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机加工艺学 一 工艺规程的基本概念 机械加工工艺规程包括两部分 生产过程与工艺过程 1 生产过程 我们把原材料到成品之间的全部生产活动称为生产过程它包括材料的运输 保管 生产准备 毛坯供应 零件制造附件配套 装配试车验收 油漆包装等 2 工艺过程 生产过程中把型材加工到所需要的尺寸和形状的过程叫工艺过程 二 机加工艺过程的组成1 工序 一个工人在固定的地点或一台机床上对一个或一批工件所完成的工件加工过程叫工序如一批轴套加工包括车 刨 钻叫三个工序 2 安装 在一道工序上零件的加工位置可能只装夹一次或几次零件在一次装夹中所完成的一部分工艺过程称为安装 3 工位 一次安装后工件在机床上所占的位置称为工位 4 工步 在工序内往往需要采用不同的刀具和切削用量对不同的表面进行加工当加工表面切削刀具与切削用量中的速度和进给量都保持不便的情况下所完成的那部分工艺过程称为工步 5 走刀 当加工表面刀具和切削用量中的速度和进给量都保持不变切去一层金属称为走刀 三 基准基准 基准是确定生产对象上的几何要素间关系所依据的点 线 面简单说基准就是依据的意思 基准分为 设计基准和工艺基准 工艺基准分为 定位基准和测量基准 装配基准设计基准 设计图样上采用的基准称为设计基准 定位基准 在加工中用于定位的基准称为定位基准 定位基准一经确定工件其他部位的位置随之确定如图轴承座用底平面A和侧面B来定位 因为工件是个整体当表面A和B确定内孔的位置也就确定了 表面A和表面B就是轴承座定位基准 工件定位时作为定位基准点和线往往某些具体表面体现出来 这种表面称为定位基准 例如两用两顶尖车轴时轴的两顶尖中心孔就是定位基准 它所体现的定位基准是轴和线 图 2 工件的定位 确定工件在机床上或装夹中占有正确位置的过程叫做工件的定位 1 工件定位是靠工件上某些表面和夹具中的定位元件想接触来实现的 工件的定位必须使一批工件逐次放入夹具中都能追赶有同一位置 能否保证工件位置的一致性 直接影响工件的加工精度 3 工件定位方法 1 当工件以平面定位时由于工件定位平面和定位件的表面不可能绝对的理想 特别是毛坯件 铸件 只能有突起的三四点接触并且一批工件工这三点的位置都不一样 有可能这三点之间的距离很近 使工件定位不稳 为了保证定位的可靠性应采用三点定位法 并尽量支撑间的距离使三点构成的支撑三角面积尽 可能大 在用大平面 定位时可以把定位平面中间部分做成凹的 这样可使工件定位基准的中部不和定位件接触 既可减少定位基准的加工量 又可减少定位基准的加工量 又可提高工件定位的稳定性 2 工件以外外圆定位工件以外圆定位 最常见的定位元件有V形铁 半圆弧定位等装置 3 工件以内孔定位在车削齿轮内孔 套筒 盘类等零件的外圆时 一般以加工好的孔作为定位基准比较方便 并能保证外圆轴线和内孔轴线的同轴度的要求 4 工件以两孔一面定位当工件以两个平行的孔与跟其相垂直的平面作为定位基准时 可用一个圆柱销 一个削边销和一个平面作定位元件来定位 工件定位误差工件在夹具中定位时 其位置在一定范围内变动这样就产生了定位误差 影响加工精度 工件在夹具中加工时影响位置精度的因素有三个方面 1 定位误差 工件在定位时产生的误差 称为定位误差如使用心轴 定位套和V形铁定位时由于工件定位基准面和定位元件制造误差以及轴与孔之间的间隙存在使工件产生定位误差 2 夹具安装误差夹具安装在机床上必须进行校正 