机械加工工艺设计基础.pptx
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1、第三章第三章 机械加工工艺设计基础机械加工工艺设计基础第一节第一节 机械加工工艺规程机械加工工艺规程一、工艺规程的作用一、工艺规程的作用规定产品或零部件制造工艺过程和操作方法等的规定产品或零部件制造工艺过程和操作方法等的工艺文件称为工艺规程。工艺文件称为工艺规程。工艺规程是指导生产组织生产、管理生产的主要工艺规程是指导生产组织生产、管理生产的主要工艺文件,是加工、检验验收、生产调度与安排的工艺文件,是加工、检验验收、生产调度与安排的主要依据。主要依据。1.1.机械加工工艺规程的作用机械加工工艺规程的作用(1 1)指导生产的主要技术文件;)指导生产的主要技术文件;(2 2)生产组织管理和准备工作
2、的技术依据;)生产组织管理和准备工作的技术依据;(3 3)新建或扩建工厂或车间的技术依据)新建或扩建工厂或车间的技术依据 。2 2工艺规程制订时所需的原始资料工艺规程制订时所需的原始资料 (1 1)产品装配图和零件工作图。)产品装配图和零件工作图。(2 2)产品的生产纲领。)产品的生产纲领。(3 3)产品验收的质量标准。)产品验收的质量标准。(4 4)现有的生产条件和资料。)现有的生产条件和资料。(5 5)国内、外同类产品的有关工艺资料等。)国内、外同类产品的有关工艺资料等。3 3对工艺规程的要求对工艺规程的要求 (1 1)技术上的先进性)技术上的先进性 (2 2)经济上的合理性)经济上的合理
3、性 (3 3)良好的劳动条件)良好的劳动条件 (4 4)格式上的标准性)格式上的标准性二、二、数控加工工艺文件的格式数控加工工艺文件的格式 (1 1)机械加工工艺过程卡)机械加工工艺过程卡 (2 2)机械加工工序卡)机械加工工序卡 (3 3)数控加工工序卡)数控加工工序卡 (4 4)数控刀具卡片)数控刀具卡片 (5 5)数控加工走刀路线图)数控加工走刀路线图(6 6)数控加工工件安装和原点设定卡片)数控加工工件安装和原点设定卡片(简称装夹简称装夹图和零件设定卡图和零件设定卡)(7 7)数控编程任务书数控编程任务书 三、工艺规程设计的步骤三、工艺规程设计的步骤(1 1)分析产品的装配图和零件图)
4、分析产品的装配图和零件图(2 2)选择和确定毛坯)选择和确定毛坯(3 3)拟定工艺路线)拟定工艺路线(4 4)详细拟定工序的具体内容)详细拟定工序的具体内容(5 5)进行技术经济分析,选择最正确方)进行技术经济分析,选择最正确方案案(6 6)确定工序尺寸)确定工序尺寸(7 7)填写工艺文件)填写工艺文件第二节第二节 机械加工工艺规程的制定机械加工工艺规程的制定一、零件工艺分析一、零件工艺分析 零件的工艺分析,是指对所设计的零件在满零件的工艺分析,是指对所设计的零件在满足使用要求的前提下进行加工制造的可行性和经足使用要求的前提下进行加工制造的可行性和经济性分析。济性分析。包括零件的铸造、锻造、冲
5、压、焊接、热处包括零件的铸造、锻造、冲压、焊接、热处理、切削加工工艺性能分析。理、切削加工工艺性能分析。在制定机械加工规程时,主要进行零件的切在制定机械加工规程时,主要进行零件的切削加工工艺性能分析。削加工工艺性能分析。二、毛坯选择二、毛坯选择 机械零件的制造包括毛坯成形和切削加工两个机械零件的制造包括毛坯成形和切削加工两个阶段。正确选择毛坯的类型和成形方法对于机械制阶段。正确选择毛坯的类型和成形方法对于机械制造具有重要意义:毛坯成形对后续切削加工、对零造具有重要意义:毛坯成形对后续切削加工、对零件乃至产品的质量、使用性能、生产周期和本钱等件乃至产品的质量、使用性能、生产周期和本钱等都有影响。
