材料成型新工艺优秀课件.ppt

材料成型新工艺第1页，本讲稿共88页7.1.1 生产过程与工艺过程生产过程与工艺过程机械制造中与产品生成直接有关的生产过程常被称为机机械制造中与产品生成直接有关的生产过程常被称为机械制造工艺过程械制造工艺过程 机械制造工艺过程机械制造工艺过程主要内容主要内容 毛毛坯坯和和零零件件成成形形铸铸造造、锻锻压压、冲冲压压、焊焊接接 、压压制、烧结、注塑、压塑制、烧结、注塑、压塑 机械加工机械加工切削、磨削、特种加工切削、磨削、特种加工 材材料料改改性性与与处处理理热热处处理理、电电镀镀、转转化化膜膜、涂涂装装、热喷涂热喷涂 机机械械装装配配把把零零件件按按一一定定的的关关系系和和要要求求连连接接在在一一起起，组组合合成成部部件件和和整整台台机机械械产产品品，包包括括零零件件的的固固定定、连接、调整、平衡、检验和试验等工作连接、调整、平衡、检验和试验等工作 7.1 7.1 概述概述第2页，本讲稿共88页7.1.2 工艺过程的组成工艺过程的组成200.07210.8阶梯轴3240250.07350-0.0170.80.8354030550150其余倒角1453.221flashflash 工工序序是是指指由由一一个个或或一一组组工工人人在在同同一一台台机机床床或或同同一一个个工工作作地地，对对一一个个或或同同时时对对几几个个工工件件所所连连续续完完成成的的那那一一部部分分机械加工工艺过程。机械加工工艺过程。安安装装在在一一道道工工序序中中，工工件件每每经经一一次次装装夹夹后后所所完完成成的的那部分工序称为安装。那部分工序称为安装。第3页，本讲稿共88页工工位位工工件件在在机机床床上上占占据据每每一一个个位位置置所所完完成成的的那那部部分分工序称为工位。工序称为工位。多工位加工1：装卸工件 2：钻孔 3：扩孔 4：绞孔flash第4页，本讲稿共88页工工步步指指在在加加工工表表面面不不变变、切切削削刀刀具具不不变变的的情情况况下下所所连连续续完完成成的的那那部部分分工工序序。（在在一一个个工工步步内内，若若有有几几把把刀刀具具同时加工几个不同表面，称此工步为复合工步）同时加工几个不同表面，称此工步为复合工步）走走刀刀同同一一加加工工表表面面加加工工余余量量较较大大，可可以以分分作作几几次次工工作进给，每次工作进给所完成的工步称为一次走刀。作进给，每次工作进给所完成的工步称为一次走刀。a）立轴转塔车床的一个复合工步 b）钻孔、扩孔复合工步复合工步第5页，本讲稿共88页7.1.3 7.1.3 生产纲领、生产类型及其工艺特征生产纲领、生产类型及其工艺特征1.生产纲领生产纲领生产纲领是指企业在计划期内应当生产的产品产量和进度生产纲领是指企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。计划期通常为计划。计划期通常为1 1年，所以生产纲领也称产品的年生年，所以生产纲领也称产品的年生产量。产量。零件的生产纲领要计入备品及废品的数量，一般按下式计算：零件的生产纲领要计入备品及废品的数量，一般按下式计算：N N=Q n Q n(1+)(1(1+)(1)式中式中:N N 零件年产量，单位为件年；零件年产量，单位为件年；Q Q产品的年产量单位为台年；产品的年产量单位为台年；n每台产品中，该零件的数量，单位为件台；每台产品中，该零件的数量，单位为件台；备品的百分率（）；备品的百分率（）；废品的百分率（）；废品的百分率（）；第6页，本讲稿共88页7.1.3 7.1.3 生产纲领、生产类型及其工艺特征生产纲领、生产类型及其工艺特征2.生产类型生产类型根据生产纲领、产品的复杂程度和质量的大小，生产类型可分为大量生产、成批生产（根据批量的大小又可分为大批、中批与小批生产）和单件生产三种类型。1 1）单件生产）单件生产 单件生产的基本特点是生产的产品品种繁多，每种产品仅制造一个或少数几个，很少再重复生产。2 2）成批生产）成批生产 一年中分批轮流地制造几种不同的产品，每种产品均有一定的数量，工作地的加工对象周期性地重复。3 3）大量生产）大量生产 产品的数量很大，大多数工作地按照一定的生产节拍进行某种零件的某道工序的重复加工。第7页，本讲稿共88页7.1.3 7.1.3 生产纲领、生产类型及其工艺特征生产纲领、生产类型及其工艺特征按批量的多少，成批生产又可分为小批、中批和大批生产三种。