机械加工工艺基础教学课件

Central South UniversityCentral South University机械加工工艺基础机械加工工艺基础 主讲人：孔存生主讲人：孔存生多媒体教学课件CEP-P32-NPL-CEP-P32-NPL-CEP-P32-NPL-CEP-P32-NPL-工装组工装组工装组工装组1 机械加工工艺基础 主讲人：孔存生多媒体教学课件1 机械加工工艺基础：机械加工工艺基础：主要介绍机械加工的基本概念、切削基本原理、切削机床与刀具、切削加工基本工艺过程、选择切削加工方法的基本原则，以及零件机械加工结构工艺性。2 机械加工工艺基础：2 第一章第一章.切削加工的基础知识切削加工的基础知识第二章第二章.金属切削机床金属切削机床第三章第三章.机械加工工艺过程机械加工工艺过程第四章第四章.零件表面的加工方案零件表面的加工方案第五章第五章.零件的结构工艺性零件的结构工艺性索引索引3 第一章.切削加工的基础知识索引3 第一章第一章 切削加工的基础知识切削加工的基础知识返回索引4 第一章 返1.1 钳工与机械加工钳工与机械加工钳工钳工：通过工人手持工具进行切削加工。通过工人手持工具进行切削加工。机械加工机械加工：采用不同的机床（如车床、铣采用不同的机床（如车床、铣 床、刨床、磨床、钻床等）对工床、刨床、磨床、钻床等）对工 件进行切削加工。件进行切削加工。5 1.1 钳工与机械加工钳工：通过工人手持工具进行切削加工2.零件表面质量的概念零件表面质量的概念 零件几何参数：零件几何参数：宏观几何参数：宏观几何参数：包括：包括：尺寸、形状、位置尺寸、形状、位置等要素。等要素。微观几何参数：微观几何参数：指：指：微观表面粗糙程度。微观表面粗糙程度。6 2.零件表面质量的概念 零件几何参数：6 2.1 加加 工工 精精 度度加工精度：指零件经切削加工后，其尺寸、加工精度：指零件经切削加工后，其尺寸、形状、位置等参数同理论参数的相符合的形状、位置等参数同理论参数的相符合的程度，偏差越小，加工精度越高，它包括：程度，偏差越小，加工精度越高，它包括：a.尺寸精度：尺寸精度：零件尺寸参数的准确程度。零件尺寸参数的准确程度。b.b.形状精度：形状精度：零件形状与理想形状接近程度。零件形状与理想形状接近程度。c.c.位置精度：位置精度：零件上实际要素（点、线、面）相对零件上实际要素（点、线、面）相对于基准之间位置的准确度。于基准之间位置的准确度。7 2.1 加 工 精 度加工精度：指零件经切削加2.1 加加 工工 精精 度度国家标准规定：常用的精度等级分为国家标准规定：常用的精度等级分为2020级，级，分别用分别用IT01IT01、IT0IT0、IT1IT1、IT2IT2IT18IT18表示。表示。数字越大，精度越低。其中数字越大，精度越低。其中IT5-IT13IT5-IT13常用。常用。高高 精精 度：度：IT5IT5、IT6 IT6 通常由磨削加工获得。通常由磨削加工获得。中等精度：中等精度：IT7-IT10 IT7-IT10 通常由精车、铣、刨获得。通常由精车、铣、刨获得。低低 精精 度：度：IT11-IT13 IT11-IT13 通常由粗车、铣、刨、钻通常由粗车、铣、刨、钻 等加工方法获得。等加工方法获得。8 2.1 加 工 精 度国家标准规定：常用的精度2.1.1 尺尺 寸寸 精精 度度250-0.04 零件尺寸要素的误差大小。零件尺寸要素的误差大小。问：问：精度的高低与哪两个因精度的高低与哪两个因 素有关？素有关？基本尺寸和公差大小基本尺寸和公差大小。9 2.1.1 尺 寸 精 度250 零件尺寸要素的误2.1.2 形形 状状 精精 度度 25 轴加工后可能产生的形状误差轴加工后可能产生的形状误差 00.01310 2.1.2 形 状 精 度 25 轴2.1.2 形形 状状 精精 度度指零件上实际要素的形状与理想形状相符指零件上实际要素的形状与理想形状相符合的程度；合的程度；国家标准规定了六类形状公差（见下表）国家标准规定了六类形状公差（见下表）形状精度的标注：框格分为形状精度的标注：框格分为2 2格，格，箭头指向待表达的表面，数字表示箭头指向待表达的表面，数字表示允许误差的大小，单位为毫米。允许误差的大小，单位为毫米。11 2.1.2 形 状 精 度指零件上实际要素的形状与理想形状2.1.3 位位 置置 精精 度度指零件的实际要素（点、线、面）相对指零件的实际要素（点、线、面）相对于基准之间位置的准确度。于基准之间位置的准确度。