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機械加工工藝學結

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我對這門課由開始的好奇到後來的感興趣,在這期間我學到了很多,也有著很深刻的感受。

機械加工工藝學結

本課程主要介紹了機械產品中零件的成形方法、機械加工工藝過程及其裝備、加工質量控制、零件裝配等,包括了金屬切削過程及其基本規律,機床、刀具、夾具的基本知識,機械加工工藝規程的設計,機械加工精度及表面質量的概念及其控制方法,典型的先進製造技術等。

機床,就是利用刀具對金屬毛胚進行切削加工的一種加工裝置。而車床就是用車刀進行車削加工的機床。所以,車床加工中一個很重要的方面就是要選擇正確的刀。車床主要由變速箱、主軸箱、掛輪箱、進給箱、溜板箱、刀架、尾座、床身、絲槓、光槓和操縱桿組成。

(一)零件的成形通常有 3 種原理:

1、去除材料原理,如傳統的切削加工方法,包括車、銑、磨、刨、鑽、鏜和特種加工等。

2、材料基本不變原理,如鑄造、鍛造、注塑、衝壓等。

3、材料 累加成形原理,如快速成形、鐳射熔覆、鐳射燒結、三維列印等,零件是逐漸累加出來的

(二)在設計零件加工工藝規程時,首先對加工物件進行深入分析。對於數控車削加工應考慮以下幾個方面:

㈠ 成零件的幾何尺寸。手工程式設計時要計算每個節點座標;自動程式設計要到對構成的零件輪廓所有幾何元素進行定義。圖紙上是否漏標尺寸,使幾何條件不充分,影響到零件輪廓的構成;圖紙給定幾何條件是否合理,有無造成數學處理困難;圖紙上標註尺寸方法應適應數控車床加工特點,應以同一基準標註尺寸。

㈡尺寸精度要求。分析零件圖紙尺寸精度要求,判斷車削能否達到,並確定工藝控制尺寸精度的方法。如尺寸換算,增量尺寸與絕對尺寸及尺寸鏈的計算等;零件的形狀和位置精度,加工時確定零件的定位基準和測量基準,還可以根據數控機床特殊需要進行一些技術處理,以便進行有效控制零件的形狀和位置精度;表面粗糙度、材料與熱處理要求也是選擇刀具和確定切屑用量的依據。

㈢零件加工工藝分析。加工工藝路線的確定原則。加工工藝路線合理與否,關係到零件的加工質量與生產效率。在確定加工工藝路線時,應綜合考慮在保證加工精度的前提下,應最大限度地縮短加工工藝路線。

(三)所以數控加工工藝路線應遵循以下原則:

(1)保證產品質量,應將保證零件的加工精度和表面粗糙度要求放在首位。

(2)提高勞動生產率和降低生產成本。在保證零件加工質量的前提下,應力求加工路線最短,並儘量減少空行程時間,提高加工效率。

(3)在滿足零件加工質量、生產效率等條件下,儘量簡化數學處理的數值計算工作量,以簡化程式設計工作。此外,確定加工工藝路線中,還要綜合考慮零件的形狀與剛度、加工餘量、機床與刀具的剛度等,確定一次進給還是多次進給,以及設計刀具的切人點與切出點、切入方向與切出方向。在銑削加工中,是採用順銑還是逆銑等。㈣加工工藝的選擇要點。在數控加工程式設計中,應強化工藝規程,選擇合理的加工路線,優化程式編制。

㈡ 在制定加工工藝路線中應關注以下事項:

(1)在確定加工路線時,為縮短行程,應考慮儘量縮短刀具的空行程。通常通過合理選擇起刀點,合理安排回空路線都能使空行程縮短,提高生產效率。

(2)在安排加工工藝路線時,同時也要兼顧工序集中的原則。零件在一次裝夾中,儘可能使用同一把刀具完成較多的加工表面,以減少換刀次數,簡化加工路線,縮短輔助時間。有條件者可採用複合刀具,當一把刀具完成加工的所有部位後,儘可能為下道工序作些預加工,如使用小鑽頭預鑽定位孔或劃位置痕.或者進行粗加工,然後再換刀進行精加工。

