电子教案学习情景轴类零件机械加工工艺路线拟定

1、20122012年年3 3月月 给定任务：给定任务：图图1-1 阶梯轴阶梯轴零件图零件图 图图1-1所示为所示为某企业生产的、某企业生产的、年产量达年产量达870余件余件的阶梯轴零件图。的阶梯轴零件图。试编制该零件的试编制该零件的机械加工工艺规机械加工工艺规程，并填写工艺程，并填写工艺文件。文件。 任务分析：任务分析：1. 轴类零件的功用轴类零件的功用 支承传动零件（如齿轮、带轮等），并传递运动支承传动零件（如齿轮、带轮等），并传递运动与扭矩，有时也用来装卡工件。与扭矩，有时也用来装卡工件。2. 轴类零件的结构特点轴类零件的结构特点 回转体零件，其长度大于直径，通常由内、外圆回转体零件，其长度

2、大于直径，通常由内、外圆柱面、圆锥面、螺纹、花键、键槽、横向孔和沟槽柱面、圆锥面、螺纹、花键、键槽、横向孔和沟槽等表面构成。等表面构成。 结构特点来分：有光轴、阶梯轴、空心轴和异形结构特点来分：有光轴、阶梯轴、空心轴和异形轴（包括曲轴、半轴、凸轮轴、偏心轴、十字轴和轴（包括曲轴、半轴、凸轮轴、偏心轴、十字轴和花键轴等）四类（图花键轴等）四类（图1-2 ）。 任务分析：任务分析：(a) 光轴 (b) 空心轴 (c) 半轴 (d) 阶梯(i) 凸轮轴轴 (e) 花键轴(f) 十字轴 (g) 偏心轴 (h) 曲轴图图1-2 轴的种类轴的种类 任务分析：任务分析：3.轴类零件的主要技术要求轴类零件的主

3、要技术要求 1）加工精度）加工精度 （1）尺寸精度：支承轴颈）尺寸精度：支承轴颈IT7IT5；配合轴颈；配合轴颈 IT9IT6 。 （2）形状精度：一般应限制在尺寸公差范围内）形状精度：一般应限制在尺寸公差范围内 。 （3）相互位置精度）相互位置精度 ：普通精度的轴，配合轴颈对支承轴：普通精度的轴，配合轴颈对支承轴颈的径向圆跳动一般为颈的径向圆跳动一般为0.010.03mm，高精度的轴则要，高精度的轴则要求达到求达到0.0010.005mm。 2）表面粗糙度）表面粗糙度 一般根据加工的可行性和经济性来确定一般根据加工的可行性和经济性来确定 任务分析：任务分析：4. 轴类零件的材料、热处理及毛坯

4、轴类零件的材料、热处理及毛坯 1）轴类零件的材料和热处理）轴类零件的材料和热处理 (1) 轴类零件的轴类零件的材料及毛坯材料及毛坯 材料材料 常用常用45钢，钢， 精度较高：精度较高：40Cr、GCr15、65Mn，球墨铸铁；，球墨铸铁； 高速、重载轴：高速、重载轴：20CrMnTi、20Mn2B、20Cr或或38CrMoAl等。等。 毛坯毛坯 常用圆棒料；常用圆棒料； 锻件：毛坯经过加热锻造后，可使金属内部纤维组织沿表面锻件：毛坯经过加热锻造后，可使金属内部纤维组织沿表面均匀分布，获得较高的抗拉、抗弯及抗扭强度。均匀分布，获得较高的抗拉、抗弯及抗扭强度。 铸件：大型或结构复杂的轴。铸件：大型

5、或结构复杂的轴。 任务分析：任务分析：2）轴类零件毛坯）轴类零件毛坯 一般轴类零件常选用圆棒料和锻件毛坯；大型轴或结构复杂一般轴类零件常选用圆棒料和锻件毛坯；大型轴或结构复杂的轴（如曲轴）有时也采用铸件。毛坯经过加热锻造后，的轴（如曲轴）有时也采用铸件。毛坯经过加热锻造后，可使金属内部纤维组织沿表面连续、均匀分布，获得较高可使金属内部纤维组织沿表面连续、均匀分布，获得较高的抗拉、抗弯及抗扭强度。的抗拉、抗弯及抗扭强度。3）轴类零件的热处理安排）轴类零件的热处理安排 轴的锻造毛坯在机械加工前，均需安排正火或退火处理，使轴的锻造毛坯在机械加工前，均需安排正火或退火处理，使钢材内部晶粒细化，消除锻造

6、应力，降低材料硬度，改善钢材内部晶粒细化，消除锻造应力，降低材料硬度，改善切削加工性能。切削加工性能。 调质处理一般安排在粗车之后、半精车之前，以获得良好的调质处理一般安排在粗车之后、半精车之前，以获得良好的物理力学性能。物理力学性能。 表面淬火处理一般安排在精加工之前，这样可以纠正淬火引表面淬火处理一般安排在精加工之前，这样可以纠正淬火引起的局部变形。起的局部变形。 任务分析：任务分析：5. 阶梯轴的技术要求分析阶梯轴的技术要求分析 其形位精度要求分别是：其形位精度要求分别是： （1）两个）两个60mm的同轴度公差为的同轴度公差为0.02mm。 （2）54.4mm与与60mm同轴度公差为同轴

7、度公差为0.02mm。 （3）80mm与与60mm同轴度公差为同轴度公差为0.02mm。 其他要求有：其他要求有： （1）加工后保留两端中心孔。）加工后保留两端中心孔。 （2）调质处理）调质处理2832HRC。 （3）材料为）材料为45。 基础理论知识：基础理论知识：一、金属切削的基础知识一、金属切削的基础知识 1. 切削运动和加工表面切削运动和加工表面 1）主运动）主运动 主运动是直接切除工件上多余的金属层，使之转变为切屑，主运动是直接切除工件上多余的金属层，使之转变为切屑，从而形成工件新表面的运动。从而形成工件新表面的运动。 2）进给运动）进给运动 进给运动就是不断地把切削层投入切削的运动

