泵类零件机械加工工艺基础讲义ppt

  机加工工艺过程的基本概念 机加工工艺过程的基本概念 生产纲领和生产类型 生产纲领和生产类型 机械加工PROC 制订PROC的原则 制订PROC的原则是，在一定的生产条件下，应保证优质、高产、低成本，即在保证质量的前提下，争取最好的经济效益。在制订PROC时，应注意以下问题： (1)技术上的先进性 在制订PROC时，要了解当时国内外本行业工艺技术的发展水平，通过必要的工艺试验，积极采用合适的先进工艺和工艺装备。 (2)经济上的合理性 在一定的生产条件下，有极大几率会出现几种能保证零件技术方面的要求的工艺方案。此时应通过核算或相互对比，选择经济上最合理的方案，使产品的能源、原材料消耗和成本最低。 (3)有良好的劳动条件 机械加工PROC设计 零件数控加工的适应性 零件加工工艺性分析 零件加工工艺性分析 毛坯的确定 毛坯选择 工艺路线的拟定 选择表面加工方法 划分加工阶段 工序的划分 加工顺序的安排 其它工序的安排 定位基准与选择原则 机械加工中，为了能够更好的保证工件的位置精度和用调整法获得尺寸精度时，工件相对于机床与刀具必须占有一正确位置，即工件必须定位。 定位基准的选择是工艺上一个十分重要的问题，它不仅影响零件表面间的位置尺寸和位置精度，而且还影响整个工艺过程的安排和夹具的结构，必须十分重视。在介绍定位基准的选择原则之前，先介绍有关基础准的一般知识。 定位基准与选择原则 （一）基准 我们按照产品的用途、性能所确定其零部件正确的技术方面的要求来决定一个所需要的面、线或点的位置时所依据的一些面、线或点，称为基准。 根据基准的作用不同，将基准分为两大类，即一类为设计基准，另一类为工艺基准（又称生产基准）。 定位基准与选择原则 设计基准 指设计者根据需要而确定某一个面、线或点。零件图上其他的面、线或点的位置是根据它来决定的，那个确定的某一个面、线或点称为设计基准或称为结构基准。 工艺（生产）基准 工艺基准是为满足生产的目的（质量、工效、成本等）而选定的。按其用途不同，工艺基准可分为定位基准（又称为装夹基准）、装配基准及度量基准等三种主要基准。 定位基准与选择原则 定位基准可分为粗基准和精基准两种： （1）粗基准 用作定位基准的表面，如果没有经过加工的则称为粗基准（或毛基准）。如粗车S泵叶轮序一时，所校正叶轮的进水口径和出水口两侧及相关不加工面；如泵轴钻中心孔时所依据该轴坯件的弯曲径跳值；如粗车筒类零件时所找正的不加工的筒身孔径及两法兰背面等。 （2）精基准 用作定位基准的表面，通常是已加工过的，则称为精基准（或光基准）。如盘类或筒类零件翻面精加工另一面（端）时，取已精加工的圆径和平面；如泵轴精磨时的中心孔。 定位基准与选择原则 粗基准的选择原则 : 1)为了能够更好的保证零件各个加工面都能分配到足够的加工余量，应选加工余量最小的面为粗基准。 2)为了能够更好的保证零件上加工面与不加工面的相对位置要求，应选不加工面为粗基准。当零件上有几个加工面，应选与加工面的相对位置要求高的不加工面为粗基准。 定位基准与选择原则 3)为了能够更好的保证零件上重要表面加工余量均匀，应选重要表面为粗基准。 4)为了使定位稳定、可靠，应选毛坯尺寸和位置比较可靠、平整光洁面作粗基准。作为粗基准的面应无锻造飞边和铸造浇冒口、分型面及毛刺等缺陷，用夹具装夹时，还应使夹具结构相对比较简单，操作方便。 5)粗基准应尽可能的避免重复使用，特别是在同一尺寸方向上只允许装夹使用一次。因粗基准是毛面，表面粗糙、形状误差大，如果二次装夹使用同一粗基准，两次装夹中加工出的表面就会产生较大的相互位置误差。 定位基准与选择原则 精基准的选择原则 : (1)基准重合原则 所谓基准重合原则是指以设计基准作定位基准，以避免基准不重合误差。 (2)基准统一原则 当零件上有许多表面有必要进行多道工序加工时，尽可能在各工序的加工中选用同一组基准定位，称为基准统一原则。 (3)互为基准原则为了使加工面获得均匀的加工余量和加工面间有较高的位置精度，可采用加工面间互为基准反复加工。 