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1、金 属 工 艺 学第七章 零件切削加工的工艺过程v 第一节第一节 概述概述v 第二节第二节 工件的装夹与定位工件的装夹与定位v 第三节第三节 定位基准和加工顺序定位基准和加工顺序v 第四节第四节 零件的结构工艺性和坯料的选择零件的结构工艺性和坯料的选择v 第五节第五节 典型零件切削成形工艺分析典型零件切削成形工艺分析重点内容重点内容1. 了解工序、工步、工位等概念以及几种不同的定位方式了解工序、工步、工位等概念以及几种不同的定位方式2.切削加工零件的结构工艺性（合理切削加工零件的结构工艺性（合理 or 不合理）不合理） 第一节 概述第第七七章章 切切削削加加工工的的工工艺艺过过程程Introd
2、uctionv1.1 生产工程与工艺过程生产工程与工艺过程n生产过程：将原材料转变成产品的全过程。生产过程：将原材料转变成产品的全过程。n工艺过程工艺过程：用来改变坯料形状、尺寸、表面质量等，：用来改变坯料形状、尺寸、表面质量等，使其成为合格零件的过程。如铸造、锻造、焊接、冲使其成为合格零件的过程。如铸造、锻造、焊接、冲压，零件的机加工、热处理、装配等。压，零件的机加工、热处理、装配等。n机械加工的工艺规程：规定产品或零部件制造工艺过机械加工的工艺规程：规定产品或零部件制造工艺过程和操作方法的工艺文件。程和操作方法的工艺文件。机加工工艺过程卡片机加工工艺过程卡片机加工工序卡片机加工工序卡片第一
3、节 概述第第七七章章 切切削削加加工工的的工工艺艺过过程程Introductionv1.2 切削加工工艺过程的组成切削加工工艺过程的组成n工序工序：一个或一组操作者在：一个或一组操作者在一个工作地点一个工作地点完成的那部完成的那部分工作。分工作。n安装安装：工件经一次装夹所完成的那部分工作：工件经一次装夹所完成的那部分工作n工位工位：一次装夹后一次装夹后，工件在加工过程中相对于刀具作，工件在加工过程中相对于刀具作若干次位置的改变，每次工件所处的位置为一个工位。若干次位置的改变，每次工件所处的位置为一个工位。n工步工步：在加工表面不变、：在加工表面不变、加工工具不变加工工具不变的情况下所连的情况
4、下所连续完成的那部分工作。续完成的那部分工作。n一个工序可能有一个安装，也可能有多次安装；一个工序可能有一个安装，也可能有多次安装；n一个工序可能有一个工位，也可能有多个工位；一个工序可能有一个工位，也可能有多个工位；n一个工序可能有多个工步。一个工序可能有多个工步。第二节 工件的装夹与定位第第七七章章 切切削削加加工工的的工工艺艺过过程程Clamping Positioningv2.1工件的装夹工件的装夹n定位定位-使工件在机床上使工件在机床上占据占据正确的加工位置，以保证正确的加工位置，以保证被加工表面的精度；被加工表面的精度；n夹紧夹紧-使工件在承受切削力时，能使工件在承受切削力时，能保
5、持保持正确位置而对正确位置而对工件施加的力。工件施加的力。n二者区别：定位使工件在夹具中获得正确的位置；夹二者区别：定位使工件在夹具中获得正确的位置；夹紧能保证定好的位置不因外力的作用而发生改变。紧能保证定好的位置不因外力的作用而发生改变。n安装安装-工件的定位夹紧过程。工件的定位夹紧过程。先定位、后夹紧先定位、后夹紧同时定位夹紧同时定位夹紧第二节 工件的装夹与定位第第七七章章 切切削削加加工工的的工工艺艺过过程程Clamping Positioningv2.2 工件的定位工件的定位n定位原理：定位原理：“六点定位原理六点定位原理”采用六个相互独立的采用六个相互独立的定位元件来限制工件的六个自
