机械加工工艺过程教材

1、第一章 机械加工工艺规程设计机械加工工艺规程是规定产品或零部件机械加工工艺过程和操作方法等的 工艺文件。 它 表达了生产规模的大小、 工艺水平的上下和解决各种工艺问题的方 法和手段。第一节 根本概念机械产品生产过程与机械加工工艺过程一生产过程从原材料到机械产品出厂的全部劳动过程。包括：1毛坯的制造2原材料的运输和保存3生产准备和技术准备4零件的机械加工及热处理5产品的装配、检验、试车、油漆、包装等。直接生产过程： 被加工对象的尺寸、 形状或性能、 位置产生一定的变化。 如：零件的机械加 工、 热处理、装配等。间接生产过程： 不使加工对象产生直接变化。如：工装夹具的制造、工件的运输、设备的维二机

2、械加工工艺过程是生产过程的一局部，是对零件采用各种加工方法，直接用于改变毛坯的形状、尺寸、外表粗糙度以及力学物理性能，使之成为合格零件的全部劳动过程。工艺：使各种原材料、半成品成为成品的方法和过程工艺过程：在生产过程中，但凡改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等，使其成为成品和半成品的过程。.机械加工工艺过程的组成1. 工序一个或一组工人，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局部工艺过程。划分工序的主要依据：工作地点是否改变和加工是否连续完成。同一零件，同样的加工内容可以有不同的工序安排。如图1-1所示的阶梯轴的加工：加工内容：1.加工小端面3.加工大端面5.车大

3、端外圆7.车小端外圆9.精车外圆工序方案实例:2。小端面钻梯轴孔4。大端面钻中心孔6。对大端倒角&对小端倒角10.铳键槽11。去毛刺工序方案1：工序1:加工内容1到9车床工序2:加工内容10、11 铳床手工去毛刺工序方案2：工序1:加工内容1、2、7、8加工小端工序2:加工内容3、4、5、6加工大端工序3:加工内容9工序4:加工内容10、11工序方案3:工序1：加工内容：1、2、3、4铳两端面打中心孔工序2:加工内容：5、& 7、8仿形车外圆、倒角工序3:加工内容：9 精车外圆工序4:加工内容：1 铳键槽工序5:加工内容：11 去毛刺2. 安装如果在一个工序中要对工件进行几次装

4、夹，那么每次装夹下完成的那局部加工内容称为一个安装。如图1-2为上例第一种工序安排中包含的安装：工序和安装工序号安装号安装内容设备1J车小端面，钻小端中心孔“粗车小端外圆，倒雋车床2车大端面，黏大端中心扎 n粗车大端外圆？倒角3精车大鼎外圆4精丰小端外圆21続桃据手工去毛剌铁床图1-2工序和安装3. 工位在工件的一次安装中，通过分度或移位装置，使工件相对于机床床身变换加工位置，我们把每一个加工位置上的安装内容称为工位。一个安装中可能只 有一个工位，也可能有几个工位。产生一个合格的如图1-3为一回转工作台加工孔，钻、扩、铰各为一个加工内容，装夹一次 零件。该加工共有4个工位：装卸工件、钻孔、扩孔

5、、铰孔，用于依次装夹中工位装卸工件；工垃2；站孔 工位乩扩孔；工恆4：核孔4、工步图1-3多工位回转工作指在加工外表不变、切削刀具不变、切削用量不变的情况下所完成的工位内容，称为一个工步如上述第二种工序安排，工序1、2各有4个工步汪意:1组成工步的任一因素刀具、切削用量，加工外表改变后为另一工2 连续进行的假设干相同的工步，为简化工艺，习惯看作为一个工步。 如一个个加工4-? 10 的孔。3复合工步为提高生产率，经常把几个带加工外表，用几把刀具同时进行加工，或采用复合刀具加工外表，采用复合刀具和多刀加工的工步称为复合工步5、走刀切削刀具在加工外表上切削一次所完成的工步内容，称为一次走刀。一个

6、工步可以包括一次 或数次走刀。三生产类型与机械加工工艺规程一机械加工工艺规程把比拟合理的机械加工工艺过程确定下来，成为施工依据的文件。也就是 把工艺过程和操作 方法按一定的格式用文件的形式规定下来， 成为工艺规程。 机 械加工的工艺规程的详细程度与生 产类型有关， 不同的生产类型是由产品的年生 产纲领即年产量区别。二生产纲领和生产批量1生产纲领：企业在方案期内， 应生产的产品产量和进度方案称为生产纲领， 方案期为一 年的生产纲领 成为年生产纲领。2年生产纲领N=Qn1+a1+bQ：产品的年产量台/年n：每台产品中该零件的数量件 /台a:备品百分率b: 废品百分率3生产批量：一次投入或产出的同一