定位基准与选择原则 (4)装夹方便原则所选定位基准应能使工件定位稳定，夹紧可靠，操作便捷，夹具结构相对比较简单。 (5)工件上的定位精基准，一般应是工件上具有较高精度要求的重要工作表面，但有时为使基准统一或定位可靠，操作便捷，人为地制造一种基准面，这些表面在零件的工件中并不起作用，仅仅在加工中起定位作用。这类基准称为辅助基准。 工件的装夹方法 一、工件装夹的概念 工件在开始加工前，首先必须使工件在机床上或夹具中占有某一正确的位置，这样的一个过程称为定位。为了使定位好的工件不致于在切削力的作用下发生位移，使其在工艺流程从始至终保持正确的位置，还需将工件压紧夹牢，这样的一个过程称为夹紧。定位和夹紧的整一个完整的过程合起来称为装夹。 工件的装夹不仅影响加工质量，而且对生产率、加工成本及操作安全都有直接影响。 工件的装夹方法 二、工件装夹的方式 1．直接找正装夹 此法是用百分表、划线盘或目测直接在机床上找正工件位置的装夹方法。 2．划线找正装夹 此法是先在毛坯上按照零件图划出中心线、对称线和各待加工表面的加工线，然后将工件装上机床，按照划好的线找正工件在机床上的装夹位置。 这种装夹方法生产率低，精度低，且对工人技术水平要求高，通常用于单件小批生产中加工复杂而笨重的零件，或毛坯尺寸公差大而无法直接用夹具装夹的场合。 3．用夹具装夹 夹具是按照被加工工序要求专门设计的，夹具上的定位元件能使工件相对于机床与刀具迅速占有正确位置，不需找正就能保证工件的装夹定位精度，用夹具装夹生产率高，定位精度高，但要设计、制造专用夹具，大范围的使用在成批及大量生产。 下面我们结合具体的典型零件实例来讲解工艺卡编制与加工方法的选择。 * 机械加工工艺基础 了解泵类零件机械加工工艺过程的基本概念，PROC内容及制定步骤。 了解水泵典型零件（泵体、叶轮、轴等）的加工工艺。 教学目的： 1．生产的全部过程和工艺过程 生产的全部过程：将原材料转变为成品的全过程。 工艺过程：改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质，使其成为成品或半成品的过程。 工艺过程是生产的全部过程的主要部分，其余为辅助过程。 2．工艺过程的组成 安装1 工位1 工步1 走刀1 工序 走刀2 工步2 走刀1 工位2 安装2 走刀2 2．工艺过程的组成 工序：一个或一组工人、同一地点对同一或几个工件连续完成的那一部分工艺过程。 单件小批和大批量加工划分工序方法有很大差别。 安装：一次装夹后所完成的那一部分工序。 但一道工序在大多数情况下要多次安装才能完成。一次安装后也可能分多道工序加工。 工位：一工序内，一次安装后，工件与夹具及设备可动部分一起相对刀具占据的每一个位置。 工步：同一刀具连续加工同一性质加工要素的工序内容。 走刀：或称进给。余量大，需分次切削时，每次为一次走刀。 生产纲领：即年产量。企业计划一年内应当生产的产品产量和进度计划。 生产类型：公司制作专业化程度的分类。即单件、成批和大量生产性质。 生产类型主要是根据生产纲领确定。类型不同，工艺过程就不同。 50000 5000 1000 大量生产 5000～50000 500～5000 300～1000 大批生产 500～5000 150～500 100～300 中批生产 100～500 10～150 5～100 小批生产 成 批 生 产 ≤100 ≤10 ≤5 单件生产 轻型零件 （4 kg以下） 中型零件 （4～30kg） 重型零件 （30kg以上） 生产纲领（台/年或件/年） 生产类型 PROC：规定零件制造工艺过程和操作方法等的工艺文件。 包括工艺路线、各工序具体加工内容、所用机床夹具、切削参数及工时定额等。 是指导生产的主要技术文件。 是组织生产和管理的基本依据。 是新建、扩建工厂车间的基本资料。 作用： 常用 工艺 文件 工艺过程卡 工序卡 刀具卡 走刀路线）产品的装配图和零件图。 2）产品验收的品质衡量准则。 3）产品的生产纲领。 4）毛坯的生产条件或协作关系。 5）现有的生产条件和资料。 