机械加工工艺工艺

1、机械加工工艺工艺 第节第节 基本概念基本概念 第节制订工艺规程的方法步骤第节制订工艺规程的方法步骤 第一章第一章 机械加工工艺规程机械加工工艺规程 机械加工工艺机械加工工艺 第节工艺尺寸链第节工艺尺寸链 机械加工工艺工艺 1工艺规程是指导生产的主要技术文件 合理的工艺规程合理的工艺规程在（工艺）理论和实践（经验）相结合的基 础上制订的。按工艺规程进行生产，可保证产品质量、提高生 产效率和降低成本。所以，一切生产人员必须严格执行。必须严格执行。 2工艺规程是组织生产和管理的基本依据 3工艺规程是进行技术改造的基本资料 2.1 机械加工工艺规程的制订机械加工工艺规程的制订 一、工艺规程的作用一、工

2、艺规程的作用 机械加工工艺：工艺规程机械加工工艺：工艺规程 机械加工工艺工艺 二、制订工艺规程的方法及步骤二、制订工艺规程的方法及步骤 （一）零件图的工艺性分析零件图的工艺性分析 1分析(审查)零件图是否完整正确零件图是否完整正确 一、工艺规程的作用一、工艺规程的作用 机械加工工艺：工艺设计机械加工工艺：工艺设计 机械加工工艺工艺 2审查零(备)件材料是否恰当材料是否恰当 材料：材料：T8 机械加工工艺：工艺设计机械加工工艺：工艺设计 机械加工工艺工艺 各要素的形状应尽量简单,面积应尽量 小，规格应尽量标准和统一。 刀具能正常工作（易进入,退出和顺利 通过加工表面）。 如左图，双联斜齿轮齿圈间

3、轴向距离很小 ，小齿轮不能滚，只能插，但插斜齿轮需专 用螺旋导轨，因而结构工艺性不好。 加工面与非加工面应明显分开，加工面 之间也应明显分开。 减少刀具或工件装夹次数，提高工效。 3审查零件结构的工艺性零件结构的工艺性 零件结构的组成及特点零件结构的组成及特点 零件结构要素的工艺性零件结构要素的工艺性 机械加工工艺：工艺设计机械加工工艺：工艺设计 机械加工工艺工艺 下图列出最常见的零件结构要素的工艺性实例，供分 析时参考。 机械加工工艺：工艺设计机械加工工艺：工艺设计 机械加工工艺工艺 机械加工工艺：工艺设计机械加工工艺：工艺设计 机械加工工艺工艺 确定毛坯包括选择毛坯类型及其制造方法包括选择

4、毛坯类型及其制造方法 1毛坯类型及特点 铸件铸件 锻件锻件 棒料棒料 焊接件 冷冲压件 2毛坯的选择毛坯的选择（种类的选择） 根据图纸要求选根据图纸要求选 根据零件的功能选根据零件的功能选 根据生产类型选根据生产类型选 具体生产条件选具体生产条件选 （二）确定毛坯（二）确定毛坯 铸铁成本低廉，流动性、吸振性、铸铁成本低廉，流动性、吸振性、 耐磨性、加工性均较好；强度相耐磨性、加工性均较好；强度相 对较低。宜做形状复杂的毛坯对较低。宜做形状复杂的毛坯 强度高，宜做强度要求高、强度高，宜做强度要求高、 形状简单的毛坯形状简单的毛坯 成本相对较低，强度较高，宜做强成本相对较低，强度较高，宜做强 度要

5、求不高的轴类零件的毛坯度要求不高的轴类零件的毛坯 制造周期短；抗震性差，热变制造周期短；抗震性差，热变 形大。宜做工期紧，批量不大形大。宜做工期紧，批量不大 的毛坯的毛坯 接近成品，质量高；但冲模接近成品，质量高；但冲模 昂贵，多用于大批量生产昂贵，多用于大批量生产 机械加工工艺：确定毛坯机械加工工艺：确定毛坯 机械加工工艺工艺 总的要求是：减少肥头大耳，实现少无屑加工总的要求是：减少肥头大耳，实现少无屑加工。 为使加工时工件安装稳定工件安装稳定可靠，有些铸件需铸出工艺搭子有些铸件需铸出工艺搭子 （如课本P115图6-7），工艺搭子在加工后一般均应切除。 3毛坯形状和尺寸的选择毛坯形状和尺寸的

