数控加工工艺课程设计指导机械加工工艺过程设计.pptx

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1、3.1 概 述一、制订工艺过程的基本要求制订工艺过程的基本要求是在保证产品质量的前提下，能尽量提高生产率和降低成本。同时，还应注意做到技术上的先进性、经济上的合理性，保证工人具有良好的劳动条件。因此，每个零件一般都应草拟几个工艺过程方案，经过反复比较，从中选择一个切实可行的最佳方案。第1页/共110页二、制订工艺过程的方法步骤编制工艺过程一般可按以下步骤进行：(1)零件图的工艺分析。(2)毛坯设计。(3)拟订零件的加工工艺路线。(4)工序设计。(5)填写工艺过程卡片。第2页/共110页3.2 零件图的工艺分析一、零件工艺性的概念零件工艺性是指所设计的零件在能满足使用的前提下制造的可行性和经济性

2、。它包括零件各制造过程中的工艺性，具体有零件结构的铸造、锻造、冲压、焊接、热处理、切削加工工艺性等。可见零件工艺性涉及面很广，具有综合性，必须全面综合地分析。在制定机械加工工艺规程时，应主要对零件切削加工工艺性进行分析。第3页/共110页二、零件的结构工艺性分析零件结构是指组成零件的各加工面。显然结构的工艺性会直接影响零件的工艺性。1零件结构的组成及特点不同零件具有不同的形状和尺寸。无论哪种零件，其都是由一些基本的表面和成型表面围成的。在对具体零件进行结构分析时，首先要分析该零件是由哪些表面组成的，不同形状的表面要用不同的方法加工。例如，外圆表面一般由车削和磨削加工出来，内孔则多通过钻、扩、铰

3、、镗和磨削等加工方法获得。除表面形状外，表面尺寸对加工方法的选择也有重要的影响。例如，同为内孔，大孔多用镗削，小孔则用钻、扩、铰的方法加工。第4页/共110页2零件结构要素的工艺性(1)各要素的形状应尽量简单，面积应尽量小，规格应尽量标准和统一。(2)刀具能正常进入、退出和顺利通过加工表面。如图3-1所示，双联斜齿轮齿圈间轴向距离很小，小齿圈不能用滚齿加工，只能用插齿加工，但插斜齿轮需专用螺旋导轨，因而其结构工艺性不好。若能先分别滚切两个齿圈，再将二者焊成一体(为避免热变形，最好采用电子束焊)，工艺性就较好。(3)减少刀具或工件装夹次数，提高工效。第5页/共110页图3-1 双联斜齿轮第6页/

4、共110页在分析零件的结构时，不仅要注意零件各个构成表面本身的特征，还要注意这些表面的不同组合。正是这些不同的组合才形成了零件结构上的特点。例如，以内、外圆为主的表面，既可组成盘、环类零件，也可构成套筒类零件。而套筒类零件既可是一般的轴套，也可以是形状复杂的薄壁套筒。上述不同结构的零件在工艺上往往有着较大的差异，在机械制造中，通常按照零件结构和加工工艺过程的相似性，将各种零件大致分为轴类零件、套类零件、箱体类(腔类)零件、轮盘板类零件、叉杆类零件(杂件)和机架类零件等。表3-1列出了最常见的零件切削加工工艺性实例，供分析时参考。第7页/共110页表3-1 零件切削加工工艺性第8页/共110页第

5、9页/共110页三、零件的技术要求分析零件的技术要求包括：主要加工表面的尺寸精度；主要加工表面的形状精度；主要加工表面之间的相互位置精度；各加工表面的粗糙度及表面质量方面的其他要求；热处理要求及其他要求。根据零件结构的特点，在分析了零件主要表面的技术要求之后，对零件的加工工艺就应该有了一个初步的了解。首先，根据零件主要表面的精度和表面质量的要求，就可以初步确定为达到这些要求所需的最终加工方法，然后再确定相应的中间工序、粗加工工序及所需的加工方法。例如，对于孔径不大的IT7级精度的内孔，最终加工方法取精铰，那么精铰孔之前通常要经过钻孔、扩孔和粗铰等加工。第10页/共110页其次要分析加工表面之间

6、的相对位置要求，包括表面之间的尺寸联系和相对位置精度。认真分析零件图上尺寸的标注及主要表面的位置精度，即可初步确定各加工表面的加工顺序。图样上给出的零件材料与热处理要求，是选择加工方法、确定加工余量、选择机床型号及确定有关切削用量等的重要依据，此外对零件加工工艺路线的安排也有一定的影响。例如，要求渗碳淬火的零件，热处理后一般变形较大。对于零件上精度要求较高的表面，工艺上要安排精加工工序(多为磨削加工)，而且要适当加大精加工的工序加工余量。第11页/共110页当发现图样上的视图、尺寸标注、技术要求有错误或遗漏，或零件的结构工艺性不好时，应提出修改意见。但在实际生产中修改时必须征得设计人员的同意，

