机械加工工艺规程设计概述课件

第七章机械加工工艺规程设计

机械加工工艺规程是生产技术与管理的重要技术文件，直接影响零件加工质量、成本及生产效率。本章主要介绍机械加工工艺过程的组成；零件结构工艺性与毛坯选择；工艺路线拟定；定位基准选择；工序设计（切削用量选择、工艺尺寸链计算）；，同时介绍提高生产率的工艺措施、工艺方案技术经济分析第七章机械加工工艺规程设计

机械加工工艺规程1第一节概述一、机械加工工艺过程及其组成

1．机械加工工艺过程机械加工工艺过程是指用机械加工的方法改变生产对象（毛坯）的形状、尺寸、相对位置以及性能，使其成为零件的过程。2．机械加工工艺过程的组成如下图7-1所示，工艺过程由若干工序组成。每一个工序又可依次细分为安装、工位、工步和走刀。第一节概述一、机械加工工艺过程及其组成

1．机械加工工艺2机械加工工艺过程工序1工序2工序3安装1安装2工位1工位2工步1工步2工步1工步1工步2工步1走刀1走刀2走刀3走刀1走刀2图7-1机械加工工艺过程组成机械加工工艺过程工序1工序2工序3安装1安装2工位1工位2工3二、机械加工工艺规程

将工艺过程用工艺文件形式加以规定，由此得到的工艺文件统称工艺规程。工艺规程的内容因生产类型的不同而详略不一，批量越大越详细具体。1．工艺规程的作用是生产准备、生产组织、计划调度的主要依据;是指导工人操作的主要技术文件;是工厂和车间进行设计或技术改造的重要原始资料。二、机械加工工艺规程将工艺过程用工艺文件形式加以规定42．工艺规程制订原则总体原则:技术上先进，经济上合理:保证产品质量;获得较高的生产率;最好的经济效益;使工人具有良好而安全的劳动条件。2．工艺规程制订原则总体原则:技术上先进，经济上合理:53．制订工艺规程的原始资料产品装配图及零件工作图，有关产品质量验收标准，产品产量计划，产品零件毛坯生产技术水平，本厂现有生产设备能力和精度与外协条件，工艺设计及夹具设计手册及技术资料，国内外同类产品的参考工艺资料等。3．制订工艺规程的原始资料产品装配图及零件工作图，64．工艺文件的类型零件机械加工工艺规程确定后，应按相关标准（JB/Z187.3-1988），将有关内容填入各种不同的卡片，以便贯彻执行。这些卡片总称为工艺文件。经常使用的工艺文件有下列几种：4．工艺文件的类型零件机械加工工艺规程确定后，应按相关标准（7(1)机械加工综合工艺卡按工序名称简要说明零件整个工艺过程的一种工艺文件称综合工艺卡，如下表7-1所示：综合工艺卡用於单件小批量生产，

(1)机械加工综合工艺卡按工序名称简要说明零件整个工艺过程的8零件图单件、小批量生产工艺过程大批、大量生产工艺过程

工序号工序内容设备工序号工序内容设备

1车端面、钻中心孔（两头）车床1两边同时铣端面、钻中心孔组合机床

2粗、精车外圆，切槽、倒角车床2粗车外圆车床

3铣键槽、去毛刺铣床3精车外圆、倒角、切退刀槽车床

4磨外圆磨床4铣键槽铣床

5去毛刺钳工台6磨外圆磨床表7-1零单件、小批量生产工艺过程大批、大量生产工艺过程

工序号工序9(2)机械加工工艺过程卡片

按工序内容说明零件整个工艺过程的一种工艺文件(卡片)，又称工艺过程卡，如表7-2所示。其中包括工艺过程的工序序号、工序名称、实施车间和工段、工艺装备及各工序时间定额等内容。在中小批量生产中，通常不再编制更详细的工艺文件，则以过程卡直接指导生产。(2)机械加工工艺过程卡片按工序内容说明零件整个工艺过10(3)机械加工工序卡片按工步内容说明工序的详细工艺过程并附有工序简图的工艺文件称工序卡,如表7-3所示。工序卡用来具体指导工人的操作,它为零件工艺过程中的每一工序而制订。工序卡多用于大批大量生产和重要零件的成批生产。(3)机械加工工序卡片按工步内容说明工序的详细工艺过程115．制订工艺规程的步骤、内容(1)根据零件的生产纲领决定生产类型(2)分析零件加工的工艺性(3)选择毛坯的种类和制造方法(4)拟订工艺过程(5)工序设计(6)编制工艺文件。5．制订工艺规程的步骤、内容12第二节零件结构工艺性与毛坯制造一、零件加工结构工艺性零件的工艺性分析包括以下两方面内容。1．审查零件的各项技术要求是否合理，提出必要的改进意见2．审查零件结构的工艺性工艺性：零件结构制造的可行性和经济性第二节零件结构工艺性与毛坯制造一、零件加工结构工艺性13[例]:结构工艺分析的具体方法1)工件应便于在机床或夹具上装夹，尽量减少装夹次数；2)刀具易于接近加工部位，便于进刀、退刀、越程和测量，以及便于观察切削情况等；3)尽量减少刀具调整和走刀次数；4）尽量减少加工面积及空行程；5）便于采用标准刀具，尽可能减少刀具种类；6）尽量减少工件和刀具的受力变形；7）改善加工条件，便于加工，必要时应便于采用多刀、多件加工；8)有适宜的定位基准，且定位基准至加工面的标注尺寸应便于测量。常见的零件结构工艺性示例(表7-4):[例]:结构工艺分析的具体方法1)工件应便于在机床或夹具上14表7-5常见毛坯种类和特点毛坯种类特点铸件（常用材料为灰铸铁、球墨铸铁、合金铸铁、铸钢和有色金属）多用于形状复杂、尺寸较大的零件。其吸振性能好，但力学性能低。铸造方法有砂型铸造、离心铸造等，有手工造型和机器造型。模型有木模和金属模。木模手工造型用于单件小批生产或大型零件，生产效率低，精度低。金属模用于大批量生产，生产效率高、精度高。离心铸造用于空心零件，压力铸造用于形状复杂、精度高、大量生产、尺寸小的有色金属零件。锻件（常用材料为碳钢和合金钢）用于制造强度高、形状简单的零件（轴类和齿轮类）。模锻和精密锻造精度高、生产率高，单件小批生产用自由锻冲压件用于形状复杂、生产批量较大的板料毛坯，精度较高，但厚度不宜过大型材（圆形、六角形、方形截面等）用于形状简单或尺寸不大的零件，热轧钢材尺寸较大、规格多、精度低，冷拉钢材尺寸较小、精度较高，但规格不多、价格较贵冷挤压件（材料为有色金属和钢材）用于形状简单、尺寸小和生产批量大的零件。如各种精度高的仪表件和航空发动机中的小零件焊接件用于尺寸较大、形状复杂的零件，多用型钢或锻件焊接而成，其制造简单、周期短、成本低，但抗振性差、容易变形，尺寸误差大工程塑料用于形状复杂、尺寸精度高、力学性能要求不高的零件粉末冶金尺寸精度高、材料损失少，用于大批量生产、成本高，不适合结构复杂、薄壁、有锐边的零件二、毛坯选择表7-5常见毛坯种类和特点特点铸件多用于形状复杂、尺寸较153．常用零件毛坯选择1).毛坯选择考虑因素(1)毛坯种类(2)毛坯结构形状与尺寸(3)毛坯制造精度(4)毛坯制造条件2)杆轴类零件毛坯的选择安装齿轮和轴承的轴:常选用中碳调质钢(其轴颈处要求有较好的力学性能)；承受重载或冲击载荷以及要求耐磨性较高的轴:选用合金结构钢,多数采用锻造毛坯。异形断面或弯曲轴；采用球墨铸铁铸造成型。直径变化不大的轴可采用圆钢直接切削加工3．常用零件毛坯选择1).毛坯选择考虑因素16

