《加工中心加工與編程》課件-任務(wù)一 數(shù)控銑床加工中心 零件加工工藝參數(shù)確定的原理與方法

加工中心加工與編程數(shù)控銑床與加工中心的基本操作零件的毛坯選擇和成形方法比較毛坯的選擇1常用毛坯成形方法的比較201毛坯的選擇01.毛坯的選擇機器制造中，大部分零件是先通過鑄造成形、鍛壓成形或焊接成形方法制得毛坯，再通過切削加工制成的。毛坯的選擇對機械制造質(zhì)量、成本、使用性能和產(chǎn)品形象有著重要的影響。材料的成形過程是機械制造的重要工藝過程。零件的使用要求決定了毛坯形狀特點，各種不同的使用要求和形狀特點，形成了相應(yīng)的毛坯成形工藝要求。1.毛坯選擇的原則毛坯選擇的原則，應(yīng)在滿足使用要求的前提下，盡可能地降低生產(chǎn)成本，使產(chǎn)品在市場上具有競爭能力。

1)工藝性原則01.毛坯的選擇1.毛坯選擇的原則外部質(zhì)量形狀尺寸化學(xué)成分金屬組織力學(xué)性能物理性能化學(xué)性能內(nèi)部質(zhì)量加工精度零件的使用要求表面粗糙度

1)工藝性原則01.毛坯的選擇1.毛坯選擇的原則

1)工藝性原則01.毛坯的選擇①不能采用鍛壓成形的方法和避免采用焊接成形的方法來制造灰口鑄鐵零件，避免采用鑄造成形方法制造流動性較差的薄壁毛坯；②不能采用普通壓力鑄造的方法成形致密度要求較高或鑄后需熱處理的毛坯；對于不同零件的使用要求，必須考慮零件材料的工藝特性(鑄造性能、鍛造性能、焊接性能等)來確定采用何種毛坯成形方法。1.毛坯選擇的原則

1)工藝性原則01.毛坯的選擇③不能采用錘上模鍛的方法鍛造銅合金等再結(jié)晶速度較低的材料；④不能用埋弧自動焊焊接仰焊位置的焊縫；⑤不能采用電阻焊方法焊接銅合金構(gòu)件；⑥不能采用電渣焊焊接薄壁構(gòu)件等等。對于不同零件的使用要求，必須考慮零件材料的工藝特性(鑄造性能、鍛造性能、焊接性能等)來確定采用何種毛坯成形方法。1.毛坯選擇的原則

1)工藝性原則01.毛坯的選擇切削加工余量較大的毛坯不宜采用普通壓力鑄造成形，不然會暴露鑄件表皮下的孔洞；盡量避免采用高牌號珠光體球墨鑄鐵和簿壁灰口鑄鐵，否則難以切削加工。VS區(qū)別需要切削加工的毛坯選擇毛坯成形方法的同時，要兼顧后續(xù)機加工的可加工性。1.毛坯選擇的原則

1)工藝性原則01.毛坯的選擇選擇毛坯成形方法的同時，要兼顧后續(xù)機加工的可加工性。一些結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難以采用單種成形方法成形的毛坯，既要考慮各種成形方案結(jié)合的可能性，也需考慮這些結(jié)合是否會影響機械加工的可加工性。1.毛坯選擇的原則

2)適應(yīng)性原則01.毛坯的選擇在毛坯成形方案的選擇中，還要考慮適應(yīng)性原則。即根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)形狀、外形尺寸和工作條件要求，選擇適應(yīng)的毛坯方案。對于階梯軸類零件當各臺階直徑相差不大時，可用棒料；若相差較大，則宜采用鍛造毛坯。對于形狀復(fù)雜和薄壁的毛坯一般不應(yīng)采用金屬型鑄造；對于尺寸較大的毛坯通常不采用模鍛、壓力鑄造和熔模鑄造，多數(shù)采用自由鍛、砂型鑄造和焊接等方法制坯。1.毛坯選擇的原則

