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机械加工工艺设计 工程实践课程 “工艺设计”单元理论辅导 主讲教师：王利民 一、机械加工工艺过程的基本概念 n工艺就是制造产品的方法。 n机械加工工艺过程就是在机械加工车间生 产机械产品的过程，也就是直接用来改变 原材料或毛坯的形状、尺寸，使之变为成 品的过程。 n制订零件机械加工工艺过程就是“机械加工 工艺设计”。 n机械加工工艺过程包括如下的组成部分： 工序、工步、走刀；定位、安装。 n工序：是组成工艺过程的基本单元。是指 一个(或一组)工人，在一台机床上(或一个 工作地点)，对一个(或同时几个)工件连续 加工所完成的那一部分机械加工工艺过程 。 n工步：是在加工表面不变、切削工具不变 、切削用量不变的条件下所连续完成的那 部分工艺过程。 n走刀：是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 每一次切削所完成的那部分工艺过程。 n定位：是工件在加工之前，使其在机床上 或夹具中占据一正确的位置。 n安装：是工件定位后加以夹紧的过程。 n在制定机械加工工艺时，一般根据零件生 产类型的不同制定相应的工艺。零件生产 类型可分三种： n单件生产：单个地生产某一零件，很少重 复，甚至完全不重复的生产。 n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。 成批生产可分为小批生产、中批生产和大 批生产。 n大量生产：经常重复地进行一种零件某一 工序的生产，为大量生产。 n如图所示轴的加工内容有： n车两端面、钻两端中心孔、粗车各外圆、 半精车各外圆及切槽、倒角、车螺纹 、磨 各外圆、磨台肩面。 单件小批生产工艺过程 工序工序内容设备 1 分别车两端面、钻两端中心孔；粗车各外圆 ；半精车各外圆及切槽、倒角；车螺纹 。 车床 2磨各外圆至要求，靠磨台肩面。磨床 成批生产工艺过程 工序工序内容设备 1分别车端面、钻两端中心孔车床 2粗车各外圆车床 3 半精车各外圆及切槽、倒角 车床 4车螺纹车床 5磨各外圆至尺寸要求，靠磨台肩面磨床 二、零件表面的加工方法简介 n车削加工：车削加工主要用于加工各种回 转表面，如 图。 n钻削加工：用于在实体材料上钻孔或在已 有孔的前提下对孔进行加工等，如图。 (a)在实体材料上加工孔(b)对已有孔进行加工 n铣削加工：可以加工平面、台阶面、沟槽 、螺旋形表面及各种曲面等，如图。 (a)铣平面 (b)铣内凹面 (c)铣外凸面 (e)铣键槽 (d)铣螺旋槽 n刨削加工：用在单件小批生产中，加工平 面、直槽、成形面等，如图。 n磨削加工：用于加工外圆面、内圆面、平 面、成形面、螺纹和齿轮等各种表面，如 图。 三、制订机械加工工艺过程的步骤 1.选择零件加工的毛坯类型 n轴类毛坯：常用碳钢、合金钢，毛坯多用 型材、锻件。 n盘套类毛坯：常用碳钢、合金钢、铸铁、 铸钢，毛坯多用型材、锻件、铸件。 n支架箱体类毛坯：常用铸铁、铸钢，毛坯 多用铸件，单件小批量生产时也可采用焊 接件毛坯。 2.选择零件表面的加工方案 n外圆加工方案 方案加 工 方 法精度等级 （IT） 表面粗糙度Ra 值（m） 1 粗车12115012.5 2 粗车半精车1096.33.2 3 粗车半精车精车861.60.8 4 粗车半精车粗磨871.60.8 5 粗车半精车粗磨 精磨 650.80.2 n内圆加工方案 方 案 加 工 方 法精度等级 （IT） 表面粗糙度Ra 值（m） 1钻12112512.5 2钻扩111012.56.3 3钻扩铰983.21.6 4粗车12112512.5 5钻或粗车半精车1096.33.2 6钻或粗车半精车精车873.21.6 7钻或粗车半精车粗磨871.60.8 8 钻或粗车半精车粗磨 -精磨 760.80.4 n平面加工方案 方 案 加 工 方 法精度等级 （IT） 表面粗糙度 Ra值（m） 1粗铣(刨)12112512.5 2粗铣(刨)半精铣(刨)111012.56.3 3粗铣(刨)半精铣(刨)精铣(刨 ) 983.21.6 4粗铣(刨)半精铣(刨)粗磨871.60.8 5 粗铣(刨)半精铣(刨)粗磨 精磨 760.80.4 6粗车12112512.5 7粗车半精车1096.33.2 8粗车半精车精车873.21.6 n螺纹加工： n有车螺纹、铣螺纹、磨螺纹、攻螺纹、套 螺纹、搓螺纹和滚螺纹等。 n齿形加工方法： n有铣齿、插齿、滚齿等。 3.定位基准的选择 n定位基准：工件在加工过程中，用于确定 工件在机床或夹具上的正确位置的基准。 n三类典型零件定位基准常作如下选择： n阶梯轴类零件：常选择两端中心孔作为定 位基面。