汽车制造工艺学第5章课件

1、1第5章 工艺规程设计Process Planning5.1 制定工艺规程的步骤和方法Steps and Methods of Process Planning25.1.1 机械加工工艺规程 机械加工工艺过程和工艺规程 机械加工工艺过程 采用各种机械加工方法，直接用于改变毛坯的形状、尺寸、表面质量，使之成为合格零件的全部劳动过程。 机械加工工艺规程 规定零件机械加工工艺过程和操作方法的工艺文件。 工艺规程的作用 连接产品设计和制造过程的桥梁，是企业组织生产活动和进行生产管理的重要依据。35.1.1 机械加工工艺规程 表5-1 机械加工工艺过程卡片工艺规程形式(1)机械加工工艺过程卡片这种卡片简

2、称为工艺过程卡片，亦称工艺路线卡，其格式如表5-1所示。(2)机械加工工序卡片这种卡片简称为工序卡，是为每道工序所编制的一种工艺文件，其格式如表5-2所示。(3)调整卡片调整卡片是对自动、半自动机床或某些齿轮加工机床等进行调整用的一种工艺文件。 (4)检验工序卡片它是对成批大量生产中检验工序作详细说明，指导检验人员对零件进行检验的工艺文件。55.1.1 机械加工工艺规程 表5-1 机械加工工艺过程卡片675.1.2 机械加工工艺规程设计原则 1）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

3、。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。 机械加工工艺规程设计原则 85.1.3 制定工艺规程所需原始资料 产品的全套装配图及零件图产品的验收质量标准产品的生产纲领及生产类型零件毛坯图及毛坯生产情况本厂（车间）的生产条件各种有关手册、标准等技术资料国内外先进工艺及生产技术的发展与应用情况 制定机械加工工艺规程所需原始资料 10主要的审查内容有：图纸上规定的各项技术条件是否合理；零件的结构工艺性是否好； 在满足使用要求的前提下，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的不同。（结

4、构工艺性好就是说既能方便制造又具有较低成本）图纸上是否缺少必要的尺寸、视图或技术条件；避免过高的精度、过高的表面粗糙度和其他技术条件；应尽可能减少加工和装配的劳动量；如果发现有问题，并会同有关设计人员共同讨论研究，按照规定手续对图纸进行修改与补充；零件结构工艺性7.2零件结构的切削加工工艺性举例1.保证装夹方便、稳定可靠一、便于装夹 第七章 零件结构工艺性1.保证装夹方便、稳定可靠一、便于装夹7.2零件结构的切削加工工艺性举例 第七章 零件结构工艺性1.保证装夹方便、稳定可靠一、便于装夹7.2零件结构的切削加工工艺性举例 第七章 零件结构工艺性2.尽量减少装夹次数一、便于装夹7.2零件结构的切

5、削加工工艺性举例 第七章 零件结构工艺性2.尽量减少装夹次数一、便于装夹7.2零件结构的切削加工工艺性举例 第七章 零件结构工艺性2.尽量减少装夹次数一、便于装夹7.2零件结构的切削加工工艺性举例 第七章 零件结构工艺性1.零件的结构应有足够的刚度二、便于加工7.2零件结构的切削加工工艺性举例 第七章 零件结构工艺性1.零件的结构应有足够的刚度二、便于加工7.2零件结构的切削加工工艺性举例 第七章 零件结构工艺性3.减少加工面积二、便于加工7.2零件结构的切削加工工艺性举例 第七章 零件结构工艺性4.减少机床调整次数二、便于加工7.2零件结构的切削加工工艺性举例 第七章 零件结构工艺性6.减少

6、走到次数二、便于加工7.2零件结构的切削加工工艺性举例 第七章 零件结构工艺性7.便于进刀和退刀二、便于加工7.2零件结构的切削加工工艺性举例 第七章 零件结构工艺性7.便于进刀和退刀二、便于加工7.2零件结构的切削加工工艺性举例 第七章 零件结构工艺性7.便于进刀和退刀二、便于加工7.2零件结构的切削加工工艺性举例 第七章 零件结构工艺性7.便于进刀和退刀二、便于加工7.2零件结构的切削加工工艺性举例 第七章 零件结构工艺性8.减小加工困难二、便于加工7.2零件结构的切削加工工艺性举例 第七章 零件结构工艺性8.减小加工困难二、便于加工7.2零件结构的切削加工工艺性举例 第七章 零件结构工艺

7、性8.减小加工困难二、便于加工7.2零件结构的切削加工工艺性举例 第七章 零件结构工艺性三、便于测量7.2零件结构的切削加工工艺性举例 第七章 零件结构工艺性三、便于测量7.2零件结构的切削加工工艺性举例 第七章 零件结构工艺性四、尽量采用标准化参数7.2零件结构的切削加工工艺性举例 第七章 零件结构工艺性五、合理采用零件组合7.2零件结构的切削加工工艺性举例 第七章 零件结构工艺性7.2零件结构的切削加工工艺性举例 第七章 零件结构工艺性7.2零件结构的切削加工工艺性举例 第七章 零件结构工艺性7.2零件结构的切削加工工艺性举例 第七章 零件结构工艺性7.3 零件装配工艺性一、便于装配 第七

8、章 零件结构工艺性7.3 零件装配工艺性二、便于维修 第七章 零件结构工艺性7.3 零件装配工艺性三、应有正确的装配基面455.1.4 机械加工工艺规程设计步骤表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1115101281181171081079911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

