1、第六章 机械加工工艺规程的制定第一节 机械加工工艺过程的基本概念一、生产过程与工艺过程1.生产过程 指从材料到成品的全部劳动过程。包括材料运输、保管、生产准备工作、毛坯加工、零件的机械加工、热处理工艺、装配、检验、调试、油漆和包装等。2.工艺过程在产品的生产过程中，与原材料变为成品有直接关系的过程称为工艺过程。如：铸造、锻造、焊接和零件的机械加工等。 在工艺过程中，采用机械加工的方法，直接改变毛 坯的形状、尺寸和性能使之变为成品的工艺过程，称为机械加工工艺过程。 二、机械加工工艺过程的组成,1.工序 一个（或一组）工人，在一个工作地点，对一个（或 同时几个）零件加工，所连续完成机械加工工艺过程
2、中 的一部分工作称为 工序。 注意：构成一个 工序的主要特点 是不改变加工对象、 设备和操作者，而 且工序内的工作是 单件小批生产的工艺过程 连续完成的 。,2.工步它是工序的组成部分。是指加工表面、切削工具和切 用量（切削速度，进给量、切削深度）均保持不变的情 况下，所完成的那部分工艺过程。若其中有任何变化，即为另一个工步。3.走刀 当加工余量较大或其它原因，需用同一刀具在切削用量不变的条件下，对同一表面进行多次切削，则刀具每一次切削称为一次走刀。4.安装工件在加工之前,使其在机床上或夹具中占据一正确的位置并夹紧的过程称为安装。三、生产纲领和生产类型1.生产纲领 根据国家计划（或市场需要）和
3、本企业生产能力确 定产品的年产量称为生产纲领。,零件的生产纲领N按下列公式计算：NQn(1+）（1+%）2.生产类型(1)单件生产 单个生产某一零件很少重复，甚至完全不重复的生产。如新产品的试制、机修配件。（2）成批生产 成批地制造相同的零件，每相隔一段时间又重复生产，每批所制造的相同零件的数量称为批量。根据批量的多少又可分为小批生产、中批生产、和大批生产。如机床制造就是这种生产类型。（3）大量生产 当同一产品的制造数量很多，在大多数工作地点，经常重复地进行一种零件某一工序的生产，为大量生产。如汽车、拖拉机、轴承均属这类生产类型。 四、制订工艺规程的基本原则工艺规程：在生产中，根据生产条件把最
4、合适的工艺过程按一定的格式，用文件的形式固定下来，作为生产的依据。,工艺规程的内容：加工工件的路线和所经过的车间及工段；各工序的内容及采用的机床、刀具和工艺装备；工件的检验项目及方法；切削用量；工时定额及工人的技术等级等。工艺规程的作用：1.工艺规程是指导生产的主要技术文件；2.工艺规程是生产管理和组织的工作依据；3.工艺规程是新建和扩建厂或车间的基本技术文件(1)保证产品质量； (2)提高劳动生产率和降低生产成本；(3)改善劳动条件；五、制订工艺规程的原始资料1.产品的整套装配图和零件图；2.产品验收的质量标准；3.产品的年产纲领和生产类型；,4.毛坯情况； 5.工厂企业的设备、资金、生产人
5、员技术素质、原材料来原等情况；6.国内外生产技术的新动向、产品销路、同类产品的供销情况等。六制订工艺过程的步骤1.对零件图进行工艺分析；2.确定毛坯的种类和制造方法；3.选择定位基准和拟定零件加工工艺路线；4.确定加工余量、切削用量、计算工艺尺寸、公差及工时定额；5.选择机床、工艺装备；6.填写工艺文件。,第二节 零件的工艺分析一、 审查零件图纸的完整性和正确性检查零件图的视图、尺寸、公差、粗糙度值和技术条件等是否完整和合理。二、审查零件的材料及热处理方案选择是否合理检查零件的材料能否满足使用要求，热处理方案是否 合理，材料的加工性能是否良好。三、分析零件的技术要求第三节 毛坯的确定 一、毛坯