8、。它是配合进给运动就是不断地把切削层投入切削的运动。它是配合主运动将切削层连续不断地或重复地切成切屑，以形成已加工主运动将切削层连续不断地或重复地切成切屑，以形成已加工表面的运动。表面的运动。 3）工件上的加工表面）工件上的加工表面基础理论知识：基础理论知识：（1）待加工表面）待加工表面 工件上有待切除金属层的表面。工件上有待切除金属层的表面。（2）已加工表面）已加工表面 工件上经刀具切除金属层后产生的新表面。工件上经刀具切除金属层后产生的新表面。（3）过渡表面）过渡表面 工件上正在切削的表面。它是待加工表面和已工件上正在切削的表面。它是待加工表面和已加工表面之间的过渡表面。加工表面之间的过渡

9、表面。图图1-3 切削运动和加工表面切削运动和加工表面1主运动 2进给运动 3待加工表面4过渡表面 5已加工表面 基础理论知识：基础理论知识：2. 切削要素切削要素 包括切削用量三要素和切削层的几何参数。包括切削用量三要素和切削层的几何参数。 1）切削用量三要素）切削用量三要素（1）切削速度）切削速度vc 是切削刃上选定点相对于工件主运动的瞬时是切削刃上选定点相对于工件主运动的瞬时线速度（线速度（m/min）。）。（2）进给量）进给量f（进给速度（进给速度vf） 是刀具在进给运动方向相对于工是刀具在进给运动方向相对于工件的位移量。件的位移量。 （3）背吃刀量）背吃刀量ap 刀具切削刃与工件的接

10、触长度在主运动方向刀具切削刃与工件的接触长度在主运动方向和进给运动方向所组成的平面的法线方向上测量的值称为背吃和进给运动方向所组成的平面的法线方向上测量的值称为背吃刀量刀量ap。 基础理论知识：基础理论知识：图图1-5 车削外圆时的切削层参数车削外圆时的切削层参数图图1-5 车削外圆时的切削层参数车削外圆时的切削层参数 基础理论知识：基础理论知识：2）切削层的几何参数）切削层的几何参数（1）切削层公称厚度）切削层公称厚度hD 相邻两过渡表面之间的垂直距离相邻两过渡表面之间的垂直距离（mm）。）。 （2）切削层公称宽度）切削层公称宽度bD 刀具主切削刃与工件的接触长度刀具主切削刃与工件的接触长度

11、（mm）。）。 （3）切削层公称横截面积）切削层公称横截面积AD 切削层在垂直于切削速度截面切削层在垂直于切削速度截面内的面积（内的面积（mm2）。）。 3）切削用量的选择原则）切削用量的选择原则（1）生产效率）生产效率 切削用量切削用量vc、f、ap增大，切削时间减小。增大，切削时间减小。 （2）机床功率）机床功率 当背吃刀量当背吃刀量ap和切削速度和切削速度vc增大时，均使切削增大时，均使切削功率成正比增加。功率成正比增加。 （3）刀具耐用度）刀具耐用度 在切削用量参数中，对刀具耐用度影响最大在切削用量参数中，对刀具耐用度影响最大的是切削速度的是切削速度vc，其次是进给量，其次是进给量f，

12、影响最小的是背吃刀量，影响最小的是背吃刀量ap。 基础理论知识：基础理论知识：（4）表面粗糙度）表面粗糙度 在较理想的条件下，高切削速度在较理想的条件下，高切削速度vc能降低表能降低表面粗糙度值。面粗糙度值。 4）切削用量的选择方法）切削用量的选择方法（1）粗车时切削用量的选择）粗车时切削用量的选择 背吃刀量：根据加工余量多少背吃刀量：根据加工余量多少而定。而定。 进给量：当背吃刀量进给量：当背吃刀量ap确定后，选定进给量确定后，选定进给量f时，要时，要计算切削力。切削速度：生产中经常按实践经验和有关手册计算切削力。切削速度：生产中经常按实践经验和有关手册资料选取切削速度。资料选取切削速度。

13、校验机床功率：选定了切削用量后，校验机床功率：选定了切削用量后，尚需校验机床功率是否足够。尚需校验机床功率是否足够。（2）半精车、精车时切削用量的选择）半精车、精车时切削用量的选择 背吃刀量：原则上取背吃刀量：原则上取一次切除的余量数。一次切除的余量数。 进给量：受表面粗糙度的限制进给量：受表面粗糙度的限制. 切削切削速度：可利用公式或查阅资料确定。速度：可利用公式或查阅资料确定。 基础理论知识：基础理论知识：3. 刀具切削部分的组成和定义刀具切削部分的组成和定义（1）前刀面）前刀面A 切屑被切下后，从刀具切削部分流出所经过的切屑被切下后，从刀具切削部分流出所经过的表面。表面。（2）主后刀面）

14、主后刀面A 在切削过程中，刀具上与零件的过渡表面在切削过程中，刀具上与零件的过渡表面相对的表面。相对的表面。（3）副后刀面）副后刀面A 在切削过程中，刀具上与零件的己加工在切削过程中，刀具上与零件的己加工表面相对的表面。表面相对的表面。图图1-6 外圆车刀外圆车刀 基础理论知识：基础理论知识：（4）主切削刃）主切削刃S 前刀面与主后刀面的交线，切削时承担主要前刀面与主后刀面的交线，切削时承担主要的切削工作。的切削工作。 （5）副切削刃）副切削刃S 前刀面与副后刀面的交线，也起一定的前刀面与副后刀面的交线，也起一定的切削图切削图1-7 主剖面参考系主剖面参考系作用，但不明显。作用，但不明显。 （

15、6）刀尖）刀尖 主切削刃与副切削刃相交之处；刀尖并非绝对尖主切削刃与副切削刃相交之处；刀尖并非绝对尖锐，而是一段过渡圆弧或直线。锐，而是一段过渡圆弧或直线。 4. 刀具的几何角度及其选用刀具的几何角度及其选用刀具标注角度参考系刀具标注角度参考系（主剖面坐标系）主切削刃主后刀面前刀面副切削刃主剖面 PoA1）基面 Pr ：通过切削刃选定点与主运动方向垂直的平面。基面与刀具底面平行。切削平面 Ps基面 Pr图2-49 车刀主剖面坐标系2）切削平面 Ps：通过切削刃选定点与主切削刃相切且垂直于基面Pr的平面。3）主剖面 Po：通过切削刃选定点垂直于基面Pr和切削平面 Ps的平面。p 191）前角o

