5.2-2编制机械加工工艺过程卡-拟定工艺路线、选择机床和工装、确定切削用量

主讲教师：机械制造工艺与装备精品在线开放课程《机械制造工艺与装备》

第5章

编制机械加工工艺规程5.2

编制机械加工工艺过程卡——拟定工艺路线、选择机床和工装、确定切削用量THEFORMULATIONOFMACHININGPROCESSRULES编制机械加工工艺过程卡片以图5-16所示的传动齿轮为例，中批生产，本节介绍编拟定工艺路线。拟订工艺路线——1.零件各表面加工方案的选择

1）首先了解各种加工方法所能达到的经济精度和表面粗糙度

加工经济精度是指在正常加工条件下（采用符合质量标准的设备、工艺装备和标准技术等级的工人，不延长加工时间），所能保证的加工精度和表面粗糙度。外圆、内孔和平面的加工方案及经济精度详见表5-6、表5-7、表5-8。拟订工艺路线的主要内容各个表面的加工方法和加工方案，确定各个表面的加工顺序以及工序集中与分散的程度，合理安排热处理工序和其他辅助工序。5拟订工艺路线——1.零件各表面加工方案的选择表5-6外圆柱面加工方法序号加工方法经济精度(以公差等级表示)经济表面粗糙度Ra/μm适用范围1粗车IT13~IT1150~12.5适用于淬火钢以外的各种金属2粗车—半精车IT10~IT86.3~3.23粗车—半精车—精车IT8~IT71.6~0.84粗车—半精车—精车—滚压（或抛光）IT8~IT70.2~0.0255粗车—半精车—磨削IT8~IT70.8~0.4主要用于淬火钢，也可用于未淬火钢，但不宜加工有色金属6粗车—半精车—粗磨—精磨IT7~IT60.4~0.27粗车—半精车—粗磨—精磨—超精加工（轮式超精磨）IT50.1~0.0128粗车—半精车—精车—精细车（金刚车）IT7~IT60.4~0.025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（镜面磨）IT5以上0.025~0.006极高精度的外圆加工10粗车—半精车—粗磨—精磨—研磨IT5以上0.1~0.0066拟订工艺路线——1.零件各表面加工方案的选择表5-7孔加工方法序号加工方法经济精度(以公差等级表示)经济表面粗糙度Ra/μm适用范围1钻IT13~IT1112.5加工未淬火钢及铸铁的实心毛坯，也可用于加工有色金属。孔径小于15~20mm2钻—铰IT10~IT86.3~1.63钻—粗铰—精铰IT8~IT71.6~0.84钻—扩IT11~IT106.3~3.2加工未淬火钢及铸铁的实心毛坯，也可用于加工有色金属。孔径大于15~20mm5钻—扩—铰IT9~IT83.2~1.66钻—扩—粗铰—精铰IT71.6~0.87钻—扩—机铰—手铰IT7~IT60.4~0.28钻—扩—拉IT9~IT70.6~0.1大批大量生产(精度由拉刀的精度而定)9粗镗（扩孔）IT13~IT116.3~3.2除淬火钢以外的各种材料，毛坯有铸出孔或锻出孔10粗镗（粗扩）—半精镗（精扩）IT10~IT93.2~1.611粗镗（粗扩）—半精镗（精扩）—精镗IT8~IT61.6~0.812粗镗（粗扩）—半精镗（精扩）—精镗—浮动镗刀精镗IT7~IT60.8~0.413粗镗（扩）—半精镗—磨孔IT8~IT70.8~0.2主要用于淬火钢，也可用于未淬火钢，但不宜用于有色金属14粗镗（扩）—半精镗—粗磨—精磨IT7~IT60.2~0.115粗镗—半精镗—精镗—精细镗（金刚镗）IT7~IT60.4~0.05主要用于精度要求高的有色金属加工16钻—（扩）—粗铰—精铰—珩磨；钻—（扩）—拉—磨；粗镗—半精镗—精镗—珩磨IT7~IT60.2~0.025精度要求很高的孔17以研磨代替上述方法中的珩磨IT6~IT50.1~0.0067拟订工艺路线——1.零件各表面加工方案的选择表5-8平面加工方法序号加工方法经济精度(以公差等级表示)经济粗糙度Ra/μm适用范围1粗车IT13~IT1150~12.5端面2粗车—半精车IT10~IT86.3~3.23粗车—半粗车—精车IT8~IT71.6~0.84粗车—半精车—磨削IT8~1T60.8~0.25粗刨（粗铣）IT13~IT1112.5~6.3一般不淬硬平面（端铣表面粗糙度Ra值较小）6粗刨（粗铣）—精刨（精铣）IT10~IT86.3~1.67粗（粗铣）—精刨（精铣）—刮研IT7~IT60.8~0.1精度要求较高的不淬硬平面，批量较大时宜采用宽刃精刨方案8以宽刃精代替上述刮研IT70.8~0.29粗刨（粗铣）—精刨（精铣）—磨削IT70.8~0.2精度要求高的淬硬平面或不淬硬平面10刨（粗铣）—精刨（精铣）—粗磨—精磨IT7~IT60.8~0.211粗铣—拉IT9~IT70.8~0.2大量生产，较小的平面（精度视拉刀精度而定）12粗铣—精铣—磨削—研磨IT5以上0.1~0.006高精度平面8拟订工艺路线——1.零件各表面加工方案的选择

