《机械制造基础》课件2.4 拟定机械加工工艺路线

2.4拟定机械加工工艺路线01零件各表面加工方案的确定03工序集中与工序分散04加工顺序的确定02加工阶段的划分05确定零件的工艺路线

机械加工工艺路线的拟定是制订工艺规程的关键，工艺路线制订得是否合理直接影响到工艺规程的合理性、科学性和经济性。

机械加工工艺规程的制定可分为两部分：首先，拟定零件加工的工艺路线；然后，确定各道工序尺寸及公差、所用设备、切削规范和时间定额等。

拟定零件加工路线，是制定工艺规程的关键，其主要任务是选择各个表面的加工方法和加工方案、确定各个表面的加工先后顺序及整个工艺过程中工序数目多少等。2.4.1零件各表面加工方案的确定

拟定工艺路线时，首先要确定各表面的加工方法。选择表面加工方法和方案，应同时满足加工质量、生产率和经济性等方面的要求。

选择表面加工方法时，一般先根据表面的精度和粗糙度要求选定最终的加工方法，然后再确定精加工前准备工序的加工方法，可以分几步（阶段）来达到此要求，即确定加工方案。表2-9外圆表面加工方案序号加工方案经济精度经济粗糙度Ra/μm适用范围1粗车IT11以下12.5以上适用于淬火钢以外的各种金属2粗车—半精车IT8～103.2～6.33粗车—半精车—精车IT7～80.8～1.64粗车—半精车—精车—滚压（抛光）IT7～80.025～0.25粗车—半精车—磨削IT7～80.4～0.8主要适用于淬火钢，也可以用于非淬火钢，但不宜加工非铁金属6粗车—半精车—粗磨—精磨IT6～70.1～0.47粗车—半精车—粗磨—精磨—超精加工（或轮式超精加工）IT50.012～0.18粗车—半精车—精车—金钢石车IT6～70.025～0.4主要用于要求较高的非铁金属加工9粗车—半精车—粗磨—精磨—超精磨或镜面磨IT5以上0.006～0.025极高精度的外圆加工10粗车—半精车—粗磨—精磨—研磨IT5以上0.006～0.1序号加工方案经济精度经济粗糙度Ra/μm适用范围1粗车IT11以下12.5以上端面加工2粗车—半精车IT8～103.2～6.33粗车—半精车—精车IT7～80.8～1.64粗车—半精车—磨削IT6～80.2～0.85粗刨（或粗铣）IT11以下6.3～12.5一般加工不淬硬平面（端铣Ra值较小）6粗刨（或粗铣）—精刨（或精铣）IT8～101.6～6.37粗刨（或粗铣）—精刨（或精铣）—刮研IT6～70.1～0.8精度要求较高的不淬硬平面，批量大时宜采用方案88以宽刃精刨代替上述刮研IT70.2～0.89粗刨（或粗铣）—精刨（或精铣）—磨削IT70.2～0.8精度要求高的平面加工10粗刨（或粗铣）—精刨（或精铣）—粗磨—精磨IT6～70.025～0.411粗铣—拉IT7～90.2～0.8大批量生产较小的平面（精度由拉刀的精度而定）12粗铣—精铣—磨削—研磨IT5以上0.006～0.1高精度平面表2-10平面加工方案表2-11内孔加工方案序号加工方案经济精度经济粗糙度Ra/μm适用范围1钻IT11以下12.5以上加工未淬火钢及铸铁的实心毛坯，也适用于非铁金属加工。孔径小于15～20mm2钻—铰IT8～101.6～6.33钻—粗铰—精铰IT7～80.8～1.64钻—扩IT10～116.3～12.5加工未淬火钢及铸铁的实心毛坯，也适用于非铁金属加工。孔径大于15～20mm5钻—扩—铰IT8～91.6～3.26钻—扩—粗铰—精铰IT70.8～1.67钻—扩—机铰—手铰IT6～70.2～0.48钻—扩—拉IT7～90.1～1.6大批大量生产（精度由拉刀的精度而定）9粗镗（或扩孔）IT11以下6.3～12.5除淬火钢以外的各种材料，毛坯已有底孔10粗镗（粗扩）—半精镗（精扩）IT9～101.6～3.211粗镗（粗扩）—半精镗（精扩）—精镗（铰）IT7～80.8～1.612粗镗（粗扩）—半精镗（精扩）—精镗—浮动镗刀精镗IT6～70.4～0.813粗镗（粗扩）—半精镗—磨孔IT7～80.2～0.8主要适用于淬火钢，也可用于非淬火钢，但不宜加工非铁金属14粗镗（粗扩）—半精镗—粗磨—精磨IT6～70.1～0.215粗镗—半精镗—精镗—精细镗（金刚镗）IT6～70.05～0.4主要用于要求的非铁金属16钻—扩—粗铰—精铰—珩磨；钻—扩—拉—珩磨；粗镗—半精镗—精镗—珩磨IT6～70.025～0.2适用于很高精度的孔加工17以研磨代替上述方法中的珩磨IT5～60.006～0.1表面加工方案的选择，应同时满足加工质量、生产率和经济性等方面的要求，具体选择时应考虑以下几方面的因素：1)选择能获得相应经济精度的加工方法

