機械制造 工藝基礎 知識介紹

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1、工藝根底知識介紹 沈陽第一機床廠 工藝室 2021年8月24日 提 綱 一、 什么是工藝 二、 工藝工作的根本任務及內容 三、 工藝工作流程 四、 工藝規(guī)程設計 五、 計算機輔助工藝規(guī)程設計〔CAPP〕 六、 計算機輔助制造〔CAM〕 七、 幾個根底知識點 1、 機床零件常用材質及熱處理 2、 毛坯及余量 3、 定位及夾緊 4、 材料的熱膨脹性 5、 機械加工精度 6、 數控機床程序 7、 工藝手段 8、 加工本錢的計算 9、 工廠廠房規(guī)劃 八、 工藝裝備 1、 加工設備〔機床〕 2、 夾具 3、 刀具 4、 量檢具 5、 切削液 一

2、、 什么是工藝 1、 工藝就是工件從毛坯到成品的整個制造流程及方法。 2、 工藝來源于生產實踐，是生產實踐中長期積累的經歷的提煉和概括。 3、 工藝效勞于實際生產，用于調配制造資源、指導制造流程以及標準操作，是產品得以優(yōu)質、高效產出的必要保障。 4、 工藝不是一成不變的，隨著新工藝裝備、新工藝方法的不斷產生和應用，生產面貌也將發(fā)生翻天覆地的變化。 二、 工藝工作的根本任務及內容 1、 工藝工作的根本任務就是實現產品的設計意圖、保證產品質量、降低消耗、提高生產效率。 2、 工藝工作的主要內容有： 1〕編制工藝開展規(guī)劃，如新工藝、新裝備研究開發(fā)規(guī)劃，技術攻關規(guī)劃；提高產品質量,提

3、高生產效率,提高經濟效益的措施等。 2〕工藝試驗研究，結合產品開展規(guī)劃、提高工藝水平和降低制造本錢確定試驗研究課題。并做好記錄和分析總結工作。 3〕參加新產品開發(fā)的市場調研和設計方案評審,對產品構造進展工藝性審查。 4〕制定工藝路線、編制工藝方案和工藝總結，進展工藝規(guī)程設計。 5〕設計專用工藝裝備，貫徹工藝標準及工藝守那么。 6〕編制產品材料消耗定額。 7〕組織工藝驗證、工裝驗證和工藝紀律檢查。 三、 工藝工作流程 見下頁附錄：產品工藝工作程序 四、 工藝規(guī)程設計 1、 設計工藝規(guī)程的根本要求 1〕工藝規(guī)程是直接指導現場生產操作的重要技術文件,應做到正確、完整、統(tǒng)

4、一、清晰。在充分利用現有生產條件的根底上,應盡可能采用國內外先進工藝技術和經歷。 2〕在保證產品質量的前提下,努力提高生產率和降低消耗。 3〕設計工藝規(guī)程必須考慮平安生產和工業(yè)衛(wèi)生、環(huán)保措施，在工藝規(guī)程中提出必要的平安要求。 4〕構造特征和工藝特征相近的零件應盡量設計典型工藝規(guī)程。 5〕各專業(yè)工藝規(guī)程在設計過程中應協(xié)調一致,不得相互矛盾。 6〕工藝規(guī)程中的計量單位應全部使用法定計量單位。 7〕工藝規(guī)程中所使用的術語、符號、代號要符合相應標準的規(guī)定。 2、 設計工藝規(guī)程的主要依據 1〕產品圖樣及技術條件。 2〕產品工藝方案。 3〕產品生產綱領。 4〕公司的生

5、產條件。 5〕有關工藝標準。 6〕有關設備和工藝裝備資料 7〕國內外同類產品的有關工藝參考資料。 8〕國家和企業(yè)有關平安方面的標準。 附錄：產品工藝工作程序 1〕 可根據需要將問題反應到工藝方案、工藝路線、工藝規(guī)程設計或專用工裝設計。 五、 計算機輔助工藝規(guī)程設計〔CAPP〕 北京清華艾克斯特XTCAPP 六、 計算機輔助制造〔CAM〕 CAD/CAPP/CAM系統(tǒng)的信息集成和共享 七、 幾個根底知識點 1、 機床零件常用材質及熱處理 表1、機床制造用鋼種類 序號 類 別 牌 號 上 標 號 1 碳素構造鋼 Q235A GB/T7