6、都有影响。1、毛坯的种类、毛坯的种类机械零件的常用毛坯包括铸件、锻件、轧制型材、机械零件的常用毛坯包括铸件、锻件、轧制型材、挤压件、冲压件、焊接件、粉末冶金件和注射成型件。挤压件、冲压件、焊接件、粉末冶金件和注射成型件。1)铸件)铸件 形状较复杂的零件毛坯,宜采用铸造方法制造。目前生形状较复杂的零件毛坯,宜采用铸造方法制造。目前生产中的铸件大多数是砂型铸造,少数尺寸较小的优质铸件可采产中的铸件大多数是砂型铸造,少数尺寸较小的优质铸件可采用特种铸造,如金属性铸造、熔模铸造和压力铸造等。用特种铸造,如金属性铸造、熔模铸造和压力铸造等。2)锻件)锻件 锻件适用于强度要求较高,形状比较简单的零件毛坯,
7、锻件适用于强度要求较高,形状比较简单的零件毛坯,锻造方法有自由锻和模锻。锻造方法有自由锻和模锻。自由锻的加工余量大,锻件精度低,生产率不高,适用自由锻的加工余量大,锻件精度低,生产率不高,适用于单件小批量生产以及大型零件毛坯制造。于单件小批量生产以及大型零件毛坯制造。模锻加工余量小,锻件精度高,生产率高,适用于中小模锻加工余量小,锻件精度高,生产率高,适用于中小型零件毛坯的大批量生产。型零件毛坯的大批量生产。3)型材)型材 型材有热轧和冷拉两种。型材有热轧和冷拉两种。热轧型材的精度较低,适用于一般零件的毛坯。热轧型材的精度较低,适用于一般零件的毛坯。冷拉型材的精度较高,适用于对毛坯精度要求冷拉
8、型材的精度较高,适用于对毛坯精度要求较高的中小型零件的毛坯制造,可用于自动机床加较高的中小型零件的毛坯制造,可用于自动机床加工。工。4)焊接件)焊接件 焊接件是根据需要用焊接的方法将同类材料或焊接件是根据需要用焊接的方法将同类材料或不同的材料焊接在一起而成的毛坯件。不同的材料焊接在一起而成的毛坯件。焊接件制造简单,生产周期短,但变形较大,焊接件制造简单,生产周期短,但变形较大,需经时效处理后才能进行机械加工。焊接方法适用需经时效处理后才能进行机械加工。焊接方法适用于大型毛坯、结构复杂的毛坯制造。于大型毛坯、结构复杂的毛坯制造。5)冷冲压件)冷冲压件 适用于形状复杂的板料零件。适用于形状复杂的板
9、料零件。2.毛坯种类的选择毛坯种类的选择 选择毛坯的基本任务是选定毛坯的制造方法选择毛坯的基本任务是选定毛坯的制造方法及其制造精度。毛坯的选择不仅影响毛坯的制造工及其制造精度。毛坯的选择不仅影响毛坯的制造工艺和费用,而且对零件的加工质量、加工方法、生艺和费用,而且对零件的加工质量、加工方法、生产率及生产本钱都有很大的影响。因此,选择毛坯产率及生产本钱都有很大的影响。因此,选择毛坯要从毛坯的制造和机械加工两方面综合考虑,以求要从毛坯的制造和机械加工两方面综合考虑,以求得最正确的技术经济效果。得最正确的技术经济效果。1)零件材料及力学性能要求)零件材料及力学性能要求 例如材料为铸铁的零件,应选择铸