圆圈中的英文字母表示基准，框格分圆圈中的英文字母表示基准，框格分3 3格，箭头指向待格，箭头指向待表达的表面表达的表面12 2.1.3 位 置 精 度指零件的实际要素（点、线、面）零件精度等级及其相应的加工方法零件精度等级及其相应的加工方法13 零件精度等级及其相应的加工方法13 2.2 表表 面面 粗粗 糙糙 度度表面粗糙度：表面粗糙度：零件微观表面高低不平的零件微观表面高低不平的 程度。程度。产生的原因产生的原因：1）切削时刀具与工件相）切削时刀具与工件相 对运动产生的磨擦；对运动产生的磨擦；2）机床、刀具和工件在加工时的振动；）机床、刀具和工件在加工时的振动；3）切削时从零件表面撕裂的切屑产生的痕迹；）切削时从零件表面撕裂的切屑产生的痕迹；4）加工时零件表面发生塑性变形。）加工时零件表面发生塑性变形。14 2.2 表 面 粗 糙 度表面粗糙度：零件微观表面高低不2.2 表表 面面 粗粗 糙糙 度度 表面粗糙度对零件质量的影响：表面粗糙度对零件质量的影响：零件的表面粗糙度对机器零件的性能和使用寿命影响较大，零件的表面粗糙度对机器零件的性能和使用寿命影响较大，主要有以下几个方面：主要有以下几个方面：1）零件表面粗糙，将使接触面积减小，单位面积压力加大，接触）零件表面粗糙，将使接触面积减小，单位面积压力加大，接触 变形加大，磨擦阻力增大，磨损加快；变形加大，磨擦阻力增大，磨损加快；2)表面粗糙度影响配合性质。对于间隙配合，表面粗糙易磨损，表面粗糙度影响配合性质。对于间隙配合，表面粗糙易磨损，造成间隙迅速加大；对于过盈配合，在装配时，可使微小凸峰造成间隙迅速加大；对于过盈配合，在装配时，可使微小凸峰 挤平，有效过盈量减少，使配合件强度降低；挤平，有效过盈量减少，使配合件强度降低；3）零件表面粗糙，低谷处容易聚积腐蚀性物质，且不易清除，造）零件表面粗糙，低谷处容易聚积腐蚀性物质，且不易清除，造 成表面腐蚀；成表面腐蚀；4）当零件承受载荷时，凹谷处易产生应力集中，以致产生裂纹而）当零件承受载荷时，凹谷处易产生应力集中，以致产生裂纹而 造成零件断裂。造成零件断裂。15 2.2 表 面 粗 糙 度 表面粗糙度对零件质量的影2.2 表表 面面 粗粗 糙糙 度度评定参数：常用的是轮廓算术平均偏差评定参数：常用的是轮廓算术平均偏差Ra16 2.2 表 面 粗 糙 度评定参数：常用的是轮廓算术2.2 表表 面面 粗粗 糙糙 度度Rah1 h2 h3hn17 2.2 表 面 粗 糙 度Rah1 h2 h32.2 表 面 粗 糙 度国家标准规定：表面粗糙度分为国家标准规定：表面粗糙度分为1414个等级，个等级，分别用分别用 表示，表示，数字越大，表面越粗糙。数字越大，表面越粗糙。表面粗糙度符号上的数值表面粗糙度符号上的数值Ra,Ra,单位是微米单位是微米（mm）。）。18 2.2 表 面 粗 糙 度18 2.2 表表 面面 粗粗 糙糙 度度表面粗糙度符号的意义及应用表面粗糙度符号的意义及应用19 2.2 表 面 粗 糙 度表面粗糙度符号的意义及应用2.3 2.3 常见加工方法的常见加工方法的RaRa表面特征表面特征20 2.3 常见加工方法的Ra表面特征20 碳素工具钢碳素工具钢：如：如T7T7、T8T8、T9T9T13T13等。适合于制造等。适合于制造简单的手工工具，如锉刀、锯条等；简单的手工工具，如锉刀、锯条等；合金工具钢合金工具钢：在碳素工具钢中加入少量的钨、铬、：在碳素工具钢中加入少量的钨、铬、锰、硅等元素，耐热性较低，如锰、硅等元素，耐热性较低，如9SiCr9SiCr等，适合于等，适合于制造低速成型刀具，如丝锥；制造低速成型刀具，如丝锥；高速钢高速钢：含较多的钨、铬、钒等合金元素、常用：含较多的钨、铬、钒等合金元素、常用的有：的有：W18Cr4VW18Cr4V、W6Mo5Cr4VW6Mo5Cr4V等。适合于制造中速等。适合于制造中速精加工刀具；精加工刀具；硬质合金硬质合金：成分由：成分由WCWC、TiCTiC和和CoCo组成，采用烧结方组成，采用烧结方法获得法获得4.1.1 常用的刀具材料常用的刀具材料21 碳素工具钢：如T7、T8、T9T13等。适合于制造简单的手4.1.1 常用的刀具材料常用的刀具材料 常用的硬质合金有：常用的硬质合金有：钨钴钛类（牌号钨钴钛类（牌号YT）硬质合金）硬质合金：适合于加工：适合于加工钢等塑性材料，其代号有钢等塑性材料，其代号有YT5、YT15、YT30等，粗加工用等，粗加工用YT5,精加工用精加工用YT30;钨钴类（牌号钨钴类（牌号YG）硬质合金：）硬质合金：适合于加工铸适合于加工铸铁、青铜等脆性材料，其代号有铁、青铜等脆性材料，其代号有YG3、YG6、YG8等，粗加工用等，粗加工用YG8，精加工用，精加工用YG3。22 4.1.1 常用的刀具材料 常用的硬质合金有：24.1.2其它刀具材料其它刀具材料 陶瓷：陶瓷：常用的刀具陶瓷有两种：常用的刀具陶瓷有两种：AlAl2 2O O3 3基陶瓷基陶瓷和和SiSi3 3N N4 4基陶瓷。