6、00-2006 2 易切削構造鋼 Y12 GB/T8731-1988 3 Y30 4 Y40Mn 5 優(yōu)質碳素構造鋼 15 GB/T699-1999 6 20 7 35 8 45 9 碳素工具鋼 T8A GB/T1298-2021 10 T10A 11 T12A 12 合金構造鋼 20MnVB GB/T3077-1999 13 20Cr 14 40Cr 15 38CrMoAl 16 20CrMnTi 17 合金工具鋼 9SiCr GB/T1299-2000 18 Cr12MoV 19 CrWMn 20

7、 6W6Mo5Cr4V 21 5CrMnMo 22 5CrNiMo 23 8Cr3 24 彈簧鋼 65Mn GB/T1222-2007 25 60Si2MnA 26 碳素彈簧鋼絲 C級鋼絲 GB/T4357-1989 27 不銹鋼 20Cr13 GB/T1220-2007 28 鉻軸承鋼 GCr15 GB/T18254-2002 29 高速工具鋼 W18Cr4V GB/T9943-2021 30 W6Mo5Cr4V2Al 表2、鋼的化學成份 表3、機床制造用鑄鐵種類 表4、常用的熱處理工藝方法、代號及技術要求 熱處理工藝方法

8、 熱處理技術要求表示方法舉例 名 稱 字 母 漢 字 表 示 代 號 退 火 Th 退火 Th 正 火 Z 正火 Z 調 質 T 調質200 HBS～230 HBS T215 淬 火 C 淬火42 HRC～47 HRC C42 感應淬火 G 感應淬火48 HRC～52 HRC G48 感應淬火深度～，48 HRC～52 HRC –48 調質、 感應淬火 T–G 調質220 HBS～250 HBS 感應淬火48 HRC～52 HRC T235–G48 火焰淬火 H 火焰淬火42 HRC～48 HRC H

9、42 火焰淬火深度～，42 HRC～48 HRC –42 滲碳、淬火 S–C 滲碳淬火深度～，58 HRC～63 HRC –C58 滲碳、感應淬火 S–G 滲碳感應淬火深度～，58 HRC～63 HRC –G58 碳氮共滲、淬火 Td–C 碳氮共滲淬火深度～，58 HRC～63 HRC –C58 滲 氮 D 滲氮深度～，≥850HV –850 調質、滲氮 T–D 調質250 HBS～280 HBS T265––850 滲氮深度～，≥850HV 氮碳共滲 〔軟氮化〕 Dt 氮碳共滲≥480HV Dt480 回 火 Hh 冷卷彈簧的

10、定形、消除應力處理 Hh※ 注※：代號“Hh〞僅用于表示為冷卷彈簧定形、消除應力而作的回火處理，其他回火處理一律不標注 表5、常用的硬度及硬度偏差 HB布氏硬度 是用一定載荷P,將直徑為D的鋼球(淬火鋼或硬質合金球),壓入被測材料的外表,保持一定時間后卸去載荷,根據壓痕面積F確定硬度大小.其單位面積所受載荷稱為布氏硬度. 由于布氏硬度所用的測試壓頭材料較軟,所以不能測試太硬的材料,對金屬來講,鋼球壓頭只使用于測定退火,正火,調質鋼,鑄鐵及有色金屬的硬度. HR洛氏硬度 是將標準壓頭用規(guī)定壓力壓入被測材料外表,根據壓痕深度來確定硬度值. HRA：用金剛石圓錐體，載荷P＝600N

11、， 適用于測量硬質合金,外表淬火層或滲碳層; HRB：用鋼球做壓頭，載荷P＝1000N 時 適用于測量有色金屬和退火,正火鋼等; HRC：用金剛石圓錐體，載荷P＝1500N， 適用于測量調質鋼,淬火鋼等; HV維氏硬度 維氏硬度試驗原理及布氏硬度一樣,不同點是壓頭為金剛石四方角錐體,所加負荷較小.適于測定經外表處理零件的外表層的硬度. 感應加熱外表熱處理(外表淬火) 根本原理:電磁感應 交流電—交變磁場—工件內感應電流—對工件加熱 鋼的化學熱處理 滲氮〔氮化〕 鋼的外表化學處理方法 表6、外表處理方法及其代號表示方法 表 面 處 理 代 號 含

