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1、第八节 工艺路线的拟定,【教学目的和要求】 了解工艺路线拟定的主要内容，掌握工序数目确定、加工顺序安排等原则和规律，并能正确运用有关原则制定简单零件的工艺路线。【教学内容摘要】本课题主要介绍表面的加工方法和加工方案的选择，加工阶段的划分及原因，工序集中与工序分散原则及运用，切削加工、热处理和辅助工序顺序安排。【教学重点、难点】本课题教学重点和难点是工序集中与工序分散，和切削加工、热处理和辅助工序顺序安排原则和规律的正确理解和灵活运用。【教学方法和使用教具】讲授法、讨论【教学时数】 4+2学时【教学内容】,1.8 工艺路线的拟定,在正确选择定位基准后，就要拟定各表面的工艺路线。工艺路线的拟定主要
2、解决的问题是:选择加工方法确定加工顺序划分加工工序,1.8.1 加工方法的选择,1. 加工经济精度,（1）加工经济精度的概念各种加工方法，车、铣、刨、磨、钻、镗、铰等所能达到的经济精度，都有一定的范围。任何一种加工方法，只要仔细刃磨刀具，调整机床，选择合理的切削用量，精心操作，就可以获得较高的加工精度。但同时耗时多，效率低，会使加工成本较获得同样精度的其他加工方法高。由此提出了这样一个问题：对某种加工方法，用于加工何种等级的零件才经济合理？这就是加工经济精度的概念。,选择加工方法的基本原则是既要保证零件的加工质量,又要使加工成本最低。为此，必须熟悉各种加工方法所能达到的经济精度及表面粗糙度。,
3、1.8.1 加工方法的选择,1. 加工经济精度,（2）加工经济精度的定义 在正常的加工条件下（使用符合质量标准的设备、工艺装备和标准技术等级的工人、合理的工时定额）所能达到的加工精度和表面粗糙度。（3）加工精度与成本之间的关系 任何一种加工方法的加工精度与加工成本之间有如图5-7所示关系。,图5.7 加工误差与加工成本的关系,图中为加工误差，C表示加工成本。由图中曲线可知，两者关系的总趋势是加工成本随着加工误差的下降而上升，但在不同的误差范围内成本上升的比率不同。,图5.7 加工误差与加工成本的关系,A点左侧曲线，加工误差减少一点，加工成本会上升很多；加工误差减少到一定程度，投入的成本再多，加
4、工误差的下降也微乎其微，这说明某种加工方法加工精度的提高是有极限的（图中L）。,在B点右侧，即使加工误差放大许多，成本下降却很少，这说明对于一种加工方法，成本的下降也是有极限的，即有最低成本（图中CL）。,图5.7 加工误差与加工成本的关系,只有在曲线的AB段，加工成本随着加工误差的减少而上升的比率相对稳定。可见，只有当加工误差等于曲线AB段对应的误差值时，采用相应的加工方法加工才是经济的，该误差值所对应的精度即为该加工方法的经济精度。因此，加工经济精度是指一个精度范围而不是一个值。,超精密加工,图5.8 加工精度与年代的关系,（4）加工精度与年代的关系如图所示，各种加工方法的经济精度随年代增
5、长和技术进步而不断提高。,1.8.1 加工方法的选择,（5）各种加工方法所能达到的经济精度和表面粗糙度 表5.5，5.6，5.7为典型表面的各种加工方法所能达到的经济精度和表面粗糙度，表5.8为常用机床加工的形位精度，可供选择时参考。实际应用时可查金属机械加工工艺人员手册、机械工艺师手册等,图5-16 孔的典型加工工艺路线,必须指出,经济精度的数值不是一成不变的，随着科学技术的发展，工艺的改进和设备与工艺装备的更新，加工经济精度会逐步提高,1.8.1 加工方法的选择,2. 加工方法的选择,加工方法的选择,应在分析研究零件图的基础上进行。一般先选择零件上精度要求最高的表面的加工方法，即该表面的最
