零件表面的加工方案-周后明

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機械加工工藝基礎

2§1切削加工工藝理論基礎;§2傳統(tǒng)切削加工方法；§3特殊表面的加工；§4零件表面的加工方案§5機械加工工藝過程;§6特種加工工藝基礎;§7數(shù)控加工技術;§8零件的結(jié)構(gòu)工藝性學習內(nèi)容3一、目的：保證質(zhì)量、提高生產(chǎn)率和經(jīng)濟性

1.將前面學過的各種加工方法歸納起來,進一步分析它們的具體應用；

2.學會針對具體情況靈活應用所學知識；二、方法：根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點、形狀大小、技術要求、材料性能、生產(chǎn)批量、設備現(xiàn)狀及經(jīng)濟性等進行分析，選擇合適的加工方法三、加工方案§4零件表面的加工方案4§4-1零件表面的精度等級及應用一、零件表面的精度

1、尺寸精度

2、形狀精度

3、位置精度

4、表面質(zhì)量二、精度等級的劃分及應用（見表4.1）5§4-2零件表面的切削加工方案一、外圓面切削加工

1.外圓面的精度要求可分為四類⑴低精度外圓面：次要零件的非配合面等

IT12~IT11；Ra=50~12.5μm⑵中等精度外圓面：與軸套配合的表面或重要軸上的非配合面等；

IT10~IT7、Ra=6.3~0.8μm⑶高精度外圓面：主軸頸、花鍵軸定心表面等

IT7~IT6；Ra=0.8~0.2μm⑷特別精密外圓面：精密機床主軸頸、塞規(guī)的主要表面等。IT5~IT2；Ra<0.2μm6

2、外圓面的加工方法（1）車削加工

a.粗車

b.精車

c.精細車（2）磨削加工

a.粗磨

b.精磨（3）精整、光整加工

a.研磨

b.超精加工§4-2零件表面的切削加工方案7

3、外圓面的常用加工方案方案⑴：粗車→半精車→精車

(適宜于不淬火、中精度的零件)

方案⑵：粗車→半精車→粗磨→精磨（適宜于中、高等級精度的零件)

方案⑶：粗車→半精車→粗磨→精磨→研磨→超精加工（適宜于特別精密的零件）方案⑷：粗車→半精車→精車→精細車（適宜于有色金屬及其合金的特別精密的零件）*說明：低精度要求則只需粗車即可§4-2零件表面的切削加工方案8§4-2零件表面的切削加工方案二、內(nèi)圓面(孔)的切削加工方案

1、孔的精度要求同外圓面,分為四類

2、內(nèi)圓面的常用加工方法主要有：鉆、擴、鉸、車、鏜、磨和拉及特種加工等9

3、孔按工藝特點分類：⑴非配合孔⑵回轉(zhuǎn)體上的孔⑶箱體、支架上的孔⑷深孔(細長孔)*說明：同一類孔的公差等級比軸低一級§4-2零件表面的切削加工方案10§4-2零件表面的切削加工方案珩磨IT5～6Ra0.04~1.25研磨IT5～6Ra0.008~0.63粗鏜IT12～13Ra5～20鉆IT10～13Ra5～80半精鏜IT10～11Ra2.5～10粗拉IT9～10Ra1.25～5擴IT9～13Ra1.25~40精鏜IT7～9Ra0.63～5粗磨IT9～11Ra1.25～10精拉IT7～9Ra0.16~0.63推IT6～8Ra0.08~1.25餃IT6～9Ra0.32~10金剛鏜IT5～7Ra0.16~1.25精磨IT7～8Ra0.08~0.63滾壓IT6～8Ra0.01~1.25手餃IT5Ra0.08~1.25孔的切削加工方案圖11三、平面加工

1、平面的基本切削加工方法有:

車、銑、刨、磨、拉、刮研和特種加工等

2、平面的精度要求可分為四類⑴低精度平面：非配合平面等

IT12~IT11；Ra50~12.5（粗刨、粗銑、粗車）⑵中等精度平面：如固定聯(lián)接平面等

IT10~IT8;Ra6.3~1.6（精刨、精銑）⑶高精度平面：如導向面和重要結(jié)合平面

IT8~IT6;Ra0.8~0.2（刮研）⑷特別精密平面：如精密測量工具的工作平面等，IT6~IT5;Ra0.1~0.01（研磨）§4-2零件表面的切削加工方案12

