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1、机械加工工艺设计机械加工工艺设计理论辅导理论辅导机械制造基础教研室韩永杰韩永杰工程实践课程工艺设计单元工程实践课程工艺设计单元2021/6/161主要内容主要内容一、机械加工工艺过程的基本概念二、零件表面的加工方法简介三、制订机械加工工艺过程的步骤四、典型零件机械加工工艺规程示例五、工艺设计作业要求2021/6/162一、机械加工工艺过程的基本概念1. 工艺过程2. 机械加工工艺过程3. 机械加工工艺过程的组成4. 工序5. 生产类型2021/6/163一、机械加工工艺过程的基本概念1.1. 工艺过程工艺过程 在在生产过程生产过程中，改变生产对象的中，改变生产对象的形状形状、尺寸尺寸、相对位置
2、相对位置和和性质性质等，使其成为半成品或成品的过等，使其成为半成品或成品的过程。工艺过程可分为程。工艺过程可分为毛坯制造毛坯制造、机械加工机械加工、热处热处理和装配理和装配等工艺过程。等工艺过程。2. 2. 机械加工工艺过程机械加工工艺过程 在在工工艺艺过过程程中中，采采用用机机械械加加工工的的方方法法，直直接接改改变变毛毛坯坯的的形形状状、尺尺寸寸和和表表面面质质量量使使之之变变为为成成品品的工艺过程，称为机械加工工艺过程。的工艺过程，称为机械加工工艺过程。n n制制订订零零件件机机械械加加工工工工艺艺过过程程就就是是“ “机机械械加加工工工工艺艺设计设计” ”。2021/6/164一、机械
3、加工工艺过程的基本概念3.3.机械加工工艺过程的组成机械加工工艺过程的组成 机机械械加加工工工工艺艺过过程程是是由由若若干干个个顺顺次次工工序序组组成成的的，通过这些不同的工序把毛坯加工成合格的零件。通过这些不同的工序把毛坯加工成合格的零件。4.4.工序工序 一一个个( (或或一一组组) )工工人人，在在一一台台机机床床上上( (或或一一个个工工作作地地点点) )，对对一一个个( (或或同同时时几几个个) )工工件件连连续续加加工工所所完完成成的的那那一一部部分分机机械械加加工工工工艺艺过过程程。是是组组成成机机械械加加工工艺过程的工工艺过程的基本单元基本单元。n n注注意意: :构构成成一一
4、个个工工序序的的主主要要特特点点是是不不改改变变加加工工对对象象、设备和操作者设备和操作者，而且工序内的，而且工序内的工作是连续完成工作是连续完成的。的。2021/6/165一、机械加工工艺过程的基本概念5. 5. 生产类型生产类型n n在制定机械加工工艺时，一般根据零件生产类型在制定机械加工工艺时，一般根据零件生产类型的不同制定相应的工艺。零件生产类型可分三种：的不同制定相应的工艺。零件生产类型可分三种：n n单件生产：单个地生产某一零件，很少重复，甚单件生产：单个地生产某一零件，很少重复，甚至完全不重复的生产。至完全不重复的生产。n n成批生产：成批地制造相同的零件，每相隔一段成批生产：成
5、批地制造相同的零件，每相隔一段时间又重复生产。时间又重复生产。 成批生产可分为小批生产、中批生产和大批成批生产可分为小批生产、中批生产和大批生产。生产。n n大量生产：经常重复地进行一种零件某一工序的大量生产：经常重复地进行一种零件某一工序的生产，为大量生产。生产，为大量生产。2021/6/166二、零件表面的加工方法简介二、零件表面的加工方法简介n n零件的加工过程，就是零件表面经加工获得符合要求的零件表面的过程。n n零件表面的类型和要求不同，采用的加工方法也不一样。（五大类机床）1.车削加工2. 钻削加工3. 铣削加工4. 刨削加工5. 磨削加工此外还有镗削加工、拉削加工、光整加工、特种
