机械制造工艺学12

1、机械制造工艺学机械制造工艺学 2007.2苏州大学应用技术学院机电工程系绪论绪论 机械制造工艺学机械制造工艺学 : 以机械制造中的工艺问题为研究对象的一门应用学科。以机械制造中的工艺问题为研究对象的一门应用学科。机械制造工艺：机械制造工艺： 各种机械的制造方法和制造过程的总称。各种机械的制造方法和制造过程的总称。 包括：包括：零件的毛坯制造、机械加工、热处理、产品的装配零件的毛坯制造、机械加工、热处理、产品的装配等等。等等。研究的主要工艺问题：研究的主要工艺问题： 质量、生产率、经济性质量、生产率、经济性1、保证和提高产品的质量：、保证和提高产品的质量： 包括零件的加工精度、加工表面质量、包括

2、零件的加工精度、加工表面质量、整机的装配精度、使用性能、使用寿命、可靠整机的装配精度、使用性能、使用寿命、可靠性。性。2、提高劳动生产率：、提高劳动生产率： 提高切削用量；改进工艺和方法；提提高切削用量；改进工艺和方法；提高自动化程度。高自动化程度。3、经济性（降低成本）：、经济性（降低成本）： 节省、合理选择原材料，改进、合理节省、合理选择原材料，改进、合理使用现有设备，采用新材料、新工艺、新的高使用现有设备，采用新材料、新工艺、新的高效设备效设备目的：目的： 初步具有分析和解决工艺问题的能力及一定初步具有分析和解决工艺问题的能力及一定的自学工艺理论、新工艺、新技术的能力。的自学工艺理论、新

3、工艺、新技术的能力。要求：要求： 1、掌握、掌握 机械制造工艺的基本理论，学会进行工机械制造工艺的基本理论，学会进行工艺分析、实验研究的方法；艺分析、实验研究的方法； 2、具有制订一般零件的机械加工工艺规程和制、具有制订一般零件的机械加工工艺规程和制订一般产品的装配工艺规程的初步能力；订一般产品的装配工艺规程的初步能力； 3、了解机械制造中的新技术、新工艺和发展动、了解机械制造中的新技术、新工艺和发展动向。向。课程特点：课程特点：v实践性强实践性强 学科内容来源于生产和科研实践，工艺理论学科内容来源于生产和科研实践，工艺理论的发展又促进、指导生产的发展。目的是应用。的发展又促进、指导生产的发展

4、。目的是应用。v涉及面广涉及面广 涉及毛坯制造、热处理、机械加工、装配、涉及毛坯制造、热处理、机械加工、装配、加工方法、加工设备、工艺装备、物流、信息、管加工方法、加工设备、工艺装备、物流、信息、管理。理。v灵活多变灵活多变 工艺理论、工艺方法的应用灵活性很大。工艺理论、工艺方法的应用灵活性很大。第一章第一章 机械加工工艺规程机械加工工艺规程本章提要本章提要 本章所要解决的重点是本章所要解决的重点是: 在现有的生产条件下如在现有的生产条件下如何采用经济有效的加工方法，并将若干加工方法以合何采用经济有效的加工方法，并将若干加工方法以合理路径安排以获得符合产品要求的零件。理路径安排以获得符合产品要

5、求的零件。 学习本章，首先需要掌握工序与安装、工位、工学习本章，首先需要掌握工序与安装、工位、工步、走刀、基准、生产过程与机械加工过程等概念，步、走刀、基准、生产过程与机械加工过程等概念，在此基础上将重点学习机械加工工艺规程的作用、内在此基础上将重点学习机械加工工艺规程的作用、内容及编制方法。容及编制方法。 1.1 概述概述工艺：工艺：方法、过程、要求、技术方法、过程、要求、技术工艺性：工艺性：材料是否适合某种加工方法，材料是否适合某种加工方法， 如：焊接工艺性，铸造工艺性如：焊接工艺性，铸造工艺性 结构工艺性：结构工艺性： 零件结构是否适合某种加工方法。零件结构是否适合某种加工方法。工艺质量

6、：工艺质量：材料某种加工方式下的性能材料某种加工方式下的性能1.2 生产过程和工艺过程生产过程和工艺过程 一、一、生产系统、生产系统、生产过程和工艺过程生产过程和工艺过程 v系统：系统：由若干个相互作用，相互依赖的部分所组成，具有特定功能的由若干个相互作用，相互依赖的部分所组成，具有特定功能的 有机整体。有机整体。 系统的必备属性：系统的必备属性： （1）集合性）集合性;（2）相关性）相关性;（3）目的性）目的性;（4）环境性）环境性;v机械加工工艺系统：机械加工工艺系统： 机床，刀具，夹具，工件（简称为系统或加工系统）机床，刀具，夹具，工件（简称为系统或加工系统）v机械制造系统：机械制造系统

7、： 以某个机械加工的车间作为更高一级的系统以某个机械加工的车间作为更高一级的系统 包括：物资流，信息流，能量流包括：物资流，信息流，能量流 以最有效的方式手段来完成车间全部零件的加工任务为目的以最有效的方式手段来完成车间全部零件的加工任务为目的 v生产系统：生产系统： 以整个机械制造厂为整体目的以整个机械制造厂为整体目的最高经济效益最高经济效益 v相互关系相互关系 ：1、范围：上一级包含下一级系统，子系统、范围：上一级包含下一级系统，子系统2、关系：整体、关系：整体局部局部 v生产过程生产过程 ： 从材料从材料成品的全过程成品的全过程v工艺过程：工艺过程：在整个机械生产过程中改变在整个机械生产

8、过程中改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质，生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质，使之成为成品或半成品的过程。使之成为成品或半成品的过程。v工艺规程：工艺规程：以文件形式来确定的工艺过以文件形式来确定的工艺过程。程。二、生产类型二、生产类型： v三种：三种：单件小批生产、成批生产、大量生产单件小批生产、成批生产、大量生产。 成批生产：成批生产：大批生产，中批生产，小批生产大批生产，中批生产，小批生产 特点：特点： 加工零件数量加工零件数量 、加工零件本身、加工零件本身 、刀具夹具、刀具夹具 、加工方法加工方法 、效率。、效率。 v生产纲领生产纲领：产品年产量：产品年产量 、进度计划。、进度