6、选择 电动机端盖毛坯 车床小刀架 机械加工工艺：确定毛坯机械加工工艺：确定毛坯 机械加工工艺工艺 轴瓦、开合螺母外壳等一些一些分离件分离件应先做成应先做成 一个整体毛坯一个整体毛坯，加工到一定阶段后再切开分离。 机械加工工艺：确定毛坯机械加工工艺：确定毛坯 机械加工工艺工艺 为提高生产率提高生产率，对于类似右图的斜垫圈等小斜垫圈等小 件件，可将若干件先合成一个毛坯将若干件先合成一个毛坯，加工到一定 阶段后再切开分离。 机械加工工艺：确定毛坯机械加工工艺：确定毛坯 机械加工工艺工艺 为便于装夹便于装夹， 对于垫圈一类的件 应多件合成一个毛 坯，经加工后再切 开分离。 机械加工工艺：确定毛坯机械加

7、工工艺：确定毛坯 机械加工工艺工艺 1. 基准的概念和分类基准的概念和分类 零件是由若干表面组成，各表面之间都有一定的 尺寸和相互位置要求。用以确定零件上点、线、面间 的相互位置关系所依据的点、线、面称为基准基准。 基准按其作用不同，可分为设计基准设计基准和工艺基准工艺基准 两大类。 工艺基准按用途不同，又分为工序基准工序基准、定位基定位基 准准、测量基准测量基准和装配基准装配基准。 （三）选择定位基准（三）选择定位基准 机械加工工艺：定位基准的选择机械加工工艺：定位基准的选择 机械加工工艺工艺 设计图样上所采用的基准称为设计基准。设计基准。 轴心线 是外圆 表面、 的设 计基准 轴心线 是小

8、平 面的 设计基 准 （1 1）设计基准）设计基准 机械加工工艺：定位基准的选择机械加工工艺：定位基准的选择 机械加工工艺工艺 （2）工艺基准）工艺基准在工艺中采用的基准称为工艺基准。 工序基准工序基准 工序图上用于确定加工面尺寸、形状、位置所用的基准. 装配基准：装配基准： 装配时用以确定零件在部件或产 品中位置的基准。 定位基准定位基准 加工时使 工件在机 床或夹具 中占据正 确位置所 用的基准. 测量基准：测量基准：测量时所采用的基准。 机械加工工艺：定位基准的选择机械加工工艺：定位基准的选择 机械加工工艺工艺 在起始工序中，只能选择未经加工的毛坯表面作定位基准， 这种基准称为粗基准。粗

9、基准。 用加工过的表面作定位基准，则称为精基准。用加工过的表面作定位基准，则称为精基准。 机加工工艺路线拟定后，就要对每一工序进行设计，具体 包括选择每一工序的定位基准选择每一工序的定位基准，确定每一工步的加工余量、计 算工序尺寸及公差、选择机床及工艺装备、确定切削用量及计 算工时定额等内容。本节先介绍定位基准选择。 定位基准又分定位基准又分粗基准粗基准和精基准。精基准。 机械加工工艺：定位基准的选择机械加工工艺：定位基准的选择 机械加工工艺工艺 2.2.粗基准的选择粗基准的选择 （1 1）非加工表面原则）非加工表面原则 （4 4）只使用一次的原则）只使用一次的原则 （5 5）表面平整光洁原则

10、）表面平整光洁原则 当工件上有多个不加工面与加工面之间有位置要求时，则应当工件上有多个不加工面与加工面之间有位置要求时，则应 以其中要求较高的不加工面为粗基准。以其中要求较高的不加工面为粗基准。 （3 3）重要表面原则）重要表面原则 （2 2）余量最小原则）余量最小原则 粗基准选择的要求应能保证加工面与不加工面之间的 位置要求和合理分配各加工面的余量，同时要为后续工序 提供精基准。可按下列原则选择： 机械加工工艺：定位基准的选择机械加工工艺：定位基准的选择 机械加工工艺工艺 加 HH A AB B hmin hman 若用底面1定位， 加工台阶2时，定 位基准与设计基准 不重合，设加工台 阶2

