工艺基础(张世昌)

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1、第5章 工艺规程的基础知识,加工工艺产品制造的方法。 工艺规程制订的原则是优质、高效、低成本，即在保证产品质量的前题下，争取最好的经济效益。,1） 工艺规程是生产准备的主要依据,2） 工艺规程是组织生产和管理工作的基本依据,3） 工艺规程是新建或扩建工厂或车间的基本资料,1 概 述,机械加工工艺规程：用工艺文件规定的机械加工工艺过程。,工艺过程卡：用于单价小批生产,机械加工工艺卡：用于成批生产,机械加工工序卡：用于大批量生产,（1）机械加工工艺规程制定的原则,1）保证加工质量 2）保证生产效率 3）较低制造成本 4）良好劳动条件,（2）步 骤,分析研究产品图纸 工艺性分析 熟悉或确定毛坯 拟订

2、工艺路线 选择设备、工装 确定工序余量、工序尺寸 确定切削用量、工时定额 填写工艺文件,对零件进行工艺分析，其主要内容有： 检查零件的图纸是否完整和正确，分析零件主要表面的精度、表面完整性、技术要求等在现有生产条件下能否达到。 检查零件材料的选择是否恰当，是否会使工艺变得困难和复杂。 审查零件的结构工艺性，检查零件结构是否能经济地、有效地加工出来。,毛坯的选择 毛坯的选择对经济效益影响很大。因为工序的安排、材料的消耗、加工工时的多少等，都在一定程度上取决于所选择的毛坯。 毛坯的类型一般有型材、铸件、锻件、焊接件等。 具体选择要根据零件的材料、形状、尺寸、数量和生产条件等因素综合考虑决定。 单件

3、、小批量生产轴类零件时，一般采用自由锻毛坯； 成批生产中小轴类零件时，一般采用模锻毛坯； 单件、小批量生产箱体零件时，一般采用砂型铸造毛坯； 成批生产中小箱体零件时，一般采用金属型铸造毛坯。,产品整套装配图、零件图 质量标准 生产纲领、生产类型 毛坯情况 本厂现有生产条件 先进技术、工艺 有关手册、图册,1.5 机械加工工艺路线的拟定,选择定位基准； 确定加工方法； 安排加工顺序 工序的集中与分散 加工阶段的划分,定义零件结构的工艺性是指所设计的零件在满足要求的前题下，制造的可行性和经济性。 功能相同的零件，其结构工艺性可以有很大差异。 良好的结构工艺性是指在现有工艺条件下既能方便制造，又有较

4、低的制造成本。,2 零件结构的工艺性,切削加工对零件结构工艺性的要求,加工表面的几何形状应尽量简单，尽可能布置在同一平面或同轴线上； 不需要加工的毛面不要设计成加工面，要求不高的面不要设计成高精度、低粗糙度的表面； 有相互位置精度要求的各个表面，最好能在一次安装中加工； 定位准确，夹紧可靠，便于加工，易于测量； 尽量使用标准刀具和通用量具，减少专用刀具和量具的设计和制造；,便于装夹、保证定位精度,便于装夹、保证定位精度,定位基准,1、粗基准 2、精基准,3 定位基准选择,采用毛坯上未经加工 的表面作为定位基准,采用经过加工的表面 作为定位基准,3.1 粗基准选择,a 如加工某个表面，应选择和此

5、面有位置要求的不加工面为粗基准，以保证两者的相互位置精度，以达到壁厚均匀，外形对称等要求。 （图5-2）,重点考虑： 加工表面与不加工表面的 相对位置精度； 各加工表面有足够的余量,b 为保证某重要表面余量均匀，则选择该重要表面本身作为粗基准。（图5-3）,图5-2 粗基准选择比较,图5-3 床身粗基准选择比较,c 若每个表面都加工，则以余量最小的表面作为粗基准，以保证各表面都有足够的余量。（图54）,d 便于装夹原则。 粗基准应平整、光滑，无浇冒口、飞边等，定位、夹紧可靠。,e 粗基准应避免重复使用原则。在同一尺寸方向上，粗基准通常只允许使用一次，以免产生较大的定位误差。,图54 阶梯轴的加

