机械加工工艺编程与实施课件-任务2.6传动轴加工工艺

项目2轴类零件机械加工工艺编制与实施任务2.6：传动轴加工工艺编制与实施本次课程目标

知识目标1.能根据实际生产需要合理选择刀具；2.能正确分析轴类零件的技术要求；3.能合理编制典型轴类零件的加工工艺；4.能对零件的加工工艺进行合理性分析，并提出改进建议；5.能考虑轴类零件加工成本；6.能编制典型轴类零件的机械加工工艺规程.严格执行相关标准、工作规范、工艺文件和安全操作规程,文明生产。

能建立质量、安全、环保及现场管理的理念。培养与设计人员、工艺人员、操作人员沟通的能力。树立正确的工作态度，培养团结协作的能力。培养善于观察、思考、自主学习的能力。素质目标能力目标1能正确选用、使用通用工艺装备的能力。2能正确分析零件的工艺性的能力。3能合理选择、安装刀具并确定切削参数的能力。4.能正确操作磨床，加工零件的能力5能正确使用游标卡尺、钢板尺的能力一二三六布置工作任务相关知识学习

制定实施计划

加工零件检测四工作任务实施

五工作结果评估

任务2.6：传动轴加工工艺编制与实施任务2.6：传动轴加工工艺编制与实施编制减速箱传动轴机械加工工艺一、布置工作任务

图2.79减速箱传动轴零件图生产类型为小批生产。材料为45热轧圆钢。调质处理220-250HBS使用情境图2.79减速箱传动轴工作图样任务2.6：传动轴加工工艺编制与实施分析图样。（1）功用及技术要分析：台阶轴，小批量生产，调质处理（2）结构分析：轴类零件。适于车削、磨削（3）精度分析：

该传动轴的关键工序是轴颈M、N和外圆P、Q及端面的加工。其公差等级都为IT6。（4）材料及毛坯分析：45#钢，毛坯为热轧圆钢一、布置工作任务

任务2.6：传动轴加工工艺编制与实施任务2.6：传动轴加工工艺编制与实施表2-12典型零件机械加工工艺规程编制实施步骤参考表二、相关知识学习

任务2.6：传动轴加工工艺编制与实施直径中:

支承轴颈通常是轴类零件的主要表面，其尺寸精度要求较高（IT5～IT7）。配合轴颈的尺寸精度要求低一些（IT6～IT9）。尺寸精度：指直径和长度的精度。形状精度:主要指支承轴颈的圆度、圆柱度。一般应将其公差限制在直径公差范围内。对精度要求较高的轴，应在图纸上标注其形状公差。★1、分析阶梯轴的结构和技术要求

技术要求二、相关知识学习

保证配合轴颈相对支承轴颈的同轴度或跳动量，是轴类零件位置精度的普遍要求。一般精度的轴，径向圆跳动为0.01～0.03mm；高精度的轴（如主轴），径向圆跳动为0.001～0.005mm。位置精度表面粗糙度

支承轴颈和重要表面的表面粗糙度常为Ra0.1～0.63μm；配合轴径和次要表面的表面粗糙度为Ra0.63～3.2μm。★1、分析阶梯轴的结构和技术要求

技术要求◆零件的结构工艺性机械加工装配与维修便于装夹便于加工便于测量★1、分析阶梯轴的结构和技术要求零件在满足使用性能的前提下，制造的可行性和经济性零件的结构工艺性★1、分析阶梯轴的结构和技术要求主要要求结构工艺性工艺性好结构的优点不好好加工面积应尽量小

减少加工量减少材料及切削刀具的消耗量钻孔的入端和出端应避免斜面

避免刀具损坏提高钻孔精度提高生产率避免斜孔

简化夹具结构几个平行的孔便于同时加工减少孔的加工量孔的位置不能距壁太近

可采用标准刀具和辅具提高加工精度尽量减少进给次数

所有凸台高度相同，能在一次进给中加工提高生产率，易保证精度便于加工★1、分析阶梯轴的结构和技术要求主要要求结构工艺性工艺性好结构的优点不好好磨削时，各表面间的过渡部分应设计出越程槽

磨削时不易碰伤加工面、刀具加工内螺纹或外螺纹时，螺纹根部应有退刀槽

刀具有足够的操作空间，可加工完整螺纹，避免刀具、机床的损伤，加工安全避免深孔加工减少了精加工的面积，又避免了深孔加工退刀槽、过渡圆弧、锥面、键槽等同类要素在同一个阶梯轴上要尽量统一

使用同一把刀具可加工所有键槽，减少了刀具种类和换刀次数，节省了辅助时间键槽布置在同一方向上

可减少安装、调整次数，也易于保证位置精度★1、分析阶梯轴的结构和技术要求便于装配★1、分析阶梯轴的结构和技术要求便于维修时拆装该轴由圆柱面、轴肩、螺纹、螺纹退刀槽、砂轮越程槽和键槽等组成。安装轴承的支承轴颈和安装传动零件的配合轴颈表面，一般是轴类零件的重要表面，其尺寸精度、形状精度(圆度、圆柱度等)、位置精度(同轴度、与端面的垂直度等)及表面粗糙度要求均较高，是轴类零件机械加工时，应着重保障的要素。该传动轴的关键工序是轴颈M、N和外圆P、Q及端面的加工。其公差等级都为IT6。★1、分析阶梯轴的结构和技术要求传动轴图样分析★2、明确传动轴毛坯状况二、相关知识学习