7、并经过一定的批准手续，必要时应与设计者协商进行改进分析，以确保在保证产品质量的前提下，更加容易地将零件制造出来。在课程设计时必须经指导教师同意，以免修改不完善，或是将本来正确的反倒改错了。第12页/共110页3.3 数控加工内容的确定一、适合进行数控加工的内容(1)首选内容通用机床无法加工的内容。(2)重点选择的内容通用机床加工困难、质量难以保证的内容。(3)可选内容在数控机床任务不饱满时，可选择通用机床加工效率低，工人劳动强度大的内容进行加工。第13页/共110页二、不宜采用数控加工的内容(1)占机调整时间长。如以毛坯的粗基准定位加工第一个精基准，要用专用工装协调的加工内容。(2)加工部位分

8、散，要多次安装、设置原点。这时采用数控加工很麻烦，效果也不明显，可安排通用机床加工。(3)按某些特定的制造依据(如样板等)加工的型面轮廓。主要原因是获取数据困难，易与检验依据发生矛盾，增加了编程难度。必须指出的是，在选择和决定加工内容时，还要考虑生产批量、生产周期、工序间周转情况等。既要注意充分发挥数控机床的作用，又要防止把数控机床降格为通用机床使用。总之，要尽量做到合理，以达到多、快、好、省的目的。第14页/共110页3.4 毛 坯 的 设 计一、毛坯的种类零件的毛坯种类主要分为型材、锻件、铸件和焊接、冲压等半成品件。1型材型材是指利用冶金材料厂提供的圆钢、方钢、管材、板材等各种形状截面的材

9、料，经过下料以后直接送往加工车间进行表面加工的毛坯。热轧型材的尺寸较大，精度低，多用作一般零件的毛坯；冷轧型材的尺寸较小，精度较高，多用于毛坯精度要求较高的中、小零件，适用于自动机床加工。第15页/共110页2锻件经型材下料，再通过锻造获得合理的几何形状和尺寸的零件坯料，称为锻件毛坯。锻件毛坯适用于零件强度较高、形状较简单的零件。尺寸大的零件，因受设备限制一般用自由锻；中、小型零件可选模锻；形状复杂的钢质零件不宜用自由锻。(1)锻造的目的。零件毛坯的材质状态如何，对于零件加工的质量和零件使用寿命都有较大的影响。通过锻造后的毛坯，可打碎型材中的共晶网状碳化物，并使碳化物分布均匀，晶粒组织细化，这

10、样就能充分发挥材料的力学性能，提高零件的加工工艺性和使用寿命。第16页/共110页(2)锻件的加工余量。如果锻件机械加工的加工余量过大，不仅浪费材料，同时会造成机械加工工作量过大，增加机械加工工时；如果锻件的加工余量过小，锻造过程中产生的锻造夹层、表层裂纹、氧化层、脱碳层和锻造不平的现象不能消除，无法得到合格的零件。3铸件铸件是将液体金属浇入与零件形状相适应的铸型中，待其冷凝后获得合理的几何形状和尺寸的零件坯料。铸件适用于形状复杂的毛坯。薄壁零件不可用砂型铸造；尺寸大的铸件宜用砂型铸造；中、小型零件可用较先进的精密铸造方法。第17页/共110页对于铸件的质量要求主要有：(1)铸件的化学成分和力

11、学性能应符合图样规定的材料牌号标准。(2)铸件的形状和尺寸要求应符合铸件图的规定。(3)铸件的表面应进行清砂处理，去除结疤、飞边和毛刺，其残留高度应小于或等于13 mm。(4)铸件内部，特别是靠近工作面处不得有气孔、砂眼、裂纹等缺陷；非工作面不得有严重的疏松和较大的缩孔。(5)铸件应及时进行热处理，铸钢件应依据牌号确定热处理工艺。热处理工艺一般以完全退火为主，退火后的硬度应小于229HB。铸铁件应进行时效处理，以消除内应力和改善加工性能，铸铁件热处理后的硬度应小于269HB。第18页/共110页4焊接件焊接件毛坯可由型材、锻件、铸钢件等焊接组合而成，对于大件来说，焊接件简单、方便，特别是单件小

12、批生产可大大缩短生产周期。但焊接后变形大，需经时效处理。5冲压件板材冷冲压毛坯可以非常接近零件成品要求，适用于形状复杂的板料零件，多用于中、小尺寸件的大批大量生产。第19页/共110页二、毛坯种类的选择(1)根据图纸规定的材料及机械性能选择。图纸标定的材料基本确定了毛坯的种类。例如，材料是铸铁，就要用铸造毛坯；材料是钢材，若力学性能要求高，可选锻件；若力学性能要求较低，可选型材或铸钢。(2)根据零件的功能选择。主要根据工作条件、材料、结构特点三者综合考虑。如材料为45钢，则轴以锻件为主；光轴也可用圆钢，各台阶直径相差不大的，可用棒料；各台阶的直径相差较大，宜用锻件；中小齿轮多用锻件做毛坯，大齿

