机械制造技术基础 第五章机械加工工艺过程设计

1、第五章 机械加工工艺过程设计 第一节 制订机械加工工艺规程的步骤和方法一、机械加工工艺规程及其作用 机械加工工艺规程按一定格式和要求描述，作为指令性技术文件，。文件包括：u 机械加工工艺过程卡；u工序卡；u检验工序卡；u机床调整卡。 不同的生产类型对工艺规程要求不同。单件小批生产分工较粗；大批量生产分工较细。l单件小批生产，填写工艺过程卡。l大批量生产，还应有加工工序卡。l中小批量生产，用加工工艺卡。工艺规程作用：l 指导生产的文件 计划、调度工人操作、检验等都以次为依据。l 生产准备的依据刀、夹、量具。毛皮制造等。设备购置l 新建厂（车间）的依据 确定车间面积大小等。图 轴箱体零件结构图图

2、挤压成型件图 半固态挤压铸造模具结构示意图 图 半固态模锻机二、工艺规程设计原则二、工艺规程设计原则l 保证加工质量，达到图纸技术要求；l 有较高的生产率、较低的成本；l 充分考虑现有的生产条件；l 尽量减轻劳动强度、保证安全；l 积极采用先进的技术和工艺，力争减少材料和能源消耗。三、制定工艺规程所需的原始资料三、制定工艺规程所需的原始资料l 产品的装配图及零件图。l 产品的验收质量标准。l 生产类型。l 毛坯图及生产情况。l 本厂的生产条件。l有关手册、标准等。图 轴箱体零件结构图四、机械加工工艺规程的步骤和内容四、机械加工工艺规程的步骤和内容l 分析零件工作图和产品装配图l 工艺审查l 确

3、定毛坯的种类及其制造方法l 拟订机械加工工艺路线l确定各工序所需设备l 确定各工序的加工余量l 确定切削用量第二节 定位基准的选择一、基准及其分类一、基准及其分类基准零件设计、制造过程中，必须根据一些指定的点、线、面来确定另一些点、线、面的位置，这些作为根据的点、线、面-。基准可分为：u设计基准u工艺基准（1）设计基准零件图上用来确定其它点、线、面位置的基准。（2）工艺基准制造和装配过程中用的基准。工艺基准又分为：l 定位基准l 测量基准l 装配基准基准又分为：（1）粗基准 用未加工表面定位。（2）精基准 用加工过表面定位。二、粗基准的选择原则二、粗基准的选择原则（1）保证相互位置要求原则 若

4、必须保证工件上加工面与不加工面之间的相互位置要求，则应以不加工面作粗基准。（2）余量均匀分配原则 选择要求加工余量均匀面作为粗基准。这样可以保证后续工序中作为粗基准的表面进行加工，余量均匀。（3）便于工件装夹原则（4）粗基准在一个定位方向只允许使用一次原则三、精基准的选择原则三、精基准的选择原则（1）基准重合原则 基准重合原则尽量选择加工面的设计基准作为定位基准，。 利 处：可以避免定位基准与设计基准不重合而产生的定位误差。图 加工阶梯面（2）基准统一原则 利处：利于保证各表面的相互位置精度。图 车内孔和端面（3）“互为基准”原则 采用互为基准，反复加工的方法来保证其位置精度要求。 以外圆1、

5、2为基准加工锥孔3、4，再以3、4位基准加工1、2，反复。（4） “自为基准”原则 精度要求很高的表面，精密加工时，为保证加工精度，要求加工余量小而均匀，这时可以用已经精加工过的表面自身作为定位基准，。 如小头孔最后金刚镗时就以精镗后的小头孔自身定位，夹紧后将定位销移去。第三节 工艺路线的拟订一、加工方法的选择一、加工方法的选择1、加工经济精度加工经济精度在正常的加工条件下所能达到的加工精度和表面粗糙度。 各种加工方法所能达到的加工精度和表面粗糙度，都有一定的范围（表5.55.7） 。2、加工方法的选择选择依据：（1）加工表面的精度和粗糙度要求（2）零件材料和热处理要求l工件材料若是淬火钢，常

6、采用磨削加工。l若是有色金属，如铜、铝，通常采用高速精密车削、金刚镗等方法加工。（3）零件的生产类型u大批大量生产，采用高效率设备与专用设备l使用各种类型的组合机床。l平面和孔加工采用拉床。l轴类零件加工采用多刀车床。l采用精密铸造或锻造毛坯，以减少切削加工量.u单件小批生产，应选用通用设备 如内键槽采用插削。（4）本厂的技术水平、生产条件等。 3、典型表面加工路线（1）外圆表面加工路线几点说明：（1）加工淬火钢件的外圆表面加工方案：粗车-半精车-（淬火）粗磨。（2）加工不淬火钢件和铸铁件的外圆表面与一相同（3）加工有色金属等韧性材料零件的外圆表面加工方案：粗车-半精车-精车金刚石车 金刚石车

7、也称作精细车，用金刚石车刀，也可用陶瓷等刀具代替。（2）孔加工路线几点说明： （1）在实体材料上加工孔，首先必须钻孔。 （2）未淬火的钢件或铸铁件 直径 10的孔，钻-铰。 直径 10的孔，钻-扩-铰。 直径 80（50）的孔，钻-镗-磨。（3）淬火的钢件 钻-镗-淬火-磨。（4）加工有色金属，一般不宜磨削。精加工采用精镗。 （3）平面加工路线考虑以下情况：1、要求不高，粗铣、粗刨、粗车即可。2、盘套类零件和轴类零件的端面，粗车-半精车-磨。3、导向面，粗刨-精刨-宽刃精刨。4、内平面，如方孔、花键孔，粗插-精插。粗插前需钻孔。5、加工有色金属，刨削易扎刀，磨削又易堵塞砂轮。粗铣-精铣-高速精

