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1、培训教材培训教材机械加工工艺（二）机械加工工艺（二）机械加工工艺（二）机械加工工艺（二）-（切削部分）20162016年年1010月月 主讲：刘伟主讲：刘伟机械加工工艺过程的基本概念第一章第一章机械加工方法和设备简介基准、基准系基准形体机械加工工艺规程机械加工中的夹具、量具、刀具表面粗糙度、形位公差机械加工案例第二章第二章第三章第三章第四章第四章第五章第五章第六章第六章第七章第七章目录4.1 4.1 工艺人员的基本技能要求工艺人员的基本技能要求4.2 4.2 工件工艺规程的制定工件工艺规程的制定4.3 4.3 工件的安装工件的安装4.4 4.4 夹具选用夹具选用4.5 4.5 典型零件工艺过程
2、典型零件工艺过程第四章第四章 机械加工工艺规程机械加工工艺规程1 1、逻辑性强，善于分析图形和数据；、逻辑性强，善于分析图形和数据；2 2、具备几何、代数、微积分、英语、等基础知识；、具备几何、代数、微积分、英语、等基础知识；3 3、具备机械制图、具备机械制图、机械原理、机械原理、材料力学、材料学、计量材料力学、材料学、计量学等专业知识；学等专业知识；4 4、实践和现场经验，以及不断累积的过程；、实践和现场经验，以及不断累积的过程；5 5、基本的电脑操作，会机械和工艺制图软件等、基本的电脑操作，会机械和工艺制图软件等4.1 4.1 工艺人员的基本技能要求工艺人员的基本技能要求为了保证产品质量、
3、提高生产效率和经济效益，须根据具体生产条件为了保证产品质量、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（或拟定合理的工艺过程，用图表（或 文字）的形式写成文件文字）的形式写成文件 工艺规程。工艺规程。对加工零件进行工艺分析主要有以下步骤：主要有以下步骤：选择毛坯确定加工余量定位基准的选择一)二)三)四)工艺路线的拟定机床与工艺装备的选择工艺文件的编制七)五)六)4.2 4.2 工件工艺规程的制定工件工艺规程的制定1.检查零件的图纸是否完整正确；2.审查零件材料的选择是否恰当；3.审查零件的结构工艺性；4.分析零件的技术要求；一一)、对加工零件进行工艺分析、对加工零件进
4、行工艺分析1.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.确定毛坯的形状；圆形、方形、异型圆形、方形、异型二二)、选择毛坯、选择毛坯三三)、确定加工余量、确定加工余量加工余量：为了得到一个合格的零件，必须从毛坯上切去的那层金属。工序余量：相邻两道工序的工序尺寸之差总余量：工序余量之和基准的概念及分类：基准的概念及分类：在零件图上（设计图样上）所使用的基准。在工艺（图纸）过程中所依据的基准。定位基准：装配基准：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。在加工过程中，用作工件定位的基准。被加工表面尺寸和相互位置所依据的基准。设计基准工艺基准
5、加工基准检测基准四四)、定位基准的选择、定位基准的选择端面B基准端面C基准1.1.确定加工方案确定加工方案加工一个直径25H7表面粗糙度Ra0.8m的孔。可有四种加工方案：a.钻孔-扩孔-粗绞-精绞；b.钻孔-粗镗-半精镗-磨削；c.钻孔-粗镗-半精镗-精镗-精细镗；d.钻-粗拉-精拉。应根据零件加工表面的特点和产量等条件，确定采用其中一种加工方案。五五)、工艺路线的拟定、工艺路线的拟定 粗加工阶段：切除各加工表面上的大部分余量，并做出精基准。半精加工阶段：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。精加工阶段：保证各主要表面达到图纸规定的要求。光整加工阶段：进
