金属工艺学课件17-

金属工艺学课件17学习目标学习目标机械生产过程和工艺过程，了解机械加机械生产过程和工艺过程，了解机械加工工艺过程的组成；工工艺过程的组成；工件的安装、夹紧和定位。工件的安装、夹紧和定位。基准的选择和工艺路线的制定原则基准的选择和工艺路线的制定原则 学习目标学习目标轴类零件、盘套类零件和箱体类零件的轴类零件、盘套类零件和箱体类零件的工艺路线制定；工艺路线制定；重点难点重点难点 零件的结构工艺性对加工的影响；典型零件的工艺路线制定；主要内容第一节 零件加工工艺性和结构工艺性 第二节 典型零件的选材的工艺路线第一节 零件加工工艺性 和结构工艺性 一、基本概念；一、基本概念；二、工件的定位与夹紧；二、工件的定位与夹紧；三、基准；三、基准；四、零件加工工艺规程的制定；四、零件加工工艺规程的制定；五、零件的结构工艺性；五、零件的结构工艺性；大家有疑问的，可以询问和交流大家有疑问的，可以询问和交流可以互相讨论下，但要小声点可以互相讨论下，但要小声点可以互相讨论下，但要小声点可以互相讨论下，但要小声点 9 9.1 1.1 1 基基本本概概念念 （一）生产过程和工艺过程 （二）机械加工工艺过程及其组成 （三）生产纲领和生产类型 （一）生产过程和工艺过程（一）生产过程和工艺过程 （1 1）生产过程：）生产过程：生产过程是指将原材料转变为成品件的全过生产过程是指将原材料转变为成品件的全过程。它包括原材运输和保存、生产准备工作、毛程。它包括原材运输和保存、生产准备工作、毛坯制造、切削加工、热处理、装配、检验、调试、坯制造、切削加工、热处理、装配、检验、调试、油漆和包装等。油漆和包装等。（2 2）工艺过程：）工艺过程：生产过程中，直接改变原材料或毛坯的形状，生产过程中，直接改变原材料或毛坯的形状，尺寸和性能等，尺寸和性能等，使其变为成品或半成品的过程。使其变为成品或半成品的过程。（二二）机机械械加加工工工工艺艺过过程程及及其其组组成成 机机械械加加工工工工艺艺过过程程是是指指机机械械加加工工方方法法按按一一定定顺顺序序逐逐步步改改变变毛毛坯坯的的形形状状尺尺寸寸和和表表面面质质量量，使使之之成成为为合合格格零零件件的的全全过过程程。机机械械加加工工工工艺艺过过程程由由工工序序、安安装装、工工位位、工工步步、走走刀刀等等单单元元组组成成。1 1工序工序 工序是指一个或一组工人，在一个工作地点工序是指一个或一组工人，在一个工作地点（或同一设备），对同一个或同时几个工件加工（或同一设备），对同一个或同时几个工件加工连续完成的那一部分工艺过程。划分工序的主要连续完成的那一部分工艺过程。划分工序的主要依据是零件在加工过程中的工作地点（机床）是依据是零件在加工过程中的工作地点（机床）是否变动，该工序的工艺过程是否连续完成。否变动，该工序的工艺过程是否连续完成。2 2安装安装 工件（或装配单元）经一次定位与装夹后所工件（或装配单元）经一次定位与装夹后所完成的那部分工序称为安装。在一道工序中，工完成的那部分工序称为安装。在一道工序中，工件可能被装夹一次或多次，才能完成加工。件可能被装夹一次或多次，才能完成加工。3 3工位工位 工位是指为了完成一定的工序部分，一次装工位是指为了完成一定的工序部分，一次装夹工件后，工件（或装配单元）与夹具或设备的夹工件后，工件（或装配单元）与夹具或设备的可动部分一起相对刀具或设备的固定部分所占据可动部分一起相对刀具或设备的固定部分所占据的每个位置。如图所示：的每个位置。如图所示：包括包括包括包括4 4 4 4工位的工序工位的工序工位的工序工位的工序 4 4工步工步 工步是指在加工表面（或装配时的连接表面）工步是指在加工表面（或装配时的连接表面）和加工（或装配）工具不变情况下，所连续完成和加工（或装配）工具不变情况下，所连续完成的那一部分工艺过程。