任务2.6：传动轴加工工艺编制与实施

1）轴类零件的材料

◆一般轴类零件常选用45钢，经过调质后可得到较好的切削性能，而且能获得较高的强度和韧性等综合力学性能，重要表面经局部淬火后再回火，表面硬度可达45～52HRC。◆中等精度而转速较高的轴可选用40Gr等合金结构钢，经调质和表面淬火后，具有较高的综合力学性能。

★2、明确传动轴毛坯状况

1）轴类零件的材料◆精度较高的轴，可用轴承钢GCr15和弹簧钢65Mn，经调质和表面高频感应加热淬火后再回火，表面硬度可达50～58HRC，并具有较高的耐疲劳性能和耐磨性。◆高转速、重载荷等条件下工作的轴，可选用20GrMnTi、20Mn2B、20Gr等低碳合金钢或38CrMoAIAK中碳合金渗氮钢。低碳合金钢经正火和渗碳淬火后，可获得很高的表面硬度、较软的芯部，因此耐冲击韧性好，但热处理变形大。而对于渗氮钢，由于渗氮温度比淬火低，经调质和表面渗氮后，变形小而硬度却很高，具有很好的耐磨性和耐疲劳强度。★2、明确传动轴毛坯状况★2、明确传动轴毛坯状况

◆轴类零件最常用的毛坯是棒料和锻件；某些大型或结构复杂的轴（如曲轴），可采用铸件。

◆除光轴、直径相差小的阶梯轴可使用（热轧、冷拉）棒料外，一般比较重要的轴大都采用锻件。◆单件小批量采用自由锻，大批量宜采用模锻。2）轴类零件的毛坯毛坯图的内容：毛坯形状、尺寸及公差，……。毛坯图的绘制步骤：双点画线简化了次要细节的零件图的主要视图将加工余量叠加在相应被加工表面上毛坯轮廓（粗实线）标注毛坯主要尺寸及公差、技术要求等★2、明确传动轴毛坯状况3）毛坯图的画法该传动轴材料为45钢，单件小批生产，且属于一般的中、小传动轴，故选择

55×255mm的45热轧圆钢作毛坯可满足其要求。二、相关知识学习

传动轴毛坯任务2.6：传动轴加工工艺编制与实施★3.拟定工艺路线二、相关知识学习

任务2.6：传动轴加工工艺编制与实施(1)加工经济精度

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5-8AB段）★3.拟定工艺路线1）确定表面加工路线外圆柱面和端面的经济加工精度6-587页13-1110-9常用的外圆表面加工路线序号加工方法经济精度经济表面粗糙度Ra/mm适用范围1粗车13～1150～12.5适用于淬火钢以外的各种金属2粗车→半精车10～86.3～3.23粗车→半精车→精车8～71.6～0.84粗车→半精车→精车→抛光8～70.2～0.0255粗车→半精车→磨削8～70.8～0.4适用于淬火钢和未淬火钢，但不宜加工强度低、韧性大的有色金属6粗车→半精车→粗磨→精磨7～60.4～0.17粗车→半精车→粗磨→精磨→超精加工50.1～0.012(Rz0.1)8粗车→半精车→精车→精细车7～60.4～0.025主要用于要求较高的有色金属加工9粗车→半精车→粗磨→精磨→超精磨>50.025～0.006(Rz0.05)极高精度的外圆加工10粗车→半精车→粗磨→精磨→研磨>50.1～0.006(Rz0.05)(2)选择表面加工方法应考虑的问题

工件材料的性质

如淬火钢的精加工要用磨削，而有色金属的精加工应采用高速细车削或金刚镗削等切削加工方法。

工件的形状和尺寸

例如，箱体类零件上的孔一般不宜采用拉削或磨削，而应采用镗削加工；直径大于∮60mm的孔不宜采用钻、扩、铰等。

生产类型

选择加工方法要与生产类型相适应。

具体的生产条件

工艺人员必须熟悉工厂现有的加工设备和它们的工艺能力以及工人的技术水平，以充分利用现有设备和工艺手段。★3.拟定工艺路线练习问题：加工一小轴，材料为45，批量生产。试选择其加工方案。

①d=Φ20h7，Ra1.6μm；参考答案

由于零件精度为IT7，Ra1.6μm，从表中可知，应选择精车为其最后加工方法。所以加工方案为：粗车—半精车—精车。

②d=Φ20h7，Ra1.6μm，表面淬火HRC50～52；参考答案由于零件精度为IT7，Ra1.6μm，而且硬度较高，从表中可知，应选择磨削为其最后加工方法。所以加工方案为：粗车—半精车—磨削。③d=Φ20h8，Ra0.02μm。参考答案由于零件精度为IT8，粗糙度Ra0.02μm，要求较高，从表中可知，应选择滚压为其最后加工方法。所以加工方案为：粗车—半精车—精车—滚压。

