零件的机械加工工艺过程资料讲解

锻件：模锻 铸件：机器造型、压力铸 造等高效方法 毛坯精度高、余量小
通用机床，部分采用数控 通用机床和部分专用机床
机床
及高效自动机床
机群式分布
零件类别分工段分布
广泛采用自动机床、专用 机床 自动线分布
夹具及尺寸 保证
刀具和量具
零件的互换性
工艺文件的要求
生产效率 成本 对操作人员的技 术要求
通用夹具、标准附件 或组合夹具；划线试 切保证尺寸 通用刀具，标准量具
配对制造，互换性低，多 采用钳工修配 编制简单的工艺路线卡片
低 较高 高
通用夹具，专用或成组夹 具
专用或标准刀具、量具
多数互换，部分试配或修 配 编制较详细的工艺及工序 卡片 中等 中等 较高
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高效专用夹具
专用刀具、量具，自动测 量 全部互换，高精度偶件采 用分组装配 编制详细的工艺、工序和 调整卡片 高 低 对人员的技术要求较低， 对调整人员的技术要求较 高
6.2.2 零件的结构工艺性分析
6.3 工件的定位与基准的选择
6.3.1工件的定位
工件的装夹包括定位和夹紧两个过程。
6.3.2 六点定位原理 任意一个刚体，在空间直角坐标系中有6个 方向活动的可能性， 沿3个坐标轴方向的移动: X Y Z 绕3个坐标轴方向的转动:
工件的定位
完全定位: 工件的六个自由度全部被夹具中的定 位元件所限制，而在夹具中占有完全确定的惟一 位置，称为完全定位。
包括：⑴ 技术准备过程 ⑵ 工艺过程 ⑶ 辅助生产过程 ⑷ 生产服务过程
工艺过程 指直接改变原材料或半成品的尺寸、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。它包括：铸造工艺、锻造 工艺、焊接工艺、冲压工艺、电镀工艺、热 处理工艺、机械加工工艺、装配工艺等。
采用金属切削去除零件表面材料的方式， 获得成品的工艺过程称为机械加工工艺过程 (简称为工艺过程)。
⒉ 基准的分类
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 在零件图上，确定其它点、线、面的位置所依 据的那些点、线、面称为设计基准。 (2)工艺基准
① 定位基准 在加工时，工件在机床或夹具中定位用的基准。
⒊ 工步与复合工步 工步是指加工表面、切削刀具、切削速度 和进给量都保持不变的条件下所完成的那 一部分工艺过程。
在大批量生产中，尤其在专用设备中，为 提高生产率，用几把刀具或复合刀具同时 加工一个工件的几个表面的工步称为复合 工步。工艺文件上，复合工步记为一个工 步。
⒋ 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。
⒉ 热处理工序的安排 ⑴ 预备热处理 ⑵ 时效处理。 ⑶ 最终热处理
⒊ 工序的集中与分散 ⑴ 工序集中原则 ⑵ 工序分散原则
6.5 加工余量和工序尺寸的确定
6.5.1加工余量的确定 ⒈ 加工余量的概念 要使毛坯变成合格零件，从毛坯表面上所切除 的金属层称为加工余量。加工余量分为总余量和 工序余量。 ⒉ 工序尺寸及其公差的确定：
⒉ 生产类型 单件生产、批量生产、大量生产。
生产类型
生产纲领（台/年或件/年）
小型机械或轻型 中型机械或中型 重型机械或重
零件
零件
型零件
单件生产
小批生 产
100 ＞100～500
10 ＞10～150
5 ＞5～100
批量 中批生 生产 产
大批生 产
