组合件的加工

时间：2023-10-11 百科知识版权反馈

【摘要】：对机器生产而言包括原材料的运输和保存、生产的准备、毛坯的制造、零件的加工和热处理、产品的装配及调试、油漆和包装等内容。例如毛坯的铸造、锻造和焊接，改变材料性能的热处理，零件的机械加工等，都属于工艺过程。划分加工阶段有利于保证加工质量、合理使用设备、充分发挥技术工人的操作技能、安排热处理工序、及时发现毛坯缺陷。

任务一　组合件的加工

一、工作任务

加工如图8．1所示组合件。

二、相关知识

1．生产过程和工艺过程

生产过程是指从原材料（或半成品）制成产品的全部过程。对机器生产而言包括原材料的运输和保存、生产的准备、毛坯的制造、零件的加工和热处理、产品的装配及调试、油漆和包装等内容。生产过程的内容十分广泛，现代企业用系统工程学的原理和方法组织和指导生产，将生产过程看成是一个具有输入和输出的生产系统。能使企业的管理科学化，使企业更具应变力和竞争力。

图8．1　组合件零件图

在生产过程中，直接改变原材料（或毛坯）形状、尺寸和性能，使之变为成品的过程，称为工艺过程，它是生产过程的主要部分。例如毛坯的铸造、锻造和焊接，改变材料性能的热处理，零件的机械加工等，都属于工艺过程。工艺过程又是由一个或若干个顺序排列的工序组成的。

机械加工是一种用加工机械对工件的外形尺寸或性能进行改变的过程。按被加工的工件所处的温度状态﹐分为冷加工和热加工。一般在常温下加工，并且不引起工件的化学或物相变化，称为冷加工。一般在高于或低于常温状态下加工﹐会引起工件的化学或物相变化﹐称为热加工。冷加工按加工方式的差别可分为切削加工和压力加工。热加工常见有热处理、锻造、铸造和焊接。另外装配时常常要用到冷热处理。例如轴承在装配时往往将内圈放入液氮里冷却使其尺寸收缩，将外圈适当加热使其尺寸放大，然后再将其装配在一起。火车的车轮外圈也是用加热的方法将其套在基体上，冷却后即可保证其结合的牢固性。

在实际生产中，零件不只是由单一的表面组成，往往是由多个形状不同的表面组成。这些零件除了要进行车削外，还需经过刨、铣、磨、钳及热处理等多种加工方法。因此，在车削前，要根据零件的技术要求、生产批量，并结合实际生产条件，制定出合理的零件加工工艺，以确保加工质量、提高劳动生产率。

2．基准的选择

1）基准分类

基准就是用来确定生产对象上的几何要素间的几何关系所依据的那些点、线、面。基准按作用可分为以下两大类。

（1）设计基准：在设计图样上所采用的基准。

（2）工艺基准：在工艺过程中所采用的基准，根据用途不同又分为以下三种。

①定位基准：工件在加工中，用作定位的基准。

②测量基准：测量时所采用的基准。

③装配基准：装配时用来确定零部件在机器或机构中相对位置所采用的基准。

2）定位基准的选择

在零件的加工过程中，合理选择定位基准对保证工件的精度尤其是位置精度起着决定性的作用。

定位基准有粗基准和精基准两种。用毛坯表面作为定位基准的称为粗基准，用已加工过的表面作为定位基准的称为精基准。

（1）粗基准的选择。选择粗基准时，应着重考虑以下三方面：首先，保证所有表面有足够的加工余量；其次，保证加工表面与不加工表面有一定的位置精度；最后，保证装夹稳妥、可靠，以便于加工。具体应遵循以下原则：

①选择不加工表面作为粗基准；

②在有较多加工表面时，选择加工余量最小的表面作为粗基准；

③选作粗基准的表面要平整，并有足够大的面积；

④选作粗基准的表面要有足够的刚性，且不易变形；

⑤粗基准不能重复使用。

（2）精基准的选择。选择精基准应保证工件的加工精度，同时使工件的装夹方便、正确、可靠。为此一般要遵循以下原则：

①选用设计基准作为精基准，即“基准重合”原则；

②尽可能使精基准与测量基准重合；

③尽可能使精基准与装配基准重合；

④所选用的精基准能用于多个表面、多个工序的加工，即基准统一原则；

⑤“互为基准”原则；

⑥选择精度高、装夹稳定可靠的表面作为精基准。

3．拟定工艺路线

在机械生产中，必须严格按照工艺规程（即规定产品或零部件制造工艺过程和操作方法的工艺文件）来组织、实施作业，其中工艺路线是制定工艺规程的关键。

工艺路线是指产品或零部件在生产过程中，由毛坯准备到生产入库，经过企业各有关部门或工序的先后顺序。拟定零件的加工工艺路线时，应着重考虑经过哪几个加工阶段，采用什么加工方法，热处理工序如何穿插，是采用工序集中还是工序分散的方法等问题。

