机械加工工艺设计基础

1、第三章第三章 机械加工工艺设计基础机械加工工艺设计基础 第一节第一节 机械加工工艺规程机械加工工艺规程 一、工艺规程的作用一、工艺规程的作用 规定产品或零部件制造工艺过程和操作方法等的规定产品或零部件制造工艺过程和操作方法等的 工艺文件称为工艺规程。工艺文件称为工艺规程。 工艺规程是指导生产组织生产、管理生产的主要工艺规程是指导生产组织生产、管理生产的主要 工艺文件，是加工、检验验收、生产调度与安排的工艺文件，是加工、检验验收、生产调度与安排的 主要依据。主要依据。 1.1.机械加工工艺规程的作用机械加工工艺规程的作用 （1 1）指导生产的主要技术文件；）指导生产的主要技术文件； （2 2）生

2、产组织管理和准备工作的技术依据；）生产组织管理和准备工作的技术依据； （3 3）新建或扩建工厂或车间的技术依据）新建或扩建工厂或车间的技术依据 。 2 2工艺规程制订时所需的原始资料工艺规程制订时所需的原始资料 （1 1）产品装配图和零件工作图。）产品装配图和零件工作图。 （2 2）产品的生产纲领。）产品的生产纲领。 （3 3）产品验收的质量标准。）产品验收的质量标准。 （4 4）现有的生产条件和资料。）现有的生产条件和资料。 （5 5）国内、外同类产品的有关工艺资料等。）国内、外同类产品的有关工艺资料等。 3 3对工艺规程的要求对工艺规程的要求 （1 1）技术上的先进性）技术上的先进性 （2

3、 2）经济上的合理性）经济上的合理性 （3 3）良好的劳动条件）良好的劳动条件 （4 4）格式上的规范性）格式上的规范性 二、二、 数控加工工艺文件的格式数控加工工艺文件的格式 （1 1）机械加工工艺过程卡）机械加工工艺过程卡 （2 2）机械加工工序卡）机械加工工序卡 （3 3）数控加工工序卡）数控加工工序卡 （4 4）数控刀具卡片）数控刀具卡片 （5 5）数控加工走刀路线图）数控加工走刀路线图 （6 6）数控加工工件安装和原点设定卡片）数控加工工件安装和原点设定卡片( (简称装夹简称装夹 图和零件设定卡图和零件设定卡) ) （7 7） 数控编程任务书数控编程任务书 三、工艺规程设计的步骤三、

4、工艺规程设计的步骤 （1 1）分析产品的装配图和零件图）分析产品的装配图和零件图 （2 2）选择和确定毛坯）选择和确定毛坯 （3 3）拟定工艺路线）拟定工艺路线 （4 4）详细拟定工序的具体内容）详细拟定工序的具体内容 （5 5）进行技术经济分析，选择最佳方案）进行技术经济分析，选择最佳方案 （6 6）确定工序尺寸）确定工序尺寸 （7 7）填写工艺文件）填写工艺文件 第二节第二节 机械加工工艺规程的制定机械加工工艺规程的制定 一、零件工艺分析一、零件工艺分析 零件的工艺分析，是指对所设计的零件在满零件的工艺分析，是指对所设计的零件在满 足使用要求的前提下进行加工制造的可行性和经足使用要求的前提

5、下进行加工制造的可行性和经 济性分析。济性分析。 包括零件的铸造、锻造、冲压、焊接、热处包括零件的铸造、锻造、冲压、焊接、热处 理、切削加工工艺性能分析。理、切削加工工艺性能分析。 在制定机械加工规程时，主要进行零件的切在制定机械加工规程时，主要进行零件的切 削加工工艺性能分析。削加工工艺性能分析。 二、毛坯选择二、毛坯选择 机械零件的制造包括机械零件的制造包括毛坯成形和切削加工毛坯成形和切削加工两个两个 阶段。正确选择毛坯的类型和成形方法对于机械制阶段。正确选择毛坯的类型和成形方法对于机械制 造具有重要意义：毛坯成形对后续切削加工、对零造具有重要意义：毛坯成形对后续切削加工、对零 件乃至产品

6、的质量、使用性能、生产周期和成本等件乃至产品的质量、使用性能、生产周期和成本等 都有影响。都有影响。 1、毛坯的种类、毛坯的种类 机械零件的常用毛坯包括铸件、锻件、轧制型材、机械零件的常用毛坯包括铸件、锻件、轧制型材、 挤压件、冲压件、焊接件、粉末冶金件和注射成型件。挤压件、冲压件、焊接件、粉末冶金件和注射成型件。 1）铸件）铸件 形状较复杂的零件毛坯，宜采用铸造方法制造。目前生形状较复杂的零件毛坯，宜采用铸造方法制造。目前生 产中的铸件大多数是砂型铸造，少数尺寸较小的优质铸件可产中的铸件大多数是砂型铸造，少数尺寸较小的优质铸件可 采用特种铸造，如金属性铸造、熔模铸造和压力铸造等。采用特种铸造

