第6讲工艺路线的拟定ppt课件.ppt
2,模具设计与制造专业主要专业课程,第6讲 工艺路线的拟订,1.7.1 表面加工方法的选择1.7.2 工艺阶段的划分1.7.3 工序的划分1.7.4 加工顺序的安排1.8.1 加工余量的概念1.8.2 影响加工余量的因素1.8.3 确定加工余量的方法,工艺路线是工艺设计的总体布局,其任务是选择零件表面的加工方法、确定加工顺序、划分工序。,1.7.1 加工方法的选择,对于精度要求高的表面，在选择加工方法时，总是根据各种加工方法所能达到的经济加工精度和表面粗糙度来选择它的最后加工方法。然后再选定前面一系列准备工序的加工方法和顺序，经过逐次加工达到其设计要求。,经济加工精度是指在正常的加工条件下（采用标准的设备、工艺装备和标准技术等级工人，不延长加工时间）容易保证的加工精度。,常见的加工方法所能达到的经济精度和表面粗糙度可查阅有关工艺手册。,选择加工方法考虑的因素是：零件形状、尺寸精度和表面粗糙度、材料及热处理要求，还要充分利用现有设备。,1、零件粗加工方法的选择原则 旋转体表面、端面和中心孔选择普通车床加工，母线为曲线的旋转体用仿形车床加工。平面选择铣床或刨床加工。一般孔系由钳工划线钻孔或按其它零件配钻。直径大于30mm的孔，通常采用钻孔后扩孔的方法 加工。外形表面中的划线面、基准面、安装面等要求较高的面，在铣或刨削加工后再平面磨削加工，以保证平行度和垂直度及表面粗糙度要求。,2、零件精加工方法的选择原则直通式凸模和型孔类成形表面选择线切割加工。形状复杂的细小零件，带有尖角、窄缝的型孔选择 线切割加工。难加工金属零件的内外表面除盲孔外，选择线切割加工。带锥度的内外形面选择线切割加工。硬度高的型腔选择电火花成形加工。型腔中不通的小孔和窄缝，立体曲面及图文选择电 火花成形加工。数控铣无法加工的型腔尖角部位选择电火花成形加 工。在已淬硬的零件上追加孔选择电火花成形加工。,50,硬度不高的型腔优先选择数控铣加工，局部不能 加工的地方用电火花成形加工。回转体型腔、型芯和复杂回转体零件选择数控车 床加工。平面、内外圆柱面、内外锥面和直通式凸模的成 形面，可选不同类型的磨床加工。孔及孔系的精密加工，可选坐标镗床加工或线切 割加工。冲模工作零件的型孔主要加工手段是线切割。塑料模、压铸模型腔主要加工手段是数控铣和电 火花成形。,外圆表面加工方案,内孔表面加工方案,平面加工方案,选择加工方法时，一般先根据表面的精度和粗糙度要求来选定最终加工方法，然后再确定准备工序的加工方法。,选择加工方法时还要考虑零件形状、材料及热处理要求等，同时结合工厂实际，兼顾质量和经济效益。,选择零件表面的加工方案必须在保证零件达到图纸要求方面是稳定而可靠的，并在生产率和加工成本方面是最经济合理的。,【例题1】表格应用的举例：要求孔的加工精度为IT7级，粗糙度Ra=1.63.2m，确定孔的加工方案。查表6-8可有下面四种加工方案：钻扩粗铰精铰；粗镗半精镗精镗；粗镗半精镗粗磨精磨；钻(扩)拉。,方案铰孔用得最多，在大批、大量生产中常用在自动机床或组合机床上，在成批生产中常用在立钻、摇臂钻、六角车床等连续进行各个工步加工的机床上。该方案一般用于加工不太大的孔，工件材料为未淬火钢或铸铁；不适于铰削加工大孔径，否则刀具过于笨重。,方案镗削加工适合加工大孔，用于加工毛坯本身有铸出或锻出的孔，但其直径不宜太小，否则因镗杆太细容易发生变形而影响加工精度，箱体零件的孔加工常用这种方案。方案精加工采用磨削加工，适用于需淬火的工件。方案精加工用拉削加工，适用于成批或大量生产的中小型零件，其材料为未淬火钢、铸铁及有色金属。,1.7.2 工艺阶段的划分 模具零件的工艺阶段可分为四阶段：粗加工、半精加工、精加工及修配、光整加工。（1）粗加工阶段 主要任务是切除加工表面上的大部分余量，使毛坯的形状和尺寸尽量接近成品。粗加工阶段加工精度要求不高，切削用量大，重点考虑的是提高生产率。毛坯余量大时，需多次走刀，正常余量时尽量一次走刀完成粗加工。余量小，精度高的毛坯可直接半精加工。,（2）半精加工阶段 为主要表面的精加工作好必要的精度和余量准备，并完成一些次要表面的加工。（3）精加工阶段 使要求高的表面达到规定要求，重点保证质量。要求的加工精度高，切削余量和切削用量较小。