6、一步减小表面粗糙度、提高精度。划分加工阶段的目的：保证加工质量；及早发现毛坯的缺陷；合理使用设备；便于组织生产。2.2.加工阶段的划分；加工阶段的划分；1)切削加工工序的安排(1)先粗后精；(2)先基准后其它；(3)先主后次；(4)先面后孔。2)热处理工序的安排 3)检验工序的安排(1)零件从一个车间送往另一个车间的前后；(2)零件粗加工阶段结束之后；(3)重要工序加工的前后；(4)零件全部加工结束之后；(5)工序加工中重要尺寸的首件检验。(1)预备热处理：安排在机械加工之前。(2)最终热处理：安排在半精加工之后，磨削加工之前。(3)时效热处理：安排在粗加工之后。3.3.加工顺序的安排加工顺序
7、的安排1.1.机床的选择机床的选择 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；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；刀具的选择；量具的选择。六）、机床与工艺装备的选择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3.3.机械加工工艺（综合）卡片机械加工工艺（综合）卡片用于单件、小批生产中。用于大批大量生产中。用于成批生产中。七）、工艺文件的编制定位定位 +夹紧夹紧 =安装安装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
8、主要取决于所有工具或仪表的精度，以及工人的技术水平。所以：定位精度不易保证，生产率低，仅适用于单件小批量生产。1）直接安装法2）专用夹具安装法工件安装在为其加工专门设计和制造的夹具上中。所以：定位精度高，生产率高，适用大批量生产。4.3 4.3 工件的安装工件的安装4.4 4.4 典型零件工艺过程典型零件工艺过程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64外圆；外圆；粗车、半精粗车、半精车车56外圆；外圆；粗车、半精车粗车、半精车36外
9、圆；外圆；切槽；切槽；倒角；倒角；粗车、半精车粗车、半精车48外圆；外圆；粗车、半精粗车、半精车车30外圆；外圆；切槽；切槽；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56外圆；外圆；粗磨、精磨粗磨、精磨36外圆；外圆；调头粗磨、精磨调头粗磨、精磨30外圆；外圆；磨床磨床单件、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64外圆；外圆；粗车、半精粗车、半精车车56外圆；外圆；粗车、半精车粗车、半精车36外圆；外圆；切槽；切槽；倒角。倒角
10、。车床车床314粗车、半精车粗车、半精车48外圆；外圆；粗车、半精粗车、半精车车30外圆；外圆；切槽；切槽；倒角。倒角。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；磨床磨床工序是否合理？大批量生产：第五章第五章 机械加工中的夹具、量具机械加工中的夹具、量具5.1 夹具定义5.2 夹具分类5.3 夹具组成5.4 选用夹具准则5.5 量具定义5.6 量具分类5.7 选用量具准则5.8 切削三要素5.9 常用刀具材料 机械制造过程中用来固定加工对象，使之占有正确的位置，以接受施工或检测的装置。从广义上说，在工艺过程中的任何工序，用来迅速、
11、方便、安全地安装工件的装置，都可称为夹具。例如焊接夹具、检验夹具、装配夹具、机床夹具等。其中机床夹具最为常见，常简称为夹具。夹具通常由定位元件、夹紧装置、对刀引导元件、分度装置、连接元件以及夹具体（夹具底座）等组成。夹具夹具加工工件时，为完成某道工序，用来正确加工工件时，为完成某道工序，用来正确迅速安装工件的装置。迅速安装工件的装置。5.1 5.1 夹具定义夹具定义特点：定位精度不易保证，生产率低，仅适用于单件小批量生产。特点：定位精度不易保证，生产率低，仅适用于单件小批量生产。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。特点：定位精度高，生产率高，适用于大批量生