7、，如金属性铸造、熔模铸造和压力铸造等。 2）锻件）锻件 锻件适用于强度要求较高，形状比较简单的零件毛坯，锻件适用于强度要求较高，形状比较简单的零件毛坯， 锻造方法有自由锻和模锻。锻造方法有自由锻和模锻。 自由锻的加工余量大，锻件精度低，生产率不高，适用自由锻的加工余量大，锻件精度低，生产率不高，适用 于单件小批量生产以及大型零件毛坯制造。于单件小批量生产以及大型零件毛坯制造。 模锻加工余量小，锻件精度高，生产率高，适用于中小模锻加工余量小，锻件精度高，生产率高，适用于中小 型零件毛坯的大批量生产。型零件毛坯的大批量生产。 3）型材）型材 型材有热轧和冷拉两种。型材有热轧和冷拉两种。 热轧型材的

8、精度较低，适用于一般零件的毛坯。热轧型材的精度较低，适用于一般零件的毛坯。 冷拉型材的精度较高，适用于对毛坯精度要求冷拉型材的精度较高，适用于对毛坯精度要求 较高的中小型零件的毛坯制造，可用于自动机床加较高的中小型零件的毛坯制造，可用于自动机床加 工。工。 4）焊接件）焊接件 焊接件是根据需要用焊接的方法将同类材料或焊接件是根据需要用焊接的方法将同类材料或 不同的材料焊接在一起而成的毛坯件。不同的材料焊接在一起而成的毛坯件。 焊接件制造简单，生产周期短，但变形较大，焊接件制造简单，生产周期短，但变形较大， 需经时效处理后才能进行机械加工。焊接方法适用需经时效处理后才能进行机械加工。焊接方法适用

9、 于大型毛坯、结构复杂的毛坯制造。于大型毛坯、结构复杂的毛坯制造。 5）冷冲压件）冷冲压件 适用于形状复杂的板料零件。适用于形状复杂的板料零件。 低低 碳碳 钢钢 中中 碳碳 钢钢 高高 碳碳 钢钢 灰灰 铸铸 铁铁 铝铝 合合 金金 铜铜 合合 金金 不不 锈锈 钢钢 工模工模 具具具具 钢钢钢钢 塑料塑料橡胶橡胶 砂型铸造砂型铸造 金属型铸造金属型铸造 压力铸造压力铸造 熔模铸造熔模铸造 锻造锻造 冷冲压冷冲压 粉末冶金粉末冶金 焊接焊接 挤压型材挤压型材 2.毛坯种类的选择毛坯种类的选择 选择毛坯的基本任务是选定毛坯的制造方法选择毛坯的基本任务是选定毛坯的制造方法 及其制造精度。毛坯的选

10、择不仅影响毛坯的制造工及其制造精度。毛坯的选择不仅影响毛坯的制造工 艺和费用，而且对零件的加工质量、加工方法、生艺和费用，而且对零件的加工质量、加工方法、生 产率及生产成本都有很大的影响。因此，选择毛坯产率及生产成本都有很大的影响。因此，选择毛坯 要从毛坯的制造和机械加工两方面综合考虑，以求要从毛坯的制造和机械加工两方面综合考虑，以求 得最佳的技术经济效果。得最佳的技术经济效果。 1）零件材料及力学性能要求）零件材料及力学性能要求 例如材料为铸铁的零件，应选择铸造毛坯。例如材料为铸铁的零件，应选择铸造毛坯。 对于重要的钢制零件，为获得良好的力学性能，应对于重要的钢制零件，为获得良好的力学性能，

11、应 选用锻件毛坯；形状较简单及力学性能不太高时，选用锻件毛坯；形状较简单及力学性能不太高时， 可用型材毛坯；有色金属零件常用型材或铸造毛坯。可用型材毛坯；有色金属零件常用型材或铸造毛坯。 2）零件的结构形状与大小）零件的结构形状与大小 轴类零件毛坯，如直径和台阶相差不大，可轴类零件毛坯，如直径和台阶相差不大，可 用棒料；如各台阶尺寸相差较大，则宜选用锻件。用棒料；如各台阶尺寸相差较大，则宜选用锻件。 大型零件毛坯多用砂型铸造或自由锻；中小大型零件毛坯多用砂型铸造或自由锻；中小 型零件可用模锻件或特种铸造件。型零件可用模锻件或特种铸造件。 3）生产类型）生产类型 大批大量生产时，应选用毛坯精度和

