機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

1、第九章 機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)機(jī)械零件設(shè)計(jì)后，首先必須制造出零件的毛坯，然后再用機(jī)械加工方法制造出來。一個(gè)零件可以用幾種不同的加工方法制造，但在一定條件下只有某一種方法是較合理的。因此，合理地設(shè)計(jì)零件的機(jī)械加工工藝，并把合理的工藝過程中的各項(xiàng)內(nèi)容以規(guī)定的表格形式設(shè)計(jì)成技術(shù)文件，最后用技術(shù)文件來指導(dǎo)零件的加工和生產(chǎn)，這就是機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的基本內(nèi)容。9. 1 機(jī)械加工工藝的設(shè)計(jì)原則、原始資料及步驟1機(jī)械加工工藝的設(shè)計(jì)原則機(jī)械加工工藝的設(shè)計(jì)原則是：在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，努力提高生產(chǎn)率和降低工藝成本；在充分利用企業(yè)現(xiàn)有生產(chǎn)條件的基礎(chǔ)上，盡可能采用先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)；工藝設(shè)計(jì)應(yīng)正確、完整、清晰和統(tǒng)一，所

2、用術(shù)語、符號(hào)、單位、編號(hào)等，要符合最新的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。2機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)的原始資料（1）產(chǎn)品的全套技術(shù)文件 包括產(chǎn)品圖樣，技術(shù)說明書，產(chǎn)品驗(yàn)收的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。（2）產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領(lǐng)。（3）工廠的生產(chǎn)條件 包括毛坯的生產(chǎn)條件或協(xié)作關(guān)系，工廠的設(shè)備和工藝裝備情況，專用設(shè)備和專用工藝裝備的制造能力，工人的技術(shù)等級(jí)等。（4）各種技術(shù)資料 包括有關(guān)手冊(cè)、標(biāo)準(zhǔn)以及國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的工藝技術(shù)資料等。3機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)的步驟（l）根據(jù)產(chǎn)品生產(chǎn)綱領(lǐng)決定生產(chǎn)類型 在成批生產(chǎn)時(shí)，要確定零件的生產(chǎn)批量；在大批量生產(chǎn)時(shí)，要確定各工序、各工步或工位上的生產(chǎn)節(jié)拍。（2）分析研究產(chǎn)品的圖樣 熟悉產(chǎn)品的性能和工作原理，明確零件的作用，審查視圖

3、、尺寸、技術(shù)條件、零件的結(jié)構(gòu)工藝性和材料選用等方面是否完整合理。（3）選擇毛坯 根據(jù)圖樣要求，按設(shè)計(jì)原則，選擇毛坯的種類和制造方法。（4）擬訂工藝路線 選擇定位基準(zhǔn)及各表面加工方法，劃分加工階段，工序組合及安排等。（5）工序設(shè)計(jì) 確定加工余量、工序尺寸及公差、切削用量、工時(shí)定額、設(shè)備和工裝等。（6）填寫工藝文件 如機(jī)械加工工藝過程卡片和機(jī)械加工工序卡片。9.2 機(jī)械加工工藝過程的基本概念機(jī)械加工工藝過程是由一系列工序組成的。每一工序又可分為若干個(gè)安裝、工位、工步或走刀。其關(guān)系如下：1工序 工序是指在一個(gè)工作地點(diǎn)，對(duì)一個(gè)或一組工件所連續(xù)完成的那部分工藝過程。如圖91所示零件，其工藝過程可分為兩個(gè)

4、工序。工序1：在車床上鏜孔，車外圓，車端面A、 B、 C，內(nèi)孔倒角。工序2：在鉆床上鉆出六個(gè)20的小孔。圖9-1 輪坯2安裝 安裝是指在一次裝夾中所完成的那部分工序。一個(gè)工序可以包括一次或幾次安裝。如圖91所示零件，在車削工序中一般有兩次安裝。安裝1：在三爪自定心卡盤內(nèi)以102外圓定位并夾緊。車端面C、鏜孔、內(nèi)孔倒角、車223外圓。安裝2：調(diào)頭在三爪自定心卡盤內(nèi)以223外圓定位并夾緊。車端面A、內(nèi)孔倒角、車端面B。3工位 圖9-2 多工位加工工位是指在一次裝夾內(nèi)工件在機(jī)床中所占的每個(gè)位置。如圖92所示為在三軸鉆床上所進(jìn)行的一道工序，在該工序中，利用回轉(zhuǎn)夾具，在一次安裝中連續(xù)完成鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔

5、等工藝過程，共四個(gè)工位。第一工位裝卸工件；第二工位鉆孔；第三工位擴(kuò)孔；第四工位鉸孔?？梢姡捎枚喙の患庸?，可以減少零件安裝次數(shù)，以縮短輔助時(shí)間。圖9-3 分層走刀4工步 工步是指在一次安裝或一個(gè)工位中，在加工表面、刀具、轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量都不變的情況下所完成的那一部分工序。一個(gè)工序包括一個(gè)或幾個(gè)工步。如圖91所示的零件，在車削加工工序中，可分為：粗車外圓、半精車外圓、粗鏜孔、半精鏜孔、精鏜孔、粗車端面等若干個(gè)工步。5走刀 走刀是指在一個(gè)工步中，由于余量較大，要在轉(zhuǎn)速及進(jìn)給量不變的情況下進(jìn)行多次切削，每一次切削稱為走刀。一個(gè)工步可包括一次或數(shù)次走刀。如圖93要加工出60的外圓，需在直徑方向切去10mm