6、加工等2021/6/167二、零件表面的加工方法简介二、零件表面的加工方法简介1.车削加工：车削加工主要用于加工各种回转表面，如图。2021/6/168几种车削加工视频几种车削加工视频2021/6/1692.钻削加工：用于在实体材料上钻孔或在已有孔的前提下对孔进行加工等，如图。(a)在实体材料上加工孔(b)对已有孔进行加工 2021/6/1610几种钻削加工视频几种钻削加工视频2021/6/16113.铣削加工：可以加工平面、台阶面、沟槽、螺旋形表面及各种曲面等，如图。(a)铣平面 (b)铣内凹面 (c)铣外凸面 (e)铣建槽 (d)铣螺选槽 2021/6/1612几种铣削加工视频几种铣削加工
7、视频几种铣削加工视频几种铣削加工视频2021/6/16135.磨削加工：用于加工外圆面、内圆面、平面、成形面、螺纹和齿轮等各种表面，如图。4.刨削加工：用在单件小批生产中，加工平面、直槽、成形面等，如图。2021/6/16142021/6/1615三、制订机械加工工艺过程的步骤三、制订机械加工工艺过程的步骤1.选择零件加工的毛坯类型2.选择零件表面的加工方案3.定位基准的选择4.拟定零件加工工艺路线5.确定加工余量6.确定各工序所用的设备、刀具7. 填写工艺文件2021/6/1616三、制订机械加工工艺过程的步骤三、制订机械加工工艺过程的步骤1.选择零件加工的毛坯类型n n轴类毛坯：常用碳钢、
8、合金钢，毛坯多用型材、锻件。n n盘套类毛坯：常用碳钢、合金钢、铸铁、铸钢，毛坯多用型材、锻件、铸件。n n支架箱体类毛坯：常用铸铁、铸钢，毛坯多用铸件，单件小批量生产时也可采用焊接件毛坯。 2021/6/1617三、制订机械加工工艺过程的步骤三、制订机械加工工艺过程的步骤2.选择零件表面的加工方案 根据零件表面质量要求不同，通常将表面加工划分为以下几个加工阶段。 n n粗加工阶段 主要任务是切除各加工表面上大部分余量。 n n半精加工阶段 任务是减小精加工留下的误差，为主要表面的精加工做好准备，并完成一些次要表面的加工。n n精加工阶段 任务是保证各主要表面达到图样规定要求。2021/6/1
9、6182.2.选择零件表面的加工方案选择零件表面的加工方案（1 1）外圆加工方案）外圆加工方案方案方案加加 工工 方方 法法精度等级精度等级（ITIT）表面粗糙度表面粗糙度RaRa值（值（ m m）1 1粗车粗车121112115012.55012.52 2粗车粗车半精车半精车1091096.33.26.33.23 3粗车粗车半精车半精车精车精车87871.60.81.60.84 4粗车粗车半精车半精车粗磨粗磨87871.60.81.60.85 5粗车粗车半精车半精车粗磨粗磨精磨精磨65650.40.20.40.22021/6/1619（2 2）内圆加工方案）内圆加工方案方方案案加加 工工 方
10、方 法法精度等级精度等级（ITIT）表面粗糙度表面粗糙度RaRa值（值（ m m）1 1钻钻121112112512.52512.52 2钻钻扩扩1110111012.56.312.56.33 3钻钻扩扩铰铰98983.21.63.21.64 4粗车粗车121112112512.52512.55 5钻或粗车钻或粗车半精车半精车1091096.33.26.33.26 6钻或粗车钻或粗车半精车半精车精车精车87873.21.63.21.67 7钻或粗车钻或粗车半精车半精车粗磨粗磨87871.60.81.60.88 8钻或粗车钻或粗车半精车半精车粗磨粗磨- -精磨精磨76760.80.40.80.4
