零件表面加工方案-周后明

1、1 机械加工工艺基础机械加工工艺基础 21 1 切削加工工艺理论基础切削加工工艺理论基础; ;2 2 传统切削加工方法；传统切削加工方法；3 3 特殊表面的加工；特殊表面的加工；4 4 零件表面的加工方案零件表面的加工方案5 5 机械加工工艺过程机械加工工艺过程; ;6 6 特种加工工艺基础特种加工工艺基础; ;7 7 数控加工技术数控加工技术; ;8 8 零件的结构工艺性零件的结构工艺性学习内容学习内容3一、目的一、目的：保证质量、提高生产率和经济性保证质量、提高生产率和经济性 1. 将前面学过的各种加工方法归纳起来,进一步分析它们的具体应用； 2.学会针对具体情况灵活应用所学知识；二、方法

2、：二、方法： 根据零件的结构特点、形状大小、技术要求、结构特点、形状大小、技术要求、材料性能、生产批量、设备现状及经济性材料性能、生产批量、设备现状及经济性等进行分析，选择合适的加工方法三、加工方案三、加工方案4 4 零件表面的加工方案零件表面的加工方案44-1 4-1 零件表面的精度等级及应用零件表面的精度等级及应用一、零件表面的精度一、零件表面的精度 1、尺寸精度 2、形状精度 3、位置精度 4、表面质量二、精度等级的划分及应用二、精度等级的划分及应用 （见表4.1）54-2 4-2 零件表面的切削加工方案零件表面的切削加工方案一、外圆面切削加工一、外圆面切削加工 1.外圆面的精度要求可分

3、为四类外圆面的精度要求可分为四类 低精度外圆面：次要零件的非配合面等 IT12 IT11 ； Ra =50 12.5m 中等精度外圆面：与轴套配合的表面或重要轴上的非配合面等； IT10IT7、 Ra = 6.3 0.8m 高精度外圆面：主轴颈、花键轴定心表面等 IT7 IT6 ； Ra = 0.8 0.2m 特别精密外圆面：精密机床主轴颈、塞规的主要表面等。 IT5 IT2； Ra 0.2 m6 2、外圆面的加工方法、外圆面的加工方法 （1）车削加工 a.粗车 b.精车 c.精细车 （2）磨削加工 a.粗磨 b.精磨 （3）精整、光整加工 a.研磨 b.超精加工4-2 4-2 零件表面的切削

4、加工方案零件表面的切削加工方案7 3、外圆面的常用加工方案、外圆面的常用加工方案 方案：粗车半精车精车 (适宜于不淬火、中精度的零件) 方案：粗车半精车粗磨精磨 （适宜于中、高等级精度的零件) 方案：粗车半精车粗磨精磨研磨 超精加工（适宜于特别精密的零件） 方案：粗车半精车精车精细车 （适宜于有色金属及其合金的特别精密的零件） *说明：低精度要求则只需粗车即可4-2 4-2 零件表面的切削加工方案零件表面的切削加工方案84-2 4-2 零件表面的切削加工方案零件表面的切削加工方案二、内圆面二、内圆面(孔孔)的切削加工方案的切削加工方案 1、孔的精度要求同外圆面、孔的精度要求同外圆面,分为四类分

5、为四类 2、内圆面的常用加工方法主要有：、内圆面的常用加工方法主要有： 钻、扩、铰、车、镗、磨和拉及特种加工等9 3、孔按工艺特点分类：、孔按工艺特点分类： 非配合孔 回转体上的孔 箱体、支架上的孔 深孔(细长孔)* 说明：同一类孔的公差等级比轴低一级同一类孔的公差等级比轴低一级4-2 4-2 零件表面的切削加工方案零件表面的切削加工方案104-2 4-2 零件表面的切削加工方案零件表面的切削加工方案珩 磨IT56Ra0.041.25研 磨IT56Ra0.0080.63粗 镗IT1213Ra 520钻IT1013Ra 580半 精 镗IT1011Ra 2.510粗 拉IT910Ra 1.255