6、工,3.2 精基准选择,重点考虑： 减少定位误差 保证加工精度,（1）基准不重合一般发生在下列情况： 用设计基准定位不可能或不方便； 在选择精基准时优先考虑了基准统一原则。 （2）设计基准与测量基准不重合也会产生基准不重合误差。,举例,设计基准（定位基准）,若本道工序的加工精度为，则只要 A2，即可满足加工要求,例：图示零件加工台阶面,切削平面,（本道工序加工精度）,基准重合：设计基准和工序基准作为定位基准,设计基准,定位基准,若要满足加工精度必须有：,在实际生产中，经常使用的统一基准形式有： 1）轴类零件常使用两顶尖孔作统一基准； 2）箱体类零件常使用一面两孔（一个较大的平面和两个距离较远的

7、销孔）作统一基准； 3）盘套类零件常使用止口面（一端面和一短圆孔）作统一基准； 4）套类零件用一长孔和一止推面作统一基准。 采用统一基准原则好处： 1）有利于保证各加工表面之间的位置精度； 2）可以简化夹具设计，减少工件搬动和翻转次数。 注意：采用统一基准原则常常会带来基准不重合问题。此时，需针对具体问题进行具体分析，根据实际情况选择精基准。,图55 以齿形表面定位加工 1卡盘；2滚柱；3齿轮,当两个表面相互位置精度要求很高时，可以采取互为基准原则，反复多次进行精加工。,图56,旨在减少表面粗糙度，要求余量小，保证加工余量均匀，常以加工面本身为基准进行加工。,图56 床身导轨面自为基准,图5-

8、7 外圆研磨示意图,图5-11 浮动镗刀块 1工件 2镗刀块 3镗杆,【例】铰孔、拉孔、研磨、浮动镗,例1：如图所示零件的A、B、C面，10H7mm及30H7mm孔均已加工。试分析加工12H7mm孔时，选用哪些表面定位最合理?为什么?,解：选A面(定位元件为支承扳)、30mH7孔(定位元件为圆柱销)、10H7（定位元件为削边销)作为定位基准。选30mH7孔和A面可以符合基准重合原则。,4.1 表面加工方法选择,1） 加工方法的经济精度、表面粗糙度与加工表面的技术要求相适应。,2） 加工方法与被加工材料的性质相适应。,3） 加工方法与生产类型相适应。,4） 加工方法与本厂条件相适应。,4 工艺路

9、线的拟定,4.1.1 加工经济精度 在正常的加工条件下（符合质量标准的设备，工艺装备和标准技术等级的工人，不延长加工时间）所能保证的加工精度和表面质量。,1.外圆表面的加工方法,粗 车 IT1213 Ra1080,半精 车 IT811 Ra2.512.5,4.1.2 典型表面的加工方法,研磨是常用的光整加工方法。加工的尺寸精度可达IT3，表面粗糙度可达Ra0.10.006m,但不能提高位置精度，生产率低。 研磨加工的表面较多，如平面、圆柱面、圆锥面、螺纹表面、齿轮表面以及球面等。 研磨可以加工钢、淬火钢、铜、铝、硬质合金、陶瓷、玻璃、水晶、半导体以及某些塑料制品。 研磨方法分手工研磨和机械研磨

10、两种。,研 磨,研具材料一般为铸铁、铜、铝或硬木等。研磨剂包括磨料、研磨液(煤油和机油混合而成)和辅助材料(硬脂酸、油酸和工业甘油等)。根据研磨对象的材料和精度要求来选择研具材料和研磨剂。,研磨时工件作回转运动，研具作轴向往复运动(可以手动，也可以机动)研具和工件表面之间应留有适当的间隙(一般为0.020.05mm)以存留研磨剂。,研磨示意图,研磨孔, 超精加工是利用装在振动头上的细磨粒油石对工件进行微量切削的一种磨料精密加工方法。 超精加工主要是减小Ra值，可达0.20.012m ，可适当提高形状精度。 超精加工生产率很高，常用于加工曲轴、轧辊、轴承环和某些精密零件的外圆、内圆、平面、沟道表

11、面和球面等,超精加工,超精加工,加工平面,加工轴承沟道,加工轴承圆形沟道,加工球面,抛光是利用机械、化学或电化学的作用，用涂有抛光膏的软轮(即抛光轮)高速旋转对工件进行微弱切削，从而提高光亮度的一种光整加工方法。 抛光轮用皮革、毛毯、帆布等材料叠制面成，具有一定的弹性，以便抛光时能按工件形状而变形，增加抛光面积。 抛光膏由磨料(碳化硅、氧化铁等)与油脂(包括硬脂酸、石蜡、煤油等)调制而成。 磨料的种类取决于工件材料，抛光钢件可用氧化铁及刚玉，抛光铸铁件可用氧化铁及碳化硅，抛光铜铝件可用氧化铬。,抛 光,抛光时，将工件压于高速旋转的抛光轮上，抛光轮的线速度高达3040m/s，在抛光膏的作用下，金

