泵類零件機械加工工藝基礎(chǔ) 講義

機械加工工藝基礎(chǔ)

了解泵類零件機械加工工藝過程的基本概念，工藝規(guī)程內(nèi)容及制定步驟。了解水泵典型零件（泵體、葉輪、軸等）的加工工藝。

教學目的：機加工工藝過程的基本概念

1．生產(chǎn)過程和工藝過程生產(chǎn)過程：將原材料轉(zhuǎn)變?yōu)槌善返娜^程。工藝過程：改變生產(chǎn)對象的形狀、尺寸、相對位置和性質(zhì)，使其成為成品或半成品的過程。工藝過程是生產(chǎn)過程的主要部分，其余為輔助過程。

2．工藝過程的組成安裝1工位1工步1走刀1工序走刀2工步2走刀1工位2安裝2走刀2機加工工藝過程的基本概念

2．工藝過程的組成工序：一個或一組工人、同一地點對同一或幾個工件連續(xù)完成的那一部分工藝過程。

單件小批和大批量加工劃分工序方法有很大差別。安裝：一次裝夾后所完成的那一部分工序。但一道工序可能需要多次安裝才能完成。一次安裝后也可能分多道工序加工。工位：一工序內(nèi)，一次安裝后，工件與夾具及設(shè)備可動部分一起相對刀具占據(jù)的每一個位置。工步：同一刀具連續(xù)加工同一性質(zhì)加工要素的工序內(nèi)容。走刀：或稱進給。余量大，需分次切削時，每次為一次走刀。生產(chǎn)綱領(lǐng)和生產(chǎn)類型

生產(chǎn)綱領(lǐng)：即年產(chǎn)量。企業(yè)計劃一年內(nèi)應當生產(chǎn)的產(chǎn)品產(chǎn)量和進度計劃。

生產(chǎn)類型：企業(yè)生產(chǎn)專業(yè)化程度的分類。即單件、成批和大量生產(chǎn)性質(zhì)。

生產(chǎn)類型主要依據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)確定。類型不同，工藝過程就不同。生產(chǎn)類型生產(chǎn)綱領(lǐng)（臺/年或件/年）重型零件（30kg以上）中型零件（4～30kg）輕型零件（4kg以下）單件生產(chǎn)≤5≤10≤100成批生產(chǎn)小批生產(chǎn)>5～100>10～150>100～500中批生產(chǎn)>100～300>150～500>500～5000大批生產(chǎn)>300～1000>500～5000>5000～50000大量生產(chǎn)>1000>5000>50000生產(chǎn)綱領(lǐng)和生產(chǎn)類型

機械加工工藝規(guī)程

工藝規(guī)程：規(guī)定零件制造工藝過程和操作方法等的工藝文件。

包括工藝路線、各工序具體加工內(nèi)容、所用機床夾具、切削參數(shù)及工時定額等。是指導生產(chǎn)的主要技術(shù)文件。是組織生產(chǎn)和管理的基本依據(jù)。是新建、擴建工廠車間的基本資料。

作用：常用工藝文件工藝過程卡工序卡刀具卡走刀路線卡1）產(chǎn)品的裝配圖和零件圖。2）產(chǎn)品驗收的質(zhì)量標準。3）產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領(lǐng)。4）毛坯的生產(chǎn)條件或協(xié)作關(guān)系。5）現(xiàn)有的生產(chǎn)條件和資料。6）國內(nèi)外先進工藝發(fā)展狀況設(shè)計準備資料制訂工藝規(guī)程的原則

制訂工藝規(guī)程的原則是，在一定的生產(chǎn)條件下，應保證優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低成本，即在保證質(zhì)量的前提下，爭取最好的經(jīng)濟效益。在制訂工藝規(guī)程時，應注意以下問題：(1)技術(shù)上的先進性在制訂工藝規(guī)程時，要了解當時國內(nèi)外本行業(yè)工藝技術(shù)的發(fā)展水平，通過必要的工藝試驗，積極采用合適的先進工藝和工藝裝備。(2)經(jīng)濟上的合理性在一定的生產(chǎn)條件下，可能會出現(xiàn)幾種能保證零件技術(shù)要求的工藝方案。此時應通過核算或相互對比，選擇經(jīng)濟上最合理的方案，使產(chǎn)品的能源、原材料消耗和成本最低。(3)有良好的勞動條件機械加工工藝規(guī)程設(shè)計

工藝規(guī)程設(shè)計的步驟1分析零件圖和產(chǎn)品裝配圖2確定毛坯的制造方法和形狀3擬定工藝路線4確定各工序的加工余量，計算工序尺寸和公差5確定各工序所用的設(shè)備、刀具、夾具、量具和輔助工具6確定各工序的切削用量及時間定額7確定各主要工序的技術(shù)要求及檢驗方法8填寫工藝文件工藝規(guī)程卡片零件數(shù)控加工的適應性