10、造毛坯。例如材料为铸铁的零件,应选择铸造毛坯。对于重要的钢制零件,为获得良好的力学性能,应对于重要的钢制零件,为获得良好的力学性能,应选用锻件毛坯;形状较简单及力学性能不太高时,选用锻件毛坯;形状较简单及力学性能不太高时,可用型材毛坯;有色金属零件常用型材或铸造毛坯。可用型材毛坯;有色金属零件常用型材或铸造毛坯。2)零件的结构形状与大小)零件的结构形状与大小 轴类零件毛坯,如直径和台阶相差不大,可轴类零件毛坯,如直径和台阶相差不大,可用棒料;如各台阶尺寸相差较大,则宜选用锻件。用棒料;如各台阶尺寸相差较大,则宜选用锻件。大型零件毛坯多用砂型铸造或自由锻;中小大型零件毛坯多用砂型铸造或自由锻;中
11、小型零件可用模锻件或特种铸造件。型零件可用模锻件或特种铸造件。3)生产类型)生产类型 大批大量生产时,应选用毛坯精度和生产率均较大批大量生产时,应选用毛坯精度和生产率均较高的毛坯制造方法,和精密如模锻、金属型机器造型铸高的毛坯制造方法,和精密如模锻、金属型机器造型铸造和精密铸造。造和精密铸造。单件小批生产时,可采用木模手工造型铸造或自单件小批生产时,可采用木模手工造型铸造或自由锻造。由锻造。4)现有生产条件)现有生产条件 选择毛坯时,必须考虑现有生产条件,如现有毛选择毛坯时,必须考虑现有生产条件,如现有毛坯制造的水平和设备情况,外协的可能性及经济性等。坯制造的水平和设备情况,外协的可能性及经济
12、性等。5)充分利用新工艺、新材料)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,应充为节约材料和能源,提高机械加工生产率,应充分考虑应用新工艺、新技术和新材料。如精铸、精锻、分考虑应用新工艺、新技术和新材料。如精铸、精锻、冷轧、冷挤压和粉末冶金等在机械中的应用日益广泛,冷轧、冷挤压和粉末冶金等在机械中的应用日益广泛,这些方法可以大大减少机械加工量,节约材料,大大提这些方法可以大大减少机械加工量,节约材料,大大提高了经济效益。高了经济效益。3.典型零件的毛坯选择典型零件的毛坯选择 轴杆类零件轴杆类零件1)轴杆类零件)轴杆类零件轴杆类零件是机械产品中支轴杆类零件是机械产品中支承传动
13、件、承受载荷、传递承传动件、承受载荷、传递扭矩和动力的常见典型零件。扭矩和动力的常见典型零件。其结构特征是轴向尺寸远大其结构特征是轴向尺寸远大于径向尺寸。于径向尺寸。包括各种传动轴、机床主轴、包括各种传动轴、机床主轴、丝杠、光杠、曲轴、偏心轴、丝杠、光杠、曲轴、偏心轴、凸轮轴、齿轮轴、连杆、摇凸轮轴、齿轮轴、连杆、摇臂、螺栓等臂、螺栓等。轴类零件最常用的毛坯是型材和锻件,对于轴类零件最常用的毛坯是型材和锻件,对于某些大型的、结构形状复杂的轴也可用铸件某些大型的、结构形状复杂的轴也可用铸件或焊接结构件。或焊接结构件。对于光滑的或有阶梯但直径相差不大的一般轴,对于光滑的或有阶梯但直径相差不大的一般
14、轴,常用型材(即热轧或冷拉圆钢)作为毛坯。常用型材(即热轧或冷拉圆钢)作为毛坯。对于直径相差较大的阶梯轴或要承受冲击载荷和对于直径相差较大的阶梯轴或要承受冲击载荷和交变应力的重要轴,均采用锻件作为毛坯。当生产交变应力的重要轴,均采用锻件作为毛坯。当生产批量较小时,应采用自由锻件;当生产批量较大时,批量较小时,应采用自由锻件;当生产批量较大时,应采用模锻件。应采用模锻件。对于结构形状复杂的大型轴类零件,其毛坯可采对于结构形状复杂的大型轴类零件,其毛坯可采用砂型铸造件、焊接结构件或铸一焊结构毛坯。用砂型铸造件、焊接结构件或铸一焊结构毛坯。图图2 减速器传动轴减速器传动轴如图如图2所示为减速器传动轴