6）国内外先进工艺发展状况 设计 准备 资料 PROC设计的步骤 1 分析零件图和产品装配图 2 确定毛坯的制造方法和形状 3 拟定工艺路线 确定各工序的加工余量，计算工序尺寸和公差 5 确定各工序所用的设备、刀具、夹具、量具和辅助工具 6 确定各工序的切削用量及时间定额 7 确定各主要工序的技术方面的要求及检测验证的方法 8 填写工艺文件 PROC卡片 适于数控加工的内容： （1）通用机床无法加工的内容，应作为优选内容（如复杂线）通用机床难加工、质量也很难保证的内容应作为重点选择的内容（如车锥面、断面时，可利用数控车床的恒线速度功能，选择最佳线速度，使加工后的表面粗糙度小而且均匀一致)。 （3）通用机床效率低、工人劳动强度大的内容，可在数字控制机床尚存在富余能力的基础上做出合理的选择采用。 不宜数控加工的内容： （1）占机调整时间长，如以毛坯的粗基准定位加工第一个精基准、要用专用工装协调的加工内容。 （2）加工部位分散，要多次安装、设置原点，这时采用数控加工很麻烦，效果不明显，可安排通用机床加工。 机械加工PROC-工序卡片 机械加工PROC-走刀路线图 零件工艺性包括： 零件结构形状的合理性、几何图素关系的确定性、精度及技术方面的要求的可实现性、工件材料的可切削性能等 结构形状：在满足使用上的要求的前提下加工的可行性和经济性。尽可能的避免悬臂、窄槽、内腔尖角以及刚性不稳的薄壁、细长杆之类的结构，减少或避免采用成型刀具加工的结构，孔系、内转角半径等尽量按标准刀具尺寸统一以减少换刀次数，深腔处窄槽和转角尺寸要最大限度地考虑刀具的刚性等等。 几何关系：视图完整、正确，表达清楚无歧义，几何元素的关系应明确，避免在图纸上也许会出现加工轮廓的数据不充分、尺寸模糊不清及尺寸封闭干涉等缺陷。 精度与技术方面的要求：包括尺寸精度、形位公差和表面粗糙度。在满足使用上的要求的前提下若能降低精度要求，则可降低加工难度，减少加工次数，提高生产率，减少相关成本。 尺寸标注应便于编程且尽可能利于设计基准、工艺基准的统一。 工件材质：零件毛坯材料及热处理要求，是选择刀具（材料、几何参数及常规使用的寿命），确定加工工序、切削用量及选择机床的重要依据。 在满足零件功能的前提下，尽量使用廉价的国产材料，不选贵重紧缺材料。 铸件 锻件 型材 焊接件 冷压件 粉末冶金件 毛坯类型 砂型铸 金属模铸 压力铸 模锻 自由锻 冷轧 热轧 冲压 冷挤 毛坯种类选择 1）零件的材料及对零件力学性能的要求。铸铁→铸件，高强度→锻件，一般性能→型材或铸钢 2）零件的结构形状与外观尺寸。轴→锻件或型材，大件→铸件 3）生产类型和生产条件。小批→砂型铸或自由锻，大批→模锻、精密铸，减少粗加工量，提高效率 4）最大限度地考虑利用新工艺、新技术和新材料。 毛坯形状和尺寸选择： （1）铸锻件毛坯余量应足够大。铸件有夹渣、疏松，锻件有黑皮、飞边和凹凸不平。 （2）小、薄或组合件可考虑按多件连体备料，加工完成后再割开。 （3）不便装夹的零件应加设装夹余料，工艺凸台、凸耳，最后去除。 0.16～1.25 0.16～1.25 0.006~0.1 6～7 6～7 5 精磨 刮研 研磨 平 面 12.5~50 1.6～6.3 1.25～5 11～13 8～10 8～9 粗刨（铣） 精刨（铣） 粗磨 平 面 12.5～25 6.3～12.5 1.6～3.2 0.8～1.6 0.2～0.8 0.1～0.2 0.025～0.1 0.025～0.1 11～12 11～12 8～9 7～8 7～8 6～7 6～7 5～6 钻孔 粗镗 半精镗 精镗、铰 粗磨 精磨 珩磨 研磨 圆柱 孔 12.5～50 3.2～6.3 0.8～1.6 0.4～0.8 0.1～0.4 0.012～0.1 0.012～0.1 0.025～0.4 11～13 9～10 7～8 8～9 6 5 5～6 6 粗车 半精车 精车 粗磨 精磨 研磨 超精加工 金刚车 外圆柱面 和端面 表 面 粗 糙 度 μm 经济精度 等级IT 加 工 方 法 加 工 表 面 表 面 粗 糙 度 μm 经济精度 等级IT 加 工 方 法 加 工 表 面 各种表面不同加工方法的经济精度及表面粗糙度 经济精度：在正常加工条件下所能达到的加工精度及表面粗糙度 首先应了解各种加工方法所能达到的经济精度，然后考虑： 1）零件的材料及性质。