（4）光整加工阶段 提高被加工表面的尺寸精度和减少表面粗糙度，一般不能纠正形状和位置误差。,为什么要划分工艺阶段？零件的精度只能逐步提高，在机加工中要想一刀就能切出很高的精度是很难做到的。零件在粗加工阶段因为余量大，产生的切削力和切削热就很大，所需的夹紧力也很大，因而工件的变形就大，所以粗加工阶段不可能达到高的加工精度和较小的表面粗糙度数值。,粗加工后再进行半精加工、精加工，逐步减小切削用量、切削力和切削热。可以逐步减小或消除先行工序的加工误差，减小表面粗糙度，最后达到设计图样所规定的加工要求。,工艺阶段划分的作用（1）多次加工可逐步纠正误差，保证产品质量。（2）合理使用设备，粗加工和精加工选择不同精度的设备。,（3）便于热处理工序的安排，使热处理与切削加工工序配合更合理。（4）便于及时发现毛坯缺陷和保护已加工表面。,拟订工艺路线一般应遵循工艺路线划分的原则，但不能绝对化。,当毛坯质量高，加工余量小时不必划分加工阶段；,1.7.3 工序的划分 工序划分时可以采用工序集中或工序分散的原则。如果在每道工序中安排的加工内容多，则用较少的工序就能完成零件加工，工序少称为工序集中；反之，工序多则称为工序分散。,工序集中的特点是：可以减少装夹次数和辅助时间，减少工件在机床之间的搬运次数，有利于缩短生产周期。一次装夹后加工多个表面，容易保证各表面的位置精度。,可减少机床数和工人数，生产调度容易。对工人技术水平要求高。单件小批生产一般采用工序集中，模具制造采用的就是工序集中的原则。,工序分散的特点：机床设备及工装比较简单，调整方便，工人容易掌握；可以采用最合理的切削用量，减少机动时间；设备数量多，操作工人多，生产面积大。,大批大量生产较多采用工序分散。,1.7.4 加工顺序的安排 原则：基准先行，先粗后精，先主后次，先面后孔，适当安排热处理，辅助工序要按需设置。,先加工基准面，以便后续工序装夹定位。,划分加工阶段，使粗加工的误差和变形可通过半精加工或精加工纠正，逐步提高精度和表面质量。,主要表面加工容易出废品，先加工主要表面，可避免工时浪费。,先加工平面，后加工孔，便于工件定位安装，保证孔与平面的位置精度。,改善加工性能的预备热处理放在粗加工前；如：锻造/铸造退火/正火粗加工调质半精加工,为提高零件硬度和耐磨性的热处理工序安排在粗加工之后，精加工之前；如：半精加工淬火或渗碳淬火精加工（磨削、电加工）,渗氮、发蓝、镀铬等热处理变形小的方法安排在最终加工之后。,检验、去毛刺、倒棱、清洗、防锈等辅助工序要按需设置，不能遗漏。,毛坯或半成品上留作加工用的材料层厚度，称为加工余量。加工余量又有加工总余量（毛坯余量）和工序余量之分。某一表面从毛坯到最后成品切除掉的总金属层厚度，即毛坯尺寸与零件设计尺寸之差称为总余量或毛坯余量。,相邻两工序尺寸之差称为工序余量。毛坯余量等于同一加工表面各道工序余量之和。,1.8 加工余量的确定,1.8.1 加工余量的概念,加工余量分单面余量和双面余量。对于对称表面或回转体表面，其加工余量是对称分布的，一般采用双面余量；不对称的表面或平面，一般采用单面余量。,工序尺寸公差一般按“入体原则”标注单向公差，公差是指向材料内部的，允许轴减小或孔增大。即对被包容尺寸(轴径)取下偏差，上偏差为0，其最大尺寸就是基本尺寸；对包容尺寸(孔径、槽宽)取上偏差，下偏差为0，其最小尺寸就是基本尺寸。毛坯尺寸的公差一般采用双向公差。,轴和孔的毛坯余量的分布情况,加工余量的大小影响零件的加工质量和成本。余量过大会使加工量增加，生产率下降，浪费材料和能源，使加工成本提高。余量过小不易保证质量，甚至出现废品。,确定工序余量原则是：各工序的最小加工余量应保证被加工表面在前道工序产生的各种误差和表面缺陷能被相邻的后续工序去除，保证加工质量。所谓加工余量合适，是指既能切除误差和表面缺陷又不致加工成本过高。,影响加工余量的因素如下：1、被加工表面上由前道工序产生的粗糙度和表面缺陷层深度；2、被加工表面上由前道工序产生的尺寸误差和几何形状误差；3、前道工序引起的被加工表面的位置误差；4、本道工序的装夹误差及工人技术水平。确定加工余量时除考虑这些因素外，还应考虑生产批量及零件的复杂程度等条件。,1.8.3 确定加工余量的方法,确定加工余量有计算法、查表法和经验估计法等三种方法。