適于數(shù)控加工的內(nèi)容：（1）通用機床無法加工的內(nèi)容，應作為優(yōu)選內(nèi)容（如復雜線廓、型面）。（2）通用機床難加工、質(zhì)量也難以保證的內(nèi)容應作為重點選擇的內(nèi)容（如車錐面、斷面時，可利用數(shù)控車床的恒線速度功能，選擇最佳線速度，使加工后的表面粗糙度小而且均勻一致)。（3）通用機床效率低、工人勞動強度大的內(nèi)容，可在數(shù)控機床尚存在富余能力的基礎(chǔ)上進行選擇采用。不宜數(shù)控加工的內(nèi)容：（1）占機調(diào)整時間長，如以毛坯的粗基準定位加工第一個精基準、要用專用工裝協(xié)調(diào)的加工內(nèi)容。（2）加工部位分散，要多次安裝、設(shè)置原點，這時采用數(shù)控加工很麻煩，效果不明顯，可安排通用機床加工。機械加工工藝規(guī)程-工序卡片機械加工工藝規(guī)程-走刀路線圖零件加工工藝性分析

零件工藝性包括：

零件結(jié)構(gòu)形狀的合理性、幾何圖素關(guān)系的確定性、精度及技術(shù)要求的可實現(xiàn)性、工件材料的可切削性能等結(jié)構(gòu)形狀：在滿足使用要求的前提下加工的可行性和經(jīng)濟性。盡量避免懸臂、窄槽、內(nèi)腔尖角以及剛性不穩(wěn)的薄壁、細長桿之類的結(jié)構(gòu)，減少或避免采用成型刀具加工的結(jié)構(gòu)，孔系、內(nèi)轉(zhuǎn)角半徑等盡量按標準刀具尺寸統(tǒng)一以減少換刀次數(shù)，深腔處窄槽和轉(zhuǎn)角尺寸要充分考慮刀具的剛性等等。幾何關(guān)系：視圖完整、正確，表達清楚無歧義，幾何元素的關(guān)系應明確，避免在圖紙上可能出現(xiàn)加工輪廓的數(shù)據(jù)不充分、尺寸模糊不清及尺寸封閉干涉等缺陷。零件加工工藝性分析

精度與技術(shù)要求：包括尺寸精度、形位公差和表面粗糙度。在滿足使用要求的前提下若能降低精度要求，則可降低加工難度，減少加工次數(shù)，提高生產(chǎn)率，降低成本。尺寸標注應便于編程且盡可能利于設(shè)計基準、工藝基準的統(tǒng)一。工件材質(zhì)：零件毛坯材料及熱處理要求，是選擇刀具（材料、幾何參數(shù)及使用壽命），確定加工工序、切削用量及選擇機床的重要依據(jù)。在滿足零件功能的前提下，盡量使用廉價的國產(chǎn)材料，不選貴重緊缺材料。毛坯的確定

鑄件鍛件型材焊接件冷壓件粉末冶金件毛坯類型砂型鑄金屬模鑄壓力鑄模鍛自由鍛冷軋熱軋沖壓冷擠毛坯選擇

毛坯種類選擇1）零件的材料及對零件力學性能的要求。鑄鐵→鑄件，高強度→鍛件，一般性能→型材或鑄鋼2）零件的結(jié)構(gòu)形狀與外形尺寸。軸→鍛件或型材，大件→鑄件

3）生產(chǎn)類型和生產(chǎn)條件。小批→砂型鑄或自由鍛，大批→模鍛、精密鑄，減少粗加工量，提高效率

4）充分考慮利用新工藝、新技術(shù)和新材料。

毛坯形狀和尺寸選擇：（1）鑄鍛件毛坯余量應足夠大。鑄件有夾渣、疏松，鍛件有黑皮、飛邊和凹凸不平。（2）小、薄或組合件可考慮按多件連體備料，加工完成后再割開。（3）不便裝夾的零件應加設(shè)裝夾余料，工藝凸臺、凸耳，最后去除。工藝路線的擬定

加工表面加工方法經(jīng)濟精度等級IT表面粗糙度μm加工表面加工方法經(jīng)濟精度等級IT表面粗糙度μm外圓柱面和端面粗車半精車精車粗磨精磨研磨超精加工金剛車11～139～107～88～9655～6612.5～503.2～6.30.8～1.60.4～0.80.1～0.40.012～0.10.012～0.10.025～0.4圓柱孔鉆孔粗鏜半精鏜精鏜、鉸粗磨精磨珩磨研磨11～1211～128～97～87～86～76～75～612.5～256.3～12.51.6～3.20.8～1.60.2～0.80.1～0.20.025～0.10.025～0.1平面粗刨（銑）精刨（銑）粗磨11～138～108～912.5~501.6～6.31.25～5平面精磨刮研研磨6～76～750.16～1.250.16～1.250.006~0.1各種表面不同加工方法的經(jīng)濟精度及表面粗糙度