3)盘套类零件毛坯的选择承受冲击载荷的重要齿轮，选综合机械性能好的中碳钢或合金钢，采用型材锻造而成；结构复杂的大型齿轮可采用铸钢件毛坯或球墨铸铁件毛坯；对单件小批量生产的小齿轮可选用圆钢为毛坯；对批量大的中小型齿轮宜采用模锻件；对于低速轻载的齿轮可采用灰铸铁铸造；对高速、轻载、低躁声的普通小齿轮，可选用铜合金、铝合金、工程塑料等材料的棒料作毛坯或采用挤压、冲压或压铸件毛坯。带轮、手轮、飞轮等受力不大的零件可选用灰铸铁或铸钢件毛坯，法兰、套环等零件可采用铸铁件，锻件或圆钢作毛坯。垫圈一般采用低碳钢板冲压件。3)盘套类零件毛坯的选择174)箱体机架类零件毛坯的选择一般选铸铁件或铸钢件；单件小批生产时也有采用焊接件毛坯。航空、军舰发动机中的这类零件通常采用铝合金铸件毛坯，以减轻重量。4)箱体机架类零件毛坯的选择18第三节工艺路线确定

拟定工艺路线时主要解决的问题有：选定各加工表面的加工方法；划分加工阶段；合理安排各工序的先后顺序；确定工序的集中和分散程度。第三节工艺路线确定拟定工艺路线时主要解决的问题19一、表面加工方法选择1．加工经济精度在正常加工件下(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)所能保证的加工精度。图7-13加工成本与加工误差的关系

一、表面加工方法选择1．加工经济精度图7-13加工成本与加202．加工方法选择表7-6、表7-7、表7-8分别列出了外圆加工、孔加工和平面加工的各种常见加工方案，供选择加工方法时参考，各种加工方法的详细资料可参考相关的工艺人员手册。2．加工方法选择表7-6、表7-7、表7-8分别列出了外圆加21表7-6外圆表面加工方案序号加工方案经济加工精度等级（IT）加工表面粗糙度Ra/µm适用范围1粗车11~1250~12.5适用于淬火钢以外的各种金属2粗车—半精车8~106.3~3.23粗车—半精车—精车6~71.6~0.84粗车—半精车—精车—滚压（或抛光）5~60.2~0.0255粗车—半精车—磨削6~70.8~0.4主要用于淬火钢，也可用于未淬火钢，但不宜加工非铁金属的加工6粗车—半精车—粗磨—精磨5~60.4~0.17粗车—半精车—粗磨—精磨—超精加工（或轮式超精磨）5~60.1~0.0128粗车—半精车—精车—金刚石车5~60.4~0.025主要用于要求较高的非铁金属的加工9粗车—半精车—粗磨—精磨—超精磨（或镜面磨）5级以上<0.025极高精度的钢或铸铁的外圆加工10粗车—半精车—粗磨—精磨—研磨5级以上<0.1表7-6外圆表面加工方案加工方案经济加工精度等级22表7-7孔加工方案序号加工方案经济加工精度等级（IT）加工表面粗糙度Ra/µm适用范围1钻11~1212.5加工未淬火钢及铸铁的实心毛坯，也可用于加工非铁金属（但粗糙度稍高），孔径<φ20mm2钻—铰8~93.2~1.63钻—粗铰—精铰7~81.6~0.84钻—扩1112.5~6.3加工未淬火钢及铸铁的实心毛坯，也可用于加工非铁金属（但粗糙度稍高），孔径>φ20mm5钻—扩—铰8~93.2~1.66钻—扩—粗铰—精铰71.6~0.87钻—扩—机铰—手铰6~70.4~0.18钻—（扩）—拉（或推）7~91.6~0.1大批大量生产中小零件的通孔9粗镗（或扩孔）11~1212.5~6.3除淬火钢外各种材料，毛坯有铸出孔或锻出孔10粗镗（粗扩）—半精镗（精扩）9~103.2~1.611粗镗（粗扩）—半精镗（精扩）—精镗（铰）7~81.6~0.812粗镗（扩）—半精镗（精扩）—精镗—浮动镗刀块精镗6~70.8~0.413粗镗（扩）—半精镗—磨孔7~80.8~0.2主要用于加工淬火钢，也可用于不淬火钢，但不宜用于非铁金属14粗镗（扩）—半精镗—粗磨—精磨6~70.2~0.115粗镗—半精镗—精镗—金刚镗6~70.4~0.05主要用于精度要求较高的非铁金属加工16钻—（扩）—粗铰—精铰—珩磨钻—（扩）—拉—珩磨粗镗—半精镗—精镗—珩磨6~70.2~0.025精度要求很高的孔17以研磨代替上述方案中的珩磨5~6<0.118钻（或粗镗）—扩（或半精镗）—精镗—金刚镗—脉冲滚挤6~70.1成批大量生产的非铁金属零件中的小孔，铸铁箱体上的孔表7-7孔加工方案加工方案经济加工精度等级（23表7-8平面加工方案序号加工方案经济加工精度等级（IT）加工表面粗糙度Ra/µm适用范围1粗车—半精车8~96.3~3.2端面加工2粗车—半精车—精车6~71.6~0.83粗车—半精车—磨削7~90.8~0.24粗刨（铣）9~1050~12.5一般不淬硬的平面粗加工5粗刨（或粗铣）—精刨（或精铣）7~96.3~1.6一般不淬硬的平面半精加工（端铣粗糙度可较低）6粗刨（或粗铣）—精刨（或精铣）—刮研5~60.8~0.1精度要求较高的不淬硬表面，批量较大宜采用宽刃精刨7粗刨（或粗铣）—精刨（或精铣）—宽刃精刨6~70.8~0.28粗刨（或粗铣）—精刨（或精铣）—磨削6~70.8~0.2精度要求较高的淬硬表面或不淬硬表面9粗刨（或粗铣）—精刨（或精铣）—粗磨—精磨5~60.4~0.2510粗铣—拉6~90.8~0.2大量生产，较小的平面11粗铣—精铣—磨削—研磨5级以上<0.1高精度平面12粗插9~1050~12.5淬火钢以外金属件内表面粗加工13粗插—精插83.2~1.6淬火钢以外金属件内表面半精加工14粗插—精插—拉削6~71.6~0.4淬火钢以外金属件内表面精加工表7-8平面加工方案加工方案经济加工精度等级（24

3.选择加工方法时遵循的原则：1)所选加工方法应考虑每种加工方法的加工经济精度范围要与加工表面的精度要求和表面粗糙度要求相适应。2)所选加工方法能确保加工面的几何尺寸精度、形状精度和表面相互位置精度的要求。3)所选加工方法要与零件材料的可加工性相适应。4）所选加工方法应与零件的结构形状、尺寸及工作情况相适应。5)加工方法要与生产类型相适应，6)所选加工方法要与企业现有设备条件和工人技术水平相适应。3.选择加工方法时遵循的原则：1)所选加工方法应考虑每种254、加工方法选择举例轴：Ф50mm;Ф50-0.05mm;Ф50-0.0015mm孔：Ф50mm;Ф50-0.05mm;Ф50-0.0015mm平面：200×300;Ra6.3200×300;Ra1.6200×300;Ra0.4方孔20×30;Ra1.6小孔：Ф10mm;Ф10-0.05mm;Ф10-0.0015mm4、加工方法选择举例轴：Ф50mm;Ф50-0.05mm26二、加工阶段划分1)划分加工阶段的主要目的(1)保证零件的加工质量。(2)有利于合理地使用机床设备和技术工人(3)有利于及早发现毛坯缺陷并得到及时处理。2)加工阶段的划分大批量生产时,当零件的加工质量要求较高时，一般都要经过粗加工、半精加工、精加工、光整加工四个阶段:二、加工阶段划分1)划分加工阶段的主要目的27粗加工阶段：粗加工所能达到的精度较低(一般在IT12级以下)、表面粗糙度值较大(Ra50～12.5µm)。半精加工阶段：表面经半精加工后，精度可达IT10～ITl2级，粗糙度Ra值则为6.3～3.2µm。

