1、1,机械制造工艺学,主讲：胡大超,4.2 工艺路线的制定,2,怎样选择基准 怎样确定加工方法 怎样安排加工顺序以及热处理、检验等其它工序,4.2 工艺路线的制定,3,在加工时用于工件定位的基准称为定位基准。分为：,使用未经机械加工表面作为定位基准，称为粗基准,为装夹方便或易于实现基准统一，人为地制造一种定位基准，这种基准也称为辅助基准。,使用经过机械加工表面作为定位基准，称为精基准,一、定位基准的选择,这种基准不是零件上的工作表面,或是一些次要表面(非配合表面),因工艺上的需要作出或提高它们的精度作定位用,如用作轴类零件定位的顶尖孔,用作壳体类零件定位的工艺孔或工艺凸台等。,4,(一)粗基准的
2、选择,1. 粗基准的选择的重要性:将影响到加工面与不加工面的相互位置，或影响到加工余量的分配。,直接找正装夹 四爪单动卡盘夹紧外圆,夹具装夹 三爪自定心卡盘夹紧外圆,5,(1)保证相互位置要求原则 (2)保证加工表面加工余量合理分配原则 (3)便于工件装夹原则要求选用的粗基准面尽可能平整、光洁，且有足够大的尺寸，不允许有锻造飞边、铸造浇、冒口或其它缺陷。也不宜选用铸造分型面作粗基准。 (4)粗基准一般不得重复使用原则,2粗基准选择原则,使工件定位准确、夹紧可靠。,上述粗基准的四条原则，每一原则都只说明一个方面的问题。在实际应用中，划线装夹有时可以兼顾这四条原则，而夹具装夹则不能同时兼顾，这就要
3、根据具体情况，抓住主要矛盾，解决主要问题。,6,(1)保证相互位置要求原则如果首先要求保证工件上加工面与不加工面的相互位置要求，则应以不加工面作为粗基准。,图4-2 粗基准的选择,以 40外圆作为粗基准，三爪自动定心,要求钻孔 22与 40外圆（不加工面）同轴，三爪自动定心,7,(2)保证加工表面加工余量合理分配原则如果首先要求保证工件某重要表面加工余量均匀时，应选择该表面的毛坯面作为粗基准。,保证导轨面加工余量小而均匀，以导轨面为粗基准,8,(4)粗基准一般不得重复使用原则, 30外圆定位，车端面、钻镗孔, 30外圆定位，钻3- 7孔,b)、c)方案重复使用粗基准,b)、d) 方案好,以加工
4、的内孔和端面定位，钻3- 7孔,9,粗基准定位实例，图4-4,10,基准重合原则: 选择设计基准为定位基准； 基准统一原则：多道工序选择同一个定位基准； 互为基准原则 ：采取两个加工表面互为基准； 自为基准原则：选择加工表面本身； 便于装夹原则 ：所选精基准应保证定位准确、可靠，夹紧机构简单，操作方便,(二)精基准的选择原则,使用已机械加工表面作为定位基准，称为精基准,11,1）基准重合原则选设计基准作定位基准，容易保证加工精度。,当加工表面 B、C 时,从基准重合原则出发,应选择表面A(设计基准 )为定位基准。,12,所示零件，欲加工孔3，其设计基准是面2，要求保证尺寸A。,2)基准统一原则
5、整个工艺过程或有关的几道工序采用同一个（或一组）定位基准来定位称基准统一原则。,基准统一原则容易保证各加工表面的相互位置精度，避免基准变换所产生的误差。如，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，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。,14,例，表4-5,当工件以某一表面作精基准定位,可以方便地加工大多数(或全部)其余表面时,应尽早将这个基准面加工出来,并达到一定精度,以后大多数(或全部)工序加工均以它为精基准,顶面,两个销孔,15,例，表4-5,16,3）互为基准原则 两个被加工表面之间位置精度较高，多以两表面互为基准进行加工。
6、,17,例，表4-6,18,4）自为基准原则精加工或光整加工工序要求加工余量小而均匀，这时应尽可能用加工表面自身为精基准。,19,被加工床身1通过楔铁2支承在工作台上，纵向移动工作台时，轻压在被加工导轨面上的百分表指针便给出了被加工导轨面相对于机床导轨的不平行度读数，根据此读数操作工人调整工件1底部的4个楔铁，直至工作台带动工件纵向移动时百分表指针基本不动为止，然后将工件1夹紧在工作台上进行磨削。,20,图 浮动镗刀块 1工件 2镗刀块 3镗杆,铰孔、拉孔、研磨、浮动镗刀块镗孔均自为基准， 注意：只能提高加工表面的尺寸精度，不能提高表面间的位置精度。,图 外圆研磨示意图,21,在正常加工条件下
