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機(jī)械零件加工工藝過程的基本知識 在制造生產(chǎn)過程中，由于零件的要求和生產(chǎn)條件等不同，其制造工藝方案也不相同。相同的零件采用不同的工藝方案生產(chǎn)時，其生產(chǎn)效率、經(jīng)濟(jì)效益也是不相同的。在確保零件質(zhì)量的前提下，擬定具有良好的綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益、合理可行的工藝方案的過程稱為零件的工藝過程設(shè)計(jì)。 一、生產(chǎn)過程和工藝過程 1.生產(chǎn)過程 由設(shè)計(jì)圖紙變?yōu)楫a(chǎn)品，要經(jīng)過一系列的制造過程。通常將原材料或半成品轉(zhuǎn)變成為產(chǎn)品所經(jīng)過的全部過程稱作生產(chǎn)過程。生產(chǎn)過程通常包括: (1)技術(shù)準(zhǔn)備過程包括產(chǎn)品投產(chǎn)前的市場調(diào)查、預(yù)測、新產(chǎn)品鑒定、工藝設(shè)計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)化審查等。 (2) 或工藝過程指直接改變原材料半成品的尺寸、形狀、表面的相互位置、表面粗糙度或性能，使之成為成品的過程。例如液態(tài)成形、塑變成形、焊接、粉末成形、切削加工、熱處理、表面處理、裝配等，都屬于工藝過程。 將合理的工藝過程編寫成用以指導(dǎo)生產(chǎn)的技術(shù)文件，這份技術(shù)文件稱作工藝規(guī)程。 (3)輔助生產(chǎn)過程指為了保證基本生產(chǎn)過程的正常進(jìn)行所必須的輔助生產(chǎn)活動。 (4)生產(chǎn)服務(wù)過程指原材料的組織、運(yùn)輸、保管、儲存、供應(yīng)及產(chǎn)品包裝、銷售等過程。 2. 工藝過程的組成 零件的切削加工工藝過程由許多工序組合而成，每個工序又由工位、工步、走刀和安裝組成。 (1)工序指在一臺機(jī)床上或在同一個工作地點(diǎn)對一個或一組工件連續(xù)完成的那部分工藝過程。劃分工序的依據(jù)是工作地點(diǎn)是否變化和工作是否連續(xù)。 圖2-1所示階梯軸的加工工藝過程見表2-1。 表2一1工序的劃分，是由一個人在一臺車床上連續(xù)完成車兩端面、鉆兩頂尖孔后，便換一個工件加工，重復(fù)以上內(nèi)容，則這部分工藝過程為一個工序。該人又在同一臺車床上連續(xù)完成粗車各外圓、半精車各外圓、倒角后，便換一個工件加工，重復(fù)以上內(nèi)容，則這部分工藝過程又為一個工序。如果是由一個人在一臺車床上連續(xù)完成車兩端面、鉆兩頂尖孔、粗車各外圓、半精車各外圓、倒角后再換第二個工件重復(fù)這些內(nèi)容，則這部分工藝過程是一個工序，而不是兩個工序。 (2)工步指在一個工序中，當(dāng)工件的加工表面、切削刀具和切削用量中的轉(zhuǎn)速與進(jìn)給量均保持不變時所完成的那部分工序。加工表面較多的工序，可分為若干工步。工步是構(gòu)成工序的基本單元。 (3)走刀刀具從被加工表面每切去一層余量，就稱作一次走刀。待切除的余量太大而不可能或不適合一次切下時，可分成幾次切削完成。 4) 安裝工件經(jīng)一次裝夾(定位和夾緊)后所完成的那部分工序稱為安裝。 (5) 工位相對刀具或設(shè)備的固定部分，工件所占有的每一個加工位置稱為工位。多數(shù)情況下，一個工序中工件僅安裝一次，有時也可能安裝多次。如圖2-1所示階梯軸，在0號工序中一般需兩次安裝，夾住一端車另一端，然后調(diào)頭。調(diào)頭后又形成一個新的工位。 第2節(jié) 基準(zhǔn)與定位 零件的各種不同的形狀，是由許多表面以各種不同的組合形式構(gòu)成的，各表面之間有一定的尺寸和相互位置要求?；鶞?zhǔn)是確定零件(或部件)上某些點(diǎn)、線、面的位置時所依據(jù)的點(diǎn)、線、面，即基準(zhǔn)是零件本身上的或者與零件有關(guān)的面、線或點(diǎn)，根據(jù)這些面、線或點(diǎn)來確定零件上的另一些面、線或點(diǎn)的位置。 