机械加工原理PPT文件格式下载.ppt
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,如阶梯轴零件,在大批大量生产的工艺过程中,其第、和工序中必须经过两次安装才能完成其工序的全部内容。
可见安装是工序的一个部分,但在一个工序中应尽量减少安装次数,以免增加辅助时间及安装误差。
工位,为了减少工件的安装次数,常采用多工位夹具或多轴(或多工位)机床,使工件在一次安装中先后经过若干个不同位置顺次进行加工。
此时工件在机床上占据每一个位置所完成的那一部分工序称为工位。
工序、安装、工位、工步与走刀等之间的关系,工序、安装、工位、工步与走刀的关系,生产类型及其工艺特点,生产类型是衡量一个生产单位(企业、车间、班组等)生产某一产品的专业化程度的指标,其实质是某一个产品生产规模的大小。
生产类型分类,单件小批量生产:
单个地或少量重复生产某一产品。
常用于新产品试制,专用设备制造,大型、重型机器制造。
批量生产:
一年中分批制造相同产品。
例如一、三季度生产A产品,二、四季度生产B产品。
大量生产:
长年地重复生产相同产品。
例如汽车、拖拉机、发动机及一些通用件,(如轴承)等都以此种生产方式组织生产。
不同生产类型的工艺特点,不同的生产类型有着不同的工艺特点。
下面以单件小批生产和大量生产为比较对象加以说明。
()工件互换性,单件小批生产的产品中,主要零部件一般都是配对制造,没有互换性;
大量生产的产品全部零件都有互换性。
(2)毛坯的制造方法,单件小批生产中铸件采用木模手工造型,锻件使用自由锻,这样可降低模具成本。
但毛坯的制造精度低,加工余量大。
大量生产广泛采用金属模。
虽然模具成本高,但由于毛坯精度高,加工余量小,机械加工成本大大下降。
()加工设备,小批生产常用通用机床、标准附件、通用刀具等。
大量生产广泛采用高效率的专用机床、专用夹具、刀具、量具等。
这样,虽然专用设备的制造成本高,但机械加工成本由于生产效率的提高而大大下降。
()工人技术要求,小批生产需要技术熟练的工人,通常小批生产工序内容多,工艺过程短,而且由于批量小,产品经常更换,因此要求工人具有较高的技术素质。
大量生产由于某一工序常年重复,而且工序内容少,工人只须掌握同一零件的某一道工序的加工。
()工艺规程,小批生产只有简单的工艺路线卡,大量生产则有详细的工艺文件。
一方面由于批量小,不宜也无必要化大量人力去准备详细的工艺文件,因此,其加工质量在很大程度上依赖于工人技术。
而大量生产则在工艺文件中详细地规定了每一工序、每一工步、每一次走刀的工艺参数、技术要求等,一般只须照工艺文件进行加工,便可保证加工质量。
因此对工人的技术要求也较低。
工件的定位方法,工件在加工前,必须在机床上或夹具上占据正确的位置,我们称此为定位。
在机械加工中,根据生产批量、加工精度、工件大小及复杂程度,可选择的定位方法有:
找正定位和夹具定位。
找正定位,将工件装在机床上,然后按工件某一(或某些)表面,或按工件表面上事先划好的线,用划针或用百分表等其它量具进行找正,使工件在机床上处于正确的位置。
此法简便、经济,能较好地适应加工对象和工序的变换。
其定位精度与工人的技术水平和所采用的量具有关,但此法生产率低,劳动程度大,故常用于单件小批生产或一般夹具精度达不到的高精度场合。
夹具定位,事先在机床上安装一个附加装置,即夹具,将工件放在夹具上使它们的定位表面与夹具上的定位元件的定位面接触,即完成了定位,然后将工件夹紧,这样就可以迅速和方便地使工件在机床处于所要求的正确位置。
工件无需找正,生产率高。
因此,在成批生产或大批大量生产中都广泛采用夹具来装夹工件。
工件定位原理,刚体在空间的六个自由度,六点定位原理,任何刚体在空间有六个自由度,即沿空间三个互相垂直的座标轴、的移动和绕三个座标轴的转动。