12、生产率均较大批大量生产时，应选用毛坯精度和生产率均较 高的毛坯制造方法，和精密如模锻、金属型机器造型铸高的毛坯制造方法，和精密如模锻、金属型机器造型铸 造和精密铸造。造和精密铸造。 单件小批生产时，可采用木模手工造型铸造或自单件小批生产时，可采用木模手工造型铸造或自 由锻造。由锻造。 4）现有生产条件）现有生产条件 选择毛坯时，必须考虑现有生产条件，如现有毛选择毛坯时，必须考虑现有生产条件，如现有毛 坯制造的水平和设备情况，外协的可能性及经济性等。坯制造的水平和设备情况，外协的可能性及经济性等。 5）充分利用新工艺、新材料）充分利用新工艺、新材料 为节约材料和能源，提高机械加工生产率，应充为节

13、约材料和能源，提高机械加工生产率，应充 分考虑应用新工艺、新技术和新材料。如精铸、精锻、分考虑应用新工艺、新技术和新材料。如精铸、精锻、 冷轧、冷挤压和粉末冶金等在机械中的应用日益广泛，冷轧、冷挤压和粉末冶金等在机械中的应用日益广泛， 这些方法可以大大减少机械加工量，节约材料，大大提这些方法可以大大减少机械加工量，节约材料，大大提 高了经济效益。高了经济效益。 3.典型零件的毛坯选择典型零件的毛坯选择 轴杆类零件轴杆类零件 1）轴杆类零件）轴杆类零件 轴杆类零件是机械产品中支轴杆类零件是机械产品中支 承传动件、承受载荷、传递承传动件、承受载荷、传递 扭矩和动力的常见典型零件。扭矩和动力的常见典

14、型零件。 其结构特征是轴向尺寸远大其结构特征是轴向尺寸远大 于径向尺寸。于径向尺寸。 包括各种传动轴、机床主轴、包括各种传动轴、机床主轴、 丝杠、光杠、曲轴、偏心轴、丝杠、光杠、曲轴、偏心轴、 凸轮轴、齿轮轴、连杆、摇凸轮轴、齿轮轴、连杆、摇 臂、螺栓等臂、螺栓等 。 轴类零件最常用的毛坯是轴类零件最常用的毛坯是型材和锻件型材和锻件，对于，对于 某些大型的、结构形状复杂的轴也可用铸件某些大型的、结构形状复杂的轴也可用铸件 或焊接结构件。或焊接结构件。 对于光滑的或有阶梯但直径相差不大的一般轴，对于光滑的或有阶梯但直径相差不大的一般轴， 常用型材（即热轧或冷拉圆钢）作为毛坯。常用型材（即热轧或冷

15、拉圆钢）作为毛坯。 对于直径相差较大的阶梯轴或要承受冲击载荷和对于直径相差较大的阶梯轴或要承受冲击载荷和 交变应力的重要轴，均采用锻件作为毛坯。当生产交变应力的重要轴，均采用锻件作为毛坯。当生产 批量较小时，应采用自由锻件；当生产批量较大时，批量较小时，应采用自由锻件；当生产批量较大时， 应采用模锻件。应采用模锻件。 对于结构形状复杂的大型轴类零件，其毛坯可采对于结构形状复杂的大型轴类零件，其毛坯可采 用砂型铸造件、焊接结构件或铸一焊结构毛坯。用砂型铸造件、焊接结构件或铸一焊结构毛坯。 图图2 减速器传动轴减速器传动轴 如图如图2所示为减速器传动轴，工作载荷基本平衡，所示为减速器传动轴，工作载

16、荷基本平衡， 材料材料45钢，小批量生产。由于该轴工作时不承受冲击钢，小批量生产。由于该轴工作时不承受冲击 载荷，工作性质一般，且各阶梯轴径相差不大，因此，载荷，工作性质一般，且各阶梯轴径相差不大，因此， 可选用热轧圆钢作为毛坯。下料尺寸为可选用热轧圆钢作为毛坯。下料尺寸为45220 。 减速器传动轴的加工路线可设计为：减速器传动轴的加工路线可设计为： 热轧棒料下料粗加工调质处理精加工磨削。热轧棒料下料粗加工调质处理精加工磨削。 图图3 磨床主轴简图磨床主轴简图 如图如图3所示为磨床砂轮主轴，生产批量中等。所示为磨床砂轮主轴，生产批量中等。 砂轮主轴主要用于传递动力。该零件精度要求高，砂轮主轴

