項(xiàng)目二 機(jī)械加工工藝規(guī)程

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1、 項(xiàng)目二 機(jī)械加工工藝規(guī)程 【項(xiàng)目描述】機(jī)械加工的目的是將毛坯加工成符合產(chǎn)品要求的零件。在生產(chǎn)實(shí)際中，由于零件的生產(chǎn)類型、形狀、尺寸和技術(shù)要求等不同，一個(gè)零件往往不是單獨(dú)在一種機(jī)床上加工完成的，而是需要經(jīng)過一定的工藝過程，經(jīng)過若干工序才能轉(zhuǎn)化為符合產(chǎn)品要求的零件。一個(gè)相同結(jié)構(gòu)相同要求的機(jī)器零件，可以采用幾種不同的工藝過程完成，但其中總有一種工藝過程在某一特定條件下是最經(jīng)濟(jì)、最合理的。即需要根據(jù)零件的具體要求，選擇合適的加工方法，合理安排加

2、工順序，一步步地把零件加工出來。這就需要有機(jī)械加工工藝的知識(shí)。如圖2-1所示鉆孔加工須先要確定孔的位置尺寸及其公差。 在現(xiàn)有的生產(chǎn)條件下，如何采用經(jīng)濟(jì)有效的加工方法，合理地安排加工工藝路線以獲得符合產(chǎn)品要求的零件，這是本章所要解決的重點(diǎn)。 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】機(jī)械加工工藝規(guī)程的基本知識(shí) 1、零件加工的工藝過程和工藝規(guī) 程 ? ? ? ? 2、定位基準(zhǔn)的選擇 3、工藝路線的擬定 ? ? ? ? 4、加工余量和工序尺寸的確定 ? ? ? 5、工藝尺寸鏈 【能力目標(biāo)】合理安排工藝路線，編制簡(jiǎn)單模具零件的加工工藝。

3、 圖2.1 鉆孔 任務(wù)一 零件加工的工藝過程和工藝規(guī)程 【活動(dòng)場(chǎng)景】首先我們來看一下汽車的生產(chǎn)過程（圖2-2）。 圖2.2 汽車生產(chǎn)過程 從汽車的生產(chǎn)過程可以看出汽車是由很多零部件組裝而成的，而零件是由各種工程材料采用不同的工藝方法按照一定的步驟加工而成的。本任務(wù)就介紹零件加工的工藝過程和其作用。 【任務(wù)要求】了解零件加工工藝過程和工藝規(guī)程一些基本概念 【基本活動(dòng)】 一、生產(chǎn)過程和工藝過程 生產(chǎn)過程是指從原材料（或半成

4、品）制成產(chǎn)品的全部過程。對(duì)機(jī)器生產(chǎn)而言包括原材料的運(yùn)輸和保存，生產(chǎn)的準(zhǔn)備，毛坯的制造，零件的加工和熱處理，產(chǎn)品的裝配、及調(diào)試，油漆和包裝等內(nèi)容。生產(chǎn)過程的內(nèi)容十分廣泛，現(xiàn)代企業(yè)用系統(tǒng)工程學(xué)的原理和方法組織生產(chǎn)和指導(dǎo)生產(chǎn)，將生產(chǎn)過程看成是一個(gè)具有輸入和輸出的生產(chǎn)系統(tǒng)。能使企業(yè)的管理科學(xué)化，使企業(yè)更具應(yīng)變力和競(jìng)爭(zhēng)力。 在生產(chǎn)過程中，直接改變?cè)牧希ɑ蛎鳎┬螤?、尺寸和性能，使之變?yōu)槌善返倪^程，稱為工藝過程。它是生產(chǎn)過程的主要部分。例如毛坯的鑄造、鍛造和焊接；改變材料性能的熱處理；零件的機(jī)械加 圖2.3工藝過程的組成 工等，都屬于工藝過程。工

5、藝過程又是由一個(gè)或若干個(gè)順序排列的工序組成的。本項(xiàng)目只研究機(jī)械加工工藝過程和裝配工藝過程；鑄造、鍛造、沖壓、焊接、熱處理等工藝過程是《材料成型技術(shù)》課程的研究對(duì)象。 二、機(jī)械加工工藝過程 1、機(jī)械加工工藝過程概念 用機(jī)械加工的方法直接改變毛坯形狀、尺寸和機(jī)械性能等，使之變?yōu)楹细窳慵倪^程，稱為機(jī)械加工工藝過程，又稱工藝路線或工藝流程。 2、機(jī)械加工工藝過程的組成 機(jī)械加工工藝過程由若干個(gè)按一定順序排列的工序組成。工序是組成工藝過程的基本單元，也是制定生產(chǎn)計(jì)劃、進(jìn)行經(jīng)濟(jì)核算的基本單元。工序又可細(xì)分為安裝、工位、工步、走刀等組成部分，如圖2-3所示。 1）工序 指一個(gè)（或一組）工人在

6、一個(gè)工作地點(diǎn)（如一臺(tái)機(jī)床或一個(gè)鉗工臺(tái)），對(duì)一個(gè)（或同時(shí)對(duì)幾個(gè)）工件連續(xù)完成的那部分工藝過程，稱為工序。它包括在這個(gè)工件上連續(xù)進(jìn)行的直到轉(zhuǎn)向加工下一個(gè)工件為止的全部動(dòng)作。區(qū)分工序的主要依據(jù)是：工作地點(diǎn)固定和工作連續(xù)。單件小批量生產(chǎn)階梯軸(圖2-4)的加工工藝過程見表2-1。 圖2.4 階梯軸加工 表2-1 單件小批生產(chǎn)的工藝過程 工序號(hào) 工 序 內(nèi) 容 設(shè) 備 1 車一端面，鉆中心孔；調(diào)頭，車另一端面，鉆中心孔 車床I 2 車大外圓及倒角；調(diào)頭，車小外圓、切槽及倒角 車床II 3 銑鍵槽、去毛刺 銑 床 2）安裝 ??? 工件

7、加工前，使其在機(jī)床或夾具中相對(duì)刀具占據(jù)正確位置并給予固定的過程，稱為裝夾（裝夾包括定位和夾緊兩過程）。安裝是指工件通過一次裝夾后所完成的那一部分工序。 例如：上圖中的第1道工序，若對(duì)工件的兩端連續(xù)進(jìn)行車端面、鉆中心孔，就需要兩次安裝（分別進(jìn)行加工），每次安裝有兩個(gè)工步（車端面和鉆中心孔）。 3）工步 ??? 圖2.5復(fù)合工步 當(dāng)加工表面、切削刀具、切削速度和進(jìn)給量都不變的情況下所完成的那部分工序，稱為工步。工步是構(gòu)成工序的基本單元。 常常用幾把刀具同時(shí)加工幾個(gè)表面，這樣的工步這可看作為一個(gè)工步，稱為復(fù)合工

8、步，如圖2-5所示。 4）走刀 ?? 在一個(gè)工步內(nèi)，有些表面由于加工余量太大，或由于其它原因，需用同一把刀具以及同一切削用量對(duì)同一表面進(jìn)行多次切削。這樣刀具對(duì)工件的每一次切削就稱為一次走刀。如圖2-6所示零件加工。 5）工位 工位是指在一次裝夾中，工件在機(jī)床上 圖2.6走刀 所占的每個(gè)位置上所完成那一部分工序。圖2-7為在三軸鉆床上利用回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，按四個(gè)工位連續(xù)完成每個(gè)工件的裝夾、鉆孔、擴(kuò)孔和鉸孔。 圖2.7 多工位加工

9、 工位1：裝卸工件 工位2：鉆孔 工位3：擴(kuò)孔 工位4：鉸孔 三、生產(chǎn)類型與機(jī)械加工工藝規(guī)程 用工藝文件規(guī)定的機(jī)械加工工藝過程，稱為機(jī)械加工工藝規(guī)程。機(jī)械加工工藝規(guī)程的詳細(xì)程度與生產(chǎn)類型有關(guān)，不同的生產(chǎn)類型是由產(chǎn)品的年生產(chǎn)綱領(lǐng)即年產(chǎn)量來區(qū)別。所以我們先來了解一下生產(chǎn)綱領(lǐng)的概念。 1、生產(chǎn)綱領(lǐng) 生產(chǎn)綱領(lǐng)指包括備品、備件在內(nèi)的該產(chǎn)品的年產(chǎn)量。產(chǎn)品的年生產(chǎn)綱領(lǐng)就是產(chǎn)品的年生產(chǎn)量。零件的年生產(chǎn)綱領(lǐng)由下式計(jì)算： N=Qn(1+a)(1+b) 式中：N：零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)（件/年）； ?????