例如，加工精度为IT7。表面粗糙度Ra值为0.4µm的外圆柱面，通过精细车削可以达到要求，但不如磨削经济。2)零件材料的加工性能

例如，淬火钢的精加工要用磨削，而有色金属圆柱面精加工时，为避免磨削时磨屑堵塞砂轮，则应采用高速精车或精镗（金刚镗）。3)工件的结构形状和尺寸大小

例如，对于加工精度要求为IT7的孔，采用镗削、铰削、拉削和磨削均可达到要求。但箱体上的孔，一般不宜选用拉孔或磨孔，而宜选择镗孔（大孔）或铰孔（小孔）。4)生产类型

大批量生产时，应采用高效率的先进工艺。5)生产条件

充分利用现有的生产条件。如内孔与平面的拉削、同时加工几个表面的组合铣削或磨削等。这些方法都能大幅度提高生产率，取得很好的经济效果。但是在产量不大的生产条件下，如盲目采用高效率的加工方法及专用设备，则会因设备利用率低造成经济上的较大损失。2.4.2加工阶段的划分1.加工阶段的划分和主要任务主要任务是切除毛坯上各加工表面的大部分加工余量，使毛坯在形状和尺寸上接近零件成品。。粗加工阶段主要任务是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准备，同时也要完成一些次要表面的加工。半精加工阶段主要任务是保证零件各主要表面达到规定的技术要求。若零件技术要求特别高，表面粗糙度要求很高时，应当增加光整加工和超精密加工阶段。精加工阶段当零件的加工质量要求较高时，往往不可能在一个工序内集中完成全部加工工工作，而是要把整个加工过程划分为几个阶段，即粗加工、半精加工和精加工阶段等。各加工阶段的划分和主要任务如下：2.划分加工阶段的作用（1）有利于消除或减少内应力、夹紧力、切削力等变形对加工精度的影响只有划分加工阶段后，粗加工时的各类加工误差就能通过半精加工和精加工得到修正，逐步提高工件的加工精度和表面质量，这样安排容易保证工件的加工质量要求。（2）有利于尽早发现毛坯的缺陷，避免工时浪费毛坯上的各种缺陷在粗加工时就能被及时发现，便于及时修补或报废，避免因盲目加工而造成更大的损失。（3）有利于合理选择和使用设备只有划分加工阶段后，才能充分发挥粗、精加工不同机床设备各自的性能优势，做到合理使用设备，有利于提高粗加工时的生产效率，保证精加工时的精度要求。（4）有利于合理组织生产和安排工艺对于毛坯质量好、加工余量小、刚性好并预先进行消除内应力热处理的工件，加工精度要求不很高时，不一定要划分加工阶段，可将粗加工、半精加工，甚至包括精加工，合并在一道工序中完成，而且各加工阶段也没有严格的区分界限，一些表面可能在粗加工阶段或半精加工阶段完成。2.4.3工序的集中与分散1.工序集中的特点①减少了工序数目，简化了工艺路线，缩短了生产周期。②减少了机床设备、操作工人和生产面积。③一次装夹后可加工许多表面，因此，容易保证零件有关表面之间的相互位置精度。④有利于采用高生产率的专用设备、组合机床、自动机床和工艺装备，从而大大提高了劳动生产率。在通用机床上采用工序集中方式加工，由于换刀及试切时间较多，会降低生产率。⑤采用专用机床设备和工艺装备较多，设备费用大，机床和工艺装备调整费时，生产准备工作量大，对调试、维修人员的技术水平要求高。2.工序分散的特点①工序内容单一，可采用比较简单的机床设备和工艺装备，调整容易。②对操作人员的技术水平要求低。③生产准备工作量小，变换产品容易。④机床设备数量多，工作人员数量多，生产面积大。⑤由于工序数目增多，工件在工艺过程中装卸次数多，对保证零件表面之间较高的相互位置精度不利。3.工序集中与分散的选择①在一般情况下，单件、小批量生产都采用工序集中原则，而大批量生产则应根据现场的设备、人员等各方面条件决定，既可采用工序集中原则，也可采用工序分散原则。②