精加工阶段：精加工后可以达到较高的尺寸精度和较小的表面粗糙度值(IT6～IT10级、Ra1.6～0.4µm)。光整加工阶段，对于精度要求很高(IT5级以上)、表面粗糙度值要求很小(Ra0.2µm以下)的零件，必须有光整加工阶段。粗加工阶段：粗加工所能达到的精度较低(一般在IT12级以28三、加工顺序安排零件上的全部加工表面应安排在一个合理的加工顺序中加工，这对保证零件质量、提高生产率、降低加工成本都至关重要:三、加工顺序安排零件上的全部加工表面应安排在一个合理的加工顺291．机械加工工序安排原则1)基面先行2)先主后次3)先粗后精4)先面后孔图7-63

1．机械加工工序安排原则图7-63302．热处理工序安排原则热处理的目的在于改变工件材料的性能和消除内应力。热处理的目的不同，热处理工序的内容及其在工艺过程中所安排的位置也不一样。1)预备热处理：机加工前2)改善机械性能热处理：精加工前3)时效处理：粗加工前后4)表面处理:最后2．热处理工序安排原则313．其它工序的安排原则检查、检验工序:①零件加工完毕之后；②从一个车间转到另一个车间的前后；③工时较长或重要的关键工序的前后。去毛刺:切削加工之后平衡:工艺过程的最后阶段清洗工序:进入装配之前3．其它工序的安排原则检查、检验工序:32四、工序的集中与分散

同一个零件工艺过程中工序多少的状况称为工序的集中和分散。

工序集中:每个工序中加工内容很多，尽可能在一次安装中加工许多表面，或尽量在同一台设备上连续完成较多的加工要求。工序集中的主要特点：1)减少工件安装次数，2)减少工件的装夹、运输等辅助时间，3)对于大批量生产，由于大大减少设备数量、减少操作人员、减少生产面积以及缩短工艺路线和生产周期并简化计划管理，因此使生产成本大大降低。四、工序的集中与分散同一个零件工艺过程中工序多少的状况称33工序分散:把加工表面分得很细，每个工序加工内容少，表现为工序多，工艺路线长。工序分散的主要特点：1）工序多，每个工序内容少，工艺装备可以简单，而且容易调整，对工人技术水平要求不高，2）有利于选择最合理的切削用量，减少机动时间。3）适合于加工容易安装和对安装误差要求不太严的零件。4）机床数量多，占地面积大，生产周期长。工序分散:把加工表面分得很细，每个工序加工内容少，表现为工序34第四节定位基准的选择一、基准的概念1.设计基准;2工艺基准:1)定位基准;2)测量基准;3)安装基准定位基准选择是制订工艺规程的一项重要工作。定位基准的选择直接影响加工误差，影响夹具的复杂性及操作方便性。定位基准分粗基准和精基准。粗基准:选择以未加工的毛坯面作为定位基准，称粗基准；精基准:选择已加工面为定位基准，称精基准。第四节定位基准的选择一、基准的概念35二、粗基准选择原则1.选择不需要加工的表面如果必须首先保证工件上加工表面与不加工表面之间的位置要求应以不加工表面为粗基准如果工件上有很多不加工表面，则应以其中与加工表面位置精度要求较高的表面作为粗基准。

图7-4套筒法兰加工图7-5拨叉加工二、粗基准选择原则1.选择不需要加工的表面图7-4套筒法兰加362选择重要表面如果工件必须首先保证某重要表面的加工余量均匀，则应选择该表面为粗基准，如图7-6：

图7-6床身加工粗基准选择比较a)以导轨面为粗基准b)以床身底面为粗基准2选择重要表面图7-6床身加工粗基准选择比较373.选择毛坯上加工余量最小的表面零件上有多个加工面时，为使各加工表面都得到足够的加工余量，应选择毛坯上加工余量最小的表面作为粗基准。如图7-7(小端余量少为粗基准)：图7-7阶梯轴的粗基准选择3.选择毛坯上加工余量最小的表面图7-7阶梯轴的粗基准选择384.选作粗基准的表面，应尽可能平整和光洁，以便定位准确、可靠。5.粗基准准应避免重复使用，在同一尺寸方向通常只允许使用一次。4.选作粗基准的表面，应尽可能平整和光洁，以便定位准确、可靠39三、精基准选择原则1.基准重合原则：2.基准统一原则：3.互为基准原则：4.自为基准原则：5.便于装夹原则：图7-63

三、精基准选择原则1.基准重合原则：图7-6340四、基准选择举例图7-4套筒法兰加工图7-5拨叉加工四、基准选择举例图7-4套筒法兰加工图7-5拨叉加工41第五节工序内容确定工序设计的内容:为每一工序选择机床和工艺装备;确定加工余量、工序尺寸和公差;确定切削用量;确定工时定额及工人技术等级。第五节工序内容确定工序设计的内容:42一、机床与工艺装备选择1．机床的选择选择机床应遵循如下原则：1)机床的加工范围应与零件的外廓尺寸相适应；2)机床的精度应与工序加工要求的精度相适应；3)机床的生产率应与零件的生产类型相适应。一、机床与工艺装备选择432．工艺装备的选择工艺装备包括夹具、刀具和量具，其选择原则如下：1）夹具的选择单件小批生产，应尽量选用通用夹具和机床自带的卡盘和钳台、转台等。大批量生产时，应根据工序加工要求采用或设计制造高效率专用夹具，积极推广气、液传动与电控结合的专用夹具。计算机辅助制造、成组技术等新工艺或为提高生产效率，应采用成组夹具、组合夹具。2．工艺装备的选择442）刀具的选择刀具的选择主要取决于工序所采用的加工方法、加工表面的尺寸、工件材料、加工精度和表面粗糙度、生产率及经济性等，在选择时一般应尽可能采用标准刀具。采用组合机床加工时，考虑到加工质量和生产率的要求，可采用专用的复合刀具。自动线和数控机床刀具选择应考虑刀具寿命期内的可靠性，加工中心机床所使用的刀具还要注意选择与其相适应的刀夹、刀套结构。2）刀具的选择453）量具的选择量具的选择主要是根据生产类型和要求检验的精度。在单件小批生产中，应尽量采用通用量具量仪，而大批大量生产中则应采用各种量规和高生产率的检验仪器和检验夹具等。3）量具的选择463．机床与工艺装备的选择举例1)加工端面、钻中心孔（两头）:2)粗、精加工外圆，切槽、倒角

:3)加工键槽、去毛刺:

3．机床与工艺装备的选择举例47二、加工余量确定1.加工余量概念

加工余量是指在加工过程中，从被加工表面上切除的金属层厚度。

工序余量相邻两工序的工序尺寸之差称为工序余量:Z=︱La-Lb︱

加工总余量:毛坯尺寸与零件图的设计尺寸之差称为加工总余量（毛坯余量Zm=︱Lm-Ll︱），其值等于各工序的工序余量总和。

（7-1）二、加工余量确定1.加工余量概念（7-1）482.影响加工余量的影响因素1)加工表面上的表面粗糙度H1a和表面缺陷层的深度H2a2)加工前或上工序的尺寸公差Ta3)加工前或上工序各表面间相互位置的空间偏差Ea工件上有一些形状和位置误差不4)本工序加工时的装夹误差εb2.影响加工余量的影响因素493.加工余量的确定方法1)理论分析计算法最小工序余量的选取，应保证切除的金属层恰好能够切除和修正前工序的各种误差和表面缺陷，获得一个完整的新的加工表面。从理论上讲，最小余量可以通过对前述加工余量的相关因素的分析计算确定。但这种方法操作不方便，目前很少实际应用。常用的方法是：2）经验估计法常用于单件、小批生产。3）查表修正法常用于成批生产3.加工余量的确定方法504.加工余量的确定举例(经验估计法)1)车端面、钻中心孔（两头）2)粗、精车外圆，切槽、倒角

