【文章內容簡介】 準考慮的重點是如何減少誤差。在選擇定位基準時，通常是從保證加工精度要求出發(fā)的，因而分析定位基準選擇的順序應從精基準到粗基準。 1．精基準的選擇選擇精基準應考慮如何保證加工精度和裝夾可靠方便，一般應遵循以下原則：1）基準重合原則：即應盡可能選擇設計基準作為定位基準。這樣可以避免基準不重合引起的誤差。圖113所示為采用調整法加工C面，則尺寸c的加工誤差Tc不僅包含本工序的加工誤差Δj，而且還包括基準不重合帶來的設計基準與定位基準之間的尺寸誤差Ta。如果采用如圖114所示的方式安裝工件，則可消除基準不重合誤差。（沿用吳拓主編《機械制造工程》（第2版）機械工業(yè)出版社2005年9月圖38）圖113 基準不重合誤差示例（沿用吳拓主編《機械制造工程》（第2版）機械工業(yè)出版社2005年9月圖39）圖114 基準重合工件安裝示意圖 2）基準統一原則：即應盡可能采用同一個定位基準加工工件上的各個表面。采用基準統一原則，可以簡化工藝規(guī)程的制定，減少夾具數量，節(jié)約了夾具設計和制造費用；同時由于減少了基準的轉換，更有利于保證各表面間的相互位置精度。利用兩中心孔加工軸類零件的各外圓表面，即符合基準統一原則。 3）互為基準原則：即對工件上兩個相互位置精度要求比較高的表面進行加工時，可以利用兩個表面互相作為基準，反復進行加工，以保證位置精度要求。例如，為保證套類零件內外圓柱面較高的同軸度要求，可先以孔為定位基準加工外圓，再以外圓為定位基準加工內孔，這樣反復多次，就可使兩者的同軸度達到很高要求。4）自為基準原則：即某些加工表面加工余量小而均勻時，可選擇加工表面本身作為定位基準。如圖115所示，在導軌磨床上磨削床身導軌面時，就是以導軌面本身為基準，用百分表來找正定位的。圖115 自為基準實例5）準確可靠原則：即所選基準應保證工件定位準確、安裝可靠；夾具設計簡單、操作方便。2．粗基準的選擇粗基準選擇應遵循以下原則： 1）為了保證重要加工表面加工余量均勻，應選擇重要加工表面作為粗基準。 2）為了保證非加工表面與加工表面之間的相對位置精度要求，應選擇非加工表面作為粗基準；如果零件上同時具有多個非加工面時，應選擇與加工面位置精度要求最高的非加工表面作為粗基準。 3）有多個表面需要一次加工時，應選擇精度要求最高、或者加工余量最小的表面作為粗基準。4）粗基準在同一尺寸方向上通常只允許使用一次。5）選作粗基準的表面應平整光潔，有一定面積，無飛邊、澆口、冒口，以保證定位穩(wěn)定、夾緊可靠。無論是粗基準還是精基準的選擇，上述原則都不可能同時滿足，有時甚至互相矛盾，因此選擇基準時，必須具體情況具體分析，權衡利弊，保證零件的主要設計要求。 第六節(jié) 工藝路線的擬訂 擬定工藝路線是制訂工藝規(guī)程的關鍵一步，它不僅影響零件的加工質量和效率，而且影響設備投資、生產成本、甚至工人的勞動強度。擬定工藝路線時，在首先選擇好定位基準后，緊接著需要考慮如下幾方面的問題。一、表面加工方法的選擇表面加工方法的選擇，就是為零件上每一個有質量要求的表面選擇一套合理的加工方法。在選擇時，一般先根據表面精度和粗糙度要求選擇最終加工方法，然后再確定精加工前前期工序的加工方法。選擇加工方法，既要保證零件表面的質量，又要爭取高生產效率，同時還應考慮以下因素： 1）首先應根據每個加工表面的技術要求，確定加工方法和分幾次加工。2）應選擇相應的能獲得經濟精度和經濟粗糙度的加工方法。