3、各種加工方法適用情況⑴車：一般在加工內(nèi)外圓面時,加工端面(都是小平面)，保證垂直度⑵刨：窄長平面；單件小批量⑶銑：寬大平面；大批量⑷磨：精密鑄、鍛件及淬火件等難加工平面⑸拉：大批量生產(chǎn)⑹刮研：單件小批§4-2零件表面的切削加工方案13§4-2零件表面的切削加工方案平面典型加工方案拋光Ra0.008?1.25研磨IT5～6Ra0.008?0.63精密磨IT5～6Ra0.04?0.32半精銑IT8～11Ra2.5?10精銑IT6～8Ra0.63～5高速精銑IT6～7Ra0.16?1.25導軌磨IT6Ra0.16?1.25精磨IT6～8Ra0.16?1.25寬刀精刨IT6Ra0.16?1.25粗磨IT8～10Ra1.25?10精刨IT6～8Ra0.63～5半精刨IT8～11Ra2.5～10半精車IT8～11Ra2.5～10粗銑IT11～13Ra5～20粗刨IT11～13Ra5～20砂帶磨IT5～6Ra0.01?0.32金剛石車IT6Ra0.02?1.25刮研Ra0.04?1.25精車IT6～8Ra1.25～5粗車IT12～13Ra10～80精拉IT6～9Ra0.32～2.5粗拉IT10～11Ra5～2014四、成形面加工

如手柄、凸輪、螺紋、齒面等

1、加工方法：車、刨、插、拉、銑、磨等

2、成形方法：⑴軌跡法：刀尖的運動軌跡由縱向、橫向聯(lián)合進給法(雙手聯(lián)動)或靠模法來實現(xiàn)⑵成形法：成形刀具⑶展成法：用于齒面加工

3、齒輪加工方法：⑴銑齒：利用成形銑刀加工，屬于成形法加工⑵滾齒、插齒、剃齒、磨齒、珩齒和研齒屬于展成法加工⑶精鍛、精鑄齒輪----少無切削加工方法⑷特種加工方法（對于特殊材料的齒面）§4-2零件表面的切削加工方案15

4、螺紋加工方法⑴直徑較大的梯形螺紋及蝸桿蝸輪等模數(shù)螺紋

—銑螺紋，IT9~IT8；Ra6.3~3.2—車或銑螺紋后，表面淬火或滲碳，再進行磨螺紋，IT4~IT3；Ra0.8~0.2—磨螺紋后，再進行研磨，IT3；Ra0.1~0.05⑵直徑較小、精度要求不太高的內(nèi)、外螺紋

—攻螺紋（IT8~IT6；Ra3.2~1.6）或套螺紋⑶大批量直徑d<25mm的外螺紋

—搓螺紋，IT7~IT5；Ra1.6~0.8⑷傳動絲桿——滾螺紋，IT6~IT4；Ra0.8~0.2⑸難加工材料的螺紋

—特種加工方法，IT9~IT5；Ra1.6~0.1§4-2零件表面的切削加工方案16一、選擇加工方法和加工方案時應考慮的主要問題

1、目的：⑴保證質(zhì)量；⑵提高生產(chǎn)率；⑶經(jīng)濟性

2、問題的復雜性⑴不同零件的同一類表面，要考慮其尺寸大小、所處位置、批量大小而有區(qū)別⑵同一零件的同一表面,要考慮其生產(chǎn)批量、加工設備、生產(chǎn)組織等，而有不同的選擇⑶同一種零件的加工，實現(xiàn)的方法很多，也應視具體情況，而選擇不同的方案§4-3零件表面加工方案的選擇17二、加工方案的選擇,應考慮