9、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46审查毛坯的材料选择及制造方法是否合适，从工艺的角度对毛坯制造提出要求。必要时，应和毛坯车间共同确定毛坯图；需要根据生产纲领和毛坯车间的具体条件来加以解决毛坯质量和毛坯的制造要求、成本的矛盾；充分注意到利用新工艺、新技术、新材料的可能性； 在改进了毛坯的制造工艺和提高

10、了毛坯质量后，往往可以大大节约机械加工劳动量。474. 选择定位基准5. 拟定加工路线6. 确定满足各工序要求的工艺装备5.1.4 机械加工工艺规程设计步骤包括机床、夹具、刀具、量具、辅具等。工艺装备的选择在满足零件加工工艺的需要和可靠地保证零件加工质量的前提下，应与生产批量和生产节拍相适应，并应充分利用现有条件，以降低生产准备费用。对必须改装或重新设计的专用或成组工艺装备，应在进行经济性分析和论证的基础上提出设计任务书。48 确定各工序加工余量，计算工序尺寸和公差确定切削用量确定时间定额编制数控加工程序（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

11、较，或采用优化方法，以确定出最优工艺方案。12. 填写或打印工艺文件5.1.4 机械加工工艺规程设计步骤495.2 定位基准的选择Selection of Location Datum501、基准的基本概念基准就是零件上用来确定其他点、线、面位置的那些参考点、线、面。根据基准的功用的不同，可分为设计基准和工艺基准。设计基准是在零件图上用来确定其他点、线、面的位置的基准。工艺基准是在加工及装配过程中使用的基准。按照用途的不同又可分为：定位基准是在加工中使工件在机床或夹具上占有正确位置所采用的基准； 度量基准是在检验时使用的基准。例如，在检验车床主轴时，用支承轴颈表面作度量基准 ；装配基准是在装配

12、时用来确定零件或部件在产品中的位置所采用的基准。 512、基准的选择原则首要问题：合理选择定位基准对保证加工精度和确定加工顺序都有决定性影响，后道工序的基准必须在前面工序中加工出来；基准的选择实际上就是基面的选择问题；在第一道工序中，只能使用毛坯的表面作为定位基准，这种定位基面就称为粗基面(或毛基面)。在以后各工序的加工中，可以采用已经切削加工过的表面作为定位基面，这种定位基面就称为精基面(或光基面)。工件上没有能作为定位基面的恰当表面，这时就有必要在工件上专门加工出定位基面，这种基面称为辅助基面。 辅助基面在零件的工作中没有用处，它是仅为加工的需要而设置的。如轴类零件加工用的中心孔、活塞加工

13、用的止口和下端面就是典型的例子。 52a）b）c）5.2.2 粗基准的选择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。 图5-2 粗基准选择比较53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。粗基准一般不得重复使用原则 5.2.2 粗基准的选择54图5-5 主轴箱零件精基准选择5.2.3 精基准

14、的选择 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进行加工 55 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

15、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。 5.2.3 精基准的选择56 互为基准原则对某些位置精度要求高的表面，可以采用互为基准、反复加工的方法来保证其位置精度 锥孔图5-8 主轴零件精基准选择5.2.3 精基准的选择轴径轴径57自为基准原则对一些精度要求很高的表面，在精密加工时，为了保证加工精度，要求加工余量小而且均匀，这时可以已经精加工过的表面自身作为定位基准， 床身导轨面自为基准定位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。5859第5章 工艺过程设计Proces

16、s Planning5.3 加工路线的拟订Determine the Machining Route605.3.1 加工方法的选择图5-13 加工误差与成本关系C0AB 经济精度随年代增长和技术进步而不断提高（图5-14） 在正常加工条件下（采用符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表面粗糙度（图5-13AB段）加工经济精度 加工误差（m）196010-110-210-319202000102101100年代图5-14 加工精度与年代的关系 一般加工精密加工超精密加工615.3.1 加工方法的选择 1）零件加工表面的精度和表面粗糙

17、度要求2）零件材料的加工性3）生产批量和生产节拍要求4）企业现有加工设备和加工能力5）经济性选择加工方法应考虑的问题62加工阶段的划分：粗加工阶段在这一阶段要切除较大的加工余量，主要问题是如何获得高的生产率； 半精加工阶段在这一阶段应为主要表面的精加工作好准备，并完成一些次要表面的加工，一般在热处理之前进行；精加工阶段保证各主要表面达到图纸规定的质量要求；光整加工阶段对于精度要求很高、表面粗糙度值要求很小(标准公差6级及6级以上，表面粗糙度的零件，还要有专门的光整加工阶段。 63划分加工阶段的原因是 ：粗加工阶段中切除金属较多，产生的切削力和切削热都较大，所需的夹紧力也较大，因而使工件产生的内

18、应力和由此引起的变形也大，不可能达到高的精度和低的粗糙度；合理使用机床设备； 为了在机械加工工序中插入必要的热处理工序，同时使热处理发挥充分的效果。划分加工阶段带来的有利条件 ：粗加工各表面后可及早发现毛坯的缺陷，及时报废或修补，以免继续进行精加工而浪费工时和制造费用。 精加工表面的工序安排在最后，可保护这些表面少受损伤或不受损伤 。645.3.1 加工方法的选择 典型表面加工路线研 磨IT5Ra 0.0080.32超 精 加 工IT5Ra 0.010.32砂 带 磨IT5Ra 0.010.16精 密 磨 削IT5Ra 0.0080.08抛 光Ra 0.0081.25金 刚 石 车IT56Ra

