機(jī)械加工工藝及工裝的設(shè)計(jì)(更新版)

　　

【正文】 合理的方案是先用直線和斜線程序車去圖中虛線外的加工余量，再用圓弧程序精加工成形。 （ 2）為保證工件輪廓表面加工后的粗糙度要求，最終輪廓應(yīng)安排最后一次走刀連續(xù)加工。為保證銑刀端面始終與曲面貼合，銑刀還應(yīng)繞坐標(biāo)軸 x和 y作擺角運(yùn)動(dòng)，在擺角的同時(shí)還應(yīng)作直角坐標(biāo)的附加運(yùn)動(dòng)，以保證銑刀端面中心始終位于程序編制值所規(guī)定的位置上。 ② 三坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)加工 對(duì)于一些空間曲線的零件，需用自動(dòng)編程系統(tǒng)通過空間直線去逼近，可在有空間直線插補(bǔ)功能的三坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)機(jī)床上加工。一般數(shù)控系統(tǒng)具有刀具半徑補(bǔ)償功能，可按其零件輪廓編程。這樣做的目的是相互能滿足要求，且質(zhì)量目標(biāo)及技術(shù)要求明確，交驗(yàn)驗(yàn)收時(shí)有依據(jù)。 三、數(shù)控加工工藝路線設(shè)計(jì) 與通用機(jī)床加工工藝路線設(shè)計(jì)相比，數(shù)控加工工藝路線設(shè)計(jì)僅是對(duì)幾道數(shù)控加工工序工藝過程的概括，而不是指從毛坯到成品的整個(gè)工藝過程。如以孔定位的零件，應(yīng)將孔的中心作為對(duì)刀點(diǎn)。對(duì)刀點(diǎn)選定后，便確定了機(jī)床坐標(biāo)系和零件坐標(biāo)系之間的相互位置關(guān)系。 第二節(jié) 數(shù)控加工的工藝設(shè)計(jì) 工藝設(shè)計(jì)是對(duì)工件進(jìn)行數(shù)控加工的前期工藝準(zhǔn)備工作，它必須在程序編制工作以前完成。有組合夾具站的，可采用組合夾具。 8 （四）設(shè)備、工藝裝備的選擇 1．設(shè)備的選擇 選擇設(shè) 備時(shí)應(yīng)考慮： （ 1）機(jī)床精度與工件精度相適應(yīng)。確定加工余量的方法有查表法、經(jīng)驗(yàn)估計(jì)法、分析計(jì)算法等，由于影響因素多，目前尚難以用分析計(jì)算法來確定加工余量的大小。總加工余量等于各工序加工余量之和。在分配加工余量時(shí)，應(yīng)保證各加工表面都有足夠的加工余量；對(duì)于某些重要的表面（如導(dǎo)軌面和重要的內(nèi)孔等），應(yīng)盡可能使其加工余量均勻，對(duì)導(dǎo)軌面且要求加工余 量盡可能小一些，以便能獲得硬度和耐磨性更好的表面；使工件上各加工表面總的金屬切除量最小。 ② 基準(zhǔn) 統(tǒng)一原則 當(dāng)工件以某一組 精基準(zhǔn)定位，可以比較方便地加工其它各表面時(shí)，應(yīng)盡可能在多數(shù)工序中采用此同 一組 精基準(zhǔn)定位，這就稱為基準(zhǔn) 統(tǒng)一原則。 2．工序基準(zhǔn)的選擇 工序基準(zhǔn)的選擇包括最終工序基準(zhǔn)和中間工序基準(zhǔn)的選擇。 根據(jù)基準(zhǔn)功用的不同，基準(zhǔn)分為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)兩大類： （ 1）設(shè)計(jì)基準(zhǔn) 在零件圖上用以確定其它點(diǎn)、線、面位置的基準(zhǔn)稱為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。