1、第六章第六章 機械加工工藝過程的基本知識機械加工工藝過程的基本知識1 基本概念基本概念一、工藝過程一、工藝過程 直接改變原材料（或毛坯）的形狀、尺寸或直接改變原材料（或毛坯）的形狀、尺寸或性能，使之變?yōu)槌善返倪^程，稱為工藝過程。性能，使之變?yōu)槌善返倪^程，稱為工藝過程。二、工序二、工序 工序的定義中表明只要工序的定義中表明只要“工作地點工作地點”、“工工件件”、“連續(xù)加工連續(xù)加工”這三個條件任一個發(fā)生變化，這三個條件任一個發(fā)生變化，就不是同一個工序。就不是同一個工序。 在在一個工作地點一個工作地點對對一個或一組工件一個或一組工件所所連續(xù)加連續(xù)加工完成工完成的那部分工藝過程，稱為工序。的那部分工藝

2、過程，稱為工序。例如：圖示半聯(lián)軸器的加工可分為三個工序。例如：圖示半聯(lián)軸器的加工可分為三個工序。工序工序I：在車床上車外圓，車端面，鏜孔和內(nèi)孔倒角；：在車床上車外圓，車端面，鏜孔和內(nèi)孔倒角；工序工序：在鉆床上鉆：在鉆床上鉆6個個20孔；孔；工序工序：在插床上插鍵槽。：在插床上插鍵槽。 工序?qū)嶋H是對工藝過程工序?qū)嶋H是對工藝過程的進一步細分。工序本身再的進一步細分。工序本身再進一步細分，又可分成進一步細分，又可分成“安安裝裝”。三、安裝三、安裝 工件在一次裝夾中所完成的那部分工序內(nèi)容，工件在一次裝夾中所完成的那部分工序內(nèi)容，稱為安裝。稱為安裝。安裝安裝：用三瓜卡盤夾住用三瓜卡盤夾住102外圓，車端

3、面外圓，車端面C，鏜內(nèi)孔，鏜內(nèi)孔60，內(nèi)孔倒角，車內(nèi)孔倒角，車223外圓；外圓；例如：工序例如：工序I：在車床上車外：在車床上車外 圓，車端面，錐孔圓，車端面，錐孔和內(nèi)孔倒角；可分以下兩個安裝。和內(nèi)孔倒角；可分以下兩個安裝。四、生產(chǎn)類型四、生產(chǎn)類型 依據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)劃分的生產(chǎn)過程，稱為生產(chǎn)類依據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)劃分的生產(chǎn)過程，稱為生產(chǎn)類型。生產(chǎn)綱領(lǐng)是指某工廠一年制造的合格產(chǎn)品數(shù)型。生產(chǎn)綱領(lǐng)是指某工廠一年制造的合格產(chǎn)品數(shù)量稱為（即年產(chǎn)量）。量稱為（即年產(chǎn)量）。安裝安裝：調(diào)頭用三爪卡盤夾調(diào)頭用三爪卡盤夾住住223外圓，車端面外圓，車端面A和和B，車內(nèi)孔倒角。車內(nèi)孔倒角。生產(chǎn)類型可大致按下表劃分為：生產(chǎn)類型可大

4、致按下表劃分為：大量生產(chǎn)大量生產(chǎn)大批生產(chǎn)大批生產(chǎn)中批生產(chǎn)中批生產(chǎn)小批生產(chǎn)小批生產(chǎn)成批生產(chǎn)成批生產(chǎn)單件生產(chǎn)單件生產(chǎn)大批大量生產(chǎn)大批大量生產(chǎn) 成批生產(chǎn)成批生產(chǎn)單件小批生產(chǎn)單件小批生產(chǎn) 多品種小批量生產(chǎn)：從一年里看是大批量生多品種小批量生產(chǎn)：從一年里看是大批量生產(chǎn)，從短時間產(chǎn)，從短時間 (幾天幾十天幾天幾十天) 看是小批量生產(chǎn)?？词切∨可a(chǎn)。這是目前常見的生產(chǎn)類型，它需要高水平的現(xiàn)代這是目前常見的生產(chǎn)類型，它需要高水平的現(xiàn)代管理體系，先進的制造設(shè)備。管理體系，先進的制造設(shè)備。2 工件的安裝和夾具工件的安裝和夾具 安裝即裝夾工件，安裝即裝夾工件，它直接影響工件的尺寸精它直接影響工件的尺寸精度、位置精