7、产品或零件的数量考虑因素：1资金周转要快2零件加工、调整费用要少3) 保证装配和销售必要的储藏量计算公式：“An 二Fn：每批中零件数量N：年生产纲领中规定的零件数量A：零件应储藏的天数F:年中工作日天数4.生产类型1) 按企业生产专业化程度划分：(1) 大量生产：同一产品的数量很大，大多数工作地点经常重复的进行同一零件的同一道工序的加工(2) 成批生产(大批、中批、小批)：一年中分批的制造相同的产品，制造过程有一定的重复性。(3) 单件：单个生产不同结构和不同尺寸的产品。很少重复。2) 从工艺角度划分：单件小批生产中批生产大批大量生产3) 各种生产类型的工艺特征，如表1-1所示：表1-1各种

8、生产类型的工艺特点工艺特征单件小批量中批生产大批大量毛坯自由锻、木模手工造型；精度低、余量大模锻、金属模；精度和余量中等模锻、机器造型；精度咼，余量小机床通用机床，机群式布置通用机床，局部专机，按零件类别分工段排列自动机床，专用机床生产流水线排列工装通用工装专用工装咼效专用工装详细工艺过程卡详细工艺过程卡工序卡、调整卡丄乙文件H简单丄乙过程卡柔性制造系统 FMS 计算机集成制造系统CIMS，加工自动化三机械加工工艺规程的作用1. 工艺规程是生产方案、调度、工人操作、质量检查的依据2. 工艺规程是生产准备包括技术准备工作的根底1技术关键分析与研究2专用工装设计和制造或采购3原材料及毛坯的供给4设

9、备改造或新设备的购置或定做3. 工艺规程是设计新建和扩建车间工厂的根底1确定生产需要的机床种类和数量2确定机床布置和动力配置3确定车间面积4确定工人的工种和数量四机械加工工艺规程的格式图1-4为机械加工的工艺过程卡片机械加工工匸艺过程畫片1 盂 1 乂J 1E -r-d牡U4二底二丰力学二苣嵯咅|e>W三?=A-三 YA?=iH处r!?二冲=:1-4为机械加工的工艺过程卡片机械力口工工序卡片图1-5为机械加工工序卡片* < iS 令 J*乐L m：吐二A畐号&二上訂0.1 * -二H：3阱5 -TXJ吹 A ri?氏il x叶.洱& E 0f £j5A洱X

10、 X=瓯图1-5为机械加工的工艺过程四机械加工工艺规程的设计原那么、步骤和内容机械加工工艺规程的设计原那么1必须可靠地保证零件图纸上所有技术要求的实现。2在规定的生产纲领和生产批量，一般要求工艺本钱最低。3充分利用现有生产条件，少花钱，多办事。4尽量减轻上人的劳动强度，保障生产平安，创造良好、文明的劳动条件二设计机械加工工艺规程的步骤和内容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。2工艺审查审查图纸上的尺寸、视图和技求要求是否完整、正确、统一，找出主要的技 术要求和分析 关键的技术问题；审查零件的结构工艺性。零件的结构工艺性： 是指在满足使用要求的前提下

11、制造该零件的可行性和经济性。功能相同 的 零件，其结构工艺性可以有很大差异。 所谓结构工艺性好， 是指在现有工艺条件 下既能方 便制造，又有较低的制造本钱。举例说明零件的结构工艺性：3熟悉或确定毛坯 确定毛坯的主要依据是零件在产品中的作用和生产纲领以及零件本身的结 构。 毛坯的种类 ：铸件、锻件、型材、焊接件、冲压件等4拟订机械加工工艺路线1定位基准的选择2加工方法确实定3加工顺序的安排4热处理、检验及其他工序的安排5确定满足各工序要求的工艺装备机床、刀具、夹具、量具对需要改装或重新设计的专用工艺装备应提出具体的设计任务书。6确定各主要工序的技术要求和检验方法 7确定各工序的加工余量、计算工序