如果工件的六个自由度用六个支承点与工件接触使其完全消除,则该工件在空间的位置就完全确定了,这就是六点定位原理。
工件的定位要求,完全定位与不完全定位,工件在定位时应限制的自由度数,完全由工件在该工序中的加工要求所决定。
如图所示的工件,要求其顶面加工后与底面的距离为,则按此要求只须限制轴移动、轴转动、轴转动三个自由度。
如果要求在工件顶面铣一个槽,要求其侧面和底面分别平行于工件的侧面和底面,且此槽与侧面和底面还有一定的距离要求,那么除了消除轴移动、轴转动、轴转动三个自由度外,还须限制轴转动、轴移动两个自由度。
若在工件上钻如图所示的两个孔,就必须限制工件的六个自由度。
当工件的六个自由度全部被限制,在空间占有完全正确的唯一位置的定位,称为完全定位,部分自由度被限制(不到六个)的定位,称为不完全定位。
欠定位与过定位,按工艺要求应该被限制的自由度未被限制的定位,称为欠定位。
欠定位不能保证加工精度,因而是不允许的。
如果工件的某一自由度同时被一个以上的定位支点来限制的定位,称为过定位,或称重复定位。
过定位分析,如图所示,齿轮的内孔用长销定位,底面用平面定位,这就过定位了。
因为平面限制了轴移动、轴转动、轴转动三个自由度。
长销限制了轴移动、轴移动、轴转动、轴转动四个自由度,可以看出其中轴转动、轴转动被重复限制了。
由于工件和夹具都有误差,这时工件的位置就有两个可能:
使长销定位时底面就靠不牢;
按底面定位时,长销会被压弯。
过定位虽有坏处,若工件的定位面与夹具的定位元件的精度都较高,则过定位的影响就不大,反而可提高加工时的刚度,使加工精度改善,则过定位是允许的。
机械加工工艺规程的制订步骡,机械加工工艺规程,机械加工工艺规程是按一定格式以文件形式记录的工艺过程和操作方法。
它具有稳定生产秩序、保证加工质量、指导生产计划、组织和管理等作用,是有关生产人员认真贯彻执行的纪律性文件,不得随意更改。
工艺规程的制订,应以保证加工质量为前提,即要能保证可靠地满足严品的设计要求。
同时,必须兼顾生产率和生产成本两方面的要求,既要按期完成生产任务,又要尽量降低生产成本。
此外,还应考虑到减轻工人劳动强度,充分利用本厂现有的技术条件,及时吸收国内外的先进技术,等等。
可见,工艺规程的制订是一项综合性的工作,应全面地考虑诸多因素的影响,兼顾诸多方面的要求,力争使制订出的工艺规程成为最经济合理的工艺方案。
制订机械加工工艺规程的原始资料,产品的整套装配图和零件工作图产品验收的质量标准产品的生产批量及生产纲领,生产纲领,生产纲领就是产品的年产量。
生产纲领与工艺过程的关系十分密切,牛产纲领不同,生产规模也不同,工艺过程也就相应而异。
零件的年生产纲领,N为某零件的年生产纲领(件年);
Q为产品的年产量(台年);
n为每台产品中该零件的个数(件台);
a和b分别为备品率和废品率。
生产批量,生产批量是每一批中投产的零件数量。
如第一、第三季度生产零件A,第二、第四季度生产零件B,如果零件A的生产纲领是NA,则第一季度的生产批量为NA2。
所以,产品的生产批量和生产纲领是两个既有联系但又不同的概念。
4)毛坯的情况,毛坯的生产足出毛坯车间的专业人员负责的,而机械加工的任务是将毛坯的余量逐步切去,使之成为满足设计要求的成品。
因此,毛坯余量的大小对加工工艺规程有着非常重要的影响。
所以,在制订工艺规程前应对毛坯车间的设备、工人技术水平、各种钢材、型材的规格尺寸等有充分了解,以便与毛坯车间共同研究确定合适的毛坯。
5)本厂的生产条件,为使制订的工艺规程能顺利地在本厂得以执行,工艺人员必须了解本厂现有的设备、刀具、夹具、量具、生产面积、工人技术水平等情况以及辅助车间制造专用设备、工艺装备等能力。
为能制订出先进的工艺规程,还应及时吸收回内外的先进技木,结合本厂情况,大力提倡技术革新,使订出的工艺规程更加先进,完善。