(3)要選擇工件在加工後變形小的加工路線。如對於橫截面積小的細長零件或薄板零件應採用分數次走刀至最終尺寸或應用對稱去除餘量法安排加工。之前加工零件,認為將程式編好,加工尺寸精度符合圖紙要求的就滿足了。

通過學習本課程,要求學生能對機械製造有一個總體的瞭解與把握,能掌握金屬切削過程的基本規律;掌握機械加工的基本知識;能選擇加工方法與機床、刀具、夾具及加工引數;具備制定工藝規程的能力和掌握機械加工精度和表面質量分析的基本理論及基本知識;能規範、正確地實施典型零件的機械加工工藝;執行機械加工工序的工藝要求;制定數控加工工藝規程;初步具備分析解決現場工藝問題的能力;瞭解當今先進製造技術的發展概況。

零件的機械加工質量除了加工精度之外,還包括加工表面質量。產品的工作效能,尤其是它的可靠性、耐久性,在很大程度上取決於其主要零部件的表面質量。它是零件加工後表面層狀態完整性的表徵。

(1) 加工表面的幾何特徵。機械加工的表面不可能是理想的光滑的

表面,而是存在著表面粗糙度、波度等表面幾何形狀以及劃痕、裂紋等缺陷。

(2) (2)加工表面層的物理力學效能。表面層的物理力學效能包括

表面層的加工硬化、殘餘應力和表面層的金相組織變化

加工精度是指零件加工後的幾何引數(尺寸、形狀、位置)與圖紙要求的理想幾何引數相符合的程度。符合程度越高,加工精度也越高。所以說機械加工精度包含尺寸精度、形狀精度和位置精度3項內容

在機械加工中機床、夾具、刀具和工件構成了一個完整的機械加工系統,稱為工藝系統。工藝系統的各個部分——機床、夾具、刀具和工件都存在誤差,統稱為工藝系統誤差。由於它是原始存在的,故也叫原始誤差。工藝系統誤差在加工過程中必然影響工件和刀具相對運動關係,使工件產生加工誤差。所以說工藝系統的誤差是影響工件的加工精度的主要因素。一般採取的措施有:

(1)加工材料。一般韌性較大的塑性材料,加工後表面粗糙度較大,而韌性較小的塑性材料加工後易得到較小表面粗糙度

(2)切削用量

(3)刀具的幾何形狀、材料、刃磨質量的影響。

(4)切削液。切削液的冷卻和潤滑作用能減小切削過程中的介面摩擦,降低切削區溫度,使切削層金屬表面的塑性變形程度下降,抑制刀瘤、鱗刺的生成,因此可大大減小表面粗糙度。

刀具的前角對切削過程的塑性變形有很大影響。

進給量越大,殘留面積高度越高,零件表面越粗糙。因此,減小進給量可有效地減小表面粗糙度

裝配是整個機械製造工藝過程中的最後一個環節。裝配工作對產品質量影響很大。若裝配不當,即使所有零件都合格,也不一定裝配出合格的、高質量的機械產品。反之,若零件製造精度並不高,而在裝配中採用適當的工藝方法,如進行選配、修配、調整等,也能使產品達到規定的技術要求

裝配精度是產品設計時根據使用效能要求規定的裝配時必須保證的質量指標。

(1)距離精度。零部件間的距離尺寸精度,包括間隙、過盈等配合要求。

(2)相互位置精度。零部件間的平行度、垂直度、同軸度及各種跳動等。

(3)相對運動精度。零部件間在運動方向和相對運動速度上的精度,主 要表現為運動方向的直線度、平行度和垂直度,相對運動速度的精度即傳動精度。

(4)接觸精度。指相互配合表面、接觸表面間接觸面積的大小和接觸點分佈情況。

裝配方法有完全互換裝配法、不完全互換裝配法、選擇裝配法、修配法、調整法等 5 種

還有特別注意的一點是:在實際工作中,我們要嚴格遵守各種規章制度,嚴禁違章操作。我們始終要記住“安全第一”。

我懂得了在這項工作中必須要有深厚的經驗和吃苦的精神及嚴謹認真的作風。這門課能使我們懂得觀察生活,勇於探究生活,也為我們多方面去認識和了解生活提供了一個契機。它是生活的一種動力,促進我們知、情、意、行的.形成和協調的發展,幫助自我完善。