6、厚的金屬，而設(shè)備及工具條件不能一次切削完，必須分二次切削，則每次切削就是一次走刀。9. 3 機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)的內(nèi)容在確定了待加工零件的生產(chǎn)類型、選好材料和毛坯形式、審查和分析了零件圖紙之后，就可進(jìn)行該零件的機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)。9. 3.1選擇定位基準(zhǔn)定位基準(zhǔn)是指在機(jī)械加工中用來確定工件位置的基準(zhǔn)面，它的合理選擇對(duì)保證加工精度，安排加工順序和提高加工生產(chǎn)率有重要影響。圖9-4 套筒鑄件第一道工序只能以毛坯表面作為定位基準(zhǔn)面，這種基準(zhǔn)面稱為粗基準(zhǔn)。在以后的工序中用已加工過的表面定位，這種基準(zhǔn)面稱為精基準(zhǔn)。1粗基準(zhǔn)的選擇原則（1）保證不加工表面與加工表面相互位置要求原則 當(dāng)有些不加工表面與加工表面間有

7、相互位置要求時(shí)，一般選擇不加工表面為粗基準(zhǔn)。如圖9-4所示毛坯，鑄造時(shí)孔B和外圓A有偏心，若采用不加工表面外圓A為粗基準(zhǔn)加工孔B，則內(nèi)外圓是同軸的，即壁厚均勻，而孔B的加工余量不均勻。當(dāng)工件上有多個(gè)不加工表面和加工表面間有一定的位置要求時(shí)，則應(yīng)以其中要求較高的不加工表面為粗基準(zhǔn)。（2）保證各加工表面的加工余量合理分配的原則 應(yīng)選擇重要加工表面為粗基準(zhǔn)，如圖95中，選擇導(dǎo)軌面為粗基準(zhǔn)加工床腿底面，再以底面為基準(zhǔn)加工導(dǎo)軌面，使加工余量均勻，并保證導(dǎo)軌面的組織均勻和耐磨性一致。應(yīng)選擇余量最小的表面為粗基準(zhǔn)，如圖9-6中的臺(tái)階軸直徑50 mm余量為 5 mm，直徑108mm的余量為8mm，當(dāng)毛坯兩外圓

8、柱面毛坯制造偏心量為3mm時(shí)，若選108mm為粗基準(zhǔn)加工外圓50mm時(shí)，有可能因50mm的余量不足而使零件報(bào)廢。圖9-5 床身加工的粗基準(zhǔn)選擇 圖9-6 臺(tái)階軸加工的粗基準(zhǔn)選擇圖9-7 重復(fù)使用粗基準(zhǔn)（3）粗基準(zhǔn)不重復(fù)使用的原則 粗基準(zhǔn)的精度低，粗糙度數(shù)值大，重復(fù)使用會(huì)造成較大的定位誤差。因此，同一尺寸方向的粗基準(zhǔn)，通常只允許使用一次。如圖 97所示，如果重復(fù)使用毛坯面 B定位，加工A面和C面，則 A面與C面的軸線必然會(huì)出現(xiàn)較大的同軸度誤差。2精基準(zhǔn)的選擇原則（1）基準(zhǔn)重合原則 盡可能使設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)重合，以減少定位誤差。圖9-8 齒形表面定位l卡盤2滾柱3齒輪（2）基準(zhǔn)統(tǒng)一原則 盡可能使

9、用同一定位基準(zhǔn)加工各表面，以保證各表面間的位置精度。如軸類零件常用兩端頂尖孔作為統(tǒng)一的定位基準(zhǔn)。（3）互為基準(zhǔn)原則 當(dāng)兩個(gè)加工表面間相互位置精度要求很高（包括本身尺寸與形狀精度要求）時(shí)，可運(yùn)用互為基準(zhǔn)反復(fù)加工的原則。加工如圖98所示的精密齒輪，因齒面高頻淬火后必須進(jìn)行磨齒，為消除淬火后的變形和提高齒面、支承孔的位置精度，應(yīng)以齒面為基準(zhǔn)磨內(nèi)孔，再以內(nèi)孔為基準(zhǔn)磨齒面，其齒面磨削余量均勻。圖99 自為基準(zhǔn)磨削定子外圓1心軸2定位套3定位銷4工件5開口壓板6螺母（4）自為基準(zhǔn)原則 當(dāng)要求加工余量小而均勻（如精加工或光整加工）時(shí)，可選擇加工表面本身作為定位基準(zhǔn)，即自為基準(zhǔn)原則。圖99為磨削葉片泵外圓柱表

