工艺路线的制定

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1、 1 图图 1 图图 2 第二节第二节 工艺路线的制定工艺路线的制定 一、一、 定位基准的选择定位基准的选择 1 一般原则一般原则 （1） 选最大尺寸的表面为安装面（主要定位面，限制三个自由度） ，选最长距离的表面为 导向定位面（限制二个自由度） ，选最小尺寸的表面为支承面（限制一个自由度） 。 如下图 1 所示，如果要求所加工的孔与端面 M 垂直，显然用 N1面定位时加工精度最高。 （2） 首先考虑保证空间位置精度，再考虑保证尺寸精度。因为在加工中保证空间位置精度 有时要比尺寸精度困难得多。 如上图 2 所示的主轴箱零件，其主轴孔要求与 M 面的距离为 z，与 N 面的距离为 x。 由于主轴

2、孔在箱体两壁上都有，并且要求与 M 面及 N 面平行，因此要以 M 面为安装面，限 制ZYX r) 、三个自由度， 以 N 面为导向面， 限制X r 和Z ) 两个自由度。 要保证这些空间位置， M 面与 N 面必须有较高的加工精度。（位置公差是关联实际要素的方向或位置对基准所允许 的变动全量。位置公差又分为定向公差（平行度、垂直度、倾斜度） 、定位公差（同轴度、 对程度、位置度） 、跳动公差（圆跳动、全跳动） ） （3） 应尽量选择零件的主要表面为定位基准，因为主要表面是决定该零件其他表面的基 准，也就是主要的设计基准。如上例中的主轴箱零件，M 面和 N 面就是主要表面，许 多表面的位置都是

3、由这两个表面来决定的，因此选主要表面为定位基准，可使设计基 准与定位基准重合。 （4） 定位基准应便于夹紧，在加工过程中稳定可靠。 2 粗基准选择原则粗基准选择原则 （1） 保证相互位置要求的原则保证相互位置要求的原则 （2） 保证加工表面加工余量合理分配的原则保证加工表面加工余量合理分配的原则 （3） 便于工件的装夹原则便于工件的装夹原则 （4） 粗基准一般只能使用一次，应尽量避免重复使用粗基准一般只能使用一次，应尽量避免重复使用 2 图图 6 (a) (b) 图图 7 （a） （b） 图图 8 基准不重合误差基准不重合误差 （a）工件的设计基准）工件的设计基准 （b）基准不重合误差）基准不

4、重合误差 （5） 在没有要求保证重要表面加工余量均匀的情况下，若零件上每个表面都要加工，则应在没有要求保证重要表面加工余量均匀的情况下，若零件上每个表面都要加工，则应 以加工余量最小的表面最为粗基准。以加工余量最小的表面最为粗基准。 图 6 （a） 为一阶梯轴零件图， （b） 图为该零件的现有毛坯图。 由图 （b） 所示， 100mm， 外圆的余量为 14mm，50mm 外圆的余量为 8mm，毛坯两个外圆之间由 5mm 的偏心。根 据零件的技术要求，应首先选58mm 为粗基准面，先加工114mm 外圆到100mm，然 后再以车过的外圆为精基准面，加工58mm 外圆到50mm，这样可以保证50m

5、m 外圆 有足够的余量；反之，若以114mm 外圆为粗基准面，加工58mm 外圆时，有可能会因 余量不够而产生废品。 3 精基准选择原则精基准选择原则 （1） 基准重合原则基准重合原则 尽量选择被加工表面的设计基准作为精基准， 这样可避免因基准不重合而引起的定位误差。 如图 7（a）所示的工件，其 大孔和底面已加工好， 现需用钻 模在工件上钻两个与大孔对称 的小孔。若用图（b）的定位方 式， 即用底面和大孔中的菱形销 定位，这时尺寸 A 不受尺寸 H 的偏差影响， 就没有因基准不重 合而引起的误差。 遵循基准重合原则容易保 证加工表面的位置精度。例如， 3 图图 9 （a） （b） 图 8（a