12、 義 方 法 代 號 鍍鉻拋光 D·L3·Cr D代表電鍍，L3代表鍍層特征為全光亮 噴砂鍍鉻 PS/D·Cr PS代表噴砂，斜線“/〞為工序隔線，D代表電鍍 鍍鋅鈍化 D·Zn·D 前面的D代表電鍍，后面的D代表鈍化 陽極氧化 D·Y D代表電化學處理，Y代表氧化 鍍 鋅 D·Zn D代表電鍍 鍍 錫 D·Sn 鍍 銀 D·Ag 發(fā) 藍 H·Y H代表化學處理，Y代表氧化 噴砂發(fā)藍 PS/H·Y PS代表噴砂，斜線“/〞為工序隔線，H·Y代表發(fā)藍 鈍 化 D D代表鈍化 注：在緊固件標記中允許省略“電鍍〞的代號“D

13、〞 2、 毛坯及余量 毛坯種類：鑄件、鍛造件、鈑焊件等 表7、要求的鑄件機械加工余量 mm 表8、鑄件尺寸公差 3、 定位及夾緊 六點定位原理 大型工件，如床身等，靠拉表找正、打原點確定其位置，靠夾緊力固定其位置。 4、 材料的熱膨脹性 用線膨脹系數表示,表示每變化1℃時引起的材料相對膨脹量的大小 常用材料的線膨脹系數1/℃ 材料名稱 灰鑄鐵 45鋼 40Cr T10A 鋁 溫度范圍(℃) 10-100 20-100 25-100 20-100 0-100 a(×10-6)

14、 11 11 例： 加工環(huán)境的溫度控制 測量環(huán)境的溫度控制 5、 機械加工精度 1） 加工精度及加工誤差 機械加工后，零件的幾何參數〔尺寸、幾何要素的形狀和相互位置〕的實際值及設計理想值的符合程度通常稱為加工精度。實際幾何參數及理想幾何參數的偏離程度稱為加工誤差。加工誤差越小，加工精度越高。 零件的加工精度包括如下三個方面。 尺寸精度 加工后零件的實際尺寸及理想尺寸的符合程序。 形狀精度 加工后零件外表實際測得的形狀和理想形狀的符合程度。 位置精度 加工后零件有關外表相互之間的實際位置和理想位置的符合程度。 2） 原始誤差 加工誤差的產生是由于在加工前和加

15、工過程中，工藝系統(tǒng)存在很多誤差因素，統(tǒng)稱為原始誤差，它主要包括以下內容： 原理誤差 采用了近似的加工運動或近似的刀具輪廓而產生的誤差。 裝卡誤差 定位誤差及夾緊誤差之和。 測量誤差 及量具、量儀的測量原理、制造精度、測量條件〔溫度、濕度、振動、測量力、清潔度等〕以及測量技術水平等有關的誤差。 調整誤差 卡具的制造、安裝誤差及磨損 刀具的制造誤差及磨損 工件誤差 加工前工件或毛坯上待加工外表本身有形狀誤差或其及有關外表有位置誤差，也都會造成加工后該外表本身及其及其它有關外表之間的加工誤差。 機床誤差 主軸回轉誤差、導軌導向誤差等 工藝系統(tǒng)受力變形 工藝系統(tǒng)受熱變形 剩余應

16、力重新分布引起的變形 在沒有外力作用下或去除外力后工件內仍存留的應力稱剩余應力。具有剩余應力的零件，其內部組織的平衡狀態(tài)極不穩(wěn)定，有恢復到無應力狀態(tài)的的強烈傾向。剩余應力完全松弛，零件將發(fā)生翹曲變形而喪失其原有的加工精度。 3） 經濟加工精度 機械加工時，每種機床上所到達的精度越高，那么所消耗的工時越多，本錢越高。每種機床在正常生產條件下能經濟的到達的加工精度是有一定范圍的，這個精度范圍就是這種加工方法的經濟精度。 4） 工序間加工余量 定義：相鄰兩工序的尺寸之差 粗加工-半精加工-精加工，留量逐漸減小，上序保證下序的加工要求。 注意熱處理工序前的留量要求。如：退火、外表淬火、氮化