10、面，因其定子內(nèi)腔是特形曲面而不宜作定位基面，當(dāng)磨削定子外圓柱面時(shí)，將工件4套在心軸1上，以待加工的外圓柱面作為定位基準(zhǔn)，夾具上的定位套2定心，定位銷3作周向定位，然后用開口壓板5及螺母6夾緊工件，再取下定位套，工件即可連同心軸一起裝在磨床上完成外圓磨削。在進(jìn)行機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)具體情況進(jìn)行綜合的分析，靈活運(yùn)用各項(xiàng)原則。在工藝過程卡的加工簡(jiǎn)圖中，各工序的定位基準(zhǔn)應(yīng)用專門符號(hào)表示出來，常用符號(hào)參見表91的定位基準(zhǔn)選擇示例。表9-1 定位基準(zhǔn)選擇示例序號(hào)零件類型示 例備 注1軸類零件兩頂尖孔定位2軸類零件外圓定位（三爪自定心卡盤：定位夾緊）3盤類零件端面及孔定位（“短銷”：定位夾緊）4套類零

11、件孔及端面定位（可脹心軸或長(zhǎng)銷：定位夾緊）5桿類零件底面及兩端圓弧面定位（活動(dòng)V形塊或聯(lián)動(dòng)定心結(jié)構(gòu)：定位夾緊）6箱體“一面及兩銷孔”定位（兩銷孔是工藝孔）7齒輪坯拉削齒輪坯的孔實(shí)際上是以孔本身作為定位基準(zhǔn)，底面為球面支承，僅約束一個(gè)自由度并承受拉削力注：定位符號(hào)的腳標(biāo)1、2、3等表示約束的自由度數(shù)。9. 3.2 擬定零件的加工工藝路線1選擇加工方法一般先根據(jù)這個(gè)零件主要表面的技術(shù)要求選定它的最后加工方法（參考表92），再選前面各工序的加工方法。例如當(dāng)一軸的主要外圓面要求精度等級(jí)為IT6、表面粗糙度值Ra為0.4，并要淬硬時(shí)，其最后工序可選用精磨，前面的準(zhǔn)備工序可為粗車半精車淬火粗磨。主要表面的

12、加工方法選定后，再選各次要表面的加工方法。各種常用的加工方法所能達(dá)到的精度和表面粗糙度以及需留的加工余量列于表92中。表92 常用加工方法能達(dá)到的精度和表面粗糙度以及需留的加工余量加工表面加工方法表面粗糙度值/m精度等級(jí)IT加工余量/mm說 明外圓柱面和端面粗車Ra14 320111315指尺寸在180以下，長(zhǎng)度在500以下的鋼件直徑余量半精車Ra 2.510910045055精車Ra 0.632.578020045粗磨Ra 1.25 589025085精磨Ra 0.161.256006研磨Ra0.165001003超精加工Ra0.1656細(xì)車（金剛車）Ra 0.02 0636平面粗刨、粗銑R

13、a 40 32011130923指平面最大尺寸在500以下的鋼件的平面余量半精刨、半精銑Ra 2.51081102503 精刨、精銑Ra 0.63 579016 拉削Ra 0.63 2.579粗磨Ra 1.25 587005 精磨Ra 0.161.2565003研磨Ra 0.165001003圓柱孔鉆孔R(shí)a 403201113指孔徑在180以下的鋼件的直徑余量。擴(kuò)孔R(shí)a 2.5101011為所擴(kuò)孔徑的0305倍粗鉸Ra 1.255890l055精鉸Ra 0.622.57800402粗鏜Ra 2.510101118精鏜（浮動(dòng)鏜）Ra 0.632.5791318細(xì)鏜（金剛鋒）Ra 0.080.63

14、670103粗磨Ra 1.25589熱處理后0203精磨Ra 0.321.2570102研磨Ra 0.010.3260010022安排加工順序（1）基面先行 工件的精基準(zhǔn)表面應(yīng)先進(jìn)行加工，以便為后續(xù)工序加工提供精基準(zhǔn)。當(dāng)基準(zhǔn)不統(tǒng)一時(shí)，應(yīng)作基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換，并按逐步提高精度的原則安排基準(zhǔn)面加工。（2）先主后次 即先加工主要表面（如裝配表面、工作表面等），后加工次要表面（如鍵槽、緊固用的光孔或螺孔等）。次要表面加工量較少，通常安排在主要表面半精加工與精加工（或光整加工）之間。（3）先粗后精 即粗加工半精加工精加工或光整加工。（4）先面后孔 對(duì)于箱體、支架和連桿等工件，應(yīng)先加工平面后加工孔，使安裝方便、定位

