1、第九章 机械加工工艺 规程的制定,一、 机械加工工艺规程制定的原则,（1）必须可靠地保证零件图样上所有技术要求的实现。 （2）工艺方案的分析对比。 （3）充分利用现有生产条件，少花钱，多办事。 （4）良好劳动条件。 （5）先进工艺和工艺装备。,第一节 机械加工工艺规程制定的原则、步骤及原始资料,二、 机械加工工艺规程制定的步骤,(1)阅读装配图和零件图。 (2)工艺性分析 。 (3)选择毛坯。 (4)拟定机械加工工艺路线。 (5)确定满足各工序要求的工装与设备。 (6)确定各主要工序的技术要求及检验方法。 (7)确定各工序的加工余量，计算工序尺寸及其公差。 (8)确定各工序的切削用量。 (9)
2、确定时间定额。 (10)进行技术经济分析，选择最佳方案。 (11)填写工艺文件。,产品整套装配图、零件图 质量标准 生产纲领、生产类型 毛坯情况 本厂现有生产条件 先进技术、工艺 有关手册、图册,定义零件结构的工艺性是指所设计的零件在满足要求的前提下，制造的可行性和经济性。 功能相同的零件，其结构工艺性可以有很大差异。 良好的结构工艺性是指在现有工艺条件下既能方便制造，又有较低的制造成本。 零件结构工艺性的分析，包括零件尺寸和公差的标注、零件的组成要素和整体结构等方面的分析。,第二节 零件的结构工艺性分析,铸件：便于造型、拔模 斜度 璧厚均匀、无尖边、尖角 锻件：形状简单、无尖边、 尖角、飞刺
3、，便于出模,在毛坯制造方面,在装配方面,便于装配、减少修配量,结构工艺性内容,在加工方面,合理标注零件的技术要求 便于加工、减少加工 数控加工工艺性分析,机械加工对零件局部结构工艺性的要求例:,2 保证刀具正常工作：例如 图a所示结构，孔的入口端和出口端都是斜面或曲面，钻孔时钻头两个刃受力不均，容易引偏，而且钻头也容易损坏，宜改用图b所示结构。 图c所示孔结构，入口是平的，但出口都是曲面，宜改用图d所示结构。,3 尽量减少加工面积 下图所示箱体零件耳座结构，图b、图c所示结构不但省料而且生产效率高，它的工艺性就优于图a所示结构。,4 统一或减少尺寸种类 右图2轴上槽宽尺寸统一，可减少刀具种类，
4、减少换刀时间。,5 有位置要求或同方向的表面能在一次装夹中加工出来。,第三节 毛坯的选择,毛坯选用是否合适，对零件的质量、材料消耗和加工工时都有很大的影响。显然，毛坯的尺寸和形状越接近成品零件，机械加工的劳动量就越少，但是毛坯的制造成本就越高。所以应根据生产纲领，综合考虑毛坯制造和机械加工的费用来确定毛坯，以取得最好的经济效益。,一、毛坯种类的选择,机械加工常用的毛坯有铸件、锻件和型材等。选用时应考虑下列因素：(1)零件的材料及其力学性能(2)零件的结构形状和外形尺寸 (3)生产类型(生产纲领的大小： 对于大批大量生产，应选择高精度的毛坯制造方法，以减少机械加工，节省材料。)(4)毛坯车间的生
5、产条件(要考虑现有的毛坯制造水平和设备能力)(5)利用新工艺、新技术、新材料的可能性,（1） 铸造毛坯：适合做形状复杂零件的毛坯 （2） 锻造毛坯：适合做形状简单零件的毛坯； （3） 型材：适合做轴、平板类零件的毛坯； （4） 焊接毛坯：适合板料、框架类零件的毛坯。,举例： （1） 轴类零件： 车床主轴：45号钢模锻件 ；阶梯轴（直径相差不大）：棒料 （2） 箱体： 铸造件或焊接件 （3） 齿轮： 小齿轮：棒料 ；大多数中型齿轮：模锻件 ；大型齿轮：铸钢件,二、毛坯的形状与尺寸,毛坯的精化可使其形状与尺寸尽量接近零件，从而实现少屑或无屑加工。毛坯制造尺寸与零件图样尺寸的差值称为毛坯加工余量，毛