陶瓷刀具的最大特点是具有很基陶瓷。陶瓷刀具的最大特点是具有很高的硬度、很高的耐磨性和耐热性，其主要缺高的硬度、很高的耐磨性和耐热性，其主要缺点是抗弯强度低，冲击韧性很差，不能承受较点是抗弯强度低，冲击韧性很差，不能承受较大的冲击载荷。大的冲击载荷。金刚石：金刚石：它分三种它分三种 天然单晶金刚石刀具天然单晶金刚石刀具 整体人造聚晶金刚石刀具整体人造聚晶金刚石刀具 金刚石复合刀片金刚石复合刀片 立方氧化硼：立方氧化硼：由软的立方氧化硼在高温高压下由软的立方氧化硼在高温高压下加入催化剂转变而成加入催化剂转变而成23 4.1.2其它刀具材料 陶瓷：常用的刀具陶瓷有两种：Al常用的刀具材料常用的刀具材料24 常用的刀具材料24 第二章第二章 金属切削机床金属切削机床返回索引25 第二章 返 1、机床的类型、机床的类型 金属切削机床是用来对工件进行加工的机金属切削机床是用来对工件进行加工的机器，故称为器，故称为“工作母机工作母机”，习惯上称机床。，习惯上称机床。按加工性质和所用刀具分类：按加工性质和所用刀具分类：分为车床、铣床、钻分为车床、铣床、钻床、磨床、齿轮加工机床等床、磨床、齿轮加工机床等12大类；大类；按精度分类：按精度分类：分为普通精度、精密和高精度三种；分为普通精度、精密和高精度三种；按重量分类：按重量分类：分为一般机床、大型机床和重型机床。分为一般机床、大型机床和重型机床。机床的型号：如：机床的型号：如：C6136表示表示26 1、机床的类型 金属切削2、机床的基本结构、机床的基本结构1.主传动部件：主传动部件：用来实现机床主运动；用来实现机床主运动；2.进给传动部件：进给传动部件：主要用来实现机床进给运动；主要用来实现机床进给运动；3.工件安装装置：工件安装装置：用来安装工件；用来安装工件；4.刀具安装装置刀具安装装置：用来安装刀具；用来安装刀具；5.支承件：支承件：用来支承和连接机床各零部件，是机用来支承和连接机床各零部件，是机 床的基础构件；床的基础构件；6.机床动力部件：机床动力部件：为机床提供动力。为机床提供动力。27 2、机床的基本结构1.主传动部件：用来实现机床主运动；2 5、车床的基本结构主电机及变速机构挂轮箱床头箱进给箱卡盘中心架溜板箱尾架丝杆光杆28 5、车床的基本结构主电机及变速机构挂轮箱床头箱进给箱卡盘 5.2车削的加工范围车削的加工范围 车削是以加工回转体为主要加工目的。在车床上可以车削是以加工回转体为主要加工目的。在车床上可以加工：外圆、端面、锥度、钻孔、钻中心孔、镗孔、铰孔、加工：外圆、端面、锥度、钻孔、钻中心孔、镗孔、铰孔、切断、切槽、滚花、车螺纹、车成型面、绕弹簧等。切断、切槽、滚花、车螺纹、车成型面、绕弹簧等。29 5.2车削的加工范围 车削是以加工回 5.3 车削的工艺特点车削的工艺特点1.1.粗加工粗加工：经济精度可达到：经济精度可达到IT10IT10，表面粗糙度在，表面粗糙度在25-25-12.512.5之间之间;精加工精加工：经济精度可达：经济精度可达IT7IT7左右，表面粗糙度左右，表面粗糙度Ra6.3-Ra6.3-1.61.6之间。之间。2.2.易于保证相互位置精度要求。一次装夹可加工几个不易于保证相互位置精度要求。一次装夹可加工几个不同的表面，避免安装误差。同的表面，避免安装误差。1.1.3.3.刀具简单，制造、刃磨和安装方便，容易选用合刀具简单，制造、刃磨和安装方便，容易选用合理的几何形状和角度，有利于提高生产率。理的几何形状和角度，有利于提高生产率。2.2.4.4.应用范围广泛，几乎所有绕定轴心旋转的内外回应用范围广泛，几乎所有绕定轴心旋转的内外回转体表面及端面，均可以用车削方法达到要求。转体表面及端面，均可以用车削方法达到要求。3.3.5.5.可以用精细车的办法实现有色金属零件的高精度可以用精细车的办法实现有色金属零件的高精度的加工的加工（有色金属的高精度零件不适合采用磨削（有色金属的高精度零件不适合采用磨削）30 5.3 车削的工艺特点粗加工：经济精度可达到IT10，表面6 铣削加工铣削加工主轴箱主轴箱主轴主轴横溜板横溜板工作台工作台升降台升降台底座底座6.1立式铣床的基本结构立式铣床的基本结构31 6 铣削加工主轴箱主轴横溜板工作台升降台底座6.1立式铣床6.2 铣削的主要加工范围32 6.2 铣削的主要加工范围32 6.5 铣削的工艺特点铣削的工艺特点1.铣削加工的精度可达铣削加工的精度可达IT10-IT7IT10-IT7，表面粗糙度可，表面粗糙度可达达6.3-1.66.3-1.6左右左右2.2.