107机械制造技术-第七章.pptx
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Question2零件的尺寸精度与表面粗糙度如何实现?
Question3如何实现粗车、半精车、精车?
Question4零件的形状精度、位置精度如何实现?
Question1零件的技术要求有哪些?
Question5如何实现产品质量的稳定生产?
第七章机械加工工艺规程设计,什么是机械加工工艺规程procedure?
机械加工工艺规程是说明并规定机械加工工艺过程和操作方法,并以一定形式写成的工艺文件。
为什么要制定机械加工工艺规程?
工艺规程是指导、组织和管理生产的主要工艺文件,工艺规程是加工、检验验收、生产调度的主要依据,工艺规程是新建或扩建工厂或车间的基本资料,第一节基本概念,一、生产过程与机加工工艺过程,生产过程productionprocess,由原材料制成各种零件,并装配成机器的的全部劳动过程称为生产过程。
在全球经济一体化步伐日益加快的今天,生产过程的全球一体化也随之而来。
机加工工艺过程machiningprocess,生产过程中,直接改变原材料或毛坯的形状、尺寸、表面粗糙度以及力学性能使之变为成品的过程,称为机加工工艺过程。
第一节基本概念,毛坯,零件,铣端面钻中心孔机床,第一节基本概念,2、安装setup:
工件在一次装夹后所完成的那部分工序。
如何确定安装次数?
3、工位position:
在一次装夹后,工件在机床上占据的每一个位置所完成的工序内容。
4、工步step:
在加工表面、加工刀具、切削速度和进给量都不变的条件下,所连续完成的那部分工作。
5、走刀:
在一个工步(或工序、工位)中,有时因加工余量太大而需分几次切除,每切去一层余量称为一次走刀。
工序、安装、工位、工步与走刀之间的关系?
1、工序operation:
一个(或一组)工人在一个工作地点对一个或一组工件所连续完成的那一部分工艺过程。
二、机加工工艺过程的组成,铣端面、钻中心孔2工位,6工步视为1工步,钻-扩-锪复合工步视为1工步,铣端面钻中心孔机床,第一节基本概念,三、生产类型,生产类型typesofproduction,生产类型是指企业生产专业化程度的分类。
根据产品零件的大小和生产纲领productionprogram(即年产量)的不同,一般分为单件生产、成批生产和大量生产三种类型。
其中,成批生产又分为小批生产、中批生产、大批生产。
各种生产类型的传统工艺特征,第一节基本概念,柔性制造系统(FMS:
FlexibleManufactureSystem):
柔性制造系统是至少由两台数控机床,一套物料运输系统和一套计算机控制系统所组成的制造系统,它只改变软件即能实现不同工件的制造。
第一节基本概念,四、工艺规程的格式,1、工艺过程卡片proceduresheet,以工序为单位,列出工艺路线和工序内容的概况。
多作为生产管理使用,单件小批生产中也用来指导生产。
2、工艺卡片processsheet,以工序为单位,除工艺路线及工序内容外,还具体表示各安装、工步的顺序和内容及切削用量。
广泛用于中批生产。
3、工序卡片operationsheet,根据工艺卡片中每一道工序所编制的一种工艺文件。
除工艺卡片上所有的基本项目外,还需画出工序加工简图,在图上标明被加工表面、标出定位基准和装夹位置、列出工序尺寸及公差、写明工时定额等。
它用于具体指导工人操作,是大批大量生产和中批复杂或重要零件生产的必备工艺文件。
表75机械加工工艺过程卡片,第一节基本概念,表7-6机械加工工艺卡片,第一节基本概念,表7-7机械加工工序卡片,第一节基本概念,第一节基本概念,五、制订机械加工工艺规程的步骤,1、制订机械加工工艺规程的原则,安全优质高效低耗,2、制订机械加工工艺规程的步骤,仔细阅读、了解并分析零件图,进行零件的结构工艺性分析(第2节),选择毛坯的类型,确定工件在加工时的定位及基准(第3、4节),拟订机械加工工艺路线(第5节),确定各工序的加工余量、计算工序尺寸和公差(第6、7节),确定各主要工序的技术要求及检验方法,确定各工序的切削用量和时间定额,填写工艺文件(第1节),第二节零件结构工艺性分析,零件结构工艺性technologicalefficiencyofpartsdesign,零件在满足设计功能和精度要求的前提下,制造的可行性和经济性。