但遺憾的是由於課時短,我們不能系統的掌握這門課。

機械加工工藝學結 [篇2]

機械製造工藝學的研究物件是機械產品的製造工藝,包括零件加工和裝配兩方面,其指導思想是在保證質量的前提達到高生產率、經濟型。課程的研究重點是工藝過程,同樣也包括零件加工工藝過程和裝配工藝過程。工藝是使各種原料、半成品成為產品的方法和過程。各種機械的製造方法和過程的總稱為機械製造工藝。

一、緒論

機械製造技術有兩方面的含義:其一是指用機械來加工零件(或工件)的技術,更明確的說是在一種機器上用切削方法來加工,這種機器通常稱為機床、工具機或工作母機;另一方面是指製造某種機械的技術,如汽車、渦輪機等。

廣義製造論的形成過程

一、製造設計一體化

製造技術發展階段: 手工業生產階段、大工業生產階段、虛擬現實工業生產階段

二、材料成形機理的擴充套件

1去除加工:又稱分離加工,是從工件上去除一部分材料二成形

2結合加工:是利用物理和化學的方法將相同材料或不同材料結合在一起而成形,是一種堆積成形,分層製造方法。按結合機理和結合強度分為附著、注入和連線三種

3變形加工:又稱流動價格,是利用力,熱,分子運動等手段使工件產生變形,改變其尺寸形狀和效能,如鍛造、鑄造等。

三製造模式的發展

第二節

機械產品生產過程:是指從原材料開始到成品出廠的全部勞動過程,包括直接生產過程和輔助生產過程

直接生產過程:使被加工物件的尺寸、形狀和效能產生一定的變化,即與生產過程有直接關係的勞動過程。包括毛坯的製造,零件的機械加工和熱處理,機器的裝配、檢驗、測試和塗裝等主要勞動過程。

輔助生產過程:不是使加工物件產生直接變化,但也是非常必要的勞動過程。包括專用工具、夾具、量具和輔具的製造、機器的包裝、工件和成品的儲存和運輸、加工裝置的維修,以及動力(電、壓縮空氣、液壓等)供應等輔助勞動過程。

機械加工工藝過程的概念:採用各種機械加工方法,直接用於改變毛坯的形狀、尺寸、表面質量和力學物理效能,使之成為合格零件的生產過程。

機械加工工藝過程的組成

機械加工工藝過程由一個或若干個順序排列的工序組成,工序又分為安裝、工位、工步和走刀。

1)工序

由一個(或一組)工人在同一臺機床或同一個工作地,對一個(或同時對幾個)工件所連續完成的那一部分機械加工工藝過程。

2)安裝

在一道工序中,工件每經一次裝夾後所完成的那部分工序內容稱為一個安裝。

3)工位

一次安裝,工件在機床上佔據每一個加工位置所完成的那部分安裝稱為工位。一個安裝中可能只有一個工位,或者多個工位。

4)工步

指在加工表面不變、切削刀具不變的情況下所連續完成的那部分工序。若有幾把刀具同時參與切削,該工步稱為複合工步。複合工步主要是為了提高加工效率。

(5)走刀:切削刀具在加工表面上切削一次所完成的工步內容,稱為一次走刀。一個工步可包括一次或數次走刀。當需要切去的金屬層很厚,不能在一次走刀下切完,則需分幾次走刀。走刀次數又稱行程次數。

生產綱領:企業在計劃期內應當生產的產品數量和進度計劃稱生產綱領。零件的年生產綱領指包括備品和廢品在內的年產量。

N = Q n(1+α% +β% )

