机械加工工艺过程分析.ppt
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1、第八章第八章 机械加工工艺过程机械加工工艺过程 第一节第一节 概述概述一、工艺过程组成一、工艺过程组成生产过程:生产过程:由原材料到生产出成品的全部劳由原材料到生产出成品的全部劳动过程的总和。包括原材料运输、保管、生动过程的总和。包括原材料运输、保管、生产准备、制造坯料、机械加工、装配、检验产准备、制造坯料、机械加工、装配、检验及试车、油漆和包装等。及试车、油漆和包装等。工艺过程:工艺过程:生产过程中直接改变原材料(坯料)生产过程中直接改变原材料(坯料)的性能、尺寸和形状,使之变成成品的过程。的性能、尺寸和形状,使之变成成品的过程。机械加工机械加工工艺过程工艺过程由一系列由一系列工序工序组成。
2、组成。f20六孔均布六孔均布 图图1 轮坯轮坯 图图1中,零件加工工艺过程可中,零件加工工艺过程可分为两个工序分为两个工序。工序工序1:在车床上车外圆,在车床上车外圆,车端面车端面A、B、C,镗孔和内镗孔和内孔倒角;孔倒角;工序工序2:在钻床上钻在钻床上钻6个个 20的孔。的孔。工序是工艺过程的基本组成部分。工序是工艺过程的基本组成部分。(一)(一)工序工序工艺过程中,在一个工作地点,对一个或一组工件连工艺过程中,在一个工作地点,对一个或一组工件连续完成的那部分加工过程。续完成的那部分加工过程。(二)(二)工步工步 20六孔均布六孔均布图图1 轮坯轮坯在不改变加工表面、切削用在不改变加工表面、
3、切削用量、切削刀具条件下所完成量、切削刀具条件下所完成的那部分工艺过程。的那部分工艺过程。图图1中,车削工序可分为:中,车削工序可分为:粗车外圆、半精车外圆、粗车外圆、半精车外圆、粗镗孔、半精镗孔、精镗粗镗孔、半精镗孔、精镗孔、粗车端面孔、粗车端面等工步。等工步。(三)(三)进给(走刀)进给(走刀)同一工步中,当加工表面、刀具和切削用量中的转速同一工步中,当加工表面、刀具和切削用量中的转速与进给量保持不变时,切去一层金属的加工过程。与进给量保持不变时,切去一层金属的加工过程。一个工步可包一个工步可包括一次或数次括一次或数次进给。进给。(四)(四)安装安装安装是工件在机床上占据应有的位置,并夹紧
4、使之固安装是工件在机床上占据应有的位置,并夹紧使之固定在这个位置上。它包括定在这个位置上。它包括定位和夹紧定位和夹紧定位:定位:机械加工时,工件在机床上应占有一正确位置。机械加工时,工件在机床上应占有一正确位置。夹紧:夹紧:为使工件在切削力或其他力作用下保持其正确为使工件在切削力或其他力作用下保持其正确 位置,还必须将工件压紧或夹牢。位置,还必须将工件压紧或夹牢。一道工序中安装可能是一次,也可能是数次。一道工序中安装可能是一次,也可能是数次。图图1中车削工序中车削工序1中一般有两次安装。中一般有两次安装。安装安装1:在三爪卡盘上以在三爪卡盘上以 102定位并夹紧,车端面定位并夹紧,车端面C、镗
5、孔、内孔倒角、车镗孔、内孔倒角、车 223外圆。外圆。20六孔均布六孔均布图图1 轮坯轮坯安装安装2:调头在三爪卡盘调头在三爪卡盘上以上以 223外圆定位并夹紧,外圆定位并夹紧,车端面车端面A、内孔倒角、车内孔倒角、车端面端面B。安装将增加零件各加工安装将增加零件各加工表面间的表面间的位置误差位置误差及及装装卸辅助时间卸辅助时间,因此,要,因此,要尽量减少每一工序中安尽量减少每一工序中安装的次数。装的次数。(五)(五)工位工位工件在一次装夹后,在机床工件在一次装夹后,在机床上所占有的各个位置。上所占有的各个位置。图为在三轴钻床上利用回转图为在三轴钻床上利用回转夹具,一次安装中完成夹具,一次安装
