机械加工工艺规程的制定

二、工艺规程的设计步骤 1、准备阶段 2、工艺分析阶段 3、毛坯的选用 4、工艺路线拟定 5、确定工序所用设备及工装 6、确定各工序的加工余量、加工尺寸及其公差 7、确定切削用量和时间定额 8、确定关键工序的检验方法 9、填写工艺文件
表5-4 各类毛坯的特点及适用范围
毛坯种类 型 材 13级以下 制造精度 （IT） 加工 余量 大 一般 大 原 材 料 各种材料 钢 材 铸铁,铸钢,青铜 工件尺寸 小 型 工件 形状 简 单 较复杂 复 杂 机械性能 较好 有内应力 差 适用生产 类型 各种类型 单 件 单件小批
第五章 机械加工工艺规程的 制定
本章内容
• 讲述了制定机械加工工艺规程的步骤和方法； • 重点讨论了机械加工工艺过程设计中的主要问题 (定位基准的选择，加工路线的拟订，工序尺寸及 公差的确定)； • 简要分析了工艺过程的经济性。 • 学习要求: • 掌握机械加工工艺过程设计的基本原理、原则和 方法(定位基准的选择原则，加工方法的选择原则， 工序划分及加工顺序安排的原则，确定余量的原 则和方法，确定工序尺寸及公差的方法，工艺尺 寸链原理及应用等)。
• 2、工艺规程的作用： • （1） 指导生产的主要技术文件：起生产的指 导作用； （2） 是生产组织和生产管理的依据：即生产 计划、调度、工人操作和质量检验等的依据； （3） 是新建或扩建工厂或车间主要技术资料。 • 总之，零件的机械加工工艺规程是每个机械制 造厂或加工车间必不可少的技术文件。生产前用 它做生产的准备，生产中用它做生产的指挥，生 产后用它做生产的检验。
轴径 轴径
主轴零件精基准选择
• (4)自为基准的原则 • 当精加工或光整加工工序要求余量小且均匀时，可选 择加工表面本身为精基准，以保证加工质量和提高生产率。 • 如精铰孔时，铰刀与主轴采用浮动连接，加工时是以 孔本身为定位基准。 • 又如磨削车床床身导轨面时，常在磨头上装百分表以 导轨面本身为基准来找正工件，或者用观察火花的方法来 找正工作。 • 再如精镗连杆小头孔，以自身定位。先在小头孔中安 装活动定位销，定位夹紧后，再将定位销从孔中拔出来。 • 应用这种精基准加工工件，只能提高加工表面的尺寸 精度，不能提高表面间的相互位置精度，后者应由先行工 序保证。
各种尺寸
中、小型 中、小型 小 型 中、小型 小型为主 各种尺寸 中、小尺寸
较简单
一 般 较复杂 较复杂 复 杂 复 杂 复 杂 复杂
好
好 较好 较好 较好 较好 好 一般 一般
单件小批
中、大批量 中、大批量 大批量 中、大批量 中、大批量 大批量 中、大批量 中、大批量
铁,铜,铝基材料 中、小尺寸 较复杂
精 车 IT7～8 Ra1.2 5～5 粗 车 IT12～13 Ra 10～80 半 精 车 IT10～11 Ra 2.5～12.5 粗 磨 IT8～9 Ra 1.25～10
外圆表面的典型加工工艺路线
扩 IT9～13 Ra 1.25~40
饺 IT6～9 Ra 0.32~10 精 镗 IT7～9 Ra 0.63～5 粗 磨 IT9～11 Ra1.25～10 精 拉 IT7～9 Ra0.16~0.63 推 IT6～8 Ra0.08~1.25
• 1、粗基准的选择 • 在零件加工过程的第一道工序，定位基准 必然是毛坯表面，即粗基准。选择粗基准 时应从以下几个方面考虑：
(1)某些表面不需加工，则应选择其中与加工 表面有相互位置精度要求的表面为粗基准。 (此原则简称：相互位置原则)
(2)选择要求加工余量小而均匀的重要表面为 粗基准，以保证该表面有足够而均匀的加 工余量。 (此原则简称：余量均匀原则)
型材焊接件 砂型铸造
大、中型 各种尺寸
自由锻造
普通模锻 钢模铸造 精密锻造 压力铸造 熔模铸造 冲压件 粉末冶金件 工程塑料件
13级以下
11～15 10～12 8～11 8～11 7～10 8～10 7～9 9～11
大
一般 较小 较小 小 很小 小 很小 较小
钢材为主
钢,锻铝,铜等 铸铝为主 钢材,锻铝等 铸铁,铸钢,青铜 铸铁,铸钢,青铜 钢 工程塑料
金刚石车 IT6 Ra0.02¬ 1.25
粗 车 IT12～13 Ra 10～80
半 精 车 IT8～11 Ra 2.5～10 精 拉 IT6～9 Ra 0.32～2.5