13、轮常用铸钢件做毛坯。第20页/共110页(3)根据生产类型选择。大量生产应选精度和生产率都较高的毛坯制造方法。如铸件应采用金属模机器造型或精密铸造；锻件应采用模锻或冷轧、冷拉型材等。单件小批生产则应采用木模手工造型的铸件或自由锻锻件。(4)根据具体生产条件选择。确定毛坯必须结合具体生产条件，如现场毛坯制造的实际水平和能力、外协的可能性等。有条件时，应积极组织地区专业化生产，统一供应毛坯。第21页/共110页三、毛坯的形状和尺寸设计设计毛坯的形状、确定毛坯尺寸总的要求是：减少“肥头大耳”，实现少无屑加工，使毛坯的形状力求接近成品形状，以减少机械加工的劳动量。采用锻件、铸件毛坯时，因锻模时的欠压量

14、与允许的错模量的不等；铸造时会因砂型误差、收缩量及金属液体的流动性差不能充满型腔等造成余量的不等；锻造、铸造后，毛坯的挠曲与扭曲变形量的不同也会造成加工余量不充分、不稳定。因此，除板料外，不论是锻件、铸件还是型材，只要准备采用数控加工，其加工表面均应有较充分的余量。同时，当铸、锻坯件的加工余量过大或很不均匀时，若采用数第22页/共110页控加工，则既不经济，又会降低机床的使用寿命。所以毛坯的形状要力求接近成品形状，一方面加工余量应充分、均匀，另一方面余量还不能过大。此外，设计毛坯的形状和尺寸时，以下几种特殊情况应加以注意：(1)尺寸小或薄的零件，为便于装夹并减少夹头，可多个工件连在一起由一个毛

15、坯制出。(2)装配后形成同一工作表面的两个相关零件，如开合螺母外壳、发动机连杆和曲轴轴瓦盖、对合轴瓦等毛坯都是两件合制的。为保证加工质量并使加工方便，常把两件合为一个整体毛坯，加工到一定阶段后再切开。第23页/共110页(3)对于在加工时不便装夹的毛坯，可考虑在毛坯上另外增加装夹余量或工艺凸台、工艺凸耳等。如图3-2(a)所示的电动机端盖，在加工中心上一次安装可完成所有加工端面及孔的加工。但表面上无合适的定位基准，因此，在分析零件图时，可向设计部门提出，改成图3-2(b)所示的结构，增加三个工艺凸台，以此作为定位基准。第24页/共110页图3-2 电动机端盖简图第25页/共110页四、毛坯图设

16、计设计毛坯图的内容包括毛坯形状、尺寸及公差，分型(分模)面及浇冒口位置，拔模斜度及圆角，毛坯组织、硬度，表面及内部缺陷等技术要求。它是毛坯制造、模具设计、机械加工工艺规程编制的依据。毛坯图的绘制步骤如下：(1)用双点划线画出简化了次要细节的零件图的主要视图，将确定的加工余量叠加在各相应被加工表面上，即得到毛坯轮廓，轮廓线用粗实线表示。(2)为表达清楚零件的内部结构，可画出必要的剖视图。第26页/共110页(3)在图上标出毛坯主要尺寸及公差，加工后零件的尺寸要括在括号内，作为参考尺寸注在毛坯尺寸之下。(4)标明毛坯的技术要求。如毛坯精度、热处理及硬度、圆角尺寸、起模斜度、表面质量要求(气孔、缩孔

17、、夹砂等)等。图3-3是一个锻件毛坯图示例。第27页/共110页图3-3 锻件毛坯图第28页/共110页3.5 零件加工工艺路线的拟定一、零件表面加工方法的选择零件加工表面的获得过程是加工工艺过程的基本内容。零件表面加工方法的选择是拟定加工工艺路线的首要步骤。选择时主要考虑以下几个方面。1被加工表面的几何特点不同的加工表面是由不同的机床运动关系和加工方法获得的。如外圆表面主要由车削和磨削方法获得，内孔表面主要由钻削、铰削、镗削、磨削及拉削方法获得，平面主要由刨削、铣削和磨削方法获得，等等。所以，被加工表面的几何特点决定了加工方法的选择范围。第29页/共110页2被加工表面的技术要求不同的加工方

18、法可得到不同的加工精度范围和表面粗糙度范围。加工精度高的一般成本就高，精度低的成本也就低。在正常的加工条件下，即采用符合质量的标准设备，使用合格的技术等级工人，同时不延长加工时间，就能保证的加工精度称为经济加工精度。在同样的加工条件下，所获得的表面粗糙度即为经济粗糙度。表3-2表3-4是外圆、内孔和平面加工的典型加工路线及所能达到的经济加工精度和表面粗糙度。表3-5表3-11是各种加工方法所能达到的经济加工精度和表面粗糙度。第30页/共110页表3-2 外圆柱面加工路线第31页/共110页表3-3 内孔加工路线第32页/共110页第33页/共110页表3-4 平面加工路线第34页/共110页表