式中 N — 零件的年生產綱領(件/年);Q — 產品年產量(臺/年);

n — 每臺產品中該零件數量(件/臺);α% — 備品率;β% — 廢品率。

生產批量:生產批量是指一次投入或產出的同一產品或零件的數量。

生產型別

根據生產綱領和生產的專業化程度不同,主要分為:大量生產、成批生產和單件生產三種生產型別。其中,成批生產又可分為大批生產、中批生產和小批生產。

工件的裝夾

裝夾又稱安裝,包括定位和夾緊兩項內容。

定位 — 使工件在機床或夾具上佔有正確位置的過程。

夾緊 — 對工件施加一定的外力,使其已確定的位置在加工過程中保持不變。

工件在機床或夾具中的裝夾方法主要有三種。

①夾具中裝夾②直接找正裝夾③劃線找正裝夾

定位原理(看書)

基準

1、設計基準:設計者在設計零件時,根據零件在裝配結構中的裝配關係和零件本身結構要素之間的相互位置關係,確定標註尺寸的起始位置,這些起始位置稱之為設計基準。

2.工藝基準:零件在加工工藝過程中所用的基準。可分為工序基準、定位基準、測量基準和裝配基準。

工序基準:在工序圖上用來確定本工序所加工表面加工後的尺寸、形狀和位置的基準。 定位基準:在加工時用於工件定位的基準。

測量基準:工件測量時所用的基準。

裝配基準:零件裝配時所用的基準。

第二章

工藝系統:在機械加工時,機床、夾具、刀具和工件構成的一個完整的系統。

研究加工精度的方法:單因素分析法、統計分析法

一、加工原理誤差:採用近似的成形運動或近似的切削刃輪廓進行加工而產生的誤差。

二、調整誤差

三、機床誤差

1、機床導軌的導向誤差

(1)導向誤差

1.導向精度

導軌在水平面內的直線度;導軌在垂直面內的直線度;前後導軌的平行度;導軌對主軸迴轉軸線的平行度

(2)迴轉誤差:是指主軸實際迴轉軸線對其理想回轉軸線的漂移。包括

1、徑向圓跳動。2、軸向圓跳動。3、傾角擺動。

影響主軸迴轉精度的主要因素:軸承的誤差、軸承的間隙、與軸承配合零件的誤差、主軸系統的徑向不等剛度和熱變形,引起迴轉軸線的漂移。

提高主軸迴轉精度的措施:

提高主軸部件的製造精度;對滾動軸承進行預緊;使主軸的迴轉誤差不反應到工件上 減少傳動鏈傳動誤差的措施

1.傳動件數越少,傳動鏈越短,傳動精度越高

2.採用降速傳動 3.提高傳動鏈末端件的精度 4.採用校正裝置

四、傢俱的製造誤差與磨損

五、刀具的製造誤差與磨損

刀具誤差對加工精度的影響

1.採用定尺寸刀具加工時,刀具的尺寸精度直接影響工件的尺寸精度

2.採用成形刀具加工時,刀具的形狀精度直接影響工件的形狀精度

3.展成刀具的切削刀形狀必須是加工表面的共軛曲線。因此切削刃的形狀誤差會影響加工表面的形狀精度

4.對於一般刀具,其製造精度對加工精度無直接影響,但易磨損

殘餘應力:也稱內應力,是指在沒有外力作用下或去除外力後工件內殘留的應力 產生原因:毛坯製造和熱處理過程中產生的殘餘應力;冷校直帶來的殘餘應力

切削帶來的殘餘應力

工藝系統的熱源:

內部熱源:切削熱和摩擦熱,產生於工藝系統內部,主要以熱傳導形式傳遞

外部熱源:工藝系統外部的、以對流傳熱為主要形式的環境溫度和各種熱輻射

熱傳遞方式:導熱傳熱、對流傳熱、輻射傳熱

加工誤差的性質

1、系統誤差:在順序加工一批工件中,其加工誤差的大小和方向都保持不變,或者按一定規律變化,統稱為系統誤差。前者稱為常值系統誤差,後者稱為變值系統誤差。加工原理誤差,機床等的製造誤差等與時間無關,其大小在一次調整中也基本不變,因此都屬於常值系統誤差。機床、刀具等在熱平衡前的熱變形誤差,刀具等的磨損等屬於變值系統誤差。

