模具制造與工藝第二章模具制造工藝過程的編制-資料下載頁

　　

【正文】 幾何精度；尺寸精度 Ta和 Tb則取決于機床 — 刀具 —工件的一系列工藝因素。 按調(diào)整法加工表面 B和 C時，雖然刀具相對于定位基面 A的位置是按照工序尺寸 a和 b預(yù)先調(diào)定的，而且在一批零件的加工過程中是保持不變的，但是由于工藝系統(tǒng)中一系列因素的影響，一批零件加工后的尺寸 a和 b仍然會產(chǎn)生誤差 Δ a和 Δ b，這種誤差稱為加工誤差。在基準重合的情況下，只要這種誤差不大于 a和 b的尺寸公差， 返回 即 Δ a ≤ Ta， Δ b ≤ Tb，加工的零件就不會報廢。 當零件表面間的尺寸標注如圖 (b)所示時，如果仍然選擇表面 A為定位基準，并按調(diào)整法分別加工 B面和 C面。對于 B面來說，是符合“基準重合”原則的；對于 C面來說則定位基準與設(shè)計基準不重合。 返回 表面 C的加工情況如圖 (a)所示。加工尺寸 c的誤差分布見圖 (b)。圖中可看出，在加工尺寸 c時，不僅包含本工序的加工誤差 Δ c，而且還包含尺寸 a的加工誤差，這是由于基準不重合造成的，這個誤差稱基準不重合誤差(Δ ch)，其最大值為定位基準 (A面 )與設(shè)計基準 (B面 )間位置尺寸 a的公差 Ta。為了保證尺寸 c的精度要求，上述兩個誤差之和應(yīng)小于或等于尺寸 c的公差： Δ c+Δ ch(Ta)≤ Tc 從上式看出，在 Tc為一定值時，由于 Δ ch的出現(xiàn)，勢必要減小 Δ c值，即需要提高本工序的加工精度。因此，在選擇定位基準時，應(yīng)盡可能遵守“基準重合”原則。應(yīng)當出：“基準重合”原則對于保證表面間的相互位置精度 (如平行度、垂直度、同軸度等 )亦完全適用。 返回 返回 (2)“基準統(tǒng)一”原則 當工件以某一組精基準定位可以比較方便地加工其他各表面時，應(yīng)盡可能在多數(shù)工序中采用此組精基準定位，這就是“基準統(tǒng)一”原則。例如，軸類零件大多數(shù)工序都以頂尖作為定位基準；齒輪的齒坯和齒形加工多采用齒輪的內(nèi)孔及基準端面為定位基準。 (3) “自為基準”的原則 當精加工或光整加工工序要求余量盡可能小而均勻時，應(yīng)選擇加工表面本身作為定位基準。例如磨削床身的導(dǎo)軌面時，就是以導(dǎo)軌面本身作定位基準 (圖 )。此外，用浮動鉸刀鉸孔，用圓拉刀拉孔，用無心磨床磨外圓表面等，均為以加工表面本身作定位基準的實例。 返回 返回 (4) “互為基準”的原則 為了獲得均勻的加工余量或較高的位置精度，可采用互為基準、反復(fù)加工的原則。例如加工精密齒輪時，先以內(nèi)孔定位切出齒形面，齒面淬硬后需進行磨齒。因齒面淬硬層較薄，所以要求磨齒余量小而均勻。這時就先以齒面為基準磨內(nèi)孔，再以內(nèi)孔為基準磨齒面，從而保證均勻的余量。 (5) 保證工件定位準確、夾緊可靠、操作方便的原則 例如圖 (b)所示零件，當加工表面 C時，如果采用“基準重合”原則，則應(yīng)該選擇 B面為定位基準，工件裝夾如圖 。這樣不但工件裝夾不便，夾具結(jié)構(gòu)也較復(fù)雜。但如果采用如圖(a)所示的以 A面定位，雖然夾具結(jié)構(gòu)簡單，裝夾方便，但又會產(chǎn)生基準不重合誤差 Δ ch。在這種情況下，首先分析 Tc、Δ c及 Δ b三者的數(shù)量關(guān)系，然后再決定定位基準的選取。 當加工尺寸的公差 Tc值較大，而表面 B和 C的加工誤差又比較小時，即 Tc≥Δ c+Δ ch時，應(yīng)優(yōu)先考慮工件方便裝夾的要求，選擇 A面定位。 