零件机械加工方法

*,第,4,章 机械加工工艺规程制定,本次课程要点,机械加工方法,机床与夹具,机械加工工艺规程基本知识及术语,1,机械制造技术基础,零件机械加工方法,2,外圆磨,无心磨,车铣加工,滚压加工,铣削,成形磨（横磨）,主运动,进给运动,表,3-1,外圆表面加工方法,刀 具,T/ R,T,主运动,进给运动,工 件,表 面 成 形 原 理 图,R,R,R,R,R,T,R,R,T/ R,车削,成形车削,拉削,研磨,3.1.1,典型表面加工方法,3,表,3-2,内圆表面加工方法,表 面 成 形 原 理 图,钻,扩,铰,镗,拉,挤,行星式内圆磨,主运动,进给运动,刀 具,主运动,进给运动,工 件,R,R,T,R,R,T/ R,T,R,T,R,T,T,R,T,T,内圆磨,无心磨,3.1.1,典型表面加工方法,4,R,主运动,进给运动,表,3-3,平面加工方法,刀 具,主运动,进给运动,工 件,表 面 成 形 原 理 图,R,T,T,T,T,刨,插,周铣,端铣,平磨,端面平磨,车,拉,T,3.1.1,典型表面加工方法,5,车螺纹,板牙,主运动,进给运动,表,3-4,螺纹加工方法,刀 具,主运动,进给运动,工 件,表 面 成 形 原 理 图,R,T,R,R,T,T,R,滚压,丝锥,铣螺纹,梳形铣刀,旋风铣,磨螺纹,R,R,3.1.1,典型表面加工方法,6,主运动,进给运动,表,3-5,齿形加工方法,刀 具,主运动,进给运动,工 件,表 面 成 形 原 理 图,R,T,R,T,T,R/T,R,R,R/T,铣齿,指状铣刀铣齿,成形磨齿,滚齿,剃齿,插齿,蜗杆砂轮磨齿,碟形砂轮磨齿,锥形砂轮磨齿,3.1.1,典型表面加工方法,7,机械制造技术基础,机床与夹具,8,3.2.1,机床的分类与型号编制,机床的分类,按机床的加工性质和所用刀具来分类，分成为,12,大类：车床、钻床、镗床、磨床、齿轮加工机床、螺纹加工机床、铣床、刨插床、拉床、特种加工机床、锯床和其它机床。,每一类机床，又可按其结构、性能和工艺特点的不同细分为若干组。,9,图,3-1,卧式车床的基本结构及运动,1,主轴箱,2,夹盘,3,刀架,4,后顶尖,5,尾座,6,床身,7,光杠,8,丝杠,9,溜板箱,10,底座,11,进给箱,X,Z,n, 普通车床,3.2.2,机床的组成,10,万能卧式升降台铣床,n,X,Y,3.2.3,机床的组成,图,3-2,万能卧式升降台铣床,1,底座,2,床身,3,悬梁,4,主轴,5,支架,6,工作台,7,回转盘,8,床鞍,9,升降台,11,图,3-3,立式钻床,1,工作台,2,主轴,3,主轴箱,4,立柱,5,底座,图,3-4,摇臂钻床,1,底座,2,工作台,3,立柱,4,摇臂,5,主轴箱和进给箱,6,主轴,n,n,f,f,立式钻床与摇臂钻床,3.2.4,机床的组成,12,图,3-5,卧式镗床,1,床身,2,下滑座,3,工作台,4,主轴箱,5,前立柱,6,主轴,7,后立柱,8,后支撑,X,Z,f,n,卧式镗床,3.2.5,机床的组成,13,普通外圆磨床,图,3-6,普通外圆磨床,1,床身,2,床头箱,3,砂轮,4,砂轮主轴箱,5,尾座,6,导轨,7,工件,8,工作台,f,L,f,R,n,G,n,W,3.2.6,机床的组成,14,立式加工中心,3.2.7,机床的组成,n,X,Y,Z,图,3-7,立式加工中心,1,床身,2,滑座,3,工作台,4,立柱,5,数控柜,6,机械手,7,刀库,8,主轴箱,9,驱动电柜,10,操纵面板,15,夹具的分类,1,）,通用夹具：,三爪、四爪卡盘，平口钳等，一般由专业厂生产，常作为机床附件提供给用户。,2,）,专用夹具：,为某一工件特定工序专门设计的夹具，多用于批量生产中。,3,）通用可调整夹具及成组夹具：,夹具的部分元件可以更换，部分装置可以调整，以适应不同零件的加工。,4,）组合夹具：,由一套预先制造好的标准元件组合而成。根据工件的工艺要求，将不同的组合夹具元件像搭积木一样，组装成各种专用夹具。使用后，元件可拆开、洗净后存放，待需要时重新组装。组合夹具特别适用于新产品试制和单件小批生产。,5,）随行夹具：,在自动线或柔性制造系统中使用的夹具。