8、铣 。二、加工阶段的划分（1）粗加工阶段 高效率切除大部分余量。（2）半精加工阶段 为精加工作好准备。（3）精加工阶段 保证图纸要求。（4）光整加工阶段 改善表面质量。主要利处：（1）利于保证加工质量 ；（2）及时发现毛坯缺陷，避免浪费工时。三、加工顺序安排1、机加工顺序安排遵循的原则：（1）先加工基准面，后加工其它面。（2）先安排主要表面加工，穿插加工次要表面.（3）先粗加工，后精加工。（4）先面后孔，以面为基准加工其它。2、热处理工序的安排（1）退火、正火应安排在粗加工前。（2）调质处理通常在粗加工后进行。（3）淬火在半精加工后进行。四、工序的集中与分散四、工序的集中与分散（1） 工序的集

9、中 每道工序加工的表面数量尽量多，总工序数目少。利处：主要是利于保证各表面间的相互位置精度。（2） 工序的与分散与集中相反。利处：主要是对工人水平要求低。第四节 加工余量、工序尺寸及工序公差确定一、加工余量1、加工总余量与工序余量图5.183、加工余量及工序公差对机械加工的影响 加工余量的大小对加工质量和生产率均有较大的影响。l加工余量过大，增加金属材料消耗及切削加工工作量，使加工成本升高。l加工余量过小，则不能消除前道工序的误差和表面的缺陷。4、影响加工余量的因素主要因素：l 上工序误差；l 上工序粗糙度和表面缺陷深度；l 本工序误差。二、确定加工余量的方法1、分析计算法2、查表法3、经验法

10、 单件小批生产采用查表法和经验法。三、工序尺寸及其公差的确定有两种情况：l工序尺寸及公差与设计尺寸或其它尺寸相关，需要解尺寸尺寸链来确定（后面详细介绍）。l工序尺寸仅与工序余量有关，如外圆及孔的加工。第二种确定工序尺寸及其公差的过程：（1）确定该加工表面的总余量，再确定各工序的基本余量。（2）自终加工工序起，即设计尺寸开始，至第一道工序逐次加上（被包容面）或减去（包容面）各工序基本余量，便可得到各道工序的基本尺寸。（3）除终加工工序外，根据各工序的加工方法及其经济加工精度，确定其工序公差和粗糙度。（4）按“入体原则”以单向偏差方式标注工序尺寸，并作适当的调整。第五节 工艺尺寸链一、尺寸链概述一

11、、尺寸链概述1、尺寸链的定义与组成尺寸链由有联系的尺寸按一定顺序首尾相接形成的尺寸链封闭图。尺寸链可分为：l工艺尺寸链零件加工中，由同一个零件的有关尺寸形成的尺寸链。l 装配尺寸链机器设计和装配中，由有关零件设计尺寸形成的尺寸链。尺寸链的名词：l环组成尺寸链的每一个尺寸。v封闭环在零件加工或机器装配中最后形成的环（或间接得到的环）。v组成环除了封闭环以外的环。增环该环的变动引起封闭环同向的变动。减环该环的变动引起封闭环的反向变动。2、尺寸链的分类按空间位置分为：（1）直线尺寸链（2）角度尺寸链（3）平面尺寸链（4）空间尺寸链二、尺寸链的基本计算方法二、尺寸链的基本计算方法1、极值法 考虑最不利

12、的极端情况，如增环均为最大极限尺寸（上偏差），而减环为最小极限尺寸（下偏差）时，封闭环有最大极限尺寸（上偏差）。特点：保守、简单。竖式法解尺寸链规则：（1）将基本尺寸和上、下偏差自左至右依次排列。减环的基本尺寸前加负号，上、下偏差位置对调并变正负号（正变负，负变正）。（2）将增、减环的基本尺寸和上、下偏差分别相加，即为封闭环的基本尺寸和上、下偏差。2、概率法 极值法，必须满足封闭环公差等于组成环公差之和。批量生产中，极端情况概率很低，给出的组成环公差过小，致使加工成本过高，甚至无法加工。因此，采用概率法求解尺寸链较为合理。此时， 表明：封闭环公差等于各组成环公差的平方和的平方根。1120nii

13、TT三、工艺尺寸链的应用1、定位（测量）基准与设计基准不重合时的尺寸换算目的：求出所需要的调整尺寸为工序尺寸。测量基准与设计基准不重合时的尺寸换算。测量基准与设计基准不重合时的尺寸换算。2、工序基准是尚待加工的设计基准例5.7 连杆厚度尺寸。为使加工中安装方便，开始小头的厚度按大头要求加工，后再将小头铣薄。工序： 4、有表面热处理的工艺尺寸链计算例5.9 表面A要求渗碳，厚度规定0.5-0.8。加工过程： 1）精车A面保证尺寸D2（1）？=38.40-0.1；四、工艺尺寸链的图表法第五节 计算机辅助工艺过程设计（ CAPP）一、意义CAPP利用计算机协助人进行工艺过程设计的技术。手工工艺过程设计存在主要的问题：l设计效率