加工余量的确定

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第5章 工艺过程设计
本章要点
定位基准的选择 工艺路线拟订 加工余量的确定
工艺尺寸链 计算机辅助工艺过程 设计 工艺过程经济分析
1
机械制造技术基础
第5章 工艺过程设计
Process Planning
5.1 制定工艺规程的 步骤和方法
Steps and Methods of Process Planning
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机械制造技术基础
第5章 工艺过程设计
Process Planning
5.2 定位基准的选择
Selection of Location Datum
13
5.2.1 定位基准
在加工时用于工件定位的基准称为定位基准。又可进一步 分为:
粗基准
使用未经机械加工表面作为定位基准,称为粗基准。
精基准
使用经过机械加工表面作为定位基准,称为精基准。
10
5.1.4 机械加工工艺规程设计步骤
4. 选择定位基准(见5.2节) 5. 拟定加工路线(见5.3节) 6. 确定满足各工序要求的工艺装备 包括机床、夹具、刀具、量具、辅具等。 工艺装备的选择在满足零件加工工艺的需要和可 靠地保证零件加工质量的前提下,应与生产批量 和生产节拍相适应,并应充分利用现有条件,以 降低生产准备费用。
a)
b)
c)
16
图5-2 粗基准选择比较
5.2.2 粗基准的选择
工序1
工序1
工序2
工序2
图5-3 床身粗基准选择比较
◆便于工件装夹原则 —— 要求选用的粗基准面尽可能平整 、光洁,且有足够大的尺寸,不允许有锻造飞边、铸造浇 、冒口或其它缺陷。也不宜选用铸造分型面作粗基准。 ◆粗基准一般不得重复使用原则
钻 IT10~13 Ra 5~80
半 精 镗 IT10~11 Ra 2.5~10
粗 镗 IT12~13 Ra 5~20
粗 拉 IT9~10 Ra 1.25~5
图5-16 孔的典型加工工艺路线
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5.3.1 加工方法的选择
粗 铣 IT11~13 Ra 5~20 半 精 铣 IT8~11 Ra 2.5¬ 10 精 铣 IT6~8 Ra 0.63~5 粗 磨 IT8~10 Ra 1.25¬ 10 高速精铣 IT6~7 Ra 0.16¬ 1.25 精 磨 IT6~8 Ra 0.16¬ 1.25 宽刀精刨 IT6 Ra 0.16¬ 1.25 刮 研 Ra 0.04¬ 1.25 抛 光 Ra0.008¬ 1.25 研 磨 IT5~6 Ra0.008¬ 0.63
5.3 加工路线的拟订
Determine the Machining Route
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5.3.1 加工方法的选择
加工经济精度
在正常加工条件下(采用符合质量标准的设备和工艺装 备,使用标准技术等级工人,不延长加工时间),一种加 工方法所能保证的加工精度和表面粗糙度(图5-13AB段) 经济精度随年代增长和技术进步而不断提高(图5-14)


精 车 IT7~8 Ra1.2 5~5 粗 车 IT12~13 Ra 10~80 半 精 车 IT10~11 Ra 2.5~12.5 粗 磨 IT8~9 Ra 1.25~10
图5-15 外圆表面的典型加工工艺路线
28
5.3.1 加工方法的选择
扩 IT9~13 Ra 1.25~40 饺 IT6~9 Ra 0.32~10 精 镗 IT7~9 Ra 0.63~5 粗 磨 IT9~11 Ra1.25~10 精 拉 IT7~9 Ra0.16~0.63 推 IT6~8 Ra0.08~1.25 精 磨 IT7~8 Ra0.08~0.63 手 饺 IT5 Ra0.08~1.25 滚 压 IT6~8 Ra0.01~1.25 金 刚 镗 IT5~7 Ra0.16~1.25 珩 磨 IT5~6 Ra0.04~1.25 研 磨 IT5~6 Ra0.008~0.63
粗 刨 IT11~13 Ra 5~20
半 精 刨 IT8~11 Ra 2.5~10
精 刨 IT6~8 Ra 0.63~5
导 轨 磨 IT6 Ra0.16¬ 1.25 砂 带 磨 IT5~6 Ra0.01¬ 0.32 精 密 磨 IT5~6 Ra 0.04¬ 0.32
金刚石车 IT6 Ra0.02¬ 1.25
C
φ12H7
3.2
40
1.6
18
15
9.5
A
3.2
B
3.2
7
【例 5-1】 选择图 5-12 所示 摇杆零件的定位 基准。零件材料 为 HT200, 毛 坯 为铸件,生产批 量:5000件。
R12
45
60±0.05
