第7章机械加工工艺规程设计5-7

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❖ 余量公差
TZ Zmax Zmin Ta Tb (被包容尺寸与包容尺寸)
式中 Zmax ,Zmin —— 最大、最小余量; TZ ——余量公差; Ta ——上工序尺寸公差; Tb ——本工序尺寸公差。
2、影响加工余量的因素
1)上工序表面质量Ra、Da的影响 在上工序加工后的表面上或毛坯表面上,存在着表面微 观粗糙度值Ra和表面缺陷层Da(包括冷硬层、氧化层、裂 纹等),必须在本工序中切除。Ra、Da的大小与所用的加 工方法有关。
◎ 采用浮动镗刀块镗孔
Zmin 2 Ry Ha
◎ 无心磨床磨外圆
Zmin 2 Ry Ha ea
◎ 研磨、抛光平面
Zmin Ry
图5-25 最小加工余量构成
‹6#3›
3、加工余量确定
❖ 计算法——采用计算法确定加工余量比较准确,但需掌 握必要的统计资料和具备一定的测量手段。
❖ 查表法——利用各种手册所给的表格数据,再结合实际 加工情况进行必要的修正,以确定加工余量。此法方便、 迅速,生产上应用较多。
1.机床的选择
1)机床的尺寸规格要与被加工的零件尺寸相适; 2)机床精度要与被加工零件的加工要求相适应; 3)机床的生产率与被加工零件的生产纲领相适应; 4)机床的选用要考虑节省投资和适当考虑生产的发展; 5)改(扩)建车间,要充分利用原有设备。 6)机床类型的选择 ➢ 普通机床:对于单件小批量生产为降低加工成本,应优先
直 径 余表9 量 a
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3.5
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2、轴在粗车外圆后,精车外圆的加工余量(不经热处理)
表 10
零件长度L
轴的直径d
≤10 0
>100250
>250500
>500800
直径余量a
≤10
0.8 1.0
>10-18 0.9 1.2
等。 2)对于形位误差: ➢ 在单件小批生产中,一般采用通用量具(百分表,千分表
等),也有采用三坐标测量机的; ➢ 在成批大量生产中,多采用专用检具。
二、加工余量的确定
1、加工余量的概念
❖加工余量——加工过程中从加工表面切去材料层厚度 分为:
工序余量 加工总余量 (毛坯余量)
1)工序余量
❖ 工序余量——某一表面在某一工序(工步)中所切去的
材料层厚度(相邻两工序的工序尺寸之差)
非对称表面,加工余量为单边余量Zb; 对称表面,加工余量为双边余量2Zb。 ◎ 单边余量
外表面:Zb =la -lb 内表面:Zb =lb -la ◎ 双边余量:
平面类非对称表面的加工余量
外表面:2Zb =da -db 内表面:2Zb =Db -Da
式中 a — 前工序尺寸; b — 本工序尺寸。
需要指出的是,目前国内各种手册所给的余量多数为 基本余量,基本余量等于最小余量与上一工序尺寸公差 之和,即基本余量中包含了上一工序尺寸公差,此点在 应用时需加以注意。
❖ 经验法——由一些有经验的工程技术人员或工人根据 现场条件和实际经验确定加工余量。此法多用于单件小批 生产。
• 工序余量有公称余量(简称余量)、最大余量和最小 余量之分。
所以,刀具寿命合理数值应根据生产率和加工成本确定。刀 具寿命合理数值有两种:
1)最高生产率刀具寿命TP : 所确定的TP能达到最高生产率。或者说,加工一个零件所花
的时间最少。
2)最低生产成本刀具寿命Tc
所确定的寿命能保证加工成本最低,亦即使加工每一个零件 的成本最低。
比较最高生产率刀具寿命TP与最低生产成本刀具寿命Tc可 知:Tc>TP 。
1.8 2.0 2.1 2.2 2.3 2.5
>12002000
2.2 2.3 2.5 2.6 2.7 2.9
mm
粗车外圆的公差 (一)IT12
0.15 0.18 0.21 0.25 0.30 0.35 0.40 0.46 0.52 0.63
1、精车(铣,刨)槽加工余量
表23
槽宽B
<10
<18
<30
影响加工余量的因素
最小加工余量
• 最小余量构成(图5-25) Zmin Ry Ha ea b