6、的种类1.铸件特点:是形状复杂、适应能力、机械性能较、成本较所以作为形状复杂、力学性能要求不高、质量要求不高的零件毛坯。如箱件、支座等。 锻件 自由锻件:成本，力学性能，但形状简单、质量不高,加工余量，主要用在要求机械性能较好的单件生产零 件的毛坯模锻件:机械性能、质量形状较复杂、但模锻所用 的模具成本所以它适用于要求机械性能较高，大批大 量生产零件的毛坯。3.冲压件用在大批量生产中。4.型材圆钢、方钢、六角钢、角钢、槽钢等。例如轴类件 经常采用圆钢来机械加工。二、毛坯的选择1.根据生产纲领来选择毛坯大批大量生产:用高生产率和高精度的毛坯制造方法 如金属型铸造件。模锻件和冷轧与冷拉等型材；单件
7、小批生产:采用生产费用少的毛坯制造方法,如 砂型铸造出的铸件、自由锻件和热轧型材等。,2.根据零件的结构和外形来选择毛坯形状复杂的毛坯常采用铸造方法制造。3.根据零件的尺寸大小选毛坯尺寸很大的毛坯采用铸造方法和自由锻和焊接方法 来制造；尺寸很小的零件采用模锻和型材作毛坯。4.根据零件的机械性能选毛坯当机械性能要求高时，采用锻件毛坯；否则，采用铸钢或型材作毛坯。对于复杂的箱件、床身等零件则采用铸造毛坯。5.根据本厂设备与技术条件选择毛坯。6.充分利用新工艺、新技术、新材料，从而提高毛坯质量。例如精密铸造、精密锻造、粉未冶金和工程塑料都在迅速发展，应予以重视。,第四节 基准的选择机械零件表面之间的
8、相对位置包括两方面的要求 一方面是表面间的位置尺寸精度；另一方面是相对位置精度。而表面间的尺寸精度和位置精度要求是离不开参考依据的基准。一、基准零件上用来确定其它点线面的位置，所依据 的点、线、面叫做基准。1.设计基准在零件图上用以确 定其它点、线、面位置的 基准，称为设计基准。2.工艺基准零件在加工、检验和装配过程中所使用的基准为工艺基准。工艺基准分为定位基准、测量基准和装配基准,(1)定位基准-加工时用以确定工件相对于机床刀具正 确位置的基准称为定位基准。(2)测量基准 用以检验已加工表面尺寸和位置时所依 据的基准称为测量基准(3)装配基准 装配时用来确定零件或部件在机器中的位置所采用的基
9、准。例如轴类零件的轴颈，齿轮零件的 内孔和箱体的底面等常为装配基准。 二、定位基准的选择粗基准-在零件机械加工第一个工序中只能选择未 经加工的毛坯表面作为定位基准。精基准-在以后的各个工序中用已加工过的表面作为定位基准。1.粗基准的选择(1)以不需要加工，但与加工表面有较高的位置精度要 求的表面为粗基准 为了保证加工表面与不加工表面之间的相互要求，一般选择不加工表面为粗基准。,(2)应以要求加工余量小而均匀的表面作为粗基准 如车床导轨面的加工；(3)用毛坯制造中尺寸、位置比较可靠、平整光洁的表面为粗基准； (4)一般情况下，同一尺寸方向上的粗基准只能使用一次，即不重复使用。,图4-6-7 床身
10、导轧面加工的两种定位方法比较,2.精基准的选择(1)基准重合 以设计基准为定位基准来避免基准不 重合而引起的误差。例:主轴箱体，加工主轴孔时，以设计基准A和底作为定位的精基准，用调整法加工符合基准重合的原则，不会产生基准不重合误差。若以C和两铸孔作为定位精基准，用调整法加工，此时按尺寸h2h20对刀;可见，尺寸h1h10是通过尺寸h0h0和尺寸h2h20 间接保证的。,C,A,(2)基准统一 应尽可能选用统一的定位基准加工各 表面，以保证各表面间的相互位置精度，这称为基准统一。例如，在加工轴类零件时采用中心孔定位作精基准 可以对许多不同直径的外圆表面进行加工（阶梯轴）保证各外圆表面对轴心线的同