毛坯制造—毛坯热处理（正火）—齿坯粗加工—调质热处理—齿坯精加工—齿面粗加工—齿面精加工（剃齿、珩齿）。1.只需调质热处理的齿轮的加工方案为：毛坯制造—毛坯热处理（正火）—齿坯粗加工—调质热处理—齿坯半精加工—齿面半精加工—齿面淬火—齿坯精加工（磨削）—齿面精加工（磨齿、珩齿）。2.齿面需经表面淬火的中碳结构钢、合金结构钢齿轮的加工方案为：毛坯制造—毛坯热处理（正火）—齿坯粗加工—调质热处理—齿坯半精加工—齿面粗加工—齿面热处理（渗碳、渗氮和淬火）—齿坯精加工（磨削）—齿面精加工(磨齿、珩齿）。3.齿面需经渗碳或渗氮的齿轮的加工方案为：一般圆柱齿轮的三种常用加工方案：9拟订工艺路线——1.零件各表面加工方案的选择

本厂条件充分利用现有的生产条件。生产类型大批量生产时，应采用高效率的先进工艺及装备（如专用刀具和专用夹具）。工件的结构形状和尺寸大小

例如，对于加工精度要求为IT7的孔，采用镗削、铰削、拉削和磨削均可达到要求，但箱体上的孔，一般不宜选用拉孔或磨孔，而宜选择镗孔(大孔)或铰孔(小孔)。

例如，加工精度为IT7，表面粗糙度为0.4μm的外圆柱面，虽然通过精细车削可以达到要求，但不如磨削经济。选择能获得相应经济精度的加工方法零件材料的加工性能

例如，淬火钢的精加工要用磨削；而有色金属圆柱面精加工时，为避免磨削时堵塞砂轮，则应采用高速精细车或精细镗（金刚镗）。（1）选择表面加工方案时应考虑的因素

2）零件各表面加工方案的选择①②③④⑤10拟订工艺路线——1.零件各表面加工方案的选择

2）零件各表面加工方案的选择z齿轮内孔基准表面IT6级，Ra0.8μm，齿轮表面进行淬火热处理，内孔最终工序选磨削，加工方案为：粗车—调质—半精车—磨孔01z

IT6级，Ra3.2μm，其加工方案为：粗车—调质—半精车—精车02z

其加工方案为：粗车—调质—半精车03z齿轮的渐开线齿面IT5级，Ra0.8μm，齿面进行高频淬火热处理，其加工方案为：滚齿—齿面高频淬火—磨齿05z齿轮两端面Ra1.6μm，其加工方案为：粗车—调质—半精车—磨削04（2）零件表面加工方案的选择—实例粗加工阶段切除毛坯上各加工表面的大部分加工余量，使毛坯在形状和尺寸上接近零件成品，因此应采取措施尽可能地提高生产率半精加工阶段达到一定的精度，留有一定的加工余量精加工阶段保证零件各主要表面达到图样规定的技术要求光整加工阶段对精度要求很高（IT6以上），表面粗糙度值很小（小于0.2μm）的零件，需安排光整加工加工过程化分为四大阶段11拟订工艺路线——2.加工阶段的划分

