第六章 机制工艺1

§6外圆、内圆、平面加工方案的选择前几节介绍了外圆、内圆和平面的加工方法，本节总结前几节的内容，分析介绍外圆、内圆和平面的加工方法的综合应用。一、根据表面的尺寸精度和表面粗糙度的要求选择加工方案例如：加工图示外圆A。φ30h7(-00.021)、Ra1.6加工方案：粗车—半精车—精车①粗磨②＊根据表面的尺寸精度和表面粗糙度的要求选择加工方案是选择加工方案的基本出发点二、选择加工方案应考虑零件的材料和热处理要求材料：有色金属不宜采用磨削，一般采用精车。有些难加工材料，精车时刀具磨损大，达不到要求，可采用磨削。热处理：零件淬火、滲碳、滲氮后，由于硬度高，一般刀具切削困难，目前通用的加工工艺是采用磨削。注：采用陶瓷刀具和PCBN刀具也可以精车（精铣）淬火零件，但目前使用的不多。三、选择加工方案应考虑生产批量的大小仍以前例说明，若材料为45钢、不淬火，若加工数量1～5件，加工方案可选择：粗车—半精车—精车由于数量少，可在车床上精车，省去工序转换时间和磨床的加工准备时间。若加工数量多，几十件、几百件。加工方案可选择：粗车—半精车—粗磨IT7Ra1.6技术要求对磨床来说是“低精度”，此时加工成本相对比精车低。加工孔φ30H7(＋00.021)、Ra1.6、45钢、不淬火。加工方案选择：加工孔φ30H7(＋00.021)、Ra1.6、45钢、不淬火。加工方案选择：加工方案选择：数量５件，钻—粗镗—半精镗—精镗100件～几百件，钻—扩—铰几万件～更多，钻—拉四、选择加工方案应考虑零件类型和使用的机床轴类、盘套类零件上的外圆、内圆，可在车床和磨床完成。因为车床、磨床上适合加工这类表面。加工孔φ30H7(＋00.021)、Ra1.6、45钢、不淬火。箱体类零件上的外圆、内圆，主要在铣床、镗床和钻床完成，不适合在车床、磨床上加工这类表面（装夹和切削不便）。因此箱体类零件上的外圆、内圆即使精度很高也不采用磨削加工。平面加工也和上述一样，轴类、盘套类零件上和轴线垂直的平面，可在车床和磨床完成；箱体类零件上的平面和轴类、盘套类零件上与轴线平行的平面，主要在铣床、镗床、刨床上完成。五、选择加工方案应考虑零件加工工艺的全过程例：某高精度齿轮，内孔要求：IT6Ra0.4，齿面要求滚齿、磨齿。内孔加工方案：查表5-2粗镗—半精镗—粗磨—半精磨—精磨齿形加工（滚齿）时要用零件的内孔和端面定位，才能保证齿形加工的精度，要求零件在齿形加工前，内孔与端面垂直，内孔与心轴配合要有很高的精度。为保证垂直，内孔与端面应在一次安装中加工完成。因此在滚齿前，对内孔和端面应在一次安装中精镗内孔、精车端面。在磨齿前对内孔进行精磨，进一步提高内孔的精度，保证磨齿的精度。所以，内孔加工方案改成：粗镗—半精镗—精镗—精磨六、选择加工方案应考虑本车间（本厂）现有设备、技术条件、工人水平，要注意新技术的发展。中国必须向德国和日本学习。德国和日本的工业在中国的产业链上游，令他们的人均收入是中国的10倍。他们拥有的是专有技术和工艺，而不是知识产权。中国必须做德国和日本正在做的，让其人均收入增加两倍。第六章机械加工工艺过程的基本知识第六章机械加工工艺过程的基本知识§1基本概念一、工艺过程

直接改变原材料（或毛坯）的形状、尺寸或性能，使之变为成品的过程，称为工艺过程。二、工序

工序的定义中表明只要“工作地点”、“工件”、“连续加工”这三个条件任一个发生变化，就不是同一个工序。

在一个工作地点对一个或一组工件所连续加工完成的那部分工艺过程，称为工序。例如：图示半联轴器的加工可分为三个工序。工序I：在车床上车外圆，车端面，镗孔和内孔倒角；工序Ⅱ：在钻床上钻6个φ20孔；工序Ⅲ：在插床上插键槽。工序实际是对工艺过程的进一步细分。工序本身再进一步细分，又可分成“安装”。三、安装工件在一次装夹中所完成的那部分工序内容，称为安装。安装Ⅰ：用三瓜卡盘夹住φ102外圆，车端面C，镗内孔φ60，内孔倒角，车φ223外圆；例如：工序I：在车床上车外圆，车端面，锥孔和内孔倒角；可分以下两个安装。四、生产类型依据生产纲领划分的生产过程，称为生产类型。生产纲领是指某工厂一年制造的合格产品数量称为（即年产量）。安装Ⅱ：调头用三爪卡盘夹住φ223外圆，车端面A和B，车内孔倒角。生产类型可大致按下表划分为：多品种小批量生产：从一年里看是大批量生产，从短时间(几天～几十天)看是小批量生产。这是目前常见的生产类型，它需要高水平的现代管理体系，先进的制造设备。§2工件的安装和夹具安装即装夹工件，它直接影响工件的尺寸精度、位置精度和形状精度。一、工件的安装方式1.直接找正安装利用量具（划针、百分表、人的眼睛等）在机床上直接找正工件的某个表面，或在工件上事先划线，找正划线来确定工件是否处于正确的位置。②找正面或划线就是定位基准；③找正费时，效率低，主要用于单件小批生产，使用的夹具多为通用夹具。特点：①找正精度（定位精度）可高可低，取决于量仪和工人;2.专用夹具安装工件安装在为其加工专门设计和制造的夹具中。特点：不需找正，效率高，投资大，适应性差。二、夹具简介三、工件安装原理工件安装过程实质是工件在夹具（或机床）上定位和夹紧的过程。定位：加工前使工件在夹具（或机床）上占有一个正确的位置。夹紧：对定位的工件施加力，使其在加工中能保持正确的位置。

