1、1,定义:用机械加工方法，按一定顺序逐步改变毛坯的形状、尺寸和表面质量，使之成为合格零件的全过程。,组成:由工序、安装、工位、工步、进给等不同层次单元组成。,1、工序 指由一个(或一组)工人在同一台机床或一个工作地点，对一个或同时对几个工件所连续完成的那部分加工过程。工人、工作地、工件、连续作业构成了工序的四个要素。,6.1 机械加工工艺过程的组成,第六章 机械加工工艺过程,台阶轴的加工,工序举例：,3,课堂练习1:联轴器的加工工序,联轴器零件图,4,2、安装,在一道工序中，工件每一次装夹所完成的那部分工序，称为安装。（一道工序有一次或多次安装。）安装的作用：定位和夹紧。,实际生产中，应尽可能
2、减少安装次数，以提高相互位置精度。因多一次安装，既多一次安装误差又增加了装卸辅助时间。,安装举例：,两次,一次,台阶轴,6,在一次安装后，工件占据机床上每一个位置所完成的那部分工序，称为工位。一次安装，可有一个或多个工位。,-装卸工件；-钻孔；-扩孔；-铰孔,3、工位,多工位机床加工孔：在一次安装后，依靠夹具的转位，依次完成装卸工件钻孔扩孔铰孔四个工位。工件装夹一次，位置精度高。刀具安装一次，节省时间。,7,在加工表面、切削刀具和切削用量（仅指转速和进给量）都不变的情况下，所连续完成的那部分工序，称为一个工步。在一个工步内，若有几把刀具同时加工几个不同表面，称此为复合工步。,4、工步,转塔自动
3、车床的不同工步 钻孔、车外圆复合工步,8,5、进给（走刀）,在一个工步内，有些表面加工余量较大，需用同一把刀具及同一切削用量对同一表面进行多次切削。这样，刀具对工件的每一次切削，称为一次进给（走刀）。,当ap较大或精度要求高时，需一个工步多次进给。,小结：一次或多次进给组成一个工步；一个或多个工步组成一个工序，一个或多个工序就构成了工艺路线。,9,课堂讨论：分析图示台阶轴的机械加工工艺过程。,10,单件、小批量生产,参考答案：,11,参考答案：,大批、大量生产,12,2、生产类型（见表）,单件生产：用通用机床完成。产品数量少。用于重型机器的试制、维修等。成批生产：用通用机床、专用机床完成。成批
4、制造相同零件，每隔一段时间重复生产。大量生产：用专用机床完成。产品数量多。如螺钉螺母、轴承等标准件。,1、生产纲领,指企业根据其生产能力确定的产品年产量。,生产纲领不同，生产类型不同。,年生产纲领,6.2 生产类型,13,主要内容：工件的定位安装基准,机加工时，需把工件正确地安装在机床上或夹具中，以保证工件的加工精度。安装包括定位和夹紧两个过程。,14,1、工件的定位,1）六点位原理,任何无约束物体在空间直角坐标系中都有 6 个自由度（图示）,六点定位简图,要确定其空间位置，就需要限制其 6 个自由度,定位的任务：设计合理的定位装置，限制物体的自由度，保证加工精度。,6.3 工件的安装和基准,
5、15,在机械加工中，需用6个支撑点限制工件的6个自由度，以确定工件在机床或夹具中的正确位置。,六点定位原理,一个支承点只限制工件的一个自由度。,“点”的含义（图示）：对自由度的限制，与实际接触点不同。,工件以平面3点定位，但是为面接触,2）六点定位原理的应用,完全定位与不完全定位,完全定位：工件的6个自由度均被限制；不完全定位：工件的6个自由度没有被全部限制。,完全定位,不完全定位,应视具体情况而定！,不完全定位的两种情况：,工件本身相对于某个点、线是完全对称的，则工件绕此点、线旋转的自由度无法被限制（即使被限制也无意义）。例如：球体绕过球心轴线的转动，圆柱体绕自身轴线的转动等。（图a、b、d
