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第五章 典型表面加工工艺简介 61 外圆表面加工一、 外圆车削所能达到的精度粗车： 12.56.3 m 半精车： 6.33.2m精车：1.6m （低于1.6m。一般采用磨削较为经济）二加工路线方案表面粗糙度要求为1.6m 时，应采用 ：粗车半精车精车 表面粗糙度要求为0.80.2m 时：粗车半精车粗磨精磨62 内孔加工表面一 对于中小直径的精密孔（ m）应采用：钻扩粗鉸精鉸二 对于铸出或锻出的精密孔（ m）应采用：粗镗半精镗精镗三 对于较大的精密孔（ m）应采用：粗镗半精镗粗磨精磨63 加工工件平面一 成批生产一般的平面应采用：粗铣半精铣精铣二 加工精度较高的淬硬平面应采用：粗铣半精铣粗磨精磨三 单件小批生产斜面、平面 应采用：粗刨半精刨精刨第六章 工艺规程设计 61基本概念1. 机械加工工艺过程:是指用机械加工的方法改变毛坯的尺寸、形状和相对位置,并将它加工成零件的全过程。2. 机械加工工艺规程:将零件的机械加工工艺过程用文件的形式规定下来的工艺文件。3. 工序:由一个或一组工人在一个工作地点对同一个或对同几个零件所连续完成的那一部分工艺过程称为工序。4. 工步:在加工表面、切削刀具和切削用量都不变的情况下所完成的那一部分工艺过程。5. 走刀:在一个工步中,如果工件的加工余量需几次切除,则每一次切削就称为一次走刀。6. 生产纲领:是指零件包括废品率和备品率在内的年产量。7. 批量:按零件的生产纲领,一年内分期分批地投入生产时,每批零件的数量。按批量的大小可分为三种生产类型：单件小批生产、成批生产和大批大量生产。（注：不同的生产类型，拟订零件的机械加工工艺路线时有极大的不同）62工艺规程设计一.定位基准的选择1. 粗基准的选择原则应首先保证工件特别重要表面的加工余量均匀(如车床床身的加工，参见教材P 303 图712) 一般情况下，应以加工余量最小的表面或者以不需要加工的表面为粗基准，使工件加工以后的壁厚均匀。（参见图710）一般情况下粗基准只在机械加工的第一道工序中使用一次，以后不应重复使用，避免毛坯面多次定位而出现较大的定位误差。2. 精基准的选择原则 基准重合原则（应尽量选用设计基准和工序基准为定位基准）； 基准统一原则（应尽可能选用能够加工多个工件表面的定位基准为精基准）； 互为基准原则（当两个工件表面相互位置精度要求很高时，可以互为定位基准，进行多次精加工。如：图718） 自为基准原则（当工件表面的加工余量较小时，应将加工表面本身作为精基准。如：图720）二. 零件的结构工艺性既能满足机器使用要求、结构形状较为简单、而且便于制造加工的零件结构具有良好的零件结构工艺性，否则，零件的结构工艺性差。为改善零件的结构工艺性，结构设计时应注意的几项主要原则： 加工表面形状应尽量简单，且应与所使用的刀具形状相一致，以便于加工； 加工表面的形状应有利于刀具的切入或切出； 应尽量减少加工表面的加工面积和零件重量； 零件上类似的形状结构尺寸应尽量统一，以减少刀具的种类和换刀次数。具体参见教材P296 表74 零件结构工艺性图例。三机械加工工艺路线的拟定1. 加工阶段的划分粗加工阶段：其加工目的是尽快切除工件毛坯上的大部分余量或为下一步的半精加工作准备。 半精加工阶段加工目的是为精加工作准备或作为中等精度加工表面的最终工序。 精加工阶段其加工目的是使加工表面获得较高的加工精度。 光整加工阶段采用磨削、研磨、刮研等加工手段，使加工表面达到极高的加工精度和表面粗糙度。一般来说，为减少工件的切削变形，并合理地使用新旧机床，零件的粗精加工要分开进行。2. 工序的集中与分散工序集中：将一个零件的工艺过程集中在较少的工序数目内完成，则被称为工序集中。工序分散：将一个零件的加工工艺过程分散到多道工序内完成，则被称为工序分散。选择工序集中或工序分散的原则： 从生产类型考虑：单件小批量生产时，一般采用通用切削加工机床，此时宜采用工序集中，以简化组织工作，但生产效率低；成批生产时，宜采用适当的工序分散，以简化工序内容，便于使用专用高效机床，提高生产效率；大批大量生产时，一般采用自动加工机床或自动加工生产线等高效加工设备，此时又必须采用工序集中。 