机械制造工艺基础（少学时 第二版）课件 第11、12章 机械加工工艺规程、典型零件的加工工艺

《机械制造工艺基础》（少学时第二版）§11—1基本概念§11—2基准的选择§11—3工艺路线的拟定§11—4毛坯的选择§11—5加工余量和工序尺寸的确定第11章机械加工工艺规程第11章机械加工工艺规程§11—1基本概念一、机械产品的生产过程与工艺过程1．生产过程（1）原材料、半成品和成品的运输和保存（2）生产和技术准备工作，如产品的开发和设计、工艺及工艺装备的设计与制造（3）毛坯制造和处理，零件的机械加工，热处理及其它表面处理（4）部件或产品的装配、检测、调试、包装2．工艺过程

工艺过程：改变产品形状、尺寸、相对位置和材料性能，使之成为半成品或成品的过程工艺过程分为：毛坯制造、机械加工、热处理和装配等工艺过程二、工艺过程的组成机械加工工艺过程分为：工序、安装、工位、工步齿轮轴加工过程包括：下料、粗车、调质、精车、铣削、淬火、磨削1．工序工序是指同一个（或一组）工人，在同一台机床（或同一场所），对同一个（或同时对几个）工件所连续完成的那一部分工艺过程2．安装在同一道工序中工件每定位和夹紧一次所完成的那部分工序内容3．工位工件在一次安装后，工件相对刀具或设备的固定部分所占据的每一个位置称为工位4．工步工步：在加工表面、切削刀具和切削用量都保持不变的情况下所完成的那一部分工序内容为了提高生产效率，常将几个待加工表面用几把刀具同时加工，这种由刀具合并起来的工步称为复合工步三、生产类型及其工艺特征1．生产类型机械制造业的生产一般分为单件生产、成批生产、大量生产三种类型2．各种生产类型的工艺特征四、机械加工工艺文件1．机械加工工艺过程卡以工序为单位，简要说明产品或零、部件的加工（或装配）过程所经过的整个工艺路线2．机械加工工艺卡以工序为单元，详细说明产品（或零、部件）在某一工艺阶段中的工序号、工序名称、工序内容、工艺参数、操作要求以及采用的设备和工艺装备3．机械加工工序卡工序卡是在机械加工工艺过程卡或机械加工工艺卡的基础上，对每道工序所编制的一种工艺文件工序卡一般具有工序简图，并详细说明该工序的每个工步的加工（或装配）内容、工艺参数、操作要求以及所有设备和工艺装备第11章机械加工工艺规程§11—2基准的选择一、设计基准设计基准：在设计零件时，根据零件功用，为满足零件设计性能要求，确定零件表面在机器（或部件）中位置的一些点、线或面二、工艺基准1．工序基准工序基准：在工序图上用来确定本工序所加工表面加工后的尺寸、形状、位置的基准M、N为被加工孔轴线的工序基准2．定位基准在加工中用做定位的基准称为定位基准在使用夹具时，其定位基准就是工件与夹具定位组件相接触的点、线、面套筒工序图以平面定位铣削套筒键槽

以心轴定位铣削套筒键槽3．测量基准测量时所采用的基准称为测量基准。测量基准是据以测量已加工表面位置的点、线、面以B为基准零件以A为基准

在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，即为装配基准4．装配基准三、定位基准的选择粗基准：在最初工序中，只能用工件上的未经加工的毛坯表面作为定位基准精基准：采用经过加工的表面作为定位基准1．粗基准的选择一是保证所有加工表面都有足够的加工余量；二是保证零件上加工表面和不加工表面之间具有一定的位置精度（1）选择不加工表面（2）选择加工余量最小的表面（4）选择平整光滑的表面（5）选择加工余量要求均匀的表面（3）选择比较牢固可靠的表面加工床腿的底平面加工导轨面2．精基准的选择（1）尽可能采用设计基准或装配基准作为定位变速箱箱盖钻孔基准（2）尽可能使定位基准和测量基准重合工件