16、刀具标注角度q 用硬质合金车刀切削钢件，o取1020；切削灰铸铁，o取515；切削铝及铝台金，o取2535；切削高强度钢，o取-5 -10。图图1-8 车刀的标注角度车刀的标注角度 基础理论知识：基础理论知识：2）后角）后角o3）主偏角r 基础理论知识：基础理论知识：4）副偏角r 5）刃倾角s切削平面内测量，是主切削刃与基面的夹角。当刀尖是切削刃最高点时,s定为正值；反之位负。 s影响刀尖强度和切屑流动方向。粗加工时为增强刀尖强度，s常取负值；精加工时为防止切屑划伤已加工表面，s常取正值或零。 基础理论知识：基础理论知识： 刀具材料应具备的性能1）高的硬度和耐磨性2）足够的强度和韧性3）较好的

17、热硬性4）良好的工艺性5）经济性 常用刀具材料 高速钢高速钢 基础理论知识：基础理论知识：特点：特点：1）强度高，抗弯强度为硬质合金的）强度高，抗弯强度为硬质合金的23倍；倍；2）韧性）韧性高，比硬质合金高几十倍；高，比硬质合金高几十倍；3）硬度）硬度HRc63以上，且有较好的以上，且有较好的耐热性耐热性；4）可加工性好，热处理变形较小。）可加工性好，热处理变形较小。 应用：常用于制造各种复杂刀具（如钻头、丝锥、拉刀、应用：常用于制造各种复杂刀具（如钻头、丝锥、拉刀、成型刀具、齿轮刀具等）。成型刀具、齿轮刀具等）。 基础理论知识：基础理论知识： 基础理论知识：基础理论知识： 硬质合金 基础理论

18、知识：基础理论知识： 基础理论知识：基础理论知识： 基础理论知识：基础理论知识：6. 金属切削过程的基本规律及其应用金属切削过程的基本规律及其应用金属切削变形过程 基础理论知识：基础理论知识：三个变形区分析第变形区：即剪切变形区，金属剪切滑移，成为切屑。金属切削过程的塑性变形主要集中于此区域。第变形区：靠近前刀面处，切屑排出时受前刀面挤压与摩擦。此变形区的变形是造成前刀面磨损和产生积屑瘤的主要原因。第变形区：已加工面受到后刀面挤压与摩擦，产生变形。此区变形是造成已加工面加工硬化和残余应力的主要原因。 基础理论知识：基础理论知识：切屑类型及其特征 基础理论知识：基础理论知识： 一定温度、压力作用

19、下，切屑底层与前刀面发生粘接粘接金属严重塑性变形，产生加工硬化滞留粘接长大积屑瘤形成过程积屑瘤成因 增大前角，保护刀刃 影响加工精度和表面粗糙度积屑瘤影响 基础理论知识：基础理论知识： 积屑瘤控制：精加工时，防止积屑瘤产生的措施有： 用低速切削，使切削温度低， 粘结现象不易发生； 或用高速切削，使切削温度高于积屑瘤消失的相应温度。 采用润滑性能好的切削液， 减小摩擦。 增大o，减小切屑接触区压力。 提高工件材料硬度(如热处理)， 减小加工硬化倾向。 基础理论知识：基础理论知识： 3个变形区产生的弹、塑性变形抗力 切屑、工件与刀具间摩擦力切削力分解 基础理论知识：基础理论知识：切削深度与切削力近

20、似成正比；进给量增加，切削力增加，但不成正比；切削速度对切削力影响复杂。强度高加工硬化倾向大切削力大 基础理论知识：基础理论知识： 前角0 增大，切削力减小（图3-17） 主偏角r 对主切削力影响不大，对吃刀抗力和进给抗力影响显著（ r Fp，Ff） 基础理论知识：基础理论知识： 与主偏角相似，刃倾角s对主切削力影响不大，对吃刀抗力和进给抗力影响显著（ s Fp，Ff） 刀尖圆弧半径 r 对主切削力影响不大，对吃刀抗力和进给抗力影响显著（ r Fp，Ff） ； 刀具材料：与工件材料之间的亲和性影响其间的摩擦，而影响切削力 ； 切削液：有润滑作用，使切削力降低 ； 后刀面磨损：使切削力增大，对吃

21、刀抗力Fp的影响最为显著。 基础理论知识：基础理论知识： 切削过程变形和摩擦所消耗功，绝大部分转变为切削热 主要来源 QA=QD+QFF+QFR式中，QD , QFF , QFR分别为切削层变形、前刀面摩擦、后刀面摩擦产生的热量 基础理论知识：基础理论知识：切削热由切屑、工件、刀具和周围介质（切削液、空气)等传散出去q 刀具几何参数的影响 基础理论知识：基础理论知识：q 工件材料的影响 q 刀具磨损的影响 q 冷却液的影响 正常磨损 基础理论知识：基础理论知识：形式：月牙洼形成条件：加工塑性材料，v大，hD大影响：削弱刀刃强度，降低加工质量形式：后角=0的磨损面（参数VB，VBmax）形成条件

22、：加工塑性材料, v 较小, hD 较小；加工脆性材料影响：切削力, 切削温度, 产生振动，降低加工质量非正常磨损破损（裂纹、崩刃、破碎等），卷刃（刀刃塑性变形） 基础理论知识：基础理论知识：刀具磨损过程3个阶段常取后刀面最大允许磨损量VB磨钝标准 磨粒磨损 各种切速下均存在 低速情况下刀具磨损的主要原因 粘结磨损（冷焊） 刀具材料与工件材料亲和力大 刀具材料与工件材料硬度比小 中等偏低切速粘结磨损加剧 基础理论知识：基础理论知识： 扩散磨损 高温下发生 氧化磨损 高温情况下，在切削刃工作边界发生 相变磨损相变磨损刀具从切削开始至磨钝标准的切削时间，用T 表示。刀具总寿命 一把新刀从投入切削开

