机械制造工艺过程概述市公开课一等奖省赛课获奖课件

第十八章机械制造

工艺过程概述1机械制造工艺过程概述第1页本章重点讨论怎样依据零件结构、技术要求、生产批量和生产条件选择毛坯材料，并制订经济可行加工方案。制订零件机械加工工艺方案时要考虑和处理主要问题经典零件加工工艺过程分析2机械制造工艺过程概述第2页机械制造工艺过程基本概念几个基本概念生产过程工艺过程机械加工工艺过程工艺规程3机械制造工艺过程概述第3页

机械制造过程是将原材料转变为成品全过程，也就是产品生产过程，它分为工艺过程和辅助过程两部分。生产过程包含原材料购置、运输、管理、生产准备、毛坯制造、机械加工、热处理、检验、装配、试车、油漆、包装等。工艺过程是指改变生产对象形状、尺寸、相对位置和性能等，使其变为成品或半成品过程。比如，铸造、锻压、焊接、热处理、机械加工、装配等，均属于工艺过程。采取机械加工方法直接改变毛坯形状、尺寸和表面质量，使之成为产品零件，则此过程称为机械加工工艺过程。辅助过程是指与原材料改变为成品间接相关过程，如运输、保管、检验、设备维修、购销等。4机械制造工艺过程概述第4页第一节毛坯材料及其加工方法选择5机械制造工艺过程概述第5页机械零件毛坯选择机械零件制造：毛坯成形切削加工毛坯选择影响：制造质量使用性能生产周期制造成本机械零件在机器中作用6机械制造工艺过程概述第6页一、零件毛坯类型机械零件毛坯选择毛坯类型铸件锻件冲压件焊接件轧材成形特点液态下成形塑性变形塑性变形永久性连接同锻件结构特征复杂简单轻巧、复杂轻巧简单工艺性要求流动性好，收缩率低塑性好，变形抗力小塑性好，变形抗力小强度高，塑性好同锻件惯用材料铸铁、铸钢、铝合金等中碳钢及合金结构钢等低碳钢、有色金属薄板低碳钢、低合金钢等碳钢、合金结构钢等组织特征晶粒粗大、疏松晶粒细小、致密拉深时流线有改变接头组织不均匀同锻件机械性能较差好好降低很好材料利用率高低高较高较低生产周期长短/长长较短短生产成本较低较高较低中——应用举例机架、床身轴、齿轮油箱、车身，船体丝杠、螺栓7机械制造工艺过程概述第7页机械零件毛坯选择二、毛坯材料选择普通标准材料实用性形状精度尺寸精度表面质量材料工艺性制造成本——消耗燃料和动力费、工资、设备费用等成份、组织力学性能物理性能、化学性能外部质量内部质量材料经济性材料购置费用—包含材料本身价格、运费等8机械制造工艺过程概述第8页机械零件毛坯选择二、零件毛坯成型方法选择铸造,是用来取得箱体类、支座类及大型零件（如大型齿轮、机床床身等）、结构复杂零件毛坯。铸造，是用于取得结构比较简单、工作应力较大零件毛坯,如重载荷作用下轴类、齿轮类、凸轮、杆等。焊接，是用来制造一些结构复杂、受力较大箱体类、支座类零件，当生产批量不大，或采取铸造方法不能满足其力学性能要求时，惯用焊接方式来取得毛坯。

直接从型材上截取，对于轴类、中小型齿轮类及盘类、板类零件，也可直接从型材上截取一部分材料来充当其毛坯。9机械制造工艺过程概述第9页第二节材料合理使用一、铸铁与钢合理使用铸铁在耐磨性、减震性等方面优于钢，几何形状复杂，中空壳体零件、汽缸盖、汽缸体、变速箱体等多采取铸铁制造。钢在强度、塑性、韧性等方面均优于铸铁，故轴类、齿轮类及其它在重载荷下工作零件或构件多采取钢材制造。10机械制造工艺过程概述第10页二、碳钢、低合金钢和合金钢合理使用碳钢价格低廉，在使用性能能够满足要求前提下应优先选取碳钢，尽可能不采取合金钢。以以下情况下尽可能选择碳钢：（1）小截面零件（2）在退火或正火状态下使用零件（3）承受纯弯曲或纯扭转零件当零件尺寸较大，载荷复杂，碳钢不能满足使用要求时，再选择合金钢。11机械制造工艺过程概述第11页