如未去凈的毛刺將影響裝夾、測(cè)量和裝配精度以及工人安全；潤(rùn)滑油中未去凈的切屑將影響機(jī)器的使用質(zhì)量；研磨、珩磨后沒清洗過的工件會(huì)帶入殘存的砂粒，加劇工件 在使用中的磨損；用磁力夾緊的工件沒有安排去磁工序，會(huì)使帶有磁性的工件進(jìn)入裝配線，影響裝配質(zhì)量。按照熱處理的目的，可將熱處理大致分為預(yù)備熱處理和最終熱處理兩大類。 （ 3）工藝設(shè)備的條件 由于工序集中的優(yōu)點(diǎn)較多，現(xiàn)代自動(dòng)化生產(chǎn)的發(fā)展多傾向工序集中（如數(shù)控機(jī)床以及其他專用、特種設(shè)備等高生產(chǎn)率的設(shè)備），是機(jī)械加工的發(fā)展方向之一。 1．工序集中 工序集中是將零件的加工集中在少數(shù)工序內(nèi)完成，而每一工序的加工內(nèi)容卻比較多。例如，一些零件在半精加工后安排淬火，不僅容易滿足 零件性能要求，而且淬火引起的變形又可通過精加工工序予以消除。 （ 2）半精加工階段（細(xì)加工階段） 其任務(wù)是達(dá)到一般的技術(shù)要求，包括完成一些次要表面的加工、為主要表面的精加工作好準(zhǔn)備（如精加工前必要的精度和加工余量等）。 在一般的機(jī)械制造過程中，金屬切削方法仍占主要地位。大批大量生產(chǎn)時(shí)，應(yīng)盡量采用高效率的先進(jìn)工藝方法，如拉削內(nèi)孔與平面、同時(shí)加工幾個(gè)表面的組合銑削或磨削等。 五、 工藝路線的 制訂 制訂工藝過程時(shí)，首先要制訂工藝路線，然后詳細(xì)進(jìn)行工序設(shè)計(jì)，這兩個(gè)過程是相互聯(lián)系的，需進(jìn)行反復(fù)和綜合的分析。這一部分可在工藝規(guī)程完 成以后再定稿。生產(chǎn)類型不同，制訂工 藝過程的詳細(xì)程度也不同。由于這種類型的生產(chǎn)常采用數(shù)控設(shè)備或通用的設(shè)備及工具。 （ 3）材料 有關(guān)材料牌號(hào)、熱處理及硬度、材料的無損探傷等。 5．工位 為了減少工件的安裝次數(shù)，常采用各種回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、回轉(zhuǎn)夾具或移位夾具等在一次安裝后改變工件的加工位置。它是組成工藝過程的基本單元。 在生產(chǎn)過程中，工藝過程占有重要的地位。 機(jī)械加工工藝過程在工藝過程占有重要的地位。 3．走刀 在一個(gè)工步中，切削工具從被加工表面上每切除一層金屬所進(jìn)行的工作。 （二） 制訂 工藝過程的技術(shù)依據(jù) 零件的 機(jī)械加工工藝過程取決于零件的要求、毛坯的性質(zhì)、生產(chǎn)綱領(lǐng)與生產(chǎn)類型、現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)條件等因素。對(duì)于機(jī)械性能要求高、構(gòu)形復(fù)雜的零件，其大部分毛坯采用鍛件、鑄件或鈑材制造，而對(duì)于一些標(biāo)準(zhǔn)件或強(qiáng)度要求不高的零件，可選用型材作毛坯。按投入 生產(chǎn)的批量的大小，成批生產(chǎn)可分為小批生產(chǎn)、中批生產(chǎn)、大批生產(chǎn)等三種。對(duì)于前者，主要應(yīng)從現(xiàn)有的設(shè)備和工藝裝備出發(fā)，來制訂較為合理的工藝過程，使現(xiàn)有的設(shè)備得到充分的利用；對(duì)于后者，則可以根據(jù)需要并考慮當(dāng)前可能的條件來選擇設(shè)備，因而可采用較為先進(jìn)的設(shè)備。然后（對(duì)鍛造和鑄造毛坯）確定其形狀、出模角、圓角半徑及技術(shù)條件。由于獲得，同一精度及表面粗糙度的加工方法往往有若干種，實(shí)際選擇時(shí)還要結(jié)合零件的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸大小以及材料和熱處理的要求全面考慮。