划分工步的依据是加工表的那一部分工艺过程。划分工步的依据是加工表面和工具是否变化。面和工具是否变化。一道工序可由多个工步组成。划分工步的目一道工序可由多个工步组成。划分工步的目的是为了合理安排工艺过程。构成工步的任一因的是为了合理安排工艺过程。构成工步的任一因素改变则转变为另一个新工步。素改变则转变为另一个新工步。5 5走刀走刀 在同一工步中，由于加工余量大等原因，需要在同一工步中，由于加工余量大等原因，需要用同一刀具，在相同的转速和进给量条件下，对用同一刀具，在相同的转速和进给量条件下，对同一加工面进行多次切削，每进行一次切削，则同一加工面进行多次切削，每进行一次切削，则称为一次走刀。称为一次走刀。（三）生产纲领和生产类型（三）生产纲领和生产类型 1 1生产纲领生产纲领 生产纲领是企业在计划期内应当生产的产品生产纲领是企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。计划期定为产量和进度计划。计划期定为1 1年的生产纲领称为年的生产纲领称为年生产纲领或年产量。年生产纲领或年产量。2 2生产类型生产类型 生产类型是指企业（或车间、工段、班组、生产类型是指企业（或车间、工段、班组、工作地）生产专业化程度的分类，一般可分为单工作地）生产专业化程度的分类，一般可分为单件生产、成批生产和大量生产三种类型。件生产、成批生产和大量生产三种类型。（1 1）单单件件生生产产是是单单个个地地制制造造不不同同结结构构和和尺尺寸寸的的产产品品，很很少少重重复复或或不不重重复复生生产产。如如重重型型设设备备制制造造、专专用用设设备备制制造造或或新新产产品品制制造造等等。（2 2）成成批批生生产产是是分分批批的的制制造造出出相相同同的的产产品品，制制造造过过程程有有重重复复性性。（3 3）大大量量生生产产是是产产品品的的数数量量很很大大，工工作作点点经经常常重重复复的的进进行行某某一一个个零零件件的的某某一一道道工工序序的的加加工工。如如汽汽车车、轴轴承承的的制制造造。9.1.2 9.1.2 工件的定位与夹紧工件的定位与夹紧（一）工件的安装（一）工件的安装 安装时将工件在机床上或夹具中定位、夹紧安装时将工件在机床上或夹具中定位、夹紧的过程。安装有下面三种方法：直接找正法、划的过程。安装有下面三种方法：直接找正法、划线找正法、专用找正法线找正法、专用找正法直接找正直接找正划线找正划线找正 （二二）工工件件的的六六点点定定位位原原理理 1 1概概念念：六六点点定定位位原原则则即即任任何何一一个个自自由由刚刚体体，在在空空间间均均有有留留个个自自由由度度，即即沿沿空空间间坐坐标标轴轴X X、Y Y直直接接找找正正安安装装Z Z三三个个方方向向的的移移动动和和绕绕此此三三坐坐标标轴轴的的转转动动。工工件件定定位位的的实实质质：就就是是限限制制工工件件的的自自由由度度。2 2工件在夹具中的定位分类：工件在夹具中的定位分类：（1 1）工件完全定位：加工时工件的六个自由）工件完全定位：加工时工件的六个自由度被完全限制了的定位；度被完全限制了的定位；（2 2）不完全定位：在满足加工要求的前提下，）不完全定位：在满足加工要求的前提下，工件的六个自由度没有被完全限制的想象；工件的六个自由度没有被完全限制的想象；（3 3）欠定位：根据加工要求应该限制的自由）欠定位：根据加工要求应该限制的自由度而没有限制的现象；度而没有限制的现象；（4 4）过定位：工件的某个自由度被重复限制）过定位：工件的某个自由度被重复限制的现象成为过定位。