零件结构工艺性的好坏是相对的,它随着科学技术的发展和客观条件的不同而变化。
零件结构设计的一般原则,便于加工和测量,保证加工质量,加工效率高,标准化程度高,便于准确定位,可靠夹紧,表7-8零件结构工艺性分析举例,第二节零件结构工艺性分析,第二节零件结构工艺性分析,第二节零件结构工艺性分析,第二节零件结构工艺性分析,第二节零件结构工艺性分析,第二节零件结构工艺性分析,第三节机床夹具与工具定位,一、工件的装夹,1、直接装夹,工件直接装夹在机床工作台或者通用夹具上,有时需要找正才可夹紧。
特点:
简便经济,不需专门装备,适应性强,定位精度不易保证,生产率低,定位positioning确定工件在机床上或夹具中具有正确位置的过程。
夹紧clamping工件定位后将其固定,使其在加工过程中保持定位位置的过程。
装夹set-up工件在机床上或夹具中定位、夹紧的过程。
第三节机床夹具与工具定位,2、专用夹具装夹,工件放在为其加工专门设计和制造的夹具中,无需找正,就可以迅速而可靠地保证工件对机床和刀具的正确相对位置,并可迅速夹紧。
特点:
定位准确迅速,生产率高,多用于成批大量生产中。
二、机床夹具的组成和分类,1、机床夹具及其组成,机床夹具是在机床上用于装夹工件的一种装置,其作用是使工件相对于机床或刀具有一个正确的位置,并在加工过程中始终保持这个位置不变。
机床夹具jigs,专用夹具装夹举例1-工件;2-定位销;3-钻套;4-钻模板;5-开口垫圈;6-螺母;7-夹具体,图7-5连杆铣槽夹具l一菱形销2一对刀块3一定位键4一夹具底板5一圆柱销6一工件7一弹簧8一螺栓9一螺母10一压板11一止动销,第三节机床夹具与工具定位,第三节机床夹具与工具定位,夹具的组成,定位元件locatingelement,用于确定工件在夹具中的位置,夹紧元件clampingelement,工件定位后将其固定,导向元件guidingelement,用来引导刀具进入正确加工位置,夹具体,使夹具各元件成为一体,并可安装在机床上,其它元件或装置,图7-5连杆铣槽夹具l一菱形销2一对刀块3一定位键4一夹具底板5一圆柱销6一工件7一弹簧8一螺栓9一螺母10一压板11一止动销,分度装置、安全保护装置等,第三节机床夹具与工具定位,2、机床夹具的分类,通用夹具universaljigs加工两种或两种以上工件的同一夹具,专用夹具specialjigs专为某一工件的某一工序而设计的夹具,可调夹具adjustablejigs通过调整或更换个别零部件,能适用多种工件加工的夹具,组合夹具buildupjigs由可循环使用的标准夹具零部件组装成易于联接、拆卸和重组的夹具,随行夹具followfixture在加工过程中随着工件一起流动的夹具,1、六点定位原理,任何一个没有受约束的物体,在空间均具有六个独立的运动,即六个自由度,采用6个支承点约束6个自由度的原理称为六点定位原理,随行夹具,车螺纹组合夹具,第三节机床夹具与工具定位,起约束作用的支承点一般为一定形状的几何体,这些用来限制工件自由度的几何体称为定位元件,定位分析时注意事项:
定位就是利用定位支承点来限制工件的自由度,定位支承点与工件定位基准面应始终保持紧密接触,定位没有“力”的概念,不能代替夹紧,定位支承点是抽象概念,它总是通过具体的定位元件来体现,定位元件转化的支承点要结合结构来分析其限定的自由度,表7-9常用定位元件及所能限制的自由度,第三节机床夹具与工具定位,表7-9常用定位元件及所能限制的自由度(续),第三节机床夹具与工具定位,表7-9常用定位元件及所能限制的自由度(续),第三节机床夹具与工具定位,菱形销的定位示意图,第三节机床夹具与工具定位,第三节机床夹具与工具定位,2、完全定位与不完全定位,完全定位加工时工件的六个自由度被完全限制了的定位称为完全定位,不完全定位工件的六个自由度没有被完全限制,但仍然能保证加工要求的定位称为不完全定位。
第三节机床夹具与工具定位,3、欠定位和过定位,欠定位,按工艺要求必须被限制的自由度未被限制的定位,称为欠定位,欠定位是不允许的。
过定位,某个自由度被不同定位元件重复限制的现象称为过定位。
一般情况下应当尽量避免,但定位精度足够时反而可以增强工件加工时的刚性,这时过定位是允许的。
不完全定位与欠定位的区别?
