工艺路线的拟定

1.3.5工艺路线的拟定零件机械加工的工艺路线是指零件生产过程中，由毛坯到成品所经过的工序先后顺序。在拟定工艺路线时，除了首先考虑定位基准的选择外，还应当考虑各表面加工方法的选择，工序集中与分散的程度，加工阶段的划分和工序先后顺序的安排等问题。

目前还没有一套通用而完整的工艺路线拟定方法，只总结出一些综合性原则，在具体运用这些原则时，要根据具体条件综合分析。拟定工艺路线的基本过程见下图所示。

.拟定工艺路线的基本过程表面加工方法的选择，就是为零件上每一个有质量要求的表面选择一套合理的加工方法。1.经济表面粗糙度经济加工精度

所谓经济精度，是指在正常的条件下（采用符合质量标准设备、工艺装备和标准技术等级工人，不延长加工时间）一种加工方法所能达到的精度零件表面加工方案选择加工方法的选择1.加工方法选择原则保证加工质量和生产率与经济性。2.表面加工方法的选择方法

根据表面的尺寸精度和Ra值进行选择。同时考虑如下因素：①工件材料的性质②工件的形状和尺寸③生产类型④现有生产设备与技术条件⑤特殊要求。例1：隔套和衬套内圆加工方案。①隔套

40(H14)、Ra6.3

m内圆：钻孔—半精车。②衬套

40H6、Ra0.4

m内圆：钻孔—半精车—粗磨—精磨根据零件材料的性能选择

例2：两种阀杆外圆加工方案。①45钢阀杆(

25h4,Ra0.05

m)

粗车—半精车—粗磨—精磨—研磨。②锡青铜阀杆(

25h4,Ra0.05

m)

粗车—半精车—精车—研磨。①T10A(已淬火，1000件)：电火花穿孔。②玻璃(1000件)：超声波穿孔。③尼龙(1000件)：激光打孔。例3：三种块状零件小孔加工方案。

例4：轴承套和止口套外圆加工方案①轴承套外圆(

80h6,Ra0.8

m,长45mm)：

粗车—半精车—磨。②止口套外圆(

80h6,Ra0.8

m,长5mm)：

粗车—半精车—精车。根据表面所在零件的结构选择①双联齿轮(m=2,z=32,8GM):插齿.②齿轮轴(m=2,z=32,8GM):滚齿。例5：双联齿轮和齿轮轴齿形加工方案。与生产类型相适应进行选择

①10件(单件生产)：钻孔—半精车—精车。②1000件(中批生产)：粗车—扩孔—铰孔。③100000件(大量生产):粗车—拉孔例6：三种齿轮孔(45钢，

35H7，Ra1.6

m)加工方案。①5件(单件生产)：车螺纹。②500件(中批生产)：铣螺纹。③50000件(大量生产)：滚压丝杠。例7：三种不同批量丝杠螺纹(45钢，Tr24×5-8e)加工方案。根据是否热处理及热处理方法选择

例6：挡块和平行垫铁平面加工案①挡块(调质240HBS)：粗铣(或粗刨)—调质—半精铣(或半精刨)—精铣(或精刨)。②平行垫铁(淬火50HRC)：粗铣(或粗刨)—半精铣(或半精刨)—淬火—磨。加工方法选择的步骤

首先确定被加工零件主要表面的最终加工方法，然后再选择前面一系列的预备工序加工方法和顺序。由于获得同一精度和粗糙度的加工方法往往有几种，可提出几个方案进行比较，选择其中一个比较合理的方案。

孔的加工精度可选用的加工方法适用场合IT7、Ra0.8μm精镗箱体零件、孔径较大精铰箱体零件、孔径较小拉削批量大，能采用标准拉刀磨削需经淬火的零件（一）外圆加工方案1.外圆表面的技术要求：尺寸精度：直径、长度形状精度：圆度、圆柱度、轴线的直线度位置精度：同轴度、垂直度、径向圆跳动表面质量：表面粗糙度Ra、表面硬度2.主要方法：（1）切削加工方法：①车削；②磨削：普通磨削、精密磨削、砂带磨削③光整加工：研磨、超精加工、抛光三、常见表面的加工方案车削外圆分类（车刀的几何角度和切削用量）：（1）粗车：IT12～IT11，Ra：25～12.5μm。（2）半精车：IT10～IT9，Ra：6.3～3.2μm（3）精车：IT8～IT6，Ra：1.6～0.8μm（4）精细车（金刚石车）：IT6～IT5，Ra：0.8～0.2μm