正确

不正确（3）尽可能使基准统一在车、铣、磨等工序中始终用中心孔作为精基准（4）选择精度高、安装稳定性可靠的表面作为精基准，并尽可能选用形状简单和尺寸较大的表面作为精基准（5）选择精基准应考虑使夹具设计容易，结构简单，操作方便正确不正确

正确第11章机械加工工艺规程一、制定工艺规程的技术依据和步骤1．制定工艺规程的技术依据（1）产品的装配图和零件图（2）产品验收的质量标准（3）毛坯的生产情况，如毛坯车间的生产能力与技术水平，各种材料、型材的品种规格（4）产品的生产类型和生产纲领（5）企业的生产条件2．制定工艺规程的步骤二、工艺路线的拟定1．各表面加工方法的选择2．常见表面的加工方法3．工序的集中与分散（1）工序集中的特点优点：1）减少工件的安装定位次数2）减少定位夹具的数量3）减少设备数量、工作场地和工人4）简化生产管理缺点：1）调整机床比较复杂2）对机床精度要求较高3）对工人的技术操作水平要求较高（2）工序分散的特点优点：1）可采用比较简单的机床或单能机床2）调整方便，容易实现单机自动化，实现自动装卸工件，自动测量等3）工人便于掌握操作技能，可使用技能水平较低的工人，每道工序容易选择最佳切削用量缺点：1）工序流程长2）工人、设备、工装较多3）对生产管理要求高4．加工顺序的安排（1）划分加工阶段（2）切削加工顺序的安排（3）热处理工序的安排（4）辅助工序主要包括：检验、清洗、去毛坯刺和防锈检验工序的安排：1）粗加工阶段结束后，避免致命缺陷造成进一步的加工浪费2）重要工序之后，保证工序加工质量3）转下工序前，通过检验确保合格工序半成品向下流转；如发现问题，分析原因，明确责任，加强管理，及时改进4）全部加工完成后，保证成品合格入库三、工艺路线拟定实例1．分析零件图样2．选择材料45钢的圆棒料一般生产条件下小批量生产3．确定加工方案4．确定热处理工艺调质处理安排在粗车后精车前，齿面高频淬火安排在滚齿后磨齿前5．确定加工基准齿轮轴的两中心孔即是零件的径向设计基准，也是加工基准和测量基准6．拟定加工工艺路线

第11章机械加工工艺规程§11—4毛坯的选择一、毛坯的种类二、选择毛坯应考虑的因素1．零件的材料及力学性能要求2．零件的结构形状及大小3．生产类型4．现有生产条件5．尽量采用新工艺、新材料三、毛坯的形状和尺寸毛坯上的一些表面必须留有加工余量，以便机械加工。毛坯尺寸与零件实际尺寸差值称为毛坯加工余量第11章机械加工工艺规程一、加工余量的确定1．加工余量的基本概念2．加工余量的确定方法（1）经验法为了防止因余量不足而产生废品，所估算的余量往住偏大，常用于单件、小批量生产（2）查表法根据工厂生产实践中统计的数据和试验研究积累的关于加工余量的资料数据为基础编制的加工余量标准，考虑不同加工方法和加工条件，查得的数据再结合实际加工情况进行修正，最后确定合理的加工余量二、工序尺寸及其公差的确定1．工序尺寸的确定前工序的工序尺寸=本工序的工序尺寸－本工序的工序余量（1）外表面前工序的工序尺寸=本工序的工序尺寸＋本工序的工序余量（2）内表面2．工序尺寸公差的确定原则（1）最终工序的公差，当工序基准与设计基准重合时，一般是零件图样规定的尺寸公差（2）毛坯尺寸公差按照制造方法或所选型材的规格确定（3）中间工序的公差按照该工序加工方法的经济加工精度确定（4）确定工序尺寸公差时，最后一道工序的公差按设计尺寸标注，其余工序公差的选择原则是：外尺寸（轴）的尺寸偏差按h配置，内尺寸（孔）的尺寸偏差按H配置（5）在确定工序尺寸及其公差时，下列情况应特殊处理：