15、,工作载荷基本平衡,所示为减速器传动轴,工作载荷基本平衡,材料材料45钢,小批量生产。由于该轴工作时不承受冲击钢,小批量生产。由于该轴工作时不承受冲击载荷,工作性质一般,且各阶梯轴径相差不大,因此,载荷,工作性质一般,且各阶梯轴径相差不大,因此,可选用热轧圆钢作为毛坯。下料尺寸为可选用热轧圆钢作为毛坯。下料尺寸为45220。减速器传动轴的加工路线可设计为:减速器传动轴的加工路线可设计为:热轧棒料下料粗加工调质处理精加工磨削。热轧棒料下料粗加工调质处理精加工磨削。图图3 磨床主轴简图磨床主轴简图如图如图3所示为磨床砂轮主轴,生产批量中等。所示为磨床砂轮主轴,生产批量中等。砂轮主轴主要用于传递动力
16、。该零件精度要求高,砂轮主轴主要用于传递动力。该零件精度要求高,工作中将承受弯曲、扭转、冲击等载荷,要求具有工作中将承受弯曲、扭转、冲击等载荷,要求具有较高的强度;较高的强度;砂轮主轴与滑动轴承相配合砂轮主轴与滑动轴承相配合,由于主轴转速高容易由于主轴转速高容易导致轴颈与轴瓦磨损,故要求轴颈具有较高的硬度导致轴颈与轴瓦磨损,故要求轴颈具有较高的硬度和耐磨性;和耐磨性;砂轮在装拆过程中易使外圆锥面拉毛,影响加工精砂轮在装拆过程中易使外圆锥面拉毛,影响加工精度,所以要求这些部位具有一定的耐磨性。根据以度,所以要求这些部位具有一定的耐磨性。根据以上要求,材料选择为上要求,材料选择为65Mn,毛坯采用
17、模锻件。,毛坯采用模锻件。砂轮主轴的加工路线设计为:砂轮主轴的加工路线设计为:下料锻造退火粗加工调质处理精加工下料锻造退火粗加工调质处理精加工外表淬火粗磨低温人工时效精磨。外表淬火粗磨低温人工时效精磨。退火的目的是消除锻造应力及组织不均匀性,降低退火的目的是消除锻造应力及组织不均匀性,降低硬度,改善加工性。硬度,改善加工性。调质处理是为了提高主轴的综合性能,以满足心部调质处理是为了提高主轴的综合性能,以满足心部的强度要求,同时在外表淬火时能获得均匀的硬化层。的强度要求,同时在外表淬火时能获得均匀的硬化层。外表淬火是为了使轴颈和外圆锥局部获得高硬度,外表淬火是为了使轴颈和外圆锥局部获得高硬度,提
18、高耐磨性。提高耐磨性。人工时效的作用是进一步稳定淬硬层组织和消除磨人工时效的作用是进一步稳定淬硬层组织和消除磨削应力,以减少主轴的变形。削应力,以减少主轴的变形。如图如图4所示为汽车排气阀的外所示为汽车排气阀的外形简图。该零件在高温状态下形简图。该零件在高温状态下工作,要求材料为耐热钢,大工作,要求材料为耐热钢,大批量生产。批量生产。在保证满足零件的使用要求在保证满足零件的使用要求的前提下,为节约较贵重的耐的前提下,为节约较贵重的耐热钢,故采用焊接件毛坯。阀热钢,故采用焊接件毛坯。阀杆局部采用耐热钢,阀帽局部杆局部采用耐热钢,阀帽局部采用碳素结构钢,焊接方法采采用碳素结构钢,焊接方法采用电阻焊
19、。用电阻焊。图图4 汽车排气阀示意图汽车排气阀示意图2)盘套类零件的毛坯选择)盘套类零件的毛坯选择盘套类零件是指直径尺寸盘套类零件是指直径尺寸较大而长度尺寸相对较小的较大而长度尺寸相对较小的回转体零件(一般长度与直回转体零件(一般长度与直径之比小于径之比小于1),如图如图5所示。所示。属于这类零件的有各种齿属于这类零件的有各种齿轮、带轮、飞轮、联轴节、轮、带轮、飞轮、联轴节、套环、轴承环、端盖及螺母、套环、轴承环、端盖及螺母、垫圈等。垫圈等。图图5 盘套类零件盘套类零件(1)带轮的毛坯选择)带轮的毛坯选择 带轮是通过中间挠性件(各种带)来传递运动和动带轮是通过中间挠性件(各种带)来传递运动和动
