數(shù)控加工的工藝基礎(chǔ)

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1、第 三 章 數(shù) 控 加 工 的 工 藝 基 礎(chǔ) 第 一 節(jié) 基 本 概 述一 、 生 產(chǎn) 過 程 和 工 藝 過 程（ 一 ） 生 產(chǎn) 過 程 把 原 材 料 轉(zhuǎn) 變 為 成 品 的 全 過 程 ， 稱 為 生產(chǎn) 過 程 。 生 產(chǎn) 過 程 一 般 包 括 原 材 料 的 運(yùn)輸 、 倉 庫 保 管 、 生 產(chǎn) 技 術(shù) 準(zhǔn) 備 、 毛 坯 制造 、 機(jī) 械 加 工 、 裝 配 、 檢 驗(yàn) 、 噴 涂 和 包裝 等 。 1.工 序 一 個(gè) 或 一 組 工 人 ， 在 一 個(gè) 工 作 地 對(duì) 一 個(gè)或 同 時(shí) 對(duì) 幾 個(gè) 工 件 所 連 續(xù) 完 成 的 那 一 部 分 工 藝過 程 ， 稱 為 工

2、序 。2.工 步 在 加 工 表 面 或 加 工 工 具 不 變 的 情 況 下 ，所 連 續(xù) 完 成 的 那 一 部 分 工 序 內(nèi) 容 ， 稱 為 工 步 。3.進(jìn) 給 在 一 個(gè) 工 步 內(nèi) ， 若 被 加 工 表 面 需 切 除 的余 量 較 大 ， 可 分 幾 次 切 削 ， 每 次 切 削 稱 為 一 次進(jìn) 給 。（ 二 ） 工 藝 過 程 4.安 裝 工 件 經(jīng) 一 次 裝 夾 后 所 完 成 的 那 一 道 工 序 ，稱 為 安 裝 。5.工 位 為 了 完 成 一 定 的 工 序 部 分 ， 一 次 裝 夾 工件 后 ， 工 件 （ 或 裝 配 元 件 ） 與 夾 具 或 設(shè)

3、 備 的 可動(dòng) 部 分 一 起 相 對(duì) 刀 具 或 設(shè) 備 的 固 定 部 分 所 占 據(jù)的 每 一 個(gè) 位 置 ， 稱 為 工 位 。 如 圖 3-5所 示 。 （ 一 ） 生 產(chǎn) 綱 領(lǐng)二 、 生 產(chǎn) 綱 領(lǐng) 和 生 產(chǎn) 類 型 生 產(chǎn) 綱 領(lǐng) 是 指 企 業(yè) 在 計(jì) 劃 期 內(nèi) 應(yīng) 當(dāng) 生 產(chǎn) 的 產(chǎn) 品量 和 進(jìn) 度 計(jì) 劃 ， 通 常 稱 為 年 產(chǎn) 量 ， 按 下 式 計(jì) 算 ： 11 aQnN （ 二 ） 生 產(chǎn) 類 型 生 產(chǎn) 類 型 是 指 企 業(yè) （ 或 車 間 、 工 段 、 班 組 、 工作 地 ） 生 產(chǎn) 專 業(yè) 化 程 度 的 分 類 ， 一 般 分 為 以 下三

4、類 ：F單 件 生 產(chǎn)F大 量 生 產(chǎn)F成 批 生 產(chǎn) 第 二 節(jié) 機(jī) 械 加 工 工 藝 規(guī) 程 的 制 訂 規(guī) 定 零 件 制 造 工 藝 過 程 和 操 作 方 法 等 的 文 件 。稱 為 工 藝 規(guī) 程 ， 有 以 下 作 用 ：工 藝 規(guī) 程 是 指 導(dǎo) 生 產(chǎn) 的 主 要 技 術(shù) 文 件 。工 藝 規(guī) 程 是 生 產(chǎn) 組 織 和 管 理 工 作 的 基 本 依 據(jù) 。工 藝 規(guī) 程 是 新 建 或 擴(kuò) 建 工 廠 或 車 間 的 基 本 資料 。 一 、 工 藝 規(guī) 程 的 作 用 1.產(chǎn) 品 裝 配 圖 和 零 件 工 作 圖 。2.產(chǎn) 品 的 生 產(chǎn) 綱 領(lǐng) 。3.產(chǎn) 品 驗(yàn)

