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1、1第第 3 章章 机械加工艺规程的制订机械加工艺规程的制订一、本章知识要点及要求一、本章知识要点及要求3.1 基本概念基本概念1了解生产过程和工艺过程的概念。2掌握机械加工工艺过程的组成部分及其工序、安装、工位、工步及走刀的概念。3掌握生产纲领和生产类型的概念，掌握各种生产类型的特点和确定生产类型的条件。4了解工件的装夹方法和获得尺寸精度、形状精度、位置精度的方法。5了解工艺规程的概念、作用、类型和文件格式。6了解制订工艺规程的基本要求、主要依据和制订步骤。例题例题 3.1 在成批生产条件下，加工如例题 3.1 图所示零件，其机械加工工艺过程如下所述：在车床上加工整批工件的小端端面、小端外圆（
2、粗车、半精车） 、台阶面、退刀槽、小端孔（粗车、精车） 、内外倒角；调头，在同一台车床上加工整批工件的大端端面、大端外圆及倒角；在立式钻床上利用分度夹具加工四个螺纹孔；在外圆磨床上粗、精磨外圆。120 6h试列出其工艺过程的组成，并确定各工序的定位基准，画出各工序的工序简图，用符号标明加工面，标明定位基准面，用数字注明所消除的不定度（自由度）数，其它用文字说明、工艺过程分析到工步。例题 3.1 图解：解：工序 I 车， （见例题 3.1 解答图 a） ，一次安装，工步为：(1)车端面； (2)粗车外圆；(3)车台阶面；(4)车退刀槽；(5)粗车孔；(6)半精车外圆； (7)精车孔； (8)外圆
3、倒角； (9)内圆倒角。工序车（见例题 3.1 解答图 b） ，一次安装，工步为：(1)车端面；(2)车外圆；(3)车内孔；(4)倒角。工序钻（见例题 3.1 解答图 c） ，一次安装，4 个工位，工步为：(1)钻 4 个孔；(2)攻 4 个螺纹孔。2工序磨（见例题 3.1 解答图 d） ，一次安装，工步为：(1)粗磨外圆；(2)精磨外圆。例题 3.1 解答图 3.2 零件的工艺性分析零件的工艺性分析1了解产品的工作原理和主要性能、明确零件在机器中的安装位置及作用。 2能根据零件图上主要表面的尺寸公差和技术要求，明确主要技术条件的合理性及关键性技术问题；能够对图纸的完整性、技术要求的合理性等方
4、面问题提出必要的改进意见。3了解零件的结构对其机械加工工艺过程的影响，并对零件的结构进行改进。4了解毛坯类型、特点和制造方法；了解选择毛坯时应考虑的因素，能够依据零件图和使用性能要求合理选择毛坯的类型。例题例题 3.2 指出例题 3.2 图零件结构工艺性不合理的地方，并提出改进建议。3例题 3.2 图答答：例题 3. 2 图 a 底面较大，加工面积较大，加工量较大且不易保证加工质量，建议减少底面加工面的尺寸，如开一通槽。例题图 3.2b 中孔的位置距直壁的尺寸太小，钻孔时刀具无法切入，安装也不方便，故应该增大其距离。3.3 定位基准的选择定位基准的选择1了解粗、精定位基准的概念。2掌握粗、精基
5、准选择原则，能够根据零件图的技术要求，从保证零件精度要求出发，合理选择定位基准。例题例题 3.3 如例题 3.3 图所示零件，若孔及底面 B 已加工完毕，在加工导轨上平面 A 时，应选择哪个面作为定位基准较合理？试列出两种可能的定位方案进行比较。例题 3.3 图解：解：加工导轨上平面 A 时，可能有两种定位方案：方案 1：以孔作为定位基准，符合基准重合的原则，但夹具结构复杂，刚性较差，工件安装不便。方案 2：以底面 B 定位，工件定位稳定，装夹简便可靠，刚性好。由于基准不重合，会产生基准不重合误差（jb=0.2mm） ，显然加工质量不能保证。为此可提高前道工序的加工精度，即按尺寸 200.05