5、度和形狀精度度、位置精度和形狀精度。一、工件的安裝方式一、工件的安裝方式1. 直接找正安裝直接找正安裝 利用量具（劃針、百利用量具（劃針、百分表、人的眼睛等）在機分表、人的眼睛等）在機床上直接找正工件的某個床上直接找正工件的某個表面，或在工件上事先劃表面，或在工件上事先劃線，找正劃線來確定工件線，找正劃線來確定工件是否處于正確的位置。是否處于正確的位置。 找正面或劃線就是定位找正面或劃線就是定位基準(zhǔn)；基準(zhǔn)； 找正費時，效率低，主要用于單件小批生找正費時，效率低，主要用于單件小批生產(chǎn)，使用的夾具多為通用夾具。產(chǎn)，使用的夾具多為通用夾具。特點：特點： 找正精度（定位精度）可找正精度（定位精度）可高

6、可低，取決于量儀和工人高可低，取決于量儀和工人;2. 專用夾具安裝專用夾具安裝 工件安裝在為其加工專門工件安裝在為其加工專門設(shè)計和制造的夾具中。設(shè)計和制造的夾具中。專用夾具專用夾具通用夾具通用夾具 夾具分夾具分特點：不需找正，效率高，投資大，適應(yīng)性差。特點：不需找正，效率高，投資大，適應(yīng)性差。二、夾具簡介二、夾具簡介夾具體等夾具體等導(dǎo)向元件導(dǎo)向元件夾緊機構(gòu)夾緊機構(gòu)定位元件定位元件組成部分組成部分夾具主要夾具主要 三、工件安裝原理三、工件安裝原理 工件安裝過程實質(zhì)是工件在夾具（或機床）工件安裝過程實質(zhì)是工件在夾具（或機床）上上定位和夾緊定位和夾緊的過程。的過程。定位：定位：加工前加工前使工件在夾

7、具（或機床）上占有一使工件在夾具（或機床）上占有一個正確的位置。個正確的位置。夾緊：對定位的工件施加力，使其在加工中能保夾緊：對定位的工件施加力，使其在加工中能保持正確的位置。持正確的位置。 工件定位的實質(zhì)工件定位的實質(zhì)就是限制工件的自由度，所就是限制工件的自由度，所以工件定位的原理就是六點定位原理。以工件定位的原理就是六點定位原理。1. 六點定位原理六點定位原理 物體在空間無約束狀態(tài)下物體在空間無約束狀態(tài)下共有六個自由度。共有六個自由度。Z Y X 三三個個移移動動自自由由度度Z Y X 三三個個移移動動自自由由度度六點定位原理：用設(shè)想的六點定位原理：用設(shè)想的 6 個個(或或3、4、5)支承

8、點，分別支承點，分別限制工件的限制工件的 6個個(或或3、4、5)自由度。自由度。Z YX ：限制限制 大平面(三個支承點)大平面(三個支承點)Z Y ：限制限制 窄平面(兩個支承點)窄平面(兩個支承點)X ：限制限制 止推面(一個支承點)止推面(一個支承點) 加工中具體要限制幾個自由度，應(yīng)根據(jù)加加工中具體要限制幾個自由度，應(yīng)根據(jù)加工要求而定。定位時有以下四種情況：工要求而定。定位時有以下四種情況：欠定位欠定位過(超)定位過(超)定位不完全定位不完全定位完全定位完全定位六點定位：六點定位： 用六個支承，限制了六個用六個支承，限制了六個獨立的自由度的定位，稱為完獨立的自由度的定位，稱為完全定位。