11、2021/6/1620（3 3）平面加工方案）平面加工方案方方案案加加 工工 方方 法法精度等级精度等级（ITIT）表面粗糙度表面粗糙度RaRa值（值（ m m）1 1粗铣粗铣( (刨刨) )121112112512.52512.52 2粗铣粗铣( (刨刨) )半精铣半精铣( (刨刨) )1091096.33.26.33.23 3粗铣粗铣( (刨刨) )半精铣半精铣( (刨刨) )精铣精铣( (刨刨) )87871.60.81.60.84 4粗铣粗铣( (刨刨) )半精铣半精铣( (刨刨) )粗磨粗磨87871.60.81.60.85 5粗铣粗铣( (刨刨) )半精铣半精铣( (刨刨) )粗磨
12、粗磨精磨精磨76760.80.40.80.46 6粗车粗车121112112512.52512.57 7粗车粗车半精车半精车1091096.33.26.33.28 8粗车粗车半精车半精车精车精车87871.60.81.60.82021/6/1621（4）螺纹加工：n n有车螺纹、铣螺纹、磨螺纹、攻螺纹、套螺纹、搓螺纹和滚螺纹等。（5）齿形加工方法：n n有铣齿、插齿、滚齿等。2021/6/16223.定位基准的选择n n定位基准：工件在加工过程中，用于确定工件在机床或夹具上的正确位置的基准。n n三类典型零件定位基准常作如下选择：n n阶梯轴类零件：常选择两端中心孔作为定位基面。如图所示。20
13、21/6/1623n n盘套类零件：一般以轴线部位的孔作为定位基面，常采用心轴装夹，如左图。n n支架箱体类零件：多选择主要平面（即装配基面）作为定位基面，采用压板、螺栓装夹，加工轴承孔等，如右图。2021/6/1624三、制订机械加工工艺过程的步骤三、制订机械加工工艺过程的步骤4.拟定零件加工工艺路线主要任务：n n加工顺序的安排，n n整个工艺过程中工序的数量。（1）切削加工顺序的安排（2）热处理工序的安排（3）辅助工序的安排（4）工序的集中与分散2021/6/16254.4.拟定零件加工工艺路线拟定零件加工工艺路线（1 1）切削加工顺序的安排）切削加工顺序的安排将零件各表面的加工，按先后
14、顺序作合理的安排，将零件各表面的加工，按先后顺序作合理的安排，一般考虑以下三条原则：一般考虑以下三条原则：先粗后精先粗后精 先先安安排排粗粗加加工工，中中间间安安排排半半精精加加工工，最最后后安安排排精加工和光整加工。精加工和光整加工。先主后次先主后次 先先安安排排零零件件上上主主要要表表面面的的加加工工，后后安安排排次次要要表表面面的的加加工工。次次要要表表面面加加工工一一般般放放在在主主要要表表面面加加工工到到一一定定精精度度之之后后，最最终终加加工工之之前前进进行行。要要注注意意退退刀槽、倒角刀槽、倒角安排。安排。2021/6/16264.4.拟定零件加工工艺路线拟定零件加工工艺路线（1
15、）切削加工顺序的安排基准先行 加工一开始总是先把精基准面加工出来。然后用它定位加工其他表面。2021/6/16274.4.拟定零件加工工艺路线拟定零件加工工艺路线（2）热处理工序的安排 加工阶段的划分通常以热处理为界。热处理工序的安排由热处理的目的及其方法决定的，并与零件的材料有关。具体方法的选择及其工序安排参见图 。热处理工序在工艺过程中的安排热处理工序在工艺过程中的安排 2021/6/16284.4.拟定零件加工工艺路线拟定零件加工工艺路线（3 3）辅助工序的安排）辅助工序的安排 检验工序检验工序是保证产品质量的必要措施之一。是保证产品质量的必要措施之一。n n一般安排在一般安排在粗加工完