6、坯制造尺寸的公差称为毛坯公差，二者都与毛坯的制造方法有关，其值可参阅有关的工艺手册选取。,第四节 定位基准选择,定位基准的选择直接影响零件的加工精度能否保证、加工顺序的安排以及夹具结构的复杂程度等，所以它是制订工艺规程中的一个十分重要的问题。,一、基准 基准的定义： 在零件图上或实际的零件上，用来确定其它点、线、面位置时所依据的那些点、线、面，称为基准。从设计和工艺两方面看基准，可把基准分为两大类；即设计基准和工艺基准。,1.设计基准设计者在设计零件时，根据零件在装配结构中的装配关系以及零件本身结构要素之间的相互位置关系，确定标注尺寸(或角度)的起始位置。,2.工艺基准零件在加工和装配过程中所
7、采用的基准称为工艺基准。工艺基准又可进一步分为：工序基准、定位基准，测量基准和装配基准。,(1)工序基准 在工序图上用来确定本工序所加工表面加工后的尺寸、形状、位置的基准，称为工序基准。在设计工序基准时，主要应考虑以下三个方面的问题：a)首先考虑用设计基准为工序基准，b)所选工序基准应尽可能用于工件的定位、工序尺寸的检验；c)当采用设计基准为工序基准有困难时，可另选工序基准，但必须可靠地保证零件设计尺寸的技术要求。,(2)定位基准 在加工时用于工件定位的基准，称为定位基准。定位基准是获得零件尺寸的直接基准，其还可以进一步分为；粗基准、精基准及辅助基准。a)粗基准和精基准 未经机械加工的定位基准
8、称为粗基准，经过机械加工的定位基准称为精基准。b)辅助基准 零件上根据机械加工工艺需要而专门设计的定位基准，称为辅助基准。例如，轴类零件常用顶尖孔定位，顶尖孔就是专为机械加工工艺而设计的定位基准。,(3)测量基准 在加工中或加工后用来测量工件的形状、位置和尺寸误差时所采用的基准，称为测量基准。(4)装配基准 在装配时用来确定零件或部件在产品中的相对位置所采用的基准，称为装配基准。,定位基准,1、粗基准 2、精基准,二、 定位基准选择,采用毛坯上未经加工 的表面作为定位基准。,采用经过加工的表面 作为定位基准。,各工序定位基准的选择，应先根据工件定位要求来确定所需定位基准的个数，再按基准选择原则
9、来选定每个定位基准。,一、精基准选择,重点考虑： 减少定位误差 保证加工精度,举例,设计基准（定位基准）,若本道工序的加工精度为，则只要 A2，即可满足加工要求,例一：图示零件加工台阶面,切削平面,（本道工序加工精度）,设计基准,定位基准,若要满足加工精度必须有：,称为基准不重合误差,如图a的键槽加工、如以中心孔定位，并按尺寸L调整铣刀位置，工序尺寸为tL+R，由于定位基难和工序基难不重合，因此R与L两尺寸的误差都将影响键槽尺寸精度。如采用图b所示定位方式，工件以外圆下母线B为定位基准，则为基准重合，就容易保证尺寸t的加工精度。,例二：图示零件加工键槽,图a,图b,有利于保证各加工表面间的相互