★3.拟定工艺路线二、相关知识学习

任务2.6：传动轴加工工艺编制与实施

粗加工阶段——主要任务是去除加工面多余的材料

半精加工阶段——使加工面达到一定的加工精度，为精加工作好准备。同时完成次要表面的加工。

精加工阶段——使加工面精度和表面粗糙度达到要求

光整加工阶段——对于特别精密的零件，安排此阶段，以确保零件的精度要求

有利于保证零件的加工精度；有利于设备的合理使用和精密机床的精度保持；有利于热处理工序的安排；可及早发现毛坯缺陷，以减少损失。加工阶段的划分加工阶段划分的意义★3.拟定工艺路线2）划分加工阶段★3.拟定工艺路线二、相关知识学习

任务2.6：传动轴加工工艺编制与实施

设计基准：在零件图上用以确定其他点、线、面位置的基准称为设计基准。(1)基准及其分类★3.拟定工艺路线3）选择定位基准

工艺基准

零件在加工工艺过程中所采用的基准称为工艺基准。工艺基准又可进一步分为：工序基准、定位基准、测量基准和装配基准。

①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，称为工序基准。在设计工序基准时，主要应考虑：优先考虑用设计基准为工序基准。所选工序基准应尽可能用于工件的定位和工序尺寸的检查。3）选择定位基准②定位基准在加工时用于工件定位的基准，称为定位基准。定位基准还可进一步分为：粗基准、精基准，另外还有附加基准。

3）选择定位基准

③测量基准在加工中或加工后用来测量工件的形状、位置和尺寸误差所采用的基准，称为测量基准。

④装配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，称为装配基准。用百分表检查工件径向圆跳动3）选择定位基准在加工时用于工件定位的基准称为定位基准。又分为：

使用未经机械加工表面作为定位基准，称为粗基准。零件上根据机械加工工艺需要而专门设计的定位基准。如用作轴类零件定位的顶尖孔，用作壳体类零件定位的工艺孔或工艺凸台等。粗基准使用经过机械加工表面作为定位基准，称为精基准。精基准附加基准(2)定位基准的分类3）选择定位基准

工艺凸台A向A小刀架上的工艺凸台3）选择定位基准a）b）c）◆保证相互位置要求原则——为了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。图5-2粗基准选择比较（3）粗基准的选择原则图5-2粗基准选择比较3）选择定位基准

床身粗基准选择

◆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。3）选择定位基准◆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

3）选择定位基准（4）精基准的选择原则

精基准选用同一组定位基准加工各表面：

基准统一原则两个加工表面互为基准反复加工：

互为基准原则只要求加工面本身余量均匀：

自为基准原则应使定位可靠、夹具结构简单、夹紧可靠设计基准作为定位基准：基准重合原则3）定位基准及其选择基准重合原则——选用设计基准作为定位基准，称为基准重合原则。◆精基准的选择原则★3.拟定工艺路线基准不重合误差产生于用夹具装夹、调整法加工一批零件时产生。试切法不存在基准不重合误差。基准统一原则统一的基准面与设计基准一致，最理想的定位方案★3.拟定工艺路线◆精基准的选择原则互为基准原则轴径轴径锥孔主轴零件精基准选择★3.拟定工艺路线◆精基准的选择原则自为基准原则（光整加工一般都是采用自为基准）机床导轨面自为基准示例★3.拟定工艺路线◆精基准的选择原则自为基准原则（光整加工一般都是采用自为基准）浮动镗刀块1—工件2—镗刀块3—镗杆★3.拟定工艺路线◆精基准的选择原则

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。图示零件，加工过程中将A面放在工作台上加工B、C、D、E、F面，装配时将A面与其他零件连接。请各小组分析：①A面是那些表面的尺寸和相互位置的设计基准？②哪个表面是装配基准和定位基准？练习

练习

如图所示为铸铁飞轮零件，试选择加工时的粗基准。如图所示零件的A、B、C面，φ10H7mm及φ30H7mm孔均已加工。试分析加工φ12H7mm孔时，选用哪些表面定位最合理?为什么?练习

解：选A面(定位元件为文承板)、φ30H7(定位元件为圆柱销)、φ10H7(定位元件为削边销)作为定位基准。选φ30H7孔和A面可以符合基准重合原则。练习

★3.拟定工艺路线二、相关知识学习

任务2.6：传动轴加工工艺编制与实施一个零件的加工工艺路线包含：目的：合理确定加工顺序，做到零件生产的优质、高效、低成本◆机械加工工序◆辅助工序◆热处理工序★3.拟定工艺路线4）加工顺序的确定

基准先行——先加工基准面，再加工其他表面。

①工艺路线开始安排的加工面应该是选作定位基准的精基准面，然后再以精基准定位，加工其它表面。

②例如，精度要求较高的轴类零件（机床主轴等），其第一道机械加工工序就是铣端面，打中心孔，然后以顶尖孔定位加工其它表面。再如，箱体类零件（例如车床主轴箱等）也都是先安排定位基准面的加工（多为一个大平面，两个销孔），再加工孔系和其它平面。

