机械制造工艺学课件

二、机械加工工艺规程的制订程序
(一)机械加工工艺规程的设计原则
1)确保加工质量，可靠地达到产品图样所提出的 全部技术条件；
2)提高生产率，保证按期完成并力争超额完成生 产任务；
3)减少人力和物力的消耗，降低生产成本；
4)尽量降低工人的劳动强度，使操作工人有安全 良好的工作条件。
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(5)定位可靠性原则 精基准应平整光洁，具有相应的精 度，确保定位简单准确、便于安装、夹紧可靠。
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三、零件表面加工方法的选择
1．加工表面本身加工要求 根据每个加工表面的技术要求和各种加工方法及其组合后
所能达到的经济加工精度和表面粗糙度，确定加工方法 及加工方案 。
所谓经济加工精度和表面粗糙度是在正常加工条件下所能
(1)基准重合原则。 应尽可能选用零件设计基准 作为定位基准，以避免产生基准不重合误差。 B±TB
A±TA
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二.定位基准选择(续） 2．精基准的选择原则
(2)统一基准原则 应尽可能选用统一的精基准定位加工 各表面，以保证各表面之间的相互位置精度。
采用统一基准的好处在于：可以在一次安装中加工几个 表面，减少安装次数和安装误差，有利于保证各加工 表面之间的相互位置精度；有关工序所采用的夹具结 构比较统一，简化夹具设计和制造，缩短生产准备时 间；当产量较大时，便于采用高效率的专用设备，大 幅度地提高生产率。
2.工艺装备的选择原则:工艺装备主要指夹具、刀 具、量具和辅具等 .
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二、加工余量与工序尺寸及公差的确定
1.加工余量的基本概念
加工余量是指加工时从加工表面上切除的金属 层总厚度。加工余量可分为工序余量和总余量。 在由毛坯加工成成品的过程中，毛坯尺寸与成 品零件图的设计尺寸之差，称为加工总余量(毛 坯余量)，即某加工表面上切除的金属层总厚度。
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二.定位基准选择(续）
1．粗基准的选择原则
(3)余量足够原则 如果零件上各个表面均需加工，则以加工余量最
小的表面作为粗基准。
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二.定位基准选择(续）
1．粗基准的选择原则
(4)总的材料去除量最小原则 应选择加工面积大、形状复杂的表面作粗基准。如
2. 如图所示方头销，材料的选择不合理。改进办法： 选用20Cr钢。为了保证硬度要求，进行局部渗碳 处理，在渗碳时，由于工件较小，对Φ2H7处用 镀铜（或其它方法）保护，配钻Φ2H7孔时就没 有任何困难了。
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(二)机械加工工艺规程的制订步骤和内容(续）
4．确定各工序所采用的设备 5．确定各工序所采用的工艺装备 6．确定各主要工序的技术要求及检验方法 7．确定各工序的加工余量、工序尺寸和公差 8．确定切削用量 9．确定工时定额 10．技术经济分析 11．填写工艺文件
四、加工顺序的安排
3．辅助工序 辅助工序包括工件的检验、去毛刺、去磁、清洗
和涂防锈油等。 1)粗加工阶段结束之后； 2)重要工序之后； 3)送往外车间加工的前后，特别是热处理前后； 4)特种性能(磁力探伤、密封性等)检验之前。
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五、工序的集中与分散
工序集中与工序分散是拟定工艺路线的两个不同原则。
(二)机械加工工艺规程的制订步骤和内容
1．分析研究产品的装配图和零件图
(1)熟悉产品的性能、用途、工作条件
(2)对装配图和零件图进行工艺审查:审查图样的完整性和正 确性 、审查零件技术要求的合理性、审查零件的结构工 艺性 。例如
2．选择毛坯
3．拟订工艺路线：选择定位基准，确定加工方法，划分加 工阶段，决定工序的集中与分散，加工顺序的安排，以 及安排热处理、检验及其他辅助工序 续
4.划分加工阶段的有利条件：1)粗加工各表面后可
及早发现毛坯的缺陷， 2)精加工工序安排在最
后，可保护精加工后的表面少受损伤或不受损
伤。
续
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各加工阶段的目标：
粗：其主要问题是如何获得高的生产率
半精：应为主要表面的精加工做好准备，并完成 一些次要表面的加工。
