机械制造工艺学教案

二、机械加工工艺过程机械加工工艺过程是机械产品生产过程的一部分，是直接生产过程，其原意是指采用金属切削刀具或磨具来加工工件，使之达到所要求的形状、尺寸、表面粗糙度和力学物理性能，成为合格零件的生产过程。

由于制造技术的不断发展，现在所说的加工方法除切削和磨削外，还包括其他加工方法，如电加工、超声加工、电子束加工、离子束加工、激光束加工，以及化学加工等几乎所有的加工方法。

三、机械加工工艺规程是规定产品或零部件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件，是一切有关生产人员都应严格执行、认真贯彻的纪律性文件。

四、机械加工工艺过程的组成图4－2 工艺过程、工序、安装、工位、工步、走刀之间的关系五、回顾如下几个概念以方便本章的学习1、工序一个或一组工人，在一个工作地对一个或同时对几个工件所连续完成的那一部分工艺过程，称为工序。

工序是组成工艺过程的基本单元。

划分工序的主要依据是工作地是否变动和工作是否连续以及操作者和加工对象是否改变，共四个要素。

在加工过程中，只要有其中一个要素发生变化，即换了一个工序。

2、安装在同一个工序中，工件每定位和夹紧一次所完成的那部分工序内容称由机械产品的生产过程引出机械加工工艺过程的概念，再到机械加工工艺规程。

正确理解工序、安装、工位、工步、走刀的概念；理解要点：三定一连续（四要素）§4－1－2 机械加工工艺规程的格式卡片形式，我国未作统一的规定，但各机械制造厂使用表格的基本内容是相同的。

机械加工工艺规程的详细程度与生产类型、零件的设计精度和工艺过程的自动化程度有关。

对应形式见表4－1。

具体格式见图4－3、4－4及4－5。

表4－1 机械加工工艺规程格式特点对比生产类型详细程度备注机械加工工艺过程卡片单件小批（普通加工方法）简单对于数控工序，则需作出详细规定，填写数控加工工序卡、刀具卡等必要的与编程有关的工艺文件，以利于编程。

机械加工工艺卡片中批生产较详细机械加工工序卡片大批大量（单件小批中技术要求高的关键零件的关键工序）详细（＋调整卡、检验卡）图4－3 机械加工工艺过程卡知道机械加工工艺规程的特点和应用场合单件小批（普通加工方法）图4－4 机械加工工艺卡图4－5 机械加工工序卡中批生产大批大量（单件小批中技术要求高的关键零件的关键工序）要求能够正确填写几种卡片的内容正确项：b)d)f)h)j)图4－6 零件结构工艺性分析l)n)p)r)t)v)能正确分析常见的零件结构的工艺性优劣；3、熟悉或确定毛坯主要依据：零件在产品中的作用和生产纲领，零件的结构特征与外形尺寸，零件材料工艺特性等。

常见的毛坯种类见表4－2。

表4－2 各类毛坯的种类及适用范围4、选择定位基准（见§4－2—1）；5、拟定加工路线（见§4－2—3）；6、确定满足各工序要求的工艺装备；➢包括机床、夹具、刀具、量具和辅具等；➢应与生产批量和生产节拍相适应，并充分利用现有条件，以降低生产准备费用；➢对需要改装或重新设计的专用工艺装备应提出具体设计任务书。

7、确定各主要工序技术要求和检验方法；8、确定各工序加工余量，计算工序尺寸和公差；9、确定切削用量；10、确定时间定额；11、编制数控加工程序（对于数控加工）；12、评价工艺路线；对工艺方案进行技术经济分析，确定最优方案。

13、填写或打印工艺文件；要求：熟悉机械加工工艺规程设计的步骤和内容。

§4－2 工艺路线的制订制订工艺路线时需要考虑的主要问题有：1、如何选择定位基准；2、怎样确定加工方法；3、怎样安排加工顺序以及热处理、检验等工序；§4－2－1 定位基准的选择一、基本概念1、基准的定义及分类1）确定生产对象上几何要素之间的几何关系所依据的那些点、线、面称为基准。