5、 收 的 質(zhì) 量 標(biāo) 準(zhǔn) 。4.現(xiàn) 有 的 生 產(chǎn) 條 件 和 資 料 。5.國 內(nèi) 、 外 同 類 產(chǎn) 品 的 有 關(guān) 工 藝 資 料 等 。二 、 工 藝 規(guī) 程 制 訂 時(shí) 所 需 的 原 始 資 料 （ 1） 零 件 圖 的 完 整 性 與 正 確 性 分 析 。（ 2） 零 件 技 術(shù) 要 求 分 析（ 3） 尺 寸 標(biāo) 注 方 法 分 析 。 （ 4） 零 件 材 料 分 析 。三 、 工 藝 規(guī) 程 制 訂 的 步 驟 及 方 法（ 一 ） 零 件 的 工 藝 分 析1.產(chǎn) 品 的 零 件 圖 和 裝 配 圖 分 析 。2.零 件 的 結(jié) 構(gòu) 工 藝 性 分 析 零 件 結(jié) 構(gòu)

6、工 藝 性 是 指所 設(shè) 計(jì) 的 零 件 在 能 滿 足 使 用 要 求 的 前 提 下 制造 的 可 行 性 和 經(jīng) 濟(jì) 性 。 F零 件 的 材 料 及 其 力 學(xué) 性 能 。F生 產(chǎn) 類 型 。F零 件 的 結(jié) 構(gòu) 形 狀 和 外 形 尺 寸 。（ 二 ） 毛 坯 的 確 定確 定 毛 坯 時(shí) 主 要 考 慮 以 下 因 素 ： F外 圓 表 面 加 工 方 法 的 選 擇 車 和 磨F內(nèi) 孔 表 面 加 工 方 法 的 選 擇 鉆 擴(kuò) 鉸 鏜 拉 磨F平 面 加 工 方 法 的 選 擇 銑 刨 車 磨 拉 研 磨 刮F平 面 輪 廓 和 曲 面 輪 廓 加 工 方 法 的 選 擇 數(shù)

7、控 銑線 切 割 磨（ 三 ） 工 藝 路 線 設(shè) 計(jì)1.加 工 方 法 的 選 擇 F粗 加 工 階 段 其 任 務(wù) 是 提 高 生 產(chǎn) 率 。F半 精 加 工 階 段 其 任 務(wù) 是 為 主 要 表 面 的 精 加 工做 好 準(zhǔn) 備 ， 并 可 完 成 一 些 次 要 表 面 加 工 。F精 加 工 階 段 其 任 務(wù) 是 全 面 保 證 加 工 質(zhì) 量 。F光 整 加 工 階 段 是 提 高 尺 寸 精 度 、 減 小 表 面 粗糙 度 。2.加 工 階 段 的 劃 分（ 1） 各 加 工 階 段 的 主 要 任 務(wù) F保 證 加 工 質(zhì) 量F合 理 使 用 設(shè) 備F便 于 及 時(shí) 發(fā)

8、現(xiàn) 毛 坯 缺 陷F便 于 安 排 熱 處 理 工 藝（ 2） 劃 分 加 工 階 段 的 目 的 F工 序 劃 分 原 則 工 序 集 中 和 工 序 分 散F工 序 劃 分 方 法 (p63下 )3.工 序 的 劃 分4.加 工 順 序 的 安 排F切 削 加 工 工 序 的 安 排F熱 處 理 工 序 的 安 排F輔 助 工 序 的 安 排F工 序 間 的 銜 接 1.機(jī) 床 的 選 擇2.定 位 基 準(zhǔn) 與 夾 緊 方 案 的 確 定3.夾 具 的 選 擇4.刀 具 的 選 擇5.量 具 的 選 擇6.進(jìn) 給 路 線 的 確 定 和 工 步 順 序 的 安 排7.工 序 加 工 余 量