6)各种有关手册、标准及指导性文件,手册有切削用量手册、加工余量手册、时间定额手册、央具手册、刀具手册以及机床技术性能手册。
标准有公差标准、机械零件标准等。
这些资料是制订工艺规程所需要的。
制订工艺规程的步骤,
(1)分析产品的零件图与装配图
(2)计算零件的牛产纲领,确定生产类型,计算生产节拍(3)选择毛坯,根据零件的材料、结构、生产节拍,选择毛坯的种类与制造方法(4)拟定工艺路线,(5)确定各工序所用的设备和工艺装备(6)确定各工序的加工余量,计算各工序的尺寸与公差(7)计算切削用量,估算工时定额(8)确定各主要工序的检验方法(9)评价各种工艺路线,进行技术经济分析(10)填写工艺文件,定位基准的选择,在制订零件的机械加工工艺规程时,定位基准选择得好坏,不仅影响零件加工的位置精度,而且对零件各表面的加工顺序也有很大的影响。
因此,定位基准的选择是制订工艺规程中的一个重要问题。
基准的概念,为了保证工件待加工表面与其他表面之间的相对位置,在工件加工前,首先必须保证工件在机床上占据正确的位置。
而正确位置的确定是以某一些表面为参考的,象这样一种用来确定零件上其它点、线、面位置所依据的那些点、线、面称为基准。
基准按其功用不同,可分为设计基准和工艺基准两大类。
设计基准,在零件设计图上用来确定其它点线、面的基准。
钻套,工艺基准,在零件加工及装配过程中使用的基准。
按其用途又可分为:
定位基准、测量基准和装配基准。
定位基准,在加工中用作定位的基准。
如图所示的钻套,用内孔装在心棒上磨削外圆时,内孔D就是定位基准。
定位基准又可分为粗基准和精基准。
用作定位的表面,如果为没有加工过的毛坯表面,则称为粗基准;
如为已经加工过的表面,则称为精基准。
测量基准,零件测量时所采用的基准。
如钻套,用内孔装在心棒上来测量外圆的径向跳动与端面B的端面跳动时,内孔D即为测量基准。
装配基准,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。
如钻套,其外圆及端面B即为钻套的装配基准。
注意,工艺基准是加工、测量和装配时所用的基准,必须是实在的。
然而作为基准的点、线、面,有时在零件上并不一定具体存在(如孔的中心线,两平面的对称面等),往往通过具体的表面来体现,这些表面称为基面。
如图钻套中心线并不存在,是通过内孔D来体现的。
定位基准的选择,精基准的选择:
主要考虑是如何保证加工质量减少定位误差。
粗基准的选择:
粗基准的选择主要是第一道工序定位基准的选择,选择得好坏对以后各加工表面余量的分配以及保证不加工表面与加工表面问的尺寸、相互位置都有很大影响。
精基准的选择,
(1)基准重合原则
(2)基准统一原则(3)互为基准的原则(4)自为基准的原则,基准重合原则,尽量选用待加工表面的设计基难作为定位基准。
这样可以避免因基准不重合而产生的误差。
车床床头箱,基准统一原则,尽量选用同一组基准来加工工件上各主要表面。
例如轴类零件常用顶尖孔作为统一的定位基准来加工各外圆表面,这样可保证各外圆表面之间较高的同轴度;
箱壳类零件常用一平面和两孔作为精基面;
盘类零件常用一端面和一短孔作为统一的基准。
采用基准统一原则的优点是:
有利于保证各加工表面的相互位置精度,避免基准变换带来定位误差;
可以简化夹具,减少了夹具设计与制造的时间与费用。
互为基准的原则,对于相对位置精度及自身的尺寸与形状精度都要求很高的一对表面,可采用互为基准反复多次进行精加工,以达到很高的相互位置精度。
如精密齿轮加工时,为保证齿面与内孔的相对位置精度,反复多次以齿面定位加工内孔,再以内孔定位加工齿面,这样可保证齿面与内孔有较高的位置精度。
再如机床主轴内锥孔与轴颈也是采用互为基准加工的。