19、 0.021.25滚 压IT67Ra 0.161.25精 磨IT67Ra 0.161.25精 车IT78Ra1.2 55粗 磨IT89Ra 1.2510半 精 车IT1011Ra 2.512.5粗 车IT1213Ra 1080图5-15 外圆表面的典型加工工艺路线 65车削特点 1）车削过程比较平稳，生产率高。 2）车刀结构简单，费用低。 3）易于保证工件各加工面的位置精度。 4）加工各种材料（钢、铸铁、有色金属和非金属），难加工淬火钢件（HRC30以上）磨削特点 1）容易达到较高的精度和较小的表面粗糙度。 2）磨削温度高，易烧伤。 3）磨削的材料范围广（铸铁件、末淬火和淬火钢件及高硬度难加工

20、材料），不易磨削有色金属。66研磨特点1）精度高，表面粗糙度小。2）研磨余量小（0.010.03mm），对前道工序要求高。3）能部分纠正形状误差，不能纠正位置误差。4）加工范围广（淬火和未淬火钢件、铸铁件、有色金属、非金属等），可单件小批、大批大量生产。5）方法简单，设备要求低。6）手工研磨生产率低，劳动强度大超精加工特点1）磨粒运动由切削过程过渡到抛光过程，表面粗糙度小。2）不能提高尺寸精度、形状精度和位置精度，对前道工序要求高，一般不留加工余量。3）设备简单，操作方便。4）生产率高。67抛光特点1）表面粗糙度小，呈镜面光泽。2）不能提高加工精度，对前道工序要求高，一般不留加工余量。3）主要

21、用于表面的装饰加工极电镀前的预加工681粗车半精车精车： 应用最广，满足ITIT7，0.8外圆可以加工2粗车半精车粗磨精磨： 用于有淬火要求ITIT6，0.16 的黑色金属。3粗车半精车精车金刚石车： 用于有色金属、不宜采用磨削加工的外用表面。4粗车半精车粗磨精磨研磨、超精加工、砂带磨、镜面磨、或抛光在2的基础上进一步精加工，目的为了减少粗糙度，提高尺寸精度，形状和位置精度。695.3.1 加工方法的选择 图5-16 孔的典型加工工艺路线 珩 磨IT56Ra0.041.25研 磨IT56Ra0.0080.63粗 镗IT1213Ra 520钻IT1013Ra 580半 精 镗IT1011Ra 2

22、.510粗 拉IT910Ra 1.255扩IT913Ra 1.2540精 镗IT79Ra 0.635粗 磨IT911Ra1.2510精 拉IT79Ra0.160.63推IT68Ra0.081.25铰IT69Ra 0.3210金 刚 镗IT57Ra0.161.25精 磨IT78Ra0.080.63滚 压IT68Ra0.011.25手 铰IT5Ra0.081.25701钻粗拉精拉： 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钻扩铰手铰： 用于中小孔加工，扩孔前纠正位置精度，铰孔保证尺寸、形状精度和表面粗糙度。3钻或粗镗半精镗精镗浮动镗或金刚镗应用： 1）单件

23、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。714钻（粗镗）粗磨半精磨精磨研磨或衍磨 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。3）直径比较大得孔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，形状和位置精度以及表面粗糙度的要求725.3.1 加工方法的选择图5-17 平面典型加工工艺路线 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

24、 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IT1113Ra 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 520731粗铣半精铣精铣高速

25、铣 平面加工中常用，视被加工面精度和表面粗糙度技术要求，灵活安排工序。2粗刨半精刨精刨宽刀精刨、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表面的技术要求而定。 3铣（刨）半精铣（刨）粗磨精磨研磨、精密磨、砂带磨、抛光 加工表面淬火，最终工序视加工表面的技术要求而定。4拉精拉 大批量生产有沟槽或台阶表面。5车半精车精车金刚石车 有色金属零件的平面加工。特形表面加工方法技术要求：尺寸精度、形位精度和表面质量、螺纹表面的粗糙度和硬度紧固螺纹和无传动精度要求的传动螺纹：要求中径和顶径（外螺纹的大径，内螺纹的小径）的精度。有传动精度要求或用于读数的螺纹：要求中径和顶径的精度

26、外，还要求螺距和牙型角的精度。常用的加工螺纹方法攻螺纹、套螺纹、车螺纹、铣螺纹、磨螺纹、滚压螺纹。攻螺纹（tapping） （攻丝）：用丝锥加工内螺纹；套螺纹(chasing) (套丝或套扣)：用板牙加工外螺纹。主要用来加工精度要求低、直径较小的三角螺纹。常用于加工M16以下的普通螺纹，最大一般不超过M50。单件和小批生产：由钳工在虎钳上进行，或在车床或钻床上进行；大批量生产：攻螺纹常在攻丝机上进行。1.攻螺纹和套螺纹扳牙丝锥工件每转一转，车刀在进给方向上移动一个导程的距离。2.车螺纹车削螺纹(thread turning)可在各类卧式车床或专门的螺纹车床上进行，由于刀具简单，故广泛用于各种精

