机械加工工艺工艺

第１节基本概念第２节制订工艺规程的方法步骤第一章机械加工工艺规程机械加工工艺第３节工艺尺寸链1．工艺规程是指导生产的主要技术文件合理的工艺规程在（工艺）理论和实践（经验）相结合的基础上制订的。按工艺规程进行生产，可保证产品质量、提高生产效率和降低成本。所以，一切生产人员必须严格执行。2．工艺规程是组织生产和管理的基本依据3．工艺规程是进行技术改造的基本资料§2.1机械加工工艺规程的制订一、工艺规程的作用机械加工工艺：工艺规程二、制订工艺规程的方法及步骤（一）零件图的工艺性分析1．分析(审查)零件图是否完整正确一、工艺规程的作用机械加工工艺：工艺设计2．审查零(备)件材料是否恰当材料：T8机械加工工艺：工艺设计①各要素的形状应尽量简单,面积应尽量小，规格应尽量标准和统一。②刀具能正常工作（易进入,退出和顺利通过加工表面）。如左图，双联斜齿轮齿圈间轴向距离很小，小齿轮不能滚，只能插，但插斜齿轮需专用螺旋导轨，因而结构工艺性不好。③加工面与非加工面应明显分开，加工面之间也应明显分开。④减少刀具或工件装夹次数，提高工效。3．审查零件结构的工艺性⑴零件结构的组成及特点⑵零件结构要素的工艺性机械加工工艺：工艺设计下图列出最常见的零件结构要素的工艺性实例，供分析时参考。机械加工工艺：工艺设计机械加工工艺：工艺设计确定毛坯包括选择毛坯类型及其制造方法1．毛坯类型及特点⑴铸件⑵锻件⑶棒料⑷焊接件⑸冷冲压件2．毛坯的选择（种类的选择）⑴根据图纸要求选⑵根据零件的功能选⑶根据生产类型选⑷具体生产条件选（二）确定毛坯铸铁成本低廉，流动性、吸振性、耐磨性、加工性均较好；强度相对较低。宜做形状复杂的毛坯强度高，宜做强度要求高、形状简单的毛坯成本相对较低，强度较高，宜做强度要求不高的轴类零件的毛坯制造周期短；抗震性差，热变形大。宜做工期紧，批量不大的毛坯接近成品，质量高；但冲模昂贵，多用于大批量生产机械加工工艺：确定毛坯总的要求是：减少肥头大耳，实现少无屑加工。⑴为使加工时工件安装稳定可靠，有些铸件需铸出工艺搭子（如课本P115图6-7），工艺搭子在加工后一般均应切除。3．毛坯形状和尺寸的选择电动机端盖毛坯车床小刀架机械加工工艺：确定毛坯⑵轴瓦、开合螺母外壳等一些分离件应先做成一个整体毛坯，加工到一定阶段后再切开分离。机械加工工艺：确定毛坯⑶为提高生产率，对于类似右图的斜垫圈等小件，可将若干件先合成一个毛坯，加工到一定阶段后再切开分离。机械加工工艺：确定毛坯⑷为便于装夹，对于垫圈一类的件应多件合成一个毛坯，经加工后再切开分离。机械加工工艺：确定毛坯1.基准的概念和分类零件是由若干表面组成，各表面之间都有一定的尺寸和相互位置要求。用以确定零件上点、线、面间的相互位置关系所依据的点、线、面称为基准。基准按其作用不同，可分为设计基准和工艺基准两大类。工艺基准按用途不同，又分为工序基准、定位基准、测量基准和装配基准。（三）选择定位基准机械加工工艺：定位基准的选择设计图样上所采用的基准称为设计基准。轴心线是外圆表面Ⅰ、Ⅱ的设计基准轴心线是小平面Ⅲ的设计基准（1）设计基准机械加工工艺：定位基准的选择（2）工艺基准在工艺中采用的基准称为工艺基准。工序基准工序图上用于确定加工面尺寸、形状、位置所用的基准.装配基准：装配时用以确定零件在部件或产品中位置的基准。定位基准加工时使工件在机床或夹具中占据正确位置所用的基准.测量基准：测量时所采用的基准。机械加工工艺：定位基准的选择在起始工序中，只能选择未经加工的毛坯表面作定位基准，这种基准称为粗基准。用加工过的表面作定位基准，则称为精基准。机加工工艺路线拟定后，就要对每一工序进行设计，具体包括选择每一工序的定位基准，确定每一工步的加工余量、计算工序尺寸及公差、选择机床及工艺装备、确定切削用量及计算工时定额等内容。本节先介绍定位基准选择。定位基准又分粗基准和精基准。机械加工工艺：定位基准的选择2.