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
2、工艺过程中 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
3、需要）和本企业生产能力确 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：
4、在生产中，根据生产条件把最合适的工艺过程按 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；
5、,4.毛坯情况； 5.工厂企业的设备、资金、生产人员技术素质、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
6、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
7、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
8、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。
9、(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
10、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
11、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
12、(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)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
13、； (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+1 Zmax=Z+2 =Zmi
14、n +1 +2 2.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,
15、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 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6.3 0.4m； (2
16、)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、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
17、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0.01
18、6mm;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。
19、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
20、、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
21、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
22、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
23、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； (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
24、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？,