10、 Q:產(chǎn)品的年產(chǎn)量（臺(tái)/年）； ????? n:單臺(tái)產(chǎn)品該零件的數(shù)量（件/年）； ???? a:備品率，以百分?jǐn)?shù)計(jì)； ????? b:廢品率，以百分?jǐn)?shù)計(jì)。 2、生產(chǎn)類型 根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)的大小，生產(chǎn)可分為三種類型： （1）單件生產(chǎn) 單個(gè)地生產(chǎn)某個(gè)零件，很少重復(fù)地生產(chǎn)，比如模具零件的生產(chǎn)。其特點(diǎn)是產(chǎn)品的種類繁多。 （2）成批生產(chǎn) 一年中分批、分期地制造同一產(chǎn)品。其特點(diǎn)生產(chǎn)品種較多，每種品種均有一定數(shù)量，各種產(chǎn)品分批、分期輪番進(jìn)行生產(chǎn)。 （3）大量生產(chǎn) 全年中重復(fù)制造同一產(chǎn)品。其特點(diǎn)是產(chǎn)品品種少、產(chǎn)量大，長(zhǎng)期重復(fù)進(jìn)行同一產(chǎn)品的加工。 表2-

11、2 各種生產(chǎn)類型的規(guī)范 生產(chǎn)類型 零件的年生產(chǎn)綱領(lǐng)（件/年） 重型機(jī)械 中型機(jī)械 小型機(jī)械 單件生產(chǎn) <5件 <20件 <100件 成 批 生 產(chǎn) 小批生產(chǎn) 5---100件 20---200件 100---200件 中批生產(chǎn) 100-300件 200-500件 500-5000件 大批生產(chǎn) 300-1000件 500-5000件 5000-50000件 大量生產(chǎn) >1000件 >5000件 >50000件 3、機(jī)械加工工藝規(guī)程 （1）機(jī)械加工工藝規(guī)程概念 規(guī)定產(chǎn)品或零部件制造工藝過程和操作方法等的工藝文件稱為工藝規(guī)程。其中，規(guī)

12、定零件機(jī)械加工工藝過程和操作方法等的工藝文件稱為機(jī)械加工工藝規(guī)程。它是在具體的生產(chǎn)條件下，最合理或較合理的工藝過程和操作方法，并按規(guī)定的形式書寫成工藝文件，經(jīng)審批后用來指導(dǎo)生產(chǎn)的。工藝規(guī)程中包括各個(gè)工序的排列順序，加工尺寸、公差及技術(shù)要求，工藝設(shè)備及工藝措施，切削用量及工時(shí)定額等內(nèi)容。 （2）工藝規(guī)程的作用 1）工藝規(guī)程是指導(dǎo)生產(chǎn)的主要技術(shù)文件； 2）工藝規(guī)程是組織生產(chǎn)和管理工作的基本依據(jù)； 3）是新建或擴(kuò)建工廠或車間主要技術(shù)資料。 總之，零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程是每個(gè)機(jī)械制造廠或加工車間必不可少的技術(shù)文件。生產(chǎn)前用它做生產(chǎn)的準(zhǔn)備，生產(chǎn)中用它做生產(chǎn)的指揮，生產(chǎn)后用它做生產(chǎn)的檢驗(yàn)。

13、（3）機(jī)械加工工藝規(guī)程的格式 為了適應(yīng)工業(yè)發(fā)展的需要，加強(qiáng)科學(xué)管理和便于交流，原機(jī)械電子工業(yè)部還制訂了指導(dǎo)性技術(shù)文件JB/Z187.3—88《工藝規(guī)程格式》，要求各機(jī)械制造廠按統(tǒng)一規(guī)定的格式填寫。 按照規(guī)定，屬于機(jī)械加工工藝規(guī)程的有： 1)機(jī)械加工工藝過程卡片。 2)機(jī)械加工工序卡片。 3)標(biāo)準(zhǔn)零件或典型零件工藝過程卡片。 4)單軸自動(dòng)車床調(diào)整卡片。 5)多軸自動(dòng)車床調(diào)整卡片。 6)機(jī)械加工工序操作指導(dǎo)卡片。 7)檢驗(yàn)卡片等。 最常用的是機(jī)械加工工藝過程卡片(表2-3)和機(jī)械加工工序卡片(表2-4)。 4、機(jī)械加工工藝規(guī)程的內(nèi)容 （1）由零件生產(chǎn)綱領(lǐng)確定的生產(chǎn)類型； （

14、2）毛坯種類； （3）零件加工工藝路線； （4）各工序所用機(jī)床設(shè)備和工藝裝備(含刀具、夾具、量具、輔具等)； （5）各工序的加工余量，計(jì)算工序尺寸及公差； （6）各工序的技術(shù)要求及檢驗(yàn)方法； （7）各工序的切削用量和工時(shí)定額等。 表2-3機(jī)械加工工藝過程卡 表2-4機(jī)械加工工序卡 從機(jī)械加工工藝過程卡和機(jī)械加工工序卡中可以看出，機(jī)械加工工藝規(guī)程的內(nèi)容很多，以下任務(wù)我們主要討論定位基準(zhǔn)的選擇；零件加工工藝路線和工時(shí)定額；各工序的加工余量、工序尺寸及公差。切削用量和工藝裝備的選用等其它內(nèi)容我們?cè)诤罄m(xù)項(xiàng)目中學(xué)習(xí)或參考其它資料。 【注意】模具零件的加工一般是單件小批量生產(chǎn)，模具零

15、件工藝規(guī)程制訂步驟一般如下： 　　1、在制訂模具零件工藝規(guī)程前,應(yīng)詳細(xì)分析模具零件圖,技術(shù)條件,結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及該零件在模具中的作用等。 　　2、選擇模具零件坯料制造方法。 　　3、初擬訂工藝水平路線,注意粗,精加工基準(zhǔn)的選擇,確定熱處理工序,劃分加工階段.在擬訂工藝過程中,應(yīng)正確選擇加工設(shè)備,工具,夾具和量具。 　　4、根據(jù)工藝路線確定各加工階段的工序尺寸及公關(guān),確定半成品的尺寸。 　　5、根據(jù)坯料的材料及性能,計(jì)算或查表確定切削用量。 任務(wù)二 定位基準(zhǔn)的選擇 【活動(dòng)場(chǎng)景】我們?cè)谌蝿?wù)一里已經(jīng)了解了工藝規(guī)程的概念，知道了機(jī)械加工工藝過程由若干個(gè)按一定順序排列的工序組成，工

16、序是組成工藝過程的基本單元，安裝是工序的一個(gè)重要步驟，也就是工件在加工前，必須要使工件在機(jī)床或夾具中相對(duì)刀具占據(jù)正確位置并固定工件。工件只有在經(jīng)過正確的裝夾（裝夾包括定位和夾緊兩過程）后才能加工。工件在機(jī)床或夾具中相對(duì)刀具占據(jù)正確位置是靠定位基準(zhǔn)來實(shí)現(xiàn)的，本任務(wù)就介紹這方面的知識(shí)。 【任務(wù)要求】定位基準(zhǔn)的正確選擇 【基本活動(dòng)】 一、基準(zhǔn)的概念及分類 機(jī)械零件是由若干個(gè)表面組成的，研究零件表面的相對(duì)關(guān)系，必須確定一個(gè)基準(zhǔn)，基準(zhǔn)是零件上用來確定其它點(diǎn)、線、面的位置所依據(jù)的點(diǎn)、線、面。根據(jù)基準(zhǔn)的不同功能，基準(zhǔn)可分為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)兩類。 1、設(shè)計(jì)基準(zhǔn)