11、时的加工误差为 加，则 即尺寸h的变动范围不只是加工误差加，还包括顶面3的尺 寸公差h，h是基准不重合带入的，叫基准不符误差。基准不符误差。 在设计时，标注尺寸应考虑加工工艺的需要，尽可能从定标注尺寸应考虑加工工艺的需要，尽可能从定 位基准开始标注，位基准开始标注，加加工时，可直接使用设计基准作为定位基可直接使用设计基准作为定位基 准，可以消除因基准不重合而产生的误差。准，可以消除因基准不重合而产生的误差。即要符合基准重即要符合基准重 合的原则。合的原则。 3.3.精基准的选择精基准的选择 （1 1）基准重合原则）基准重合原则 选择精基准时选择精基准时, ,应能保证加工精度和装夹可靠方便应能保

12、证加工精度和装夹可靠方便, ,可按可按 下列原则选。下列原则选。 hminh hmaxh+H+加 采用设计基准作为定位 基准称为基准重合基准重合 用加工过的表面作定位用加工过的表面作定位 基准，则称为精基准基准，则称为精基准 hhmax- hminH+加 机械加工工艺：定位基准的选择机械加工工艺：定位基准的选择 机械加工工艺工艺 （1 1）基准重合原则）基准重合原则 （2 2）基准统一原则）基准统一原则 在工件的加工过程中尽可能在工件的加工过程中尽可能 地采用统一的定位基准称为地采用统一的定位基准称为 基准统一原则（也称基准单基准统一原则（也称基准单 一原则或基准不变原则）一原则或基准不变原则

13、） 工件上往往有多个表面要加工，会有多个设计基准。要遵循基 准重合原则，就会有较多定位基准，因而夹具种类也较多。为了 减少夹具种类，简化夹具结构,可没法在工件上找到一组基准,或 者在工件上专门设计一组定位面，用它们来定位加工工件上多个 表面，遵循基准统一原则。 注意注意：“基准统一基准统一”和和“基准重合基准重合”是两个不是两个不 同的概念。同的概念。“基准重合基准重合”是针对一个工序的某一加是针对一个工序的某一加 工而言，可避免该加工要求的工而言，可避免该加工要求的B B；而“基准统一” 是对几个工序或整个工艺过程而言，采用采用“基准统基准统 一一” 原则时不一定没有原则时不一定没有B B

14、。 3.3.精基准的选择精基准的选择 机械加工工艺：定位基准的选择机械加工工艺：定位基准的选择 机械加工工艺工艺 （1 1）基准重合原则）基准重合原则 （2 2）基准统一原则）基准统一原则 （3 3）大、精、稳原则）大、精、稳原则 尽可能选择面积尽可能选择面积 较大、精度较高较大、精度较高 的表面作定位基的表面作定位基 准。保证装夹稳准。保证装夹稳 定可靠、夹具结定可靠、夹具结 构简单、操作方构简单、操作方 便便 （4 4）自为基准原则）自为基准原则 （5 5）互为基准原则）互为基准原则 3.3.精基准的选择精基准的选择 机械加工工艺：定位基准的选择机械加工工艺：定位基准的选择 精、粗基准选择

15、的各条原则，都是从不同方面提出的要求。精、粗基准选择的各条原则，都是从不同方面提出的要求。 有时，这些要求会出现相互矛盾的情况。甚至在一条原则内也有时，这些要求会出现相互矛盾的情况。甚至在一条原则内也 会存在相互矛盾的表面。这就要求全面辩证地分析，分清主次，会存在相互矛盾的表面。这就要求全面辩证地分析，分清主次， 解决主要矛盾。解决主要矛盾。 机械加工工艺工艺 关于工艺路线的拟定，目前还没有一套精确的计目前还没有一套精确的计 算方法或固定的办法算方法或固定的办法，而是采用经过生产实践总结出 的一些带有经验性和综合性的原则带有经验性和综合性的原则。 （四）（四） 拟定工艺路线拟定工艺路线 编制工

16、艺规程大体分两步编制工艺规程大体分两步： 一是拟定加工工艺路线一是拟定加工工艺路线 二是确定工序尺寸、选定设备与工艺装备、制订二是确定工序尺寸、选定设备与工艺装备、制订 切削规范和工时定额切削规范和工时定额 其中拟定工艺路线拟定工艺路线是制订工艺规程的关键一步。是制订工艺规程的关键一步。 机械加工工艺：工艺设计机械加工工艺：工艺设计 机械加工工艺工艺 1 .表面加工方法的选择表面加工方法的选择 总要求是：要满足加工质量、生产率和经济性要求。总要求是：要满足加工质量、生产率和经济性要求。 （）加工经济精度经济精度和经济粗糙度经济粗糙度的概念 经济精度经济精度（经济表面粗糙度）(见 课本P83)是