精：保证各主要表面达到或基本达到(精密件)图 样规定的质量要求
5)因为采用的专用设备和专用工艺装备数量多而复杂，所以机床和工 艺装备的调整、维修费事，生产准备工作量很大。
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五、工序的集中与分散
2．工序分散的特点 1)采用比较简单的机床和工艺装备，调整容易； 2)由于工序内容简单，有利于选择合理的切削用
量，也有利于平衡工序时间，组织流水生产。
使一般零件的主要表面达到规定的精 度和粗糙度要求,或为要求很高 的主要表面进行精密加工作准备
尺寸公差等级范围 IT12IT11
IT10IT9
一般精加 工
IT8IT7(精车 外圆可 达IT6)
Ra值范围 (m)
2512.5
6.33.2
1.60.8
相应加工方法
粗车、粗镗、粗铣、 粗刨、钻孔等
半精车、半精镗、 半精铣、半精 刨、扩孔等
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三、零件的结构工艺性及毛坯选择（续）
(1)零件结构应便于加工
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3)钻孔表面 应与孔的轴 线垂直，4） 尽量将加工 表面放在零 件外部
三、零件的结构工艺性及毛坯选择（续）
(1)零件结构应便于加工
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5)配合面的 数目要尽 量少，6)减 少零件的 加工表面 面积，
三、零件的结构工艺性及毛坯选择（续）
(1)零件结构应便于加工
7)减少加工的安装次数
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三、零件的结构工艺性及毛坯选择（续）
(2)零件结构应便于度量 (3)零件结构应有足够的刚度
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工序举例1
阶梯轴的 工艺过程将包括下列加工内容：①切一端面； ②打中心孔；③切另一端面；④打另一端中心孔；⑤ 车大外圆；⑥大外圆倒角；⑦车小外圆；⑧小外圆倒 角；⑨铣键槽；⑩去毛刺。
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二.定位基准选择(续） 2．精基准的选择原则
(3)自为基准原则。 有些精加工或光整加工工序要求加 工余量小而均匀，应选择加工表面本身作为精基准。
无心磨、珩磨、铰孔及浮动镗、抛光等都是自为基准的 例子。
(4)互为基准反复加工原则。 有些相互位置精度要求比 较高的表面，可以采用互为基准反复加工的方法来保 证。
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三、零件的结构工艺性及毛坯选择
(一)零件的结构工艺性 1．零件尺寸要合理：(1)尺寸规格尽量标准化，
(2)尺寸标注要合理 。
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三、零件的结构工艺性及毛坯选择（续）
2．零件结构要合理 (1)零件结构应便于加工：1）退刀槽和让刀孔，2）刀具
顺利地接近待加工表面
2．热处理工序 ：
热处理是用来改善材料的性能及消除内应力的。
(1)预备热处理 预备热处理安排在机械加工之前，以改善切 削性能、消除毛坯制造时的内应力为主要目的。 (2)最终 热处理 最终热处理安排在半精加工以后和磨削加工之前， (3)去除应力处理 最好安排在粗加工之后，精加工之前。
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二.定位基准选择
1．粗基准的选择原则
在选择粗基准时，考虑的重点是如 何保证各加工表面有足够的余量， 及保证不加工表面与加工表面间的 尺寸、位置符合零件图样设计要求。
(1)重要表面余量均匀原则
必须首先保证工件重要表面具 有较小而均匀的加工余量， 应选择该表面作为粗基准。
超精密加 工
比精密加工更高级的亚微米加工和纳 米加工,只用于加工极个别的超 精密零件
高于IT3
0.012
金刚石刀具切削、 超精密研磨和 抛光等
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第三节 机械加工的工序设计
一、机床和工艺装备的选择
1.机床的选择原则 ：(1)机床的加工尺寸范围应 尽量与零件外形尺寸相匹配，(2)机床的精度 应与工序要求的加工精度相匹配 ，(3)机床的 生产率应与零件的生产类型相匹配 ，(4)机床 的选择应与现有设备条件相匹配
(5)定位可靠性原则
作为粗基准的表面，应选用比较可靠、平整光洁的 表面，以使定位准确、夹紧可靠。
(6)不重复使用原则