9、 、 工 序 尺 寸 及 其 偏 差 的 確 定8.切 削 用 量 的 確 定9.時(shí) 間 定 額 的 確 定（ 四 ） 工 序 設(shè) 計(jì) 1.機(jī) 械 加 工 工 藝 過 程 卡 片2.機(jī) 械 加 工 工 藝 卡 片3.機(jī) 械 加 工 工 序 卡 片 4.數(shù) 控 加 工 工 序 卡 片5.數(shù) 控 加 工 刀 具 卡 片6.數(shù) 控 加 工 進(jìn) 給 路 線 圖（ 五 ） 填 寫 工 藝 文 件 加 工 余 量 是 指 加 工 過 程 中 ， 所 切 去 的 金 屬 層 厚 度 。余 量 有 工 序 余 量 和 加 工 總 余 量 之 分 。 工 序 余 量 是相 鄰 兩 工 序 的 工 序 尺 寸 之

10、 差 ； 加 工 總 余 量 是 毛 坯尺 寸 與 零 件 圖 的 設(shè) 計(jì) 尺 寸 之 差 ， 它 等 于 各 工 序 余量 之 和 。 即 右 式 .(中 間 工 序 的 工 序 余 量 與 工 序 尺寸 及 其 公 差 的 關(guān) 系 如 圖 3-10.)第 三 節(jié) 加 工 余 量 的 確 定一 、 加 工 余 量 的 概 念 ni iZZ 1 加 工 余 量 有 單 邊 余 量 和 雙 邊 余 量 之 分 。 平 面 的 加工 余 量 則 指 單 邊 余 量 ， 內(nèi) 圓 和 外 圓 等 回 轉(zhuǎn) 體 表 面 ，加 工 余 量 指 雙 邊 余 量 。 如 圖 3-11所 示 。F對(duì) 于 外 圓

11、表 面 2Z=da-dbF對(duì) 于 內(nèi) 圓 表 面 2Z=db-da （ 1） 上 工 序 表 面 粗 糙 度 Ra和 缺 陷 層 Da 如圖 3-12。二 、 影 響 加 工 余 量 的 因 素1.上 工 序 的 各 種 表 面 缺 陷 和 誤 差 （ 2） 上 工 序 的 尺 寸 公 差 Ta。 圖 3-10本 工序 余 量 應(yīng) 包 含 上 工 序 的 尺 寸 公 差 .（ 3） 上 工 序 的 形位 公 差 （ 也 稱 空間 誤 差 ） a 如圖 3-13。 軸 線 直線 度 誤 差 的 2倍須 計(jì) 入 本 工 序 加工 余 量 . 2.本 工 序 的 裝 夾 誤 差 b 裝 夾 誤 差

12、包 括 定 位 誤 差 ， 夾 緊 誤 差 及 夾 具 本 身 的誤 差 。 1.經(jīng) 驗(yàn) 估 算 法 此 法 是 憑 工 藝 人 員 的 實(shí) 踐 經(jīng) 驗(yàn) 估計(jì) 加 工 余 量 。三 、 確 定 加 工 余 量 的 方 法2.查 表 修 正 法 將 工 廠 生 產(chǎn) 實(shí) 踐 和 試 驗(yàn) 研 究 積 累的 有 關(guān) 加 工 余 量 的 資 料 制 成 表 格 ， 并 匯 編 成手 冊(cè) 。3.分 析 計(jì) 算 法 此 法 是 根 據(jù) 加 工 余 量 計(jì) 算 公 式和 一 定 的 實(shí) 驗(yàn) 資 料 ， 對(duì) 影 響 加 工 余 量 的 各 項(xiàng)因 素 進(jìn) 行 綜 合 分 析 和 計(jì) 算 來 確 定 加 工 余 量

13、 的一 種 方 法 。 第 四 節(jié) 工 序 尺 寸 及 其 公 差 的 確 定其 計(jì) 算 方 法 是 由 最 后 一 道 工 序 開 始 向 前 推 算 ， 其 具 體 步 驟 如 下 ：1） 確 定 毛 坯 總 余 量 和 工 序 余 量2） 確 定 工 序 公 差 。3） 計(jì) 算 工 序 基 本 尺 寸 。4） 標(biāo) 注 工 序 尺 寸 公 差 。見 圖 3-15及 73頁 ,74頁 .一 、 基 準(zhǔn) 重 合 時(shí) 工 序 尺 寸 及 其公 差 的 計(jì) 算 （ 一 ） 工 藝 尺 寸 鏈二 、 基 準(zhǔn) 不 重 合 時(shí) 工 序 尺 寸 及 其公 差 的 計(jì) 算（ 1） 工 藝 尺 寸 鏈 的 概