15、可靠，以平面定位加工孔，易保證平面與孔的精度及位置精度，并改善刀具初始工作條件。3熱處理工序的安排（1）預(yù)備熱處理 常用的方法有退火和正火，一般安排在機(jī)械加工之前。用以改善切削性能，使組織均勻，細(xì)化晶粒，消除毛坯制造時(shí)的內(nèi)應(yīng)力。（2）去除內(nèi)應(yīng)力處理 包括人工時(shí)效、退火等，通常在粗加工與精加工之間進(jìn)行。對(duì)于一般精度的零件，應(yīng)安排在粗加工后作人工時(shí)效，以消除鑄造和粗加工時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，減少后續(xù)加工的變形；對(duì)精度要求較高的零件，應(yīng)在半精加工后進(jìn)行第二次時(shí)效處理，使加工精度穩(wěn)定；對(duì)精度要求很高的零件（如絲桿、主軸等），應(yīng)安排多次去應(yīng)力處理；對(duì)于精密絲桿、精密軸承等零件，為消除殘余奧氏體，穩(wěn)定尺寸，常在

16、回火后進(jìn)行冷處理。（3）最終熱處理 可以提高材料的強(qiáng)度、表面硬度和耐磨性。變形較大的熱處理，如調(diào)質(zhì)、淬火、滲碳淬火等，應(yīng)在磨削前進(jìn)行，通過磨削來糾正熱處理變形。變形較小的熱處理（如氮化），應(yīng)安排在精加工后。表面裝飾性鍍層和發(fā)藍(lán)工序，一般在精加工后進(jìn)行。電鍍工序后應(yīng)進(jìn)行拋光，以增加耐腐蝕性和美觀。耐磨性鍍鉻則放在粗磨和精磨之間進(jìn)行。4輔助工序的安排包括檢驗(yàn)、去毛刺、倒棱邊、去磁、清洗和涂防銹油等。其中檢驗(yàn)工序是保證產(chǎn)品質(zhì)量的重要措施，它應(yīng)在粗加工與精加工之間，或重要工序前后進(jìn)行；進(jìn)入裝配和成品庫前應(yīng)作最終檢驗(yàn)，對(duì)于重要件還應(yīng)作特種性能檢驗(yàn)，如磁力探傷、密封性等。9. 3.3 確定各工序的加工余量

17、、工序尺寸和公差工藝路線擬訂以后，應(yīng)確定每道工序的加工余量、工序尺寸及其公差。工序尺寸是工件加工過程中，各個(gè)工序應(yīng)保證的加工尺寸，工序尺寸允許的變動(dòng)范圍就是工序尺寸公差。工序尺寸的確定與工序的加工余量有密切關(guān)系。零件圖上的尺寸和公差就是最終工序的尺寸和公差。可以用“倒推”的辦法，將此尺寸加上此工序的余量，就是上一工序的工序尺寸。各種加工方法需要的加工余量值列于表92中。這些余量值范圍較大，要根據(jù)零件尺寸大小和毛坯情況來合理選取。如需更精細(xì)的數(shù)據(jù)可參閱有關(guān)的機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)。工序尺寸的公差可按該工序的加工方法所能達(dá)到的精度（見表92中公差等級(jí)一欄）查標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值表來確定。除毛坯公差和最終尺寸

18、的公差為雙向公差外，機(jī)械加工的工序間尺寸的公差均按“入體分布”，即標(biāo)注為向著零件體內(nèi)的單向公差。例如一軸的某一直徑尺寸在粗磨后精磨前的工序尺寸為44，由表92得粗磨后能達(dá)到的尺寸公差等級(jí)為IT8IT9，現(xiàn)取尺寸公差等級(jí)為IT8，其標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值為0.039，則此工序尺寸和公差應(yīng)標(biāo)注為。又如一孔在擴(kuò)孔后粗鉸前的工序尺寸為15.85，由表92得擴(kuò)孔后能達(dá)到的尺寸公差等級(jí)為IT10 IT11，現(xiàn)取尺寸公差等級(jí)為IT10，查其標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值為0.07。則此工序尺寸和公差應(yīng)標(biāo)注為。再舉一例說明工序尺寸的計(jì)算過程。某滑動(dòng)軸承座的內(nèi)孔尺寸為，表面粗糙度值Ra為1.6，若制訂的工藝過程為：粗鏜精鏜粗鉸精鉸。各工序

19、尺寸及其公差計(jì)算如表93所示。表93 軸承孔（55）的工序尺寸及公差 （單位/mm）工序名稱工序間余量工序能達(dá)到的公差等級(jí)及其標(biāo)準(zhǔn)公差最小極限尺寸工序尺寸及公差精 鉸015IT8（0046）55粗 鉸045IT10（012）550.1554.85精 鏜14IT10（012）54.850.4554.4粗 鏜3IT13（046）54.41.453注：毛坯孔尺寸：53350，其公差由制坯工序決定。9. 3.4 機(jī)床設(shè)備及工藝裝備的選擇選擇機(jī)床設(shè)備的基本原則為：1機(jī)床的精度應(yīng)與工序要求的精度相適應(yīng)。2機(jī)床的規(guī)格應(yīng)與零件的外形尺寸相適應(yīng)。3機(jī)床的生產(chǎn)率應(yīng)與零件要求的生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng)。當(dāng)大批大量生產(chǎn)時(shí)，根據(jù)