19、3-5 外圆柱面的加工精度第35页/共110页表3-6 平面的加工精度第36页/共110页表3-7 内孔的加工精度第37页/共110页表3-8 中心线相互平行的孔的位置精度第38页/共110页表3-9 中心线相互垂直的孔的位置精度第39页/共110页表3-10 各种机床加工时的几何形状(平均经济)精度第40页/共110页第41页/共110页表3-11 各种加工方法所能达到的表面粗糙度Ra值第42页/共110页3零件材料的性质如淬火钢的精加工要用磨削，而有色金属的精加工为避免磨削时堵塞砂轮，应采用高速精细车削或金刚镗削等切削加工方法。4零件的形状和尺寸例如，箱体类零件上的孔一般不宜采用拉削或磨削

20、，而应采用镗削或铰削加工；直径大于f f60mm的孔不宜采用钻、扩、铰等。中、小零件上的孔可采用磨削或拉削的方法加工。第43页/共110页5生产类型加工方法应与生产类型相适应。大批量生产时应选用质量稳定、效率高的加工方法；单件小批生产时应尽量选择通用设备，避免采用非标准的专用刀具进行加工。例如，由于刨削生产效率低，除狭长表面加工等特殊场合应用外，在成批以上生产中已逐渐被铣削所代替；对于孔加工来说，由于镗削加工刀具简单，通用性好，因而广泛地应用于单件小批生产中。6具体的生产条件零件面的加工方法要立足现有的加工设备和工人的技术水平，以充分利用现有设备和工艺手段。同时还要注意不断引进新技术，对老设备

21、进行技术改造，挖掘企业潜力，不断提高工艺水平。第44页/共110页零件表面加工方法的确定过程如下例所示。例 在某铸铁箱体零件上加工一个f f100H7、粗糙度Ra为1.60.8 m mm的孔。(1)确定可满足加工精度要求的所有可能加工方案。按零件要求的加工精度采用下列四种加工方案时均可满足技术要求：钻扩粗铰精铰；粗镗半精镗精镗；粗镗半精镗半精磨精磨；钻(扩)孔拉孔。第45页/共110页(2)综合考虑各种因素的影响，确定最终加工方案。考虑工件尺寸较大且为铸铁材料，不宜用磨削和拉削，故方案、不予采纳；又因要加工的孔径较大，扩孔钻及铰刀的制造比较困难，另外加工时大的扩孔钻及铰刀的自重对加工精度有影响

22、，故方案也不宜采用。最后，选择方案作为该零件孔的加工方案。二、加工顺序的安排在拟定加工工艺路线时，要合理、全面安排好切削加工、热处理和辅助工序顺序。第46页/共110页1机械加工顺序的安排安排机械加工顺序时，应考虑以下几个原则：(1)基面先行。选为精基准的表面，应先进行加工，以便为后续工序提供可靠的精基准。例如轴类零件的加工中采用中心孔作为统一基准，因此每个加工阶段开始总是打中心孔，以作为精基准，并使之具有足够的精度和表面粗糙度要求(常常高于原来图纸上的要求)。如果精基准面不止一个，则应按照基面转换的次序和逐步提高精度的原则安排加工。例如精密轴套类零件，其外圆和内孔就要互为基准，反复进行加工。

23、第47页/共110页(2)先粗后精。当零件需要分阶段进行加工时，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，以便逐步提高加工精度和降低表面粗糙度。由于次要表面的精度要求不高，一般经粗、半精加工即可完成；对于那些与主要表面相对位置关系密切的表面，通常置于主要表面精加工之后进行加工。(3)先主后次。零件上的装配基面和主要工作表面等先安排加工，后加工次要表面(如自由表面、键槽、螺孔等)。而键槽、紧固用的光孔和螺孔等，由于加工面小，又和主要第48页/共110页表面有相互位置要求，一般应安排在主要表面达到一定精度之后(如半精加工之后)进行加工，但应在最后精加工之前进行加工

24、。(4)先面后孔。对于箱体、支架、连杆及模具的模座等零件，一般应先加工平面后加工孔。这是因为平面所占轮廓尺寸较大，用平面加工孔，定位比较稳定可靠。此外，在加工过的平面上加工孔很方便，还能提高孔的加工精度，钻孔时孔的轴线也不容易发生偏斜。因此，其工艺过程总是选择平面作为定位精基面，先加工平面再加工孔。第49页/共110页2热处理工序的安排 为提高材料的力学性能，改善金属加工性能以及消除残余应力，在工艺过程中都应适当安排一些热处理工序。常用的热处理有退火、正火、调质、时效、淬火、回火、渗碳和氮化等。根据热处理的不同目的可分为以下三类热处理。1)预备热处理预备热处理的目的是改善工件的加工性能，消除内

25、应力，改善金相组织，为最终热处理做好准备。如退火、正火、时效和调质等。预备热处理一般安排在粗加工前，但调质常安排在粗加工后进行。第50页/共110页(1)退火与正火。退火和正火处理一般用于热加工毛坯。其目的是为了消除材料组织的不均匀，细化晶粒，改善金属的可切削性。生产中，对于碳的质量分数高的非合金钢和合金钢常采用退火处理以降低硬度；对于碳的质量分数低的非合金钢和低合金钢，为避免硬度过低切削时粘刀，常采用正火处理以提高硬度。退火和正火还能消除毛坯制造中产生的应力。退火与正火处理一般安排在机械加工之前进行。(2)时效处理。时效处理主要用于消除毛坯制造和机械加工中产生的应力。对一般铸件，常在粗加工前