9、计划。 n = q n（1+ %）(1+ %)q-年产量（台年产量（台/年）；年）；n-产品中零件的数量；产品中零件的数量；、-备品百分率备品百分率（1 1）单件生产）单件生产 生产类型是指企业（或车间、工段、班组、生产类型是指企业（或车间、工段、班组、工作地）生产专业化程度的分类，一般分为：工作地）生产专业化程度的分类，一般分为： 单个地生产不同结构和不同尺寸的产品，并且单个地生产不同结构和不同尺寸的产品，并且很少重复。很少重复。 例如，重型机器制造、专业设备制造和新产品例如，重型机器制造、专业设备制造和新产品试制等。试制等。（2 2） 成批生产成批生产 一年中分批地制造相同的产品，制造过程

10、有一定一年中分批地制造相同的产品，制造过程有一定的重复性。的重复性。 例如，机床制造就是比较典型的成批生产。每批制造的例如，机床制造就是比较典型的成批生产。每批制造的相同产品的数量称为批量。根据批量的大小，成批生产又可相同产品的数量称为批量。根据批量的大小，成批生产又可分为：分为： 小批生产小批生产-其工艺过程的工艺特点和单件小批生产相似；其工艺过程的工艺特点和单件小批生产相似； 大批生产大批生产-其工艺过程的特点和大量生产相似；其工艺过程的特点和大量生产相似； 中批生产中批生产-其工艺过程的特点则介于单件小批生产和大批其工艺过程的特点则介于单件小批生产和大批大量生产之间。大量生产之间。 （3

11、 3）大量生产）大量生产 产品数量很大，大多数工作地点经常重产品数量很大，大多数工作地点经常重复地进行某一个零件的某一道工序的加工。复地进行某一个零件的某一道工序的加工。 例如，汽车、拖拉机、轴承等的制造通例如，汽车、拖拉机、轴承等的制造通常都是以大量生产的方式进行。常都是以大量生产的方式进行。各种生产类型的工艺过程的特点可归纳成表各种生产类型的工艺过程的特点可归纳成表52。 生产类型对工艺过程的影响生产类型对工艺过程的影响 生产类型对工艺过程有着重要影响。生产类型对工艺过程有着重要影响。 当生产类型不同时，生产组织和生产管理、车当生产类型不同时，生产组织和生产管理、车间的机床布置、毛坯的制造

12、方法、采用的工艺装备间的机床布置、毛坯的制造方法、采用的工艺装备（刀、夹、量具）、加工方法以及工人的熟练程度（刀、夹、量具）、加工方法以及工人的熟练程度等都有很大的不同，因此在制订工艺路线之前必须等都有很大的不同，因此在制订工艺路线之前必须明确该产品的生产类型。明确该产品的生产类型。三、机械加工工艺的组成机械加工工艺的组成 v工序：工序：一个人或一组人在同一个地点，对同一个或几个零一个人或一组人在同一个地点，对同一个或几个零件连续完成的那一部分工艺过程件连续完成的那一部分工艺过程 。v工步：工步：三要素：加工表面，刀具，切削用量（速度，进给三要素：加工表面，刀具，切削用量（速度，进给量，切削深

13、度）量，切削深度） 三要素都不改变，为同一工步。三要素都不改变，为同一工步。v走刀：走刀：在同一刀具，同一切削用量，对同一表面所进行的在同一刀具，同一切削用量，对同一表面所进行的多次切削（多次走刀），每一次切削称为一次走刀多次切削（多次走刀），每一次切削称为一次走刀v安装：安装：在多次装夹的零件生产过程中，每装夹一次工件所在多次装夹的零件生产过程中，每装夹一次工件所完成的工艺过程完成的工艺过程 。v工位：工位：为了完成某一工序，在一次装夹之后，工件与夹具为了完成某一工序，在一次装夹之后，工件与夹具或设备的可动部分一齐相对刀具或设备的固定部分所占据的或设备的可动部分一齐相对刀具或设备的固定部分所

14、占据的每一个位置。每一个位置。 若生产批量比较小则其加工工艺过程可由五个工若生产批量比较小则其加工工艺过程可由五个工序组成，如表序组成，如表11所示。棒料毛坯依次通过这五个工所示。棒料毛坯依次通过这五个工序就变成阶梯轴的产品零件。序就变成阶梯轴的产品零件。表1.1 阶梯轴加工工艺过程 工序号工序名称工作地点1车端面，钻中心孔车床2车外圆车床3铣键槽立式铣床4磨外圆磨床6去毛刺钳工台 同样加工图所示零件，若生产批量比较大，此时可将工序同样加工图所示零件，若生产批量比较大，此时可将工序1变为两个工变为两个工序序: a）每个毛坯在一台车床上由一个工人车削一端面和钻其上的中心孔。）每个毛坯在一台车床上

15、由一个工人车削一端面和钻其上的中心孔。 b） 卸下来转移到另一台车床上由另一个工人调头车削另一端面和钻中卸下来转移到另一台车床上由另一个工人调头车削另一端面和钻中心孔心孔.四、装夹装夹 v定位：定位：工件在机床上有一个正确的位置工件在机床上有一个正确的位置 v夹紧：夹紧：工件在机床上有一个固定的位置工件在机床上有一个固定的位置 五、五、基准基准 v设计基准设计基准 ：零件图上所采用的基准。零件图上所采用的基准。v工艺基准：工艺基准： 零件在工艺过程中所采用的基准。零件在工艺过程中所采用的基准。工艺基准工艺基准包括：工序基准，定位基准，测量基准，包括：工序基准，定位基准，测量基准， 装配基准等装

