，即必须有机械工艺规程。机械加工工艺规程的步骤和内容包括：阅读装配图和零件图；工艺审核；熟悉和制定毛坯；拟定机械加工工艺路线；确定满足各工序要求的工艺设备；确定各主要工序的技术要求和检验方法；确定各工序的加工余量；计算工序的尺寸和公差；确定切削用量；确定时间定额；填写工艺文件11。21 生产纲领与生产类型211 生产纲领产品的生产纲领就是年生产量。生产纲领及生产类型与工艺过程的关系十分密切，生产纲领不同，生产规模也不同，工艺过程的特点也相应而异。年生产纲领是设计或修改工艺过程的重要依据，是车间设计的基本文件。212 生产类型机械制造业的生产类型一般分为三大类，即大量生产，成批生产和单件生产。其中，成批生产又可划分为大批生产，中批生产和小批生产。显然，产量愈大，生产专业化程度应该愈高。表21按重型机械、中型机械和轻型机械的年生产量列出了不同生产类型的规范，供编制工艺规程时参考。从表中可以看出，生产类型的划分一方面要考虑生产纲领即年生产量；另一方面还要必须考虑产品本身的大小和复杂程度。表21 各种生产类型的规范生产类型零件的年生产纲领（件/年）重型机械中型机械轻型机械的单件生产520100小批生产510020200100500中批生产1003002005005005000大批生产30010005005000500050000大量生产100050005000022 加工阶段的划分通常可将零件的加工工艺过程划分为几个阶段。根据精度要求的不同，可以划分为：1.粗加工阶段；2.半精加工阶段；3.精加工阶段；有时候还需要加入精密、超精密加工、光整加工阶段。在这四个阶段之间要安排热处理和检验等工序，自然把一个零件的整个工艺规程划分成以上主要的三个阶段。2. 3 工艺路线的确定典型外表面的加工路线外圆、内孔和平面加工量大而面广，习惯上把机器零件的这些表面称作是典型表面。根据这些表面的精度要求选择一个最终加工方法，然后，辅以先导工序的预加工方法，就组成该表面的一条加工路线。长期的生产实践考验了一些比较成熟的加工路线12。1圆表面的加工路线零件的外圆表面主要采用下列5 条基本加工路线来加工。1）粗车-半精车-精车这是应用最广的一条加工路线。只要工件材料可以切削加工，加工精度等于或低于IT7，表面粗糙度Ra的值等于或大于0.8的外圆表面都可以用这条加工路线加工。如果加工精度要求低，可以只去粗车；也可以只去粗车-半精车。2）粗车-半精车-精车-精磨对于黑色金属材料，特别是对半精车后有淬火要求。加工精度等于或低于IT6的表面粗糙度值等于或大于0.16的外圆表面，一般可以采用安排这条加工路线加工。3）粗车-半精车-精车-金刚石车这条加工路线主要用于工件材料为有色金属（如铜、铝的），不宜采用磨削加工方法加工的外圆表面。金刚石车是精密车床上用金刚石车刀进行车削，精密车床的主运动系统多采用液体静压轴承或空气静压轴承，进给动系统多采用液体静压导轨或空气静压导轨，因而主运动平稳，进给运动比较均匀，少爬行，可以有比较高的加工精度和比较小的表面度。目前，这种加工方法已经用于尺寸精度为0.1数量级和表面粗糙度0.01数量级的超精密加工之中。4）粗车-半精车-粗磨-精车-研磨、超精加工、研带磨、镜面磨或抛光这是在前面加工路线（2）的基础上又加入了研磨、超精加工、研带磨、镜面磨或抛光等精密加工或光整加工工序。这些加工方法多以减小表面粗糙度、提高尺寸精度、形状和位置精度为主要目的，有些加工方法，如抛光则以减小表面粗糙度为主。5）粗铣-半精铣-精铣这条加工路线主要用于加工大直径的外圆，可以立铣刀或盘铣刀加工。加工时，工件回转速度慢，铣刀回转作主运动并作进给运动，这样可以铣出所需要的尺寸，铣刀位置就控制了工件的尺寸。2.孔的加工路线1）钻-粗拉-精拉这条加工路线多用于大批量生产盘套类零件的圆孔、单键孔和花键孔的加工。其加工质量稳定、生产效率高。