6、）所示工件台阶面 2 的设计基准是顶面 3，顶面 3 的设计基准是底面 1。 先加工底面，然后以底面为精基准加工顶面，得到尺寸 H 这时，因为定位基准与设计 基准重合， 只要加工误差不超过的就能满足精度要求。 当加工台阶面时， 若以顶面为精基准， 也符合基准重合原则，只要尺寸 h 的加工误差不超过 h 就能满足精度要求。 但是，使用顶面定位会造成装夹困难和夹具结构复杂，甚至难以实现。生产中常常采用 底面定位加工台阶面。因为定位基准不是设计基准，即基准不重合，将造成新的误差，如图 8（b）所示。 设加工台阶面时的加工误差为 j ；。由图可知： jHh jH hh hh hh += += = mi

7、nmax max min 式中： min h台阶高 h 的最小实际尺寸； max h台阶高 h 的最大实际尺寸； H 尺寸 H 的公差； h 尺寸 h 的公差。 可见，当定位基准与设计基准不重合时，尺寸 h 的变动量不只是加工误差 j 。还包括 顶面的尺寸公差 H 。 H 就是因定位基准与设计基准不重合而增加的误差，称为基准不重 合误差。 为保证台阶面的位置尺寸误差不超过 h 的范围， 必须设法减小尺寸 H 的公差 H 和 尺寸 h 的加工误差 j ，使 H + j h 。基准不重合误差 H 的产生使加工误差 j 必须相 应减小，即增加了加工台阶面 2 的难度。 （2） 统一基准原则：统一基准

8、原则：选择多个表面加工时都能使用的定位基准作为基准。 （3） 互为基准原则互为基准原则 （4） 自为基准原则自为基准原则 （5） 便于装夹原则便于装夹原则 选择精基准时，必须考虑定位准确，夹紧可靠，夹具结构简单，操作方便。 如图 9 所示工件，根据基准重合原则，加工表面 3 时，应以表面 1 为定位基准；加工表 面 2 时， 应以 3 表面为定位基准； 但若以表面 3 定位加工表面 2 （图 b） ， 因表面 3 的面积小， 不易夹紧，并在切削力的作用下，工件易松动或产生振动，安装也比较复杂，因此应以面积 较大的表面 1 为定位基准（图 a） ，这样工件的安装可靠而且方便，但违反了基准重合的原

9、 4 则。在这种情况下，安装的可靠性为主要矛盾，故仍以表面 1 定位，否则因安装不可靠而引 起的误差将超过基准不重合所引起的误差， 至于因基准不重合而引起的定位误差， 可通过尺 寸换算加以控制。 由以上所述，定位基准选择，既要考虑零件的加工精度，又要使夹紧方便可靠，夹具的 结构简单等，其与工艺过程的安排也有密切关系。上述选择基准的各个原则，在具体选择中 有时互相矛盾的，应该具体分析，以能有效地保证表面间相互位置精度为前提，正确处理。 例图 1 例图 2 例例 1 例图 1 所示为一锻造或铸造的轴套，通常是孔的加工余量较大，外圆的加工余量较 小。试选择粗、精基准。 解答解答 以外圆为粗基准加工孔

10、，然后以孔为精基准加工外圆，保证工件表面不会在加工过 程中留下毛坯表面而造成废品。 例例 2 例图 2 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？ 解答解答 选 A 面（定位元件为支承板） 、30H7mm 孔（定位元件为圆柱销） 、10H7mm 孔 （定位元件为菱形销）作为定位基准。选 A 面和30H7mm 孔可以符合基准重合原则。 例例 3 例图 3 所示各零件加工时的粗、精基准应如何选择（标有符号的为加工面，其余 为非加工面）？并简要地说明理由。注：图（a）中要求外毂壁厚较均匀； （b）中要求壳壁

11、较均匀。 5 解答解答 （a）以外毂内壁为粗基准加工内孔和一端面，再以该内孔和端面加工外毂面和另 一端面。 （b）以壳体外圆为粗基准加工内孔和端面以及法兰外圆，再以端面和大孔为精基准 加工 610 孔。理由： 课堂作业：课堂作业： 1 P212，4-5、4-6 2 如图所示零件若孔及底面 B 已加工完毕，在加工上 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并进行比较。 解答解答 加工导轨上平面 A 时，可能有两种定位方案： 方案一：以孔定位，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，使 用效果较差。 方案二：以底面 B 定位，工件定位稳定，装夹简

