第4章 机械加工工艺规程

1、机械加工技术与实训崔国利 主编第4章机械加工工艺规程4.1工艺规程概述4.1.1机械加工工艺规程的作用4.1.2机械加工工艺规程制订的原则4.1.3机械加工工艺规程的格式4.1.4制订工艺规程的原始资料4.1.5制订工艺规程的步骤4.2零件分析4.2.1零件的结构及其工艺性分析4.2.2零件技术要求分析4.3毛坯选择4.3.1毛坯的种类4.3.2毛坯的选择第4章机械加工工艺规程4.3.3毛坯的形状与尺寸4.4定位基准的选择4.4.1粗基准的选择4.4.2精基准的选择4.5拟订加工路线4.5.1加工方法的选择4.5.2加工阶段的划分4.5.3工序的集中与分散4.5.4加工顺序的安排4.5.5热处

2、理工序及辅助工序的安排4.5.6数控加工工艺的安排4.6加工余量的确定第4章机械加工工艺规程4.6.1加工余量的概念4.6.2影响加工余量的因素4.6.3确定加工余量的方法4.7工艺尺寸链4.7.1工艺尺寸链的概念4.7.2工艺尺寸链计算的基本公式4.7.3计算工艺尺寸链的步骤4.7.4工艺尺寸链的应用4.8机床及工艺装备的选择4.8.1机床的选择4.8.2工艺装备的选择4.1.1机械加工工艺规程的作用1)工艺规程文件是生产中必要的规章制度。2)工艺规程文件是生产管理和组织工作的依据。3)工艺规程文件是新建或扩建工厂(车间)的技术基础。4.1工艺规程概述4.1.2机械加工工艺规程制订的原则1.

3、技术上的先进性2.经济上的合理性3.有良好的劳动条件，避免环境污染4.1.3机械加工工艺规程的格式表4-1工艺过程卡厂工艺过程卡零件图号零件名称材料及牌号毛坯种类毛坯外形尺寸每台件数车间名称工序号工序内容设备或工种夹具名称及图号切削工具名称及图号量具名称及图号辅助工具名称技术等级单件时间/min准备结束时间/min1.工艺过程卡表4-1工艺过程卡更改内容编制校对审核批准4.1.3机械加工工艺规程的格式3.工序卡4.1.3机械加工工艺规程的格式表4-2工艺卡（零件图）厂名机械加工工艺卡车间产品名称零件号零件名材料牌号零件毛重毛坯种类零件净重形状与尺寸材料定额/kg每台产品零件数2.工艺卡表4-2

4、工艺卡工序号装夹号工步号工序内容机床名称及编号工艺装备名称及编号技术等级时间定额/min夹具刀具量具辅具单件时间准备 结束时间更改内容编制校对审核批准4.1.3机械加工工艺规程的格式表4-3工序卡厂工序卡片产品名称及型号零件名称图号工序名称工序号共页第页（工序简图）车间工段材料名称材料牌号力学性能同时加工件数技术等级单件时间/min准备结束时间/min设备名称设备编号夹具名称夹具编号切削液更改内容表4-3工序卡装夹号工步号装夹和工步内容切削工具名称及编号量具名称及编号辅助工具名称及编号编制校对审核会签4.1.3机械加工工艺规程的格式表4-4技术检查卡车间检查图表型别件号件名材料硬度工序名称工序

5、号共页第页（检验图）项目检验内容量具备注索引号更改单号签名日期编 制校 对审 核4.技术检查卡4.1.4制订工艺规程的原始资料1)产品全套装配图和零件图。2)产品验收的质量标准。3)产品的生产纲领(年产量)。4)毛坯资料。5)现场的生产条件。6)有关手册、标准及指导性文件。7)国内外先进工艺及生产技术发展的情况。4.1.5制订工艺规程的步骤1)计算年生产纲领，确定生产类型。2)分析研究产品的装配图和零件图，对零件进行工艺分析。3)确定毛坯，包括选择毛坯类型及制造方法，绘制毛坯图，计算总余量、毛坯尺寸和材料利用率等。4)拟定工艺路线。5)确定各工序的加工余量，计算工序尺寸及公差。6)确定各工序所

6、采用的设备及刀具、夹具、量具和辅助工具。7)确定切削用量及时间定额。8)确定各主要工序的技术要求及检验方法。9)评价各种工艺方案，确定最佳工艺路线。4.2.1零件的结构及其工艺性分析表4-5零件机械加工工艺性的实例序号零件结构工艺性不好工艺性好1孔离箱壁太近：钻头在圆角处易引偏 ；箱壁高度尺寸大，需加长钻头才能钻孔加长箱耳，不需加长钻头即可钻孔； 只要使用上允许，将箱耳设计在某一端，则不需加长箱耳，也可方便加工 2车螺纹时，螺纹根部易打刀；工人操作紧张，且不能清根留有退刀槽，可使螺纹清根，操作相对容易，可避免打刀 3插键槽时，底部无退刀空间，易打刀 留出退刀空间，避免打刀4.2零件分析4.2.