6、来控制孔轴线到底面距离，本道工序尺寸按 400.05（A 面到 B 面距离）加工。比较两方案，方案 2 比较合理。例题例题 3.4 例题 3.4 图所示零件的 A、B、C 面，mm 及mm 孔均已加工。试分析加0.027 0100.033 030工mm 孔时，选用哪些表面定位最合理？为什么？0.018 0124例题 3.4 图解解：由例题 3.4 图可以看出两mm 孔的位置尺寸的设计基准是底面 A 和孔mm，同0.018 0120.033 030时还隐含两mm 孔同轴度及其孔心连线与、孔心连线的垂直度要求，因此，根0.018 0120.033 0300.027 010据基准重合原则，应选底面
7、A（定位元件为支承板） 、mm（定位元件为圆柱销）和0.033 030mm（定位元件为削边销）作为定位基准。0.027 010例题例题 3.5 加工活塞的辅助精基准（例题 3.5 图的端面和止口）时，试选择合适的粗基准，并以两种可能的定位方案进行比较。要求活塞的壁厚差不大于 0.9mm。例题 3.5 图解：解：加工活塞的端面及止口时，可采用的粗基准有两种方案：方案 1：以活塞不加工的内腔定位来加工止口及端面，再以止口和端面定位加工外圆时，可以保证壁厚差较小，但夹具结构复杂，工件安装不便。方案 2：以活塞外圆为粗基准加工止口及端面，再以止口及端面加工外圆时，可使外圆的加工余量均匀，且夹具结构简单
8、、可靠。但若毛坯精度不高时，可能难以保证壁厚差小于 0.9mm 的要求。因此，方案 2 只适用于大批生产中用金属模铸造的活塞。若为小批生产的活塞，因毛坯精度较低，只能采用方案 1。3.4 工艺路线的拟订工艺路线的拟订拟定零件的机械加工工艺路线是制订工艺规程的一项重要工作。拟定工艺路线时需要解决的主要问题是：表面加工方法选择，划分加工阶段，组合工序，安排工序的先后顺序。1了解加工经济精度和表面粗糙度，能够综合考虑加工表面本身加工要求、零件材料的可加工性、生产类型、工件的形状和尺寸和现有生产条件等因素，依据零件各加工表面的技术要求来确定表面加工方法。2了解零件的加工工艺过程粗加工、半精加工、精加工
9、和光整加工阶段的概念；理解划分加工阶段有利于保证加工质量、便于合理使用机床、便于安排热处理工序的作用。3了解工序分散和工序集中的特点；理解工序分散和工序集中原则的应用场合；能够根据生产纲领、技术要求、现场的生产条件和产品的发展情况来综合考虑合理采用工序分散、工序集中原则。4理解先基准面后功能面、先面后孔、先粗后精和先主后次的机械加工工序安排的原则；了解热处理工序和辅助工序安排的原则。例例 3.6 试拟定例题 3.6 图所示小轴的单件小批生产和大批大量生产的机械加工工艺规程，并分析每5种方案的工艺过程组成。例题 3.6 图解：解：零件的机械加工工艺规程如例题 3.6 表 a 和 b 所示。例题
10、3.6 表 a 阶梯轴加工工艺过程（单件小批生产） 工序工序内容所用设备1车一端端面，打中心孔调头车另一端面，打中心孔车床2车大端外圆及倒角调头车小端外圆及倒角车床3铣键槽、去毛刺铣床例题 3.6 表 b 阶梯轴加工工艺过程（大批大量生产） 工序工序内容所用设备1铣端面，打中心孔铣端面打中心孔机床2车大端外圆及倒角车床3调头车小端外圆及倒角车床4铣键槽键槽铣床5去毛刺钳台从表中可看出，随零件生产类型的不同，工序的划分及每一个工序所包含的加工内容是不同的。在例题表 3.6a 中，车完一个工件的大端外圆和倒角后，立即调头车小端外圆及倒角，这是一个工序。而在例题表 3.6b 中，是在车完一批工件的大
11、端外圆和倒角后再调头车小端外圆和倒角，加工内容没有连续进行，故是两个工序。另外，去毛刺的工作在单件小批生产中由铣工在加工后顺便进行。而在大批大量生产中，由于生产率较高，铣工忙于装卸工件及操作机床，因此，需另设一道工序来专门清除毛刺。例例 3.7 试拟订例题 3.7 图所示零件加工的工艺路线。例题 3.7 图 分析：分析：该零件属于典型的轴类零件。零件使用6性能没有提出特殊要求，材料为 40Cr，且生产 10 件属于单件小批生产，故可以采用热扎圆钢下料；其中主要加工面有外圆，外圆，外圆，左端齿形面、8 级精a28 6R 0.4h、a25 6R 0.4h、a32 7R 1.6f、度、齿顶和分度圆表