生产效率高，铣刀是多刀齿刀具，铣削时有几生产效率高，铣刀是多刀齿刀具，铣削时有几个刀齿同时参加切削，主运动是刀具的旋转，所个刀齿同时参加切削，主运动是刀具的旋转，所以铣削的生产效率比刨削高。以铣削的生产效率比刨削高。3.3.容易产生振动，铣刀的刀齿切入和切出时产生容易产生振动，铣刀的刀齿切入和切出时产生振动，加工过程中切削面积和切削力变化较大。振动，加工过程中切削面积和切削力变化较大。4.4.刀齿的散热条件较好，在刀具旋转过程的不切刀齿的散热条件较好，在刀具旋转过程的不切削时间内，刀具可以得到一定的冷却。削时间内，刀具可以得到一定的冷却。5.5.与刨床相比，铣床价格高，适用于批量生产与刨床相比，铣床价格高，适用于批量生产。33 6.5 铣削的工艺特点1.铣削加工的精度可达IT10-IT7.7.刨（插）削加工刨（插）削加工刨床主要有牛头刨床和龙门刨床两种刨床主要有牛头刨床和龙门刨床两种牛头刨床牛头刨床:刨刀的直线往复刨刀的直线往复运动是主运动，工件在刨刀运动是主运动，工件在刨刀返回行程将结束时作横向进返回行程将结束时作横向进给运动。牛头刨床主要用于给运动。牛头刨床主要用于加工中小型零件加工中小型零件龙门刨床龙门刨床:工作台往复运动，横梁工作台往复运动，横梁上的刀架可以水平或垂直运动上的刀架可以水平或垂直运动龙门刨床主要用于加工大型零件龙门刨床主要用于加工大型零件34 7.刨（插）削加工刨床主要有牛头刨床和龙门刨床两种牛头刨床7.2 刨削加工的范围刨削加工的范围35 7.2 刨削加工的范围35 3.1 插削加工插床插床又称立式刨床，其运动原理又称立式刨床，其运动原理与牛头刨床相似，主要用于孔内与牛头刨床相似，主要用于孔内表面加工，如方孔、多边形孔、表面加工，如方孔、多边形孔、键槽等的加工。键槽等的加工。工件在工作台上可做纵工件在工作台上可做纵向、横向和回转的运动，向、横向和回转的运动，滑枕做上下往复运动。滑枕做上下往复运动。36 3.1 插削加工插床又称立式刨床，其运动原理与牛头刨床7.3 插削主要加工范围插削主要加工范围37 7.3 插削主要加工范围37 7.4 刨削加工的工艺特点刨削加工的工艺特点1.加工精度通常为：精刨：加工精度通常为：精刨：IT7-IT10IT7-IT10，粗糙度，粗糙度RaRa为为6.3-1.66.3-1.6之间。之间。2.2.通用性好，刨床简单、价格低、调整和操作简通用性好，刨床简单、价格低、调整和操作简便，刨刀形状简单，制造、刃磨方便。便，刨刀形状简单，制造、刃磨方便。3.3.生产率一般比较低，主运动为往复直线运动，生产率一般比较低，主运动为往复直线运动，返回行程不参加切削。返回行程不参加切削。4.4.适用于单件小批生产适用于单件小批生产。38 7.4 刨削加工的工艺特点1.加工精度通常为：精刨：IT78.钻削加工钻削加工 钻床包括台式钻床、立式钻床包括台式钻床、立式钻床和摇臂钻床。如图：钻床和摇臂钻床。如图：工件直径工件直径12mm12mm的孔一般使的孔一般使用台式钻床加工，孔径用台式钻床加工，孔径50mm50mm的的中小型零件在立式钻床上加工，中小型零件在立式钻床上加工，大型工件上的孔在摇臂钻床上大型工件上的孔在摇臂钻床上加工。加工。钻夹头是钻孔的常用钻夹头是钻孔的常用夹具，一般用于孔径较夹具，一般用于孔径较小小(12mm)12mm)的工件，大的工件，大直径的零件用锥度套筒直径的零件用锥度套筒装入钻轴。装入钻轴。对精度要求高，粗对精度要求高，粗糙度低的零件钻孔后还糙度低的零件钻孔后还必须进行精加工。必须进行精加工。39 8.钻削加工 钻床包括台式钻床、立式钻床和摇臂钻床钻削加工的范围钻削加工的范围40 钻削加工的范围40 8.1扩孔扩孔 用用扩扩孔孔钻钻对对已已经经钻钻出出或或铸铸出出、锻锻出出的的孔孔进进行行扩扩大大和和提提高高精精度度的的加加工工，称称为为扩扩孔孔。扩扩孔孔钻钻如如下下图图所所示示。其其结结构构与与麻麻花花钻钻相相似似，但但切切削削刃刃有有3 3 4 4个个，前前端端是是平平的的，无无横横刃刃，螺螺旋旋槽槽较较浅浅，钻钻头头刚刚度度好好。扩扩孔孔余余量量小小，切切削削比比较较平平稳稳，所所以以扩扩孔孔精精度度比比钻钻孔孔高高。其其尺尺寸寸公公差差等等级级可可达达IT10IT10 IT9IT9，表表面面粗粗糙糙度度RaRa值值可可达达6.36.3 3.23.2 m m。扩扩孔孔可可作作为为终终加加工工，也也可作为铰孔前的预加工。可作为铰孔前的预加工。41 8.1扩孔 用扩孔钻对已经钻出或铸出、锻出的 第三章第三章 机械加工工艺过程机械加工工艺过程返回索引42 第三章 返4.工艺规程的拟定工艺规程的拟定A.工艺分析工艺分析检查图纸检查图纸做出修改做出修改审查材料审查材料审查零件审查零件的结构工的结构工艺性艺性下一步下一步B.