返回 當加工尺寸的公差 Tc較小，而表面 B和 C的加工誤差比較大時，即 Tc＜Δ c+Δ ch時，可考慮以下三種方案： ① 改變加工方法或采取其他工藝措施，提高 B和 C面的加工精度，即減少 Δ c與 Δ ch，使 Tc≥Δ c+Δ ch，這樣仍可選擇 A面為定位基準。 ② 以表面 B定位，消除基準不重合誤差 Δ ch，這樣會使裝夾不便和夾具復(fù)雜一些，但為了保證加工精度，有時也不得不采用這種方法。 ③ 用組合銑刀銑削，以 A面定位，同時加工 B面和 C面 (圖 )。這樣可使 B、 C面間的位置精度和尺寸精度都與定位表面無關(guān)，兩表面的尺寸主要取決于銑刀直徑的差值。 返回 應(yīng)該指出，在上述粗、精基準的選擇原則中，常常不能全部滿足，實際應(yīng)用時往往會出現(xiàn)相互矛盾的情況，這就要求綜合考慮，分清主次，著重解決主要矛盾。 返回 工件定位時，為了保證加工表面的位置精度，多數(shù)情況下優(yōu)先選擇設(shè)計基準或裝配基準為主要定位基準，這些基準一般為零件上的重要工作表面。但有些零件的加工，為裝夾方便或易于實現(xiàn)基準統(tǒng)一，人為地制造一種定位基準，如零件上的工藝凸臺和軸類零件加工時的中心孔。這些表面不是零件上的工作表面，只是由于工藝需要而作出的，這種基準稱為輔助基準或工藝基準。此外，零件上的某些次要表面 (非配合表面 )，因工藝上宜作定位基準而提高它的加工精度和表面質(zhì)量，這種表面也稱為輔助基準。 返回 工藝路線的擬訂 ? 機械加工工藝規(guī)程的制訂，大體可分為兩個部分：擬訂零件加工的工藝路線；確定各道工序的工序尺寸及公差、所用設(shè)備及工藝裝備、切削規(guī)范和時間定額等。 ? 制定機械加工工藝規(guī)程時，首先應(yīng)擬定零件 (或產(chǎn)品 )加工的工藝路線。它是工藝設(shè)計的總體布局。其主要任務(wù)是選擇零件表面的加工方法、確定加工順序、劃分工序。根據(jù)工藝路線，可以選擇各工序的工藝基準、確定工序尺寸、設(shè)備、工裝、切削用量和時間定額等。在擬定工藝路線時應(yīng)從工廠的實際情況出發(fā)，充分考慮應(yīng)用各種新工藝、新技術(shù)的可行性和經(jīng)濟性，多提幾個方案，進行比較，最后擇優(yōu)確定一個最佳方案。 ? 表面加工方法的選擇 ? 工藝階段的劃分 ? 工序的劃分 ? 加工順序的安排 有一定技術(shù)要求的零件表面，一般不是用一種工藝方法一次加工就能達到設(shè)計要求的，所以對于精度要求較高的表面，在選擇加工方法時，總是根據(jù)各種工藝方法所能達到的加工經(jīng)濟精度和表面粗糙度等因素來選定它的最后加工方法，然后再選定前面一系列準備工序的加工方法和順序，經(jīng)過逐次加工達到其設(shè)計要求。以上因素中的加工經(jīng)濟精度是指在正常的加工條件下 (采用符合質(zhì)量標準的設(shè)備、工藝裝備和標準技術(shù)等級工人、不延長加工時間 )所能保證的加工精度。常見工藝方法見表~表 。 表面加工方法的選擇 返回 返回 返回 繼續(xù)上表 返回 返回 返回 選擇零件各表面加工方法的基本思路如下： (1) 被加工表面的精度和表面質(zhì)量要求 一般情況下所采用加工方法的經(jīng)濟精度應(yīng)能保證零件圖樣所規(guī)定的精度和表面質(zhì)量要求。例如，材料為碳鋼，尺寸精度為 IT7，表面粗糙度 Ra= 的外圓柱面，用車削、磨削加工都能達到，但因為上述加工精度是磨削的加工經(jīng)濟精度，而不是車削的加工經(jīng)濟精度，所以應(yīng)該選用磨削加工方法作為達到工件加工精度的最終加工方法。