课3-机械加工工艺规程的制订

• 2 具有残余应力的毛坯工件， 粗加工以后，由于内应力重新 分布，也会引起变形。所以必 须通过半精加工和精加工等各 道工序，逐渐减少加工余量， 逐步提高加工精度和表面粗糙 度，最后达到规定的技术要求。
•
3 粗加工后可及早发现毛坯的 缺陷，及时进行处理。 • 4 划分加工阶段，把粗糙度要 求高的表面加工工序放在工艺过 程的末了，以免在安装和运输中， 损坏已加工好的表面。
• (1)作为基准的点、线、面在工件上不一定 具体存在(例如，孔的中心、轴心线、基准 中心平面等)，而常由某些具体的表面来体 现。这些表面就可称为基面。 • (2)作为基准，可以是没有面积的点和线， 及很小的面；但是代表这种基准的点和线的 工件上具体的基面总是有一定面积的。 • (3)上面所分析的都是尺寸关系的基准问题。 表面位置精度(平行度、垂直度等)的关系也 是一样。
(a) (b) 图1-21 床身导轨面加工的两种定位方法的比较
• 图中：Φ 100mm外圆余量
为14mm，Φ 50mm外圆余 量为8mm，毛坯大、小外 圆有5mm偏心。此时应选 Φ 58mm外圆为粗基准面，
阶梯轴
先加工Φ 114毫米外圆，然
后以车过的外圆为精基准 面，加工Φ 58mm外圆。这 样可以保证Φ 50mm外圆有 足够的余量，反之Φ 50mm
• 上述原则常常互相矛盾，甚至同一个原则内 亦存在彼此矛盾的表面 • 应该注意：由于粗基面的定位精度很低，所 以粗基面在同一尺寸方向上通常只允许使用 一次，否则定位误差太大。 • 定位基面的选择原则是从生产实践中总结出 来的，在保证加工精度的前提下，使定位简 单准确，夹紧可靠，加工方便，夹具结构简 单。因此，必须结合具体的生产条件和生产 类型来分析和运用这些原则。
• (6)以中心孔定位，精车轴颈、防尘挡圈座、 轮座及轴肩圆弧角； • (7)在轴端打制造标记； • (8)以中心孔定位，在外圆磨床上磨轮座面； • (9) 以中心孔定位，在专用磨床上磨轴颈、轴 肩圆角、防尘挡圈座或是在滚压车床上对上 述各部分进行滚压加工； • (10)进行磁力探伤； • (11)在车轴自动检测机上对轴颈、防尘挡圈 座、轮座直径进行侧量，合格后，车轴与车 轮压装成轮对。
• 基准就是零件上用来确定其他点、 线、面的位置的那些点、线、面。 • 基准分为设计基准和工艺基准两大 类。
• (1)设计基准是在零件图上用来确定 其他点、线、面的位置的基准。
B的设计基 准是底面D； 孔Ⅳ的设计 基准在垂直方向 是底面D；在水平 方向是导向面E；
设计基准是 由该零件在产品 结构中的功用来 决定的。
• 5 划分加工阶段，可合理的使用机 床设备，发挥它们各自应有的效能。 如粗加工阶段宜采用高生产率机床。 精加工则在精密机床上进行。这可发 挥各种设备的效能，也易保持精密机 床的寿命。 • 6 有些工件，在加工工艺过程中须插 入热处理工序，而热处理引起的工件 变形，必须由以后的加工阶段来修正。
4.6 工序集中与分散
• 将工件的加工内容集中在少数几道工序 里完成，这就是“工序集中” ；将加工 内容分散在较多的工序去完成，每道工 序的内容简单，这就是“工序分散” 。 • 工序的集中与分散，各有优缺点，它是 制订工艺规程要考虑的一个重要问题， 必须根据生产规模、机床设备等具体生 产条件，灵活处理。
• (2) 定位基面有足够大 的接触面积和分布面积。 接触面积大就能承受大 的切削力；分布面积大
可使定位稳定可靠。在
必要时，可在工件上增
加工艺搭子或在夹具上
增加辅助支承 。
图1-20 工艺搭子
选择精基面的原则是：
• (1) 应尽可能选用设计基准作为定位基准。 这称为基准重合原则。特别在最后精加工 时，为保证精度，更应该注意这个原则。 • (2) 应尽可能选择统一的定位基准加工各表
面，以保证各表面间的位置精度。这称为
统一基准原则。
• (3) 有时还要遵循互为基准、反复加工的 原则。 • (4) 有些精加工工序要求加工余量小而均 匀，以保证加工质量和提高生产率，这
时就以加工面本身作为精基面。
选择粗基面的原则是：
• (1) 如果必须首先保证工件某重要表面的余 量均匀，就应该选择该表面作为粗基面。
• 设零件图中只规定 b =0.6，而尺寸C(370毫米) 不注公差(即自由公差)，若按标准公差13级的 极限偏考虑，即 c =0.89毫米。则得到：

a
b c
=0.6－0.89=-0.29
加工误差不可能是零或是负值。这就意味着： 这种定位方法不能保证尺寸B的加工要求。 这时就必须采取措施：提高镗孔以前工序的 加工精度。
3 精加工阶段主要使各主 要加工表面达到规定的尺寸 精度、位置精度和表面粗糙 度要求； 4 光整加工阶段主要使某 些特别重要的表面达到极高 的表面质量(粗糙度和表面 层物理机械性能)。
工艺过程要划分几个阶段的理由 如下：
•
1 粗加工阶段切除较多的加工余 量，所以粗加工阶段的切削力、 夹紧力、切削热较大，容易引起 工件的弹性变形，有时甚至产生 塑性变形。这样，粗加工阶段不 可能达到高的精度和表面粗糙度。