在工艺上，小批生产和单件生产相似，常合称为单件小批生产，大批生产和大量生产相似，常合称为大批大量生产。第8页，本讲稿共88页特点单件、小批生产成批生产大批、大量生产加工对象经常换，不固定周期性更换固定不变零件互换性配对制造，无互换性。普遍具有互换性，一般不用试配全部互换，某些高精度配合件采用分组装配、配研或配磨毛坯制造与加工余量木模手工造型或自由锻造，毛坯精度低，加工余量大部分用金属模或模锻，毛坯精度及加工余量中等广泛采用金属模机器造型、精密铸造、模锻或其它高效成型方法机床设备及布置通用设备，极少用数控机床，按机群布置通用机床及部分高效专用机床和数控机床等，按零件类别分工段布置广泛采用高效专用机床信自动机床，按流水线排列或采用自动线夹具与安装多用通用夹具，通常用划线找正广泛使用专用夹具，部分用划线找正 广泛使用高效能的专用夹具尺寸获得方法试切法调整法调整法及自动化刀具与量具多用通用刀具与万能量具较多采用专用夹具与量具广泛使用高效能的专用刀具与量具对工人的技术要求熟练中等熟练对操作工人一般要求，调整工人技术要求较高工艺规程有简单的工艺路线卡有工艺规程，对关键工序有详细的工艺规程有详细的工艺规程生产率低中高成本高中低第9页，本讲稿共88页7.2 安装与定位安装与定位安装与定位安装与定位7.2.1 7.2.1 工件的安装与基准工件的安装与基准工件的安装与基准工件的安装与基准划划线线找找正正装装夹夹 精精度度不不高高，效效率率低低，多多用用于于形形状状复复杂的铸件杂的铸件直直接接找找正正装装夹夹 精精度度高高，效效率率低低，对对工工人人技技术术水水平平高高夹具装夹夹具装夹 精度和效率均高，广泛采用精度和效率均高，广泛采用安装的含义安装的含义 安装又称装夹，包括定位和夹紧两项内容。定位定位 使工件在机床或夹具上占有正确位置夹紧夹紧 对工件施加一定的外力，使其已确定的位置在加工过程中保持不变工件装夹方法工件装夹方法第10页，本讲稿共88页直接找正安装flash毛坯孔加工线找正线划线找正安装flash第11页，本讲稿共88页工件在夹具上装夹（滚齿夹具）第12页，本讲稿共88页 基准及其分类基准及其分类按基准的作用不同，常按基准的作用不同，常把基准分为设计基准和把基准分为设计基准和制造基准两大类。制造基准两大类。1）设计基准）设计基准在设计零件图样时，在设计零件图样时，用用以确定其他点、线、面以确定其他点、线、面位置的基准称为设计基位置的基准称为设计基准。准。第13页，本讲稿共88页2）制造基准）制造基准n工序基准：工序基准：在工序在工序简图简图上用来确定本上用来确定本工序加工表面加工工序加工表面加工后的尺寸、形状、后的尺寸、形状、位置的基准。位置的基准。工序工序尺寸的起点也尺寸的起点也是是工工序基准。序基准。第14页，本讲稿共88页n定位基准：定位基准：是工件在是工件在夹夹具或机床上定位具或机床上定位时时，用以确定工件在工序尺寸方向上相用以确定工件在工序尺寸方向上相对对于刀具的于刀具的正确位置的基准。正确位置的基准。n度量基准度量基准：用于用于检验检验已加工表面的尺寸及各已加工表面的尺寸及各表面之表面之间位置精度的基准。间位置精度的基准。n装配基准装配基准：在机器装配中，在机器装配中，用于确定零件用于确定零件或部件在机器中正确位置的基准。或部件在机器中正确位置的基准。必必须须指出，作指出，作为为定位基准的点或定位基准的点或线线，总总是以具是以具体表面来体体表面来体现现的，的，这这种表面称种表面称为为基面。基面。第15页，本讲稿共88页第16页，本讲稿共88页7.2.2 工件在夹具中的定位工件在夹具中的定位1.定位与夹紧工件在夹具中定位就是要确定工件与夹具定位元件的相对位置，并通过导引元件或对刀装置来保证工件与刀具之间的相对位置，从而满足加工精度的要求。在工件定位以后，为了使工件在切削力等作用下能保持既定的位置不变，通常还需要夹紧工件，将工件紧固。第17页，本讲稿共88页7.2.2 工件在夹具中的定位工件在夹具中的定位2.工件定位的基本原理n工件空间位置的这种不确定性可用自由度(或不定度)来描述。n工件有六个自由度。n 要使工件在某方向有确定的位置，就必须限制该方向的自由度。n当工件的六个自由度均被限制后，工件在空间的位置就唯一地被确定下来。第18页，本讲稿共88页7.2.2 工件在夹具中的定位工件在夹具中的定位2.