机械加工工艺基础

j520 · 发表于 2008-2-23 14:39:25

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机械加工工艺基础

asdolmlm · 发表于 2008-2-23 14:47:27

机械加工工艺基础
前面已经介绍了机械加工的基础知识，分析了各种加工方法的工艺特点及应用。但是，在生产实际中，由于零件的生产类型、形状、尺寸和技术要求等不同，一个零件往往不是单独在一种车床上加工完成的，而是需要经过一定的工艺过程，即需要根据零件的具体要求，选择合适的加工方法，合理安排加工顺序，一步步地把零件加工出来。这就需要有机械加工工艺的知识。

      第一节  工艺基础的基本概念一、生产过程和工艺过程
生产过程是指从原材料（或半成品）制成产品的全部过程。对机器生产而言包括原材料的运输和保存，生产的准备，毛坯的制造，零件的加工和热处理，产品的装配、及调试，油漆和包装等内容。生产过程的内容十分广泛，现代企业用系统工程学的原理和方法组织生产和指导生产，将生产过程看成是一个具有输入和输出的生产系统。能使企业的管理科学化，使企业更具应变力和竞争力。

在生产过程中，直接改变原材料（或毛坯）形状、尺寸和性能，使之变为成品的过程，称为工艺过程。它是生产过程的主要部分。例如毛坯的铸造、锻造和焊接；改变材料性能的热处理；零件的机械加工等，都属于工艺过程。工艺过程又是由一个或若干个顺序排列的工序组成的。

工序是工艺过程的基本组成单位。所谓工序是指在一个工作地点，对一个或一组工件所连续完成的那部分工艺过程。构成一个工序的主要特点是不改变加工对象、设备和操作者，而且工序的内容是连续完成的。例如图32-1中[cc1] 的零件，其工艺过程可以分为以下两个工序：

工序1：在车床上车外圆、车端面、镗孔和内孔倒角；

工序2：在钻床上钻6个小孔。

在同一道工序中，工件可能要经过几次安装。工件在一次装夹中所完成的那部分工序，称为安装。在工序1中，有两次安装。第一次安装：用三爪卡盘夹住外圆，车端面C，镗内孔，内孔倒角，车外圆。第二次安装：调头用三爪盘夹住外圆，车端面A和B，内孔倒角。

二、生产类型
生产类型通常分为三类。

1．单件生产  单个地生产某个零件，很少重复地生产。

2．成批生产  成批地制造相同的零件的生产。

3．大量生产  当产品的制造数量很大，大多数工作地点经常是重复进行一种零件的某一工序的生产。

拟定零件的工艺过程时，由于零件的生产类型不同，所采用的加方法、机床设备、工夹量具、毛坯及对工人的技术要求等，都有很大的不同。

三、加工余量
为了加工出合格的零件，必须从毛坯上切去的那层金属的厚度，称为加工余量。加工余量又可分为工序余量和总余量。某工序中需要切除的那层金属厚度，称为该工序的加工余量。从毛坯到成品总共需要切除的余量，称为总余量，等于相应表面各工序余量之和。

在工件上留加工余量的目的是为了切除上一道工序所留下来的加工误差和表面缺陷，如铸件表面冷硬层、气孔、夹砂层，锻件表面的氧化皮、脱碳层、表面裂纹，切削加工后的内应力层和表面粗糙度等。从而提高工件的精度和表面粗糙度。

加工余量的大小对加工质量和生产效率均有较大影响。加工余量过大，不仅增加了机械加工的劳动量，降低了生产率，而且增加了材料、工具和电力消耗，提高了加工成本。若加工余量过小，则既不能消除上道工序的各种缺陷和误差，又不能补偿本工序加工时的装夹误差，造成废品。其选取原则是在保证质量的前提下，使余量尽可能小。一般说来，越是精加工，工序余量越小。

四、基准

机械零件是由若干个表面组成的，研究零件表面的相对关系，必须确定一个基准，基准是零件上用来确定其它点、线、面的位置所依据的点、线、面。根据基准的不同功能，基准可分为设计基准和工艺基准两类。

1．设计基准

在零件图上用以确定其它点、线、面位置的基准，称为设计基准。如图32-2所[cc2] 示的轴套零件，各外圆和内孔的设计基准是零件的轴心线，端面A是端面B、C的设计基准，内孔的轴线是外圆径向跳动的基准。

2．工艺基准

零件在加工和装配过程中所使用的基准，称为工艺基准。工艺基准按用途不同又分为装配基准、测量基准及定位基准。

（1）装配基准  装配时用以确定零件在部件或产品中的位置的基准，称为装配基准。

（2）测量基准  用以检验已加工表面的尺寸及位置的基准，称为测量基准。如图32-2中的零件，内孔轴线是检验外圆径向跳动的测量基准；表面A是检验长度L尺寸l和的测量基准。