7、(采用符合质量标准的设备、工艺装备和标准技术等级的工人，不延长加工时间)所能保证的加工精度和表面粗糙度。,二、加工经济精度与加工方法的选择,(一)加工经济精度,22,(二)加工方法的选择,零件表面（平面、外圆、孔、复杂曲面） 零件材料的可加工性能 如何所选择的加工方法能否达到零件精度的要求 生产率对加工方法有无特殊要求 本厂的工艺能力和现有加工设备的加工经济精度如何 经济性，加工经济精度,选择加工方法应考虑的问题,外圆、孔、平面各种加工方法的加工经济度及表面粗糙度见表4-7,8, 9；机床精度见表4-10。,根据零件的精度要求、现有工艺条件，考虑加工经济精度的因素选择加工方法。,23,外圆各种
8、加工方法的加工经济度及表面粗糙度见表4-7,24,内孔各种加工方法的加工经济度及表面粗糙度见表4-8,25,平面各种加工方法的加工经济度及表面粗糙度见表4-9,26,普通机床 数控机床 组合机床高精度机床 普通精度机床,(三)机床的选择,27,三、典型表面的加工路线,研 磨 IT5 Ra 0.0080.32,超 精 加 工 IT5 Ra 0.010.32,砂 带 磨 IT5 Ra 0.010.16,精 密 磨 削 IT5 Ra 0.0080.08,抛 光 Ra 0.0081.25,金 刚 石 车 IT56 Ra 0.011.25,滚 压 IT67 Ra 0.161.25,精 磨 IT67 Ra
9、 0.161.25,粗 磨 IT89 Ra 1.2510,半 精 车 IT811 Ra 2.512.5,粗 车 IT1013 Ra 1080 m,图4-9 外圆表面的典型加工工艺路线,精 车 IT78 Ra1.2512.5,(一)外圆表面加工路线,28,零件的外圆表面采用四条基本加工路线：,粗车半精车精车（应用最广、精度低 ） 粗车半精车粗磨精磨（黑色金属，IT6，Ra0.4um，精度高） 粗车半精车精车金刚石车（有色金属，精度高 ） 粗车半精车粗磨精磨精密加工（研磨、超精加工、砂带磨、镜面磨或抛光）（精度更高 ）超精加工是指工件作回转运动，用细磨粒油石作高频短幅振动和送进运动，以很小的压力对
10、工件表面进行加工的一种加工方法。,29,(二)孔的加工路线,推 IT68 Ra0.081.25 m,图4-13 孔的典型加工工艺路线,30,孔的四条基本加工路线,钻粗拉精拉（大批大量） 钻扩铰手铰（应用最广，80的孔（有底孔）；材料有色金属，镗加工保证精度 钻(或粗镗) 粗磨半精磨精磨研磨或珩磨（中小淬硬孔 、高精度）,31,(三)平面的加工路线,图4-7 平面典型加工工艺路线,32,平面的五条基本加工路线,粗铣半精铣精铣高速铣 （铣削应用最多） 粗刨半精刨精刨宽刀精刨、刮研或研磨 （刨削应用较多） 粗铣(刨)半精铣(刨)粗磨精磨研磨、精密磨、砂带磨或抛光 （用于淬硬零件） 粗拉精拉 （大批大
11、量） 粗车半精车精车金刚石车（有色金属）,一般要求采用铣、刨 磨削： IT6 Ra0.32um 中小件、淬火 刮研： 精密、单件小批 高速精铣 宽刀精刨：（前者中小件，不淬火，后者大件）,33,加工一个精度等级为IT6、表面粗糙度Ra为0.2m的钢质外圆表面。最终工序选用精磨其前道工序分别可选为粗车、半精车和粗磨。,实例,34,注意：主要表面的加工方案和加工工序选定之后，再选定次要表面的加工方案和加工工序。小结：具有一定技术要求的加工表面，一般都不是只通过一次加工就能达到图纸要求的，对于精密零件的主要表面，往往要通过多次加工才能逐步达。,35,基面先行：先加工基准面，再加工其它表面开始安排加工
12、面为基准面；精度高加工，精基准精修轴类零件中心孔；箱体类零件顶面、两销孔 2) 先面后孔：有两层含义：1）当零件上有较大的平面可作定位基准时，先将其加工出来，再以面定位，加工孔，可保证定位准确、稳定；2）在毛坯面上钻孔或镗孔，易使钻头引偏或打刀,先将此面加工好，再加工孔，可避免上述情况的发生。,四、工序顺序的安排,(一)工序顺序的安排原则,基面先行 先面后孔 先主后次 先粗后精,36,先主后次：先加工主要表面，后加工次要表面两层含义：1）先考虑主要表面加工，再安排次要表面加工，次要表面加工常常从加工方便与经济角度出发进行安排2）次要表面和主要表面之间往往有相互位置要求，常常要求在主要表面加工后
13、，以主要表面定位进行加工轴外圆（主要表面）、键槽（次要表面）“后加工”含义 4） 先粗后精：先安排粗加工工序，后安排精加工工序精密零件加工，应粗精分开,37,1.为改善切削性能而进行的热处理工序(如退火、正火、调质等)，应安排在切削加工之前 2.为消除内应力而进行的热处理工序(如人工时效、退火、正火等)，最好安排在粗加工之后 3.为改善材料的力学物理性质，半精加工之后，精加工之前常安排淬火，淬火回火，渗碳淬火等热处理工序 4.高精度精密零件，在淬火后安排冷处理以稳定零件的尺寸 5.提高零件表面耐磨性或耐腐蚀性而安排的热处理工序放在工艺过程的最后,(二)热处理工序及表面处理工序的安排,38,1.