23、始至报废为止的总切削时间，其间包括多次重磨。 基础理论知识：基础理论知识： （2）加工表面粗糙度指标）加工表面粗糙度指标 （3）切削力或切削温度指标）切削力或切削温度指标 （4）断屑控制或断屑的难易指标）断屑控制或断屑的难易指标 常见材料的切削加工性可分为常见材料的切削加工性可分为8级，如表级，如表1-5所示。所示。 基础理论知识：基础理论知识： 基础理论知识：基础理论知识： （2）采用适当的热处理方法）采用适当的热处理方法 （3）选择加工性好的毛坯）选择加工性好的毛坯 （4）其他方面）其他方面 （2）润滑作用）润滑作用 （3）清洗作用）清洗作用 （4）防锈作用）防锈作用 基础理论知识：基础理

24、论知识： （2）乳化液）乳化液 是用水和油混合而成的液体，常可用于代替动、是用水和油混合而成的液体，常可用于代替动、植物油。植物油。 （3）切削油）切削油 切削油的润滑作用高于水溶液和乳化液，冷却作切削油的润滑作用高于水溶液和乳化液，冷却作用却低于前两者。用却低于前两者。 3）切削液的选用）切削液的选用（1）按刀具材料来选）按刀具材料来选 （2）按工件材料来选）按工件材料来选 （3）按加工方法来选）按加工方法来选 基础理论知识：基础理论知识：二、机械加工工艺过程的基本知识二、机械加工工艺过程的基本知识 1. 生产过程与工艺过程生产过程与工艺过程 1）生产过程）生产过程 由原材料变为成品的过程称

25、为生产过程。它包括原材料采由原材料变为成品的过程称为生产过程。它包括原材料采购、运输和保管、生产技术准备、毛坯制造、零件加工和热处购、运输和保管、生产技术准备、毛坯制造、零件加工和热处理、产品装配、调试、检验、油漆和包装等。理、产品装配、调试、检验、油漆和包装等。 生产过程的组成可分为以下几部分： （1）基本生产过程 （2）辅助生产过程 （3）生产技术准备过程 （4）生产服务过程 基础理论知识：基础理论知识：2）工艺过程 工艺过程是直接改变生产对象的形状、尺寸、相对位置及性质，使之变为半成品或成品的过程。2. 机械加工工艺过程的基本概念机械加工工艺过程的基本概念 零件的机械加工工艺过程由许多工

26、序组合而成，每个工序又由工位、工步、走刀和安装组成。 基础理论知识：基础理论知识： 基础理论知识：基础理论知识：3. 工艺规程的基本概念工艺规程的基本概念 为了保证产品质量、提高生产效率和经济效益，把根据具体为了保证产品质量、提高生产效率和经济效益，把根据具体生产条件拟定的较合理的工艺过程，用图表（或文字）的形式生产条件拟定的较合理的工艺过程，用图表（或文字）的形式写成文件，就是工艺规程。写成文件，就是工艺规程。 根据生产过程中工艺性质的不同，又可以分为毛坯制造、机根据生产过程中工艺性质的不同，又可以分为毛坯制造、机械加工、热处理及装配等不同工艺规程。械加工、热处理及装配等不同工艺规程。4.

27、工艺规程的种类和作用工艺规程的种类和作用 机械加工工艺规程通常有以下三种：机械加工工艺规程通常有以下三种：1）机械加工工艺过程卡片）机械加工工艺过程卡片机械加工工艺过程卡片主要列出了零件加工所经过的整个路线机械加工工艺过程卡片主要列出了零件加工所经过的整个路线（即工艺路线），以及工装设备和工时等内容。（即工艺路线），以及工装设备和工时等内容。 基础理论知识：基础理论知识：工艺过程卡的基本格式见表工艺过程卡的基本格式见表1-8所示。所示。 基础理论知识：基础理论知识：2）机械加工工艺卡片）机械加工工艺卡片以工序为单位，详细说明零件工艺过程的工艺文件。基本格式以工序为单位，详细说明零件工艺过程的工

28、艺文件。基本格式见表见表1-9。 基础理论知识：基础理论知识：3）机械加工工序卡片）机械加工工序卡片 用来具体指导工人操作的一种最详细的工艺文件。用来具体指导工人操作的一种最详细的工艺文件。 基础理论知识：基础理论知识：4）机械加工工艺规程的主要作用）机械加工工艺规程的主要作用（1）工艺规程是生产准备工作的依据）工艺规程是生产准备工作的依据 （2）工艺规程是组织生产的指导性文件）工艺规程是组织生产的指导性文件 （3）工艺规程是新建和扩建工厂（或车间）时的原始资料）工艺规程是新建和扩建工厂（或车间）时的原始资料 （4）便于积累、交流和推广行之有效的生产经验）便于积累、交流和推广行之有效的生产经验

29、 5. 机械加工工艺规程的设计步骤机械加工工艺规程的设计步骤 （1）分析零件图和产品装配图；）分析零件图和产品装配图； （2）选择毛坯的制造方法和形状；）选择毛坯的制造方法和形状； （3）拟定工艺路线；）拟定工艺路线； （4）确定各工序的加工余量和工序尺寸；）确定各工序的加工余量和工序尺寸； （5）确定切削用量和工时定额；）确定切削用量和工时定额； （6）确定各工序的设备、刀夹量具和辅助工具；）确定各工序的设备、刀夹量具和辅助工具； （7）确定各主要工序的技术要求及检验方法；）确定各主要工序的技术要求及检验方法； （8）填写工艺文件。）填写工艺文件。 基础理论知识：基础理论知识：6. 生产纲领

30、与生产类型生产纲领与生产类型 1）生产纲领）生产纲领 企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划，称为该企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划，称为该产品的生产纲领。产品的生产纲领。 N = Q n（1+% +% ） 式中 Q 产品年产量（件/年）； n 每台产品中该零件数量（件/台）； 备品率； 废品率。 基础理论知识：基础理论知识：2）生产类型）生产类型 单件小批生产批量生产大批大量生产 基础理论知识：基础理论知识：各生产类型的特点：各生产类型的特点： 基础理论知识：基础理论知识：7. 制定工艺规程的原则制定工艺规程的原则 1）技术上的先进性）技术上的先进性 2）经济上的合理性）经济上