11、轴度。采用“基准统一”原则的优点：a.简化工艺过程；b.提高了生产率；C.提高各加工面的相互位置精度。（3）自为基准 某些精加工工序要求加工余量小而均匀，则应选择加工表面本身作为定位的精基准，称为“自为基准”。（4）互为基准 （5）以光洁、平整、大的平面为精基准，便于工件的定位和夹紧并使夹具结构简单，操作方便。,第五节 工艺路线的拟定一、加工方法的选择 可参看第三章。二、加工阶段的划分 可参看第三章。三、加工顺序的安排 切削加工工序 (1)先粗后精 先安排粗加工，中间安排半精加工,最后安排精加工和光整加工。 (2)先主后次 主要表面先加工，然后加工次要表面 (3)先基准后其他 热处理工序(1)
12、预备热处理一般安排在切削加工之前。例如，高碳钢，一般采用球化退火，以降低硬度；对于低碳钢一般采用正火，提高材料的硬度。(2)去内应力处理 退火、人工时效处理最好安排在粗加工之后，精加工之前。,(3)最终热处理 淬火回火、渗碳安排在半精加之后 磨削加工之前；氮化安排在粗磨和精磨之间。最终处理主要用于提高材料的强度和硬度。3.辅助工序的安排检验工序是主要的辅助工序，在下列情况下安排单独的检验工序：(1)粗加工阶段之后；(2)关键工序前后；(3)特种检验（磁力探伤、密封实验）之前；(4)从一个车间转到另一车间加工之前；(5)全部加工结束后。五、加工余量的确定1.加工余量的概念加工总余量在加工面上切除
13、金属总厚度。工序加工余量每个工序切掉表面的金属厚度称为该表 面的工序加工余量。,（1）最小余量 是指该工序切除金属层最小厚度。 对外表而言，相当于上工序是最小工序尺寸，而本工序是最大尺寸的加工余量。（2）最大余量相当于上工序为最大尺寸，而本工序为最小尺寸的加工余量。（这是对外表而言，而内表面的上工序和本工序的尺寸大小正相反）。（3）公称余量 该工序的最小余量加上上工序的公差Z=Zmin+1Zmax=Z+2=Zmin +1 +22.加工余量的确定(1)查表法 (2)经验法(3)计算法,第六节 工艺尺寸链一、基本概念1.尺寸链由互相联系的尺寸按一定顺序首尾相接排列成的尺寸封闭图称为尺寸链。尺寸链有
14、以下特点：(1)尺寸链由一个被间接保证的尺寸和若干个对此有影 响的尺寸（即直接获得的尺寸）所组成；(2)各尺寸按一定顺序首尾相接；(3)尺寸链必然封闭；(4)直接获得的尺寸对间接获得的尺寸精度有影响。2.尺寸链的组成环-列入尺寸链中的每一个尺寸称为尺寸链的环。如0、1和2都是工艺尺寸链的环。封闭环-尺寸链在加工过程最后间接获得的尺寸（环）称为封闭环。如上例0为封闭环。,A0,A1,A2,组成环尺寸链中直接获得的并对封闭环有影响的全部环（即除封闭环以外的其它所有环）都称为组成环。上 例的1，2为组成环。增环当其它各组成环不变，而这个环增大使封闭 环也增大的组成环为增环。为明确起见，可加标一个向
15、右指箭头，例如减环当其它各组成环不变，而这个环增大使封闭环减小的组成环为减环。可加标一个向左指的箭头。,第七节 典型零件加工工艺实例一、轴类零件的加工工艺（一）概述1、轴的功能与结构特点：轴类零件主要用来支承传动零件和传递转矩，一般有内外圆柱面、圆锥面、螺纹、花键、键槽等。组成。2、轴的技术要求(1)尺寸精度及表面粗糙度 IT6IT9，Ra为6.30.4m；(2)几何形状精度 圆度、圆柱度；对几何形状精度要求较高时，应在零件图上规定其允许的偏差值。(3)相互位置精度 主要有轴颈之间的同轴度、定位面与轴线的垂直度、键槽对轴的对称度等。3、轴的材料及热处理对于不重要的轴，可采用普通碳素钢Q235、