17、主要用于传递动力。该零件精度要求高， 工作中将承受弯曲、扭转、冲击等载荷，要求具有工作中将承受弯曲、扭转、冲击等载荷，要求具有 较高的强度；较高的强度； 砂轮主轴与滑动轴承相配合砂轮主轴与滑动轴承相配合,由于主轴转速高容易由于主轴转速高容易 导致轴颈与轴瓦磨损，故要求轴颈具有较高的硬度导致轴颈与轴瓦磨损，故要求轴颈具有较高的硬度 和耐磨性；和耐磨性； 砂轮在装拆过程中易使外圆锥面拉毛，影响加工精砂轮在装拆过程中易使外圆锥面拉毛，影响加工精 度，所以要求这些部位具有一定的耐磨性。根据以度，所以要求这些部位具有一定的耐磨性。根据以 上要求，材料选择为上要求，材料选择为65mn，毛坯采用，毛坯采用模

18、锻件模锻件。 砂轮主轴的加工路线设计为：砂轮主轴的加工路线设计为： 下料锻造退火粗加工调质处理精加工下料锻造退火粗加工调质处理精加工 表面淬火粗磨低温人工时效精磨。表面淬火粗磨低温人工时效精磨。 退火的目的是消除锻造应力及组织不均匀性，降低退火的目的是消除锻造应力及组织不均匀性，降低 硬度，改善加工性。硬度，改善加工性。 调质处理是为了提高主轴的综合性能，以满足心部调质处理是为了提高主轴的综合性能，以满足心部 的强度要求，同时在表面淬火时能获得均匀的硬化层。的强度要求，同时在表面淬火时能获得均匀的硬化层。 表面淬火是为了使轴颈和外圆锥部分获得高硬度，表面淬火是为了使轴颈和外圆锥部分获得高硬度，

19、 提高耐磨性。提高耐磨性。 人工时效的作用是进一步稳定淬硬层组织和消除磨人工时效的作用是进一步稳定淬硬层组织和消除磨 削应力，以减少主轴的变形。削应力，以减少主轴的变形。 如图如图4所示为汽车排气阀的外所示为汽车排气阀的外 形简图。该零件在高温状态下形简图。该零件在高温状态下 工作，要求材料为工作，要求材料为耐热钢耐热钢，大，大 批量生产。批量生产。 在保证满足零件的使用要求在保证满足零件的使用要求 的前提下，为节约较贵重的耐的前提下，为节约较贵重的耐 热钢，故采用焊接件毛坯。阀热钢，故采用焊接件毛坯。阀 杆部分采用耐热钢，阀帽部分杆部分采用耐热钢，阀帽部分 采用碳素结构钢，焊接方法采采用碳素

20、结构钢，焊接方法采 用电阻焊。用电阻焊。 图图4 汽车排气阀示意图汽车排气阀示意图 2）盘套类零件的毛坯选择盘套类零件的毛坯选择 盘套类零件是指直径尺寸盘套类零件是指直径尺寸 较大而长度尺寸相对较小的较大而长度尺寸相对较小的 回转体零件（一般长度与直回转体零件（一般长度与直 径之比小于径之比小于1）,如图如图5所示。所示。 属于这类零件的有各种齿属于这类零件的有各种齿 轮、带轮、飞轮、联轴节、轮、带轮、飞轮、联轴节、 套环、轴承环、端盖及螺母、套环、轴承环、端盖及螺母、 垫圈等。垫圈等。 图图5 盘套类零件盘套类零件 （1）带轮的毛坯选择）带轮的毛坯选择 带轮是通过中间挠性件（各种带）来传递运

21、动和动带轮是通过中间挠性件（各种带）来传递运动和动 力的，一般载荷比较平稳。力的，一般载荷比较平稳。 对于中小带轮多采用对于中小带轮多采用ht150制造，故其毛坯一般采制造，故其毛坯一般采 用用砂型铸造砂型铸造，生产批量较小时用手工造型；生产批量，生产批量较小时用手工造型；生产批量 较大时可采用机器造型；较大时可采用机器造型； 对于结构尺寸很大的带轮，为减轻重量可采用钢板对于结构尺寸很大的带轮，为减轻重量可采用钢板 焊接毛坯。焊接毛坯。 （2）链轮的毛坯选择）链轮的毛坯选择 链轮是通过链条作为中间挠性件来传递动力和运动链轮是通过链条作为中间挠性件来传递动力和运动 的，其工作过程中的载荷有一定的

