(1)机床设备和工艺装备的选择
1、所选机床设备的尺寸规格应与工件的形体尺寸相适应; 2、精度等级应与本工序加工要求相适应; 3、电机功率应与本工序加工所需功率相适应;
4、机床设备的自动化程度和生产效率应与工件生产类型相适应。
(2)工艺装备的选择将直接影响工件的加工精度、生产效率和制造成本,应根据不同情况适当选择。
1、在中小批生产条件下,应首先考虑选用通用工艺装备(包括夹具、刀具、量具和辅具); 2、在大批大量生产中,可根据加工要求设计制造专用工艺装备。
(3)机床设备和工艺装备的选择不仅要考虑设备投资的当前效益,还要考虑产品改型及转产的可能性,应使其具有足够的柔性。
4、加工阶段的划分 1)根据零件的技术要求划分加工阶段。(见P139) 分以下几个阶段: 粗加工阶段 半精加工阶段 精加工阶段 在此阶段主要是尽量切除大部分余量,主要考虑生产率。 在此阶段主要是为主要表面的精加工做准备,并完成次要表面的终加工(钻孔、攻丝、铣键槽等)。 在此阶段主要是保证各主要表面达到图纸要求,主要任务是保证加工质量。 光整加工阶段 在此阶段主要是为了获得高质量的主要表面和尺寸精度。
2)将零件的加工过程划分为加工阶段的主要目的是:(见P139)
(1)保证零件加工质量(因为工件有内应力变形、热变形和受力变形,精度、表面质量只能逐步提高,);
(2)有利于及早发现毛坯缺陷并得到及时处理; (3)有利于合理利用机床设备。
(4)便于穿插热处理工序:穿插热处理工序必须将加工过程划分成几个阶段,否则很难充分发挥热处理的效果。
此外,将工件加工划分为几个阶段,还有利于保护精加工过的表面少受磕碰损坏。
5、工序的划分 按工序集中原则组织工艺过程,就是使每个工序所包括的加工内容尽量多些,工序将许多工序组成一个集中工序。 集中最大限度的工序集中,就是在一个工序原则 内完成工件所有表面的加工。(见P139-140) 采用数控机床、加工中心按工序集中原则组织工艺过程,生产适应性反而好,转产相对容易,虽然设备的一次性投资较高,但由于有足够的柔性,仍然受到愈来愈多的重视。 按工序分散原则组织工艺过程,就是使工序每个工序所包括的加工内容尽量少些。 分散最大限度的工序分散就是每个工序只包原则 括一个简单工步。
6、工序顺序的安排
1)机械加工工序的安排原则 1)先基准面后其它表面 2)先粗加工后精加工 3)主要表面后次要表面 传统的流水线、自动线生产基本是按工序分散原则组织工艺过程的,这种组织方式可以实现高生产率生产,但对产品改型的适应性较差,转产比较困难。 先把基准面加工出来,再以基准面定位来加工其它表面,以保证加工质量。 即粗加工在前,精加工在后,粗精分开。 如主要表面是指装配表面、工作表面,次要表面是指键糟、联接用的光孔等。 平面轮廓尺寸较大,平面定位安装稳定,通常均以平面定位来加工孔。 4)先加工平面后加工孔
2)热处理工序及表面处理工序的安排
根据热处理的目的,安排热处理在加工过程中的位置。
其作用是:消除内应力,提高强度和韧1)退火 : 将钢加热到一定的温度,保温一性,降低硬度,改善切削加工性。 应段时间,随后由炉中缓慢冷却的一种热处理工用: 高碳钢采用退火,以降低硬度; 放序。 在粗加工前,毛坯制造出来以后。 2)正火: 将钢加热到一定温度,保温一段时间后从炉中取出,在空气中冷却的一种热处理工 序。 注:加热到的一定的温度,其与钢的含C量有关,一般低于固相线200度左右。 其作用是:提高钢的强度和硬度,使工件具有合适的硬度,改善切削加工性。应用: 低碳钢采用正火,以提高硬度。放在粗加工前,毛坯制造出来以后。 3)回火: 将淬火后的钢加热到一定的温度,其作用是:稳定组织、消除内应力、降保温一段时间,然后置于空气或水中冷却的一低脆性。 种热处理的方法。 4)调质处理(淬火后再高温回火): 其作用:应用:安排在粗加工后,半精加工前。是获得细致均匀的组织,提高零件的综合机械常用于中碳钢和合金钢。 性能。 5)时效处理: 其作用:是消除毛坯制造和机应用:一般安排在毛坯制造出来和粗加械加工中产生的内应力。 工后。常用于大而复杂的铸件。 6)淬火: 将钢加热到一定的温度,保温一段其作用是:提高零件的硬度。 应用:时间,然后在冷却介质中迅速冷却,以获得高一般安排在磨削前。 硬度组织的一种热处理工艺。 7)渗碳处理:提高工件表面的硬度和耐磨性,可安排在半精加工之前或之后进行。 8)为提高工件表面耐磨性、耐蚀性安排的热处理工序以及以装饰为目的而安排的热处理工序,例如镀铬、镀锌、发兰等,一般都安排在工艺过程最后阶段进行