6、扩IT913Ra 1.2540精 镗IT79Ra 0.635粗 磨IT911Ra1.2510精 拉IT79Ra0.160.63推IT68Ra0.081.25饺IT69Ra 0.3210金 刚 镗IT57Ra0.161.25精 磨IT78Ra0.080.63滚 压IT68Ra0.011.25手 饺IT5Ra0.081.25孔的切削加工方案图孔的切削加工方案图11三、平面加工三、平面加工 1、平面的基本切削加工方法有、平面的基本切削加工方法有: 车、铣、刨、磨、拉、刮研和特种加工等 2、平面的精度要求可分为四类、平面的精度要求可分为四类 低精度平面：非配合平面等 IT12 IT11；Ra50 12

7、.5（粗刨、粗铣、粗车） 中等精度平面：如固定联接平面等 IT10 IT8 ; Ra6.3 1.6 （精刨、精铣） 高精度平面：如导向面和重要结合平面 IT8 IT6 ; Ra0.8 0.2 （刮研） 特别精密平面：如精密测量工具的工作平面等，IT6 IT5 ; Ra0.1 0.01（研磨）4-2 4-2 零件表面的切削加工方案零件表面的切削加工方案12 3、各种加工方法适用情况、各种加工方法适用情况 车：一般在加工内外圆面时,加工端面(都是小平面)，保证垂直度 刨：窄长平面；单件小批量 铣：宽大平面；大批量 磨：精密铸、锻件及淬火件等难加工平面 拉：大批量生产 刮研：单件小批4-2 4-2

8、零件表面的切削加工方案零件表面的切削加工方案134-2 4-2 零件表面的切削加工方案零件表面的切削加工方案平面典型加工方案 抛 光Ra0.0081.25研 磨IT56Ra0.0080.63精 密 磨IT56Ra 0.040.32半 精 铣IT811Ra 2.510精 铣IT68Ra 0.635高 速 精 铣IT67Ra 0.161.25导 轨 磨IT6Ra0.161.25精 磨IT68Ra 0.161.25宽 刀 精 刨IT6Ra 0.161.25粗 磨IT810Ra 1.2510精 刨IT68Ra 0.635半 精 刨IT811Ra 2.510半 精 车IT811Ra 2.510粗 铣IT

9、1113Ra 520粗 刨IT1113Ra 520砂 带 磨IT56Ra0.010.32金 刚 石 车IT6Ra0.021.25刮 研Ra 0.041.25精 车IT68Ra 1.255粗 车IT1213Ra 1080精 拉IT69Ra 0.322.5粗 拉IT1011Ra 52014四、成形面加工四、成形面加工 如手柄、凸轮、螺纹、齿面等 1、加工方法、加工方法：车、刨 、插、拉、铣、磨等 2、成形方法：、成形方法： 轨迹法：刀尖的运动轨迹由纵向、横向联合进给法(双手联动)或靠模法来实现 成形法：成形刀具 展成法：用于齿面加工 3、齿轮加工方法：、齿轮加工方法： 铣齿：利用成形铣刀加工，属于

10、成形法加工 滚齿、插齿、剃齿、磨齿、珩齿和研齿属于展成法加工 精锻、精铸齿轮-少无切削加工方法 特种加工方法（对于特殊材料的齿面）4-2 4-2 零件表面的切削加工方案零件表面的切削加工方案15 4、螺纹加工方法、螺纹加工方法 直径较大的梯形螺纹及蜗杆蜗轮等模数螺纹 铣螺纹， IT9 IT8 ；Ra6.3 3.2 车或铣螺纹后，表面淬火或渗碳，再进行磨螺纹，IT4 IT3 ；Ra0.8 0.2 磨螺纹后，再进行研磨， IT3 ；Ra0.1 0.05 直径较小、精度要求不太高的内、外螺纹 攻螺纹（ IT8 IT6 ；Ra3.2 1.6）或套螺纹 大批量直径d25mm的外螺纹 搓螺纹， IT7 I