6、中完成钻钻、扩扩、铰铰加工。加工。利用利用多工位加工多工位加工,可,可减少安减少安装次数,缩短辅助时间。装次数,缩短辅助时间。工序工序安装安装工步工步走刀走刀工位工位5:车:车三爪卡盘三爪卡盘1)车端面)车端面A112)车外圆)车外圆E13)车螺纹外径)车螺纹外径D34)车端面)车端面B15)倒角)倒角F16)车螺纹)车螺纹67)切断)切断110:车:车 三爪卡盘三爪卡盘1)车端面)车端面C112)倒角)倒角G115:铣:铣 旋转夹具旋转夹具1)铣六方(复合工步)铣六方(复合工步)33二、设计工艺过程的技术依据二、设计工艺过程的技术依据(一)零件图及技术条件(一)零件图及技术条件 零件图及技术
7、条件是制造对象的要求,研究如零件图及技术条件是制造对象的要求,研究如下信息:下信息:构型构型 尺寸、形状和位置精度尺寸、形状和位置精度 表面粗糙度表面粗糙度相关技术要求相关技术要求 材料材料 热处理种类和硬度热处理种类和硬度 毛坯种类等内容毛坯种类等内容(二)(二)生产类型生产类型生产纲领:生产纲领:某零件的生产纲领就是包括备品和废品某零件的生产纲领就是包括备品和废品在内的年产量。在内的年产量。单件生产单件生产单个地制造结构或尺寸不同的产品,并很少重复,甚单个地制造结构或尺寸不同的产品,并很少重复,甚至不重复的生产。至不重复的生产。如重型机械制造厂、试制及维修车间的生产。如重型机械制造厂、试制
8、及维修车间的生产。成批生产成批生产成批制造相同的工件,每隔一定时间又重复进行的生成批制造相同的工件,每隔一定时间又重复进行的生产。每批制造相同工件的数量称为产。每批制造相同工件的数量称为批量批量。大量生产大量生产按批量大小,成批生产又分为按批量大小,成批生产又分为大批大批、中批中批、和、和小批小批生产生产三种。三种。实际生产中,成批生产通常指中批生产。实际生产中,成批生产通常指中批生产。机床制造厂多属成批生产。机床制造厂多属成批生产。一种产品制造数量很多,多数工作地点经常重复地进一种产品制造数量很多,多数工作地点经常重复地进行一种工件某一工序的加工。行一种工件某一工序的加工。如汽车、拖拉机、轴
9、承的制造。如汽车、拖拉机、轴承的制造。(三)现场条件(三)现场条件三、基准的概念及其分类三、基准的概念及其分类基准:在零件上(工件上),用以确定其它点、基准:在零件上(工件上),用以确定其它点、线、面位置的点、线、面。线、面位置的点、线、面。(一)、设计基准(一)、设计基准 设计基准是设计图样上所采用的基准。它由设计基准是设计图样上所采用的基准。它由设计人员选取。设计人员选取。零件图中的设计基准零件图中的设计基准图(图(a)中端面中端面C、B的设计基准是的设计基准是A;孔;孔16H7是外圆是外圆40h6的径向设计基准。图(的径向设计基准。图(b)中主轴中主轴孔轴线的设计基准是孔轴线的设计基准是
10、M、N面。面。(二)、工艺基准(二)、工艺基准零件在工艺过程中所采用的基准。零件在工艺过程中所采用的基准。1.工序基准工序基准 在工序图上,用于确定被加工表面位置使用的在工序图上,用于确定被加工表面位置使用的基准称工序基准。基准称工序基准。工序基准工序基准工序基准到被加工表面尺寸称为工序尺寸。工序基准到被加工表面尺寸称为工序尺寸。2.定位基准定位基准 工件上用于确定工件在夹具中位置的基准称为工件上用于确定工件在夹具中位置的基准称为定位基准。定位基准。工件加工时的定位基准工件加工时的定位基准C、D、A为定为定位基准。位基准。3.测量基准测量基准在在测量时所采用的基准。测量时所采用的基准。工件上已
