《加工中心加工与编程》课件-任务一 数控铣床加工中心 零件加工工艺参数确定的原理与方法

加工中心加工与编程数控铣床与加工中心的基本操作零件的毛坯选择和成形方法比较毛坯的选择1常用毛坯成形方法的比较201毛坯的选择01.毛坯的选择机器制造中，大部分零件是先通过铸造成形、锻压成形或焊接成形方法制得毛坯，再通过切削加工制成的。毛坯的选择对机械制造质量、成本、使用性能和产品形象有着重要的影响。材料的成形过程是机械制造的重要工艺过程。零件的使用要求决定了毛坯形状特点，各种不同的使用要求和形状特点，形成了相应的毛坯成形工艺要求。1.毛坯选择的原则毛坯选择的原则，应在满足使用要求的前提下，尽可能地降低生产成本，使产品在市场上具有竞争能力。

1)工艺性原则01.毛坯的选择1.毛坯选择的原则外部质量形状尺寸化学成分金属组织力学性能物理性能化学性能内部质量加工精度零件的使用要求表面粗糙度

1)工艺性原则01.毛坯的选择1.毛坯选择的原则

1)工艺性原则01.毛坯的选择①不能采用锻压成形的方法和避免采用焊接成形的方法来制造灰口铸铁零件，避免采用铸造成形方法制造流动性较差的薄壁毛坯；②不能采用普通压力铸造的方法成形致密度要求较高或铸后需热处理的毛坯；对于不同零件的使用要求，必须考虑零件材料的工艺特性(铸造性能、锻造性能、焊接性能等)来确定采用何种毛坯成形方法。1.毛坯选择的原则

1)工艺性原则01.毛坯的选择③不能采用锤上模锻的方法锻造铜合金等再结晶速度较低的材料；④不能用埋弧自动焊焊接仰焊位置的焊缝；⑤不能采用电阻焊方法焊接铜合金构件；⑥不能采用电渣焊焊接薄壁构件等等。对于不同零件的使用要求，必须考虑零件材料的工艺特性(铸造性能、锻造性能、焊接性能等)来确定采用何种毛坯成形方法。1.毛坯选择的原则

1)工艺性原则01.毛坯的选择切削加工余量较大的毛坯不宜采用普通压力铸造成形，不然会暴露铸件表皮下的孔洞；尽量避免采用高牌号珠光体球墨铸铁和簿壁灰口铸铁，否则难以切削加工。VS区别需要切削加工的毛坯选择毛坯成形方法的同时，要兼顾后续机加工的可加工性。1.毛坯选择的原则

1)工艺性原则01.毛坯的选择选择毛坯成形方法的同时，要兼顾后续机加工的可加工性。一些结构复杂，难以采用单种成形方法成形的毛坯，既要考虑各种成形方案结合的可能性，也需考虑这些结合是否会影响机械加工的可加工性。1.毛坯选择的原则

2)适应性原则01.毛坯的选择在毛坯成形方案的选择中，还要考虑适应性原则。即根据零件的结构形状、外形尺寸和工作条件要求，选择适应的毛坯方案。对于阶梯轴类零件当各台阶直径相差不大时，可用棒料；若相差较大，则宜采用锻造毛坯。对于形状复杂和薄壁的毛坯一般不应采用金属型铸造；对于尺寸较大的毛坯通常不采用模锻、压力铸造和熔模铸造，多数采用自由锻、砂型铸造和焊接等方法制坯。1.毛坯选择的原则

2)适应性原则01.毛坯的选择零件的工作条件不同，选择的毛坯类型也不同。如机床主轴和手柄都是轴类零件，但主轴是机床的关键零件，尺寸形状和加工精度要求很高，受力复杂且在长期使用过程中只允许发生很微小的变形，因此要选用具有良好综合力学性能的45钢或40Cr，经锻造制坯及严格切削加工和热处理制成。1.毛坯选择的原则