3)检验工序的安排
为保证零件制造质量,防止产生废品,需在下列场合安排检验工序: 1)粗加工全部结束之后; 2)送往外车间加工的前后; 3)工时较长和重要工序的前后; 4)最终加工之后。
除了安排几何尺寸检验工序之外,有的零件还要安排探伤、密封、称重、平衡等检验工序。
4)其它工序的安排
1)零件表层或内腔的毛刺对机器装配质量影响甚大,切削加工之后,应安排去毛刺工序。 2)零件在进入装配之前,一般都应安排清洗工序。工件内孔、箱体内腔易存留切屑,研磨、珩磨等光整加工工序之后,微小磨粒易附着在工件表面上,要注意清洗。
3)在用磁力夹紧工件的工序之后,要安排去磁工序,不让带有剩磁的工件进入装配线。
5.5 加工余量的确定
1、加工余量:为了保证零件的质量(精度和粗糙度值),在加工过程中,需要从工件表面上切除的金属层厚度,称为加工余量。加工余量又有总余量和工序余量之分。 2、总余量:某一表面毛坯尺寸与零件设计尺寸之差称为总余量,以Zo表示。
3、工序余量:该表面加工相邻两工序尺寸之差称为工序余量Zi。总余量Z0与工序余量Zi的关系可用下式表示:
式中:n为某一表面所经历的工序数。
(1)工序余量有单边余量和双边余量之分。(见下图)
1)单边余量: 非对称结构的非对称表面的加工余量,称为单边余量,用Zb表示。
Zb=la-lb
式中:Zb—本工序的工序余量;lb—本工序的基本尺寸;la—上工序的基本尺寸。 2)双边余量: 对称结构的对称表面的加工余量,称为双边余量。
对于外圆与内孔这样的对称表面,其加工余量用双边余量2Zb表示, 对于外圆表面有:2Zb=da-db;对于内圆表面有:2Zb=Db-Da (2)工序余量有公称余量(简称余量)、最大余量Zmax、最小余量Zmin之分。(见下图)
由于工序尺寸有偏差,故各工序实际切除的余量值是变化的,因此,工序余量有公称余量(简称余量)、最大余量Zmax、最小余量Zmin之分。
对于上右图所示被包容面加工情况,本工序加工的公称余量:Zb=la-lb 公称余量的变动范围:TZ=Zmax—Zmin=Tb+Ta 式中:Tb—本工序工序尺寸公差; Ta—上工序工序尺寸公差。
工序尺寸公差一般按“入体原则”标注。对被包容尺寸(轴径),上偏差为0,其最大尺寸就是基本尺寸;对包容尺寸(孔径、键槽),下偏差为0,其最小尺寸就是基本尺寸。 而孔距和毛坯尺寸公差带常取对称公差带标注。 余量过大——〉材料浪费,成本增大;
余量过小——〉不能纠正加工误差,质量降低。 所以,在保证质量的前提下,选余量尽可能小。 二、影响加工余量的因素(见P141) (1)上道工序的表面粗糙度值Ra
(各种加工方法的表面粗糙度值Ra数值见P137表5.7、表5.8、表5.9) (2)上道工序的表面缺陷层深度Ha
(各种加工方法的表面缺陷层深度Ha数值见P141表5.10) (3)上道工序各表面相互位置空间偏差ρa;
(包括轴线的直线度、位移和平行度;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。)
ρa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。 (4)本工序的装夹误差Δεb
它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。 (5)上工序的尺寸公差Ta
(包括几何形状误差如锥度、椭圆度、平面度等。其大小可根据选用的加工方法所能达到的经济精度,查阅工艺手册确定。) 本工序的公称余量为:Zb=la-lb
本工序的最大余量为:Zbmax=lamax-lbmin 本工序的最小余量为:Zbmin=lamin-lbmax 上述前四项之和构成最小余量,即
注:ρa和Δεb为矢量和。
最小余量加上上道工序的尺寸公差,即为本道工序的加工余量。 即:Zb≥Ta +Zmin
三、加工余量的确定——计算法、查表法和经验估计法 (见P142)
(1)经验估算法:靠经验估算确定,从实际使用情况看,余量选择都偏大,一般用于单件小批生产。