17、 圖2.8 設(shè)計(jì)基準(zhǔn) 零件工作圖上用來確定其它點(diǎn)、線、面位置的基準(zhǔn)，稱為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。如圖2-8所示,中心線OO是尺寸Φ20H8和Φ28K6的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，也是圓跳動(dòng)0.008的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。 2、工藝基準(zhǔn) 零件在加工、測(cè)量和裝配過程中所使用的基準(zhǔn)，稱為工藝基準(zhǔn)。工藝基準(zhǔn)按用途不同又分為工序基準(zhǔn)、定位基準(zhǔn)、測(cè)量基準(zhǔn)及裝配基準(zhǔn)。 （1）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。如圖2-9所示，工件A、B面已加工好，現(xiàn)以A面定位用調(diào)整法加工C面，要求保證B、C面距離，此例中B面是加工C面的工序基準(zhǔn)。

18、 圖2.9 工序基準(zhǔn) （2）定位基準(zhǔn)：加工過程中，使工件相對(duì)機(jī)床或刀具占據(jù)正確位置所使用的基準(zhǔn)。圖2-9中的A面是加工C面時(shí)的定位基準(zhǔn)。圖2-10是定位基準(zhǔn)的表示方法。 （3）度量基準(zhǔn)（測(cè)量基準(zhǔn)）：是用來測(cè)量加工表面位置和尺寸而使用的基準(zhǔn)。 （4）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)。如圖2-11所示的定位環(huán)孔D（H7）的軸線是設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，在進(jìn)行模具裝配時(shí)又是模具的裝配基準(zhǔn)。 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)。 圖2.10定位基準(zhǔn)的表示方法

19、 用未加工過的毛坯表面做粗基準(zhǔn)。用已加工過的表面做精基準(zhǔn)。 1、 粗基準(zhǔn)的選擇原則 工件加工的第一道工序所用基準(zhǔn)都是粗基準(zhǔn),粗基準(zhǔn)選擇正確與否，不但與第一道工序的加工有關(guān)，而且還將對(duì)該工件加工的全過 圖2.11 裝配基準(zhǔn) 裝配基準(zhǔn)程產(chǎn)生重大影響。選擇粗基準(zhǔn)，一般應(yīng)遵循以下幾項(xiàng)原則： （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

20、 圖2.12 床身加工 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（圖2-12左）；如 果床身加工，先加工導(dǎo)軌面再加工床腿會(huì)怎樣（圖2-12右）？ （2）保證零件加工表面相對(duì)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(duì)于加工表面具有較為精確的相對(duì)位置。當(dāng)零件上有幾個(gè)不加工表面時(shí)，應(yīng)選擇與加工面相對(duì)位置精度要求較高的不加工表面作粗基準(zhǔn)。圖2-13示套筒法蘭零件，表面為不加工表面，為保證鏜孔后零件的壁厚均勻，應(yīng)選表面作粗基準(zhǔn)鏜孔、

21、車外圓、車端面。 圖2.13 套筒法蘭 （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?yàn)榇只鶞?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(huì)相當(dāng)大，因此，粗基一般不得重復(fù)使用。 粗基準(zhǔn)的選擇重點(diǎn)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

22、的尺寸、位置符合零件圖要求。 2、精基準(zhǔn)的選擇 （1）基準(zhǔn)重合原則圖 應(yīng)盡可能選擇所加工表面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為定位基準(zhǔn)，這樣可以避免由于基準(zhǔn)不重合引起的定位誤差。圖2-14C面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和定位基準(zhǔn)都是A面，基準(zhǔn)重合。 （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。 2.14 基準(zhǔn)重合 例如，加工軸類零件時(shí)，一般都采用兩個(gè)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(duì)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

23、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(dòng)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)。 精基準(zhǔn)的選擇重點(diǎn)考慮如何較少誤差，提高定位精度。 任務(wù)三 擬定工藝路線 【活動(dòng)場(chǎng)景】機(jī)械加工工藝規(guī)程的制定，大體可分為兩個(gè)步驟。首先是擬定零件加工的工藝路線，然后再確定每

24、一道工序的工序尺寸、所用設(shè)備和工藝裝備以及切削規(guī)范、工時(shí)定額等。這兩個(gè)步驟是互相聯(lián)系的，應(yīng)進(jìn)行綜合分析。 工藝路線的擬定是制定工藝過程的總體布局，是設(shè)計(jì)工藝規(guī)程最為關(guān)鍵的一步，制定工藝過程需順序完成以下幾個(gè)方面的工作：選擇定位基準(zhǔn)，確定各表面加工方法，劃分加工階段，確定工序集中和分散程度，確定工序順序等。 在擬定工藝路線時(shí)，需同時(shí)提出幾種可能的加工方案，然后通過技術(shù)、經(jīng)濟(jì)的對(duì)比分析,最后確定一種最為合理的工藝方案。 【任務(wù)要求】擬定合理的工藝路線 【基本活動(dòng)】 一、選擇定位基準(zhǔn) 任務(wù)二已經(jīng)敘述。 二、表面加工方法的選擇 機(jī)器零件的結(jié)構(gòu)形狀雖然多種多樣，但它們都是由一些最基本的幾

25、何表面（外圓、孔、平面等）組成的，機(jī)器零件的加工過程實(shí)際就是獲得這些幾何表面的過程。同一種表面可以選用各種不同的加工方法加工，但每種加工方法的加工質(zhì)量、加工時(shí)間和所花費(fèi)的費(fèi)用卻是各不相同的。我們的任務(wù)，就是要根據(jù)具體加工條件（生產(chǎn)類型、設(shè)備狀況、工人的技術(shù)水平等）選用最適當(dāng)?shù)募庸し椒?，加工出合乎圖樣要求的機(jī)器零件。 在選擇加工方法時(shí)，一般總是首先根據(jù)零件主要表面的技術(shù)要求和工廠具體條件，先選定該表面終加工工序加工方法，然后再逐一選定該表面各有關(guān)前導(dǎo)工序的加工方法。主要表面的加工方案和加工方法選定之后,再選定次要表面的加工方案和加工方法。 1、選擇加工方法時(shí)應(yīng)考慮各種加工方法的經(jīng)濟(jì)加工精度和

26、表面粗糙度 不同的加工方法如車、磨、刨、銑、鉆、鏜等，其用途各不相同，所能達(dá)到的精度和表面粗糙度也大不一樣。即使是同一種加工方法，在不同的加工條件下所得到的精度和表面粗糙度也大不一樣，這是因?yàn)樵诩庸み^程中，將有各種因素對(duì)精度和粗糙度產(chǎn)生影響，如工人的技術(shù)水平、切削用量、刀具的刃磨質(zhì)量、機(jī)床的調(diào)整質(zhì)量等等。 某種加工方法的經(jīng)濟(jì)加工精度，是指在正常的工作條件下（包括完好的機(jī)床設(shè)備、必要的工藝裝備、標(biāo)準(zhǔn)的工人技術(shù)等級(jí)、標(biāo)準(zhǔn)的耗用時(shí)間和生產(chǎn)費(fèi)用）所能達(dá)到的加工精度。（各種加工方法所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度、表面粗糙度等可查《金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)》）。 2、根據(jù)加工表面的技術(shù)要求，確定加工方法和加工方