选择基面时，需要同时考虑 三个问题：
• (1) 用哪一个表面作为加工时的精基面， 使整个机械加工工艺过程能顺利地进行？
• •
(2) 为加工上述精基面，应采用哪一个表 面作为粗基面？ (3) 是否有个别工序为了特殊的加工要求， 需要采用第二个精基面？
在选择基面时有两个要求：
• (1) 各加工表面有足够的加工余量(至少 不留下黑斑)，不加工表面的尺寸、位置符 合图纸要求，对一面要加工、一面不加工 的壁，要有足够的厚度。
作业题
• 戚墅堰工艺所齿轮加工中，为消除轮齿 表面淬火后的变形，要磨齿加工，之前 以齿面定位磨内孔，再以内孔定位磨齿 面，从而保证齿面淬火层厚度均匀。此 磨齿面加工定位所遵循的原则是： • A 基准重合；B基准统一；C互为基准； • D自为基准。
工艺路线的拟订
• 1）加工方法的选择：在分析零件图的基 础上，对各加工表面选择相应的加工方 法。 • 2）加工阶段的划分：加工过程划分为四 个阶段。 • 3）工序的集中与分散：如何把若干工步 组织成工序。 • 4）加工顺序的安排：切削加工 ，热处 理 ，检验及其他辅助工序 。
4.4.3. 基准的选择
• 基准的选择实际上就是基面的选择问题。 • 使用毛坯的表面来定位，这种定位基面就称 为粗基面(或毛基面)。 • 采用已经切削加工过的表面作为定位基面， 这种定位基面就称为精基面(或光基面)。 • 工件上没有能作为定位其面用的恰当的表面， 这时就有必要在工件上专门加工出定位基面， 这种基面称为辅助基面。
车轴工艺规程制订的实例
• 车轴在运行中承受冲击及交变载荷的作用。因 此，对车轴材料选用、毛坯加工、热处理后的 性能、精加工后的表面要求和车轴探伤等必须 按铁道部的“铁路车辆和煤水车用车轴技术条 件”CTS 451-86规定执行。 • 钢厂专门轧制高精度车轴毛坯。 • RD2型滚动轴承车轴的主要尺寸，主要技术要 求，已在图中注出。 • 其中应注意:要保证轴颈、轮座部的圆柱度要求， 其大端应靠车轴中央端，要保证各主要表面及 过渡圆弧等处表面粗糙度 R≤1.25μm的要求及 过渡圆弧R25的准确性。
• 减小尺寸C的误差，不但要使 c < b ，还必 须选择尺寸A的加工方法，使加工误差 a 不大 于 b－ c 。 • 从上面的分析可知：当定位基准与设计基准不 重合时，必须检查一下有关尺寸的公差及加工 方法是否能满足 ： b a c 的条件。 • 若不能满足，则要求改变加工方法，提高尺寸 A和C的加工精度，另行规定合理的制造公差。 • 若工艺上仍无法达到上述要求，那么就需要考 虑另选定位基准或改变工艺路线。
4.4.2. 基准不重合的误差
• 如图1-18的车床主轴箱箱体， 已知孔Ⅳ的轴心线在垂直方 向上的设计基准是底面D。若 在加工时，采用顶面作为定
位基面(图1-19)。此时，加工
一批主轴箱箱体，由夹具保 证的尺寸则是A，而零件图中
规定了加工要求的尺寸却是
B(即图1-18中的y4)。可见， 尺寸B是通过尺寸C和尺寸A 间接保证的。 图1-19 定位基准与设 计基准不重合的影响
在分析定位误差时要注意下面几 个问题 ：
• (1)从上例可知：定位基准与设计基准不重合 而产生定位误差的问题，只发生于用调整法获 得尺寸的情况。
• (2)基准不重合误差不仅指定位过程而言，对 度量也有类似的情况。 • (3)上面所举的例子是指各表面的尺寸关系而 言，但各表面的位置精度也有类似的情况。
图1-24 轴套加工的粗基面 图1-23 活塞的粗定位基准
图 1-22 用 不 加 工 表 面 定 位
选择粗基面的原则是：
• (3) 应该用毛坯制造中尺寸和位置比较可靠、 平整光洁的表面作为粗基面，使加工后各加 工表面对各不加工表面的尺寸精度、位置精 度更容易符合图纸要求。在铸件上不应选择 有浇冒口的表面，分模面，有飞刺或夹砂的 表面作粗基面。在锻件上不应该选择有飞边 的表面作粗基面。
即 B 2 b C 2 c (A 2 a) 两式相减，可得到： b c a
1 1 1
尺寸C原来对孔Ⅳ的轴心线的尺寸无关，但是由于采用了顶面 作为定位基准，使尺寸B的误差中引入了一个从定位基准到设计基 准之间的尺寸C的误差。这个误差就是基准不重合误差。
(a) (b)
图1-22 粗基准的选择 (a)零件图；(b)毛坯图。
外圆余量可能不够。
选择粗基面的原则是：
• (2) 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，则应以不 加工表面作为粗基面，如果工件上有好 几个不需加工的表面，则应以其中与加 工表面的位置精度要求较高的表面为粗 基面，以求壁厚均匀、外形对称等。
4.5 工艺过程的阶段划分
• 当零件加工精度、表面粗糙度和技术条件要 求较高时，通常不可能在一个工序中完成所 需要的全部加工工作，而要把主要表面的加 工过程划分为几个阶段： • 1 粗加工阶段主要是切除表面较多的加工 余量； • 2 半精加工阶段为主要表面的精加工作好 准备。此外，在半精加工阶段中，还可插入 一些次要表面的终加工工作；