12、面粗糙度为和，根据加工精度和表面粗糙度选择即可；此外，各外圆aR 3.2aR 1.6对轴线有 0.03mm 的跳动要求，例题图 3.7 中已给出中心孔要求，加工中采用轴线作为定位基准，在一次安装中加工多个表面，此项要求很容易满足；大多数表面的热处理为调质处理，不需考虑热处理对加工顺序的影响，对于齿形有淬火要求，故齿形精加工宜选择磨削类方法。解：解：该零件的工艺路线如下：下料车端面、钻顶尖孔粗车调质处理半精车滚齿齿面淬火配钻销孔铣键槽珩齿粗磨、外圆精磨、外圆检验28 6h25 6h32 7f28 6h25 6h入库。常见错误解析：常见错误解析：在做本题时，经常会将“车端面、钻顶尖孔”这一工序漏掉
13、。主要原因在于对于安排加工顺序的原则理解不够，尤其是“基准先行” ；实际上轴类零件加工中， “车端面、钻顶尖孔这一工序体现了“基准先行”和“先面后孔”两个原则。例例 3.8 试拟订例题 3.8 图所示零件成批生产的工艺路线，并指出各工序的定位基准。例题 3.8 图分析：分析：该零件属于典型的盘类零件。零件使用性能没有提出特殊要求，材料为 HTl50，属于成批生产，故毛坯采用铸造毛坯；其中主要加工面有孔，孔，根据加工精a207R 1.6H、a3107R 1.6H、度和表面粗糙度选择即可。中心轴线为设计基准，且孔精度较高，因此可以作为主要定a207R 1.6H、位基准面。答答：该零件的工艺安排如例
14、题 3.8 表所示。例题 3. 8 表 零件成批生产的工艺路线 工序工序内容定位基准1车端面、钻、扩、铰基准孔207H外圆、端面2车另一端面及外圆内孔和端面73插键槽内孔和端面4钻、扩、铰孔3107H内孔和端面5检验第一道工序采用外圆面作为定位基准，其他工序则均采用孔及一个端面作为定位基准。207H常见错误解析：常见错误解析：在第一道工序时往往对于孔只进行钻削，然后即以其定位加工其他表面。主207H要原因是认为加工中一定要划分加工阶段。其实对于一个结构相对简单而且没有热处理要求的零件而言，加工阶段的划分是相对也是比较模糊的；比如在加工基准时，往往为了保证定位精度，基准面的精度一般要求较高，以保
15、证加工质量，是不是就不满足划分加工阶段的原则了，其实不然。问题的出现仍然是因为没能很好地对所学知识融会贯通，缺少灵活运用的能力。3.5 确定加工余量、工序尺寸及公差确定加工余量、工序尺寸及公差1了解加工总余量和工序余量的概念和两者之间的关系；理解解影响工序余量的因素和确定加工余量的三种方法。2掌握基准重合情况下确定工序尺寸与公差的“逆推法” 。例题例题 3.9 试计算例题 3.9 图所示小轴的大端外圆表面加工中各道工序的工序尺寸及公差。已知零件材料为热轧圆钢，工件装夹在顶尖上加工，零件的加工过程如下：（1）下料；（2）车端面，打中心孔；（3）粗车各面；（4）精车各面；（5）热处理；（6）研磨中
16、心孔；（7）磨削外圆。例题 3.9 图解：解：由题意可知大端外圆mm 的加工方案是：热轧棒料粗车精车磨削。根据加工方0 013. 028案，先查表，后计算，从最终工序逐步往前推算。1确定各加工工序的加工余量确定各加工工序的加工余量查工艺手册，各工艺方法的加工余量大体为：研磨余量为 0.01mm，精磨余量为 0.1mm，粗磨余量为0.3mm，半精车余量为 1.lmm，粗车余量为 4.5mm。根据热轧棒料粗车精车磨削的工艺过程，可取：磨削余量为 0.3mm，精车余量为 0.9mm，粗车余量为 2.8mm，棒料的直径为32mm。2 计计算各加工工序基本尺寸算各加工工序基本尺寸从最终加工工序开始，即从设计尺寸开始，到第一道加工工序，逐次加上每道加工工序余量，可分别得到各工序基本尺寸(包括毛坯尺寸)。8磨削后的工序基本尺寸为mm，其它各工序基本尺寸依次为： 28精