（切削用量：v＞2.6m/s，aP≤0.03～0.05mm，f＝0.02～0.2mm/r；刀具：金刚石；加工范围：小型有色金属零件或零件结构不宜磨削的光整加工）车削特点（1）车削过程比较平稳，生产率高。（2）车刀结构简单，费用低。（3）易于保证工件各加工面的位置精度。（4）加工各种材料（钢、铸铁、有色金属和非金属），难加工淬火钢件（HRC30以上）磨削外圆

外圆磨削在外圆磨床上进行，分类（磨削用量）：（1）粗磨：IT8～IT7，Ra：0.8～0.4μm（2）精磨：IT6～IT5，Ra：0.4～0.2μm（3）精密磨削：IT5，Ra：0.2～0.008μm（4）砂带磨削：IT6～IT5，Ra：0.4～0.1μm磨削特点（1）容易达到较高的精度和较小的表面粗糙度。（2）磨削温度高，易烧伤。（3）磨削的材料范围广（铸铁件、末淬火和淬火钢件及高硬度难加工材料），不易磨削有色金属。3.外圆表面加工方案的说明加工淬火钢件的外圆面粗车→半精车→（淬火）→磨削→研磨加工不淬火钢件和铸铁件的外圆面（1）先车后磨：粗车→半精车→磨削（2）粗车→半精车→精车①单件小批加工盘套类零件。②加工短轴销的外圆。③加工外圆磨床上难以装夹和磨削零件的外圆。加工有色金属材料的外圆面

粗车→半精车→精车→研磨1、孔的技术要求2、孔的分类(1)、根据结构和用途①紧固孔和辅助孔螺钉孔、螺栓过孔、油孔（IT12～IT11，Ra：12.5～6.3μm）②回转体零件的轴心孔齿轮轴心孔：IT8～IT6，Ra：1.6～0.4μm(二)内圆加工方案③箱体支架类零件的轴承孔

机床主轴箱的轴承孔：IT7，Ra：1.6～0.8μm，位置精度。(2)根据尺寸和结构形状：大孔、小孔、微孔、通孔、盲孔、台阶孔、细长孔(3)根据技术要求：高精度低粗糙度孔、中等精度孔、低精度孔深孔（L/D＞5）和浅孔3.主要方法：⑴切削加工方法：钻孔、扩孔、铰孔、车孔、镗孔、拉孔、磨孔、金刚石镗、钻孔⑴精度：IT12～IT11，Ra：25～12.5μm，属粗加工。⑵刀具：麻花钻，规格：Φ0.1～100mm，常用Φ3～50mm。⑶设备：钻床、车床、镗床、铣床。扩孔⑴精度：IT10～IT9，Ra：6.3～3.2μm。属半精加工。⑵刀具：扩孔钻。规格Φ10～100mm，常用Φ15～50mm。⑶设备：钻床、车床、镗床、铣床。⑷特点：①导向性好，切削平稳。②刚性好。③切削条件好。铰孔1、分类（1）粗铰：IT8～IT7，Ra：1.6～0.8μm。（2）精铰：IT7～IT6，Ra：0.4～0.2μm。2、刀具：铰刀：φ10～100常用φ10～403、设备：钻床、镗床、车床、铣床。4、铰削特点（1）精度高，表面粗糙度小。（2）铰孔纠正位置误差的能力很差，位置精度需由前工序保证。（3）铰刀是定径刀具，易保证铰孔质量。（4）铰削的适应性差。（5）铰削可加工钢、铸铁和有色金属零件，不宜加工淬火或硬度过高的工件。镗孔1、分类：（1）粗镗（车）：IT12～IT11，Ra：25～12.5μm（2）半精镗（车）：IT10～IT9，Ra：6.3～3.2μm（3）精镗（车）：IT8～IT7，Ra：1.6～0.8μm2、刀具：镗刀3、设备：镗床、车床、铣床、钻床4、镗削特点（1）镗削的适应性较强。（2）镗削可有效校正原孔的轴线偏斜。（3）镗削的生产率低。（4）镗刀的制造和刃磨简单，费用低。（5）镗削可加工钢、铸铁和有色金属，不易加工淬火钢和高硬钢。磨孔1、分类：（1）粗磨：IT8～IT7，Ra：1.6～0.8μm（2）精磨：IT7～IT6，Ra：0.4～0.2μm（3）精密磨削：IT5，Ra：0.2～0.025μm2、磨孔的特点（1）磨孔与铰孔①磨孔的适应性较广。②磨孔可纠正孔的轴线歪斜。③磨孔的生产率低。④磨削可加工未淬硬的钢件或铸铁件、淬硬的钢件，但不能加工有色金属材料。⑤磨削适合加工浅孔、阶梯孔、大直径孔和断续表面的孔，不宜于加工深孔、小孔。拉孔1、分类（1）粗拉：IT8～IT7，Ra：1.6～0.8μm（2）精拉：IT7～IT6，Ra：0.8～0.4μm2、拉削的特点（1）精度高，表面粗糙度小。（2）生产率高。（3）不能纠正孔的轴线歪斜。（4）拉削对前道工序要求不高。（5）拉削不能加工台阶孔、盲孔、薄壁零件的孔。研磨孔精度：IT6～IT4，Ra：0.1～0.008μm珩磨孔精度：IT6～IT4，Ra：0.4～0.05μm4.孔加工方案的选择⑴孔加工比外圆加工困难①孔的类型多。②孔的加工难度大。孔是内表面，加工孔的刀具受孔径和长度限制，刚度差；孔加工近似半封闭式切削，散热和排屑条件差，刀具磨损快，孔壁易被划伤。孔的加工方法很多。常用孔加工方法有钻、扩、铰、镗、磨、拉、光整加工等，每一种方法都有一定的应用范围和局限性。孔加工的机床很多。常用机床有钻床、车床、镗床、铣床、磨床、拉床等，同一种孔的加工，可以在几种不同的机床上进行。举例：要求孔的加工精度为IT7级，粗糙度Ra＝1.6～3.2μm，确定孔的加工方案。查可有下面四种加工案：