6、、e）工件加工要求不需要限制某一个或某几个自由度。例如：加工平板上表面，要求保证平板厚度以及与底平面的平行度，则只需限制 3 个自由度就够了。图c,18,举例:,工件应限制的自由度,19,欠定位,指工件加工时，必须限制的自由度没有被完全限制。欠定位不能保证工件的正确安装和加工精度，不允许。,过定位,指实际限制的自由度数超过应当限制的自由度数。,（1）如果工件的定位面经过机加工，且尺寸、形位精度均较高，则允许过定位，有时是必要的。因为合理的过定位不仅不会影响加工精度，而且能起到加强工艺系统刚度和增加定位稳定性的作用。（2）如果工件的定位面是毛坯面，或虽经过机加工，但加工精度不高时，一般不允许过定
7、位。因为它可能造成定位不准确，或定位不稳定，或发生定位干涉等情况。,过定位是否允许，但要视具体情况而定：,21,过定位分析，如桌子与三角架,22,2.工件的安装,1）直接找正安装 工件安于工作台或通用夹具上，用划针、角尺、千分表等测量找正。特点：精度高，效率低，工人技术水平要高。适于单件生产中形状简单的工件。,千分表,图示：用千分表找正大外圆与内孔同心，保证外圆与内孔加工的同轴度“”，以及与端面的垂直度“”。,23,2）划线找正安装：工件放在钳工台上，以台面为基准，划出加工线和找正线。特点：通用性好，但效率低。多用于单件小批量中形状复杂的铸件，易保证位置精度。,3）夹具安装：工件放入夹具中，定
8、位精度高，操作简单，效率高。大批量生产中广泛应用。,24,钻孔夹具,铣键槽夹具,25,3.工件的基准:,零件上用于确定其它点、线、面位置所依据的那些点、线、面。,设计图样上所采用的基准（图）,加工、测量、装配过程中使用的基准。,在加工时，用于工件定位的基准，称为定位基准（图）,在加工中或加工后用来测量工件时采用的基准,在装配时，用来确定零件或部件在产品中相对位置所采用的基准,26,基准分析,图a:外圆表面和的设计基准为中心线，平面的设计基准为母线C。图b:端面和的设计基准为端面，外圆表面D2的设计基准是内孔D1。注：作为基准的点、线，通常是由某些具体表面来体现的，这些表面 称为基面。如图a中，
9、零件的中心线实际是由外圆表面d1、d2所确定的。在没有特别标定的情况下，这两个外圆表面可理解为互为基准。,27,钻套中心线 是各外圆表面及内孔的设计基准；端面1是端面2、3 的设计基准；40内孔表面的中心线是60h6 外圆表面的径向跳动和端面 2的端面跳动的设计基准。,基准分析,零件的内孔套在心轴上加工60h6 外圆时，内孔中心线即为定位基准。,以内孔套在心轴上去检验60h6 外圆的径向跳动和端面2的端面跳动，内孔中心线为测量基准。,钻套零件图,端面2和60h6 外圆表面为装配基准。,产品的全套装配图及零件图产品的生产纲领及生产类型产品的验收质量标准零件毛坯图及毛坯生产供应情况本厂（车间）的生
10、产条件各种有关手册、标准等技术资料国内外先进工艺及生产技术的发展与应用情况,1.制定工艺过程所需原始资料,6.4 机械加工工艺过程的制定,2.制定机械加工工艺过程的步骤,主要有：零件的工艺分析、坯料的选择、加工余量的确定、定位基准选择、工艺路线的制定、工艺文件的编制,1）零件的工艺分析,零件的图纸是否完整正确；零件材料的选择是否恰当；审查零件的结构工艺性；分析零件的技术要求。,2）毛坯的选择,常用毛坯种类：型材、铸件、锻件、焊件、冲压件等。选择依据：零件的使用性能、结构特征与外形尺寸、零件材料工艺特性、生产批量等。各种坯料加工余量的大小不同。例如：,型材：标准机架铸件：异型、复杂件、大件锻件：