22、冲击，且链齿的磨的，其工作过程中的载荷有一定的冲击，且链齿的磨 损较快。损较快。 链轮的材料大多使用钢材，最常用的毛坯为锻件。链轮的材料大多使用钢材，最常用的毛坯为锻件。 单件小批生产时，采用自由锻造；单件小批生产时，采用自由锻造； 生产批量较大时使用模锻；对于新产品试制或修配生产批量较大时使用模锻；对于新产品试制或修配 件，亦可使用型材；件，亦可使用型材； 对于齿数大于对于齿数大于50的从动链轮也可采用强度高于的从动链轮也可采用强度高于 ht150的铸铁，其毛坯可采用砂型铸造，造型方法视的铸铁，其毛坯可采用砂型铸造，造型方法视 生产批量决定。生产批量决定。 （3）圆柱齿轮的毛坯选择）圆柱齿轮

23、的毛坯选择 齿轮的毛坯选择取决于齿轮的选材、结构形状、齿轮的毛坯选择取决于齿轮的选材、结构形状、 尺寸大小、使用条件及生产批量等因素。尺寸大小、使用条件及生产批量等因素。 对于钢制齿轮，如果尺寸较小且性能要求不高，对于钢制齿轮，如果尺寸较小且性能要求不高， 可直接采用热轧捧料。可直接采用热轧捧料。 除此之外，一般都采用锻造毛坯。除此之外，一般都采用锻造毛坯。 生产批量较小或尺寸较大的齿轮采用自由锻造；生产批量较小或尺寸较大的齿轮采用自由锻造； 生产批量较大的中小尺寸齿轮采用模锻。生产批量较大的中小尺寸齿轮采用模锻。 对于直径比较大，结构比较复杂的不便于锻造的对于直径比较大，结构比较复杂的不便于

24、锻造的 齿轮，采用铸钢毛坯或焊接组合毛坯。齿轮，采用铸钢毛坯或焊接组合毛坯。 图图6 车床主轴箱中三联滑动齿轮简图车床主轴箱中三联滑动齿轮简图 一般来说，机床齿轮载荷不大，运动平稳，工一般来说，机床齿轮载荷不大，运动平稳，工 作条件好，故对齿轮的耐磨性及冲击韧度要求不作条件好，故对齿轮的耐磨性及冲击韧度要求不 高，高，材料选用中碳钢，用热轧圆钢作为毛坯。材料选用中碳钢，用热轧圆钢作为毛坯。该该 齿轮主要用来传递动力并改变转速，通过拨动箱齿轮主要用来传递动力并改变转速，通过拨动箱 外手柄使齿轮在外手柄使齿轮在轴上作滑移运动，与轴上作滑移运动，与轴上的轴上的 不同齿轮啮合，以获得不同的转速。考虑到

25、整个不同齿轮啮合，以获得不同的转速。考虑到整个 齿轮较厚，采用中碳钢难以淬透，生产中齿轮较厚，采用中碳钢难以淬透，生产中也可选也可选 用中碳合金钢如用中碳合金钢如40cr，齿面经，齿面经高频淬火高频淬火提高表面提高表面 硬度和耐磨性。硬度和耐磨性。 其加工工艺路线为：其加工工艺路线为： 下料锻造正火粗加工调质精加工齿轮下料锻造正火粗加工调质精加工齿轮 高频淬火及回火精磨高频淬火及回火精磨 正火处理对锻造齿轮毛坯是必须的热处理工序，它正火处理对锻造齿轮毛坯是必须的热处理工序，它 可消除锻造压力，均匀组织，改善切削加工性。对可消除锻造压力，均匀组织，改善切削加工性。对 于一般齿轮，正火也可作为高频

26、淬火前的最后热处于一般齿轮，正火也可作为高频淬火前的最后热处 理工序。理工序。 调质处理可以使齿轮获得较高的综合力学性能，齿调质处理可以使齿轮获得较高的综合力学性能，齿 轮可承受较大的弯曲应力和冲击力，并可减少淬火轮可承受较大的弯曲应力和冲击力，并可减少淬火 变形。变形。 高频淬火及低温回火提高了齿轮表面硬度和耐磨性，高频淬火及低温回火提高了齿轮表面硬度和耐磨性， 并且使齿轮表面产生压应力，提高了抗疲劳破坏的并且使齿轮表面产生压应力，提高了抗疲劳破坏的 能力。低温回火可消除淬火应力，对防止产生磨削能力。低温回火可消除淬火应力，对防止产生磨削 裂纹和提高抗冲击能力是有利的。裂纹和提高抗冲击能力是