9、全定位。 沒有完全限制六個獨立的沒有完全限制六個獨立的自由度的定位，稱為不完全定自由度的定位，稱為不完全定位。位。 沒有限制應(yīng)沒有限制應(yīng)該限制的自由度該限制的自由度的定位，稱為欠的定位，稱為欠定位。欠定位必定位。欠定位必須避免。須避免。 同一個自由度，被兩同一個自由度，被兩個以上的支承重復(fù)限制，個以上的支承重復(fù)限制，稱為過稱為過(超超)定位。定位。Z Y X ：前前頂頂尖尖限限制制Y Z )(：限限制制短短三三爪爪Z Y ：后后頂頂尖尖限限制制 基準(zhǔn)：在零件的設(shè)計和制造過程中，要確基準(zhǔn)：在零件的設(shè)計和制造過程中，要確定一些點、線或面的位置，必須以一些指定的定一些點、線或面的位置，必須以一些指定

10、的點、線或面作為依據(jù)，這些作為依據(jù)的點、線點、線或面作為依據(jù)，這些作為依據(jù)的點、線或面稱為基準(zhǔn)?；蛎娣Q為基準(zhǔn)。2. 定位基準(zhǔn)定位基準(zhǔn)零件的設(shè)計和制造過程中有兩類基準(zhǔn)：零件的設(shè)計和制造過程中有兩類基準(zhǔn)：設(shè)計基準(zhǔn)設(shè)計基準(zhǔn)工藝基準(zhǔn)工藝基準(zhǔn):裝配基準(zhǔn)裝配基準(zhǔn)測量基準(zhǔn)測量基準(zhǔn)定位基準(zhǔn)定位基準(zhǔn)工件在機床或工件在機床或夾具定位時所夾具定位時所依據(jù)的基準(zhǔn)。依據(jù)的基準(zhǔn)。 定位基準(zhǔn)的作用：主要用于保證尺寸精度定位基準(zhǔn)的作用：主要用于保證尺寸精度和位置精度。因此定位基準(zhǔn)應(yīng)從有位置要求的和位置精度。因此定位基準(zhǔn)應(yīng)從有位置要求的表面中選擇。表面中選擇。 定位基準(zhǔn)的選擇定位基準(zhǔn)的選擇定位基準(zhǔn)又分為：定位基準(zhǔn)又分為：粗基準(zhǔn)

11、粗基準(zhǔn)以未加工過的毛坯面為定位基準(zhǔn)。以未加工過的毛坯面為定位基準(zhǔn)。精基準(zhǔn)精基準(zhǔn)以已加工過的工件表面為定位基準(zhǔn)。以已加工過的工件表面為定位基準(zhǔn)。A. 粗基準(zhǔn)選擇原則粗基準(zhǔn)選擇原則a. 選擇不加工的表面作選擇不加工的表面作粗基準(zhǔn)粗基準(zhǔn)b. 選擇要求加工余量均勻的選擇要求加工余量均勻的表面作粗基準(zhǔn)。表面作粗基準(zhǔn)。c. 對所有表面都要加工的零對所有表面都要加工的零件，應(yīng)選擇余量和公差最小件，應(yīng)選擇余量和公差最小的表面作粗基準(zhǔn)作粗基準(zhǔn)。的表面作粗基準(zhǔn)作粗基準(zhǔn)。d. 選擇光潔、平整、面積足選擇光潔、平整、面積足夠大的表面作粗基準(zhǔn)。夠大的表面作粗基準(zhǔn)。e. 粗基準(zhǔn)在加工的同一方向上盡可能只使用一次。粗基準(zhǔn)在

12、加工的同一方向上盡可能只使用一次。A. 精基準(zhǔn)選擇原則精基準(zhǔn)選擇原則a. 基準(zhǔn)重合原則基準(zhǔn)重合原則: 盡可能選用設(shè)計基準(zhǔn)作為定位盡可能選用設(shè)計基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)，以避免基準(zhǔn)不重合誤差?；鶞?zhǔn)，以避免基準(zhǔn)不重合誤差。 例：在某道工序中加工例：在某道工序中加工 A孔，已知工件的上孔，已知工件的上下平面在上道工序中已加工完成。下平面在上道工序中已加工完成。 基準(zhǔn)重合：基準(zhǔn)重合：加工加工A孔的最孔的最大位置尺寸誤大位置尺寸誤差差=0.05=0.1mm。 基準(zhǔn)不重合：基準(zhǔn)不重合：A孔定位的位置受到孔定位的位置受到4500.05尺寸的影響。尺寸的影響。450.75300=150.75 需要保證的尺寸需要保證的