11、要求综合力学性能高的零件，如主轴、齿轮等焊件：机架等。（见表）,31,32,3）加工余量的确定,加工余量：为得到一个合格的零件，必须从毛坯表面上切除的金属层总厚度。,确定方法：,(1)估算法:,据加工经验估算，适于单件、小批量生产。,(2)查表法：,查手册，简单可靠，适用一般加工生产，最广。,(3)计算法:,根据上工序的尺寸、形状精度及本工序要求计算。适于大批量生产。（专业课中有专用公式。）,一般原则：,在保证加工质量的前提下，尽可能减小加工余量。,33,4）定位基准的选择,定位基准是在加工时，用于工件定位的基准。,采用毛坯上未经加工的表面作为定位基准，不能重复使用。,采用已加工表面作为定位基
12、准，可重复使用。,（1）粗基准的选择,重点考虑两点：一是保证加工表面与非加工表面之间的位置精度；二是保证各加工表面有足够的加工余量。,34,选择非加工面为粗基准。为保证工件上加工面与非加工面的相互位置，则应以非加工面作为粗基准。,如图，以非加工的外圆表面为粗基准，一次安装加工尽可能多的表面，且保证了内、外圆面的同轴度，以及内、外圆表面与端面的垂直度。,35,选择要求加工余量均匀的、重要表面作粗基准。如图床身的加工。,先以导轨面为粗基准加工床脚底面，再以床脚底面为基准加工导轨面，保证导轨加工余量均匀，变形小。,直接以床脚底面为粗基准加工机床导轨面，导轨面加工余量不均匀。,36,选择便于工件装夹的
13、表面。选用的粗基准面尽可能平整、光洁，且有足够大的尺寸，不允许有锻造飞边、铸造浇口或冒口或其它缺陷，也不宜选用铸造分型面作为粗基准。因粗加工力大，不稳定，有冲击、振动等。,粗基准应避免重复使用。因粗基准为毛坯面，表面粗糙，不能保证重复安装的位置精度，定位误差大。,在制订工艺过程时，第一道、二道工序一般都是为了加工出精基准。,37,（2）精基准的选择,基准重合原则。选用设计基准作为定位基准，避免定位误差。（例）基准统一原则。多个工序或表面的加工尽可能用同一个基准，有利于保证各加工面间的相互位置精度，并减少夹具设计制造费用。例如：车削和磨削阶梯轴时，都用中心孔定位。加工齿轮的外圆、端面和齿形时，都
14、以内孔定位。,重点考虑：一是减少定位误差；二是保证加工精度。,基准重合原则举例,（1）1、3表面已加工，本工序加工表面2。（2）本工序尺寸要求B，设计基准是3。（3）方案a，定位基准与设计基准重合，故JB=0。（4）方案b，以表面1作为定位基准，基准不重合，故JB0。,分析：,39,【例】主轴、齿轮零件精基准的选择,互为基准原则,图示，主轴前后轴径与前后锥孔互为基准研磨。,齿轮齿面与内孔也是互为基准进行磨削加工。,40,自为基准原则,【例2】床身导轨面磨削加工、研磨。,外圆研磨示意图,【例1】研磨外圆表面。,5）工艺路线的制定,（1）加工方法的选择。通常，根据零件的精度要求、零件材料、加工经济
15、精度、生产纲领等选择。,粗 加 工 阶 段：去除加工面大部分余量，并做出精基准。半精加工阶段：使加工面达到一定精度，为精加工做好准备；同时完成次要表面的加工。精 加 工 阶 段：使加工精度和表面粗糙度达到图纸要求。光整加工阶段：对于特别精密的零件，安排此阶段，以确保零件的精度要求。,（2）加工阶段的划分,目的：保证零件的加工质量；合理利用设备和人员；及早发现毛坯缺陷，减少损失；热处理工序的需要。,（3）工序的划分,工序集中与工序分散,每个工序中包括尽可能多的工步内容，使总的工序数目减少。优点：有利于保证工件各加工面之间的位置 精度；有利于采用高效机床，减少工件装夹和搬运，减少辅助时间。可减小生