31、的合理性 3）有良好的劳动条件）有良好的劳动条件 8. 制定机械加工工艺规程所需的原始资料制定机械加工工艺规程所需的原始资料 （1）产品的全套装配图和零件的工作图。）产品的全套装配图和零件的工作图。（2）产品验收的质量标准。）产品验收的质量标准。 （3）产品的生产纲领。）产品的生产纲领。（4）产品零件毛坯生产条件及毛坯图等资料。）产品零件毛坯生产条件及毛坯图等资料。（5）工厂现有的生产条件。）工厂现有的生产条件。（6）国内外新技术、新工艺及其发展前景。）国内外新技术、新工艺及其发展前景。 （7）有关的工艺手册及图册。）有关的工艺手册及图册。 基础理论知识：基础理论知识：7. 制定工艺规程的原则

32、制定工艺规程的原则 1）技术上的先进性）技术上的先进性 2）经济上的合理性）经济上的合理性 3）有良好的劳动条件）有良好的劳动条件 8. 制定机械加工工艺规程所需的原始资料制定机械加工工艺规程所需的原始资料 （1）产品的全套装配图和零件的工作图。）产品的全套装配图和零件的工作图。（2）产品验收的质量标准。）产品验收的质量标准。 （3）产品的生产纲领。）产品的生产纲领。（4）产品零件毛坯生产条件及毛坯图等资料。）产品零件毛坯生产条件及毛坯图等资料。（5）工厂现有的生产条件。）工厂现有的生产条件。（6）国内外新技术、新工艺及其发展前景。）国内外新技术、新工艺及其发展前景。 （7）有关的工艺手册及图

33、册。）有关的工艺手册及图册。 基础理论知识：基础理论知识：三、轴类零件外圆表面的加工方法三、轴类零件外圆表面的加工方法 （一）车削外圆（一）车削外圆工艺特点是：工艺特点是： （1）容易保证各加工表面的相互位置精度；（2）加工成本低；（3）车削应用范围广 。 1. 车床类型及其应用车床类型及其应用 1）普通车床图图1-19 CA6140型卧式车床型卧式车床1主轴箱 2刀架 3尾座 4床身 5床腿 6溜板箱 7变速箱 8进给箱 基础理论知识：基础理论知识：在各种车床中，该机床用得较多，所占的比例较大，代表性型在各种车床中，该机床用得较多，所占的比例较大，代表性型号是号是CA6140（图（图1-19

34、）。其主要特点是通用性强，加工范围）。其主要特点是通用性强，加工范围广（图广（图1-20），但生产率低，因此适用于单件小批加工。），但生产率低，因此适用于单件小批加工。图图1-20 卧式车床所能加工的典型表面卧式车床所能加工的典型表面 基础理论知识：基础理论知识： 2）六角车床）六角车床 适合加工较复杂的回转类零件，生产率明显高于普通车床，适合加工较复杂的回转类零件，生产率明显高于普通车床，适用于较大批量加工较复杂的中小型零件。适用于较大批量加工较复杂的中小型零件。3）自动、半自动车床）自动、半自动车床 自动化程度高，生产率也高。自动化程度高，生产率也高。4）立式车床）立式车床 适于加工直径大

35、而长度短的大型盘、套筒类零件。适于加工直径大而长度短的大型盘、套筒类零件。5）数控车床）数控车床 与一般自动、半自动机床相比具有很大的灵活性、适应性。与一般自动、半自动机床相比具有很大的灵活性、适应性。适用于中小批量加工形状较复杂的回转体类零件。适用于中小批量加工形状较复杂的回转体类零件。 基础理论知识：基础理论知识： 2. 车刀类型及其应用车刀类型及其应用 有高速钢整体车刀、硬质合金焊接车刀、硬质合金（陶瓷）有高速钢整体车刀、硬质合金焊接车刀、硬质合金（陶瓷）机夹车刀以及可转位式车刀四种（图机夹车刀以及可转位式车刀四种（图1-21）。按用途分为外圆）。按用途分为外圆车刀、内孔车刀、端面车刀、

36、切断车刀和成形车刀等。常用的车刀、内孔车刀、端面车刀、切断车刀和成形车刀等。常用的车刀及其用途如图车刀及其用途如图1-22所示。所示。 图图1-21 车刀的结构类型车刀的结构类型图图1-22 常用车刀及其用途常用车刀及其用途 基础理论知识：基础理论知识： 3. 工件在车床上的装夹和车床附件应用工件在车床上的装夹和车床附件应用 1）三爪卡盘装夹）三爪卡盘装夹 三爪卡盘（图三爪卡盘（图1-23），是车床上最常用的夹具，），是车床上最常用的夹具， (a) 三爪自定心卡盘外形 (b) 三爪自定心卡盘结构 (c) 反三爪自定心卡盘图图1-23 三爪自定心卡盘三爪自定心卡盘 基础理论知识：基础理论知识：2

37、）四爪卡盘装夹）四爪卡盘装夹如图如图1-24所示。常用于装夹形状特殊的轴类和盘类中、小型单所示。常用于装夹形状特殊的轴类和盘类中、小型单件、小批零件（图件、小批零件（图1-25）。）。 图图1-24 四爪卡盘四爪卡盘图图1-25 四爪卡盘装夹工件截面形状四爪卡盘装夹工件截面形状 基础理论知识：基础理论知识：3）顶尖装夹）顶尖装夹有两种方式：一种是左端卡盘装夹，右端顶尖支承。另一种是有两种方式：一种是左端卡盘装夹，右端顶尖支承。另一种是两端都用项尖支承（图两端都用项尖支承（图1-26）。）。图图1-26 用两顶尖装夹工件用两顶尖装夹工件顶尖的结构形式有两顶尖的结构形式有两种：一种是固定顶尖，种：

38、一种是固定顶尖，另一种是回转顶尖，另一种是回转顶尖，如图如图1-27所示。所示。 基础理论知识：基础理论知识：4）花盘、弯板装夹）花盘、弯板装夹花盘是安装在车床主轴上的一个大铸铁圆盘，盘面上有许多用花盘是安装在车床主轴上的一个大铸铁圆盘，盘面上有许多用于穿放螺栓的于穿放螺栓的T形槽（图形槽（图1-28）。）。 (a) 固定顶尖 (b) 回转顶尖图图1-27 顶尖顶尖 基础理论知识：基础理论知识：4）花盘、弯板装夹）花盘、弯板装夹花盘是安装在车床主轴上的一个大铸铁圆盘，盘面上有许多用花盘是安装在车床主轴上的一个大铸铁圆盘，盘面上有许多用于穿放螺栓的于穿放螺栓的T形槽（图形槽（图1-28）。）。