20、零件相關(guān)工序的加工要求和批量等，設(shè)計(jì)專用機(jī)床及專用夾具。工藝裝備包括夾具、刀具和量具等，應(yīng)根據(jù)零件的生產(chǎn)類型和加工精度等進(jìn)行選擇。單件小批生產(chǎn)時(shí)，一般選用通用夾具或組合夾具、標(biāo)準(zhǔn)刀具和通用量具；采用成組工藝時(shí)，應(yīng)設(shè)計(jì)成組夾具；大批大量生產(chǎn)時(shí)，常采用復(fù)合刀具和極限量規(guī)或高效的專用檢驗(yàn)量具。9. 3.5 估算時(shí)間定額零件的加工工藝成本通常由材料費(fèi)、動(dòng)力費(fèi)、工資、車間管理費(fèi)和企業(yè)管理費(fèi)等項(xiàng)構(gòu)成。除材料費(fèi)外，其余各項(xiàng)都和加工時(shí)間有關(guān)。因此，在估算產(chǎn)品或零件的制造費(fèi)用的時(shí)候，在零件的加工工藝設(shè)計(jì)過程中，都要估算時(shí)間定額。這是一件很關(guān)鍵的工作。偏松的定額會(huì)使成本上升；偏緊的定額又會(huì)影響操作人員的積極性。因

21、此是一件不容易做的工作，尤其對(duì)缺乏生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的初學(xué)者來說更是這樣。對(duì)于單件小批生產(chǎn)來說，采用經(jīng)驗(yàn)估工法和類推比較法較多。同學(xué)們因?qū)嵺`較少，一下子估計(jì)出很準(zhǔn)確的時(shí)間定額是有困難的。但也應(yīng)大膽嘗試，不應(yīng)望而卻步；應(yīng)多向有經(jīng)驗(yàn)的人員請(qǐng)教，并注意積累參考資料，收集在定額試行過程中各方面的反應(yīng)，逐步訂出比較合理的時(shí)間定額。對(duì)于批量較大的定型產(chǎn)品，可采用統(tǒng)計(jì)分析，實(shí)際測(cè)定加工時(shí)間等辦法，也可采用技術(shù)測(cè)定法。例如知道了某一工步中的走刀長(zhǎng)度、走刀量和工件轉(zhuǎn)速時(shí)，就可計(jì)算出車削這段外圓表面所需的機(jī)動(dòng)時(shí)間。把各工步、各工序所需的機(jī)動(dòng)時(shí)間累加起來，再考慮到一些必要的輔助性時(shí)間，便可得較精確的時(shí)間定額。9. 3.6 編

22、制工藝文件工藝文件的種類和形式有多種多樣，其繁簡(jiǎn)程度亦有很大不同，要視生產(chǎn)類型而定。單件小批生產(chǎn)中，一般只編寫簡(jiǎn)單的綜合工藝過程卡片，這種卡片亦有簡(jiǎn)繁之分，最簡(jiǎn)單的只寫出加工工藝過程中各工序的名稱和順序，較詳細(xì)的則附有主要工序的簡(jiǎn)圖，工藝設(shè)計(jì)見下述例題分析。大批大量生產(chǎn)中要求工藝文件更加完整和詳細(xì)。各工作地點(diǎn)都有所完成工序的工序卡片，生產(chǎn)管理部門，按零件將各工序卡片匯裝成冊(cè)，隨時(shí)可查閱。半自動(dòng)和自動(dòng)機(jī)床有機(jī)床調(diào)整卡片，檢驗(yàn)工序有專門的檢驗(yàn)工序卡片等等。9. 4 例題分析9. 4.1減速器低速軸機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)圖910所示減速器低速軸簡(jiǎn)圖。軸頸A、B安裝滾動(dòng)軸承；E部位安裝齒輪；D部位上裝有用于

23、齒輪軸向固定的軸套；G部位安裝傳動(dòng)輸出的皮帶輪。零件承受中等載荷，受沖擊力很小，軸頸部位磨損不嚴(yán)重。主要技術(shù)要求如下：（1）D、E、B、G各外圓表面的圓度誤差不大于其尺寸公差值的一半；（2）軸頸A、B對(duì)軸心線AB的徑向圓跳動(dòng)誤差不大于0.02；E、G對(duì)軸心線AB的徑向圓跳動(dòng)誤差不大于0.025；（3）端面C、F對(duì)軸心線AB的端面圓跳動(dòng)誤差不大于0.025；（4）鍵槽對(duì)軸心線AB的對(duì)稱度誤差不大于0.03。零件年產(chǎn)量500件。試選擇零件的材料，并制定零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程。解：1選擇零件的材料從減速器傳動(dòng)軸的受力分析可知，它受扭轉(zhuǎn)一彎曲復(fù)合作用力，由于其承受中等載荷，工作又較平穩(wěn)，沖擊力很小，所

