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1、第六章第六章 机械加工工艺过程的根本知识机械加工工艺过程的根本知识1 根本概念根本概念一、工艺过程一、工艺过程 直接改动原资料或毛坯的外形、尺寸或直接改动原资料或毛坯的外形、尺寸或性能，使之变为废品的过程，称为工艺过程。性能，使之变为废品的过程，称为工艺过程。二、工序二、工序 工序的定义中阐明只需工序的定义中阐明只需“任务地点、任务地点、“工件工件、“延续加工这三个条件任一个发生变化，就延续加工这三个条件任一个发生变化，就不是同一个工序。不是同一个工序。 在一个任务地点对一个或一组工件所延续加在一个任务地点对一个或一组工件所延续加工完成的那部分工艺过程，称为工序。工完成的那部分工艺过程，称为工
2、序。例如：图示半联轴器的加工可分为三个工序。例如：图示半联轴器的加工可分为三个工序。工序工序I：在车床上车外圆，车端面，镗孔和内孔倒角；：在车床上车外圆，车端面，镗孔和内孔倒角；工序工序：在钻床上钻：在钻床上钻6个个20孔；孔；工序工序：在插床上插键槽。：在插床上插键槽。 工序实践是对工艺过程工序实践是对工艺过程的进一步细分。工序本身再的进一步细分。工序本身再进一步细分，又可分成进一步细分，又可分成“安安装。装。三、安装三、安装 工件在一次装夹中所完成的那部分工序内容，工件在一次装夹中所完成的那部分工序内容，称为安装。称为安装。安装安装：用三瓜卡盘夹住：用三瓜卡盘夹住102外外圆，车端面圆，车
3、端面C，镗内孔，镗内孔60，内，内孔倒角，车孔倒角，车223外圆；外圆；例如：工序例如：工序I：在车床上车外：在车床上车外 圆，车端面，锥孔圆，车端面，锥孔和内孔倒角；可分以下两个安装。和内孔倒角；可分以下两个安装。四、消费类型四、消费类型 根据消费纲领划分的消费过程，称为消费类根据消费纲领划分的消费过程，称为消费类型。消费纲领是指某工厂一年制造的合格产品数型。消费纲领是指某工厂一年制造的合格产品数量称为即年产量。量称为即年产量。安装安装：调头用三爪卡盘夹：调头用三爪卡盘夹住住223外圆，车端面外圆，车端面A和和B，车内孔倒角。，车内孔倒角。消费类型可大致按下表划分为：消费类型可大致按下表划分
4、为： 多种类小批量消费：从一年里看是大批量消多种类小批量消费：从一年里看是大批量消费，从短时间费，从短时间 (几天几十天几天几十天) 看是小批量消费。看是小批量消费。这是目前常见的消费类型，它需求高程度的现代这是目前常见的消费类型，它需求高程度的现代管理体系，先进的制造设备。管理体系，先进的制造设备。2 工件的安装和夹具工件的安装和夹具 安装即装夹工件，它直接影响工件的尺寸精安装即装夹工件，它直接影响工件的尺寸精度、位置精度和外形精度。度、位置精度和外形精度。一、工件的安装方式一、工件的安装方式1. 直接找正安装直接找正安装 利用量具划针、百利用量具划针、百分表、人的眼睛等在机分表、人的眼睛等
5、在机床上直接找正工件的某个床上直接找正工件的某个外表，或在工件上事先划外表，或在工件上事先划线，找正划线来确定工件线，找正划线来确定工件能否处于正确的位置。能否处于正确的位置。 找正面或划线就是定位找正面或划线就是定位基准；基准； 找正费时，效率低，主要用于单件小批消费，找正费时，效率低，主要用于单件小批消费，运用的夹具多为通用夹具。运用的夹具多为通用夹具。特点：特点： 找正精度定位精度可找正精度定位精度可高可低，取决于量仪和工人高可低，取决于量仪和工人;2. 公用夹具安装公用夹具安装 工件安装在为其加工专门工件安装在为其加工专门设计和制造的夹具中。设计和制造的夹具中。特点：不需找正，效率高，
