机械零件加工工艺设计过程的基本知识

机械零件加工工艺过程的基本知识

在制造生产过程中，由于零件的要求和生产条件等不同，其制造工艺方案也不相同。相同的零件采用不同的工艺方案生产时，其生产效率、经济效益也是不相同的。在确保零件质量的前提下，拟定具有良好的综合技术经济效益、合理可行的工艺方案的过程称为零件的工艺过程设计。

一、生产过程和工艺过程

1.生产过程

由设计图纸变为产品，要经过一系列的制造过程。通常将原材料或半成品转变成为产品所经过的全部过程称作生产过程。生产过程通常包括:

(1)技术准备过程包括产品投产前的市场调查、预测、新产品鉴定、工艺设计、标准化审查等。

(2) 或工艺过程指直接改变原材料半成品的尺寸、形状、表面的相互位置、表面粗糙度或性能，使之成为成品的过程。例如液态成形、塑变成形、焊接、粉末成形、切削加工、热处理、表面处理、装配等，都属于工艺过程。

将合理的工艺过程编写成用以指导生产的技术文件，这份技术文件称作工艺规程。

(3)辅助生产过程指为了保证基本生产过程的正常进行所必须的辅助生产活动。

(4)生产服务过程指原材料的组织、运输、保管、储存、供应及产品包装、销售等过程。

2.工艺过程的组成

零件的切削加工工艺过程由许多工序组合而成，每个工序又由工位、工步、走刀和安装组成。

(1)工序指在一台机床上或在同一个工作地点对一个或一组工件连续完成的那部分工艺过程。划分工序的依据是工作地点是否变化和工作是否连续。

图2-1所示阶梯轴的加工工艺过程见表2-1。

表2一1工序的划分，是由一个人在一台车床上连续完成车两端面、钻两顶尖孔后，便换一个工件加工，重复以上内容，则这部分工艺过程为一个工序。该人又在同一台车床上连续完成粗车各外圆、半精车各外圆、倒角后，便换一个工件加工，重复以上内容，则这部分工艺过程又为一个工序。如果是由一个人在一台车床上连续完成车两端面、钻两顶尖孔、粗车各外圆、半精车各外圆、倒角后再换第二个工件重复这些内容，则这部分工艺过程是一个工序，而不是两个工序。

(2)工步指在一个工序中，当工件的加工表面、切削刀具和切削用量中的转速与进给量均保持不变时所完成的那部分工序。加工表面较多的工序，可分为若干工步。工步是构成工序的基本单元。

(3)走刀刀具从被加工表面每切去一层余量，就称作一次走刀。待切除的余量太大而不可能或不适合一次切下时，可分成几次切削完成。

4)安装工件经一次装夹(定位和夹紧)后所完成的那部分工序称为安装。

(5)工位相对刀具或设备的固定部分，工件所占有的每一个加工位置称为工位。多数情况下，一个工序中工件仅安装一次，有时也可能安装多次。如图2-1所示阶梯轴，在0号工序中一般需两次安装，夹住一端车另一端，然后调头。调头后又形成一个新的工位。

第二节基准与定位

零件的各种不同的形状，是由许多表面以各种不同的组合形式构成的，各表面之间有一定的尺寸和相互位置要求。基准是确定零件(或部件)上某些点、线、面的位置时所依据的点、线、面，即基准是零件本身上的或者与零件有关的面、线或点，根据这些面、线或点来确定零件上的另一些面、线或点的位置。

按其作用的不同，基准可分为设计基准和工艺基准，工艺基准又可分

为定位基准、测量基准和装配基准，定位基准又可分为粗基准和精基准。

1.设计基准

如图所示的轴套中，轴线0一0是内孔的设计基准，端面A是端面C 及台阶面B的设计基准，内圆表面D的轴线是外圆表面的设计基准

2.工艺基准

工艺基准是在制造零件和安装机器的过程中所使用的基准。

(1)定位基准是指在加工时，工件在机床或夹具中定位用的基准。

(2)测量基准是指零件检验时，用于测量被加工表面的尺寸和位置的基准。

(3)装配基准是指装配时用于确定零件在部件或产品中位置的基准。

二、基准的选择原则

1.粗基准的选择

为使所有加工表面都有足够的加工余量和保证各加工表面对不加工表面具有一定的位置精度，粗基准选择应遵守以下原则。

车床床身的粗基准

1.粗基准的选择(续)

(1)选择工件上的不加工表而作为粗基准。

(2)选择重要表而或加工余量最小的表面作为粗基准。

(3)选择较为平整光洁、面积较大的表面作粗基准

(4)粗基准一般只能使用一次，尽量避免重复使用

2.精基准的选择

精基准选择应遵守以下原则:

(1)基准重合原则

即尽量选择设计基准作为定位基准，以避免因基准不重合而引起的定位误差。

(2)基准同一原则

应使尽可能多的表面加工采用同一个精基准。

(3)一般要求

选择精基准时，要求定位准确、稳定可靠，并能使夹具结构简单、操作方便。

三、工件的定位原理

定位：

在加工时，首先要使工件占有正确的位置。

夹紧：

工件定位后，为使工件在加工中不受外力的影响而始终保持正确的位置。安装：

工件从定位到夹紧的整个过程。

1．六点定位原则

任一刚体，在空间直角坐标系中均有六个自由度.

工件在夹具中获得准确的位置，必须限制其相应的自由度

2.定位中的几种情况

(1)完全定位工件六个自由度全部被限制的定位。

(2)不完全定根据工件的加工要求，并不需要限制工件的全部自由度的定位。

(3)过定位两个或两个以上的定位元件，重复限制工件的同一个自由度的定位。

(4)欠定位根据工件的加工要求，应该限制的自由度没有完全限制的定位。

第三节工艺规程的拟订

工艺规程是指导生产的技术文件，工艺规程必须经济合理。

一、制订工艺规程的要求和步骤

零件的工艺规程就是零件的加工方法和步骤。内容:加工工艺(热处理工序)，确定各工序所用的机床、装夹方法、度量方法、加工余量、切削用量和工时定额等。将各项内容填写在一定形式的卡片上，这就是机械加工工艺的规程，即机械加工工艺卡片。

1.制订工艺规程的要求

不同的零件，由于结构、尺寸、精度和表而粗糙度等要求不同，其加工工艺也随之不同。一个零件可能有几种工艺方案，但其中总有一个是更为合理的。

合理的加工工艺必须能保证零件的全部技术要求。制订一个合理的加工工艺，并非轻而易举。往往要经过反复实践、反复修改，使其逐步完善的过程。

2.制订工艺规程的步骤

制订工艺规程的步骤大致如下:

(1)对零件进行工艺分析;

(2)毛坯的选择;

(3)定位基准的选择;

(4)工艺路线的制订;

(5)选择或设计、制造机床设备;