39、(a) 用花盘安装工件 (b) 用花盘弯板安装工件图图1-28 花盘、弯板装夹工件花盘、弯板装夹工件 基础理论知识：基础理论知识：5）心轴装夹）心轴装夹几种常用心轴的结构如图几种常用心轴的结构如图1-29所示。所示。 (a) 小锥度心轴 (b) 圆柱心轴 (c) 胀开式心轴 (d) 胀开套筒铣槽成三等分图图1-29 几种常用心轴几种常用心轴 基础理论知识：基础理论知识：6）中心架和跟刀架的应用）中心架和跟刀架的应用 如图1-30、1-31所示。 (a) 用中心架支承车外圆 (b) 用中心架支承车端面、打中心孔图图1-30 中心架及其应用中心架及其应用图图1-31 跟刀架及其应用跟刀架及其应用

40、基础理论知识：基础理论知识：4. 外圆表面车削加工的工艺应用外圆表面车削加工的工艺应用1）粗车）粗车尺寸精度达尺寸精度达IT12IT11，表面粗糙度为，表面粗糙度为Ra12.5m。 2）半精车）半精车尺寸精度可达尺寸精度可达IT10IT9，表面粗糙度为，表面粗糙度为Ra6.33.2m。 3）精车）精车尺寸精度可达尺寸精度可达IT8IT7，表面粗糙度一般为，表面粗糙度一般为Ra1.6m。 4）精细车）精细车尺寸精度可达尺寸精度可达IT6IT5，表面粗糙度为，表面粗糙度为Ra0.8m。 （二）磨削外圆（二）磨削外圆 1. 概述概述 零件精加工的主要方法之一。磨削主要具有以下工艺特点：零件精加工的主

41、要方法之一。磨削主要具有以下工艺特点： 基础理论知识：基础理论知识：（1）加工质量好）加工质量好 （2）砂轮有自锐作用）砂轮有自锐作用 （3）磨削区域温度高）磨削区域温度高 （4）磨削加工的背向力大，容易使工件产生水平方向的弯曲）磨削加工的背向力大，容易使工件产生水平方向的弯曲变形，直接影响工件的加工精度。变形，直接影响工件的加工精度。 2. 砂轮的工作特性与磨削过程砂轮的工作特性与磨削过程 1）砂轮的工作特性）砂轮的工作特性 （1） 磨料磨料 棕刚玉：加工硬度较低的塑性材料，如中、低碳钢和低合金棕刚玉：加工硬度较低的塑性材料，如中、低碳钢和低合金钢等；白刚玉：加工硬度较高的塑性材料，如高碳钢

42、、高速钢钢等；白刚玉：加工硬度较高的塑性材料，如高碳钢、高速钢和淬硬钢等；黑碳化硅：加工硬度较低的脆性材料，如铸铁、和淬硬钢等；黑碳化硅：加工硬度较低的脆性材料，如铸铁、铸铜等；绿碳化硅：加工高硬度的脆性材料，如硬质合金、宝铸铜等；绿碳化硅：加工高硬度的脆性材料，如硬质合金、宝石、陶瓷和玻璃等。石、陶瓷和玻璃等。 基础理论知识：基础理论知识：（2） 粒度粒度 粒度对加工表面粗糙度和磨削生产率影响较大。粒度对加工表面粗糙度和磨削生产率影响较大。 粗磨用粗磨料（粗磨用粗磨料（3046），粒度号较小。），粒度号较小。 精磨用细磨粒（精磨用细磨粒（60120），粒度号较大。），粒度号较大。 磨削硬度低

43、、塑性大的工件材料和磨削面积较大时，为避免磨削硬度低、塑性大的工件材料和磨削面积较大时，为避免砂轮堵塞，可采用粗粒度的砂轮。砂轮堵塞，可采用粗粒度的砂轮。（3）结合剂）结合剂 陶瓷结合剂陶瓷结合剂(V)、 ：外圆、内圆、平面、无心磨削和成形磨：外圆、内圆、平面、无心磨削和成形磨削的砂轮等；削的砂轮等； 树脂结合剂树脂结合剂(B) ：切断和开槽的薄片砂轮及高速磨削砂轮；：切断和开槽的薄片砂轮及高速磨削砂轮； 橡胶结合剂橡胶结合剂(R) ：无心磨削导轮、抛光砂轮；：无心磨削导轮、抛光砂轮； 金属结合剂金属结合剂(M) ：金刚石砂轮等。：金刚石砂轮等。 基础理论知识：基础理论知识：（4）硬度）硬度

44、磨具的硬度反映结合剂固结磨粒的牢固程度，磨粒难脱落磨具的硬度反映结合剂固结磨粒的牢固程度，磨粒难脱落叫硬度高，反之叫硬度低。叫硬度高，反之叫硬度低。 国标中对磨具硬度规定了国标中对磨具硬度规定了16个级别：个级别：D，E，F(超软超软)；G，H，J(软软) ；K，L(中软中软)；M，N(中中)；P，Q，R(中硬中硬)；S，T(硬硬)；Y(超硬超硬)。普通磨削常用。普通磨削常用GN级硬度的砂轮。级硬度的砂轮。 工件材料较硬时，选用较软的砂轮；工件材料较硬时，选用较软的砂轮； 工件与砂轮接触面积大，工件的导热性差时，选用较软的工件与砂轮接触面积大，工件的导热性差时，选用较软的砂轮；砂轮； 精磨或成

45、形磨削，选用较硬的砂轮；精磨或成形磨削，选用较硬的砂轮； 粗磨时应选用较软的砂轮。粗磨时应选用较软的砂轮。 基础理论知识：基础理论知识：（5）组织）组织 国标中规定了国标中规定了15个组织号：个组织号：0，1，2，13，14。 0号组织最紧密，磨粒率最高；号组织最紧密，磨粒率最高；14号组织最疏松，磨粒率最号组织最疏松，磨粒率最低。普通磨削常用低。普通磨削常用47号组织的砂轮。号组织的砂轮。 组织号越大，磨粒所占体积越小，表明砂轮越疏松。这样，组织号越大，磨粒所占体积越小，表明砂轮越疏松。这样，气孔就越多，砂轮不易被切屑堵塞，同时可把冷却液或空气带气孔就越多，砂轮不易被切屑堵塞，同时可把冷却液

