第10章-零件制造工艺规程的编制与典型零件的制造工艺

第十章零件制造工艺规程的编制与典型零件的制造工艺10.1零件制造工艺规程的基本知识10.2零件机械加工工艺路线的拟定方法10.3机械加工工序设计10.4典型零件的制造工艺1

10.1零件制造工艺规程的基本知识一、零件制造工艺规程及其在生产中的作用

工艺过程的制定包括拟定工艺路线和各工序的具体内容两部分。前者仅确定各工序的加工方法及顺序。后者则要具体地规定每道工序的操作内容，最后按照规定的格式编写成工艺文件。零件制造工艺规程是规定零件制造工艺过程和操作方法的工艺文件。

主要的工艺文件有工艺过程卡片、工序卡片、调整卡片和检验工序卡片等。2

(1)工艺过程卡片

这种卡片亦称工艺路线卡，它是以工序为单位简要说明零件加工过程的一种工艺文件。在单件小批生产中，一般只编制综合工艺过程卡，以供生产管理和生产调度使用。至于每一工序如何加工，则由操作者决定。

(2)工序卡片

工序卡片(简称工序卡)是为每道工序所编制的工艺文件，注明定位基准符号、各加工表面的工序尺寸、表面粗糙度和其他技术要求等，并写明各工步的顺序和内容、使用设备及工艺装备、规定的切削用量和时间定额等。

工序卡片是用以指导操作工人进行生产的文件，也是核定零件加工成本的重要依据之一。3工序每一道工序必须有一张工序卡片4工序名称工步内容工序尺寸工序卡片是工序设计的规程性结果5

(3)调整卡片

主要用于多工位、多刀加工的工序。

工艺规程的主要作用是：

(4)检验工序卡片它是检验人员使用的文件，其中列有检验内容、使用的设备及量检具等。

1)新产品投产前进行生产准备和技术准备的依据。

2)组织生产和计划管理的重要技术文件。

3)新建或扩建工厂(车间)的依据。二、零件制造工艺规程制定的步骤和内容必须具备以下原始资料：

1)零件图样和必要的产品或部件(总成)装配图样。

2)产品的生产纲领(年产量及品种)。

3)工厂(车间)现有的生产条件等。

6制定零件的机械加工工艺规程步骤如下：

(1)分析该零件所在部件(总成)的装配图样了解该零件在部件(总成)中的位置和功用，以及部件(总成)对该零件提出的技术要求。据此找出该零件关键的技术要求。

1)分析被加工零件的结构特点。

2)分析零件的各项技术要求。

3)审查零件结构工艺性。

(2)选择毛坯的制造方法

(3)拟定工艺路线

(4)确定工序过程（5）填写工艺文件710.2零件机械加工工艺路线的拟定方法

确定零件在什么机床上加工，怎样加工。

制定工艺路线时，主要进行以下几方面工作。1．粗基准的选择原则保证各加工表面有足够的余量；保证不加工表面的尺寸和位置符合图样要求。一、选择定位基准2．精基准的选择原则

1)遵循“基准重合”的原则——设计、加工基准相同

2)遵循“基准统一”的原则——不同工序基准相同

3)遵循“互为基准”的原则

4)遵循“自为基准”的原则

8内圆表面夹具活塞活塞内圆表面作为粗基准

为什么以活塞的非加工内腔为粗基准

？9一次装夹，加工上下2组圆孔

加工精基准A面时，以哪面为粗基准

较好？10二、表面加工方法的选择

零件的加工方法主要根据被加工表面的结构特点及其技术要求、生产类型和工厂设备条件等，经分析比较后选定。达到同样加工质量要求的加工过程及最终加工方法可以有多个方案，要综合考虑各方面的因素。

1)根据加工表面的加工精度和表面粗糙度要求确定最终加工方法

例如，加工一直径为φ35H7，表面粗糙度为Ra0．8μm的孔，有三种方案可供选择：①钻孔——扩孔——粗铰——精铰；②钻孔——拉孔；③钻孔——粗镗——半精镗——精镗。11

2)选择加工方法应考虑零件的结构、加工表面的特点和材料等因素。

3)选择加工方法要考虑生产率和生产成本，除保证加工质量外，还要满足生产率和经济性的要求。

按加工性质的不同，一般将主要表面的加工划分为：粗加工、半精加工、精加工和光整加工四个阶段。

4)考虑工厂现有设备和技术的发展。三、加工阶段的划分12

工序集中：把多个加工内容集中在一个工序内，在一台设备上完成。工序分散：把一个加工内容是分散在几个工序内，在不同机床设备上进行。四、工序的集中与分散五、工序顺序的安排第一阶段精基准加工和主要表面粗加工阶段。第二阶段主要表面半精加工和次要表面加工。第三阶段精加工。第四阶段光整加工。

另外，去除毛刺、热处理、清洗及检验等非机械加工工序，一般都是在主要工艺过程确定之后，适当地穿插在各个阶段中，最后形成一个完整的工艺路线。1310.3机械加工工序设计

在保证零件加工质量前提下，尽量用低加工成本设备。一、机床(设备)及工艺装备的选择1．设备的选择

2．工艺装备的选择

工艺装备包括夹具、切削工具和量具。在保证零件加工质量前提下，尽量用低加工成本装备。二、切削用量的选择（切削深度、进给量、切削速度）

单件小批生产时，切削用量作不具体规定，而由操作者根据实际情况自行选择。

在大批大量生产中，特别是流水线生产或自动线生产中，必须在工艺文件里为各工序、工步规定合理的切削用量，以便保证加工质量、生产节拍和良好的经济效益。14三、时间定额的确定

