机械加工工艺基本知识

第7章机械加工工艺基本知识7.1基本概念7.2工件的安装7.3基准及其选择7.4机械加工工艺路线的制定7.5典型零件加工工艺路线举例7.6特种加工7.1基本概念（1）生产过程生产过程指将原材料转变为成品的全过程。生产过程包括原材料运输和保管、生产准备工作、毛坯制造、机械加工、热处理、装配、检测、调试、油漆和包装等。7.1.1生产过程与工艺过程（2）工艺过程生产过程中，直接改变原材料或毛坯的形状、尺寸和性能等，使其成为成品或半成品的过程称为工艺过程。工艺过程主要有毛坯制造工艺过程、机械加工工艺过程、机器装配工艺过程。7.1.2机械加工工艺过程的组成机械加工工艺过程由一系列工序组成。（1）工序工序是指一个或一组工人，在一台机床或一个工作地点对一个或同时对几个工件所连续完成的那一部分工艺过程。划分工序的要点是工人、工作地点及工件三不变并加上连续作业。只要工人、工作地点及工件这三者中改变了一个或不是连续完成的，则构成下一个工序。（2）安装工件经一次装夹后所完成的那一部分工序，称一次安装。一个工序可能经过几次安装。（3）工步以同样的工具，同样的切削用量加工同一个或同一组表面的那部分工作称一个工步。（4）工位一次装夹后，工件与夹具或设备的可动部分一起相对刀具或设备的固定部分所占据的每一个位置。工序是构成工艺过程的基本单元，工步是构成工序的基本单元。7.1.2生产纲领与生产类型（1）生产纲领生产纲领指企业计划期内应当生产的产品产量和进度计划。生产纲领用年产量表示。N零=Nn(1+α+β)N零：零件的生产纲领Q：产品的生产纲领n：每台产品中该零件的数量α：备品百分率β：废品百分率（2）生产类型单件生产成批生产大量生产小批生产中批生产大批生产单件小批生产大批大量生产生产类型零件的年产量（件）重型零件中型零件轻型零件单件生产510100成批生产小批5~10010~200100~500中批100~300200~500500~5000大批300~1000500~50005000~50000大量生产1000500050000生产类型的划分单件生产成批生产大量生产机床设备通用设备通用的和部分专用的广泛使用高效专用设备夹具通用部分使用专用夹具广泛使用高效率夹具刀具和量具一般刀具，通用量具部分采用专用刀具和量具使用高效专用的刀具和量具毛坯手工砂型铸造、自由锻部分采用金属模铸造和模锻机械造型、压力铸造、模锻等工人技术熟练工人技术比较熟练工人调整工要求技术较高，操作要求较低各种生产类型的工艺特征（3）生产纲领与生产类型的关系单件、小批量生产成批生产大批大量生产设备要求低高工人技术水平高低低高生产率生产成本高低7.2工件的安装将工件在机床上或夹具中加以定位和夹紧的过程叫工件的安装或装夹。定位是指保证工件在机床上或夹具中占有正确的位置。夹紧是指工件定位后将其固定，使其在加工过程中承受切削力作用后仍能保持定位位置不变。7.2.1定位工件的六点定位原理A面上三个点限制三个自由度zxyB面上两个点限制两个自由度C面上一个点限制一个自由度yzx三爪自定心卡盘定位限定的自由度用较长的卡爪定位时可限定的自由度xzxzxy用较短的卡抓定位xz前后顶尖定位限定的自由度xzxzy完全定位为保证尺寸B、W、H、L，必须限定的自由度有xyzxzyxyy不完全定位为保证尺寸B、W、H，必须限定的自由度有xzxzyxxyy前后顶尖定位限定的自由度xzxzy用较短的卡爪定位限定的自由度xz超定位xy设计定位元件应满足的基本要求（1）具有较高的制造精度，保证工件定位准确。（2）耐磨性好，提高夹具的使用寿命。（3）具有足够的强度和刚度，以保证在外力作用下不产生影响加工精度的变形。（4）工艺性好，便于加工、装配和更换。7.2.2夹紧力三要素及其确定夹紧力的三要素是大小、方向和作用点。夹紧力的大小要适当，夹紧力过大会造成工件变形，过小则在加工时工件会产生松动，造成工件报废甚至发生事故。确定夹紧力方向的原则：（1）夹紧力的作用方向应垂直于主要定位基准面；（2）夹紧力的作用方向应使所需夹紧力最小；（3）夹紧力的作用方向应使工件变形最小。