27、案 這種方案必須在保證零件達(dá)到圖紙要求方面是穩(wěn)定而可靠的，并在生產(chǎn)率和加工成本方面是最經(jīng)濟(jì)合理的。 3、要考慮被加工材料的性質(zhì)； 例如，淬火鋼用磨削的方法加工；而有色金屬則磨削困難,一般采用金剛鏜或高速精密車削的方法進(jìn)行精加工。 4、要考慮生產(chǎn)綱領(lǐng)，即考慮生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性問題。 大批大量生產(chǎn)應(yīng)選用高效率的加工方法，采用專用設(shè)備。例如，平面和孔可用拉削加工， 軸類零件可采用半自動(dòng)液壓仿型車床加工，盤類或套類零件可用單軸車床加工等。 5、應(yīng)考慮本廠的現(xiàn)有設(shè)備和生產(chǎn)條件，即充分利用本廠現(xiàn)有設(shè)備和工藝裝備。 在選擇加工方法時(shí)，首先根據(jù)零件主要表面的技術(shù)要求和工廠具體條件，先選定它的最終工

28、序方法，然后再逐一選定該表面各有關(guān)前導(dǎo)工序的加工方法。 例如，加工一個(gè)精度等級(jí)為IT6、表面粗糙度Ra為0.2μm的鋼質(zhì)外圓表面，其最終工序選用精磨，則其前導(dǎo)工序可分別選為粗車、半精車和粗磨。主要表面的加工方案和加工工序選定之后，再選定次要表面的加工方案和加工工序。 小結(jié)：具有一定技術(shù)要求的加工表面，一般都不是只通過一次加工就能達(dá)到圖紙要求的，對(duì)于精密零件的主要表面，往往要通過多次加工才能逐步達(dá)到圖紙要求。 三、加工階段的劃分 當(dāng)零件的加工質(zhì)量要求較高時(shí)，一般都要經(jīng)過粗加工。半精加工和精加工等三個(gè)階段。如果零件的加工精度要求特別高、表面粗糙度要求特別小時(shí)，還要經(jīng)過精整和光整加工階段。各

29、個(gè)加工階段的主要任務(wù)是： 1、粗加工階段 高效地切除加工表面上的大部分余量，使毛坯在形狀和尺寸上接近成品零件。 2、半精加工階段 切除粗加工后留下的誤差，使被加工工件達(dá)到一定精度，為精加工作準(zhǔn)備，并完成一些次要表面的加工，例如，鉆孔、攻螺紋、銑鍵槽等。 3、精加工階段 保證各主要表面達(dá)到零件圖規(guī)定的加工質(zhì)量要求。 4、精整和光整加工階段 對(duì)于精度要求很高（IT5以上）、表面粗糙度值要求很?。≧a＜0．2）的表面，尚需安排精整和光整加工階段，其主要任務(wù)是減小表面粗糙度和進(jìn)一步提高尺寸精度和形狀精度，但一般沒有提高表面間位置精度的作用。 將零件的加工過程劃分為幾個(gè)加工階段的主要目

30、的是： （1）保證零件加工質(zhì)量 粗加工階段要切除加工表面上的大部分余量，切削力和切削熱量都比較大，裝夾工件所需夾緊力亦較大，被加工工件會(huì)產(chǎn)生較大的受力變形和受熱變形；此外，粗加工階段從工件上切除大部分余量后，殘存在工件中的內(nèi)應(yīng)力要重新分布，也會(huì)使工件產(chǎn)生變形。 如果加工過程不劃分階段，把各個(gè)表面的粗、精加工工序混在一起交錯(cuò)進(jìn)行，那么安排在工藝過程前期通過精加工工序獲得的加工精度勢(shì)必會(huì)被后續(xù)的粗加工工序所破壞，這是不合理的。加工過程劃分為幾個(gè)階段以后，粗加工階段產(chǎn)生的加工誤差，可以通過半精加工和精加工階段逐步予以修正，這樣安排，零件的加工質(zhì)量容易得到保證。 （2）有利于及早發(fā)現(xiàn)毛坯缺陷并

31、得到及時(shí)處理 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，可及早發(fā)現(xiàn)毛坯的缺陷（氣孔、砂眼、裂紋和加工余量不夠），以便及時(shí)報(bào)廢或修補(bǔ)，不會(huì)浪費(fèi)后續(xù)精加工工序的制造費(fèi)用。 （3）有利于合理利用機(jī)床設(shè)備 粗加工工序需選用功率大、精度不高的機(jī)床加工，精加工工序則應(yīng)選用高精度機(jī)床加工。在高精度機(jī)床上安排做粗加工工作，機(jī)床精度會(huì)迅速下降,將某一表面的粗、精加工工作安排在同一機(jī)床上加工是不合理的。 應(yīng)當(dāng)指出，將工藝過程劃分為幾個(gè)階段進(jìn)行是對(duì)整個(gè)加工過程而言的，不能拘泥于某一表面的加工，例如，工件的定位基準(zhǔn),在半精加工階段（有時(shí)甚至在粗加工階段）中就需要加工得很精確；而在精加工階段

32、中安排某些鉆、攻螺紋孔之類的粗加工工序也是常見的。 當(dāng)然，劃分加工階段并不是絕對(duì)的。在高剛度高精度機(jī)床設(shè)備上加工剛性好、加工精度要求不特別高或加工余量不太大的工件就可以不必劃分加工階段。有些精度要求不太高的重型零件，由于運(yùn)送工件和裝夾工件費(fèi)時(shí)費(fèi)工，一般也不劃分加工階段，而是在一個(gè)工序中完成全部粗加工和精加工工作。在上述加工中，為減少夾緊變形對(duì)工件加工精度的影響，一般都在粗加工后松開夾緊裝置，然后用較小的夾緊力重新夾緊工件，繼續(xù)進(jìn)行精加工，這對(duì)提高工件加工精度有利. 四、工序的集中與分散 確定加工方法之后，就要按零件加工的生產(chǎn)類型和工廠（車間）具體條件確定工藝過程的工序數(shù)。確定零件加工過程

33、工序數(shù)有兩種截然不同的原則，一種是工序集中原則，另一種是工序分散原則。 按工序集中原則組織工藝過程，就是使每個(gè)工序所包括的加工內(nèi)容盡量多些，組成一個(gè)集中工序；最大限度的工序集中，就是在一個(gè)工序內(nèi)完成工件所有表面的加工。按工序分散原則組織工藝過程，就是使每個(gè)工序所包括的加工內(nèi)容盡量少些；最大限度的工序分散就是使每個(gè)工序只包括一個(gè)簡(jiǎn)單工步。 按工序集中原則組織工藝過程的特點(diǎn)是： （1）工件在一次裝夾后，可以加工多個(gè)表面。能較好地保證表面之間的相互位置精度；可以減少裝夾工件的次數(shù)和輔助時(shí)間；減少工件在機(jī)床之間的搬運(yùn)次數(shù)，有利于縮短生產(chǎn)周期。 （2）可減少機(jī)床數(shù)量、操作工人，節(jié)省車間生產(chǎn)面積，

34、簡(jiǎn)化生產(chǎn)計(jì)劃和生產(chǎn)組織工作。 （3）采用的設(shè)備和工裝結(jié)構(gòu)復(fù)雜、投資大，調(diào)節(jié)和維修的難度大，對(duì)工人的技術(shù)水平要求高。 （4）單件小批量生產(chǎn)常采用工序集中原則，如模具零件的加工。 按工序分散原則組織工藝過程的特點(diǎn)是： （1）機(jī)床設(shè)備及工裝比較簡(jiǎn)單，調(diào)整方便，生產(chǎn)工人易于掌握。 （2）可以采用最合理的切削用量，減少機(jī)動(dòng)時(shí)間。 （3）設(shè)備數(shù)量多，操作工人多，生產(chǎn)面積大。 （4）大批、大量生產(chǎn)采用工序集中和分散 按工序集中原則和工序分散原則組織工藝過程各有特點(diǎn)，生產(chǎn)上都有應(yīng)用。傳統(tǒng)的以專用機(jī)床、組合機(jī)床為主體組建的流水生產(chǎn)線、自動(dòng)生產(chǎn)線基本是按工序分散原則組織工藝過程的，這種組織方式可