6、投资大，顺应性差。特点：不需找正，效率高，投资大，顺应性差。二、夹具简介二、夹具简介三、工件安装原理三、工件安装原理 工件安装过程本质是工件在夹具或机床工件安装过程本质是工件在夹具或机床上定位和夹紧的过程。上定位和夹紧的过程。定位：加工前使工件在夹具或机床上占有一定位：加工前使工件在夹具或机床上占有一个正确的位置。个正确的位置。夹紧：对定位的工件施加力，使其在加工中能坚夹紧：对定位的工件施加力，使其在加工中能坚持正确的位置。持正确的位置。 工件定位的本质就是限制工件的自在度，所工件定位的本质就是限制工件的自在度，所以工件定位的原理就是六点定位原理。以工件定位的原理就是六点定位原理。1. 六点定
7、位原理六点定位原理 物体在空间无约束形状下物体在空间无约束形状下共有六个自在度。共有六个自在度。六点定位原理：用想象的六点定位原理：用想象的 6 个个(或或3、4、5)支承点，分支承点，分别限制工件的别限制工件的 6个个(或或3、4、5)自在度。自在度。 加工中详细要限制几个自在度，应根据加加工中详细要限制几个自在度，应根据加工要求而定。定位时有以下四种情况：工要求而定。定位时有以下四种情况： 用六个支承，限制了六个用六个支承，限制了六个独立的自在度的定位，称为完独立的自在度的定位，称为完全定位。全定位。 没有完全限制六个独立的没有完全限制六个独立的自在度的定位，称为不完全定自在度的定位，称为
8、不完全定位。位。 没有限制应没有限制应该限制的自在度该限制的自在度的定位，称为欠的定位，称为欠定位。欠定位必定位。欠定位必需防止。需防止。 同一个自在度，被两个同一个自在度，被两个以上的支承反复限制，称为以上的支承反复限制，称为过过(超超)定位。定位。 基准：在零件的设计和制造过程中，要确基准：在零件的设计和制造过程中，要确定一些点、线或面的位置，必需以一些指定的定一些点、线或面的位置，必需以一些指定的点、线或面作为根据，这些作为根据的点、线点、线或面作为根据，这些作为根据的点、线或面称为基准。或面称为基准。2. 定位基准定位基准零件的设计和制造过程中有两类基准：零件的设计和制造过程中有两类基
9、准：设计基准设计基准工艺基准工艺基准:工件在机床或工件在机床或夹具定位时所夹具定位时所根据的基准。根据的基准。 定位基准的作用：主要用于保证尺寸精度定位基准的作用：主要用于保证尺寸精度和位置精度。因此定位基准应从有位置要求的和位置精度。因此定位基准应从有位置要求的外表中选择。外表中选择。 定位基准的选择定位基准的选择定位基准又分为：定位基准又分为：粗基准粗基准以未加工过的毛坯面为定位基准。以未加工过的毛坯面为定位基准。精基准精基准以已加工过的工件外表为定位基准。以已加工过的工件外表为定位基准。A. 粗基准选择原那粗基准选择原那么么a. 选择不加工的外表作选择不加工的外表作粗基准粗基准b. 选择
10、要求加工余量均匀的选择要求加工余量均匀的外表作粗基准。外表作粗基准。c. 对一切外表都要加工的零对一切外表都要加工的零件，应选择余量和公差最小件，应选择余量和公差最小的外表作粗基准作粗基准。的外表作粗基准作粗基准。d. 选择光洁、平整、面积足选择光洁、平整、面积足够大的外表作粗基准。够大的外表作粗基准。e. 粗基准在加工的同一方向上尽能够只运用一次。粗基准在加工的同一方向上尽能够只运用一次。A. 精基准选择原那精基准选择原那么么a. 基准重合原那么基准重合原那么: 尽能够选用设计基准作为定尽能够选用设计基准作为定位基准，以防止基准不重合误差。位基准，以防止基准不重合误差。 例：在某道工序中加工
