机械加工工艺路线的拟订

时间:2015-09-18 12:55 来源:自动控制网

拟订工艺路线是设计工艺规程最为关键的一步，需顺序完成以下几个方面的工作。
     （一）选择定位基准
     在工艺规程设计中，正确选择定位基准，对保证零件技术要求、确定加工先后顺序有着至关重要的影响。定位基准有精基准与粗基准之分。用毛坯上未经加工的表面作定位基准，这种定位基准称为粗基准；用加工过的表面作定位基准，这种定位基准称为精基准。在选择定位基准时一般都是先根据零件的加工要求选择精基准，然后再考虑用那一组表面作粗基准才能把精基准加工出来。
     1．精基准的选择原则
     选择精基准一般应遵循以下几项原则：
     （1）基准重合原则
     （2）统一基准原则
     （3）互为基准原则
     （4）自为基准原则
     2．粗基准的选择原则
     工件加工的第一道工序所用基准都是粗基准，粗基准选择得正确与否，不但与第一道工序的加工有关，而且还将对该工件加工的全过程产生重大影响。选择粗基准，一般应遵循以下几项原则：
     （1）保证零件加工表面相对于不加工表面具有一定位置精度的原则
     （2）合理分配加工余量的原则
     （3）便于装夹的原则
     （4）在同一尺寸方向上粗基准一般不得重复使用的原则
     （二）零件表面加工方法的选择
     (三)加工阶段的划分
     当零件的加工质量要求较高时，一般都要经过粗加工、半精加工和精加工等三个阶段；如果零件的加工精度要求特别高、表面粗糙度要求特别小时，还要经过光整加工阶段。各个加工阶段的主要任务是：
     （1）粗加工阶段
     （2）半精加工阶段
     （3）精加工阶段
     （4）光整加工阶段
     将零件的加工过程划分为几个加工阶段的主要目的是：
     （1）保证零件加工质量
     （2）有利于及早发现毛坯缺陷并得到及时处理
     （3）有利于合理利用机床设备
     在选择加工方法时，一般总是首先根据零件主要表面的技术要求和工厂具体条件，先选定该表面终加工工序加工方法，然后再逐一选定该表面各有关前导工序的加工方法。例如，加工一个精度等级为1T6、表面粗糙度为0.2 的钢件外圆表面，其终加工工序选用精磨，则其前导工序可分别选为粗车、半精车和粗磨（参见图5-5）。主要表面的加工方案和加工方法选定之后，再选定次要表面的加工方案和加工方法。
     (三)加工阶段的划分
     当零件的加工质量要求较高时，一般都要经过粗加工、半精加工和精加工等三个阶段；如果零件的加工精度要求特别高、表面粗糙度要求特别小时，还要经过光整加工阶段。各个加工阶段的主要任务是：
     （1）粗加工阶段高效地切除加工表面上的大部分余量，使毛坯在形状和尺寸上接近成品零件。
     (2) 半精加工阶段去除粗加工后留下的误差和缺陷，使被加工工件达到一定精度，为精加工作准备，并完成一些次要表面的加工，例如钻孔、攻丝、铣键槽等。
     （3）精加工阶段保证各主要表面达到零件图规定的加工质量要求。
     （4）光整加工阶段对于精度要求很高（IT5以上）、表面粗糙度值要求很小（ 0.2μm）的表面，尚需设置光整加工阶段，其主要任务是降低表面粗糙度和进一步提高尺寸精度和形状精度，但一般没有提高表面间位置精度的作用。
将零件的加工过程划分为几个加工阶段的主要目的是：
     （1）保证零件加工质量粗加工阶段要切除加工表面上的大部分余量，切削力和切削热都比较大，装夹工件所需夹紧力亦较大，被加工工件会产生较大的受力变形和受热变形；此外，粗加工阶段从工件上切除大部分余量后，残存在工件中的内应力要重新分布，也会使工件产生变形。如果加工过程不划分阶段，把各个表面的粗、精加工工序混在一起交错进行，那么安排在工艺过程前期通过精加工工序获得的加工精度势必会被后续的粗加工工序所破坏，这是不合理的。加工过程划分为几个阶段以后，粗加工阶段产生的误差和缺陷，可以通过半精加工和精加工阶段逐步予以修正，零件的加工质量可以得到保证。
     （2）有利于及早发现毛坯缺陷并得到及时处理粗加工各表面后，由于切除了各加工表面的大部分加工余量，可及早发现毛坯的缺陷（气孔、砂眼、裂纹和加工余量不够），以便及时报废或修补，不会浪费后续精加工工序的制造费用。
     （3）有利于合理利用机床设备粗加工工序需选用功率大、精度不高的机床加工，精加工工序则应选用高精度机床加工。在高精度机床上安排做粗加工工作，机床精度会迅速下降，将某一表面的粗、精加工工作安排在同一机床上加工是不合理的。