1）生产类型

拟定零件加工工艺路线，首先要区分被加工零件的生产方式属于哪一种生产类型。

企业（或车间、工段、班组、工作地）生产专业化程度的分类称为生产类型。一般可划分为单件生产、成批生产、大量生产三种类型。

2）划分加工阶段

划分加工阶段有利于保证加工质量、合理使用设备、充分发挥技术工人的操作技能、安排热处理工序、及时发现毛坯缺陷。

拟定结构复杂、精度要求高的零件加工工艺路线时，应将零件的粗、精加工分开进行，即把机械加工工艺过程划分为几个阶段，以便更好地安排零件加工的顺序，通常将其划分为以下四个加工阶段。

（1）粗加工阶段：切除大部分加工余量，提高生产效率。

（2）半精加工阶段：为重要表面的精加工做准备，以达到必要的加工精度和留一定的加工余量，同时完成一些次要的表面最终加工。

（3）精加工阶段：使工件各主要表面达到图样规定的质量要求。

（4）光整（超精）加工阶段：用于要求特别高的工件，主要目的是提高尺寸精度、获得更高的表面质量。

3）确定加工顺序

a．工序集中与分散

在拟定零件的工艺路线时，除了选择零件各种表面的加工方法、合理划分加工阶段外，还应正确确定工序数目和每道工序的工作内容。

（1）工序概论：机械加工工艺过程由一个或若干个顺序排列的工序组成，毛坯依次通过这些工序逐步变为机器零件，而每一个工序又由若干个安装、工位、工步和走刀组成。

①工序：一个或一组工人，在一个工作地对同一个或同时对几个工件所连续完成的那一部分工艺过程。区分工序的主要依据是设备或工作地是否变动和完成的那一部分工艺内容是否连续。在一道工序内，常使用不同的工具，对不同的表面进行加工。

②安装：工件在加工之前，在机床或夹具上首先占据一个正确的位置称定位，然后再予以夹紧的过程称为装夹，工件（或装配单元）经过一次装夹所完成的那一部分工序称为安装。在一道工序中，工件可能只需一次安装，也可能需几次安装。一般地说，工件在加工过程中，应尽量减少安装的次数，以减少安装误差和辅助时间。

③工位：一次装夹后，工件（或装配单元）与夹具或设备的可动部分一起相对刀具或设备的固定部分，所占据的每一个位置。

④工步：加工表面（或装配时的连接面）和加工（或装配）工具不变的情况下，所连续完成的那一部分工序。一道工序可以包括几个工步，也可以只包括一个工步。构成工步的任何一个因素（加工表面、刀具）改变后，一般就为另一工步了。为了提高生产效率，用几把刀具同时加工几个表面的工步，称为复合工步。在工艺文件中，复合工步应视为一个工步。

⑤走刀：在一个工步内，若被加工表面需要切去的金属层很厚，则要分几次车削，那么每进行一次车削就是一次走刀（即一个工作行程）。一个工步可以包括一次或几次走刀。

（2）工序集中：将工件的加工集中在少数几道工序内完成，即在每道工序中，尽可能多加工几个表面。工序集中到极限程度时，一个工件所有表面均在一道工序内完成。工序集中的特点：

①在一次装夹中可以完成工件多个表面的加工，容易保证这些表面的相互位置精度，同时也减少了工件的装夹次数和辅助时间，减少了工件在机床间运转工作量，有利于缩短生产周期；