12拟订工艺路线——3.工序的集中与分散

工序集中是指零件的加工集中在少数工序内完成，而每一道工序的加工内容又比较多。工序分散是指零件整个工艺过程中工序数量多，而每一道工序的加工内容又比较少。大批量生产时大批量生产时，既可采用多刀、多轴等高效率机床将工序集中，也可将工序分散后组织流水线生产。单件小批量生产在一般情况下，单件小批量生产时，多采用工序集中。综上所述，图5-16所示的传动齿轮宜采用工序分散方案进行加工。13拟订工艺路线——4.工序顺序的安排

基准先行以齿顶圆为粗基准加工内孔及右端面，再以内孔及右端面作为精基准加工φ110

mm外圆、齿顶圆和齿形表面。010203041）机械加工工序的安排先粗后精先主后次先面后孔作为精基准的表面加工好以后，按先粗后精的原则，在对重要表面进行精加工之前，有时需对精基准进行修整，以利于保证重要表面的加工精度。首先安排主要表面加工，把次要表面的加工工序插入其中。次要表面加工一般放在主要表面半精加工后、精加工前一次加工完成。对于箱体、底座、支架等类零件，平面的轮廓尺寸较大，用它作为精基准加工孔比较稳定可靠，也容易加工，有利于保证孔的精度。本案例磨齿本案例键槽加工内孔及右端面本案例齿顶圆14拟订工艺路线——4.工序顺序的安排

2）热处理方法的选用及工序安排热处理工序安排正火—安排在毛坯加工（锻造）之后，切削加工之前。调质—安排在齿坯粗加工之后，半精加工之前。表面淬火—安排在齿面半精加工之后，精加工之前。热处理方法的选用图5-16中的传动齿轮采用锻件毛坯，材料为40Cr，技术要求齿面高频淬火。因此，选择旨在消除毛坯内应力和改善材料工艺性能的正火热处理，采用旨在提高零件材料力学性能的调质和旨在提高齿面硬度的表面淬火热处理。15拟订工艺路线——4.工序顺序的安排

3）其他工序的安排平衡工序去毛刺工序表面强化工序检验工序一般安排在粗加工后，精加工前，送往外车间前，重要工序和工时长的工序前，零件加工结束后，入库前。检验工序表面处理工序探伤工序（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）如滚压、喷丸处理等，一般安排在工艺过程的最后。如发蓝、电镀等，一般安排在工艺过程的最后。如X射线检查、超声波探伤等，多用于零件内部质量的检查，一般安排在工艺过程的开始。包括动平衡、静平衡，一般安排在精加工之后。通常安排在切削加工之后。清洗工序一般安排在零件加工结束之后、装配之前。16拟订工艺路线——5.确定零件的工艺路线

综合以上分析，图5-16所示的传动齿轮的工艺路线确定为：毛坯加工（锻造）

正火热处理

粗车端面、外圆、内孔

调质热处理

精车端面、外圆、内孔、倒角

滚齿

去毛刺

齿面淬火热处理

精磨齿轮两端面

插键槽

磨孔

精磨齿面

去毛刺

检验。17选择机床和工艺装备——1.机床的选择

选择机床其实就是选择机床的类型、规格和精度。选择机床的类型图5-16中的传动齿轮所需用到的机床有车床、插床、滚齿机、平面磨床、内圆磨床和磨齿机。选择机床的主要规格选择机床的精度机床尺寸应与加工零件外轮廓尺寸相适应，加工小零件选小机床，加工大零件选大机床，做到设备的合理使用。机床的加工精度应与工序要求的加工精度相适应。本案例中可选择CA6140车床、M1432型万能外圆磨床、M7130型平面磨床、B5030插床、滚齿机和磨齿机等。18选择机床和工艺装备——2.工艺装备的选择

夹具的选择单件小批量生产应尽量选用通用夹具；大批量生产应采用高生产率的气动、液压传动的专用夹具。刀具的选择量具的选择一般采用标准刀具，必要时也可采用高生产率的复合刀具及其他一些专用刀具。单件小批量生产采用通用的量具，大批量生产应采用各种量规和一些高生产率的专用检具。夹具、刀具和量具的精度必须与加工精度相适应19切削用量的确定——1.粗加工切削用量的选择