2)适应性原则01.毛坯的选择零件的工作条件不同，选择的毛坯类型也不同。而机床手柄则采用低碳钢圆棒料或普通灰口铸铁件为毛坯，经简单的切削加工即可完成，不需要热处理。1.毛坯选择的原则

2)适应性原则01.毛坯的选择零件的工作条件不同，选择的毛坯类型也不同。故高速大功率内燃机曲轴一般采用强度和韧性较好的合金结构钢锻造成形;功率较小时可采用球墨铸铁铸造成形或用中碳钢锻造成形。再如内燃机曲轴在工作过程中承受很大的拉伸、弯曲和扭转应力，应具有良好的综合力学性能对于受力不大且为圆形曲面的直轴，可采用圆钢下料直接切削加工成形。1.毛坯选择的原则3)生产条件兼顾原则01.毛坯的选择毛坯的成形方案要根据生产条件选择。①现场毛坯制造的实际工艺水平、设备状况②外协的可能性和经济性③同时还要考虑因生产发展而采用较先进的毛坯制造方法。生产条件1.毛坯选择的原则3)生产条件兼顾原则01.毛坯的选择毛坯的成形方案要根据生产条件选择。尽可能利用现有生产条件完成毛坯制造任务。

若难以满足要求时，则应考虑改变零件的材料和(或)毛坯成形方法，也可通过外协加工或外购解决。1.毛坯选择的原则4)经济性原则01.毛坯的选择经济性原则就是使零件的制造材料费、能耗费、工时费用等成本最低。应在满足零件使用要求的前提下，把几套预选方案作经济性比较，从中选出整体生产成本低廉的方案。一般，选择毛坯的种类和制造方法时，应使毛坯尺寸、形状尽量与成品零件相近，从而减少加工余量，提高材料的利用率，减少机械加工工作量。但是毛坯越精确，制造就越困难，费用也越高。1.毛坯选择的原则4)经济性原则01.毛坯的选择因此，生产纲领大时，应采用精度高、生产率高的毛坯制造方法，这时虽然一次投资较大，但增大的毛坯制造费用可由减少的材料消耗及机械加工费用得到补偿。对于单件小批量零件：可采用手工砂型铸造、自由锻造、手工电弧焊、板金钳工等成形方法生产；对于批量大的零件：可采用机器造型、模锻、埋弧自动焊或其他自动焊接方法和板料冲压等成形方法制造毛坯。1.毛坯选择的原则5)可持续性发展原则01.毛坯的选择环境恶化和能源枯竭已是21世纪人类必须解决的重大问题，在发展工业生产的同时，必须考虑环保和节能问题，不能干圈一块厂房，毁一片山林的蠢事。1.毛坯选择的原则5)可持续性发展原则01.毛坯的选择工艺流程设计应以可持续发展为原则，自觉维护生态环境。应做到以下几点：尽量减少能源消耗，在制定工艺流程中应考虑选择能耗小的成形方案，并尽量选用低能耗成形方法的材料，合理进行工艺设计，尽量采用净成形、净终成形的新工艺。1不使用对环境有害和会产生对环境有害物质的材料，采用加工废弃物少、容易再生处理、能够实现回收利用的材料。2少用或不用煤、石油等直接作为加热燃料，避免排出大量CO2气体，导致地球温度升高。302常用毛坯成形方法的比较02.常用毛坯成形方法的比较02锻造03粉末冶金铸造0106非金属材料成形05焊接07快速成形04冲压常用的毛坯成形方法02.常用毛坯成形方法的比较

1.铸造铸造是液态金属充填型腔后凝固成形的成形方法，要求熔融金属流动性好、收缩性好，铸造材料利用率高，适用于制造各种尺寸和批量且形状复杂尤其具有复杂内腔的零件，如支座、壳体、箱体、机床床身等。02.常用毛坯成形方法的比较