②易于采用多刀、多刃、多轴机床、组合机床、自动车床、数控机床和加工中心等高效工艺装备，从而缩短基本时间；

③缩短了工艺路线，减少对机床、夹具和操作工人及车间生产面积的需要，简化生产计划和生产管理工作；

④由于采用专用设备和高效工艺装备，使投资增大，设备调整和维修复杂，生产准备工作量增大；

⑤由于加工表面较多，对机床的精度要求较全面，而且很难为每个加工表面都选择合适的切削用量；

⑥对工人技术水平和应变能力要求较高。

（3）工序分散：将工件的加工分散在较多的工序中进行，使每道工序所包含的工作量尽量减少。工序分散到极限程度时，每道工序只包含一个工步。工序分散的特点：

①机床设备及工艺装备简单，调整和维修方便，工人掌握容易，生产准备工作量减少，且易平衡工序时间，易于更换产品，对工件的装卸、切削和测量等过程易于实现自动化；

②有条件为每一工步选择合理的切削用量，减少基本时间；

③设备数量多、操作工人多、占用生产面积大，计划调度和生产管理工作较为复杂；

④操作过程简化，对工人的技术熟练程度和应变能力要求低。

工序集中与分散是拟定工艺路线的两个不同原则，各有利弊，具体选用哪个原则，应根据生产类型、零件的结构特征和技术要求、现有生产条件、企业能力等诸多因素进行综合分析比较，择优选用。

例如：单件、小批量生产，由于使用通用机床、通用夹具和量具，一般采用工序集中的方法；对于重型工件，为减少吊运、装卸的劳动量，则工序应适当集中；大批、大量生产的产品，可采用高效专用设备，应使工序集中。如加工内燃机机体时，往往采用一台组合机床来完成几个表面的几十个孔的钻、扩、铰和攻螺纹等工作。而诸如连杆、活塞、曲轴和齿轮轴等零件，是按工序分散原则来加工的，因为这些零件结构不适于按工序集中原则来加工，而需要一些高效的专用夹具和机床，要分多道工序加工来保证其精度要求。但对一些产品固定且大批量生产、结构简单的产品（如轴承），有条件采用各种专用机床和专用夹具、量具，则常采用工序分散原则。当选用数控机床时，一般采用工序集中原则。

b．机械加工工序的安排

在划分了加工阶段，确定了工序集中与分散方法后，便可着手安排零件的机械加工工序。

安排零件的表面加工顺序时，通常应遵循以下几个原则。

（1）先主后次。根据零件的功用和技术要求，分清零件的主要表面和次要表面。主要表面是指装配基准面、重要工作表面和精度要求较高的表面等；次要表面是指光孔、螺孔、未标注公差表面及其他非工作表面等。按照先主后次的原则，安排机械加工工序的一般顺序是：精加工基准面—粗加工主要表面—半精加工主要表面—精加工主要表面—光整加工、超精密加工主要表面。次要表面的加工安排在各阶段之间进行。由于次要表面的精度要求不高，一般在粗、精加工阶段即可完成。但对于那些同主要表面有密切关系的表面，如主要孔周围的紧固螺孔等，通常置于主要表面精加工之后完成，以保证它们的位置精度。次要表面安排在各阶段进行，还能增加加工阶段的时间间隔，使工件有较多的时间让残余应力重新分布，并使其变形充分表现，以便在后续工序中修正。

（2）先基准后其他。应先加工出选定的后续工序的精基准，如外圆、内孔、中心孔等。如在加工轴类零件时应先钻中心孔，加工盘类零件时应先加工外圆与端面。

（3）先粗后精。在加工工件时，一般先粗加工，再进行半精加工和精加工。

（4）先面后孔。为了保证加工孔的稳定可靠性，应先加工孔的端面，后加工孔。如箱体、支架和连杆等。这是因为端面轮廓平稳，定位、装夹稳定可靠。先加工好孔端面，再以端面定位加工孔，不仅便于保证端面与孔的位置精度，还能改善刀具加工孔时的工作条件。

三、工艺准备

1．图纸分析

（1）明确工件的几何形状：该零件是一个典型的轴类零件，包括外圆、阶台、圆弧面、外圆锥面、三角形螺纹、沟槽等。

（2）分析各部分尺寸公差要求：该零件各部分外圆的尺寸精度要求较高，外圆尺寸公差均为0．04mm以下，长度尺寸公差等级要求一般。

（3）分析工件的形位公差要求：1∶7外圆锥相对于工件轴线的全跳动误差为φ0．02mm；、和mm外圆相对于工件轴线的同轴度公差为φ0．02mm。