（3）定位基准  加工时工件定位所用的基准，称为定位基准。作为定位基准的表面（或线、点），在第一道工序中只能选择未加工的毛坯表面，这种定位表面称粗基准.在以后的各个工序中就可采用已加工表面作为定位基准，这种定位表面称精基准。

五、拟定工艺路线的一般原则
机械加工工艺规程的制定，大体可分为两个步骤。首先是拟定零件加工的工艺路线，然后再确定每一道工序的工序尺寸、所用设备和工艺装备以及切削规范、工时定额等。这两个步骤是互相联系的，应进行综合分析。

工艺路线的拟定是制定工艺过程的总体布局，主要任务是选择各个表面的加工方法，确定各个表面的加工顺序，以及整个工艺过程中工序数目的多少等。

拟定工艺路线的一般原则如下。

1、先加工基准面

零件在加工过程中，作为定位基准的表面应首先加工出来，以便尽快为后续工序的加工提供精基准。称为“基准先行”。

2、划分加工阶段

加工质量要求高的表面，都划分加工阶段，一般可分为粗加工、半精加工和精加工三个阶段。主要是为了保证加工质量；有利于合理使用设备；便于安排热处理工序；以及便于时发现毛坯缺陷等。

3、先孔后面

对于箱体、支架和连杆等零件应先加工平面后加工孔。这样就可以以平面定位加工孔，保证平面和孔的位置精度，而且对平面上的孔的加工带来方便。

4、主要表面的光整加工（如研磨、珩磨、精磨等），应放在工艺路线最后阶段进行，以免光整加工的表面，由于工序间的转运和安装而受到损伤。

上述为工序安排的一般情况。有些具体情况可按下列原则处理。

(1)、为了保证加工精度，粗、精加工最好分开进行。因为粗加工时，切削量大，工件所受切削力、夹紧力大，发热量多，以及加工表面有较显著的加工硬化现象，工件内部存在着较大的内应力，如果粗、粗加工连续进行，则精加工后的零件精度会因为应力的重新分布而很快丧失。对于某些加工精度要求高的零件。在粗加工之后和精加工之前，还应安排低温退火或时效处理工序来消除内应力。

(2)、合理地选用设备。粗加工主要是切掉大部分加工余量，并不要求有较高的加工精度，所以粗加工应在功率较大、精度不太高的机床上进行，精加工工序则要求用较高精度的机床加工。粗、精加工分别在不同的机床上加工，既能充分发挥设备能力，又能延长精密机床的使用寿命。

(3)、在机械加工工艺路线中，常安排有热处理工序。热处理工序位置的安排如下：为改善金属的切削加工性能，如退火、正火、调质等，一般安排在机械加工前进行。为消除内应力，如时效处理、调质处理等，一般安排在粗加工之后，精加工之前进行。为了提高零件的机械性能，如渗碳、淬火、回火等，一般安排在机械加工之后进行。如热处理后有较大的变形，还须安排最终加工工序（精磨）。

      第二节  轴类零件的工艺路线实例图32-3所[cc3] 示为单级圆柱齿轮减速器的传动轴，现就其材料和毛坯的选择以及加工工艺路线的拟定简介如下。

一、材料选择
轴类零件常用的材料为锻造或轧制的碳素钢或合金钢。轴类零件之所以选用碳素钢和合金钢制造，是因为轴属于较为重要、较为精密的零件。它本身要求足够的强度和刚度（包括变形刚度和接触刚度），足够精确的尺寸和较高的表面粗糙度，与滑动轴承配合处的轴颈表面还应有高的硬度。因而材料应具有优良的综合机械性能。而碳素钢和合金钢则能满足这些要求。尤其是碳素钢，因其价格低廉，锻造工艺性能良好，对应力集中没有合金钢敏感，所以应用尤为广泛。近年来，采用球墨铸铁或合金铸铁制造形状复杂的轴已获得很大的成功。估计随着铸铁质量的进一步提高，“以铁代钢”将取得更加飞速的发展。

在选择轴的材料时，对载荷不大或不太重要的场合，可用Q235A、Q255A钢；对载荷较大，较为重要的场合，以45钢最为常用；重载，且轴的尺寸和重量受到限制时，或轴的工作条件恶劣时，则采用合金钢，如此40Cr、38CrMoAl等。

根据上述分析，本传动轴以选45号钢为宜。

二、毛坯的选择
该轴尺寸不大，但最大直径与最小直径的差值较大，因此不宜选择圆钢毛坯，应选择锻造毛坯。考虑到轴的尺寸和重量采用模型锻造是可行的。若批量较大，应选择模型锻造。若批量较小，则应采用自由锻造。