26、或粗加工后安排一次时效处理；对于精度要求较高的零件，应在半精加工后再安排一次时效处理。即铸造粗加工第一次时效处理半精加工第二次时效处理精加工。第51页/共110页(3)调质。对零件进行调质处理的目的是获得均匀细致的素氏体组织，为以后的表面淬火和渗氮处理时减少变形做好组织准备，因此调质可作为预备热处理工序。由于调质后零件的综合力学性能较好，对于某些硬度和耐磨性要求不高的零件也可作为最终热处理工序。调质处理一般安排在粗加工之后半精加工之前进行。这是因为受钢的淬透性影响，大截面零件在调质后只是在表层下一定深度内获得了理想的细致索氏体组织，而其心部组织变化不大。第52页/共110页如果毛坯先调质再进行

27、粗加工，那么加工中将会把大量的调质组织切除掉，使调质处理的效果受到影响。当然，对淬透性好、截面积小或切削余量小的毛坯，为了方便生产也可把调质安排在粗加工之前进行。2)消除残余应力热处理消除残余应力热处理的目的是消除毛坯制造和切削加工过程中产生的残余应力，如时效和退火。对于精密零件(如精密丝杠、主轴等)，除了在毛坯制造时要安排时效或退火外，在粗加工、半精加工和精加工之间，还要安排多次(每加工一次安排一次)时效处理，消除应力，减少变形，以保证加工质量。第53页/共110页3)最终热处理最终热处理的目的是提高零件的力学性能，如强度、硬度、耐磨性。如调质、各种淬火、回火、渗碳淬火、渗氮处理等。最终热处

28、理一般安排在精加工前，变形较大的渗碳淬火应安排在精加工磨削前进行，变形较小的如氮化等应安排在精加工后进行。(1)淬火。淬火分整体淬火和表面淬火两种。其中，表面淬火因变形小、氧化及脱碳小，而且还具有外部硬度高、耐磨性好、内部保持良好的韧性、抗冲击力强的优点，故应用较多。淬火处理的特点是零件材料在获得较高硬度的同时，脆性增强，应力增加，组织和尺寸不稳定，易发生变形甚至裂纹，故淬火后一般需安排回火工序。淬火工序一般安排在精加工工序之前进行。第54页/共110页(2)渗碳淬火。渗碳淬火适用于低碳非合金钢和低碳合金钢。其基本思想是先使零件表层含碳量增加，经淬火后使表层获得高的硬度和耐磨性，而心部仍然保持

29、一定的强度和较高的韧性及塑性。渗碳处理分局部渗碳和整体渗碳两种。局部渗碳时，对不渗碳部分要采取防渗措施(镀铜或涂防渗材料)。由于渗碳淬火变形较大，且渗碳层深度较薄，一般在0.52 mm之间，因此渗碳工序一般安排在半精加工与精加工之间。其工艺路线一般为：下料锻造正火粗加工半精加工渗碳淬火精加工。当局部渗碳零件的不渗碳部分采用加大加工余量(渗后切除)防渗时，切除工序应安排在渗碳后淬火前。第55页/共110页(3)渗氮处理。渗氮是使氮原子渗入金属表面而获得一层含氮化合物的处理方法。渗氮层可以提高零件表面的硬度、耐磨性、疲劳强度和抗蚀性。由于渗氮处理温度较低，变形小，且渗氮层较薄(一般不超过0.60.

30、7 mm)，因此渗氮工序应尽量靠后安排。为了减少渗氮时的变形，在切削加工后一般需要进行消除应力的高温回火。表面装饰性镀层和发蓝处理，一般都安排在机械加工完毕后进行。4)热处理方法在图纸上的标注在图纸上，零件热处理标注包括热处理符号和要求达到的硬度平均值。对于化学热处理还要标出零件成分改变层的深度。第56页/共110页各种热处理方法的代号、标注举例以及它们所表示的意义见表3-12。第57页/共110页表3-12 各种热处理方法的代号标注举例及它们所表示的意义第58页/共110页3辅助工序的安排辅助工序包括工件的检验、去毛刺、倒棱、清洗、防锈、退磁和平衡等。若辅助工序安排不当或遗漏，将会给后续工序

31、造成困难，甚至影响产品的质量，所以对辅助工序的安排必须给予足够的重视。(1)检验。检验是主要的辅助工序，它对保证零件质量有着极为重要的作用。除了工序中的自检外，还需在下列场合单独安排检验工序：粗加工全部结束后、精加工之前。零件从一个车间转向另一个车间前后。重要工序加工前后。第59页/共110页 有些特殊的检验如探伤等检查工件内部质量，一般安排在精加工阶段；密封性检验、工件的平衡和重量检验，一般安排在工艺过程最后进行。全部加工工序完成、去毛刺之后，进入装配和成品库之前。(2)清洗上油。零件在研磨、珩磨等光整加工之后，砂粒易附着在工件表面上，在最终检验工序前应将其清洗干净。在气候潮湿的地区，为防止