35、以實(shí)現(xiàn)高生產(chǎn)率生產(chǎn)，但對(duì)產(chǎn)品改型的適應(yīng)性較差，轉(zhuǎn)產(chǎn)比較困難。采用數(shù)控機(jī)床和加工中心（圖2-15）加工零件都按工序集中原則組織工藝過程，雖然設(shè)備的一次性投資較高，但由于可重組生產(chǎn)的能力較強(qiáng)，生產(chǎn)適應(yīng)性好，轉(zhuǎn)產(chǎn)相對(duì)容易，仍然受到愈來愈多的重視。 圖2.15 加工中心 五、工序先后順序的安排 1、機(jī)械加工工序的安排 機(jī)械加工工序先后順序的安排，一般應(yīng)遵循以下幾個(gè)原則： （l）基面先行。 零件在加工過程中，作為定位基準(zhǔn)的表面應(yīng)首先加工出來，以便盡快為后續(xù)工序的加工提供精基準(zhǔn)。稱為“基準(zhǔn)先行”。 （2）先主后次。 先

36、考慮主要表面加工，再安排次要表面加工，次要表面加工常常從加工方便與經(jīng)濟(jì)角度出發(fā)進(jìn)行安排，次要表面和主要表面之間往往有相互位置要求，常常要求在主要表面加工后，以主要表面定位進(jìn)行加工。 3）先粗后精。 為了保證加工精度，粗、精加工最好分開進(jìn)行。因?yàn)榇旨庸r(shí)，切削量大，工件所受切削力、夾緊力大，發(fā)熱量多，以及加工表面有較顯著的加工硬化現(xiàn)象，工件內(nèi)部存在著較大的內(nèi)應(yīng)力，如果粗、粗加工連續(xù)進(jìn)行，則精加工后的零件精度會(huì)因?yàn)閼?yīng)力的重新分布而很快喪失。對(duì)于某些加工精度要求高的零件。在粗加工之后和精加工之前，還應(yīng)安排低溫退火或時(shí)效處理工序來消除內(nèi)應(yīng)力。 4）先面后孔。 對(duì)于箱體、支架和連桿等零件應(yīng)先加工

37、平面后加工孔。這樣就可以以平面定位加工孔，保證平面和孔的位置精度，而且對(duì)平面上的孔的加工帶來方便。 5）主要表面的光整加工（如研磨、珩磨、精磨等），應(yīng)放在工藝路線最后階段進(jìn)行，以免光整加工的表面，由于工序間的轉(zhuǎn)運(yùn)和安裝而受到損傷。 2、熱處理工序及表面處理工序的安排 為改善工件材料切削性能安排的熱處理工序,例如退火、正火、調(diào)質(zhì)等，應(yīng)在切削加工之前進(jìn)行。 為消除工件內(nèi)應(yīng)力安排的熱處理工序，例如人工時(shí)效、退火等，最好安排在粗加工階段之后，精加工之前進(jìn)行。為了減少機(jī)械加工車間與熱處理車間之間的運(yùn)輸工作量，對(duì)于加工精度要求不高的工件也可安排在粗加工之前進(jìn)行。 為了提高零件的機(jī)械性能，如滲碳、

38、淬火、回火等，一般安排在機(jī)械加工之后進(jìn)行。如熱處理后有較大的變形，還須安排最終加工工序（精磨）。 3、其他工序的安排 為保證零件制造質(zhì)量，防止產(chǎn)生廢品，需在下列場(chǎng)合安排檢驗(yàn)工序： 1）粗加工全部結(jié)束之后； 2）送往外車間加工的前后； 3）工時(shí)較長(zhǎng)工序和重要工序的前后； 4）最終加工之后。除了安排幾何尺寸檢驗(yàn)工序之外,有的零件還要安排探傷、密封、稱重、平衡等檢驗(yàn)工序。 零件表層或內(nèi)腔的毛刺對(duì)機(jī)器裝配質(zhì)量影響甚大,切削加工之后，應(yīng)安排去毛刺工序。 零件在進(jìn)人裝配之前，一般都應(yīng)安排清洗工序。工件內(nèi)孔、箱體內(nèi)腔易存留切屑；研磨、珩磨等光整加工工序之后，微小磨粒易附著在工件表面上，要注

39、意清洗。 在用磁力夾緊的工序之后，要安排去磁工序，不讓帶有剩磁的工件進(jìn)入裝配線。 六、工時(shí)定額 1、工時(shí)定額概念 工時(shí)定額指在一定生產(chǎn)條件（生產(chǎn)規(guī)模、生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)組織）下規(guī)定生產(chǎn)一件產(chǎn)品或完成一道工序所需消耗的時(shí)間。時(shí)間定額是安排作業(yè)計(jì)劃、進(jìn)行成本核算、確定設(shè)備數(shù)量、人員編制等的重要依據(jù)。 2、時(shí)間定額的組成 時(shí)間定額由基本時(shí)間（Tj）、輔助時(shí)間（Tf)、布置工作地時(shí)間（Tw）、休息和生理需要時(shí)間（Tx）和準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間（Tz）組成。 （1）基本時(shí)間Tj 直接改變生產(chǎn)對(duì)象的尺寸、形狀、相對(duì)位置以及表面狀態(tài)等工藝過程所消耗的時(shí)間，稱為基本時(shí)間。對(duì)機(jī)加工而言，基本時(shí)間就是切去

40、金屬所消耗的時(shí)間。 （2）輔助時(shí)間Tf 各種輔助動(dòng)作所消耗的時(shí)間，稱為輔助時(shí)間。主要指：裝卸工件、開停機(jī)床、改變切削用量、測(cè)量工件尺寸、進(jìn)退刀等動(dòng)作所消 耗的時(shí)間?？刹楸泶_定。 （3）操作時(shí)間 操作時(shí)間=基本時(shí)間Tj+輔助時(shí)間Tf （4）服務(wù)時(shí)間Tw（布置工作地時(shí)間） 為正常操作服務(wù)所消耗的時(shí)間，稱為服務(wù)時(shí)間。主要指換刀、修整刀具、潤(rùn)滑機(jī)床、清理切宵、收拾工具等所消耗的時(shí)間。一般按操作時(shí)間的2%～7%進(jìn)行計(jì)算。 （5）休息時(shí)間Tx 為恢復(fù)體力和滿足生理衛(wèi)生需要所消耗的時(shí)間，為休息時(shí)間。一般按操作時(shí)間的2%進(jìn)行計(jì)算。 （6）準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間Tz 為生產(chǎn)一批零件，進(jìn)行準(zhǔn)備和結(jié)束工

41、作所消耗的時(shí)間，稱為準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間。主要指熟悉工藝文件、領(lǐng)取毛坯、安裝夾具、調(diào)整機(jī)床、拆卸夾具等所消耗的時(shí)間。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行估算。 其中：?jiǎn)渭r(shí)間Td=Tj+Tf+Tw+Tx， ???? 單件工時(shí)定額Th=Tj+Tf+Tw+Tx+Tz/n 式中：n為一批工件的數(shù)量。 七、擬定工藝路線舉例 例：圖2-16所示方頭小軸，中批生產(chǎn)，材料為20Cr，要求f12h7mm段滲碳（深0.8mm～1.1mm），淬火硬度為50 HRC ~55 HRC，試擬定其工藝路線。 1.分析零件圖； 2.確定加工方法； 3.擬工藝路線。(表2-4 ) 圖2.16