按其作用的不同，基準(zhǔn)可分為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)，工藝基準(zhǔn)又可分為定位基準(zhǔn)、測量基準(zhǔn)和裝配基準(zhǔn)，定位基準(zhǔn)又可分為粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)。 1.設(shè)計(jì)基準(zhǔn) 如圖所示的軸套中，軸線0一0是內(nèi)孔的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，端面A是端面C及臺階面B的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，內(nèi)圓表面D的軸線是外圓表面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn) 2. 工藝基準(zhǔn) 工藝基準(zhǔn)是在制造零件和安裝機(jī)器的過程中所使用的基準(zhǔn)。 (1)定位基準(zhǔn) 是指在加工時，工件在機(jī)床或夾具中定位用的基準(zhǔn)。 (2)測量基準(zhǔn) 是指零件檢驗(yàn)時，用于測量被加工表面的尺寸和位置的基準(zhǔn)。 (3)裝配基準(zhǔn) 是指裝配時用于確定零件在部件或產(chǎn)品中位置的基準(zhǔn)。 二、基準(zhǔn)的選擇原則 1.粗基準(zhǔn)的選擇 為使所有加工表面都有足夠的加工余量和保證各加工表面對不加工表面具有一定的位置精度，粗基準(zhǔn)選擇應(yīng)遵守以下原則。 車床床身的粗基準(zhǔn) 1. 粗基準(zhǔn)的選擇(續(xù)) (1)選擇工件上的不加工表而作為粗基準(zhǔn)。 (2)選擇重要表而或加工余量最小的表面作為粗基準(zhǔn)。 (3)選擇較為平整光潔、面積較大的表面作粗基準(zhǔn) (4)粗基準(zhǔn)一般只能使用一次，盡量避免重復(fù)使用 2. 精基準(zhǔn)的選擇 精基準(zhǔn)選擇應(yīng)遵守以下原則: (1)基準(zhǔn)重合原則 即盡量選擇設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)，以避免因基準(zhǔn)不重合而引起的定位誤差。 (2)基準(zhǔn)同一原則 應(yīng)使盡可能多的表面加工采用同一個精基準(zhǔn)。 (3)一般要求 選擇精基準(zhǔn)時，要求定位準(zhǔn)確、穩(wěn)定可靠，并能使夾具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便。 3、 工件的定位原理 定位： 在加工時，首先要使工件占有正確的位置。 夾緊： 工件定位后，為使工件在加工中不受外力的影響而始終保持正確的位置。 安裝： 工件從定位到夾緊的整個過程。 1．六點(diǎn)定位原則 任一剛體，在空間直角坐標(biāo)系中均有六個自由度. 工件在夾具中獲得準(zhǔn)確的位置，必須限制其相應(yīng)的自由度 2. 定位中的幾種情況 (1)完全定位 工件六個自由度全部被限制的定位。 (2)不完全定 根據(jù)工件的加工要求，并不需要限制工件的全部自由度的定位。 (3)過定位 兩個或兩個以上的定位元件，重復(fù)限制工件的同一個自由度的定位。 (4)欠定位 根據(jù)工件的加工要求，應(yīng)該限制的自由度沒有完全限制的定位。 第3節(jié) 工藝規(guī)程的擬訂 工藝規(guī)程是指導(dǎo)生產(chǎn)的技術(shù)文件，工藝規(guī)程必須經(jīng)濟(jì)合理。 一、制訂工藝規(guī)程的要求和步驟 零件的工藝規(guī)程就是零件的加工方法和步驟。內(nèi)容:加工工藝(熱處理工序)，確定各工序所用的機(jī)床、裝夾方法、度量方法、加工余量、切削用量和工時定額等。將各項(xiàng)內(nèi)容填寫在一定形式的卡片上，這就是機(jī)械加工工藝的規(guī)程，即機(jī)械加工工藝卡片。 1.制訂工藝規(guī)程的要求 不同的零件，由于結(jié)構(gòu)、尺寸、精度和表而粗糙度等要求不同，其加工工藝也隨之不同。