13、尺寸150的的變化范圍變化范圍 150.75149.25=1.5mm 假設(shè)假設(shè)A孔本工序的位置孔本工序的位置尺寸加工到尺寸加工到300，沒有加工，沒有加工誤差。誤差。449.25300=149.25由前道工序引起的最大的定位誤差：由前道工序引起的最大的定位誤差： 定位定位0.75mm1.5mm 再考慮再考慮A孔尺寸孔尺寸300本身加工的誤差，本身加工的誤差，450.75299.95=150.8449.25300.05=149.2 150.8149.2=1.6mm 基準(zhǔn)重合只有加工誤差基準(zhǔn)重合只有加工誤差,沒有定位誤差沒有定位誤差(定位定位0) 。 =加工加工定位定位 基準(zhǔn)不重合即有加工誤差，又

14、有定位誤差。基準(zhǔn)不重合即有加工誤差，又有定位誤差。 =加工加工定位定位必須使用基準(zhǔn)不重合時的措施必須使用基準(zhǔn)不重合時的措施增大設(shè)計公差增大設(shè)計公差減小本工序公差減小本工序公差b. 基準(zhǔn)同一原則：有位置精度要求的一些表面加基準(zhǔn)同一原則：有位置精度要求的一些表面加工時，盡可能選用同一的定位基準(zhǔn)。工時，盡可能選用同一的定位基準(zhǔn)。例：軸的外圓表面加工。例：軸的外圓表面加工。 基準(zhǔn)同一原則的優(yōu)點，易保證零件的位置精基準(zhǔn)同一原則的優(yōu)點，易保證零件的位置精度要求，簡化了專用夾具的設(shè)計、制造。度要求，簡化了專用夾具的設(shè)計、制造。3 機加工工藝規(guī)程的制定機加工工藝規(guī)程的制定 零件機加工工藝規(guī)程就是零件加工的方法

15、零件機加工工藝規(guī)程就是零件加工的方法和實施步驟。制定零件機加工工藝規(guī)程的過程，和實施步驟。制定零件機加工工藝規(guī)程的過程，就是一個填寫就是一個填寫“機械加工工藝過程卡片機械加工工藝過程卡片”的過的過程。程。 怎樣制定零件機加工工藝規(guī)程，以下列典型怎樣制定零件機加工工藝規(guī)程，以下列典型零件為例逐步說明。零件為例逐步說明。一、零件的工藝分析一、零件的工藝分析1. 研究零件圖及其技術(shù)要求研究零件圖及其技術(shù)要求目的：熟悉零件的用途和工作條件。即零件的目的：熟悉零件的用途和工作條件。即零件的結(jié)構(gòu)、尺寸、精度、表面粗糙度、材料、結(jié)構(gòu)、尺寸、精度、表面粗糙度、材料、熱處理要求等。同時檢查設(shè)計的合理性。熱處理要

16、求等。同時檢查設(shè)計的合理性。結(jié)合實例結(jié)合實例用途：傳動軸，傳用途：傳動軸，傳遞運動和力矩。遞運動和力矩。軸上可以裝齒輪、軸上可以裝齒輪、軸承、皮帶輪等軸承、皮帶輪等傳動件。傳動件。結(jié)構(gòu)：臺階軸，有外圓、軸肩、鍵槽、退刀槽、結(jié)構(gòu)：臺階軸，有外圓、軸肩、鍵槽、退刀槽、倒角組成。倒角組成。主要表面的技術(shù)要求：主要表面的技術(shù)要求： 軸頸軸頸(外圓外圓)兩處，安裝軸承用。兩處，安裝軸承用。02. 004. 002. 004. 024 22IT7，Ra0.8， 0.02mm0014. 00014. 030 20IT6，Ra0.8， 0.02mm 安裝齒輪的外安裝齒輪的外圓兩處。圓兩處。 鍵槽兩處。鍵槽兩處

