零件工藝路線的分析與擬定

  制定模具的加工工藝規程時,應該在充分調查研究的基礎上,提出多種方案進行分析比較。因為工藝路線不但影響加工的質量和生產效率,而且影響到工人的勞動強度、設備投資、車間面積、生產成本等。
  擬定工藝路線就是制定工藝過程的總體布局。其主要任務是選擇各個表面的加工方法和加工方案,確定各個表面的加工順序以及整個工藝過程中工序數目等。
  除合理選擇定位基準外,擬定工藝路線還要考慮表面加工方法、加工階段的劃分、工序的集中與分散和加工順序等四個方面。
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 ?。?)先要保證加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求。由于獲得同一精度及表面粗糙度的加工方法往往有若干種,實際選擇時還要結合零件的結構形狀、尺寸大小以及材料和熱處理等要求。例如對于&’(級精度的孔,采用鏜削、鉸削、拉削和磨削均可達到要求,但型腔體上的孔一般不宜選擇拉削或磨孔,而常選擇鏜孔或鉸孔,孔徑大時選擇鏜孔,孔徑小時選擇鉸孔。
 ?。?)工件材料的性質對加工方法的選擇也有影響。如淬火鋼應采用磨削加工,對于有色金屬零件,為避免磨削時堵塞砂輪,一般都采用高速鏜、精密銑或高速精密車削進行精加工。
 ?。?)在選擇表面加工方法時,除了先要保證質量要求外,還應考慮生產效率和經濟性的要求。大批量生產時,應盡量采用高效率的先進工藝方法。但是在年產量不大的生產情況下采用高效率加工方法及專用設備,則會因設備利用率不高,造成經濟上的損失。此外,通過任何一種加工方法所獲得的加工精度和表面質量均有一個相當大的范圍,但只在一定的精度范圍內這種方法才是經濟的。這種一定范圍的加工精度,即為該種加工方法的經濟精度。選擇加工方法時,應根據工件的精度要求選擇與經濟精度相適應的加工方法。
 ?。?)為了能夠正確地選擇加工方法,還要考慮本廠、本車間現有的設備情況及技術條件,充分利用現有設備,挖掘企業潛力,發揮工人及技術人員的積極性和創造性。同時也應考慮不斷改進現有的方法和設備,推廣新技術,提高工藝水平。
 ?。ǘ┘庸るA段的劃分
  對于加工質量要求較高的零件,工藝過程應分階段進行,這樣才能保證零件的精度要求,充分利用人力、物力資源。模具加工的工藝過程一般可分為以下幾個階段:
 ?。?)粗加工階段     主要任務是切除各加工表面上的大部分加工余量,使毛坯在形狀和尺寸上盡量接近成品。因此,在此階段中應采取措施盡可能提高生產率。
 ?。?)半精加工階段    它的任務是使主要表面消除粗加工留下的誤差,達到一定的精度及留有精加工余量,為精加工做好準備,并完成一些次要表面(如鉆孔、銑槽等)的加工。
 ?。?)精加工階段     精加工階段主要是去除半精加工所留的加工余量,使工件各主要表面達到圖紙要求的尺寸精度和表面粗糙度。
  (4)光整加工階段     對于精度和表面粗糙度要求很高(如%&’級及%&(級以上的精度,表面粗糙度R值小于或等于0.4μm)的零件可采用光整加工。但光整加工一般不用于糾正幾何形狀和相互位置誤差。
  工藝過程分階段的主要原因有如下幾項:
 ?。?)保證加工質量工件粗加工時切除金屬較多,產生較大的切削力和切削熱,同時也需要較大的夾緊力,而且加工后內應力要重新分布。在這些力和熱的作用下,工件會發生較大的變形。如果不分階段而進行連續粗精加工,就無法避免上述原因所引起的加工誤差。加工過程分階段后,粗加工造成的加工誤差,通過半精加工和精加工即可得到糾正,以達到逐步提高零件的加工精度,降低零件的表面粗糙度,保證零件加工質量的目的。
 ?。?)合理使用設備加工過程劃分階段后,粗加工可采用功率大、剛度高、精度低的高效率機床加工,以提高生產效率。精加工則可采用高精度機床加工,以確保零件的精度要求。這樣既充分發揮了設備的各自特點,又做到了設備的合理使用。
 ?。?)便于安排熱處理工序對于一些精密零件,粗加工后安排去應力的時效處理可減少內應力變形對精加工的影響。而半精加工后安排淬火不僅容易滿足零件的性能要求,而且淬火引起的變形也可通過精加工工序予以消除。