此外，任何一種加工方法，可以獲得的加工精度和表面質(zhì)量均有一個(gè)相當(dāng)大的范圍，但只有在一定的精度范圍內(nèi)才是經(jīng)濟(jì)的，這種一定范圍的加工精度即為該種加工方法的經(jīng)濟(jì)精度。對(duì)于主要表面來說，往往需要通過粗加工、半精加工和精加工逐步達(dá)到要求，因此應(yīng)首先選擇相應(yīng)的最終加工方法，然后確定從毛坯到最終成形的加工路線 —— 加工方案。 當(dāng)有些零件具有很高的精度和很細(xì)的表面粗糙度要求時(shí)，尚需增加超精加工階段，其主要任務(wù)是提高尺寸精度和降低表面的粗糙度。 在擬定零件的工藝路線時(shí)，一般應(yīng)遵循劃分加工階段這一原則，但具體運(yùn)用時(shí)要靈活掌握，不能絕對(duì)化。它有以下特點(diǎn)： （ 1）工序數(shù)目多，因而設(shè)備數(shù)量 多，生產(chǎn)組織工作復(fù)雜，生產(chǎn)面積大； （ 2）工序內(nèi)容簡(jiǎn)單，因而生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量小，設(shè)備和工藝裝備簡(jiǎn)單，操作、調(diào)整、維修簡(jiǎn)單，產(chǎn)品變換容易； 5 （ 3）可以采用最合理的切削用量，以減少機(jī)動(dòng)時(shí)間。例如，許多零件主要孔周圍的緊固螺孔的鉆孔和攻絲，多在主要孔精加工之后進(jìn)行。調(diào)質(zhì)處理能得到組織均勻細(xì)致的回火索氏體，有時(shí)也作為預(yù)備熱處理，常安排在粗加工后。除了工序中自檢外，還需要在下列場(chǎng)合單獨(dú)安排檢驗(yàn)工序： （ 1）粗加工階段結(jié)束后，精加工之前； （ 2）送往外車間加工的前后，如熱處理工序前后； （ 3）重要工序前后； （ 4）零件全部加工工序完成后。 ② 定位基準(zhǔn) 它是指在加工中用作定位的基準(zhǔn)。 3．定位基準(zhǔn) 的選擇 在起始工序中，只能選擇未經(jīng)加工的毛坯表面作定位基準(zhǔn)，這種基準(zhǔn)稱為粗基準(zhǔn)。 ④ 互為基準(zhǔn)原則 為了使加工面間有較高的位置精度，又為了使其加工余量小而均勻，可采取反復(fù)加工、互為 基準(zhǔn)的原則。否則，因重復(fù)使用所產(chǎn)生的定位誤差，會(huì)引起相應(yīng)加工表面間出現(xiàn)較大的位置誤差。但是加工余量過小，又不能保證消除前工序的各種 誤差和表面缺陷，甚至產(chǎn)生廢品。在確定時(shí)有以下幾種情況。 （ 3）與現(xiàn)有加工條件相適應(yīng)，如設(shè)備負(fù)荷的平衡狀況等。 （ 2）刀具的選擇 一般優(yōu)先采用標(biāo)準(zhǔn)刀具，必要時(shí)也可采用各種高效的專用刀具、復(fù)合刀具、多刃刀具等。 一、選擇并確定零件的數(shù)控加工內(nèi)容 當(dāng)選擇并決定對(duì)某個(gè)零件進(jìn)行數(shù)控加工后，還必須 選擇零件數(shù)控加工的內(nèi)容，以決定零件的哪些表面需要進(jìn)行數(shù)控加工。對(duì)平頭立銑刀、端銑刀類刀具，刀位點(diǎn)為它們的底面中心；對(duì)鉆頭，刀位點(diǎn)為鉆尖；對(duì)球頭銑刀，則為球心；對(duì)車刀、鏜刀類刀具，刀位點(diǎn)為其刀尖。 2．審查與分析工藝基準(zhǔn)的可靠性 數(shù)控加工工藝特別強(qiáng)調(diào)定位加工，尤其是正反兩面都采用數(shù)控加工的零件，其工藝基準(zhǔn)的統(tǒng)一是十分必要的，否則很難保證兩次安裝加工后兩個(gè)面上的輪廓位置及尺寸協(xié)調(diào)。