24、以可采用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的45號(hào)鋼，坯料用熱軋圓鋼。為了改善組織、提高力學(xué)性能，坯料要經(jīng)過正火熱處理。2選擇定位基準(zhǔn)加工實(shí)心軸類零件的定位精基準(zhǔn)，最常用的是兩端中心孔。在單件小批生產(chǎn)情況下，坯料直徑、長(zhǎng)度又不很大時(shí)，可以在普通車床上加工出所需的中心孔；如果坯料直徑較大，長(zhǎng)度較長(zhǎng)，特別是當(dāng)坯料為較大的模鍛件時(shí)，則可以在立式鉆床上用專用夾具定位夾緊坯料鉆出中心孔；在生產(chǎn)批量較大時(shí)，可以在專用的雙面銑床上銑端面和鉆中心孔。此減速器低速軸坯料直徑較大，所以在立式鉆床Z535上鉆出A型中心孔。為保證中心孔定位準(zhǔn)確，在粗車后精車前，一端要重新加工出帶120°保護(hù)錐的B型中心孔，另一端按要求加工出C

25、型M16中心孔，但螺紋不攻。在磨削軸頸A、B之前，兩端中心孔還必須經(jīng)過修研。3選擇加工方法軸頸A、 B的尺寸精度和表面粗糙度都要求較高（公差等級(jí)為 IT6，表面粗糙度值Ra為1.6）。必須經(jīng)過粗車半精車磨削。因?yàn)槟ハ骺梢越?jīng)濟(jì)地達(dá)到IT6IT7級(jí)公差和Ra1.60.8表面粗糙度。其它外圓表面，通過車削便可以達(dá)到所需的尺寸精度、表面粗糙度等技術(shù)要求，不必進(jìn)行磨削。E、G部位的鍵槽可以在立式銑床上用立銑刀銑削的方法獲得。I端面上的6孔可以在立式鉆床上鉆出，M16螺紋則是用絲錐手工攻出。4安排加工順序兩端A型中心孔是以后加工各外圓面的精基準(zhǔn)，所以應(yīng)安排先加工。車削外圓面時(shí)，粗、精加工分階段進(jìn)行。粗車與

26、精車之間安排正火熱處理，以消除粗車時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。銑鍵槽安排在精車后、磨削前進(jìn)行，鉆6孔和攻M 16螺紋則放在最后。機(jī)械加工完畢，最終要進(jìn)行檢驗(yàn)。5確定各工序的加工余量，工序尺寸和公差從零件圖可知，最大直徑為90，這一尺寸未標(biāo)公差，但并非隨意的尺寸，一般是按公差等級(jí)IT13來取其公差。由于坯料是熱軋圓鋼，其直徑便不能隨意定一個(gè)尺寸，必須根據(jù)型材規(guī)格表選取合適的直徑（見表9-4）。為此選用坯料直徑95，總的加工余量為95905。表9-4 常用型材（圓鋼）規(guī)格表直徑5556657891011121314151617181920212223242526272829303132333435363840

27、424548505255565860636568707580859095100105110115120125130140150160170180190200210220240250長(zhǎng)度優(yōu)質(zhì)鋼2m6m，普通鋼當(dāng)直徑小于25時(shí)為4m10m，小于10時(shí)常卷成盤狀?？紤]到粗、精加工分階段進(jìn)行，在粗車時(shí)應(yīng)切去大部分余量，故取粗車的加工余量為3.5，那么精車的加工余量為總的加工余量減去粗車的加工余量，即53.5l.5。70部位的尺寸亦屬未標(biāo)公差的尺寸，其公差等級(jí)同理可取IT13，精車加工余量亦可以取1.5，那么粗車的加工余量=90701.5=18.5。各外圓表面的工序間余量，工序尺寸及公差如表95所示。表

28、9-5 減速器低速軸的加工尺寸 （單位/mm）加工表面工序名稱工序間余量工序能達(dá)到的公差等級(jí)及其標(biāo)準(zhǔn)公差值最大極限尺寸工序尺寸及公差軸頸A、B磨削0.16IT6（0.019）60.0360（m6）半精車0.61IT8（0.046）60.1960.19粗車34.2IT10(0.12)60.860.8外圓D精車0.63IT9（0.074）69.9770（ f9）粗車24.4IT10（0.12）70.670.6外圓E精車0.638IT7（0.03）80.06280（p7 ）粗車14.3IT10（0.12）80.780.7外圓G精車0.568IT7（0.03）55.03250（k7）粗車39.4IT

29、10（0.12）55.655.6外圓70精車1.5IT13（0.46）7070粗車23.5IT 14（0.74）71.571.5外圓90精車1.5IT13（0.54）9090粗車3.5IT14（0.87）91.591.56估算時(shí)間定額表96列出了此減速器低速軸零件分別用技術(shù)測(cè)定法和經(jīng)驗(yàn)估工法估算得出的時(shí)間定額。其中技術(shù)測(cè)定法所列數(shù)據(jù)普遍偏緊，適用于生產(chǎn)穩(wěn)定，工具設(shè)備齊全，生產(chǎn)管理較完善，勞動(dòng)效率較高的情況。經(jīng)驗(yàn)估工法中，由操作工估計(jì)的數(shù)據(jù)普遍偏松，這是由于他們較多地從單件生產(chǎn)的角度考慮，過于穩(wěn)妥。由生產(chǎn)計(jì)劃部門的估工人員估算的數(shù)據(jù)常在上述兩者之間，因各廠的具體情況不同而異。因此，如何制訂出真正