12、属表面形成一层极薄且较软的氧化膜，以加速抛光时的切削作用，而不会在工件表面留下划痕。 加之抛光轮对工件表面的高速摩擦，在抛光区产生大量的摩擦热，工件表面出现高温，工件表面材料被挤压而发生塑性流动，形成一层极薄的熔流层，可对原有表面的微观不平度起填平作用，因而可获得很低的表面粗糙度和很高的光亮度。,抛光的特点及应用,抛光只能提高光亮度，不能改善粗糙度和精度； 容易对曲面进行加工，劳动条件差； 抛光主要用作零件表面的修饰加工、电镀前的预加工或者消除前道工序的加工痕迹； 抛光零件的表面类型不受限制，可以是外圆、内孔、平面及各种成形面。抛光的材料也不受限制。,2.孔的加工方法,珩磨是一种常用的孔加工方

13、法。用细粒度砂条组成珩磨头，加工时工件不动，珩磨头回转并作往复送进运动。,珩 磨,一般情况下，经珩磨后的尺寸和形状精度可提高一级，表面粗糙度可达Ra0.40.012m，IT7IT5。 生产率比内圆磨、精细镗都高。珩磨头的转速虽然较低，但往复速度较高，参加切削的磨粒很多，能很快地切除金属。 由于珩磨头与主轴是浮动连接的，珩磨时以孔本身定位，因此不能提高孔的位置精度。 珩磨可以加工铸铁和钢件，但不宜加工易堵塞磨条的铜、铝等韧性金属 加工范围宽，通常能加工的孔径为5500mm，对机床精度要求不高。若无珩磨机，可利用车床、镗床或钻床进行珩孔加工。,刮 研 Ra0.041.25,3.平面的加工方法,4.

14、2 加工阶段的划分,切除大量多余材 料，主要提高生 产率。,完成次要表面加工(钻、攻丝、铣键槽等)主要表面达到一定要求，为精加工作好余量准备，安排在热处理前。,主要表面达到图纸要求。,进一步提高尺寸、形状精度降低粗糙度，多数不能提高位置精度,1、保证加工质量 2、合理使用设备 3、便于安排热处理工序 4、便于及时发现毛坯缺陷 5、避免重要表面损伤。,4.3 加工顺序的安排,基面先行 这条原则有两个含义： 工艺路线开始安排的加工面应该是选作定位基准的精基准面，然后再以精基准定位，加工其它表面。 为保证一定的定位精度，当加工面的精度要求很高时，精加工前一般应先精修一下精基准。,先粗后精 （1）便于

15、合理使用机床； （2）便于消除粗加工的误差，保证加工精度； （3）便于保护已加工的表面； （4）便于及时发现毛坯缺陷，减少损失。,先主后次 主要表面系指：设计基准面，主要工作面。次要表面系指：键槽、螺孔等其它表面。 次要表面和主要表面之间往往有相互位置要求。 一般要在主要表面达到一定的精度之后，再以主要表面定位加工次要表面。,先面后孔 先加工平面，再以面定位，加工孔，这样可以保证定位稳定，准确，装夹工件比较方便。 在毛坯面上钻孔，容易使钻头引偏，先加工平面，容易保证孔的位置精度。,退火：用于高碳钢、合金钢等，降低硬度，便于切削； 正火：用于低碳，提高硬度，便于切削；,淬火、渗碳 氮化等,自然时

16、效 人工时效,金属镀层 非金属镀层 氧化膜,质量检验 特种检验（无损探伤、磁力探伤、水压、超速试验）,去毛刺、倒钝锐边 去磁 清洗 涂防锈油,4.4 工序的集中与分散,工序集中的特点: (1)提高了生产率 采用高效专用机床和工艺装备，减少了加工时间； 减少了工件安装次数；减少了运输路线，缩短了加工周期； (2)减少了设备数量，相应地减少了操作工人数和生产面积； (3)减少了工序数目，缩短了工艺路线，简化生产计划； (4)由于在一次安装中加工许多表面，易于保证它们之间的相互位置精度； (5)专用机床和工艺装备成本高，其调整、维修费时费事，生产准备工作量大。,工序分散的特点: 由于每台机床只完成一个工步，可采用结构简单的高效机床(如单能机床)和工装，容易调整。 易于平衡工序时间，组织流水生产： 工人操作技术要求不高； 设备数量多，操作工人多，生产面积大； 生产周期长。,