17、。 材料：材料：45鋼。傳動軸的常用材料是鋼。傳動軸的常用材料是45鋼、鋼、40Cr，材料的綜合機械性能好，價格便宜。，材料的綜合機械性能好，價格便宜。 熱處理要求：淬火熱處理要求：淬火4045HRC。 生產(chǎn)類型生產(chǎn)類型(數(shù)量數(shù)量)：單件小批生產(chǎn)。：單件小批生產(chǎn)。2. 工藝分析工藝分析工藝分析重點解決三個問題工藝分析重點解決三個問題: 加工方案選擇；加工方案選擇；精基準(zhǔn)選擇；精基準(zhǔn)選擇；熱處理工序安排。熱處理工序安排。 加工方案選擇：加工方案選擇：軸的四個外圓：軸的四個外圓：IT6、IT7；Ra0.8；淬火。；淬火。加工方案加工方案 粗車粗車半精車半精車粗磨粗磨精磨精磨淬火淬火 精基準(zhǔn)選擇：精

18、基準(zhǔn)選擇：本例中軸的設(shè)計基準(zhǔn)有兩個方向：本例中軸的設(shè)計基準(zhǔn)有兩個方向： 直徑方向以公共軸線為基準(zhǔn)；直徑方向以公共軸線為基準(zhǔn)； 長度方向以右端為基準(zhǔn)。長度方向以右端為基準(zhǔn)。 如果采用公共軸線作為精基準(zhǔn)，可以同時如果采用公共軸線作為精基準(zhǔn)，可以同時滿足基準(zhǔn)重合和基準(zhǔn)同一原則。所以采用兩端滿足基準(zhǔn)重合和基準(zhǔn)同一原則。所以采用兩端打中心孔來定位。打中心孔來定位。 熱處理工序安排熱處理工序安排機加工工藝過程中熱處理工序通常如下安排：機加工工藝過程中熱處理工序通常如下安排：毛坯毛坯粗加工粗加工半精加工半精加工精加工精加工退火或正火退火或正火調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)淬火淬火時效時效二、選擇毛坯二、選擇毛坯 選擇毛坯要根據(jù)零

19、件的工作條件、形狀、尺選擇毛坯要根據(jù)零件的工作條件、形狀、尺寸、批量、加工條件、價格等來決定。寸、批量、加工條件、價格等來決定。 常用的毛坯種類：鑄件、焊接件、鍛件、常用的毛坯種類：鑄件、焊接件、鍛件、沖壓件、型材等。沖壓件、型材等。 本例的傳動軸，各外圓直徑相差不大，加工本例的傳動軸，各外圓直徑相差不大，加工數(shù)量不多，選用型材最好?？紤]到切削余量選用數(shù)量不多，選用型材最好?？紤]到切削余量選用35圓鋼料。圓鋼料。三、擬定工藝路線三、擬定工藝路線 擬定工藝路線的內(nèi)容是合理安排零件各表面擬定工藝路線的內(nèi)容是合理安排零件各表面的加工工序內(nèi)容和工序之間的順序。的加工工序內(nèi)容和工序之間的順序。 擬定工藝

20、路線應(yīng)遵循以下四個原則。擬定工藝路線應(yīng)遵循以下四個原則。1. 基準(zhǔn)先行原則（基準(zhǔn)面先加工）基準(zhǔn)先行原則（基準(zhǔn)面先加工） 這條原則的含義：安排加工內(nèi)容時，應(yīng)先安這條原則的含義：安排加工內(nèi)容時，應(yīng)先安排加工精基準(zhǔn)面，為后續(xù)加工提供精基準(zhǔn)，保證排加工精基準(zhǔn)面，為后續(xù)加工提供精基準(zhǔn)，保證后續(xù)加工順利進行。后續(xù)加工順利進行。 因此，一般零件加工工藝中頭一、二道工因此，一般零件加工工藝中頭一、二道工序內(nèi)容主要是加工精基準(zhǔn)。序內(nèi)容主要是加工精基準(zhǔn)。2. 先主后次原則（先主后次原則（主要表面先加工？主要表面先加工？） 這條原則的含義：先考慮安排主要表面的加這條原則的含義：先考慮安排主要表面的加工，后考慮安排次