图7-9插齿夹具图7-10过定位分析1-心轴2-支撑凸台3-工件4-压板,第四节定位基准的选择,一、基准的概念及分类,1、设计基准designdatum设计图样上所采用的基准。
基准datum基准是用来确定生产对象上几何要素之间的几何关系所依据的那些点、线、面。
第四节定位基准的选择,2、工艺基准processdatum在工艺过程中所采用的基准。
1)工序基准operationdatum在工序图上用于确定本工序加工表面加工后的尺寸、形状和位置的基准。
2)定位基准fixeddatum在加工中用作工件定位的基准。
3)测量基准measuringdatum用于测量已加工表面的尺寸及各表面之间位置精度的基准。
4)装配基准assemblydatum装配时用于确定零件或部件在产品中的相对位置所采用的基准。
定位基准的点或线,总是由具体表面来体现的。
第四节定位基准的选择,二、定位基准的选择,定位基准的作用主要是为了保证加工面的位置精度,因此定位基准应该从有位置精度要求的表面中进行选择。
1、粗基准的选择,以未经机械加工的毛坯面作定位基准称为粗基准。
1)为了保证工件上加工面与不加工面的相互位置要求,以不加工面作为粗基准。
第四节定位基准的选择,为了保证工件某重要表面的余量均匀,应选择该表面的毛坯面为粗基准。
选作粗基准的表面应尽可能平整、光洁和有足够大的尺寸,不允许有铸造浇冒口、锻造飞边或其它缺陷,以保证定位准确,夹紧可靠。
4)粗基准一般不能重复使用。
第四节定位基准的选择,2、精基准的选择,以已经机械加工过的表面作定位基准称为精基准。
1)基准重合原则,应尽可能选择被加工表面的设计基准为精基准,2)基准统一原则,3)互为基准原则,4)自为基准原则,CA6140车床主轴箱结构,第五节工艺路线的制订,工艺路线的内容,工艺路线不是唯一的,应多提出几种方案,比较后择优选用。
表面加工方法的选择,工序的先后顺序,工序的集中与分散程度,加工阶段的划分,一、加工经济精度与表面加工方法的选择,加工经济精度economicalaccuracyofmachining:
在正常加工条件下所能保证的加工精度和表面粗糙度。
加工方法的选择:
在确定加工方法时,除保证技术要求外,还要考虑零件的生产类型、材料性能和本单位的加工条件。
工艺路线processroute产品或零部件在生产过程中,由毛坯准备到成品包装入库,经过企业各有关部门或工序的先后顺序。
表7-10常用加工方法的加工经济精度和表面粗糙度,第五节工艺路线的制订,第五节工艺路线的制订,表7-10常用加工方法的加工经济精度和表面粗糙度(续),第五节工艺路线的制订,表7-10常用加工方法的加工经济精度和表面粗糙度(续),第五节工艺路线的制订,二、工序顺序安排,1、加工工序顺序的安排原则,1)基准先行,2)先面后孔,3)先主后次,4)先粗后精,2、热处理工序的安排,1)预备热处理,目的,改善切削性能,为最终热处理作好准备,消除内应力,安排,在粗加工前,在粗加工后,2)最终热处理,目的,提高零件的力学性能,安排,在精加工前,在精加工后,第五节工艺路线的制订,3、辅助工序的安排,种类,检验,去毛刺,清洗,防锈,去磁,平衡,ISO/TR10949:
2002,Hydraulicfluidpowerguidelinesforachievingandcontrollingcleanlinessofcomponentsfrommanufacturetoinstallation,三、工序的集中与分散,工序集中,将工件的加工集中在少数几道工序内完成,工序分散,将工件的加工分散在较多的工序内进行,单件小批生产一般在通用机床上按工序集中原则组织生产。
传统的流水线、自动线生产多采用工序分散的组织形式。
采用加工中心、多刀多轴机床大批大量生产时也工序集中。