16、全结束以后粗加工完全结束以后，n n重要工序加工前后重要工序加工前后，n n零件在车间之间转换时零件在车间之间转换时，n n零件全部加工结束之后零件全部加工结束之后进行。进行。 有时在某些工序之后还应安排一些如去毛刺、有时在某些工序之后还应安排一些如去毛刺、清洗、去磁、涂防锈油等辅助工序。清洗、去磁、涂防锈油等辅助工序。2021/6/16294.4.拟定零件加工工艺路线拟定零件加工工艺路线（4 4）工序的集中与分散）工序的集中与分散( (确定工序的数量）确定工序的数量） 在在安安排排了了加加工工顺顺序序以以后后，就就需需将将加加工工表表面面的的各各步步加加工工，按按不不同同的的加加工工阶阶段段
17、和和加加工工顺顺序序组组合合成成若若干个工序，从而拟定出整个加工路线。干个工序，从而拟定出整个加工路线。 组组合合成成工工序序时时可可采采用用工工序序集集中中或或工工序序分分散散的的原原则则。 n n工序集中就是将零件的加工工序集中就是将零件的加工集中在少数几道工序集中在少数几道工序中完成，每道工序加工的内容多中完成，每道工序加工的内容多。n n工序分散就是将零件的加工工序分散就是将零件的加工分散到很多道工序内分散到很多道工序内完成，每道工序加工的内容少完成，每道工序加工的内容少。2021/6/16304.4.拟定零件加工工艺路线拟定零件加工工艺路线（4）工序的集中与分散(确定工序的数量） 根
18、据生产类型、零件的结构特点及现有设备灵活考虑。 n n单件小批生产时，一般采用工序集中。n n成批生产和大批大量生产，一般采用工序分散n n流水生产线，工序的集中程度要符合零件生产的“节拍”。n n数控机床、加工中心等，任何生产类型均可采用工序集中。2021/6/1631三、制订机械加工工艺过程的步骤三、制订机械加工工艺过程的步骤5.确定加工余量工序的加工余量：经验估计法的加工余量（回转表面为半径方向余量，平面为单边余量）简述如下： 粗加工余量约为1-1.5； 半精加工余量约为0.5-l； 精加工余量约为0.2-0.5； 磨削余量约为0.15-0.25。2021/6/1632三、制订机械加工工
19、艺过程的步骤三、制订机械加工工艺过程的步骤6.确定各工序所用的设备、刀具n n机床的选择：考虑成形要求、规格尺寸、机床的精度 、生产率n n刀具的选择 一般采用通用刀具或标准刀具，必要时也可采用高生产率的刀具。刀具的类型、规格和精度应符合零件的加工要求。7.填写工艺文件2021/6/1633三、制订机械加工工艺过程的步骤三、制订机械加工工艺过程的步骤7.填写工艺文件 零件的机械加工工艺过程制定后，有关内容应分别填入各种不同的卡片。各种卡片总称工艺文件。两种基本形式：n n机械加工过程卡n n机械加工工序卡2021/6/1634三、制订机械加工工艺过程的步骤三、制订机械加工工艺过程的步骤7.填写
20、工艺文件 n n机械加工过程卡以工序为单位简要说明零件加工过程的一种工艺文件。包括工序号、工序名称、各工序用设备等。n n机械加工工序卡以工序为单位详细说明工序的全部工作内容，附有工序简图。2021/6/1635工序图工序图n n工序图是机械加工工序卡的主要部分。n n工序图按零件在该工序完成以后获得的形状绘制。n n工序图所显示的零件姿势应与其在加工时的姿势相一致。n n工序图上零件的被加工表面用粗线标出。n n在工序图上要注出工序尺寸、公差及表面粗糙度。n n用定位及夹紧符号注明定位基准及被夹紧表面。n n未在工序图上表达的技术要求，用文字写在工序图的空白处。2021/6/1636四、典型