粗基准的定位精度低，在同一尺寸方向上只允许使 用一次，不能重复使用，否则定位误差太大。
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二.定位基准选择(续） 2．精基准的选择原则
在选择精基准时，考虑的重点是如何减少误差， 保证加工精度和安装方便。
保证的加工精度和表面粗糙度。详见附录A1~A10。
2．被加工材料的性能 3．生产类型 4．本厂(或本车间)的现有设备情况及技术条件
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四、加工顺序的安排
机械加工工序，热处理工序，辅助工序等 。
1．机械加工工序 ：(1)先基面后其他，(2)先粗后精 ，(3)先 主后次（主要表面是指装配基面、工作表面等；次要表 面是指非工作表面 ），（4）先面后孔。
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1.分析研究产品的装配图和零件图举例
例2-0a图示为汽车钢板弹簧和吊耳简图，试进行 工艺审查。
例2-0 b如图为方头销的零件图， Φ2H7孔要求装配时进行配作，工 件材料为T8A。试进行工艺审查。
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分析结果如下
分析结果
1. 吊耳的内侧面是要求为不接触的，粗糙度要求过 高。该面的表面粗造度可由原来的Ra3.2增大到 Ra12.5，这样铣削时就可相应增大进给量，提高 生产率等。
1．工序集中的特点
1)便于采用高效专用设备和工艺装备，来大大提高生产率；
2)减少了设备数量，相应地减少了操作工人和生产面积；
3)减少了工序数目，减少了运输工作量，简化了生产计划工作，缩短 了生产周期；
4)减少了工件安装次数，不仅有利于提高生产率，而且由于在一次安 装中加工许多表面，也易于保证它们之间的相互位置精度；
精车、精镗、精铣、 精刨、粗磨、 粗拉、粗铰等
精密精加 工
IT7-IT6(精 磨外圆 可达IT5)
0.80.2
精磨、精拉、精铰 等
精密加工
在精加工基础上进一步提高精度和减 小表面粗糙度Ra值的加工(对于 其中不提高精度,只减小表面粗 糙度Ra值的加工又称光整加工)
IT5IT3
0.10.008
研磨、珩磨、超精 加工、抛光等
3)生产准备工作量小，容易适应产品更换； 4)对操作工人的技术要求低，或只需经过较短时
间的训练；
5)设备数量多，操作工人多，生产面积大。
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六、加工阶段的划分
1．加工阶段的划分:粗加工阶段、半精加工阶段、 精加工阶段、光整加工阶段。
2.各加工阶段的目标：
3.划分加工阶段的目的 ：(1)利于保证加工质量 ， (2)便于合理使用机床 ，(3)便于安排热处理工序
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第二章 机械加工工艺规程的设计
第一节 概 述
一、机械加工工艺规程的作用 : 1．工艺规程是生产准备工作的依据 2．工艺规程是组织生产的指导性文件 3．工艺规程是新建和扩建工厂(或车间)时的
原始资料
4．便于积累、交流和推广行之有效的生产经 验
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序举例2
一个阶梯轴的生产工艺过程：
工序1：铣端面、打顶尖孔
工序2：车外圆 工序3：粗磨外圆 工序4：热处理
粗磨和精磨使用同一台 磨床能不能看成是一个 工序呢？
工序5：精磨外圆
工序6：钳工修理
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课堂提问2
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二.定位基准选择(续）
1．粗基准的选择原则
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(2)工件表面间相互位置要求原则
必须保证工件上加 工表面与不加工表 面之间的相互位置 要求，应以不加工 表面作为粗基准。 如果在工件上有很 多不加工的表面， 则应以其中与加工 表面相互位置要求 较高的不加工表面 作粗基准
光整 ：光整加工阶段是以提高加工的尺寸精度 和减小表面粗糙度为主，一般不用以纠正形状 精度和位置精度。
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阶段名称 粗加工 半精加工
精加工
目的
尽快从毛坯上切除多余材料,使其接 近零件的形状和尺寸
进一步提高精度和降低表面粗糙度 Ra值,并留下合适的加工余量,为 主要表面精加工作准备