6、由度。定位元件来限制工件的六个自由度。n定位方式：定位方式：完全定位完全定位不完全定位不完全定位重复定位（过定位超定位）重复定位（过定位超定位）欠定位欠定位合理合理：完全定位、不完全定位：完全定位、不完全定位不合理不合理：重复定位、欠定位：重复定位、欠定位第二节 工件的装夹与定位第第七七章章 切切削削加加工工的的工工艺艺过过程程Clamping Positioningv2.3 工件的夹紧工件的夹紧n夹紧装置的基本要求夹紧装置的基本要求夹紧时不能破坏工件在夹具中占有的正确位置；夹紧时不能破坏工件在夹具中占有的正确位置；夹紧力要适当；夹紧力要适当；n确定夹紧力作用点的原则确定夹紧力作用点的原则应正
7、对支承元件或位于支承元件所形成的支承平应正对支承元件或位于支承元件所形成的支承平面内面内应位于工件刚性较好的部位应位于工件刚性较好的部位应尽量靠近加工面，以减小切削力对夹紧点的力应尽量靠近加工面，以减小切削力对夹紧点的力矩，防止或减小工件的加工振动或弯曲变形矩，防止或减小工件的加工振动或弯曲变形第三节 定位基准和加工顺序第第七七章章 切切削削加加工工的的工工艺艺过过程程Baseline Sequencev3.1 基准及分类基准及分类n基准：基准：在产品的设计、制造和装配过程中，在零件图、在产品的设计、制造和装配过程中，在零件图、工艺图和装配图上作为工艺图和装配图上作为依据依据的点、线、面。的点
8、、线、面。n基准的分类：基准的分类：设计基准设计基准在在零件图零件图上（设计图样上）所使用的上（设计图样上）所使用的基准。基准。工艺基准工艺基准加工加工工艺过程中所采用的基准。工艺过程中所采用的基准。定位基准定位基准测量基准测量基准装配基准装配基准第三节 定位基准和加工顺序第第七七章章 切切削削加加工工的的工工艺艺过过程程Baseline Sequence基准基准定位基准定位基准装配基准装配基准测量基准测量基准设计基准设计基准工艺基准工艺基准用于确定零件上用于确定零件上其它点、线、面其它点、线、面位置所依据的那位置所依据的那些点、线、面。些点、线、面。设计图样上所采设计图样上所采用的基准用的基
9、准在加工时用于工在加工时用于工件定位的基准件定位的基准1、粗基准、粗基准2、精基准、精基准3、辅助基准、辅助基准4、主要基准、主要基准5、附加基准、附加基准在加工中或加工在加工中或加工后用来测量工件后用来测量工件时采用的基准时采用的基准在装配时用来确定零在装配时用来确定零件或部件在产品中相件或部件在产品中相对位置所采用的基准对位置所采用的基准加工、测量、加工、测量、装配过程中使装配过程中使用的基准。用的基准。第三节 定位基准和加工顺序第第七七章章 切切削削加加工工的的工工艺艺过过程程Baseline Sequencev3.2 定位基准的选择定位基准的选择n定位基准与设计基准的关系定位基准与设计
10、基准的关系可以一致，也可以不一致可以一致，也可以不一致；基准不重合时，前一加工的误差会影响到后一加基准不重合时，前一加工的误差会影响到后一加工的误差（图工的误差（图712）；）；基准重合时，不影响。基准重合时，不影响。n定位基准的选择定位基准的选择粗基准粗基准：以未加工表面作为定位基准：以未加工表面作为定位基准精基准精基准：以已加工表面作为定位基准：以已加工表面作为定位基准第三节 定位基准和加工顺序第第七七章章 切切削削加加工工的的工工艺艺过过程程Baseline Sequencev（1）粗基准的选择原则）粗基准的选择原则n 保证各重要加工表面都有足够的加工余量；保证各重要加工表面都有足够的加
11、工余量；n 保证加工表面与非加工表面之间的相互位置精度；保证加工表面与非加工表面之间的相互位置精度；选择加工余量均匀的重要表面为粗基准（图选择加工余量均匀的重要表面为粗基准（图713）；）；选取与加工表面有位置精度要求的不加工表面为选取与加工表面有位置精度要求的不加工表面为粗基准（图粗基准（图714）；）；选作粗基准的表面应尽量平整、光洁，不应有飞选作粗基准的表面应尽量平整、光洁，不应有飞边、浇口、冒口及其它缺陷；边、浇口、冒口及其它缺陷；粗基准只允许使用一次。粗基准只允许使用一次。第三节 定位基准和加工顺序第第七七章章 切切削削加加工工的的工工艺艺过过程程Baseline Sequence机