27、有利的。 图图7 解放牌汽车变速齿轮解放牌汽车变速齿轮 汽车变速箱中的齿轮主要用来调节发动机曲轴和主轴凸汽车变速箱中的齿轮主要用来调节发动机曲轴和主轴凸 轮的转速比，以改变汽车的运行速度，其工作较为繁重，轮的转速比，以改变汽车的运行速度，其工作较为繁重， 因此在疲劳极限、耐磨性以及抗冲击等性能方面均比机床因此在疲劳极限、耐磨性以及抗冲击等性能方面均比机床 齿轮要求高，因此变速齿轮的材料大多选用齿轮要求高，因此变速齿轮的材料大多选用合金渗碳钢合金渗碳钢。 图图7为解放牌汽车变速齿轮，采用为解放牌汽车变速齿轮，采用20crmnti钢钢，经渗碳，经渗碳 淬火处理及低温回火后表面硬度为淬火处理及低温回

28、火后表面硬度为5862hrc，心部硬，心部硬 度为度为3045hrc，这种钢具有良好的工艺性能，这对大，这种钢具有良好的工艺性能，这对大 量生产来说极为重要。毛坯生产方法采用量生产来说极为重要。毛坯生产方法采用模锻模锻。 20crmnti钢经锻造及正火后，切削加工性较好，同时有钢经锻造及正火后，切削加工性较好，同时有 良好的淬透性、过热倾向小、渗碳速度快及淬火变形小等良好的淬透性、过热倾向小、渗碳速度快及淬火变形小等 热处理工艺性能。热处理工艺性能。 具体加工工艺路线如下：具体加工工艺路线如下： 下料模锻正火机械粗、半精加工下料模锻正火机械粗、半精加工(内孔及内孔及 端面留磨量端面留磨量)渗碳

29、渗碳(孔防渗孔防渗)淬火、低温回火喷淬火、低温回火喷 丸校正花键孔珩丸校正花键孔珩(或磨或磨)齿齿 正火是为了均匀和细化组织，消除锻造应力，获正火是为了均匀和细化组织，消除锻造应力，获 得较好的切削加工性。得较好的切削加工性。 渗碳、淬火及低温回火是为了使齿面具有高硬度渗碳、淬火及低温回火是为了使齿面具有高硬度 及耐磨性，而心部可得到低碳马氏体组织，有高及耐磨性，而心部可得到低碳马氏体组织，有高 的强度和足够的韧性。的强度和足够的韧性。 喷丸处理是一种强化手段，可使零件渗碳表层的喷丸处理是一种强化手段，可使零件渗碳表层的 压应力进一步增大，有利于提高疲劳强度，同时压应力进一步增大，有利于提高疲

30、劳强度，同时 也可清除氧化皮。也可清除氧化皮。 图图8 箱体、机架类零件箱体、机架类零件 3）箱体机架类零件）箱体机架类零件 是机器的基础件，包括机身、齿是机器的基础件，包括机身、齿 轮箱、阀体、泵体、轴承座等。轮箱、阀体、泵体、轴承座等。 由于箱体类零件的结构形状一般由于箱体类零件的结构形状一般 都比较复杂，且内部呈腔形，为满都比较复杂，且内部呈腔形，为满 足减振和耐磨等方面的要求，其材足减振和耐磨等方面的要求，其材 料一般都采用料一般都采用铸铁铸铁。 为达到结构形状方面的要求，最为达到结构形状方面的要求，最 常见的毛坯是砂型铸造的铸件。常见的毛坯是砂型铸造的铸件。 在单件小批生产、新产品试

31、制或在单件小批生产、新产品试制或 结构尺寸很大时，也可采用钢板焊结构尺寸很大时，也可采用钢板焊 接毛坯接毛坯 。 图图9 泵体零件图泵体零件图 如图如图9所示为泵体零件图，材料为所示为泵体零件图，材料为ht150，大批生，大批生 产。产。 考虑到该零件是泵的支承件，结构比较复杂，材考虑到该零件是泵的支承件，结构比较复杂，材 料为灰铸铁，而且生产批量大等因素，选择机器造料为灰铸铁，而且生产批量大等因素，选择机器造 型的砂型铸造方法生产零件毛坯比较适宜。型的砂型铸造方法生产零件毛坯比较适宜。 车床进给箱体，材料车床进给箱体，材料ht200，中批量生产，中批量生产 阶梯轴，材料阶梯轴，材料45钢，小

32、批生产钢，小批生产 双联齿轮，材料双联齿轮，材料40cr，大批生产，大批生产 三、工艺路线的拟定三、工艺路线的拟定 拟定工艺路线时，首先考虑定位基准的选拟定工艺路线时，首先考虑定位基准的选 择，还要考虑加工方法的经济精度和经济表择，还要考虑加工方法的经济精度和经济表 面粗糙度，考虑加工阶段划分，结合工序集面粗糙度，考虑加工阶段划分，结合工序集 中和工序分散的特点，合理安排加工顺序。中和工序分散的特点，合理安排加工顺序。 1.表面加工方法的选择表面加工方法的选择 （1）加工方法的经济精度）加工方法的经济精度 （2）选择表面加工方法的考虑因素）选择表面加工方法的考虑因素 1）工件材料的性质）工件材