粗基准的选择（1）非加工表面原则（4）只使用一次的原则（5）表面平整光洁原则当工件上有多个不加工面与加工面之间有位置要求时，则应以其中要求较高的不加工面为粗基准。（3）重要表面原则（2）余量最小原则粗基准选择的要求应能保证加工面与不加工面之间的位置要求和合理分配各加工面的余量，同时要为后续工序提供精基准。可按下列原则选择：机械加工工艺：定位基准的选择Δ加δHHA±δAB±δBhminhman加加加HH若用底面1定位，加工台阶2时，∵定位基准与设计基准不重合，设加工台阶2时的加工误差为Δ加，则即尺寸h的变动范围不只是加工误差Δ加，还包括顶面3的尺寸公差δh，δh是∵基准不重合带入的，∴叫基准不符误差。，在设计时，标注尺寸应考虑加工工艺的需要，尽可能从定位基准开始标注，加工时，可直接使用设计基准作为定位基准，可以消除因基准不重合而产生的误差。即要符合基准重合的原则。3.精基准的选择（1）基准重合原则选择精基准时,应能保证加工精度和装夹可靠方便,可按下列原则选。hmin＝hhmax＝h+δH+Δ加采用设计基准作为定位基准称为基准重合用加工过的表面作定位基准，则称为精基准∴δh＝hmax-hmin＝δH+Δ加机械加工工艺：定位基准的选择（1）基准重合原则（2）基准统一原则在工件的加工过程中尽可能地采用统一的定位基准称为基准统一原则（也称基准单一原则或基准不变原则）工件上往往有多个表面要加工，会有多个设计基准。要遵循基准重合原则，就会有较多定位基准，因而夹具种类也较多。为了减少夹具种类，简化夹具结构,可没法在工件上找到一组基准,或者在工件上专门设计一组定位面，用它们来定位加工工件上多个表面，遵循基准统一原则。注意：“基准统一”和“基准重合”是两个不同的概念。“基准重合”是针对一个工序的某一加工而言，可避免该加工要求的ΔB；而“基准统一”是对几个工序或整个工艺过程而言，采用“基准统一”原则时不一定没有ΔB。3.精基准的选择机械加工工艺：定位基准的选择（1）基准重合原则（2）基准统一原则（3）大、精、稳原则尽可能选择面积较大、精度较高的表面作定位基准。保证装夹稳定可靠、夹具结构简单、操作方便（4）自为基准原则（5）互为基准原则3.精基准的选择机械加工工艺：定位基准的选择精、粗基准选择的各条原则，都是从不同方面提出的要求。有时，这些要求会出现相互矛盾的情况。甚至在一条原则内也会存在相互矛盾的表面。这就要求全面辩证地分析，分清主次，解决主要矛盾。关于工艺路线的拟定，目前还没有一套精确的计算方法或固定的办法，而是采用经过生产实践总结出的一些带有经验性和综合性的原则。（四）拟定工艺路线编制工艺规程大体分两步：一是拟定加工工艺路线二是确定工序尺寸、选定设备与工艺装备、制订切削规范和工时定额其中拟定工艺路线是制订工艺规程的关键一步。机械加工工艺：工艺设计1.表面加工方法的选择总要求是：要满足加工质量、生产率和经济性要求。（１）加工经济精度和经济粗糙度的概念经济精度（经济表面粗糙度）(见课本P83)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）所能达到的加工精度（表面粗糙度）。机械加工工艺：拟定工艺路线（２）选择加工方法时考虑的因素１）工件材料的性质２）工件的形状和尺寸淬火钢精加工用磨削,有色金属的精加工要用高速精细车或精细镗（金刚镗）如IT7的孔可分别用镗、拉、铰、磨；平面，可分别用铣、刨、磨的加工方法如表面纹路方向的要求，铰削和镗削孔的纹路方向与拉削的纹路方向不同，应根据设计的特殊要求选择相应的加工方法应充分利用现有设备和工艺手段，有时，因设备负荷的原因，需改用其它加工方法３）生产类型４）具体生产条件５）特殊要求平面和孔在大量生产中采用拉削。单件小批生产则采用刨削、铣削平面和钻、扩、铰孔机械加工工艺：拟定工艺路线2.划分加工阶段加工质量要求较高时，都应划分阶段。一般可分为粗加工、半精加工和精加工三个阶段。（1）各加工阶段的主要任务1）粗加工阶段2）半精加工阶段3）精加工阶段其任务是切除毛坯大部分余量，使毛坯接近成品的形状和尺寸其任务是留下精加工余量后使主要表面达到一定的精度，为精加工（如精车、精磨）做好准备。