背吃刀量的选择粗加工时，在保留后续工序余量的前提下，尽可能将粗加工余量一次切除掉；若总余量太大，可分几次进给。进给量的选择切削速度的选择一般可选用较大的进给量。具体可用查表法，根据工件材料和尺寸大小、刀杆尺寸和初选的背吃刀量选取。切削速度主要受刀具寿命的限制，在背吃刀量及进给量选定后，可按公式计算得到。背吃刀量、进给量和切削速度三者决定切削功率，确定时应考虑机床的许用功率。20切削用量的确定——2.精加工切削用量的选择

背吃刀量的选择由粗加工后留下的余量决定，一般背吃刀量不能太大，否则会影响加工质量。进给量的选择切削速度的选择限制进给量的主要因素是表面粗糙度。应根据Ra要求、刀尖圆弧半径、工件材料、主偏角及副偏角等选取进给量。考虑表面粗糙度要求和工件的材料种类。当表面粗糙度要求较高时，切削速度也较大。计算工时定额完成零件一道工序的时间定额称为单件时间。基本时间Tb辅助时间Ta布置工作场地时间Tsw生理和自然需要时间Tr准备与终结时间Te组成部分Tc=Tp+Te／n=Tb+Ta+Tsw+Tr+Te／n

计算工时定额基本时间Tb直接改变生产对象的尺寸、形状、相对位置与表面质量或材料性质等工艺过程所消耗的时间。23表5-9传动齿轮机械加工工艺过程卡片产品型号零件号零件名称台件材料牌号备料规格每毛坯重量材料消耗定额毛坯种类共页

齿轮

45Cr234mm×64mm

锻件第页工序号工序名称及内容车间名称机床名称编号工艺装备工时/min准终单件

锻造

正火

1粗车小端端面、外圆及台阶端面

CA6132车床三爪自定心卡盘

32粗车大端端面、外圆及内孔

CA6132车床三爪自定心卡盘

5.4

调质，硬度30HRC

3半精车小端端面、外圆及台阶端面，内、外圆倒角

CA6132车床三爪自定心卡盘

1.94半精车大端端面、外圆，车内孔，内、外圆倒角

CA6132车床三爪自定心卡盘

3.15滚齿

Y3150E滚齿机心轴

426去毛刺

钳工台

齿面淬火热处理52-54HRC

7精磨齿轮两端面

M7130平面磨床专用夹具

68键槽划线

钳工台、划针

9插键槽达图样要求

B5030插床专用夹具

0.210磨孔

M1432万能外圆磨床三爪自定心卡盘

1.511精磨齿面

磨齿机心轴

1112去毛刺

钳工台

13检验

拟定日期工人代表日期审核日期批准日期

更改原因及内容更改者日期

24实践项目——1.阶梯轴加工工艺

Ra6.325表5-10阶梯轴机械加工工艺过程卡片产品型号零件号零件名称台件材料牌号备料规格每毛坯重量材料消耗定额毛坯种类共页

阶梯轴

45钢

锻件第页工序号工序名称及内容车间名称机床名称编号工艺装备工时/min准终单件1下料下料：Φ35x125金工锯床

2热处理热处理：调质220~250HBS热处理

3车1）车端面车平即可；钻中心孔金工CA613245°、90°外圆车刀，A2中心钻

三爪卡盘、顶尖

游标卡尺、螺旋千分尺

4）倒角C1、锐边倒钝

4车1）车端面保证总长120±0.18金工CA613245°、90°外圆车刀

三爪卡盘、铜皮

3）倒角C1、锐边倒钝游标卡尺、螺旋千分尺

5检按零件图各项要求检验

拟定日期工人代表日期审核日期批准日期

标记更改原因及内容更改者日期

26实践项目——2.轴承套加工工艺

27表5-11轴承套机械加工工艺过程卡片产品型号零件号零件名称台件材料牌号备料规格每毛坯重量材料消耗定额毛坯种类共页

轴承套

锡青铜

铸件第页工序号工序名称及内容车间名称机床名称编号