16、产占地面积，并有利于管理。,将工艺路线中的工步内容分散在更多的工序中去完成，因此每道工序的工步少，工艺路线长。优点：每个工序使用的设备和工艺装备相对简单，调整、对刀比较容易，对操作工人技术水平要求不高。,43,传统的流水线、自动线生产，多采用工序分散的组织形式（个别工序亦有相对集中的情况）,发展趋势：由于市场需求的多变性，对生产过程的柔性要求越来越高，加之加工中心等先进设备的采用，工序集中将越来越成为生产的主流方式。,多品种、中小批量生产，为便于转换和管理，多采用工序集中方式,44,（4）机械加工工序安排,基面领先原则。先加工定位基面，再加工其它表面。两层含义：工艺路线开始安排的加工面就是选作
17、定位基准的精基准面；为保证一定的定位精度，当加工面的精度要求很高时，精加工前一般先精修一下精基准。先主后次原则。有两层含义：先考虑主要表面加工，再加工次要表面；先加工装配面、工作面，后加工非工作面等。次要表面和主要表面间有相互位置精度，常要求在主要表面加 工后，再以主要表面作为定位基准加工次要表面。先粗后精原则,45,（5）热处理工序的安排,退火：用于高碳钢、合金钢等，降低硬度；正火：用于低碳钢，提高硬度；,调质：获得良好综合 力学性能，粗加工 后精加工前进行淬火、渗碳、渗氮等获得使用性能,去应力退火自然时效人工时效,预备热处理,最终热处理,去应力处理,位置：粗加工前目的：改善切削性能 消除内
18、应力,位置：半精加工后，精加工之前目的：提高强度硬度,位置：粗加工前、后；半精加工后精加工前。目的：消除内应力，防 止变形、开裂。,46,（6）其他工序的安排,表面处理工序,检验工序,其它工序安排,位置：工艺过程最后目的：美观,位置：粗加工后；关键工 序后；送往外车间 加工前后；零件全 部加工结束之后。目的：质量控制。,位置：去毛刺、倒钝锐 边应在淬火前目的：安全,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,47,6）工艺文件的编制,工艺文件：将工艺过程以一定的格式填入表格形成的文件。作用：是生产、调度、规划、加工的依据
19、。种类：（1）工艺过程卡片 用于单件小批生产，说明零件加工工艺过程。只列出工序名、加工顺序。（2）工序卡片 用于大批生产，是针对某一工序编写的。内容：工序图表示本工序应加工的全部内容及要求。同时有技术要求、装夹方式、刀具位置等。,48,如图所示方头小轴，中批生产，材料为20Cr。试拟定其工艺路线。要求：12h7 段渗碳（深0.8mm 1.1mm），淬火硬度5055 HRC。,方头小轴,例1：轴类零件例2：盘套类零件（看教材讲，略）,课堂讨论1：,6.5 零件加工工艺过程举例,49,步骤：1.分析零件图 2.确定加工方法 3.制定加工工艺路线,51,课堂讨论2：第37题,参考答案：,指零件在满足
20、使用要求的前提下，制造的可能性和经济性。,零件的结构工艺性的好坏，与生产类型、设备条件和技术水平等因素密切相关，是相对的。良好的结构工艺性是指在现有工艺条件下，既能方便制造，又有较低的制造成本，并便于装配和拆卸的性能。（图例）,7.1 零件结构工艺性的概念,第七章机械加工工艺过程,便于安装、加工有利于提高加工质量有利于提高生产效率,总原则,1.零件的结构设计要标准化,（1）尽量采用标准件。如螺钉螺母、轴承、垫圈、弹簧、密封圈等零件，根据需要选用，维修方便且经济。（2）零件毛坯尽量采用标准型材。不仅可减少毛坯制造的工作量，而且型材性能好，并节省材料，减少加工工时。,7.2 一般原则和实例分析,（
