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工艺编制技巧吴凯平 2015.9 1机械制造工艺学基础机械制造工艺学基础 第一章第一章 机械加工工艺规程制订机械加工工艺规程制订 1-1 基本概念基本概念 一、机械的生产过程和工艺过程一、机械的生产过程和工艺过程（一）生产过程（一）生产过程 机械产品制造时，将原材料或半成品转变成成品的各有关的劳动过程的总和，称为生产过程。这些过程包括：（1）生产技术准备过程 （2）毛坯的制造过程（3）零件的各种加工过程（4）产品的装配过程（5）各种生产服务过程（二）工艺过程（二）工艺过程 在生产过程中，与原材料转变为产品直接相关的过程称为工艺过程。在生产过程中，与原材料转变为产品直接相关的过程称为工艺过程。在工艺过程中，以机械加工方法按一定顺序逐步地改变毛坯形状、尺寸、相对位置和性能等，直至成为合格零件的那部分过程称为机械加工工艺过程。在工艺过程中，以机械加工方法按一定顺序逐步地改变毛坯形状、尺寸、相对位置和性能等，直至成为合格零件的那部分过程称为机械加工工艺过程。（三）（三）机械加工工艺系统 机械加工工艺系统由金属切削机床、刀具、夹具和工件四个要素组成。二、机械加工工艺过程的单元划分二、机械加工工艺过程的单元划分 为了便于工艺规程的编制、执行和生产组织管理，需要把工艺过工艺编制技巧吴凯平 2015.9 2程划分为不同层次的单元。它们是工序、安装、工位、工步和工作行程。其中工序是工艺过程中的基本单元其中工序是工艺过程中的基本单元。（1）工序 一个或一组工人，在一个工作地或一台机床上对一个或同时对几个工件连续完成的那一部分工艺过程称为工序。（2）安装 在机械加工工序中，使工件在机床上或在夹具中占据某一正确位置并被夹紧的过程，称为安装。图 1-1 轴承盖螺钉孔的三工位加工 图 1-1 轴承盖螺钉孔的三工位加工（3）工位 工件相对于机床或刀具每占据一个加工位置所完成的那部分工序内容，称为工位。（4）工步 在加工表面不变，加工工具不变的条件下，所连续完成的那一部分工序内容称为工步。（5）走刀(工作行程)在一个工步内，若被加工表面需切去的加工余量较大或其它原因，工艺编制技巧吴凯平 2015.9 3需要分几次切削，则每进行一次切削就是一次走刀。图 1-2 是一个带半封闭键槽阶梯轴两种生产类型的工艺过程实例，从中可看出各自的工序、安装、工位、工步、走刀(工作行程)之间的关系。图 1-2 阶梯轴加工工序划分方案比较 图 1-2 阶梯轴加工工序划分方案比较 三、生产纲领与生产类型三、生产纲领与生产类型（一）生产纲领 产品或零件的生产纲领，包括备品和废品在内的该产品或零件的年产量。产品或零件的生产纲领，包括备品和废品在内的该产品或零件的年产量。（1）产品生产纲领 生产纲领是企业在计划期内应生产的产品产量。计划期一般定为一年，所以有时称为年产量。计划期一般定为一年，所以有时称为年产量。工艺编制技巧吴凯平 2015.9 4（2）零件生产纲领 零件生产纲领与产品生产纲领的关系为：N=Q n（1+%+%）式中 N 零件的生产纲领（件/年）Q 产品的生产纲领（台/年）n 每台产品中该零件的数量（件/台）%备品的百分率%废品的百分率（二）生产类型 生产类型是企业生产专业化程度的分类。可分为三种生产类型：大量生产、成批生产和单件生产。生产类型是企业生产专业化程度的分类。可分为三种生产类型：大量生产、成批生产和单件生产。（1）大量生产 连续地大量生产同一种产品，一般每台生产设备都固定地完成某种零件的某一工序的加工。（2）成批生产 一年中分批轮流地制造若干不同产品，每种产品都有一定的数量，生产呈周期性重复。按批量大小及产品特征，成批生产又分为小批生产、中批生产及大批生产三种。（3）单件生产 产品品种多而很少重复，同一种零件数量很少的生产类型。由于小批生产与单件生产工艺特点及生产组织形式相似，大批生产与大量生产工艺特点及生产组织形式相似，所以实际生产类型分为工艺编制技巧吴凯平 2015.9 5单件小批生产、中批生产及大批大量生产。表 1-1 生产类型与生产纲领的关系 表 1-1 生产类型与生产纲领的关系 各种生产类型的工艺特点见表 1-2。表表 1-2 各种生产类型的工艺特点各种生产类型的工艺特点 工艺特点 单件、小批生产中批生产 大批、大量生产 零件 互换性 钳工试配 普 遍 应 用 互 换性，同时保留某些试配 全部互换，某些精度较高的配合用配磨、配研、选择装配保证 毛坯的制造方法与加工余量 木模手工造型及自由锻造。