＞500～5000 ＞5000～50000
＞150～500 ＞500～5000
② 测量基准： 用于测量被加工表面的尺寸和位置的基准。
③ 装配基准
装配时用来确定零件或部件在产品中的相对位 置所采用的基准 ⒊ 定位基准的选择
⑴ 粗基准的选择 粗基准主要影响不加工表面与加工表面的相互 位置精度，以及加工表面的余量分配
⑵ 精基准选择 ① 基准重合原则。 ② 基准统一原则 ③ 自为基准原则 ④ 互为基准原则
＞100～300 ＞300～1000
大量生产 ＞50000
＞5000
＞1000
3．生产类型及工艺过程的关系
项目 加工产品 毛坯及加工余量
机床设备及布局
单件生产
成批生产
大量生产
经常变换
周期性变换
长期加工一种零件
锻件：自由锻造 铸件：木模、手工造型 毛坯精度低，余量大
锻件：模锻 铸件：手工造型和金属模 造型 毛坯精度及余量中等
⒋ 工艺规程的类型与格式
表6-4 机械生产工艺过程卡片
机械加工工序卡片
6.2 零件的工艺分析
6.2.1零件图的技术要求分析 零件技术要求一般包括： ① 加工表面的尺寸精度； ② 主要加工表面的形状精度； ③ 主要加工表面之间的相互位置精度； ④ 加工表面质量； ⑤ 热处理要求及其它要求(如动平衡等)。
过定位 ： 工件的一个或几个自由度被不同的定 位元件重复限制的定位称为过定位。当过定位导 致工件或定位元件变形，影响加工精度时，应该 严禁采用。但当过定位并不影响加工精度，反而 对提高加工精度有利时，也可以采用。各类钳加 工和机加工都会用到。
6.3.3定位基准的选择
⒈ 基准的概念
基准就是确定零件（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 本身上的一些面、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。
不完全定位: 根据工件加工表面的不同加工要求， 定位支承点的数目可以少于六个。有些自由度对加 工要求有影响，有些自由度对加工要求无影响，这 种定位情况称为不完全定位。不完全定位是允许的。
欠定位： 按照加工要求应该限制的自由度没有 被限制的定位称为欠定位。欠定位是不允许的。 因为欠定位保证不了加工要求
6.1基本概念
6.2 零件的工艺分析
6.3 工件定位与基准的选择
6.4工艺路线的拟定 6.5 加工余量和工序尺寸的确定 6.6 工艺尺寸链 6.7 变速箱体机械加工工艺设计
6.1 基本概念
6.1.1生产过程和工艺过程 生产过程： 从原材料（或半成品）开始直到成品的所有 相互关联的劳动过程总和就称为生产过程。
m
n
NAi Ai
i1
i=1
⒉ 封闭环的极限尺寸
m
n
Nm ax Aim ax Aim in
i1
i=1
m
n
Nm in Aim in Aim ax
i1
i=1
⒊ 封闭环的上偏差与下偏差
m
n
sN sAi xAi
i1
i=1
m
n
xN xAi sAi
i1
i=1
⒋ 封闭环的公差
m+n
N= Ai
i=1
工序号 工种 工序内容
0
下料 下料
工作地 点
锯床
5
车 车两端面，钻中心孔
车床
10
车 粗车、精车大外圆和小外 车床
圆；掉头车另一小外圆。
15
铣 铣键槽
铣床
20
磨 磨大外圆、小外圆，调头 磨床
磨另一小外圆。
25
检 检验。
检验台
⒉ 安装
工件在机床或夹具中定位并夹紧的过程称为 装夹。在一个工序内，工件的加工可能需要 装夹几次。如表中的工序10，共有两次装 夹。第一次装夹完成车右端面、中心孔、车 大外圆和小外圆，第二次装夹完成另一端面 和小外圆的加工。 工件(或装配单元)经一次装夹后所完成的那 一部分工序称为安装。上述工序10也是两 个安装过程。