經(jīng)濟精度：在正常加工條件下所能達到的加工精度及表面粗糙度

選擇表面加工方法

首先應了解各種加工方法所能達到的經(jīng)濟精度，然后考慮：1）零件的材料及性質(zhì)。有色金屬的精加工不宜采用磨削，因為有色金屬易使砂輪堵塞，因此常采用高速精細車削或金剛鏜等切削加工方法

2）零件的形狀與尺寸。形狀復雜、尺寸較大的零件，其上的孔一般不宜采用拉削或磨削；直徑大于Φ60mm的孔不宜采用鉆、擴、鉸等

3）選擇的加工方法要與生產(chǎn)類型相適應

。大批量生產(chǎn)應選用高生產(chǎn)率的和質(zhì)量穩(wěn)定的加工方法，而單件、小批生產(chǎn)應盡量選擇通用設(shè)備和避免采用非標準的專用刀具來加工。

4）具體的生產(chǎn)條件

?？紤]工廠現(xiàn)有的加工設(shè)備及其工藝能力、工人的技術(shù)水平，以充分利用現(xiàn)有設(shè)備和工藝手段，同時也要注意不斷引進新技術(shù)，對老設(shè)備進行技術(shù)改造，挖掘企業(yè)的潛力，不斷提高工藝水平劃分加工階段

加工階段一般為：粗加工、半精加工、精加工和光整加工。1）有利于保證加工質(zhì)量

。可使大切削量粗切引起的變形充分釋放，由半精、精加工逐步校正。2）合理地使用設(shè)備

。普通機床粗加工，數(shù)控機床精加工。充分發(fā)揮粗、精加工設(shè)備特點，有利于長期保證機床精度。

3）有利于及早發(fā)現(xiàn)毛坯的缺陷

。粗加工安排在前，若發(fā)現(xiàn)了毛坯缺陷，及時予以報廢，以免繼續(xù)加工造成工時的浪費。

4）便于安排熱處理工序

。粗加工后要時效消除應力，精加工前要淬火，淬火變形可由精加工消除。粗精加工分開，使機床臺數(shù)和工序數(shù)增加，批量較小時，機床負荷率低、不經(jīng)濟。所以當工件批量小、精度要求不太高、工件剛性較好時也可以不分或少分階段。重型零件由于輸送及裝夾困難，一般在一次裝夾下完成粗精加工。工序的劃分

工序劃分的原則：（1）工序集中的原則：將加工集中在少數(shù)幾道工序內(nèi)完成?？蓽p少裝夾次數(shù)、減少機床使用數(shù)量和占地面積、簡化了生產(chǎn)組織和計劃調(diào)度工作。

但機床、工裝一次性投資大，調(diào)整維修費事、不利于階段劃分。（2）工序分散的原則：將加工分散到較多的工序內(nèi)進行。每工序內(nèi)容簡單，所用設(shè)備、工裝也簡單，調(diào)整維修方便，對工人要求低。

但使用設(shè)備多、占地面積大、使用工人多。工序劃分的方法：（1）刀具集中分序法：用同一把刀具加工完所有可加工的部位后再換刀完成它們所有可加工的部位。減少換刀次數(shù)、縮短空程時間，減少誤差。（2）粗精加工分序法：完成全部粗加工、半精加工，最后作全部精加工。（3）加工部位分序法：按“先面后孔”、“先簡單后復雜”、“先低后高（精度）”的加工順序?qū)π杓庸さ牟课粍澐止ば?。加工順序的安?/p>

（1）“基準先行”原則基準表面先加工，為后續(xù)工序作可靠的定位。如軸類零件第—道工序一般為車端面鉆中心孔，然后以中心孔定位加工其它表面。（2）“先面后孔”原則當零件上有較大的平面可以用來作為定位基準時，總是先加工平面，再以平面定位加工孔，保證孔和平面之間的位置精度，這樣定位比較穩(wěn)定，裝夾也方便，并可避免粗糙面鉆孔引起的偏斜。（3）“先主后次”原則先加工主要表面（位置精度要求較高的基準面和工作表面）后加工次要表面（如鍵槽、螺孔、緊固小孔等）。次要表面一般在主要表面達到一定精度后，最終精加工之前。（4）“先粗后精”原則對于精度要求較高的零件，按由粗到精的順序依次進行，逐步提高加工精度。這一點對于剛性較差的零件，尤其不能忽視。其它工序的安排

熱處理工序的安排：（1）粗加工前的預備熱處理：消除組織的不均勻，細化晶粒，改善金屬的切削加工性能

。有退火、正火和調(diào)質(zhì)。（2）中間工序間的時效退火熱處理：消除殘余應力引起工件的變形

。（3）精加工前的最終熱處理：獲得零件使用上所需要的力學性能、表面硬度和抗蝕性，如淬火、滲碳、滲氮等。因淬火變形大，最終做磨削加工。輔助工序