1.铸造手工砂型铸造是单件、小批量生产铸件的常用方法。大批量生产常采用机器造型。特种铸造常用于生产特殊要求或有色金属铸件。02.常用毛坯成形方法的比较

2.锻造锻造是固态金属在压力下塑性变形的成形方法，要求金属的塑性较好、变形抗力小。锻造方法适用于制造受力较大、组织致密、质量均匀的锻件，如转轴、齿轮、曲轴和叉杆等。02.常用毛坯成形方法的比较

2.锻造①自由锻工装简单、准备周期短，但产品形状简单，是单件生产和大型锻件的唯一锻造方法。②胎模锻是在自由锻设备上采用胎模进行锻造的方法，可锻造中小批量较复杂的中小型锻件。③模锻，材料利用率和生产率远高于自由锻，适合锻造批量较大、较复杂的中小型锻件。锻造种类02.常用毛坯成形方法的比较

3.粉末冶金粉末冶金通过成形、烧结等工序，利用金属粉末和(或)非金属粉末间的原子扩散、机械楔合、再结晶等获得零件或毛坯。02.常用毛坯成形方法的比较

3.粉末冶金粉末冶金材料利用率和生产率高，制品精度高，适合于制造有特殊性能要求的材料和形状较复杂的中、小型零件。如制造减磨材料、结构材料、摩擦材料、硬质合金、难熔金属材料、特殊电磁性材料、过滤材料等板、带、棒、管、丝各种型材，以及齿轮、链轮、棘轮、轴套类等各种零件；可以制造重量仅百分之几克的小制品，也可制造近2吨重的大型坯料。02.常用毛坯成形方法的比较

4.冲压冲压是借助冲模使金属产生分离或变形的成形方法，要求金属塑性成形时塑性好、变形抗力小。冲压可获得各种尺寸且形状较为复杂的零件，材料利用率和生产率高。冲压广泛应用于汽车、仪表行业，是大批量制造质量轻、刚度好的零件和形状复杂的壳体的首选成形方法。02.常用毛坯成形方法的比较

