工艺路线的拟订是制定工艺规程的关键,是对工艺过程进行总体布局。
加工经济精度是指在正常加工条件下所能保证的加工精度和表面粗糙度。表10-7~表10-9摘录了一些加工方法所能达到的加工经济精度和表面粗糙度。
表10-7 外圆表面加工方案
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表10-8 孔加工方案
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表10-9 平面加工方案
选择加工方法时,应综合考虑零件表面的形状、尺寸及其精度和表面粗糙度,以及零件的整体结构、质量、材料性能和热处理等要求,达到同时满足加工质量、生产效率和经济性的目的。选择时具体考虑下列因素:
1)所选加工方法应能获得相应的经济精度及表面粗糙度;
2)所选加工方法应考虑零件材料的可加工性;
3)所选加工方法应考虑零件的结构形状和尺寸;
4)所选加工方法应考虑生产类型和现场生产条件。
在了解了各种加工方法的经济精度和综合考虑以上因素后,便可根据加工表面的技术要求,根据经验或工艺手册来确定加工方法,再结合实际情况或工艺实验进行修改,最终选定出该表面的加工方法。
零件的切削加工过程一般划分为粗加工、半精加工和精加工三个阶段。
(1)粗加工阶段
其主要任务是尽快切除毛坯上各加工表面的大部分加工余量,使毛坯在形状和尺寸上接近零件成品,同时为半精加工阶段提供精基准。
(2)半精加工阶段
其主要任务是减小粗加工中留下的误差和表面缺陷层,使加工面达到一定的精度,并为主要表面的精加工做好准备,同时完成一些次要表面的最后加工。
(3)精加工阶段
其主要任务是保证零件各主要表面达到图样规定的技术要求。
划分加工阶段有利于保证加工质量;有利于合理使用机床设备;有利于及时发现毛坯缺陷;便于安排热处理。
在选定了零件上各个表面的加工方法和划分了加工阶段后,具体到对一个零件的加工过程安排多少工序数量的问题,可采用两种不同的原则来确定。一是工序集中的原则,即零件的加工集中在少数工序内完成,而每一道工序的加工内容却比较多;二是工序分散的原则,即整个工艺过程中工序数量多,而每一道工序的加工内容却比较少。
(1)工序集中的特点
1)便于采用高效的专用设备和工艺装备及数控加工技术,从而大大提高生产率。
2)可减少零件的装夹次数,减少辅助时间,也易于保证这些表面的相互位置精度。
3)由于工序数目少,缩短了工艺路线,也减少了设备数量,相应地减少了操作工人和生产面积,从而简化了生产计划和生产组织工作。(www.xing528.com)
4)由于专用设备和工艺装备的结构较复杂、调整和维修困难,因此,生产准备周期长及投资比较大,产品变换比较困难。
(2)工序分散的特点
1)工序内容单一,可采用结构比较简单的机床设备和工艺装备,调整容易,对工人的技术水平要求低。
2)可采用最合理的切削用量,减少机动时间。
3)生产准备工作量小,变换产品容易。
4)机床设备数量多,工人数量多,生产面积大。
5)由于工序数目多,使零件在加工过程中的装夹次数增多,较难保证零件加工表面的相互位置精度。
在一般情况下,单件小批生产时,常采用工序集中的原则组织生产;大批大量生产时,若使用多刀、多轴的自动或半自动高效机床、加工中心,可采用工序集中的原则组织生产,也可将工序分散后组织流水线生产,从目前的技术发展趋势来看,应多采用工序集中的原则制定工艺过程和组织生产。成批生产应尽可能采用转塔车床、多刀半自动车床等高效机床,使工序适当集中。
机械加工工序的安排应遵循以下原则。
(1)基准先行
零件加工一般多从精基准的加工开始,再以精基准定位加工其他表面。因此,精基准一般应安排在工艺过程一开始就进行加工。如基准面不止一个时,应按照逐步提高精度的原则,先确定基准面的转换顺序,然后考虑其他各表面的加工顺序。
(2)先粗后精
零件的加工应先进行粗加工,再进行半精加工,最后进行精加工及光整加工,这样有利于逐步消除加工误差和表面缺陷层,从而逐步提高零件的加工精度和表面质量。在对重要表面进行精加工之前,有时需对精基准进行修整,以利于保证重要表面的加工精度。
(3)先主后次
先安排主要表面的加工,再把次要表面(如键槽、螺孔、销孔等)的加工穿插其中。因次要表面一般都与主要表面有一定的相对位置要求,应以主要表面作为基准进行加工,所以次要表面的加工一般应放在主要表面的半精加工以后、精加工以前进行。
(4)先面后孔
箱体、底座、支架等零件,具有轮廓尺寸远比其他表面尺寸大的平面,用它作为精基准加工孔,比较稳定可靠,也容易加工,有利于保证孔的精度。
热处理工序在工艺路线中的安排,主要取决于零件的材料和热处理的目的及要求。
(1)正火和退火
正火和退火通常安排在毛坯制造之后粗加工之前进行,其目的是改善切削加工性能,消除毛坯制造时产生的内应力。
(2)调质
调质常安排在粗加工之后,半精加工之前进行。调质也可作为对硬度和耐磨性要求不高的零件的最终热处理。
(3)淬火
淬火后一般安排回火,并将淬火工序安排在半精加工之后,精加工之前进行。对于整体淬火的零件,淬火前应将所有的切削加工的表面加工完,以防止零件淬硬后不能加工。
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