或采用某个定位面定位这样也产生了误差 夹具在安装时产生了误差称为夹具安装误差 3 加工误差机床本的精度刀具磨损和振动以及机床夹具工件在加工过程中的弹性变形等均影响工件的精度这类误差称加工误差 为了保证加工精度必须使上述所有的误差对工件加工综合影响控制在公差范围内 四 定位基准的选择在机械加工工艺过程中 合理选择定位基准对保证零件的尺寸精度和互换位置精度起决定性作用 定位基准有粗基准和精基准两种 毛坯在开始加工时 它的表面都是未经过加工的毛坯表面 所以最初的工序中只能以毛坯表面定位 或根据某毛坯表面找正 这中基准面称为粗基准 在以后的工序中 用已加工过的表面作为定位基准 这中基准面称为精基准 1 粗基准的选择选择粗基准时 必须达到以下两个基本要求 首先应该保证所有加工表面都有足够的加工余量 其次应保证零件上加工表面和不加工表面之间具有一定的定位精度 1 应该选择不加工表面作为粗基准 2 对所有表面都要加工的零件 应根据加工余量最小的表面找正 这样不会应位置偏移而早成余量少的部分车不出来 3 应该选用比较牢固可靠的表面作为基准 否则会是工件夹坏或松动 4 4 粗基准应选择平整光滑的表面 铸件装夹时应让浇冒口部分 5 粗基准不能重复使用 2 精基准的选择精基准的选择如下 1 尽可能采用设计基准或装配基准作为定位基准 一般的套 齿轮坯和带轮 精加工时 多数利用心轴以内孔作为定位基准来加工外圆及其它表面 这样 定位基准与装配基准重合 装配时较容易达到设计所要求的精度 2 尽可能使定位基准和测量基准重合 3 尽可能是基准统一 除第一道工序 其余加工 表面尽量采用同一个精基准 因为基准统一 可以减少定位误差 提高加工精度 使装夹时方便 如一般轴类零件的中心孔在车 铣 磨等 始终用它作为精基准 必须指出 当本原则跟上述原则 2 相抵触而不能保证加工精度时 就必须放弃这个原则 4 选择精度较高 装夹稳定可靠的表面作为精基准 并尽可能选用形状简单和尺寸较大的表面精基准 这样可以减少定位误差和使定位稳固 五 工件的夹紧 1 工件定位将其固定 使其在加工过程中保持定位位置不变称为夹紧装置 对夹具装置的要求包括夹紧力和夹紧的要求 夹紧力和夹紧的要求 夹紧力的确定包括夹紧力的大小 方向和作用等三个要素 1 夹紧力的大小 夹紧力必须保证工件在加工过程中位置不发生变化 但夹紧力也也不能太大 太大工件变形 2 夹紧力的方向 夹紧力的方向应尽可能垂直于工件的主要定位基准面 使夹紧稳定可靠夹紧力的方向应尽量与切削的方向一致 3 夹紧力的作用点应尽可能地落在定位面上保证定位夹紧可靠 夹紧力的作用点应与支撑件对应 并要尽量作用在工件刚性好的部位 夹紧力的作用应尽量靠近加工表面防止工件产生振动 如无法靠近就采用辅助支撑 2 对夹紧装置的基本要求 1 牢 夹紧力保证工件在加工过程中位置不发生变化 2 正 夹紧时应不破坏的正确定位 3 快 操作方便 安全省力 夹紧迅速 4 简 结构简单紧凑 有足够的刚性和强度 且便于制造 六 夹具在机械加工中工件的安装一般有 两种 一种是将工件直接安置在机床工作台或回转工作台面上 经过找正 使工件的加工部分都得到准确的位置 然后用螺栓压板等夹紧工具 另一种是采用 各种通用或专用的工艺装备来装夹工件 依靠夹具来确定工件的加工位置并夹紧工件从广义来说在机械制造业来说凡能使工艺过程中任何一道保证产品生产率提高的工艺装备一般都叫夹具夹具包括机床夹具和辅助夹具二大类 机床夹具包括 