42、方頭小軸 表2-4加工方頭小軸工藝路線 下料 20Cr鋼棒f22mm×470mm若干段 粗加 工 1 車 車右端面及右端外圓，留磨余量每面0.2mm(f7mm不車)，按長(zhǎng)度切斷，每段切留余量(2~3)mm。 2 車 夾右端柱段，車左端面，留余量2mm；車左端外圓至f20mm。 3 檢驗(yàn) 4 滲碳 半精 加 工 5 車 夾左端f20mm段，車右端面，留余量1mm，打中心孔；車f7mm、 f12mm圓柱段。 6 車 夾f12部分，車左端面至尺寸，打中心孔。 7 銑 銑削17mm×17mm方頭。 8 檢驗(yàn) 9 淬火 HRC=5

43、0~60 。 精加 工 10 研中心孔 粗糙度Ra0.4mm 11 磨 磨f12h7 mm外圓，達(dá)到圖紙要求。 12 檢驗(yàn) 【知識(shí)鏈接】模具高速加工技術(shù)與策略 1、高速加工技術(shù)概念 作為現(xiàn)代先進(jìn)制造技術(shù)中最重要的共性技術(shù)之一的高速加工技術(shù)代表了切削加工的發(fā)展方向，并逐漸成為切削加工的主流技術(shù)。高速切削中的“高速”是一個(gè)相對(duì)概念，對(duì)于不同的加工方式及工件材料，高速切削時(shí)采用的切削速度并不相同。一般來說，高速切削采用的切削速度比常規(guī)切削速度高5～10倍以上。由于高速切削技術(shù)的應(yīng)用可顯著提高加工效率和加工精度、降低切削力、減小切削熱對(duì)工件的影響、實(shí)現(xiàn)工序集約化等，因

44、此已在航空航天、模具制造、汽車制造、精密機(jī)械等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，并取得了良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。 在現(xiàn)代模具的成形制造中，由于模具的形面設(shè)計(jì)日趨復(fù)雜，自由曲面所占比例不斷增加，因此對(duì)模具加工技術(shù)提出了更高要求，即不僅應(yīng)保證高的制造精度和表面質(zhì)量，而且要追求加工表面的美觀。隨著對(duì)高速加工技術(shù)的研究不斷深入，尤其在加工機(jī)床、數(shù)控系統(tǒng)、刀具系統(tǒng)、CAD/CAM軟件等相關(guān)技術(shù)不斷發(fā)展的推動(dòng)下，高速加工技術(shù)已越來越多地應(yīng)用于模具的制造加工。 高速加工技術(shù)對(duì)模具加工工藝產(chǎn)生了巨大影響，改變了傳統(tǒng)模具加工采用的“退火→銑削加工→熱處理→磨削”或“電火花加工→手工打磨、拋光”等復(fù)雜冗長(zhǎng)的工藝流程，甚至可用

45、高速切削加工替代原來的全部工序。高速加工技術(shù)除可應(yīng)用于淬硬模具型腔的直接加工(尤其是半精加工和精加工)外，在EDM電極加工、快速樣件制造等方面也得到廣泛應(yīng)用。大量生產(chǎn)實(shí)踐表明，應(yīng)用高速切削技術(shù)可節(jié)省模具后續(xù)加工中約80%的手工研磨時(shí)間，節(jié)約加工成本費(fèi)用近30%，模具表面加工精度可達(dá)1μm，刀具切削效率可提高一倍。 2、模具高速加工對(duì)加工系統(tǒng)的要求 由于模具加工的特殊性以及高速加工技術(shù)的自身特點(diǎn)，對(duì)模具高速加工的相關(guān)技術(shù)及工藝系統(tǒng)(加工機(jī)床、數(shù)控系統(tǒng)、刀具等)提出了比傳統(tǒng)模具加工更高的要求。 （1） 機(jī)床主軸 高速機(jī)床的主軸性能是實(shí)現(xiàn)高速切削加工的重要條件。高速切削機(jī)床主軸的轉(zhuǎn)速

46、范圍為10,000～100,000m/min，并要求主軸具有快速升速、在指定位置快速準(zhǔn)停的性能(即具有極高的角加減速度)，因此高速主軸常采用液體靜壓軸承式、空氣靜壓軸承式、磁懸浮軸承式等結(jié)構(gòu)形式。 （2） 機(jī)床驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 為滿足模具高速加工的需要，加工機(jī)床的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)具有下列特性： 1）高的進(jìn)給速度。研究表明，對(duì)于小直徑刀具，提高轉(zhuǎn)速和每齒進(jìn)給量有利于降低刀具磨損。目前常用的進(jìn)給速度范圍為20～30m/min，如采用大導(dǎo)程滾珠絲杠傳動(dòng)，進(jìn)給速度可達(dá)60m/min；采用直線電機(jī)則可使進(jìn)給速度達(dá)到120m/min。 2）高的加速度。對(duì)三維復(fù)雜曲面廓形的高速加工要求驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有良好的加速

47、度特性，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)加速度應(yīng)達(dá)到20～40m/s2。 3）高的速度增益因子(Velocity gain factor)KV。為達(dá)到較高的三維輪廓?jiǎng)討B(tài)精度以及最小的滯后，一般要求速度增益因子KV=20～30(m/min)/mm。 （3）數(shù)控系統(tǒng) 先進(jìn)的數(shù)控系統(tǒng)是保證模具復(fù)雜曲面高速加工質(zhì)量和效率的關(guān)鍵因素，模具高速切削加工對(duì)數(shù)控系統(tǒng)的基本要求為： 1）高速的數(shù)字控制回路(Digital control loop)。包括：32位或64位處理器及1.5Gb以上的硬盤；極短的直線電機(jī)采樣時(shí)間(小于500μs)； 2）速度和加速度的前饋控制(Feed forward control)；數(shù)字

48、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的爬行控制(Jerk control)。 3）先進(jìn)的插補(bǔ)方法，以獲得良好的表面質(zhì)量、精確的尺寸和高的幾何精度。 4）預(yù)處理(Look-ahead)功能。要求具有大容量緩沖寄存器，可預(yù)先閱讀和檢查多個(gè)程序段，以便在被加工表面形狀(曲率)發(fā)生變化時(shí)可及時(shí)采取改變進(jìn)給速度等措施以避免過切等。 5）誤差補(bǔ)償功能。包括因直線電機(jī)、主軸等發(fā)熱導(dǎo)致的熱誤差補(bǔ)償、象限誤差補(bǔ)償、測(cè)量系統(tǒng)誤差補(bǔ)償?shù)裙δ堋? 此外，模具高速切削加工對(duì)數(shù)據(jù)傳輸速度的要求也很高。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口如RS232串行口的傳輸速度為19.2kb，而許多先進(jìn)的加工中心均已采用以太局域網(wǎng)(Ethernet)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，速度可

49、達(dá)200kb。 （4）高速切削刀具系統(tǒng) 高速切削刀具系統(tǒng)的主要發(fā)展趨勢(shì)是空心錐部和主軸端面同時(shí)接觸的雙定位式刀柄(如德國(guó)OTT公司的HSK刀柄、美國(guó)Kennametal公司的KM刀柄等)，其軸向定位精度可達(dá)0.001mm。在高速旋轉(zhuǎn)的離心力作用下，刀夾鎖緊更為牢固，其徑向跳動(dòng)不超過5μm。用于高速切削加工的刀具材料主要有硬質(zhì)合金、陶瓷、金屬陶瓷、立方氮化硼(PCBN)、聚晶金剛石等。為滿足模具高速加工的要求，刀具技術(shù)的發(fā)展主要集中在新型涂層材料與涂層方法的研究、新型刀具結(jié)構(gòu)的開發(fā)等方面。 3、模具高速加工工藝及策略 （1）粗加工 模具粗加工的主要目標(biāo)是追求單位時(shí)間內(nèi)的材料去除