毛坯精度低，加工余量大 部分采用机器造型及模锻。毛坯精度和加工余量中等 广泛采用机器造型、模锻或其它少无切削及高效率毛坯生产工艺。毛坯精度高，加工余量小 机床布置及生产组织形式 通用机床，机群式布置，工作很少专业化 机床按工艺路线布置成流水线，按周期变换流水生产组织形式 机床严格按生产拍节和工艺路线配置 工艺装备 大多采用通用工具、标准附件、通用刀具和万能量具。靠划线和试切达到精度要求 部分采用专用夹具，部分靠找正达到精度要求。较多采用专用刀具和量具 广泛采用专用夹具、复合刀具、专用量具或自动检验装置。靠调整法达到精度要求 装配 组织形式 装配对象固定不动，熟练程度很高的装配工人对一个产品由始至终装配完成 装配对象固定不动，装配工人在同类工种中实行专业化 采用移动式流水装配，每一装配工人只完成某一、二项装配工作 对工人 技术 高 中等 对操作工技术等级要求低，对调整工技术工艺编制技巧吴凯平 2015.9 6等级要求 等级要求高 工艺文件的 详细程度 只编制简单的工艺过程卡片 除工艺卡外，重要工序需编制工序卡 详细编制工艺规程所有文件 生产率 低 中 高 生产成本 高 中 低 四、机械加工工艺规程四、机械加工工艺规程（一）机械加工工艺规程的作用 工艺规程是反映比较合理的工艺过程的技术文件，是机械制造厂最主要的技术文件之一。工艺规程有以下几方面的作用：工艺规程有以下几方面的作用：（1）工艺规程是指导生产的主要技术文件工艺规程是指导生产的主要技术文件（2）工艺规程是生产组织和管理工作的基本依据工艺规程是生产组织和管理工作的基本依据（3）工艺规程是新建或扩建工厂或车间的基本资料工艺规程是新建或扩建工厂或车间的基本资料（二）工艺文件的格式（1）工艺过程综合卡片）工艺过程综合卡片 这种卡片主要列出了整个零件加工所经过的工艺路线（包括毛坯、机械加工、热处理、表面处理等）。它是制订其它文件的基础，也是生产技术准备、编制作业计划和组织生产的依据。我公司工艺过程综合卡片的格式见表 1-3（2）型材下料卡片）型材下料卡片 这种卡片主要列出了材料发往车间、材料牌号、材料标准、下料尺寸、坯料可制件数、单件毛重、单件工艺定额、下料间利用率等栏目。除铸件以外的所有型材的下料，包括锻件坯料的下料均须编制该卡。我公司型材下料卡片的格式见表 1-4 工艺编制技巧吴凯平 2015.9 7表表 1-3 我公司工艺过程综合卡片的格式我公司工艺过程综合卡片的格式 表表 1-4 我公司型材下料卡片的格式我公司型材下料卡片的格式 工艺编制技巧吴凯平 2015.9 8表表 1-5 我公司机械加工工序卡片的格式我公司机械加工工序卡片的格式 （3）机械加工工序卡片）机械加工工序卡片 这种卡片更详细地说明零件的各个工序应如何进行加工的。在这种卡片上，要画出工序图，注明该工序的加工表面及应达到的尺寸和公差、工件的装夹方式、刀具的类型等。在零件批量大时要采用这种卡片，我公司机械加工工序卡片的格式见表 1-5（4）工序协作卡片）工序协作卡片 这种卡片用于热处理、电镀、表面处理等非机械加工的特种工序。在这种卡片上，要画出工序图，须填写技术要求。热处理工序协作卡片上有机械性能要求和层深要求的须配备随炉试样。电镀工序协作卡片上有电镀要求的表面要标注镀前尺寸和镀后尺寸。我公司工序协作卡片的格式见表 1-6 工艺编制技巧吴凯平 2015.9 9表表 1-6 我公司工序协作卡片的格式我公司工序协作卡片的格式 表表 1-7 我公司机械加工检验卡片的格式我公司机械加工检验卡片的格式 （5）机械加工检验卡片）机械加工检验卡片 工艺编制技巧吴凯平 2015.9 10这种卡片一般用于探伤、打硬度和需要用图示注明检验方法的检验工序，在这种卡片上，要画出工序图，注明检验抽检率和检验执行标准等，还需检验部门会签。我公司机械加工检验卡片的格式见表1-7 1-2 工艺规程制订的原则、原始资料及步骤工艺规程制订的原则、原始资料及步骤 一、制订工艺规程的原则一、制订工艺规程的原则（一）技术上的先进性（一）技术上的先进性（二）经济上的合理性（二）经济上的合理性（三）有良好的劳动条件（三）有良好的劳动条件 二、制订工艺规程的原始资料二、制订工艺规程的原始资料 产品的全套装配图和零件的工作图；产品验收的质量标准；产品的生产纲领（年产量）；毛坯资料；现场的生产条件；国内外工艺技术的发展情况；有关的工艺手册及图册；三、制订工艺规程的步骤三、制订工艺规程的步骤 分析零件图和产品装配图；分析零件图和产品装配图；确定毛坯的制造方法和形状；确定毛坯的制造方法和形状；拟定工艺路线；拟定工艺路线；确定各工序的加工余量，计算工序尺寸和公差；确定各工序的加工余量，计算工序尺寸和公差；工艺编制技巧吴凯平 2015.9 11 确定各工序的设备、刀、夹、量具和辅助工具；确定各工序的设备、刀、夹、量具和辅助工具；确定切削用量和工时定额；确定切削用量和工时定额；确定各主要工序的技术要求及检验方法；确定各主要工序的技术要求及检验方法；填写工艺文件。