①钻→扩→粗铰→精铰；

②粗镗一半精镗一精镗；

③粗镗一半精镗一粗磨一精磨；

④钻（扩）一拉。

方案①用得最多，在大批、大量生产中常用在自动机床或组合机床上，在成批生产中常用在立钻、摇臂钻、六角车床等连续进行各个工步加工的机床上。该方案一般用于加工直径较小的孔，工件材料为未淬火钢或铸铁，不适于加工大孔径，否则刀具过于笨重。

方案②用于加工毛坯本身有铸出或锻出的孔，但其直径不宜太小，否则因镗杆太细容易发生变形而影响加工精度，箱体零件的孔加工常用这种方案。

方案③适用于淬火的工件。

方案④适用于成批或大量生产的中小型零件，其材料为未淬火钢、铸铁及有色金属。

平面的加工路线2.工序的集中与分散

确定加工方法以后，就要按生产类型，零件的结构特点和技术要求，机床设备等具体生产条件确定工艺过程的工序数。确定工序数有两种基本原则：

⑴工序分散原则：是将零件各表面的加工分得很细，每道工序的内容很少，极端情况下，每个工序只有一个工步。

特点：工序多，工艺过程长。所使用的工艺设备与装备比较简单，易于调整，有利于选用合理的切削用量，减少基本时间，生产中要求设备数量多，生产面积大，但易于更换产品。

⑵工序集中原则：就是将零件的加工集中在少数几道工序内完成，而每道工序所包含的加工内容很多。

特点：工序少，工艺路线短，简化了生产的计划和组织工作。有利于采用高效的专用设备和工艺装备，生产效率高。但设备、工装投资大、调整、维护复杂、生产准备工作量大，更换新产品因难。

批量小时往往采用在通用机床上工序集中的原则；批量大时，既可按工序分散原则组织流水线生产，也可利用高秤率的专用设备按工序集中原则组织生产。1.加工阶段的划分按加工性质和作用的不同,工艺过程一般可划分为三个阶段：⑴粗加工阶段——主要是切除各加工表面上的大部分余量,所用的精基准的精加工则在本阶段的最初工序中完成。⑵半精加工阶段——为各主要表面的精加工做好准备(达到一定精度要求并留有精加工余量)。并完成一些次要表面的加工。⑶精加工阶段——使各主要表面达到规定的质量要求。