可以按以一次安裝加工作為一道工序，以同一把刀具加工的內(nèi)容劃分工序，以加工部位劃分工序，以粗、精加工劃分工序等方法進(jìn)行工序的劃分。在編制加工程序時(shí)，應(yīng)盡可能應(yīng)用子程序調(diào)用的方法來減少程序段的數(shù)量，以減小加工程序的長(zhǎng)度和提高加工的可 靠性。 （ 4）立體輪廓表面的加工 它根據(jù)曲面形狀、機(jī)床功能、刀具形狀以及零件的精度要求有不同數(shù)控加工方法。由于擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致直線移動(dòng)坐標(biāo)需作附加運(yùn)動(dòng)，其附加運(yùn)動(dòng)量與擺動(dòng)中心 O1或 O2的位置有關(guān)，其編程計(jì)算比較復(fù)雜。在工序設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意以下方面。 （ 4） 銑削輪廓的加工路線要合理選擇，一般采用圖 16所示的三種方式進(jìn)行。 2．定位基準(zhǔn)和夾 緊方式的確定 在確定定位基準(zhǔn)和夾緊方式時(shí)，應(yīng)力求設(shè)計(jì)、工藝與程編計(jì)算的基準(zhǔn)統(tǒng)一，減少裝夾次數(shù)，盡量避免采用占機(jī)人工調(diào)整式方案。在加工前，將刀具有關(guān)尺寸輸入到數(shù)控裝置中。由于它對(duì)各個(gè)工序的說明不 夠具 13 體，故適用于生產(chǎn)管理，是工藝規(guī)程的總綱。 卡片中部按加工位置繪制 工序簡(jiǎn)圖 ，該圖可不按比例繪制，但各部分要大致適當(dāng)，應(yīng)清楚表明全部加工內(nèi)容及要求（包括形狀、位置、尺寸、公差、粗糙度等），并以 加粗線 表示加工表面。對(duì)熱處理與表面處理工序的要求可書寫在工序簡(jiǎn)圖之右下方。數(shù)控加工程序說明卡的主要內(nèi)容包括：所用數(shù)控設(shè)備的型號(hào)及控制機(jī)型號(hào)；對(duì)刀點(diǎn)及允許的對(duì)刀誤差；工件相對(duì)于機(jī)床的坐標(biāo)方向及位置（用簡(jiǎn)圖表達(dá)）；鏡像加工使用的對(duì)稱軸；所用刀具的規(guī)格、圖號(hào)及其在程序中對(duì)應(yīng)的刀具號(hào)（如： D03 或 L02 等），必須按實(shí)際刀具半徑或長(zhǎng)度加大或縮小補(bǔ)償值的特殊要求（如 ：用同一個(gè)程序、同一把刀具作粗加工而利用加大刀具半徑補(bǔ)償值進(jìn)行時(shí)），更換該刀具的程序段號(hào)等；整個(gè)程序加工內(nèi)容的順序安排；子程序的說明；其它需要做特殊說明的問題等。 （ 7）洗滌、防銹、油封工序卡 洗滌、防銹可單獨(dú)列工序，也可在機(jī)械加工工序內(nèi)以附注形式予以說明。在“工序內(nèi)容”欄內(nèi)只寫檢驗(yàn)①、②、③?等，在編號(hào)后注明所要檢驗(yàn)的尺寸及公差。但通用可調(diào)夾具的加工對(duì)象并不很確定，其通用范圍較大，如滑柱鉆模、帶各種鉗口的機(jī)器虎鉗等即是這類夾具。 2．機(jī)床夾具的作用 機(jī)床夾具在機(jī)械加工中的應(yīng)用廣泛，其作用為：保證工件的加工精度，穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量；提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低加工成本；改善工人勞動(dòng)條件；擴(kuò)大機(jī)床工藝范圍，改善機(jī)床用途。 2．總圖的主視圖應(yīng)取夾具實(shí)際工作的位置 3．