機械加工工藝流程詳解

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2??零件的工藝分析
在制訂零件的機械加工工藝規(guī)程時,首先要對照產(chǎn)品裝配圖分析零件圖,熟悉該產(chǎn)品的用途、性能及工作條件,明確零件在產(chǎn)品中的位置、作用及相關零件的位置關系;了解并研究各項技術條件制定的依據(jù),找出其主要技術要求和技術關鍵,以便在擬定工藝規(guī)程時采用適當?shù)拇胧┘右员WC。然后著重對零件進行結構分析和技術要求的分析。
2.1 零件結構分析
零件的結構分析主要包括以下三方面:
(1)零件表面的組成和基本類型
盡管組成零件的結構多種多樣,但從形體上加以分析,都是由一些基本表面和特形表面組成的。基本表面有內(nèi)外圓柱表面、圓錐表面和平面等;特形表面主要有螺旋面、漸開線齒形表面、圓弧面(如球面)等。在零件結構分析時,根據(jù)機械零件不同表面的組合形成零件結構上的特點,就可選擇與其相適應的加工方法和加工路線,例如外圓表面通常由車削或磨削加工;內(nèi)孔表面則通過鉆、擴、鉸、鏜和磨削等加工方法獲得。
機械零件不同表面的組合形成零件結構上的特點。在機械制造中,通常按零件結構和工藝過程的相似性,將各類零件大致分為軸類零件、套類零件、箱體類零件、齒輪類零件和叉架類零件等。
(2)主要表面與次要表面區(qū)分
根據(jù)零件各加工表面要求的不同,可以將零件的加工表面劃分為主要加工表面和次要加工表面;這樣,就能在工藝路線擬定時,做到主次分開以保證主要表面的加工精度。
(3)零件的結構工藝性
所謂零件的結構工藝性是指零件在滿足使用要求的前提下,制造該零件的可行性和經(jīng)濟性。功能相同的零件,其結構工藝性可以有很大差異。所謂結構工藝性好,是指在現(xiàn)有工藝條件下,既能方便制造又有較低的制造成本。
2.2??零件的技術要求分析
零件圖樣上的技術要求,既要滿足設計要求,又要便于加工,而且齊全和合理。其技術要求包括下列幾個方面:
1)加工表面的尺寸精度、形狀精度和表面質(zhì)量;
2)各加工表面之間的相互位置精度;
3)工件的熱處理和其它要求,如動平衡、鍍鉻處理、去磁等。
零件的尺寸精度、形狀精度、位置精度和表面粗糙度的要求,對確定機械加工工藝方案和生產(chǎn)成本影響很大。因此,必須認真審查,以避免過高的要求使加工工藝復雜化和增加不必要的費用。
在認真分析了零件的技術要求后,結合零件的結構特點,對零件的加工工藝過程便有一個初步的輪廓。加工表面的尺寸精度、表面粗糙度和有無熱處理要求,決定了該表面的最終加工方法,進而得出中間工序和粗加工工序所采用的加工方法。如,軸類零件上 IT7 級精度、表面粗糙度 R a 1.6 μ m 的軸頸表面,若不淬火,可用粗車、半精車、精車最終完成;若淬火,則最終加工方法選磨削,磨削前可采用粗車、半精車(或精車)等加工方法加工。表面間的相互位置精度,基本上決定了各表面的加工順序。
2.3??毛坯的選擇
毛坯的確定,不僅影響毛坯制造的經(jīng)濟性,而且影響機械加工的經(jīng)濟性。所以在確定毛坯時,既要考慮熱加工方面的因素,也要兼顧冷加工方面的要求,以便從確定毛坯這一環(huán)節(jié)中,降低零件的制造成本。
2.3.1?機械加工中常用毛坯的種類
毛坯的種類很多,同一種毛坯又有多種制造方法,機械制造中常用的毛坯有以下幾種:
(1)鑄件
形狀復雜的零件毛坯,宜采用鑄造方法制造。目前鑄件大多用砂型鑄造,它又分為木模手工造型和金屬模機器造型。木模手工造型鑄件精度低,加工表面余量大,生產(chǎn)率低,適用于單件小批生產(chǎn)或大型零件的鑄造。金屬模機器造型生產(chǎn)率高,鑄件精度高,但設備費用高,鑄件的重量也受到限制,適用于大批量生產(chǎn)的中小鑄件。其次,少量質(zhì)量要求較高的小型鑄件可采用特種鑄造(如壓力鑄造、離心制造和熔模鑄造等)。
(2)鍛件
機械強度要求高的鋼制件,一般要用鍛件毛坯。鍛件有自由鍛造鍛件和模鍛件兩種。自由鍛造鍛件可用手工鍛打(小型毛坯) 、 機械錘鍛(中型毛坯)或壓力機壓鍛(大型毛坯)等方法獲得。這種鍛件的精度低,生產(chǎn)率不高,加工余量較大,而且零件的結構必須簡單;適用于單件和小批生產(chǎn),以及制造大型鍛件。
模鍛件的精度和表面質(zhì)量都比自由鍛件好,而且鍛件的形狀也可較為復雜,因而能減少機械加工余量。模鍛的生產(chǎn)率比自由鍛高得多,但需要特殊的設備和鍛模,故適用于批量較大的中小型鍛件。
(3)型材