填写工艺文件。1-3 零件图的研究零件图的研究 一、零件的结构分析一、零件的结构分析 机械零件的结构，由于使用要求不同而具有各种形状和尺寸。基本表面有内外圆柱表面、圆锥表面和平面等；特形表面主要有螺旋面、渐开线齿形面及其它一些成形表面等。在研究具体零件的结构特点时，首先要分析该零件是由哪些表面组成的，因为表面形状是选择加工方法的基本因素。不仅要注意零件的各个构成表面本身的特征，而且还要注意这些表面的不同组合。在研究具体零件的结构特点时，还要注意零件的结构工艺性。如图 1-3 所示：二、零件的技术要求分析二、零件的技术要求分析 零件的技术要求包括下列几个方面：零件的技术要求包括下列几个方面：加工表面的尺寸精度；加工表面的尺寸精度；主要加工表面的形状精度；主要加工表面的形状精度；主要加工表面之间的相互位置精度；主要加工表面之间的相互位置精度；各加工表面的粗糙度以及表面质量方面的其它要求（各加工表面的粗糙度以及表面质量方面的其它要求（表面波度、表面加工纹理、伤痕、表面层的加工硬化、表面层金相组织的变工艺编制技巧吴凯平 2015.9 12化、表面层残余应力）；热处理要求和其它要求（如静平衡、动平衡等）。热处理要求和其它要求（如静平衡、动平衡等）。图图 1-3 机械加工结构工艺性示例机械加工结构工艺性示例 1-4 毛坯选择毛坯选择 一、毛坯的种类一、毛坯的种类 铸件：铸件：形状复杂的毛坯，宜采用铸造方法制造。砂型铸造的铸件；金属型铸造的铸件；离心铸造的铸件；工艺编制技巧吴凯平 2015.9 13 压力铸造的铸件；锻件 锻件 自由锻造锻件自由锻造锻件；模锻件；模锻件；型材 型材 型材按截面形状可分为：圆钢、方钢、六角钢、扁钢、角钢、槽钢和其它特殊截面的型材。型材按截面形状可分为：圆钢、方钢、六角钢、扁钢、角钢、槽钢和其它特殊截面的型材。型材有热轧和冷拉两类。组合毛坯组合毛坯：将铸件、锻件、型材或经局部机械加工的半成品组合在一起作为机械加工的毛坯将铸件、锻件、型材或经局部机械加工的半成品组合在一起作为机械加工的毛坯，组合的方法一般是焊接。二、毛坯种类的选择二、毛坯种类的选择 零件材料的工艺特性，以及零件对材料组织和性能的要求；零件的结构形状与外形尺寸；生产纲领（年产量）的大小；现有生产条件。三、毛坯形状与尺寸三、毛坯形状与尺寸 为了加工时工件安装的方便，有些铸件毛坯需要铸出工艺搭子。为了机械加工方便，常将像三块瓦轴承、平衡块、开合螺母外壳等这些分离零件先做成一个整体毛坯，加工到一定阶段后再切割分离。为了提高零件机械加工的生产率，有些像键一样需经锻造的小工艺编制技巧吴凯平 2015.9 14零件，可将若干零件合锻成一件毛坯，经表面加工后切割成单个零件。为了减少工件装夹变形，对一些薄壁环类零件，也将多件合成一个毛坯。1-5 定位基准选择定位基准选择 一、基准及其分类一、基准及其分类 设计基准：在零件图上用以确定其它点、线、面位置的基准，称为设计基准。工艺基准：装配基准：装配时用以确定零件在部件或产品中位置的基准，称为装配基准。测量基准：零件检验时，用以测量已加工表面尺寸及位置的基准，称为测量基准。定位基准：加工时，使工件在机床或夹具中占据某一正确位置所用的基准，称为定位基准。工序基准：在工艺文件上用以标定加工表面位置的基准，称为工序基准。二、工件的定位二、工件的定位 工件定位的概念与要求 加工前，工件在机床或夹具中占据某一正确位置的过程叫做定位。工件定位时有以下两点要求：工件在机床上占据一固定位置；工艺编制技巧吴凯平 2015.9 15 工件相对于刀具保持正确的位置；工件定位的方法 直接找正法：直接找正是指利用百分表、划针或目测等在机床上直接找正工件，使其获得正确位置的定位方法。如图 1-4。多用于单件、小批量生产或要求位置精度特别高的工件。图 1-4 直接找正法 图 1-4 直接找正法 划线找正法：划线找正是在机床上用划针按毛坯或半成品上待加工处的划线找正工件，获得正确位置的方法，如图 1-5。