11、T5 ；Ra1.6 0.8 传动丝杆滚螺纹， IT6 IT4 ；Ra0.8 0.2 难加工材料的螺纹 特种加工方法， IT9 IT5 ；Ra1.6 0.14-2 4-2 零件表面的切削加工方案零件表面的切削加工方案16一、选择加工方法和加工方案时应考虑的主要问题一、选择加工方法和加工方案时应考虑的主要问题 1、目的：、目的： 保证质量；提高生产率；经济性 2、问题的复杂性、问题的复杂性 不同零件的同一类表面，要考虑其尺寸大 小、所处位置、批量大小而有区别 同一零件的同一表面,要考虑其生产批量、 加工设备、生产组织等，而有不同的选择 同一种零件的加工，实现的方法很多，也 应视具体情况，而选择不同

12、的方案4-3 4-3 零件表面加工方案的选择零件表面加工方案的选择17二、加工方案的选择二、加工方案的选择,应考虑应考虑 1.零件的技术要求 2.零件的结构形状、尺寸大小 3.零件的生产批量 例如：加工孔，要求：IT7、Ra1.6 0.8 可采用以下不同的方案： 钻 扩 粗铰 精铰尺寸较小的孔 4-3 4-3 零件表面加工方案的选择零件表面加工方案的选择18 粗镗(车) 半精镗(车) 精镗(车) 毛坯上铸出或锻出的孔 *说明： A.有位置度要求的箱体上的孔镗； 无位置度要求的回转体零件上的孔车 B.多用于未淬火的铸、锻出的孔的加工, 特别适宜于有色金属大孔的加工 粗镗(车) 半精镗(车) 磨

13、适于淬火件的加工；不宜加工有色金属 钻(扩) 拉：仅适宜大批量生产4-3 4-3 零件表面加工方案的选择零件表面加工方案的选择195 5 机械加工工艺过程机械加工工艺过程一、常用名词一、常用名词 1、生产过程、生产过程：是将原材料变为成品的全过程 2、工艺过程：、工艺过程：生产过程中最重要的部分,是直接改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质，使其成为成品的全过程。 3、机械加工工艺过程：、机械加工工艺过程：是用机械加工的方法完成的工艺过程。5-1 5-1 生产过程和工艺过程生产过程和工艺过程20211）以保证零件加工质量，达到设计图纸规定的各项技术要求为前提。2）工艺过程有较高的生产效率和较

14、低的成本。3）充分考虑和利用现有生产条件，尽可能作到平衡生产。4）尽量减轻工人劳动强度，保证安全生产，创造良好、文明劳动条件。5）积极采用先进技术和工艺，减少材料和能源消耗，并应符合环保要求。 2223 1阅读装配图和零件图 了解产品的用途、性能和工作条件，熟悉零件在产品中的地位和作用，明确零件的主要技术要求。 2工艺审查 审查图纸上的尺寸、视图和技术要求是否完整、正确、统一，分析主要技术要求是否合理、适当，审查零件结构工艺性。 3熟悉或确定毛坯 确定毛坯的依据是零件在产品中的作用、零件本身的结构特征与外形尺寸、零件材料工艺特性以及零件生产批量等。常用的毛坯种类有铸件、锻件、焊接件、冲压件、型

15、材等，其特点及应用见表5-4。24表5-4 各类毛坯的特点及适用范围 毛坯种类制造精度（IT）加工余量原 材 料工件尺寸工件形状机械性能适用生产类型型 材型材焊接件砂型铸造自由锻造普通模锻钢模铸造精密锻造压力铸造熔模铸造冲压件粉末冶金件 工程塑料件 13级以下13级以下1115101281181171081079 911大一般大大一般较小较小小很小小很小 较小各种材料钢 材铸铁,铸钢,青铜钢材为主钢,锻铝,铜等铸铝为主钢材,锻铝等铸铁,铸钢,青铜铸铁,铸钢,青铜钢铁,铜,铝基材料工程塑料小 型大、中型各种尺寸各种尺寸中、小型中、小型小 型中、小型小型为主各种尺寸中、小尺寸 中、小尺寸简 单较复