32、工件氧化生锈，在工序间和零件入库前，也应安排清洗上油工序。第60页/共110页(3)去毛刺。去毛刺是不可缺少的辅助工序。对于切削加工后在零件上留下的毛刺，由于会对装配质量甚至机器的性能产生影响，故应当去除。去毛刺常安排在下列场合：淬火工序之前。全部加工工序结束之后。(4)平衡、去磁等。某些零件在加工过程中还应根据图纸要求安排动、静平衡，以及去磁等其他工序。第61页/共110页4工序的划分与衔接1)工序的划分根据工序数目(或工序内容)多少，工序的划分有工序集中和工序分散两种。工序集中就是将工件的加工集中在少数几道工序内完成，每道工序的加工内容较多。工序集中有利于采用数控机床、高效专用设备及工装；

33、用数控机床加工(典型的例子是用加工中心加工)，一次装夹可加工较多表面，易于保证各表面间的相互位置精度；工件装夹次数少，还可减少工序间的运输量、机床数量、操作工人数和生产面积。但数控机床、专用设备及工装投资大，调整和维修复杂，因而对于精度要求不高的工件，还是应在普通机床上进行工序集中。第62页/共110页工序分散多用于流水线作业和自动线生产。它是将工艺路线中的工步内容分散在较多的工序中去完成，因而每道工序的工步少，工艺路线长。2)工序间的衔接由于数控加工工序一般都是穿插在普通加工工序之间进行的，因此在安排数控机床加工工序时，首先要弄清数控加工工序与普通加工工序各自的技术要求、加工目的、加工特点，

34、注意解决好数控加工工序与其他工序衔接的问题。例如，数控加工前一道普通加工工序给数控加工留余量时，一是不能太大，二是要求均匀。数控加工后若有热处理或磨削工序时，应给后续工序留有足够的余量。第63页/共110页3.6 工 序 设 计一、确定加工余量1加工余量的概念1)加工总余量与工序余量毛坯尺寸与零件设计尺寸之差称为加工总余量。加工总余量的大小取决于加工过程中各个工序切除金属层厚度的总和。每一工序所切除的金属层厚度(即相邻两工序的工序尺寸之差)，称为工序余量。加工总余量和工序余量的关系可用下式表示：第64页/共110页对于回转表面(外圆和内孔等)，加工余量是直径上的余量。因其在直径上是对称分布的，

35、故称为对称余量。而在加工中，实际切除的金属层厚度是加工余量的一半，所以又有双面余量(加工前后直径之差)和单面余量(加工前后半径之差)之分。对于平面，加工余量只在一面单向分布，故只有单面余量(即实际切除的材料层厚度)。无论是双面余量还是单面余量，都有一个外表面(被包容面)和内表面(包容面)的问题。对于回转表面：轴 2Zb=dadb孔 2Zb=dbda第65页/共110页对于平面：外表面 Zb=ab内表面 Zb=ba无论是双面余量、单面余量，还是外表面、内表面，都涉及到工序尺寸的问题。工序尺寸即每道工序完成后应保证的尺寸。由于加工中不可避免地存在误差，所以工序尺寸也有公差，这种公差称为工序公差。其

36、公差大小等于本道工序尺寸与上道工序尺寸公差之和。因此，工序余量有公称余量(简称余量Zb)、最大余量和最小余量之分，如图3-4所示。从图中可知，被包容件的余量Zb包含上道工序的尺寸公差，余量公差可表示为：Tz=ZmaxZmin=Tb+Ta第66页/共110页图3-4 被包容件的加工余量和公差第67页/共110页2)影响工序余量的因素加工余量的大小对于工件的加工质量和生产率均有较大的影响。加工余量过大，会增加机械加工的劳动量和各种消耗，提高加工成本。加工余量过小，又不能消除上道工序的各种缺陷、误差和本道工序的装夹误差，造成废品。因此，应当合理地确定加工余量。那么影响工序余量的因素有哪些呢？影响工序

37、余量的因素比较复杂，除毛坯的制造状态会影响第一道工序余量外，其他工序加工后的状态也会对其下道工序余量有影响。第68页/共110页(1)上道工序的尺寸公差Ta的影响。因为本道工序应切除上道工序尺寸公差中包含的各种误差，所以上道工序的尺寸公差愈大，则本道工序的公称余量也就愈大。(2)上道工序产生的表面粗糙度Ry(表面轮廓最大高度)和表面缺陷层深度Ha的影响。本道工序加工时应切除掉上道工序的Ry和Ha。(3)上道工序加工后未得到完全纠正的空间误差ea(有可能是上道工序加工方法带来的或热处理后产生的，也可能是毛坯带来的)的影响。第69页/共110页(4)本道工序的装夹误差eb的影响。本道工序的装夹误差