21、要表面的加工。注意不是先加工，后考慮安排次要表面的加工。注意不是先加工主要表面！工主要表面！ 主要表面是指：零件上重要的工作表面、主要表面是指：零件上重要的工作表面、裝配表面。裝配表面。 次要表面是指：零件上非重要的工作表次要表面是指：零件上非重要的工作表面等表面。鍵槽、螺釘孔面等表面。鍵槽、螺釘孔3. 粗、精加工分開原則（粗加工工序和精粗、精加工分開原則（粗加工工序和精加工工序分開）加工工序分開） 這樣做有利于機床、刀具、人員的合理使這樣做有利于機床、刀具、人員的合理使用和調(diào)配，有利于熱處理的安排。用和調(diào)配，有利于熱處理的安排。 但要注意不一定所有的零件都采用粗、精但要注意不一定所有的零件都

22、采用粗、精加工分開的原則。加工分開的原則。4. 先面后孔原則先面后孔原則 只針對箱體零件使用只針對箱體零件使用 這條原則的含義：先加工箱體零件上的平面，這條原則的含義：先加工箱體零件上的平面，后加工箱體零件上的孔。這樣可以簡化夾具設(shè)計后加工箱體零件上的孔。這樣可以簡化夾具設(shè)計制造，方便零件的找正。制造，方便零件的找正。 結(jié)合實例應(yīng)用以上各原則。傳動軸的加工結(jié)合實例應(yīng)用以上各原則。傳動軸的加工內(nèi)容有：內(nèi)容有：車兩端面、鉆中心孔、車兩端面、鉆中心孔、 粗車、半精車各外圓、粗車、半精車各外圓、 車退刀槽、倒角、車退刀槽、倒角、 銑鍵槽、銑鍵槽、 淬火、淬火、 粗磨、精磨各外圓。粗磨、精磨各外圓。工序

23、工序1 車兩端面，鉆中心孔。車兩端面，鉆中心孔。工序工序2 粗車、半精車各外圓。粗車、半精車各外圓。工序工序3 淬火。淬火。工序工序4 粗磨、精磨各外圓。粗磨、精磨各外圓?；鶞?zhǔn)基準(zhǔn)先行先行原則原則粗、粗、精加精加工分工分開原開原則則工序工序1 車兩端面，鉆中心孔。車兩端面，鉆中心孔。工序工序2 粗車、半精車各外圓。粗車、半精車各外圓。工序工序3 淬火。淬火。工序工序4 粗磨、精磨各外圓。粗磨、精磨各外圓。先安先安排主排主要表要表面面工序工序1 車兩端面，鉆中心孔。車兩端面，鉆中心孔。工序工序2 粗車、半精車各外圓，粗車、半精車各外圓，倒角，車退刀槽。倒角，車退刀槽。工序工序3 銑鍵槽。銑鍵槽。

24、工序工序5 粗磨、精磨各外圓。粗磨、精磨各外圓。后安后安排次排次要表要表面面工序工序4 淬火。淬火。工序工序1 車兩端面，鉆中心孔。車兩端面，鉆中心孔。工序工序2 粗車、半精車各外圓，粗車、半精車各外圓，倒角，車退刀槽。倒角，車退刀槽。工序工序3 銑鍵槽。銑鍵槽。工序工序6 粗磨、精磨各外圓。粗磨、精磨各外圓。工序工序4 淬火。淬火。工序工序5 修研中心孔。修研中心孔。工序工序7 檢驗。檢驗。去氧化皮，去氧化皮，糾正中心糾正中心孔的微量孔的微量變形。變形。 擬定工藝路線的同時還應(yīng)確定各工序所用擬定工藝路線的同時還應(yīng)確定各工序所用的機床、夾具、量具、刀具等。的機床、夾具、量具、刀具等。四、確定各工序加工余量、切削用量和工時定額。四、確定各工序加工余量、切削用量和工時定額。各工序中應(yīng)留的余量各工序中應(yīng)留的余量工序余量工序余量即毛坯余量即毛坯余量總余量總余量加工余量加工余量工序余量大?。汗ば蛴嗔看笮。?粗車余量粗車余量 12.5mm半精車余量半精車余量 0.51mm 精車余量精車余量 0.10.5mm 磨削余量磨削余量 0.150.3mm五、編制工藝文件五、編制工藝文件主軸通孔直徑：主軸通孔直徑：38、48、53mm作業(yè)作業(yè) P27 思考和練習(xí)題思考和練習(xí)題 （5） P103 思考和練習(xí)題