6、终加工方法，再往前推。选择时主要考虑以下问题：,1.8.1 加工方法的选择,2. 加工方法的选择1）加工表面的精度和粗糙度要求,根据这些要求，选择与之相符合的加工经济精度对应的加工方法。满足要求的加工方法可能会有多种，再结合其他条件，最后确定一种。,1.8.1 加工方法的选择,2. 加工方法的选择1）加工表面的精度和粗糙度要求 2）零件的材料和热处理要求,零件的材料和热处理是影响加工方法选择最重要的因素。如有色金属精加工，因材料过软容易堵塞砂轮而不宜采用磨削，而一般淬火钢只能采用磨削。,1.8.1 加工方法的选择,2. 加工方法的选择1）加工表面的精度和粗糙度要求 2）零件的材料和热处理要求3
7、）零件的生产类型,选择的加工方法的选择,应与生产类型相适应。大批大最量生产应采用高生产率的加工方法，如加工孔、内键槽等可以采用拉削的方法；当批量不大时，则采用一般的钻、铰、镗、插等方法。,1.8.1 加工方法的选择,2. 加工方法的选择1）加工表面的精度和粗糙度要求 2）零件的材料和热处理要求3）零件的生产类型 4）本厂现有技术水平、生产条件等,技术人员应对本单位的设备种类和数量、加工范围、精度水平以及工人的技术水平有充分的了解，应尽量利用本厂资源。,换页,1.8.1 加工方法的选择,3. 典型表面的加工路线（要求熟悉，会选用）,如某轴材料45，轴颈尺寸精度IT6、Ra 0.32，表面淬火，试
8、确定其加工路线。,精磨粗磨半精车粗车,材料45，轴颈尺寸精度IT6、Ra 0.32，表面淬火,粗车半精车粗磨精磨,加工路线为:,1.8.2 加工阶段的划分,1.怎样划分加工阶段为了保证零件的加工质量生产效率和经济性，通常在安排工艺路线时，将其划分成几个阶段。一般精度零件，可划分成粗加工半精加工和精加工三个阶段。对精度要求高和特别高的零件，还需安排精密加工（含光整加工）和超精密加工阶段。,1.8.2 加工阶段的划分,2.各阶段的主要任务1）粗加工阶段 主要去除各加工表面的大部分余量，并加工出精基准。2）半精加工阶段 减少粗加工阶段留下的误差，使加工面达到一定的精度，为精加工做好准备，并完成一些精
9、度要求不高的表面的加工。,1.8.2 加工阶段的划分,2.各阶段的主要任务3）精加工阶段 主要是保证零件的尺寸形状位置精度及表面粗糙度，这是相当关键的加工阶段。大多数表面至此加工完毕，也为少数需要进行精密加工或光整加工的表面做好准备。4）精密和超精密加工阶段 精密和超精密加工采用一些高精度的加工方法，如精密磨削珩磨研磨金刚石车削等，进一步提高表面的尺寸、形状精度，降低表面粗糙度，最终达到图纸的精度要求。,1.8.2 加工阶段的划分,3. 划分加工阶段的好处1）有利于保证零件的加工质量,粗加工时，夹紧力大、切削厚度大、切削力大、切削热多，零件因受力变形、受热变形及残余应力引起的加工误差大，如无后
10、续的精加工加以纠正，将难以保证加工精度。此外，粗精加工分开进行，可以避免精加工表面少受损伤。,1.8.2 加工阶段的划分,3.对零件的加工过程划分加工阶段的好处1）有利于保证零件的加工质量 2）可以及时发现毛坯的缺陷,粗加工时，切除的余量大，容易发现毛坯的缺陷，此时实施报废，可以避免以后精加工的经济损失。,1.8.2 加工阶段的划分,3.对零件的加工过程划分加工阶段的好处1）有利于保证零件的加工质量 2）可以及时发现毛坯的缺陷3）合理安排加工设备和操作工人,粗精加工对设备的要求不同。粗加工要求设备的功率大、生产率高，对精度和工人的技术水平要求不高；精加工则要求精度高但功率不大的设备，而对工人的
11、技术水平要求高。粗精加工分开可分别安排适合各自要求的设备和操作工人，有利于延长精加工设备的寿命。,1.8.2 加工阶段的划分,3.对零件的加工过程划分加工阶段的好处1）有利于保证零件的加工质量 2）可以及时发现毛坯的缺陷3）合理安排加工设备和操作工人4）便于组织生产,粗、精加工对生产环境条件的要求不同。精加工和精密加工要求环境清洁、恒温，划分加工阶段后，可以为精加工创造所要求的环境条件。此外，划分加工阶段便于热处理工序的插入。,换页,1.8.2 加工阶段的划分,4.划分加工阶段需考虑的因素 1）零件的技术要求,一般精度的零件可划分为粗加工和精加工两个阶段，高精度零件可分为粗加工半精加工和精加工