3)铣键槽、去毛刺4)磨外圆4.加工余量的确定举例(经验估计法)51三、切削用量确定切削用量确定是工序设计的重要内容，是机床调整的依据，对加工质量、加工效率、生产成本有着非常重要的影响。确定切削用量就是要确定切削工序的背吃刀量ap、进给量ƒ、切削速度υc及刀具寿命T。三、切削用量确定521.切削用量的选择原则切削用量三要素对切削生产率、刀具寿命和加工质量都有很大的影响：1)切削生产率金属切除率与切削用量三要素aP、υc、ƒ

均保持线性关系，2）刀具寿命首先选择尽可能大的背吃刀量，其次选择加工条件和加工要求限制下允许的进给量，最后按刀具寿命的要求确定合适的切削速度。3）加工表面粗糙度半精、精加工应注意控制进给量、避开切削速度的积屑瘤形成区域及防止切削振动。1.切削用量的选择原则532.刀具寿命合理选择刀具的最高生产率寿命TP比最低成本寿命TC低。一般情况下，多采用最低成本寿命，并依此确定切削用量；只有当生产任务紧迫或生产中出现不平衡的薄弱环节时，才选用最高生产率寿命。在具体确定刀具寿命时，刀具寿命计算可采用表7-9中近似公式。在下列情形下，刀具寿命可规定的高一些：刀具材料切削性能差；刀具结构复杂、制造刃磨成本高；刀具装卸、调整复杂；大件精加工刀具。常用刀具寿命推荐值见表7-10:2.刀具寿命合理选择54

表7-10常见刀具寿命的推荐值(单位:min)刀具类型刀具寿命刀具类型刀具寿命可转位车刀10~15高速钢钻头80~120硬质合金车刀20~60齿轮刀具200~300高速钢车刀30~90自动线上刀具240~480高速钢成形车刀110~130硬质合金端铣刀120~180表7-553切削用量的合理制定（以车削为例）1）背吃刀量的选择粗加工(表面粗糙度为Ra50~12.5μm)时，一次走刀应尽可能切除全部余量，在中等功率机床上，背吃刀量可达8~10mm)。在下列情况下，粗车可能要分几次走刀：(1)加工余量太大时，一次走刀会使切削力太大，会产生机床功率不足或刀具强度不够；(2)工艺系统刚性不足，或加工余量极不均匀，以致引起很大振动时，如加工细长轴和薄壁工件；(3)断续切削，刀具会受到很大冲击而造成打刀时。在上述情况下，如需分两次走刀，也应将第一次走刀的背吃力量尽量取大些，第二次走刀的背吃刀量尽量取小些。半精加工(表面粗糙度为Ra6.3~3.2μm)时，背吃刀量取为0.5～2mm。精加工(表面粗糙度为Ra1.6~0.8μm))，背吃刀量取为0.1~0.4mm。3切削用量的合理制定（以车削为例）562）进给量的选择粗加工时:进给量受到下列一些因素的限制：机床进给机构的强度、车刀刀杆的强度和刚度、硬质合金或陶瓷刀片的强度和工件的装夹刚度等。半精加工和精加工时:最大进给量主要受加工精度和表面粗糙度的限制。当粗糙度要求一定时，增大刀尖园弧半径、提高切削速度，可以选择较大的进给量。工厂中:进给量常常根据经验选取。粗加工时，根据被加工工件材料、车刀刀杆尺寸、工件直径及已确定的背吃刀量按表7-11来选择进给量;半精、精加工进给量按表7-12选取:2）进给量的选择57表7-11硬质合金车刀粗车外圆及端面的进给量工件材料车刀刀杆尺寸mm工件直径mm背吃刀量aP/mm≤3>3~5>5~8>8~12>12进给量f/mm·r-1碳素结构钢、合金结构钢及耐热钢16×25200.3~0.4————400.4~0.50.3~0.4———600.5~0.70.4~0.60.3~0.5——1000.6~0.90.5~0.70.5~0.60.4~0.5—1400.8~1.20.7~1.00.6~0.80.5~0.6—20×3025×25200.3~0.4————400.4~0.50.3~0.4———600.6~0.70.5~0.70.4~0.6——1000.8~1.00.7~0.90.5~0.70.4~0.7—4001.2~1.41.0~1.20.8~1.00.6~0.90.4~0.6铸铁及铜合金16×25400.4~0.5————600.6~0.80.5~0.80.4~0.6——1000.8~1.20.7~1.00.6~0.80.5~0.7—4001.0~1.41.0~1.20.8~1.00.6~0.8—20×3025×25400.4~0.5————600.6~0.90.5~0.80.4~0.7——1000.9~1.30.8~1.20.7~1.00.5~0.8—4001.2~1.81.2~1.61.0~1.30.9~1.10.7~0.9表7-11硬质合金车刀粗车外圆及端面的进给量车刀刀杆尺寸工583）切削速度的确定根据选定的背吃刀量aP、进给量f及刀具寿命T，按表7-13中公式及表7-14中系数进行计算。生产中常将表7-15作为确定速度的依据。切削速度vc确定后，机床转速n(r/mm)为(7-13)所选定转速n应按机床说明书最后确定。3）切削速度的确定59确定切削速度注意点：1)精加工时应尽量避开积屑瘤和鳞刺产生区域；2)断续切削时，应适当降低切削速度，避免切削力冲击和切削热冲击；3)在易发生振动的情况下，所确定的切削速度应避开自激振动的临界区域；4)加工大件、细长件和薄壁件时，所确定的切削速度应适当降低。降低切削速度的意义，对于大件是为了延长刀具寿命，避免加工时中途换刀；对于细长件和薄壁件是为了减小可能引发的振动，这样，可有效地保证加工精度。5)加工带有铸造或锻造外皮的工件时，切削速度应适当降低。切削用量选定后，应校核机床的功率和扭矩。确定切削速度注意点：604).切削用量选择举例例7-1工件材料45钢（热轧），σb=637MPa,毛坯尺寸,装夹如图7-21所示。要求车外圆至44mm，表面粗糙度Ra3.2mm，加工长度

=300mm。试确定外圆车削时，拟采用的机床、刀具，以及切削用量。图7-21外圆车削尺寸图4).切削用量选择举例图7-21外圆车削尺寸图61解机床：根据工件尺寸及加工要求，选用CA6140车床，刀具：焊接式硬质合金外圆车刀，材料为YT15，刀杆截面尺寸16mm×25mm，几何参数：γo=15°，αo=8°，κr=75°，κr，=10°，λs=6°，rε=1mm，b’γ1=0.3mm，γ’o=15°解机床：根据工件尺寸及加工要求，选用CA6140车床，62切削用量选择：因粗糙度有一定要求，故分粗车和半精车两道工步加工。（1）粗车工步1)背吃刀量aP单边加工余量为3mm，粗车取aP1=2.5mm，半精车aP2=0.5mm。2)确定进给量f从表7-9中查得f=0.4~0.5mm/r。按机床说明书实有的进给量，取f=0.51mm/r。切削用量选择：因粗糙度有一定要求，故分粗车和半精车两道工步加633)确定切削速度vc:

切削速度可以由表7-11中的公式计算，也可查表得到。现根据已知条件，查表7-13，得vc

=90m/min;然后由式（7-13）求出机床主轴转速为:N=573r/min按机床说明书选取实际机床转速为:560r/min，故实际切削速度为:Vc=87.9m/min3)确定切削速度vc:64(2)半精车工步1)确定背吃刀量aPaP

