第5章机械加工工艺规程的制定

第5章机械加工工艺规程的制定内容摘要：

项原则 (1)尽可能采用标准化参数，有利于采用标准刀具和量具； (2)要保证加工的可能性和方便性，加工面应有利于刀具的进入和退出； (3)加工表面形状应尽量简单，便于加工，并尽可能布置在同一表面或同一轴线上，以减少工件装夹、刀具调 整及走刀次数； (4)零件结构应便于工件装夹，并有利于增强工件或刀具的刚度； (5)应尽可能减轻零件质量，减少加工表面面积，并尽量减少内表面加工； (6)零件的结构应与先进的加 工工 艺方法相适应。 1． 3． 2 毛坯选择 在制定零件机械加工工艺规程前，还要选择毛坯类型及制造方法、确定毛坯精度。 机械制造工艺学讲稿 第 11 页 共 34 页 零件机械加工的工序数量、材料消耗和劳动量，在很大程度上与毛坯有关，所以正确选择毛坯具有重大的技术经济意义。 常用的毛坯种类 (1)铸件 主要有砂型铸造、金属型铸造、离心铸造、压力铸 造和精密铸造等； (2)锻件 主要有自由锻、模锻以及精密锻造等； (3)焊接件 主要有气焊、电弧焊以及电渣焊等； (4)型材 主要有圆钢、方钢、角钢等。 2．毛坯选择时考虑的因素 (1)零件材料及其力学性能 例如，材料是铸铁，就选铸造毛坯；材料是钢材，且力学性能要求高时，可选锻件；当力学性能低时，可选型材或铸钢。 (2)零件的形状和尺寸 形状复杂毛坯，常采用铸造方法。 薄壁件不可用砂型铸造广大铸件应用砂型铸造。 常见钢质阶梯轴零件，如各台阶直径相差不大，可用棒料；如各台阶直径 相差较大，可选锻件。 尺寸大宜选自由锻，尺寸小宜选模锻。 ‘ (3)生产类型 大量生产，应选精度和生产率都比较高的毛坯制造方法，如铸件选金属模机器造型或精密铸造，锻件应采用模锻，冷轧和冷拉型材等；单件小批生产则应采用木模手工造型或自由锻。 (4)具体生产条件 考虑现场毛坯制造的水平和能力以及外协的可能性等。 (5)利用新工艺、新技术和新材料的可能性 如精铸、精锻、冷挤压、粉末冶金和工程塑料等，应用这些方法后，可大大减少机械加工量，有时甚至可不再进行机械加工。 1． 4 机械加工 工艺过程设计 在对零件的工艺性进行分析和毛坯选择之后，即可制定零件的机械加工工艺过程。 其内容主要有：选择定位基准、选择零件表面加工方法、加工阶段划分、加工顺序的安排和工序组合等。 1． 4． 1 定位基准选择 在最初的工序中只能选择未加工的毛坯表面作为定位基准，这种表面称为粗基准。 用加工过的表面作为定位基准称为精基准。 另外，为满足工艺需要而在工件上专门设置或加工出的定位面，称为辅助基准，如轴加工时用的中心孔、活塞加工时用的止口等。 机械制造工艺学讲稿 第 12 页 共 34 页 1．粗基准的选择 如图 1— 11 所示的毛坯，铸造时内 孔 2 与外圆 1有偏心，因此在加工时，如果用不需加工的外圆 1 作粗基准 (用三爪自定心卡盘夹持外圆 1)加工内 孔 2，则内孔 2 与外圆是同轴的，但内孔 2加工余量不均匀 (图 1— 11(a))。 如选内孔 2作粗基准 (用四爪卡盘夹持外圆 1，按内孔 2 找正 )，则内孔 2 的加工余量均匀，但与外圆 1 不同轴 (图 1—11(b))。 图 1— 11 选择不同粗基准时的不同加工结果 由此可见，粗基准选择主要影响加工表面与不加工 表面的相互位置精度，以及影响加工表面的余量分配。 因此选择粗基准的基本原则如下： (1)如果工件必须首先保证某重要表面的加工余量均匀，则应选择该表面为粗基准。 