当工件上没有铸出或锻出毛坯孔时，第一道工序需要安排钻孔；当工件已经有毛坯孔时，则第一道工序安排粗镗孔，以保证孔的位置精度。如果模锻孔的位置精度较好，也可以安排拉削加工。拉刀是定尺寸刀具经拉削加工的孔一般精度为7级精度的基准孔。2）钻-扩-铰-手铰这是一条应用最广的孔加工路线，在各种生产类型中都有应用，多用于中小孔的加工。其中扩孔有纠正位置精度的能力，铰孔也能保证尺寸、形状精度和减小孔的表面粗糙度，不能纠正位置精度。3）钻-半精镗-精镗-浮动镗或金刚镗下列情况下的孔多用此加工路线：a.单计小批量生产中的箱体孔系加工；b.位置精度要求很高的孔系加工；c.在各类生产中直径比较大的孔；d.有色金属材料，需要由金刚镗来保证尺寸、形状和位置精度以及表面粗糙度要求的；在这条加工路线中，当毛坯上有毛坯孔时，第一道工序安排粗镗，无毛坯孔时则安排钻孔。4）钻-粗磨-半精磨-精磨-研磨或珩磨这条加工路线主要用于淬硬零件加工和精度要求高的孔加工。对上述孔的加工路线作补充说明：上述各条加工路线的终加工工序，其加工精度在很大程度上取决于操作者的操作水平，对直径为微米的特小孔加工，需要采用特种加工方法，例如：电火花打孔、激光打孔、电子束打孔等。根据这些表面的精度要求选择一个最终的加工方法，然后辅以先导工序的预加工方法，就组成了表面的一条加工路线。长期以来生产实践考验了一些比较成熟的加工路线，熟悉这些加工路线对编制工艺规程有指导作用。由机械制造工程原理选用以下加工路线：粗车半精车精车手工打磨2. 4 毛坯的选择确定毛坯主要是依据零件在产品中的作用和生产纲领以及零件本身结构。常用的零件毛坯种类：型钢 铸件 锻件 型材 焊接件 冲压件等。毛坯的选择往往由零件的设计者来完成，工艺人员在设计机械加工工艺规程之前首先要熟悉毛坯的特点、种类、质量和机械加工关系密切。应从实际出发，除了要考虑零件的作用、生产纲领和零件结构外，还要充分考虑国情和厂情13。毛坯选择时应考虑的因素： 1) 零件的材料及机械性能要求 零件材料的工艺特性和力学性能大致决定了毛坯的种类。例如铸铁零件用铸造毛坯；钢质零件当形状较简单且力学性能要求不高时常用棒料，对于重要的钢质零件，为获得良好的力学性能，应选用锻件，当形状复杂力学性能要求不高时用铸钢件；有色金属零件常用型材或铸造毛坯。 2) 零件的结构形状与外形尺寸 大型且结构较简单的零件毛坯多用砂型铸造或自由锻；结构复杂的毛坯多用铸造；小型零件可用模锻件或压力铸造毛坯；板状钢质零件多用锻件毛坯；轴类零件的毛坯，若台阶直径相差不大，可用棒料；若各台阶尺寸相差较大，则宜选择锻件。 3) 生产纲领的大小 大批大量生产中，应采用精度和生产率都较高的毛坯制造方法。铸件采用金属模机器造型和精密铸造，锻件用模锻或精密锻造。在单件小批生产中用木模手工造型或自由锻来制造毛坯。 4) 现有生产条件 确定毛坯时，必须结合具体的生产条件，如现场毛坯制造的实际水平和能力、外协的可能性等，否则就不现实。 5) 充分利用新工艺、新材料 为节约材料和能源，提高机械加工生产率，应充分考虑精密铸造、精锻、冷轧、冷挤压、粉末冶金、异型钢材及工程塑料等在机械中的应用，这样，可大大减少机械加工量，甚至不需要进行加工，经济效益非常显著14。2. 5 工序设计2. 5. 1 工序顺序的选择1.工序顺序的安排原则:1）先加工基准面，再加工其他表面；2）一般情况下，先加工平面后加工孔；3）先加工主要表面，后加工次要表面；4）先安排粗加工工序，后安排精加工工序。2.热处理工序及表面处理工序的安排:为了改善切削性能而进行的热处理工序（如退火、正火、调质等），应安排在切削加工之前。为了消除内应力而进行的热处理工序（如人工时效、退火、正火等），最好安排在粗加工之后。为了改善材料的力学物理性质，半精加工之后，精加工之前常安排淬火、淬火回火、渗碳淬火等热处理工序。