主要用于批量较小、毛坯精度较低及大型零件等不便使用夹具的粗加工。图 1-5 划线找正法 图 1-5 划线找正法 采用夹具定位：夹具装夹是利用夹具使工件获得正确的位置并夹紧。夹具是按工件专门设计制造的，装夹时定位准确可靠，无需工艺编制技巧吴凯平 2015.9 16找正，装夹效率高，精度较高，广泛用于成批生产和大量生产。如图 1-6 所示。后盖零件钻径向孔的工序 后盖夹具（1-钻套 2-钻模板 3-夹具体 4-支承板 5-圆柱销 6-开口垫圈 7-螺母 8-螺杆 9-菱形销后盖零件钻径向孔的工序 后盖夹具（1-钻套 2-钻模板 3-夹具体 4-支承板 5-圆柱销 6-开口垫圈 7-螺母 8-螺杆 9-菱形销）图 1-6 专用夹具定位 图 1-6 专用夹具定位 三、定位基准的选择定位基准的选择 工件定位基面数的确定：工件定位时，究竟需要几个表面定位，要根据加工表面的位置精度要求和对工件应限制的自由度数来确定。如图 1-7 所示的支承块，为了获得尺寸 H，用铣刀加工顶面时，只需选择底面这一个表面定位即可；加工 B、C 表面时，为获得尺寸 b 和 h，并保证加工面与基面 A、G 的平行度要求，则应选择 A、G 两个表面定位；两孔的钻削加工，当采用钻模加工时，为获得距离尺寸 L1 与 L2，并保证孔的轴心线与底面的垂直度要求，应选择 A、G、D 三个表面定位，孔距尺寸 L 由钻模或机床走刀保证。工艺编制技巧吴凯平 2015.9 17 图 1-7 支承块定位面示意图 图 1-7 支承块定位面示意图 粗基准的选择：在起始工序中，工件定位只能选择未经加工的毛坯表面定位，这种定位表面称为粗基准。粗基准选择原则：1、为保证不加工表面与加工表面之间的相对位置要求，一般选择不加工表面为粗基准。2、对于具有较多加工表面的工件，粗基准的选择，应合理分配各加工表面的加工余量。应保证各加工表面都有足够的加工余量；对于某些重要的表面，应尽可能使其加工余量均匀；使工件上各加工表面总的金属切除量最小。工艺编制技巧吴凯平 2015.9 183、作为粗基准的表面，应尽量平整，没有浇口、冒口或飞边等其它表面缺陷，以便使工件定位可靠，夹紧方便。4、一般情况下，同一尺寸方向上的粗基准表面只能使用一次。精基准的选择：1、“基准重合”原则：应选择加工表面的设计基准为定位基准。2、定位基准的选择应便于工件的安装与加工，并使夹具的结构简单。3、“基准统一”原则：当工件以某一组精基准定位，可以比较方便地加工其它各表面时，应尽可能在多数工序中采用此同一组精基准定位。“基准统一”原则有以下优点：（1）简化了工艺过程的制订，使各工序所用夹具比较统一，从而减少了设计和制造夹具的时间和费用；（2）采用“基准统一”，可减少基准变换所带来的基准不重合误差。4、某些要求加工余量小而均匀的精加工工序，可选择加工表面本身作为定位基准。辅助基准的应用：在零件的加工中，为了安装方便或易于实现基准统一，人为地造成一种定位基准，在零件的工作中不起任何作用，只是由于工艺上的需要才作出的，这种基准称为辅助基准。此外，零件上的某些次要的自由表面，因工艺上宜作为定位基准，而提高其加工精度和表面质量备定位时使用，这种表面也属于辅助基准。工艺编制技巧吴凯平 2015.9 19 表表 1-8 增设辅助基准的应用示例增设辅助基准的应用示例 工艺编制技巧吴凯平 2015.9 201-6 工艺路线的拟定工艺路线的拟定 一、表面加工方法和加工方案的选择一、表面加工方法和加工方案的选择 1、首先要保证加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求；2、其次考虑生产率和经济性的要求；3、应了解生产中各加工方法的特点及其经济加工精度。二、零件各表面加工顺序的确定二、零件各表面加工顺序的确定 工艺过程划分阶段原则：对于加工质量要求较高的零件，工艺过程应分阶段进行施工。1、粗加工阶段：主要任务是切除各加工表面上的大部分加工余量，使毛坯在形状和尺寸上尽量接近成品。以提高生产率为准。2、半精加工阶段：完成一些次要表面的加工，并为主要表面的精加工做好准备。3、精加工阶段：保证各主要表面达到规定的质量要求。工艺过程分阶段的主要原因是：保证加工质量 合理使用设备 便于安排热处理工序，使冷热加工工序配合的更好。工序的集中与分散：主要取决于生产规模和零件的结构特点及技术要求。