注意单件、小批量生产与大批量生产采用工序集中的本质区别，前者是在通用设备上主要使用通用工具进行加工；后者必须采用高效专用设备，自动、半自动机床，组合机床等进行加工。若使用通用设备、通用工具进行大批生产，则采用工序分散原则。③根据目前工艺条件和今后工艺发展趋势，随着自动、半自动机床，数控机床，加工中心等的使用日益广泛，应更多采用工序集中的原则制定工艺过程和组织生产，以适应科技发展和高精产品的加工需要。2.4.4加工顺序的确定1.机械加工顺序的安排①基准先行零件加工一般多从精基准的加工开始，再以精基准定位加工其他表面。因此，选作精基准的表面应安排在工艺过程的起始工序先进行加工，以便为后继工序提供精基准。②先粗后精精基准加工好后，整个零件的加工工序是粗加工工序在前，相继进行半精加工、精加工及光整加工，即按先粗后精的原则进行加工。在对重要表面加工之前，有时需要对精基准进行修正，以利于保证重要表面的加工精度。③先主后次在安排加工工序时，首先安排主要表面的加工，再把次要表面的加工工序插入其中。次要表面的加工一般放在主要表面的半精加工之后、精加工之前一次加工完成。④先面后孔对于箱体、底座、支架等零件，平面的轮廓尺寸较大，用它作为精基准加工孔，比较稳定可靠，也容易加工，有利于保证孔的精度。如果先加工孔，再以孔为基准加工平面，则比较困难，加工质量也受到影响。2.热处理工序的安排常用钢质、铸铁工件的热处理工序在工艺过程中的安排如下：①安排在机械加工前的热处理工序有：退火、正火、人工时效等。②安排在粗加工后，半精加工前的热处理工序有：调质、时效、退火等。③安排在半精加工后，精加工前的热处理工序有：渗碳、淬火、高频淬火、去应力退火等。④安排在精加工后的热处理工序有：氮化、接触电加热淬火（如铸铁机床导轨）等。3.表面处理工序的安排

表面处理在工艺过程中的主要目的和作用是：提高工件的抗蚀能力，提高工件的耐磨性，增加工件的导电率和作为一些工序的准备工序，比如发蓝、电镀等。

除工艺需要的表面处理（如工件非渗碳表面的保护性镀铜、非氮化表面的保护性镀锡和镀镍等）视工艺要求而定以外，一般表面处理工序都安排在工艺过程的最后。4.其他工序的安排1）检验工序的安排

检验工序一般安排在粗加工之后，精加工之前；送往外车间之前；重要工序和工时长的工序之前；零件加工结束之后，入库之前。2）表面强化工序

表面强化工序如滚压、喷丸处理等，一般安排工艺过程的最后。3）探伤工序

探伤工序如x射线检查、超声波探伤等多用于零件内部质量的检查，一般安排在工艺过程的开始。4)平衡工序

平衡工序包括动平衡、静平衡，一般安排在精加工之后。5)去毛刺工序

去毛刺工序通常安排在切削加工之后。6)清洗工序

清洗工序一般安排在零件加工结束之后、装配之前。5.数控工序与非数控工序间的衔接有些工件的加工是由普通机床和数控机床共同完成的，数控机床加工工序一般穿插在整个工艺过程之间，应注意解决好数控工序与非数控工序间的衔接。如作为定位基准的孔和面的精度是否满足要求，后道工序的加工余量是否足够等。2.4.5确定零