20、力的,一般载荷比较平稳。力的,一般载荷比较平稳。对于中小带轮多采用对于中小带轮多采用HT150制造,故其毛坯一般采制造,故其毛坯一般采用砂型铸造,生产批量较小时用手工造型;生产批量用砂型铸造,生产批量较小时用手工造型;生产批量较大时可采用机器造型;较大时可采用机器造型;对于结构尺寸很大的带轮,为减轻重量可采用钢板对于结构尺寸很大的带轮,为减轻重量可采用钢板焊接毛坯。焊接毛坯。(2)链轮的毛坯选择)链轮的毛坯选择 链轮是通过链条作为中间挠性件来传递动力和运动链轮是通过链条作为中间挠性件来传递动力和运动的,其工作过程中的载荷有一定的冲击,且链齿的磨的,其工作过程中的载荷有一定的冲击,且链齿的磨损较
21、快。损较快。链轮的材料大多使用钢材,最常用的毛坯为锻件。链轮的材料大多使用钢材,最常用的毛坯为锻件。单件小批生产时,采用自由锻造;单件小批生产时,采用自由锻造;生产批量较大时使用模锻;对于新产品试制或修配生产批量较大时使用模锻;对于新产品试制或修配件,亦可使用型材;件,亦可使用型材;对于齿数大于对于齿数大于50的从动链轮也可采用强度高于的从动链轮也可采用强度高于HT150的铸铁,其毛坯可采用砂型铸造,造型方法视的铸铁,其毛坯可采用砂型铸造,造型方法视生产批量决定。生产批量决定。(3)圆柱齿轮的毛坯选择)圆柱齿轮的毛坯选择齿轮的毛坯选择取决于齿轮的选材、结构形状、齿轮的毛坯选择取决于齿轮的选材、
22、结构形状、尺寸大小、使用条件及生产批量等因素。尺寸大小、使用条件及生产批量等因素。对于钢制齿轮,如果尺寸较小且性能要求不高,对于钢制齿轮,如果尺寸较小且性能要求不高,可直接采用热轧捧料。可直接采用热轧捧料。除此之外,一般都采用锻造毛坯。除此之外,一般都采用锻造毛坯。生产批量较小或尺寸较大的齿轮采用自由锻造;生产批量较小或尺寸较大的齿轮采用自由锻造;生产批量较大的中小尺寸齿轮采用模锻。生产批量较大的中小尺寸齿轮采用模锻。对于直径比较大,结构比较复杂的不便于锻造的对于直径比较大,结构比较复杂的不便于锻造的齿轮,采用铸钢毛坯或焊接组合毛坯。齿轮,采用铸钢毛坯或焊接组合毛坯。图图6 车床主轴箱中三联滑
23、动齿轮简图车床主轴箱中三联滑动齿轮简图 一般来说,机床齿轮载荷不大,运动平稳,工一般来说,机床齿轮载荷不大,运动平稳,工作条件好,故对齿轮的耐磨性及冲击韧度要求不作条件好,故对齿轮的耐磨性及冲击韧度要求不高,材料选用中碳钢,用热轧圆钢作为毛坯。该高,材料选用中碳钢,用热轧圆钢作为毛坯。该齿轮主要用来传递动力并改变转速,通过拨动箱齿轮主要用来传递动力并改变转速,通过拨动箱外手柄使齿轮在外手柄使齿轮在轴上作滑移运动,与轴上作滑移运动,与轴上的轴上的不同齿轮啮合,以获得不同的转速。考虑到整个不同齿轮啮合,以获得不同的转速。考虑到整个齿轮较厚,采用中碳钢难以淬透,生产中也可选齿轮较厚,采用中碳钢难以淬
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- 机械 加工 工艺 设计 基础
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