16、配基准等 六、机加工工艺规程所包含的内容，作用机加工工艺规程所包含的内容，作用 v内容：内容：零件的加工工艺路线，车间，工段，零件的加工工艺路线，车间，工段，所用机床，工艺装备，各工序加工内容，切所用机床，工艺装备，各工序加工内容，切削用量，工时的定额等等。削用量，工时的定额等等。v作用：作用： （1） 指导生产指导生产 （2） 生产准备，计划调度的依据生产准备，计划调度的依据 （3） 基本的技术文件基本的技术文件工艺规程的格式 1982年机械工业部制订了部颁标准（参阅年机械工业部制订了部颁标准（参阅jbzi 187.382）。）。 在单件小批生产中，一般只编制内容比较简单的工艺过程在单件小批

17、生产中，一般只编制内容比较简单的工艺过程综合卡片（简称过程卡），见综合卡片（简称过程卡），见 。表上有：。表上有： 产品名称和型号；产品名称和型号； 零件的名称和图号；零件的名称和图号； 毛坯的种类和材料；毛坯的种类和材料； 工序的序号、名称和内容；工序的序号、名称和内容； 完成各工序的车间、设备和工序装备及工时定额等。完成各工序的车间、设备和工序装备及工时定额等。 表53 在成批生产中，一般在成批生产中，一般编制较详细的工艺卡片，编制较详细的工艺卡片， 在工艺卡片上除要填写上述的内容外，还要详细说明每在工艺卡片上除要填写上述的内容外，还要详细说明每一工序所包括工位和工步的顺序、工艺尺寸和技术

18、要求。一工序所包括工位和工步的顺序、工艺尺寸和技术要求。 对主要工序还要画出工序草图，在图上表示出被加工表对主要工序还要画出工序草图，在图上表示出被加工表面在该工序所达到的尺寸、公差和粗糙度及工件的安装方法面在该工序所达到的尺寸、公差和粗糙度及工件的安装方法等，等， 在单件小批生产中，某些重要零件的加工有时也制定工在单件小批生产中，某些重要零件的加工有时也制定工艺卡片。艺卡片。 见表54 在大批、大量生产中，则要求在工在大批、大量生产中，则要求在工艺卡片的基础上，分别为每一工序编制艺卡片的基础上，分别为每一工序编制工序卡，工序卡， 在工序卡片上画有工序图，图上要表示出完成在工序卡片上画有工序图

19、，图上要表示出完成本工序后的零件形状、尺寸、公差和技术条件，工本工序后的零件形状、尺寸、公差和技术条件，工件的安装方式，刀具的形状及位置等。件的安装方式，刀具的形状及位置等。 在中小批量生产中，有时个别重要工序也编制在中小批量生产中，有时个别重要工序也编制工序卡片。工序卡片。 对于在各种自动或半自动机床上完成的工序，对于在各种自动或半自动机床上完成的工序，还要编制调整卡片。对于检验工序，还要编制检验还要编制调整卡片。对于检验工序，还要编制检验卡片等。卡片等。 见表5.5表5.5 机械加工工序卡七、制定工艺规程的步骤，原则制定工艺规程的步骤，原则v原则：原则： 目标目标保证质量的前提下，效益最高

20、保证质量的前提下，效益最高 （1） 技术上的先进性技术上的先进性 （2） 经济上的合理性经济上的合理性 （3） 良好的劳动条件良好的劳动条件 原始资料：原始资料： 产品图纸，质量标准，生产纲领、加工设备，生产产品图纸，质量标准，生产纲领、加工设备，生产 条件，国内外相关条件，技术发展相关的资料，手册，图册。条件，国内外相关条件，技术发展相关的资料，手册，图册。v步骤：步骤：v（1） 分析被加工零件分析被加工零件v（2） 确定毛坯（复杂箱体，铸造或焊接，重要轴，锻造）确定毛坯（复杂箱体，铸造或焊接，重要轴，锻造）v（3） 设计工艺过程设计工艺过程v（4） 工序设计工序设计 （5） 填写工艺文件填

21、写工艺文件 工艺规程设计的步骤 （1）研究和分析零件的工作图）研究和分析零件的工作图 首先明确零件在产品中的作用、地位和工首先明确零件在产品中的作用、地位和工作条件，并找出其主要的技术要求和规定它的作条件，并找出其主要的技术要求和规定它的依据，然后对零件图进行工艺审查。依据，然后对零件图进行工艺审查。 如果在审查过程中认为不合理或者是错误如果在审查过程中认为不合理或者是错误及遗漏，可提出修改意见。及遗漏，可提出修改意见。 （2 2）根据零件的生产纲领确定零件的生）根据零件的生产纲领确定零件的生产类型产类型零件的生产纲领可按下式计算：零件的生产纲领可按下式计算： n零零= nn（1 a）（1十十

22、 ）式中式中 n零零零件的生产纲领（件年）；零件的生产纲领（件年）； n产品的生产纲领（台年）；产品的生产纲领（台年）； n每台产品中包含该零件的数量（件台）；每台产品中包含该零件的数量（件台）； a该零件备件的百分率；该零件备件的百分率； 该零件废品的百分率。该零件废品的百分率。划分生产类型的参考数据划分生产类型的参考数据 划分生产类型，既要根据生产纲领，同时还要划分生产类型，既要根据生产纲领，同时还要考虑零件的体积、质量等因素。考虑零件的体积、质量等因素。（3 3）确定毛坯的种类）确定毛坯的种类 与零件的结构形状、尺寸大小、材料的机械性能和零与零件的结构形状、尺寸大小、材料的机械性能和零件

23、的生产类型及毛坯车间的具体生产条件有关。件的生产类型及毛坯车间的具体生产条件有关。 铸件 包括铸钢、铸铁、有色金属及合金的铸件等。铸件毛坯的形状可以相当复杂，尺寸可以相当大，且吸振性能较好，但铸件的机械性能较低，一般壳体零件的毛坯多用铸件。 锻件 机械性能较好，有较高的强度和冲击韧性，但毛坯的形状不宜复杂，如轴类和齿轮类零件的毛坯常用锻件。 型材 包括圆形、方形、六角形及其它断面形状的棒料、管料及板料。棒料常用在普通车床、六角车床及自动和半自动车床上加工轴类、盘类及套类等中小型零件。冷拉棒料比热轧棒料精度高且机械性能好，但直径较小。板料常用冷冲压的方法制成零件，但毛坯的厚度不宜过大。 焊接件