12、尺寸和公差 8确定切削用量9确定时间定额10填写工艺文件第三节 工艺路线的制定一定位基准的选择一粗基准的选择1粗基准：未经机械加工的定位基准称为粗基准。机械加工工艺规程中第一道加工工 序所采用的定位基准都是粗基准。举例说明粗基准的选择对零件加工的影响2选择原那么1保证相互位置精度要求的原那么如要保证工件上加工面与不加工面的相互位置要求， 应以不加工面为粗基 准。如图所 示。2保证加工外表加工余量合理分配的原那么 如要首先保证工件某重要外表的余量均匀，应选 择该外表的毛坯面为粗 基准。3便于工件装夹的原那么 选择粗基准时，必须考虑定位准确，夹紧可靠以及夹具结构简单、操作 方便等。这样要求选用的粗

13、基准尽可能平整、光洁和足够大的尺寸，不允许有锻 造飞边，浇铸浇口，或其他缺陷。4粗基准一般不得重复使用的原那么假设能采用精基准定位，粗基准一般不应被重复的使用二精基准的选择1. 精基准：以机械加工过的外表作为定位基准。2. 出发点：保证设计技术要求的实现以及装夹准确、可靠、方便。3. 选择原那么1 基准重合原那么：尽可能的选择被加工外表的设计工序基准为精基准2 基准统一原那么：工件以某一精基准定位，可以比拟方便的加工大多数或所有其他外表，那么应 尽可能的把这个基准面加工出来，并到达一定精度，以后工序均以它为精基准加 工其他外表。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

14、统一基准；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。采用统一基准原那么好处：1有利于保证各加工外表之间的位置精度；2可以简化夹具设计，减少工件搬动和翻转次数。A、 I .+：采用统一基准原那么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。3互为基准原那么4自为基准原那么5便于装夹原那么 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。二加工经济精度与加工方法的选择一加工经济精度在正常加工条件下 采用符

15、合质量标准的设备和工艺装备， 使用标准技术等 级工人，不 延长加工时间 ，一种加工方法所能保证的加工精度和外表粗糙度各种加工方法所能到达的加工精度和外表粗造度，都是在一定的范围内的。 任何一种加工 方法只要精心操作、 细心调整、 选择适宜的切削用量， 加工精度就 可以提高，外表粗造度就 可以减小，但所消耗的时间与本钱也会愈大。 二加工方法的选择1根据每个加工外表的精度要求，尺寸、形状、位置、精度及表 向粗造度对照各种加工方法能到达的精度及粗糙度， 选择最合理的加 工方 法。例：加工一直经 ? 35H7 0.8 的孔a. 钻孔一扩孔一铰b. 钻孔拉c. 钻孔 f 粗镗 f 半粗镗 f 精镗根据工

16、件加工外表特点和产量决定采用哪一种方法各种加工方法能到达的要求参考 P31-35 表 2加工材料的性质：如淬火钢专用磨削，有色金属常用金刚镗或者高速精密车削3考虑生产类型：即生产率和经济性问题。在大批大量生产中可用专用高效设备，如平面和 孔可采用拉削加 工代替铣、刨、镗。4考虑本厂本车间的现有设备及技术要求，能到达的加工经济精度。典型表也的加工路线一外圆外表的加工路线1. 粗车f半精车f精车：应用最广，满足IT >IT7 , > 0.8外圆可以加工2. 粗车f半精车f粗磨f精磨：用于有淬火要求IT >IT6 , > 0.16的黑色金属。3. 粗车f半精车f精车f金刚石车

17、：用于有色金属、不宜采用磨削加工的外用外表。4. 粗车f半精车f粗磨f精磨f研磨、超精加工、砂带磨、镜面磨、或抛光步精加工。在2的根底上进目的为了减少粗糙度，提高尺寸精度，形状和位置精度J孔的加工路线1 .钻f粗拉f精拉:用于大批大量生产盘套类零件的内孔，单键孔和花键孔加工，加工质量稳定，生产效率高。2. 钻f扩f铰f手铰:用于中小孔加工，扩孔前纠正位置精度，铰孔保证尺寸、形状精度和外表3. 钻或粗镗f半精镗f精镗f浮动镗或金刚镗粗糙度。应用：1单件小批量生产中箱体孔隙加工。2位置精度要求很高的孔系加工。3直径比拟大得孔巾80mm以上，毛坯上已有铸孔或锻孔。4有色金属有金刚镗来保证其尺寸，形状