14、 念（ 2） 工 藝 尺 寸 鏈 的 特 征（ 3） 工 藝 尺 寸 鏈 的 組 成1.工 藝 尺 寸 鏈 的 概 念F封 閉 環(huán) :工 藝 尺 寸 鏈 中 間 接 得 到 的 尺 寸 .F組 成 環(huán) :除 封 閉 環(huán) 以 外 的 其 他 環(huán) .F組 成 環(huán) 的 判 別 增 環(huán) ,減 環(huán) (尺 寸 鏈 回 路 ,箭 頭 .) （ 1） 封 閉 環(huán) 的 基 本 尺 寸2.工 藝 尺 寸 鏈 計(jì) 算 的 基 本 公 式 1 11 nmj jmi i AAA（ 2） 封 閉 環(huán) 的 極 限 尺 寸 1 1 min1 maxmax nmj jmi i AAA （ 3） 封 閉 環(huán) 的 平 均 尺 寸（

15、 4） 封 閉 環(huán) 的 上 、 下 偏 差 1 11 nmj jMmi iMM AAA 1 11 nmj jmi i EIAESAESA（ 5） 封 閉 環(huán) 的 公 差 11ni iTATA （ 二 ） 工 序 尺 寸 及 其 公 差 的 計(jì) 算1.定 位 基 準(zhǔn) 與 設(shè) 計(jì) 基 準(zhǔn) 不 重 合 的 工 序 尺 寸計(jì) 算2.數(shù) 控 編 程 原 點(diǎn) 與 基 準(zhǔn) 不 重 合 的 工 序 尺 寸計(jì) 算 第 五 節(jié) 機(jī) 械 加 工 精 度 及 表 面 質(zhì) 量（ 一 ） 加 工 精 度 尺 寸 精 度 限 制 加 工 表 面 與 其 基 準(zhǔn) 間 尺 寸 誤 差不 超 過 一 定 的 范 圍 。 幾 何

16、形 狀 精 度 限 制 加 工 表 面 的 宏 觀 幾 何 形 狀誤 差 。 相 互 位 置 精 度 限 制 加 工 表 面 與 其 基 準(zhǔn) 間 的 相互 位 置 誤 差 。一 、 加 工 精 度 和 表 面 質(zhì) 量 的 基 本 概 念 （ 二 ） 表 面 質(zhì) 量1.表 面 層 的 幾 何 形 狀 偏 差 表 面 粗 糙 度 指 零 件 表 面 的 微 觀 幾 何 形 狀 誤 差 。 表 面 波 紋 度 指 零 件 表 面 周 期 性 的 幾 何 形 狀 誤 差 。2.表 面 層 的 物 理 、 力 學(xué) 性 能 冷 作 硬 化 殘 余 應(yīng) 力 表 面 層 金 相 組 織 變 化 二 、 表 面

17、 質(zhì) 量 對(duì) 零 件 使 用 性 能 的 影 響 對(duì) 零 件 耐 磨 性 的 影 響 當(dāng) 兩 個(gè) 零 件 相 互 接 觸 時(shí) ， 實(shí)質(zhì) 上 只 是 兩 個(gè) 零 件 接 觸 表 面 上 的 一 些 凸 峰 相 互 接觸 ， 因 此 實(shí) 際 接 觸 面 積 比 理 論 接 觸 面 積 要 小 得 多 ，從 而 使 單 位 面 積 上 的 壓 力 很 大 。 對(duì) 零 件 疲 勞 強(qiáng) 度 的 影 響 零 件 表 面 層 的 殘 余 應(yīng) 力 對(duì)疲 勞 強(qiáng) 度 的 影 響 很 大 。 當(dāng) 殘 余 應(yīng) 力 為 拉 應(yīng) 力 時(shí) ，在 拉 應(yīng) 力 作 用 下 ， 會(huì) 使 表 面 的 裂 紋 擴(kuò) 大 ， 而 降