的现象成为过定位。（三三）工工件件的的夹夹紧紧 工工件件定定位位后后必必须须将将其其夹夹紧紧，以以保保证证工工件件获获得得正正确确位位置置。不不因因削削力力、重重力力、惯惯性性力力等等外外力力作作用用而而发发生生变变化化，确确保保加加工工质质量量和和生生产产安安全全。9.1.3 9.1.3 基基 准准 （一）基准及其分类（一）基准及其分类 基准就是依据，在零件图样上依据一些点、基准就是依据，在零件图样上依据一些点、线、面来确定另一些点、线、面的位置，这些作线、面来确定另一些点、线、面的位置，这些作为依据的点、线、面称为基准。根据基准的作用为依据的点、线、面称为基准。根据基准的作用不同，可将基准分为：设计基准和工艺基准。不同，可将基准分为：设计基准和工艺基准。轴套零件图设计基准轴套零件图设计基准 2 2工艺基准工艺基准 （1 1）定位基准：在加工中使工件在机床或夹）定位基准：在加工中使工件在机床或夹具上占据正确位置的基准。如图所示：具上占据正确位置的基准。如图所示：（2 2）测量基准：零件检验时，用以测量已加）测量基准：零件检验时，用以测量已加工表面尺寸及位置的基准。工表面尺寸及位置的基准。（3 3）装配基准：装配时用以确定零件在部件）装配基准：装配时用以确定零件在部件或产品中位置的基准。或产品中位置的基准。箱体零件的定位基准箱体零件的定位基准 1.1.粗基准：粗基准：（1 1）粗基准概念：以毛坯未加工表面作为定位基）粗基准概念：以毛坯未加工表面作为定位基准称为粗基准。准称为粗基准。（2 2）粗基准选择原则：）粗基准选择原则：非加工表面原则：选用工件非加工表面作非加工表面原则：选用工件非加工表面作为粗基准，以保证加工面与非加工面之间的位置为粗基准，以保证加工面与非加工面之间的位置误差为最小。误差为最小。加工余量最小原则：以余量最小的表面作加工余量最小原则：以余量最小的表面作为粗基准。为粗基准。重要表面原则：如果必须保证工件某个重重要表面原则：如果必须保证工件某个重要表面的加工余量均匀，应尽量选用余量和精度要表面的加工余量均匀，应尽量选用余量和精度要求最小的表面作为粗基准。要求最小的表面作为粗基准。不能重复使用原则：这是因为粗基准表面不能重复使用原则：这是因为粗基准表面精度低，不能使工件在两次安装中保持同样位置。精度低，不能使工件在两次安装中保持同样位置。便于工件装夹原则：作为粗基准的表面，便于工件装夹原则：作为粗基准的表面，应尽量平整光滑、没有飞边、冒口、浇口或其它应尽量平整光滑、没有飞边、冒口、浇口或其它缺陷，以便使工件定位定位准确、加紧可靠。缺陷，以便使工件定位定位准确、加紧可靠。2 2精基准精基准 （1 1）精基准的概念：采用已加工面作为定位基准）精基准的概念：采用已加工面作为定位基准的称为精基准。的称为精基准。（2 2）精基准的选择原则是：）精基准的选择原则是：基准重合原则。基准重合原则。基准统一原则。基准统一原则。自为基准原则。自为基准原则。互为基准原则。互为基准原则。便于装夹原则便于装夹原则。9.1.4 9.1.4 零件加工工艺规程的制定零件加工工艺规程的制定 制定工艺规程的方法和步骤如下：制定工艺规程的方法和步骤如下：（1 1）零件图的研究与工艺审查；）零件图的研究与工艺审查；（2 2）确定生产类型；）确定生产类型；（3 3）确定毛坯的种类和尺寸；）确定毛坯的种类和尺寸；（4 4）选择定位基准和主要的加工方法，拟定零）选择定位基准和主要的加工方法，拟定零件的加工工艺路线；件的加工工艺路线；（5 5）确定工序尺寸、公差及其技术要求；）确定工序尺寸、公差及其技术要求；（6 6）确定机床、工艺装备、切削用量及时间定）确定机床、工艺装备、切削用量及时间定额；额；（7 7）填写工艺文件。）