★3.拟定工艺路线◆机械加工工序的安排

先主后次

主要表面指设计基准面、主要工作面。而次要表面指键槽、螺孔等其它表面。次要表面和主要表面之间往往有相互位置要求，一般要在主要表面达到一定的精度之后，再以主要表面定位加工次要表面。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，先将此面加工好，再加工孔，则可避免上述情况的发生★3.拟定工艺路线◆机械加工工序的安排

先粗后精粗加工阶段、半精加工阶段、精加工阶段、光整加工阶段

配套加工

★3.拟定工艺路线◆机械加工工序的安排◆热处理工序的安排零件加工过程中的热处理按应用目的，大致可分为预备热处理和最终热处理。

预备热处理目的：改善材料的机械性能，消除残余应力和改善金属的加工性能，为最终热处理作准备。最终热处理目的：提高零件材料的硬度及耐磨性。★3.拟定工艺路线退火与正火1时效处理2调质3渗氮处理6渗碳淬火5淬火4◆热处理工序的安排预备热处理最终热处理★3.拟定工艺路线（1）退火与正火一般用于热加工毛坯。一般安排在机械加工之前目的：消除材料组织的不均匀，细化晶粒，改善金属的切削性能。消除毛坯制造中产生的应力。退火：高碳非合金钢和合金钢－降低硬度。正火：低碳非合金钢和低合金钢－提高硬度。有时可作最终热处理工序。★3.拟定工艺路线◆热处理工序的安排（2）时效处理主要用于消除毛坯制造和机械加工中产生的应力。铸件（多次）

铸造－（时效处理）－粗加工－第一次时效处理

－半精加工－第二次时效处理－精加工一般铸件★3.拟定工艺路线◆热处理工序的安排（3）调质处理一般用于热加工毛坯。目的：获得均匀细致的晶粒，为后续的表面淬火和渗氮处理工序做好组织准备。调质可作为预备热处理工序。粗加工调质处理半精加工。对于某些硬度与耐磨性要求不高的零件，可作为最终热处理工序。★3.拟定工艺路线◆热处理工序的安排（4）淬火－（回火）分两种：整体淬火和表面淬火。淬火精加工★3.拟定工艺路线◆热处理工序的安排（5）渗碳淬火适用于低碳钢和低碳合金钢。渗碳处理分两种：局部淬火和整体淬火。半精加工渗碳精加工。工艺路线：下料(20CrMnTi)－锻造－正火－粗、半精加工－渗碳淬火－精加工。★3.拟定工艺路线◆热处理工序的安排（6）渗氮处理提高零件表面的硬度、耐磨性、疲劳强度和抗蚀性。工艺路线：下料(38CrMoAlA)－锻造－退火－粗加工——调质——半精加工－粗磨——渗氮－精磨。★3.拟定工艺路线◆热处理工序的安排轴类零件的热处理

◆轴的锻造毛坯在加工前，均需进行正火或退火处理，使钢材的晶粒细化，以消除锻造后的残余应力，降低毛坯硬度，改善切削加工性能。

★3.拟定工艺路线

◆凡要求局部表面淬火以提高表面耐磨性的轴，须在淬火前安排调质处理（有的采用正火）。当毛坯加工余量较大时，粗车－调质－半精车，使粗加工产生的残余应力能在调质时消除。当毛坯加工余量较小时，调质－粗车。◆表面淬火一般安排在精加工之前，可保证淬火引起的局部变形在精加工中得以纠正。轴类零件的热处理◆对于精度要求较高的轴，在局部淬火或粗磨后，还需安排低温时效处理，以消除淬火及磨削中产生的残余奥氏体和残余应力，控制尺寸稳定。◆对于整体淬火的精密轴，在淬火粗磨后，要经过较长时间的低温时效处理。◆对于精度更高的轴，在淬火之后，还要采用冰冷处理的方法进行定性处理，以进一步消除加工应力，保证轴的精度。★3.拟定工艺路线◆辅助工序的安排辅助工序一般包括：检验、清洗、去毛刺、倒棱、防锈、去磁等

。（1）检验工序：检验是最主要的、也是必不可少的辅助工序，它对保证产品质量有极重要的作用。工艺过程中合理安排检验工序。除自检外，①粗加工全部结束之后、精加工之前；②工件转入、转出车间前后；③重要工序加工前后；④全部加工工序完成后。（2）清洗和去毛刺（3）其他工序：动、静平衡，去磁等。★3.拟定工艺路线◆工序的组合在确定零件的加工顺序后，把工序序列进行适当组合，形成以工序为单位的工艺过程，这个工作称为工序的组合。（1）工序集中（2）工序分散★3.拟定工艺路线φ20±0.072×10.8阶梯轴φ32φ40φ25±0.07φ350-0.0170.80.8354030550150其余倒角1×45°3.22×1flashflash

六、工序的组合

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★3.拟定工艺路线

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★3.拟定工艺路线二、相关知识学习

1)确定加工方案传动轴大多是回转面，主要是采用车削和外圆磨削。由于该轴的Q、M、P、N段公差等级较高，表面粗糙度值较小，应采用磨削加工。其他外圆面采用粗车、半精车加工的加工方案。2)划分加工阶段该轴加工划分为三个加工阶段，即粗车(粗车外圆、钻中心孔)、半精车(半精车各处外圆、台肩和修研中心孔等)，粗、精磨Q、M、P、N段外圆。各加工阶段大致以热处理为界。传动轴工艺路线任务2.6：传动轴加工工艺编制与实施★3.拟定工艺路线二、相关知识学习