批量小时，为简化生产的计划管理工作，多将工序适当集中；对于重型机械的大型零件，为减少工件装卸和运输的劳动量，工序应适当集中；对于刚性差且精度高的精密零件，工序则应适当分散。工序顺序的安排 工艺编制技巧吴凯平 2015.9 211、机械加工工序的安排：（1）将零件的主要表面和次要表面分开，并着重考虑主要表面的加工顺序，次要表面加工可适当穿插在主要表面加工工序之间。（2）先安排各表面的粗加工，中间安排半精加工，最后安排主要表面的精加工和光整加工。（3）先加工精基准，然后以精基准定位加工其它主要表面和次要表面。（4）为了缩短工件的转序距离，尽可能将同工种工序相继安排。2、热处理工序的安排：机械零件常采用的热处理工艺有：退火、正火、调质、时效、淬火回火、渗碳及氮化等。按热处理的目的，可分为两大类：预备热处理和最终热处理。预备热处理：包括退火、正火、时效和调质等。预备热处理：包括退火、正火、时效和调质等。目的是改善加工性能，消除内应力和为最终热处理做好组织准备。1）退火和正火：经过锻造、铸造、气割、焊接等热加工的毛坯，为改善切削加工性能和消除毛坯的内应力，常采用退火和正火。退火和正火常安排在毛坯制造之后粗加工之前。A、球化退火：含碳量大于 0.8%的碳钢和合金钢，为获得便于切削的球状珠光体，改善切削加工性，常采用球化退火；B、完全退火：含碳量大于 0.45%小于 0.8%的碳钢和合金钢，为降低硬度便于切削常采用完全退火；C、正火：含碳量低于 0.5%的碳钢和合金钢，为避免硬度工艺编制技巧吴凯平 2015.9 22过低切削时粘刀，常采用正火以提高硬度；2）调质：即淬火后高温回火。为以后表面淬火和氮化时减少变形做好组织准备。对于某些硬度和耐磨性要求不高的零件，也可作为最终的热处理工序。常用硬度范围 HRC2832。调质处理工序常安排在粗加工之后和半精加工之前。3）时效处理：主要用于消除毛坯制造和机械加工中产生的内应力。对于形状复杂的铸件，一般在粗加工后安排一次时效即可。但对于高精度的复杂铸件，应安排两次时效工序，即：铸造粗加工时效半精加工时效精加工。现在多为人工时效。最终热处理：包括淬火回火、渗碳和氮化处理等。主要目的是提高硬度和耐磨性，常安排在精加工前后。1）淬火：分整体淬火和表面淬火两种。A、表面淬火因变形、氧化及脱碳较小而应用较多。为了表面淬火零件的心部性能和获得细马氏体的表面淬火组织，常需预先进行调质及正火处理。一般工艺路线为：下料锻件正火（退火）粗加工调质半精加工表面淬火精加工。B、整体淬火一般工艺路线：下料锻件正火（退火）粗加工半精加工整体淬火精加工。2）渗碳淬火：适用于低碳钢和低碳合金钢，目的是淬火后使表面获得高的硬度和耐磨性，而心部保持一定的强度和较高的韧性及塑性。由于变形大，渗碳层深度为 0.52mm，所以渗碳淬火工序工艺编制技巧吴凯平 2015.9 23常安排在半精加工和精加工之间。A、整体渗碳：一般工艺路线：下料锻件正火粗、半精加工渗碳淬火精加工。B、局部渗碳：一般工艺路线：下料锻件正火粗、半精加工（非渗碳表面采用加大余量防渗，也可涂防渗涂料。）渗碳切除非渗碳表面碳层淬火精加工。3）氮化处理：是通过氮原子的渗入使表层获得含氮化物，以提高零件硬度、耐磨性、疲劳强度和抗蚀性。氮化位置应尽量靠后安排。为减少氮化变形，氮化前要加一道去应力工序。氮化零件的一般工艺路线：下料锻件退火粗加工调质半精加工去应力时效粗磨氮化精磨，超精磨或研磨。3、辅助工序的安排：包括工件的检验、去毛刺、清洗和涂防锈油等。1-7 加工余量的确定加工余量的确定 一、加工余量的基本概念一、加工余量的基本概念 加工余量是指加工过程中从加工表面切去的金属层厚度。加工余量分为工序（工步）加工余量和总加工余量。1、工序（工步）加工余量是指某一表面在一道工序（工步）中切去的金属层厚度，它取决于同一表面相邻工序（工步）前后工序（工步）尺寸之差。2、总加工余量是指零件从毛坯变成成品的整个加工过程中某一表面所切除金属层的总厚度，即零件上同一表面毛坯尺寸与零件工艺编制技巧吴凯平 2015.9 24尺寸之差。总加工余量等于各工序加工余量之和。二、影响加工余量大小的因素影响加工余量大小的因素 3、前工序的表面质量；4、前工序的工序尺寸公差；5、前工序的位置误差；6、本工序工件的安装误差。三、确定加工余量的方法确定加工余量的方法 1、经验估计法；经验估计法；2、查表修正法；查表修正法；3、分析计算法。分析计算法。1-8 工序尺寸及其公差的确定工序尺寸及其公差的确定 一、工艺尺寸链一、工艺尺寸链 工艺尺寸链的概念：是在机器装配或零件机械加工过程中，由若干个相互连接的尺寸形成的封闭形式的尺寸组合。