填写工艺文件。在工艺路线的拟定重要考虑以下几个方面的问题：在工艺路线的拟定重要考虑以下几个方面的问题：（一）加工阶段的划分（一）加工阶段的划分 当加工质量要求较高时，应当划分加工阶段，当加工质量要求较高时，应当划分加工阶段，一般可分为：粗加工、半精加工、精加工、光整一般可分为：粗加工、半精加工、精加工、光整加工。加工。（二）加工方法的选择（二）加工方法的选择 零件的表面大多是由简单的内、外回转表面零件的表面大多是由简单的内、外回转表面和平面组成，也有一些零件由复杂表面构成，要和平面组成，也有一些零件由复杂表面构成，要根据被加工零件表面形状和技术要求选择相应的根据被加工零件表面形状和技术要求选择相应的加工方法加工方法 。（三）工序集中与分散（三）工序集中与分散 （1 1）工序集中：将工件的加工集中在少数几）工序集中：将工件的加工集中在少数几道工序内完成，每道工序的加工内容较多。有集道工序内完成，每道工序的加工内容较多。有集中有利于采用数控机床、高效专用设备及工装。中有利于采用数控机床、高效专用设备及工装。（2 2）工序分散：将工件的加工飞散在较多工）工序分散：将工件的加工飞散在较多工序内进行，每道工序的加工内容很少。工序分散序内进行，每道工序的加工内容很少。工序分散使用的设备及工艺装备比较简单，调整和维修方使用的设备及工艺装备比较简单，调整和维修方便，操作简单，转产容易。便，操作简单，转产容易。（四四）工工艺艺路路线线扥扥拟拟定定 （1 1）先先基基准准后后其其它它表表面面；（2 2）先先粗粗加加工工后后精精加加工工；（3 3）现现主主要要表表面面后后次次要要表表面面；（4 4）先先加加工工平平面面后后加加工工孔孔。热处理工序在工序过程中的安排要根据热处热处理工序在工序过程中的安排要根据热处理的目的来决定。安排原则如下：理的目的来决定。安排原则如下：（1 1）预备热处理，一般安排在粗加工前；）预备热处理，一般安排在粗加工前；（2 2）消除残余应力处理，粗加工、半精加工）消除残余应力处理，粗加工、半精加工和精加工之间。和精加工之间。（3 3）最终热处理，一般安排在精加工前；）最终热处理，一般安排在精加工前；（4 4）表面装饰镀层，一般都安排在机械加工）表面装饰镀层，一般都安排在机械加工完毕后。完毕后。9.7.5 9.7.5 零件的结构工艺性零件的结构工艺性 零件的工艺性指所设计的零件在满足使用要零件的工艺性指所设计的零件在满足使用要求的前提下，制造的可行性和经济性。求的前提下，制造的可行性和经济性。1 1便于装夹便于装夹 （1 1）保证装夹方便、稳定可靠；）保证装夹方便、稳定可靠；（2 2）尽量减少装夹次数）尽量减少装夹次数 （3 3）有位置精度要求的表面，最好能一次装夹）有位置精度要求的表面，最好能一次装夹成功。成功。2 2便于加工便于加工 （1 1）构建应有足够的刚度；）构建应有足够的刚度；（2 2）尽量避免内表面加工；）尽量避免内表面加工；（3 3）减少加工面积；）减少加工面积；（4 4）减少机床调整次数；）减少机床调整次数；（5 5）减少道具种类；）减少道具种类；（6 6）减少走刀次数和道具的空行程；）减少走刀次数和道具的空行程；（7 7）便于进刀和退刀；）便于进刀和退刀；（8 8）减少加工困难。）减少加工困难。3 3便于测量便于测量 4.4.便于采用标准化参数。便于采用标准化参数。