一、零件工藝性分析
1、查零件圖的完整性: 審查零件圖上的尺寸標(biāo)注是否完整、結(jié)構(gòu)表達(dá)是否清楚。
2、分析技術(shù)要求是否合理:
(1) 加工表面的尺寸精度;
(2) 主要加工表面的形狀精度;
(3) 主要加工表面的相互位置精度;
(4) 表面質(zhì)量要求;
(5) 熱處理要求。
零件上的尺寸公差、形位公差和表面粗糙度的標(biāo)注,應(yīng)根據(jù)零件的功能經(jīng)濟(jì)合理地決定。過高的要求會增加加工難度,過低的要求會影響工作性能,兩者都是不允許的。
3、審查零件材料選用是否適當(dāng):
材料的選擇既要滿足產(chǎn)品的使用要求,又要考慮產(chǎn)品成本,盡可能采用常用材料,如45號鋼,少用貴重金屬。
4、零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析:
(1) 零件結(jié)構(gòu)工藝性: 是指所設(shè)計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。
它包括零件的各個制造過程中的工藝性,有零件結(jié)構(gòu)的鑄造、鍛造、沖壓、焊接、熱處理、切削加工等工藝性。由此可見,零件結(jié)構(gòu)工藝性涉及面很廣,具有綜合性,必須全面綜合地分析。
在制訂機械加工工藝規(guī)程時,主要進(jìn)行零件切削加工工藝性分析。
(2)機械加工對零件局部結(jié)構(gòu)工藝性的要求
機械加工對零件局部結(jié)構(gòu)工藝性的要求例舉如下:
1) 便于刀具的趨進(jìn)和退出:如邊緣孔的鉆削;
2)保證刀具正常工作:例如
圖a所示結(jié)構(gòu),孔的入口端和出口端都是斜面或曲面,鉆孔時鉆頭兩個刃受力不均,容易引偏,而且鉆頭也容易損壞,宜改用圖b所示結(jié)構(gòu)。
圖c所示孔結(jié)構(gòu),入口是平的,但出口都是曲面,宜改用圖d所示結(jié)構(gòu)。
3)保證能以較高的生產(chǎn)率加工:例如
①被加工表面形狀應(yīng)盡量簡單
圖a所示鍵槽形狀只能用生產(chǎn)率較低的鍵槽銑刀加工,圖b所示結(jié)構(gòu)就能用生產(chǎn)率較高的三面刃銑刀加工。
②盡量減少加工面積
下圖1所示兩種氣缸套零件,圖b所示結(jié)構(gòu)比圖a所示結(jié)構(gòu)加工面積小,工藝性好。
下圖2所示箱體零件耳座結(jié)構(gòu),圖b、圖c所示結(jié)構(gòu)不但省料而且生產(chǎn)效率高,它的工藝性就優(yōu)于圖a所示結(jié)構(gòu)。
③盡量減少加工過程的裝夾次數(shù)
加工圖示零件螺孔,需作兩次裝夾,先鉆、攻螺孔B、C,然后翻身裝夾,再鉆、攻螺孔A。如果設(shè)計允許,宜將螺孔A改成圖左上角的結(jié)構(gòu)。
④盡量減少工作行程次數(shù)
圖b所示平面結(jié)構(gòu)只需一次工作行程就可以銑出來,工藝性好。圖a示平面結(jié)構(gòu)需作3次工作行程才能加工完,工藝性差。
⑤應(yīng)統(tǒng)一或減少尺寸種類
右圖2軸上槽寬尺寸統(tǒng)一,可減少刀具種類,減少換刀時間。
⑥避免深孔加工:例如
左圖為深孔加工,工藝難;采用右圖結(jié)構(gòu),避免深孔加工,節(jié)約了零件材料。
⑦應(yīng)外表面聯(lián)接代替內(nèi)表面聯(lián)接:例如
⑧零件的結(jié)構(gòu)應(yīng)與生產(chǎn)類型相適應(yīng)。例如
例如:在大批量生產(chǎn)中,圖a所示箱體同軸孔系結(jié)構(gòu)是工藝性好的結(jié)構(gòu);在單件小批生產(chǎn)中,則認(rèn)為圖b是工藝性好的結(jié)構(gòu)。