1.零件的技術要求

2.零件的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸大小

3.零件的生產(chǎn)批量例如：加工孔，要求：IT7、Ra1.6~0.8

可采用以下不同的方案：⑴鉆→擴→粗鉸→精鉸——尺寸較小的孔

§4-3零件表面加工方案的選擇18⑵粗鏜(車)→半精鏜(車)→精鏜(車)——毛坯上鑄出或鍛出的孔*說明：

A.有位置度要求的箱體上的孔—鏜；無位置度要求的回轉(zhuǎn)體零件上的孔—車

B.多用于未淬火的鑄、鍛出的孔的加工,

特別適宜于有色金屬大孔的加工⑶粗鏜(車)→半精鏜(車)→磨

——適于淬火件的加工；不宜加工有色金屬⑷鉆(擴)→拉：僅適宜大批量生產(chǎn)§4-3零件表面加工方案的選擇19§5機械加工工藝過程一、常用名詞

1、生產(chǎn)過程：是將原材料變?yōu)槌善返娜^程

2、工藝過程：生產(chǎn)過程中最重要的部分,是直接改變生產(chǎn)對象的形狀、尺寸、相對位置和性質(zhì)，使其成為成品的全過程。

3、機械加工工藝過程：是用機械加工的方法完成的工藝過程?！?-1生產(chǎn)過程和工藝過程205.1.1機械加工工藝規(guī)程

215.1.2機械加工工藝規(guī)程設計原則1）以保證零件加工質(zhì)量，達到設計圖紙規(guī)定的各項技術要求為前提。2）工藝過程有較高的生產(chǎn)效率和較低的成本。3）充分考慮和利用現(xiàn)有生產(chǎn)條件，盡可能作到平衡生產(chǎn)。4）盡量減輕工人勞動強度，保證安全生產(chǎn)，創(chuàng)造良好、文明勞動條件。5）積極采用先進技術和工藝，減少材料和能源消耗，并應符合環(huán)保要求。機械加工工藝規(guī)程設計原則225.1.3制定工藝規(guī)程所需原始資料制定機械加工工藝規(guī)程所需原始資料產(chǎn)品的驗收質(zhì)量標準產(chǎn)品的全套裝配圖及零件圖產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領及生產(chǎn)類型零件毛坯圖及毛坯生產(chǎn)情況本廠（車間）的生產(chǎn)條件各種有關手冊、標準等技術資料國內(nèi)外先進工藝及生產(chǎn)技術的發(fā)展與應用情況235.1.4機械加工工藝規(guī)程設計步驟機械加工工藝規(guī)程設計步驟1．閱讀裝配圖和零件圖

了解產(chǎn)品的用途、性能和工作條件，熟悉零件在產(chǎn)品中的地位和作用，明確零件的主要技術要求。2．工藝審查

審查圖紙上的尺寸、視圖和技術要求是否完整、正確、統(tǒng)一，分析主要技術要求是否合理、適當，審查零件結(jié)構(gòu)工藝性。3．熟悉或確定毛坯

確定毛坯的依據(jù)是零件在產(chǎn)品中的作用、零件本身的結(jié)構(gòu)特征與外形尺寸、零件材料工藝特性以及零件生產(chǎn)批量等。常用的毛坯種類有鑄件、鍛件、焊接件、沖壓件、型材等，其特點及應用見表5-4。245.1.4機械加工工藝規(guī)程設計步驟表5-4各類毛坯的特點及適用范圍

毛坯種類制造精度（IT）加工余量原材料工件尺寸工件形狀機械性能適用生產(chǎn)類型型材型材焊接件砂型鑄造自由鍛造普通模鍛鋼模鑄造精密鍛造壓力鑄造熔模鑄造沖壓件粉末冶金件

工程塑料件

13級以下13級以下11～1510～128～118～117～108～107～9

9～11大一般大大一般較小較小小很小小很小

較小各種材料鋼

材鑄鐵,鑄鋼,青銅鋼材為主鋼,鍛鋁,銅等鑄鋁為主鋼材,鍛鋁等鑄鐵,鑄鋼,青銅鑄鐵,鑄鋼,青銅鋼鐵,銅,鋁基材料工程塑料小型大、中型各種尺寸各種尺寸中、小型中、小型小型中、小型小型為主各種尺寸中、小尺寸