3)选择定位基准轴类零件各表面的设计基准一般是轴的中心线，其加工的定位基准，最常用的是两中心孔。采用两中心孔作为定位基准不但能在一次装夹中加工出多处外圆和端面，而且可保证各外圆轴线的同轴度以及端面与轴线的垂直度要求，符合基准统一的原则。

在粗加工外圆和加工长轴类零件时，为了提高工件刚度，常采用一夹一顶的方式，即轴的一端外圆用卡盘夹紧，一端用尾座顶尖顶住中心孔，此时是以外圆和中心孔同作为定位基准。任务2.6：传动轴加工工艺编制与实施★3.拟定工艺路线二、相关知识学习

4)确定加工顺序(1)热处理工序安排。该轴需进行调质处理。它应放在粗加工后，半精加工前进行。如采用锻件毛坯，必须首先安排退火或正火处理。该轴毛坯为热轧钢，可不必进行正火处理。(2)机械加工工序安排。应遵循加工顺序安排的一般原则，如先粗后精、先主后次等。(3)辅助工序安排。在拟定工艺过程时，应考虑检验工序的安排、检查项目及检验方法的确定。任务2.6：传动轴加工工艺编制与实施★4.设计工序内容二、相关知识学习

任务2.6：传动轴加工工艺编制与实施（1）加工余量◆加工余量－加工过程中从零件表面切除的金属层厚度。加工总余量（各工序余量之和）＝毛坯尺寸－零件图样上的设计尺寸工序余量（工序公称余量Z）是上道工序与本道工序基本尺寸之差。★4.设计工序内容1）确定加工余量、工序尺寸及其公差145页（1）加工余量★4.设计工序内容1）确定加工余量、工序尺寸及其公差（1）加工余量◆确定加工余量的方法经验估计法：一般情况下估计的加工余量均偏大。查表修正法：机械加工工艺手册，应用广泛。分析计算法：比较麻烦，一般情况下不采用。1）确定加工余量、工序尺寸及其公差★4.设计工序内容（2）工序尺寸和公差的确定方法◆工序尺寸：在加工过程中各工序应保证的加工尺寸。◆分两种情况

基准重合时：工序尺寸及公差的确定

基准不重合时：工序尺寸及公差的确定★4.设计工序内容1）确定加工余量、工序尺寸及其公差（2）工序尺寸和公差的确定方法

基准重合时工序尺寸及公差的确定：基准重合是指在对某一表面的加工中，各道工序（或工步）的定位基准相同，并与设计基准重合。工序尺寸＝设计尺寸±（依次）各工序的余量公差：由该工序采用加工方法的经济精度决定。★4.设计工序内容入体原则：所谓“入体”原则是指标注工件尺寸公差时应向材料实体方向单向标注。但对于磨损后无变化的尺寸，通常标注双向偏差。

工序尺寸为包容尺寸时，标注正偏差；工序尺寸为被包容尺寸时，标注负偏差；工序尺寸为中心距离或其他尺寸时，标注双向偏差。★4.设计工序内容练习

台阶轴加工外圆柱面，设计尺寸为

表面粗糙度Ra为1.6mm。该表面加工的工艺路线为粗车→半精车→精车。用查表法确定毛坯尺寸、各工序尺寸及其公差。先从有关资料或手册查取各工序的加工余量及工序尺寸(见表2-34)。，工序工序加工余量工序尺寸公差工序基本尺寸工序尺寸及其公差精车0.50.025(IT7)半精车10.062(IT9)粗车1.50.25(IT12)毛坯

毛坯下料尺寸：Φ55×255；粗车时，各外圆及各段尺寸按图纸加工尺寸均留余量2mm；精车时，QMNP各外圆及各段尺寸按图纸加工尺寸均留余量0.6mm；其余各外圆达到图纸要求。粗磨后QMNP各外圆留余量0.06精磨后QMNP各外圆及各段尺寸达到图纸规定尺寸。★4.设计工序内容传动轴工序尺寸确定

基准不重合时：工序尺寸及公差的确定

在零件加工过程中，定位基准与设计基准不重合，这时工序尺寸需要按照尺寸链的原理进行分析计算。190页★4.设计工序内容★

尺寸链——在零件加工或机器装配过程中，由互相联系的尺寸按一定顺序连接成一个封闭的尺寸组

。★

装配尺寸链——在机器设计和装配过程中，由有关零件尺寸形成的尺寸链★

工艺尺寸链——在加工过程中，由同一零件有关工序尺寸所形成的尺寸链(a)(b)(c)图2.88尺寸链示例★4.设计工序内容★封闭环——在零件加工过程或机器装配过程中最后形成的一环，它的大小是由组成环间接保证的。一个尺寸链中只有一个封闭环。