27、度的未淬硬工件的螺纹加工。单齿螺纹车刀：结构简单，适应性广，可加工各种形状、尺寸及精度的未淬硬工件的内、外螺纹，但生产率低，适用于单件小批生产。螺纹梳刀：实际上是多齿成形车刀。一次走刀就能加工出全部螺纹，效率高，适用于大批生产细牙螺纹。一般螺纹梳刀加工精度不高，不能加工精密螺纹。螺纹梳刀的类型a)平体 b)棱体 c)圆体车螺纹的最高精度可达46级，表面粗糙度Ra值为3.20.8m。铣螺纹(thread milling)比车螺纹生产率高，但螺纹精度低，在成批大量生产中广泛采用。铣螺纹一般在专门的螺纹铣床上进行。 3.铣螺纹1）.盘形铣刀铣螺纹加工时，铣刀轴线对工件轴线的倾斜角等于螺纹升角，工件转

28、一转，铣刀走一个工件导程。适合加工大螺距的长螺纹，如丝杠、螺杆等梯形外螺纹和蜗杆等。加工精度较低，通常作为粗加工，铣后用车削进行精加工。2）梳形铣刀铣螺纹加工时，工件每转一转，铣刀除旋转外，还沿轴向移动一个导程，工件转1.25转，便能切出全部螺纹（最后的四分之一转主要是修光螺纹）。生产率高，螺距精度可达98级，表面粗糙度Ra值为3.20.63m。适合成批加工一般精度并且长度短而螺距不大的三角形内、外螺纹和圆锥螺纹。3）旋风铣刀铣螺纹利用装在特殊旋转刀盘上的多把硬质合金刀头（一般为14把）或梳刀，从工件上高速铣出螺纹的方法旋风铣生产效率高，一般比盘形铣刀铣螺纹高28倍。加工长度大、不淬硬的外螺纹

29、，如丝杠、螺旋送料杆、大模数蜗杆、注塑机螺杆等长工件；也可加工大直径（32mm以上）的内螺纹，如滚珠丝杠螺母、梯形丝杠螺母、环形槽等；尤其适合加工无退刀槽、有长键槽和平面的螺纹件。 用于淬硬螺纹的精加工，如精密螺杆、丝锥、滚丝轮、螺纹量规等。磨螺纹(thread grinding) ：螺纹磨床磨前需用车、铣等方法粗加工；对小尺寸的精密螺纹，也可不经粗加工直接磨出。 4.磨螺纹1.单片砂轮磨削砂轮的轴线必须相对于工件轴线倾斜一个螺纹升角，工件安装在螺纹磨床的前后顶尖之间，工件每转一转，同时沿轴向移动一个导程；砂轮高速旋转的同时，周期性地进行横向进给，经一次或多次行程完成加工。适用于不同齿形、不同

30、长径比的螺纹工件，机床调整和砂轮修整比较方便，并且背向力小，工件散热条件好，加工精度高。2.多线砂轮磨削选用缓慢的工件转速和较大的横向进给，经过一次或数次行程即可完成加工。生产效率高，但加工精度低，砂轮修整复杂。适用于成批生产牙形简单、精度较低、刚性好的短螺纹。在室温下，用压力使工件表面产生塑性变形而形成螺纹的一种无切屑加工方法。 5. 滚压螺纹1）.搓板滚压 两块搓板都带有螺纹齿形，其截面形状与待搓螺纹牙型相符，上搓板为动板，下搓板固定不动为静板，动板作平行于静板的往复直线运动。工件在两板之间被挤压和滚动，当动板移动时，坯料表面便挤压出螺纹。2）.滚轮滚压：滚丝机工件放在两个带有螺纹齿形的滚

31、轮之间的支承板上，两滚轮等速转动，其中一轮轴心固定，一轮作径向进给运动，工件在滚轮摩擦力带动下旋转，表面受径向挤压而形成螺纹。滚螺纹的生产率低于搓螺纹，但精度高于搓螺纹。这是因为滚丝轮热处理后可在螺纹磨床上精磨，而搓丝板热处理后精加工困难。搓螺纹可加工直径为324mm、螺纹长度小于120mm的螺钉、双头螺栓、木螺钉、自攻螺钉等；滚压螺纹适用于直径380mm、螺纹长度小于120mm的双头螺栓、螺钉、锥形螺纹、蜗杆、丝锥等的加工。滚压螺纹与切削螺纹相比，主要优点是提高了螺纹的强度。切削加工的螺纹纤维组织是被割断的，而滚压螺纹的纤维组织是连续的，从而提高了其剪切强度；螺纹滚压后，由于表面变形强化及表

32、面粗糙度值降低，还可提高螺纹的疲劳强度。滚压螺纹比切削螺纹的生产率高。 三、齿形加工 齿形加工方法（1） 成形法 （2） 展成法（范成法）利用齿轮的啮合原理加工齿轮。常用的展成法齿轮刀具：滚齿刀、插齿刀、剃齿刀等用与被切齿轮的齿槽形状相同或非常近似的刀具切出齿形的方法。如铣齿、成形法磨齿等。m20时，用盘状铣刀；m20时，用指状铣刀1、铣齿铣刀装在刀杆上旋转作主运动，工件紧固在心轴上，心轴安装在分度头和尾座顶尖之间随工作台作直线进给运动。每铣完一个齿槽，铣刀沿齿槽方向退回，用分度头对工件进行分度，然后再铣下一个齿槽，直至加工出整个齿轮。铣齿的工艺特点： （1）成本较低 齿轮铣刀结构简单，在普通