12、便可靠，刚性好。由于基淮不重合，必然 产生基准不符误差（0.2） 。显然加工质量不能保证。为此要求提高前道工序的工序精度，即 按尺寸 20 士 0.05 来控制镗孔的轴线位置。 本道工序加工 A 面时的工序尺寸应为 40 土 0.0 5。 采用方案二比较合理。 3 如下图所示之两模板零件， 欲钻孔 O1及 O2， 要求距 A 面和 O 孔的尺寸分别为 a1和 a2， 且其轴心线与 A 面平行。l 为自由尺寸，孔 O 及其他表面均已加工。试选择加工这两个 零件的孔 O1及 O2时的定位基准，并指出所限制的自由度数。 解答解答 图 a） 模板零件选择下底面为主要定位基准,定位元件为两长条板或三个支

13、承钉，限制三个自 由度；以孔 O 为第二定位基准，定位元件为长菱形销，限制二个自由度，如下图 c） 。 图 b）模板零件选择孔 O 为为主要定位基准，定位元件为长销，限制四个自由度；以下底面 为第三定位基准，定位元件为活动支承板，限制一个自由度，如下图 d） 。 6 4 试拟定右图所示零件的机械加工 工艺路线（包括工序名称、加工 方法、所用设备并以工序图表 示） 。已知该零件的毛坯为铸件, 孔未铸出， 生产类型为成批生产。 解答解答 加工工艺过程加工工艺过程 7 主要工序的工序图主要工序的工序图 二、二、 加工加工经济经济精精度与度与加工加工方法方法的选择的选择 1 加工经济精度：加工经济精度

14、：在正常的加工条件下（采用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粗糙度。 1 加工方法的选择加工方法的选择 在选择加工方法时应考虑以下几个主要问题： （1） 所选择的加工方法能否达到零件精度的要求； （2） 零件材料的可加工性能如何。例如有色金属宜采用切削加工方法，不宜采用磨削加工 方法，因为有色金属易堵塞砂轮工作面。 （3） 生产率对加工方法有无特殊要求。例如为满足大批大量生产的需要，齿轮内孔通常多 采用拉削加工方法加工。 （4） 本厂的工艺能力和现有加工设备的加工经济精度如何。 三三、 几种几种加工加工方法方法的的概念和特点概念和特点

15、1 成形刀（样板刀）法：成形刀（样板刀）法：在成批生产中，用刀刃形状与工件表面形状相吻合的成形刀来车 削成形面的方法。加工时，车刀只作横向进给，由于车刀和工件的接触面较大，正如用 宽刀法车削锥面一样，容易引起振动，因此切削用量应选小一些，同时要有良好的润滑 条件。这种加工方法，操作简便、生产率高，但由于成形刀刃不能太宽，刀刃曲线不可 8 锪钻锪孔示意图 能磨得很精确，以及刀具制造成本又较高等原因，所以这种方法只适用于成批生产形状 简单、轴向尺寸较小的成形面。 2 钻孔：钻孔：钻孔是孔的粗加工方法，由于钻头横刃处有很大的负前角，切削条件很差，钻削 中，横刃两端点交替作瞬时中心，使钻头容易偏斜；另外，由于钻头的两个刀刃在刃磨 时不对称使得钻孔时容易产生孔径扩大。钻头的主刀刃长，切削宽度大，切屑成很宽的 螺卷，它占居的空间体积大，使断屑和排屑困难，冷却液也难以注入，切屑往往与孔壁 产生较大的摩擦、挤压，使内孔表面拉毛和刮伤，从而降低了内孔表面的质量。尽管它 有上述缺点，但由于钻孔操作简单，适应性强，可用定径刀具对一些需要镗削、拉削、 铰削和插削的实体工件进行孔的预加工，也可以对一些贯穿螺栓，螺钉和润滑通道孔进 行加工，因此，钻孔仍然在各类机械制造中应用较广，是不可缺少的一种加工方法。钻 孔精度为 IT13IT12