★环——列入尺寸链中的每一个尺寸。

增环——该环变动（增大或减小）引起封闭环同向变动（增大或减小）的环。★组成环——尺寸链中除封闭环以外的且对封闭环有影响的其他各环。对于工艺尺寸链来说，组成环的尺寸一般是由加工直接得到的。

减环——该环变动（增大或减小）引起封闭环反向变动（减小或增大）的环。a尺寸链的组成★4.设计工序内容★增环、减环的判断组成环的增减性质可用增环、减环的定义直接判定。（环数较多的尺寸链）回路法。具体做法是：在尺寸链图上，先给封闭环任意定一方向并画出箭头，然后沿此方向环绕尺寸链回路，顺次给每一个组成环画出箭头，凡箭头方向与封闭环方向相反的环则为增环；箭头方向与封闭环方向相同的环则为减环。★4.设计工序内容★工艺尺寸链的建立

确定封闭环。查找组成环★4.设计工序内容画工艺尺寸链图b尺寸链计算公式尺寸链的计算有两种方法：★极限法：保守，但计算简单，应用广泛

◆封闭环的极限尺寸计算◆封闭环的上、下偏差计算◆各环公差计算◆各环平均公差计算★概率法：（各组成环平均公差放大了）零件加工精度降低，加工成本下降。★4.设计工序内容

◆封闭环的基本尺寸计算

封闭环基本尺寸等于所有增环基本尺寸之和减去所有减环基本尺寸之和。

m----增环数

n----减环数★4.设计工序内容极限法计算公式◆封闭环的极限尺寸计算

A0max---封闭环的最大值

A0min---封闭环的最小值★4.设计工序内容极限法计算公式

◆封闭环的上、下偏差计算★4.设计工序内容极限法计算公式

◆各环公差计算

To---封闭环公差

★4.设计工序内容极限法计算公式

◆各环平均公差计算TM－－组成环平均公差

极值法解算尺寸链的特点是：简便、可靠，但当封闭环公差较小，组成环数目较多时，分摊到各组成环的公差可能过小，从而造成加工困难，制造成本增加，在此情况小，常采用概率法进行尺寸链的计算。★4.设计工序内容极限法计算公式b尺寸链计算公式概率法计算公式（1）封闭环公差（2）各组成环的平均公差概率法计算出的各组成环的平均公差放大了倍，从而使零件加工精度降低，加工成本下降。★4.设计工序内容【例2－7】如图2.192所示零件镗孔。镗孔前，表面A、B、C已加工好。镗孔时，为使零件装夹方便，选择表面A为定位基准。但是，因为孔的设计基准是表面C，因而出现了定位基准与设计基准不重合的情况，为保证孔至表面C的设计尺寸L0，此时必须通过尺寸换算求解出L3。★4.设计工序内容①定位基准与设计基准不重合时工序尺寸及其公差的计算★4.设计工序内容【解】(1)作工艺尺寸链图(2)求解尺寸公称尺寸上偏差下偏差【例2－2】如图2.193所示零件加工，加工时要求保证尺寸(60±1)mm，但该尺寸不便测量，只好通过测量尺寸L来间接保证，试求工序尺寸Ｌ及其上、下极限偏差。★4.设计工序内容②测量基准与设计基准不重合时工序尺寸及其公差的计算★4.设计工序内容【解】(1)作工艺尺寸链图(2)求解尺寸

L公称尺寸上偏差下偏差6=L+26-36，L=16mm；Ｌ、(26±0.05)mm为增环mm为减环。0.1=ES+0.05-(-0.05)，ES=0mm；

-0.1=EI+(-0.05)-0，EI=-0.05mm。mm。

L=

对图2.194(a)所示传动轴零件加工。该轴的ф46配合轴颈处在设计上要求轴的直径和键槽深度完工后尺寸分别为和。该轴的加工顺序如下：先按工序尺寸车外圆，再按工序尺寸A铣键槽，修研中心孔后，磨外圆至设计尺寸，同时保证设计上所要求的轴键槽深度，如图2.194所示。试计算铣键槽工序尺寸A及其极限偏差。★4.设计工序内容③多次加工中间工序尺寸的计算。★4.设计工序内容【练习】图示为一衬套，该零件的孔表面需要渗氮，精加工后要求渗氮深度为0.3-0.5mm，求精磨前渗氮层深度。该表面的加工顺序如下：1）磨内孔至尺寸3)精磨内孔至，并保证渗层深度为t0.2)渗氮处理；★4.设计工序内容④渗碳、渗氮层深度的工序尺寸计算【解】作工艺尺寸链如图d所示，t0为封闭环。计算该尺寸链，可得到：t1★4.设计工序内容【练习】图示为一齿轮内孔，内孔尺寸为键槽深度为内孔及键槽加工过程如下：1)精镗孔至；4)磨内孔至同时保证尺寸。2)插键槽至尺寸A；3)热处理；作工艺尺寸链如图b