12、床导轨面要机床导轨面要求加工余量均求加工余量均匀匀-选作粗基准选作粗基准第三节 定位基准和加工顺序第第七七章章 切切削削加加工工的的工工艺艺过过程程Baseline Sequence不加工面作粗基准不加工面作粗基准使内外圆柱面同轴使内外圆柱面同轴第三节 定位基准和加工顺序第第七七章章 切切削削加加工工的的工工艺艺过过程程Baseline Sequencev（2）精基准的选择原则）精基准的选择原则n 保证工件的加工精度；保证工件的加工精度；n（1） “ “基准重合基准重合基准重合基准重合” ”原则原则原则原则：尽可能选用设计基准为定：尽可能选用设计基准为定位基准。可以避免由于基准不重合而引起的定
13、位误差。位基准。可以避免由于基准不重合而引起的定位误差。n（2） “ “基准统一基准统一基准统一基准统一” ”原则原则原则原则：应选择各加工表面都能共：应选择各加工表面都能共同使用的定位基准作为精基准，以保证各加工表面间同使用的定位基准作为精基准，以保证各加工表面间的相互的相互位置精度位置精度。 n（3） “ “互为基准互为基准互为基准互为基准” ”原则原则原则原则：当两个表面相互位置精度：当两个表面相互位置精度要求很高，可以采取互为精基准的原则，反复多次进要求很高，可以采取互为精基准的原则，反复多次进行精加工。行精加工。n（4）“ “自为基准自为基准自为基准自为基准” ”原则原则原则原则：精
14、加工或光整加工时，选：精加工或光整加工时，选加工表面本身作为定位基准。加工表面本身作为定位基准。第三节 定位基准和加工顺序第第七七章章 切切削削加加工工的的工工艺艺过过程程Baseline Sequencev3.3 加工顺序的安排加工顺序的安排n机加工顺序：机加工顺序：先基面后其它、先粗后精、先主后先基面后其它、先粗后精、先主后 次、先面后孔。次、先面后孔。n热处理顺序：热处理顺序：预先热处理：预先热处理：调整硬度以利切削加工；调整硬度以利切削加工；时效处理：时效处理：消除残余应力；消除残余应力； 最终热处理：最终热处理：使零件的使零件的性能达到要求。性能达到要求。n辅助工序安排：包括检验、去
15、毛刺、清洗、涂防锈漆辅助工序安排：包括检验、去毛刺、清洗、涂防锈漆等。等。退火、正火，在机加工前退火、正火，在机加工前先精基准后其它，先重要表面后次要先精基准后其它，先重要表面后次要分人工和自然，粗加工前后分人工和自然，粗加工前后调质：半精之前（硬度要求不高）；淬火：磨削前调质：半精之前（硬度要求不高）；淬火：磨削前第三节 定位基准和加工顺序第第七七章章 切切削削加加工工的的工工艺艺过过程程Baseline Sequencev3.4 机床和工艺装备的选择机床和工艺装备的选择n机床的选择机床的选择机床的精度应与工序要求的精度相适应；机床的精度应与工序要求的精度相适应；机床的生产率应与该零件生产类
16、型相适应；机床的生产率应与该零件生产类型相适应；机床的加工尺寸范围应与零件的外形尺寸相适应；机床的加工尺寸范围应与零件的外形尺寸相适应；应符合本厂现有的实际情况。应符合本厂现有的实际情况。n工艺装备的选择工艺装备的选择夹具、刀具、量具夹具、刀具、量具第四节 零件的结构工艺性第第七七章章 切切削削加加工工的的工工艺艺过过程程Structural Technologyv4.1 零件结构工艺性的一般原则零件结构工艺性的一般原则n减少换刀次数和内孔沟槽的加工减少换刀次数和内孔沟槽的加工n便于装夹和定位便于装夹和定位n便于加工和测量便于加工和测量n留有足够的退刀槽和越程槽留有足够的退刀槽和越程槽n利于保