12、产。特点：定位精度高，生产率高，适用于大批量生产。3 3、可调夹具、可调夹具可以更换或调整元件的专用夹具。1 1、通用夹具、通用夹具 已标准化的夹具。如：如：如机用虎钳、卡盘、分度头和回转工作台等，有很大的通用性，能较好地适应加工工序和加工对象的变换，其结构已定型，尺寸、规格已系列化，其中大多数已成为机床的一种标准附件。为某种产品零件在某道工序上的装夹需要而专门设计制造，服务对象专一，针对性很强，一般由产品制造厂自行设计。4 4、组合夹具、组合夹具由不同形状、规格和用途的标准化元件组成的夹具，适用于新产品试制和产品经常更换的单件、小批生产以及临时任务。5.2 5.2 夹具分类夹具分类工件工件挡
13、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，将其夹紧以承受切削力等作用的机构或装置。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。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。1)1)定位元件及装置定位元件及装置
14、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。是夹具的基准零件。是夹具的基准零件。5.3 5.3 夹具组成夹具组成1.满足使用过程中工件定位的安全型、经济性、稳定性和可靠性；2.有足够的承载或夹持力度以保证工件在工装夹具上进行的施工过程；同时不能因更换夹紧点而破坏夹具或工件定位精度；3.满足装夹过程中的简单与快速操作；4.易损零件必须是可以快速更换的结构，最好不需要使用其它工具进行更换；5.满足夹具在调整或更换过程中重复定位的可靠性；6.能定向安装，协调零件定位面与机床之间保持一定的坐标尺寸联系；7.夹具要做得尽可能开敞，因此夹紧机构元件与加工面之间应保持一定
15、的安全距离，同时要求夹紧机构元件能低则低，以防止夹具在加工过程中发生碰撞。5.4 5.4 夹具夹具设计、选用准则夹具夹具设计、选用准则8.尽可能的避免结构复杂、成本昂贵；9.尽可能选用质量可靠的标准品作组成零件；优先采用通用、万能组合夹具，10.满足夹具使用国家或地区的安全法令法规；11.设计方案遵循手动、气动、液压、伺服的依次优先选用原则；小批或成批生产时可考虑采用专用夹具，在生产批量较大时可考虑采用多工位夹具和气动；液压夹具。12.形成公司内部产品的系列化和标准化。measuring tool量具量具量具量具定义：以一定形式复现量值的计量器具。量具是实物量具的简称，它是一种在使用时具有固定
16、形态、用以复现或提供给定量的一个或多个已知量值的器具。例如砝码、标准电池、色温灯、电阻器、量块、信号发生器以及(单值或多值的、带或不带标尺的)量器等都是量具。量具一般不带指示器，也不含有测量过程中的运动部件，而由被计量对象本身形成指示器。例如计量液体容量的量器，就是利用液体上的上部端面作为指示器，可调量具虽然有指示器件，但它是供量具调整用而不是供计量时作指示用，如在信号发生器中的计量就是如此。5.5 5.5 量具定义量具定义也称万能量具。一般指由量具厂统一制造的通用性量具。如直尺、角度块、卡尺等。也或称非标量具。指专门为检测工件某一技术参数而设计制造的量具。如内外沟槽卡尺、钢丝绳卡尺、步距规等
17、量具是以固定形式复现量值的测量器具。量具是测量零件的尺寸、角度、形状精度和相互位置精度等所用的测量工具。常用游标量具包括:游标卡尺、深度游标卡尺、高度游标卡尺、千分尺以及百分表等。通用量具专用量具游标量具5.6 5.6 量具分类量具分类保证测量的准确性按加工方法和数量选用计量器具的性能指标是选用计量器具的主要依据，性能指标中以示值误差.示值变动性和回程误差为主。批产以专用量具，量规和专用仪器为主。大批产选用高效率的机械化，自动化的专用测量仪器。根据零件的结构,特性,大小,形状,重量,材料,刚性和表面粗糙度选用计量器具。如现代机器制造业生产自动化，要求测量自动化。动态测量要比静态测量复杂。根据零