這是因為在大批大量生產(chǎn)中采用專用雙面組合鏜床加工,此機床可以從箱體兩端向中進(jìn)給鏜孔。采用專用組合鏜床,一次性投資雖然高,但因產(chǎn)量大,分?jǐn)偟矫總€零件上的工藝成本并不多,經(jīng)濟(jì)上仍是合理的。
⑨有位置要求或同方向的表面能在一次裝夾中加工出來。例如
⑩零件要有足夠的剛性,便于采用高速和多刀切削。例如
加工時,工件要承受切削力和夾緊力的作用,工件剛性不足易發(fā)生變形,影響加工精度。圖示兩種零件結(jié)構(gòu),圖b所示結(jié)構(gòu)有加強筋,零件剛性好,加工時不易產(chǎn)生變形,其工藝性就比圖a所示結(jié)構(gòu)好。
思考題:分析右圖中零件局部結(jié)構(gòu)工藝性存在的問題,并提出改進(jìn)意見。
(3) 機械加工對零件整體結(jié)構(gòu)工藝性的要求
零件是各要素、各尺寸組成的一個整體,所以更應(yīng)考慮零件整體結(jié)構(gòu)的工藝性,具體有以下幾點要求:
1)盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件、通用件。
2)在滿足產(chǎn)品使用性能的條件下,零件圖上標(biāo)注的尺寸精度等級和表面粗糙度要求應(yīng)取最經(jīng)濟(jì)值
3)盡量選用切削加工性好的材料
4)有便于裝夾的定位基準(zhǔn)和夾緊表面。
5)節(jié)省材料,減輕質(zhì)量。
二、毛坯的選擇
1、 毛坯的種類:
(1) 鑄造毛坯:適合做形狀復(fù)雜零件的毛坯
(2) 鍛造毛坯:適合做形狀簡單零件的毛坯;
(3) 型材:適合做軸、平板類零件的毛坯;
(4) 焊接毛坯:適合板料、框架類零件的毛坯。
2、 選擇毛坯的原則:
(1) 選擇原則: 毛坯的形狀和尺寸應(yīng)盡量接近零件的形狀和尺寸,以減少機械加工。
(2) 毛坯選擇應(yīng)考慮的因素:
1) 生產(chǎn)綱領(lǐng)的大小: 對于大批大量生產(chǎn),應(yīng)選擇高精度的毛坯制造方法,以減少機械加工,節(jié)省材料。
2) 現(xiàn)有生產(chǎn)條件: 要考慮現(xiàn)有的毛坯制造水平和設(shè)備能力。
3、 舉例:
(1) 軸類零件: 車床主軸:45號鋼模鍛件 ;階梯軸(直徑相差不大):棒料
(2) 箱體: 鑄造件或焊接件
(3) 齒輪: 小齒輪:棒料 ;大多數(shù)中型齒輪:模鍛件 ;大型齒輪:鑄鋼件
三.定位基準(zhǔn)的選擇
一)、 基準(zhǔn)的概念及分類:
1、 基準(zhǔn)的定義: 在零件圖上或?qū)嶋H的零件上,用來確定其它點、線、面位置時所依據(jù)的那些點、線、面,稱為基準(zhǔn)。
2、 基準(zhǔn)的分類:按其功用可分為:
1) 設(shè)計基準(zhǔn): 零件工作圖上用來確定其它點、線、面位置的基準(zhǔn),為設(shè)計基準(zhǔn)。
2) 工藝基準(zhǔn): 是加工、測量和裝配過程中使用的基準(zhǔn),又稱制造基準(zhǔn)。
a、 工序基準(zhǔn): 是指在工序圖上,用來確定加工表面位置的基準(zhǔn)。它與加工表面有尺寸、位置要求。
b、 定位基準(zhǔn): 是加工過程中,使工件相對機床或刀具占據(jù)正確位置所使用的基準(zhǔn)。
c、 度量基準(zhǔn)(測量基準(zhǔn)): 是用來測量加工表面位置和尺寸而使用的基準(zhǔn)。
d、 裝配基準(zhǔn): 是裝配過程中用以確定零部件在產(chǎn)品中位置的基準(zhǔn)。舉例如下:
二)、 定位基準(zhǔn)的選擇:
定位基準(zhǔn)包括粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)。
粗基準(zhǔn):用未加工過的毛坯表面做基準(zhǔn) 。
精基準(zhǔn):用已加工過的表面做基準(zhǔn) 。