24、对尺寸较大、形状较复杂的毛坯，可采用型钢或锻件焊接成毛坯，但焊接件吸振性能差，容易变形，尺寸误差大。工程塑料 它是近年来在机械制造业中普遍推广的一种毛坯，其形状可以很复杂，尺寸精度高，但机械性能差。 在大批、大量生产中，常采用精度和生产率较在大批、大量生产中，常采用精度和生产率较高的毛坯制造方法，如金属型铸造、精密铸造、模高的毛坯制造方法，如金属型铸造、精密铸造、模锻、冷冲压、粉末冶金等，使毛坯的形状更接近于锻、冷冲压、粉末冶金等，使毛坯的形状更接近于零件的形状。因此可大量减少切削加工的劳动量，零件的形状。因此可大量减少切削加工的劳动量，甚至可不需要进行切削加工，从而提高了材料的利甚至可不需要

25、进行切削加工，从而提高了材料的利用率，降低了机械加工的成本。用率，降低了机械加工的成本。 在单件小批生产中，一般采用木模手工砂型铸在单件小批生产中，一般采用木模手工砂型铸造和自由锻造，因此毛坯的精度低，成本高、废品造和自由锻造，因此毛坯的精度低，成本高、废品率高、切削加工劳动量大。率高、切削加工劳动量大。 （4）拟定零件加工的工艺路线）拟定零件加工的工艺路线 内容包括：定位基准面的选择；各表面的加工方法内容包括：定位基准面的选择；各表面的加工方法;加工阶加工阶段的划分；各表面的加工顺序；工序集中或分散的程度；热处段的划分；各表面的加工顺序；工序集中或分散的程度；热处理及检验工序的安排；其它辅助

26、工序（如清洗、去毛刺、去磁、理及检验工序的安排；其它辅助工序（如清洗、去毛刺、去磁、倒角等）的安排等。倒角等）的安排等。 （5）拟定各工序的机床设备、工艺装备（刀、夹、量）拟定各工序的机床设备、工艺装备（刀、夹、量 具）具） 和辅助工具。和辅助工具。 （6）确定各工序的加工余量、工序尺寸及公差。）确定各工序的加工余量、工序尺寸及公差。 （7）确定各工序的切削用量及工时定额。）确定各工序的切削用量及工时定额。 （8）技术经济分析。）技术经济分析。 （9）填写工艺文件。）填写工艺文件。1.3 零件的工艺性分析及毛坯的选择零件的工艺性分析及毛坯的选择 v零件的工艺性分析（结构工艺性零件的工艺性分析（

27、结构工艺性 ） 零件技术要求零件技术要求 审量图纸审量图纸 正确性正确性 合理性：材料，设计（结构）合理性：材料，设计（结构）v毛坯的选择毛坯的选择 毛坯的种类毛坯的种类 铸造，锻造，焊接，型材，冲压件铸造，锻造，焊接，型材，冲压件 选择选择 如灰铸铁，铸造性好，减震，耐压，缺口敏感性，如灰铸铁，铸造性好，减震，耐压，缺口敏感性，片状片状 石墨，润滑（耐磨）石墨，润滑（耐磨）适用于箱体，床身等等适用于箱体，床身等等 v生产类型生产类型 ： 批量大的批量大的,应采用精度高、生产率高的制造方法。应采用精度高、生产率高的制造方法。v结构尺寸：结构尺寸：根据复杂性，首选铸造，其次焊接，锻造根据复杂性，

28、首选铸造，其次焊接，锻造 （模锻，自由锻）（模锻，自由锻） v对机加工的性能要求对机加工的性能要求 机械性能要求高的，首选锻件，不宜选型材。机械性能要求高的，首选锻件，不宜选型材。v零件的工艺性零件的工艺性 铸造性能、铸造性能、锻造锻造性能、性能、焊接焊接性能、切削性能等。性能、切削性能等。1.4 工艺过程设计工艺过程设计 定义：定义：从毛坯到成品，全过程的设计从毛坯到成品，全过程的设计包括：包括：拟定基准（定位基准），拟定工艺路线。拟定基准（定位基准），拟定工艺路线。 一、一、定位基准的选择定位基准的选择 v定位基准定位基准v分类：分类：粗基准粗基准以不加工表面做基准以不加工表面做基准 精基

29、准精基准以加工表面做基准以加工表面做基准 辅助基准辅助基准以附加的表面做基准以附加的表面做基准 1、粗基准的选择：、粗基准的选择： （1） 相互位置要求；相互位置要求； （2） 余量均匀；余量均匀； （3） 定位可靠准确，便于装夹。定位可靠准确，便于装夹。 注意：注意：粗基准只能粗基准只能使用一次使用一次 。 2、精基准的选择：、精基准的选择： （1 1） 基准重合：定位基准基准重合：定位基准设计基准。设计基准。 （2 2） 基准统一：（同一）基准统一：（同一） （3 3） 互为基准：互为基准： （4 4） 自为基准：自为基准： （5 5） 定位可靠准确，便于装夹定位可靠准确，便于装夹 。二、

30、 工件的装夹1、工件的装夹、工件的装夹 (1）直接找正定位的装夹）直接找正定位的装夹 将工件直接放在机床上，工人可用百分表、划线盘、直角将工件直接放在机床上，工人可用百分表、划线盘、直角尺等对被加工表面进行找正，确定工件在机床上相对刀具的正确尺等对被加工表面进行找正，确定工件在机床上相对刀具的正确位置之后再夹紧。位置之后再夹紧。 如图如图55的方法多用于单件、的方法多用于单件、小批生产或某些相互位置精度要小批生产或某些相互位置精度要求很高、应用夹具装夹又难以达求很高、应用夹具装夹又难以达到精度要求的零件加工。到精度要求的零件加工。图5.5 找正安装观看动画观看动画（2）按划线找正装夹 广泛用于

