吕清波1 汪凤雏2
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摘要：在零件制造过程中，零件的工艺分析意义重大，分析的结论影响零件的质量、生产效率和制造成本、产品的可用性以及企业的声誉。主要从零件的功能分析、毛毛坯的成形工艺分析和加工工艺分析等方面阐述了机械零件制造工艺分析的重要性和分析方法。加工过程分析的关键内容是定位基准的确定、刀具的选择和加工参数的选择。
关键词：工艺分析，功能定位，基准刀具加工参数
在制定机械零件制造工艺的过程中，首先要进行机械零件的制造工艺分析，包括零件的功能分析、材料分析、毛毛坯成形工艺分析、精度分析、技术要求分析、生产方案分析、装配工艺性分析和维修方便性等。
1零件的功能分析
分析零件在机械产品运行中的作用，分析产品的工作环境，确定零件的选材是否合理，是分析的首要和最重要的内容。分析要求，确保零件的材料在强度条件下满足刚度、硬度和工作环境的要求。工作环境主要包括高温、低温、潮湿和腐蚀环境，应分别选用耐高温材料、耐低温材料、防锈材料和耐腐蚀材料。如果选材不合理，会严重影响设备的性能，甚至影响设备的安全，甚至影响人的安全。
零件的功能分析主要通过分析装配图来实现，同时分析该零件与哪些零件配合，了解配合公差的要求，知道哪些是重要的表面和尺寸，哪些是非重要的尺寸和表面。重要的表面和尺寸需要通过合理的工艺严格保证；不重要的尺寸和表面可以在不影响零件使用性能的前提下适当放宽。
2 毛毛坯成形工艺分析
毛毛坯的成形方法主要有铸造成形、锻造成形、焊接成形、冲压成形、塑性成形和型材切割。毛小方坯的成形选择应符合工艺性、经济性、适应生产条件和环保的原则。
一般零件的材质是确定的，成型方法也是确定的。对于齿轮箱等箱体零件，材料采用HT200，成型方式采用铸造。毛毛坯成形分析包括零件结构分析和材料铸造性能分析，具体如下：
应满足铸造工艺性，要求壁厚合理，不能过厚，容易造成铸造缺陷，如缩松缩孔；等，壁厚不应薄于最小壁厚，否则会出现浇注不足、强度和刚度不足的现象。圆角是铸件的基本特征，也是铸造工艺降低铸造应力、避免应力集中的基本要求，拔模角应加在垂直于拔模方向的表面，以满足脱模要求。该结构在满足使用性能的前提下，尽可能避免侧孔侧凹，简化成型工艺，便于脱模。HT200制成的铁水流动性好，收缩率低(不易产生大的内应力，不易产生热裂)，浇注温度较低(与铸钢相比)，铸造性能较好。铸件具有较好的减振性能和抗压性能。
3加工过程分析
加工工艺系统由工件、机床、夹具和刀具四部分组成。机床包括车床、铣床、镗床、刨床、插床、钻床、齿轮加工机、特种加工机、螺纹加工机、拉床、锯床、磨床等机床。夹具分为通用夹具、钻孔夹具和组合夹具。
3.1生产计划分析
根据生产程序，生产类型分为批量生产、批量生产和小批量生产。不同的生产类型，相同的零件加工工艺和所用的机床、夹具和工具完全不同。如果批量生产选择专用机床、专用夹具、专用工具、专用量具；小批量单件生产时，使用通用机床、通用夹具、通用工具和通用量具。因此，生产计划的分析具有重要意义。
3.2定位基准分析
在加工过程中，定位基准的选择直接影响零件的质量，尤其是位置精度、尺寸精度和零件表面之间的加工顺序安排。
根据六点定位原理，应合理选择定位基准，不允许过定位和欠定位。
粗加工时，定位基准的选择应符合下列要求。选取一个重要曲面作为粗糙基准；选择未加工的表面作为粗糙参考；选择加工余量最小的表面作为粗基准；粗基准只能使用一次。
精加工时定位基准的选择。应符合以下原则：基准统一原则、方便装夹原则、基准重合原则、相互基准原则和自制基准原则。
3.3材料切削工艺性分析
不同金属材料的切削工艺性体现在刀具是否卡死、刀具磨损是否快、切屑是否连续或缠绕、切削力等方面。当切割不同材料的零件时，应使用相对不同材料和不同切割参数的工具。
常用刀具的材料有高速钢、硬质合金、工具钢、涂层刀具、陶瓷、立方氮化硼等。
合理的刀具选择和参数选择可以实现高效率和大的输出/输入比。
3.4刀具的合理选择
机械加工中最常用的工具材料是硬质合金。下面介绍硬质合金刀具的分类和选择刀具的方法。
硬质合金种类：钨钛钴硬质合金YT(长切削用P型硬质合金)、钨钛钽YW(长切削或短切削用M型硬质合金)、钨钴硬质合金YG(短切削用K型硬质合金)。每个类别都有相应的识别颜色，即兰， 黄和红色。p-主要加工碳钢和合金钢；m-主要加工不锈钢和钢铸件；k-主要加工灰铸铁和球墨铸铁；在工艺分析和制定中，根据被加工零件的材料和硬度、加工表面状况、粗加工和精加工等选择合理的刀具。粗加工要求刀具具有良好的韧性，承受较大的切削力和冲击；精加工时要保证刀具硬度和刀具耐用度，最终保证零件的精度和表面质量。表1列出了四种P型工具的应用范围，以说明工具的选择方法。
3.5切削参数的确定
切削参数的选择决定了生产效率和刀具耐用度，这关系到质量和经济效益。根据被加工零件的材料、力学性能和物理性能，选择相应的刀具材料和刀具几何角度，选择合理的切削参数(切削速度、进给速度和切削深度)。粗加工、半精加工、精加工也要使用不同材质、刀具角度、不同切削参数的刀具。在不同的工作条件下，也应选择合适的工具。工况分析包括：是否断续切削，工件上是否有较厚的铸造结皮或锻造结皮，零件装夹是否可靠。
随着刀具材料性能的提高，切削效率和切削质量也在提高，不同企业生产的刀具质量和切削性能也不同。因此，切削参数的选择应参考工具的操作说明。例如，对于硬度为180HB的低碳钢，在正常工况下，使用可转位涂层硬质合金刀片，并选择刀具型号和相应的切削参数，如表2所示(来自某企业的操作说明)。
操作普通机床或编程数控机床时，加工参数包括切削深度、进给速度和主轴速度。主轴转速与切削速度的换算关系如下式:
轴类零件的进给速度应根据零件的表面质量要求确定，如果表面质量要求高，进给速度应较小。表面质量也与车刀圆角半径有关。车削表面粗糙度值的计算公式如下：
4结论
在机械制造与职业教育教学中，应更加重视机械零件制造过程的分析。在分析中，不仅要考虑零件的使用性能、制造零件的生产效率和经济成本，还要考虑机械产品的装配工艺，便于维护；不仅要考虑形状和尺寸的获取，还要考虑工具、机床和夹具的合理选择和使用；在确定切削参数时，需要查阅刀具的说明书或计算书，并根据刀具性能和零件精度的要求合理选择。在此基础上，零件制造工艺更加科学合理。
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