三、工艺路线的拟定
在拟定工艺路线之前，先分析轴的结构和精度要求。从结构上分析，轴由七段圆柱组成，上面有两个键槽和两个中心孔（其中一个中心孔带螺孔，以便安装轴端挡圈）。从精度和粗糙度分析，有四段圆柱要求达到IT6级精度，其中安装联轴器的 55段和要安装齿轮的 80段两段要求粗糙度在1.6 以下，安装轴承的 65两段要求粗糙度在0.8 以下。以上四段圆柱之间又要求有较高的位置精度。根据该轴主要由圆柱构成和多数段均要求较高的加工精度和较小的粗糙度这一特点，在拟定工艺路线时，应以外圆表面的加工贯穿始终，将全轴的加工分成粗、半精和精加工三个阶段，而将键槽和螺纹的加工穿插于各加工阶段中。至于中心孔，其作用是为加工时提供安装定位基准。根据“基准先行”的原则，应该在一开始就将其加工出来。

现将大批量生产时，该轴的主要加工工艺路线安排如表32-1所示，以供参考。

表32-1  减速器传动轴的主要加工工艺路线

工序号
工序名称
工序内容
定位与夹紧

1
锻
锻造毛坯（模型锻造）


2
热处理
退火


3
铣、钻
铣端面，钻中心孔
外圆面

4
粗车
粗车各段外圆
中心孔、鸡心夹头

5
热处理
调质


6
半精车
半精车各段外圆及端面、倒角
中心孔、鸡心夹头

7
研
研中心孔
外圆

8
精车
精车、两段至要求
中心孔、鸡心夹头

9
立铣
铣两处键槽
外圆

10
精磨
精磨两段至要求
中心孔、鸡心夹头

11
钻
钻左端螺纹孔
外圆

热处理（调质）安排在粗加工之后，是为给热处理提供平整光滑的表面，以保证热处理的质量。安排在半精加工之前（有时也安排在精加工之前），是为了通过半精加工（或精加工）修正热处理产生的变形。在精车后铣键槽，易保证键槽深度，同时可防止精车时产生断续切削以影响精车质量。左端螺纹孔放在精磨后加工，可防止加工螺纹孔时破坏中心孔精度，从而影响精磨质量。

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asdolmlm · 发表于 2008-2-23 14:48:18

机械加工工艺基本知识
文章来源：中国二手机床行业贸易中心　　添加人：中国二手机床网　　添加时间：2007-11-21 1844
　　一、生产过程和工艺过程
　　产品的生产过程是指把原材料变为成品的全过程。机械产品的生产过程一般包括：

　　1 ．生产与技术的准备如工艺设计和专用工艺装备的设计和制造、生产计划的编制、生产资料的准备等；

　　2 ．毛坯的制造如铸造、锻造、冲压等；

　　3 ．零件的加工切削加工、热处理、表面处理等；

　　4 ．产品的装配如总装、部装、调试检验和油漆等；

　　5 ．生产的服务如原材料、外购件和工具的供应、运输、保管等；

　　在生产过程中改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等，使其成为成品或半成品的过程，称为工艺过程。如毛坯的制造、机械加工、热处理、装配等均为工艺过程。

　　工艺过程中，若用机械加工的方法直接改变生产对象的形状、尺寸和表面质量，使之成为合格零件的工艺过程，称为机械加工工艺过程。同样，将加工好的零件装配成机器使之达到所要求的装配精度并获得预定技术性能的工艺过程，称为装配工艺过程。

