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1、第八章第八章 机械加工工艺过程的基础知识机械加工工艺过程的基础知识1 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2 工件的安装和夹具工件的安装和夹具3 工件工艺规程的制定工件工艺规程的制定4 典型零件工艺过程典型零件工艺过程第八章第八章 机械加工工艺过程的基础知识机械加工工艺过程的基础知识1 1 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一、生产过程和工艺过程一、生产过程和工艺过程 工艺是指制造产品的技巧、方法和程序。机械制造过程中，工艺是指制造产品的技巧、方法和程序。机械制造过程中，凡是直接改变零件形状、尺寸、相对位置和性能等，使其成凡是直接改变零件形状、尺寸、相对位置和
2、性能等，使其成为成品或半成品的过程，称为机械制造工艺过程。它通常包为成品或半成品的过程，称为机械制造工艺过程。它通常包括零件的制造与机器的装配两部分。括零件的制造与机器的装配两部分。1.1.生产过程生产过程由原材料制成各种零件，并装配成机器的全过程。由原材料制成各种零件，并装配成机器的全过程。包括：原材料的运输、保管，生产准备、毛坯制造、包括：原材料的运输、保管，生产准备、毛坯制造、机械加工、装配、检验、试车、油漆、包装等。机械加工、装配、检验、试车、油漆、包装等。2.2.工艺过程工艺过程 在生产过程中，直接改变原材料的（毛坯）的形状、在生产过程中，直接改变原材料的（毛坯）的形状、尺寸、性能，
3、使之变为成品的过程。尺寸、性能，使之变为成品的过程。工艺过程具体可分为：工艺过程具体可分为：铸造、压力加工、焊接、铸造、压力加工、焊接、机械加工机械加工、热处理、特种加工、热处理、特种加工、电镀、涂覆、装配等工艺过程。电镀、涂覆、装配等工艺过程。3.3.机械加工工艺过程的组成机械加工工艺过程的组成1)1)工序工序 一个（一组）工人，在同一工作地点（同一一个（一组）工人，在同一工作地点（同一机床），对一个（一组）零件所连续完成的机床），对一个（一组）零件所连续完成的那部分工艺过程。那部分工艺过程。2)2)安装安装 3)3)工步工步 工件在一次装夹中所完成的那部分工艺过程。工件在一次装夹中所完成的
4、那部分工艺过程。加工表面、刀具、进给量、转速不变的条件下，所连加工表面、刀具、进给量、转速不变的条件下，所连续完成的那部分工艺过程。续完成的那部分工艺过程。单件、小批量生产：单件、小批量生产：工艺内容工艺内容加工内容加工内容设备设备工序工序安装安装工步工步124车端面；车端面；打中心孔；打中心孔；调头，车另一断面；调头，车另一断面；打中心孔。打中心孔。车床车床229粗车、半精车粗车、半精车40外圆；外圆；粗车、半精粗车、半精车车35外圆；外圆；粗车、半精车粗车、半精车25外圆；外圆；切槽；切槽；倒角；倒角；粗车、半精车粗车、半精车32外圆；外圆；粗车、半精粗车、半精车车20外圆；外圆；切槽；切
5、槽；倒角。倒角。车床车床311铣键槽铣键槽铣床铣床41打毛刺打毛刺523粗磨、精磨粗磨、精磨35外圆；外圆；粗磨、精磨粗磨、精磨25外圆；外圆；调头粗磨、精磨调头粗磨、精磨20外圆；外圆；磨床磨床大批量生产：大批量生产：工艺内容工艺内容加工内容加工内容设备设备工序工序安装安装工步工步111车端面；车端面；打中心孔。打中心孔。铣床铣床215粗车、半精车粗车、半精车40外圆；外圆；粗车、半精粗车、半精车车35外圆；外圆；粗车、半精车粗车、半精车25外圆；外圆；切槽；切槽；倒角。倒角。车床车床314粗车、半精车粗车、半精车32外圆；外圆；粗车、半精粗车、半精车车20外圆；外圆；切槽；切槽；倒角。倒角