11、加工表面的测量基准工件上已加工表面的测量基准M面为测量基准面为测量基准4.装配基准装配基准 在机器装配时,用来确定零件或部件在产在机器装配时,用来确定零件或部件在产品中的相对位置所采用的基准。品中的相对位置所采用的基准。装配基准为装配基准为M、N四、机械加工精度及其获得方法四、机械加工精度及其获得方法(一)、加工精度(一)、加工精度 加工精度是指零件加工后的实际几何参数加工精度是指零件加工后的实际几何参数(尺尺寸、形状、位置寸、形状、位置)与理想几何参数的符合程度。与理想几何参数的符合程度。加工误差:零件加工后的实际几何参数(尺加工误差:零件加工后的实际几何参数(尺寸、形状、位置)与理想几何参
12、数的偏离程度。寸、形状、位置)与理想几何参数的偏离程度。加工精度越高,加工误差越小,满足加工精度要求加工精度越高,加工误差越小,满足加工精度要求就是使加工误差小于等于零件图上规定的公差。就是使加工误差小于等于零件图上规定的公差。机械加工精度是指尺寸精度、形状精度、位置机械加工精度是指尺寸精度、形状精度、位置关系精度。关系精度。(二)、机械加工精度的获得方法(二)、机械加工精度的获得方法尺寸精度获得方法尺寸精度获得方法1.试削法试削法 对加工表面尺寸不断测量,不断调整刀具对加工表面尺寸不断测量,不断调整刀具对加工表面位置进行切削,直至达到尺寸精度对加工表面位置进行切削,直至达到尺寸精度要求。要求
13、。2.自动获得法自动获得法 (1)定尺寸刀具或组合刀具)定尺寸刀具或组合刀具 (2)定距装刀)定距装刀 (3)由设备本身保证)由设备本身保证3.调整法调整法 按规定的尺寸先调整好刀具和工件在机按规定的尺寸先调整好刀具和工件在机床上的相对位置,并在一批零件加工过程中床上的相对位置,并在一批零件加工过程中保持这个位置不变。保持这个位置不变。如在多刀车床上加工曲轴,无心外圆磨床磨如在多刀车床上加工曲轴,无心外圆磨床磨外圆等外圆等4.自动控制法自动控制法形状精度的获得方法形状精度的获得方法1.刀尖轨迹法刀尖轨迹法2.成形刀具法成形刀具法3.展成法展成法位置精度的获得方法位置精度的获得方法1.用夹具装夹
14、用夹具装夹2.找正装夹找正装夹 (1)划线找正装夹)划线找正装夹 (2)直接找正装夹)直接找正装夹五、尺寸链五、尺寸链(一一)、尺寸链的概念及类型、尺寸链的概念及类型1.尺寸链概念尺寸链概念用来确定某些表面间相互位置的一组尺寸,用来确定某些表面间相互位置的一组尺寸,按一定的次序首尾相连组成的封闭链环称按一定的次序首尾相连组成的封闭链环称为尺寸链。为尺寸链。设计尺寸链设计尺寸链2.尺寸链的类型尺寸链的类型(1)设计尺寸链:在设计图上使用的尺寸链。设计尺寸链:在设计图上使用的尺寸链。设计尺寸链设计尺寸链(2)工艺尺寸链:在加工过程中,各有关工艺尺工艺尺寸链:在加工过程中,各有关工艺尺寸组成的尺寸链