　　机械加工工艺过程和装配工艺过程是机械制造工艺学研究的两项主要内容。

　　二、机械加工工艺过程的组成

　　机械加工工艺过程是由一个或若干个顺序排列的工序组成的，而工序又可分为若干个安装、工位、工步和走刀。

　　( 一 ) 工序

　　工序是指一个或一组工人，在一个工作地对一个或同时对几个工件所连续完成的那一部分工艺内容。

　　区分工序的主要依据，是工作地（或设备）是否变动和完成的那部分工艺内容是否连续。

　　图 3-1 所示的圆盘零件，单件小批生产时其加工工艺过程如表 3-1 所示；成批生产时其加工工艺过程如表 3-2 所示。

表 3-1 圆盘零件单件小批机械加工工艺过程

工序号
工序名称
工装
工步
工序内容
设备

1
车削
I

1

2

3

4
（用三爪自定心卡盘夹紧毛坯小端外圆）
车大端端面

车大端外圆至 Φ 100

钻 Φ 20孔

倒角
车床

II

5

6

7
（工件调头，用三爪自定心卡盘夹紧毛坯大端外圆）
车小端端面，保证尺寸 35mm

车小端外圆至 Φ 48，保证尺寸 20mm

倒角

2
钻削
I

1

2
（用夹具装夹工件）
依次加工三个 Φ 8孔

在夹具中修去孔口的锐边及毛刺
钻床

表 3-2 圆盘零件成批机械加工工艺过程

工序号
工序名称
工装
工步
工序内容
设备

1
车削
I

1

2

3

4
（用三爪自定心卡盘夹紧毛坯小端外圆）
车大端端面

车大端外圆至 Φ 100

钻 Φ 20孔

倒角
车床

2
车削
I

1

2

3
（以大端面及涨胎心轴）
车小端端面，保证尺寸 35mm

车小端外圆至 Φ 48，保证尺寸 20mm

倒角
车床

3
钻削
I

1
（钻床夹具）
钻孔 3 － Φ 8
钻床

4
钳
I
1
修孔口的锐边及毛刺

　　由表 3-1 可知，该零件的机械加工分车削和钻削两道工序。因为两者的操作工人、机床及加工的连续性均已发生了变化。而在车削加工工序中，虽然含有多个加工表面和多种加工方法（如车、钻等），但其划分工序的要素未改变，故属同一工序。而表 3-2 分为四道工序。虽然工序了 1 和工序 2 同为车削，但由于加工连续性已变化，因此应为两道工序；同样工序 4 修孔口锐边及毛刺，因为使用设备和工作地均已变化，因此也应作为另一道工序。

　　工序不仅是组成工艺过程的基本单元，也是制订时间定额，配备工人，安排作业和进行质量检验的基本单元。

　　（二）工步与走刀

　　为了便于分析和描述工序的内容，工序还可以进一步划分工步。

　　工步是指加工表面（或装配时的连接表面）和加工（或装配）工具不变的情况下所连续完成的那一部分工序。一个工序可以包括几个工步，也可以只有一个工步。如表 3-1 中工序 1 。在安装 Ⅰ中进行车大端面、车外圆、钻φ 20孔、倒角等加工，由于加工表面和使用刀具的不同，即构成四个工步。

　　一般来说，构成工步的任一要素（加工表面、刀具及加工连续性）改变后，即成为另一个工步。但下面指出的情况应视为一个工步：

　　1 ．对于那些一次装夹中连续进行的若干相同的工步应视为一个工步。如图 3-1零件上三个φ 8孔钻削。可以作为一个工步。即钻 3-φ 8。

　　2 ．为了提高生产率，有时用几把刀具同时加工几个表面，此时也应视为一个工步，称为复合工步。如图 3-2的加工方案。

　　在一个工步内，若被加工表面切去的金属层很厚，需分几次切削，则每进行一次切削就是一次走刀。一个工步可以包括一次走刀或几次走刀。

　　（三）安装与工位

　　工件在加工前，在机床或夹具上先占据一正确位置（定位），然后再夹紧的过程称为装夹。工件（或装配单元）经一次装夹后所完成的那一部分工艺内容称为安装。在一道工序中可以有一个或多个安装。表 3-1中工序 1即有两个安装，而工序 2有一个安装。工件加工中应尽量减少装夹次数，因为多一次装夹就多一次装夹误差，而且增加了辅助时间。因此生产中常用各种回转工作台、回转夹具或移动夹具等，以便在工件一次装夹后，可使其处于不同的位置加工。为完成一定的工序内容，一次装夹工件后，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固定部分所占据的每一个位置，称为工位。

　　图 3-3所示为一种利用回转工作台在一次装夹后顺序完成装卸工件、钻孔、扩孔和铰孔四个工位加工的实例。

　　三、工件的夹紧

　　（一）工作夹紧概述

　　如上所述，工件在加工前需要定位和夹紧。这是两项十分重要的工作。关于定位在后面章节中详细论述，本节对工件在机床上或夹具中的夹紧作一概略说明。

　　夹紧的目的是防止工件在切削力、重力、惯性力等的作用下发生位移或振动，以免破坏工件的定位。因此正确设计的夹紧机构应满足下列基本要求：

　　1 ．夹紧应不破坏工件的正确定位；

　　2 ．夹紧装置应有足够的刚性；

　　3 ．夹紧时不应破坏工件表面，不应使工件产生超过允许范围的变形；

　　4 ．能用较小的夹紧力获得所需的夹紧效果；

　　5 ．工艺性好，在保证生产率的前提下结构应简单，便于制造、维修和操作。手动夹紧机构应具有自锁性能。

hzzpy · 发表于 2008-3-10 22:38:58

介绍的还是满全面的,对于一般的场合也基本够用了

ping820966 · 发表于 2008-3-11 10:09:50

新手报到，看了大家都介绍，我心动不已。好想下载啊，谢谢楼主的分享。我努力努力再努力，积极提供资料，争取早日能下载你们提供的这么多珍贵资料。

zybpanda · 发表于 2008-3-19 15:52:51

我会努力让大家分享资料

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