一個零件可能有幾種工藝方案，但其中總有一個是更為合理的。 合理的加工工藝必須能保證零件的全部技術(shù)要求 。制訂一個合理的加工工藝，并非輕而易舉。往往要經(jīng)過反復(fù)實(shí)踐、反復(fù)修改，使其逐步完善的過程。 2. 制訂工藝規(guī)程的步驟 制訂工藝規(guī)程的步驟大致如下: (1)對零件進(jìn)行工藝分析; (2)毛坯的選擇; (3)定位基準(zhǔn)的選擇; (4)工藝路線的制訂; (5)選擇或設(shè)計(jì)、制造機(jī)床設(shè)備; (6)選擇或設(shè)計(jì)、制造刀具、夾具、量具及其他輔助工具; (7)確定工序的加工余量、工序尺寸及公差; (8)確定工序的切削用量; (9)估算時間定額; (10)填寫工藝文件。 二、制訂工藝規(guī)程時所要解決的主要問題 1.零件的工藝分析，其主要內(nèi)容有: (1)檢查零件的圖紙是否完整和正確，分析零件主要表而的精度、表而完整性、技術(shù)要求等在現(xiàn)有生產(chǎn)條件下能否達(dá)到。 (2)檢查零件材料的選擇是否恰當(dāng)，是否會使工藝變得困難和復(fù)雜。 (3)審查零件的結(jié)構(gòu)工藝性，檢查零件結(jié)構(gòu)是否能經(jīng)濟(jì)地、有效地加工出來。 2.毛坯的選擇 毛坯的選擇對經(jīng)濟(jì)效益影響很大。因?yàn)楣ば虻陌才拧⒉牧系南?、加工工時的多少等，都在一定程度上取決于所選擇的毛坯。 3.定位基準(zhǔn)的選擇 (1)傳動用的階梯軸，一般選用兩端的中心孔作為主要精基準(zhǔn)。 (2)盤套類零件一般以中心部位的孔作為主要精基準(zhǔn) 。 a)在一次裝夾中精車齒輪坯的孔、大外圓和大端而，以保證 這些表面的位置精度要求 。 b)先精加工孔，然后以孔作為精基準(zhǔn)，加工其他各表面。 c)外圓與孔互為基準(zhǔn)。 (3)支架箱體類零件，一般采用機(jī)座上的主要平面作為主要精 基準(zhǔn)加工各軸承支承孔。 4.工藝路線的擬訂 (1)加工方案的確定: a)被加工材料的性能及熱處理要求。 b)加工表面的形狀和尺寸。 c)還應(yīng)考慮本廠和本車間的現(xiàn)有設(shè)備情況、技術(shù)條件 和工人技術(shù)水平。 (2)加工階段的劃分: a)粗加工階段。 b)半精加工階段。 c)精加工階段。 劃分加工階段的目的 (i)有利于保證加工質(zhì)量。 (ii)有利于合理使用設(shè)備。 (iii)有利于安排熱處理工序。 (iv)可避免損傷己加工好的主要表面 。 (3)加工順序的安排 1)機(jī)械加工工序的安排 (i)基準(zhǔn)先行。 (ii)先粗后精。 (iii)先主后次。 (iv)先面后孔。 2)熱處理工序的安排。 (i)預(yù)備熱處理。 (ii)時效處理。 (iii)最終熱處理。 熱處理工序安排位置 3)檢驗(yàn)工序的安排 (i)粗加工之后。 (ii)工件在轉(zhuǎn)換車間之前。 (iii)關(guān)鍵工序的前后。 (iv)特種檢驗(yàn)之前。 (v)全部加工結(jié)束之后。 4)輔助工序的安排 (i)零件表面處理工序。 (ii)特種檢驗(yàn)。 (iii)去毛刺、去磁、清洗等。 (4)工序的集中與分散: 1)工序集中原則。 2)工序分散原則。 工序集中分散條件： a)生產(chǎn)類型。 b)工件的尺寸和重量。 c)工藝設(shè)備條件。 5.確定加工余量 加工余量：從毛坯表面上所切除的金屬層 。 總 余 量：從毛坯到成品總共需要切除的余量。 工序余量：在某工序中所要切除的余量。 6.填寫工藝文件 工藝過程擬訂之后將工序號、工序內(nèi)容、工藝簡圖、所用機(jī)床等項(xiàng)目、內(nèi)容用圖表的方式填寫成技術(shù)文件。 常用的工藝文件有以下幾種。 (1)機(jī)械加工工藝過程卡片:其主要作用是簡要說明 機(jī)械加工的工藝路線。 (2)機(jī)械加工工序卡片:要求工藝文件盡可能地詳細(xì)、 完整，除了有工序目錄以外，還有每道工序的 工序卡片。 (3)機(jī)械加工工藝(綜合)卡片。采用一種比機(jī)械加工 工藝過程卡片詳細(xì)，比機(jī)械加工序卡片簡單靈活 的機(jī)械加工工藝卡片。