第五节工艺路线的制订,四、加工阶段的划分,划分的目的“时尽其用”“材尽其质”“机尽其能”“人尽其才”,1、粗加工(roughing)阶段,主要任务是以高生产率去除加工面多余的金属。
2、半精加工(semi-finishing)阶段,减小粗加工中留下的误差,为精加工做好准备。
3、精加工(finishing)阶段,确保零件达到或基本达到图纸规定的精度要求及Ra要求。
4、光整加工(finishingcut)阶段,主要是为提高加工表面质量和降低表面粗糙度。
5、精密加工(precisionmachining)阶段,6、超精密加工(ultraprecisionmachining)阶段,第六节加工余量及工序尺寸的确定,一、加工余量的确定,加工总余量totalallowanceformachining:
毛坯尺寸与零件的设计尺寸之差称为加工总余量,加工总余量为加工过程中各工序余量的总和。
工序余量operationallowance相邻两工序基本尺寸之差。
工序余量有单边余量和双边余量之分。
影响工序余量Zi的因素上道工序的尺寸精度Ta与形位精度a;上道工序表面遗留的表面粗糙度Ra和缺陷层Da本道工序的安装误差b等。
工序余量的确定在保证加工质量的前提下,使余量尽可能地减小。
估算法(根据经验与具体条件进行估算)计算法(重要零件或大批量,分析影响因素,列式计算)查表法(查机械加工工艺手册),第六节加工余量及工序尺寸的确定,第六节加工余量及工序尺寸的确定,二、工序尺寸与公差的确定,当工艺基准与设计基准不重合时见第七节,当工艺基准与设计基准重合时按下列步骤确定,operationdimension,tolerance,第七节工艺尺寸链,一、尺寸链的定义和特点,特点:
封闭性、制约性,二、尺寸链的组成,工艺基准与设计基准不一致时需要尺寸链计算,dimensionalchain尺寸链是由产品技术规范或零件工艺要求决定的某一尺寸和对该尺寸有直接影响的全部尺寸所连接成的尺寸封闭图,第七节工艺尺寸链,三、尺寸链的计算,1、极值法计算公式,封闭环的基本尺寸,封闭环的公差,封闭环的上偏差,封闭环的下偏差,正确画出尺寸链图,第七节工艺尺寸链,三、尺寸链的计算,2、概率法计算公式,极限偏差换为中间偏差,计算封闭环的偏差,计算封闭环的中间偏差,计算封闭环的公差,封闭环的基本尺寸,正确画出尺寸链图,第七节工艺尺寸链,四、尺寸链的应用,1、测量基准与设计基准不重合时工艺尺寸的计算(极限法),减环的基本尺寸,减环的尺寸,减环的上偏差,减环的下偏差,=?
正确画出尺寸链图,第七节工艺尺寸链,四、尺寸链的应用,2、定位基准与设计基准不重合时工艺尺寸的计算(极限法),减环的基本尺寸,减环的尺寸,减环的上偏差,减环的下偏差,正确画出尺寸链图,第七节工艺尺寸链,四、尺寸链的应用,3、中间工序尺寸及偏差的计算(极限法),画工艺尺寸链,各已知环尺寸,用极限法求解,A1,A2,A3,A0,第七节工艺尺寸链,4、零件进行表面处理时的工序尺寸计算(极限法),A1,A2,A0,A3,画工艺尺寸链,各已知环尺寸,用极限法求解,四、尺寸链的应用,第八节典型零件加工工艺过程,一、轴类零件的加工,主要功能:
支承传动零件,传递扭矩,常见种类:
光轴、阶梯轴、空心轴、花键轴、曲轴等,加工表面:
内外圆柱(锥)面、轴肩、螺纹、花健、沟槽等,第八节典型零件加工工艺过程,1、传动轴零件的主要表面及其技术要求,轴颈M和N:
安装基准。
IT6,Ra=0.8m,外圆P和Q:
安装蜗轮和齿轮。
IT6,Ra=0.8m位置精度高,轴肩G、H、I:
Ra=0.8m,位置精度高,热处理:
调质处理材料:
40Cr生产数量:
5件,第八节典型零件加工工艺过程,2、工艺分析,1)主要表面的加工方法粗车-调质-半精车-磨,2)确定定位基准面几个主要配合表面和台阶面对基准轴线A-B均有位置精度要求,应在两端加工中心孔作为定位精基准面。