46、或空气带入磨削区，使散热条件改善。入磨削区，使散热条件改善。（6）砂轮的形状及尺寸）砂轮的形状及尺寸 为了适应不同的加工要求，砂轮制成不同的形状。同样形为了适应不同的加工要求，砂轮制成不同的形状。同样形状的砂轮，还制成多种不同的尺寸。状的砂轮，还制成多种不同的尺寸。 基础理论知识：基础理论知识：2 ）磨削过程）磨削过程切屑的形成过程大致分为三个阶段，如图切屑的形成过程大致分为三个阶段，如图1-32所示。所示。 图图1-32 磨粒的切削过程磨粒的切削过程1滑擦 2刻划 3切削（1） 滑擦阶段滑擦阶段 （2）刻划阶段）刻划阶段 （3）切削阶段）切削阶段 3. 外圆磨床及其应用外圆磨床及其应用 常用

47、外圆磨床包括普通外圆常用外圆磨床包括普通外圆磨床、万能外圆磨床和无心外磨床、万能外圆磨床和无心外圆磨床等。圆磨床等。 基础理论知识：基础理论知识：图图1-33 M1432A型万能外圆磨床的外形型万能外圆磨床的外形1床身 2头架 3内圆磨头 4砂轮架 6工作台偏转刻度 5尾座 7转台 8横向进给手轮 9工作台 基础理论知识：基础理论知识：4. 工件的装夹方式工件的装夹方式 1）两顶尖装夹 2）用三爪或四爪卡盘装夹5. 外圆磨削的基本方法外圆磨削的基本方法 1）纵磨法图图1-36 纵磨法示意图纵磨法示意图 基础理论知识：基础理论知识：2）横磨法3）混合磨法4）深磨法图图1-37 横磨法示意图横磨法

48、示意图图图1-38 混合磨法示意图混合磨法示意图图图1-39 深磨法示意图深磨法示意图 基础理论知识：基础理论知识：6. 无心外圆磨削无心外圆磨削 无心磨削就是工件不无心磨削就是工件不定中心自由地置于磨削定中心自由地置于磨削轮、导轮之间，并以托轮、导轮之间，并以托板支承所进行的磨削。板支承所进行的磨削。无心外圆磨削示意见图无心外圆磨削示意见图1-40。磨削时工件放在两。磨削时工件放在两个砂轮之间，下方用托个砂轮之间，下方用托板托住，不用顶尖支持，板托住，不用顶尖支持，所以称为无心磨。所以称为无心磨。图图1-40 无心外回磨削示意图无心外回磨削示意图1工件 2磨削轮 3托板 4导轮 基础理论知识

49、：基础理论知识：（三）外圆表面的光整加工（三）外圆表面的光整加工 光整加工是指研磨、珩磨、超级光磨、抛光等加工方法，是光整加工是指研磨、珩磨、超级光磨、抛光等加工方法，是在工件表面已精加工的基础上的继续加工，其目的是达到更高在工件表面已精加工的基础上的继续加工，其目的是达到更高的加工精度（的加工精度（IT6以上）和更好的表面质量。以上）和更好的表面质量。任务实施：任务实施：1. 阶梯轴的机械加工工艺过程卡片阶梯轴的机械加工工艺过程卡片 如表如表 1-23所示。所示。任务实施：任务实施：任务实施：任务实施：2. 工艺分析工艺分析（1）该轴的结构比较典型，代表了一般传动轴的结构形式，）该轴的结构比

50、较典型，代表了一般传动轴的结构形式，其加工工艺过程具有普遍性。其加工工艺过程具有普遍性。 （2）图样中键槽未标注对称度要求，但在实际加工中应保证）图样中键槽未标注对称度要求，但在实际加工中应保证0.025mm的对称度。的对称度。 （3）阶梯轴各部同轴度的检查，可采用偏摆仪和百分表结合）阶梯轴各部同轴度的检查，可采用偏摆仪和百分表结合进行检查。进行检查。 拓展知识：拓展知识：1. 中心孔的型号与选用中心孔的型号与选用1）中心孔的型号和尺寸）中心孔的型号和尺寸（1）A型中心孔型中心孔 型式按图型式按图1-43所示所示 图图1-43 A型中心孔型中心孔拓展知识：拓展知识：（2）B型中心孔型中心孔 型

51、式按图型式按图1-44所示所示 （3）C型中心孔型中心孔 型式按图型式按图1-45所示所示图图1-44 B型中心孔型中心孔图图1-45 C型中心孔型中心孔拓展知识：拓展知识：2）中心孔的选用）中心孔的选用 零件加工后对中心孔是否保留无具体要求时，选用零件加工后对中心孔是否保留无具体要求时，选用A型中型中心孔；要求保留中心孔的选用心孔；要求保留中心孔的选用B型；需要将零件固定在轴上的型；需要将零件固定在轴上的中心孔应选用中心孔应选用C型。型。2. 经济加工精度经济加工精度 各种机床和加工方法的经济精度（尺寸精度和粗糙度）系用各种机床和加工方法的经济精度（尺寸精度和粗糙度）系用统计方法确定，通常可

52、从有关工艺资料或有关手册上查得。统计方法确定，通常可从有关工艺资料或有关手册上查得。 给定任务：给定任务： 图图1-46所示为所示为CA6140车床主轴，年产量约为车床主轴，年产量约为350条，试编制条，试编制其机械加工工艺卡片。其机械加工工艺卡片。 图图1-46 CA6140车床主轴简图车床主轴简图任务分析：任务分析： 主轴各主要部分的作用及技术要求分别是：主轴各主要部分的作用及技术要求分别是：1.支承轴颈支承轴颈 支承轴颈支承轴颈A、B圆度公差为圆度公差为0.005mm，径向跳动公差为，径向跳动公差为0.005mm；而支承轴颈；而支承轴颈1:12锥面的接触率锥面的接触率70%；表面粗糙度；