15、。寸组成的尺寸链。零件加工过程中工艺尺寸链零件加工过程中工艺尺寸链(3)装配尺寸链:由装配精度与构成装配精度的装配尺寸链:由装配精度与构成装配精度的全部相关零件的设计尺寸所形成的尺寸链。全部相关零件的设计尺寸所形成的尺寸链。装配尺寸链装配尺寸链(二二)、尺寸链组成及其特性、尺寸链组成及其特性1.1.尺寸链的组成尺寸链的组成尺寸链是由一系列相关联的尺寸组成的尺寸链是由一系列相关联的尺寸组成的,其中每其中每一尺寸称为尺寸链的环。一尺寸称为尺寸链的环。(1)(1)封闭环封闭环:尺寸链中间接获得的尺寸称封闭环。尺寸链中间接获得的尺寸称封闭环。一个尺寸链只有一个封闭环。一个尺寸链只有一个封闭环。(2)(
16、2)组成环组成环:尺寸链中除封闭环以外的其余环。尺寸链中除封闭环以外的其余环。增环增环:在其他组成环不变时在其他组成环不变时,某一组成环增大某一组成环增大封闭环也随之增大封闭环也随之增大,该环为增环。该环为增环。减环减环:在其他组成环不变时在其他组成环不变时,某一组成环增大某一组成环增大封闭环随之减小封闭环随之减小,该环为减环。该环为减环。(三三)、尺寸链的计算、尺寸链的计算(1)尺寸链基本计算方法(极值法)尺寸链基本计算方法(极值法)计算尺寸链首先要确定封闭环、增环和计算尺寸链首先要确定封闭环、增环和减环,而正确确定封闭环是解决问题的减环,而正确确定封闭环是解决问题的关键。关键。封闭环、增环
17、、减环及其上下偏差符号:封闭环、增环、减环及其上下偏差符号:A0、A0max、A0min封闭环的基本尺寸、最大极限封闭环的基本尺寸、最大极限 尺寸和最小极限尺寸;尺寸和最小极限尺寸;i、imax、imin 增环的基本尺寸、最大极限增环的基本尺寸、最大极限 尺寸和最小极限尺寸;尺寸和最小极限尺寸;j、jmax、jmin减环的基本尺寸、最大极限减环的基本尺寸、最大极限 尺寸和最小极限尺寸;尺寸和最小极限尺寸;EsA0、Esi i、ESj封闭环、增环和减环的上封闭环、增环和减环的上 偏差;偏差;EiA0、Ei、Eii ij封闭环、增环和减环的下封闭环、增环和减环的下 偏差;偏差;TA0、TAi封闭环
18、和组成环的公差;封闭环和组成环的公差;m 尺寸链中的增环数;尺寸链中的增环数;n 尺寸链中的总环数。尺寸链中的总环数。(2)封闭环的极限尺寸:封闭环的最大极限)封闭环的极限尺寸:封闭环的最大极限尺寸等于所有增环的最大极限尺寸之和减去所尺寸等于所有增环的最大极限尺寸之和减去所有减环的最小极限尺寸之和。有减环的最小极限尺寸之和。结论:结论:(1)封闭环的基本尺寸:封闭环基本尺寸等)封闭环的基本尺寸:封闭环基本尺寸等于所有增环基本尺寸之和减去所有减环基本尺于所有增环基本尺寸之和减去所有减环基本尺寸之和。寸之和。封闭环的最小极限尺寸等于所有增环的最小封闭环的最小极限尺寸等于所有增环的最小极限尺寸之和减
19、去所有减环的最大极限尺寸极限尺寸之和减去所有减环的最大极限尺寸之和。之和。(3)封闭环的上、下偏差:封闭环的上偏)封闭环的上、下偏差:封闭环的上偏差等于所有增环的上偏差之和减去所有减环差等于所有增环的上偏差之和减去所有减环的下偏差之和,即的下偏差之和,即封闭环的下偏差等于所有增环的下偏差之和封闭环的下偏差等于所有增环的下偏差之和减去所有减环的上偏差之和,即减去所有减环的上偏差之和,即(4)封闭环的公差:封闭环的公差等于所有)封闭环的公差:封闭环的公差等于所有组成环公差之和,即组成环公差之和,即加工如图所示工件,先以加工如图所示工件,先以A面定位加工面定位加工C面,面,得尺寸得尺寸 ;然后再以;