对于高精度精密的零件，在淬火后安排冷处理（使零件在低温介质中继续冷却到零下80）以稳定零件的尺寸。为了提高零件表面耐磨性和耐腐蚀性而安排的热处理工序以及以装饰为目的的而安装的热处理工序和表面处理工序（如镀铬、阳极氧化、发蓝、镀锌处理等）一般都安排在工艺过程的最后。3其他工序的安排检查、检验工序是保证产品质量合格的关键工序之一。每个操作过程中和结束以后都必须自检。切削加工后，应安排去毛刺处理。零件表层或内部的毛刺影响装配操作、装配质量以至影响整机性能，因此必须安排此工序。工件在进入装配之前，一般都安排清洗，以去处零件表面的内部残留的切屑。以便装配等工序很好的进行。4工序集中与分散同一工件，同样的加工内容，可以安排两种不同形式的工艺规程：一种是工序集中，另一种是工序分散。工序集中是使每道工序中包括尽可能多的工步内容，因而使总的工序数目减少，夹具的数目和工件的安装次数也相应的减少。所谓工序分散是将工艺路线中的工步内容分散在更多的工序中去完成，因而每道工序的工步很少，工艺路线很长。工序集中有利于保证各加工表面的相互位置精度要求，有利于采用高效生产率机床，野生安装工件的时间，减少工件的搬动次数。工序分散可使每个工序使用的设备和夹具比较简单，调整、对刀也比较容易，对操作人员的技术水平要求较低。由于工序集中和工序分散各有特点，所以生产上均有应用15。2. 5. 2 机械加工余量的选择 在选择了毛坯，拟订出加工工艺路线之后，就需确定加工余量，计算各工序的工序尺寸。加工余量大小与加工成本有密切关系，加工余量过大不仅浪费材料，而且增加切削工时，增大刀具和机床的磨损，从而增加成本；加工余量过小，会使前一道工序的缺陷得不到纠正，造成废品，从而也使成本增加，因此，合理地确定加工余量，对提高加工质量和降低成本都有十分重要的意义。在机械加工过程中从加工表面切除的金属层厚度称为加工余量。加工余量分为工序余量和加工总余量。 工序余量是指为完成某一道工序所必须切除的金属层厚度，即相邻两工序的工序尺寸之差。 加工总余量是指由毛坯变为成品的过程中，在某加工表面上所切除的金属层总厚度，即毛坯尺寸与零件图设计尺寸之差。 由于毛坯尺寸和各工序尺寸不可避免地存在公差，因此无论是加工总余量还是工序余量实际上是个变动值，因而加工余量又有基本余量、最大余量和最小余量之分，通常所说的加工余量是指基本余量。加工余量、工序余量的公差标注应遵循“入体原则”即：“毛坯尺寸按双向标注上、下偏差；被包容表面尺寸上偏差为零，也就是基本尺寸为最大极限尺寸（如轴）；对包容面尺寸下偏差为零，也就是基本尺寸为最小极限尺寸（如内孔）。 加工过程中，工序完成后的工件尺寸称为工序尺寸。由于存在加工误差，各工序加工后的尺寸也有一定的公差，称为工序公差。工序公差带的布置也采用“入体原则”法。 加工余量还有双边余量和单边余量之分，平面加工余量是单边余量，它等于实际切削的金属层厚度。对于外圆和孔等回转表面，加工余量是指双边余量，即以直径方向计算，实际切削的金属为加工余量数值的一半。为切除前工序在加工时留下的各种缺陷和误差的金属层，又考虑到本工序可能产生的安装误差而不致使工件报废，必须保证一定数值的最小工序余量。为了合理确定加工余量，首先必须了解影响加工余量的因素。影响加工余量的主要因素有： 1) 前工序的尺寸公差 由于工序尺寸有公差，上工序的实际工序尺寸有可能出现最大或最小极限尺寸。为了使上工序的实际工序尺寸在极限尺寸的情况下，本工序也能将上工序留下的表面粗糙度和缺陷层切除，本工序的加工余量应包括上工序的公差。 2) 前工序的形状和位置公差 当工件上有些形状和位置偏差不包括在尺寸公差的范围内时，这些误差又必须在本工序加工纠正，在本工序的加工余量中必须包括它。 3) 前工序的表面粗糙度和表面缺陷 为了保证加工质量，本工序必须将上工序留下的表面粗糙度和缺陷层切除。 4)本工序的安装误差 安装误差包括工件的定位误差和夹紧误差，若用夹具装夹，还应有夹具在机床上的装夹误差。