18、和位置精度以及外表粗糙度的要求4. /钻粗镗粗磨f半精磨f精磨f研磨或衍磨应用：淬硬零件加工或精度要求高的孔加工。说明 :1孔最终加工精度很大程度上取决于操作者的水平。2特小孔加工采用特种加工方法。三平面的加工路线1. 粗铣 f 半精铣 f 精铣 f 高速铣平面加工中常用， 视被加工面精度和外表粗糙度技术要求， 灵活安排工序。2. /粗刨 f 半精刨 f 精刨 f 宽刀精刨、刮研或研磨应用广泛， 生产率低，常用于窄长面的加工， 最终工序安排也视加工外表 的技术要求而定3?铣刨 - 半精铣刨一粗磨一精磨一研磨、精密磨、砂带磨、抛光 加工外表淬火，最终工序视加工外表的技术要求而定。4拉- 精拉 大

19、批量生产有沟槽或台阶外表。5车-半精车 -精车-金刚石车有色金属零件的平面加工。四工序顺序的安排：一工序顺序的安排原那么1先加工基准面再加工其他外表：先基面后其他1工艺路线开始安排的加工面应是选作定位基准的精基准面， 然后再以精 基准定位加工其他外表2为保证一定的定位精度， 当加工面的精度要求高时， 精加工前一般应先 精修一 下精基准。2加工平面后加工孔：先面后孔1零件有较大平面可作为定位基准时，先加工定位面， 以面定位加工孔。 2毛坯面上钻孔钻夹易偏，假设该平面需要加工那么在钻孔前加工。3加工主要外表，后加工次要的外表：先主后次4安排粗加工工序，后安排精加工工序先粗后精二热处理工序及外表处理

20、工序1. 为改善切削性而进行的热处理工序退火、正火、调质7 预备热处 理用于切削加工前。2. 为了消除内应力而进行的热处理人工时效、退火、正火安排用于粗 加工之后。3. 为改善材料力学物理性质，半精加工后精加工前安排淬火。淬火 7 回火7 渗碳淬火等热处理工序。4. 精密零件在淬火后安排冷处理以稳定零件尺寸。5. 提高零件外表耐磨性或耐腐蚀性而安排的热处理工序，以及以装饰为目 的而安排的热 处理工序 镀铬、 阳极氧化、 镀锌、发蓝一般放在工艺过程最后 三其他工序的安 排1. 检验工序：1 零件加工完毕之后2从一车间转到另一车间前后3关键工序的前后密封性检验、零件2. 一般尺寸检验 、 X 射线

21、、检查、超声波探伤等用于工件内部的质量检查， 一般安排在 工艺过程的开始。磁力探伤、荧光检验用于工件外表质量的检验，在精加工前后进行，平衡、零件的重量检验、在工艺过程最后进行。3. 去毛刺处理在切削加工后，装配工件前安排情况4、清洗工件一般安排在进入装配之前。五工序的集中与分散1、工序集中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 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。2、工序分散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 工序分散优点： 每个工序使用的设备和工艺装备相

22、对简单，调整、对刀比拟容易，对操作 工人技术水平要 求不高3、工序集中与工序分散的应用传统的流水线、自动线生产，多采用工序分散的组织形式个别工序 亦有相对集中 的情况 。多品种、中小批量生产，为便于转换和管理，多采用工序集中方式。 由于市场需求的多变性，对生产过程的柔性要求越来越高，工序集中 将越来越成为生产的主流方式六加工阶段划分的原因一划分加工阶段的原因1粗加工时，切削余量大、切削热量大、 工艺系统受力变形及内应力变形 存在而无法消除。 要在后续阶段逐步减少切削用量， 逐步修正工件误差， 阶段之 间时间间隔用于自然时效，有利 于工件消除内应力和局部变形。2后续工序易把以加工好的加工面划伤。

23、3不利于及时发现毛坯的缺陷。 4不利于合理使用设备。粗加工采用普通机床，精加工采用精密机床。5不利于合理使用技术工人。二划分方法1粗加工阶段：提高生产率、去除加工面的大局部余量。2半精加工阶段：减少粗加工留下的误差，使加工面到达一定的精度，为精加工做准备。3精加工阶段：保证工件的尺寸、形状和位置精度到达或根本到达图纸规定的精度要求及 外表粗糙度要 求。4精密、超精密或光整加工阶段：对精度要求很高的工件， 在工艺过程的最后安排珩磨、 研磨、精密磨、超 精加工、 金刚车、 金刚镗或其它特种方法加工，以到达最终的精度要求。 中间热处理中间，自然把加工工艺过程分 为几个加工阶段。第四节加工余量、工序间