工件定位的实质就是限制工件的自由度，所以工件定位的原理就是六点定位原理。1.六点定位原理物体在空间无约束状态下共有六个自由度。六点定位原理：用设想的6个(或3、4、5)支承点，分别限制工件的6个(或3、4、5)自由度。加工中具体要限制几个自由度，应根据加工要求而定。定位时有以下四种情况：用六个支承，限制了六个独立的自由度的定位，称为完全定位。没有完全限制六个独立的自由度的定位，称为不完全定位。没有限制应该限制的自由度的定位，称为欠定位。欠定位必须避免。同一个自由度，被两个以上的支承重复限制，称为过(超)定位。①基准：在零件的设计和制造过程中，要确定一些点、线或面的位置，必须以一些指定的点、线或面作为依据，这些作为依据的点、线或面称为基准。2.定位基准零件的设计和制造过程中有两类基准：设计基准工艺基准:工件在机床或夹具定位时所依据的基准。定位基准的作用：主要用于保证尺寸精度和位置精度。因此定位基准应从有位置要求的表面中选择。②定位基准的选择定位基准又分为：粗基准—以未加工过的毛坯面为定位基准。精基准—以已加工过的工件表面为定位基准。A.粗基准选择原则a.选择不加工的表面作粗基准b.选择要求加工余量均匀的表面作粗基准。c.对所有表面都要加工的零件，应选择余量和公差最小的表面作粗基准作粗基准。d.选择光洁、平整、面积足够大的表面作粗基准。e.粗基准在加工的同一方向上尽可能只使用一次。A.精基准选择原则a.基准重合原则:尽可能选用设计基准作为定位基准，以避免基准不重合误差。例：在某道工序中加工A孔，已知工件的上下平面在上道工序中已加工完成。基准重合：加工A孔的最大位置尺寸误差δ=±0.05=0.1mm。基准不重合：A孔定位的位置受到450±0.05尺寸的影响。450.75－300=150.75需要保证的尺寸150的变化范围∴150.75－149.25=1.5mm假设A孔本工序的位置尺寸加工到300，没有加工误差。449.25－300=149.25由前道工序引起的最大的定位误差：

ε定位＝±0.75mm＝1.5mm再考虑A孔尺寸300本身加工的误差，450.75－299.95=150.8449.25－300.05=149.2∴150.8－149.2=1.6mm基准重合只有加工误差,没有定位误差(ε定位＝0)。δ=δ加工＋ε定位基准不重合即有加工误差，又有定位误差。δ=δ加工＋ε定位必须使用基准不重合时的措施b.基准同一原则：有位置精度要求的一些表面加工时，尽可能选用同一的定位基准。例：轴的外圆表面加工。基准同一原则的优点，易保证零件的位置精度要求，简化了专用夹具的设计、制造。§3机加工工艺规程的制定零件机加工工艺规程就是零件加工的方法和实施步骤。制定零件机加工工艺规程的过程，就是一个填写“机械加工工艺过程卡片”的过程。怎样制定零件机加工工艺规程，以下列典型零件为例逐步说明。一、零件的工艺分析1.研究零件图及其技术要求目的：熟悉零件的用途和工作条件。即零件的结构、尺寸、精度、表面粗糙度、材料、热处理要求等。同时检查设计的合理性。结合实例用途：传动轴，传递运动和力矩。轴上可以装齿轮、轴承、皮带轮等传动件。结构：台阶轴，有外圆、轴肩、键槽、退刀槽、倒角组成。主要表面的技术要求：△轴颈(外圆)两处，安装轴承用。IT7，Ra0.8，0.02mmIT6，Ra0.8，0.02mm△安装齿轮的外圆两处。△键槽两处。△材料：45钢。传动轴的常用材料是45钢、40Cr，材料的综合机械性能好，价格便宜。△热处理要求：淬火40～45HRC。△生产类型(数量)：单件小批生产。2.工艺分析工艺分析重点解决三个问题:加工方案选择；精基准选择；热处理工序安排。①加工方案选择：轴的四个外圆：IT6、IT7；Ra0.8；淬火。加工方案粗车—半精车—粗磨—精磨淬火②精基准选择：本例中轴的设计基准有两个方向：＊直径方向以公共轴线为基准；＊长度方向以右端为基准。如果采用公共轴线作为精基准，可以同时满足基准重合和基准同一原则。所以采用两端打中心孔来定位。③热处理工序安排机加工工艺过程中热处理工序通常如下安排：毛坯粗加工半精加工精加工退火或正火调质淬火时效二、选择毛坯选择毛坯要根据零件的工作条件、形状、尺寸、批量、加工条件、价格等来决定。常用的毛坯种类：铸件、焊接件、锻件、冲压件、型材等。本例的传动轴，各外圆直径相差不大，加工数量不多，选用型材最好。考虑到切削余量选用φ35圆钢料。三、拟定工艺路线拟定工艺路线的内容是合理安排零件各表面的加工工序内容和工序之间的顺序。拟定工艺路线应遵循以下四个原则。1.基准先行原则（基准面先加工）这条原则的含义：安排加工内容时，应先安排加工精基准面，为后续加工提供精基准，保证后续加工顺利进行。因此，一般零件加工工艺中头一、二道工序内容主要是加工精基准。2.先主后次原则（主要表面先加工？）这条原则的含义：先考虑安排主要表面的加工，后考虑安