第六章　机械加工工艺规程的制定

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：N＝Qn(1+α％）（1+β%）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：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；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。２．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。(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Ⅰ时，以设计基准A和底Ｂ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h2δh20对刀;可见，尺寸h1δh10是通过尺寸h0δh0和尺寸h2δh20间接保证的。CA(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１．切削加工工序(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２．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；(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+δ1Zmax=Z+δ2=Zmin+δ1+δ22.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Ａ0、Ａ1和Ａ2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Ａ0为封闭环。A0A1A2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Ａ1，Ａ2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。1A2A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IT6～IT9，Ra为6.3～0.4μm；(2)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Q235Ａ、Q255ＡQ275Ａ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１.零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Ａ－Ｂ的劲向跳动的允差为0.016；φ50h5段轴劲对轴线Ａ－Ｂ的允差为0.016mm;端面对轴Ａ－Ｂ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0.8～1.2mm,淬硬度为HRC58～62。2.工艺分析