毛坯的选择及加工余量的确定毛坯的选择及加工余量的确定43 4.工艺规程的拟定A.工艺分析检查图纸做出修改审查材料审查零4.1工件的基准工件的基准工件的基准：工件的基准：在零件的设计和制造过程中，在零件的设计和制造过程中，要确定一些点、线或面的位置，必须以一些要确定一些点、线或面的位置，必须以一些指定的点、线或面作为依据，这些作为依据指定的点、线或面作为依据，这些作为依据的点、线或面，称为基准。的点、线或面，称为基准。按照作用的不同，常把基准分为按照作用的不同，常把基准分为设计基设计基准准和和工艺基准工艺基准两类。两类。44 4.1工件的基准工件的基准：在零件的设计和制造过程中，要确定4.2 工件的基准工件的基准设计基准：设计基准：即设计零件的基准，如下图左：齿轮内孔、外圆和齿轮分即设计零件的基准，如下图左：齿轮内孔、外圆和齿轮分度圆均以轴线为基准；而两端面是互为基准。下图右：表面度圆均以轴线为基准；而两端面是互为基准。下图右：表面2和和3及孔及孔4的轴线的设计基准是表面的轴线的设计基准是表面1的。孔的。孔5的轴线的设计基准是孔的轴线的设计基准是孔4的轴线。的轴线。工艺基准：工艺基准：在制造零件时所使用的基准，它又分为在制造零件时所使用的基准，它又分为工序基准工序基准、定位基定位基准、测量基准、装配基准。准、测量基准、装配基准。下图左在加工时、轴线并不实际存在，所下图左在加工时、轴线并不实际存在，所以内孔实际是加工外圆和左端面的定位基准。以内孔实际是加工外圆和左端面的定位基准。45 4.2 工件的基准设计基准：即设计零件的基准，如下图左：齿4.3.1 工艺基准工艺基准 工艺基准分为工序基准、定位基准、测量基准、装工艺基准分为工序基准、定位基准、测量基准、装配基准。配基准。1、工序基准：、工序基准：在工艺文件上用以标定加工表面在工艺文件上用以标定加工表面 位置的基位置的基 准。准。2、定位基准：、定位基准：在机械加工中，用来使工件在机床或夹具中在机械加工中，用来使工件在机床或夹具中 占有正确位置的点、线或面。它是工艺基准占有正确位置的点、线或面。它是工艺基准 中最主要的基准。中最主要的基准。定位基准选择是否合理，对保证工件加工后的尺寸定位基准选择是否合理，对保证工件加工后的尺寸精度和形位精度、安排加工顺序、提高生产率以及降低精度和形位精度、安排加工顺序、提高生产率以及降低生产成本起着决定性的作用，它是制定工艺过程的主要生产成本起着决定性的作用，它是制定工艺过程的主要任务之一。任务之一。定位基准可分为定位基准可分为粗基准粗基准和和精基准精基准两种两种 46 4.3.1 工艺基准 工艺基准4.3.1 工艺基准工艺基准3、测量基准：、测量基准：用以测量已加工表面尺寸及用以测量已加工表面尺寸及 位置的基准。位置的基准。4、装配基准：、装配基准：用来确定零件或部件在机器用来确定零件或部件在机器 中的位置的基准。中的位置的基准。47 4.3.1 工艺基准3、测量基准：用以测量已加工表面尺寸及44.4 机械加工工艺过程的制定机械加工工艺过程的制定机械加工工艺过程的制定按三个步骤进行：机械加工工艺过程的制定按三个步骤进行：1、拟定加工工艺路线、拟定加工工艺路线 分析研究零件图的各项内容及技术要分析研究零件图的各项内容及技术要求拟定零件加工的加工方法、加工方案及求拟定零件加工的加工方法、加工方案及工艺路线。工艺路线。2、安排好加工工序、安排好加工工序 （1）选择毛坯）选择毛坯 48 4.4 机械加工工艺过程的制定机械加工工艺过程的制定按三个4.4工艺路线的制定工艺路线的制定 3、拟订加工工艺过程、拟订加工工艺过程 制定工艺规程的目的是确保产品质量、提高经制定工艺规程的目的是确保产品质量、提高经济效益，同时它是确定生产人员数量以及定设备、济效益，同时它是确定生产人员数量以及定设备、定生产厂房面积和投资额的原始材料。定生产厂房面积和投资额的原始材料。安排加工顺序的原则：安排加工顺序的原则：“基面先行、粗精分开、基面先行、粗精分开、先粗后精、先面后孔先粗后精、先面后孔”49 4.4工艺路线的制定 49 4.4 工艺路线的制定工艺路线的制定(1)(1)基基面面先先行行原原则则 ,零零件件加加工工时时，必必须须选选择择合合适适的的表表面面作作为为定定位位基基面面，以以便便正正确确安安装装工工件件。在在第第一一道道工工序序中中，只只能能用用毛毛坯坯面面(未未加加工工面面)作作为为定定位位基基面面，在在后后续续工工序序中中，为为了了提提高高加加工工质质量量，应应尽尽量量采采用用加加工工过过的的表表面面为为定定位位基基面面，显显然然，安安排排加加工工工工序序时时，精精基基面面应应先先加加工工。例例如如，轴轴类类零零件件的的加加工工多多采采用用中中心心孔孔为为精精基基准准。