如图所示。 n盘套类零件：一般以轴线部位的孔作为定 位基面，常采用心轴装夹，如左图。 n支架箱体类零件：多选择主要平面（即装 配基面）作为定位基面，采用压板、螺栓 装夹，加工轴承孔等，如右图。 4.拟定零件加工工艺路线 n拟定工艺过程就是把零件各表面的加工，按 先后顺序作合理的安排，一般考虑以下三条 原则： n先粗后精：先进行粗加工、半精加工，再进 行精加工。 n先主后次：主要表面先加工，次要表面的加 工可穿插在主要表面加工工序之间，或稍后 进行。要注意退刀槽、倒角等的安排。 n先基准后其他：精基准面应在一开始就进行 加工，因为后续加工要用它来定位。 n热处理工序的安排：是由热处理的目的及 其方法决定的，并与零件的材料有关。具 体方法的选择及其工序安排参见图 。 热处理工序在工艺过程中的安排 n检验工序安排：一般安排在粗加工完成结 束以后，重要工序加工前后，及零件全部 加工结束之后进行。 n工序的加工余量：经验估计法的加工余量 （回转表面为半径方向余量，平面为单边 余量）简述如下： 粗加工余量约为11.5； 半精加工余量约为0.5l； 精加工余量约为0.2 0.5； 磨削余量约为0. 15-0. 25。 n确定各工序所用的设备、刀具。 n填写工艺文件。 四、典型零件机械加工工艺规程示例 1.传动轴机械加工工艺规程 传动轴的材质为40Cr，生产数量500 件。 传动轴技术要求为：调质处理HB220 240，如图所示。 传动轴工艺规程卡片 工 序 工 种 工序内容 加 工 简 图 设 备 1 下 料 圆钢60260 锯 床 2车 车一端面见平 ；调头，车另 一端面保证总 长250。 车 床 3车 钻一端中心孔 ；钻另一端中 心孔。 车 床 工 序 工 种 工序内容 加 工 简 图 设 备 4车 用尾架顶尖 顶住，粗车 三个台阶。 调头，用尾 架顶尖顶住 。粗车另外 四个台阶。 车 床 工 序 工 种 工序内容 加 工 简 图 设 备 5热 调质处理 HB220240 6钳 修研两端中心 孔 车 床 工 序 工 种 工序内容 加 工 简 图 设 备 7车 双顶尖装夹，半 精车二个台阶。 切槽二个，倒角 二个。 调头，双顶尖装 夹，半精车余下 的三个台阶。切 槽三个，倒角四 个。 车 床 工 序 工 种 工序内容 加 工 简 图 设 备 8车 双顶尖装夹， 车螺纹M24 X 15。 车 床 9钳 划键槽加工线 。 工 序 工 种 工 序 内 容加 工 简 图 设 备 10铣 铣两个键槽， 键槽深度比图 样规定尺寸多 铣0. 25mm,作 为磨削的余量 。 铣 床 11钳 修研两端中心 孔 车 床 工 序 工 种 工序内容加 工 简 图 设 备 12磨 磨一端两个 外圆； 调头，磨另 一端两个外 圆。 外 圆 磨 床 13检检验 2. 接盘机械加工工艺规程。 接盘材质为45钢，生产数量500件。 接盘技术要求为：调质处理HB220 240，如图所示。 工序号工种工 序 内 容加 工 简 图设备 1锻锻造毛坯 2车 三爪自定心卡盘夹 小端，粗车大端面 见平，粗车大外圆 至96。 车床 接盘加工工艺规程卡片 工序号工种工 序 内 容 加 工 简 图设备 3车 调头夹大端，粗车 小端面保证总长52 ，粗车小外圆至 57长31，粗车孔 至33。 车床 4热调质处理B220240 工序号工种工 序 内 容 加 工 简 图设备 5车 半精车大外圆至图 纸要求94,半精车 大端面保证94外 圆长20，倒角1 450 车床 6车 半精车小端面保证 总长51，半精车小 外圆至54，半精 车台阶端面保证小 外圆长31.5，内、 外倒角1450 车床 工序号工种工 序 内 容 加 工 简 图设备 7车 精车小端面保证总 长50.5，精车孔至 35+0.025，精车小外 圆至55-0.019 ，精 车台阶端面保证小 外圆长31。 车床 8车 顶尖、心轴装夹， 精车大外圆端面保 证外圆长19+0.021 。 车床 工序号工种工 序 内 容 加 工 简 图设备 9钳 划圆弧槽线，划 16孔中心线 10铣 圆工作台一三爪自 定心卡盘装夹，铣 宽16深8的圆弧槽。 铣床 11钻 圆工作台一三爪自 定心卡盘装夹，钻 16通孔。 钻床 12检 检验 3.支座机械加工工艺规程。 接盘材质为HT200钢，生产数量500件。 支座如图所示。 支座加工工艺规程卡片 工序号工种工 序 内 容加 工 简 图设备 1铸铸造毛坯 2钳划底面A加工线。 3刨 平口钳装夹工件； 粗刨底面A； 半精刨底面A。 刨床 刨刀 工序号工种工 序 内 容 加 工 简 图设备 4钳划两个11孔线。 5钳 平口钳装夹工件； 钻两个11通孔； 锪两个18台阶孔 。 钻床 麻花 钻 锪钻 工序号工种工 序 内 容 加 工 简 图设备