确定夹紧力作用点的原则：（1）夹紧力的作用点应落在支承元件上或几个支承元件所形成的支承平面内；（2）夹紧力的作用点应落在工件刚性高的部位上；（3）夹紧力的作用点应尽量靠近被加工表面，以减小切削力对工件造成的翻转力矩。7.2.3工件的安装方式（1）直接安装直接找正装夹或划线找正装夹。适用于单件、小批量生产。（2）夹具安装安装快，精度高，对工人技术水平要求不高。适用于成批或大批量生产。7.3基准及其选择在零件图样上需要依据一些点、线、面来确定另一些点、线、面的位置。这些作为依据的点、线、面，称为基准。7.3.1基准的种类基准设计基准：工艺基准在工序图上用以指定加工表面位置的基准在加工中用做定位的基准在工件上用以测量已加工表面位置的基准装配时用以确定零件在产品中位置的基准设计图样上所采用的基准工序基准：定位基准：测量基准：装配基准：作为定位基准的点或线，总是以具体表面来体现的，这种表面就称为定位基准面。例如，轴类零件与盘套类零件，当定位基准均为轴线时，定位基准面却分别是中心孔和内孔。7.3.2定位基准及其选择定位基准分为粗基准和精基准。粗基准指作为定位基准的是未加工过的毛坯表面。精基准指作为定位基准的是加工过的表面。（1）粗基准的选择原则：●选择不要求加工的表面作为粗基准●选择加工余量最小的表面作为粗基准●选择平整、面积足够大、装夹稳定的表面作粗基准●粗基准一般只在第一道工序中使用，以后应尽量避免重复使用床身加工的粗基准（2）精基准的选择原则●基准重合原则：设计基准与定位基准重合。尽可能选用设计基准作为定位基准，这样可避免因定位基准与设计基准不重合而引起的定位误差，以保证加工面与设计基准间的位置精度。●基准统一原则：应使尽可能多的表面加工时都用同一个定位基准，这样有利于保证各加工面之间的位置精度。●自为基准原则：重要表面的精加工，为保证余量小而均匀，可以用该重要表面自身作为定位基准。加工连杆小头孔●互为基准原则：对某些位置精度要求高的表面，可以通过互为基准、反复加工的方法来保证其相互位置精度。●便于装夹的原则。铣床主轴制定机械加工工艺过程的内容及步骤如下：研究图样及其技术要求；选择毛坯的类型；拟订工艺流程（确定主要表面的加工方案和步骤，确定基准，安排热处理）；工序设计（选择机床，工艺装备，工序余量，工序尺寸，切削用量，工时定额等）；编制工艺卡片。7.4机械加工工艺路线的制定毛坯制造粗加工半精加工精加工退火或正火调质淬火时效工艺阶段的划分粗加工阶段半精加工阶段精加工阶段光整加工阶段7.5典型零件加工工艺路线举例一、凸轮轴1.加工精度高的部位：轴颈、凸轮、键槽。2.常用定位方式：两顶尖孔3.主要机加工工序：粗车、粗磨、精磨二、曲轴1.加工精度高的部位：主轴颈、连杆轴颈、键槽。2.常用定位方式：两顶尖孔（或主轴颈）3.主要机加工工序：各轴颈的粗车精车、粗磨、精磨、光整加工。三、缸盖（顶置凸轮轴）1.加工精度高的部位：底面、顶面、气门导管孔、凸轮轴孔。2.常用定位方式：一面两孔3.主要机加工工序：基准先行、先粗后精、先主后次、先面后孔。四、缸体1.加工精度高的部位：底面、顶面、主轴承孔、汽缸孔。2.常用定位方式：一面两孔3.主要机加工工序：基准先行、先粗后精、先主后次、先面后孔。五、连杆1.加工精度高的部位：大小头孔、两端面、大头接合面。2.常用定位原则：互为基准（两端面；大小头孔）3.主要机加工工序：基准先行、先粗后精、先主后次、先面后孔。7.6特种加工电火花（成形与穿孔）加工原理:利用脉冲放电对导电材料的腐蚀作用去除材料，以获得一定形状和尺寸的一种加工方法。电火花线切割加工原理：利用电极丝对工件进行脉冲放电时产生的电蚀作用进行加工。电解加工原理：利用金属在电解液中发生电化学阳极溶解的原理，将工件加工成形。激光加工原理：利用光能经过透镜聚焦后在焦点上达到很高的能量密度，靠光热效应对材料进行加工。表面强化工艺•表面产生残余压应力和冷作硬化层，改善表面质量。•１）喷丸•小直径钢丸高速喷射冲击工件表面。•２）滚压•用滚珠或滚柱冲压，无刃铰刀，无刃拉刀，挤压丝锥等。•３）碾光•金刚石滚轮•４）高能处理•激光