当被加工表面的后继工序中要用做定位基准，而该工序的公差又不能满足定位精度要求时，必须按定位精度要求缩小该工序的工序尺寸公差

需要渗碳、渗氮的零件表面，渗碳、渗氮前的加工工序及公差，必须与零件图样中规定的渗碳、渗氮层深度允许的变化量相符合。这时，工序尺寸及其公差应按工艺尺寸链计算结果确定三、加工余量与工序尺寸确定实例1．齿轮轴右边φ（20±0.006）mm外圆的加工工路线：粗车→调质→半精车→磨（1）计算加工余量外圆粗车余量z3＝2㎜半精车余量z2＝1.3㎜磨削余量z1＝0.2㎜z＝z1＋z2＋z3＝0.2＋1.3＋2＝3.5㎜（2）计算各工序基本尺寸按照“由后向前”的方法计算各工序公称尺寸磨削后（最终工序）：d1=20 mm

半精车后：d2=d1+z1=20+0.2=20.2 mm

粗车后：d3=d2+z2=20.2+1.3=21.5 mm（3）确定公差及表面粗糙度半精车后：尺寸公差等级为IT10，表面粗糙度值为Ra3.2 μm。

粗车后：尺寸公差等级为IT13，表面粗糙度值为Ra12.5 μm。

查标准公差数值表，得轴公称尺寸为φ20 mm的公差：IT10级为0.084 mm，IT13级为0.33 mm

根据各加工工序所能达到的经济精度，确定公差及表面粗糙度

2．输出轴φ36㎜外圆加工工路线：粗车→调质→半精车（1）计算加工余量粗车余量z2＝2㎜半精车余量z1＝1.4㎜z＝z1＋z2＝1.4＋2＝3.4㎜（2）计算各工序基本尺寸半精车后（最终工序）：D1＝36㎜粗车后：D2＝D1＋z1＝36＋1.4＝37.4㎜圆棒料：D3＝D2＋z2＝D1＋z1＋z2＝36＋1.4＋2＝39.4㎜（3）确定公差半精车后：尺寸公差为±0.15 mm，表面粗糙度值为Ra6.3 μm。

粗车后：尺寸公差等级为IT13，表面粗糙度值为Ra12.5 μm。根据各加工工序所能达到的经济精度，确定公差及表面粗糙度查标准公差数值表，得轴公称尺寸为φ36 mm的公差：IT13级为0.39 mm。

各加工工序的工序尺寸公差及表面粗糙度要求如下。

半精车：φ（36±0.15）mm，表面粗糙度值为Ra6.3μm。

粗车：φ37.4-00.39

mm，表面粗糙度值为Ra12.5μm。《机械制造工艺基础》（少学时第二版）§12—1轴类零件的加工工艺第12章典型零件的加工工艺§12—2套类零件的加工工艺§12—3箱体类零件的加工工艺§12—4齿轮的加工工艺第12章典型零件的加工工艺一、轴类零件的结构、材料和工艺分析1．轴类零件的功用和结构轴用来支撑传动零件，传递扭矩或运动。轴在工作中需承受载荷，保证一定的回转精度轴类零件的加工表面通常有内、外圆柱面，内、外圆锥面，台阶平面和端平面，以及螺纹、花键、键槽和沟槽2．轴类零件的材料和毛坯轴类零件的材料一般有碳素结构钢和合金结构钢轴类零件的毛坯有圆棒料、锻件、铸钢件3．轴类零件的加工工艺分析（1）公共轴线是各回转面的径向设计基准。精度要求较高的轴可以两端中心孔轴线作为径向加工基准；精度要求不高的轴及粗加工，可用外圆表面作加工基准（2）按照粗车→半精车→精车的顺序加工，精度要求高的轴要安排磨削加工（4）轴的毛坯为锻件时，要安排正火处理，重要的轴类零件要经过多次热处理（3）轴上花键、键槽、螺纹加工安排在车削后麽削前；需淬火的轴，螺纹加工放在表面淬火后轴类零件的典型工艺过程毛坯→正火→车端面打中心孔→粗车→调质→半精车→铣花键→铣键槽→螺纹加工等→表面淬火→粗磨→精磨二、轴类零件加工实例1．齿轮轴加工工艺分析（1）零件分析（2）毛坯选择（3）加工阶段划分分为粗加工、半精加工、精加工三个阶段1）粗加工阶段齐端面，打中心孔，粗车各外圆2）半精加工阶段半精车，精车各外圆，车螺纹，铣键槽，铣齿轮3）精加工阶段