2)適應(yīng)性原則01.毛坯的選擇零件的工作條件不同，選擇的毛坯類型也不同。如機床主軸和手柄都是軸類零件，但主軸是機床的關(guān)鍵零件，尺寸形狀和加工精度要求很高，受力復(fù)雜且在長期使用過程中只允許發(fā)生很微小的變形，因此要選用具有良好綜合力學(xué)性能的45鋼或40Cr，經(jīng)鍛造制坯及嚴格切削加工和熱處理制成。1.毛坯選擇的原則

2)適應(yīng)性原則01.毛坯的選擇零件的工作條件不同，選擇的毛坯類型也不同。而機床手柄則采用低碳鋼圓棒料或普通灰口鑄鐵件為毛坯，經(jīng)簡單的切削加工即可完成，不需要熱處理。1.毛坯選擇的原則

2)適應(yīng)性原則01.毛坯的選擇零件的工作條件不同，選擇的毛坯類型也不同。故高速大功率內(nèi)燃機曲軸一般采用強度和韌性較好的合金結(jié)構(gòu)鋼鍛造成形;功率較小時可采用球墨鑄鐵鑄造成形或用中碳鋼鍛造成形。再如內(nèi)燃機曲軸在工作過程中承受很大的拉伸、彎曲和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，應(yīng)具有良好的綜合力學(xué)性能對于受力不大且為圓形曲面的直軸，可采用圓鋼下料直接切削加工成形。1.毛坯選擇的原則3)生產(chǎn)條件兼顧原則01.毛坯的選擇毛坯的成形方案要根據(jù)生產(chǎn)條件選擇。①現(xiàn)場毛坯制造的實際工藝水平、設(shè)備狀況②外協(xié)的可能性和經(jīng)濟性③同時還要考慮因生產(chǎn)發(fā)展而采用較先進的毛坯制造方法。生產(chǎn)條件1.毛坯選擇的原則3)生產(chǎn)條件兼顧原則01.毛坯的選擇毛坯的成形方案要根據(jù)生產(chǎn)條件選擇。盡可能利用現(xiàn)有生產(chǎn)條件完成毛坯制造任務(wù)。

若難以滿足要求時，則應(yīng)考慮改變零件的材料和(或)毛坯成形方法，也可通過外協(xié)加工或外購解決。1.毛坯選擇的原則4)經(jīng)濟性原則01.毛坯的選擇經(jīng)濟性原則就是使零件的制造材料費、能耗費、工時費用等成本最低。應(yīng)在滿足零件使用要求的前提下，把幾套預(yù)選方案作經(jīng)濟性比較，從中選出整體生產(chǎn)成本低廉的方案。一般，選擇毛坯的種類和制造方法時，應(yīng)使毛坯尺寸、形狀盡量與成品零件相近，從而減少加工余量，提高材料的利用率，減少機械加工工作量。但是毛坯越精確，制造就越困難，費用也越高。1.毛坯選擇的原則4)經(jīng)濟性原則01.毛坯的選擇因此，生產(chǎn)綱領(lǐng)大時，應(yīng)采用精度高、生產(chǎn)率高的毛坯制造方法，這時雖然一次投資較大，但增大的毛坯制造費用可由減少的材料消耗及機械加工費用得到補償。對于單件小批量零件：可采用手工砂型鑄造、自由鍛造、手工電弧焊、板金鉗工等成形方法生產(chǎn)；對于批量大的零件：可采用機器造型、模鍛、埋弧自動焊或其他自動焊接方法和板料沖壓等成形方法制造毛坯。1.毛坯選擇的原則5)可持續(xù)性發(fā)展原則01.毛坯的選擇環(huán)境惡化和能源枯竭已是21世紀人類必須解決的重大問題，在發(fā)展工業(yè)生產(chǎn)的同時，必須考慮環(huán)保和節(jié)能問題，不能干圈一塊廠房，毀一片山林的蠢事。1.毛坯選擇的原則5)可持續(xù)性發(fā)展原則01.毛坯的選擇工藝流程設(shè)計應(yīng)以可持續(xù)發(fā)展為原則，自覺維護生態(tài)環(huán)境。應(yīng)做到以下幾點：盡量減少能源消耗，在制定工藝流程中應(yīng)考慮選擇能耗小的成形方案，并盡量選用低能耗成形方法的材料，合理進行工藝設(shè)計，盡量采用凈成形、凈終成形的新工藝。1不使用對環(huán)境有害和會產(chǎn)生對環(huán)境有害物質(zhì)的材料，采用加工廢棄物少、容易再生處理、能夠?qū)崿F(xiàn)回收利用的材料。2少用或不用煤、石油等直接作為加熱燃料，避免排出大量CO2氣體，導(dǎo)致地球溫度升高。302常用毛坯成形方法的比較02.常用毛坯成形方法的比較02鍛造03粉末冶金鑄造0106非金屬材料成形05焊接07快速成形04沖壓常用的毛坯成形方法02.常用毛坯成形方法的比較