當多種加工方法的加工經(jīng)濟精度都能滿足被加工表面的精度和表面粗糙度要求時，選擇何種加工方法則取決于零件的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸大小、材料、熱處IT7的孔，采用鏜、鉸、磨、拉削加工均可達到精度要求，都符合加工經(jīng)濟精度。但是，如果是箱體上的孔，則不應(yīng)選擇拉削和內(nèi)圓磨削加工。因為箱體采用拉削和內(nèi)圓磨削加工，工藝復(fù)雜，甚至無法實施，所以宜采用鏜削、鉸削加工，對于位置精度要求較高的孔采用坐標鏜或坐標磨加工，因為鉸孔不能糾正孔的位置偏差。被加工表面的尺寸大小對選擇加工 返回 方法也有一定的影響。例如孔徑較 大時宜選用鏜孔，如果選用鉸孔，將使鉸刀直徑過大，制造、使用都不方便。而加工直徑小的孔，則采用鉸孔較為適當，因為對小孔進行鏜削加工將導(dǎo)致鏜桿直徑過小，剛度差，不易保證孔的加工精度。 (2) 零件材料的性質(zhì)及熱處理要求 對于加工質(zhì)量要求高的有色金屬零件，一般采用精細車、精細銑或金剛鏜進行加工，應(yīng)避免采用磨削加工，因為磨削有色金屬易堵塞砂輪。淬火后的鋼質(zhì)零件宜采用磨削加工和特種加工。 (3) 生產(chǎn)率和經(jīng)濟性要求 所選擇的零件加工方法，除保證產(chǎn)品的質(zhì)量和經(jīng)濟精度要求外，應(yīng)有盡可能高的生產(chǎn)率。尤其在大批量生產(chǎn)時，應(yīng)盡量采用高效率的先進加工方法和設(shè)備，以達到大幅度提高生產(chǎn)效率的目的。 返回 工藝階段的劃分 1. 工藝過程四個階段的劃分 從保證加工質(zhì)量、合理使用設(shè)備及人力等因素考慮，工藝路線按工序性質(zhì)一般分為粗加工階段、半精加工階段和精加工階段。對那些加工精度和表面質(zhì)量要求特別高的表面，工藝過程中還應(yīng)在粗加工階段前安排荒加工階段，在精加工階段后安排光整加工階段。 – (1) 粗加工階段主要任務(wù)是切除加工表面上的大部分余量，使毛坯的形狀和尺寸盡量接近成品。粗加工階段，加工精度要求不高，切削用量、切削力都比較大，所以粗加工階段應(yīng)考慮的主要是如何提高勞動生產(chǎn)率。 – (2) 半精加工階段為主要表面的精加工做好必要的精度和余量準備，并完成一些次要表面的加工 (如鉆孔、攻螺紋、切槽等 )。對于加工精度要求不高的表面或零件，經(jīng)半精加工后即可達到其加工要求。 – (3) 精加工階段使對精度要求高的表面達到規(guī)定的質(zhì)量要求。要求的加工精度較高，各表面的加工余量和切削用量都比較小。 – (4) 光整加工階段主要任務(wù)是提高被加工表面的尺寸精度和減小表面粗糙度，一般不能糾正形狀和位置誤差。對尺寸精度和表面粗糙度要求特別高的表面才安排光整加工。 2. 劃分工藝階段的理由與原則 將工藝過程劃分階段的理由如下： (1) 漸精的概念 零件的精度只能逐步提高，在機加工中要想一刀就能切出很高的精度是很難做到的。零件在粗加工階段因為余量大，產(chǎn)生的切削力和切削熱就很大，所需的夾緊力也很大，因而工件的變形就大，所以粗加工階段不可能達到高的加工精度和較小的表面粗糙度數(shù)值。 再進行半精加工、精加工，逐步減小切削用量、切削力和切削熱。可以逐步減小或消除先行工序的加工誤差，減小表面粗糙度，最后達到設(shè)計圖樣所規(guī)定的加工要求。 