50、率，并為半精加工準(zhǔn)備工件的幾何輪廓。粗加工切削過程中因切削層金屬面積發(fā)生變化，導(dǎo)致刀具承受的載荷發(fā)生變化，使切削過程不穩(wěn)定，刀具磨損速度不均勻，加工表面質(zhì)量下降。目前開發(fā)的許多CAM軟件可通過以下措施保持切削條件恒定，從而獲得良好的加工質(zhì)量。 1）恒定的切削載荷。通過計(jì)算獲得恒定的切削層面積和材料去除率，使切削載荷與刀具磨損速率保持均衡，以提高刀具壽命和加工質(zhì)量。 2）避免突然改變刀具進(jìn)給方向。 3）避免將刀具埋入工件。如加工模具型腔時(shí)，應(yīng)避免刀具垂直插入工件，而應(yīng)采用傾斜下刀方式(常用傾斜角為20°～30°)，最好采用螺旋式下刀以降低刀具載荷；加工模具型芯時(shí)，應(yīng)盡量先從工件外部下

51、刀然后水平切入工件。 4）刀具切入、切出工件時(shí)應(yīng)盡可能采用傾斜式(或圓弧式)切入、切出，避免垂直切入、切出。 5）采用攀爬式切削(Climb cutting)可降低切削熱，減小刀具受力和加工硬化程度，提高加工質(zhì)量。 （2）半精加工 模具半精加工的主要目標(biāo)是使工件輪廓形狀平整，表面精加工余量均勻，這對(duì)于工具鋼模具尤為重要，因?yàn)樗鼘⒂绊懢庸r(shí)刀具切削層面積的變化及刀具載荷的變化，從而影響切削過程的穩(wěn)定性及精加工表面質(zhì)量。 現(xiàn)有的模具高速加工CAD/CAM軟件大都具備剩余加工余量分析功能，并能根據(jù)剩余加工余量的大小及分布情況采用合理的半精加工策略。如Open Mind公司的Hyp

52、er Mill和Hyper Form軟件提供了束狀銑削(Pencil milling)和剩余銑削(Rest milling)等方法來清除粗加工后剩余加工余量較大的角落以保證后續(xù)工序均勻的加工余量。Pro/Engineer軟件的局部銑削(Local milling)具有相似的功能，如局部銑削工序的剩余加工余量取值與粗加工相等，該工序只用一把小直徑銑刀來清除粗加工未切到的角落，然后再進(jìn)行半精加工；如果取局部銑削工序的剩余加工余量值作為半精加工的剩余加工余量，則該工序不僅可清除粗加工未切到的角落，還可完成半精加工。 （3）精加工 模具的高速精加工策略取決于刀具與工件的接觸點(diǎn)，而刀具與工件的接

53、觸點(diǎn)隨著加工表面的曲面斜率和刀具有效半徑的變化而變化。對(duì)于由多個(gè)曲面組合而成的復(fù)雜曲面加工應(yīng)盡可能在一個(gè)工序中進(jìn)行連續(xù)加工，而不是對(duì)各個(gè)曲面分別進(jìn)行加工，以減少抬刀、下刀的次數(shù)。然而由于加工中表面斜率的變化，如果只定義加工的側(cè)吃刀量(Step over)，就可能造成在斜率不同的表面上實(shí)際步距不均勻，從而影響加工質(zhì)量。 一般情況下，精加工曲面的曲率半徑應(yīng)大于刀具半徑的1.5倍，以避免進(jìn)給方向的突然轉(zhuǎn)變。在模具的高速精加工中，在每次切入、切出工件時(shí)，進(jìn)給方向的改變應(yīng)盡量采用圓弧或曲線轉(zhuǎn)接，避免采用直線轉(zhuǎn)接，以保持切削過程的平穩(wěn)性。 （4）進(jìn)給速度的優(yōu)化 目前很多CAM軟件都具有進(jìn)給速度

54、的優(yōu)化調(diào)整功能。在半精加工過程中，當(dāng)切削層面積大時(shí)降低進(jìn)給速度，而切削層面積小時(shí)增大進(jìn)給速度。應(yīng)用進(jìn)給速度的優(yōu)化調(diào)整可使切削過程平穩(wěn)，提高加工表面質(zhì)量。切削層面積的大小完全由CAM軟件自動(dòng)計(jì)算，進(jìn)給速度的調(diào)整可由用戶根據(jù)加工要求來設(shè)置。 4、結(jié)束語 模具高速加工技術(shù)是多種先進(jìn)加工技術(shù)的集成，不僅涉及到高速加工工藝，而且還包括高速加工機(jī)床、數(shù)控系統(tǒng)、高速切削刀具及CAD/CAM技術(shù)等。模具高速加工技術(shù)目前已在發(fā)達(dá)國(guó)家的模具制造業(yè)中普遍應(yīng)用，而在我國(guó)的應(yīng)用范圍及應(yīng)用水平仍有待提高，大力發(fā)展和推廣應(yīng)用模具高速加工技術(shù)對(duì)促進(jìn)我國(guó)模具制造業(yè)整體技術(shù)水平和經(jīng)濟(jì)效益的提高具有重要意義。 任

55、務(wù)四 加工余量和工序尺寸的確定 【活動(dòng)場(chǎng)景】為了保證零件的質(zhì)量（精度和粗糙度值），用去除材料方法制造機(jī)器零件時(shí)，一般都要從毛坯上切除一層層材料，最后才能獲得符合圖樣規(guī)定要求的零件。圖2-17中Zb是要去除的余量。 【任務(wù)要求】確定加工余量 【基本活動(dòng)】 一、加工余量概念 圖2.17 加工余量 在加工過程中，需要從工件表面上切除的金屬層厚度，稱為加工余量。加工余量又有總余量和工序余量之分。

56、 某一表面毛坯尺寸與零件設(shè)計(jì)尺寸之差稱為總余量，以Zo表示。 工序余量是一道工序內(nèi)切除的金屬層厚度，為相鄰兩工序的工序尺寸之差。工序余量有單邊余量和雙邊余量之分。工序余量以Z i表示?？傆嗔縕0與工序余量Zi的關(guān)系可用下式表示： Z0=Z1+Z2+---+Zn 式中：n為某一表面所經(jīng)歷的工序數(shù)。 （1）單邊余量 圖2.18單邊余量 非對(duì)稱結(jié)構(gòu)的非對(duì)稱表面的加工余量，稱為單邊余量，用Zb表示（圖2-18）。 Zb＝la-lb??

57、 式中：Zb—本工序的工序余量； lb—本工序的基本尺寸； la—上工序的基本尺寸。 （2）雙邊余量： 對(duì)稱結(jié)構(gòu)的對(duì)稱表面的加工余量，稱為雙邊余量。對(duì)于外圓與內(nèi)孔這樣的對(duì)稱表面，其加工余量用雙邊余量2Zb表示（圖2-19）。 ?????? 對(duì)于外圓表面有：2Zb＝da-db； 對(duì)于內(nèi)圓表面有：2Zb＝Db－Da （3）公稱余量（簡(jiǎn)稱余量）、最大余量Zmax、最小余量Zmin 由于工序尺寸有偏差，故各工序?qū)嶋H切除的余量值是 變

58、化的，因此，工序余量有公稱余量（簡(jiǎn)稱余量）、最大余量Zmax、最小余量Zmin之分。 對(duì)于圖2-20所示被包容面加工情況，本工序加工的公稱余量：Zb＝la-lb ?圖2.19 雙邊余量 本工序的最大余量為：Zbmax＝lamax-lbmin 本工序的最小余量為：Zbmin＝lamin-lbmax 公稱余量的變動(dòng)范圍： TZ＝Zmax—Zmin＝Tb＋Ta? 式中：Tb—本工序工序尺寸公差； Ta—上工序工序尺寸公差