21、3）尽量采用标准化参数。零件的孔径、锥度、螺距、齿轮模数和压力角、沟槽等参数，尽量选用有关标准推荐的数值，以便使用标准刀具、夹具和量具等，降低成本。,钻削加工盲孔,（）,（）,钻削加工盲孔时，不同孔径之间的过渡应为与钻头顶角相同的圆锥面。,2.零件结构要便于加工、测量和安装，提高生产率。,（1）便于刀具切入和切出,图a中零件中T形槽是封闭的，铣刀无法进入槽内加工；改为图b（留出铣刀进口）或图c(开口槽)，方便加工和测量。,零件上钻孔：应避免在曲面或斜壁上钻孔，切入和切出的表面最好是平面，且与孔的轴线垂直。,(),(),便于刀具正确地切入和切出,螺纹尾部的结构图例,(a)、(d)结构错误。,便于
22、刀具正确地切入和切出,箱体孔结构：同一轴线上的孔应都是无台阶的通孔，并向同一方向增大或减小。（镗孔）,(),(),便于刀具正确地切入和切出,（2）便于加工、安装和测量,便于安装和位置误差测量的图例,工件底部一个凸台，放置不平稳。,工件底部两个凸台，放置平稳。,便于安装，定位准确,刨削导轨面：较大工件刨削时，为便于安装找正，可增加工艺凸台；必要时，可在精加工后切除。,工件在三爪、四爪卡盘上安装：图（a）工件与卡爪是点接触，不能将工件夹牢。图（b）通过增加一段圆柱面，使工件与卡爪的接触面积增大，安装较容易。,便于安装，定位准确，夹紧牢固,工件在三或四爪卡盘上安装：左图B处圆弧面不便装夹；改右图在C
23、处增加一段圆柱面，或在坯料上D处加工一个辅助安装面，必要时再切除。,便于安装，定位准确，夹紧牢固,（3）避免箱体内的加工表面,图a中加工面在箱体内，不便加工和测量；图b中改为外表面的加工，方便加工和测量。,（4）尽量减少安装次数，保证加工精度。,一次安装可同时加工几个表面。,图(a)中，轴上的键槽不在同一方向，铣削时需重复安装和对刀。图(b)改进后，键槽布置在同一方向上，可减少安装、调整次数，易于保证位置精度。,（4）尽量减少安装次数，保证加工精度。,（5）应尽量减少进给次数。,图(a)中，凸台高度不一致，铣或刨削时需多冷次升降工作台。图(b)改进后，凸台高度一致，可在一次走刀中加工出所有凸台
24、。,（6）为刀具留有足够的操作空间 留足：退刀槽（车螺纹、滚齿、铣齿）、空刀槽（插齿）越程槽（刨削、磨削）,加工内螺纹或外螺纹时，螺纹根部应有退刀槽（右图），才能车出完整的螺纹，避免刀具、机床的损伤。,留足：退刀槽（车螺纹、滚齿、铣齿）、空刀槽（插齿）越程槽（刨削、磨削）,插齿时，要留有空刀槽。,刨削时，在平面的前端要有越程槽（右图）。,留足：退刀槽（车螺纹、滚齿、铣齿）、空刀槽（插齿）越程槽（刨削、磨削）,磨削时，各表面间的过渡部分应留出砂轮越程槽(右图)。,（7）应尽量减小加工面积。,轴承支座底面设计为中凹，减少加工量，以减少刀具和材料的消耗，并可保证装配时零件间的良好配合。,（8）批量生
25、产的零件结构要适应加工的要求,右图滚齿或插齿时，不仅缩短切削行程，且工件的刚性提高，变断续切削为连续切削，生产率高。,（9）同类结构参数应尽量统一。,图(a)中，同一结构参数不一致，需用多把刀具。图(b)改进后，结构参数相同，减少刀具种类，节省换刀、对刀时间。,（9）同类结构参数应尽量统一。,同一端面上的尺寸相近螺纹孔改为同一尺寸螺纹孔，便于加工和装配。,3.便于装配、维修和拆卸,图（a）装配困难，且易损伤工件表面。图（b）端面倒角，易于装配。,(b),(a),图（a、c）空间距离过小，无法操作。图（b、d）留出装配螺钉和操作扳手的空间。,3.便于装配、维修和拆卸,图（a、c）轴承靠肩结构无法放置拆卸工具。图（b、d）露出轴承内圈，安装、拆卸方便。,4.合理采用零件组合,图(a)零件孔底的内球面，加工困难。图(b)采用分解后再组合，内球面变为外表面，加工方便，且易保证质量。,图(a),图(b),