例如床身导轨面不仅精度要求高，而且导轨表面要有均匀的金相组织和较高的耐磨性，这就要求导轨面的加工余量较小而且均匀，所以首先应以导轨面作为粗基准加工床身的底平面，然后再以床身的底平面为精基准加工导轨面。 如图 1— 12 所示。 (2)如果必须首先保证工件上加工表面与不加工表面之间的位置精度，则应以不加工表面作为粗基准，如图 1— 11(a)所示。 若工件上 有几个不加工表面，则应以其中与加工表面位置精度要求高的表面作粗基准。 例如图 1— 13 所示零件，有三个不加工面，若表面 4和表面 2 位置精度高，则加工 4 时应以表面 2为粗基准。 (3)如果零件上每个表面都要加工，则应以加工余量最小的表面为粗基准。 这将使得该表面在以后的加工中不致因余量太小造成废品。 如图 1— 14 所示阶梯轴，表面声 55皿 n外圆加工余量最小，应选它为粗基准。 如果以表面 5c108 咖外圆为粗基准来加工声50 删外圆时，则可能因这些表面间存在较大位置误差而造成声 50一表面加工余量不足。 (4)选用粗基准的表面 ，应平整，没有浇口、冒口或飞边等缺陷，以便定位可靠。 (5)粗基准一般只能使用一次，以免产生较大的位置误差。 2．精基准的选择 精基准选择应保证相互位置精度和装夹准确方便，一般应遵循如下原则 ： (1)基准重合原则 应尽量选用设计基准和工序基准作为定位基准。 如图 1— 15 的键槽加工，如以中心孔定位，并按尺寸上调整铣刀位置，工序尺寸为‘：及 +工，由于定位基准和工序基准机械制造工艺学讲稿 第 13 页 共 34 页 不重合，因此及与上两尺寸的误差都将影响键槽尺寸精度。 如采用图 1— 16 所示定位方式，工件以外圆下母线 B 为定位基准，则为基准重合，就容易保证尺寸 ‘的加工精度。 (2)基准统一原则 工 件加工过程中，尽可能采用统一的定位基准，这样便于保证各加工面间的相互位置精度，且可简屿妻具的设计。 如箱体类零件常用一个太平面和两个距离较远的孔做精基准；轴类零件常用两个顶尖孔做精基准；圆盘、齿轮等零件常用其端面和内孔做精基准。 图 112 车床床身加工 图 113 粗基准选择 图 114 阶梯轴加工的粗基准选择 (3)互为基准原则 当两个表面相互位置精 度较高时，可互为精基准，反复加工。 例如加工精密齿轮时，通常是在齿面淬硬以后再磨齿面及内孔，因齿面淬硬层较薄，磨削余量应力求小而均匀，因此需先以齿面为基准磨内孔，如图 1— 17，然后再以内孔为基准磨齿面。 又如车床主轴的主轴颈和前端锥孔的同轴度要求很高，也常采用互为基准反复加工的方法。 图 115 定位基准与工序基准不重合 图 116 定位基准与工序基准重合 图 117 以齿形表面定位磨内孔 机械制造工艺学讲稿 第 14 页 共 34 页 (4)自为基准原则 当某些表面精加工要求余量小而均匀时，则应选择加工表面本身作为精基准。 如图 1— 18 所示是在导轨磨床上，以自为基准原则磨削床身导轨。 方法是用百分表找正工件导轨面，然后加工导轨面保证余量均匀，以满足对导轨面的质量要求。 另外如拉刀、浮动镗刀、浮动铰刀和珩磨等加工孔的方法，也都属于自为基准。 图 118 床身导轨面自为基准的实例 1． 4． 2加工的方法选择 表面加工方法选择首先取决于加工表面的技术要求，在此前提下，应满足零件的质量、低的成 本和高的生产率。 1．加工方法选择时应考虑的因素 (1)经济加工精度 选择相应的能获得经济加工精度的加工方法。 各种加工方法的加工误差和加工成本之间的关系呈负指数函数曲线形状，如图 1— 19 所示。 在 A点左侧，即使再增加成本 (Q)，加工精度也很难再提高；当超过 B点后，即使加工精度再降低，加工成本也降低极少。 曲线 中的 AB 段，属于经济。