33、料的性质 2）工件的形状和尺寸）工件的形状和尺寸 3）生产类型）生产类型 4）现有生产条件）现有生产条件 （3）典型加工路线）典型加工路线 1）外圆表面的常用加工路线）外圆表面的常用加工路线 2）孔的常用加工路线）孔的常用加工路线 3）平面的常用加工路线）平面的常用加工路线 2.加工阶段的划分加工阶段的划分 粗加工阶段粗加工阶段 主要任务是尽快从毛坯上去除大部分余量，主要任务是尽快从毛坯上去除大部分余量， 关键问题是提高生产率。关键问题是提高生产率。 半精加工阶段半精加工阶段 在粗加工阶段的基础上提高零件精度和表在粗加工阶段的基础上提高零件精度和表 面质量，并留合适的余量，为精加工作好准备面质

34、量，并留合适的余量，为精加工作好准备 工作。工作。 精加工阶段精加工阶段 从工件表面切除少量余量，达到工件设计从工件表面切除少量余量，达到工件设计 要求的加工精度和表面粗糙度。要求的加工精度和表面粗糙度。 光整加工阶段光整加工阶段 对于零件尺寸精度和表面粗糙度要求很高对于零件尺寸精度和表面粗糙度要求很高 的表面，还要安排光整加工阶段，主要任务是的表面，还要安排光整加工阶段，主要任务是 提高尺寸精度和减小表面粗糙度。提高尺寸精度和减小表面粗糙度。 加工阶段的划分原因加工阶段的划分原因 （1）保证加工质量）保证加工质量 （2）合理使用设备）合理使用设备 （3）便于安排热处理工序）便于安排热处理工序

35、 （4）便于及时发现毛坯缺陷）便于及时发现毛坯缺陷 工艺过程应尽可能划分阶段进行，一般来说工工艺过程应尽可能划分阶段进行，一般来说工 件件精度要求越高、刚性越差，划分阶段应越细精度要求越高、刚性越差，划分阶段应越细。 3.工序集中与工序分散工序集中与工序分散 （1）工序集中的特点）工序集中的特点 1）可以采用高效机床和工艺装备，生产率高。）可以采用高效机床和工艺装备，生产率高。 2 ）工件装夹次数减少，易于保证表面间相互）工件装夹次数减少，易于保证表面间相互 位置精度，还能减少工序间的运输量。位置精度，还能减少工序间的运输量。 3 ）工序数目少，可以减少机床数量、操作工）工序数目少，可以减少机

36、床数量、操作工 人数和生产面积，还可以简化生产。人数和生产面积，还可以简化生产。 4 ）如果采用结构复杂的专用设备及工艺装备，）如果采用结构复杂的专用设备及工艺装备， 则投资巨大，调整和维修复杂，生产准备工作量则投资巨大，调整和维修复杂，生产准备工作量 大，转换新产品比较费时。大，转换新产品比较费时。 （2）工序分散的特点）工序分散的特点 1）设备及工艺装备比较简单，调整和维修方便，）设备及工艺装备比较简单，调整和维修方便， 易适应产品更换。易适应产品更换。 2）可采用最合理的切削用量，减少基本时间。）可采用最合理的切削用量，减少基本时间。 3）设备数量多，操作工人多，占用生产面积大。）设备数

37、量多，操作工人多，占用生产面积大。 在一般情况下，单件小批量生产多采用工序集中，在一般情况下，单件小批量生产多采用工序集中， 大批量生产则工序集中和分散二者兼有。实际生大批量生产则工序集中和分散二者兼有。实际生 产中采用工序集中或工序分散，需根据具体情况，产中采用工序集中或工序分散，需根据具体情况， 通过技术经济分析来确定通过技术经济分析来确定 3.工序顺序的安排工序顺序的安排 （1）切削加工工序的安排原则）切削加工工序的安排原则 1）基准先行：先加工作为精基准的表面）基准先行：先加工作为精基准的表面 2）先面后孔：选择较大平面作为定位基准）先面后孔：选择较大平面作为定位基准 3）先主后次：先