53、表面粗糙度Ra为为0.4 m；支承轴颈尺寸精度为；支承轴颈尺寸精度为IT5。 2. 端部锥孔端部锥孔 主轴端部内锥孔（莫氏主轴端部内锥孔（莫氏6号）对支承轴颈号）对支承轴颈A、B的跳动在轴端的跳动在轴端面处公差为面处公差为0.005mm，离轴端面，离轴端面300mm处圆跳动公差为处圆跳动公差为0.01 mm，锥面接触率，锥面接触率70%；表面粗糙度；表面粗糙度Ra为为0.4 m；硬度要求；硬度要求4550HRC。 3. 端部短锥和端面端部短锥和端面 短锥短锥C和端面和端面D对主轴二个支承轴颈对主轴二个支承轴颈A、B的径向圆跳动公的径向圆跳动公差为差为0.008mm；表面粗糙度；表面粗糙度Ra为

54、为0.8 m。 任务分析：任务分析： 4. 空套齿轮轴颈空套齿轮轴颈 空套齿轮轴颈对支承轴颈空套齿轮轴颈对支承轴颈A、B的径向圆跳动公差为的径向圆跳动公差为0.015 mm。 5. 螺纹螺纹 应控制螺纹的加工精度。应控制螺纹的加工精度。 6. 其他技术要求其他技术要求 有关的材料选用、热处理等要求。有关的材料选用、热处理等要求。基础理论知识：基础理论知识：一、轴类零件次要表面的一、轴类零件次要表面的加工加工沟槽、键槽等沟槽、键槽等 。1. 车削沟槽车削沟槽（1）直槽）直槽 （2）挡圈槽）挡圈槽 （3）梯形槽）梯形槽 （4）其他沟槽）其他沟槽 (a) 窄槽 (b) 宽槽图图1-47 外沟槽的车削

55、外沟槽的车削图图1-48 用对刀样板车挡圈槽用对刀样板车挡圈槽基础理论知识：基础理论知识：(a) 45沟槽 (b) 外圆端面沟槽图图1-49 两种外沟槽的车削方法及车刀两种外沟槽的车削方法及车刀基础理论知识：基础理论知识：2. 铣削键槽铣削键槽（1）铣削方式）铣削方式 如图如图1-50所所示。示。 （2）铣键槽的注意事项）铣键槽的注意事项(a) 立式铣床上铣削封闭键槽 (b) 卧式铣床上铣削敞开键槽图图1-50 铣削平键槽铣削平键槽二、定位基准及其选择二、定位基准及其选择（一）基准的概念及其分（一）基准的概念及其分类类可以分为设计基准和工艺可以分为设计基准和工艺基准两大类。基准两大类。1. 设

56、计基准设计基准2. 工艺基准工艺基准基础理论知识：基础理论知识：工艺基准按不同的用途可分为工序基准、定位基准、测量基准工艺基准按不同的用途可分为工序基准、定位基准、测量基准和装配基准。和装配基准。（二）定位基准的选择（二）定位基准的选择1粗基准的选择粗基准的选择1）对于同时具有加工表面和不加工表面的零件，为了保证不加）对于同时具有加工表面和不加工表面的零件，为了保证不加工表面与加工表面之间的位置精度，应选择不加工表面作为粗工表面与加工表面之间的位置精度，应选择不加工表面作为粗基准。基准。2）对于有多个被加工表面的工件，选择粗基准时，应考虑合理）对于有多个被加工表面的工件，选择粗基准时，应考虑合

57、理分配各加工表面的加工余量。分配各加工表面的加工余量。3）粗基准应避免重复使用。）粗基准应避免重复使用。4）选作粗基准的平面应平整，没有浇冒口或飞边等缺陷，以便）选作粗基准的平面应平整，没有浇冒口或飞边等缺陷，以便定位可靠，夹紧方便。定位可靠，夹紧方便。基础理论知识：基础理论知识：2精基准选择精基准选择1）基准重合原则）基准重合原则2）基准统一原则）基准统一原则3）自为基准原则）自为基准原则4）互为基准原则）互为基准原则三、加工阶段的划分三、加工阶段的划分 1加工阶段的划分方法加工阶段的划分方法 一般划分为粗加工、半精加工和精加工三个阶段。一般划分为粗加工、半精加工和精加工三个阶段。 2. 划

58、分加工阶段的主要原因划分加工阶段的主要原因 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 4）及早发现毛坯缺陷，避免浪费）及早发现毛坯缺陷，避免浪费基础理论知识：基础理论知识：四、加工顺序的安排四、加工顺序的安排 1机械加工工序的安排机械加工工序的安排 1）基准先行）基准先行 2）先粗后精）先粗后精 3）先主后次）先主后次 4）先面后孔）先面后孔 2热处理工序的安排热处理工序的安排 1）预备热处理）预备热处理 一般安排在粗加工之前，有时也安排在粗加工之后。一般安排在粗加工之前，有时也安排在粗加工之后。 2）最终热处理）最终热处理 常

59、安排在精加工（磨削）之前进行。常安排在精加工（磨削）之前进行。基础理论知识：基础理论知识：3检验工序的安排检验工序的安排 一般安排在粗加工后，精加工前；送往外车间前后；重要工序一般安排在粗加工后，精加工前；送往外车间前后；重要工序和工时长的工序前后；零件加工结束后，入库前。和工时长的工序前后；零件加工结束后，入库前。4其他工序的安排其他工序的安排（1）表面强化工序）表面强化工序 一般安排在工艺过程的最后。一般安排在工艺过程的最后。（2）表面处理工序）表面处理工序 一般安排在工艺过程的最后。一般安排在工艺过程的最后。（3）探伤工序）探伤工序 一般安排在工艺过程的开始。磁力探伤、荧光一般安排在工艺

60、过程的开始。磁力探伤、荧光检验等主要用于零件表面质量的检验，通常安排在该表面加工检验等主要用于零件表面质量的检验，通常安排在该表面加工结束以后。结束以后。（4）平衡工序）平衡工序 一般安排在精加工以后。一般安排在精加工以后。任务实施：任务实施：一、一、CA6140车床主轴工艺路线的拟定车床主轴工艺路线的拟定 1. 定位基准的选择定位基准的选择 1）当各加工表面间相互位置精度要求较高时，一次装夹中完）当各加工表面间相互位置精度要求较高时，一次装夹中完成各个表面的加工。成各个表面的加工。 2）粗加工或不能用两端顶尖孔定位（如加工主轴锥孔）时，）粗加工或不能用两端顶尖孔定位（如加工主轴锥孔）时，应交