7、1零件的结构及其工艺性分析表4-5零件机械加工工艺性的实例序号零件结构工艺性不好工艺性好4无退刀空间，小齿轮无法加工大齿轮可滚齿或插齿加工，小齿轮可以插齿加工5斜面钻孔，钻头易引偏只要结构允许，留出平台，可直接钻孔6加工面设计在箱体内，加工时调整刀具不方便，观察也困难加工面设计在箱体外部，加工方便 表4-5零件机械加工工艺性的实例7加工面高度不同，加工时需两次调整刀具，影响生产率加工面在同一高度，一次调整刀具，可加工两个凸台面8三个空刀槽的宽度有三种尺寸，需用三把不同尺寸的刀具加工同一个宽度尺寸的空刀槽，使用一把刀具即可加工9加工面大，加工时间长，并且零件尺寸越大，平面度误差越大加工面减小，节

8、省工时，减少刀具损耗，并且容易保证平面度要求表4-5零件机械加工工艺性的实例10两键槽在轴上的位置相差90，加工时需两次装夹将阶梯轴的两个键槽设计在同一方向上，一次装夹即可对两个键槽加工11钻孔过深，加工时间长，钻头损耗大，并且钻头易偏斜钻孔的一端留空刀，钻孔时间短，钻头寿命长，钻头不易偏斜4.2.2零件技术要求分析1)精度分析：包括被加工表面的尺寸精度、形状精度和相互位置精度的分析。2)表面粗糙度及其他表面质量要求的分析。3)热处理要求和其他方面要求(如动平衡、去磁等)的分析。4.3.1毛坯的种类1.铸件2.锻件3.焊接件4.型材5.其他毛坯4.3毛坯选择4.3.2毛坯的选择1.零件的材料及

9、其力学性能2.零件的结构、形状和尺寸3.生产类型4.毛坯车间的生产条件5.充分考虑利用新工艺、新技术、新材料的可能性4.3.3毛坯的形状与尺寸图4-1工艺凸台1.工艺凸台的设计4.3.3毛坯的形状与尺寸图4-2连杆整体毛坯2.整体毛坯的采用4.3.3毛坯的形状与尺寸图4-3扁螺母整体毛坯及其加工示意图3.合件毛坯的采用4.3.3毛坯的形状与尺寸图4-4锻件毛坯图4.4.1粗基准的选择1)选加工余量小、较准确的、光洁的、面积较大的毛面作粗基准。2)选重要表面为粗基准，因为重要表面一般都要求余量均匀。图4-5床身零件加工时的粗基准选择4.4定位基准的选择4.4.1粗基准的选择图4-6选不加工的表面

10、为粗基准3)选不加工的表面作粗基准，这样就可以保证加工表面和不加工表面之间的相对位置要求，同时可以在一次安装下加工更多的表面，如图4-6所示。4)粗基准一般只能使用一次。4.4.2精基准的选择1.基准重合原则图4-7基准重合原则4.4.2精基准的选择2.基准统一原则3.互为基准原则4.自为基准原则图4-8自为基准原则5.装夹方便原则4.5.1加工方法的选择1.选择相应能获得经济精度的加工方法2.工件材料的性质3.工件的结构和尺寸4.结合生产类型考虑生产率和经济性5.本厂的现有设备和技术条件4.5拟订加工路线4.5.2加工阶段的划分1.加工阶段的划分(1)粗加工阶段其主要任务是切除大部分余量，使

11、毛坯在形状和尺寸上接近零件成品。(2)半精加工阶段半精加工应达到一定的精度要求，并保证留有一定的加工余量，为主要表面的精加工作好准备，同时完成一些次要表面的加工(如钻削紧固孔、攻螺纹、铣键槽等)。(3)精加工阶段精加工应使各主要表面达到图样规定的质量要求。(4)光整加工阶段对于公差等级在IT6级以下、表面粗糙度值Ra0.2m的零件，需安排光整加工阶段，光整加工可进一步提高尺寸精度并降低表面粗糙度值。2.划分加工阶段的主要原因4.5.2加工阶段的划分(1)保证加工质量工件加工阶段划分后，粗加工因余量大、切削力大等因素造成的加工误差，可通过半精加工和精加工逐步纠正，从而可保证加工质量。(2)有利于

12、合理使用设备粗加工要求功率大、刚性好、生产率高的设备，精加工则要求精度高的设备。(3)便于安排热处理工序，使冷热加工工序配合得更好如粗加工后残余应力大，可安排时效处理，消除残余应力；热处理引起的变形又可在精加工中消除。(4)便于及时发现毛坯缺陷粗加工时切除大部分余量，能及早发现毛坯缺陷(如气孔、砂眼、夹渣等)，以便及时报废或进行修补，避免浪费精加工工时。4.5.2加工阶段的划分(5)保护加工表面精加工、光整加工安排在后，可保护精加工和光整加工过的表面少受磕碰损坏。4.5.3工序的集中与分散1.工序集中原则1)工序数目少，缩短了工艺路线，从而简化了生产计划和生产组织工作，降低了生产成本。2)减少