⑴ 基准重合时，工序尺寸及其公差的计算
6.6 工艺尺寸链
6.6.1工艺尺寸链的定义 由单个零件在工艺过程中的有关工艺尺寸所
形成的尺寸链，就称为工艺尺寸链。
6.6.2工艺尺寸链的组成
⒈ 封闭环 根据尺寸链的封闭性，最终被间接保证精度的 那个环称为封闭环。
⒉ 组成环 尺寸链中除封闭环外的其他环称为组成环。
6.1.4机械加工工艺规程
机械加工工艺规程简称工艺规程，它是规定产 品或零部件制造工艺过程和操作方法等的工艺 文件，即把较成熟的工艺过程的有关内容，编 写成文字和表格的形式，使之规范化。
制订工艺规程的步骤大致如下： ① 根据零件的生产纲领确定生产类型； ② 对零件进行工艺分析； ③ 确定毛坯； ④ 拟定工艺路线； ⑤ 确定各工序的加工余量、计算工序尺寸及 公差； ⑥ 选择或设计各工序所采用的机床设备及刀 具、夹具、量具等工艺装备； ⑦ 确定各主要工序的切削用量和工时定额； ⑧ 确定各主要工序的技术要求及检验方法； ⑨ 工艺方案的技术经济分析； ⑩ 填写工艺文件。
第一种是C面为测量基准进行测量： 测量基准和设计基准是重合 第二种是A面为测量基准进行测量，这时测量基 准和工艺基准是重合的，但和设计基准不重合
可能会出现“假废品”现象。
6.7变速箱体机械加工工艺设计
案例1中箱体属批量生产，需要建立专用零 件加工生产线。箱体工艺内容的安排要根据生产 线的要求来设计，工艺分析如下：
② 孔距精度要求的有
选择具有高效率、高精度的专用组合镗床来完 成大孔的加工 （2）主要的形位公差有：孔系的同轴度和孔 中心线间的平行度 （3）表面粗糙度要求 孔的表面粗糙度最低，用镗削
两侧面和上下面的粗糙度，用铣削
工位Ⅰ—装卸工件； 工位Ⅱ—钻孔 工位Ⅲ—扩孔； 工位Ⅳ—铰孔； 工位Ⅴ—走刀
6.1.3生产纲领和生产类型
⒈ 生产纲领 生产纲领是指企业在计划期内应当生产的产品产 量和进度计划。计划期常定为一年，所以生产纲 领也称年产量。
零件的生产纲领要计入备品和废品的数量，可按
式计算，即 NQ n(1)
式中： N—某零件的生产纲领(件／年)； Q—产品的生产纲领(台／年)； n—每台产品中该零件数(件／台)； —备品的百分率； —废品的百分率。
6.4 工艺路线的拟定
拟订工艺路线就是根据零件每个 加工表面（特别是主要表面）的精度、 粗糙度及技术要求，确定每个表面的 工序内容，然后把各个工序按顺序排 列起来。
6.4.1加工阶段的划分 ⒈ 粗加工阶段 ⒊ 精加工阶段 ⒉ 半精加工阶段
6.4.2加工顺序的安排
⒈机械加工工序的安排
⑴ 基准先行 ⑷ 先面后孔 ⑶ 先主后次 ⑵ 先粗后精
1.毛坯的选择 HT200
2. 主要技术要求分析：
（1）主要的尺寸精度有：
① 各孔的孔径大小
52 +0.018 -0.012
62+0.018 -0.012
100+0.018 -0.012
加工镗床
160+0.027
220+0.033
180+0.033 钻、铰加工
三个大孔精度要求都很高 ， 分为粗加工和 精加工
增环：若某环尺寸增大，其余各环尺寸保持不 变时，封闭环尺寸也随之增大
减环：若某环尺寸增大，其余各环尺寸保持不 变时，封闭环尺寸反而减小
3．工艺尺寸链图
从封闭环出发，按照零件表面尺寸间 的联系，用首尾相接的单向箭头顺序 表示各组成环，这种尺寸图就是尺寸 链图。
6.6.3尺寸链的计算公式
⒈ 封闭环基本尺寸计算