總圖中視圖應(yīng)盡量少，但必須能夠清楚地表示出夾具的工作原理和結(jié)構(gòu)，表示出各種機(jī)構(gòu)或元件之間的位置關(guān)系等，總圖中一般不畫虛線。 （ 2）工件以圓孔在心軸或定位銷上定位時(shí) ① 定位時(shí)孔 與心軸固定單邊接觸時(shí) a）定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)相重合時(shí)， Δ B =0 Δ Y = 2 minmax odD ? Δ D =Δ Y = 2 minmax odD ? 式中： Dmax —— 工件定位孔的最大直徑； domin —— 定位 心軸 的最小直徑。 ② 在定位套上任意邊接觸定位時(shí) Δ Y =maxoDmind Δ D =Δ Y 177。 （ 5）圓柱工件以其軸線作定位基準(zhǔn)在錐套上定位時(shí) Δ Y =0 Δ D =Δ B （ 6）圓形工件采用自動(dòng)定心時(shí) Δ Y =0 Δ D =Δ B （ 7）工件以 一端面及兩孔在一圓柱銷及一削邊銷和一平面上定位時(shí) Δ 1X =D1max－ do1mmin Δ 1Y =D1max－ do1mmin Δ 2X =D1X＋ 2δ LD Δ 2Y =D2max－ do2mmin Δ α =arctg L YY2 21 ??? 式中： Δ 1X —— 以 圓柱銷定位在工件兩孔連心線方向 的基準(zhǔn)位移誤差；Δ 1Y —— 以 圓柱銷定位在工件兩孔連心線垂直方向 的基準(zhǔn)位移誤差；Δ 2X—— 以 削邊銷定位在工件兩孔連心線方向 的基準(zhǔn)位移誤差；Δ 2Y —— 以 削邊銷定位在工件兩孔連心線垂直方向 的基 準(zhǔn)位移誤差；Δ α —— 相對(duì)于 工件兩孔連心線方向 的轉(zhuǎn)角位移誤差； D1max—— 以 圓柱銷定位的工件孔 最大直徑； do1mmin—— 圓 19 柱銷的 最小直徑； δ LD—— 工件兩定位孔距離的公差值； D2max—— 以 削邊銷定位的工件孔 最大直徑；do2mmin—— 削邊銷的 最小圓直徑。采用模具生產(chǎn)的零件，具有高效、節(jié)材、成本低、能保證質(zhì)量等一系列優(yōu)點(diǎn)，對(duì)大批量生產(chǎn)的機(jī)電產(chǎn)品能獲得價(jià)廉物美的效果。否則，模具的壽命將明顯降低。 （ 3）由落料與沖孔制成的圓環(huán)形工件的同軸度公差等于其外徑直徑 D的公差。根據(jù)被沖零件圖，本排樣可采用有廢料排樣中的直排形式，以使模具簡(jiǎn)單，且其搭邊值須取得合理。R193R543176。本 落料模的排樣圖采用有搭邊的直排，用沖件實(shí)際尺寸的紙型進(jìn)行排樣，決定條料寬度和送料距離，按照繪制排樣圖的規(guī)定，畫好排樣圖，如圖 111所示。 （ 3）防止轉(zhuǎn)動(dòng) 凸模在工作過程中不能發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，否則將啃模。只有當(dāng)凸模特別細(xì)長(zhǎng)，或凸模的截面尺寸相對(duì)于板厚很小時(shí)，才進(jìn)行強(qiáng)度校核。 凹模壁厚 c值主要考慮布置連接螺釘孔和銷釘孔的需要，同時(shí)也要能保證凹模的強(qiáng)度和剛度，設(shè)計(jì)時(shí)可參考有關(guān)手冊(cè)。該凹模采用直壁型孔中的全直壁型孔結(jié)構(gòu)。銷孔中心到凹模板外緣允許的最小距離 L可按有關(guān)手冊(cè)。 1．刃 口尺寸計(jì)算的一般原則 （ 1）刃口尺寸應(yīng)能保證沖出合格工件 由于落料件的實(shí)際尺寸基本與凹模刃口尺寸一致，所 24 40612320403R1936011535 177。 0. 1R2177。177。 圖 113 凹 模 以落料時(shí)應(yīng)先計(jì)算凹模刃口尺寸，再改變凸模刃口尺寸，以獲得合理