17、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 能达到的加工精度（表面粗糙度）。 机械加工工艺：拟定工艺路线机械加工工艺：拟定工艺路线 机械加工工艺工艺 （）选择加工方法时考虑的因素（）选择加工方法时考虑的因素 ）工件材料的性质工件材料的性质 ）工件的形状和尺寸工件的形状和尺寸 淬火钢淬火钢精加工用磨削, 有色金属有色金属的精加工要 用高速精细车或精细 镗（金刚镗） 如IT7的孔可分别用镗镗、拉拉、 铰铰、磨磨；平面，可分别用铣铣、 刨刨、磨的磨的加工方法 如表面纹路方向的要求，铰削和镗削孔的纹 路方向与拉削的纹路方向不同，应根据设计 的特殊要

18、求选择相应的加工方法 应充分利用现有设备和利用现有设备和 工艺手段工艺手段，有时，因设 备负荷的原因，需改用 其它加工方法 ）生产类型生产类型 ）具体生产条件具体生产条件 ）特殊要求特殊要求 平面和孔平面和孔 在在大量生产 中采用拉削。 单件小批生 产则采用刨 削、铣削平 面和钻、扩、 铰孔 机械加工工艺：拟定工艺路线机械加工工艺：拟定工艺路线 机械加工工艺工艺 2 .划分加工阶段划分加工阶段 加工质量要求较高时，都应划分阶段。质量要求较高时，都应划分阶段。一般可分为一般可分为 粗加工、半精加工和精加工三个阶段粗加工、半精加工和精加工三个阶段。 （1）各加工阶段的主要任务）各加工阶段的主要任务

19、 1）粗加工阶段）粗加工阶段 2）半精加工阶段）半精加工阶段 3）精加工阶段）精加工阶段 其任务是切除毛坯大部分余量，使其任务是切除毛坯大部分余量，使 毛坯接近成品的形状和尺寸毛坯接近成品的形状和尺寸 其任务是留下精加工余量后使 主要表面达到一定的精度，为精 加工（如精车、精磨）做好准备。 并完成一些次要表面的加工，如 扩孔、攻螺纹、铣键槽等。 其任务是保证各主要表 面达到规定的精度和表面 粗糙度。 机械加工工艺：拟定工艺路线机械加工工艺：拟定工艺路线 机械加工工艺工艺 另外有些零件加工中还有： 光整加工阶段 超精密加工阶段 荒加工荒加工阶段 主要目的是获得很高的 尺寸精度、降低表面粗糙 度或

20、使其表面得到强化。 一般不用来提高位置精度一般不用来提高位置精度。 其任务 是保证各 主要表面 达到规定 的精度和 表面粗糙 度。 当毛坯余量特别大，表面非常粗糙毛坯余量特别大，表面非常粗糙时， 为能提高毛坯质量、及时发现毛坯缺 陷，减少运输量，在粗加工阶段前还 有荒加工荒加工阶段。荒加工阶段常在毛坯 制造车间进行。 机械加工工艺：拟定工艺路线机械加工工艺：拟定工艺路线 机械加工工艺工艺 .划分加工阶段的原因划分加工阶段的原因 上述划分加工阶段并应用时要灵活掌握灵活掌握 （）保证加工质量（）保证加工质量 （）有利于合理使用设备（）有利于合理使用设备 （）便于安排热处理工序（）便于安排热处理工序

21、 （）便于及时发现毛坯缺陷（）便于及时发现毛坯缺陷 （）保护精加工和光整加工过的表面（）保护精加工和光整加工过的表面 工件加工划分阶段后， 粗加工造成的加工误差，可 通过半精加工和精加工逐步 得到纠正，保证加工质量。 划分加工阶段后， 就可充分发挥粗精 加工设备的特点， 避免以精干粗，做 到合理使用设备。 热处理 引起的 变形又 可在精 加工中 消除， 使冷热 加工工 序配合 得更好。 毛坯的各种缺陷，粗加工时即可发现，便 于处理，以免造成工时和费用的浪费。 机械加工工艺：拟定工艺路线机械加工工艺：拟定工艺路线 机械加工工艺工艺 （五）确定工序集中与分散的程度（五）确定工序集中与分散的程度 .