31、单件、小批生产，装夹精度较广泛用于单件、小批生产，装夹精度较低，一般在低，一般在0.20.5mm之间。之间。 工件在切削加工前，预先在毛坯表面上工件在切削加工前，预先在毛坯表面上划出要加工表面的轮廓线，然后按所划的线划出要加工表面的轮廓线，然后按所划的线将工件在机床上找正、夹紧。将工件在机床上找正、夹紧。 划线时要注意照顾各表面间的相互位置划线时要注意照顾各表面间的相互位置和保证被加工表面有足够的加工余量。和保证被加工表面有足够的加工余量。 (3）在夹具中装夹 该方法方便、迅速、精度高且稳定，广泛用于成批生产和该方法方便、迅速、精度高且稳定，广泛用于成批生产和大量生产中。大量生产中。 夹具固定

32、在机床上，夹具本身有使工件定位和夹紧的装置。夹具固定在机床上，夹具本身有使工件定位和夹紧的装置。工件在夹具上固定以后便获得了正确的相对于刀具的位置。工件在夹具上固定以后便获得了正确的相对于刀具的位置。 如如图图5.1阶梯轴的铣键槽工序，可将工件直接放在夹具体的阶梯轴的铣键槽工序，可将工件直接放在夹具体的 v形块上（见形块上（见图图5.6），不用找正就能保证工件相对刀具的位置，），不用找正就能保证工件相对刀具的位置，只要用压板夹紧工件，便可进行铣键槽的工作。只要用压板夹紧工件，便可进行铣键槽的工作。 对于某些零件（例如连杆、曲轴），即使批量不大，但是对于某些零件（例如连杆、曲轴），即使批量不大，

33、但是为了达到某些特殊的加工要求，仍需要设计制造专用夹具。为了达到某些特殊的加工要求，仍需要设计制造专用夹具。图5.6 铣键槽工序的安装 显然，当机械加工中工件的位置精度（平行度、垂直度、显然，当机械加工中工件的位置精度（平行度、垂直度、同轴度等），需要经过多次装夹加工后才能获得时，则有同轴度等），需要经过多次装夹加工后才能获得时，则有关表面的位置精度就可用上述适当的定位夹紧方法获得，关表面的位置精度就可用上述适当的定位夹紧方法获得，也可以使有关表面的加工安排在工件的一次装夹中进行，也可以使有关表面的加工安排在工件的一次装夹中进行，保证加工表面间具有一定的位置精度。这两种方法，也是保证加工表面间

34、具有一定的位置精度。这两种方法，也是机械加工中获得工件位置精度所常用的方法。机械加工中获得工件位置精度所常用的方法。 三、 获得加工精度的方法（1）机械加工中获得工件尺寸精度的方法 试切法 定尺寸刀具法 调整法 自动控制法 即先试切出很小的一部分加工表面，测量试切所得的尺寸，按照加工要求作适当的调整，再试切，再测量，如此经过两三次试切和测量，当被加工尺寸达到要求后，再切削整个待加工表面。 用具有一定尺寸精度的刀具（如铰刀、扩孔钻、钻头等）来保证工件被加工部位（如孔）的精度。 利用机床上的定程装置或预先调整好的刀架，使刀具相对于机床或夹具达到一定的位置精度，然后加工一批工件。 使用一定的装置，在

35、工件达到要求的尺寸时，自动停止加工。具体方法有两种（1）自动测量 即机床上有自动测量工件尺寸的装置，在工件达到要求时，自动测量装置即发出指令使机床自动退刀并停止工作。（2）数字控制 即机床中有控制刀架或工作台精确移动的步进马达、滚珠丝杆螺母副及整套数字控制装置，尺寸的获得（刀架的移动或工作台的移动）由预先编制好的程序通过计算机数字控制装置自动控制。（2）机械加工中获得工件形状精度的方法 轨迹法 成形法 展成法 利用切削运动中刀尖的运动轨迹形成被加工表面的形状。这种加工方法所能达到的形状精度，主要取决于这种成形运动的精度。 利用成形刀具切削刃的几何形状切削出工件的形状。这种加工方法所能达到的精度

36、，主要取决于切削刃的形状精度与刀具的装夹精度。 利用刀具和工件作展成切削运动时，刀刃在被加工表面上的包络面形成成形表面。这种加工大法所能伏到的精府，主要取决干机床展成运动的传动链精度与刀具的制造精度等因素。 四、 工艺路线的拟定 拟定零件机械加工工艺路线时，要解决的主要问题有：拟定零件机械加工工艺路线时，要解决的主要问题有：1、 零件各表面的加工方法及使用设备的选择零件各表面的加工方法及使用设备的选择 2、加工阶段的划分加工阶段的划分 3、工序的集中和分散、工序的集中和分散 4、工序的安排、工序的安排 一） 加工方法的选择 （1）各种加工方法的经济加工精度和粗糙度）各种加工方法的经济加工精度和

37、粗糙度 所谓某种加工方法的经济精度，是指在正常的工作条件下（包所谓某种加工方法的经济精度，是指在正常的工作条件下（包括完好的机床设备、必要的工艺装备、标准的工人技术等级、标准括完好的机床设备、必要的工艺装备、标准的工人技术等级、标准的耗用时间和生产费用）所能达到的加工精度。与经济加工精度相的耗用时间和生产费用）所能达到的加工精度。与经济加工精度相似，各种加工方法所能达到的表面粗糙度也有一个较经济的范围。似，各种加工方法所能达到的表面粗糙度也有一个较经济的范围。 在在1段，当零件加工精度要求很高时，零件成本将要提高很多，甚至段，当零件加工精度要求很高时，零件成本将要提高很多，甚至成本再提高，其精

38、度也不能再提高了，存在着一个极限的加工精度，成本再提高，其精度也不能再提高了，存在着一个极限的加工精度，其误差为二其误差为二a。 在在iiii段，虽然精度要求很低，但成本也不能无限降低，其最低成段，虽然精度要求很低，但成本也不能无限降低，其最低成本的极限值为本的极限值为s。因此在。因此在1、ii段应用此法加工是不经济的。段应用此法加工是不经济的。 在在iii段，加工方法与加工精度是相互适应的，加工误差与段，加工方法与加工精度是相互适应的，加工误差与成本基本上是反比关系，可以较经济地达到一定的精度，成本基本上是反比关系，可以较经济地达到一定的精度，0段的精度范围就称为这种加工方法的经济精度。段的