第二节 典型零件的选材和工艺路线 一、轴类零件加工工艺分析；一、轴类零件加工工艺分析；二、盘套类零件加工工艺分析；二、盘套类零件加工工艺分析；三、箱体类零件加工工艺分析；三、箱体类零件加工工艺分析；9 9.2 2.1 1 轴轴类类零零件件加加工工工工艺艺分分析析 （一）轴类零件的功用和分类 （二）轴类零件的技术条件分析：（三）轴类零件的材料和和热处理 （四）轴类零件加工工艺过程 （一）轴类零件的功用和分类（一）轴类零件的功用和分类 轴的主要作用在于支撑回转零件并传递运动轴的主要作用在于支撑回转零件并传递运动和动力；和动力；根据机构形状可分为直轴、曲轴和阶梯轴；根据机构形状可分为直轴、曲轴和阶梯轴；根据轴的承载情况可分为转轴、心轴、传动根据轴的承载情况可分为转轴、心轴、传动轴。轴。（二）轴类零件的技术条件分析：（二）轴类零件的技术条件分析：1.1.加工精度要求加工精度要求 尺寸精度：配合轴颈一般取尺寸精度：配合轴颈一般取IT6IT6IT7IT7，其余，其余一般为自由公差。一般为自由公差。形状公差：配合轴颈对圆度和圆柱度要求较形状公差：配合轴颈对圆度和圆柱度要求较高，其余曲轴颈的高，其余曲轴颈的1/21/21/4.1/4.位置公差：内外圆同轴度与断面垂直度按公位置公差：内外圆同轴度与断面垂直度按公差规定选取。差规定选取。2.2.表面粗糙度的要求表面粗糙度的要求 3.3.合理选择材料和热处理，合理选择表面热处理合理选择材料和热处理，合理选择表面热处理 （三）轴类零件的材料和和处理（三）轴类零件的材料和和处理 1.1.轴类零件的材料和热处理轴类零件的材料和热处理 （1 1）一般轴的材料为）一般轴的材料为4545钢，可通过正火、淬钢，可通过正火、淬火、调质等热处理改善机械性能；火、调质等热处理改善机械性能；（2 2）精度和转速较高的轴选用中碳合金钢如）精度和转速较高的轴选用中碳合金钢如40Cr40Cr、轴承钢如、轴承钢如GCr15GCr15、弹簧钢、弹簧钢65Mn65Mn。热处理选用。热处理选用调质和轴颈高频淬火；调质和轴颈高频淬火；（3 3）高速重载轴选用低碳合金钢）高速重载轴选用低碳合金钢18CrMnTi18CrMnTi、20Cr20Cr、20Mn2B20Mn2B等。热处理为正火后表面渗碳处理。等。热处理为正火后表面渗碳处理。也可用也可用38CrMnAl38CrMnAl等氮化钢，热处理调制后表面氮等氮化钢，热处理调制后表面氮化化 2 2.轴轴类类零零件件的的毛毛坯坯 热热轧轧和和冷冷拔拔钢钢适适用用于于机机械械强强度度要要求求高高的的光光轴轴或或直直径径相相差差不不大大的的轴轴；锻锻件件适适用用于于强强度度要要求求高高或或直直径径相相差差较较大大的的阶阶梯梯轴轴、异异形形轴轴；铸铸件件适适用用于于铸铸铁铁轧轧辊辊和和球球铁铁曲曲轴轴等等。（四）轴类零件加工工艺过程 （1）图纸分析；（2）选择毛坯；由于直径相差不大，易用圆钢型材作为毛坯。（3）工艺分析；根据图纸确定加工方案：粗车调质半精车磨削 （4）编制工艺文件（略）9.7.2 9.7.2 盘套类零件加工工艺分析盘套类零件加工工艺分析 （一）盘套类零件的技术条件分析（一）盘套类零件的技术条件分析 盘套类零件如轴系的大部分零件，如传动轮、盘套类零件如轴系的大部分零件，如传动轮、轴衬套、轴承端盖、套筒等主要有外圆、孔与端轴衬套、轴承端盖、套筒等主要有外圆、孔与端面所组成。面所组成。孔的技术要求：配合孔一般为孔的技术要求：配合孔一般为IT7IT7IT8IT8，精，精密孔密孔IT6IT6 外圆表面的技术要求：配合面一般为外圆表面的技术要求：配合面一般为IT6IT6IT7IT7，一般面为自有公差。，一般面为自有公差。（二）盘套类零件的加工工艺过程：（二）盘套类零件的加工工艺过程：图纸分析、毛坯选择、工艺分析、编制工艺图纸分析、毛坯选择、工艺分析、编制工艺文件。文件。