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一、绪论
机械加工工艺是零件制造加工的步骤,是采用机械加工的方法,改变毛坯的形状、尺寸和表面质量等,使其成为零件的过程。机械加工工艺是实现产品设计,保证产品质量,节约能源,降低消耗的重要手段,是企业进行生产准备,计划调度,加工操作,安全生产,技术检测和健全劳动组织的重要依据,也是企业上品种,上质量,上水平,加速产品更新,提高经济效益的技术保证。
二、零件结构分析
一、此零件为异形管接嘴,采用合金刚棒进行加工,零件结构见下图:
二、零件结构分析
1、如图1,该零件为异形件,上下两侧轴线不在一条轴线上,有5°夹角。因此,不能采用常规的心轴式法兰盘一次加工,需使用专用夹具加工。零件下端尺寸较严,为精加工表面,应最后加工。但由于结构限制,上端完成后,加工下端无法装夹,且下端为设计基准,内螺纹端有内螺纹轴线对另一侧平面、外径的位置度与上表面对其的面轮廓度。控制该形位公差的理论尺寸为以A面向基准B轴线向上偏移14.5,沿该点顺时针旋转5°并以向旋转后轴线方向偏移17。该位置度与面轮廓度要求零件该侧需要以A、B为基准最后加工。因此,为保证加工方便,避免基准转换误差,采取先加工精表面(下端),再加工上端。由于该产品结构不对称,为防止产品由于去除余量不均匀而产生内应力变形,在编制工艺路线时要考虑最终加工时均匀去余量。
2、依据“先粗后精”的加工原则,该零件需要反复加工来保证最终尺寸。为了让精加工时去掉的余量最小,所以在安排工艺路线时使除外径、上端面(掉頭加工时需要在该处压紧)及内孔螺纹,其余尺寸在半精加工中达到最终尺寸。因此,图1中上端18.5处退刀槽应在半精加工中加工完毕,由于该位置的尺寸基准为上端面,但上端面还为加工至最终,因此,此退刀槽位置尺寸18.5不能直接给出,只能间接保证,需要将退刀槽的位置公差计算分配给粗、精加工的各个工序。
三、工艺路线制定
由第二章分析,制定工艺路线如下:
下料→为热处理做准备→打标记→淬火、回火→粗车(去余量)
→粗车(调头、另一端去余量)→铣外形、钻孔→半精车(加工上端表面,均匀留余量)→精车(形成最终精加工表面)→精车(加工上端至最终尺寸)
材料热处理后,首先通过两次粗车将零件大部分余量去除,部分非重要尺寸加工至最终,加工后零件如下图所示:
图中尺寸4的公差为-0.03,此尺寸公差较严,是由于半精加工工序中定位基准与测量基准不统一(图3),为降低加工难度而要求。
粗加工后,由加工中心按图1中右侧视图进行铣外形、钻孔工序,此工序加工的位置在下工序中起到定位的作用,因此,孔的位置度要加严,保证定位的可靠性。
接下来的半精加工为此零件比较关键的工序,为保证精加工时余量均匀,此工序涉及到产品首次转角度加工,即:按图1中要求,夹具定位面与车床回转中心偏移5°,因此,本工序加工去余量极不均匀,加工难度较大;且此工序需加工上文提到的退刀槽至最终尺寸,涉及到本产品中最复杂的尺寸公差换算,将18.5公差分配至各相关尺寸,以间接保证其最终要求。经计算,结果如下:
下一工序为精加工工序,该工序加工处图1中下半部分,加工时以上工序加工的端面定位(所以在前面工序中将侧壁加厚,外径加大,并增加面轮廓度),因为无角向定位孔,所以只能通过已加工出的角度5°间接定角向,同时定心。加工前使用插棒插入定位孔内定位,找正外径B与端面A不大于0.03后压紧零件,然后取出插棒,以保障零件的加工位置不偏。该工序所有加工表面均到达最终尺寸。
最终工序,将图1中的上端表面留余量位置加工至最终尺寸。
四、结束语
当前,我国机械制造业正飞速发展,作为工艺设计人员,应该快速提高自己通过典型零件结构分析制定合理的工艺路线的能力,以适应高速发展的机械制造领域。