以下为一个尺寸链的例子。图 1-8a 所示台阶形零件的 A1、A尺寸在零件图中已注出。当上下表面加工完毕，欲使用表面 M 作定位基准加工表面 N 时，需要给出尺寸 A2，以便按该尺寸对刀后用调整法加工 N 面。尺寸 A2 及公差虽未在零件图中注出，但却与尺寸 A1 和A相互关联。它们的关系可用图 1-8b 所示的尺寸链表示出来。工艺编制技巧吴凯平 2015.9 25 图图 1-8 零件加工中的尺寸链零件加工中的尺寸链 工艺尺寸链的建立 1、封闭环的确定：在装配过程中最后形成的或在加工过程中间接获得的一环，如图 1-8b 中的 A。2、组成环的确定：除封闭环外的全部其它环。（1）增环确定：该环尺寸增大封闭环随之增大，该环减小封闭环随之减小的组成环。通常在增环符号上标以向右的箭头，如1Ar、1Br。（2）减环确定：该环尺寸增大使封闭环减小，该环减小使封闭环增大的组成环。通常在减环符号上标以向左的箭头，如2As、3As、2Bs。工艺尺寸链计算的基本公式 1、各环基本尺寸的计算：封闭环的基本尺寸 A（或用 B、L表示）等于所有增环基本尺寸之和减去所有减环基本尺寸之和，即 A=m1iiAr-+=1n1mjjAs 式中：A 封闭环的基本尺寸；iAr组成环中增环的基本尺寸；工艺编制技巧吴凯平 2015.9 26jAs组成环中减环的基本尺寸；m增环数；n包括封闭环在内的总环数。2、各环极限尺寸的计算：封闭环的最大极限尺寸等于所有增环的最大极限尺寸之和，减去所有减环的最小极限尺寸之和。而其最小极限尺寸等于所有增环的最小极限尺寸之和，减去所有减环的最大极限尺寸之和，即 Amax=miiA1max,r -+=11min,nmjjAs Amin=miiA1min,r-+=11max,nmjjAs 式中：Amax，Amin 封闭环的最大及最小极限尺寸；max,iAr，min,iAr 增环的最大及最小极限尺寸；max,jAs，min,jAs 减环的最大及最小极限尺寸。3、各环上、下偏差的计算：封闭环的上偏差等于所有增环上偏差之和，减去所有减环下偏差之和；封闭环的下偏差等于所有增环下偏差之和，减去所有减环上偏差之和，即 ESA=miIESA1-+=11nmjjEIA EIA=miIEIA1-+=11nmjjESA 式中：ESA、EIA封闭环的上、下偏差；iESA、iEIA增环的上、下偏差；jESA、jEIA减环的上、下偏差。工艺编制技巧吴凯平 2015.9 274、各环公差的计算：封闭环的极值公差 T（即按极值法计算所得的可能出现的误差范围）等于各组成环公差之和，即 T=Ti 式中：T封闭环公差；Ti组成环公差。5、封闭环中间偏差 封闭环的中间偏差,等于所有增环中间偏差之和减去所有减环中间偏差之和,即 =+=minmjji111 式中：,I,J 分别是封闭环、增环、减环的中间偏差。而中间偏差为上偏差与下偏差的平均值，即 =(ES+EI)/2 上式又可表示为 ES=+T/2 EI=-T/2 二、工序尺寸及其公差的确定二、工序尺寸及其公差的确定 工序基准与设计基准重合时工序尺寸及其公差的确定 当表面需经多次加工时，各工序的加工尺寸及公差取决于各工序的加工余量及所采用的加工方法的经济加工精度，计算的顺序是由最后一道工序向前推算。工序基准与设计基准不重合时工序尺寸及其公差的确定 1、测量基准和设计基准不重合的尺寸换算：当组成环的公差和封闭环的公差相等时，必须压缩组成环公差的计算：工艺编制技巧吴凯平 2015.9 28 当组成环的公差远大于封闭环的公差时，必须大幅度压缩组成环公差的计算：2、定位基准和设计基准不重合的尺寸需换算：假废品的概念：当按换算后的尺寸进行加工后间接保证设计尺寸时，可能会出现工序上报废而产品仍合格的“假废品”问题。为了避免“假废品”的出现，对换算后工序尺寸超差的零件，应按设计尺寸再进行复量和换算，以免将实际合格的零件报废而造成浪费。为了避免“假废品”的出现，对换算后工序尺寸超差的零件，应按设计尺寸再进行复量和换算，以免将实际合格的零件报废而造成浪费。1-9 机床、工艺装备等的选择机床、工艺装备等的选择 一、机床的选择一、机床的选择 机床选择的注意事项：1、机床的主要规格尺寸应与加工零件的外廓尺寸相适应。即小零件应选小的机床，大零件应选大的机床。即小零件应选小的机床，大零件应选大的机床。2、机床的精度应与工序要求的加工精度相适应。