3)选择毛坯的类型通常选用圆钢料或锻件本轴选60的热轧圆钢,4)拟定工艺过程,第八节典型零件加工工艺过程,表7-12传动轴工艺卡片,第八节典型零件加工工艺过程,表7-12传动轴工艺卡片,修研中心钻,加研磨膏,第八节典型零件加工工艺过程,表7-12传动轴工艺卡片,第八节典型零件加工工艺过程,表7-12传动轴工艺卡片,二、套筒类零件的加工过程,主要功能:
旋转轴颈的支承,如轴套和轴瓦等运动零件的导向,如钻套、镗模套和导向套工作内腔,如气缸套,注射机、挤出机中的机筒,油缸,第八节典型零件加工工艺过程,第八节典型零件加工工艺过程,1、套筒类零件的主要加工表面及技术要求,70孔:
主要表面。
IT6,Ra=0.4m,圆柱度、直线度均为0.03mm,与两端的82外圆有同轴度0.04mm,两端面:
与70孔的垂直度为0.03mm,Ra=3.2m,其余加工面:
Ra=12.5m,2、材料与毛坯,材料:
钢、铸铁、青铜、黄铜、双金属材料,毛坯:
棒料、铸、锻件、无缝钢管,两82外圆:
支承面。
IT6,Ra=1.6m,第八节典型零件加工工艺过程,3、工艺分析,1)主要表面的加工方法内孔精度及表面粗糙度要求都比较高,外圆面的加工要求不高。
采用半精镗精镗浮动镗滚压的方法进行加工,2)保证套筒表面位置精度的方法先将孔加工好,再以孔为精基准加工外圆,3)防止加工中套筒变形的措施粗、精加工分开减少夹紧力的影响精加工前热处理,4)拟定工艺过程,第八节典型零件加工工艺过程,表7-13液压缸加工工艺路线,三、箱体零件的加工过程,常见种类:
按功用分:
主轴箱、变速箱、操纵箱、进给箱等,结构特点:
壁薄、中空、形状复杂,加工面多为平面和孔,尺寸精度、位置精度要求较高,表面粗糙度较小,第八节典型零件加工工艺过程,第八节典型零件加工工艺过程,1、箱体零件的主要表面及其技术要求,主要平面的精度:
底面和导向面:
平面度0.020.03mm,Ra=0.8m顶面和侧面:
平面度0.040.06mm,Ra=1.6m顶面对底面的平行度0.1mm侧面对底面的垂直度0.040.06mm,孔径精度:
主轴孔:
IT6,Ra0.8m轴承孔:
IT7IT6,Ra1.6m非配合孔:
Ra6.312.5m圆度和圆柱度公差不超过孔径公差的1/2。
位置精度:
同轴度公差约为最小孔径公差的1/2孔系之间的平行度允差0.060.1mm端面对孔轴线的垂直度允差0.060.1mm,第八节典型零件加工工艺过程,2、工艺分析,铸-清理和退火-粗加工-时效处理-精加工,平面的加工:
底面和导向面:
粗刨-精刨-刮研顶面、侧面和端面:
粗刨-精刨,孔的加工:
主轴孔:
粗镗-半精镗-精镗(浮动镗)-精细镗未铸孔:
钻-扩(或半精镗)-铰(或精镗)已铸孔:
粗镗-半精镗-精镗(浮动镗),3、基准选择,粗基准:
以主轴轴承孔和与之相距最远的一个孔为粗基准。
精基准:
以装配基准底面和导向面为统一的精基准以加工后的顶面为辅助的精基准加工底面和导向面,第八节典型零件加工工艺过程,单件小批生产主轴箱箱体的生产工艺,第八节典型零件加工工艺过程,单件小批生产主轴箱箱体的生产工艺,第八节典型零件加工工艺过程,单件小批生产主轴箱箱体的生产工艺,第八节典型零件加工工艺过程,单件小批生产主轴箱箱体的生产工艺,第八节典型零件加工工艺过程,单件小批生产主轴箱箱体的生产工艺,第七章作业,5781011121314,
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- 107 机械制造 技术 第七
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