型材按截面形狀可分為:圓鋼、方鋼、六角鋼、扁鋼、角鋼、槽鋼及其它特殊截面的型材。型材有熱軋和冷拉兩類。熱軋的型材精度低,但價格便宜,用于一般零件的毛坯;冷拉的型材尺寸較小、精度高,易于實現(xiàn)自動送料,但價格較高,多用于批量較大的生產(chǎn),適用于自動機床加工。
(4)焊接件
焊接件是用焊接方法而獲得的結合件,焊接件的優(yōu)點是制造簡單、周期短、節(jié)省材料,缺點是抗振性差,變形大,需經(jīng)時效處理后才能進行機械加工。
除此之外,還有沖壓件、冷擠壓件、粉末冶金等其它毛坯。
2.3.2??毛坯種類選擇中應注意的問題
(1)零件材料及其力學性能
零件的材料大致確定了毛坯的種類。例如材料為鑄鐵和青銅的零件應選擇鑄件毛坯;鋼質(zhì)零件形狀不復雜,力學性能要求不太高時可選型材;重要的鋼質(zhì)零件,為保證其力學性能,應選擇鍛件毛坯。
(2)零件的結構形狀與外形尺寸
形狀復雜的毛坯,一般用鑄造方法制造。薄壁零件不宜用砂型鑄造;中小型零件可考慮用先進的鑄造方法;大型零件可用砂型鑄造。一般用途的階梯軸,如各階梯直徑相差不大,可用圓棒料;如各階梯直徑相差較大,為減少材料消耗和機械加工的勞動量,則宜選擇鍛件毛坯。尺寸大的零件一般選擇自由鍛造;中小型零件可選擇模鍛件;一些小型零件可做成整體毛坯。
(3)生產(chǎn)類型
大量生產(chǎn)的零件應選擇精度和生產(chǎn)率都比較高的毛坯制造方法,如鑄件采用金屬模機器造型或精密鑄造;鍛件采用模鍛、精鍛;型材采用冷軋或冷拉型材;零件產(chǎn)量較小時應選擇精度和生產(chǎn)率較低的毛坯制造方法。
(4)現(xiàn)有生產(chǎn)條件
確定毛坯的種類及制造方法,必須考慮具體的生產(chǎn)條件,如毛坯制造的工藝水平,設備狀況以及對外協(xié)作的可能性等。
(5)充分考慮利用新工藝、新技術和新材料
隨著機械制造技術的發(fā)展,毛坯制造方面的新工藝、新技術和新材料的應用也發(fā)展很快。 如精鑄、精鍛、冷擠壓、粉末冶金和工程塑料等在機械中的應用日益增加。采用這些方法大大減少了機械加工量,有時甚至可以不再進行機械加工就能達到加工要求,其經(jīng)濟效益非常顯著。我們在選擇毛坯時應給予充分考慮,在可能的條件下,盡量采用。
2.3.3 毛坯形狀和尺寸的確定
毛坯形狀和尺寸,基本上取決于零件形狀和尺寸。零件和毛坯的主要差別,在于在零件需要加工的表面上,加上一定的機械加工余量,即毛坯加工余量。毛坯制造時,同樣會產(chǎn)生誤差,毛坯制造的尺寸公差稱為毛坯公差。毛坯加工余量和公差的大小,直接影響機械加工的勞動量和原材料的消耗,從而影響產(chǎn)品的制造成本。所以現(xiàn)代機械制造的發(fā)展趨勢之一,便是通過毛坯精化,使毛坯的形狀和尺寸盡量和零件一致,力求作到少、無切削加工。毛坯加工余量和公差的大小,與毛坯的制造方法有關,生產(chǎn)中可參考有關工藝手冊或有關企業(yè)、行業(yè)標準來確定。
在確定了毛坯加工余量以后,毛坯的形狀和尺寸,除了將毛坯加工余量附加在零件相應的加工表面上外,還要考慮毛坯制造、機械加工和熱處理等多方面工藝因素的影響。下面僅從機械加工工藝的角度,分析確定毛坯的形狀和尺寸時應考慮的問題。
(1)工藝搭子的設置
有些零件,由于結構的原因,加工時不易裝夾穩(wěn)定,為了裝夾方便迅速,可在毛坯上制出凸臺,即所謂的工藝搭子。工藝搭子只在裝夾工件時用,零件加工完成后,一般都要切掉,但如果不影響零件的使用性能和外觀質(zhì)量時,可以保留。
(2)整體毛坯的采用
在機械加工中,有時會遇到如磨床主軸部件中的三瓦軸承、發(fā)動機的連桿和車床的開合螺母等類零件。為了保證這類零件的加工質(zhì)量和加工時方便,常做成整體毛坯,加工到一定階段后再切開。
(3)合件毛坯的采用
為了便于加工過程中的裝夾,對于一些形狀比較規(guī)則的小形零件,如 T 形鍵、扁螺母、小隔套等,應將多件合成一個毛坯,待加工到一定階段后或者大多數(shù)表面加工完畢后,再加工成單件。
在確定了毛坯種類、形狀和尺寸后,還應繪制一張毛坯圖,作為毛坯生產(chǎn)單位的產(chǎn)品圖樣。繪制毛坯圖,是在零件圖的基礎上,在相應的加工表面上加上毛坯余量。但繪制時還要考慮毛坯的具體制造條件,如鑄件上的孔、鍛件上的孔和空檔、法蘭等的最小鑄出和鍛出條件;鑄件和鍛件表面的起模斜度(拔模斜度)和圓角;分型面和分模面的位置等。并用雙點劃線在毛坯圖中表示出零件的表面,以區(qū)別加工表面和非加工表面。

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