6、。411铣键槽铣键槽铣床铣床51打毛刺打毛刺623磨外圆；磨外圆；磨外圆；磨外圆；调头磨外圆；调头磨外圆；磨床磨床二、生产纲领和生产类型二、生产纲领和生产类型1.1.生产纲领生产纲领2.2.生产类型生产类型生产纲领生产纲领 产品的年产量。产品的年产量。生产纲领生产纲领产品的年产量产品的年产量废品率废品率备品备品每台产品中该零件的数量每台产品中该零件的数量1)1)单件生产单件生产 2)2)成批生产成批生产 3)3)大量生产大量生产 单个的制造某一种零件，很少重复、甚至不重复生产。单个的制造某一种零件，很少重复、甚至不重复生产。如：大型机械、试制品、修配件等。如：大型机械、试制品、修配件等。成批的
7、制造某一相同的零件，每隔一定时间又重复生产。成批的制造某一相同的零件，每隔一定时间又重复生产。小批生产：小批生产：中批生产：中批生产：大批生产：大批生产：在大多数工作地点，经常重复地进行一在大多数工作地点，经常重复地进行一种零件某一工序的生产。种零件某一工序的生产。生产类型生产类型同一零件的年产量（件）同一零件的年产量（件）重型重型中型中型小型小型单件生产单件生产55101010010001000500050005000050000生产类型的划分：生产类型的划分：单件、小批生产单件、小批生产成批生产成批生产大批大量生产大批大量生产机床设备机床设备通用（万能）的设通用（万能）的设备备通用和部分专
8、用设通用和部分专用设备备广泛使用高效专用广泛使用高效专用设备设备夹具夹具通用夹具通用夹具广泛使用专用夹具广泛使用专用夹具广泛使用高效专用广泛使用高效专用夹具夹具刀具和量具刀具和量具一般刀具和通用量一般刀具和通用量具具部分的采用专用刀部分的采用专用刀具和量具具和量具广泛采用高效率专广泛采用高效率专用刀具和量具用刀具和量具毛坯毛坯木模手工造型和自木模手工造型和自由锻造由锻造部分的采用机器造部分的采用机器造型和模锻型和模锻机器造型、压力铸机器造型、压力铸造、模锻、滚锻等造、模锻、滚锻等对工人的技术要求对工人的技术要求高高一般一般操作工操作工低低调整工调整工高高各种生产类型的特征和要求：各种生产类型的
9、特征和要求：2 工件的安装和夹具工件的安装和夹具定位定位夹紧夹紧=安装安装+一、工件的安装一、工件的安装1.1.直接安装法直接安装法工件直接安装在机床工作台或通用夹具上。工件直接安装在机床工作台或通用夹具上。找正比较费时，定位精度的高低主要取决于所有工具找正比较费时，定位精度的高低主要取决于所有工具或仪表的精度，以及工人的技术水平。或仪表的精度，以及工人的技术水平。所以：定位精度不易保证，生产率低，仅适用于单件小所以：定位精度不易保证，生产率低，仅适用于单件小批量生产。批量生产。2.2.利用专用夹具安装法利用专用夹具安装法工件安装在为其加工专门设工件安装在为其加工专门设计和制造的夹具上中。计和
10、制造的夹具上中。所以：定位精度高，生产率高，所以：定位精度高，生产率高，适用于大批量生产。适用于大批量生产。二、夹具简介二、夹具简介夹具夹具是加工工件时，为完成某道工序，用来正确迅速安装工是加工工件时，为完成某道工序，用来正确迅速安装工件的装置。件的装置。所以：定位精度不易保证，生产率低，仅适用于单件小所以：定位精度不易保证，生产率低，仅适用于单件小批量生产。批量生产。2)2)专用夹具专用夹具 为某一特定零件的特定工序专门设计和制造的夹具为某一特定零件的特定工序专门设计和制造的夹具。所以：定位精度高，生产率高，适用于大批量生产。所以：定位精度高，生产率高，适用于大批量生产。3)3)其它夹具其它
11、夹具 可调夹具；组合夹具；随行夹具等可调夹具；组合夹具；随行夹具等。1)1)通用夹具通用夹具 已标准化的夹具。如：三爪卡盘、四爪卡盘、平口虎钳等。如：三爪卡盘、四爪卡盘、平口虎钳等。1.1.夹具的种类夹具的种类2.2.夹具的组成夹具的组成工件工件挡铁挡铁V V形块形块夹紧机构夹紧机构钻套钻套夹具体夹具体1)1)定位元件及装置定位元件及装置 夹具上用来确定工件正确位置的元件及装置。夹具上用来确定工件正确位置的元件及装置。2)2)夹紧机构及装置夹紧机构及装置 3)3)导向及对刀元件导向及对刀元件5)5)其它元件及装置其它元件及装置 4)4)联接元件联接元件6)6)夹具体夹具体 夹具上工件定位后，将