1、 粗基準(zhǔn)的選擇原則: 粗基準(zhǔn)影響:位置精度、各加工表面的余量大小(均勻?足夠?)。
重點考慮:如何保證各加工表面有足夠余量,使不加工表面和加工表面間的尺寸、位置符合零件圖要求。
1)合理分配加工余量的原則
a、應(yīng)保證各加工表面都有足夠的加工余量:如外圓加工以軸線為基準(zhǔn);
b、以加工余量小而均勻的重要表面為粗基準(zhǔn),以保證該表面加工余量分布均勻、表面質(zhì)量高;如床身加工,先加工床腿再加工導(dǎo)軌面;具體實例
在床身零件中,導(dǎo)軌面是最重要的表面,它不僅精度要求高,而且要求導(dǎo)軌面具有均勻的金相組織和較高的耐磨性。由于在鑄造床身時,導(dǎo)軌面是倒扣在砂箱的最底部澆鑄成型的,導(dǎo)軌面材料質(zhì)地致密,砂眼、氣孔相對較少,因此要求加工床身時,導(dǎo)軌面的實際切除量要盡可能地小而均勻,故應(yīng)選導(dǎo)軌面作粗基準(zhǔn)加工床身底面,然后再以加工過的床身底面作精基準(zhǔn)加工導(dǎo)軌面,此時從導(dǎo)軌面上去除的加工余量可較小而均勻。 | 導(dǎo)軌面作粗基準(zhǔn)加工床身底面 |
床身底面作精基準(zhǔn)加工導(dǎo)軌面 |
2)保證零件加工表面相對于不加工表面具有一定位置精度的原則
一般應(yīng)以非加工面做為粗基準(zhǔn),這樣可以保證不加工表面相對于加工表面具有較為精確的相對位置。當(dāng)零件上有幾個不加工表面時,應(yīng)選擇與加工面相對位置精度要求較高的不加工表面作粗基準(zhǔn)。具體實例
3) 便于裝夾的原則:選表面光潔的平面做粗基準(zhǔn),以保證定位準(zhǔn)確、夾緊可靠。
4) 粗基準(zhǔn)一般不得重復(fù)使用的原則:在同一尺寸方向上粗基準(zhǔn)通常只允許使用一次,這是因為粗基準(zhǔn)一般都很粗糙,重復(fù)使用同一粗基準(zhǔn)所加工的兩組表面之間位置誤差會相當(dāng)大,因此,粗基一般不得重復(fù)使用。
2、 精基準(zhǔn)的選擇: 重點考慮:如何較少誤差,提高定位精度。
1) 基準(zhǔn)重合原則: 利用設(shè)計基準(zhǔn)做為定位基準(zhǔn),即為基準(zhǔn)重合原則。
2) 基準(zhǔn)統(tǒng)一原則: 在大多數(shù)工序中,都使用同一基準(zhǔn)的原則。 這樣容易保證各加工表面的相互位置精度,避免基準(zhǔn)變換所產(chǎn)生的誤差。
例如,加工軸類零件時,一般都采用兩個頂尖孔作為統(tǒng)一精基準(zhǔn)來加工軸類零件上的所有外圓表面和端面,這樣可以保證各外圓表面間的同軸度和端面對軸心線的垂直度。
3) 互為基準(zhǔn)原則: 加工表面和定位表面互相轉(zhuǎn)換的原則。一般適用于精加工和光磨加工中。例如:
車床主軸前后支承軸頸與主軸錐孔間有嚴(yán)格的同軸度要求,常先以主軸錐孔為基準(zhǔn)磨主軸前、后支承軸頸表面,然后再以前、后支承軸頸表面為基準(zhǔn)磨主軸錐孔,最后達(dá)到圖紙上規(guī)定的同軸度要求。
4) 自為基準(zhǔn)原則: 以加工表面自身做為定位基準(zhǔn)的原則, 如浮動鏜孔、拉孔。只能提高加工表面的尺寸精度,不能提高表面間的位置精度。
還有一些表面的精加工工序,要求加工余量小而均勻,常以加工表面自身為基準(zhǔn),例如:
圖示為在導(dǎo)軌磨床上磨床身導(dǎo)軌表面,被加工床身1通過楔鐵2支承在工作臺上,縱向移動工作臺時,輕壓在被加工導(dǎo)軌面上的百分表指針便給出了被加工導(dǎo)軌面相對于機床導(dǎo)軌的不平行度讀數(shù),根據(jù)此讀數(shù)操作工人調(diào)整工件1底部的4個楔鐵,直至工作臺帶動工件縱向移動時百分表指針基本不動為止,然后將工件1夾緊在工作臺上進(jìn)行磨削。