4.冲压02.常用毛坯成形方法的比较5.焊接焊接是通过加热或加压使被焊材料产生共同熔池或塑性变形或原子扩散而实现连接的，要求材料在焊接时的淬硬倾向以及产生裂纹和气孔等缺陷的倾向较小。焊接可获得各种尺寸且形状较复杂的零件，材料利用率高，采用自动化焊接可达到很高的生产率，适用于形状复杂或大型构件的连接成形，也可用于异种材料的连接和零件的修补。02.常用毛坯成形方法的比较5.焊接02.常用毛坯成形方法的比较6.塑料成形塑料成形可在较低的温度(一般在400℃以下)采用注射、挤出、模压、浇注、烧结、真空成形、吹塑等方法制成制品。由于塑料的原料来源丰富易得，制取方便，成形加工简单，可以少无切削加工，成本低廉，性能优良，所以塑料在国民经济中得到广泛的应用。02.常用毛坯成形方法的比较6.塑料成形02.常用毛坯成形方法的比较6.塑料成形02.常用毛坯成形方法的比较7.陶瓷成形陶瓷成形种类注浆成形法可塑成形法模压成形法02.常用毛坯成形方法的比较7.陶瓷成形陶瓷的特点密度低，比重只有钢的1/3，弹性模量高、缺口敏感性小，耐高温，膨胀系数低，硬度高，摩擦系数较低，热稳定性和化学稳定性好、电性能好，属耐高温耐腐蚀绝缘材料。在制备过程中需经过高温处理，其制备工艺路线长，加工和质量控制难度大。因此，先进陶瓷制品的成本较高。陶瓷成形的特点02.常用毛坯成形方法的比较8.复合材料成形复合材料是由基体材料和增强材料复合而成的一类多相材料。复合材料保留了组成材料的各自的优点，获得单一材料无法具备的优良综合性能。02.常用毛坯成形方法的比较8.复合材料成形①它的成形特征是材料与结构一次成形，即在形成复合材料的同时也就得到了结构件。②这一特点使构件的零件数目减少,整体化程度提高；③同时由于减少甚至取消了接头，避免或减少了铆、焊等工艺从而减轻了构件质量，改善并提高了构件的耐疲劳性和稳定性。成形特征02.常用毛坯成形方法的比较8.复合材料成形复合材料材料结构成形是一次完成的，成形过程中零件的外部公差与内部质量便是成形的关键。表3常用的材料成形方法比较成形方法成形特点对材料的工艺要求制件特征材料利用率生产率主要应用尺寸结构铸造液态金属填充型腔流动性好，集中缩孔各种可复杂较高低～高型腔较复杂尤其是内腔复杂的制件，如箱体、壳体、床身、支座等自由锻固态金属塑性变形变形抗力较小，塑性较好各种简单较低低传动轴、齿轮坯、炮筒等模锻中小件可较复杂较高较高或高受力较大或较复杂，且形状较复杂的制件，如齿轮、阀体、叉杆、曲轴等冲压各种可较复杂较高较高或高重量轻且刚度好的零件以及形状较复杂的壳体，如箱体、罩壳、汽车覆盖件、仪表板、容器等02.常用毛坯成形方法的比较成形方法成形特点对材料的工艺要求制件特征材料利用率生产率主要应用尺寸结构粉末冶金粉末间原子扩散、再结晶，有时重结晶粉末流动性较好，压缩性较大中小件可较复杂高较高精密零件或特殊性能的制品，如轴承、金刚石工具，硬质合金，活塞环、齿轮等焊接通过金属熔池液态凝固，或塑性变形，或原子扩散实现连接淬硬、裂纹、气孔等倾向较小各种可复杂较高低～高形状复杂或大型构件的连接成形，异种材料间的连接，零件的修补等表3常用的材料成形方法比较（续）02.常用毛坯成形方法的比较成形方法成形特点对材料的工艺要求制件特征材料利用率生产率主要应用尺寸结构塑料成形采用注射、挤出、模压、浇注、烧结、真空成形、吹塑等方法制成制品流动性好、收缩性、吸水性、热敏性小各种可复杂较高较高或高一般结构零件、一般耐磨传动零件，减磨自润滑零件，耐腐蚀零件等。如化工管道、仪表壳罩等陶瓷成形陶瓷材料通过制粉、配料、成形、高温烧结获得制品坯体结构均匀并有一定的致密度中小件可较复杂较高低～较高高硬度，耐高温、耐腐蚀绝缘零件，如刀具、高温轴承、泵、阀表3常用的材料成形方法比较（续）02.常用毛坯成形方法的比较成形方法

成形特点对材料的工艺要求制件特征材料利用率生产率主要应用尺寸结构复合材料成形基体材料和增强材料复合而成的一类多相材料，材料与结构一次成纤维有高强度和刚度，有合理的含量、尺寸和分布；基体有一定的塑性、韧性各种可复杂较高低～较高高比强度、比模量、化学稳定性和电性能好，如船、艇、车身及配件，管道、阀门、储罐、高压气瓶等快速成形通过离散获得堆积的路径和方式，通过堆积材料叠加起来成形三维实体有利于快速精确地加工原型零件；当原型直接用作制件、模具时，原型的力学性能和物理化学性能要满足使用要求；当原型间接使用时，其性能要有利于后续处理工艺各种可复杂高单件成形速度快产品设计、方案论证、产品展示、工业造型、模具、家用电器、汽车、航空航天、军事装备、材料、工程、医疗器具、人体器官模型、生物材料组织等表3常用的材料成形方法比较（续）02.常用毛坯成形方法的比较谢谢观看加工中心加工与编程主讲人：谢正加工中心加工与编程数控铣床与加工中心的基本操作主讲人：谢正零件结构的工艺性分析零件结构的工艺性概念1零件结构的工艺性分析方法2具体实例分析301零件结构的工艺性概念01.零件结构的工艺性概念零件结构的工艺性零件结构的工艺性良好是指这种结构的零件被加工的难易程度。是指所设计的零件，在保证使用要求的的前提下，能较经济、高效、合格地加工出来。