=0.5mm。2)确定进给量f根据表面粗糙度Ra3.2mm，rε=1mm，从表7-10中查得（估计v>50m/min）f=0.3~0.35mm/r。按机床说明书实有的进给量，取f=0.30mm/r。3)确定切削速度vc查表7-13，得vc

=130m/min，然后由式（7-13）求出机床主轴转速为n=920r/min按机床说明书选取实际机床转速为900r/min，故实际切削速度为Vc=127.2m/min(2)半精车工步65第六节工序尺寸计算零件机械加工工艺过程中，各工序的工序尺寸及工序余量在不断地变化，其中一些工序尺寸在零件图上往往不标出或不存在，需要在制定工艺过程时予以确定。而这些不断变化的工序尺寸之间又存在着一定的联系，需要掌握它们的变化规律，正确地计算出各工序的工序尺寸。计算工序尺寸的方法:工艺尺寸链法和加减法

第六节工序尺寸计算零件机械加66

一、工艺尺寸链1工艺尺寸链定义、组成及判别工艺尺寸是根据加工的需要，在工艺附图或工艺规程中所给出的尺寸。尺寸链是互相联系且按一定顺序排列的封闭尺寸组。工艺尺寸链是在零件加工过程中的各有关工艺尺寸所组成的尺寸组。尺寸链中的每一个工艺尺寸称为环。封闭环、组成环:零件加工过程中最终形成或间接得到的环称为封闭环;尺寸链的其余各环称为组成环。组成环分二类，一类叫增环、减环:增环是本身的变动引起封闭环同向变动，即该环增大（其余组成环不变）时，封闭环增大；反之，该环减小时封闭环也减小。减环是本身的变化引起封闭环反向变动，即该环增大时封闭环减小或该环减小时封闭环增大。图7-22所示为一工艺尺寸链示例:一、工艺尺寸链1工艺尺寸链定义、组成及判别67

图7-22工艺尺寸链图7-22工艺尺寸链682尺寸链分类尺寸链按链中各环所处的空间位置及几何特征分成以下四类：平面尺寸链尺寸链全部尺寸位于同一平面内，但其中有一个或几个尺寸不平行:直线尺寸链尺寸链全部尺寸位于同一平面，且相互平行如图7-22、图7-23所示;角度尺寸链尺寸链的各环均为角度量。空间尺寸链尺寸链的全部尺寸不在同一平面内，并且相互不平行。尺寸链中最基本的形式是简单的直线尺寸链，因此，此处主要介绍直线尺寸链的计算方法。2尺寸链分类693．尺寸链计算计算尺寸链有两种方法：极值法、概率法1）极值法极值法解工艺尺寸链是从尺寸链各环均处于极值条件来求解封闭环尺寸与组成环尺寸之间关系的。此法简便、可靠，但当封闭环公差小、组成环数较多时，会使组成环的公差过于严格。此方法通常情况下优先选用。2）概率法，概率法解尺寸链是运用概率论理论来求解封闭环尺寸与组成环尺寸之间关系的。此法允许组成环相对于极值法时的公差大一些，易于加工，但会出现极少量废品。此方法在尺寸链环数较多，以及大批大量自动化生产中采用。3．尺寸链计算704.尺寸链计算公式1）极值法计算公式4.尺寸链计算公式712）概率法计算公式2）概率法计算公式72二、基准重合时工序尺寸计算(加减法)计算公式：外表面Zb=La–Lb（7-2a）

La＝Zb＋Lb内表面Zb=Lb

–La（7-2b）

La＝Lb－Zb二、基准重合时工序尺寸计算(加减法)计算公式：73计算举例:例7-2某一钢制零件上一内孔加工。其设计尺寸为72.5+0.03mm，表面粗糙度为Ra0.4μm。毛坯为锻件孔预制。工艺路线定为：粗镗—半精镗—精镗—粗磨—精磨。试确定各工序的工序尺寸及公差。

La＝Lb－ZbLn-1=Ln-Zn=72.5-0.1=72.4;Tn=0.03

Ra0.4μm……(见下表7-16)计算举例:74工序名称工序加工余量mm工序尺寸mm尺寸公差mm表面粗糙度µm精磨0.1φ72.5（设计尺寸）+0.030.4粗磨0.472.5-0.1=φ72.4H81.6精镗1.572.4-0.4=φ72H93.2半精镗2.072-1.5=φ70.5H106.3粗镗4.070.5-2=φ68.5H1212.5

毛坯68.5-4=φ64.5±1表7-16工序名称工序加工余量工序尺寸尺寸公差表面粗糙度精磨0.1φ775例7-2-1:大批量45钢轴类零件外圆加工。其设计直径尺寸为50h6，表面粗糙度为Ra0.4μm。毛坯为型材，直径55mm。试确定工艺路线及各工序的工序尺寸及公差。工艺路线定为：粗车—半精车—粗磨—精磨。计算公式:Ln-1=Ln+Zn(计算结果见下表)

工序名称工序加工余量mm工序尺寸mm尺寸公差mm表面粗糙度µm精磨0.1φ50（设计尺寸）h6Ra0.4粗磨0.450+0.1=φ50.1h8Ra1.6半精车0.550.1+0.4=φ50.5h10Ra6.3粗车4.050.5+0.5=φ51h12Ra12.5

毛坯55±1例7-2-1:大批量45钢轴类零件外圆加工。其设计直76三、基准不重合时工序尺寸计算1.定位基准与设计基准不重合时的工序尺寸计算例7-3如图7-25a所示零件，A、B及C面已加工。现进行镗孔作业，由于装夹原因，选A面为工序定位基准。但原该孔设计基准为C面，出现基准不重合，故需对该工序尺寸A3进行计算。图7-25定位基准与设计基准不重合时的工序尺寸计算三、基准不重合时工序尺寸计算1.定位基准与设计基准不重合时的77根据尺寸之间相互关系建立尺寸链如图7-25b所示。尺寸A1、A2和A3均为前面及本工序直接得到的尺寸，属于组成环，A0为最后间接获得的尺寸，属于封闭环。从尺寸链简图可判断，A2和A3是增环，A1是减环。为计算方便，本题采用平均尺寸计算。由前述计算公式可得：A3m=100+280.05-79.97=300.08mmT3=0.3-0.10-060=0.14mmA3=(300.08±0.07)mm机械加工工艺规程设计概述课件782.测量基准与设计基准不重合时的工序尺寸计算

例7-4如图7-26a所示的套筒零件。如果按设计要求建立设计尺寸链如图7-26b所示，大孔深度尺寸未知，为封闭环，以A0表示，尺寸10和50为组成环。不难求得A0等于40。这说明从设计角度看，大孔深度在此范围内都是合理的。而在实际加工中，尺寸10不便测量，用大孔深度测量来代替，大孔深度A1作为工序尺寸直接获得。因此，在工艺尺寸链图7-26c中，尺寸10间接保证，为封闭环。可以求得:A1=