所示，A0是间接保证的尺寸，因而是封闭环。计算该尺寸链，可得到：【解】★4.设计工序内容★4.设计工序内容二、相关知识学习

（1）机床的选择

①机床的加工规格范围应与加工零件的外形轮廓尺寸相适应。

②机床的精度应与工序要求的精度相适应。

③机床的生产率与工件的生产类型相适应。一般单件小批生产宜选用通用机床，大批大量生产可考虑高生产率的专用设备。

④在中小批生产中，对于精度要求较高，工步内容较多的复杂工序，应尽量采用数控机床加工。

⑤机床的选择应与现有生产条件相适应。★4.设计工序内容

（2）工艺装备的选择

★工艺装备的选择主要指夹具、刀具和量具

①夹具的选择在单件小批生产中，选用通用夹具或组合夹具。在大批大量生产时，可考虑设计制造专用夹具。

★4.设计工序内容

②刀具的选择

生产类型及生产率。一般单件小批生产尽量选用标准刀具，大批大量生产可考虑采用专用刀具、复合刀具等，以获得高的生产率。工件材料、加工精度、表面粗糙度。

★4.设计工序内容量具的选择选择量具的依据是生产类型和加工精度。量具的精度应与工件加工精度相适应。量具的测量效率应与生产类型相适应。单件小批生产宜选用通用量具，大批大量生产多采用极限量规和专用量具。另外，机床辅具的选用：工序内容、刀具和机床结构等，应尽量选择标准辅具。★4.设计工序内容该轴加工设备选择：普通车床CA6140工装：通用型（三爪卡盘、顶尖等）★4.设计工序内容

切削用量的确定合理的切削用量是指充分利用刀具切削性能和机床动力性能（功率、转矩），在保证质量的前提下，获得高的生产率和低的加工成本的切削用量。单件小批生产工艺文件常不具体规定切削用量，而由操作者根据具体情况确定。成批生产时，则将经过严格选择确定的切削用量写在工艺文件上，有操作者执行。确定切削用量考虑因素：切削加工生产率、机床功率、刀具寿命、表面粗糙度、粗精加工等★4.设计工序内容选择依据：切削用量手册、实践经验或工艺试验（3）切削用量及时间定额的确定147页

时间定额的制定时间定额是指在一定生产条件下，规定生产一件产品或完成一道工序所需消耗的时间。它是安排作业计划，进行成本核算的重要根据，设计新厂和扩建工厂又是计算设备和人员数量等的依据。合理地制订时间定额对保证产品质量、提高劳动生产率、降低生产成本都是十分重要的。★4.设计工序内容时间定额的组成基本时间tb时间定额准备与终结时间te休息与生理需要时间tr布置工作地时间ts辅助时间ta★4.设计工序内容时间定额的组成

◆基本时间tb

（basic）直接改变生产对象的尺寸、形状、相对位置、表面状态或材料性质等的工艺过程所消耗的时间，称为基本时间。对机械加工而言，基本时间就是直接切除工序余量所消耗的机动时间（包括刀具的切入和切出时间）。基本时间可由公式计算求出。

★4.设计工序内容时间定额的组成◆辅助时间ta

(adjective)为完成工艺过程所必须进行的各种辅助动作所消耗的时间，称为辅助时间。辅助动作包括：装卸工件、开停机床、改变切削用量、试切和测量工件尺寸等。作业时间＝tb+ta★4.设计工序内容时间定额的组成◆布置工作地时间ts

(setup)为使加工正常进行，工人在一个工作班时间内，照管工作地（如更换刀具、润滑机床、清理切屑、修整工具和刀具等）所消耗的时间，称为布置工作地时间。一般按作业时间的2％～7％计算。★4.设计工序内容时间定额的组成◆休息与生理需要时间tr

(rest)工人在工作班内为恢复体力和满足生理需要所消耗的时间，称为休息和生理需要时间。一般按作业时间的2％计算。★4.设计工序内容时间定额的组成◆准备与终结时间te

(end)

为了生产一批产品或零、部件，进行准备和结束工作所消耗的时间称为准备与终结时间。例如：开始加工前熟悉工艺文件、领取毛坯和工艺装备、安装刀具与夹具、调整机床和刀具等；加工完一批工件后，需归还工艺装备，归还图样和工艺文件，送交成品等。如果一批工件数量为N，则分摊到每个工件上的准备与终结时间为te／N。当N很大（大批大量）时，te／N就可忽略不计。

★4.设计工序内容常用的时间定额的制定方法：P150（估算、类比、实际操作）注意：时间定额应定期进行修订。

单件时间T计算公式★（1）单件时间T：T=tb+ta+ts

+tr

+te★（2）对于成批生产，单件计算时间T：★（3）对于大量生产，单件工时定额te/N可忽略，即

T定额=T

T=tb+ta+ts

+trT=tb+ta+ts

+tr★4.设计工序内容三、编制工艺文件

该轴由圆柱面、轴肩、螺纹、螺纹退刀槽、砂轮越程槽和键槽等组成。安装轴承的支承轴颈和安装传动零件的配合轴颈表面，一般是轴类零件的重要表面，其尺寸精度、形状精度(圆度、圆柱度等)、位置精度(同轴度、与端面的垂直度等)及表面粗糙度要求均较高，是轴类零件机械加工时，应着重保障的要素。该传动轴的关键工序是轴颈M、N和外圆P、Q及端面的加工。其公差等级都为IT6。★1、分析阶梯轴的结构和技术要求传动轴图样分析三、编制工艺文件