通用夹具 专用夹具 可调夹具工件的装夹 工件的安装包括定位两部分 工件的定位是保证工件处于理想的加工位置 工件的装夹就是使工件在加工过程中 始终处于理想加工位置使工件牢靠得固定在机床的工作台或夹具中 工件的装夹的正确性和加工质量很大的程度上 还取决于划线质量的高低 划线找正工件 还取决于定位基面 支撑面 原来的加工精度和质量 七 划线1 什么叫划线 其目的是什么 工件在加工前 或在加工过程中 指半成品 用划线工具 并按图纸在要求的工件上 划出所需要的线条 用以表示工件声要加工的部位和界线 目的按图纸和工艺要求确定个加工表面余量和个孔 槽 凸台 表面等的相应位置为以后的加工或校正提供参考依据 2 可以对毛坯加工前进行检查 并对加工余量进行调整和分配 剔除不合 格品 3 确定在板材上截取材料的位置合理安排节约用料正确的划线对保证产品质量提高工作效率节约工时和材料都有重要作用 2 箱体划线应注意哪些问题 箱体工件的工艺性和加工工序都比较复杂各种尺寸和位置精度要求较高 因此在箱体划线中应注意以下几个问题 1 箱体划线很少一次划出全线 往往要经过多次划线所以在划线前要看准图样明确加工工序按照工艺要求找出本划线工序所应划出的线 不可以把所有的加工线划出 因为一次加工线经过一次加工后 有的线会被加工掉 要重划 2 箱体工件划线时各孔加中心塞块 划圆孔的加工线或划圆孔的正方形加工线 但不管 哪种情况都应划出十字校正线所谓十字校正线后划主要各孔的每一条中心线 应在工件的四面都划出供下道工序划线和机加工时的校正 校正工件位置时 一般把基准轴孔的十字线箱体四面上做十字校正线 其它各孔十字线不必在四面上划出 划十字校正线应划在工件长而平直部位线条越长划线部位越平直校正越方便准确 3 箱体工件一般孔较多而且各孔之间都有很高的位置精度所以在划线前都应该按图样的要求对照毛坯检查毛坯的质量不合格的及时发现如毛坯因铸造原因 造成误差不大时 通过借料方法加以挽救 借料时要多次调正 保证各配合孔之间都有加工余量 并照顾到其他各部位的装配关系不受影响 4 大多数的箱体工件内壁不需要加工而且内壁与箱体内机件的间隙往往很小所以 所以在划线时注意找正箱体内壁有的甚至以箱体内臂找正做为基准 由其是在用借料的方法调整各加工余量时各应注意 内壁及箱体的偏移 以保证划线和加工后和箱体顺利装配 二 大件划线后如何进行检查和校对 由于大型工件所需材料和工时较多 加工工艺复杂 而划线又对加工中校正的依据 它的正确与否直接关系到产品的质量 所以在划线过程中 每划一条线都要反复检查校对 所有的线划完后 尚须复查和校对一次 首先要检查所划基准线以及它和各有关方面孔的关系 包括平行 垂 直或位置度 是否准确 要检查各加工孔 槽面 所划的方向角度及位置和各加工部位之间的尺寸是否符合图样 其次在自行复检时 决不能单凭划线时留下的印象必须从新看图查工艺 凡是经过计算的尺寸要复算一次 并按先后顺序认真复查 当有些大件不具备复查条件时 应随划随查每划完一个部位及时复查一次 对一些重要的加工部位需要反复复查 八 钻孔 扩孔 铰孔和锪孔1 钻孔 用钻头在实体材料上加工孔的方法 2 扩孔 扩孔是用是扩孔钻或麻花钻头对工工件以有的孔进行扩大加工 也是用于铰孔前的预加工 3 锪孔 用锪削的方法加工平面或锥孔沉孔称为锪孔 4 铰孔 用铰刀从工件孔壁上切除微量金属层以提高尺寸精度和细化表面粗糙度的方法 A 钻孔时钻头装在钻床主轴或其它机床上 依靠钻头和工件的相对运动来完成 