11、例：在某道工序中加工 A孔，知工件的上下平孔，知工件的上下平面在上道工序中已加工完成。面在上道工序中已加工完成。 基准重合：基准重合：加工加工A孔的最孔的最大位置尺寸误大位置尺寸误差差=0.05=0.1mm。 基准不重合：基准不重合：A孔定位的位置遭到孔定位的位置遭到4500.05尺寸的影响。尺寸的影响。450.75300=150.75 需求保证的尺寸需求保证的尺寸150的的变化范围变化范围 150.75149.25=1.5mm 假设假设A孔本工序的位置孔本工序的位置尺寸加工到尺寸加工到300，没有加工，没有加工误差。误差。449.25300=149.25由前道工序引起的最大的定位误差：由前道
12、工序引起的最大的定位误差： 定位定位0.75mm1.5mm 再思索再思索A孔尺寸孔尺寸300本身加工的误差，本身加工的误差，450.75299.95=150.8449.25300.05=149.2 150.8149.2=1.6mm 基准重合只需加工误差基准重合只需加工误差,没有定位误差没有定位误差(定位定位0) 。 =加工加工定位定位 基准不重合即有加工误差，又有定位误差。基准不重合即有加工误差，又有定位误差。 =加工加工定位定位必需运用基准不重合时的措施必需运用基准不重合时的措施b. 基准同一原那么：有位置精度要求的一些外表基准同一原那么：有位置精度要求的一些外表加工时，尽能够选用同一的定位
13、基准。加工时，尽能够选用同一的定位基准。例：轴的外圆外表加工。例：轴的外圆外表加工。 基准同一原那么的优点，易保证零件的位置基准同一原那么的优点，易保证零件的位置精度要求，简化了公用夹具的设计、制造。精度要求，简化了公用夹具的设计、制造。3 机加工工艺规程的制定机加工工艺规程的制定 零件机加工工艺规程就是零件加工的方法零件机加工工艺规程就是零件加工的方法和实施步骤。制定零件机加工工艺规程的过程，和实施步骤。制定零件机加工工艺规程的过程，就是一个填写就是一个填写“机械加工工艺过程卡片的过机械加工工艺过程卡片的过程。程。 怎样制定零件机加工工艺规程，以以下典型怎样制定零件机加工工艺规程，以以下典型
14、零件为例逐渐阐明。零件为例逐渐阐明。一、零件的工艺分析一、零件的工艺分析1. 研讨零件图及其技术要求研讨零件图及其技术要求目的：熟习零件的用途和任务条件。即零件的目的：熟习零件的用途和任务条件。即零件的构造、尺寸、精度、外表粗糙度、资料、构造、尺寸、精度、外表粗糙度、资料、热处置要求等。同时检查设计的合理性。热处置要求等。同时检查设计的合理性。结合实例结合实例用途：传动轴，传用途：传动轴，传送运动和力矩。送运动和力矩。轴上可以装齿轮、轴上可以装齿轮、轴承、皮带轮等轴承、皮带轮等传动件。传动件。构造：台阶轴，有外圆、轴肩、键槽、退刀槽、构造：台阶轴，有外圆、轴肩、键槽、退刀槽、倒角组成。倒角组成