39、精度范围就称为这种加工方法的经济精度。 （2）加工方法和加工方案的选择 决定加工方法时要考虑被加工材料的性质。决定加工方法时要考虑被加工材料的性质。 例如，淬火钢用磨削的方法加工；而有色金属则磨削困难，例如，淬火钢用磨削的方法加工；而有色金属则磨削困难，一般采用金刚螳或高速精密车削的方法进行精加工。一般采用金刚螳或高速精密车削的方法进行精加工。 首先要根据每个加工表面的技术要求，确定加工方法及加工首先要根据每个加工表面的技术要求，确定加工方法及加工 方案。方案。 分别介绍了机器零件的三种分别介绍了机器零件的三种最基本的表面（外圆表面、内孔表面和平面）的较常用的加工最基本的表面（外圆表面、内孔表

40、面和平面）的较常用的加工方案及其所能达到的经济精度和表面粗糙度。方案及其所能达到的经济精度和表面粗糙度。 表57表58表59选择加工方法要考虑到生产类型，即要考虑生产率和经济性的问题。 在大批、大量生产中可采用专用的高效率设备和专用工艺装备。在大批、大量生产中可采用专用的高效率设备和专用工艺装备。 在单件小批生产中，就采用通用设备、通用工艺装备及一般的加在单件小批生产中，就采用通用设备、通用工艺装备及一般的加工方法。单件试制新产品时，甚至采用加工中心机床等。工方法。单件试制新产品时，甚至采用加工中心机床等。 选择加工方法还要考虑本厂（或本车间）的现有设备情况及技术选择加工方法还要考虑本厂（或本

41、车间）的现有设备情况及技术条件。应该充分利用现有设备，挖掘企业潜力，发挥工人群众的积极条件。应该充分利用现有设备，挖掘企业潜力，发挥工人群众的积极性和创造性。有时虽有该项设备，但因负荷的平衡问题，还得改用其性和创造性。有时虽有该项设备，但因负荷的平衡问题，还得改用其它的加工方法。它的加工方法。 此外，选择加工方法还应该考虑一些其它因素，例如，工件的形状此外，选择加工方法还应该考虑一些其它因素，例如，工件的形状和质量以及加工方法所能达到的表面物理机械性能等。和质量以及加工方法所能达到的表面物理机械性能等。 关于加工方案可参考与关于加工方案可参考与 相类似的表格来进行选择相类似的表格来进行选择 表

42、57例题 5.1 表格应用的举例：要求孔的加工精度为表格应用的举例：要求孔的加工精度为 it7it7级，粗糙度尼级，粗糙度尼1 16 63.2m3.2m，确定孔的加工方案，确定孔的加工方案 查 可有下面四种加工方案： 钻一扩一粗铰一精铰； 粗镗一半精镗一精镗； 粗镗一半精镗一粗磨一精磨； 钻（扩）一拉。 方案用得最多，在大批、大量生产中常用在自动机床或组合机床上，在成批生产中常用在立钻、摇臂钻、六角车床等连续进行各个工步加工的机床上。该方案一般用于加工小于 80mm的孔径，工件材料为未淬火钢或铸铁，不适于加工大孔径，否则刀具过于笨重。 方案用于加工毛坯本身有铸出或锻出的孔，但其直径不宜太小，否

43、则因镗杆太细容易发生变形而影响加工精度，箱体零件的孔加工常用这种方案。 方案适用于淬火的工件。 方案适用于成批或大量生产的中小型零件，其材料为未淬火钢、铸铁及有色金属。 表58二） 设备的选择 机床工作区域的尺寸应当与机床工作区域的尺寸应当与零件的外廓尺寸相适应，也就是零件的外廓尺寸相适应，也就是根据零件的外廓尺寸来选择机床根据零件的外廓尺寸来选择机床的形式和规格，以便充分发挥机的形式和规格，以便充分发挥机床的使用性能。床的使用性能。 机床的精度应该与工件要机床的精度应该与工件要求的加工精度相适应。机床精求的加工精度相适应。机床精度过低，不能满足工件加工精度过低，不能满足工件加工精度的要求；过

44、高，则是一种浪度的要求；过高，则是一种浪费。费。 机床的功率刷度和工作参数机床的功率刷度和工作参数应该与最合理的切削用量相适应。应该与最合理的切削用量相适应。粗加工时选择有足够功率和足够粗加工时选择有足够功率和足够刚度的机床，以免切削深度和进刚度的机床，以免切削深度和进给量的选用受限制；精加工时选给量的选用受限制；精加工时选择有足够刚度和足够转速范围的择有足够刚度和足够转速范围的机床，以保证零件的加工精度和机床，以保证零件的加工精度和粗糙度。粗糙度。 机床生产率应该与工件的生机床生产率应该与工件的生产类型相适应。对于大批、大量产类型相适应。对于大批、大量生产，宜采用高效率机床、专用生产，宜采用

45、高效率机床、专用机床、组合机床或自动机床；对机床、组合机床或自动机床；对于单件小批生产，一般选择通用于单件小批生产，一般选择通用机床。机床。 各表面的加工方法确定以后，应选择适当的机床以满足各表面的加工方法确定以后，应选择适当的机床以满足各表面的加工要求。机床设备的选择除考虑现有生产条件外，各表面的加工要求。机床设备的选择除考虑现有生产条件外，还要根据以下四个方面考虑：还要根据以下四个方面考虑： 三） 加工阶段的划分 对于加工精度要求较高和粗糙度值要求较低的零件，通常将工艺对于加工精度要求较高和粗糙度值要求较低的零件，通常将工艺过程划分为粗加工和精加工两个阶段；对于加工精度要求很高、粗糙过程划