有色金属的精加工不宜采用磨削，因为有色金属易使砂轮堵塞，因此常采用高速精细车削或金刚镗等切削加工方法 2）零件的形状与尺寸。形状复杂、尺寸较大的零件，其上的孔一般不宜采用拉削或磨削；直径大于Φ60mm的孔不宜采用钻、扩、铰等 3）选择的加工方法要与生产类型相适应 。大批量生产应选用高生产率的和质量稳定的加工方法，而单件、小批生产应尽可能地选择通用设备和避免采用非标准的专用刀具来加工。 4）具体的生产条件 。考虑工厂现有的加工设施及其工艺能力、工人的技术水平，以充分的利用现有设备和工艺手段，同时也要注意不断引进新技术，对老设备做技术改造，挖掘企业的潜力，逐步的提升工艺水平 加工阶段一般为：粗加工、半精加工、精加工和光整加工。 1）有利于保证加工质量 。可使大切削量粗切引起的变形充分释放，由半精、精加工逐步校正。 2）合理地使用设备 。普通机床粗加工，数字控制机床精加工。充分的发挥粗、精加工设施特点，有利于长期保证机床精度。 3）有利于及早发现毛坯的缺陷 。粗加工安排在前，若发现了毛坯缺陷，及时予以报废，以免继续加工造成工时的浪费。 4）便于安排热处理工序 。粗加工后要时效消除应力，精加工前要淬火，淬火变形可由精加工消除。 粗精加工分开，使机床台数和工序数增加，批量较小时，机床负荷率低、不经济。所以当工件批量小、精度要求不太高、工件刚性较好时也可以不分或少分阶段。 重型零件由于输送及装夹困难，一般在一次装夹下完成粗精加工。 工序划分的原则： （1）工序集中的原则：将加工集中在少数几道工序内完成。可减少装夹次数、减少机床使用数量和占地面积、简化了生产组织和计划调度工作。 但机床、工装一次性投资大，调整维修费事、不利于阶段划分。 （2）工序分散的原则：将加工分散到较多的工序内进行。每工序内容简单，所用设备、工装也简单，调整维修方便，对工人要求低。 但使用设备多、占地面积大、使用工人多。 工序划分的方法： （1）刀具集中分序法：用同一把刀具加工完所有可加工的部位后再换刀完成它们所有可加工的部位。减少换刀次数、缩短空程时间，减少误差。 （2）粗精加工分序法：完成全部粗加工、半精加工，最后作全部精加工。 （3）加工部位分序法：按“先面后孔”、“先简单后复杂”、“先低后高（精度）”的加工顺序对需加工的部位划分工序。 （1）“基准先行”原则 基准表面先加工，为后续工序作可靠的定位。如轴类零件第—道工序一般为车端面钻中心孔，然后以中心孔定位加工其它表面。 （2）“先面后孔”原则 当零件上有较大的平面可拿来作为定位基准时，总是先加工平面，再以平面定位加工孔，保证孔和平面之间的位置精度，这样定位较为稳定，装夹也方便，并可避免粗糙面钻孔引起的偏斜。 （3）“先主后次”原则 先加工主要表面（位置精度要求比较高的基准面和工作表面）后加工次要表面（如键槽、螺孔、紧固小孔等）。次要表面一般在主要表面达到一定精度后，最终精加工之前。 （4）“先粗后精”原则 对精度要求比较高的零件，按由粗到精的顺序依次进行，慢慢地提高加工精度。这一点对于刚性较差的零件，尤其不可以忽视。 热处理工序的安排： （1）粗加工前的预备热处理：消除组织的不均匀，细化晶粒，改善金属的切削加工性能 。有退火、正火和调质。 （2）中间工序间的时效退火热处理：消除残余应力引起工件的变形 。 （3）精加工前的最终热处理：获得零件使用上所需要的力学性能、表面硬度和抗蚀性，如淬火、渗碳、渗氮等。因淬火变形大，最终做磨削加工。 辅助工序安排： （1）检验工序：重要工序的前后、送往外车间之前、最终检验。确保质量 （2）清洗和去毛刺：淬火工序之前、全部完工之后。 （3）消磁等：根据自身的需求做消磁、平衡等安排

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