15、。主要外表的技术要求：主要外表的技术要求： 轴颈轴颈(外圆外圆)两处，安装轴承用。两处，安装轴承用。IT7，Ra0.8， 0.02mmIT6，Ra0.8， 0.02mm 安装齿轮的外安装齿轮的外圆两处。圆两处。 键槽两处。键槽两处。 资料：资料：45钢。传动轴的常用资料是钢。传动轴的常用资料是45钢、钢、40Cr，资料的综合机械性能好，价钱廉价。，资料的综合机械性能好，价钱廉价。 热处置要求：淬火热处置要求：淬火4045HRC。 消费类型消费类型(数量数量)：单件小批消费。：单件小批消费。2. 工艺分析工艺分析工艺分析重点处理三个问题工艺分析重点处理三个问题:加工方案选择；加工方案选择；精基准
16、选择；精基准选择；热处置工序安排。热处置工序安排。 加工方案选择：加工方案选择：轴的四个外圆：轴的四个外圆：IT6、IT7；Ra0.8；淬火。；淬火。加工方案加工方案 粗车粗车半精车半精车粗磨粗磨精磨精磨淬火淬火 精基准选择：精基准选择：本例中轴的设计基准有两个方向：本例中轴的设计基准有两个方向： 直径方向以公共轴线为基准；直径方向以公共轴线为基准； 长度方向以右端为基准。长度方向以右端为基准。 假设采用公共轴线作为精基准，可以同时假设采用公共轴线作为精基准，可以同时满足基准重合和基准同一原那么。所以采用两满足基准重合和基准同一原那么。所以采用两端打中心孔来定位。端打中心孔来定位。 热处置工序
17、安排热处置工序安排机加工工艺过程中热处置工序通常如下安排：机加工工艺过程中热处置工序通常如下安排：毛坯毛坯粗加工粗加工半精加工半精加工精加工精加工退火或正火退火或正火调质调质淬火淬火时效时效二、选择毛坯二、选择毛坯 选择毛坯要根据零件的任务条件、外形、尺选择毛坯要根据零件的任务条件、外形、尺寸、批量、加工条件、价钱等来决议。寸、批量、加工条件、价钱等来决议。 常用的毛坯种类：铸件、焊接件、锻件、冲常用的毛坯种类：铸件、焊接件、锻件、冲压件、型材等。压件、型材等。 本例的传动轴，各外圆直径相差不大，加工本例的传动轴，各外圆直径相差不大，加工数量不多，选用型材最好。思索到切削余量选用数量不多，选用
18、型材最好。思索到切削余量选用35圆钢料。圆钢料。三、拟定工艺道路三、拟定工艺道路 拟定工艺道路的内容是合理安排零件各外表拟定工艺道路的内容是合理安排零件各外表的加工工序内容和工序之间的顺序。的加工工序内容和工序之间的顺序。 拟定工艺道路应遵照以下四个原那么。拟定工艺道路应遵照以下四个原那么。1. 基准先行原那么基准面先加工基准先行原那么基准面先加工 这条原那么的含义：安排加工内容时，应先这条原那么的含义：安排加工内容时，应先安排加工精基准面，为后续加工提供精基准，保安排加工精基准面，为后续加工提供精基准，保证后续加工顺利进展。证后续加工顺利进展。 因此，普通零件加工工艺中头一、二道工因此，普通
19、零件加工工艺中头一、二道工序内容主要是加工精基准。序内容主要是加工精基准。2. 先主后次原那么主要外表先加工？先主后次原那么主要外表先加工？ 这条原那么的含义：先思索安排主要外表的这条原那么的含义：先思索安排主要外表的加工，后思索安排次要外表的加工。留意不是先加工，后思索安排次要外表的加工。留意不是先加工主要外表！加工主要外表！ 主要外表是指：零件上重要的任务外表、主要外表是指：零件上重要的任务外表、装配外表。装配外表。 次要外表是指：零件上非重要的任务外表次要外表是指：零件上非重要的任务外表等外表。键槽、螺钉孔等外表。键槽、螺钉孔3. 粗、精加工分开原那么粗加工工序和精粗、精加工分开原那么粗