1.鑄造鑄造是液態(tài)金屬充填型腔后凝固成形的成形方法，要求熔融金屬流動性好、收縮性好，鑄造材料利用率高，適用于制造各種尺寸和批量且形狀復(fù)雜尤其具有復(fù)雜內(nèi)腔的零件，如支座、殼體、箱體、機床床身等。02.常用毛坯成形方法的比較

1.鑄造手工砂型鑄造是單件、小批量生產(chǎn)鑄件的常用方法。大批量生產(chǎn)常采用機器造型。特種鑄造常用于生產(chǎn)特殊要求或有色金屬鑄件。02.常用毛坯成形方法的比較

2.鍛造鍛造是固態(tài)金屬在壓力下塑性變形的成形方法，要求金屬的塑性較好、變形抗力小。鍛造方法適用于制造受力較大、組織致密、質(zhì)量均勻的鍛件，如轉(zhuǎn)軸、齒輪、曲軸和叉桿等。02.常用毛坯成形方法的比較

2.鍛造①自由鍛工裝簡單、準備周期短，但產(chǎn)品形狀簡單，是單件生產(chǎn)和大型鍛件的唯一鍛造方法。②胎模鍛是在自由鍛設(shè)備上采用胎模進行鍛造的方法，可鍛造中小批量較復(fù)雜的中小型鍛件。③模鍛，材料利用率和生產(chǎn)率遠高于自由鍛，適合鍛造批量較大、較復(fù)雜的中小型鍛件。鍛造種類02.常用毛坯成形方法的比較

3.粉末冶金粉末冶金通過成形、燒結(jié)等工序，利用金屬粉末和(或)非金屬粉末間的原子擴散、機械楔合、再結(jié)晶等獲得零件或毛坯。02.常用毛坯成形方法的比較

3.粉末冶金粉末冶金材料利用率和生產(chǎn)率高，制品精度高，適合于制造有特殊性能要求的材料和形狀較復(fù)雜的中、小型零件。如制造減磨材料、結(jié)構(gòu)材料、摩擦材料、硬質(zhì)合金、難熔金屬材料、特殊電磁性材料、過濾材料等板、帶、棒、管、絲各種型材，以及齒輪、鏈輪、棘輪、軸套類等各種零件；可以制造重量僅百分之幾克的小制品，也可制造近2噸重的大型坯料。02.常用毛坯成形方法的比較

4.沖壓沖壓是借助沖模使金屬產(chǎn)生分離或變形的成形方法，要求金屬塑性成形時塑性好、變形抗力小。沖壓可獲得各種尺寸且形狀較為復(fù)雜的零件，材料利用率和生產(chǎn)率高。沖壓廣泛應(yīng)用于汽車、儀表行業(yè)，是大批量制造質(zhì)量輕、剛度好的零件和形狀復(fù)雜的殼體的首選成形方法。02.常用毛坯成形方法的比較