33、的铣床上即可完成铣齿工作，铣齿的设备和刀具的费用较低。（2）生产率低 铣齿过程不是连续的，每铣一个齿，都要重复消耗切入、切出、退刀和分度的时间。（3）加工精度低 实际生产中，把同一模数的齿轮按齿数划分成若干组，同一组只用一个刀号的铣刀加工。为了保证铣出的齿轮在啮合时不致卡住，各号铣刀的齿形是按该号范围内最小齿数齿轮的齿槽轮廓制作的。为此，各号铣刀加工范围内的齿轮除最小齿数的外，其它齿数的齿轮，只能获得近似的齿形，产生齿形误差。另外铣床所用分度头是通用附件，分度精度不高。刀 号12345678加工的齿数范围12131416172021252634355455134135以上铣齿不但可以加工直齿、

34、斜齿和人字齿圆柱齿轮,还可以加工齿条、锥齿轮及涡轮等。适用于单件小批生产或维修工作中加工精度不高的低速齿轮。铣齿的加工精度为9级或9级以下，齿面粗糙度值Ra为6.33.2m。滚齿（gear hobbing）是利用齿轮滚刀在滚齿机上加工齿轮的轮齿，其滚切原理是刀具和工件的运动相当于一对螺旋齿轮的啮合。 2、滚齿 齿轮滚刀1.主运动 滚刀的旋转运动。2.分齿运动 滚刀与齿坯之间强制保持一对螺旋齿轮啮合运动关系的运动。分齿运动由滚齿机的传动系统来实现，齿坯的分度是连续的。3.垂直进给运动 为切出整个齿宽，滚刀需要沿工件的轴向作进给移动，即为垂直进给运动。滚齿的切削运动 滚齿.avi滚齿的工艺特点（1

35、）滚刀的通用性好 一把滚刀可以加工与其模数、压力角相同而齿数不同的齿轮。（2）齿形精度及分度精度高 （3）生产率高 滚齿的整个切削过程是连续的。（4）设备和刀具费用高 滚齿机为专用齿轮加工机床，其调整费时。滚刀较齿轮铣刀的制造、刃磨要困难。滚齿的应用 滚齿应用范围较广，可加工直齿、斜齿圆柱齿轮和蜗轮等，但不能加工内齿轮和相距太近的多联齿轮。插齿(gear shaping)是在插齿机上用插齿刀加工齿形的过程。其原理是刀具和工件的运动相当于一对圆柱齿轮传动。插齿刀是一个是用高速钢制造并磨出切削刃的齿轮 3、插齿1.主运动 即插齿刀的上下往复直线运动。向下为切削行程，向上的返回行程是空行程。2.分齿

36、运动 插齿刀和齿坯之间被强制的啮合运动，也称为展成运动。保持一对传动齿轮的速比关系，即：nw/n0 = z0/zw3.径向进给运动 即插齿刀逐渐向工件中心移动的运动，以切出全齿高。当进给到要求的深度时，径向运动停止，分齿运动继续进行，直到加工完成。4.让刀运动 为了避免插齿刀在返回行程中，刀齿的后刀面与工件的齿面发生摩擦，插齿刀返回时，齿坯沿径向让开一段距离；当切削行程开始前，齿坯恢复原位，这种运动即为让刀运动。 插齿切削运动 插齿.avi插齿插齿的工艺特点（1）插齿和滚齿的精度相当，且都比铣齿高。（2）插齿和滚齿选择刀具时只要求刀具的模数和压力角与被切齿轮一致，与齿数无关（最少齿数z17）。

37、（3）插齿的生产率低于滚齿而高于铣齿。插齿应用插齿多用于加工滚齿难以加工的内齿轮、多联齿轮、带台阶齿轮、扇形齿轮、齿条及人字齿轮、端面齿盘等，但不能加工蜗轮。剃齿（gear shaving）是利用一对交错轴斜齿轮啮合原理，在剃齿机上“自由啮合”的展成加工方法。4、剃齿 剃齿刀的形状类似于一个斜齿圆柱齿轮，每一个齿的两侧，沿渐开线方向开有许多小槽，以形成切削刃，材料一般为高速钢。 在与已经滚齿或插齿的齿轮啮合过程中，剃齿刀齿面上的许多切削刃，从工件齿面上剃下细丝状的切屑，以提高齿形精度和减小表面粗糙度值。 剃齿刀工件用心轴装在机床工作台的两顶尖之间，可以自由转动；剃齿刀装在机床主轴上并带动工件时

38、而正转，时而反转，正转时剃削轮齿的一个侧面，反转时剃削轮齿的另一个侧面。剃齿刀轴线与工件轴线间的夹角为0。此时，剃齿刀在啮合点A的圆周速度v0可分解为沿工件圆周切线方向的分速度vw（使工件旋转）和沿工件轴线方向的分速度v（使齿面间产生相对滑动）使剃齿刀从工件上切下发丝状的极细切屑，从而提高齿形精度和降低表面粗糙度值。 剃齿特点及应用剃齿主要用来对调质和淬火前的直、斜齿圆柱齿轮进行精加工，剃齿的精度取决于剃齿刀的精度。剃齿精度可达76级，齿面粗糙度Ra值为0.80.2m。剃齿生产率高，一般24min钟便可加工好一个齿轮。剃齿机结构简单，操作方便，也可把铣床等设备改装成剃齿机使用。剃齿刀制造较困难

