ch4-2工艺路线

一、定位基准选择二、加工经济精度与加工方法的选择三、典型表面的加工路线四、工艺顺序的安排五、工序的集中与分散六、加工阶段的划分第二节工艺路线的制订一、定位基准选择粗基准选择精基准选择粗基准的选择主要解决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的问题（一）粗基准的选择•1.保证相互位置要求的原则•2.保证加工表面加工余量合理分配的原则•3.便于工件装夹的原则•4.粗基准一般不得重复使用的原则选择粗基准遵循原则1)保证相互位置要求的原则如果必须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2)．保证加工表面加工余量合理分配的原则如果必须首先保证工件某重要表面的余量均匀，应选择该表面的毛坯面为粗基准。3)．便于工件装夹的原则•选择粗基准时，必须考虑定位准确，夹紧可靠以及夹具结构简单、操作方便等的问题。•为了保证定位准确，夹紧可靠，要求选用的粗基准尽可能平整、光洁和有足够大的尺寸，不允许有锻造飞边、铸造浇、冒口或其它缺陷4)．粗基准一般不得重复使用的原则•如果能使用精基准定位，则粗基准一般不应被重复使用。这是因为若毛坯的定位面很粗糙，在两次装夹中重复使用同一粗基准，就会造成相当大的定位误差先以粗基准加工端面、内孔，然后以内孔和端面为精基准加工三个孔重复使用了初基准钻小孔时，为保证钻孔与毛坯外形对称重复使用了粗基准选择粗基准的四条原则在实际应用中，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，这就要根据具体情况，抓住主要予盾，解决主要问题。选择精基准时要考虑的主要问题是如何保证设计技术要求的实现以及装夹准确、可靠、方便。为此，一般应遵循下列五条原则：•1．基准重合原则•2．统一基准原则•3.互为基准原则•4．自为基准原则•5．便于装夹原则（二）精基准的选择应尽可能选择被加工表面的设计基准为精基准。在对加工面位置尺寸有决定作用的工序中，特别是当位置公差要求很小的时候，一般不应违反这一原则。违反了这一原则就必然会产生基准不重合误差，增大加工难度。1．基准重合原则工件以某一精基准定位，可以比较方便地加工大多数（或所有）其它表面，则应尽早地把这个基准面加工出来，并达到一定精度，以后工序均以它为精基准加工其它表面。2．统一基准原则1、箱体零件用一个较大平面和两个距离较远的孔作精基准（没有孔时用大平面和两个与大平面垂直的边作精基准，或者专门加工出两个工艺孔）2、轴类零件用两个顶尖孔作精基准3、园盘类零件（齿轮）用其端面和内孔作精基准采用统一基准原则可以：•简化夹具设计•减少工件搬动和翻转次数，在自动化生产中有广泛应用注意：•统一基准原则常常会带来基准不重合的问题。在这种情况下，要针对具体问题进行认真分析，在可以满足设计要求的前提下，决定最终选择的精基准。精加工顶面和顶面上的定位销孔后，则都采用顶面和两销孔来定位某些位置度要求很高的表面，常采用互为基准反复加工的办法来达到位置度要求。这称之为互为基准的原则。3.互为基准原则车床前后支承轴颈与前锥孔有严格的同轴度要求所以以支承轴颈定位加工锥孔以锥孔定位加工支承轴颈，反复多次4．自为基准原则旨在减小表面粗糙度，减小加工余量和保证加工余量均匀的工序，常以加工面本身为基准进行加工，称为自为基准原则。5．便于装夹原则所选择的精基准应能保证定位准确、可靠、夹紧机构简单，操作方便。在上述五条原则中，前四条都有它们各自的应用条件，而装夹原则是始终不能违反的。在考虑工件如何定位的同时必须认真分析工件夹紧，遵守夹紧机构的设计原则二、加工经济精度与加工方法选择加工经济精度加工方法选择•各种加工方法（车、铣、刨、磨、钻、镗、铰等）所能达到的加工精度和表面粗糙度，都是在一定的范围的•任何一种加工方法，只要精心操作、细心调整、选择合适的切削用量，其加工精度就可以得到提高，其加工表面粗糙度就可以减小•加工精度提得愈高，表面粗糙度减小得愈小，则所耗费的时间与成本也会愈大1、加工经济精度可以看出：对一种加工方法来说，加工误差小到一定程度（如曲线中A点的左侧），加工成本提高很多，加工误差很少；加工误差大到一定程度后（如曲线中B点的右侧），即使加工误差增大很多，加工误差却降低很少。