工艺规程设计模板.doc
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1、第4章 工艺规程设计4.1 机械加工工艺规程设计设计机械加工工艺规程是一项技术性很强综合性工作,其包含面很广。下面仅讨论多个关键问题零件图审查、毛坯确实定、定位基准选择和工艺路线拟订等。4.1.1 零件图审查在制订零件机械加工工艺规程之前,对零件进行工艺性分析,和对产品零件图提出 修改意见,是制订工艺规程一项关键工作。1分析零件图首先应熟悉零件在产品中作用、位置、装配关系和工作条件,搞清楚各项技术要求对零件装配质量和使用性能影响,找出关键和关键技术要求,然后对零件图样进行分析。(1) 检验零件图完整性和正确性在了解零件形状和结构以后,应检验零件视图是否正确、足够,表示是否直观、清楚,绘制是否符
2、合国家标准,尺寸、公差和技术要求标注是否齐全、合理等。(2) 零件技术要求分析零件技术要求包含下列多个方面:加工表面尺寸精度;关键加工表面形状精度;关键加工表面之间相互位置精度;加工表面粗糙度和表面质量方面其它要求;热处理要求;其它要求(如动平衡、未注圆角或倒角、去毛刺、毛坯要求等)。要注意分析这些要求在确保使用性能前提下是否经济合理,在现有生产条件下能否实现。尤其要分析关键表面技术要求,因为关键表面加工确定了零件工艺过程大致轮廓。(3) 零件材料分析即分析所提供毛坯材质本身机械性能和热处理状态,毛坯铸造品质和被加工部位材料硬度,是否有白口、夹砂、疏松等。判定其加工难易程度,为选择刀具材料和切
3、削用量提供依据。所选零件材料应经济合理,切削性能好,满足使用性能要求。(4) 合理标注尺寸零件图上关键尺寸应直接标注,而且在加工时应尽可能使工艺基准和设计基准重合, 并符合尺寸链最短标准。图4-1中活塞环槽尺寸为关键尺寸,其宽度应直接注出。零件图上标注尺寸应便于测量,不要从轴线、中心线、假想平面等难以测量基准 标注尺寸。图4-2中轮毂键槽深度,只有尺寸c标注才便于用卡尺或样板测量。零件图上尺寸不应标注成封闭式,以免产生矛盾。图4-3所表示,已标注了孔距尺寸aa和角度,则x、y轴坐标尺寸就不能随便标注。有时为了方便加工,可按尺寸链计算出来,并标注在圆括号内,作为加工时参考尺寸。零件上非配合自由尺
4、寸,应按加工次序尽可能从工艺基准注出。图4-4齿轮轴,图(a)表示方法大部分尺寸要经换算,且不能直接测量。而图(b)标注方法,和加工次序一致,又便于加工测量。图4-1 直接标重视要尺寸 图4-2 键槽深度标注 图4-3 孔中心距标注 (a) (b) 图4-4 按加工次序标注自由尺寸(a) 错误 (b) 正确零件上各非加工表面位置尺寸应直接标注,而非加工面和加工面之间只能有一个联络尺寸。图4-5中所表示,图(a)中注法不合理,只能确保一个尺寸符合图样要求,其它尺寸可能会超差。而图(b)中标注尺寸A在加工面时给予确保,其它非加工面位置直接标注,在铸造时确保。 (a) (b) 2 零件结构工艺性分析
5、 图4-5 非加工面和加工面之间尺寸标注 零件结构工艺性是指在满足使 (a) 错误 (b) 正确用性能前提下,是否能以较高生产率和最低成本方便地加工出来特征。为了多快好省地把所设计零件加工出来,就必需对零件结构工艺性进行具体分析。关键考虑以下几方面。(1) 有利于达成所要求加工质量合理确定零件加工精度和表面质量加工精度若定得过高会增加工序,增加制造成本,过低会影响机器使用性能,故必需依据零件在整个机器中作用和工作条件合理地确定,尽可能使零件加工方便制造成本低。确保位置精度可能性为确保零件位置精度,最好使零件能在一次安装中加工出全部相关表面,这么就能依靠机床本身精度来达成所要求位置精度。图4-6
6、(a)所表示结构,不能确保80和内孔60同轴度。如改成图(b)所表示结构,就能在一次安装中加工出外圆和内孔,确保二者同轴度。(2) 有利于降低加工劳动量尽可能降低无须要加工面积 (a) (b) 降低加工面积不仅可降低机械加工劳动量, 图4-6 有利于确保位置精度工艺结构而且还能够降低刀具损耗,提升装配质量。图 (a) 错误 (b) 正确4-7(b)中轴承座降低了底面加工面积,降低了修配工作量,确保配合面接触。图4-8(b)中降低了精加工面积,又避免了深孔加工。 (a) (b) (a) (b) 图4-7 降低轴承座底面加工面积 图4-8 避免深孔加工方法(a) 错误 (b) 正确 (a) 错误