38、包括定位误差和夹紧误差。这也会直接影响被加工表面与刀具的相对位置，所以加工余量中应包括这项误差。(5)其他因素的影响。如热处理变形的影响。在实际生产中，因热处理引起的工件变形过大而余量不足造成工件报废的事例时有发生。例如带键槽的轴，其变形倾向是向冷却速度快的一侧凸出，角铁的变形倾向是角度增大，如图3-5所示。第70页/共110页图3-5 零件热处理的变形倾向(a)带键槽的轴变形倾向；(b)角铁的变形倾向第71页/共110页由于空间误差和装夹误差都是有方向的，因此要采用矢量相加的方法进行余量计算。综合上述各影响因素，可得如下余量计算公式：对于单边余量：对于双边余量：第72页/共110页2加工余量

39、的确定确定加工余量的方法有计算法、查表法和经验法三种。1)计算法计算法确定加工余量比较准确。但必须弄清影响余量的因素，并具备一定的测量手段，掌握必要的统计分析资料，才能比较准确地计算加工余量。2)查表法查表法主要根据工厂的生产实践和实验研究积累的经验，并结合实际加工情况对数据加以修正，确定加工余量。这种方法方便、迅速，在生产上应用比较广泛。第73页/共110页表3-13表3-15为轴类零件的几种加工余量表。表格最右边带符号的数字是表中查出来余量的公差。现以表3-14为例说明其用法。有一根轴，其直径为50mm，长200mm，采用中心磨，磨前不淬火。以表3-14查得余量为0.3mm，从最右边查出公

40、差为0.16mm，那么这根轴在车削后的尺寸应该是：最大 50+0.3=50.3 mm最小 50+0.30.16=50.14 mm第74页/共110页表3-13 轴在粗车后精车外圆的加工余量 mm第75页/共110页表3-14 轴在半精车后磨削的加工余量 mm第76页/共110页表3-15 研磨的加工余量 mm表3-16和表3-17分别为已预先铸出或热冲出孔的工序间加工余量和铰孔的加工余量，也可供参考。第77页/共110页表3-16 已预先铸出或热冲出孔的工序间加工余量 mm第78页/共110页表3-17 铰孔的加工余量 mm表3-18表3-22分别介绍了常用热处理的加工余量，可供选择参考。3)

41、经验法经验法是指由一些有经验的工程技术人员或工人，根据经验确定加工余量的大小。由于主观上怕出废品，因此由经验法确定的加工余量往往偏大。但这种方法在单件小批生产中被广泛采用。第79页/共110页表3-18 调质件的加工余量 mm第80页/共110页表3-19 不渗碳局部加工余量 mm表3-20 渗碳零件磨削余量 mm第81页/共110页表3-21 轴、套、环类零件内孔处理后的磨削余量 mm第82页/共110页表3-22 轴、杆零件外圆热处理后的磨削余量 mm第83页/共110页二、工序尺寸与公差的确定1基准重合时，工序尺寸及其公差的计算 生产上绝大部分加工面都是在基准重合(工艺基准和设计基准重合

42、)的情况下进行加工的，其工序尺寸及其公差的确定比较简单。具体方法如下：(1)拟出工艺路线。(2)确定各加工工序的加工余量。(3)从最后一道工序开始(即从设计尺寸开始)向前推算出各道工序尺寸，直到毛坯尺寸。(4)除最后一道工序外，其他各加工工序按各自所采用加工方法的加工经济精度确定工序尺寸公差(终加工工序的公差按设计要求确定)。第84页/共110页(5)填写工序尺寸，并按“入体原则”标注工序尺寸公差。例如，某轴的直径为50 mm，其尺寸精度要求为 IT5，表面粗糙度要求为Ra=0.04m mm，并要求高频淬火，毛坯为锻件。其工艺路线为：粗车半精车高频淬火粗磨精磨研磨。确定各加工工序的加工余量。由

43、工艺手册查得：研磨余量为0.01mm，精磨余量为0.1mm，粗磨余量为0.3mm，半精车余量为1.1mm，粗车余量为4.5mm。由公式可得加工总余量为6.01mm，取加工总余量为6mm，把粗车余量修正为4.49mm。第85页/共110页 各加工工序的基本尺寸。研磨后的工序基本尺寸(即设计尺寸)为50mm，其他各工序的基本尺寸依次为：精磨 50 mm+0.01mm=50.01mm粗磨 50.01mm+0.1mm=50.11mm半精车 50.11mm+0.3mm=50.41mm粗车 50.41mm+1.1mm=51.51mm毛坯 51.51mm+4.49mm=56 mm第86页/共110页 确定各

44、工序的加工经济精度和表面粗糙度。由机械加工工艺手册查得：研磨后为IT5，Ra=0.04 mm(零件的设计要求)；精磨后选定为IT6，Ra=0.16mm；粗磨后选定为IT8，Ra=1.25mm；半精车后选定为IT11，Ra=2.5mm；粗车后选定为IT13，Ra=16mm。根据上述经济加工精度查公差表。将查得的公差数值按“入体原则”标注在工序的基本尺寸上。查工艺手册可得锻造毛坯的公差为2 mm。第87页/共110页2基准不重合时，工序尺寸及其公差的计算 工序尺寸或定位基准与设计基准不重合时，工序尺寸及其公差的计算比较复杂，需用工艺尺寸链来分析计算。详见3.7节。三、工件的定位及基准的选择在进行机