30、合理的，能夠調(diào)動(dòng)各方面的積極性和確保生產(chǎn)發(fā)展的時(shí)間定額，決不是一個(gè)容易的問題，特別是初學(xué)者更應(yīng)充分考慮各種有關(guān)因素，認(rèn)真分析后才作決定。表9-6 減速器低速軸的工時(shí)定額工序號(hào)工 序 內(nèi) 容工 時(shí) 定 額 （ 分 鐘 ）技術(shù)測(cè)定估算值某廠操作工估計(jì)值某廠定額員估計(jì)值1圓鋼下料2230302打中心孔3.560303粗車外圓354正 火按零件重量計(jì)價(jià)，一般不估算單件工時(shí)5精車外圓1560606銑鍵槽3090407磨外圓2060308鉆孔和攻絲182015共 計(jì)143.53202057編制機(jī)械加工工藝規(guī)程由于此減速器低速軸年產(chǎn)量才500件，屬于小批生產(chǎn)。在生產(chǎn)管理較完善的工廠一般可編制如表97的比較詳

31、細(xì)的機(jī)械加工過程工藝卡片。表97 減速器低速軸機(jī)械加工工藝過程工序號(hào)工序內(nèi)容工 序 簡(jiǎn) 圖設(shè)備1圓鋼下料95×380鋸床2兩端鉆A型5中心孔立鉆Z5353第一次安裝：1粗車91.5外圓、長(zhǎng)156；2粗車80.7外圓、長(zhǎng)136；3粗車70.6外圓，保證80.7、長(zhǎng)78；4粗車60.8外圓，保證70.6，長(zhǎng)21。C6132車床第二次安裝：調(diào)頭1粗車71.5外圓，保證91.5，長(zhǎng)14；2粗車60.8外圓，保證91.5左端至71.5右端長(zhǎng)88；3粗車55.6外圓，保證60.8外圓長(zhǎng)72。4正 火5第一次安裝：1車端面，保證長(zhǎng)134；2鉆B型5中心孔。C6132車床 第二次安裝：調(diào)頭1車端面，

32、控制全長(zhǎng)376；2鉆C型M16中心孔，尺寸如零件圖所示，螺紋不攻。第三次安裝：調(diào)頭1精車90外圓；2.精車80外圓及軸肩端面；3.精車70外圓軸肩端面；4.半精車60.19外圓；5切槽（按圖紙要求）；6倒角（按圖紙要求）。第四次安裝：調(diào)頭1精車70保證長(zhǎng)度尺寸10；2半精車60.19保證長(zhǎng)度844精車55 （按圖紙尺寸）5倒角（按圖紙尺寸。）61銑寬240.055鍵槽2銑寬180.05鍵槽立式銑床7第一次安裝：磨60外圓外圓磨床第二次安裝：掉頭磨60外圓81鉆孔6深10；2攻M16螺紋9按圖紙要求檢驗(yàn)9. 4.2法蘭端蓋零件機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)法蘭端蓋零件屬于盤套類零件，如圖9-11所示。本零件的

33、底板為 的正方形，它的周邊不需要加工，其精度直接由鑄造保證，底板上有四個(gè)均勻分布的通孔9，其作用是將法蘭盤與其他零件相連接，外圓面60d11是與其他零件相配合的基孔制的軸，內(nèi)圓面47J8是與其他零件相配合的基軸制的孔。它們的Ra均為3.2，本零件的精度要求較低。可以采用一般加工工藝完成。圖9-11 法蘭端蓋1毛坯選擇根據(jù)法蘭端蓋的結(jié)構(gòu)分析，毛坯應(yīng)通過鑄造獲得，材料為HTI00。法蘭端蓋的鑄造工藝過程從略。2定位基準(zhǔn)的選擇及工藝過程的分析外圓面與正方形底板的相對(duì)位置可由鑄造時(shí)采用整模造型而不會(huì)產(chǎn)生大的偏差。由于本零件精度要求較低，只要選擇好定位基準(zhǔn)，則只須采用粗車半精車即可完成車削加工，因此，可

34、以采用鑄造車削畫線鉆孔檢驗(yàn)的工藝路線。3定位基準(zhǔn)的選擇可按如下方法：（1）以60d11的外圓面為粗基準(zhǔn)，加工底板的底平面；（2）以底板加工好的底平面和不須加工的側(cè)面為精基準(zhǔn)（實(shí)質(zhì)上是60d11的軸線為精基準(zhǔn)），即以四爪卡盤（校正）和底平面定位并夾緊，將工序集中在一起，在一次安裝中把所有需要車削加工的表面都加工出來，這樣符合了基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。（3）以60d11的外圓面的軸線為基準(zhǔn)劃線，找出孔 4一9、2一2的中心位置，即可鉆出上述小孔。4制訂機(jī)械加工工藝過程單件小批量生產(chǎn)法蘭端蓋的機(jī)械加工工藝過程詳見表9-8。表9-8 單件小批生產(chǎn)法蘭端蓋的工藝過程工序號(hào)工序名稱工 序 內(nèi) 容加 工 簡(jiǎn) 圖設(shè) 備