这些误差会使工件在加工时的位置发生偏移，所以加工余量还必须考虑安装误差的影响。锻件的机械加工余量按有关标准确定。其他工序加工余量根据实用机械加工工艺手册查得，尺寸公差可根据互换性与测量技术基础查得。2. 5. 3 加工方法的选择一般情况下，根据零件的精度（包括尺寸精度，形状精度和位置精度以及表面粗糙度）要求考虑本车间（或本厂）现有工艺条件，考虑加工经济度的因素选择加工方法。选择加工方法时应考虑的主要问题有：1）所选择的加工方法能否达到零件精度的要求。2）零件材料的可加工性能如何。例如有色金属切削加工方法，不宜采用磨削加工方法，因为有色金属易堵塞砂轮工作面。3）生产率对加工方法有无特殊要求。例如为满足大批量生产的需求，齿轮内孔通常采用拉削的加工方法来加工。4）本厂的工艺能力和人现有加工设备的加工经济精度如何。5）技术人员必须熟练本车间（或本厂）现有的加工设备种类、数量、加工范围和精度水平以及工人的技术水平，以充分里用现有资源，不断对原有设备、工艺设备进行技术改造，挖掘企业潜力，创造经济效益。在传统的加工中，像本课题所研究的曲面绝大部分都采用机械车削加工的方法，在普通车床上加工制造，由于此方法存在效率低，和很难保证加工精度的缺点，所以结合以上所述的加工方法选择要求，本课题选用旋压的加工方法加工该零件16。2. 5. 4 机械加工经济精度的选择经济加工精度包括加工尺寸经济精度和加工表面形状、位置经济精度。其含义：在正常加工条件下（采用符合质量标准的设备、工艺装备和标准技术等级工人，不延长加工时间）下，该加工方法所能保证的加工精度。各种加工方法的（车、铣、刨、磨、钻、镗、铰等）所能达到的加工经济度和表面粗糙度，都是在一定范围内的。任何一种加工方法，只要精心操作、细心调整、选择合适的切削用量，其加工精度就可以得到提高，其表面粗糙度值就可以减小。但是，加工精度提得愈高，表面粗糙度值减小的愈小，则所耗费的时间与成本也让会愈大。生产上加工精度的高低是用其可以控制的加工误差的大小来表示的。加工误差小，则加工精度高；加工误差大，则加工精度低；统计资料表明，加工误差和加工成本之间成反比例关系，例如在表面粗糙度值Ra0.4m的外圆加工中，通常多用磨削加工的方法而不用车削的方法。因为车削加工方法不经济。但是对表面粗糙度值Ra1.62.5m的外圆加工中，则多用车削的加工方法而不用磨削的加工方法，因为这时车削加工方法又是经济的了。实际上，每种加工方法都有一个加工经济度问题。因此，在选择加工方法的时候，要尽量使经济度落在A点和B点之间。 机械加工的经济精度是十分重要的概念，应当掌握如下几点： (l)验证加工精度的加工误差与加工成本成反比。曲线的渐近线分别是精度极限和成本极限；(2)不同加工方法、不同加工表面和不同工件材质，主导着经济精度指标的变动。(3)企业设备、技术能力以及产品生产类型也对选择机械加工的经济度产生影响。2. 5. 5 基准的选择及定位夹紧1 基准的选择基准是用来确定生产对象上集合要素之间是集合关系所依据的那些点、线和面。机械产品从设计、制造到出厂经常要遇到基准问题：设计时零件尺寸标准、制造时工件的大为、检查时尺寸的测量以及装配时零配件的装配位置等等都需要用到基准的概念17。1)基准的分类：基准分为设计基准和工艺基准两大类。a.设计基准：设计基准是设计工作图上所采用的基准.b.工艺基准：工艺基准是加工过程中所采用的基准。又分为有工序基准、定位基准和测量基准等。工序基准：工序图上用来确定本工序所加工表面加工后的尺寸、形状和位置的基准。定位基准：定位基准是在加工中用作定位的基准。测量基准是测量时所采用的基准。此外还有装配过程中用于确定零、部件间相互位置的装配基准。要求掌握基准的分类，定义，同等重要的是在训练中提高选择基准的能力。正确选择定位基准是制订机械加工工艺规程和进行夹具设计的关键。