18、件性质选用按所处的状态选用1.2.3.4.5.7 5.7 选用量具准则选用量具准则 5.8 5.8 切削用量三要素切削用量三要素切削速度、切削深度（背吃刀量）、进给量（走刀量）称为切削用量三要素。（1）切削速度 V(m/min)工件上待加工表面的圆周速度（主运动的线速度）称为切削速度。公式：V=Dn/1000 m/min V：切削速度；D：工件待加工面的直径（mm）；n：机床的转速 （r/min）通常是根据切削深度计算机床主轴转速。（2）切削深度 ap（mm）工件的待加工面与已加工面之间的垂直距离称切削深度。（3）进给量f(mm/r)工件每转一周时，车刀沿进给方向的移动量称进给量。碳素工具钢：
19、如T7、T8、T9T13等。适合于制造简单的手工工具，如锉刀、锯条等；合金工具钢：在碳素工具钢中加入少量的钨、铬、锰、硅等元素，耐热性较低，如9SiCr等，适合于制造低速成型刀具，如丝锥；高速钢：含较多的钨、铬、钒等合金元素、常用的有：W18Cr4V、W6Mo5Cr4V等。适合于制造中速精加工刀具；硬质合金：成分由WC、TiC和Co组成，采用烧结方法获得。5.9 5.9 常用刀具材料常用刀具材料常用的硬质合金有：钨钴钛类（牌号YT）硬质合金：适合于加工钢等塑性材料，其代号有YT5、YT15、YT30等，粗加工用YT5,精加工用YT30;钨钴类（牌号YG）硬质合金：适合于加工铸铁、青铜等脆性材料
20、，其代号有YG3、YG6、YG8等，粗加工用YG8，精加工用YG3。5.9.1 5.9.1 常用合金刀具材料常用合金刀具材料第六章第六章 表面粗糙度、形位公差表面粗糙度、形位公差6.1 表面粗糙度的概念6.2 表面粗糙度对零件的影响6.3 表面粗糙度主参数评定6.5 表面粗糙度的检测6.4 表面粗糙度的表面特征及应用6.6 形位公差 表面粗糙度反映的是零件被加工表面上的微观几何形状误差。它主要由加工过程中刀具和零件表面间的摩擦、切削分离时表面金属层的塑性变形以及工艺系统的高频振动等原因形成的。表面粗糙度不同于主要由机床几何精度方面的误差引起的表面宏观几何误差；也不同于在加工过程中主要由机床-刀
21、具-工件系统的振动、发热、回转体不平衡等因素引起的介于宏观和微观几何形状误差之间的表面波度，而是指加工表面上具有的较小间距和峰谷所组成的微观几何形状特性。表面粗糙度、表面波度、形状误差这三种分类还没有严格的标准。通常按波形起伏间距和幅度h比值来划分。小于40时，为表面粗糙度，40-1000时为表面波度；大于1000时为形状误差。h6.1 表面粗糙度的概念6.2 表面粗糙度对零件的影响1）对摩擦和磨损影响。表面越粗糙，磨损越快；2）对配合性质影响。表面越粗糙，配合越不稳定；3）对疲劳强度影响。表面越粗糙，疲劳强度越低；4）对接触刚度的影响。表面越粗糙，接触刚度越低；5）对耐腐蚀性能影响。表面越粗
22、糙，越容易引起表面锈蚀；6）对密封性、外观质量和表面涂层都有很大影响。表面粗糙度对零件使用性能的影响主要有以下几个方面：6.3 表面粗糙度主参数评定6.3.1 轮廓算术平均偏差 Ra在取样长度内，被测实际轮廓上各点至基准线距离Yi的绝对值的算术平均值。近似等于RyYp1Yp2Yp3Yp4Yp5Yv1Yv2Yv3Yv4Yv5y1y2Lyi6.4 表面粗糙度的表面特征及应用Ra第一系列：0.012、0.025、0.050、0.100、0.20、0.40、0.80、1.6、3.2、6.3、12.5、25、50、100表面微观特性Ra加工方法应用举例粗糙可见微见刀痕10粗车、粗铣、毛锉、锯断倒角、钻孔
23、、键槽底面半光表面微见加工痕迹5-10车、铣、钻、镗、粗铰普通配合表面，退刀槽微见加工痕迹2.5-5车、铣、镗、拉、磨配合无要求的表面看不清加工痕迹1.25-2.5车、铣、镗、拉、磨齿轮的工作面、箱体镗孔表面光表面可辨加工痕迹方向0.63-1.25车、镗、铣、磨、精铰圆柱销、导轨面微辩加工痕迹方向0.32-0.63精铰、精镗、磨高精度导轨面、重要配合面不可辨加工痕迹方向0.16-0.32精磨、研磨、超精加工精密机床主轴及光表面暗、亮光泽面0.16精磨、研磨、抛光量规、气缸等注：当Ra=0.80时，普通的车、铣已经难以加工1）比较法：被测表面与粗糙度样板比较 2）光切法：光切显微镜3）干涉法：干涉显微镜4）轮廓法：电动轮廓仪5）扫描法：激光或红外扫轮廓扫描仪6.5 表面粗糙度的检测6.6 形位公差7.1 一轴类零件的加工工艺第七章 械加工案例常规加工法：数控铣或加工中心7.2 车床工艺的改进