39、，剃齿不便于加工双联或多联齿轮的小齿轮等，使剃齿的应用受到一定限制。剃齿通常用于大批大量生产中的齿轮齿形精加工，在汽车、拖拉机及机床制造等行业中应用很广泛。 珩齿(gear honing) ：用珩磨轮在珩齿机上进行齿形精加工的方法，其原理和方法与剃齿相同。珩齿时，珩磨轮高速旋转（1000r/min2000r/min）,同时沿齿向和渐开线方向产生滑动进行切削，珩齿过程具有剃削、磨削和抛光的精加工的综合作用，刀痕复杂、细密。5、珩齿珩磨轮：将金刚砂或白刚玉磨料与环氧树脂等材料合成后浇铸或热压在钢制轮坯上的斜齿轮 珩齿适用于消除淬火后的氧化皮和轻微磕碰而产生的齿面毛刺与压痕，可有效地降低表面粗糙度和

40、齿轮噪音，对齿形精度改善不大。珩齿后的表面粗糙度值Ra为0.40.2m。因珩齿余量很小，约为0.01mm0.02mm,且多为一次切除，生产率很高，一般珩磨一个齿轮只需1min左右。 珩齿播放磨齿(gear grinding) ：用砂轮在磨齿机上对齿轮进行精加工的方法。按磨齿原理：成形法磨齿和展成法磨齿。6、磨齿（1）成形法磨齿将砂轮靠外圆处的两侧修整成与工件齿间相吻合的形状，对已切削过的齿间进行磨削。每磨完一齿后，进行分度，再磨下一个齿。 可在花键磨床或工具磨床上进行，设备费用较低。生产率较高，比展成法磨齿高近10倍。但砂轮修整较复杂，且也存在一定的误差。在磨齿过程中砂轮磨损不均以及机床的分度

41、误差的影响，它的加工精度只能达到6级。（2）展成法磨齿 展成法磨齿：锥形砂轮磨齿和双碟形砂轮磨齿。展成法磨齿生产率低，但加工精度高，一般可达4级，表面粗糙度Ra值在0.40.2m。所以，实际生产中它是齿面要求淬火的高精度齿轮常采用的一种加工方法。锥形砂轮磨齿把砂轮修整成锥形，以构成假想齿条的齿形。其原理是使砂轮与被磨齿轮强制保持齿条和齿轮的啮合关系，且使被磨齿轮沿假想的固定齿条作往复纯滚动的运动，边转动，边移动，砂轮的磨削部分即可包络出渐开线齿形。磨削时，砂轮作高速旋转，同时沿工件轴向作往复直线运动，以便磨出全齿宽。分别磨除齿槽的1、2两个侧面。每磨完一个齿槽，砂轮自动退离工件，工件自动进行分

42、度。双碟形砂轮磨齿两个碟形砂轮倾斜一定角度，其端面构成假想齿条两个（或一个）齿的两个齿面，同时对齿槽的侧面1和侧面2进行磨削。工作时，两个砂轮同时磨一个齿间或两个不同齿间的左右齿面。为了磨出全齿宽，被磨齿轮需沿齿向作往复直线运动。磨齿播放1.根据表面的尺寸精度和表面粗糙度值选择132表面加工方案选择的一般依据2根据表面所在零件的结构形状和尺寸大小选择1333.根据零件热处理状况选择1344.根据零件材料的性能选择1354.根据零件材料的性能选择1365.根据零件的批量选择1371) 外圆55g6(IT6，Ra0.8)：不论零件批量多少，其加工方案均为粗车半精车精车;车床；三爪自定心卡盘2) 内

43、圆40H7(IT7，Ra1.6)： 10件：毛坯选用圆钢棒料，钻半精车精车；车床；三爪自定心卡盘；麻花钻和车孔刀。 1000件：毛坯选用胎模锻件，孔已锻出，粗车扩孔粗铰精铰；车床；三爪自定心卡盘；车孔刀、扩孔钻和铰刀。 100000件：毛坯选用模锻件，孔已锻出，粗车拉孔；车床和拉床；在车床采用三爪自定心卡盘装夹，在拉床上不用装夹；车孔刀和内圆拉刀。1405.3.2 加工顺序的安排 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： 1）当零件上有较大的平面可以作定位基准时，先将其加工出来，再以面定位，加工孔，可以保证定位准确、稳定 2）在毛坯面上钻孔或镗孔，容易使钻头引偏或打刀，先

44、将此面加工好，再加工孔，则可避免上述情况的发生 先主后次也有两层含义： 1）先考虑主要表面加工，再安排次要表面加工，次要表面加工常常从加工方便与经济角度出发进行安排 2）次要表面和主要表面之间往往有相互位置要求，常常要求在主要表面加工后，以主要表面定位进行加工 先粗后精 机械加工工序的安排141 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 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 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

45、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 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。5.3.2 加工顺序的安排热处理和表面处理工序的安排1425.3.2 加工顺序的安排除操作工人自检外，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。其他工序的安排 去毛刺工序 通常安排在切削加工之后。 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。检验

46、工序的安排1435.3.3 工序集中与工序分散 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。 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对简单，调整、对刀比较容易，对操作工人技术水平要求不高工序集中工序分散1445.3.3 工序集中与工序分散 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）工序集中与工序分散的应用 由于市场需求的多变性，对生产

47、过程的柔性要求越来越高，加之加工中心等先进设备的采用，工序集中将越来越成为生产的主流方式 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145146编制下图的加工方案，零件材料为45号钢，生产批量：10件1474.3.1 箱体零件概述1.箱体零件的功用与结构特点箱体是机器的基础零件,它将机器中有关部件的轴、套、齿轮等相关零件连接成一个整体,并使之保持正确的相互位置,以传递转矩或改变转速来完成规定的运动。故箱体的加工质量,直接影响到机器的性能、精度和寿命。箱体类零件的结构复杂,壁薄且不均匀,加工部位多,加工难度大。据统计资料表明,一般中型机床制造厂花在箱体类零件的机械加工工时约占整个