定位基准分为精基准和粗基准。在起始工序中，只能选用未经加上过的毛坯表面作为定位基准，这种基准称为粗基准。用加工过的表面所作的定位基准称为精基准。在设计工艺规程的过程中，当根据零件工作图先选择精基准、后选粗基准。结合整个工艺过程要进行统一考虑，先行工序要为后续工序创造条件。2基准选择的一般原则1）选最大尺寸的表面为安装面，选最长距离的表面为导向面。2）首先考虑保证空间位子精度，再考虑保证尺寸精度。3）应尽量选择零件的主要表面为定为基准，因为主要表面是决定该零件其他表面的基准，也就是主要设计基准。4）定位基准应有利于夹紧，在加工过程中稳定可靠1。3粗基准的选择1）选加工余量小的、光洁的、面积较大的毛面做粗基准。2）选用重要表面为粗基准。3）选不加工表面做粗基准。4）粗基准一般只能使用一次1。4精基准的选择1）基准重合原则选设计基准为定位基准，这样就没有基准不重合误差。2）基准单一原则为了减少夹具类型和数量或为了进行自动化生产，在零件的加工过程中，采取单一基准，这就是基准单一原则。3）互为基准原则对某些空间位置精度要求很高的零件，通常采用互为基准、反复加工的原则。4）自为基准原则对于某些精度要求很高的表面，在精密加工时，为了保证加工精度，要求加工表面的余量很小并且均匀，这时常以加工面本身定位，待到夹紧后将定位元件移去，再进行加工。 2 工件在夹具上的夹紧夹紧力的主要目的是在整个加工周期内可靠的保持工件在定位的位置，以下介绍夹紧装置的设计要求，夹紧位置和方向的选择，夹紧力作用点的选择。1）夹紧装置的设计要求工件加工过程中受到切削力、惯性力和离心力等作用。为了保证工件能够可靠的夹紧在定位元件上，工件除了定位外，还必须将之夹紧，对夹具中夹紧机构的基本要求是：a 在夹紧过程中应能保持工件定位时所获得的正确位置。b 夹紧应可靠和适当。夹紧机构一般有自锁作用，保证在加工过程中不会产生松动或振动，夹紧工件时，不允许工件产生变形和表面损伤。c 夹紧装置应操作方便、省力、安全。d 夹紧装置的复杂程度和自动化程度应与工件的生产批量和生产方式相适应。结构设计应力求简单，紧凑，并尽量采用标准化元件。2） 夹紧力的方向选择a 夹紧力的作用方向应有利于工件的准确定位，而不能破坏定位。为此一般要求主要夹紧力应垂直指向主要定位面。b 夹紧力的作用方向应尽量与工件刚度最大的方向一致，以减小工件的变形。c 夹紧力的方向应尽可能与切削力、工件中立方向一致，以见效所需夹紧力。3） 夹紧力的作用点的选择a 夹紧力作用点应正对支撑元件或位于支撑元件所形成的支撑面内，以保证工件已获得的定位不变。b 夹紧力的作用点应处在工件刚性较好的部位，减小夹紧变形c 夹紧力的作用点应尽可能靠近被加工表面，以减小切削力对工件造成的翻转力矩，必要时应在工件刚性差的部位增加辅助支撑并施加夹紧力，以减小切削过程中的振动和变形。2. 5. 6 旋压工序设计旋压成形工艺是一种老的成形方法，具有生产周期短、技术要求高，能在普通机床上用简单的模具制造形状复杂的零件，且能适合于钢、铝、铜等不同的金属材料，节约原材料和工具费用，缩短了加工时间。通过旋压可完成成形、缩径、收口、封底、翻边、卷边、压筋等各种工作，其产品广泛应用于各行各业18。旋压是制造薄壁简形件的一种高效加工方法，但在加工过程中会受到很多工艺参数的影响。为改善加工工艺和提高产品质量，对包括旋轮形状在内的几种影响较大的工艺参数进行了分析比较，论证了工艺参数的选取与产品生产缺陷之间的内在规律，提出了可行的选取方式。认为：旋轮形状参数要依据理论公式和经验在一定范围内选择；旋轮进给比要考虑壁厚减薄率、管坯厚度、旋轮直径以及圆角半径等因素的影响，通常在05mmr15mmr之间选取；普通简形件采用多道次成形，道次减薄率应逐渐增大，道次减薄量由大到小递减；带内筋筒形件采用大减薄率一道次成形或采用不同的芯模实现预成