工件定位的基本原理在夹具中，限制工件的自由度可用定位支承点来实现，一个定位支承点限制一个自由度。六点定位原理XZY第19页，本讲稿共88页7.2.2 工件在夹具中的定位工件在夹具中的定位在实际定位中，定位支承点并不一定就是一个真正的点，也可能是一线段或一小面积；所以，通常所说“几点定位”仅是指某种定位中数个定位支承点的综合结果。第20页，本讲稿共88页第21页，本讲稿共88页第22页，本讲稿共88页7.2.2 工件在夹具中的定位工件在夹具中的定位3 3、限制工件自由度与加工技术要求的关系、限制工件自由度与加工技术要求的关系工件在工件在夹夹具中定位具中定位时时，并非所有情况都必，并非所有情况都必须须完完全定位，即工件的六个自由度不必全部限制。全定位，即工件的六个自由度不必全部限制。第23页，本讲稿共88页工件的6个自由度均被限制，称为完全定位。工件6个自由度中有1个或几个自由度未被限制，称为不完全定位。完全定位与不完全定位完全定位与不完全定位不完全定位主要有两种情况：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。工件加工要求不需要限制某一个或某几个自由度。如加工平板上表面，要求保证平板厚度及与下平面的平行度，则只需限制 3 个自由度就够了。第24页，本讲稿共88页完全定位与不完全定位完全定位与不完全定位ZYXa）ZYXb）ZYXc）ZYXd）e）ZYXf）ZYX工件应限制的自由度第25页，本讲稿共88页7.2.2 工件在夹具中的定位工件在夹具中的定位4.4.欠定位与过定位欠定位与过定位n欠定位：欠定位：所所谓谓欠定位，欠定位，是指工件是指工件实际实际定位所定位所限制的自由度数目，限制的自由度数目，少于按其加工要求所少于按其加工要求所必必须须限制的自由度数限制的自由度数目。欠定位不能保目。欠定位不能保证证工件的加工技工件的加工技术术要求，要求，是不允是不允许许出出现现的。的。第26页，本讲稿共88页欠定位欠定位工工件件加加工工时时必必须须限限制制的的自自由由度度未未被被完完全全限限制制，称称为为欠欠定定位。欠定位不能保证工件的正确安装，因而是不允许的。位。欠定位不能保证工件的正确安装，因而是不允许的。图2-16 欠定位示例XZYa）b）BB B第27页，本讲稿共88页过定位过定位 过过定定位位工工件件某某一一个个自自由由度度（或或某某几几个个自自由由度度）被两个（或两个以上）约束点约束，称为过定位。被两个（或两个以上）约束点约束，称为过定位。过定位是否允许，要视具体情况而定：过定位是否允许，要视具体情况而定：1 1）如如果果工工件件的的定定位位面面经经过过机机械械加加工工，且且形形状状、尺尺寸寸、位位置置精精度度均均较较高高，则则过过定定位位是是允允许许的的。有有时时还还是是必必要要的的，因因为为合合理理的的过过定定位位不不仅仅不不会会影影响响加加工工精精度度，还还会会起到加强工艺系统刚度和增加定位稳定性的作用。起到加强工艺系统刚度和增加定位稳定性的作用。2 2）反反之之，如如果果工工件件的的定定位位面面是是毛毛坯坯面面，或或虽虽经经过过机机械械加加工工，但但加加工工精精度度不不高高，这这时时过过定定位位一一般般是是不不允允许许的的，因因为为它它可可能能造造成成定定位位不不准准确确，或或定定位位不不稳稳定定，或或发发生生定位干涉等情况。定位干涉等情况。第28页，本讲稿共88页 过定位分析过定位分析（桌子与三角架）图2-17 过定位分析第29页，本讲稿共88页 过定位分析过定位分析图2-18 过定位示例a）ZYXYc）ZYXYb）ZYYX第30页，本讲稿共88页 过定位讨论过定位讨论如如图图示示，齿齿轮轮坯坯以以内内孔孔和和一一小小端端面面定定位位，车车削削外外圆圆和和大大端端面面。加加工工后后检检测测发发现现大大端端面面与与内内孔孔垂垂直直度度超超差差。试试分分析原因，提出改进意见。析原因，提出改进意见。4A0.02 A间隙配合刚性心轴过定位示例第31页，本讲稿共88页过定位引起夹紧变形第32页，本讲稿共88页橡胶垫橡胶垫过定位处理分析第33页，本讲稿共88页 讨论讨论分析图示定位方案：分析图示定位方案：各方案限制的自由度各方案限制的自由度有无欠定位或过定位有无欠定位或过定位对对不不合合理理的的定定位位方方案案提提出改进意见。出改进意见。