12、其夹紧以承受切削力等作用的机夹具上工件定位后，将其夹紧以承受切削力等作用的机构或装置。构或装置。夹具上用来对刀和引导刀具进入正确加工位置的元件。夹具上用来对刀和引导刀具进入正确加工位置的元件。分度机构、导向键、平衡块等。分度机构、导向键、平衡块等。夹具上用来确定夹具和机床正确位置的元件。夹具上用来确定夹具和机床正确位置的元件。是夹具的基准零件。是夹具的基准零件。3 3 工件工艺规程的制定工件工艺规程的制定 为了保证产品质量、提高生产效率和经济效益，须根据为了保证产品质量、提高生产效率和经济效益，须根据具体生产条件拟定合理的工艺过程，用图表（或具体生产条件拟定合理的工艺过程，用图表（或 文字）的
13、文字）的形式写成文件形式写成文件 工艺规程。工艺规程。一、对加工零件进行工艺分析一、对加工零件进行工艺分析1.1.检查零件的图纸是否完整正确；检查零件的图纸是否完整正确；2.2.审查零件材料的选择是否恰当；审查零件材料的选择是否恰当；3.3.审查零件的结构工艺性；审查零件的结构工艺性；4.4.分析零件的技术要求；分析零件的技术要求；二、选择毛坯二、选择毛坯三、确定加工余量三、确定加工余量1.1.确定毛坯的种类；确定毛坯的种类；毛坯毛坯 锻件、铸件、型材、焊接件等。锻件、铸件、型材、焊接件等。2.2.确定毛坯的形状；确定毛坯的形状；加工余量：为了得到一个合格的零件，必须从毛坯上切去加工余量：为了
14、得到一个合格的零件，必须从毛坯上切去的那层金属。的那层金属。毛坯尺寸与零件图的相应设计尺寸之差毛坯尺寸与零件图的相应设计尺寸之差 加工加工总余量总余量相邻两道工序的工序尺寸之差相邻两道工序的工序尺寸之差 工序余量工序余量总余量总余量 =工序余量之和工序余量之和余量的大小余量的大小 与生产类型有关与生产类型有关 与生产方法有关与生产方法有关 与零件的形状和尺寸有关与零件的形状和尺寸有关 与工序有关与工序有关加工外圆面：加工外圆面：粗车：粗车：35mm35mm精车：精车：11.6mm11.6mm磨削粗磨：粗磨：0.30.5mm0.30.5mm精磨：精磨：0.1mm0.1mm以下以下目的：为了切除上
15、一道工序所留下来的加工误差和表面缺陷，目的：为了切除上一道工序所留下来的加工误差和表面缺陷，从而提高工件的加工精度、减小表面粗糙度。从而提高工件的加工精度、减小表面粗糙度。确定加工余量的方法：确定加工余量的方法：1)1)估算法估算法 2)2)查表法查表法 3)3)计算法计算法 仅适用单件、小批量生产。仅适用单件、小批量生产。适用一般的加工生产。应用最广泛。适用一般的加工生产。应用最广泛。适用大批量生产和自动机床及数控机床加工。适用大批量生产和自动机床及数控机床加工。四、定位基准的选择四、定位基准的选择1.1.基准的概念及分类；基准的概念及分类；1)1)基准基准 在产品的设计、制造和装配过程中，
16、在零件图、工艺图在产品的设计、制造和装配过程中，在零件图、工艺图和装配图上作为和装配图上作为依据依据的点、线、面。的点、线、面。2)2)基准的分类基准的分类 设计基准：设计基准：在零件图上（设计图样上）所使用的基准。在零件图上（设计图样上）所使用的基准。工艺基准工艺基准：在工艺过程中所依据的基准。在工艺过程中所依据的基准。定位基准：定位基准：装配基准：装配基准：测量基准：测量基准：装配时，用来确定零件、部件在产品中装配时，用来确定零件、部件在产品中的相对位置所依据的基准。的相对位置所依据的基准。在加工过程中，用作工件定位的基准。在加工过程中，用作工件定位的基准。测量工件被加工表面尺寸和相测量工