自为基准的原则,在精加工或光整加工中,要求加工余量小而均匀,则加工时就应选择加工表面本身作为基准(即自为基准),而该表面与其他表面之间的位置精度则由先行工序保证。
如图所示机床床身导轨淬火后的磨削加工,要求磨削余量小而均匀,以保证导轨面具有均匀致密的耐磨层,一般磨削余量小于0.5mm,这时可用装在磨头上的百分表找正床身导轨,这就是“自为基准”的方法。
自为基准加工床身导轨面,此外,精基准的选择还应考虑到相应的夹具设计和工人操作,应保证足够的装夹刚度,使工件变形尽量小,应便装夹表面尽量靠近加工面,减少切削力产生的力矩。
粗基准的选择原则,
(1)对于一些重要表面,要求其总加工余量均匀一致,则以它作为粗基准。
例如主轴内锥孔要求具有均匀余量,以它用内涨式心轴定位夹紧工件加工外圆,由于加工出的外圆与末加工的内孔同轴,再以外圆作为精基准加工内孔时,就能保证内孔具有均匀的加工余量。
(2)对于具有多个相关表面需要加工的情况,应采用加工余量最小的表面作为粗基准。
这样可保证该表面的余量小而均匀,从而有效避免了余量不够甚至出现黑斑的情况。
(3)有些工件的不加工表面也需要与加工表面具有一定的位置要求,则以此不加工表面作为粗基准,从而在粗加工中便保证了该不加工表面的位置要求。
(4)除以上几种情况外,在考虑选用粗基准时,还应考虑一些一般准则,如表面的平整和光洁,以免影响定位的准确性和可靠性。
此外,出于粗基淮精度低,应当尽量少用,在同一尺才方向只能用一次。
工艺路线的制订,工艺路线是工艺规程的主体,包括加工表面的加工方法的选择、各表面的加工顺序、加工阶段与工序的划分等工作,是制定工艺规程中最实质性的工作。
表面加工方法的选择,在通过对零件图纸的仔细分析之后,工艺人员已经掌握了工件上所需加工表面的加工质量(精度与表面质量)、表面形状、热处理要求等;
据此,对照各种加工方法所能获得的加工精度,表面质量,所适用的表面形状,材料性能,不难选择合适的加工方法(参见表7-8、表7-9、及表7-10)。
通常有若干种方案供进一步筛选。
此时应根据生产类型、车间生产条件(设备、工人技术水平等)及工人的习惯作进一步对比分析,同时考虑兼顾生产率、生产成本、工人劳动强度等因素的影响,作出最后选择。
选择原则,
(1)应按各种加工方法的经济加工精度进行选择。
(2)应根据工件材料特性选择合适的加工方法。
(3)加工方法必须与生产类型相协调。
(4)加工方法要同本厂生产条件相协调。
加工顺序的安徘,虽然每个加上表面的加上方法已经确定,但要顺利实施,还斋安排加上先历次序,次序的安排不是简单的排列组合,而是要充分考虑加下质量、生产率、成本及管理等各力面的因素。
加工顺序的安徘,切削加工是加工过程的主体。
工件的绝大多数加工质量要求是通过切削加工实现的。
通常,根核加工要求将其分为以下四个加工阶段:
(1)粗加工阶段;
(2)半精加工阶段;
(3)精加工阶段;
(4)光整加工阶段。
粗加工阶段,大部分切削余量在这一阶段完成。
由于通常这一阶段不作为表面加工的终结工序,因此加工质量不是主要因素,而生产率则是重点考虑对象,以在尽量短的时间内完成大部分的切削余量。
半精加工阶段,通常在热处理前进行,主要是为一些重要表面的精加工做准备,以及一些次要表面的终结工序加工(如钻孔、攻丝,铣键槽等)。
对于一些重要表面,应保证留有一定的精加工余量,并保证定的加工精度。
精加工阶段,全面达到图纸设计要求。
光整加工阶段,以提高尺寸精度、降低表面粗糙度为主,而几何形状精度和位置精度应依靠前道工序保证。
划分加工阶段的主要原因,
(1)保证加工质量,提高生产效率。
(2)合理使用机床设备。
(3)便于安排热处理工序。
(4)及时发现毛坯缺陷,避免浪费工时。
(5)保护重要表面。
切削加工顺序安排原则:
(1)先粗后精:
先安排粗加工,中间安排半精加工、最后安排粗加工和光整加工。
(2)先主后次:
