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1、第六章 机械加工工艺过程的基本知识,1 基本概念,一、工艺过程,直接改变原材料（或毛坯）的形状、尺寸或性能，使之变为成品的过程，称为工艺过程。,二、工序,工序的定义中表明只要“工作地点”、“工件”、“连续加工”这三个条件任一个发生变化，就不是同一个工序。,在一个工作地点对一个或一组工件所连续加工完成的那部分工艺过程，称为工序。,例如：图示半联轴器的加工可分为三个工序。,工序I：在车床上车外圆，车端面，镗孔和内孔倒角；,工序：在钻床上钻6个20孔；工序：在插床上插键槽。,工序实际是对工艺过程的进一步细分。工序本身再进一步细分，又可分成“安装”。,三、安装,工件在一次装夹中所完成的那部分工序内容，
2、称为安装。,安装：用三瓜卡盘夹住102外圆，车端面C，镗内孔60，内孔倒角，车223外圆；,例如：工序I：在车床上车外 圆，车端面，锥孔和内孔倒角；可分以下两个安装。,四、生产类型,依据生产纲领划分的生产过程，称为生产类型。生产纲领是指某工厂一年制造的合格产品数量称为（即年产量）。,安装：调头用三爪卡盘夹住223外圆，车端面A和B，车内孔倒角。,生产类型可大致按下表划分为：,多品种小批量生产：从一年里看是大批量生产，从短时间 (几天几十天) 看是小批量生产。这是目前常见的生产类型，它需要高水平的现代管理体系，先进的制造设备。,2 工件的安装和夹具,安装即装夹工件，它直接影响工件的尺寸精度、位置
3、精度和形状精度。,一、工件的安装方式,1. 直接找正安装,利用量具（划针、百分表、人的眼睛等）在机床上直接找正工件的某个表面，或在工件上事先划线，找正划线来确定工件是否处于正确的位置。, 找正面或划线就是定位基准；, 找正费时，效率低，主要用于单件小批生产，使用的夹具多为通用夹具。,特点： 找正精度（定位精度）可高可低，取决于量仪和工人;,2. 专用夹具安装,工件安装在为其加工专门设计和制造的夹具中。,特点：不需找正，效率高，投资大，适应性差。,二、夹具简介,三、工件安装原理,工件安装过程实质是工件在夹具（或机床）上定位和夹紧的过程。,定位：加工前使工件在夹具（或机床）上占有一个正确的位置。,
4、夹紧：对定位的工件施加力，使其在加工中能保持正确的位置。,工件定位的实质就是限制工件的自由度，所以工件定位的原理就是六点定位原理。,1. 六点定位原理,物体在空间无约束状态下共有六个自由度。,六点定位原理：用设想的 6 个(或3、4、5)支承点，分别限制工件的 6个(或3、4、5)自由度。,加工中具体要限制几个自由度，应根据加工要求而定。定位时有以下四种情况：,用六个支承，限制了六个独立的自由度的定位，称为完全定位。,没有完全限制六个独立的自由度的定位，称为不完全定位。,没有限制应该限制的自由度的定位，称为欠定位。欠定位必须避免。,同一个自由度，被两个以上的支承重复限制，称为过(超)定位。,
5、基准：在零件的设计和制造过程中，要确定一些点、线或面的位置，必须以一些指定的点、线或面作为依据，这些作为依据的点、线或面称为基准。,2. 定位基准,零件的设计和制造过程中有两类基准：,设计基准,工艺基准:,工件在机床或夹具定位时所依据的基准。,定位基准的作用：主要用于保证尺寸精度和位置精度。因此定位基准应从有位置要求的表面中选择。, 定位基准的选择,定位基准又分为：,粗基准以未加工过的毛坯面为定位基准。,精基准以已加工过的工件表面为定位基准。,A. 粗基准选择原则,a. 选择不加工的表面作粗基准,b. 选择要求加工余量均匀的表面作粗基准。,c. 对所有表面都要加工的零件，应选择余量和公差最小的
6、表面作粗基准作粗基准。,d. 选择光洁、平整、面积足够大的表面作粗基准。,e. 粗基准在加工的同一方向上尽可能只使用一次。,A. 精基准选择原则,a. 基准重合原则: 尽可能选用设计基准作为定位基准，以避免基准不重合误差。,例：在某道工序中加工 A孔，已知工件的上下平面在上道工序中已加工完成。,基准重合：加工A孔的最大位置尺寸误差=0.05=0.1mm。,基准不重合：A孔定位的位置受到4500.05尺寸的影响。,450.75300=150.75,需要保证的尺寸150的变化范围, 150.75149.25=1.5mm,假设A孔本工序的位置尺寸加工到300，没有加工误差。,449.25300=14
7、9.25,由前道工序引起的最大的定位误差： 定位0.75mm1.5mm,再考虑A孔尺寸300本身加工的误差，,450.75299.95=150.8,449.25300.05=149.2, 150.8149.2=1.6mm,基准重合只有加工误差,没有定位误差(定位0) 。,=加工定位,基准不重合即有加工误差，又有定位误差。,=加工定位,必须使用基准不重合时的措施,b. 基准同一原则：有位置精度要求的一些表面加工时，尽可能选用同一的定位基准。,例：轴的外圆表面加工。,基准同一原则的优点，易保证零件的位置精度要求，简化了专用夹具的设计、制造。,3 机加工工艺规程的制定,零件机加工工艺规程就是零件加工
