机械加工工艺基础知识

机械加工工艺基础知识

机械加工是制造业的重要组成部分，广泛应用于汽车、航空航天、兵器等行业中。从古代的指南车、地动仪到现代的高精度加工和数控技术，机械加工技术经历了漫长的发展历程。本文将为您详细介绍机械加工工艺的基础知识，包括切削加工和压力加工的基本原理、工艺流程、质量控制以及安全环保要求等核心内容。

机械加工概述

机械加工是通过机械设备对工件的外形尺寸或性能进行改变的过程。根据加工方式的不同，机械加工可分为切削加工和压力加工两大类。

机械加工的历史与发展

• 古代机械加工：中国古代在机械方面有许多发明创造，如指南车、地动仪和被中香炉等，表现出在机械设计和动力利用方面的独特特色。
• 近代机械加工：从18世纪初到19世纪40年代，由于经济社会等诸多原因，中国的机械行业发展停滞不前；而西方国家通过资产阶级政治革命和产业革命，机械科学技术飞速发展，远远超过了中国。
• 现代机械加工：现代机械加工技术和设备发展迅速，包括高精度加工、数控技术等，广泛应用于制造业的各个领域。

机械加工是制造业的重要组成部分，广泛应用于汽车、航空航天、兵器等行业中。同时，机械加工也常用于修理和维护各种机械设备，以恢复其原有性能或延长使用寿命。在新产品的设计和开发过程中，机械加工是必不可少的环节，可以精确实现设计者的意图。

切削加工基础知识

切削加工是通过刀具的锋利刃口，通过挤压、剪切、摩擦等力使工件材料分离，达到去除多余材料的目的。切削加工具有效率高、加工范围广、灵活性好、加工质量高等特点，适用于加工各种材料、形状和精度的零件。

切削加工的主要方法

• 车削加工：主要用于加工回转体零件，如圆柱体、圆锥体等，通过刀具的直线运动来完成。
• 铣削加工：主要用于加工平面、曲面和沟槽等，通过刀具的旋转运动来完成。
• 刨削加工：主要用于加工平面和沟槽，通过刀具的往复直线运动来完成。
• 磨削加工：主要用于精加工和表面加工，通过砂轮等磨具的旋转和移动来完成。

切削加工的设备与刀具

切削加工的设备主要包括车床、铣床、刨床、磨床等，每种设备都有其特定的加工范围和加工精度。根据加工材料、加工方法和加工精度等选择不同类型的刀具，如车刀、铣刀、刨刀、磨轮等。

压力加工基础知识

压力加工是利用金属在外力作用下的塑性变形来获得所需形状、尺寸和性能的原材料、毛坯或零件。压力加工能使金属材料的组织变得更加致密，提高材料的力学性能和表面质量；生产效率高，材料利用率高，且产品形状和尺寸精度较高。

压力加工的主要技术

• 轧制：通过轧辊将金属坯料轧制成一定形状和尺寸的成品或半成品，包括冷轧和热轧。
• 锻造：利用锻压机械对金属坯料施加压力，使其产生塑性变形，从而获得所需形状和性能的锻件。
• 挤压：将金属坯料放入模具中，通过挤压模孔使金属坯料获得所需形状和尺寸的挤压件。
• 拉拔：通过拉拔模具将金属坯料拉拔成细长的线材、管材等，主要用于生产小断面尺寸的金属材料。

压力加工的模具与设备

模具是压力加工的重要工艺装备，包括轧辊、锻造模具、挤压模具、拉拔模具等，其质量和精度直接影响产品的质量和精度。压力加工设备主要包括轧机、锻压机、挤压机、拉拔机等，这些设备需要具有足够的吨位和精度，以满足不同金属材料和产品的加工需求。

机械加工工艺流程

工艺流程的制定与优化

根据零件的图样、技术要求和生产纲领，初步制定工艺流程，确定加工方法、加工设备和加工顺序。在确保零件质量和生产效率的前提下，对工艺流程进行优化，包括简化加工过程、减少设备数量、优化设备布局等。制定工艺文件，指导工人进行操作。

加工顺序与加工余量的确定

根据零件的结构、材料和技术要求，确定合理的加工顺序，以保证零件的加工质量和生产效率。根据零件的尺寸、形状和加工精度要求，确定各工序的加工余量，以保证零件的尺寸精度和表面粗糙度。根据各工序的加工能力和生产条件，合理分配加工余量，以提高生产效率和设备利用率。

定位与夹紧

根据零件的形状、尺寸和加工要求，选择合适的定位方法，如直接定位、间接定位等，以保证零件的加工精度。根据零件的加工要求和定位方式，选择合适的夹紧方法，如机械夹紧、液压夹紧等，以保证零件在加工过程中不发生移动或变形。定位要准确可靠，夹紧力要适当，避免过紧导致零件变形或损坏，过松则无法保证加工精度。

机械加工质量与精度控制

加工精度的概念及影响因素

加工精度是加工后零件表面的实际尺寸、形状、位置三种几何参数与图纸要求的理想几何参数的符合程度。加工精度受机床精度、夹具精度、刀具精度、工件装夹、热变形、工艺系统刚度、测量误差等多种因素影响。

提高加工精度的方法与措施

• 误差预防：通过提高机床、夹具、刀具的精度，优化工艺系统，减少热变形等措施预防误差的产生。
• 误差补偿：在加工过程中，通过实时测量和反馈，对误差进行补偿，以提高加工精度。
• 误差分组：将工件按误差大小分组，采取不同加工方法进行加工，使误差相互抵消。
• 就地加工：在装配现场进行加工，减少运输和多次装夹引起的误差。

质量检测与评估标准

根据图纸要求，制定检测项目、检测方法和精度要求。使用高精度量具和测量仪器，如千分尺、块规、光学仪器等进行检测。通过计算加工误差、分析误差来源、比较检测结果与图纸要求，评估加工质量。根据评估结果，采取相应措施进行质量控制，如返修、报废、加强工序控制等。

机械加工安全与环保要求

机械加工中的安全隐患及预防措施

• 机械伤害：机械设备运动部件可能造成的夹压、割伤、撞击等伤害。预防措施：设置防护装置、遵守操作规程、定期维护保养。
• 电气伤害：电气设备、线路老化、裸露等可能导致的触电、短路等危险。预防措施：加强电气安全知识培训、定期检查电气系统、遵守电气安全规程。
• 粉尘与毒物危害：机械加工过程中产生的粉尘、毒物等可能对呼吸系统、皮肤等造成损害。预防措施：采取有效的通风除尘措施、佩戴防护用品、定期检测有害物质浓度。

环保法规对机械加工的要求

机械加工企业必须遵守国家和地方的环保法规，确保生产过程中的排放物符合标准。采取有效的污染防治措施，减少废气、废水、噪声等污染物的排放。提高资源利用效率，实现废料的循环利用和减少能源消耗。