17、件被加工表面尺寸和相互位置所依据的基准。互位置所依据的基准。2.2.定位基准的选择定位基准的选择1)1)工件的六点定位原理工件的六点定位原理 注意：定位支承点限制工件自由度时，必须使支承点定位支承点限制工件自由度时，必须使支承点与工件定位基准面始终紧密贴紧。与工件定位基准面始终紧密贴紧。一个支承点只限制工件的一个自由度，工件的同一个支承点只限制工件的一个自由度，工件的同一自由度只能有一个支承点限制。一自由度只能有一个支承点限制。夹紧夹紧 定位定位2 2）定位现象分析）定位现象分析 完全定位完全定位工件在夹具中六个自由度都被限制，工件具有唯一确定工件在夹具中六个自由度都被限制，工件具有唯一确定的
18、位置。的位置。ABCAC 不不完全定位完全定位工件在夹具中被限制的自由度数工件在夹具中被限制的自由度数少于六个，仍能保证加工质量。少于六个，仍能保证加工质量。A 欠定位欠定位 过定位过定位只限制：夹具中用夹具中用两个或两个以上两个或两个以上 的支承点的支承点重复限制工件的某一个自由度。重复限制工件的某一个自由度。2 2）定位基准的选择）定位基准的选择（1 1）粗基准的选择粗基准的选择 粗基准粗基准 没有经过切削加工就被用作定位基准的表面。没有经过切削加工就被用作定位基准的表面。AC保证各重要加工表面都有足够的加工余量保证各重要加工表面都有足够的加工余量保证加工表面与非加工表面之间的相互位置精度
19、保证加工表面与非加工表面之间的相互位置精度 选取非加工表面为粗基准；选取非加工表面为粗基准；若工件必须首先保证若工件必须首先保证某重要表面的加工余量均匀某重要表面的加工余量均匀，则应选择该表面为粗基准。则应选择该表面为粗基准。选取与加工表面相互位置精度高的表面为粗基准；选取与加工表面相互位置精度高的表面为粗基准；在同一尺寸方向上，粗基准只允许使用一次。在同一尺寸方向上，粗基准只允许使用一次。（2 2）精基准的选择精基准的选择 精基准精基准 经过切削加工才用作定位基准的表面。经过切削加工才用作定位基准的表面。“基准基准”重合原则；重合原则；尽可能选用设计基准为定位基准。可以避免由于基准不重尽可能
20、选用设计基准为定位基准。可以避免由于基准不重合而引起的定位误差。合而引起的定位误差。选作粗基准的表面应尽量平整、光洁，选作粗基准的表面应尽量平整、光洁，不应有飞边、不应有飞边、浇口、冒口及其它缺陷，浇口、冒口及其它缺陷，以便定位准确、夹紧可靠。以便定位准确、夹紧可靠。“基准同一基准同一”原则；原则；“互为基准互为基准”原则；原则；1、2 轴颈3、4 锥孔 选精基准的表面应能保证零件定位准确、夹紧可靠。选精基准的表面应能保证零件定位准确、夹紧可靠。五、工艺路线的拟定五、工艺路线的拟定1.1.确定加工方案确定加工方案加工一个直径加工一个直径25H725H7表面粗糙度表面粗糙度Ra0.8mRa0.8
21、m的孔。的孔。可有四种加工方案：可有四种加工方案：a.a.钻孔钻孔-扩孔扩孔-粗绞粗绞-精绞；精绞；b.b.钻孔钻孔-粗镗粗镗-半精镗半精镗-磨削；磨削；c.c.钻孔钻孔-粗镗粗镗-半精镗半精镗-精镗精镗-精细镗；精细镗；d.d.钻钻-粗拉粗拉-精拉精拉。应根据零件加工表面的特点和产量等条件，确定采用其应根据零件加工表面的特点和产量等条件，确定采用其中一种加工方案。中一种加工方案。2.2.加工阶段的划分；加工阶段的划分；粗加工阶段：粗加工阶段：切除各加工表面上的大部分余量，并做切除各加工表面上的大部分余量，并做出精基准。出精基准。生产率生产率 半精加工阶段半精加工阶段：减小粗加工留下的误差，为
22、主要表面减小粗加工留下的误差，为主要表面的精加工作好准备，并完成一些次要表面的加工。的精加工作好准备，并完成一些次要表面的加工。精加工阶段精加工阶段：保证各主要表面达到图纸规定的要求。保证各主要表面达到图纸规定的要求。光整加工阶段光整加工阶段：进一步减小表面粗糙度、提高精度。进一步减小表面粗糙度、提高精度。划分加工阶段的目的：划分加工阶段的目的：保证加工质量；保证加工质量；及早发现毛坯的缺陷；及早发现毛坯的缺陷；合理使用设备合理使用设备 便于组织生产。便于组织生产。3.3.加工顺序的安排加工顺序的安排1)1)切削加工工序的安排切削加工工序的安排 先粗后精；先粗后精；先基准后其它；先基准后其它；