21、零件机械加工工艺规程示例四、典型零件机械加工工艺规程示例1.传动轴机械加工工艺规程2.接盘机械加工工艺规程2021/6/1637 四、典型零件机械加工工艺规程示例四、典型零件机械加工工艺规程示例 1.传动轴机械加工工艺规程 传动轴的材质为40Cr，生产数量500件。 传动轴技术要求为：调质处理HB220240，如图所示。2021/6/16382021/6/1639传动轴工艺规程卡片传动轴工艺规程卡片工工序序工工种种工序内容工序内容 加加 工工 简简 图图设设备备1 1下下料料圆钢圆钢 6026060260锯锯床床2 2车车车一端面见平；车一端面见平；调头，车另一调头，车另一端面保证总长端面保证
22、总长25250 0。车车床床3 3车车钻一端中心孔；钻一端中心孔；钻另一端中心钻另一端中心孔。孔。车车床床2021/6/1640工工序序工工种种工序内容工序内容 加加 工工 简简 图图设设备备4 4车车用尾架顶尖用尾架顶尖顶住，粗车顶住，粗车三个台阶。三个台阶。调头，用尾调头，用尾架顶尖顶住。架顶尖顶住。粗车另外四粗车另外四个台阶。个台阶。车车床床2021/6/1641工工序序工工种种工序内容工序内容 加加 工工 简简 图图设设备备5 5热热调质处理调质处理HB220240HB2202406 6钳钳修研两端中心修研两端中心孔孔车车床床2021/6/1642工工序序工工种种工序内容工序内容 加加
23、 工工 简简 图图设设备备7 7车车双顶尖装夹，半双顶尖装夹，半精车二个台阶。精车二个台阶。切槽二个，倒角切槽二个，倒角二个。二个。调头，双顶尖装调头，双顶尖装夹，半精车余下夹，半精车余下的三个台阶。切的三个台阶。切槽三个，倒角四槽三个，倒角四个。个。车车床床2021/6/1643工工序序工工种种工序内容工序内容 加加 工工 简简 图图设设备备8 8车车双顶尖装夹，双顶尖装夹，车螺纹车螺纹M24 X M24 X 1 15 5。车车床床9 9钳钳划键槽加工线。划键槽加工线。2021/6/1644工工序序工工种种工工 序序 内内 容容加加 工工 简简 图图设设备备1010铣铣铣两个键槽，铣两个键槽
24、，键槽深度比图键槽深度比图样规定尺寸多样规定尺寸多铣铣0. 250. 25mm,mm,作作为磨削的余量。为磨削的余量。铣铣床床1111钳钳修研两端中心修研两端中心孔孔车车床床2021/6/1645工工序序工工种种工序内容工序内容加加 工工 简简 图图设设备备1212磨磨磨一端两个磨一端两个外圆；外圆；调头，磨另调头，磨另一端两个外一端两个外圆圆。外外圆圆磨磨床床1313检检检验检验2021/6/1646 2. 接盘机械加工工艺规程 接盘材质为45钢，生产数量500件。 接盘技术要求为：调质处理HB220240，如图所示。 四、典型零件机械加工工艺规程示例四、典型零件机械加工工艺规程示例2021
25、/6/16472021/6/1648工序号工序号工种工种工工 序序 内内 容容加加 工工 简简 图图设备设备1 1锻锻锻造毛坯锻造毛坯2 2车车三爪自定心卡盘夹三爪自定心卡盘夹小端，粗车大端面小端，粗车大端面见平，粗车大外圆见平，粗车大外圆至至9696。车床车床接盘加工工艺规程卡片动画2021/6/1649工序号工序号工种工种工工 序序 内内 容容加加 工工 简简 图图设备设备3 3车车调头夹大端，粗车调头夹大端，粗车小端面保证总长小端面保证总长5252，粗车小外圆至，粗车小外圆至5757长长3131，粗车孔，粗车孔至至3333。车床车床4 4热热调质处理调质处理B220240B220240动