20、然后再以A面定位加工台阶面定位加工台阶面面B,得尺寸,得尺寸A2,要求保证,要求保证B面与面与C面间尺寸面间尺寸 。试求工序尺寸。试求工序尺寸 A2。01.060-25.0025+1A2A3A1.画尺寸链图画尺寸链图2.确定封闭环、增环、减环确定封闭环、增环、减环A3为封闭环、为封闭环、A1为增环、为增环、A2为减环为减环3.运用公式计算运用公式计算01.060-25.0025+1A2A3A第二节第二节 机床夹具机床夹具一、一、工件的安装工件的安装(一)一)直接找正安装直接找正安装将工件安放在机床工将工件安放在机床工作台或通用夹具上,作台或通用夹具上,利用划针、角尺、千利用划针、角尺、千分表或
21、眼睛找正工件分表或眼睛找正工件在机床上的正确位置在机床上的正确位置后夹紧。后夹紧。(二)二)划线找正安装划线找正安装对于形状复杂、公差较大的铸件、锻件坯对于形状复杂、公差较大的铸件、锻件坯料的加工,其安装是先在待加工坯料上划料的加工,其安装是先在待加工坯料上划出被加工表面的位置线,然后按此线作基出被加工表面的位置线,然后按此线作基准找正工件。准找正工件。(三)三)使用夹具安装使用夹具安装工件安装在为某一具体加工工序专门设计和工件安装在为某一具体加工工序专门设计和制造的夹具中,不需要找正即可迅速可靠地制造的夹具中,不需要找正即可迅速可靠地保证工件在机床上相对刀具有一正确位置。保证工件在机床上相对
22、刀具有一正确位置。二、机床夹具作用及其组成二、机床夹具作用及其组成1.机床夹具的作用机床夹具的作用工序加工要求:工序加工要求:槽宽槽宽8+0.05;槽深槽深10;对对A的对称度为的对称度为0.1。槽宽由铣刀宽度保证,其余由加工前工件对槽宽由铣刀宽度保证,其余由加工前工件对刀具及切削成形运动位置正确保证刀具及切削成形运动位置正确保证如如图正确位置为:图正确位置为:铣槽时正确位置铣槽时正确位置铣刀对称面铣刀对称面C与轴与轴套轴线套轴线D重合;重合;铣刀圆周刃口铣刀圆周刃口F距距轴套底面轴套底面E为为38mm;铣床夹具铣床夹具夹具保证了上述正确位置:夹具保证了上述正确位置:机床夹具主要保证的是位置尺
23、寸和位置关机床夹具主要保证的是位置尺寸和位置关系精度。系精度。2.专用机床夹具的组成专用机床夹具的组成定位元件定位元件夹紧元件夹紧元件对刀、引导元件对刀、引导元件安装元件安装元件夹具体夹具体其它元件其它元件三、工件定位三、工件定位工件的定位工件的定位:使逐次放置到夹具中的一批工件使逐次放置到夹具中的一批工件都占据同一位置。都占据同一位置。使使一批工件占据同一位置的方法即定位方法。一批工件占据同一位置的方法即定位方法。使一批工件占据同一位置的程度即定位精度。使一批工件占据同一位置的程度即定位精度。(一)六点定位原理及应用(一)六点定位原理及应用1.六点定位原理六点定位原理工件在空间有六种移动的可
24、能性,称为六个工件在空间有六种移动的可能性,称为六个自由度。自由度。在图在图6-6中,设六个支承中,设六个支承点分布在三个互相垂直点分布在三个互相垂直的坐标平面内。其中三的坐标平面内。其中三个支承点在个支承点在XOY平面内平面内,限制三个自由度、限制三个自由度、和;两个支承点在和;两个支承点在XOZ平面内平面内,限制两个限制两个自由度和;一个支自由度和;一个支承点在承点在YOZ平面内平面内,限限制一个自由度。制一个自由度。(二)六点定则的应用(二)六点定则的应用机械加工中的工件定位,其六个自由度的限机械加工中的工件定位,其六个自由度的限制需视具体要求而定。制需视具体要求而定。如图,须限定六个自
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