13、了设备数量，相应地减少了操作工人和生产面积。3)减少了零件的安装次数，不仅缩短了辅助时间，而且在一次安装下能加工较多的表面，也易于保证这些表面的相对位置精度。4)有利于采用高生产率的专用设备和工艺装备，如采用多刀多刃、多轴机床以及数控机床和加工中心等，从而大大提高生产率。5)辅助时间长，操作调整和维修费时费事。2.工序分散原则1)设备和工艺装备结构都比较简单，调整、维修方便。2)容易适应生产产品的变换。4.5.3工序的集中与分散3)可采用最有利的切削用量，减少机动时间。4)设备数量多，操作工人多，占用生产面积大。4.5.4加工顺序的安排1.基面先行2.先粗后精3.先主后次4.先面后孔5.进给路

14、线短6.减少换刀次数7.工件刚性好4.5.5热处理工序及辅助工序的安排1.退火和正火2.时效处理3.调质处理4.淬火5.渗碳淬火6.渗氮、碳氮共渗等热处理工序7.辅助工序的安排(1)检验工序的安排检验工序是主要的辅助工序，是保证产品质量的重要措施。(2)表面装饰工序的安排表面装饰镀层以及发蓝、发黑处理等，一般都安排在机械加工完毕后进行。4.5.6数控加工工艺的安排1.工序的划分1)以一次安装的加工内容作为一道工序，适用于加工内容不多的工件。2)以同一把刀具的加工内容划分工序，适用于一次装夹的加工内容较多、程序较长的工件。3)以加工部位划分工序，适用于加工内容很多的工件。4)以粗、精加工划分工序

15、，对易发生变形的工件，应把粗、精加工分在不同的工序中进行。2.数控加工顺序安排1)上道工序的加工不影响下道工序的装夹(特别是定位)。2)先内型内腔的加工工序，后外形的加工工序。4.5.6数控加工工艺的安排3)以相同装夹方式或一把刀具加工的工序尽可能采用集中的连续加工，减少重复定位误差，减少重复装夹、更换刀具等辅助时间。4)在一次装夹进行多道工序加工时，应先安排对工件刚性破坏较小的工序，以减少工件的加工变形。3.进给路线的选择4.6.1加工余量的概念图4-9总加工余量与工序余量的关系4.6加工余量的确定4.6.1加工余量的概念图4-10工序余量与工序尺寸的关系4.6.2影响加工余量的因素1.前道

16、工序的尺寸公差2.前道工序的形位误差3.工序的表面粗糙度和缺陷层4.本工序的装夹误差图4-11三爪自定心卡盘装夹误差4.6.3确定加工余量的方法1.分析计算法2.查表修正法3.经验估算法4.7.1工艺尺寸链的概念图4-12加工尺寸链示例1.尺寸链的定义4.7工艺尺寸链4.7.1工艺尺寸链的概念2.工艺尺寸链的组成(1)环组成工艺尺寸链的各个尺寸都称为工艺尺寸链的环。(2)封闭环工艺尺寸链中，间接得到的环称为封闭环。(3)组成环除封闭环以外的其他环都称为组成环。1)增环。2)减环。3.增、减环的判定方法图4-13增、减环的简易判断图4.7.1工艺尺寸链的概念4.工艺尺寸链的特性(1)关联性组成工

17、艺尺寸链的各尺寸之间必然存在着一定关系，工艺尺寸链中的每一个组成环不是增环就是减环，其尺寸发生变化都要引起封闭环尺寸变化。(2)封闭性尺寸链必须是一组首尾相接并构成一个封闭图形的尺寸组合，其中应包含一个间接得到的尺寸。5.建立工艺尺寸链的步骤(1)确定封闭环即加工后间接得到的尺寸。(2)查找组成环从封闭环一端开始，按照尺寸之间的联系，首尾相连，依次画出对封闭环有影响的尺寸，直到封闭环的另一端，形成一个封闭图形，即构成一个工艺尺寸链，如图4-12所示。(3)判断增减环按照各组成环对封闭环的影响确定增环或减环。4.7.2工艺尺寸链计算的基本公式1)封闭环的基本尺寸等于各增环尺寸之和减去各减环尺寸之

18、和。2)封闭环的最大值等于各增环最大值之和减去各减环最小值之和，封闭环的最小值等于各增环最小值之和减去各减环最大值之和。3)封闭环的上偏差等于各增环上偏差之和减去各减环下偏差之和,4.7.2工艺尺寸链计算的基本公式封闭环的下偏差等于各增环下偏差之和减去各减环上偏差之和。4)封闭环的公差等于各组成环公差之和。4.7.3计算工艺尺寸链的步骤1)根据题意，按照零件各表面间的相互联系，绘出尺寸链简图。2)确定封闭环。3)判断增、减环。4)按上述公式计算。5)按入体尺寸标注尺寸公差。4.7.4工艺尺寸链的应用1.基准不重合时工序尺寸及公差的确定2.多环尺寸链的工序尺寸及公差的确定(1)尚需继续加工表面的工序尺寸及公差的确定在零件加工中，有些加工表面的测量基准或定位基准是一些还需要继续加工的表面，造成这些表面在最后一道加工工序中出现需要同时控制