加工時，不要盲目采用高的加工精度和小的表面粗糙度的加工方法，以免增加生產成本，浪費設備資源。3）應考慮工件材料的性質。例如，淬火鋼精加工應采用磨床加工，但有色金屬的精加工為避免磨削時堵塞砂輪，則應采用金剛鏜或高速精細車削等。4）要考慮工件的結構和尺寸。例如，對于IT7級精度的孔，采用鏜、鉸、拉和磨削等都可達到要求。但箱體上的孔一般不宜采用拉或磨削，大孔時宜選擇鏜削，小孔時則宜選擇鉸孔。5）要根據生產類型選擇加工方法。大批量生產時，應采用生產率高、質量穩(wěn)定的專用設備和專用工藝裝備加工。單件小批生產時，則只能采用通用設備和工藝裝備以及一般的加工方法。6）還應考慮本企業(yè)的現有設備情況和技術條件以及充分利用新工藝、新技術的可能性。應充分利用企業(yè)的現有設備和工藝手段，節(jié)約資源，發(fā)揮群眾的創(chuàng)造性，挖掘企業(yè)潛力；同時應重視新技術、新工藝，設法提高企業(yè)的工藝水平。7）其他特殊要求。例如工件表面紋路要求、表面力學性能要求等。二、加工階段的劃分為了保證零件的加工質量和合理地使用設備、人力，零件往往不可能在一個工序內完成全部加工工作，而必須將整個加工過程劃分為粗加工、半精加工和精加工三大階段。粗加工階段的任務是高效地切除各加工表面的大部分余量，使毛坯在形狀和尺寸上接近成品；半精加工階段的任務是消除粗加工留下的誤差，為主要表面的精加工做準備，并完成一些次要表面的加工；精加工階段的任務是從工件上切除少量余量，保證各主要表面達到圖紙規(guī)定的質量要求。另外，對零件上精度和表面粗糙度要求特別高的表面還應在精加工后增加光整加工，稱為光整加工階段。 劃分加工階段的主要原因有： ⑴ 保證零件加工質量 粗加工時切除的金屬層較厚，會產生較大的切削力和切削熱，所需的夾緊力也較大，因而工件會產生較大的彈性變形和熱變形；另外，粗加工后由于內應力重新分布，也會使工件產生較大的變形。劃分階段后，粗加工造成的誤差將通過半精加工和精加工予以糾正。 ⑵ 有利于合理使用設備 粗加工時可使用功率大、剛度好而精度較低的高效率機床，以提高生產率。而精加工則可使用高精度機床，以保證加工精度要求。這樣既充分發(fā)揮了機床各自的性能特點，又避免了以粗干精，延長了高精度機床的使用壽命。 ⑶ 便于及時發(fā)現毛坯缺陷 由于粗加工切除了各表面的大部分余量，毛坯的缺陷如氣孔、砂眼、余量不足等可及早被發(fā)現，及時修補或報廢，從而避免繼續(xù)加工而造成的浪費。⑷ 避免損傷已加工表面 將精加工安排在最后，可以保護精加工表面在加工過程中少受損傷或不受損傷。 ⑸ 便于安排必要的熱處理工序 劃分階段后，在適當的時機在機械加工過程中插入熱處理，可使冷、熱工序配合得更好，避免因熱處理帶來的變形。 值得指出的是，加工階段的劃分不是絕對的。例如，對那些加工質量不高、剛性較好、毛坯精度較高、加工余量小的工件，也可不劃分或少劃分加工階段；對于一些剛性好的重型零件，由于裝夾、運輸費時，也常在一次裝夾中完成粗、精加工，為了彌補不劃分加工階段引起的缺陷，可在粗加工之后松開工件，讓工件的變形得到恢復，稍留間隔后用較小的夾緊力重新夾緊工件再進行精加工。 三、加工順序的安排 復雜零件的機械加工要經過切削加工、熱處理和輔助工序，在擬定工藝路線時必須將三者統籌考慮，合理安排順序。1．切削加工工序順序的安排原則 切削工序安排的總原則是：前期工序必須為后續(xù)工序創(chuàng)造條件，作好基準準備。