粗车时，切削力较大，可采用外圆表面与中心孔作为定位基准，采用一夹一顶装夹；精车、磨削时采用两中心孔作为定位基准，用两顶尖装夹工件（4）基准选择（5）热处理工序该齿轮轴为一般精度零件，调质处理放在粗车工序后、半精加工阶段前；齿轮淬火在磨削加工前（6）单件小批量生产的加工工艺过程（7）中批量（1000件）生产的加工工艺过程（8）大批量生产的加工工艺过程2．输出轴加工工艺分析（1）零件分析（2）加工工艺过程3．丝杠加工工艺分析（1）零件分析（2）加工工艺过程第12章典型零件的加工工艺一、套类零件的结构、材料和工艺分析1．套类零件的功用和结构特点套类零件通常起定位和导向作用，其重要表面为同轴度要求较高的内外回转表面，零件的壁厚较薄，容易变形2．套类零件的技术要求（1）尺寸精度起支承或导向作用的套类零件内圆表面直径尺寸精度一般为IT7，精密的达IT6形状精度主要是圆度，较长的套有圆柱度要求（2）几何精度内圆表面的Ra为1.6～0.1μm，精密套类零件的Ra为0.025μm，外圆表面的的Ra为3.2～0.4μm（3）表面结构要求3．套类零件的材料和毛坯套类零件一般用钢、铸铁、青铜、黄铜等材料制成，有些滑动轴承套采用双金属材料结构毛坯内孔直径小于φ20㎜者大多选用棒料；孔径较大、长度较长的工件常采用无缝钢管或带孔的铸件、锻件4．套类零件的加工工艺分析（1）加工套类零件时应遵循基准统一原则和互为基准原则（2）当一次安装不能同时完成内孔、外圆表面加工时，内孔、外圆的加工采用互为基准、反复加工的原则（3）为防止加工变形，粗、精加工应分开，壁厚很薄的工件要减少切削用量（4）为防治夹紧力导致的零件变形，可用轴向夹紧，或使用过渡套、弹簧套轴向夹紧薄壁工件用开缝套装夹薄壁工件二、套类零件加工实例1．小透盖加工工艺分析小批量生产（1）零件分析（2）加工工艺过程2．轴承套加工工艺分析（1）零件分析轴承套外圆的精度为IT7，采用精车可以满足要求；内孔精度为IT7，采用铰孔可以满足要求内孔加工顺序为：钻孔→车孔→铰孔（2）加工工艺过程3．连接盘加工工艺分析（1）零件分析连接盘铸钢毛坯（2）加工工艺过程第12章典型零件的加工工艺一、箱体类零件的结构、材料和工艺分析箱体类零件将一些轴、套和齿轮等零件组合在一起，并保持正确的相互位置关系，使零件能按照一定的传动关系进行运动箱体类零件结构复杂，内部呈空腔，箱壁较薄，箱体上往往有许多精度要求较高的轴承孔和装配用的基准平面1．箱体类零件的功用和结构特点2．箱体类零件的技术要求3．箱体类零件的材料和毛坯箱体零件的材料多采用铸铁,毛坯多采用铸件4．箱体类零件的工艺分析二、减速箱箱壳加工工艺分析小批量生产1．零件分析2．定位基准的选择（1）在加工箱盖时，以连接板的上表面作为粗基准加工箱盖的对合面，然后以对合面为精基准加工螺栓孔及其平台（