,按夹具使用范围划分,3.3.1,机床夹具,16,3.3.1,机床夹具,三爪卡盘,四爪卡盘,万向平口钳,回转工作台,分度头,图,3-8,通用夹具,17,3.3.2,定位原理,图,3-9,六点定位原理,X,Z,Y,六点定位原理,要确定其空间位置，就需要限制其,6,个自由度,将,6,个支承抽象为,6,个,“,点,”,，,6,个点限制了工件的,6,个自由度，这就是六点定位原理。,任何一个物体在空间直角坐标系中都有,6,个自由度,用 表示,18,图,3-10,不完全定位图例,19,工件的,6,个自由度均被限制，称为完全定位。工件,6,个自由度中有,1,个或几个自由度未被限制，称为不完全定位。,完全定位与不完全定位,不完全定位主要有两种情况：,工件加工要求不需要限制某一个或某几个自由度。如加工平板上表面，要求保证平板厚度及与下平面的平行度，则只需限制,3,个自由度就够了。,3.3.2,定位原理,20,欠定位,工件加工时必须限制的自由度未被完全限制，称为欠定位。欠定位不能保证工件的正确安装，因而是不允许的。,图,3-10,欠定位示例,X,Z,Y,a）,b）,B,B,B,3.3.2,定位原理,21,22,过定位,过定位,工件某一个自由度（或某几个自由度）被两个（或两个以上）约束点约束，称为过定位。,过定位是否允许，要视具体情况而定：,1,）如果工件的定位面经过机械加工，且形状、尺寸、位置精度均较高，则过定位是允许的。有时还是必要的，因为合理的过定位不仅不会影响加工精度，还会起到加强工艺系统刚度和增加定位稳定性的作用。,2,）反之，如果工件的定位面是毛坯面，或虽经过机械加工，但加工精度不高，这时过定位一般是不允许的，因为它可能造成定位不准确，或定位不稳定，或发生定位干涉等情况。,3.3.2,定位原理,23,Z,X,Y,Z,X,Y,Z,X,Y,Z,X,Y,图,3-11,工件以平面定位,平面定位的主要形式是支承定位。常用的定位元件有支承钉、支承板、夹具支承件和夹具体的凸台及平面等。图,2-24,给出了平面定位的几种情况。,Z,X,Y,Z,X,Y,3.4.4,定位方法与定位元件,工件以平面定位,24,图,3-12,工件以圆孔定位,工件以圆孔定位多属于定心定位（定位基准为圆柱孔轴线）。常用定位元件是定位销和心轴。定位销有圆柱销、圆锥销、菱形销等形式；心轴有刚性心轴（又有过盈配合、间隙配合和小锥度心轴等）、弹性心轴之分。工件以圆孔定位所限制的自由度见图,2-25,。,X,Y,Z,X,Y,Z,X,Y,Z,X,Y,Z,X,Y,Z,X,Y,Z,3.4.4,定位方法与定位元件,工件以圆孔定位,25,图,3-13,工件以外圆柱面定位,工件以外圆柱面定位两种形式,：,定心定位和支承定位。工件以外圆柱面定心定位的情况与工件以圆孔定位的情况相仿（用套筒和卡盘代替心轴或柱销）。工件以外圆柱面支承定位的元件常采用,V,型块，短,V,型块限制,2,个自由度，长,V,型块（或两个短,V,型块组合）限制,4,个自由度。,X,Y,Z,X,Y,Z,X,Y,Z,X,Y,Z,X,Y,Z,3.4.4,定位方法与定位元件,工件以外圆柱面定位,26,除平面、圆孔、外圆柱面外，工件有时还可能以其它表面（如圆锥面、渐开线齿面、曲面等）定位。图,2-27,为工件以锥孔定位的例子，锥度心轴限制了除绕工件自身轴线转动外的,5,个自由度。,图,3-14,工件以锥孔定位,3.4.4,定位方法与定位元件,工件以其他表面定位,27,图,3-15,专用夹具,4,3,D,L,零件工序简图,3.5.4,机床夹具,28,可分为钻床夹具、铣床夹具、车床夹具、磨床夹具等。,按使用机床划分,可分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、真空夹具、电动夹具等。,按夹紧力源划分,3.5.4,机床夹具,夹具的分类,气动虎钳 液压夹具,29,在多个表面同时参与定位情况下，各定位表面所起作用有主次之分。通常称定位点数最多的表面为主要定位面或支承面，称定位点数次多的表面为第二定位基准面或导向面，称定位点数为,1,的表面为第三定位基准面或止动面。