图5-12 摇杆零件图
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机械制造技术基础
第5章 工艺过程设计
Process Planning
图5-5 主轴箱零件精基准选择
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5.2.3 精基准的选择
吊架
镗孔支架
图5-6 置于箱体中部的吊架支承
图5-7 以顶面和两销孔定位
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5.2.3 精基准的选择
在实际生产中,经常使用的统一基准形式有: 1)轴类零件常使用两顶尖孔作统一基准; 2)箱体类零件常使用一面两孔(一个较大的平面和两个 距离较远的销孔)作统一基准; 3)盘套类零件常使用止口面(一端面和一短圆孔)作统 一基准; 4)套类零件用一长孔和一止推面作统一基准。 采用统一基准原则好处: 1)有利于保证各加工表面之间的位置精度; 2)可以简化夹具设计,减少工件搬动和翻转次数。 ★注意:采用统一基准原则常常会带来基准不重合问题 。此时,需针对具体问题进行具体分析,根据实际情况选 择精基准。
2
5.1.1 机械加工工艺规程
机械加工工艺过程和工艺规程
机械加工工艺过程 采用各种机械加工方法,直接用于改变毛坯的形状、 尺寸、表面质量,使之成为合格零件的全部劳动过程。 机械加工工艺规程 规定零件机械加工工艺过程的工艺文件。 工艺规程的作用 连接产品设计和制造过程的桥梁,是企业组织生产活 动和进行生产管理的重要依据。
外圆表面、孔及平 面加工方案参见教材 表5-5,5-6,5-7 (20 世纪90年代)。
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5.3.1 加工方法的选择
典型表面加工路线
IT5 Ra 0.008~0.32 金 刚 石 车 IT5~6 Ra 0.02~1.25 滚 压 IT6~7 Ra 0.16~1.25 精 磨 IT6~7 Ra 0.16~1.25 超 精 加 工 IT5 Ra 0.01~0.32 砂 带 磨 IT5 Ra 0.01~0.16 精 密 磨 削 IT5 Ra 0.008~0.08 抛 光 Ra 0.008~1.25
Байду номын сангаас17
5.2.2 粗基准的选择
a)
b)
图5-4 粗基准重复使用错误示例及改进
18
5.2.3 精基准的选择
◆基准重合原则——选用被加工面设计基准作为精基准
◆统一基准原则——当工件以某一表面作精基准定位,可 以方便地加工大多数(或全部)其余表面时,应尽早将这 个基准面加工出来,并达到一定精度,以后大多数(或全 部)工序均以它为精基准进行加工
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5.1.4 机械加工工艺规程设计步骤
机械加工工艺规程设计步骤
1.阅读装配图和零件图 了解产品的用途、性能和工作条件,熟悉零件在产品 中的地位和作用,明确零件的主要技术要求。 2.工艺审查 审查图纸上的尺寸、视图和技术要求是否完整、正确 、统一,分析主要技术要求是否合理、适当,审查零件 结构工艺性。 3.熟悉或确定毛坯 确定毛坯的依据是零件在产品中的作用、零件本身的 结构特征与外形尺寸、零件材料工艺特性以及零件生产 批量等。常用的毛坯种类有铸件、锻件、焊接件、冲压 件、型材等,其特点及应用见表5-4。
型材焊接件 砂型铸造
大、中型 各种尺寸
自由锻造
普通模锻 钢模铸造 精密锻造 压力铸造 熔模铸造 冲压件 粉末冶金件 工程塑料件
13级以下
11~15 10~12 8~11 8~11 7~10 8~10 7 ~9 9~11

一般 较小 较小 小 很小 小 很小 较小
钢材为主
钢,锻铝,铜等 铸铝为主 钢材,锻铝等 铸铁,铸钢,青铜 铸铁,铸钢,青铜 钢 工程塑料
图5-10 外圆研磨示意图
图5-11 浮动镗刀块
1—工件 2—镗刀块 3—镗杆
◆便于装夹原则——所选择的精基准,应能保证工件定位准 确、可靠,并尽可能使夹具结构简单、操作方便。
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5.2.3 精基准的选择
φ40 3.2 M8 φ20H7 D 1.6 10±0.1 其余 倒角1×45° 铸造圆角R3
附加基准
零件上根据机械加工工艺需要而专门设计的定位基准。 如用作轴类零件定位的顶尖孔,用作壳体类零件定位的 工艺孔或工艺凸台(图5-1)等。
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5.2.1 定位基准
A
工艺凸台
A向
图5-1 小刀架上的工艺凸台