10、位置关系，避免基准转换所产生的误差。简化夹具的设计与制造。加工轴类零件时，一般都采用两个顶尖孔作为统一精基准来加工轴类零件上的所有外圆表面和端面，这样可以保证各外圆表面间的同轴度和端面对轴心线的垂直度。如箱体类零件常用一个大平面和两个距离较远的孔做精基准；圆盘、齿轮等零件常用其端面和内孔做精基准。,以加工表面自身做为定位基准的原则,如图所示是在导轨磨床上，以自为基准原则磨削床身导轨。 方法是：用百分去找正工件导轨面，然后加工导轨面保证余量均匀，以满足对导轨面的质量要求。另外如拉孔、浮动镗孔、浮动铰孔和无心磨外圆等加工方法，也都属于自为基准。,加工表面和定位表面互相转换的原则。一般适用于精加工和
11、光磨加工中。例如： 车床主轴前后支承轴颈与主轴锥孔间有严格的同轴度要求，常先以主轴锥孔为基准磨主轴前、后支承轴颈表面，然后再以前、后支承轴颈表面为基准磨主轴锥孔，最后达到图纸上规定的同轴度要求。,例如：加工精密齿轮时，通 常是在齿面淬硬以后再磨齿面及内孔，因齿面淬硬层较薄，磨削余量应力求小而均匀，因此 需先以齿面为基准磨内孔，如图所示，然后再以内孔为基准磨齿面。,二、粗基准选择,1. 选择不加工表面作为粗基准，若有几个不加工表面，选其中与加工表面位置精度要求高的一个，以保证两者的位置精度。,重点考虑： 加工表面与不加工表面的相对位置精度； 各加工表面有足够的余量,（举例）,图7-11 床身加工
12、粗基准的两种方案比较,2. 为保证某重要表面余量均匀，则选择该重要表面本身作为粗基准。（图）,图7-12 阶梯轴粗基准的选择,3. 若每个表面都加工，则以余量最小的表面作为粗基准， 以保证各表面都有足够的余量。,4. 粗基准应平整、光滑，无浇冒口、飞边等，定位、夹紧可靠。,5. 粗基准应避免重复使用。在同一尺寸方向上，粗基准通常只允许使用一次，以免产生较大的定位误差。,阶梯轴的加工,第五节 机械加工工艺路线的拟定,一、表面加工方法选择,1. 加工方法的经济精度、表面粗糙度与加工表面的技术要求相适应。,2. 加工方法与被加工材料的性质相适应。,例如，淬火钢的精加工要用磨削，有色金属的精加工为避免
13、磨削时堵塞砂轮，则采用高速精细车或金刚镗。,选择相应的能获得经济加工精度的加工方法。,5. 加工方法与本厂条件相适应。,4. 加工方法与生产类型相适应。,3. 加工方法与结构形状和尺寸相适应。,例如对于精度IT7的孔，镗、铰、拉和磨都可以。但是箱体上的孔一般不宜采用拉或磨，常选镗孔(大孔时)或铰孔(小孔时)。,大批大量生产时应选用生产率高和质量稳定的加工方法，如小平面和孔采用拉削，轴类采用半自动液压仿型车削。在单件小批生产中，一般采用通用机床和工艺装备进行加工。,充分利用工厂或车间现有的设备和工艺手段，挖掘企业的潜力。,举例：要求孔的加工精度为IT7级，粗糙度Ra=1.63.2m，确定孔的加工
14、方案。 可有下面四种加工方案：钻扩粗铰精铰；粗镗半精镗精镗；粗镗半精镗粗磨精磨；钻(扩)拉。,加工方法的选择,方案钻扩粗铰精铰；用得最多，在大批、大量生产中常用在自动机床或组合机床上，在成批生产中常用在立钻、摇臂钻、六角车床等连续进行各个工步加工的机床上。该方案一般用于加工小于80mm的孔径，工件材料为未淬火钢或铸铁，不适于加工大孔径，否则刀具过于笨重。方案粗镗半精镗精镗；用于加工毛坯本身有铸出或锻出的孔，但其直径不宜太小，否则因镗杆太细容易发生变形而影响加工精度，箱体零件的孔加工常用这种方案。方案粗镗半精镗粗磨精磨；适用于淬火的工件。方案钻(扩)拉；适用于成批或大量生产的中小型零件，其材料为