12、三个阶段，更高精度的零件可安排粗加工半精加工精加工和精密加工四个阶段或更多的加工阶段。,1.8.2 加工阶段的划分,4.划分加工阶段需考虑的因素 1）零件的技术要求 2）生产纲领和生产条件,在大批量生产中，为了更合理地安排设备，加工阶段一般划分得比较细；单件小批生产中则划分得比较粗，有时将粗精加工混在一起。在自动化生产中，为了在一次安装中加工出尽可能多的表面，有时也将粗精加工混在一起。如采用加工中心加工时，既要求机床有较大功率刚度和精度，同时也要求毛坯有较高的精度，使余量小而均匀，以保证加工过程中不产生大的受力变形和受热变形。,5.3.2 加工阶段的划分,4.划分加工阶段需考虑的因素 1）零件
13、的技术要求 2）生产纲领和生产条件 3）毛坯的情况,毛坯的精度和质量对加工阶段的划分有直接影响。如毛坯精度低（如自由锻砂型铸造等），可以在粗加工前增加一道荒加工工序，其主要目的是暴露毛坯的质量问题，如砂眼气孔夹砂等。如果毛坯的精度高质量好（如精密铸造精密锻造等），则一开始就可进入半精加工阶段。,换页,1.8.3 加工顺序的安排,机械加工工序顺序的安排原则1）先基准面后其它,应首先安排被选作精基准的表面的加工，再以加工出的精基准为定位基准，安排其它表面的加工。在精加工阶段开始时应先对基准面进行精加工， 以提高定位精度，然后再安排其它表面的精加工。如精度要求高的轴类零件，第一道工序就是以外圆面为粗
14、基准加工两端面及顶尖孔，再以顶尖孔完成各表面的粗加工。精加工开始前先修整顶尖孔，以提高轴在精加工时的定位精度，然后再安排各外圆的精加工。,1.8.3 加工顺序的安排,机械加工工序顺序的安排原则1）先基准面后其它 2）先粗后精,指先安排各表面粗加工，后安排精加工。对于精度要求高的零件，粗、精加工应分成两个阶段。,1.8.3 加工顺序的安排,机械加工工序顺序的安排原则1）先基准面后其它 2）先粗后精 3）先主后次,是指先安排主要表面加工，再安排次要表面加工。主要表面一般指零件上的设计基准面和重要工作面。这些表面是决定零件质量的主要因素，对其进行加工是工艺过程的主要内容，因而在确定加工顺序时，要首先
15、考虑加工主要表面的工序安排，以保证主要表面的加工精度。在安排好主要表面加工顺序后，常常从加工的方便与经济角度出发，安排次要表面的加工。,主要表面为两端轴径及装传动件的35圆柱面：先安排这些表面的加工顺序：粗车外圆精车外圆磨外圆退刀槽、倒角、键槽等次要表面的加工从加工的方便出发，穿插在其中进行。其总的加工顺序为：,平端面、打中心孔粗车外圆精车外圆、倒角、切退刀槽铣键槽磨外圆,1.8.3 加工顺序的安排,机械加工工序顺序的安排原则1）先基准面后其它 2）先粗后精 3）先主后次 4）先面后孔,箱体和支架类零件既有平面，又有孔或孔系，这时应先将平面（通常是装配基准）加工出来，再以平面为基准加工孔或孔系
16、。此外，在毛坯面上钻孔或镗孔，容易使钻头引偏或打刀。此时也应先加工面，再加工孔，以避免上述情况的发生。,换页,1.8.3 加工顺序的安排,2. 热处理和表面处理工序的安排1）为了改善工件材料切削性能而进行的热处理工序（如退火、正火等），应安排在切削加工之前进行。2）为了消除内应力而进行的热处理工序（如退火、人工时效等），最好安排在粗加工之后，精加工之前进行；有时也可安排在切削加工之前进行。,热处理工序安排的位置，主要取决于热处理工序的工艺目的,1.8.3 加工顺序的安排,2. 热处理和表面处理工序的安排3）为了改善工件材料的力学物理性质而进行的热处理工序（如调质、淬火等）通常安排在粗加工后、精加工前进行。其中渗碳淬火一般安排在切削加工后，磨削加工前进行。而表面淬火和渗氮等变形小的热处理工序，允许安排在精加工后进行。4）为了提高零件表面耐磨性或耐蚀性而进行的热处理工序以及以装饰为目的的热处理工序或表面处理工序（如镀铬、镀锌、氧化、煮黑等）一般放在工艺过程的最后。,