,3.4.4,定位方法与定位元件,定位表面的组合,X,Z,Y,图,3-16,工件在两顶尖上定位,在分析多个表面定位情况下各表面限制的自由度时，分清主次定位面很重要。如图,3-16,所示工件在两顶尖上的定位，应首先确定前顶尖限制的自由度，他们是 。然后再分析后顶尖限制的自由度。此时，应与前顶尖一起综合考虑，可以确定其限制的自由度是 。,30,机械制造技术基础,第,4,章,机械制造过程基础知识,4.1,机械制造工艺总论,31,4.1.1,机械制造工艺过程,机械制造中与产品生成直接有关的生产过程常被称为机械制造工艺过程,机械制造工艺过程,主要内容,毛坯和零件成形,铸造、锻压、冲压、焊接 、压制、烧结、注塑、压塑,机械加工,切削、磨削、特种加工,材料改性与处理,热处理、电镀、转化膜、涂装、热喷涂,机械装配,把零件按一定的关系和要求连接在一起，组合成部件和整台机械产品，包括零件的固定、连接、调整、平衡、检验和试验等工作,32,学习的内容,：,通过零件工艺性分析、毛坯的选择拟定工艺路线（加工余量的确定、工序尺寸及其公差的确定）,重点内容,：,工艺路线的拟定、工序尺寸及其公差的确定,工艺尺寸链的建立与解算,33,4.1.2,机械加工工艺过程及其组成,200.07,21,0.8,图,4-1,阶梯轴,32,40,250.07,35,0,-0.017,0.8,0.8,35,40,30,5,50,150,其余,倒角,145,3.2,21,flash,flash,工序,是指由一个或一组工人在同一台机床或同一个工作地，对一个或同时对几个工件所连续完成的那一部分机械加工工艺过程。,安装,在一道工序中，工件每经一次装夹后所完成的那部分工序称为安装。,34,4.1.2,机械加工工艺过程及其组成,工位,工件在机床上占据每一个位置所完成的那部分工序称为工位。,图,4-2,多工位加工,1,：装卸工件,2,：钻孔,3,：扩孔,4,：绞孔,flash,35,4.1.2,机械加工工艺过程及其组成,工步,指在加工表面不变、切削刀具不变的情况下所连续完成的那部分工序。（在一个工步内，若有几把刀具同时加工几个不同表面，称此工步为复合工步）,走刀,同一加工表面加工余量较大，可以分作几次工作进给，每次工作进给所完成的工步称为一次走刀。,a,）,立轴转塔车床的一个复合工步,b,）,钻孔、扩孔复合工步,图,4-3,复合工步,36,4.1.3,生产类型及其工艺特点,生产纲领,N,=,Q n,（,1+,% +,%,）,（,2-1,）,单件小批生产,批量生产,大批大量生产,式中,Q,产品年产量（件,/,年）；,n,每台产品中该零件数量（件,/,台）；,备品率；,废品率。,生产类型,37,机械制造技术基础,4.2,基准与装夹,Datum and Fixing,38,4.2.1,基准,基准,确定加工对象上几何要素间几何关系所依据的那些点、线、面称为基准。,设计基准,在设计图样上所采用的基准,图,4-4,定位支座零件,39,4.2.1,基准,工艺基准,在工艺过程中所采用的基准。又可分为：工序基准、定位基准、测量基准与装配基准。,图,4-5a,支座零件第,1,工序（车削）,40,4.2.1,基准,图,4-5b,支座零件第,1,工序（钻孔）,41,4.2.1,基准,图,4-5c,支座零件第,3,工序（钻、锪,4,分布孔）,42,4.2.1,基准,图,4-5d,支座零件第,4,工序（磨内孔、端面）,图,4-5e,支座零件第,5,工序（磨外圆、台阶面）,43,4.2.2,工件装夹,划线找正装夹,（图,4-7,）,精度不高，效率低，多用于形状复杂的铸件,直接找正装夹,（图,4-6,）,精度高，效率低，对工人技术水平高,夹具装夹,（图,4-8,）,精度和效率均高，广泛采用,装夹的含义,装夹又称安装，包括定位和夹紧两项内容。,定位,使工件在机床或夹具上占有正确位置,夹紧,对工件施加一定的外力，使其已确定的位置在加工过程中保持不变,工件装夹方法,44,4.2.2,工件装夹,图,4-6,直接找正安装,flash,毛坯孔,加工线,找正线,图,4-7,划线找正安装,flash,45,4.2.2,工件装夹,图,4-8,工件在夹具上装夹（滚齿夹具）,46,