20、加工工序和精加工工序分开加工工序分开 这样做有利于机床、刀具、人员的合理运这样做有利于机床、刀具、人员的合理运用和调配，有利于热处置的安排。用和调配，有利于热处置的安排。 但要留意不一定一切的零件都采用粗、精但要留意不一定一切的零件都采用粗、精加工分开的原那么。加工分开的原那么。4. 先面后孔原那么先面后孔原那么 只针对箱体零件运用只针对箱体零件运用 这条原那么的含义：先加工箱体零件上的平这条原那么的含义：先加工箱体零件上的平面，后加工箱体零件上的孔。这样可以简化夹具面，后加工箱体零件上的孔。这样可以简化夹具设计制造，方便零件的找正。设计制造，方便零件的找正。 结合实例运用以上各原那么。传动轴
21、的加结合实例运用以上各原那么。传动轴的加工内容有：工内容有：车两端面、钻中心孔、车两端面、钻中心孔、 粗车、半精车各外圆、粗车、半精车各外圆、 车退刀槽、倒角、车退刀槽、倒角、 铣键槽、铣键槽、 淬火、淬火、 粗磨、精磨各外圆。粗磨、精磨各外圆。工序工序1 车两端面，钻中心孔。车两端面，钻中心孔。工序工序2 粗车、半精车各外圆。粗车、半精车各外圆。工序工序3 淬火。淬火。工序工序4 粗磨、精磨各外圆。粗磨、精磨各外圆。基基准准先先行行原原那那么么粗、粗、精精加加工工分分开开原原那那么么工序工序1 车两端面，钻中心孔。车两端面，钻中心孔。工序工序2 粗车、半精车各外圆。粗车、半精车各外圆。工序工
22、序3 淬火。淬火。工序工序4 粗磨、精磨各外圆。粗磨、精磨各外圆。先先安安排排主主要要外外表表工序工序1 车两端面，钻中心孔。车两端面，钻中心孔。工序工序2 粗车、半精车各外圆，粗车、半精车各外圆，倒角，车退刀槽。倒角，车退刀槽。工序工序3 铣键槽。铣键槽。工序工序5 粗磨、精磨各外圆。粗磨、精磨各外圆。后后安安排排次次要要外外表表工序工序4 淬火。淬火。工序工序1 车两端面，钻中心孔。车两端面，钻中心孔。工序工序2 粗车、半精车各外圆，粗车、半精车各外圆，倒角，车退刀槽。倒角，车退刀槽。工序工序3 铣键槽。铣键槽。工序工序6 粗磨、精磨各外圆。粗磨、精磨各外圆。工序工序4 淬火。淬火。工序工
23、序5 修研中心孔。修研中心孔。工序工序7 检验。检验。去氧化去氧化皮，纠皮，纠正中心正中心孔的微孔的微量变形。量变形。 拟定工艺道路的同时还应确定各工序所用拟定工艺道路的同时还应确定各工序所用的机床、夹具、量具、刀具等。的机床、夹具、量具、刀具等。四、确定各工序加工余量、切削用量和工时定额。四、确定各工序加工余量、切削用量和工时定额。工序余量大小：工序余量大小： 粗车余量粗车余量 12.5mm半精车余量半精车余量 0.51mm 精车余量精车余量 0.10.5mm 磨削余量磨削余量 0.150.3mm五、编制工艺文件五、编制工艺文件主轴通孔直径：主轴通孔直径：38、48、53mm作业作业 P27
24、 思索和练习题思索和练习题 5 P103 思索和练习题思索和练习题 2、3 P27 思索和练习题思索和练习题 4再举一例：套类零件再举一例：套类零件 制定套类零件工艺制定套类零件工艺文件的方法同轴类零件文件的方法同轴类零件一样，也需求按部就班，一样，也需求按部就班，一步一步进展。一步一步进展。轴套的主要技术要求：轴套的主要技术要求： 显然有位置精度要求的外表不能在显然有位置精度要求的外表不能在“一次一次装夹中加工出来，需求两次安装才干完成加装夹中加工出来，需求两次安装才干完成加工。工。安装安装安装安装安装中采用可胀心轴，来保证位置精度。安装中采用可胀心轴，来保证位置精度。 粗基准选择大端外圆，以保证大端外圆的余粗基准选择大端外圆，以保证大端外圆的余量均匀。量均匀。 精基准选择见安装和安装精基准选择见安装和安装 所示。所示。