中、小尺寸簡單較復雜復雜較簡單一般較復雜較復雜復雜復雜復雜較復雜復雜較好有內(nèi)應力差好好較好較好較好較好好一般

一般各種類型單件單件小批單件小批中、大批量中、大批量大批量中、大批量中、大批量大批量中、大批量

中、大批量255.1.4機械加工工藝規(guī)程設計步驟4.選擇定位基準（見5.2節(jié)）5.擬定加工路線（見5.3節(jié)）6.確定滿足各工序要求的工藝裝備包括機床、夾具、刀具、量具、輔具等。工藝裝備的選擇在滿足零件加工工藝的需要和可靠地保證零件加工質(zhì)量的前提下，應與生產(chǎn)批量和生產(chǎn)節(jié)拍相適應，并應充分利用現(xiàn)有條件，以降低生產(chǎn)準備費用。對必須改裝或重新設計的專用或成組工藝裝備，應在進行經(jīng)濟性分析和論證的基礎上提出設計任務書。26確定各工序加工余量，計算工序尺寸和公差（見5.4，5.5節(jié)）確定切削用量（見3.6節(jié)）確定時間定額（見5.7.1節(jié)）編制數(shù)控加工程序（對數(shù)控加工）評價工藝路線

對所制定的工藝方案應進行技術經(jīng)濟分析，并應對多種工藝方案進行比較，或采用優(yōu)化方法，以確定出最優(yōu)工藝方案（見5.6.3節(jié)）。12.填寫或打印工藝文件5.1.4機械加工工藝規(guī)程設計步驟27§5-1生產(chǎn)過程和工藝過程二、機械加工工藝過程的組成

工藝過程含若干個工序，工序包含工步、走刀和安裝等

1、工序：指一個（或一組）工人，在一個工作地，對一個（或同時對幾個）工件所連續(xù)完成的那一部分工藝過程

2、工步：在加工表面和加工工具不變的情況下，所連續(xù)完成的那一部分工序28

3、走刀：指每一次切削

4、安裝：指工件在一次裝夾中所完成的那一部分工序§5-1生產(chǎn)過程和工藝過程29§5-2工件的安裝與夾具一、工件的定位：

指確定工件在機床上或夾具中占有正確位置的過程。

（一）六點定位原理指用一定規(guī)律分布的六個支承點限制六個自由度而實現(xiàn)定位的原理。

1、物體的六個自由度。302、工件的六點定位

§5-2工件的安裝與夾具2、物體的六點定位31

（二）工件的定位方式及種類

⑴完全定位：指限制六個自由度§5-2工件的安裝與夾具32

⑵不完全定位：

指在滿足加工要求的前提下，工件限制的自由度少于六個。

§5-2工件的安裝與夾具33⑶

欠定位：該限制的自由度沒有得到限制稱欠定位⑷過定位：工件的自由度被設置的定位元件重復限制的定位方式§5-2工件的安裝與夾具34§5-2工件的安裝與夾具*定位分析舉例：例1：定位套定位例2：定位銷定位35

例3：V形塊定位例4：例5：§5-2工件的安裝與夾具36

例6：三爪卡盤定位§5-2工件的安裝與夾具37二、夾具常識

1、工件的安裝方法

⑴直接在機床工作臺或花盤上安裝⑵使用夾具安裝

2、夾具的分類

⑴通用夾具⑵專用夾具⑶通用可調(diào)夾具和成組夾具⑷組合夾具§5-2工件的安裝與夾具38

3、夾具上自由度的限制舉例分析

4、夾具的組成

⑴定位裝置⑵夾緊裝置⑶導向元件⑷夾具體§5-2工件的安裝與夾具39三、正確理解和分清“定位”與“夾緊”的概念

⑴定位是靠工件上的定位基準面始終與夾具上的定位支承點保持緊密接觸(或配合)來實現(xiàn)的,與夾緊無關；⑵夾緊是工件在外力作用下,仍能保持其正確位置。夾緊必須是在定位已確定的前提下進行例如：磨床上用電磁工作臺定位工件磨平面§5-2工件的安裝與夾具40§5-3基準及其選擇原則在零件制造過程中，用來確定工件上幾何要素的幾何關系所依據(jù)的那些點、線、面稱為基準。一、基準的分類1、設計基準在零件圖上用以確定其它點、線、面位置的基準，稱為設計基準。例如軸套零件，各外圓和內(nèi)孔的設計基準是零件的軸心線，端面A是端面B、C的設計基準，內(nèi)孔的軸線是外圓徑向跳動的基準。

41§5-3基準及其選擇原則2、工藝基準所謂工藝基準是在加工、測量和裝配時所使用的基準，用來確定加工工序中的加工表面、加工后及裝配時的尺寸、形狀、位置的基準。工藝基準按不同的用途可分為工序基準、定位基準、測量基準、裝配基準