因因此此，安安排排其其加加工工工工艺艺时时，首首先先应应安安排排车车端端面面、钻钻中中心心孔孔工工序。序。(2)(2)粗粗精精分分开开，先先粗粗后后精精的的原原则则 零零件件加加工工质质量量要要求求高高时时，对对精精度度要要求求高高的的表表面面，应应划划分分加加工工阶阶段段。一一般般可可分分为为粗粗加加工工、半半精精加加工工和和精精加加工工三三个个阶阶段段，精精加加工工应应放放在在最最后后进进行行。这这样样，有有利利于于保保证证加加工工质质量量，有有利利于于某些热处理工序的安排。某些热处理工序的安排。50 4.4 工艺路线的制定(1)基面先行原则,零件加工时，4.4工艺路线的制定工艺路线的制定 (3)先先面面后后孔孔的的原原则则 对对于于箱箱体体、支支架架类类等等零零件件应应先先加加工工平平面面后后加加工工孔孔。这这是是因因为为平平面面的的轮轮廓廓平平整整，安安放放和和定定位位稳稳定定可可靠靠。先先加加工工好好平平面面，就就能能以以平平面面定定位位加加工工孔孔，保保证证平平面面和和孔孔的的位位置置 综综上上所所述述，一一般般机机械械加加工工的的顺顺序序是是：先先加加工工精精基基准准粗粗加加工工主主要要面面(精精度度要要求求高高的的表表面面)精精加加工工主主要要面面。次次要要表表面面的加工适当穿插在各阶段之间进行。的加工适当穿插在各阶段之间进行。51 4.4工艺路线的制定 (3)先面后孔的原则 对于箱 第四章第四章 零件表面的加工方案零件表面的加工方案返回索引52 第四章 返 零件是由多个表面组成的，每一个零件是由多个表面组成的，每一个表面又可以用多种加工方法获得。因此，表面又可以用多种加工方法获得。因此，应该对零件的结构特点、形状大小、技应该对零件的结构特点、形状大小、技术要求、材料性能、生产批量、设备现术要求、材料性能、生产批量、设备现状以及经济性等多方面进行分析，选择状以及经济性等多方面进行分析，选择合适的加工方法。将多种加工方法按照合适的加工方法。将多种加工方法按照一定的加工顺序链接起来，依次对各个一定的加工顺序链接起来，依次对各个表面进行加工，多种加工方法的有机组表面进行加工，多种加工方法的有机组合成为加工方案。合成为加工方案。加工方案是拟订工艺加工方案是拟订工艺过程的基础。过程的基础。53 零件是由多个表面组成的，每一个表1.外圆表面的加工方案外圆表面的加工方案54 1.外圆表面的加工方案54 2.平面的加工方案平面的加工方案55 2.平面的加工方案55 3.孔的加工方案孔的加工方案56 3.孔的加工方案56 5.螺纹的加工方法螺纹的加工方法 螺纹的结构简单、形式多样、传动螺纹的结构简单、形式多样、传动稳定、连接可靠、调整迅速准确、装拆稳定、连接可靠、调整迅速准确、装拆方便、成本低廉，在机械行业中应用广方便、成本低廉，在机械行业中应用广泛。泛。57 5.螺纹的加工方法 螺纹的结构简单、形式5.1 螺纹的种类和用途螺纹的种类和用途螺纹按其用途分为联接螺纹和传动螺纹螺纹按其用途分为联接螺纹和传动螺纹1、联接螺纹：主要起联接和调整的作用联接螺纹：主要起联接和调整的作用 （1）普通螺纹：牙形角为）普通螺纹：牙形角为60，又分为粗牙螺纹，又分为粗牙螺纹和细牙螺纹两种，代号为和细牙螺纹两种，代号为M。（2）管螺纹：牙形角为）管螺纹：牙形角为55，常用于水管、气管、，常用于水管、气管、油管等防泄露要求的场合。油管等防泄露要求的场合。58 5.1 螺纹的种类和用途螺纹按其用途分为联接螺纹和传动螺纹55.1 螺纹的种类和用途螺纹的种类和用途2、传动螺纹：主要用于传递运动和动力。传动螺纹：主要用于传递运动和动力。(1)梯形螺纹：牙形角为梯形螺纹：牙形角为30，牙形为等腰梯形，牙形为等腰梯形，代号为代号为Tr，它是传动螺纹的主要形式，如机床，它是传动螺纹的主要形式，如机床丝杠等。丝杠等。59 5.1 螺纹的种类和用途2、传动螺纹：主要用于传递运动和动力5.1 螺纹的种类和用途螺纹的种类和用途（2）矩形螺纹矩形螺纹：主要用于力的传递，其特：主要用于力的传递，其特点是传动效率较其它螺纹高，但强度较点是传动效率较其它螺纹高，但强度较低、对中准确性较差，特别是磨损后轴低、对中准确性较差，特别是磨损后轴向和径向的间隙较大，因此应用受到了向和径向的间隙较大，因此应用受到了一定的限制。一定的限制。60 5.1 螺纹的种类和用途（2）矩形螺纹：主要用于力的传递，其5.1 螺纹的种类和用途螺纹的种类和用途 (3)锯齿形螺纹：其牙形为锯齿形，代号为锯齿形螺纹：其牙形为锯齿形，代号为B。它只用于承受单向压力，由于它的传动效率它只用于承受单向压力，由于它的传动效率 及强度比梯形螺纹高，常用于螺旋压力机及及强度比梯形螺纹高，常用于螺旋压力机及 水压机等单向受力机构。