b）XZYXa）YXZ过定位分析第34页，本讲稿共88页a）YXZa1）YXZa2）YXZ过定位示例分析第35页，本讲稿共88页b）XZYXb1）XZYXXZb2）YX过定位示例分析第36页，本讲稿共88页在加工时用于工件定位的基准称为定位基准。又可进一步分为：7.2.3 定位基准的选择定位基准的选择 使用未经机械加工表面作为定位基准，称为粗基准。零件上根据机械加工工艺需要而专门设计的定位基准。如用作轴类零件定位的顶尖孔，用作壳体类零件定位的工艺孔或工艺凸台等。粗基准粗基准使用经过机械加工表面作为定位基准，称为精基准。精基准精基准附加基准附加基准第37页，本讲稿共88页 工艺凸台A向A小刀架上的工艺凸台第38页，本讲稿共88页a a）b b）c c）保证相互位置要求原则如果首先要求保证工件上加工面与不加工面的相互位置要求，则应以不加工面作为粗基准。余量均匀分配原则如果首先要求保证工件某重要表面加工余量均匀时，应选择该表面的毛坯面作为粗基准。粗基准选择比较1.粗基准的选择粗基准的选择第39页，本讲稿共88页床身粗基准选择比较工序1工序1工序2工序2 便于工件装夹原则要求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、冒口或其它缺陷。也不宜选用铸造分型面作粗基准。粗基准一般不得重复使用原则 第40页，本讲稿共88页2.精基准的选择精基准的选择基准重合原则：基准重合原则：尽可能选用设计基准为定位基准，防止引起定位误差。加工带孔齿轮和套类零件，用心轴定位。第41页，本讲稿共88页主轴箱零件精基准选择统一基准原则当工件以某一表面作精基准定位，可以方便地加工大多数（或全部）其余表面时，应尽早将这个基准面加工出来，并达到一定精度，以后大多数（或全部）工序均以它为精基准进行加工 第42页，本讲稿共88页 以顶面和两销孔定位 镗孔支架第43页，本讲稿共88页 在实际生产中，经常使用的统一基准形式有：1）轴类零件常使用两顶尖孔作统一基准；2）箱体类零件常使用一面两孔（一个较大的平面和两个距离较远的销孔）作统一基准；3）盘套类零件常使用止口面（一端面和一短圆孔）作统一基准；4）套类零件用一长孔和一止推面作统一基准。采用统一基准原则好处：1）有利于保证各加工表面之间的位置精度；2）可以简化夹具设计，减少工件搬动和翻转次数。注意：采用统一基准原则常常会带来基准不重合问题。此时，需针对具体问题进行具体分析，根据实际情况选择精基准。第44页，本讲稿共88页 互为基准原则 轴径轴径锥孔主轴零件精基准选择【例】主轴零件精基准选择自为基准原则【例】床身导轨面磨削加工导轨磨削基准选择第45页，本讲稿共88页 浮动镗刀块1工件 2镗刀块 3镗杆便于装夹原则所选择的精基准，应能保证工件定位准确、可靠，并尽可能使夹具结构简单、操作方便。外圆研磨示意图【例】铰孔、拉孔、研磨【例】浮动镗刀块镗孔第46页，本讲稿共88页7.3 零件加工的结构工艺性零件加工的结构工艺性1.零件的结构便于加工零件的结构便于加工 1）应留有空刀槽和退刀槽、越程槽应留有空刀槽和退刀槽、越程槽 第47页，本讲稿共88页7.3 零件加工的结构工艺性零件加工的结构工艺性2）凸台的孔要留有加工空间凸台的孔要留有加工空间 3）避免弯曲孔避免弯曲孔 第48页，本讲稿共88页4）孔轴线应与其端面垂直孔轴线应与其端面垂直 5）同类要素要统一同类要素要统一 第49页，本讲稿共88页6）尽量减少走刀次数尽量减少走刀次数 7）将零件中难加工的部位进行合理的拆分。将零件中难加工的部位进行合理的拆分。第50页，本讲稿共88页2.2.尽量减少不必要的加工面积尽量减少不必要的加工面积 3.3.零件的结构应便于安装零件的结构应便于安装 1 1）增加工艺凸台）增加工艺凸台 第51页，本讲稿共88页2 2）增加辅助安装面）增加辅助安装面 4.4.提高标准化程度提高标准化程度 1 1）应尽量采用标准件和标准化参数设计，降低成本。）应尽量采用标准件和标准化参数设计，降低成本。2 2）应能使用标准刀具加工。零件上的结构要素如孔径及孔）应能使用标准刀具加工。零件上的结构要素如孔径及孔底形状、中心孔、沟槽宽度或角度、圆角半径、锥度、螺底形状、中心孔、沟槽宽度或角度、圆角半径、锥度、螺纹的直径和螺距、齿轮的模数等，其参数值应尽量与标准纹的直径和螺距、齿轮的模数等，其参数值应尽量与标准刀具相符以便能使用标准刀具加工。刀具相符以便能使用标准刀具加工。