40+0.19

a)b)c)图7-26测量基准与设计基准不重合时的工序尺寸计算a）零件图b）设计尺寸链c)工艺尺寸链

2.测量基准与设计基准不重合时的工序尺寸计算79【？】A1不等于40+0.19的问题例:Ａ1=39.95合格否?(不合格)A2=49.85(合格)A0=49.85-39.95=9.9(合格)上述Ａ1=39.95(判不合格为假不合格)【？】A1不等于40+0.19的问题例:Ａ1=39.9580３.一次加工满足多个设计尺寸时工序尺寸计算例7-5如图7-27a所示为一带键槽的内孔需淬火及磨削。内孔及键槽的加工顺序是：１）镗内孔至φ39.6mm；２）插键槽至尺寸A；３）热处理：淬火；４）磨内孔至φ40mm，间接保证键槽深度43.6mm。试确定工序尺寸A及其公差图7-27零件上内孔及键槽加工的工艺尺寸链３.一次加工满足多个设计尺寸时工序尺寸计算图7-27零件上81解根据尺寸关系，可以建立整体尺寸链如图b所示，其中43.6mm是封闭环。A和20mm(内孔半径)为增环，19.8mm（镗孔φ39.6mm的半径）为减环。则A=（43.6+19.8–20）mm=43.4mmES(A)=（0.34–0.025）mm=0.315mmEI(A)=(0+0.05)mm=0.05mm所以A=43.4mm=43.45mm。解根据尺寸关系，可以建立整体尺寸链如图b所示，其中43.82四、平面尺寸链的工序尺寸换算例7-9如图7-31a所示为箱体零件孔系加工的工序简图。O1孔的坐标位置为x1、y2，试确定O2及O3孔相对于O1孔的坐标位置。解先求O2孔相对于O1孔的位置坐标。从图可知：O1、O2孔中心距L=100±0.1mm，水平夹角α=30o。O2孔位置可以用相对坐标尺寸Lx和Ly表示:图7-31箱体镗孔工序尺寸计算四、平面尺寸链的工序尺寸换算图7-31箱体镗孔工序尺寸计算83图7-31箱体镗孔工序尺寸计算由几何关系可知Lx=Lcos30=86.6mmLy=Lsin30=50mm因L=Lxcosα+Lysinα故T(L)=T(Lx)cosα+T(Ly)sinα设T(Lx)=T(Ly)则T(Lx)=T(Ly)=mm=0.146mm所以得到镗O2孔的工序尺寸为Lx=86.6±0.073mmLy=50±0.073mm同理，可计算O3孔的相对尺寸。图7-31箱体镗孔工序尺寸计算84第七节提高机械加工生产率的工艺措施劳动生产率是指工人在单位时间内制造合格产品的数量或指用于制造单件产品所消耗的劳动时间。提高生产率与保证产品质量、降低成本同等重要。显然，采取合适的工艺措施，缩减各工序的单件时间，是提高劳动生产率的有效途径。根据公式（7-14）单件时间的组成，可以从以下几个方面提高劳动生产率：第七节提高机械加工生产率的工艺措施劳动生产率是指工人在单位851.缩减基本时间1)提高切削用量采用新型刀具材料及高速切削和磨削技术；适当改善工件材料的切削加工性，改善冷却润滑条件；改进刀具结构，提高刀具制造质量。2)合并工步用几把刀具或是用一把复合刀具对一个零件的几个表面同时加工，可将原来需要的几个工步集中合并为一个工步，从而使需要的基本时间全部或部分地重合，缩短了工序基本时间。如龙门铣床上多轴组合铣削床身零件各个表面如图7-34所示。1.缩减基本时间86图7-34用组合铣刀铣削床身零件图7-34用组合铣刀铣削床身零件873)减少工件加工长度采用多刀加工，使每把刀具的加工长度缩短；采用宽砂轮磨削，变纵磨为切入法磨削等均是减少工件加工长度而提高生产率的例子。4）多件加工将多个工件置于一个夹具上同时进行加工，可以减少刀具的切入切出时间。将多个工件置于机床上，使用多把刀具或多个主轴头进行同时加工，可以使各零件加工的基本时间重合而大大减少分摊到每一零件上的基本时间。如图7-35a所示为多件顺序加工，即在一次刀具行程中顺序切削多个工件；图b为平行多件加工，即在一次行程中同时加工多个并行排列的工件；图c平行顺序加工，为上述两种方法的综合应用，适用于工件较小、批量较大的情况。3)减少工件加工长度采用多刀加工，使每把刀具的加工长度缩88图7-35顺序多件、平行多件和平行顺序多件加工图7-35顺序多件、平行多件和平行顺序多件加工89

5）改变加工方法，采用新工艺、新技术在大批量生产中用拉削、滚压代替铣、铰、磨削，在成批生产中用精刨、精磨或金刚镗代替刮研，难加工材料或复杂型面采用特种加工技术，都可以明显提高生产率。毛坯制造时，采用冷挤压、粉末冶金、精密铸造、压力铸造、精密锻造等先进工艺提高毛坯制造精度，减少机械加工余量，以缩短基本时间，有时甚至无需再进行机械加工，可以大幅度提高生产效率。5）改变加工方法，采用新工艺、新技术在大批量生产中用拉削902.缩短辅助时间

1）直接缩减辅助时间采用先进的高效夹具，如气动、液压及电动夹具或成组夹具等，不仅可减轻工人劳动强度，而且能缩减许多装卸时间。采用主动测量法或在机床上配备数显装置等，可以减少加工中需要的停机测量时间。采用具有转位刀架(如六角车床)、多位多刀架(如多刀半自动车床)的机床进行加工，可以缩短刀具更换和调整时间。采用快换刀夹及快换夹头是缩短更换刀具时间的重要方法。2.缩短辅助时间

1）直接缩减辅助时间采用先进的高效91

2）间接缩短辅助时间使辅助时间和基本时间全部或部分地重合，可间接缩短辅助时间。采用多工位回转工作台机床或转位夹具加工，在大量生产中采用自动线等均可使装卸工件时间与基本时间重合，使生产率得到提高。如图7-36所示双轴端面磨床对工件进行粗、精磨加工，工件装卸时间与加工时间重合。2）间接缩短辅助时间使辅助时间和基本时间全部或部分地重92图7-36连续磨削加工图7-36连续磨削加工933.缩短布置工作地时间

缩短布置工作地时间的方法主要是：缩减每批零件加工前或刀具磨损后的刀具调整或更换时间，提高刀具或砂轮的耐用度以便在一次刃磨或修整后加工更多的零件。采用刀具微调装置、专用对刀样板或对刀块等，可减少刀具的调整、装卸、联接和夹紧等工作所需的时间。采用专职人员在刀具预调仪上事先精确调整好刀具和刀杆，减少刀具调整和试切时间。使用不重磨刀片也可使换刀时间大大缩短。3.缩短布置工作地时间

缩短布置工作地时间的方法主要是：944.缩短准备与终结时间

缩短准备与终结时间的途径有二:通过零件标准化、通用化或采用成组技术扩大产品生产批量，以相对减少分摊到每个零件上的准备与终结时间；直接减少准备与终结时间。单件小批生产复杂零件时，其准备终结时间以及样板、夹具等的制备时间都很长。而数控机床、加工中心机床或柔性制造系统则很适合这种单件小批复杂零件的生产。这时程序编制可以在机外由专职人员进行，加工中自动控制刀具与工件间的相对位置和加工尺寸，自动换刀，使工序可高度集中，从而获得高的生产效率和稳定的加工质量。4.缩短准备与终结时间

缩短准备与终结时间的途径有二:通过955.进行高效及自动化加工大批大量生产，可采用专用的组合机床和自动线；对于机械加工中常见的中小批量的加工，主要零件用加工中心；中型零件用数控机床、流水线或非强制节拍的自动线；小型零件则视情况不同，可用电-液控制自动机及简易程控机床。5.进行高效及自动化加工96第七节典型零件的加工工艺(实习)

一、轴类零件加工工艺1．概述（1）轴类零件及技术要求轴类零件是机械加工中经常遇到的典型零件之一。在机器中它主要用来支承传动零件、传递运动和扭矩。轴类零件是回转体零件，其长度大于直径，加工表面通常有内外圆柱面、圆锥面以及螺纹、花键、键槽、横向孔、沟槽等。根据结构形状特点，可将轴分为光滑轴、阶梯轴、空心轴和异形轴(包括曲轴、凸轮轴、偏心轴和十字轴等)。轴类零件的主要技术要求有：第七节典型零件的加工工艺(实习)

一、轴类零件加工工艺97

1）尺寸精度和几何形状精度轴颈是轴类零件的主要表面。轴颈尺寸精度按照配合关系确定，轴上非配合表面及长度方向的尺寸要求不高，通常只规定其基本尺寸。轴颈的几何形状精度是指圆度、圆柱度。这些误差将影响其与配合件的接触质量。一般轴颈的几何形状精度应限制在直径公差范围之内，对几何形状精度要求较高时，要在零件图上规定形状公差。