具體原則如下：⑴ 基準先行 零件加工一開始，總是先加工精基準，然后再用精基準定位加工其他表面。例如，對于箱體零件，一般是以主要孔為粗基準加工平面，再以平面為精基準加工孔系；對于軸類零件，一般是以外圓為粗基準加工中心孔，再以中心孔為精基準加工外圓、端面等其他表面。如果有幾個精基準，則應該按照基準轉換的順序和逐步提高加工精度的原則來安排基面和主要表面的加工。⑵ 先主后次 零件的主要表面一般都是加工精度或表面質量要求比較高的表面，它們的加工質量好壞對整個零件的質量影響很大，其加工工序往往也比較多，因此應先安排主要表面的加工，再將其他表面加工適當安排在它們中間穿插進行。通常將裝配基面、工作表面等視為主要表面，而將鍵槽、緊固用的光孔和螺孔等視為次要表面。3）先粗后精 一個零件通常由多個表面組成，各表面的加工一般都需要分階段進行。在安排加工順序時，應先集中安排各表面的粗加工，中間根據需要依次安排半精加工，最后安排精加工和光整加工。對于精度要求較高的工件，為了減小因粗加工引起的變形對精加工的影響，通常粗、精加工不應連續(xù)進行，而應分階段、間隔適當時間進行。4）先面后孔 對于箱體、支架和連桿等工件，應先加工平面后加工孔。因為平面的輪廓平整、面積大，先加工平面再以平面定位加工孔，既能保證加工時孔有穩(wěn)定可靠的定位基準，又有利于保證孔與平面間的位置精度要求。2．熱處理的安排熱處理工序在工藝路線中的安排，主要取決于零件的材料和熱處理的目的。根據熱處理的目的，一般可分為： 1）預備熱處理 預備熱處理的目的是消除毛坯制造過程中產生的內應力、改善金屬材料的切削加工性能、為最終熱處理做準備。屬于預備熱處理的有調質、退火、正火等，一般安排在粗加工前、后。安排在粗加工前，可改善材料的切削加工性能；安排在粗加工后，有利于消除殘余內應力。 2）最終熱處理 最終熱處理的目的是提高金屬材料的力學性能，如提高零件的硬度和耐磨性等。屬于最終熱處理的有淬火回火、滲碳淬火回火、滲氮等，對于僅僅要求改善力學性能的工件，有時正火、調質等也作為最終熱處理。最終熱處理一般應安排在粗加工、半精加工之后，精加工的前后。變形較大的熱處理，如滲碳淬火、調質等，應安排在精加工前進行，以便在精加工時糾正熱處理的變形；變形較小的熱處理，如滲氮等，則可安排在精加工之后進行。 3）時效處理 時效處理的目的是消除內應力、減少工件變形。時效處理分自然時效、人工時效和冰冷處理三大類。自然時效是指將鑄件在露天放置幾個月或幾年；人工時效是指將鑄件以50?~100℃/h的速度加熱到500?~550℃，保溫小時或更久，然后以20?~50℃/h的速度隨爐冷卻；冰冷處理是指將零件置于0?~80℃之間的某種氣體中停留1~2小時。時效處理一般安排在粗加工之后、精加工之前；對于精度要求較高的零件可在半精加工之后再安排一次時效處理；冰冷處理一般安排在回火處理之后或者精加工之后或者工藝過程的最后。 4）表面處理 為了表面防腐或表面裝飾，有時需要對表面進行涂鍍或發(fā)藍等處理。涂鍍是指在金屬、非金屬基體上沉積一層所需的金屬或合金的過程。發(fā)藍處理是一種鋼鐵的氰化處理，是指將鋼件放入一定溫度的堿性溶液中，~，依處理條件的不同，該氧化膜呈現亮藍色直至亮黑色，所以又稱為煮黑處理。這種表面處理通常安排在工藝過程的最后。3．輔助工序的安排輔助工序包括工件的檢驗、去毛刺、清洗、去磁和防銹等。輔助工序也是機械加工的必要工序，安排不當或遺漏，會給后續(xù)工序和裝配帶來困難，影響產品質量甚至機器的使用性能。