机床的精度应与工序要求的加工精度相适应。对于高精度的零件加工，在缺乏精密设备时，可通过设备改装，以粗干精。3、机床的生产率与加工零件的生产类型相适应。单件小批生产选择通用设备，大批大量生产选择高生产率专用设备。单件小批生产选择通用设备，大批大量生产选择高生产率专用设备。4、机床选择还应结合现场的实际情况，例如设备的类型、规格、精度状况、设备负荷的平衡状况及设备的分布排列情况等机床选择还应结合现场的实际情况，例如设备的类型、规格、精度状况、设备负荷的平衡状况及设备的分布排列情况等。二、夹具的选择二、夹具的选择 1、单件小批生产，应尽量选用通用夹具，例如：各种卡盘、虎钳、回转台等。为提高生产率应积极推广使用组合夹具。单件小批生产，应尽量选用通用夹具，例如：各种卡盘、虎钳、回转台等。为提高生产率应积极推广使用组合夹具。2、批量生产时应采用专用夹具，大批大量生产，应采用高生产率的、批量生产时应采用专用夹具，大批大量生产，应采用高生产率的工艺编制技巧吴凯平 2015.9 29气液传动的专用夹具。夹具的精度应与加工精度相适应。气液传动的专用夹具。夹具的精度应与加工精度相适应。三、刀具的选择三、刀具的选择 一般采用标准刀具，必要时也可采用各种高生产率的复合刀具及其它一些专用刀具。刀具的类型、规格及精度等级应符合加工要求。一般采用标准刀具，必要时也可采用各种高生产率的复合刀具及其它一些专用刀具。刀具的类型、规格及精度等级应符合加工要求。四、量具的选择四、量具的选择 1、单件小批生产中，应采用通用量具，例如：游标卡尺、内径百分量表等。单件小批生产中，应采用通用量具，例如：游标卡尺、内径百分量表等。2、大批大量生产中，应采用各种量规和一些高生产率的专用检具。、大批大量生产中，应采用各种量规和一些高生产率的专用检具。量具的精度必须与加工精度相适应。量具的精度必须与加工精度相适应。第二章第二章 轴类零件加工轴类零件加工 2-1 概述概述 一、轴类零件的功用与结构特点一、轴类零件的功用与结构特点 轴是机器中最常见的一类零件，主要起支承传动件（如齿轮、带轮、离合器等）、传递转矩和承受载荷的作用。轴是回转体零件，一般长度 L 大于直径 d，若 L/d12，称为刚性轴，而 L/d12 则称为挠性轴。其加工表面主要由内外圆柱面、内外圆锥面、螺纹、花键及内孔等组成。轴类零件根据结构的不同可分为光轴、空心轴、半轴、阶梯轴、花键轴、十字轴、偏心轴、曲轴及凸轮轴等，如图 2-1 所示。工艺编制技巧吴凯平 2015.9 30 图 2-1 常见轴 图 2-1 常见轴 二、轴类零件的技术要求二、轴类零件的技术要求 加工精度（1）尺寸精度：轴颈有如下三种精度等级：1）精密轴颈为 IT5 级；2）重要轴颈为 IT6IT8 级；3）一般轴颈为 IT9 级；（2）几何形状精度：圆度、圆柱度，一般应限制在直径公差范围内。（3）相互位置精度：各轴颈间的同轴度，有如下两种情况：1）高精度轴为 0.0010.005mm；2）一般精度轴为 0.010.03mm；表面粗糙度：1）支承轴颈为 Ra0.40.1m；2）配合轴颈为 Ra1.60.4m；3）一般表面为 Ra6.31.6m；工艺编制技巧吴凯平 2015.9 31其它要求：合理选用材料和规定热处理技术要求。三、轴类零件的材料、毛坯及热处理三、轴类零件的材料、毛坯及热处理 轴类零件的材料：1、一般轴类零件常用 45 钢，可采用正火、调质或淬火等获得一定的强度、韧性和耐磨性。2、对中等精度而转速较高的轴类零件，可选用 40Cr 等合金钢。经调质和表面淬火处理后，具有较高的综合机械性能。3、精度较高的轴，有时还用轴承钢 GCr15 和弹簧钢 65Mn 等，经调质和表面淬火处理后，具有更高的耐磨性和耐疲劳性能。轴类零件的毛坯：轴类零件的毛坯：1、圆棒料：热轧和冷拉棒料适用于光滑轴、直径相差不大的阶梯轴。、圆棒料：热轧和冷拉棒料适用于光滑轴、直径相差不大的阶梯轴。2、锻件：大都适用于比较重要的轴。、锻件：大都适用于比较重要的轴。（1）自由锻件：形状不复杂的单件、中小批生产；）自由锻件：形状不复杂的单件、中小批生产；（2）模锻件：形状复杂的大批大量生产；）模锻件：形状复杂的大批大量生产；3、铸件：某些大型的、结构复杂的轴采用铸件；、铸件：某些大型的、结构复杂的轴采用铸件；轴类零件的热处理：1、正火或退火处理：锻造（铸件）毛坯的热处理；2、调质处理：能获得较好的综合力学性能。对于氮化钢（如38CrMoAl、42CrMo、35CrMo），需在渗氮之前进行调质和低温时效处理。