14、退火、正火 高碳钢退火，低碳钢正火， 目的：消除组织不均匀，细化晶粒，改善切削加工性能，消除应力。安排在机加工之前。2.时效 目的：消除残余应力 一般铸件：粗加工前或后； 较高零件：半精加工后再安排一次； 重要零件：每个加工阶段间各安排一次。,3.淬火与调质 目的：获得需要的力学性能 由于产生较大变形，调质安排在粗加工之后，淬火安排在磨削前。4.渗碳淬火和渗氮 低碳钢渗碳淬火，变形大,安排在半精加工之后、磨削加工之前； 渗氮：提高表面硬度和抗蚀性，变形小，安排在粗磨后，精磨前。,39,辅助工序的种类很多,如检验、去毛刺、倒棱边、去磁、清洗、动平衡、涂防锈漆和包装等。1.检验工序 一般性尺寸检查
15、：重要、关键工序前后,各阶段间及最后；特殊内部质量检验：X探伤,密封性检查等,加工前或最后。2.清洗、去毛刺 加工后，装配前3.其它工序 涂防锈油工序安排在零件成品或半成品加工之后,装箱和成品库前进行。电火花、线切割加工之前去磁,(三) 其它工序的安排（辅助工序）,40,1.工序集中：使每个工序中包括尽可能多的工步内容，因而使总的工序数目减少，夹具的数目和工件的安装次数也相应的减少。优点： 有利于保证工件各加工面之间的位置精度； 有利于采用高效机床,可节省工件装夹时间,减少工件搬运次数； 可减小生产面积,并有利于管理。 2.工序分散：将工艺路线中的工步内容分散在更多的工序中去完成，因为每道工序
16、的工步少，工艺路线长。 优点:可使每个工序使用的设备和夹具比较简单，调整、对刀也比较容易，对操作工人的技术水平要求较低。,五、工序的集中与分散,41,3. 工序集中与工序分散的应用,传统的流水线、自动线生产，多采用工序分散的组织形式（个别工序亦有相对集中的情况）,由于市场需求的多变性，对生产过程的柔性要求越来越高，加之加工中心等先进设备的采用，工序集中将越来越成为生产的主流方式,多品种、中小批量生产，为便于转换和管理,多采用工序集中方式,42,1) 粗加工阶段:主要任务是切除各表面上的大部分余量，其关键问题是提高生产率。 2) 半精加工阶段为主要表面的精加工作好准备工作，即达到一定的加工精度，
17、保证适当的加工余量，并完成一些次要表面的加工。,六、加工阶段的划分,对于加工精度要求较高的零件一般分为三阶段 粗加工阶段半精加工阶段 精加工阶段 当加工精度和表面质量要求特别高时，可增设光整加工阶段,例:钻孔、攻丝、铣键槽等。 主要表面是指装配表面、工作表面,次要表面是指键糟、联接用的光孔/螺孔等,43,3) 精加工阶段使各主要表面达到图纸要求，精加工保证精度。 4) 精密、超精密或光整加工阶段对于精度要求很高，表面粗糙要求很细（IT6或IT6以上，表面粗糙度Ra0.32m）的表面，还要安排光整加工阶段。注意:光整加工阶段提高工件的尺寸精度，降低表面粗糙度值或强化加工表面，一般不用来提高位置精度。,44,零件粗、精分开加工，有充足的时间消除热变形和消除粗加工产生的残余应力，提高后续加工精度 粗加工阶段发现毛坯有缺陷，不必进行下一加工阶段的加工，避免浪费 合理地使用设备，低精度机床用于粗加工，精密机床专门用于精加工 合理地安排人力资源，高技术工人专门从事精密、超精密加工,加工阶段划分的意义,45,本章习题 P213页 4-3 4-4 4-6a、c，4-8，4-9,