水压机等单向受力机构。61 5.1 螺纹的种类和用途 (3)锯齿形螺纹：其牙形为锯齿5.1 螺纹的种类和用途螺纹的种类和用途（4）模数螺纹模数螺纹：即蜗杆蜗轮螺纹，其牙形：即蜗杆蜗轮螺纹，其牙形角为角为40，它具有传动比大、结构紧凑、传动平，它具有传动比大、结构紧凑、传动平稳、自锁性能好等特点，主要用于减速装置。稳、自锁性能好等特点，主要用于减速装置。62 5.1 螺纹的种类和用途（4）模数螺纹：即蜗杆蜗轮螺纹，其牙5.2 螺纹的加工螺纹的加工1、车螺纹：、车螺纹：其特点是通过车床机构的调整，其特点是通过车床机构的调整，能方便地车出不同螺距、不同直径、不同能方便地车出不同螺距、不同直径、不同线数和不同牙形的螺纹，适合于单件线数和不同牙形的螺纹，适合于单件 小批量生产。小批量生产。63 5.2 螺纹的加工1、车螺纹：其特点是通过车床机构的调整，5.2 螺纹的加工螺纹的加工2、攻螺纹和套螺纹、攻螺纹和套螺纹:攻螺纹是用丝锥在工件的光孔内加工出内螺纹攻螺纹是用丝锥在工件的光孔内加工出内螺纹的方法，如下图左。的方法，如下图左。套螺纹是用板牙在工件光轴上加工出螺纹的套螺纹是用板牙在工件光轴上加工出螺纹的方法，如下图右。方法，如下图右。64 5.2 螺纹的加工2、攻螺纹和套螺纹:64 5.2 螺纹的加工螺纹的加工 攻螺纹和套螺纹攻螺纹和套螺纹的特点是特别适宜于的特点是特别适宜于小尺寸的螺纹加工，对于特别小的螺纹，攻小尺寸的螺纹加工，对于特别小的螺纹，攻螺纹和套螺纹几乎是其它方法不能代替的。螺纹和套螺纹几乎是其它方法不能代替的。攻螺纹和套螺纹的另一特点是操作十攻螺纹和套螺纹的另一特点是操作十分灵活，特别适宜于成批大量箱体类零件上分灵活，特别适宜于成批大量箱体类零件上小螺纹的加工。小螺纹的加工。65 5.2 螺纹的加工 攻螺纹和套螺纹的5.2 螺纹的加工螺纹的加工3、铣螺纹、磨螺纹和滚压螺纹、铣螺纹、磨螺纹和滚压螺纹 （1）铣螺纹铣螺纹：是在专用的螺纹铣床上进行，也：是在专用的螺纹铣床上进行，也可在万能卧式铣床上进行。铣螺纹比车螺纹的加可在万能卧式铣床上进行。铣螺纹比车螺纹的加工精度略低、表面粗糙度略大，但铣螺纹的生产工精度略低、表面粗糙度略大，但铣螺纹的生产率高，适宜于大批大量螺纹生产的粗加工和半精率高，适宜于大批大量螺纹生产的粗加工和半精加工。加工。（2）磨螺纹磨螺纹：是在专用的螺纹磨床上进行，主：是在专用的螺纹磨床上进行，主要是对需要热处理（硬度较高和精度要求高）的要是对需要热处理（硬度较高和精度要求高）的螺纹进行精加工，一般需要磨削的螺纹是经过车螺纹进行精加工，一般需要磨削的螺纹是经过车螺纹或铣螺纹等半精加工后才进行的。螺纹或铣螺纹等半精加工后才进行的。66 5.2 螺纹的加工3、铣螺纹、磨螺纹和滚压螺纹66 5.2 螺纹的加工螺纹的加工（3）滚压螺纹滚压螺纹：是使坯料在滚压工具的压力下产生塑性：是使坯料在滚压工具的压力下产生塑性变形，强制压制出相应的螺纹，滚压方式主要有两种：变形，强制压制出相应的螺纹，滚压方式主要有两种：A.搓螺纹搓螺纹：是在搓丝机上进行，利用搓丝机压出来：是在搓丝机上进行，利用搓丝机压出来的螺纹精度高，的螺纹精度高，可达可达5级，表面粗糙度为级，表面粗糙度为Ra 1.60.8，目前市场上购买的螺钉、螺栓等螺纹零件大都是由搓目前市场上购买的螺钉、螺栓等螺纹零件大都是由搓丝机生产出来的。丝机生产出来的。B.滚螺纹滚螺纹：是在专用的滚压螺纹机上进行的，被滚：是在专用的滚压螺纹机上进行的，被滚压出来的螺纹精度可达压出来的螺纹精度可达3级，表面粗糙度为级，表面粗糙度为Ra 0.8 0.2，其优点是大大提高了螺纹的抗拉强度、抗剪强度和，其优点是大大提高了螺纹的抗拉强度、抗剪强度和疲劳强度，且生产率很高，缺点是需要贵重的专用设疲劳强度，且生产率很高，缺点是需要贵重的专用设备，对坯料精度要求较高，而且只能滚压外螺纹。备，对坯料精度要求较高，而且只能滚压外螺纹。67 5.2 螺纹的加工（3）滚压螺纹：是使坯料在滚压工具的压6.典型零件的工艺过程典型零件的工艺过程 我们对轴类、盘类以及箱体类我们对轴类、盘类以及箱体类零件进行工艺过程分析零件进行工艺过程分析68 6.典型零件的工艺过程 我们对轴类、盘6.1 轴类零件轴类零件 轴类零件按其结构特点可分为光轴、阶梯轴、轴类零件按其结构特点可分为光轴、阶梯轴、空心轴、曲轴等，其主要表面为外圆面、轴肩和空心轴、曲轴等，其主要表面为外圆面、轴肩和端面，某些轴类零件还有内圆面、键槽、退刀槽、端面，某些轴类零件还有内圆面、键槽、退刀槽、螺纹等其它表面。外圆面主要用于安装轴承和轮螺纹等其它表面。