48、产品加工工时的l520。 1484.3.1 箱体零件概述 箱体类零件的结构特点 箱体的种类很多，其尺寸大小和结构形式随着机器的结构和箱体在机器中功用的不同有着较大的差异。但从工艺上分析它们仍有许多共同之处，其结构特点是： 1外形基本上是由六个或五个平面组成的封闭式多面体，又分成整体式和组合式两种； 2结构形状比较复杂。内部常为空腔形，某些部位有“隔墙”，箱体壁薄且厚薄不均。 3箱壁上通常都布置有平行孔系或垂直孔系； 4箱体上的加工面，主要是大量的平面，此外还有许多精度要求较高的轴承支承孔和精度要求较低的紧固用孔。 149图4-18某车床主轴箱简图 4.3.1 箱体零件概述1502.箱体零件的主

49、要技术要求 轴承支承孔的尺寸精度、形状精度、表面粗糙度要求。 位置精度 包括孔系轴线之间的距离尺寸精度和平行度，同一轴线上各孔的同轴度，以及孔端面对孔轴线的垂直度、孔轴线对安装面的平行度或垂直度等。 此外，为满足箱体加工中的定位需要及箱体与机器总装要求，箱体的装配基准面与加工中的定位基准面应有一定的平面度和表面粗糙度要求；各支承孔与装配基准面之间应有一定距离尺寸精度的要求。 箱体的技术要求根据箱体的工作条件和使用性能的不同而有所不同。一般箱体零件为：轴孔的尺寸精度为IT6IT7，圆度不超过孔径公差的一半，表面粗糙度为0.40.8m。作为装配基准和定位基准的重要平面的平面度要求较高，表面粗糙度为

50、0.63m。 4.3.1 箱体零件概述1513.箱体零件的材料及毛坯箱体零件材料 常选用各种牌号的灰铸铁,常用的牌号有HT100HT400。因为灰铸铁具有较好的耐磨性、铸造性和可切削性,而且吸振性好,成本又低。 某些负荷较大的箱体采用铸钢件, 某些简易箱体为了缩短毛坯制造的周期而采用钢板焊接结构。4.3.1 箱体零件概述152 毛坯 多为铸铁件 单件小批生产多用木模手工造型，毛坯精度低，加工余量大。 大批生产常用金属模机器造型，毛坯精度较高，加工余量可适当减小。 毛坯铸造时,应防止砂眼和气孔的产生。为了消除铸造时形成的内应力，减少变形，保证其加工精度的稳定性，应使箱体壁厚尽量均匀,毛坯铸造后要

51、安排人工时效处理。 精度要求高或形状复杂的箱体还应在粗加工后多加一次人工时效处理，以消除粗加工造成的内应力，进一步提高加工精度的稳定性。 毛坯的加工余量与生产批量、毛坯尺寸、结构、精度和铸造方法等因素有关。具体数值可从有关手册中查到。 4.3.1 箱体零件概述153 在拟定箱体零件机械加工工艺规程时,有一些基本原则应该遵循。1、 工艺路线的安排工艺特点：要求加工的表面很多。在这些加工表面中，平面加工精度比孔的加工精度容易保证，工艺关键问题：箱体中主要孔的加工精度、孔系加工精度。在工艺路线的安排中应注意几个问题： (1)先面后孔。先加工平面,后加工孔是箱体加工的一般规律。平面面积大,用其定位稳定

52、可靠;从加工难度来看，平面比孔加工容易。支承孔大多分布在箱体外壁平面上,先加工外壁平面可切去铸件表面的凹凸不平及夹砂等缺陷,这样可减少钻头引偏,防止刀具崩刃等,对孔加工有利。4.3.2 拟定箱体零件机械加工工艺规程的原则154(2)粗精分开、先粗后精：箱体均为铸件，加工余量较大，在粗加工中切除的金属较多，因而夹紧力、切削力都较大，切削热也较多。加之粗加工后，工件内应力重新分布也会引起工件变形，因此，对加工精度影响较大。为此，把粗精加工分开进行，有利于把已加工后由于各种原因引起的工件变形充分暴露出来，然后在精加工中将其消除。粗、精加工分开的原则：对于刚性差、批量较大、要求精度较高的箱体，一般要粗

53、、精加工分开进行，即在主要平面和各支承孔的粗加工之后再进行主要平面和各支承孔的精加工。这样，可以消除由粗加工所造成的内应力、切削力、切削热、夹紧力对加工精度的影响，并且有利于合理地选用设备等。 4.3.2 拟定箱体零件机械加工工艺规程的原则155 粗、精加工分开进行，会使机床，夹具的数量及工件安装次数增加，而使成本提高，所以对单件、小批生产、精度要求不高的箱体，常常将粗、精加工合并在一道工序进行，但必须采取相应措施，以减少加工过程中的变形。例如粗加工后松开工件，让工件充分冷却，然后用较小的夹紧力、以较小的切削用量，多次走刀进行精加工。 (3)工序集中,先主后次。箱体零件上相互位置要求较高的孔系