先加工主要表面,后加工次要表面。
(3)先基面后其它:
基面由于在工艺过程中的主要作用,自然应先加工出来。
热处理工序,
(1)预备热处理主要目的在于改善切削性能,消除内应力。
常安排在机械加工前进行。
(2)最终热处理根据零件设计要求安排的热处理,以达到指定的热处理效果。
主要是为了获得材料的高强度和高硬度。
(3)消除内应力处理一消除工件内应力,避免工件变形。
通常安排在粗加工之后,半精加下之前。
预备热处理,退火:
适用于含碳量大于0.5的碳钢,降低其硬度,达到改善切削性能的目的。
正火:
适用于含碳量小于0.5的低碳钢,通过正火,可提高硬度,避免切削时切屑粘刀。
调质(淬火十高温回火):
提高材料的综合机械性能。
最终热处理,淬火一回火:
其中回火的目的是为了消除淬火所产生的内应力及组织不稳定性,这种方法常安排在磨削加工前进行。
调质:
可获得良好的综合机械性能,既有一定的强度、硬度,又具有良好的韧性和耐冲击性,常用于汽车、拖拉机和机床零件。
如主铀、曲轴、齿轮等。
其它一些特定的热处理方法,如氮化,发蓝等。
消除内应力处理,常用方法有人工时效、退火等。
对于精度要求不特别高的零件,常在毛坯进入机械加工车间之前进行,以避免过多的运输工作量。
而对精密丝杆这一类精密件,在整个加工过程中需反复多次地进行消除内应力的退火和人工时效的热处理。
辅助工序,除上述切削加工工序和热处理工序外,为了保证加工质量及工艺过程的顺利进行,还需安排必要的辅助工序。
其中检验工序是主要的辅助工序。
除检验工序外,还应考虑去毛刺、倒棱、清洗、涂油漆等工序的安排。
必须注意辅助工序虽非关键但却很有必要。
例如未去尽的毛刺会给工件装配造成困难,还会对装配工人等造成伤害。
润滑油道中的铁屑有时会严重影响机器的正常运行。
这些貌似小问题的辅助工序从一个侧面反映了一个企业的工艺、管理水平、工人技术人员的素质等,因此必须引起足够的重视。
检验工序,除了每个操作者需自行检验本工序的加工质量外,还需在下列情况下安排另外的检验工序:
(1)粗加工阶段结束后:
避免致命缺陷造成进步的加工浪费。
(2)重要工序之后:
保证工序加工质量。
(3)转换车间前:
明确可能产生的质量问题所在位置。
(4)全部加工完成后:
终检。
工序的划分,通过上述各表面加上方法的确定及先后顺序的安排,事实上已明确了整个加工过程。
剩下的问题是如何将这整个加工过程依次划分为一个个独立的工序,即需确定每道工序里包含的加工内容。
若每道工序包含的加工内容多,则整个工艺过程的工序数就少、工艺路线短,称此为工序集中;
若每道工序包含的加工内容少,则一个零件的加工将分散在很多工序中完成,这时工艺路线长、工序多,称之为工序分散。
这两种划分工序的指导思想各有特点,应根据具体情况,酌情使用。
工序集中的特点,
(1)便于一次安装完成多个表面加工。
(2)可以减少机床、操作工人的数量,从而节省车间面积、简化生产计划和生产组织工作。
工序分散的特点,
(1)机床设备及工装结构简单、便于调整。
(2)工人技术要求低。
加工余量的概念,加工余量是指在加工过程中从被加工表面上切除的金属层厚度。
加工余量可分为加工总余量和工序余量。
加工总余量,总余量为同一表面毛坯尺寸与零件设计尺寸之差,即加工表面上切除的金属层的总厚度。
工序余量,工序余量是指某一表而相邻两工序尺寸之差,即在一道工序中所切除的金属层的厚度。
显然某表面的总余量就等于该表面各道工序余量之和。
工序余量又可分为单边余量和双边余量。
平面加工余量为单边余量,等于被切除的金属层厚度;
对于回转表面,如外圆、内孔等,加工余量是从直径上考虑的,称为双边余量(对称余量),等于实际切除的金属层的两倍。
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