（1）毛坯余量大时，调质一般安排在粗车之后、半精车之前；（2）毛坯余量小时，调质可安排在粗车之前进行。工艺编制技巧吴凯平 2015.9 323、如要进行表面淬火，一般安排在精加工之前。对精度要求高的轴，在淬火或粗磨之后，还需进行低温时效处理，以保证尺寸精度。四、轴类零件加工的主要工艺问题：四、轴类零件加工的主要工艺问题：1、如何保证各加工表面的尺寸精度、表面粗糙度和主要表面之间的相互位置精度。2、轴类零件加工的典型工艺路线：毛坯（退火）预加工（校正：压力机冷态校正或热态下校正）粗车外圆调质半精车外圆铣键槽等磨削外圆。3、切断：采用棒料毛坯时，加工前应按所需长度切断。切断可在弓形锯床、圆盘锯床上进行，高硬度棒料的切断可在带有薄片砂轮的切割机上进行。4、切端面打顶尖孔：顶尖孔是轴类零件加工最常用的定位基准面，为保证顶尖孔不钻偏斜，一般均先切端面后再钻顶尖孔。表 2-1 轴类零件外圆表面典型加工方案图表 表 2-1 轴类零件外圆表面典型加工方案图表 工艺编制技巧吴凯平 2015.9 332-2 轴类零件的外圆表面加工轴类零件的外圆表面加工 外圆轴颈表面是轴类零件的主要加工表面，其主要加工方法为车削和磨削。一、外圆表面的车削加工一、外圆表面的车削加工 车削加工的各加工阶段：荒车：如果轴的毛坯是自由锻件或大型铸件，需要进行荒车加工。荒车后工件的尺寸精度可达 IT15IT18 级；粗车：对于棒料、中小型轴的铸锻件，可以直接进行粗车加工。粗车后工件的尺寸精度可达IT10IT13级，表面粗糙度Ra为3020m；半精车：半精车后尺寸精度可达 IT9IT10 级，表面粗糙度 Ra 为6.33.2m。一般可作为中等精度表面的最终加工，也可作为磨削或其它精加工的预加工。精车：精车后尺寸精度可达 IT7IT8 级，表面粗糙度 Ra 为 1.60.8m。细车：是一种光整加工方法，其工艺特点是切削深度小、进给量小、切削速度高。一般情况下加工精度可达 IT6IT7 级，表面粗糙度 Ra 为 0.40.2m。细车尤其适宜加工不宜采用磨削的有色金属。二、外圆表面的磨削加工二、外圆表面的磨削加工 磨削是轴类零件外圆表面精加工的主要方法。磨削方式有：1、中心磨：即普通外圆磨削，工件由顶尖孔定位，在外圆磨床或工艺编制技巧吴凯平 2015.9 34万能外圆磨床上进行。磨削后尺寸精度可经济地达到 IT6 级，表面粗糙度 Ra 为 0.80.2m。具有精度高、生产率高和通用性广等优点。2、无心磨：是一种高生产率的精加工方法，被磨削的轴件由自身外圆定位。无心磨的方法有：（1）贯穿法：纵向送进磨削，工件从磨轮与导轮之间通过；（2）切入法：横向送进磨削；无心磨加工精度可达 IT6 级，表面粗糙度 Ra 为 0.80.2m。生产率很高，但是难以保证相互位置精度。圆度误差小于 0.0020.003mm 时也不易达到。有键槽和带有纵向平面的轴也不能采用无心磨加工。三、外圆表面的精密加工三、外圆表面的精密加工 超精密加工的特点：零件加工后的尺寸精度为 1m 以下，表面粗糙度 Ra 值为 0.020.01m，称为超精密加工。细粗糙度磨削：表面粗糙度 Ra 在 0.16m 以下的磨削工艺称为细粗糙度磨削。包括精密磨削、超精密磨削和镜面磨削。1、精密磨削：表面粗糙度 Ra 值为 0.160.06m 范围的叫精密磨削。2、超精密磨削：表面粗糙度 Ra 值为 0.040.02m 范围的叫超精密磨削。3、镜面磨削：表面粗糙度 Ra 值为 0.01m 范围的叫镜面磨削。研磨：是一种既简单又可靠的精密加工方法，是最早出现的一种工艺编制技巧吴凯平 2015.9 35光整加工和精密加工方法。经过研磨的表面，尺寸与形状精度可达到13m 以下，表面粗糙度 Ra 为 0.160.01m。研磨往往作为精密零件（例如：滑阀和油泵柱塞等）的最终加工方法。1、机械研磨：在研磨机上进行，生产率比较高，特别适合一般精密件的大批量生产；2、手工研磨：加工质量与工人技术熟练程度有关。生产率低，不适合大批量生产，但适用于超精密的零件加工；滚压加工：是利用金属产生塑性变形，从而达到改善工件的表面性能、形状和尺寸的目的。它是一种无切屑加工。其特点有：1、滚压对前工序的要求：滚压前工序表面粗糙度 Ra 值不低于 5m，压前表面要洗净，直径方向加工余量为 0.020.03mm。滚压后表面粗糙度 Ra 为 0.630.16m。2、滚压后能使表面粗糙度变细，但不能纠正前工序的形状