18、低零 件 的 疲 勞 強(qiáng) 度 ， 減 少 了 產(chǎn) 品 的 使 用 壽 命 。 （ 一 ） 工 藝 系 統(tǒng) 的 幾 何 誤 差三 、 影 響 加 工 精 度 的 因 素1.主 軸 誤 差 機(jī) 床 主 軸 是 裝 夾 刀 具 或 工 件 的 位 置基 準(zhǔn) ， 它 的 誤 差 也 將 直 接 影 響 工 件 的 加 工 質(zhì) 量 。2.導(dǎo) 軌 誤 差 （ 二 ） 工 藝 系 統(tǒng) 受 力 變 形 引 起 的 誤 差 工 藝 系 統(tǒng) 在 切 削 力 、 傳 動(dòng) 力 、 慣 性 力 、 夾 緊 力 以及 重 力 等 的 作 用 下 ， 會(huì) 產(chǎn) 生 相 應(yīng) 的 變 形 ， 從 而 破壞 已 調(diào) 好 的 刀 具

19、 與 工 件 之 間 的 正 確 位 置 ， 使 工 件產(chǎn) 生 幾 何 形 狀 誤 差 和 尺 寸 誤 差 。 （ 三 ） 工 藝 系 統(tǒng) 熱 變 形 引 起 的 誤 差1.機(jī) 床 的 熱 變 形 對(duì) 機(jī) 床 的 熱 變 形 構(gòu) 成 影 響 的 因素 主 要 有 電 動(dòng) 機(jī) 、 電 器 和 機(jī) 械 動(dòng) 力 源 的 能 量 損 耗轉(zhuǎn) 化 發(fā) 出 的 熱 。 這 些 熱 都 將 或 多 或 少 的 使 機(jī) 床 機(jī)身 、 工 作 臺(tái) 和 主 軸 等 部 位 發(fā) 生 變 形 ， 如 圖 所 示 。 2.工 件 的 熱 變 形 由 于 切 削 熱 的 作 用 ， 工 件 在 加 工 過 程 中 產(chǎn) 生熱

20、 變 形 ， 因 其 熱 膨 脹 影 響 了 尺 寸 精 度 和 形 狀精 度 。 四 、 影 響 表 面 粗 糙 度 的 工 藝 因 素1.工 件 材 料 一 般 韌 性 較 大 的 塑 性 材 料 ，加 工 后 表 面 粗 糙 度 較 大 ， 而 韌 性 較 小 的塑 性 材 料 加 工 后 易 得 到 較 小 的 表 面 粗 糙度 。2.切 削 用 量 進(jìn) 給 量 越 大 ， 殘 留 面 積 高 度越 高 ， 零 件 表 面 越 粗 糙 。 因 此 ， 減 小 進(jìn)給 量 可 有 效 的 減 小 表 面 粗 糙 度 。 3.刀 具 幾 何 參 數(shù) 主 偏 角 、 副 偏 角 及 刀 尖 圓

21、弧 半 徑 對(duì) 零 件 表 面 粗 糙 度 有 直 接 影 響 。4.切 削 液 切 削 夜 的 冷 卻 和 潤 滑 作 用 能 減 小切 削 過 程 中 的 界 面 摩 擦 ， 降 低 切 削 區(qū) 溫 度 ，抑 制 積 屑 瘤 的 產(chǎn) 生 ， 因 此 可 大 大 減 小 表 面粗 糙 度 。 第 六 節(jié) 軸 類 零 件 的 加 工一 、 常 見 軸 類 零 件 和 技 術(shù) 要 求1.常 見 軸 類 零 件 光 軸 空 心 軸 臺(tái) 階 軸 偏 心 軸 （ 1） 直 徑 精 度 和 幾 何 形 狀 精 度（ 2） 相 互 位 置 精 度（ 3） 表 面 粗 糙 度2.軸 類 零 件 的 技 術(shù)