2、隨機誤差:在順序加工的一批工件中,其加工誤差的大小和方向的變化時屬於隨機性的,稱為隨機誤差。

分佈圖分析法的應用:判別加工誤差的性質;確定工序能力及其等級;估算合格品率或不合格品率

分佈圖分析法的缺點在於:沒有考慮一批工件加工的先後順序,故不能反映誤差變化的趨勢,難以區別變值系統誤差和隨機誤差的影響;必須等到一批工件加工完畢之後才能繪製分佈圖,因此不能再加工過程中及時提供控制精度的資訊。

保證和提高加工精度的途徑:誤差預防;誤差補償

誤差預防技術:合理採用先進工藝與裝置;直接減少原始誤差;轉移原始誤差;均分原始誤差;均化原始誤差

誤差補償技術:線上檢測;偶件自動配磨;積極控制起決定作用得到誤差因素

第三章

加工表面質量:加工表面的幾何形貌和表面層材料的力學物理和化學性質

幾何形貌:表面粗糙度 表面波紋度 紋理方向 表面缺陷。

表面材料力學的物理化學效能:表面層金屬的冷作硬化、表面層金屬金相組織變化。 冷作硬化:機械加工中因切削力產生的塑性變形使表層金屬硬度和強度提高的現象。 評定指標:表層金屬的顯微硬度HV、硬化層深度h、硬化程度N

加工表面質量對機器零件使用效能的影響:

表面質量對耐磨性影響:1表面粗糙度值越小 耐磨性越好,表面波紋度越大 粗糙度越大。2圓弧狀 凹坑狀表面紋理耐磨性好,尖峰狀表面紋理耐磨性差。

3加工表面冷作硬化提高耐磨效能。

表面質量對耐疲勞性影響:1表面粗糙度值越小 表面缺陷越少 耐疲勞性越好。2 冷作硬化組織疲勞裂紋生長 提高零件耐疲勞強度。

表面質量對耐腐蝕性影響:1表面粗糙度值越大 耐蝕性越差。2 表面殘餘壓應力 有利於提

高表面抗腐蝕能力。

表面質量對零件配合質量影響:1.對於間隙配合表面,其實磨損最顯著 零件配合表面的起

始磨損量與表面粗糙度的平均值成正比增加。表面粗糙度越大 變數越大 影響配合穩定性。2.對於過盈配合 表面粗糙度越大 兩表面相配合時表面凸峰易被擠掉 使過盈量減少。3 對於過度配合 兼有上述兩種配合影響。切削速度V=20~50m/min時 表面粗糙度最大容易出現積瘤。

表面粗糙度測量:1比較法2觸針法3光切法4干涉法

磨削燒傷:對於已淬火的鋼件,很高的磨削溫度使表面層金屬金相組織產生變化,使表層金

屬硬度下降,使工件表面呈現氧化膜顏色。

減少磨削燒傷工藝途徑:1正確選擇砂輪2合理選擇磨削用量3改善冷卻條件4選擇開槽砂

表面強化工藝 1噴丸強化2滾壓加工

機械加工中的振動主要有強迫振動和自激振動

強迫振動是由於外界週期性干擾力的作用而引起的振動

機內振源主要有機床旋轉的不平衡、機床傳動機構的缺陷、往復運動部件的慣性力級切削過

程中的衝擊力

特徵:其振動頻率與干擾力的頻率相同,或是干擾力頻率的數倍

自激振動:機械加工過程中,在沒有周期性外力作用下,由系統內部激發反饋產生的週期性

振動。

自激振動的特徵:是在沒有外力干擾下產生的振動運動,這與強迫振動有本質的區別;自激

振動的頻率接近系統的固有頻率,這就說明顫振頻率取決於振動系統的固有特性。這與自由振動相似但不相同。自由振動受阻尼作用將迅速衰減,而自激振動卻不因為有阻尼存在而迅速衰減。

消除強迫振動的條件:減小機內外干擾力的幅值;適當調整振源的頻率;採用隔振措施 消除自激振動的條件:減小前後兩次切削的波紋重疊係數;調整振動系統小剛度主軸的位置;