7、(b) 正确尽可能避免或简化内表面加工 因为外表面加工要比内表面加工方便经济,又便于测量。所以,在零件设计时应努力争取避免在零件内腔进行加工。图4-9所表示箱体,将图(a)结构改成图(b)所表示结构,这么不仅加工方便而且还有利于装配。再图4-10所表示,将图(a)中件2上内沟槽a加工,改成图(b)中件1外沟槽加工,这么加工和测量就全部很方便。(3) 有利于提升劳动生产率零件相关尺寸应努力争取一致,并能用标准刀具加工。图4-11(b)中改为退刀槽尺寸一致,则降低了刀具种类,节省了换刀时间。图4-12(b)采取凸台高度等高,则降低了加工过程中刀具调整。图4-13(b)结构,能采取标准钻头钻孔,从而
8、方便了加工。降低零件安装次数 零件加工表面应尽可能分布在同一方向,或相互平行或相互 垂直表面上;次要表面应尽可能和关键表面分布在同一方向上,方便在加工关键表面时, (a) (b) (a) (b) 图4-9 将内表面转化为外表面加工 图4-10 将内沟槽转化为外沟槽加工(a) 错误 (b) 正确 (a) 错误 (b) 正确 (a) (a) (a) (b) (b) (b) 图4-11 退刀槽尺寸一致 图4-12 凸台高度相等 图4-13 便于采取标准钻头(a) 错误 (b) 正确 (a) 错误 (b) 正确 (a) 错误 (b) 正确同时将次要表面也加工出来;孔端加工表面应为圆形凸台或沉孔,方便在
9、加工孔时同时将凸台或沉孔全锪出来。如:图4-14(b)中钻孔方向应一致;图4-15(b)中键槽方位应一致。 (a) (b) (a) (b) 图4-14 钻孔方向一致 图4-15 键槽方位一致(a) 错误 (b) 正确 (a) 错误 (b) 正确零件结构应便于加工 图4-16(b)、4-17(b)所表示,设有退刀槽、越程槽,降低了刀具(砂轮)磨损。图4-18(b)结构,便于引进刀具,从而确保了加工可能性。避免在斜面上钻孔和钻头单刃切削 图4-19(b)所表示,避免了因钻头两边切削力不等使钻孔轴线倾斜或折断钻头。 (a) (b) (a) (b) 图4-16 应留有越程槽 图4-17 应留有退刀槽(
10、a) 错误 (b) 正确 (a) 错误 (b) 正确 (a) (b) (a) (b) 4-18 钻头应能靠近加工表面 图4-19 避免在斜面上钻孔和钻头单刃切削(a) 错误 (b) 正确 (a) 错误 (b) 正确便于多刀或多件加工 图4-20(b)所表示,为适应多刀加工,阶梯轴各段长度应相同或成整数倍;直径尺寸应沿同一方向递增或递减,方便调整刀具。零件设计结构要便于多件加工,图4-21所表示,图(b)结构可将毛坯排列成行便于多件连续加工。 (a) (b) 图4-20 便于多刀加工(a) 错误 (b) 正确 (a) (b) 图4-21 便于多件连续加工(a) 错误 (b) 正确4.1.2 毛坯
11、确实定在制订机械加工工艺规程时,正确选择适宜毛坯,对零件加工质量、材料消耗和加工工时全部有很大影响。显然毛坯尺寸和形状越靠近成品零件,机械加工劳动量就越少,不过毛坯制造成本就越高,所以应依据生产纲领,综合考虑毛坯制造和机械加工费用来确定毛坯,以求得最好经济效益。1毛坯种类(1) 铸件铸件适适用于形状较复杂零件毛坯。其铸造方法有砂型铸造、精密铸造、金属型铸造、压力铸造等。较常见是砂型铸造,当毛坯精度要求低、生产批量较小时,采取木模手工造型法;当毛坯精度要求高、生产批量很大时,采取金属型机器造型法。铸件材料有铸铁、铸钢及铜、铝等有色金属。(2) 锻件锻件适适用于强度要求高、形状比较简单零件毛坯。其
12、铸造方法有自由锻和模锻两种。自由锻毛坯精度低、加工余量大、生产率低,适适用于单件小批生产和大型零件毛坯。模锻毛坯精度高、加工余量小、生产率高,但成本也高,适适用于中小型零件毛坯大批大量生产。(3) 型材型材有热轧和冷拉两种。热轧适适用于尺寸较大、精度较低毛坯;冷拉适适用于尺寸较小、精度较高毛坯。(4) 焊接件焊接件是依据需要将型材或钢板等焊接而成毛坯件,它简单方便,生产周期短,但需经时效处理后才能进行机械加工。(5) 冷冲压件冷冲压件毛坯能够很靠近成品要求,在小型机械、仪表、轻工电子产品方面应用广泛。但因冲压模具昂贵而仅用于大批大量生产。2毛坯选择时应考虑原因(1) 零件材料及机械性能要求零件
13、材料工艺特征和力学性能大致决定了毛坯种类。比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见棒料,对于关键钢质零件,为取得良好力学性能,应选择锻件,当形状复杂力学性能要求不高时用铸钢件;有色金属零件常见型材或铸造毛坯。(2) 零件结构形状和外形尺寸大型且结构较简单零件毛坯多用砂型铸造或自由锻;结构复杂毛坯多用铸造;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) 生产纲领大小大批大量生产中,应采取精度和生产率全部较高毛坯制造方法。铸件采取金属模机器造型和精密铸造,锻件用模锻或精密