17、证加工质量和提高生产率利于保证加工质量和提高生产率第四节 零件的结构工艺性第第七七章章 切切削削加加工工的的工工艺艺过过程程Structural Technology避免在斜面上钻孔或使钻头单刃切削避免在斜面上钻孔或使钻头单刃切削防止损坏刀具和加工误差防止损坏刀具和加工误差第四节 零件的结构工艺性第第七七章章 切切削削加加工工的的工工艺艺过过程程Structural Technology孔的位置要保证钻头正孔的位置要保证钻头正常进给，避免加长钻头常进给，避免加长钻头第四节 零件的结构工艺性第第七七章章 切切削削加加工工的的工工艺艺过过程程Structural Technology钻不出的孔钻不
18、出的孔第四节 零件的结构工艺性第第七七章章 切切削削加加工工的的工工艺艺过过程程Structural Technology统一尺寸，减少走刀次数和换统一尺寸，减少走刀次数和换刀时间，提高生产效率刀时间，提高生产效率第四节 零件的结构工艺性第第七七章章 切切削削加加工工的的工工艺艺过过程程Structural Technology非配合面可以不加工非配合面可以不加工第四节 零件的结构工艺性第第七七章章 切切削削加加工工的的工工艺艺过过程程Structural Technology便于装夹和定位便于装夹和定位第四节 零件的结构工艺性第第七七章章 切切削削加加工工的的工工艺艺过过程程Structur
19、al Technology找正安装时，费找正安装时，费时费力，而且不时费力，而且不稳定稳定外形不规则零件，增外形不规则零件，增设工艺凸台，使安装设工艺凸台，使安装定位变得更容易定位变得更容易第四节 零件的结构工艺性第第七七章章 切切削削加加工工的的工工艺艺过过程程Structural Technology无法下刀！无法下刀！便于加工和测便于加工和测量量第四节 零件的结构工艺性第第七七章章 切切削削加加工工的的工工艺艺过过程程Structural Technology第四节 零件的结构工艺性第第七七章章 切切削削加加工工的的工工艺艺过过程程Structural Technologyv4.2 坯料
20、的选择坯料的选择n常件坯料的种类常件坯料的种类铸件坯料铸件坯料: 形状复杂形状复杂锻件坯料锻件坯料: 强度较高、形状简单强度较高、形状简单型材型材：圆钢、扁钢、方钢、钢板、角钢、工字钢：圆钢、扁钢、方钢、钢板、角钢、工字钢n选择坯料时应考虑：选择坯料时应考虑：生产规模：大批量？单件？小批量？生产规模：大批量？单件？小批量？力学性能：锻造力学性能：锻造铸造铸造形状和尺寸：复杂程度？尺寸大小？自由锻形状和尺寸：复杂程度？尺寸大小？自由锻模锻模锻生产条件：经济性（经济精度）生产条件：经济性（经济精度）第四节 零件的结构工艺性第第七七章章 切切削削加加工工的的工工艺艺过过程程Structural Te
21、chnology种类种类特特 点点铸件铸件多多用用于于形形状状复复杂杂、尺尺寸寸较较大大的的零零件件。其其吸吸振振性性能能好好，但但力力学学性性能能低低。铸铸造造方方法法有有砂砂型型铸铸造造、离离心心铸铸造造等等，有有手手工工造造型型和和机机器器造造型型。模模型型有有木木模模和和金金属属模模。木木模模手手工工造造型型用用于于单单件件小小批批生生产产或或大大型型零零件件，生生产产效效率率低低，精精度度低低。金金属属模模用用于于大大批批大大量量生生产产，生生产产效效率率高高、精精度度高高。离离心心铸铸造造用用于于空空心心零零件件，压压力力铸铸造造用用于于形形状状复复杂杂、精精度度高高、大大量量生生
22、产产、尺寸小的有色金属零件尺寸小的有色金属零件锻件锻件用于制造强度高、形状简单的零件（轴类和齿轮类）。用模锻和精密用于制造强度高、形状简单的零件（轴类和齿轮类）。用模锻和精密锻造，生产效率高，精度高。单件小批生产用自由锻锻造，生产效率高，精度高。单件小批生产用自由锻冲压冲压件件用于形状复杂、生产批量较大的板料毛坯。精度较高，但厚度不宜过用于形状复杂、生产批量较大的板料毛坯。精度较高，但厚度不宜过大大型材型材用于形状简单或尺寸不大的零件。材料为各种冷拉和热轧钢材用于形状简单或尺寸不大的零件。材料为各种冷拉和热轧钢材冷挤冷挤压件压件用用于于形形状状简简单单、尺尺寸寸小小和和生生产产批批量量大大的的