外圆面主要用于安装轴承和轮系（带轮、齿轮、链轮等），轴肩的作用是使上系（带轮、齿轮、链轮等），轴肩的作用是使上述零件在轴上轴向定位。轴类零件通过轴上安装述零件在轴上轴向定位。轴类零件通过轴上安装的零件起支承、传递运动和扭矩的作用。的零件起支承、传递运动和扭矩的作用。69 6.1 轴类零件 轴类零件按其结构特点 6.1 轴类零件轴类零件70 6.1 轴类零件70 6.1 轴类零件轴类零件 1）技术要求）技术要求 本零件的轴颈本零件的轴颈24和和16分别装在箱体的两分别装在箱体的两个孔中，轴通过螺纹个孔中，轴通过螺纹M10和孔和孔10紧固在箱体上，紧固在箱体上，轴上轴上20h6处是用来安装滚动轴承的，轴承上装处是用来安装滚动轴承的，轴承上装有齿轮，轴中间对称地加工出相距有齿轮，轴中间对称地加工出相距22的两个平行的两个平行平面，是为了卡扳手而设计的。平面，是为了卡扳手而设计的。2）工艺分析）工艺分析 毛坯选择：毛坯选择：由于轴受力不大，主要是支承由于轴受力不大，主要是支承齿轮，所以可直接选用不经锻造的齿轮，所以可直接选用不经锻造的45钢。钢。71 6.1 轴类零件 1）技术要求71 6.1 轴类零件轴类零件 定位基准的选择定位基准的选择 A.以圆钢外圆面为粗基准，粗车端面并钻以圆钢外圆面为粗基准，粗车端面并钻中心孔；中心孔；B.为保证外圆面的位置精度，以轴两端的为保证外圆面的位置精度，以轴两端的中心孔为定位精基准，这样满足了基准重合和基中心孔为定位精基准，这样满足了基准重合和基准统一的原则；准统一的原则；C.调质处理后，以外圆面定位，精车两端调质处理后，以外圆面定位，精车两端面并修整中心孔；面并修整中心孔；D.以修整的两中心孔作为半精车和磨削的以修整的两中心孔作为半精车和磨削的定位精基准，满足了互为基准的原则。定位精基准，满足了互为基准的原则。制订机械加工工艺过程制订机械加工工艺过程72 6.1 轴类零件 定位基准的选择72 单件小批量生产机床某轴的工艺过程单件小批量生产机床某轴的工艺过程73 单件小批量生产机床某轴的工艺过程73 74 74 75 75 76 76 第五章第五章 零件的结构工艺性零件的结构工艺性返回索引77 第五章 返零件结构的工艺性是指这种结构的零件加工的难易程度。零件具有使用性和工艺性两种性质。评价零件设计好坏不应偏重使用性。工艺性的好坏是相对的。随着科学技术的进步，原来认为工艺性差的零件可能不再难于加工。例：78 零件结构的工艺性是指这种结构的零件加工的难易程度。78 1.1机械零件的切削加工结构工艺性 切削加工是零件获得所需结构形状、尺寸精度和表面质量的主要途径。通常切削加工所耗费的工时和费用是最高的。因此零件的切削加工结构工艺性设计就显得尤为重要。为了使零件有较好的切削加工结构工艺性，在结构设计时应考虑以下几点原则：1.应尽量采用标准化参数；2.零件的结构要素应尽量统一;3.应考虑到零件的方便装夹;4.通孔比不通孔好、外表面比内表面好加工、79 1.1机械零件的切削加工结构工艺性 切削加工是零件获1.1机械零件的切削加工结构工艺性 平面比台阶面好、直孔比斜孔好加工、刚性好的好加工；5.尽可能使需精密加工的面少,使要加工的表面积少;6.为了方便零件的加工,可以考虑零件的合理拆分和组合;7.在满足使用要求的基础上,尽量降低零件的加工精度和表面质量要求;8.零件的结构应与先进加工方法相适应.80 1.1机械零件的切削加工结构工艺性 平面比台阶面好、直孔比1.1结构工艺性的一般原则a.便于安装和加工，即便于定位和可靠的夹紧。左图中的设计方案中，上表面需要加工，加工时必须安装在工作台上，由于底部是斜面而装夹不稳。81 1.1结构工艺性的一般原则a.便于安装和加工，即便于定位和可1.1.1 斜面钻孔斜面钻孔引起钻头偏斜或折断。82 1.1.1 斜面钻孔斜面钻孔引起钻头偏斜或折断。82 1.1.2 T型槽结构改进b.便于加工和测量。T形槽设计要考虑刀具的进入和退出。83 1.1.2 T型槽结构改进b.便于加工和测量。83 1.1.3钻孔空间考虑钻孔时的加工状况。钻夹头与工件不发生碰撞。84 1.1.3钻孔空间考虑钻孔时的加工状况。钻夹头与工件不发生碰1.1.4弯曲的孔避免弯曲的孔。85 1.1.4弯曲的孔避免弯曲的孔。85 1.1.5 尺寸要素的统一尽量做到刀具规格统一，减少换刀，提高效率86 1.1.5 尺寸要素的统一尽量做到刀具规格统一，减少换刀，提1.1.6 退刀槽方便刀具退出。87 1.1.6 退刀槽方便刀具退出。87 攻丝不能直到孔底盲孔形状88 攻丝不能直到孔底盲孔形状88 1.1.7 简化零件结构图a形状复杂，加工费时，图b形状简单，有利于减少成本。89 1.1.7 简化零件结构图a形状复杂，加工费时，图b形状简