基准分类见下图：图4－7 基准分类图2）定位基准：在加工时用于工件定位的基准叫定位基准。

分：粗基准、精基准和辅助基准。

➢粗基准使用未经机械加工表面作为定位基准，称为粗基准。

➢精基准使用经过机械加工表面作为定位基准，称为精基准。

➢辅助基准思考并解决提出的问题；回忆各基准的定义（上学期教学内容），明确定位机械化在整个基准体系中的地位。

零件上根据机械加工工艺需要而专门设计的定位基准。

如用作轴类零件定位的顶尖孔，用作壳体类零件定位的工艺孔或工艺凸台等。

二、定位基准选择的一般原则1、选最大尺寸的表面为安装面（限3个自由度），选最长距离的表面为导向面（2个自由度），选最小尺寸的表面为支撑面（限1个自由度）。

2、首先考虑保证零件的空间位置精度，再考虑保证尺寸精度。

因为在加工中保证空间位置精度有时比保证尺寸精度困难的多。

3、应尽量选择零件的主要表面为定位基准，因为主要表面是决定该零件其他表面的设计基准，也就是主要设计基准。

4、定位基准应有利于夹紧，在加工过程中稳定可靠。

三、粗基准的选择1、粗基准选择的出发点（见图4－8）图4－8 两种粗基准选择对比左a)以外圆1为粗基准：孔的余量不均，加工后壁厚均匀右b)以内孔3为粗基准：孔的余量均匀，但加工后壁厚不均匀1－外圆2－加工面3－孔由此得出结论：粗基准的选择将影响到加工面与不加工面的相互位置（不同轴/偏心），或影响到加工余量的分配（均匀否？）。

2、粗基准的选择原则（1）保证相互位置要求的原则：如果必须保证工件上加工面与不加工面之间的相互位置要求，则应以不加工面作为粗基准。

除了图4－8例子外，图4－9例子同理。

补充内容：方便学生的理解！适用于粗基准及精基准，具有通用性！如何做到以内孔3为定位基准？四爪单动卡盘/划线找正分析为什么得到这样的结论？图4－9 粗基准的选择（2）保证加工表面加工余量合理分配的原则：如果必须首先保证工件上某重要表面的余量均匀，应选择该表面的毛坯面为粗基准。

图4－10 床身加工粗基准选择正误对比a)正确b)不正确说明：在车床床身加工中，导轨面是最重要的表面，它不仅精度要求高，而且要求导轨面有均匀的金相组织和较高的耐磨性，因此希望加工时导轨面去除余量要小而且均匀。

此时应以导轨面为粗基准，先加工底面，然后再以底面为精基准，加工导轨面（见图4－10a）。

3）便于工件装夹的原则：要求选用的粗基准面尽可能平整、光洁，且有足够大的尺寸，不允许有锻造飞边、铸造浇、冒口或其它缺陷。

也不宜选用铸造分分析图中两种方案哪种好,为什么?导轨面如磨损，最好能够等速磨损！型面作粗基准。

4）粗基准一般不得重复使用的原则。

图4－11 不重复使用粗基准举例图4－12 利用粗基准补充定位的例子a)工件简图b)加工简图说明：此例中，是利用粗基准进行补充定位，并不属于粗基准的重复使用。

总结：上述四条原则，每一原则都只是说明一个方面的问题，在实际应用中，划线装夹有时可以兼顾这四条原则，而夹具装夹则不能同时兼顾，这就要根据实注意：两个零件图的区别。

第二个零件的两个小孔第二个零件的两个小有对称性要求，必须限定绕大孔转动的自由度，而第一个零件不需要限定绕大孔转动的自由度。

际情况，抓主要矛盾，解决主要问题。

四、精基准的选择1、基准重合原则：选用被加工面的设计基准作为精基准。

说明：在对加工面位置尺寸有决定作用的工序中，特别是当位置公差要求很小的时候，一般不应违反此原则，否则产生基准不重合误差，增大加工难度。

2、统一基准原则：当工件以某一表面作精基准定位，可以方便地加工大多数（或全部）其余表面时，应尽早将这个基准面加工出来，并达到一定精度，以后大多数（或全部）工序均以它为精基准进行加工。