1）尺寸精度和几何形状精度轴颈是轴类零件的主要表面。轴982）相互位置精度保证配合轴颈(装配传动件的轴颈)对于支承轴颈(装配轴承的轴颈)的同轴度，是轴类零件相互位置精度的普遍要求，其次对于定位端面与轴心线的垂直度也有一定要求。这些要求都是根据轴的工作性能制定的，在零件图上注有位置公差。普通精度的轴，配合轴颈对支承轴颈的径向圆跳动一般为0.01~0.03mm，高精度轴为0.001~0.005mm。3）表面粗糙度支承轴颈表面粗糙度比其它轴颈要求严格，取Ra0.63~0.16µm,其它轴颈Ra2.5~0.63µm。

2）相互位置精度保证配合轴颈(装配传动件的轴颈)对于支承99（2）轴类零件的材料轴类材料一般常用45号钢，并根据不同的工作条件采用不同的热处理工艺，以获得一定的强度、韧性和耐磨性。对中等精度、转速较高的轴类零件，可选用40Cr等合金结构钢，经调质和表面淬火处理后，具有较高的综合机械性能。精度较高的轴可选用轴承钢GCr15和弹簧钢65Mn及低变形的CrMn或CrWMn等材料，通过调质和表面淬火及其它冷热处理，具有更高的耐磨、耐疲劳或结构稳定性能。对于高速、重载荷等条件下工作的轴可选用20CrMnTi、20Mn2B、20Cr等低合金钢或38CrMoAl氮化钢。低合金钢经渗碳淬火处理后，具有很高的表面硬度、耐冲击韧性及心部强度，但热处理变形大。氮化钢经调质和表面氮化后，具有很高的心部强度，优良的耐磨性能及耐疲劳强度，热处理变形却很小。

（2）轴类零件的材料100(3)轴类零件的毛坯轴类零件最常用的毛坯是轧制圆棒料和锻件。只有某些大型的、结构复杂的轴，才采用铸件。因毛坯经过加热锻造后，能使金属内部纤维组织沿表面均匀分布，从而获得较高的抗拉、抗弯及扭转强度，所以除光轴、直径相差不大的阶梯轴可使用热轧圆棒料和冷拉圆棒料外，一般比较重要轴大都采用锻件毛坯。其中，自由锻造毛坯多用于轴的中小批量生产，模锻毛坯则只适用于轴的大批量生产。

(3)轴类零件的毛坯101(4)轴类零件的热处理轴的锻造毛坯在机械加工前需进行正火或退火处理，以使晶粒细化、消除锻造内应力、降低硬度和改善切削加工性能。要求局部表面淬火的轴要在淬火前安排调质处理或正火。毛坯余量较大时，调质放在粗车之后半精车之前进行；毛坯余量较小时，调质可安排在粗车之前进行。表面淬火一般放在精加工之前，可使淬火变形得到纠正。对于精度高的轴，在局部淬火或粗磨后需进行低温时效处理，以消除磨削内应力、淬火内应力和继续产生内应力的残余奥氏体，保持加工后尺寸的稳定。对于氮化钢需在氮化前进行调质和低温时效处理，不仅要求调质后获得均匀细致的索氏体组织，而且要求离表面8~10mm层内铁素体含量不超过5％，否则会造成氮化脆性，导致轴的质量低劣。从此可见，轴的精度越高，对其材料及热处理要求越高，热处理次数也越多。(4)轴类零件的热处理1023）轴类零件的一般加工工艺路线轴类零件的加工主要是轴颈表面的加工，常见工艺路线有：渗碳钢轴类零件：备料→锻造→正火→钻中心孔→粗车→半精车、精车→渗碳（或碳氮共渗）→淬火、低温回火→粗磨→次要表面加工→精磨。整体淬火轴类零件：备料→锻造→正火（退火）→钻中心孔→粗车→调质→半精车、精车→次要表面加工→整体淬火→粗磨→低温时效→精磨。轴类零件加工工艺过程及分析3）轴类零件的一般加工工艺路线103图7-42车床主轴图7-42车床主轴104卧式车床主轴大批量生产的加工工艺过程序号工序名称工序内容加工设备1备料2精锻立式精锻机3热处理正火4锯头5铣端面打中心孔专用机床6荒车各外圆面卧式车床7热处理调质220~240HB8车大端各部卧式车床9仿形车小端各部仿形车床10钻中心通孔深孔深孔钻床11车小端内锥孔卧式车床12车大端内锥孔、外短锥及端面卧式车床卧式车床主轴大批量生产的加工工艺过程10513钻钻、锪大端端面各孔立式钻床14热处理高频淬火φ90g5，莫氏6号锥孔及短锥15精车精车外圆各段并切槽数控车床16粗磨粗磨A、B外圆外圆磨床17粗磨粗磨莫氏锥孔内圆磨床18铣粗、精铣花键花键铣床19铣铣键槽铣床20车车大端内恻面及三段螺纹卧式车床21磨粗、精磨各外圆及两定位端面外圆磨床22磨组合磨三圆锥面及短锥端面组合磨床23精磨精磨莫氏锥孔主轴锥孔磨床24检查按图纸要求检查13钻钻、锪大端端面各孔立式钻床106二、箱体类零件加工工艺

1．概述（1）箱体类零件功用及结构特点箱体零件是机器及其部件的基础件。通过它将机器部件中的轴、轴承、套和齿轮等零件按一定的位置关系装配在一起，按规定的传动关系协调地运动。它的加工质量对机器精度、性能和寿命都有直接的关系。箱体零件结构一般比较复杂，整体结构呈封闭或半封闭状，壁厚不均匀，以平面和孔为主，轴承支承孔和基准面精度要求高，其它支承面及紧固用孔等要求较低。二、箱体类零件加工工艺