8、的方法和实施步骤。制定零件机加工工艺规程的过程，就是一个填写“机械加工工艺过程卡片”的过程。,怎样制定零件机加工工艺规程，以下列典型零件为例逐步说明。,一、零件的工艺分析,1. 研究零件图及其技术要求,目的：熟悉零件的用途和工作条件。即零件的结构、尺寸、精度、表面粗糙度、材料、热处理要求等。同时检查设计的合理性。,结合实例,用途：传动轴，传递运动和力矩。轴上可以装齿轮、轴承、皮带轮等传动件。,结构：台阶轴，有外圆、轴肩、键槽、退刀槽、倒角组成。,主要表面的技术要求：, 轴颈(外圆)两处，安装轴承用。,IT7，Ra0.8， 0.02mm,IT6，Ra0.8， 0.02mm, 安装齿轮的外圆两处。
9、, 键槽两处。, 材料：45钢。传动轴的常用材料是45钢、40Cr，材料的综合机械性能好，价格便宜。, 热处理要求：淬火4045HRC。, 生产类型(数量)：单件小批生产。,2. 工艺分析,工艺分析重点解决三个问题:,加工方案选择；精基准选择；热处理工序安排。, 加工方案选择：,轴的四个外圆：IT6、IT7；Ra0.8；淬火。,加工方案 粗车半精车粗磨精磨,淬火, 精基准选择：,本例中轴的设计基准有两个方向： 直径方向以公共轴线为基准； 长度方向以右端为基准。,如果采用公共轴线作为精基准，可以同时满足基准重合和基准同一原则。所以采用两端打中心孔来定位。, 热处理工序安排,机加工工艺过程中热处理
10、工序通常如下安排：,毛坯,粗加工,半精加工,精加工,退火或正火,调质,淬火,时效,二、选择毛坯,选择毛坯要根据零件的工作条件、形状、尺寸、批量、加工条件、价格等来决定。,常用的毛坯种类：铸件、焊接件、锻件、冲压件、型材等。,本例的传动轴，各外圆直径相差不大，加工数量不多，选用型材最好。考虑到切削余量选用35圆钢料。,三、拟定工艺路线,拟定工艺路线的内容是合理安排零件各表面的加工工序内容和工序之间的顺序。,拟定工艺路线应遵循以下四个原则。,1. 基准先行原则（基准面先加工）,这条原则的含义：安排加工内容时，应先安排加工精基准面，为后续加工提供精基准，保证后续加工顺利进行。,因此，一般零件加工工艺
11、中头一、二道工序内容主要是加工精基准。,2. 先主后次原则（主要表面先加工？）,这条原则的含义：先考虑安排主要表面的加工，后考虑安排次要表面的加工。注意不是先加工主要表面！,主要表面是指：零件上重要的工作表面、装配表面。,次要表面是指：零件上非重要的工作表面等表面。键槽、螺钉孔,3. 粗、精加工分开原则（粗加工工序和精加工工序分开）,这样做有利于机床、刀具、人员的合理使用和调配，有利于热处理的安排。,但要注意不一定所有的零件都采用粗、精加工分开的原则。,4. 先面后孔原则 只针对箱体零件使用,这条原则的含义：先加工箱体零件上的平面，后加工箱体零件上的孔。这样可以简化夹具设计制造，方便零件的找正
12、。,结合实例应用以上各原则。传动轴的加工内容有：,车两端面、钻中心孔、 粗车、半精车各外圆、 车退刀槽、倒角、 铣键槽、 淬火、 粗磨、精磨各外圆。,工序1 车两端面，钻中心孔。,工序2 粗车、半精车各外圆。,工序3 淬火。,工序4 粗磨、精磨各外圆。,基准先行原则,粗、精加工分开原则,工序1 车两端面，钻中心孔。,工序2 粗车、半精车各外圆。,工序3 淬火。,工序4 粗磨、精磨各外圆。,先安排主要表面,工序1 车两端面，钻中心孔。,工序2 粗车、半精车各外圆，倒角，车退刀槽。,工序3 铣键槽。,工序5 粗磨、精磨各外圆。,后安排次要表面,工序4 淬火。,工序1 车两端面，钻中心孔。,工序2
13、粗车、半精车各外圆，倒角，车退刀槽。,工序3 铣键槽。,工序6 粗磨、精磨各外圆。,工序4 淬火。,工序5 修研中心孔。,工序7 检验。,去氧化皮，纠正中心孔的微量变形。,拟定工艺路线的同时还应确定各工序所用的机床、夹具、量具、刀具等。,四、确定各工序加工余量、切削用量和工时定额。,工序余量大小： 粗车余量 12.5mm,半精车余量 0.51mm 精车余量 0.10.5mm 磨削余量 0.150.3mm,五、编制工艺文件,主轴通孔直径：38、48、53mm,作业 P72 思考和练习题 （2） P126 思考和练习题 （5）,再举一例：套类零件,制定套类零件工艺文件的方法同轴类零件一样，也需要按部就班，一步一步进行。,轴套的主要技术要求：,显然有位置精度要求的表面不能在“一次装夹”中加工出来，需要两次安装才能完成加工。,安装,安装,安装中采用可胀心轴，来保证位置精度。,粗基准选择大端外圆，以保证大端外圆的余量均匀。,精基准选择见安装和安装 所示。,