46、分为粗加工和精加工两个阶段；对于加工精度要求很高、粗糙度值要求很低的零件，则常划分为粗加工阶段、半精加工阶段、精加度值要求很低的零件，则常划分为粗加工阶段、半精加工阶段、精加工阶段和光整加工阶段。工阶段和光整加工阶段。 粗加工阶段 半精加工阶段 精加工阶段 光整加工阶段 是加工开始阶段，在这个阶段中，尽量将零件各个被加工表面的大部分余量从毛坯上切除。这个阶段主要问题是如何提高生产率。 这一阶段为主要表面的精加工做好准备，切去的余量介于粗加工和精加工之间，并达到一定的精度和粗糙度值，为精加工留有一定的余量。在此阶段还要完成一些次要表面的加工，如钻孔、攻丝、铣键槽等。 在这个阶段将切去很少的余量，

47、保证各主要表面达到较高的精度和较低的粗糙度值（精度710级，0.832m）。 主要是为了得到更高的尺寸精度和更低的粗糙度值（精度59级），只从被加工表面上切除极少的余量。 v加工阶段的划分是必要，合理的加工阶段的划分是必要，合理的 （1） 保证质量；保证质量； （2） 合理使用设备；合理使用设备； （3） 热处理安排方便；热处理安排方便； （4） 可及时发现零件缺陷，防止、减可及时发现零件缺陷，防止、减少表面损伤。少表面损伤。 将工艺过程划分粗、精加工阶段的原因是：将工艺过程划分粗、精加工阶段的原因是： 在粗加工阶段，由于切除大量的多余金属，可以及早发现毛坯的缺陷裂纹、气孔等），以便及时处理，

48、避免过多浪费工时。 粗加工阶段容易引起工件的变形，这是由于切除余量大，一方面毛坯的内应力重新分布而引起变形，另一方面由于切削力、切削热及夹紧力都比较大，因而造成工件的受力变形和热变形。为了使这些变形充分，应在粗加工之后留有一定的时间。然后再通过逐步减少加工余量和切削用量的办法消除上述变形。 划分加工阶段可以合理使用机床。如粗加工阶段可以使用功率大、精度较低的机床；精加工阶段可以使用功率小、精度高的机床。这样有利于充分发挥粗加工机床的动力，又有利于长期保持精加工机床的精度。 划分加工阶段可在各个阶段中插人必要的热处理工序。如在粗加工之后进行去除内应力的时效处理；在半精加工后进行淬火处理等。 四）

49、工序的划分 工序集中 采用工序集中可以减少工件的装夹次数，在一次装夹中可以加工许多表面，有利于保证各表面之间的相互位置精度，也可以减少机床的数量，相应地减少工人的数量和机床的占地面积。但所需要的设备复杂，操作和调整工作也较复杂。 工序分散 工序分散可以使所需要的设备和工艺装备结构简单、调整容易、操作简单，但专用性强。 将若干个工步集中在一个工序内完成，因此一个工件的加工，只须集中在少数几个工序内完成。最大限度的集中是在一个工序内完成工件所有表面的加工。 工序的数目多，工艺路线长，每个工序所包括的工步少，最大限度的分散是在一个工序内只包括一个简单的工步。 五） 工序的安排 l 加工顺序的确定2

50、热处理及表面处理工序的安排 3 检验工序的安排 4 其它工序的安排 1 加工顺序的确定 工件各表面的加工顺序，一般按照下述原则安排：先粗加工件各表面的加工顺序，一般按照下述原则安排：先粗加工后精加工；先基准面加工后其它面加工：先主要表面加工后工后精加工；先基准面加工后其它面加工：先主要表面加工后次要表面加工；先平面加工后孔加工。次要表面加工；先平面加工后孔加工。 根据上述原则，作为精基准的表面应安排在工艺过程开始根据上述原则，作为精基准的表面应安排在工艺过程开始时加工。精基准面加工好后，接着对精度要求高的主要表面进时加工。精基准面加工好后，接着对精度要求高的主要表面进行粗加工和半精加工，并穿插

51、进行一些次要表面的加工，然后行粗加工和半精加工，并穿插进行一些次要表面的加工，然后进行各表面的精加工。要求高的主要表面的精加工一般安排在进行各表面的精加工。要求高的主要表面的精加工一般安排在最后进行，这样可避兔已加工表面在运输过程中碰伤，有利于最后进行，这样可避兔已加工表面在运输过程中碰伤，有利于保证加工精度。有时也可将次要的、较小的表面安排在最后加保证加工精度。有时也可将次要的、较小的表面安排在最后加工，如紧固螺钉孔等。工，如紧固螺钉孔等。 2 热处理及表面处理工序的安排 为了改善工件材料的机械性能和切削性能，在加工过程中为了改善工件材料的机械性能和切削性能，在加工过程中常常需要安排热处理工

52、序。常常需要安排热处理工序。 退火和正火可以消除内应力和改善材料的加工性能，退火和正火可以消除内应力和改善材料的加工性能，一般安排在加工前进行，有时正火也安排在粗加工后进行。一般安排在加工前进行，有时正火也安排在粗加工后进行。 对于大而复杂的铸件，为了尽量减少由于内应力引起对于大而复杂的铸件，为了尽量减少由于内应力引起的变形，常常在粗加工后进行人工时效处理。粗加工前最好采的变形，常常在粗加工后进行人工时效处理。粗加工前最好采用自然时效。用自然时效。 调质处理可以改善材料的机械性能，因此许多中碳钢调质处理可以改善材料的机械性能，因此许多中碳钢和合金钢常采用这种热处理方法，一般安排在粗加工之后进和

53、合金钢常采用这种热处理方法，一般安排在粗加工之后进行，但也有安排在粗加工之前进行的。行，但也有安排在粗加工之前进行的。 淬火处理或渗碳淬火处理，可以提高零件表面的硬淬火处理或渗碳淬火处理，可以提高零件表面的硬度和耐磨性。淬火处理一般安排在磨削之前进行，当用高频度和耐磨性。淬火处理一般安排在磨削之前进行，当用高频淬火时也可安排在最终工序。渗碳可安排在半精加工之前或淬火时也可安排在最终工序。渗碳可安排在半精加工之前或之后进行。之后进行。 表面处理仰电镀或发黑等）可提高零件的抗腐蚀能表面处理仰电镀或发黑等）可提高零件的抗腐蚀能力，增加耐磨性，使表面美观等。一般安排在工艺过程的最力，增加耐磨性，使表面