精 车 IT6～8 Ra 1.25～5
粗 拉 IT10～11 Ra 5～20
平面典型加工工艺路线
• ②决定加工方法时要考虑被加工材料的性质。例如，淬火 钢用磨削的方法加工；而有色金属则磨削困难，一般采用 金刚镗或高速精密车削的方法进行精加工。 • ③选择加工方法要考虑到生产类型，即要考虑生产率和经 济性的问题。在大批、大量生产中可采用专用的高效率设 备和专用工艺装备。例如，平面和孔可用拉削加工，轴类 零件可采用半自动液压仿型车床加工，盘类或套类零件可 用单能车床加工等。甚至在大批、大量生产中可以从根本 上改变毛坯的形态，大大减少切削加工的工作量。例如， 用粉末冶金制造的油泵齿轮，用失蜡浇注制造柴油机上的 小尺寸零件等。在单件小批生产中，就采用通用设备、通 用工艺装备及一般的加工方法。提高单件小批生产的生产 率亦是目前机械制造工艺的研究课题之一。例如，在车床 上装液压仿型刀架，采用数控车床或采用成组加工方法， 单件试制新产品时，甚至采用加工中心机床等。
• (3)选择比较平整、光滑、有足够大面积的表面为 粗基准。该表面不允许有浇、冒口的残迹和飞边， 以确保安全、可靠、误差小。(此原则简称：光滑 平整原则)
• (4)粗基准在同一定位方向上只允许在零件加工工 序中使用一次，不允许重复使用。(此原则简称： 一次使用原则) • 因为粗基准的精度和粗糙度都很差，如果重 复使用，则不能保证工件相对刀具的位置在重复 使用粗基准的工序中都一致，因而影响加工精度。
第二节机械加工路线的制定
• 一、定位基准的选择 • 定位基准又分为粗定位基准和精定位基准。 • 粗基准：以未加工过的表面进行定位的基准称粗 基准，也就是第一道工序所用的定位基准为粗基 准。 • 精基准：以已加工过的表面进行定位的基准称精 基准。 选择定位基准主要是为了保证零件加工表面之间 以及加工表面与未加工表面之间的相互位置精度， 因此定位基淮的选择应从有相互位置精度要求的 表面间去找。
粗 拉 IT9～10 Ra 1.25～5
孔的典型加工工艺路线
粗 铣 IT11～13 Ra 5～20
半 精 铣 IT8～11 Ra 2.5¬ 10
精 铣 IT6～8 Ra 0.63～5 粗 磨 IT8～10 Ra 1.25¬ 10
高速精铣 IT6～7 Ra 0.16¬ 1.25 精 磨 IT6～8 Ra 0.16¬ 1.25 宽刀精刨 IT6 Ra 0.16¬ 1.25 刮 研 Ra 0.04¬ 1.25
抛 光 Ra0.008¬ 1.25 研 磨 IT5～6 Ra0.008¬ 0.63
粗 刨 IT11～13 Ra 5～20
半 精 刨 IT8～11 Ra 2.5～10
精 刨 IT6～8 Ra 0.63～5
导 轨 磨 IT6 Ra0.16¬ 1.25 砂 带 磨 IT5～6 Ra0.01¬ 0.32 精 密 磨 IT5～6 Ra 0.04¬ 0.32
• (2)加工方法和加工方案的选择 • ①首先要根据每个加工表面的技术要求， 确定加工方法及加工方案。
研
磨
IT5 Ra 0.008~0.32 金 刚 石 车 IT5～6 Ra 0.02~1.25 滚 压 IT6～7 Ra 0.16~1.25 精 磨 IT6～7 Ra 0.16~1.25 超 精 加 工 IT5 Ra 0.01~0.32 砂 带 磨 IT5 Ra 0.01～0.16 精 密 磨 削 IT5 Ra 0.008~0.08 抛 光 Ra 0.008~1.25
手
饺
IT5 Ra0.08~1.25
滚 压 IT6～8 Ra0.01~1.25 金 刚 镗 IT5～7 Ra0.16~1.25
钻 IT10～13 Ra 5～80
半 精 镗 IT10～11 Ra 2.5～10
粗 镗 IT12～13 Ra 5～20
精 磨 IT7～8 Ra0.08~ห้องสมุดไป่ตู้.63
珩 磨 IT5～6 Ra0.04~1.25 研 磨 IT5～6 Ra0.008~0.63