某些精密零件加工时还有精整加工阶段，如：超精磨、镜面磨、研磨和超精加工或滚压、抛光等光整加工。3、加工顺序的安排二点说明：

⑴下列情况可以不划分加工阶段,加工质量要求不高或虽然加工质量要求较高,但毛坯刚性好,精度高的零件,就可以不划分加工阶段,特别是用加工中心加工时,对于加工要求不太高的大型、重型工件,在一次装夹中完成粗加工和精加工,往往也不划分加工阶段。⑵加工阶段的划分不是绝对的，必须根据工件的加工精度要求和工件的刚性来决定。划分加工阶段的作用：

⑴避免毛坯内应力重新分布而影响获得的加工精度。⑵避免粗加工时较大的夹紧力和切削力所引起的弹性变形和热变形对精加工的影响。⑶粗、精加工阶段分开，可较及时地发现毛坯的缺陷。⑷可以合理使用机床，使精密机床能长期地保持其精度。⑸适应加工过程中安排热处理的需要。基准先行先主后次先粗后精先面后孔机械加工工序热处理工序预备热处理消除残余应力处理最终热处理表面装饰性镀层和发兰处理一般安排在粗加工前粗加工、半精加工和精加工之间一般安排在精加工前一般都安排在机械加工完毕后3.加工序顺的安排退火：将钢加热到一定的温度，保温一段时间，随后由炉中缓慢冷却的一种热处理工序。其作用是：消除内应力，提高强度和韧性，降低硬度，改善切削加工性。

应用：

高碳钢采用退火，以降低硬度；

放在粗加工前，毛坯制造出来以后。正火：将钢加热到一定温度，保温一段时间后从炉中取出，在空气中冷却的一种热处理工

序。

注：加热到的一定的温度，其与钢的含C量有关，一般低于固相线200度左右。其作用是：提高钢的强度和硬度，使工件具有合适的硬度，改善切削加工性。应用：

低碳钢采用正火，以提高硬度。放在粗加工前，毛坯制造出来以后。回火：将淬火后的钢加热到一定的温度，保温一段时间，然后置于空气或水中冷却的一种热处理的方法其作用是：稳定组织、消除内应力、降低脆性。常用热处理方法及作用调质处理（淬火后再高温回火）：

其作用：是获得细致均匀的组织，提高零件的综合机械性能。应用：安排在粗加工后，半精加工前。常用于中碳钢和合金钢。时效处理：其作用：是消除毛坯制造和机械加工中产生的内应力。应用：一般安排在毛坯制造出来和粗加工后。常用于大而复杂的铸件。淬火：将钢加热到一定的温度，保温一段时间，然后在冷却介质中迅速冷却，以获得高硬度组织的一种热处理工艺。其作用是：提高零件的硬度。

应用：一般安排在磨削前。渗碳处理：提高工件表面的硬度和耐磨性，可安排在半精加工之前或之后进行。为提高工件表面耐磨性、耐蚀性安排的热处理工序以及以装饰为目的而安排的热处理工序，例如镀铬、镀锌、发兰等，一般都安排在工艺过程最后阶段进行。常用热处理方法及作用

加工表面尺寸精度等级表面粗糙度Ra/um加工方案A、B面0.8车→磨125×125四周侧面0.8铣→磨75×75槽25铣C面3.2粗铣→精铣8×M12-6H钻→攻螺纹Φ10+0.030孔IT83.2钻→铰M12-6H钻→扩→攻螺纹Φ36+0.030孔IT73.2钻→车Φ25+0.0210孔IT71.6钻→半精车→精车B面环形槽Φ103×Φ67×2

25车4×Φ15+0.0190孔IT71.6钻→扩→铰例：试简要安排图示零件的加工工艺过程（小批量）工艺审查序号工序内容定位基准加工设备

平端面打中心孔

端面、外圆

车床

车外圆

中心孔

车床

粗磨外圆

中心孔

外圆磨床

热处理

热处理设备

修研中心孔

两端Ø60外圆中心孔磨床

精磨外圆

中心孔

外圆磨床

钳修

钳工台工艺方案不是唯一的要根据实际择优确定作业：题目有一批轴（材料为45钢），其加工内容有：①粗车；⑧半精车；②车端面钻中心孔；⑨去毛刺；③锻造；⑩粗磨；④调质；⑾精磨；⑤退火；