第52页，本讲稿共88页第53页，本讲稿共88页7.4 工艺规程的编制过程工艺规程的编制过程拟定零件的机械加工工艺路线是制订工艺规程拟定零件的机械加工工艺路线是制订工艺规程的一项重要工作，拟定工艺路线时需要解决的的一项重要工作，拟定工艺路线时需要解决的主要问题是：主要问题是：选定各表面的加工方法；划分加选定各表面的加工方法；划分加工阶段；安排工序的先后顺序；确定工序的集工阶段；安排工序的先后顺序；确定工序的集中与分散程度。中与分散程度。第54页，本讲稿共88页7.4.1 加工方法的选择加工方法的选择加工误差与成本关系C0ABv 经济精度随年代增长和技术进步而不断提高v 在正常加工条件下（采用符合质量标准的设备和工艺装备，使用标准技术等级工人，不延长加工时间），一种加工方法所能保证的加工精度和表面粗糙度加工经济精度加工经济精度 加工误差（m）196010-110-210-319202000102101100年代加工精度与年代的关系 一般加工精密加工超精密加工第55页，本讲稿共88页 1）零件加工表面的精度和表面粗糙度要求2）零件材料的加工性3）生产批量和生产节拍要求4）企业现有加工设备和加工能力5）经济性选择加工方法应考虑的问题选择加工方法应考虑的问题第56页，本讲稿共88页 典型表面加工路线典型表面加工路线研 磨IT5Ra 0.0080.32超 精 加 工IT5Ra 0.010.32砂 带 磨IT5Ra 0.010.16精 密 磨 削IT5Ra 0.0080.08抛 光Ra 0.0081.25金 刚 石 车IT56Ra 0.021.25滚 压IT67Ra 0.161.25精 磨IT67Ra 0.161.25精 车IT78Ra1.2 55粗 磨IT89Ra 1.2510半 精 车IT1011Ra 2.512.5粗 车IT1213Ra 1080外圆表面的典型加工工艺路线 第57页，本讲稿共88页外圆表面加工常用的工艺路线：n粗车一半精车 对于中等精度和粗糙度要求的未淬硬工件的外圆面，均可采用此方案。n粗车一半精车一磨(粗磨精磨)此方案最适于加工精度较高、粗糙度较小，且淬硬的钢件外圆面，也广泛地用于加工未淬硬的钢件或铸铁件。n粗车一精车一精细车 此方案主要适用于精度要求高的有色金属零件的加工。第58页，本讲稿共88页孔的典型加工工艺路线 珩 磨IT56Ra0.041.25研 磨IT56Ra0.0080.63粗 镗IT1213Ra 520钻IT1013Ra 580半 精 镗IT1011Ra 2.510粗 拉IT910Ra 1.255扩IT913Ra 1.2540精 镗IT79Ra 0.635粗 磨IT911Ra1.2510精 拉IT79Ra0.160.63推IT68Ra0.081.25饺IT69Ra 0.3210金 刚 镗IT57Ra0.161.25精 磨IT78Ra0.080.63滚 压IT68Ra0.011.25手 饺IT5Ra0.081.25第59页，本讲稿共88页孔加工常用加工路线n钻一扩一铰 主要用于直径小于50mm的中小孔加工。由于铰削加工对孔的位置误差的纠正能力差，因此孔的位置精度主要由钻一扩来保证。位置精度要求高的孔不宜采用此加工方案。n钻(粗镗)半精镗精镗一浮动镗(或金刚镗)用于加工未经淬火的黑色金属及有色金属等材料的高精度孔和孔系。与钻扩铰工艺路线不同的是：所能加工的孔径范围大，一般孔径不小于 18mm即可采用装夹式镗刀镗孔；加工出孔的位置精度高常用于加工位置精度要求高的孔或孔系。n钻(粗镗)半精镗一粗磨一精磨一研磨(或珩磨)用于黑色金属特别是淬硬零件的高精度的孔加工。n钻（粗镗）粗拉精拉 适于大批量生产，可加工复杂形状孔。第60页，本讲稿共88页平面典型加工工艺路线 抛 光Ra0.0081.25研 磨IT56Ra0.0080.63精 密 磨IT56Ra 0.040.32半 精 铣IT811Ra 2.510精 铣IT68Ra 0.635高 速 精 铣IT67Ra 0.161.25导 轨 磨IT6Ra0.161.25精 磨IT68Ra 0.161.25宽 刀 精 刨IT6Ra 0.161.25粗 磨IT810Ra 1.2510精 刨IT68Ra 0.635半 精 刨IT811Ra 2.510半 精 车IT811Ra 2.510粗 铣IT1113Ra 520粗 刨IT1113Ra 520砂 带 磨IT56Ra0.010.32金 刚 石 车IT6Ra0.021.25刮 研Ra 0.041.25精 车IT68Ra 1.255粗 车IT1213Ra 1080精 拉IT69Ra 0.322.5粗 拉IT1011Ra 520第61页，本讲稿共88页平面加工常用工艺路线：n粗铣半精铣精铣高速精铣 铣削是平面加工中用得最多的方法。