4.沖壓02.常用毛坯成形方法的比較5.焊接焊接是通過加熱或加壓使被焊材料產(chǎn)生共同熔池或塑性變形或原子擴散而實現(xiàn)連接的，要求材料在焊接時的淬硬傾向以及產(chǎn)生裂紋和氣孔等缺陷的傾向較小。焊接可獲得各種尺寸且形狀較復(fù)雜的零件，材料利用率高，采用自動化焊接可達到很高的生產(chǎn)率，適用于形狀復(fù)雜或大型構(gòu)件的連接成形，也可用于異種材料的連接和零件的修補。02.常用毛坯成形方法的比較5.焊接02.常用毛坯成形方法的比較6.塑料成形塑料成形可在較低的溫度(一般在400℃以下)采用注射、擠出、模壓、澆注、燒結(jié)、真空成形、吹塑等方法制成制品。由于塑料的原料來源豐富易得，制取方便，成形加工簡單，可以少無切削加工，成本低廉，性能優(yōu)良，所以塑料在國民經(jīng)濟中得到廣泛的應(yīng)用。02.常用毛坯成形方法的比較6.塑料成形02.常用毛坯成形方法的比較6.塑料成形02.常用毛坯成形方法的比較7.陶瓷成形陶瓷成形種類注漿成形法可塑成形法模壓成形法02.常用毛坯成形方法的比較7.陶瓷成形陶瓷的特點密度低，比重只有鋼的1/3，彈性模量高、缺口敏感性小，耐高溫，膨脹系數(shù)低，硬度高，摩擦系數(shù)較低，熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性好、電性能好，屬耐高溫耐腐蝕絕緣材料。在制備過程中需經(jīng)過高溫處理，其制備工藝路線長，加工和質(zhì)量控制難度大。因此，先進陶瓷制品的成本較高。陶瓷成形的特點02.常用毛坯成形方法的比較8.復(fù)合材料成形復(fù)合材料是由基體材料和增強材料復(fù)合而成的一類多相材料。復(fù)合材料保留了組成材料的各自的優(yōu)點，獲得單一材料無法具備的優(yōu)良綜合性能。02.常用毛坯成形方法的比較8.復(fù)合材料成形①它的成形特征是材料與結(jié)構(gòu)一次成形，即在形成復(fù)合材料的同時也就得到了結(jié)構(gòu)件。②這一特點使構(gòu)件的零件數(shù)目減少,整體化程度提高；③同時由于減少甚至取消了接頭，避免或減少了鉚、焊等工藝從而減輕了構(gòu)件質(zhì)量，改善并提高了構(gòu)件的耐疲勞性和穩(wěn)定性。成形特征02.常用毛坯成形方法的比較8.復(fù)合材料成形復(fù)合材料材料結(jié)構(gòu)成形是一次完成的，成形過程中零件的外部公差與內(nèi)部質(zhì)量便是成形的關(guān)鍵。表3常用的材料成形方法比較成形方法成形特點對材料的工藝要求制件特征材料利用率生產(chǎn)率主要應(yīng)用尺寸結(jié)構(gòu)鑄造液態(tài)金屬填充型腔流動性好，集中縮孔各種可復(fù)雜較高低～高型腔較復(fù)雜尤其是內(nèi)腔復(fù)雜的制件，如箱體、殼體、床身、支座等自由鍛固態(tài)金屬塑性變形變形抗力較小，塑性較好各種簡單較低低傳動軸、齒輪坯、炮筒等模鍛中小件可較復(fù)雜較高較高或高受力較大或較復(fù)雜，且形狀較復(fù)雜的制件，如齒輪、閥體、叉桿、曲軸等沖壓各種可較復(fù)雜較高較高或高重量輕且剛度好的零件以及形狀較復(fù)雜的殼體，如箱體、罩殼、汽車覆蓋件、儀表板、容器等02.常用毛坯成形方法的比較成形方法成形特點對材料的工藝要求制件特征材料利用率生產(chǎn)率主要應(yīng)用尺寸結(jié)構(gòu)粉末冶金粉末間原子擴散、再結(jié)晶，有時重結(jié)晶粉末流動性較好，壓縮性較大中小件可較復(fù)雜高較高精密零件或特殊性能的制品，如軸承、金剛石工具，硬質(zhì)合金，活塞環(huán)、齒輪等焊接通過金屬熔池液態(tài)凝固，或塑性變形，或原子擴散實現(xiàn)連接淬硬、裂紋、氣孔等傾向較小各種可復(fù)雜較高低～高形狀復(fù)雜或大型構(gòu)件的連接成形，異種材料間的連接，零件的修補等表3常用的材料成形方法比較（續(xù)）02.常用毛坯成形方法的比較成形方法成形特點對材料的工藝要求制件特征材料利用率生產(chǎn)率主要應(yīng)用尺寸結(jié)構(gòu)塑料成形采用注射、擠出、模壓、澆注、燒結(jié)、真空成形、吹塑等方法制成制品流動性好、收縮性、吸水性、熱敏性小各種可復(fù)雜較高較高或高一般結(jié)構(gòu)零件、一般耐磨傳動零件，減磨自潤滑零件，耐腐蝕零件等。如化工管道、儀表殼罩等陶瓷成形陶瓷材料通過制粉、配料、成形、高溫?zé)Y(jié)獲得制品坯體結(jié)構(gòu)均勻并有一定的致密度中小件可較復(fù)雜較高低～較高高硬度，耐高溫、耐腐蝕絕緣零件，如刀具、高溫軸承、泵、閥表3常用的材料成形方法比較（續(xù)）02.常用毛坯成形方法的比較成形方法