说明一种加工方法在A点的左侧或B点的右侧应用都是不经济的所谓加工经济精度是指在正常加工条件下（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。表4-7、4-8、4-9外圆、孔、平面各种加工方法的经济精度及表面粗糙度概念随着机械工业的不断发展，加工精度在不断的提高。各种加工方法的加工经济精度的概念也在发展，其指标在不断提高。根据零件表面（平面、外圆、内孔等）、零件材料和加工精度以及生产率的要求，考虑本厂（或车间）现有工艺条件，考虑加工经济精度等要求选择加工方法。2、加工方法的选择3、机床的选择根据产品变换周期的长短、生产批量的大小、零件表面的复杂程度等因素决定选择数控机床或普通机床。产品变换周期短生产批量大，易选数控机床；普通机床加工有困难或无法加工的复杂曲线、曲面，选数控机床；产品基本不变的大批、大量生产，选专用组合机床；由零件的精度要求，选择精度适宜的机床。三、典型表面的加工工艺路线外圆表面的加工工艺路线孔的加工工艺路线平面的加工工艺路线钢的整体热处理改性工艺一、退火退火是将钢件加热至高于或低于钢的临界温度，经适当保温后随炉或埋入导热性较差的介质中缓慢冷却。其主要目的包括：（1）降低硬度，改善切削加工性（2）细化晶粒，改善组织，提高力学性能（3）消除内应力，防止开裂与变形，或为下一道淬火工序作好组织准备（4）提高塑性和韧性，便于进行冷冲压或冷拉拔加工二、正火正火是将钢件加热到亚共析钢或过共析钢临界温度以上30~50度，保温适当时间后出炉，在静止的空气中冷却的热处理工艺。正火与退火比较，由于冷却速度较快，因而具有生产周期短，设备利用率高、节约能源、成本低等优点。当采用正火与退火均可满足要求时，应优先选用正火。正火的主要目的包括：（1）可获得具有较高强度和硬度的组织，因而可用作不太重要的机械零件的最终热处理；（2）提高低碳钢的硬度，避免粘刀，改善其切削加工性（3）对于过共析钢，正火可以减少或消除网状渗碳体，降低材料的脆性，为球化退火作好组织准备；三、淬火淬火是将钢件加热至亚共析钢或共析钢与过共析钢临界温度以上30~50度，保温适当时间后置于冷却介质中快速冷却的热处理工艺。其主要目的是提高钢的硬度和耐磨性，常用于各种刃具、量具、模具和滚动轴承等。低碳钢的含碳量太低，一般无法淬硬四、回火回火是将淬火后的钢件重新加热至一定温度，保温适当时间后置于空气或水中冷却的热处理工艺。消除淬火时因冷却过快而产生的内应力，降低脆性、提高韧性，同时使零件的尺寸稳定化。因此，钢件淬火后都要进行回火。通常把淬火后高温回火称为调质处理。在硬度相同的情况下，调质后的其他力学性能指标均优于正火，即所谓综合力学性能较好。零件的外圆表面主要采用下列四条基本加工路线来加工1.粗车一半精车一精车2.粗车一半精车一粗磨一精磨3.粗车一半精车一精车一金刚石车4.粗车一半精车一粗磨一精磨一研磨、超精加工、砂带磨、镜面磨或抛光（一）外圆表面的加工路线•应用最广•工件材料可以切削，加工精度≤IT7，表面粗糙度等于或大于Ra0.8μm的外圆表面•如果加工精度要求较低，可以只取粗车或者取：粗车一半精车1．粗车一半精车一精车•黑色金属材料•半精车后有淬火要求•加工精度等于或低于IT6•表面粗糙度等于或大于Ra0.16μm的外圆表面2．粗车一半精车一粗磨一精磨•适用于工件材料为有色金属（如铜、铝），不宜采用磨削加工方法加工的外圆表面•这种方法已有用于尺寸精度为0.lμm数量级和表面粗糙度为0.01μm数量级的超精密加工之中3．粗车一半精车一精车一金刚石车•增加了研磨、超精加工、砂带磨、镜面磨或抛光等精密、超精密加工或光整加工工序•多以减小表面粗糙度、提高尺寸精度、形状和位置精度为主要目的•抛光、砂带磨等则以减小表面粗糙度为主。