在实际生产中，经常使用的统一基准形式有：1）轴类零件常使用两顶尖孔作统一基准；2）箱体类零件常使用一面两孔（一个较大的平面和两个距离较远的销孔）作统一基准；3）盘套类零件常使用止口面（大端面和一短圆孔）作统一基准；4）套类零件用一长孔和一止推面（小平面）作统一基准；优点：➢可以简化夹具设计；➢可以减少工件搬动和翻转次数。

缺点：➢会带来基准不重合误差解决办法：➢具体问题具体分析，以满足设计技术要求为前提。

4、互为基准原则：某些位置度要求很高的表面，常采用互为基准，反复加工的办法来达到位置度要求。

图4－13 主轴加工互为基准示例在实际应用中要根据实际情况，抓主要矛盾，解决主要问题。

实际生产中经常使用统一基准主轴为机床的主要零部件，其精度直接影响加工零件的精度。

说明：以保证车床主轴前后支承轴颈与前锥孔（含后锥孔）的同轴度要求为例，说明互为基准。

4、自为基准原则：旨在减小表面粗糙度，减小加工余量和保证加工余量均匀的工序，常以加工面本身为基准进行加工。

图4－14 床身导轨面自为基准定位1－工件 2－调整用楔铁3－找正用百分表5、便于装夹的原则：所选择的精基准，应保证定位准确、可靠、夹紧机构简单，操作方便。

说明：此条始终不可违背，因在定位基准的选择原则上已经给出了。

俗称：自干自要求掌握粗、精基准的选择原则；§4－2－2 加工方法的选择一、加工经济精度在正常加工条件下（采用符合质量标准的设备和工艺装备，使用标准技术等级工人，不延长加工时间），一种加工方法所能保证的加工精度和表面粗糙度（图中AB段）。

图4－15 加工误差与成本的关系图4－16 加工精度发展趋势图4－15说明：δ－加工误差；S－加工成本。

从图中可以看出：对一种加工方法来说，加工误差小到一定程度后（如曲线中A点的左侧），加工成本提高很多，加工误差却降低很少；加工误差大到一定程度后（如曲线中B点的右侧），即使加工误差增大很多，加工成本却降低很少。

说明一种加工方法在AB 段的外侧应该都是不经济的。

图4－16说明：20世纪40年代的精密加工精度大约只相当于80年代的一般加工精度。

各种加工方法的加工经济精度的概念在发展，其指标在不断提高。

二、加工方法的选择1、加工方法的选择原则1）所选加工方法的加工经济精度范围要与加工表面精度、粗糙度要求相适应；2）保证加工面的几何形状精度、表面相互位置精度的要求；3）与零件材料的可加工性相适应。

如淬火钢宜采用磨削加工；4）与生产类型相适应，大批量生产时，应采用高效的机床设备和先进的加工方法；单件小批生产时，多采用通用机床和常规的加工方法。

2、外圆表面、孔及平面加工方案参见表4-3，4-4，4-5（20世纪90各种加工方法的加工经济精度的概念在发展，其指标在不断提高。

90年代的一般加工精度，相当于50年代的精密加工水平，相当于30年代的超精密加工。

要求能够正确地选用加工方法三、机床的选择1、数控机床与普通机床➢产品变换周期短→数控机床；➢形状复杂、普通机床加工困难→数控机床；➢加工精度要求较高的重要零件→数控机床；➢产品基本不变、大批大量生产→组合机床；2、零件加工表面形状与机床类型相适应3、零件加工表面尺寸、精度与机床规格相适应§4－2－3 典型表面的加工路线外圆、内孔和平面加工量大而面广，习惯上把机器零件的这些表面称作典型表面。