45、械加工时，必须将工件固定在机床上一个正确的位置，即装夹好；否则，将直接影响到零件的加工精度、生产效率和成本。加工前将工件安放在相对于刀具的一个正确位置，称为定位。为使工件在加工过程中保持其正确位置而将其压紧夹牢，称为夹紧。从定位到夹紧的整个过程，称为装夹。第88页/共110页1工件的装夹方式在不同的机床上加工零件时，有不同的装夹方法。装夹方法一般可以归纳为直接找正法、划线找正法和夹具法三种。1)直接找正法直接找正法具体是将工件直接装在机床上后，用百分表或划针盘上的划针，以目测法校正工件的正确位置，一边校验一边找正，直至符合要求。直接找正法的定位精度和找正的快慢，取决于找正精度、找正方法、找正工

46、具和工人的技术水平。其缺点是花费时间多，效率低，且要凭经验操作，对工人的技术水平要求高，故仅用于单件、小批量生产中。此外，若对工件的定位精度第89页/共110页要求较高，例如误差小于0.05 mm或采用夹具难以达到要求(因夹具本身有制造误差)时，就不得不使用精密量具，并由有较高技术水平的工人用直接找正法来定位，以达到精度要求。2)划线找正法划线找正法是在机床上用划针按毛坯或半成品上所划的线来找正工件，使其获得正确位置的一种方法。显然，此法多一道划线工序。划出的线除本身有一定宽度外，在划线时还有划线误差，校正工件位置时还有观察误差，因此此法多用于生产批量较小，毛坯精度较低，以及大型工件等不宜使用

47、夹具的粗加工中。第90页/共110页3)夹具法夹具是机床的一种附加装置，在机床未安装工件前就可预先调整好它在机床上相对刀具的一个位置，所以利用夹具法加工一批工件时不必再逐个找正定位，就能保证加工的技术要求。这种方法省工又省时，是高效的定位方法，在成批和大量生产中广泛应用。第91页/共110页2定位基准的选择1)基准的概念零件上用以确定其他点、线、面的位置所依据的点、线、面称为基准。基准按其作用不同，可分为设计基准和工艺基准两大类。在零件图上用以确定其他点、线、面的基准，称为设计基准。零件在加工和装配过程中所使用的基准，称为工艺基准。工艺基准按用途不同，又分为工序基准、定位基准、测量基准和装配基

48、准。图3-6所示是各种基准相互关系的实例。第92页/共110页图3-6 基准示例第93页/共110页2)定位基准的选择(1)粗基准的选择。粗基准选择得好坏，对以后各加工表面加工余量的分配，以及工件上加工表面和非加工表面间的相对位置均有很大的影响。因此，必须重视粗基准的选择。选择粗基准时要为后续工序提供可靠的定位基面。具体选择时应考虑下列原则：具有非加工表面的工件，为保证非加工表面与加工表面之间的相对位置要求，一般应选择非加工表面为粗基准。若工件有几个非加工表面，则应选择与加工表面位置精度要求较高的非加工表面为粗基准，以达到装配后不发生干涉、零件的壁厚均匀、外形对称等要求。第94页/共110页

49、在选择粗基准时，应保证各加工表面都有足够的加工余量。为保证此项要求，粗基准应选择毛坯上加工余量最小的表面。对于某些重要的表面(如滑道和重要的内孔等)，应尽可能使其加工余量均匀，加工余量要求尽可能小些，以便获得硬度和耐磨性更好且均匀的表面。因此应选择这些重要的表面为粗基准。为使工件定位可靠，夹紧方便，应选择表面平整，没有飞边、冒口、浇口或其他缺陷的表面为粗基准。一般情况下，同一尺寸方向上的粗基准表面只能使用一次，否则因重复使用所产生的定位误差会引起相应加工表面间出现较大的位置误差。第95页/共110页(2)精基准的选择。精基准的选择不仅影响工件的加工质量，而且与装夹工件是否方便、可靠也有很大关系

50、。选择精基准的原则如下：应尽可能选用加工表面的设计基准作为精基准，避免基准不重合造成的定位误差。这一原则就是“基准重合”原则。应用基准重合原则时，要具体情况具体分析。定位过程中产生的基准不重合误差，是在用夹具装夹、调整法加工一批工件时产生的。若用试切法加工，设计要求的尺寸一般可直接测量，不存在基准不重合误差问题。在带有自动测量功能的数控机床上加工时，可在工艺中安排坐标系测量检查工第96页/共110页步，即每个零件加工前由CNC系统自动控制测量头检测设计基准并自动计算、修正坐标值，消除基准不重合误差。因此，此类情况不必遵循基准重合原则。当工件以某一精基准定位，可以较方便地加工其他各表面时，那么就