26、画2021/6/1650工序号工序号工种工种工工 序序 内内 容容 加加 工工 简简 图图设备设备5 5车车半精车大外圆至图半精车大外圆至图纸要求纸要求94,94,半精车半精车大端面保证大端面保证9494外外圆长圆长2020，倒角，倒角1 1 45450 0车床车床6 6车车半精车小端面保证半精车小端面保证总长总长5151，半精车小，半精车小外圆至外圆至5656，半精半精车台阶端面保证小车台阶端面保证小外圆长外圆长31.531.5，内、，内、外倒角外倒角1 145450 0车床车床动画动画2021/6/1651工序号工序号工种工种工工 序序 内内 容容 加加 工工 简简 图图设备设备7 7车车
27、精车小端面保证总精车小端面保证总长长50.550.5，精车孔至，精车孔至3535+0.025+0.025，精车小外精车小外圆至圆至5555-0.019-0.019 ，精精车台阶端面保证小车台阶端面保证小外圆长外圆长3131。车床车床8 8车车顶尖、心轴装夹，顶尖、心轴装夹，精车大外圆端面保精车大外圆端面保证外圆长证外圆长1919+0.021+0.021 。车床车床动画动画2021/6/1652工序号工序号工种工种工工 序序 内内 容容加加 工工 简简 图图设备设备9 9钳钳划圆弧槽线，划划圆弧槽线，划1616孔中心线孔中心线1010铣铣圆工作台一三爪自圆工作台一三爪自定心卡盘装夹，铣定心卡盘装
28、夹，铣宽宽1616深深8 8的圆弧槽。的圆弧槽。铣床铣床1111钻钻圆工作台一三爪自圆工作台一三爪自定心卡盘装夹，钻定心卡盘装夹，钻1616通孔。通孔。钻床钻床1212检检检验检验动画动画2021/6/1653五、工艺设计作业要求五、工艺设计作业要求1. 1.工艺设计总的要求工艺设计总的要求n n工程实践工程实践A A：祥见：祥见“ “工艺设计或撰写创新思维报告工艺设计或撰写创新思维报告的要求（的要求（机、近机类机、近机类）” ”n n工程实践工程实践B/CB/C：祥见：祥见“ “工艺设计或撰写创新思维工艺设计或撰写创新思维报告的要求（报告的要求（非机类非机类）” ”2. 2.工艺设计格式要求
29、工艺设计格式要求n n零件图用零件图用A3A3图纸，按制图标准手工画零件图。图图纸，按制图标准手工画零件图。图纸标题栏填定见要求示例。纸标题栏填定见要求示例。n n工艺过程表和心得用工艺过程表和心得用1616开本纸。开本纸。3. 3.工艺设计要求工艺设计要求2021/6/1654五、工艺设计作业要求五、工艺设计作业要求3. 3.工艺设计要求工艺设计要求（1 1）工程实践）工程实践A A以以机械加工机械加工为主的工艺设计要求为主的工艺设计要求以以铸造工艺铸造工艺为主的工艺设计要求为主的工艺设计要求以以焊接工艺焊接工艺为主的工艺设计要求为主的工艺设计要求（2 2）工程实践）工程实践B/CB/C涉及
30、选择型材类的下料要求涉及选择型材类的下料要求/ / /涉及选择涉及选择铸造类铸造类/ /自由锻造类自由锻造类/ /焊接成形焊接成形的的工艺设计要求工艺设计要求涉及机械切削加工的工艺设计涉及机械切削加工的工艺设计涉及热处理的工序安排问题涉及热处理的工序安排问题2021/6/1655五、工艺设计作业要求五、工艺设计作业要求4.几点说明n n上交时间：n n上交地点：11号楼2030室2021/6/1656 技术要求技术要求 1.1.某某内容（调质处理某某内容（调质处理HB220240HB220240等）。等）。 2.2.某某内容（去毛刺边瑞等）。某某内容（去毛刺边瑞等）。2021/6/16572021/6/1658 结束语结束语若有不当之处，请指正，谢谢！若有不当之处，请指正，谢谢！