  此外,粗、精加工分開后,毛坯的缺陷(如氣孔、砂眼和加工余量不足等)可在粗加工后及早發現,及時決定修補或報廢,以免對應報廢的零件繼續進行精加工而浪費工時和其他制造費用。精加工表面安排在后面加工,還可以保護其不受損傷。
在擬定工藝路線時,一般應遵循劃分加工階段這一原則。但具體運用時要靈活掌握,不能
絕對化。例如,對于要求較低而剛性又較好的零件,可不必劃分加工階段。對于一些剛性好的
重型零件,由于裝夾吊運很費工時,往往不劃分加工階段。而在一次安裝中完成表面的粗、精
加工,更易保證位置精度要求。
  (三)工序的集中與分散
  對同一工件的同樣加工內容,可以安排兩種不同形式的工藝規程:一種是工序集中的工藝規程,另一種是工序分散的工藝規程。所謂工序集中,是使每個工序中包括盡可能多的工步內容,因而使總的工序數目減少,夾具的數目和工件的安裝次數也相應地減少。所謂工序分散,是將工藝路線中的工步內容分散在更多的工序中去完成,因而每道工序的工步少,工藝路線長。
  工序集中和工序分散的特點都很突出。工序集中有利于保證各加工面間的相互位置精度要求,有利于采用高生產率的機床,節省裝夾工件的時間,減少工件的搬動次數。工序分散可使每個工序使用的設備和夾具比較簡單,調整、對刀比較容易,對操作工人的技術水平要求較低。
  傳統的流水線、自動線生產多采用工序分散的組織形式(個別工序亦有相對集中的形式,如箱體類零件采用專用組合機床加工孔系等)。這種組織形式可以實現高效率生產,但是適應性較差,特別是那些工序相對集中、專用組合機床較多的生產線,轉產比較困難。
  采用高效自動化機床,以工序集中的形式組織生產(典型的例子是采用加工中心組織生產),除了具有上述工序集中生產的優點以外,生產適應性更強,轉產相對容易。因而盡管這種生產方式設備價格昂貴,仍然得到愈來愈多的應用。
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   1、機械加工順序的安排
  安排機械加工順序時,應考慮以下幾個原則:
  (1)先粗后精當零件需要分階段進行加工時,先安排各表面的粗加工,中間安排半精加工,后安排主要表面的精加工和光整加工。由于次要表面的精度要求不高,一般經粗、半精加工即可完成;對于那些與主要表面相對位置關系密切的表面,通常置于主要表面精加工之后進行加工。
 ?。?)先主后次零件上的裝配基面和主要工作表面等先安排加工。而鍵槽、緊固用的光孔和螺孔等,由于加工面小,又和主要表面有相互位置要求,一般應安排在主要表面達到一定精度之后(如半精加工之后)進行加工,但應在后精加工之前進行加工。
 ?。?)基面先加工每一加工階段總是應先安排基面加工工序。例如軸類零件的加工中采用中心孔作為統一基準,因此每個加工階段開始總是打中心孔,以作為精基準,并使之具有足夠的精度和表面粗糙度要求(常常高于原來圖紙上的要求)。如果精基準面不止一個,則應按照基面轉換的次序和逐步提高精度的原則安排加工。例如精密軸套類零件,其外圓和內孔就要互為基準,反復進行加工。
  (4)先面后孔對于模座、凸凹模固定板、型腔固定板、推板等一般模具零件,因平面所占輪廓尺寸較大,用平面定位比較穩定可靠。因此,其工藝過程總是選擇平面作為定位精基面,先加工平面再加工孔。
  2、熱處理工序的安排
  模具零件常采用的熱處理工藝有退火、正火、調質、時效、淬火、回火、滲碳和氮化等。按照熱處理的目的,上述熱處理工藝可大致分為預先熱處理和終熱處理兩大類。
 ?。?)預先熱處理預先熱處理包括退火、正火、時效和調質等。這類熱處理的目的是改善加工性能,消除內應力,為終熱處理做組織準備,其工序位置多在粗加工前后。
 ?。?)終熱處理終熱處理包括各種淬火、回火、滲碳和氮化處理等。這類熱處理的目
的主要是提高零件材料的硬度和耐磨性,常安排在精加工前后。
  3、輔助工序的安排
       輔助工序包括工件的檢驗、去毛刺、清洗和涂防銹油等。其中檢驗工序是主要的輔助工序,它對保證零件質量有著極為重要的作用。檢驗工序應安排在: !粗加工全部結束后,精加工之前; "零件從一個車間轉向另一個車間前后; #重要工序加工前后; $特種性能檢驗(磁力探傷、密封性檢驗等)前; %零件加工完畢,進入裝配和成品庫時。