16、杂复 杂较简单一 般较复杂较复杂复 杂复 杂复 杂较复杂复杂较好有内应力差好好较好较好较好较好好一般 一般各种类型单 件单件小批单件小批中、大批量中、大批量大 批 量中、大批量中、大批量大 批 量中、大批量 中、大批量254. 选择定位基准（见5.2节）5. 拟定加工路线（见5.3节）6. 确定满足各工序要求的工艺装备26确定各工序加工余量，计算工序尺寸和公差（见5.4，5.5节）确定切削用量（见3.6节）确定时间定额（见5.7.1节）编制数控加工程序（对数控加工）评价工艺路线 对所制定的工艺方案应进行技术经济分析，并应对多种工艺方案进行比较，或采用优化方法，以确定出最优工艺方案（见5.6.3

17、节）。12. 填写或打印工艺文件275-1 5-1 生产过程和工艺过程生产过程和工艺过程二、机械加工工艺过程的组成二、机械加工工艺过程的组成 工艺过程含若干个工序，工序包含工步、走刀和安装等 1、工序、工序：指一个（或一组）工人，在一个工作地一个工作地，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 2、工步、工步：在加工表面和加工工具不变的情况下，所连续完成的那一部分工序28 3、走刀、走刀：指每一次切削 4、安装、安装：指工件在一次 装夹中所完成的 那一部分工序5-1 5-1 生产过程和工艺过程生产过程和工艺过程295-2 5-2 工件的安装与夹具工件的安装与夹具一、工件的定位：一

18、、工件的定位： 指确定工件在机床上或夹具中占有正确位置的过程。 （一）六点定位原理（一）六点定位原理 指用一定规律分布的六个支承点限制六个自由度而实现定位的原理。 1、物体的六个自由度。30 2、工件的六点定位 5-2 5-2 工件的安装与夹具工件的安装与夹具2、物体的六点定位31 （二）工件的定位方式及种类（二）工件的定位方式及种类 完全定位：指限制六个自由度5-2 5-2 工件的安装与夹具工件的安装与夹具32 不完全定位： 指在满足加工要求的前提下，工件限制的自由度少于六个。 5-2 5-2 工件的安装与夹具工件的安装与夹具33 欠定位：该限制的自由度没有得到限制称欠定位 过定位：工件的自

19、由度被设置的定位元件重复限制的定位方式 5-2 5-2 工件的安装与夹具工件的安装与夹具345-2 5-2 工件的安装与夹具工件的安装与夹具*定位分析举例： 例1：定位套定位 例2：定位销定位35 例3：V形块定位 例4：例5：5-2 5-2 工件的安装与夹具工件的安装与夹具36 例6：三爪卡盘定位5-2 5-2 工件的安装与夹具工件的安装与夹具37二、夹具常识二、夹具常识 1、工件的安装方法、工件的安装方法 直接在机床工作台或花盘上安装 使用夹具安装 2、夹具的分类、夹具的分类 通用夹具 专用夹具 通用可调夹具和成组夹具 组合夹具5-2 5-2 工件的安装与夹具工件的安装与夹具38 3、夹具

20、上自由度的限制举例分析、夹具上自由度的限制举例分析 4、夹具的组成、夹具的组成 定位装置 夹紧装置 导向元件 夹具体5-2 5-2 工件的安装与夹具工件的安装与夹具39三、正确理解和分清三、正确理解和分清“定位定位”与与“夹紧夹紧”的概念的概念 定位是靠工件上的定位基准面始终与夹具上的定位支承点保持紧密接触(或配合)来实现的,与夹紧无关； 夹紧是工件在外力作用下,仍能保持其正确位置。夹紧必须是在定位已确定的前提下进行 例如：磨床上用电磁工作台定位工件磨平面5-2 5-2 工件的安装与夹具工件的安装与夹具405-3 5-3 基准及其选择原则基准及其选择原则在零件制造过程中，用来确定工件上几何要素