17、等。 6、 數控機床程序 普通機床-數控機床-無人化自動流水線〔自動上下料〕 減少人的參及，提高加工的自動化程度 7、 工藝手段 1） 硬件根底：如機床本身精度、刀具性能等 2） 工藝手段：分析工藝系統(tǒng)的誤差來源，以采取預防及控制措施控制誤差在要求的范圍內。 例：控制工序間留量，保證最后精加工要素的留量及質量； 嚴格控制精加工環(huán)境〔溫度、濕度等〕，使其及裝配及使用環(huán)境相一致； 通過控制夾緊力的大小〔可通過采用力矩扳手或在工件上壓表的方法〕，盡量減小甚至消除夾緊變形。磨削或最后精銑時松開壓板，使工件處于自然的松弛狀態(tài)。 精加工采用盡量少的裝卡次數，盡量一次裝卡完成所有精加工的

18、要素。這樣可充分利用機床精度，消除重復裝卡帶來的誤差。同理，盡量減少換刀次數，并盡量用一把刀完成相互有要求的加工部位，因為換刀也是存在誤差的。 仿形處理：如大型零件導軌外表中頻淬火前進展仿形； 采用正火或退火等熱處理方法去除鍛造〔鑄造〕應力及粗加工帶來的切削應力、振動時效、自然時效等； 配加工：如按軸承配鏜主軸孔、根據鋼導軌上的鍵槽配做床身上的鍵等； 組合后加工，保證裝配件精度或加工要素的一致性； 手工修配：如研磨內圓柱面、刮研等。 8、 加工本錢的計算 通過工藝流程確定使用的加工設備，再由工時定額確定花費在此設備上的時間，然后分項計算包括單位時間的設備折舊、工具工裝損耗、人力本

19、錢、場地費用、風水電氣等的費用，最后將各項費用累加，即可得加工此工件的加工本錢。 9、 工廠廠房規(guī)劃 工廠生產線的設計的主要依據便是產品的工藝流程、工序工時定額和生產綱領。根據工藝流程確定需要的設備及擺放的次序，根據工時定額和生產綱領確定需要的設備的數量。計算的結果最終形成加工車間的平面布局圖。 八、 工藝裝備 1、 加工設備〔機床〕 車床、銑床、刨床、插床、拉床、鉆床、鏜床、磨床、加工中心、齒輪加工機床等 2、 夾具 3、 刀具 金屬切削過程中，刀具的切削局部直接完成切削工作。刀具材料性能的優(yōu)劣直接影響刀具的質量、切削加工生產率和刀具耐用度的上下、零件加工精度和外表質量的優(yōu)劣

20、等。 金屬切削過程中，刀具不但承受很大的切削力和很高的溫度，而且還要經受沖擊載荷和機械摩擦。因此，刀具材料必須具備高硬度、高耐磨性、足夠的強度和韌性以及良好的高溫耐熱性、化學穩(wěn)定性等方面的性能。 1〕常用的刀具材料可分為工具鋼、硬質合金、刀具陶瓷、超硬刀具材料四大類。 工具鋼：碳素工具鋼、合金工具鋼、高速工具鋼 硬質合金：由高硬度、難熔的金屬碳化物〔WC、TiC、TaC、NbC等〕加金屬粘接劑〔如鈷、鎳等〕經粉末冶金工藝制成。硬度在72-82HRC,比高速鋼的硬度〔62-70HRC〕高得多。 鎢鈷類〔WC-Co〕：主要用于加工鑄鐵、有色金屬及非金屬材料。 鎢鈦鈷類〔WC-TiC-C

21、o〕：適用于加工鋼料。 鎢鈦鉭〔鈮〕鈷類〔WC-TiC-TaC(NbC)-Co〕：通用合金。 涂層硬質合金： 通過物理或化學方法在刀具外表形成一層超硬涂層，以增強刀具的切削及耐磨性能。常用的涂層材料有TiC、TiN、Al2 O3、陶瓷等。涂層材料晶粒大小在0.5μm以下。涂層厚度為5-10μm。 陶瓷刀具 高硬度〔91-93.5HRA〕高耐磨性 良好的高溫性能 良好的化學穩(wěn)定性和抗粘接性能 摩擦因素小 強度和韌性差、熱導率低 超硬刀具材料 金剛石 立方氮化硼〔CBN〕 2〕刀具按型式可分為：車刀、銑刀〔面銑刀、立銑刀等〕、刨刀、鏜刀、鉆頭、絲錐等。 4、 量檢具 量具：量塊、游標卡尺、千分尺、內徑表、外徑表、水平儀、三坐標測量機、自準直儀等。 檢具：塞規(guī)、環(huán)規(guī)、樣板、塞尺、平尺、方箱等。 5、 切削液 作用：潤滑作用、冷卻作用、清洗作用、防銹作用