三、非全属材料合理使用非金属材料含有各种特殊性能，对于载荷不大，有特殊性能要求零件可考虑选择塑料、橡胶、陶瓷等非金属材料。12机械制造工艺过程概述第12页第三节经典零件选材实例13机械制造工艺过程概述第13页机械零件毛坯选择一、齿轮类零件选材齿轮毛坯应用材料热处理及工艺锻件机床齿轮45，40Cr调质处理，轮齿高频淬火+低温回火汽车齿轮20CrMnTi轮齿渗碳处理，淬火+低温回火圆钢小齿轮（d<100）（单件,小批量）45调质处理铸件大齿轮（d>500）ZG35QT600-2调质处理受力小，低速齿轮HT200仪器仪表齿轮ZL108压力铸造冲压件仪器仪表齿轮08，1014机械制造工艺过程概述第14页机械零件毛坯选择二、轴杆类零件选材功用:主要起支承传动件和传递转矩作用。15机械制造工艺过程概述第15页机械零件毛坯选择传动轴、机床主轴、丝杠、光杠、曲轴、偏心轴、凸轮轴等轴类毛坯应用材料热处理及工艺锻件机床主轴45，40Cr调质处理，轴颈高频淬火高速柴油机曲轴38CrMoAl调质处理，轴颈氮化铸件解放汽车柴油机曲轴QT600-2轴颈高频淬火锻焊结合件汽车排气阀45，4Cr9Si2分段铸造，粗加工，对焊铸焊结合件万吨水压机立柱（80t）ZG35分段铸造，粗加工，电渣焊拼焊16机械制造工艺过程概述第16页机械零件毛坯选择3、机架、箱体类零件MB辊磨床17机械制造工艺过程概述第17页机械零件毛坯选择3、机架、箱体类零件特点：结构复杂，重量从几千克到数十吨，工作条件相差很大。箱体毛坯应用性能及特点材料铸铁件机床床身，齿轮箱，阀体，泵体含有很好刚度和减振性HT200铸钢件重型水压机横梁，大型轧钢机机架可承受重载荷及冲击载荷ZG35,必须进行退火或正火铝合金铸件航空发动机箱体摩托车发动机箱体仪表罩壳受力不大，自重轻，导热性好ZL105ZL108焊接件(单件,小批量)版辊磨床床身形状简单，可承受较大应力Q23518机械制造工艺过程概述第18页四、惯用工具选材硬度和耐磨性强度和韧性热硬性（红硬性）工艺性经济性19机械制造工艺过程概述第19页刀具材料类型切削部分工具钢碳素工具钢：（经典牌号：T10A、T12A)60~64HRC；200~250℃；切削速度：V<10m/min合金工具钢：（经典牌号：9SiCr、CrWMn)；60HRC以上；300~350℃；切削速度：提升10％～40％。高速钢硬质合金涂层刀具其它刀具材料陶瓷超硬刀具材料金刚石立方氮化硼（CBN）刀杆部分普通碳钢或合金钢（如45、40Cr）合金工具钢（如9CrSi、GCr15）20机械制造工艺过程概述第20页高速钢总性能特点冲击韧性好、热处理变形小、能铸造、能磨出尖锐刃口等；硬度62~66HRC；耐热600℃应用结构复杂成形刀具常见类型通用型高速钢（主要牌号：W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2、W9Mo3Cr4V）高生产率高速钢粉末冶金高速钢21机械制造工艺过程概述第21页硬质合金总体性能硬度：HRA89～94，相当于HRC74～81；热硬性：800～1000℃、切削速度：比高速钢提升4～10倍；但较脆，抗弯强度低，韧性也很低；主要制作刃形简单，速度较高刀具。22机械制造工艺过程概述第22页第四节机械加工工艺过程概述工序划分工序关键工步安装工位多工位加工好处走刀一、工艺过程组成23机械制造工艺过程概述第23页二、生产类型生产纲领年产量生产类型企业生产专业化程度单件生产成批生产大量生产不一样生产类型具备不一样工艺特征所用设备所用夹具所用刀量具毛坯制造方法和加工余量工艺规程详细程度对工人要求24机械制造工艺过程概述第24页第五节工件安装与定位基准一、安装方式工件安装方式有两种：一个是利用夹具来进行安装；另一个是找正安装。25机械制造工艺过程概述第25页二、基准种类基准是指用来确定生产对象上几何要素间几何关系所依据那些点、线、面。依据基准作用不一样，可将基准分为设计基准和工艺基准两大类。26机械制造工艺过程概述第26页三、基准选择粗基准在最初工序中，工件只能选择未经加工毛坯表面作定位基准，这种基准称为粗基准。精基准采取经过加工表面作为定位基准，称之为精基准27机械制造工艺过程概述第27页粗基准选择

非加工表面标准假如首先必须确保工件上加工表面与不加工表面之间位置要求，则应选择工件上不加工表面为粗基准。余量最小标准主要表面标准不重复使用标准大而平标准28机械制造工艺过程概述第28页精基准选择“基准重合”标准“基准统一”标准“自为基准”标准“互为基准”标准29机械制造工艺过程概述第29页举例分析技术要求定位方案1-化线不加工表面定位，画下加工面、φ20H7孔中心线以底面和φ20H7孔定位，画凹槽加工线以底面和φ20H7孔定位画φ12H8孔中心线2-粗、精铣底面和凹槽侧面以画线找正3-粗、精镗φ20H7孔以底面和凹槽侧面定位4-钻、扩、铰φ12H8孔底面和凹槽定位底面和φ20H7孔定位30机械制造工艺过程概述第30页第六节机械加工工艺路线制订一、遵照标准1.基准先行标准加工前应先将定位基准加工出来，前道工序必须为后道工序准备好定位基准。

2.粗精分开标准粗加工时因为切除余量较大，切削力和切削热所引发变形也较大，对于零件上含有较高精度要求表面，在全部粗加工完成后再进行精加工才能确保质量。31机械制造工艺过程概述第31页二、工艺阶段划分大多数零件加工工艺阶段可分为四个：（1）毛坯制造（2）粗加工（3）半精加工（4）精加工个别有些特殊要求零件表面还需进行光整加工32机械制造工艺过程概述第32页三、辅助工序安排辅助工序指检验、去毛刺、清洗等。检验：在工序前和后都要进行检验。去毛刺：工序后。清洗：工序后，入库前。33机械制造工艺过程概述第33页四、零件加工工艺路线举例

（以轴类零件为例）轴类零件结构特点和主要技术要求功用、组成表面、常见类型主要表面及主要技术要求轴类材料、毛坯和热处理中碳钢、40