时间定额是在一定生产条件下，规定完成一道工序所需的时间消耗量。它是安排生产计划、计算零件成本和企业经济核算的重要依据之一。时间定额包括下列组成部分：

(1)基本时间是直接用于改变工件的尺寸、形状或表面质量等所消耗的时间。是计算其他时间的基础。

(2)辅助时间指在一道工序中为实现工艺过程所必须进行的各种辅助动作(如装卸工件、开停机床、改变切削用量、进退刀具、测量工件等)所消耗的时间。

(3)布置工作地时间指为使加工正常进行，工人用于照管工作地(更换刀具、润滑机床、清理切屑、收拾工具等)所消耗的时间。

(4)休息与生理需要时间；(5)准备与终结时间15切人量切出量16车削外圆所需的基本时间式中，tm为基本时间(min)；vf为进给速度(mm／min)；nw为工件转速(r／min)；f为进给量(mm／r)；z为加工余量(双面)(mm)；ap为切削深度(mm)；L为工作行程长度(mm)；Lw为工件加工长度(mm)；△L1、△L2分别为车刀切人量、切出量(mm)。1710.4典型零件的制造工艺一、发动机曲轴的机械加工

1．曲轴的技术要求

(1)尺寸精度方面的技术要求

1)主轴颈和连杆轴颈的直径尺寸精度通常为IT6～IT7级。

2)主轴颈的宽度极限偏差为+0.1～+0.36mm，连杆轴颈的宽度极限偏差为+0.05～+0.15mm。

3)曲拐半径极限偏差为±0.05mm。

4)曲轴的轴向尺寸极限偏差为±0.15～±0.50mm。

(2)形状精度方面的技术要求

1)主轴颈、连杆轴颈的圆柱度公差为0.005～0.01mm。

2)曲轴后端法兰的平面度公差为0.1mm。18六缸汽油发动机曲轴的结构简图19

(3)位置精度方面的技术要求

1)连杆轴颈的轴线对主轴颈轴线的平行度,每100mm长度上不大于0.02mm。

2)轴颈母线间的平行度不大于0.015mm。

3)连杆轴颈相位角偏差不大于±30’。

4)中间主轴颈在以前后主轴颈为基准时的径向圆跳动不大于0.015mm(曲轴长度为1.5m以内时)。

5)曲轴后端法兰面的径向圆跳动不大于0.06mm。

6)止推面对主轴颈轴线的垂直度一般为0.012～0.017mm。

(4)表面粗糙度方面的技术要求

1)曲轴的连杆轴颈和主轴颈的表面粗糙度为Ra0.4～0.2μm。

2)曲轴的主轴颈、连杆轴颈与曲柄臂连接处圆角的表面粗糙度为Ra0.4μm。

表10-6是大量生产的六缸汽油机曲轴的工艺过程（共44道工序）曲轴材料为45钢，模锻毛坯。20三、叶片的制造

叶片类零件由叶身及榫头两部分组成。叶身直接在气流通道内工作，其形状、尺寸及表面粗糙度直接影响热能动力机械性能。榫头用以准确而可靠地安装固定叶片。叶片的强度与振动特性直接影响产品的可靠性与使用寿命。因此，叶片是航空燃气轮机、地面燃气轮机、叶片式鼓风机及叶片式压缩机等机械中最重要的零件之一。

根据用途不同，叶片可分为风扇叶片、压气机叶片与涡轮叶片。下面仅介绍涡轮叶片制造工艺的编排。图10.7表示非冷却与冷却式的涡轮工作叶片二、发动机机体的机械加工（自学）21涡轮工作叶片22

1．涡轮叶片毛坯的制造

非冷却式涡轮叶片可用模锻或精密铸造方法。用模锻法制造冷却式涡轮叶片时，通常要用机械加工或特种加工方法加工出冷却空气的通气孔。但这种方法只能用在冷却通道比较简单的结构中，且废品率较高。

用失蜡法精密铸成的涡轮叶片毛坯，其单面余量可达0.07～0.10mm。非冷却式叶片成品率为70％～90％。在铸造涡轮叶片时，可使用定向结晶技术，得到沿叶高为柱状结晶的叶片。

涡轮叶片通常由耐热合金制成。毛坯可用锻造或精密铸造。冷却式涡轮叶片主要是应用精密铸造的方法来制造毛坯。为保证叶片毛坯的质量，不论铸造或锻造毛坯，均应进行严格的检查。

232．涡轮叶片加工的工艺路线叶片的加工由叶身加工、榫头加工组成。有的涡轮叶片还要进行冷却孔加工及表面涂层保护。叶片是一种形状复杂，刚度差的精密零件，对表面完整性要求较高。加工中要注意减少变形及表面层的残余应力。对于余量较大的模锻件毛坯，通常要经过粗、精与细加工三个阶段。叶身的电解加工也广泛应用，以减少切削力及热的影响。表10-8中示出一种模锻毛坯加工成涡轮叶片的详细的工艺路线。各工序加工简图中以粗线示出被加工的表面。为了便于安装定位，这种叶片的毛坯预先制有工艺凸台，在其上钻铰一个孔作为定位基准，如图10—8所示。加工完成后，切去叶尖的工艺凸台。

24涡轮叶片的定位于夹紧工艺凸台定位孔253．叶片型面的加工方法

叶片型面的粗、精加工可以用靠模铣、靠模车和电解加工。精加工还可用成型磨和砂带磨。最终加工通常是用抛光，使表面粗糙度达到Ra0.4～0.8