22、工序集中和工序分散的概念工序集中和工序分散的概念 .工序集中和工序分散的特点工序集中和工序分散的特点 .工序集中与工序分散的选用工序集中与工序分散的选用 .CNC机床划分工序的方法机床划分工序的方法 （1）刀具集中分序法 （2）粗、精加工分序法 （3）按加工部位分序法 单件小批用工序单件小批用工序 集中；大批大量集中；大批大量 生产用工序分散生产用工序分散 或工序适当集中或工序适当集中。 目前发展趋向为目前发展趋向为 工序集中，工序集中， CNC 机床上加工工序机床上加工工序 十分集中十分集中 采用高效专用高效专 用设备及工用设备及工 装装，装夹次装夹次 数少数少，生产生产 率高率高；设备设备

23、及 工装结构复工装结构复 杂杂，投资大 采用通用设备及采用通用设备及 工装工装，调整简单简单 和维修方便，易 适应产品更换。 机械加工工艺：拟定工艺路线机械加工工艺：拟定工艺路线 机械加工工艺工艺 （六）加工顺序的安排（六）加工顺序的安排 （1）基准先行）基准先行 （2）先面后孔）先面后孔 （3）先主后次）先主后次 （4）先粗后精）先粗后精、粗精分开粗精分开 综上所述,一般机械加工的顺序是般机械加工的顺序是:先加工精基准粗加工 主要面精加工主要面光整加工主要面超精加工主要面, 次要面的加工穿插在各阶段间进行。 . .机械加工工序的安排原则机械加工工序的安排原则选为精基准的表面， 应安排在起始工

24、序先 进行加工，以便尽快 为后续工序的加工提 供精基准 因为平面的轮廓平整，安放和定 位比较稳定可靠，若先加工好平 面，就能以平面定位加工孔，保 证平面和孔的位置精度 先加工主 要表面、 主要孔， 后加工次 要表面、 次要孔 机械加工工艺：工序设计机械加工工艺：工序设计 机械加工工艺工艺 . .热处理工序的安排热处理工序的安排 机械加工工艺：工序设计机械加工工艺：工序设计 常用热处理方法 名称定 义应 用 退火 将工件加热到相变温度以上 保温一段时间，然后缓慢冷 却（一般为炉冷） 1.降低硬度，提高塑性，改善切削加工性能； 2.消除内应力。 正火 加热到相变温度以上保温一 段时间，然后空冷 用

25、于低、中碳钢细化组织，增强硬度和韧性， 减少内应力，改善切削加工性能 淬火 加热到相变温度以上保温一 段时间，然后快速冷却 1.提高硬度和耐磨性 2.提高强度 回火 加热到相变温度以下保温一 段时间，然后空冷或油冷 1. .降低淬火后的脆性，.消除内应力 2.提高钢的塑性和冲击韧性 调质 淬火后的高温回火获得很高的韧性和足够的强度使其具有良好的 综合机械性能 渗碳 将工件放入渗碳介质（固体、 气体或液体）中，加热到 900950，保温，使碳原 子渗入表层 渗碳后进行淬火可使零件表层具有高的硬度和 耐磨性而心部保持原有的韧性和塑性 氮化 向工件表层渗入氮原子形成 氮化层的过程 提高表层硬度和耐磨

26、性，以提高疲劳强度和抗 腐蚀性。因氮化低（500560），变形很小， 氮化后只需精磨或研磨即可 机械加工工艺工艺 . .热处理工序的安排热处理工序的安排 退火：用于高碳钢、退火：用于高碳钢、 合金钢等，降低硬度，合金钢等，降低硬度， 便于切削；便于切削； 正火：用于低碳钢，正火：用于低碳钢， 提高硬度，便于切削；提高硬度，便于切削； 调质：淬火后高温回火调质：淬火后高温回火 预备热处理预备热处理 最终热处理最终热处理 去除内应力处理去除内应力处理 位置：粗加工前位置：粗加工前 目的：改善切削性能，目的：改善切削性能， 消除内应力消除内应力 位置：半精加工后精加工前位置：半精加工后精加工前 目的：提高表面强度、硬度目的：提高表面强度、硬度 位置：粗