主体运动 将切削切下的基本运动 进给运动 使被切削金属层所需要投入的切削运动 工件加工的三要素 切削速度 进给量 切削深度 B 为什么对麻花钻切削刃进行修磨 麻花钻孔时的轴向力主要来自横刃 而扭矩主要来自主切削刃 为了减小钻削力和扭矩 应对麻花钻进行以下修磨 1 横刃 使其长度减少并加大修磨处的前角2 将主切削刃中间至钻心的一段磨成圆弧刃以加大该切削刃的主偏角和前角使切削力降低 3 在主切削刃上磨出分屑槽 使切削刃分段切削 这样可在进给量不变的情况下 使切削变得窄而厚 减小切削变形达到降低 4 修切削刃的目的 修磨时两主切削刃上的分屑槽应交错分布 或只在一侧主切削刃上磨分屑槽 C 钻深孔时如何解决排削问题 钻孔深度大于钻头直径的20倍时 如果排屑不顺利 就要经常将钻头退出倒屑否则钻头被切屑阻塞冷却液不能流入孔内 会使钻头加速磨损 甚至损坏钻头 1 主切削刃上磨分屑槽2 减小钻头主切削刃的锋角为140 160度 还应将钻头主切削刃中间到外缘一端前角减少8 10度减轻切削于钻头螺旋槽的摩擦3 适当提高切削速度利用孔外切削的甩动促使切削排出 D 钻头两主切削刃不对称会造成什么后果 一种是钻头主切削刃半锋角 相等 但外缘高度不等 使钻头尖偏心另一种是使两主切削刃外缘高度相等但两锋角 不等 也使钻心偏心 这两种情况都会使两主切削的径向切削力不平衡 导致钻头在工作时不是围绕主轴而是围绕新的轴线旋转 因此 不但会使孔径扩大 还会早成轴线的倾斜 而且孔越深钻尖偏移量越大 2 扩孔 扩孔主要为提高孔的粗糙度3 5 扩孔钻齿刀一般3 4齿故导向性好 切削平稳 排屑容易因而不易擦伤外孔表面 用麻花钻扩孔扩孔前钻孔直径为0 5 0 7倍的要求孔径 用扩孔钻扩孔钻孔直径为0 9倍 扩孔时切削速度约为钻空二分之一 进刀量应为钻孔的1 5 2倍3 锪钻分锥形锪钻 根据工件锥孔的锥角不同有60度 75度 90度 120度 几种锪钻 B 端面锪钻有装配式 多齿式 和硬质合金刀片等几种 锪孔时常出现 扎刀 现象影响锪孔质量 为保持切削平稳 避免振动刃磨时应保证切削刃的对称性后角要小些并尽量选用较短的刀杆锪钻与刀安装要牢靠 切削速度比钻孔低一般为钻孔是的1 2 1 4为防止扎刀切削刃前角要小些特别是麻花钻改制而成的 应注意切削刃外缘前角当采用手进给时要握紧进给手轮进给要均匀 不得忽大忽小一面破坏刃齿和刀杆 锪下端平口时 必要时用横销紧 刀杆小于孔1 3 C 铰孔 铰刀按刀具材料分有高速钢 硬质合金 按使用方法分手铰刀 机铰刀 按刀齿方向分有直角 螺旋齿 按孔型分有圆柱 圆锥 机铰刀应注意以下几点 铰削余量要适当铰削速度和进给量选择合理 铰削速度过高或进给量过小 都会加剧铰刀磨损 也会影响孔的质量 在钢料铰孔时铰削速度和进给量选择时 应避免积屑瘤的产生用高速钢在钢料上铰孔时8 12M MIN主轴转速0 4毫米每转 铰削铸铁时V 10米 分 f 0 8毫米 转 装夹工件铰孔时应保证预制孔的垂直性 并于铰刀轴轴线重合 开始铰削时应引导铰刀铰进3 4 时改用机进 采用浮动夹头装夹铰刀时 应先用手扶持铰刀入孔一面铰刀摆动与工件发生撞击 特别是盲孔应及时提出铰刀不应停车 以免在孔壁上拉出刀痕铰孔冷却液的加注要充分 并很应根据工件合理选择冷却液 E 螺纹用丝锥加工件的内螺纹称为攻丝 用板牙螺纹切头加工的外螺纹称为套螺纹 在圆柱体表面沿细螺旋线加工成一定的凹槽 即在圆柱面上形成的外螺纹同理在空心圆柱孔内壁表面加工的螺纹则为内螺纹 螺纹种