14、铸造。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,必需结合具体生产条件,如现场毛坯制造实际水平和能力、外协可能性等,不然就不现实。(5) 充足利用新工艺、新材料为节省材料和能源,提升机械加工生产率,应充足考虑精密铸造、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应用,这么,可大大降低机械加工量,甚至不需要进行加工,经济效益很显著。4.1.3 定位基准选择在制订工艺规程时,定位基准选择正确是否,对能否确保零件尺寸精度和相互位置 精度要求,和对零件各表面间加工次序安排全部有很大影响,当用夹具安装工件时,定位 基准选择还会影响到夹具结构复杂程度。
15、所以,定位基准选择是一个很关键工艺问 题。选择定位基按时,是从确保工件加工精度要求出发,所以,定位基准选择应先选择 精基准,再选择粗基准。1精基准选择标准选择精基按时,关键应考虑确保加工精度和工件安装方便可靠。其选择标准以下:(1) 基准重合标准 即选择设计基准作为定位基准,以避免定位基准和设计基准不重合而引发基准不重合误差。图4-22所表示零件,设计尺寸为a和c,设顶面B和底面A已加工好(即尺寸a已经确保),现在用调整法铣削一批零件C面。为确保设计尺寸c,以A面定位,则定位基准A和设计基准B不重合,见图(b)。因为铣刀是相对于夹具定位面(或机床工作台面)调整,对于一批零件来说,刀具调整好后位
16、置不再变动。加工后尺寸c大小除受本工序加工误差(j)影响外,还和上道工序加工误差(Ta)相关。这一误差是因为所选定位基准和设计基准不重合而产生,这种定位误差称为基准不重合误差。它大小等于设计(工序)基准和定位基准之间联络尺寸a(定位尺寸)公差Ta。从图(c)中可看出,欲加工尺寸c误差包含j和Ta,为了确保尺寸c精度,应使:jTaTc 显然,采取基准不重合定位方案,必需控制该工序加工误差和基准不重合误差总和不超出尺寸c公差Tc。这么既缩小了本道工序加工允差,又对前面工序提出了较高要求,使加工成本提升,当然是应该避免。所以,在选择定位基按时,应该尽可能使定位基准和设计基准相重合。 图4-23所表示
17、,以B面定位加工C面,使得基准重合,此时尺寸a误差对加工尺寸c无影响,本工序加工误差只需满足:jTc 即可。 (a) (b) (c) 图4-22 基准不重合误差示例 图4-23 基准重合安装示意图 (a) 工序简图 (b) 加工示意图 (c) 加工误差 显然,这种基准重合情况能使本工序许可出现误差加大,使加工更轻易达成精度要求,经济性愈加好。不过,这么往往会使夹具结构复杂,增加操作困难。而为了确保加工精度,有时不得不采取这种方案。(2) 基准统一标准 应采取同一组基准定位加工零件上尽可能多表面,这就是基准统一标准。这么做能够简化工艺规程制订工作,降低夹具设计、制造工作量和成本,缩短生产准备周期
18、;因为降低了基准转换,便于确保各加工表面相互位置精度。比如加工轴类零件时,采取两中心孔定位加工各外圆表面,就符合基准统一标准。箱体零件采取一面两孔定位,齿轮齿坯和齿形加工多采取齿轮内孔及一端面为定位基准,均属于基准统一标准。(3) 自为基准标准 一些要求加工余量小而均匀精加工工序,选择加工表面本身作为定位基准,称为自为基准标准。图4-24所表示,磨削车床导轨面,用可调支承支承床身零件,在导轨磨床上,用百分表找正导轨面相对机床运动方向正确位置,然后加工导轨面以确保其它量均匀,满足对导轨面质量要求。还有浮动镗刀镗孔、珩磨孔、拉孔、无 图4-24 自为基准实例心磨外圆等也全部是自为基准实例。(4)
19、互为基准标准 当对工件上两个相互位置精度要求很高表面进行加工时,需要用两个表面相互作为基准,反复进行加工,以确保位置精度要求。比如要确保精密齿轮齿圈跳动精度,在齿面淬硬后,先以齿面定位磨内孔,再以内孔定位磨齿面,从而确保位置精度。再如车床主轴前锥孔和主轴支承轴颈间有严格同轴度要求,加工时就是先以轴颈外圆为定位基准加工锥孔,再以锥孔为定位基准加工外圆,如此反复数次,最终达成加工要求。这全部是互为基准经典实例。(5) 便于装夹标准 所选精基准应确保工件安装可靠,夹具设计简单、操作方便。2粗基准选择标准选择粗基按时,关键要求确保各加工面有足够余量,使加工面和不加工面间位置符合图样要求,并尤其注意要立
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