21、的几何关系所依据的那些点、线、面称为基准。一、基准的分类一、基准的分类1、设计基准、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。例如轴套零件，各外圆和内孔的设计基准是零件的轴心线，端面A是端面B、C的设计基准，内孔的轴线是外圆径向跳动的基准。 415-3 5-3 基准及其选择原则基准及其选择原则2、工艺基准、工艺基准所谓工艺基准是在加工、测量和装配时所使用的基准，用来确定加工工序中的加工表面、加工后及装配时的尺寸、形状、位置的基准。工艺基准按不同的用途可分为工序基准、定位基准、测量工序基准、定位基准、测量基准、装配基准基准、装配基准 工序基准工序基准在工序图上，用来确定本

22、工序所加工表面加工后的尺寸、位置的基准，称为工序基准。 425-3 5-3 基准及其选择原则基准及其选择原则定位基准定位基准在加工时用作定位的基准。它是工件上与夹具定位元件直接接触的点、线、面。用夹具装夹时，定位基准就是工件与夹具定位元件相接触的面 435-3 5-3 基准及其选择原则基准及其选择原则测量基准测量基准在测量零件已加工表面的尺寸和位置时所采用的基准 445-3 5-3 基准及其选择原则基准及其选择原则装配基准装配基准装配时用来确定零件或部件在产品中的相对位置所采用的基准 455-3 5-3 基准及其选择原则基准及其选择原则二、定位基准的选择原则二、定位基准的选择原则 使用未经机械

23、加工表面作为定位基准，称为粗基准。零件上根据机械加工工艺需要而专门设计的定位基准。如用作轴类零件定位的顶尖孔，用作壳体类零件定位的工艺孔或工艺凸台（图5-1）等。使用经过机械加工表面作为定位基准，称为精基准。465-3 5-3 基准及其选择原则基准及其选择原则工艺凸台A向A图5-1 小刀架上的工艺凸台475-3 5-3 基准及其选择原则基准及其选择原则a a）b b）c c）保证相互位置要求原则如果首先要求保证工件上加工面与不加工面的相互位置要求，则应以不加工面作为粗基准。 余量均匀分配原则如果首先要求保证工件某重要表面加工余量均匀时，应选择该表面的毛坯面作为粗基准。 粗基准选择比较485-3

24、 5-3 基准及其选择原则基准及其选择原则图5-3 床身粗基准选择比较工序1工序1工序2工序2 便于工件装夹原则要求选用的粗基准面尽可能平整、光洁，且有足够大的尺寸，不允许有锻造飞边、铸造浇、冒口或其它缺陷。也不宜选用铸造分型面作粗基准。495-3 5-3 基准及其选择原则基准及其选择原则粗基准一般不得重复使用原则 505-3 5-3 基准及其选择原则基准及其选择原则主轴箱零件精基准选择 基准重合原则选用被加工面设计基准作为精基准统一基准原则当工件以某一表面作精基准定位，可以方便地加工大多数（或全部）其余表面时，应尽早将这个基准面加工出来，并达到一定精度，以后大多数（或全部）工序均以它为精基准

25、进行加工 515-3 5-3 基准及其选择原则基准及其选择原则在实际生产中，经常使用的统一基准形式有： 1）轴类零件常使用两顶尖孔作统一基准； 2）箱体类零件常使用一面两孔（一个较大的平面和两个距离较远的销孔）作统一基准； 3）盘套类零件常使用止口面（一端面和一短圆孔）作统一基准； 4）套类零件用一长孔和一止推面作统一基准。采用统一基准原则好处： 1）有利于保证各加工表面之间的位置精度； 2）可以简化夹具设计，减少工件搬动和翻转次数。 注意：采用统一基准原则常常会带来基准不重合问题。此时，需针对具体问题进行具体分析，根据实际情况选择精基准。 525-3 5-3 基准及其选择原则基准及其选择原则