4．粗车一半精车一粗磨一精磨一研磨、超精加工、砂带磨、镜面磨或抛光•研具材料一般为铸铁、铜、铝或硬木等•研磨剂一般为氧化铝、碳化硅、金刚石、碳化硼以及氧化铁、氧化铬微粉等，用切削液和添加剂混合而成•研磨时，工件作回转运动，研具作轴向往复运动研磨•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，以很小的压力对工件表面进行加工•可使工件表面粗糙度减小至0.02μm•对改变加工面宏观形状和位置精度的能力较弱超精加工•以粘满砂粒的砂带高速回转，工件缓慢转动并作送进运动对工件进行磨削加工•砂带基底质软，接触轮也是在金属骨架上浇注橡胶做成，也属软质，砂带磨有抛光性质•高精度砂带磨可使工件表面粗糙度减小至0.02um砂带磨削•磨削后工件表面粗糙度可减小至0.01m或更小的磨削加工•最大特点是不仅可以加工出表面粗糙度值很小的光整表面，而且亦可得到很高的形状和位置精度•镜面磨削对机床、砂轮粒度、硬度、修整用量及磨削用量等都有很高的要求镜面磨削•用敷有细磨粉或软膏磨料的布轮、布盘或皮轮、皮盘等软质工具，靠机械滑擦和化学作用，减小工件表面粗糙度的加工方法•这种加工方法去除余量通常小到可以忽略，不提高尺寸和位置精度抛光（二）孔的加工工艺路线•多用于大批大量生产盘套类零件的圆孔、单键孔和花键孔加工•其加工质量稳定、生产效率高•当工件上没有毛坯孔时，第一道工序需安排钻孔•当工件上已有毛坯孔时，则第一道工序需安排粗镗孔，以保证孔的位置精度•如果模锻孔的精度较好，也可以直接安排拉削加工。因为拉刀是定尺寸刀具，所以经拉削加工的孔一般为7级精度的基准孔（H7）1．钻一粗拉一精拉•应用最为广泛的加工路线，在各种生产类型中都有应用，多用于中、小孔加工•其中扩孔有纠正位置精度的能力，铰孔只能保证尺寸、形状精度和减小孔的表面粗糙度，不能纠正位置精度•当孔的尺寸精度、形状精度要求比较高，表面粗糙度要求又比较小时，往往安排一次手铰加工•用端面铰刀手铰，可用来纠正孔的轴心线与端面之间的垂直度误差。因为铰刀也是定尺寸刀具，所以经过铰孔加工的孔一般也是7级精度的基准孔（H7）2．钻一扩一铰一手铰•单件小批生产中的箱体孔系加工•位置精度要求很高的孔系加工•在各种生产类型中，直径比较大的孔，例如：φ80mm以上，毛坯上已有位置精度比较低的铸孔或锻孔•材料为有色金属，需要由金刚镗来保证其尺寸、形状和位置精度以及表面粗糙度的要求3．钻或粗镗一半精镗一精镗一浮动镗或金刚镗浮动镗刀块属定尺寸刀具，它安装在镗刀杆的方槽中，沿镗刀杆径向可以自由滑动（见图l-34），其加工精度和表面粗糙度都比较好，生产效率高•用于淬硬零件加工或精度要求高的孔加工•研磨孔属于精密加工•研具：一个圆棒•研磨时：工件作回转运动，研具作往复送进运动。有时亦可工件不动，研具同时作回转和往复送进运动4．钻（或粗镗）一粗磨一半精磨一精磨一研磨或珩磨对上述孔的加工路线作两点补充说明：1）上述各条孔加工路线的终加工工序，其加工精度在很大程度上取决于操作者的操作水平（刀具刃磨、机床调整、对刀等）；2）对以微米为单位的特小孔加工，需要采用特种加工方法，例如：电火花打孔、激光打孔、电子束打孔等。有关这方面的知识，可根据需要查阅有关资料。三）平面的加工路线•铣削加工用得最多。因为铣削生产率高。•近代发展起来的高速铣，其加工精度比较高（IT6～7），表面粗糙度也比较小（Ra0.16～1.25μm）•依据被加工面的精度和表面粗糙度的技术要求，可以只安排粗铣，或安排粗、半精铣；粗、半精、精铣以及粗、半精、精、高速铣1．粗铣一半精铣一精铣一高速铣•刨削加工也是应用比较广泛的一种平面加工方法。同铣削加工相比，由于生产率稍低，因此，从发展趋势上看，不象铣削加工那样应用广泛。•对于窄长面的加工来说，刨削加工的生产率并不低。•宽刀精刨多用于大平面或机床床身导轨面加工，其加工精度和表面粗糙度都比较好，在单件，成批生产中被广泛应用。2．粗刨一半精刨一精创一宽刀精刨、刮研