工序基準在工序圖上，用來確定本工序所加工表面加工后的尺寸、位置的基準，稱為工序基準。

42§5-3基準及其選擇原則定位基準在加工時用作定位的基準。它是工件上與夾具定位元件直接接觸的點、線、面。用夾具裝夾時，定位基準就是工件與夾具定位元件相接觸的面43§5-3基準及其選擇原則測量基準在測量零件已加工表面的尺寸和位置時所采用的基準

44§5-3基準及其選擇原則裝配基準裝配時用來確定零件或部件在產(chǎn)品中的相對位置所采用的基準45§5-3基準及其選擇原則二、定位基準的選擇原則

使用未經(jīng)機械加工表面作為定位基準，稱為粗基準。零件上根據(jù)機械加工工藝需要而專門設計的定位基準。如用作軸類零件定位的頂尖孔，用作殼體類零件定位的工藝孔或工藝凸臺（圖5-1）等。粗基準使用經(jīng)過機械加工表面作為定位基準，稱為精基準。精基準附加基準46§5-3基準及其選擇原則工藝凸臺A向A圖5-1小刀架上的工藝凸臺47§5-3基準及其選擇原則1、粗基準的選擇原則a）b）c）◆保證相互位置要求原則——如果首先要求保證工件上加工面與不加工面的相互位置要求，則應以不加工面作為粗基準?！粲嗔烤鶆蚍峙湓瓌t——如果首先要求保證工件某重要表面加工余量均勻時，應選擇該表面的毛坯面作為粗基準。粗基準選擇比較48§5-3基準及其選擇原則圖5-3床身粗基準選擇比較工序1工序1工序2工序2

◆便于工件裝夾原則——要求選用的粗基準面盡可能平整、光潔，且有足夠大的尺寸，不允許有鍛造飛邊、鑄造澆、冒口或其它缺陷。也不宜選用鑄造分型面作粗基準。49§5-3基準及其選擇原則◆粗基準一般不得重復使用原則

50§5-3基準及其選擇原則2、精基準的選擇原則主軸箱零件精基準選擇

◆基準重合原則——選用被加工面設計基準作為精基準◆統(tǒng)一基準原則——當工件以某一表面作精基準定位，可以方便地加工大多數(shù)（或全部）其余表面時，應盡早將這個基準面加工出來，并達到一定精度，以后大多數(shù)（或全部）工序均以它為精基準進行加工51§5-3基準及其選擇原則

在實際生產(chǎn)中，經(jīng)常使用的統(tǒng)一基準形式有：

1）軸類零件常使用兩頂尖孔作統(tǒng)一基準；

2）箱體類零件常使用一面兩孔（一個較大的平面和兩個距離較遠的銷孔）作統(tǒng)一基準；

3）盤套類零件常使用止口面（一端面和一短圓孔）作統(tǒng)一基準；

4）套類零件用一長孔和一止推面作統(tǒng)一基準。

采用統(tǒng)一基準原則好處：

1）有利于保證各加工表面之間的位置精度；

2）可以簡化夾具設計，減少工件搬動和翻轉(zhuǎn)次數(shù)。

★注意：采用統(tǒng)一基準原則常常會帶來基準不重合問題。此時，需針對具體問題進行具體分析，根據(jù)實際情況選擇精基準。52§5-3基準及其選擇原則◆互為基準原則軸徑軸徑錐孔圖5-8主軸零件精基準選擇【例】主軸零件精基準選擇（圖5-8）◆自為基準原則

【例】床身導軌面磨削加工（圖5-9）圖5-9導軌磨削基準選擇53§5-3基準及其選擇原則◆便于裝夾原則——所選擇的精基準，應能保證工件定位準確、可靠，并盡可能使夾具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便。54§5-4機械加工工藝過程的制定一、機械加工工藝過程制定的步驟及內(nèi)容1、擬訂加工工藝路線研究零件圖樣及技術要求，擬訂零件的加工方法、加工方案及工藝路線。2、安排好加工工序（1）選擇毛坯類型（2）安排好切削加工工序確定主要表面加工方案和步驟確定主要粗、精基準555.3.2加工順序的安排

先基準后其他——先加工基準面，再加工其他表面

先面后孔——有兩層含義：