15、未淬火钢、铸铁及有色金属。,加工方法的选择举例,二、加工阶段的划分,切除大量多余材 料，主要提高生 产率。,完成次要表面加工(钻、 攻丝、铣键槽等)主要表 面达到一定要求，为精 加工作好余量准备安排 在热处理前。,主要表面达到图纸要求。,进一步提高尺寸精度 降低粗糙度，但不能 提高形状、位置精度,划分加工阶段的主要目的：,（1）保证加工质量 粗加工余量大，较大夹紧力、切削力、切削热，工件产生较大变形和加工误差，通过半精、精加工逐步纠正。,（2）合理使用设备 有利于按照不同要求选不同精度、刚性、功率的机床。,（3）便于安排热处理工序热处理常穿插在加工阶段之间，也便于组织生产。,（4）及时发现毛坯
16、的缺陷 以决定零件的报废或修补，避免盲目加工造成的浪费。,三、工序的集中与分散,工序集中的特点： 1) 在工件的一次装夹中，可以加工多个表面。这样，可以减少安装误差，较好地保证这些表面之间的位置精度；同时可以减少装夹工件的次数和辅助时间。 2) 可以减少机床的数量，并相应地减少操作工人，节省车间面积，简化生产计划和生产组织工作。 3） 由于要完成多种加工，机床结构复杂、精度高、成本也高。,工序分散的特点： 1) 机床设备、工装、夹具等工艺装备的结构比较简单，调整比较容易，能较快地更换、生产不同的产品。 2) 对工人的技术水平要求较低。,工序集中与工序分散各有利弊，应根据生产类型、现有生产条件、
17、工件结构特点和技术要求等进行综合分析后选用。单件小批生产可采用加工中心等工序集中方法，以便简化生产组织工作。大批大量生产可采用多刀、多轴机床、高效组合机床和自动机床等工序集中方法加工。对于重型零件，工序应适当集中；对于刚性差、精度要求高的零件，工序应适当分散。,四、加工顺序的安排,图 圆柱齿轮轴,退火：用于高碳钢、 合金钢等，降低硬度， 便于切削； 正火：用于低碳钢， 提高硬度，便于切削； 调质：淬火后高温回 火,淬火、渗碳 氮化、镀铬、发黑处理等,自然时效 人工时效,热处理工序的安排 1）预备热处理：为了改善工件材料机械性能和切削加工性能的热处理（正火、退火、调质），应安排在粗加工以前或粗加
18、工以后，半精加工之前进行； 2）时效处理：为了消除工件内应力的热处理，安排在粗加工以后，精加工以前进行； 3）最终热处理：为了提高工件表面硬度的淬硬处理，一般都安排在半精加工之后，磨削等精加工之前进行；,4）当工件需要渗碳淬火时，由于高温渗碳会使工件产生较大的变形，故常将渗碳工序放在次要表面加工之前进行，待次要表面加工完毕之后再进行淬火，以减少次要表面的位置误差； 5）氮化、氰化等热处理工序，可根据零件的加工要求安排在粗、精磨之间或精磨之后进行； 6）表面装饰性镀层、发兰、发黑处理，一般都安排在机械加工完毕之后进行。,检验工序是主要的辅助工序，是保证产品质量的重要措施。除各工序操作者自检外，在关键工序之后、送往外车间加工前后、零件全部加工结束之后，一般均应安排检验工序。此外，去毛刺、倒钝锐边、去磁、清洗及涂防锈油等都是不可忽视的辅助工序 。,有些零件的加工是由普通机床和数控机床共同完成的，数控机床加工工序一般穿插在整个工艺过程之间，应注意解决好数控工序与非数控工序间的衔接，如作为定位基准的孔和面的精度是否满足要求；后道工序的加工余量是否足够 。,