n粗刨半精刨精刨宽刀精刨或刮研 此工艺路线以刨削加工为主。目前在单件小批生产，特别在重型机械生产中还得到广泛的应用。n粗铣(刨)半精铣(刨)粗磨精磨研磨 主要用于淬硬表面或高精度表面的加工，淬火工序可安排在半精铣(刨)之后。n粗拉一精拉 适合于大批量生产，生产率高，特别是对台阶面或有沟槽的表面，优点更为突出。n粗车半精车精车金刚石车 主要用于有色金属零件的平面加工，有时就是外圆或内孔的端面。如果是黑色金属，则在精车以后安排精磨、砂带磨等工序。第62页，本讲稿共88页7.4.2 7.4.2 加工阶段的划分加工阶段的划分n一个零件加工工艺过程通常可划分为以下几一个零件加工工艺过程通常可划分为以下几个阶段：个阶段：1 1）粗加工阶段）粗加工阶段 此阶段的主要任务是切除各加工此阶段的主要任务是切除各加工表面上的大部分余量，并加工出精基准。表面上的大部分余量，并加工出精基准。2 2）半精加工阶段）半精加工阶段 此阶段的主要目的是使主要表面此阶段的主要目的是使主要表面消除粗加工后留下的误差，使其达到一定的精度，为精消除粗加工后留下的误差，使其达到一定的精度，为精加工作好准备，并完成一些次要表面的加工（如钻、攻加工作好准备，并完成一些次要表面的加工（如钻、攻丝、铣键槽等）。丝、铣键槽等）。第63页，本讲稿共88页3）精加工阶段）精加工阶段 此阶段的任务是保证各主要加工表面达到图纸所此阶段的任务是保证各主要加工表面达到图纸所规定的质量要求。规定的质量要求。4）光整加工阶段）光整加工阶段 对于精度要求很高（对于精度要求很高（IT5级以上）、表面粗糙级以上）、表面粗糙度值要求很小（度值要求很小（Ra0.2m以下）的零件以下）的零件,必须有光整加工阶段。必须有光整加工阶段。n划分加工阶段的必要性在于：划分加工阶段的必要性在于：1）保证加工质量。）保证加工质量。2）合理地使用机床设备。）合理地使用机床设备。3）粗、精加工分开，便于及时发现毛坯的缺陷，及时）粗、精加工分开，便于及时发现毛坯的缺陷，及时修补或报废，避免工时浪费。修补或报废，避免工时浪费。4）表面精加工安排在最后，可避免或减少在夹紧和运）表面精加工安排在最后，可避免或减少在夹紧和运输过程中损伤已精加工过的表面。输过程中损伤已精加工过的表面。第64页，本讲稿共88页7.4.3 工序集中与工序分散工序集中与工序分散 v 使每个工序中包括尽可能多的工步内容，从而使总的工序数目减少v 优点：1）有利于保证工件各加工面之间的位置精度；2）有利于采用高效机床，可节省工件装夹时间，减少工件搬运次数；3）可减小生产面积，并有利于管理。v 使每个工序的工步内容相对较少，从而使总的工序数目较多v 工序分散优点：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工序集中工序集中工序分散工序分散第65页，本讲稿共88页 传统的流水线、自动线生产，多采用工序分散的组织形传统的流水线、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）式（个别工序亦有相对集中的情况）工序集中与工序分散的应用工序集中与工序分散的应用 由于市场需求的多由于市场需求的多变性，对生产过程的变性，对生产过程的柔性要求越来越高，柔性要求越来越高，加之加工中心等先进加之加工中心等先进设备的采用，工序集设备的采用，工序集中将越来越成为生产中将越来越成为生产的主流方式的主流方式 多品种、中小批量多品种、中小批量生产，为便于转换和生产，为便于转换和管理，多采用工序集管理，多采用工序集中方式中方式第66页，本讲稿共88页7.4.4 加工顺序的安排加工顺序的安排 先基准后其他先加工基准面，再加工其他表面 先面后孔有两层含义：1 1）当零件上有较大的平面可以作定位基准时，先将其加）当零件上有较大的平面可以作定位基准时，先将其加工出来，再以面定位，加工孔，可以保证定位准确、稳定工出来，再以面定位，加工孔，可以保证定位准确、稳定 2 