16、Q255,Q275等，不经热处理；一般的轴，用钢35、40、45、50等，并根据不同的工作条件进行正火、调质、淬火等，获得一定的强度、韧性和耐磨性。重要的轴，用合金结构钢45Cr 轴承钢GCr15、弹簧钢65Mn等，进行调质和表面淬火处理，具有较高的综合力学性能、耐磨性能。4、轴的毛坯光轴、直径相差不大的阶梯轴，采用圆钢作为毛坯；直径相差较大的阶梯轴、比较重要的轴，应采用锻件作为毛坯；其中大批大量生产采用模锻件，单件小批生产采用自由锻件。大型的、结构复杂的异形轴，可采用球墨铸铁作为毛坯。 （二）轴的加工过程,预备加工 包括校直、切断、端面加工和钻中心孔等。粗车 粗车直径不同的外圆和端面；热处理
17、 对质量要求较高的轴，在粗车后应进行正火、调质等热处理；精车 修研中心孔后精车外圆、端面、螺纹等；其他工序 铣建槽、花键、钻孔等；热处理 耐磨部位的表面热处理；磨削工序 修研中心孔后磨外圆、端面。 （三）轴类零件的加工工艺过程举例.零件各部分的技术要求(1)在轴中有花键的两段外圆轴劲对轴线的劲向跳动的允差为0.016；50h5段轴劲对轴线的允差为0.016mm;端面对轴劲向跳动允差为0.03mm；(2)零件材料为20CrMnMo，渗碳淬火处理，渗碳层深度为0.81.2mm,淬硬度为HRC5862。,2.工艺分析根据各表面的具体要求，可采用如下的加工方案：粗车半精车铣花键热处理磨削加工3.基准选
18、择粗加工时，为提高生产率选用较大的切削用量，选一外圆面与一中心孔为定位基准。在精加工时，为保证各配合表面的位置精度，用轴两端的中心孔为精加工的定位基准。这样符合基准同一和基准重合的原则； 为保证定位基准的精度和粗糙度，在精加工之前，热处理后应修整中心孔。4.工艺过程,二齿轮零件的加工工艺 （一）齿轮零件的结构特点单齿轮圈齿轮的结构工艺性最好。双联可三联的多齿圈齿轮，加工方法受限制，轮缘间的轴向距离较小（一般只能选插齿加工）。(二）机械加工的一般工艺过程加工一个精度较高的圆柱齿轮，大致要经过如下工艺路线：毛坯制造及热处理齿坯加工齿形加工齿端加工轮齿热处理定位面的精加工齿形精加工。1.齿轮的材料及
19、热处理（1）中碳结构钢（如45钢）进行调质或表面淬火。改善了金相组织，可加工性。但可淬透性，一般只用于齿面表面淬火(2)中碳合金结构钢（如4 0 Cr)进行调质或表面淬火用,于制造速度较高、载荷较大、精度高的齿轮(3)渗碳钢（如20Cr、20CrMnTi）经渗碳淬火，齿面硬 度可达HRC5863，而芯部韧性适于制作高速、中载或 具有冲击载荷的齿轮。（4）铸铁及其它非金属材料，如夹布胶木与尼龙等，这些材料强度低容易加工，适用于制造轻载荷的传动齿轮2.毛坯制造(1)尺寸较小、结构简单而且对强度要求不高的钢制造齿轮可采用轧棒做毛坯。 (2)强度、耐磨性和耐冲击要求较高的齿轮多采用锻件，生产批量小或尺