59、。 工序尺寸公差一般按“入體原則”標(biāo)注。對(duì)被包容尺寸(軸徑)，上偏差為0，其最大尺寸就是基本尺寸；對(duì)包容尺寸（孔徑、鍵槽），下偏差為0，其最小尺寸就是基本尺寸。而孔距和毛坯尺寸公差帶常取對(duì)稱公差帶標(biāo)注。 正確規(guī)定加工余量的數(shù)值是十分重要的，加工余量規(guī)定得過大，不僅浪費(fèi)材料而且耗費(fèi)機(jī)時(shí)、 圖2.20公稱余量 刀具和電力；但加工余量也不能規(guī)定得過小，如果加工余量留得過小，則本工序加工就不能完全切除上工序留在加工表面上的缺陷層，因而也就沒有達(dá)到設(shè)置這道工序的目的。所以，在保證質(zhì)量的前提下，選余量盡可能小。 二、影響加工余量的因素

60、 （1）上道工序的表面粗糙度值Rz(表面輪廓最大高度)；和表面缺陷層深度Ha； 本工序必須把上工序留下的表面粗糙度和表面缺陷層全部切去，如果連上一道工序殘留在加 工表面上的表面粗糙度和表面缺陷層都清除不干凈，那就失去了設(shè)置本工序的本意了。由此可知,本工序加工余量必須包括Rz和Ha這兩項(xiàng)因素。 （2）上工序的尺寸公差Ta 由于上工序加工表面存在尺寸誤差，為了使本工序能全部切除上工序留下的表面粗糙度Rz和表面缺陷層Ha，本工序加工余量必須包括Ta項(xiàng)。 （3）上道工序各表面相互位置空間偏差ρa(bǔ) 工件上有一些形狀誤

61、差和位置誤差是沒有包括在加工表面的工序尺寸公差范圍之內(nèi)的。在確定加工余量時(shí)，必須考慮它們的影響，否則本工序加工將無法全部切除上工序留在加工表面上的表面粗糙度和缺陷層。 ρa(bǔ)的數(shù)值與上工序的加工方法和零件的結(jié)構(gòu)有關(guān)，可用近似計(jì)算法或查有關(guān)資料確定。若存在兩種以上的空間偏差時(shí)，可用向量和表示。 （4）本工序的裝夾誤差Δεb； 本工序的裝夾誤差包括定位和夾緊誤差，還包括夾具本身的制造誤差，其大小為三者的向量和。 綜合上述四點(diǎn)因素,本道工序的加工余量為： ? Zb ≥Rz+Ha+Ta+ρa(bǔ)+Δεb（單邊余量） Zb ≥2（Rz+Ha）+Ta+2（ρa(bǔ)+Δεb）（雙邊余量） 注：ρa(bǔ)和Δε

62、b為矢量和。 三、加工余量的確定 1、計(jì)算法 在掌握上述各影響因素具體數(shù)據(jù)的條件下，用計(jì)算法確定加工余量是比較科學(xué)的；可惜的是,目前所積累的統(tǒng)計(jì)資料尚不多，計(jì)算有困難，此法目前應(yīng)用較少。 2、經(jīng)驗(yàn)估計(jì)法 加工余量由一些有經(jīng)驗(yàn)的工程技術(shù)人員和工人根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定。由于主觀上有怕出廢品的思想，故所估加工余量一般都偏大，此法只用于單件小批生產(chǎn)。 需要指出的是，目前國(guó)內(nèi)各種手冊(cè)所給的余量多數(shù)為基本余量，基本余量等于最小余量與上一工序尺寸公差之和，即基本余量中包含了上一工序尺寸公差，此點(diǎn)在應(yīng)用時(shí)需加以注意。 3、查表法 此法以工廠生產(chǎn)實(shí)踐和實(shí)驗(yàn)研究積累的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)制定的各種表格為依據(jù)，再結(jié)合

63、實(shí)際加工情況加以修正。用查表法確定加工余量，方法簡(jiǎn)便，比較接近實(shí)際，生產(chǎn)上廣泛應(yīng)用。 四、工序尺寸的確定 1、余量法確定工序尺寸步驟 （1）確定各工序基本余量及各工序經(jīng)濟(jì)加工精度； （2）從后向前推算各工序基本尺寸及毛坯尺寸； （3）按“單向入體原則”確定各工序尺寸公差。 例：某階梯軸零件，材料45鋼，毛坯熱軋棒料，外圓設(shè)計(jì)直徑，表面粗糙度值Ra0.2um、長(zhǎng)度200mm。試用余量法確定工序尺寸。 解： 1）首先確定加工工序路線 粗車—半精車—半精磨—精磨 2）確定確定各工序基本余量 精磨余量0.15，半精磨余量0.25，半精車余量1.0，毛坯余量4 粗車余量=4-

64、（1.0+0.25+0.15）=2.6 3）確定各工序經(jīng)濟(jì)加工精度 精磨IT6，半精磨IT8，半精車IT10，粗車IT13 精磨Ra0.2，半精磨Ra0.4，半精車Ra3.2粗車Ra12.5 4）推算各工序基本尺寸及毛坯尺寸 按“入體原則”標(biāo)注。對(duì)被包容尺寸(軸徑)，上偏差為0。精磨，半精磨，半精車，粗車，毛坯φ34±0.5 2、工藝尺寸鏈法確定工序尺寸 當(dāng)工序基準(zhǔn)和設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合時(shí)，由于存在基準(zhǔn)不重合誤差，工序尺寸必須用尺寸鏈的原理進(jìn)行分析計(jì)算，在下一任務(wù)里我們學(xué)習(xí)利用工藝尺寸鏈來解算工序尺寸的方法。 任務(wù)五 工藝尺寸鏈 【活動(dòng)場(chǎng)景】?零件圖上所標(biāo)注的尺寸公差是

65、零件加工最終所要求達(dá)到的尺寸要求，工藝過程中許多中間工序的尺寸公差，必須在設(shè)計(jì)工藝過程中予以確定。因?yàn)椴皇敲總€(gè)工序基準(zhǔn)都和設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合，所以工序尺寸及其公差一般都要通過解算工藝尺寸鏈來確定，為掌握工藝尺寸鏈計(jì)算規(guī)律，這里先介紹尺寸鏈的概念及尺寸鏈計(jì)算方法，然后再就工序尺寸及其公差的確定方法進(jìn)行論述。 【任務(wù)要求】確定工序尺寸及其公差 【基本活動(dòng)】 一、有關(guān)尺寸鏈的基本概念 1、 尺寸鏈的定義? 在工件加工和機(jī)器裝

66、配過程中，由相互聯(lián)系的尺寸,按一定順序排列成的封閉尺寸組，稱為尺寸鏈。 圖2-21示工件如先以1面定位加工2面，得尺寸A1然后再以1面定位用調(diào)整法加工臺(tái)階面3，得尺寸A2，要求保證2面與3面間的設(shè)計(jì)尺寸A0；A1、A2和A0這三個(gè)尺寸構(gòu)成了一個(gè)封閉尺寸組，就成了 圖2.21 尺寸鏈 一個(gè)尺寸鏈，工藝尺寸鏈中的每一個(gè)尺寸稱為尺寸鏈的環(huán)。如圖 2-21右所示。 2、工藝尺寸鏈的組成 工藝尺寸鏈由一系列的環(huán)組成： （1）封閉環(huán) 在加工過程中間接獲得的尺寸，稱為封閉環(huán)。在圖2-21所示尺寸鏈中，A0是間接得到的尺寸，它就是尺寸鏈的封閉環(huán)。 （2）組成環(huán) 在加工過程中直接獲得的尺寸，稱為組成環(huán)。尺寸鏈中A1與A2都是通過加工直接得到的尺寸，A1、A2都是尺寸鏈的組成環(huán)。組成環(huán)又分為增環(huán)和減環(huán)。 1）增環(huán) 在尺寸鏈中，自身增大，會(huì)使封閉環(huán)隨之增大；自身減小，會(huì)使封閉環(huán)隨之減小的組成環(huán)稱為增環(huán)。增環(huán)字母上面用→表示。在圖2-21所示尺