24、尺寸及公差确实定. 加工余量的概念余量的大小对零件的加工余量和生产率有较大影响。 余量大会增大机加工 劳动量，降低生产率，增加材料、工具、能源消耗、提高本钱，余量小又不能消 除前道工序留下 的误差及其外表缺陷， 甚至产生废品。因此必须合理确定加工余 量。一加工总余量毛坯余量与工序余量其大小取决于加工过程中每个工序切除金毛坯尺寸与余零件设计尺寸之差 , 属 层厚度的总和。2.工序余量：加工总余量和工序余量之间的关系用下式表1 加工总余量 : 每一工序所切除的金属层厚度称为工序余量。 示:3.单边余量:零件非对称结构的非对称外表，其加工余量一般为单边余量。如平面、端面、槽深余量，为实际切除金属层厚

25、度Zi=Li-1-LiZi本工序余量Li-1 上工序根本尺寸Li本工序的根本尺寸4.双边余量：零件对称结构的对称外表，其加工余量一般为双边余量 如：内外圆柱面和回转体外表2Zi=di-1-di 外圆外表2Zi=Di-1-Di 内圆外表5余量公差:蘇被包容况面的序尺寸按和。TZ=Zmax-Zm in=Tb+TaTZ -工序余量公差Zmax工序最大余量Zmi n-工序最小余量Tb -本道工序的工序尺寸公差Ta-上道工序的工序尺寸公差Zb -工序根本余量6.工序尺寸有公差，所以加工余量也必然在某一公差范围内变化，其公差大小1 轴被包容尺寸：指实体尺寸例如：轴的外径，长方体的长、宽、高表示为:其最大尺

26、寸作为工序尺寸的根本尺寸公称尺寸，上偏差为零根本尺寸 上偏绘-'ll；：III2 孔包容尺寸：指非实体尺寸例如：孔的直径，槽的宽度。其最小尺寸作为工序尺寸的根本尺寸公称尺寸，表示为：下偏差为零根本尺寸这样表示，是为了使工件以公称根本尺寸为目标尺寸加工时，仍有可切除量防止过切产生废品。3毛坯尺寸那么按双向对称偏差的形式标注表示为：毛坯根本尺寸士匹.2工序余量的影响因素第一道粗加工工序余量与毛坯制造精度有关。毛坯制造精度高那么第一道粗加工序加工工序余量小，毛坯制造精度低那么第一道粗加工工序的加工余量就大。其它工序的工序余量的影响因素有以下几个方面：1. 上工序的尺寸公差Ta:本工序应切除上

27、道工序尺寸公差中包含的各种可能产生的误差。2. 上道工序产生的外表粗糙度Ry和外表缺陷层深度Ha :3. 上工序留下的需单独考虑的空间误差£ a：这些误差可能是上工序加工方法带来的，也可能是热处理后产生的，也可能是毛坯带来的。4. 本工序的装夹误差£b:置，所以加工余定位误差和夹紧误差。此项误差直接影响被加工外表和切削刀具的相对位量中应该包括此项误差单边：Zmin =TaRy HaeA； b双边：Zmin 4 / 2RyHA eaf5.余量计算公式三.加工余量确实定1. 计算法：用于在影响因素清楚的情况下采用，且不能离开具体的加工方法和条件，要具体情况具体分析。2. 查表法

28、：以工厂生产实践和实验研究积累的经验所制成的表格为根底，并结合实际情况加以修正，确定加工余量。此法方便、迅速、应用广泛。3. 经验法：有一些有经验的工程技术人员或工人根据经验确定加工余量的大小。四.工序尺寸公差确实定一基准重合时工序尺寸与公差确实定1. 确定各加工工序的加工余量工工序余量，2. 从最后工序开始，即从设计尺寸开始到第一道加工工序，逐次加上每道加得各工序根本尺寸包括毛坯尺寸。3?除最后工序，其余工序按各自所采用加工方法的加工精度确定工序尺寸公差4. 按入体原那么标注工序尺寸【例 1】：&0.04um 某轴的直径为 >50m m, 其尺寸精度为 IT5, 外表粗糙度要求为 要求高频淬火，毛坯为锻件，工艺路线为：粗车一半精车一高频淬火一粗磨一精磨一研磨 计算各工序的工序尺寸和公差1) 查表确定加工余量：研磨余量 0.01mm ,精磨余量 0.1mm ,粗磨余量 0.3mm ,半精车余量 1.1mm ,粗车余量 4.5mm ,加工的总余量 6.01mm , 修正为 6mm,粗车余量修正为 4.49mm 。2) 计算各加工工序根本尺寸研磨： 50mm精磨： 50mm+0.01mm=50.01mm粗磨： 50.0