35、1鑄造鑄造毛坯，尺寸如簡(jiǎn)圖所示；清理鑄件。2車削車 80 ×80底平面，保證總長(zhǎng)尺寸 26；1車60端面，保證尺寸 23；2車60d11及 80 × 80底板的上端面，保證尺寸15；3鉆20通孔；鏜20孔，至22；1鏜22至40，保證尺寸 3；2鏜40至47J8保證 15.5；3倒角1×45°。3鉗工按圖紙要求劃49及22孔的加工線平臺(tái)4鉆孔根據(jù)劃線找正安裝，鉆 49及22孔立式鉆床5檢驗(yàn)按圖紙要求，檢測(cè)零件9. 5 計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介隨著機(jī)械制造生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展及多品種、小批量生產(chǎn)的要求，特別是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)及制造系統(tǒng)向集成化、智能化方向的發(fā)展，傳統(tǒng)

36、的工藝設(shè)計(jì)方法已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足要求。計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)程設(shè)計(jì)（Computer Aided Process Planning，簡(jiǎn)稱CAPP）也應(yīng)運(yùn)而生。CAPP的基礎(chǔ)技術(shù)之一是成組技術(shù)。CAPP是通過向計(jì)算機(jī)輸入被加工零件的原始數(shù)據(jù)、加工條件和加工要求，由計(jì)算機(jī)進(jìn)行編碼、編程直至最后輸出優(yōu)化的工藝規(guī)程。9. 5.1成組技術(shù)（Group Technobey簡(jiǎn)稱 GT）9成組技術(shù)的基本概念將企業(yè)的多種產(chǎn)品、部件和零件，按一定的相似性準(zhǔn)則分類編組，并以這些組為基礎(chǔ)組織生產(chǎn)各個(gè)環(huán)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)多品種小批量生產(chǎn)，使產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造和管理的合理化的技術(shù)。在機(jī)械加工中，它是將多種零件按上述準(zhǔn)則分類以形成零件族（組）

37、，并對(duì)一個(gè)零件族設(shè)計(jì)一種工藝方法或工藝路線，使該族中的零件都能用該工藝方法和路線進(jìn)行加工。9. 5.1.2零件的分類編碼 用數(shù)字描述零件的幾何形狀、尺寸大小和工藝特征，即將零件的特征數(shù)字化。它是標(biāo)識(shí)零件相似性的手段。目前采用的零件分類編碼系統(tǒng)很多，其中德國(guó)的奧匹茲（Opitz）分類編碼系統(tǒng)應(yīng)用最廣。我國(guó)于1984年底制定了“機(jī)械零件編碼系統(tǒng)”（簡(jiǎn)稱JLBMl系統(tǒng)），如圖9-12所示。 圖912 JLBMl分類編碼系統(tǒng)該系統(tǒng)由功能名稱代碼、形狀及加工碼、輔助碼三部分共15個(gè)碼位組成，每一碼位均有10個(gè)特征項(xiàng)來描述零件的各種信息。系統(tǒng)的特點(diǎn)是零件類別按名稱類別矩陣劃分，便于檢索；碼位適中又有足夠的

38、描述信息的容量。各碼位及其特征項(xiàng)號(hào)的具體內(nèi)容可查閱機(jī)械制造工藝手冊(cè)。根據(jù)編碼系統(tǒng)，即可對(duì)所有零件進(jìn)行編碼，圖913給出了非回轉(zhuǎn)體零件座的編碼示例。圖913 非回轉(zhuǎn)體零件座的編碼示例9. 5.1.3成組工藝1劃分零件族（組）根據(jù)零件編碼劃分零件族（組）的方法主要有：（1）特征碼位法 特征碼位法是將對(duì)某種目的要求影響最大的碼位作為劃分零件組的依據(jù)，而不考慮那些影響不大的碼位。例如制造部門從加工要求的相似性出發(fā)，往往把影響最大的零件類別、外形、尺寸和材料等碼位作為特征碼位。如果采用奧匹茲系統(tǒng)，即將一、二、六、七等四個(gè)碼位相同的零件劃分為一組。根據(jù)這個(gè)規(guī)定，編碼為043603072、041103070、047023072的這三個(gè)零件可劃分為同一組。（2）碼域法 碼域法是將每個(gè)碼位上的特征碼規(guī)定一定的允許變動(dòng)范圍，凡零件的代碼在這個(gè)允許范圍內(nèi)的，就屬于這個(gè)零件組。例如可以規(guī)定某一組零件的第一碼位的特征碼只允許取0和1，第二碼位的特征碼只允許取0、1、2、3等。（3）特征位碼域法 在分組時(shí)，若采用特征碼位法，則