应当指出，将工艺过程划分成几个不同的加工阶段进行是对零件整个加工过程而言的，不能拘泥于某一表面的加工，例如，工件的定位基面，在半精加工阶段（有时甚至在粗加工阶段）中就需要加工得很精确；而在精加工阶段中安排某些钻、攻螺纹孔之类的粗加工工序也是常见的。
当然，划分加工阶段并不是绝对的。在高刚度、高精度机床设备上加工刚性好、加工精度要求不特别高或加工余量不太大的工件就可以不必划分加工阶段；有些精度要求不太高的重型零件，由于运送工件和装夹工件费时费工，一般也不划分加工阶段，而是在一个工序中完成全部粗加工和精加工工作；在这类加工中，为减少夹紧变形对工件加工精度的影响，一般都在粗加工后松开夹紧装置，然后用较小的夹紧力重新夹紧工件，继续进行精加工，这对提高工件加工精度有利。
     （四）工序的集中与分散
确定加工方法之后，就要按零件加工的生产类型和工厂（车间）生产条件确定工艺过程的工序数。确定零件加工过程工序数有两种迥然不同的原则，一种是工序集中原则，另一种是工序分散原则。按工序集中原则组织工艺过程，就是使每个工序所包括的加工内容尽量多些，组成一个集中工序；最大限度的工序集中，就是在一个工序内完成工件所有表面的加工。按工序分散原则组织工艺过程，就是使每个工序所包括的加工内容尽量少些；最大限度的工序分散就是使每个工序只包括一个简单工步。
     按工序集中原则组织工艺过程的特点是：
     1）有利于采用自动化程度较高的高效率机床和工艺装备进行加工，生产效率高；
     2）工序数少，设备数少，可相应减少操作工人数和生产面积；
     3）工件的装夹次数少，不但可缩短辅助时间，而且由于在一次装夹中加工了许多表面，有利于保证各加工表面之间的相互位置精度要求。
     按工序分散原则组织工艺过程的特点是：
   1）所用机床和工艺装备简单，易于调整；
     2）对操作工人的技术水平要求不高；
     3）工序数多，设备数多，操作工人多，占用生产面积大。
     按工序集中原则和工序分散原则组织工艺过程各有特点，生产上都有应用。传统的以专用机床、组合机床为主体组建的流水生产线、自动生产线基本是按工序分散原则组织工艺过程的，可以实现高效生产，但对产品改型的适应性较差，转产比较困难。采用数控机床和加工中心加工零件都按工序集中原则组织工艺过程，虽然设备的一次性投资较高，但由于可重组生产的能力较强，生产适应性好，转产相对容易，仍然受到愈来愈多的重视。
     （五）工序先后顺序的安排
     1．机械加工工序的安排
     机械加工工序先后顺序的安排，一般应遵循以下几个原则：
     1）先加工定位基面，再加工其它表面；
     2）先加工主要表面，后加工次要表面；
     3）先安排粗加工工序，后安排精加工工序；
     4）先加工平面，后加工孔。
     安排数控加工顺序，尚须考虑以下情况：（1）在换刀时间大于工作台转位时间的情况下，为减少换刀次数和换刀时间，在不影响加工精度的条件下，宜将所有能用同一把刀具加工的表面都集中在一起依次完成；（2）为减少工作台转位误差和由于工作台转位带来的时间损失，在换刀时间小于工作台转位时间的情况下，采用工位集中加工原则安排加工顺序，即将所有能在一个工位加工的表面通过不断更换刀具的办法都集中在同一工位加工；（3）对于位置精度要求很高的孔系，宜在同一工位中安排该孔系各相关表面的加工工作，以消除工作台转位重复定位误差对孔系位置精度要求的影响。
     2．热处理工序及表面处理工序的安排
     为改善工件材料切削性能安排的热处理工序，例如退火、正火、调质等，应在切削加工之前进行。
     所谓人工时效，就是将毛坯件以50~100℃/h的速度加热到500~550℃，保温3~5h，然后以20~50℃/h的速度随炉冷却。所谓自然时效就是将毛坯件在露天放置几个月到几年时间，让毛坯件在自然界经受日晒雨淋的“锤炼”，使材料组织内部应力松弛并逐渐趋于稳定。
     3．其它工序的安排
     为保证零件制造质量，防止产生废品，需在下列场合安排检验工序：1）粗加工全部结束之后；2）送往外车间加工的前后；3）工时较长工序和重要工序的前后；4）最终加工之后，除了安排几何尺寸检验工序之外，有的零件还要安排探伤、密封、称重、平衡等检验工序。
零件表层或内腔的毛刺对机器装配质量影响甚大，切削加工之后，应安排去毛刺工序。
零件在进入装配之前，一般都应安排清洗工序。工件内孔、箱体内腔易存留切屑，研磨、珩磨等光整加工工序之后，微小磨粒易附着在工件表面上，要注意清洗。
在用磁力夹紧的工序之后，要安排去磁工序，不让带有剩磁的工件进入装配线。