从工件的尺寸和重量方面考虑：对重型或大型工件，运输和安装费工费，且不易将工件找正时，宜采用工序集中。 若工件的结构形状复杂、不易安装定位时，又宜采用工序集中，以减少工序辅助时间。3. 加工顺序的安排零件上有许多表面要加工，哪些表面先加工?哪些表面后加工?在考虑各表面的机械加工顺序时，应遵循下列原则：基面先行（先加工定位基准面，后加工其他面）；先主后次（先加工主要表面，后加工次要表面）；先面后孔（先加工平面，以加工过的平面为定位精基准，后加工各主要孔）；先粗后精（先安排粗加工工序，后安排精加工工序，防止工件受力变形）。4. 热处理工序的安排 以改善工件材料切削加工性为目的的热处理如退火与正火，应安排在粗加工之前进行，为消除内应力的调质处理，应安排在粗加工后进行。 以提高材料的强度、表面硬度和耐磨性为目的的热处理如淬火、表面渗碳等，应安排在粗磨之后、精磨之前进行； 时效处理：以消除毛坯内应力为目的时，只需安排一次时效处理。应安排在粗加工后进行；对于精度要求较高的铸件，应在半精加工之后安排第二次时效处理。四典型箱体零件的机械加工工艺路线的拟定一般箱体类零件的机械加工工艺过程（单件小批生产）： 划线（保证主轴孔和箱体底平面的加工余量足够）； 粗加工底平面（以箱体顶面为定位基准，按画线找正）； 粗加工箱体顶面及其他平面； 粗镗主轴孔和各轴承孔； 时效处理（去内应力）； 精加工底平面； 半精加工其余各平面； 半精镗、精镗各主要孔； 加工其余各次要表面； 检验入库。五工艺过程拟定举例 试拟定成批生产图示拨叉零件的工艺路线，并画出各工序的工序图。 解： 拟定工艺路线如下：10 车： 钻、扩、鉸 25H7 孔至图纸尺寸；车端面B20 铣： 复合粗铣A、C端面30 铣： 复合半精铣A、C 面40 镗： 粗镗、半精镗R30 半圆弧至图纸尺寸50 钻： 钻M8 螺纹底孔至7；锪螺孔端面；攻丝M860 钳工： 去毛刺70 检验入库。各工序的工序简图如下：工序图的画法：工序图是表达本工序所要加工的工件表面，以及加工这些表面所必须的定位和夹紧的方法。工序图的画法及要点如下： 本工序所要加工的工件表面用粗实线表示，其余表面用细实线表示； 用符号表达本工序要加工的工件表面所必须限制的自由度和夹压点； 标注本工序所要加工的工件表面的有关尺寸、粗糙度和形位公差。63工艺尺寸链的解算 一什么是工序尺寸？如上图所示，箱体上孔的中心高为H，有较高的加工精度要求。镗孔时，以箱体底平面为定位基准面，将工件安放在机床的工作台面上。由于不方便直接测量H的尺寸，只能通过测量H尺寸来间接保证孔的中心高H的尺寸。尺寸H在零件设计图上并未标注出来，但在加工过程中必须知道。尺寸H就是工序尺寸。零件图上未标注但在加工过程中需要知道的工件尺寸称为工序寸尺。工序尺寸必须借助于工艺尺寸链的计算才能求得。2工艺尺寸链图及其封闭环、组成环的确定工艺尺寸链图：按工序图上的尺寸关系所作出的尺寸封闭图形。为求上图所示箱体的工序尺寸H，可根据工序图有关尺寸，画出工艺尺寸链图：工艺尺寸链图中的每一个尺寸都称为环。环可分为封闭环和组成环，组成环又可分为增环和减环。增环和减环采用在尺寸符号上画箭号来表示。（如: 表示增环； 表示减环；A表示封闭环）。尺寸链中某环的尺寸是在加工过程中间接得到的，则称该环为封闭环。尺寸链中，除了封闭环以外的所有环都称为组成环。当某个组成环的尺寸增大时，封闭环的尺寸也随之增大，则该环称为增环。当某个组成环的尺寸增大时，封闭环的尺寸随之减小，则该环称为减环。增环和减环的判断方法：增环和减环，可以按其定义进行判断，但在实际解题中，建议采用更为简便实用的方法：在工艺尺寸链图中，按顺时针（也可按逆时针）方向画单向箭号（如上图所示），与封闭环的箭号方向相反的组成环为增环；与封闭环的箭号方向相同的组成环为减环。需要强调的是，封闭环的判断正确与否，直接关系到解题计算的正确性，如封闭环判断错误，则将得到完全错误的计算结果。3工艺尺寸链解算方法步骤 根据题意，画工艺尺寸链图； 判断并指出封闭环，标注增环和减环； 根据工艺尺寸链计算公式，分别计算封闭环的基本尺寸、封闭环的上偏差、封闭环的下偏差，移项后，求得未知数4工艺尺寸链解算举例 例题：图示偏心轴零件的A表面需进行渗碳处理，渗碳层厚度要求为0.80.5mm。