22、要 求 二 、 軸 零 件 的 材 料 、 毛 坯1.軸 類 零 件 的 材 料 一 般 軸 類 零 件 的 材 料 常 用45鋼 ， 通 過 正 火 、 調(diào) 質(zhì) 、 淬 火 等 不 同 的 熱 處理 工 藝 ， 獲 得 一 定 的 強(qiáng) 度 、 韌 性 和 耐 磨 性 。2.軸 類 零 件 的 毛 坯 軸 類 零 件 的 毛 坯 有 棒 料 、 鍛件 和 鑄 件 三 種 。 三 、 車 偏 心 軸 工 藝 分 析1.工 件 結(jié) 構(gòu) 分 析 點(diǎn) 擊 視 頻 畫 面 播 放 2.采 用 一 夾 一 頂 的 裝 夾 方 法 粗 車 外 圓 、 粗 切 槽點(diǎn) 擊 視 頻 畫 面 播 放 3.找 偏 心

23、 軸 點(diǎn) 擊 視 頻 畫 面 播 放 4.粗 車 外 圓 后 鉆 孔 點(diǎn) 擊 視 頻 畫 面 播 放 5.車 偏 心 軸 要 點(diǎn) 點(diǎn) 擊 視 頻 畫 面 播 放 第 七 節(jié) 箱 體 類 零 件 的 加 工一 、 箱 體 類 零 件 的 結(jié) 構(gòu) 特 點(diǎn) 和 技 術(shù) 要 求1.箱 體 類 零 件 的 結(jié) 構(gòu) 特 點(diǎn) 由 左 圖 可 見 ： 各種 箱 體 零 件 盡 管形 狀 各 異 ， 尺 寸不 一 ， 但 它 們 均有 空 腔 、 結(jié) 構(gòu) 復(fù)雜 、 壁 厚 不 均 等共 同 特 點(diǎn) 。 2.箱 體 類 零 件 的 主 要 技 術(shù) 要 求（ 1） 孔 徑 精 度（ 2） 孔 與 孔 及 平 面 的

24、 位 置 精 度（ 3） 主 要 平 面 的 精 度（ 4） 表 面 粗 糙 度 二 、 箱 體 類 零 件 的 材 料 和 毛 坯 箱 體 類 零 件 的 材 料 一 般 用 灰 鑄 鐵 ， 常 用 的 牌號(hào) 為 HT200。 這 是 因 為 灰 鑄 鐵 不 僅 成 本 低 ，而 且 具 有 較 好 的 耐 磨 性 、 可 鑄 性 、 可 切 削 性和 阻 尼 特 性 。 鑄 件 毛 坯 的 加 工 余 量 視 生 產(chǎn) 批 量 而 定 。 單 件小 批 生 產(chǎn) 多 用 木 模 手 工 造 型 ， 毛 坯 精 度 低 ，加 工 余 量 大 ； 大 批 大 量 生 產(chǎn) 時(shí) ， 通 常 采 用 金

25、屬 模 機(jī) 器 造 型 ， 毛 坯 精 度 高 ， 加 工 余 量 小 。 三 、 箱 體 零 件 的 加 工 工 藝 分 析1.箱 體 零 件 主 要 表 面 加 工 方 法 的 選 擇（ 1） 箱 體 平 面 加 工（ 2） 箱 體 軸 承 支 承 孔 加 工 2.箱 體 零 件 定 位 基 準(zhǔn) 的 選 擇（ 1） 粗 基 準(zhǔn) 的 選 擇（ 2） 精 基 準(zhǔn) 的 選 擇1） 單 件 小 批 生 產(chǎn) 時(shí) 以 裝 配 面 為 精 基 準(zhǔn) 。2） 大 批 大 量 生 產(chǎn) 時(shí) 以 一 面 兩 孔 作 精 基 準(zhǔn) 。3.擬 定 箱 體 工 藝 過 程 的 共 性 原 則（ 1） 加 工 順 序 為 先 面 后 孔（ 2） 加 工 階 段 粗 精 分 開（ 3） 工 序 間 合 理 安 排 熱 處 理 4.車 床 主 軸 加 工 工 藝 過 程 5.箱 體 加 工 的 主 要 工 序 分 析（ 1） 保 證 平 行 孔 系 孔 距 精 度 的 方 法F找 正 法F坐 標(biāo) 法F鏜 模 法 （ 2） 保 證 同 軸 孔 系 同 軸 度 的 方 法F利 用 已 加 工 孔 作支 撐 導(dǎo) 向F采 用 調(diào) 頭 鏜 第 三 章 結(jié) 束 !