成形特點對材料的工藝要求制件特征材料利用率生產(chǎn)率主要應(yīng)用尺寸結(jié)構(gòu)復(fù)合材料成形基體材料和增強材料復(fù)合而成的一類多相材料，材料與結(jié)構(gòu)一次成纖維有高強度和剛度，有合理的含量、尺寸和分布；基體有一定的塑性、韌性各種可復(fù)雜較高低～較高高比強度、比模量、化學(xué)穩(wěn)定性和電性能好，如船、艇、車身及配件，管道、閥門、儲罐、高壓氣瓶等快速成形通過離散獲得堆積的路徑和方式，通過堆積材料疊加起來成形三維實體有利于快速精確地加工原型零件；當原型直接用作制件、模具時，原型的力學(xué)性能和物理化學(xué)性能要滿足使用要求；當原型間接使用時，其性能要有利于后續(xù)處理工藝各種可復(fù)雜高單件成形速度快產(chǎn)品設(shè)計、方案論證、產(chǎn)品展示、工業(yè)造型、模具、家用電器、汽車、航空航天、軍事裝備、材料、工程、醫(yī)療器具、人體器官模型、生物材料組織等表3常用的材料成形方法比較（續(xù)）02.常用毛坯成形方法的比較謝謝觀看加工中心加工與編程主講人：謝正加工中心加工與編程數(shù)控銑床與加工中心的基本操作主講人：謝正零件結(jié)構(gòu)的工藝性分析零件結(jié)構(gòu)的工藝性概念1零件結(jié)構(gòu)的工藝性分析方法2具體實例分析301零件結(jié)構(gòu)的工藝性概念01.零件結(jié)構(gòu)的工藝性概念零件結(jié)構(gòu)的工藝性零件結(jié)構(gòu)的工藝性良好是指這種結(jié)構(gòu)的零件被加工的難易程度。是指所設(shè)計的零件，在保證使用要求的的前提下，能較經(jīng)濟、高效、合格地加工出來。

電液伺服閥閥套結(jié)構(gòu)零件結(jié)構(gòu)工藝性的好壞是相對的、變化的01.零件結(jié)構(gòu)的工藝性概念02零件結(jié)構(gòu)的工藝性分析方法02.零件結(jié)構(gòu)的工藝性分析方法零件結(jié)構(gòu)的工藝性分析方法

1.從零件的整體結(jié)構(gòu)出發(fā)分析2.從零件的每個組成要素出發(fā)分析3.從零件的裝卸角度出發(fā)分析4.合理使用組合件03具體實例分析03.具體分析實例（1）增加工藝凸臺零件整體的結(jié)構(gòu)工藝性1便于裝夾03.具體分析實例（2）增設(shè)裝夾凸緣或裝夾孔零件整體的結(jié)構(gòu)工藝性1便于裝夾