26、互为基准原则 轴径轴径锥孔图5-8 主轴零件精基准选择【例】主轴零件精基准选择（图5-8）自为基准原则 【例】床身导轨面磨削加工（图5-9）图5-9 导轨磨削基准选择535-3 5-3 基准及其选择原则基准及其选择原则便于装夹原则所选择的精基准，应能保证工件定位准确、可靠，并尽可能使夹具结构简单、操作方便。545-4 5-4 机械加工工艺过程的制定机械加工工艺过程的制定一、机械加工工艺过程制定的步骤及内容一、机械加工工艺过程制定的步骤及内容1、拟订加工工艺路线、拟订加工工艺路线研究零件图样及技术要求，拟订零件的加工方法、加工方案及工艺路线。2、安排好加工工序、安排好加工工序（1）选择毛坯类型）

27、选择毛坯类型（2）安排好切削加工工序）安排好切削加工工序确定主要表面加工方案和步骤确定主要粗、精基准55先基准后其他先加工基准面，再加工其他表面先面后孔有两层含义：先主后次也有两层含义：先粗后精56v 为改善工件材料切削性能而进行的热处理工序（如退火、正火等），应安排在切削加工之前进行v 为消除内应力而进行的热处理工序（如退火、人工时效等），最好安排在粗加工之后，也可安排在切削加工之前v 为了改善工件材料的力学物理性质而进行的热处理工序（如调质、淬火等）通常安排在粗加工后、精加工前进行。其中渗碳淬火一般安排在切削加工后，磨削加工前。而表面淬火和渗氮等变形小的热处理工序，允许安排在精加工后进行v

28、 为了提高零件表面耐磨性或耐蚀性而进行的热处理工序以及以装饰为目的的热处理工序或表面处理工序（如镀铬、镀锌、氧化、煮黑等）一般放在工艺过程的最后。57 除操作工人自检外，下列情况应安排检验工序： 零件加工完毕后； 从一个车间转到另一个车间前后； 重要工序前后。v 去毛刺工序 通常安排在切削加工之后。v 清洗工序 在零件加工后装配之前，研磨、珩磨等光整加工工序之后，以及采用磁力夹紧加工去磁后，应对工件进行认真地清洗。585-4 5-4 机械加工工艺过程的制定机械加工工艺过程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（3）安排热处理工序）安排热处理工序（4）安排好检验工序）安排好检验

29、工序59v 粗加工阶段主要任务是去除加工面多余的材料v 半精加工阶段使加工面达到一定的加工精度，为精加工作好准备v 精加工阶段使加工面精度和表面粗糙度达到要求v 光整加工阶段对于特别精密的零件，安排此阶段，以确保零件的精度要求v 有利于保证零件的加工精度；v 有利于设备的合理使用和精密机床的精度保持；v 有利于人员的合理安排；v 可及早发现毛坯缺陷，以减少损失。605-4 5-4 机械加工工艺过程的制定机械加工工艺过程的制定3、拟订加工工艺过程、拟订加工工艺过程工艺过程即是工艺规程，包括确定好每一道工序的工序尺寸、所用设备、工艺装备、切削加工规范、工时定额等。具体应注意以下几个原则。（1）基准

30、先行原则（2）粗精加工分开（3）工序集中与分散原则4、编制工艺卡、编制工艺卡61v 使每个工序中包括尽可能多的工步内容，从而使总的工序数目减少v 优点： 1）有利于保证工件各加工面之间的位置精度； 2）有利于采用高效机床，可节省工件装夹时间，减少工件搬运次数； 3）可减小生产面积，并有利于管理。v 使每个工序的工步内容相对较少，从而使总的工序数目较多v 工序分散优点：每个工序使用的设备和工艺装备相对简单，调整、对刀比较容易，对操作工人技术水平要求不高62636 6 特种加工工艺基础特种加工工艺基础一、特种加工：一、特种加工： 是利用各种物理的、化学的能量去除或添加材料以达到零件设计要求的加工方法，不属于常规加工工艺范畴。二、特点：二、特点： 1、加工范围不受材料物理、机械性能的限制 2、易加工复杂形面、细微表面以及柔性零件 3、能获得良好的表面质量 4、各种加工方法易复合形成新工艺方法646-16-1常用特种加工方