由于工藝過程分階段進行，在各加工階段之間有一定的時間間隔，相當于自然時效，使工件有一定的變形時間，有利于減少或消除工件的內(nèi)應(yīng)力。由變形引起的誤差，可由后繼工序加以消除。 (2) 合理使用設(shè)備 由于工藝過程分階段進行，粗加工階段可采用功率大、剛度好、精度低、效率高的機床進行加工，以提高生產(chǎn)率。精加工階段可采用高精度機床和工藝裝備，嚴格控制有關(guān)的工藝因素，以保證加工零件的質(zhì)量要求。所以粗、精加工分開，可 返回 以充分發(fā)揮各類機床的性能、特點，做到合理使用，延長高精度機床的使用壽命。 (3) 便于熱處理工序的安排 使熱處理與切削加工工序配合更合理，機械加工工藝過程分階段進行，便于在各加工階段之間穿插安排必要的熱處理工序，既可以充分發(fā)揮熱處理的效果，也有利于切削加工和保證加工精度。例如，對一些精密零件，粗加工后安排去除內(nèi)應(yīng)力的時效處理，可以減小工件的內(nèi)應(yīng)力，從而減小內(nèi)應(yīng)力引起的變形對加工精度的影響。在半精加工后安排淬火處理，不僅能滿足零件的性能要求，也使零件的粗加工和半精加工容易，零件因淬火產(chǎn)生的變形又可以通過精加工予以消除。對于精度要求更高的零件，在各加工階段之間可穿插進行多次時效處理，以消除內(nèi)應(yīng)力，最后再進行光整加工。 (4) 便于及時發(fā)現(xiàn)毛坯缺陷和保護已加工表面 由于工藝過程分階段進行，在粗加工各表面之后，可及時發(fā)現(xiàn)毛坯缺陷 (氣孔、砂眼和加工余量不足等 )，以便修補或發(fā)現(xiàn)廢品，以免將本應(yīng)報廢的工件繼續(xù)進行精加工，浪費工時和制造費用。 返回 應(yīng)當指出，擬定工藝路線一般應(yīng)遵循按工藝過程劃分加工階段的原則，但是在具體運用時又不能絕對化。當加工質(zhì)量要求不高，工件的剛性足夠，毛坯質(zhì)量高，加工余量小時可以不劃分加工階段。在自動機床上加工的零件以及某些運輸、裝夾困難的重型零件，也不劃分加工階段，而在一次裝夾下完成全部表面的粗、精加工。對重型零件可在粗加工之后將夾具松開以消除夾緊變形，然后再用較小的夾緊力重新夾緊，進行精加工，以利于保證重型零件的加工質(zhì)量。但是對于精度要求高的重型零件，仍要劃分加工階段，并適時進行時效處理以消除內(nèi)應(yīng)力。上述情況在生產(chǎn)中需按具體條件來決定。 工藝路線劃分加工階段是對零件加工的整個工藝過程而言，不是以某一表面的加工或某一工序的加工而論。例如，有些定位基面，在半精加工階段，甚至粗加工階段就需要精加工；而某些鉆小孔的粗加工，又常常安排在精加工階段。可見，在精加工階段有可能出現(xiàn)粗加工工序，在粗加工階段有可能出現(xiàn)精加工工序。 返回 工序的劃分 ? 在選定了各表面的加工方法和劃分加工階段之后，就可以將同一階段中各加工表面的加工組合成不同的工序。在劃分工序時可以采用工序集中或分散的原則。在加工內(nèi)容相同的前提下，如果在每道工序中安排的加工內(nèi)容多，則一個零件的加工可集中在少數(shù)幾道工序內(nèi)完成，工序少，稱為工序集中；在每道工序所安排的加工內(nèi)容少，一個零件的加工分散在很多道工序內(nèi)完成，工序多，稱為工序分散。一般模具零件的加工采用工序集中的原則。 ? 工序集中具有以下特點： – 工件在一次裝夾后，可以加工多個表面，能較好地保證表面之間的相互位置精度；可以減少裝夾工件的次數(shù)和輔助時間；減少工件在機床之間的搬運次數(shù)，有利于縮短生產(chǎn)周期。 – 可減