Zmin 2 Ry Ha 2ea b
平面加工
(5-8)
轴、孔加工
式中 Ry——上一工序表面粗糙度; Ha——上一工序表面缺陷层; ea ——上一工序形位误差; εb——本工序装夹误差。
③刀具使用寿命 在切削用量中,对刀具T 影响是vc>f>ap。
过高的vc和大的f,由于经常磨刀、装卸刀具而增加费 用、提高加工成本。可见,优先增大ap不只是达到高的 生产率,相对vc与f 来说对发挥刀具切削性能、降低加工 成本也是有利的。
④表面粗糙度 提高vc能降低表面粗糙度值。而提高ap对切 削过程产生的积屑瘤、鳞刺、冷硬和残余应力的影响 并不显著,故提高ap对表面粗糙度影响较小。所以,加 工表面粗糙度主要限制的是f 的提高。
4)本工序加工时装夹误差(Δεb)的影响
此误差除包括定位和 夹紧误差外,还包括夹 具本身的制造误差,其 大小为三者的向量和。 它将直接影响被加工表 面与刀具的相对位置, 因此有可能因余量不足 而造成废品,所以必须 给予余量补偿。
三爪卡盘的装夹误差
最小加工余量
对称表面(双边,如孔或轴)的基本余量为:

5
6
8
7
10
12
2、平面的精加工余量(刨、铣、刮、磨)
表38
加工性质
粗加工后精刨或精 铣
未经校准的磨削
装置在夹具中或用 千分表校准的磨削
mm
被加工表面的 长度
≤300 >300-1000 >1000-2000 >2000-4000 >4000-6000
≤300 >300-1000 >1000-2000
3)对于批量生产和大批量生产为提高生产率应优先考虑使 用专用刀具。
4.量具的选择
量具的选择主要根据生产类型和要求的检验精度进行。 1)对于尺寸误差: ➢ 对于单件小批量生产为降低加工成本,应优先采用通用量
具(游标卡尺、千分尺等); ➢ 成批生产多采用极限量规; ➢ 大量生产多采用自动化程度高的量仪,如电动或气动量仪
Zb la lb
(5-5)
Tz Zmax Zmin =Tb +Ta
(5-6)
1、轴类零件粗车外圆加工余 量
加工直径
零件长度 ≤30
>30-50 >50-120 >120-250 >250-500 >500-800 >800-1200
≤18
>18-30
>3050
>50-120 >120-250 >250-500
外圆和内孔等对称表面 的加工余量
2)加工总余量(毛坯余量)
❖ 总加工余量——零件从毛坯变为成品切除材料层总厚度 (零件图与毛坯图尺寸之差)
某表面的加工总余量与该表面工序余量之间的关系为:
Z总 Z1 Z2 Zi Zn
式中 n——加工该表面的工序(或工步)数目。
毛坯 粗车 半精车 精车
3)对于中小批量生产和新产品的试制为提高生产率和减低 生产成本应优先考虑使用组合夹具。
此外,夹具的精度应与零件的加工精度相适应。
3.刀具的选择
1)刀具的选择主要取决于:工序所采用的加工方法,加工 表面的尺寸大小,工件材料,要求的加工精度,表面粗糙 度,生产率,经济性。
2)对于单件小批量生产为降低加工成本,应优先考虑使用 标准刀具。
-------1.3
1.4
>18-30 1.2
1.3
1.4
1.7
>30-50 1.3
>50-80
1.4
>80-120 1.4
1.6
1.8
>120-180 1.6
1.6
1.7
2.0
>180-260
1.7
1.8
2.1
>260-360 1.7
1.8
>360-500 1.8 2.0
2.0
2.2
>8001200
三、切削用量的确定
1、切削用量的选择原则
1)切削用量对生产效率、切削功率、刀具耐用度和加工质量 的影响 ①生产效率 ap、f 和vc↑→切削时间↓。当加工余量一定时,减
小ap后,使走刀次数增多,切削时间成倍增加,生产效 率成倍降低,所以,尽量优先增大ap ,以求一次进刀全 部切除加工余量。 ②机床功率 ap和vc↑→切削功率成正比增加。此外,增大ap、 使切削力增加多,而增大f 使切削力增加较少、消耗功 率也较少。所以,在粗加工时,应尽量增大f 是合理的。
≤300 >300-1000 >1000-2000
≤100 余量a 公差+
1.0 0.3 1.5 0.5 2.0 0.7 2.5 1.0