03.具體分析實例（3）改變結(jié)構(gòu)或增加輔助安裝面零件整體的結(jié)構(gòu)工藝性1便于裝夾03.具體分析實例零件整體的結(jié)構(gòu)工藝性1便于裝夾軸承蓋結(jié)構(gòu)的改進03.具體分析實例零件整體的結(jié)構(gòu)工藝性2零件的結(jié)構(gòu)應(yīng)有足夠的剛度薄壁套增設(shè)凸緣減少工件在夾緊力或切削力作用下的變形03.具體分析實例零件整體的結(jié)構(gòu)工藝性2零件的結(jié)構(gòu)應(yīng)有足夠的剛度床身導(dǎo)軌03.具體分析實例零件整體的結(jié)構(gòu)工藝性2零件的結(jié)構(gòu)應(yīng)有足夠的剛度03.具體分析實例零件整體的結(jié)構(gòu)工藝性2零件的結(jié)構(gòu)應(yīng)有足夠的剛度03.具體分析實例零件整體的結(jié)構(gòu)工藝性3有利于保證加工精度、減少輔助工藝時間，提高生產(chǎn)率（1）同類結(jié)構(gòu)要素應(yīng)盡量統(tǒng)一03.具體分析實例零件整體的結(jié)構(gòu)工藝性3有利于保證加工精度、減少輔助工藝時間，提高生產(chǎn)率（1）同類結(jié)構(gòu)要素應(yīng)盡量統(tǒng)一

03.具體分析實例零件整體的結(jié)構(gòu)工藝性3有利于保證加工精度、減少輔助工藝時間，提高生產(chǎn)率（1）同類結(jié)構(gòu)要素應(yīng)盡量統(tǒng)一

03.具體分析實例零件整體的結(jié)構(gòu)工藝性3有利于保證加工精度、減少輔助工藝時間，提高生產(chǎn)率（2）盡量減少安裝次數(shù)、調(diào)刀次數(shù)軸上多鍵槽的布局加工面應(yīng)等高03.具體分析實例零件整體的結(jié)構(gòu)工藝性3有利于保證加工精度、減少輔助工藝時間，提高生產(chǎn)率（2）盡量減少安裝次數(shù)、調(diào)刀次數(shù)

03.具體分析實例零件整體的結(jié)構(gòu)工藝性3有利于保證加工精度、減少輔助工藝時間，提高生產(chǎn)率（3）有相互位置精度要求的表面，最好能在一次安裝中加工。

03.具體分析實例零件整體的結(jié)構(gòu)工藝性3有利于保證加工精度、減少輔助工藝時間，提高生產(chǎn)率（3）有相互位置精度要求的表面，最好能在一次安裝中加工。軸套03.具體分析實例零件整體的結(jié)構(gòu)工藝性3有利于保證加工精度、減少輔助工藝時間，提高生產(chǎn)率撥叉結(jié)構(gòu)要便于多件同時加工（4）便于多件一起加工，提高生產(chǎn)效率03.具體分析實例零件整體的結(jié)構(gòu)工藝性3有利于保證加工精度、減少輔助工藝時間，提高生產(chǎn)率（4）便于多件一起加工，提高生產(chǎn)效率便于多件同時加工03.具體分析實例零件整體的結(jié)構(gòu)工藝性3有利于保證加工精度、減少輔助工藝時間，提高生產(chǎn)率（4）便于多件一起加工，提高生產(chǎn)效率03.具體分析實例零件整體的結(jié)構(gòu)工藝性3有利于保證加工精度、減少輔助工藝時間，提高生產(chǎn)率（4）便于多件一起加工，提高生產(chǎn)效率五齒牙嵌離合器加工四齒牙嵌離合器加工03.具體分析實例零件組成要素的結(jié)構(gòu)要便于加工1盡量避免內(nèi)表面的加工Ra1.6Ra1.6在箱體內(nèi)安裝軸承座的結(jié)構(gòu)03.具體分析實例零件組成要素的結(jié)構(gòu)要便于加工2盡量減少加工面積

減少加工面積03.具體分析實例零件組成要素的結(jié)構(gòu)要便于加工2盡量減少加工面積

03.具體分析實例零件組成要素的結(jié)構(gòu)要便于加工2盡量減少加工面積Ra0.8Ra0.8Ra0.8Ra12.503.具體分析實例零件組成要素的結(jié)構(gòu)要便于加工3便于進刀和退刀多聯(lián)齒輪的越程槽必要時，留出足夠的退刀槽、空刀槽或越程槽等03.具體分析實例零件組成要素的結(jié)構(gòu)要便于加工3便于進刀和退刀

03.具體分析實例零件組成要素的結(jié)構(gòu)要便于加工3便于