机械加工工艺是零件制造加工的步骤,是采用机械加工的方法,改变毛坯的形状、尺寸和表面质量等,使其成为零件的过程。机械加工工艺是实现产品设计,保证产品质量,节约能源,降低消耗的重要手段,是企业进行生产准备,计划调度,加工操作,安全生产,技术检测和健全劳动组织的重要依据,也是企业上品种,上质量,上水平,加速产品更新,提高经济效益的技术保证。
二、零件结构分析
一、此零件为异形管接嘴,采用合金刚棒进行加工,零件结构见下图:
二、零件结构分析
1、如图1,该零件为异形件,上下两侧轴线不在一条轴线上,有5°夹角。因此,不能采用常规的心轴式法兰盘一次加工,需使用专用夹具加工。零件下端尺寸较严,为精加工表面,应最后加工。但由于结构限制,上端完成后,加工下端无法装夹,且下端为设计基准,内螺纹端有内螺纹轴线对另一侧平面、外径的位置度与上表面对其的面轮廓度。控制该形位公差的理论尺寸为以A面向基准B轴线向上偏移14.5,沿该点顺时针旋转5°并以向旋转后轴线方向偏移17。该位置度与面轮廓度要求零件该侧需要以A、B为基准最后加工。因此,为保证加工方便,避免基准转换误差,采取先加工精表面(下端),再加工上端。由于该产品结构不对称,为防止产品由于去除余量不均匀而产生内应力变形,在编制工艺路线时要考虑最终加工时均匀去余量。
2、依据“先粗后精”的加工原则,该零件需要反复加工来保证最终尺寸。为了让精加工时去掉的余量最小,所以在安排工艺路线时使除外径、上端面(掉頭加工时需要在该处压紧)及内孔螺纹,其余尺寸在半精加工中达到最终尺寸。因此,图1中上端18.5处退刀槽应在半精加工中加工完毕,由于该位置的尺寸基准为上端面,但上端面还为加工至最终,因此,此退刀槽位置尺寸18.5不能直接给出,只能间接保证,需要将退刀槽的位置公差计算分配给粗、精加工的各个工序。
三、工艺路线制定
由第二章分析,制定工艺路线如下:
下料→为热处理做准备→打标记→淬火、回火→粗车(去余量)
→粗车(调头、另一端去余量)→铣外形、钻孔→半精车(加工上端表面,均匀留余量)→精车(形成最终精加工表面)→精车(加工上端至最终尺寸)
材料热处理后,首先通过两次粗车将零件大部分余量去除,部分非重要尺寸加工至最终,加工后零件如下图所示:
图中尺寸4的公差为-0.03,此尺寸公差较严,是由于半精加工工序中定位基准与测量基准不统一(图3),为降低加工难度而要求。
粗加工后,由加工中心按图1中右侧视图进行铣外形、钻孔工序,此工序加工的位置在下工序中起到定位的作用,因此,孔的位置度要加严,保证定位的可靠性。
接下来的半精加工为此零件比较关键的工序,为保证精加工时余量均匀,此工序涉及到产品首次转角度加工,即:按图1中要求,夹具定位面与车床回转中心偏移5°,因此,本工序加工去余量极不均匀,加工难度较大;且此工序需加工上文提到的退刀槽至最终尺寸,涉及到本产品中最复杂的尺寸公差换算,将18.5公差分配至各相关尺寸,以间接保证其最终要求。经计算,结果如下:
下一工序为精加工工序,该工序加工处图1中下半部分,加工时以上工序加工的端面定位(所以在前面工序中将侧壁加厚,外径加大,并增加面轮廓度),因为无角向定位孔,所以只能通过已加工出的角度5°间接定角向,同时定心。加工前使用插棒插入定位孔内定位,找正外径B与端面A不大于0.03后压紧零件,然后取出插棒,以保障零件的加工位置不偏。该工序所有加工表面均到达最终尺寸。
最终工序,将图1中的上端表面留余量位置加工至最终尺寸。
四、结束语
当前,我国机械制造业正飞速发展,作为工艺设计人员,应该快速提高自己通过典型零件结构分析制定合理的工艺路线的能力,以适应高速发展的机械制造领域。