23、先主后次；先主后次；先面后孔。先面后孔。2)2)热处理工序的安排热处理工序的安排 预备热处理：预备热处理：安排在机械加工之前。安排在机械加工之前。最终热处理：最终热处理：安排在半精加工之后，磨削加工之前。安排在半精加工之后，磨削加工之前。时效热处理时效热处理：安排在粗加工之后。安排在粗加工之后。3)3)检验工序的安排检验工序的安排 零件从一个车间送往另一个车间的前后；零件从一个车间送往另一个车间的前后；零件粗加工阶段结束之后；零件粗加工阶段结束之后；重要工序加工的前后；重要工序加工的前后；零件全部加工结束之后。零件全部加工结束之后。六、机床与工艺装备的选择六、机床与工艺装备的选择1.1.机床的
24、选择机床的选择 机床的精度应与工序要求的精度相适应；机床的精度应与工序要求的精度相适应；机床的生产率应与该零件生产类型相适应；机床的生产率应与该零件生产类型相适应；机床的加工尺寸范围应与零件的外形尺寸相适应；机床的加工尺寸范围应与零件的外形尺寸相适应；应符合本厂现有的实际情况。应符合本厂现有的实际情况。2.2.工艺装备的选择工艺装备的选择 夹具的选择；夹具的选择；刀具的选择；刀具的选择；量具的选择；量具的选择；七、工艺文件的编制七、工艺文件的编制1.1.机械加工工艺过程卡片机械加工工艺过程卡片2.2.机械加工工序卡片机械加工工序卡片2.2.机械加工工艺（综合）卡片机械加工工艺（综合）卡片用于单
25、件、小批生产中。用于大批大量生产中。用于成批生产中。4 4 典型零件工艺过程典型零件工艺过程一、轴类零件一、轴类零件材料：45淬火硬度：HRC40501.1.零件各主要部分的技术要求零件各主要部分的技术要求1 1）在）在 的轴段上装滑动齿轮，并开有键槽；的轴段上装滑动齿轮，并开有键槽；2 2）和和 的两段为轴颈，支承于箱体的轴的两段为轴颈，支承于箱体的轴承孔中；承孔中；3 3）表面粗糙度值）表面粗糙度值RaRa均为均为0.8 0.8 mm；4 4）工件材料为）工件材料为4545钢，淬火硬度为钢，淬火硬度为40504050。2.2.工艺分析工艺分析该零件各的配合表面本身均有一定的精度（相当于该零
26、件各的配合表面本身均有一定的精度（相当于IT7IT7）和）和粗糙度要求。粗糙度要求。根据对各表面的具体要求，可采用如下的加工方案：根据对各表面的具体要求，可采用如下的加工方案：粗车粗车半精车半精车热处理热处理粗磨粗磨精磨精磨轴上的键槽可在立铣床上铣出。轴上的键槽可在立铣床上铣出。3.3.基准的选择基准的选择为了保证各配合表面的位置精度，为了保证各配合表面的位置精度，选择轴线（轴两端的选择轴线（轴两端的中心孔）为粗、精基准。中心孔）为粗、精基准。4.4.工艺过程工艺过程单件、小批量生产：单件、小批量生产：工序号工序号工序工序名称名称加工内容加工内容基准基准设备设备1 1车车车端面；车端面；打中心
27、孔；打中心孔；调头，车另一断面；调头，车另一断面；打中心孔。打中心孔。车床车床2 2车车粗车、半精车粗车、半精车4040外圆；外圆；粗车、半精车粗车、半精车3535外圆；外圆；粗车、半精车粗车、半精车2525外圆；外圆；切槽；切槽；倒角；倒角；粗车、半精车粗车、半精车3232外圆；外圆；粗车、半精车粗车、半精车2020外圆；外圆；切槽；切槽；倒角。倒角。轴线轴线（外（外圆）圆）车床车床3 3铣铣 铣键槽铣键槽轴线轴线铣床铣床4 4打毛刺打毛刺5 5热热淬火回火至淬火回火至HRC4050HRC40506 6钳钳修研中心孔修研中心孔7 7磨磨磨磨3535外圆；外圆；磨磨2525外圆；外圆；调头磨调头磨2020外圆；外圆；轴线轴线磨床磨床8 8检检按图纸要求检验按图纸要求检验一、套类零件一、套类零件