54、美观等。一般安排在工艺过程的最后进行。后进行。3 检验工序的安排 检验工序是保证产品质量和防止产生废品的重要措施。在每个工序检验工序是保证产品质量和防止产生废品的重要措施。在每个工序中，操作者都必须自行检验。中，操作者都必须自行检验。 在操作者自检的基础上，在下列场合还要安排独立检验工序：粗加在操作者自检的基础上，在下列场合还要安排独立检验工序：粗加工全部结束后，精加工之前；送往其它车间加工的前后（特别是热处理工全部结束后，精加工之前；送往其它车间加工的前后（特别是热处理工序的前后）；重要工序的前后；最终加工之后等。工序的前后）；重要工序的前后；最终加工之后等。 4 4 其它工序的安排其它工序

55、的安排 在工序过程中，还可根据需要在一些工序的后面安排在工序过程中，还可根据需要在一些工序的后面安排去毛刺、去磁、清洗等工序。去毛刺、去磁、清洗等工序。五、五、工序的集中与分散工序的集中与分散 、加工顺序的安排加工顺序的安排 1、工序集中：在一个工序内安排尽量多的工序集中：在一个工序内安排尽量多的加工内容加工内容v特点：特点：有利于采用高效设备，提高生产率，减少辅有利于采用高效设备，提高生产率，减少辅助时间，缩短生产同期，易于保证质量，工序数目助时间，缩短生产同期，易于保证质量，工序数目少，人工，设备占地少，易于计划，组织少，人工，设备占地少，易于计划，组织 。 2、工序分散：工序较繁杂，分散

56、在不同地、工序分散：工序较繁杂，分散在不同地点进行加工点进行加工 v特点：特点：设备简单，工艺简单，易调整，易于更换，设备简单，工艺简单，易调整，易于更换，工人的技术要求低，有利于合理的选择切削用量，工人的技术要求低，有利于合理的选择切削用量，减少时间，设备占用多，人工，生产面积大，工艺减少时间，设备占用多，人工，生产面积大，工艺路线长。路线长。 3、根据特点决定工序形式、根据特点决定工序形式 v工序集中工序集中适用：单件小批生产，多采用通适用：单件小批生产，多采用通用设备，利于组织集中。用设备，利于组织集中。 大批量生产，采用高效设备（多轴）专用机床，机大批量生产，采用高效设备（多轴）专用机

57、床，机械集中。械集中。v工序分散工序分散适用：产品结构简单、产品的更适用：产品结构简单、产品的更换等。换等。v应用：重型零件应用：重型零件-工序集中工序集中 刚性差、精度高零件刚性差、精度高零件-工序分散工序分散v现代生产中趋向于集中，当中部分包含分散。现代生产中趋向于集中，当中部分包含分散。4 4、加工顺序的安排、加工顺序的安排 （1）机械加工顺序的安排原则）机械加工顺序的安排原则 先基准，后其他；先粗后精，粗精分开；先面后先基准，后其他；先粗后精，粗精分开；先面后孔；孔； 先主后次。先主后次。 （2 2）热处理及表面处理的工序安排）热处理及表面处理的工序安排 a、 预备阶段热处理：预备阶段

58、热处理：针对毛坯的加工而言，针对毛坯的加工而言，在机加工之前，正火，退火在机加工之前，正火，退火去应力（内应力）去应力（内应力） b、 调质处理：调质处理：淬火淬火+高温回火高温回火好的综合机好的综合机械性能，在粗加工之后，精加工之前械性能，在粗加工之后，精加工之前 c、 时效处理：时效处理：自然时效（残余），人工时效自然时效（残余），人工时效（低温回火）（低温回火）消消 除应力（残余应力）除应力（残余应力）d、 最终热处理：最终热处理：精加工之后（磨削之前）精加工之后（磨削之前）e、 表面处理：表面处理：涂层，镀铬，锌，铜，金，银，涂层，镀铬，锌，铜，金，银，涂油漆，磷化，提高强度；深层（镀

59、），氧化层，涂油漆，磷化，提高强度；深层（镀），氧化层，表面强化（滚压，喷丸）表面强化（滚压，喷丸）f、 检验辅助工序：检验辅助工序：去毛刺，倒棱，去磁，检去毛刺，倒棱，去磁，检验分散在各个工步当中验分散在各个工步当中如：粗加工后，主要工序，进出，特种性能如：粗加工后，主要工序，进出，特种性能 1.5 工序设计工序设计 一、机床与工装的选择一、机床与工装的选择 1 1、机床：、机床： v加工范围加工范围零件轮廓与机床规格相适应零件轮廓与机床规格相适应v加工精度加工精度零件要求的精度与机床精度相适应零件要求的精度与机床精度相适应v生产率生产率生产类型与加工条件生产类型与加工条件2 2、工装：、工

60、装： v夹具：专用，大批生产；通用，单件小批夹具：专用，大批生产；通用，单件小批v刀具：加工方法，加工表面粗糙度视具体情况而定。刀具：加工方法，加工表面粗糙度视具体情况而定。 通用刀具，专用刀具。通用刀具，专用刀具。v量具：考虑生产类型，单件小批，通用；大批大量，量具：考虑生产类型，单件小批，通用；大批大量，专用。专用。 二、加工余量、工序尺寸二、加工余量、工序尺寸 1 1、概念、概念 v设计尺寸：设计尺寸：零件图上的尺寸零件图上的尺寸v工艺尺寸：工艺尺寸：在工艺附图或工艺规程中给出的尺寸在工艺附图或工艺规程中给出的尺寸v工序尺寸：工序尺寸：某工序中尺寸某工序中尺寸v加工余量：加工余量：需切除