任务2.6：传动轴加工工艺编制与实施

该传动轴材料为45钢，单件小批生产，且属于一般的中、小传动轴，故选择

55×255mm的45热轧圆钢作毛坯可满足其要求。传动轴毛坯★2、明确毛坯状况三、编制工艺文件

任务2.6：传动轴加工工艺编制与实施

1)确定加工方案传动轴大多是回转面，主要是采用车削和外圆磨削。由于该轴的Q、M、P、N段公差等级较高，表面粗糙度值较小，应采用磨削加工。其他外圆面采用粗车、半精车加工。2)划分加工阶段该轴加工划分为三个加工阶段，即粗车(粗车外圆、钻中心孔)、半精车(半精车各处外圆、台肩和修研中心孔等)，粗、精磨Q、M、P、N段外圆。各加工阶段大致以热处理为界。传动轴工艺路线★3.拟定工艺路线

3)选择定位基准轴类零件各表面的设计基准一般是轴的支撑轴颈中心线，其加工的定位基准，最常用的是两中心孔。采用两中心孔作为定位基准不但能在一次装夹中加工出多处外圆和端面，而且可保证各外圆轴线的同轴度以及端面与轴线的垂直度要求，符合基准统一的原则。

传动轴工艺路线★3.拟定工艺路线

4)确定加工顺序

(1)热处理工序安排。该轴需进行调质处理。它应放在粗加工后，半精加工前进行。

(2)机械加工工序安排。应遵循加工顺序安排的一般原则，如基准先行、先面后孔、先粗后精、先主后次等。

(3)辅助工序安排。在拟定工艺过程时，应考虑检验工序的安排、检查项目及检验方法的确定。传动轴工艺路线★3.拟定工艺路线三、编制工艺文件

任务2.6：传动轴加工工艺编制与实施毛坯下料尺寸：Φ55×255；粗车时，各外圆及各段尺寸按图纸加工尺寸均留余量2mm；半精车时，QMNP各外圆及各段尺寸按图纸加工尺寸均留余量0.6mm；其余各外圆达到图纸要求。粗磨后QMNP各外圆留余量0.06精磨后QMNP各外圆及各段尺寸达到图纸规定尺寸。★4.设计工序内容传动轴工序尺寸确定★5.填写工艺文件∮55x255mm表2-54

传动轴零件的机械加工工艺过程★5.填写工艺文件★5.填写工艺文件★5.填写工艺文件★1.选择题（1）粗车加工表面，经济精度等级（IT）可达

A、11～13B、9～10C、7～8D、6～7（2）为改善材料切削性能而进行的热处理工序（如退火、正火），通常安排在哪进行。

A、切削加工之前B、磨削加工之前C、粗加工后，精加工前(3）为消除一般机床主轴箱体铸件的内应力，应采用A、正火B、调质C、时效D、表面热处理

（4）经济加工精度是在（

）条件下所能保证的加工精度和表面粗糙度。

A、最不利B、最佳状态C、最小成本D、正常加（5）淬火处理一般安排在

。A、毛坯制造之后B、粗加工后C、半精加工之后D、精加工之后（6）淬火钢7级精度外圆表面常采用的加工路线是

。A、粗车—半精车—精车B、粗车—半精车—精车—金刚石车

C、粗车—半精车—粗磨D、粗车—半精车—粗磨—精磨练习★1.选择题（7）试指出车床主轴(45钢)各主轴颈的高频淬火(54HRC)在加工中的热处理工序应安排在工艺过程的哪个阶段。A、粗加工前B、粗加工后，半精加工前C、半精加工后，精加工前D、精加工后，光整加工前（8）铜合金7级精度外圆表面加工通常采用（

）的加工路线。A粗车B粗车-半精车C粗车-半精车-精车D粗车-半精车-精磨（9）轴类零件定位用的顶尖孔是属于

。

A、精基准B、粗基准C、辅助基准D、自为基准（10）调质处理一般安排在：

A、毛坯制造之后B、粗加工后C、半精加工之后D、精加工之后

（11）大批大量生产中广泛采用A、通用夹具B、专用夹具C、成组夹具D、组合夹具（12）基准重合原则是指使用被加工表面的（

）基准作为精基准。A、设计B、工序C、测量D、装配

练习★2.判断题（1）要保证加工表面的余量均匀，应选择不加工表面为粗基准。（2）粗基准只在第一道工序中使用，一般不能重复使用。（3）调质处理一般安排在粗加工之后半精加工之前进行。（4）在淬火后的工件上通过车削可以获得较高的形状和位置精度。（5）为保证不加工表面与加工表面之间的相对位置要求，一般应选择加工表面的毛坯面为粗基准。（

）练习★练习1.车削加工工艺范围如何？2.简述车工文明生产及安全生产规范。3.CA6140车床有哪几部分组成？4.车床的润滑方法有哪些？5.车床如何进行维护和常规保养？6.车刀有哪七个基本角度？绘图说明。7.试述刀具前角、后角、主偏角、刃倾角的作用和选择方法。8.试比较焊接车刀、可转位车