例如，未去毛刺的零件裝配到產品中會影響裝配精度或危及工人安全，機器運行一段時間后，毛刺變成碎屑后混入潤滑油中，將影響機器的使用壽命；用磁力夾緊過的零件如果不安排去磁，則可能將微細切屑帶入產品中，也必然會嚴重影響機器的使用壽命，甚至還可能造成不必要的事故。因此，必須十分重視輔助工序的安排。檢驗是最主要的輔助工序，它對保證產品質量有重要的作用。檢驗工序應安排在： 1）粗加工階段結束后；2）轉換車間的前后，特別是進入熱處理工序的前后；3）重要工序之前或加工工時較長的工序前后；4）特種性能檢驗，如磁力探傷、密封性檢驗等之前；5）全部加工工序結束之后。四、工序的集中與分散擬定工藝路線時，選定了各表面的加工工序和劃分加工階段之后，就可以將同一階段中的各加工表面組合成若干工序。確定工序數目或工序內容的多少有兩種不同的原則，它和設備類型的選擇密切相關。1．工序集中與工序分散的概念工序集中就是將工件的加工集中在少數幾道工序內完成。每道工序的加工內容較多。工序集中又可分為：采用技術措施集中的機械集中，如采用多刀、多刃、多軸或數控機床加工等；采用人為組織措施集中的組織集中，如普通車床的順序加工。工序分散則是將工件的加工分散在較多的工序內完成。每道工序的加工內容很少，有時甚至每道工序只有一個工步。2．工序集中與工序分散的特點⑴ 工序集中的特點： 1）采用高效率的專用設備和工藝裝備，生產效率高；。 2）減少了裝夾次數，易于保證各表面間的相互位置精度，還能縮短輔助時間； 3）工序數目少，機床數量、操作工人數量和生產面積都可減少，節(jié)省人力、物力，還可簡化生產計劃和組織工作； 4）工序集中通常需要采用專用設備和工藝裝備，使得投資大，設備和工藝裝備的調整、維修較為困難，生產準備工作量大，轉換新產品較麻煩。 ⑵ 工藝分散的特點： 1）設備和工藝裝備簡單、調整方便、工人便于掌握，容易適應產品的變換； 2）可以采用最合理的切削用量，減少基本時間。3）對操作工人的技術水平要求較低；4）設備和工藝裝備數量多、操作工人多、生產占地面積大。工序集中與分散各有特點，應根據生產類型、零件的結構和技術要求、現有生產條件等綜合分析后選用。如批量小時，為簡化生產計劃，多將工序適當集中，使各通用機床完成更多表面的加工，以減少工序數目；而批量較大時就可采用多刀、多軸等高效機床將工序集中。由于工序集中的優(yōu)點較多，現代生產的發(fā)展多趨向于工序集中。3．工序集中與工序分散的選擇工序集中與工序分散各有利弊，如何選擇，應根據企業(yè)的生產規(guī)模、產品的生產類型、現有的生產條件、零件的結構特點和技術要求、各工序的生產節(jié)拍，進行綜合分析后選定。一般說來，單件小批生產采用組織集中，以便簡化生產組織工作；大批大量生產可采用較復雜的機械集中；對于結構簡單的產品，可采用工序分散的原則；批量生產應盡可能采用高效機床，使工序適當集中。對于重型零件，為了減少裝卸運輸工作量，工序應適當集中；而對于剛性較差且精度高的精密工件，則工序應適當分散。隨著科學技術的進步，先進制造技術的發(fā)展，目前的發(fā)展趨勢是傾向于工序集中。 第七節(jié) 工序內容的設計一、設備及工藝裝備的選擇1．設備的選擇確定了工序集中或工序分散的原則后，基本上也就確定了設備的類型。如采用工序集中，則宜選用高效自動加工設備；若采用工序分散，則加工設備可較簡單。此外，選擇設備時還應考慮：1）機床精度與工件精度