20、寸大的齿轮采用自由锻造，批量较大的中小齿轮则采用模锻。(3)尺寸较大（直径大于400600mm）且结构复杂的齿轮，常采用铸造方法制造毛坯。小尺寸而形状复杂的齿轮可以采用精密铸造或压铸方法制造毛坯。,3.齿坯加工大批大量生产的齿坯加工：大批大量加工中等尺寸齿坯时，采用钻拉多刀车的工艺方案：以毛坏外圆及端面定位进行钻孔或扩孔；以端面支承进行拉孔；以内孔定位在多刀半自动车床上粗、精车外圆 端面、切槽及倒角等。成批生产的齿坯加工成批生产齿坯时，常采用“车拉”的工艺方案：以齿坯外圆或轮毂定位，粗车外圆、端面和内孔以端面支承拉出内孔（或花键孔）；以内孔定位精车外圆及端面等。 单件小批生产的齿坯加工：单件小
21、批生产齿轮时，一般齿坯的孔、端面及外圆的粗、精加工都在通用车床上经两次安装完成，但必须注,意将内孔和基准面的精加工放在一次安装内完成，以保 证相互间的位置精度。4.齿形加工(1)级精度以下的齿轮调质齿轮用滚齿或插齿就能满足要求。对于淬硬齿轮可采用：滚（插）齿齿端面加工淬火校正内孔的加工方案，但在淬火前齿形加工精度应提高一级。(2)级精度齿轮对于齿面不需淬硬齿轮采用:滚（插）齿 齿端加工 剃齿的加工方案。对于淬硬齿面的齿轮可采用：滚（插）齿齿端加工剃齿表面淬火校正基准珩齿。(3)级以上精度的齿轮粗滚齿精滚齿齿端加工淬火校正基准粗磨齿精磨齿。,5.齿端加工齿轮的齿端加工的方式有倒圆、倒尖、倒棱和去
22、毛刺安排在齿形淬火之前，通常在滚（插）齿之后进行6.齿轮的热处理可分为齿坯的预备热处理和轮齿的表面淬硬热处理。齿坯的热处理通常为正火和调质，正火一般安排在粗加工之前，调质则安排在齿坯加工之后。为延长齿轮寿命，常常对轮齿进行表面淬硬热处理，根据齿轮材料与技术要求不同，常安排渗碳淬火和表面 淬火等热处理。7.精基准校正拉孔和磨孔。8.齿轮精加工以磨过（修正后）的内孔定位，在磨齿机上磨齿面或在珩齿机上珩齿。,（三）盘状圆柱齿轮加工工艺过程举例盘状圆柱齿轮如图所示。 1.零件的技术要求：(1)齿轮外径6H8对孔20H7轴线的径向跳动允差0.025mm；(2)端面对20H轴线的端面跳动允差0.01mm；
23、(3)轮齿的精度等级为7-Dc；齿轮的模数m=2，齿数 Z=30； 2.工艺分析该零件为单件小批生产，根据本身尺寸要求，齿坯: 粗车精车钻粗镗半精镗精镗。轮齿加工:滚齿齿端加工剃齿的工艺方案。3.基准的选择为保证表面64H8，端面都与孔20H轴线的位置精度要求，只要在一次装夹工件内完成64H8，端面,孔20H7轴线的精加工，所以要以36孔外圆为精基准， 粗车大外圆，端面，精镗孔。加工这个零件的粗基准是64h 外圆面。4.工艺过程：,三套筒零件的加工工艺过程以195Z型柴油机上的调速套筒为例，柴油机年产量为20000台。1.工艺分析：孔25H9: 钻扩铰，或钻拉达到，因大批生产 从生产率和经济性
24、考虑可用钻拉。止口30K6:车削为了保证30K6和25H9的同轴度，先把孔加工好，然后以孔为基准来加工外圆。槽16相对25H9的位置精度要求，可以选用25H9 为基准加工槽来保证。其它的外圆面、端面等都可以车削取得。,2.基准选择：为了保证30K6和25H9的同轴度以已加工好的孔25H9 为精基准，来加工30K6和其它外圆表面和端面。粗加工外圆时，如孔已经钻出，可以以孔作基准：如钻孔与外圆粗加工在一道工序中进行，则夹持棒料外圆。精加工孔时，用拉削加工，所以基准就是孔本身。加工槽16和M面时，用已加工好的25H9为基准，来保证槽对25H9的偏移量和M面对轴线的垂直度要求。3.工艺路线确定：,根据图所示的传动系统图， （1）列出其传动链； （2）主轴有几级转速？ （3）主轴的最高转速和最低转速各为多少？,