0.3 0.1 0.4 0.12 0.5 0.15 0.2 0.1 0.25 0.12 0.3 0.15
被加工表面宽度
>100-300
>300-1000
余量a 公差+ 余量a 公差+
加工余量a
1
1.5
2
公差
0.2
0.2
0.3
说明:1、本表适用于槽长小于80mm,槽深小于60mm的槽
mm <50
3 0.3
1、平面粗加工余量
表36
mm
长度与宽度L×B 每边留量a
有人工时效每边留量 a
500× 500 3
4
1000× 1000 4
5
2000× 4000× 4000×2000以
1500 2000
显然低成本允许的切削速度低于高生产率允许的切削速度。
生产中常根据最低成本来确定刀具寿命,但有时要完成紧急
任务或提高生产率且对成本影响不大的情况下,也选用最高
生产率刀具寿命。
1.5 0.5 2.0
0.7
2.0 0.7 2.1
1.0
2.1 1.2 3.0
1.2
3.0 1.5 3.5
1.6
4.0
2.0
0.4 0.12 1
1
0.5 0.15 0.6 0.15
0.6 0..15 0.7 0.15
0.25 0.12 1
1
0.3 0.15 0.4 0.15
0.4 0.15 0.4 0.15
Zb
Ta 2
(Ra
ta)
a
b
或 2Zb Ta 2(Ra ta ) 2 a b
非对称表面(单边,如平面)的基本余量为:
Zb Ta (Ra ta ) a b
◎在无心磨床上加工轴时, 装夹误差可忽略不计;
◎用浮动铰刀或用拉刀拉孔 时空间偏差对加工余量无影 响,且无装夹误差;
◎研磨、超精加工、抛光等 加工方法,主要是降低表面 粗糙度值,困此加工余量只 需要去掉上工序的表面粗糙 度值就可以了。
第五节 工序内容的确定
学习内容: ➢ 机床和工艺装备的选择 ➢ 加工余量确定 ➢ 切削用量的确定 ➢ 时间定额的确定 要求掌握: ➢ 机床、夹具、刀具和量具的选择原则 ➢ 工序余量、毛坯余量的计算 ➢ 切削用量的选择原则,背吃刀量、进
给量、切削速度的确定 ➢ 工时定额的构成和计算
一、机床和工艺装备的选择
考虑使用普通机床。 ➢ 专用机床:对于批量生产和大批量生产为提高生产率应优
先考虑使用专用机床。 ➢ 数控机床:对于中小批量生产为提高生产率和减低生产成
本应优先考虑使用数控机床。
2.机床夹具的选择
机床夹具的选择主要考虑生产类型。
1)单件小批量生产应尽量选用通用夹具;
2)大批大量生产时,应采用高生产效率的专用机床夹具;
2)切削用量选择的原则 在机床、刀具、工件的强度以及工艺系统刚性允许的条件 下:
① 首先选择尽可能大的背吃刀量ap ; ② 其次选择在加工条件和加工要求限制下允许的进给量f; ③ 最后再按刀具寿命的要求和机床功率允许条件下确定一
个合适的切削速度vc。
2、刀具寿命的选择
刀具寿命值大,则切削用量应选得小,尤其是vc要低,但这会 使生产效率降低,成本高;反之,规定T 值小,虽然可允许高 的vc,提高生产效率,但加速刀具磨损,增加了装卸刀具的辅 助时间。
n
ZS Zi i 1
(5-3)
式中 ZS—— 总加工余量; Zi—— 第i道工序加工余量; n—— 该表面加工工序数。
精车 半精车 粗车 毛坯
工序尺寸按“入体原则”标注:外表面取上偏差为零,内表面下偏差取零。
加工余量计算
❖ 工序余量与工序尺寸及公差的关系 Zb = Zmin + Ta → Zmax = Zb + Tb = Zmin + Ta + Tb
上工序表面ຫໍສະໝຸດ Baidu糙度和缺陷层的影响
2)上工序尺寸公差(Ta)的影响
• 它包括各种几何形状误差如锥度、椭圆度、平面度等。Ta
大小可根据选用的加工方法所能达到的经济精度,查阅 《金属机械加工工艺人员手册》确定。
3)上工序各表面相互位置空间偏差(ea)的影响
它包括轴线的直线度、位移及平行度;轴线与表面的垂直 度;阶梯轴内外圆的同轴度;平面的平面度等。为了保证加 工质量,必须在本工序中给予纠正。ea的数值与上工序的加 工方法和零件的结构有关,可用近似计算法或查有关资料确 定。若存在两种以上的空间偏差时可用向量和表示。
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