增加切削阻尼;採用變速切削方法加工

提高工藝系統的穩定性:提高工藝系統剛度;增大工藝系統的阻尼

減振裝置:動力減振器;摩擦減振器;衝擊式減振器

第四章

機械加工工藝規程是規定產品或零部件機械加工工藝過程和操作方法等的工藝檔案,是一切

有關生產人員都應嚴格執行、認真貫徹的紀律性檔案

機械加工工藝規程的作用

1.根據機械加工工藝規程進行生產準備(包括技術準備)

2.機械加工工藝規程是生產計劃、排程,工人的操作、質量檢查等的依據

3.新建或擴建車間,其原始依據也是機械加工工藝規程

機械加工工藝規程的設計原則:(1)可靠地保證零件圖樣上所有技術要求的實現(2)必須

能滿足生產綱領要求(3)在滿足技術要求和生產綱領要求前提下,一般要求工藝成本最低(4)儘量減輕工人的勞動強度,保障生產安全。

步驟內容:(1)閱讀裝配圖和零件圖(2)工藝審查(3)熟悉或確定毛坯(4)擬定機械加工

工藝路線(5)確定滿足各工序要求的工藝裝備對需要改裝或重新設計的專用工藝裝備

應提出具體設計任務書(6)確定各主要工序的技術要求和檢驗方法(7)確定各工序的加工餘量,計算工序尺寸和公差(8)確定切削用量(9)確定時間定額(10)填寫工藝檔案。

工藝路線的制定、主要問題、定位基準的選擇 、

粗基準的選擇:使用未經機械加工時的表面作為定位基準。&原則:(1)保證相互位置要求

的原則(2)保證加工表面加工餘量合理分配的原則(3)便於工件裝夾原則(4)粗基準一般不得重複使用的原則。

精基準的選擇:使用機械加工表面作為基準。&原則:(1)基準重合原則(2)統一基準原則

(3)互為基準原則(4)自為基準原則(5)便於裝夾原則

工藝順序的安排:1工藝順序安排原則:(1)先加工基準面,再加工其他表面(2)一般情

況下,先加工平面後加工孔(3)先加工主要表面,後加工次要表面(4)先安排粗加工工序,後安排精加工工序。

熱處理工序及其表面的安排:(1)為改善切削性而進行的熱處理安排在切削之前(2)為消

除內應力而進行的熱處理安排在粗加工之後(3)為改善材料力學物理性質半精加工之後,精加工之前常安排淬火,淬火—回火,滲碳淬火(4)對高精度零件,淬火後安排冷處理以穩定零件尺寸(5)為提高零件表面耐磨性或耐腐蝕性而安排的熱處理工序以及以裝飾為目的而安排的處理工序安排在最後。

工藝尺寸鏈:(1)尺寸鏈在零件加工或機器裝配過程中,由相互聯絡的尺寸形成的封閉尺寸

組(2)尺寸環:尺寸鏈中每一個尺寸成一個環(3)封閉環:在零件加工過程或機器裝配過程中最終形成的環(或間接得到的環)(4)組成環:除封閉環以外各環,一般由加工直接得到:a曾環:變動時引起封閉環同向變動。b:減環:變動時引起封閉環反向變動(5)直接尺寸鏈:在工藝尺寸鏈中,全部組成環平行於封閉環的尺寸鏈稱直接尺寸鏈。

時間定額:在一定生產條件下,規定生產一件產品或完成一道生產工序所需消耗的時間 -----------機械裝配工藝規程設計---------------

裝配包括:裝配、調整、檢驗、試驗等

零件:組成機器的最小單元,由整塊金屬或其他材料製成

套件:在一個基準零件上,裝上一個或若干個零件構成的

元件:在一個基準零件上,裝上若干套件及零件構成的

部件:在一個基準零件上,裝上若干元件、套件和零件構成的

1.保證裝備精度的裝配方法:一、互換法(1)完全互換(2)大數互換。二、選擇法(1)

直接選配法(2)分組選配法。三、修配法(1)修配法單件修配法(2)合併加工修配法

(3)自身加工修配法。四、調整法(1)固定調整法(2)可動調整法(3)誤差抵消法 機器結構的裝配工藝性:機器結構應能分成獨立的裝配單元;減少裝配時的修配和機械加工;

機器結構應便於裝配和拆卸

裝配精度:相互位置精度;相對運動精度;相互配合精度