电液伺服阀阀套结构零件结构工艺性的好坏是相对的、变化的01.零件结构的工艺性概念02零件结构的工艺性分析方法02.零件结构的工艺性分析方法零件结构的工艺性分析方法

1.从零件的整体结构出发分析2.从零件的每个组成要素出发分析3.从零件的装卸角度出发分析4.合理使用组合件03具体实例分析03.具体分析实例（1）增加工艺凸台零件整体的结构工艺性1便于装夹03.具体分析实例（2）增设装夹凸缘或装夹孔零件整体的结构工艺性1便于装夹

03.具体分析实例（3）改变结构或增加辅助安装面零件整体的结构工艺性1便于装夹03.具体分析实例零件整体的结构工艺性1便于装夹轴承盖结构的改进03.具体分析实例零件整体的结构工艺性2零件的结构应有足够的刚度薄壁套增设凸缘减少工件在夹紧力或切削力作用下的变形03.具体分析实例零件整体的结构工艺性2零件的结构应有足够的刚度床身导轨03.具体分析实例零件整体的结构工艺性2零件的结构应有足够的刚度03.具体分析实例零件整体的结构工艺性2零件的结构应有足够的刚度03.具体分析实例零件整体的结构工艺性3有利于保证加工精度、减少辅助工艺时间，提高生产率（1）同类结构要素应尽量统一03.具体分析实例零件整体的结构工艺性3有利于保证加工精度、减少辅助工艺时间，提高生产率（1）同类结构要素应尽量统一

03.具体分析实例零件整体的结构工艺性3有利于保证加工精度、减少辅助工艺时间，提高生产率（1）同类结构要素应尽量统一

03.具体分析实例零件整体的结构工艺性3有利于保证加工精度、减少辅助工艺时间，提高生产率（2）尽量减少安装次数、调刀次数轴上多键槽的布局加工面应等高03.具体分析实例零件整体的结构工艺性3有利于保证加工精度、减少辅助工艺时间，提高生产率（2）尽量减少安装次数、调刀次数

03.具体分析实例零件整体的结构工艺性3有利于保证加工精度、减少辅助工艺时间，提高生产率（3）有相互位置精度要求的表面，最好能在一次安装中加工。

03.具体分析实例零件整体的结构工艺性3有利于保证加工精度、减少辅助工艺时间，提高生产率（3）有相互位置精度要求的表面，最好能在一次安装中加工。轴套03.具体分析实例零件整体的结构工艺性3有利于保证加工精度、减少辅助工艺时间，提高生产率拨叉结构要便于多件同时加工（4）便于多件一起加工，提高生产效率03.具体分析实例零件整体的结构工艺性3有利于保证加工精度、减少辅助工艺时间，提高生产率（4）便于多件一起加工，提高生产效率便于多件同时加工03.具体分析实例零件整体的结构工艺性3有利于保证加工精度、减少辅助工艺时间，提高生产率（4）便于多件一起加工，提高生产效率03.具体分析实例零件整体的结构工艺性3有利于保证加工精度、减少辅助工艺时间，提高生产率（4）便于多件一起加工，提高生产效率五齿牙嵌离合器加工四齿牙嵌离合器加工03.具体分析实例零件组成要素的结构要便于加工1尽量避免内表面的加工Ra1.6Ra1.6在箱体内安装轴承座的结构03.具体分析实例零件组成要素的结构要便于加工2尽量减少加工面积

减少加工面积03.具体分析实例零件组成要素的结构要便于加工2尽量减少加工面积

03.具体分析实例零件组成要素的结构要便于加工2尽量减少加工面积Ra0.8Ra0.8Ra0.8Ra12.503.具体分析实例零件组成要素的结构要便于加工3便于进刀和退刀多联齿轮的越程槽必要时，留出足够的退刀槽、空刀槽或越程槽等03.具体分析实例零件组成要素的结构要便于加工3便于进刀和退刀

03.具体分析实例零件组成要素的结构要便于加工3便于