23、零零件件。如如各各种种精精度度高高的的仪仪表表件件和航空发动机中的小零件和航空发动机中的小零件焊接焊接件件用用于于尺尺寸寸较较大大、形形状状复复杂杂的的零零件件，多多用用型型钢钢或或锻锻件件焊焊接接而而成成，其其制制造造成本低，但抗振性差，容易变形，尺寸误差大成本低，但抗振性差，容易变形，尺寸误差大常用坯料的种类和特点常用坯料的种类和特点第五节 典型零件工艺分析第第七七章章 切切削削加加工工的的工工艺艺过过程程Processing of Typical Parts注意尺寸公差方面的要求！分析各表面的粗糙度要求材料：材料：45钢钢单件、小批量单件、小批量 HRC 4045第五节 典型零件工艺分析
24、第第七七章章 切切削削加加工工的的工工艺艺过过程程Processing of Typical Partsv5.1 分析零件各主要部分的技术要求分析零件各主要部分的技术要求n在在 的轴段上装滑动齿轮，并开有的轴段上装滑动齿轮，并开有键槽；键槽；n 和和 的两段为轴颈，的两段为轴颈，支承于箱体的轴承孔中；支承于箱体的轴承孔中；n配合表面粗糙度值配合表面粗糙度值Ra均为均为0.8 m，其余其余3.2 m ；n工件材料为工件材料为45钢，淬火硬度为钢，淬火硬度为4045。第五节 典型零件工艺分析第第七七章章 切切削削加加工工的的工工艺艺过过程程Processing of Typical Partsv5
25、.2 拟定工艺路线拟定工艺路线n加工方案加工方案： 粗车粗车半精车半精车热处理热处理粗磨粗磨精磨精磨，轴上轴上的键槽可在立铣床上铣出的键槽可在立铣床上铣出n选择基准选择基准： 为了保证各配合表面的位置精度，选择为了保证各配合表面的位置精度，选择轴线轴线（轴两端（轴两端的中心孔）为粗、精基准。的中心孔）为粗、精基准。n工艺过程工艺过程：第五节 典型零件工艺分析第第七七章章 切切削削加加工工的的工工艺艺过过程程Processing of Typical Partsv5.3 工艺过程工艺过程磨床磨外圆；磨外圆；调头磨外圆；磨7按图纸要求检验检8修研中心孔钳6淬火回火HRC4045热5工序名称打毛刺4
26、铣床 铣键槽铣3车床车外圆；车外圆；切槽；倒角；车外圆；车外圆；切槽；倒角。车2车床车端面；打中心孔；调头，车另一端面；打中心孔。车1工序号设备加工内容第五节 典型零件工艺分析第第七七章章 切切削削加加工工的的工工艺艺过过程程Processing of Typical Partsv5.4 小批量加工小批量加工简单阶梯轴工艺过程简单阶梯轴工艺过程n在车床上，先在车床上，先车车阶梯轴的一端端面，钻中心孔；然后阶梯轴的一端端面，钻中心孔；然后调头装夹，再车另一端，完成第一道工序。调头装夹，再车另一端，完成第一道工序。n车外圆，车槽和倒角完成第二道工序。车外圆，车槽和倒角完成第二道工序。n在铣床上，铣
27、键槽，去毛刺，完成第三道工序。在铣床上，铣键槽，去毛刺，完成第三道工序。n在磨床上，磨外圆，完成第四道工序。在磨床上，磨外圆，完成第四道工序。第五节 典型零件工艺分析第第七七章章 切切削削加加工工的的工工艺艺过过程程Processing of Typical Partsv5.5 大批量加工大批量加工简单阶梯轴工艺过程简单阶梯轴工艺过程n第一道工序是在第一道工序是在铣铣端面、钻中心孔机床上，端面、钻中心孔机床上，两端同时两端同时铣端面铣端面，钻中心孔；，钻中心孔；n第二道工序是在车床上，车一端外圆，车槽和倒角；第二道工序是在车床上，车一端外圆，车槽和倒角；n第三道工序是在另一车床上，车另一端外圆，车槽和第三道工序是在另一车床上，车另一端外圆，车槽和倒角；倒角；n第四道工序是在铣床上，铣键槽；第四道工序是在铣床上，铣键槽；n第五道工序是在钳工台上，去毛刺；第五道工序是在钳工台上，去毛刺；n第六道工序是在磨床上，磨外圆。第六道工序是在磨床上，磨外圆。