并完成一些次要表面的加工，如扩孔、攻螺纹、铣键槽等。其任务是保证各主要表面达到规定的精度和表面粗糙度。机械加工工艺：拟定工艺路线另外有些零件加工中还有：●光整加工阶段●超精密加工阶段●荒加工阶段主要目的是获得很高的尺寸精度、降低表面粗糙度或使其表面得到强化。一般不用来提高位置精度。其任务是保证各主要表面达到规定的精度和表面粗糙度。当毛坯余量特别大，表面非常粗糙时，为能提高毛坯质量、及时发现毛坯缺陷，减少运输量，在粗加工阶段前还有荒加工阶段。荒加工阶段常在毛坯制造车间进行。机械加工工艺：拟定工艺路线２.划分加工阶段的原因上述划分加工阶段并应用时要灵活掌握（１）保证加工质量（２）有利于合理使用设备（３）便于安排热处理工序（４）便于及时发现毛坯缺陷（５）保护精加工和光整加工过的表面工件加工划分阶段后，粗加工造成的加工误差，可通过半精加工和精加工逐步得到纠正，保证加工质量。划分加工阶段后，就可充分发挥粗精加工设备的特点，避免以精干粗，做到合理使用设备。热处理引起的变形又可在精加工中消除，使冷热加工工序配合得更好。毛坯的各种缺陷，粗加工时即可发现，便于处理，以免造成工时和费用的浪费。机械加工工艺：拟定工艺路线（五）确定工序集中与分散的程度１.工序集中和工序分散的概念２.工序集中和工序分散的特点３.工序集中与工序分散的选用４.CNC机床划分工序的方法（1）刀具集中分序法（2）粗、精加工分序法（3）按加工部位分序法单件小批用工序集中；大批大量生产用工序分散或工序适当集中。目前发展趋向为工序集中，CNC机床上加工工序十分集中采用高效专用设备及工装，装夹次数少，生产率高；设备及工装结构复杂，投资大采用通用设备及工装，调整简单和维修方便，易适应产品更换。机械加工工艺：拟定工艺路线（六）加工顺序的安排（1）基准先行（2）先面后孔（3）先主后次（4）先粗后精、粗精分开综上所述,一般机械加工的顺序是:先加工精基准→粗加工主要面→精加工主要面→光整加工主要面→超精加工主要面,次要面的加工穿插在各阶段间进行。１.机械加工工序的安排原则选为精基准的表面，应安排在起始工序先进行加工，以便尽快为后续工序的加工提供精基准因为平面的轮廓平整，安放和定位比较稳定可靠，若先加工好平面，就能以平面定位加工孔，保证平面和孔的位置精度先加工主要表面、主要孔，后加工次要表面、次要孔机械加工工艺：工序设计２.热处理工序的安排机械加工工艺：工序设计常用热处理方法名称定义应用退火将工件加热到相变温度以上保温一段时间，然后缓慢冷却（一般为炉冷）1.降低硬度，提高塑性，改善切削加工性能；2..消除内应力。正火加热到相变温度以上保温一段时间，然后空冷用于低、中碳钢细化组织，增强硬度和韧性，减少内应力，改善切削加工性能淬火加热到相变温度以上保温一段时间，然后快速冷却1.提高硬度和耐磨性2.提高强度回火加热到相变温度以下保温一段时间，然后空冷或油冷1..降低淬火后的脆性，.消除内应力2.提高钢的塑性和冲击韧性调质淬火后的高温回火获得很高的韧性和足够的强度使其具有良好的综合机械性能渗碳将工件放入渗碳介质（固体、气体或液体）中，加热到900~950℃，保温，使碳原子渗入表层渗碳后进行淬火可使零件表层具有高的硬度和耐磨性而心部保持原有的韧性和塑性氮化向工件表层渗入氮原子形成氮化层的过程提高表层硬度和耐磨性，以提高疲劳强度和抗腐蚀性。因氮化低（500~560℃），变形很小，氮化后只需精磨或研磨即可２.热处理工序的安排•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：淬火后高温回火预备热处理最终热处理去除内应力处理位置：粗加工前目的：改善切削性能，消除内应力位置：半精加工后精加工前目的：提高表面强度、硬度位置：粗加工前、后，半精加工后，精加工前目的：消除内应力，防止变形、开裂。•淬火、渗碳、氮化等•自然时效•人工时效机