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【例】 表格应用的举例：要求孔的加工精度为IT7级，粗糙度Ra=1.6～ 3.2μm，确定孔的加工方案。 查表有下面四种加工方案： ①钻——扩——粗铰——精铰； ②粗镗——半精镗——精镗； ③粗镗——半精镗——粗磨——精磨； ④钻(扩)——拉。 方案①用得最多，在大批、大量生产中常用在自动机床或组合机床上，在成 批生产中常用在立钻、摇臂钻、六角车床等连续进行各个工步加工的机床上。 该方案一般用于加工小于80mm的孔径，工件材料为未淬火钢或铸铁，不适 于加工大孔径，否则刀具过于笨重。 方案②用于加工毛坯本身有铸出或锻出的孔，但其直径不宜太小，否则因镗 杆太细容易发生变形而影响加工精度，箱体零件的孔加工常用这种方案。 方案③适用于淬火的工件。 方案④适用于成批或大量生产的中小型零件，其材料为未淬火钢、铸铁及有 色金属。
• 二、表面加工方法的选择 • (1)各种加工方法的经济加工精度和粗糙度 • 不同的加工方法如车、磨、刨、铣、钻、镗 等，其用途各不相同，所能达到的精度和表面粗 糙度也大不一样。即使是同一种加工方法，在不 同的加工条件下所得到的精度和表面粗糙度也大 不一样，这是因为在加工过程中，将有各种因素 对精度和粗糙度产生影响，如工人的技术水平、 切削用量、刀具的刃磨质量、机床的调整质量等 等。
第一节 概述
一、工艺规程的作用 • 1、 定义： 规定产品或零部件制造工艺过程和操 作方法等的工艺文件称为工艺规程。其中，规定 零件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件 称为机械加工工艺规程。 • 工艺规程是在具体的生产条件下，最合理或 较合理的工艺过程和操作方法，并按规定的形式 书写成工艺文件，经审批后用来指导生产的。 • 工艺规程中包括各个工序的排列顺序，加工 尺寸、公差及技术要求，工艺设备及工艺措施， 切削用量及工时定额等内容。
• ④选择加工方法还要考虑本厂（或本车间）的现 有设备情况及技术条件。
• 应该充分利用现有设备，挖掘企业潜力，发挥 工人群众的积极性和创造性。有时虽有该项设备， 但因负荷的平衡问题，还得改用其它的加工方法。 • 此外，选择加工方法还应该考虑一些其它因素， 例如，工件的形状和质量以及加工方法所能达到 的表面物理机械性能等。
镗孔支架
图5-7 以顶面和两销孔定位
• (3)互为基准，反复加工的原则 • 当两个表面相互位置精度要求较高时，则两个表面 互为基准反复加工，可以不断提高定位基准的精度，保证 两个表面之间相互位置精度。 • 如加工套筒类，当内、外圆柱表面的同轴度要求较高 时，先以孔定位加工外圆，再以外圆定位加工孔，反复加 工几次就可大大提高同轴度精度。 • 又如加工精密齿轮，当齿面经高频淬火后磨削时，因 轮齿表面淬火层很薄，为保证磨削余量均匀，采用先以齿 面为基准磨削内孔，再以内孔表面定位磨削齿面。
2、精基准的选择 • 选择精基准时主要考虑应保证加工精度并 使工件装夹得方便、准确、可靠。因此， 要遵循以下几个原则： • (1)基准重合的原则 • 尽量选择工序基准（或设计基准）为 定位基准。这样可以减少由于定位基准转 化引起的加工误差。
• (2)基准统一的原则 • 尽可能使各个工序的定位基准相同。如轴类零件的整 个加工过程中大部分工序都以两个顶尖孔为定位基准；齿 轮加工的工艺过程中大部分工序以内孔和端面为定位基准； 箱体加工中，若批量较大，大部分工序以平面和两个销孔 为定位基准。 • 基准不变的好处是，可使各工序所用的夹具统一，从 而减少了设计和制造夹具的时间和费用，加速了生产准备 工作，降低了生产成本；多数表面用同一组定位基准进行 加工，避免因基准转换过多带来的误差，有利于保证其相 互位置精度；由于基准不变就有可能在一次装夹中加工许 多表面，使各表面之间达到很高的位置精度，又可避免由 于多次装夹带来的装夹误差和减少多次装载工件的辅助时 间，有利于提高生产率。
• (5)应能使工作装夹稳定可靠、夹具简单
• 一般常采用面积大、精度较高和粗糙度较 低的表面为精基准。 • 加工箱体类和支架类零件时常选用装配基 准为精基准，因为装配基准多数面积大、 装夹稳定、方便，设计夹具也较简单。 •
• 上述有关粗、精基准选择原则中的每一项， 只说明某一方面问题，在实际应用中，有 时不能同时兼顾。因此要根据零件的生产 类型及具体的生产条件，并结合整个的工 艺路线进行全面考虑，抓住主要矛盾，灵 活运用上述原则，正确选择粗、精基准。