2）在毛坯面上钻孔或镗孔，容易使钻头引偏或打刀，先）在毛坯面上钻孔或镗孔，容易使钻头引偏或打刀，先将此面加工好，再加工孔，则可避免上述情况的发生将此面加工好，再加工孔，则可避免上述情况的发生 先主后次也有两层含义：1 1）先考虑主要表面加工，再安排次要表面加工，次要表）先考虑主要表面加工，再安排次要表面加工，次要表面加工常常从加工方便与经济角度出发进行安排面加工常常从加工方便与经济角度出发进行安排 2 2）次要表面和主要表面之间往往有相互位置要求，常常）次要表面和主要表面之间往往有相互位置要求，常常要求在主要表面加工后，以主要表面定位进行加工要求在主要表面加工后，以主要表面定位进行加工 先粗后精 机械加工工序的安排机械加工工序的安排第67页，本讲稿共88页 v 为改善工件材料切削性能而进行的热处理工序（如退火、正火等），应安排在切削加工之前进行v 为消除内应力而进行的热处理工序（如退火、人工时效等），最好安排在粗加工之后，也可安排在切削加工之前v 为了改善工件材料的力学物理性质而进行的热处理工序（如调质、淬火等）通常安排在粗加工后、精加工前进行。其中渗碳淬火一般安排在切削加工后，磨削加工前。而表面淬火和渗氮等变形小的热处理工序，允许安排在精加工后进行v 为了提高零件表面耐磨性或耐蚀性而进行的热处理工序以及以装饰为目的的热处理工序或表面处理工序（如镀铬、镀锌、氧化、煮黑等）一般放在工艺过程的最后。热处理和表面处理工序的安排热处理和表面处理工序的安排第68页，本讲稿共88页除操作工人自检外，下列情况应安排检验工序：零件加工完毕后；从一个车间转到另一个车间前后；重要工序前后。其他工序的安排其他工序的安排v 去毛刺工序 通常安排在切削加工之后。v 清洗工序 在零件加工后装配之前，研磨、珩磨等光整加工工序之后，以及采用磁力夹紧加工去磁后，应对工件进行认真地清洗。检验工序的安排检验工序的安排第69页，本讲稿共88页7.6 典型零件的工艺规程编制举例典型零件的工艺规程编制举例 7.6.1轴类零件的加工工艺 1.概述1）轴的功能与结构特点 2）轴的技术要求n尺 寸 精 度 及 表 面 粗 糙 度：IT6IT9，表面粗糙Ra为6.30.4m。n几何形状精度：圆度、圆柱度等要求较高时，应在零件图上规定其允许的偏差值。n相互位置精度：主要有轴颈之间的同轴度，定位面与轴线的垂直度，键槽对轴的对称度等。第70页，本讲稿共88页3）轴的材料及热处理 n对于不重要的轴，可采用普通碳素钢Q235A、Q255A、Q275A等，不经热处理。n对于一般的轴，可采用优质碳素结构钢35、40、45、50等，并根据不同的工作条件进行不同的热处理(如正火、调质、淬火等)以获得一定的强度、韧性和耐磨性。n 对于重要的轴，可采用合金结构钢40cr轴承钢GCrl5、弹簧钢65Mn等，进行调质和表面淬火处理，具有较高的综合力学性能。4）轴的毛坯 n 对于光轴和直径相差不大的阶梯轴，一般采用圆钢作为毛坯。n 对于直径相差较大的阶梯轴以及比较重要的轴，应采用锻件作为毛坯。n 对于某些大型的、结构复杂的异形轴，可采用球墨铸铁作为毛坯。第71页，本讲稿共88页2.轴的加工过程 n预备加工：包括校直、切断、端面加工和钻中心孔等。n粗车：粗车直径不同的外圆和端面。n热处理：对质量要求较高的轴，在粗车后应进行正火、调质等热处理。n精车：修研中心孔后精车外圆、端面及螺纹等。n其他工序：如铣键槽、花键、钻孔等。n热处理：耐磨部位的表面热处理。n 磨削工序：修研中心孔后磨外圆、端面。第72页，本讲稿共88页材料：45钢，淬火硬度为4045HRC。生产批量：单件小批。第73页，本讲稿共88页第74页，本讲稿共88页毛坯为铸件，孔未铸出，成批生产。毛坯为铸件，孔未铸出，成批生产。第75页，本讲稿共88页第76页，本讲稿共88页第77页，本讲稿共88页7.6.2 齿轮类零件的加工工艺 1.齿轮零件的结构特点 n从工艺观点可将齿轮看成是由齿圈和轮体两部分构成。n齿圈的结构形状和位置是评价齿轮结构工艺性的一项重要指标。单联齿轮圈齿轮的结构工艺性最好。多齿圈齿轮由于轮缘间的轴向距离较小，加工方法受限制(一般只能选插齿加工)。2.机械加工的一般工艺过程n加工一个精度较高的圆柱齿轮，大致经过如下工艺路线：毛坯制造及热处理齿坯加工齿形加工齿端加工轮齿热处理定位面的精加工齿形精加工。第78页，本讲稿共88页1）齿轮的材料及热处理 当前生产中常用的材料及热处理大致如下：n 中碳结构钢(如45钢)进行调质或表面淬火。