1、计算法 在掌握影响加工余量的各种因素具体数据的条件下，用计算法确定加工余量比较科学。但己经积累的统计资料不多，计算有困难，目前应用较少。,2、经验估计法 加工余量由一些有经验的工程技术人员或工人根据经验确定。所估加工余量一般都偏大，此法只用于单件小批生产。,3、查表法 查有关工艺手册和资料所推荐的加工余量为基础，再结合实际加工情况加以修正。此法简便，比较接近实际，生产上广泛应用。查表时应注意表中数是单边余量还是双边余量，一般对称表面或回转体表面的加工余量是双面余量，非对称表面的加工余量是单面余量。,模具常用加工方法的加工余量、加工精度和表面粗糙度,模具常用加工方法的加工余量、加工精度和表面粗糙度,各种毛坯的加工余量,1.8.4 工序尺寸及其公差的确定,某工序加工应达到的基本尺寸称为工序尺寸。正确确定工序尺寸及其公差是制订零件工艺规程的重要文件之一。工序尺寸及其公差的大小不仅受到加工余量的影响，而且与工序基准的选择有密切关系。下面分两种情况进行讨论。,（一）工艺基准与设计基准重合时工序尺寸及公差的确定 一般外圆柱面和内孔的加工多属于基准重合的加工，要确定工序尺寸，首先必须确定各工序的基本余量。基本余量按加工方法查表法确定，工序尺寸按基本余量和设计尺寸，从最后一道工序开始向前推算。工序尺寸公差可从根据工序尺寸大小和所采用的加工方法的经济精度从公差手册中查得，按“入体原则”标注为尺寸偏差。,对于轴的加工，前道工序的工序尺寸等于相邻后续工序的工序尺寸与其基本余量之和；对于孔的加工，前道工序的工序尺寸等于相邻后续工序的工序尺寸与其基本余量之差。计算时注意：对于圆钢等型材应按毛坯尺寸计算结果选择相近的型材规格作为毛坯尺寸。毛坯尺寸取整后应重新修正第一道工序的工序余量；精加工工序余量应进行验算，以确保精加工余量不至于过大或过小。,例2-1 加工某轴外圆柱面，设计尺寸为50h5（0.011），表面粗糙度为Ra0.04m，毛坯为圆钢。试计算各工序尺寸及公差。解：查表2.1外圆表面加工方案确定工艺路线为：粗车半精车粗磨精磨研磨。查表2.6确定各工序的加工余量、加工精度和表面粗糙度。最后工序的加工精度和表面粗糙度按图纸要求；（注意表2.6中的余量是单面余量，回转体取双面余量时表中数值应乘以2）。,查2.7确定毛坯余量及公差。由于热轧圆直径规格为53/55/56/58，毛坯余量为35mm，取毛坯余量为5mm，圆钢直径为55mm，公差为1mm。粗车余量按毛坯余量和其他各工序的余量推算。粗车余量为：5（0.010.100.301.0）=3.59 mm。计算工序尺寸。前工序尺寸等于后工序以下与后工序加工余量之和。根据各工序基本尺寸及精度等级查公差表，得出各工序尺寸的公差值，按“入体原则”标注。计算结果见表2.8。,表2.8 工序尺寸计算结果,例6-2 如图所示圆凹模上 mm孔，经扩孔一半精车一精车一热处理磨孔达到设计要求，淬火硬度为5862HRC，Ra为0.8m。试确定各工序尺寸及偏差。,查表6-8得经济精度和粗糙度为：磨孔 H7 Ra0.8精车 H8 Ra1.6半精车 H10 Ra3.2扩孔 H12 Ra12.5,查工艺手册得各工序加工余量分别为：0.4mm；1mm；1.8mm；2.8mm,工序尺寸及公差的计算,例如：某模具零件上一孔的设计要求为：100+0.035，毛坯为铸铁件，其加工工艺路线为：毛坯粗镗半精镗精镗浮动镗。求各工序尺寸及公差。（1）确定加工总余量和各工序余量 通过查阅手册浮动镗余量0.1mm，精镗余量0.5mm，半精镗余量2.4mm，粗镗余量5mm，加工总余量=（0.1+0.5+2.4+5）mm=8mm。或先确定加工总余量8mm，则粗镗余量=（8-0.1-0.5-2.4）mm=5mm。,（2）确定工序尺寸公差 最后一次加工浮动镗的公差即为设计尺寸公差H7（），其余工序尺寸公差按经济精度查表确定，并按“入体原则”确定偏差：精镗H9（），半精镗H11（），粗镗H13（），毛坯1.2 mm。（3）计算各工序尺寸 从零件图上的设计尺寸开始往前一直推到毛坯尺寸。浮动镗的工序尺寸为设计尺寸100mm 精镗：100-0.1=99.9mm 半精镗：99.5-0.5=99.4mm 粗镗：99.4-2.4=97mm 毛坯：97-5=92mm（4）按照入体原则标注公差（见表格）,