54、和平面,一般尽量集中在同一工序中加工,以保证其相互位置要求和减少装夹次数。紧固螺纹孔、油孔等次要工序的安排,一般在平面和支承孔等主要加工表面精加工之后再进行加工。4.3.2 拟定箱体零件机械加工工艺规程的原则156（4）工序间合理按排热处理箱体零件的结构复杂，壁厚也不均匀，因此，在铸造时会产生较大的残余应力。为了消除残余应力，减少加工后的变形和保证精度的稳定，所以，在铸造之后必须安排人工时效处理。人工时效的工艺规范为：加热到500550，保温4h6h，冷却速度小于或等于30/h，出炉温度小于或等于200。普通精度的箱体零件，一般在铸造之后安排1次人工时效处理。对一些高精度或形状特别复杂的箱体零

55、件，在粗加工之后还要安排1次人工时效处理，以消除粗加工所造成的残余应力。有些精度要求不高的箱体零件毛坯，有时不安排时效处理，而是利用粗、精加工工序间的停放和运输时间，使之得到自然时效。箱体零件人工时效的方法，除了加热保温法外，也可采用振动时效来达到消除残余应力的目的。4.3.2 拟定箱体零件机械加工工艺规程的原则1572、基准的选择 箱体定位基准的选择，直接关系到箱体上各个平面与平面之间，孔与平面之间，孔与孔之间的尺寸精度和位置精度要求是否能够保证。 在选择基准时，首先要遵守“基准重合”和“基准统一”的原则，同时必须考虑生产批量的大小，生产设备、特别是夹具的选用等因素。 4.3.2 拟定箱体零

56、件机械加工工艺规程的原则158(1)粗基准的选择 粗基准的作用主要是决定不加工面与加工面的位置关系，以及保证加工面的余量均匀。在选择粗基准时，通常应满足以下几点要求：第一，在保证各加工面均有余量的前提下，应使重要孔的加工余量均匀,孔壁的厚薄尽量均匀，其余部位均有适当的壁厚；第二，装入箱体内的回转零件(如齿轮、轴套等)应与箱壁有足够的间隙；第三，注意保持箱体必要的外形尺寸。此外，还应保证定位稳定，夹紧可靠。4.3.2 拟定箱体零件机械加工工艺规程的原则159箱体零件的粗基准一般都用它上面的重要孔和另一个相距较远的孔作粗基准,以保证孔加工时余量均匀。根据生产类型不同，实现以主轴孔为粗基准的工件安装

57、方式也不一样。大批大量生产时，由于毛坯精度高,可以直接用箱体上的重要孔在专用夹具上定位，工件安装迅速，生产率高。在单件、小批及中批生产时，一般毛坯精度较低，按上述办法选择粗基准，往往会造成箱体外形偏斜，甚至局部加工余量不够，因此通常采用划线找正的办法进行第一道工序的加工，即以主轴孔及其中心线为粗基准对毛坯进行划线和检查，必要时予以纠正，纠正后孔的余量应足够，但不一定均匀。4.3.2 拟定箱体零件机械加工工艺规程的原则160（2）、精基准的选择 精基准选择一般采用基准统一的方案,常以箱体零件的装配基准或专门加工的一面两孔为定位基准,使整个加工工艺过程基准统一,夹具结构简单,基准不重合误差降至最小

58、甚至为零(当基准重合时)。 4.3.2 拟定箱体零件机械加工工艺规程的原则1614.3.3 主要表面加工方法 箱体的主要表面有平面和轴承支承孔。平面的加工对于中、小件，一般在牛头刨床或普通铣床上进行。对于大件，一般在龙门刨床或龙门铣床上进行。刨削的刀具结构简单，机床成本低，调整方便，但生产率低；在大批、大量生产时，多采用铣削；当生产批量大且精度又较高时可采用磨削。单件小批生产精度较高的平面时，除一些高精度的箱体仍需手工刮研外，一般采用宽刃精刨。当生产批量较大或为保证平面间的相互位置精度，可采用组合铣削和组合磨削，如图8-68所示。1624.3.3 主要表面加工方法 1634.3.3 主要表面加

59、工方法 164箱体上若干有相互位置精度要求的孔的组合,称为孔系。孔系可分为平行孔系、同轴孔系和交叉孔系(如图所示)。孔系加工是箱体加工的关键,根据箱体加工批量的不同和孔系精度要求的不同,孔系加工所用的方法也是不同的,现分别予以讨论。 孔系加工4.3.3 主要表面加工方法 1651.平行孔系的加工下面主要介绍如何保证平行孔系孔距精度的方法。1)找正法找正法是在通用机床(镗床、铣床)上利用辅助工具来找正所要加工孔的正确位置的加工方法。这种找正法加工效率低,一般只适于单件小批生产。找正时除根据划线用试镗方法外,有时借用心轴量块或用样板找正,以提高找正精度。 4.3.3 主要表面加工方法 166图4-

60、20所示为心轴和块规找正法。镗第一排孔时将心轴插入主轴孔内(或直接利用镗床主轴),然后根据孔和定位基准的距离组合一定尺寸的块规来校正主轴位置,校正时用塞尺测定块规与心轴之间的间隙,以避免块规与心轴直接接触而损伤块规(如图4-20(a)所示)。镗第二排孔时,分别在机床主轴和已加工孔中插入心轴,采用同样的方法来校正主轴轴线的位置,以保证孔中心距的精度(如图4-20(b)所示)。这种找正法其孔心距精度可达0.03mm。 4.3.3 主要表面加工方法 1672)镗模法在成批生产中,广泛采用镗模加工孔系,如图4-22所示。工件5装夹在镗模上,镗杆4被支承在镗模的导套6里,导套的位置决定了镗杆的位置,装在