经正火或调质后，提高了材料的可加工性。但这种材料可淬透性较差，一般只用于齿面表面淬火。常用于低速、轻载或中载的普通精度齿轮。n 中碳合金结构钢(如40Cr)进行调质或表面淬火。这种材料经热处理后综合力学性能好热处理变形小。适用于制造速度较高、载荷较大、精度高的齿轮。n 渗碳钢(如20Cr、20CrMnTi等)经渗碳淬火，齿面硬度可达5863HRC，而心部又有较好的韧性，既能耐磨又能承受冲击载荷，这些材料适于制作高速、小载荷或具有冲击载荷的齿轮。第79页，本讲稿共88页n 铸铁及其他非金属材料，这些材料强度低容易加工，适用于制造轻载荷的传动齿轮.2）毛坯制造 n 尺寸较小、结构简单而且对强度要求不高的钢制造齿轮可采用轧棒做毛坯。n 强度、耐磨性和耐冲击要求较高的齿轮多采用锻件。n 尺寸较大(直径大于400600mm)且结构复杂的齿轮，常采用铸造方法制造毛坯。小尺寸而形状复杂的齿轮可以采用精密铸造或压铸方法制造毛坯。第80页，本讲稿共88页 3）齿坯加工 齿形加工前的齿轮加工称为齿坯加工。主要包括：齿坯的孔加工(对于盘类、套类和圈形齿轮)、端面和顶尖孔加工(对于轴类齿轮)以及齿圈外圆和端面的加工。盘类齿轮的齿坯加工过程:n大批大量加工中等尺寸齿坯时采用钻拉多刀车的工艺方案：以毛坯外圆及端面定位进行钻孔或扩孔。以端面支承进行拉孔。以内孔定位在多刀半自动车床上粗、精车外圆、端面、切槽及倒角等。第81页，本讲稿共88页n 成批生产齿坯时，常采用车一拉的工艺方案：以齿坯外圆或轮毂定位，粗车外圆、端面和内孔。以端面支承拉出内孔(或花键孔)。以内孔定位精车外圆及端面等。n 单件小批生产齿轮时，一般齿坯的孔、端面及外圆的粗、精加工都在通用车床上经两次安装完成。第82页，本讲稿共88页4）齿形加工齿形加工是整个齿轮加工的核心与关键。常用的齿形加工方案如下：n 8级精度以下的齿轮：调质齿轮用滚齿或插齿就能满足要求。对于淬硬齿轮可采用：滚(插)齿齿端面加工淬火校正内孔的方案，但在淬火前齿形加工精度应提高一级。n67级精度齿轮：对于齿面不需淬硬的齿轮，采用滚(插)齿齿端加工剃齿的加工方案。对于淬硬齿轮可采用：滚(插)齿齿端加工剃齿表面淬火校正基准珩齿。第83页，本讲稿共88页n 5级以上精度的齿轮：一般采用：粗滚齿精滚齿齿端加工淬火校正基准粗磨齿精磨齿。5）齿端加工 齿端加工的方式有倒圆、倒尖、倒棱和去毛刺。齿端加工必须安排在齿形淬火之前，通常在滚(插)齿之后进行。6）齿轮的热处理 n 分为齿坯的预备热处理和轮齿的表面淬硬热处理。n 齿坯的热处理通常为正火和调质，正火一般安排在粗加工之前，调质则安排在齿坯加工之后。n 为延长齿轮寿命，常常对轮齿进行表面淬硬热处理，根据齿轮材料与技术要求不同，常安排渗碳淬火和表面淬硬等热处理。第84页，本讲稿共88页 7）精基准校正 轮齿淬火后其内孔常发生变形，内孔直径可缩小0.010.05mm，为确保齿形相加工质量，必须对基难孔加以修整。修整的方法一般采用推孔和磨孔。8）齿轮精加工 以磨过(修正后)的内孔定位，在磨齿机上磨齿面或在珩齿机上珩齿。第85页，本讲稿共88页6.4 典型零件工艺过程典型零件工艺过程轴类零件的加工过程0.02300-0.01424-0.02-0.0422-0.02-0.04200-0.014第86页，本讲稿共88页6.4.1 审查图纸及技术要求审查图纸及技术要求（1）重要的尺寸：30、20、24和 22精度要求高，表面粗糙度低，相当于IT7的精度。同时以上圆柱面对轴线的径向跳动要求在0.02mm。（2）材料及性能：45钢，硬度HRC4045。（3）批量：单件小批。6.4.2 制定工艺路线制定工艺路线外圆面和端面：外圆面和端面：粗车粗车-半精车半精车-淬火淬火+中温回火中温回火-粗磨粗磨-精磨精磨键槽：粗铣键槽：粗铣-精铣精铣第87页，本讲稿共88页6.4.3 基准的选择基准的选择（1）两端面的中心孔为粗、精加工的定位基准。（2）毛坯外圆为两端面的定位基准。热处理后应修研中心孔。6.4.4 工序分析工序分析1.车端面、钻中心孔；车端面、钻中心孔；2.车外圆面、切槽和倒角；车外圆面、切槽和倒角；3.铣键槽；铣键槽；4.热处理；热处理；5.修研中心孔；修研中心孔；6.磨外圆；磨外圆；7.质量检验。质量检验。P132.(6)b)c)第88页，本讲稿共88页