38、加工主要平面）先主后次：先加工主要平面 4）先粗后精：划分粗、精加工阶段）先粗后精：划分粗、精加工阶段 （2） 热处理工序的安排热处理工序的安排 为了使零件具有较好的切削性能而进行的预先为了使零件具有较好的切削性能而进行的预先 热处理工序，如热处理工序，如时效、正火、退火时效、正火、退火等热处理工等热处理工 序，应安排序，应安排在粗加工之前在粗加工之前。 对于精度要求较高的零件有时在粗加工之后，对于精度要求较高的零件有时在粗加工之后， 甚至甚至半精加工后还安排一次时效处理半精加工后还安排一次时效处理。 为了提高零件的综合性能而进行的热处理，如为了提高零件的综合性能而进行的热处理，如 调质，应安

39、排在粗加工之后半精加工之前进行调质，应安排在粗加工之后半精加工之前进行， 对于一些没有特别要求的零件，调质也常作为对于一些没有特别要求的零件，调质也常作为 最终热处理。最终热处理。 为了得到高硬度、高耐磨性的为了得到高硬度、高耐磨性的表面表面而进行的而进行的渗渗 碳、淬火碳、淬火等工序，一般应安排在等工序，一般应安排在半精加工之后，半精加工之后， 精加工之前精加工之前。 对于对于整体淬火整体淬火的零件，则应在淬火之前，尽量的零件，则应在淬火之前，尽量 将所有用金属刀具加工的表面都加工完，经淬将所有用金属刀具加工的表面都加工完，经淬 火后，一般只能进行火后，一般只能进行磨削加工。磨削加工。 为了

40、提高零件硬度、耐磨性、疲劳强度和抗腐为了提高零件硬度、耐磨性、疲劳强度和抗腐 蚀性而进行的渗氮处理，由于蚀性而进行的渗氮处理，由于渗氮渗氮层较薄，引层较薄，引 起工件的变形极小，故应尽量靠后安排，一般起工件的变形极小，故应尽量靠后安排，一般 安排在安排在精加工或光整加工精加工或光整加工之前。之前。 （3）辅助工序的安排）辅助工序的安排 辅助工序包括工件的辅助工序包括工件的检验，去毛刺，清洗检验，去毛刺，清洗 和防锈和防锈等，其中检验工序是主要的辅助工序，等，其中检验工序是主要的辅助工序， 它对保证产品质量有极重要的作用，检验工序它对保证产品质量有极重要的作用，检验工序 应安排在：粗加工结束后应

41、安排在：粗加工结束后;重要工序前后重要工序前后;转移转移 车间前后车间前后;全部加工工序完成后。全部加工工序完成后。 一、工件的安装方式一、工件的安装方式 第三节第三节 工件的定位及定位基准选择工件的定位及定位基准选择 1.直接找正装夹直接找正装夹 工件直接安放在机床工作台或者通用夹具工件直接安放在机床工作台或者通用夹具(如三如三 爪卡盘、四爪卡盘、平口钳、电磁吸盘等标准爪卡盘、四爪卡盘、平口钳、电磁吸盘等标准 附件附件)上，有时不另行找正即夹紧，例如利用三上，有时不另行找正即夹紧，例如利用三 爪卡盘或电磁吸盘安装工件；爪卡盘或电磁吸盘安装工件； 有时则需要根据工件上某个表面或划线找正工有时则

42、需要根据工件上某个表面或划线找正工 件，再行夹紧，例如在四爪卡盘或在机床工作件，再行夹紧，例如在四爪卡盘或在机床工作 台上安装工件。台上安装工件。 找正费时，定位精度不易保证，生产率较低，找正费时，定位精度不易保证，生产率较低， 通通 常仅适用于单件小批生产。常仅适用于单件小批生产。 2.划线找正装夹划线找正装夹 先按加工表面的要求在工件上划出中心线、对先按加工表面的要求在工件上划出中心线、对 称线和各待加工表面的加工线，加工时按线找称线和各待加工表面的加工线，加工时按线找 正使工件获得正确的位置；正使工件获得正确的位置； 找正精度较低，通常适用于小批量、毛坯精度找正精度较低，通常适用于小批量、毛坯精度 较低和大型零件的粗加工。较低和大型零件的粗加工。 3.夹具装夹夹具装夹 利用通用夹具或者专用夹具装夹；利用通用夹具或者专用夹具装夹； 定位精度好，生产率高，广泛用于成批生产和定位精度好，生产率高，广泛用于成批生产和 单件小批生产的关键工序中。单件小批生产的关键工序中。 二、工件的定位二、工件的定位 1.工件的自由度工件的自由度 工件定位的实质，就是使工件在夹具中占有某工件定位的实质，就是使工件在夹具中占有某 一个正确的加工位置。一个空间处于自由状态一个正确的加工位置。一个空间处于自由状态 的刚体，具有六个自由度。要使工件在夹具