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5.2.2 粗基准的选择
◆保证相互位置要求原则 ——如果首先要求保证工件上加 工面与不加工面的相互位置要求,则应以不加工面作为粗 基准。 ◆余量均匀分配原则 ——如果首先要求保证工件某重要表 面加工余量均匀时,应选择该表面的毛坯面作为粗基准。
对必须改装或重新设计的专用或成组工艺装备, 应在进行经济性分析和论证的基础上提出设计任 务书。
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5.1.4 机械加工工艺规程设计步骤
7. 确定各工序加工余量,计算工序尺寸和公差(见 5.4 ,5.5节)
8. 确定切削用量(见3.6节)
9. 确定时间定额(见5.7.1节) 10. 编制数控加工程序(对数控加工) 11. 评价工艺路线 对所制定的工艺方案应进行技术经济分析,并应对多 种工艺方案进行比较,或采用优化方法,以确定出最 优工艺方案(见5.6.3节)。 12. 填写或打印工艺文件
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5.1.1 机械加工工艺规程
工艺规程形式(工艺过程卡、工序卡、工艺卡)
4
5.1.1 机械加工工艺规程
5
5.1.1 机械加工工艺规程
6
5.1.2 机械加工工艺规程设计原则
机械加工工艺规程设计原则
1)以保证零件加工质量,达到设计图纸规定的各项技术 要求为前提。 2)工艺过程有较高的生产效率和较低的成本。 3)充分考虑和利用现有生产条件,尽可能作到平衡生产 。 4)尽量减轻工人劳动强度,保证安全生产,创造良好、 文明劳动条件。
各种尺寸
中、小型 中、小型 小 型 中、小型 小型为主 各种尺寸 中、小尺寸
较简单
一 般 较复杂 较复杂 复 杂 复 杂 复 杂 复杂

好 较好 较好 较好 较好 好 一般 一般
单件小批
中、大批量 中、大批量 大批量 中、大批量 中、大批量 大批量 中、大批量 中、大批量
铁,铜,铝基材料 中、小尺寸 较复杂
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5.1.4 机械加工工艺规程设计步骤
表5-4 各类毛坯的特点及适用范围
毛坯种类 型 材 13级以下 制造精度 (IT) 加工 余量 大 一般 大 原 材 料 各种材料 钢 材 铸铁,铸钢,青铜 工件尺寸 小 型 工件 形状 简 单 较复杂 复 杂 机械性能 较好 有内应力 差 适用生产 类型 各种类型 单 件 单件小批
102
加工误差(μm)
C A B 0 Δ
101 100 10-1 10-2
一般加工 精密加工 超精密加工
1920 1960 年代 2000
10-3
图5-13 加工误差与成本关系
图5-14 加工精度与年代的关系
26
5.3.1 加工方法的选择
选择加工方法应考虑的问题
1)零件加工表面的精度和表面粗糙度要求 2)零件材料的加工性 3)生产批量和生产节拍要求 4)企业现有加工设备和加工能力 5)经济性
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5.2.3 精基准的选择
◆互为基准原则 【例】主轴零件精基准选择(图5-8)
轴径 锥孔 轴径
◆自为基准原则 【例】床身导轨面磨削加工(图5-9)
图5-8 主轴零件精基准选择
图5-9 导轨磨削基准选择
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5.2.3 精基准的选择
【例】铰孔、拉孔、研磨(图5-10) 【例】浮动镗刀块镗孔(图5-11)
粗 车 IT12~13 Ra 10~80
半 精 车 IT8~11 Ra 2.5~10 精 拉 IT6~9 Ra 0.32~2.5
精 车 IT6~8 Ra 1.25~5
粗 拉 IT10~11 Ra 5~20
图5-17 平面典型加工工艺路线
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5.3.2 加工顺序的安排
5)积极采用先进技术和工艺,减少材料和能源消耗,并 应符合环保要求。
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5.1.3 制定工艺规程所需原始资料
制定机械加工工艺规程所需原始资料
产品的全套装配图及零件图 产品的验收质量标准 产品的生产纲领及生产类型 零件毛坯图及毛坯生产情况 本厂(车间)的生产条件 各种有关手册、标准等技术资料 国内外先进工艺及生产技术的发展与应用情况
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