1．概述107图7-44某普通车床主轴箱简图图7-44某普通车床主轴箱简图108（2）箱体类零件的技术要求（以如图7-44所示车床主轴箱为例）1）支承孔的尺寸精度、几何形状精度及表面粗糙度主轴支承孔的尺寸精度为IT6级，表面粗糙度Ra为0.4～0.8μm，其他各支承孔的尺寸精度为IT6～IT7级，表面粗糙度Ra均为1.6μm；孔的几何形状精度(如圆度、圆柱度)一般不超过孔径公差的一半。2）支承孔的相互位置精度各支承孔的孔距公差为土0.025~土0.06mm，中心线的不平行度公差取0.012～0.021mm，同中心线上的支承孔的同轴度公差为其中最小孔径公差值的一半。（2）箱体类零件的技术要求（以如图7-44所示车床主轴箱为例1093）主要平面的形状精度、相互位置精度和表面粗糙度主要平面(箱体底面、顶面及侧面)的平面度公差为0.04mm，表面粗糙度Ra≤1.6μm；主要平面间的垂直度公差为0.1mm／300mm。4）孔与平面间的相互位置精度主轴孔对装配基面M、N的平行度允差为0.1mm／600mm。3）主要平面的形状精度、相互位置精度和表面粗糙度主要平面110（3）箱体类零件的材料、毛坯及热处理铸铁的铸造工艺性好，易切削，价格低，且抗振性和耐磨性好，多数箱体采用铸铁制造。一般为HT200或HT250灰铸铁；当载荷较大时可采用HT300、HT350高强度灰铸铁。对于承受冲击载荷的箱体，一般选用ZG25、ZG35铸钢件。对于批量小、尺寸大、形状复杂的箱体，采用木模砂型地坑铸造毛坯；尺寸中等以下，采用砂箱造型；批量较大，选用金属模造型；对一受力大，或受冲击载荷的箱体，应尽量采用整体铸件作毛坯。单件小批情况，为了缩短生产周期，箱体也可采用铸一焊、铸一锻一焊、锻一焊、型材焊接等结构。（3）箱体类零件的材料、毛坯及热处理111箱体零件的热处理，根据生产批量，精度要求及材料性能，有不同的方法。通常在毛坯未进行机械加工之前，为消除毛坯内应力，对铸铁件、铸钢件、焊接结构件须进行人工时效处理。批量不大的生产，人工时效处理可安排在粗加工之后进行。对大型毛坯和易变形、精度要求高的箱体，在机械加工后可安排第二次时效处理。箱体零件的热处理，根据生产批量，精度要求及材料性能，有不同的112（4）箱体类零件的一般加工工艺路线中小批量生产：铸造毛坯→时效→油漆→划线→粗、精加工基准面→粗、精加工各平面→→粗、半精加工各主要孔→精加工各主要孔→粗、精加工各次要孔→加工各螺孔、紧固孔、油孔等→去毛刺→清铣→检验。大批量生产：毛坯铸造→时效→油漆→粗、半精加工精基准→粗、半精加工各平面→精加工精基准→粗、半精加工各主要孔→精加工各主要孔→粗、精加工各次要孔（螺孔、紧固孔、油孔等）→精加工各平面→去毛刺→清铣→检验。（4）箱体类零件的一般加工工艺路线113箱体零件的加工工艺分析箱体零件的加工主要是平面和孔的加工，平面加工相对容易，故支承孔本身加工及孔与孔之间、孔与面之间位置精度保证是加工的重点。现以图7-43所示车床主轴箱体为例，进行箱体零件加工工艺过程研究分析。车床箱体工艺过程按照生产类型的不同，可以分成两种不同的工艺方案，分别如表7-21和表7-22所示。箱体零件的加工工艺分析114表7-21中小批量生产某车床主轴箱的工艺过程序号工序内容定位基准1铸造2时效3漆底漆4划线5粗、半精加工顶面R按划线找正，支承底面M6粗、半精加工底面M及侧面支承顶面R并校正主轴孔的中心线7粗、半精加工两端面底面M8精加工顶面R底面M表7-21中小批量生产某车床主轴箱的工艺1159精加工底面M顶面R10粗、半精加工各纵向孔底面M11精加工各纵向孔底面M12粗、半精加工各横向孔底面M13精加工主轴孔底面M614加工螺孔及紧固孔15清洗16检验9精加工底面M顶面R116表7-22大批大量生产某车床主轴箱的工艺过程序号工序内容定位基准1铸造2时效3漆底漆4铣顶面RⅥ轴和Ⅰ轴铸孔5钻、扩、铰顶面两定位工艺孔，加工固定螺孔顶面R、Ⅵ轴孔及内壁一端6铣底面M及各平面顶面R及两工艺孔7磨顶面R底面及侧面8粗镗各纵向孔顶面R及两工艺孔表7-22大批大量生产某车床主轴箱的工艺过程序号工序内容1179精镗各纵向孔顶面R及两工艺孔10半精、精镗主轴三孔顶面R及两工艺孔11加工各横向孔顶面R及两工艺孔12钻、锪、攻螺纹各平面上的孔13滚压主轴支承孔顶面R及两工艺孔14磨底面、侧面及端面15钳工去毛刺16清洗17检验9精镗各纵向孔顶面R及两工艺孔118三、齿轮加工工艺图7-47高精度齿轮三、齿轮加工工艺图7-47高精度齿轮119

1．概述（1）齿轮的功用与结构特点齿轮是各类机械中广泛应用的重要零件，其功用是按规定的速比传递运动和动力。齿轮结构由于使用要求不同而具有不同的形状，但从工艺角度可将其看成是由齿圈和轮体两部分构成。按照齿圈上轮齿的分布形式，齿轮可分为直齿、斜齿和人字齿轮等；按照轮体的结构形式特点，齿轮可大致分为盘形齿轮、套筒齿轮、轴齿轮、内齿轮、扇形齿轮和齿条等。其中以盘形齿轮应用最广。

1．概述120（2）圆柱齿轮的技术要求国家标准GB/T10095-1988将齿轮各项公差分成三组，规定12个等级。3~4级为超精密级，5~6级为精密级，7~8级为普通级，8级以下为低精度级。齿轮传动精度包括四个方面，即传递运动的准确性（运动精度）、传动的平稳性、载荷分布的均匀性（接触精度）及适当的侧隙。齿坯加工要求按照齿轮的精度等级确定。（2）圆柱齿轮的技术要求121（3）齿轮的材料与毛坯

齿轮材料根据齿轮的工作条件和失效形式确定。中碳结构钢(如45钢)进行调质或表面淬火，常用于低速、轻载或中载的普通精度齿轮。中碳合金结构钢(如40Cr)进行调质或表面淬火．适用于制造速度较高、载荷较大、精度较高的齿轮。渗碳钢（如20Cr、20CrMnTi等）经渗碳后淬火，齿面硬度可达58~63HRC，而芯部又有较好的韧性，既耐磨又能承受冲击载荷。这种材料适于制作高速、中载或具有冲击载荷的齿轮。氮化钢(如38CrMoAlA)经氮化处理后，比渗碳淬火齿轮具有更高的耐磨性与耐蚀性。由于变形小，可以不磨齿，常用于制作高速传动的齿轮。铸铁及其他非金属材料(如胶木与尼龙等)，这些材料强度低，容易加工，适于制造轻载荷的传动齿轮。（3）齿轮的材料与毛坯122齿轮的毛坯齿轮毛坯的制造形式取决于齿轮的材料、结构形状；尺寸大小、使用条件及生产类型等因素。齿轮毛坯形式有轧钢件、锻件和铸件。一般尺寸较小、结构简单而且对强度要求不高的钢制齿轮可采用轧制棒料做毛坯。强度、耐磨性和耐冲击性要求较高的齿轮多采用锻钢件，生产批量小或尺寸大的齿轮采用自由锻造，批量较大的中小齿轮采用模锻。尺寸较大且结构复杂的齿轮，常采用铸造毛坯。小尺寸且结构复杂的齿轮常采用精密铸造或压铸方法制造毛坯。齿轮的毛坯123（4）齿轮加工工艺路线齿轮根据其结构、精度等级及生产批量的不同，工艺路线有所不同，但基本工艺路线大致相同，即：备料→毛坯制造→毛坯热处理→齿坯加工→齿形加工→齿部淬火→精基准修正→齿形精加工→终检。渗碳钢齿轮淬火前作渗碳处理。（4）齿轮加工工艺路线124表7-23高精度齿轮加工工艺过程

序号工序内容定位基准1毛坯锻造2正火3粗车各部分，留加工余量1.5~2mm外圆及端面4精车各部分，内孔至φ84.8H7，总长留加工余量0.2mm,其余至尺寸外圆及端面5检验6滚齿（齿厚留磨削余量0.10~0.15mm）内孔及A面7倒角内孔及A面表7-23高精度齿轮加工工艺过程

序号工序内容1258钳工去毛刺9齿部高频淬火，硬度52HRC10插键槽内孔（找正用）及A面11磨内孔至φ85H5分度圆和A面12靠磨大端A面内孔13平面磨B面至总长尺寸A面14磨齿内空及A面15总检入库8钳工去毛刺126课外作业Ｐ280:7-10;7-11;7-15;7-16：试确定上题中孔Ф32H8加工工序、工序余量、工序尺寸、公差及偏差标注课外作业Ｐ280:1271、每一个成功者都有一个开始。勇于开始，才能找到成功的路。12月-2212月-22Sunday,December11,20222、成功源于不懈的努力，人生最大的敌人是自己怯懦。18:03:0818:03:0818:0312/11/20226:03:08PM3、每天只看目标，别老想障碍。12月-2218:03:0818:03Dec-2211-Dec-224、宁愿辛苦一阵子，不要辛苦一辈子。18:03:0818:03:0818:03Sunday,December11,20225、积极向上的心态，是