零件上与此有关的加工过程如下： 精车A 面，保证尺寸38.4 mm； 渗碳处理，控制渗碳层深度为t ; 精磨A面，保证尺寸38 mm，同时保证渗碳层深度达到规定要求。试确定t 的数值。解： 画工艺尺寸链图（如上右图所示）； 根据题意判断可知：渗碳层所要求的深度尺寸0.5 为封闭环； 计算工序尺寸：由封闭环的基本尺寸公式： 0.5t+19.0-19.2 得 t=0.7由封闭环的上偏差公式： 0.3 ES t+0+0.05 得 ES t =+0.25 由封闭环的下偏差公式： 0EI t - 0.0080 得 EI t = +0.008故 t 0.7 mm 。四装配工艺1装配尺寸链的建立装配尺寸链：机械产品或部件在装配过程在，由相关零件的有关尺寸所组成的尺寸封闭图形。装配尺寸链图中，装配精度尺寸就是封闭环！ 解题类型有两种：正计算（用于校核）：从已确定的各组成环尺寸及其上下偏差，校核计算封闭环（装配精度）能否达到设计要求。 反计算（用于设计）：已知封闭环（即装配精度）尺寸，求解各组成环的尺寸及其上下偏差。 重点掌握反计算方法。2装配方法的选择选择装配方法，实质上就是研究以何种方法来保证装配精度。常用的装配方法有：完全互换法（其包括等公差法和等精度法）；选择装配法；修配装配法和调节装配法。本课程仅要求学生掌握等公差法。等公差法的特点和适用场合等公差法的优点是: 装配工作简单,生产效率高; 缺点是对相关零件的制造精度要求高。当尺寸链中的环数较多时，零件由于加工精度高而造成加工困难。等公差法适用于尺寸链环数较少，装配精度要求不高的场合。 等公差法的解题方法步骤 根据题意,画出装配尺寸链图，指出封闭环； 计算各组成环的平均公差： T= 其中：n：总环数 按各组成环尺寸的加工难易程度，在平均公差的基础上调整并确定它们的公差大小，且留下一个组成环为协调环（应根据装配图，选择形状简单、易于加工的零件尺寸作为协调环）。公差的调整原则是： 容易加工的组成环尺寸，给予较小的公差；难加工的组成环尺寸，给予较大的公差。 尺寸相近，加工方法相同的组成环，它们的公差取成相等。 公差带的分布位置按“入体原则”确定。入体原则：相对于孔的包容尺寸，应标注成单向正偏差，如：20；相对于轴的被包容尺寸，应标注成单向负偏差，如30。 对于孔的中心距位置尺寸，应标注成对称公差，如：500.3 。 解算装配尺寸链，求协调环的上、下偏差。 验算： T(A)= (封闭环的公差应等于各组成环的公差之和) 。3 “反计算”法计算举例如下左图所示： 某汽车发动机曲轴的轴向间隙设计要求为 A=0.020.14 mm。已知：A=45 , A=5 , A=34 , A=6 。试用完全互换装配法确定有关零件的尺寸和极限偏差。解：画装配尺寸链图，判断可知：轴向间隙尺寸 A为封闭环。由封闭环基本尺寸公式： A= 45 - 5 34 6 0故： A= 0 计算平均公差 T= = = 0.03 按加工的难易程度，确定各组成环公差：（选A 为协调环）T(A) = T(A) = +0.015 , T(A) = +0.05按“入体原则”确定各组成环公差带位置： A = 5A = 34 A = 6 求协调环的极限偏差由封闭环的上偏差公式： 0.14ES(A)- (-0.015-0.05-0.05)解得: ES(A)= +0.06由封闭环的下偏差公式： 0.02= EI(A)- ( 0+0+0 )解得: EI(A)= +0.02故: A = 45 检查: T(A) = 0.04 公差大小合理。 验算： T( A)+T(A)+T(A)+T(A)= 0.04+0.015+0.05+0.015 =0.12= T(A) 计算正确。5“正计算”法解题方法和步骤：（用于校核已设计好的零件的各组成环尺寸能否满足装配精度要求） 根据题意画出装配尺寸链图； 由已知的各组成环尺寸计算封闭环的尺寸和极限偏差； 校核原设计尺寸和公差是否合理： 能否满足装配精度要求？ 各组成环的公差大小是否合理？ 各组成环的上下偏差是否按“入体原则” ？（协调环除外）。 正计算解题举例： 如上图所示为车床离合器装配图，要求