机制工艺学(王先逵)

1工艺路线的拟定——加工方法的选择ABΔjQj成本Q加工误差Δ图加工误差（或加工精度）和成本的关系——负指数函数曲线经济精度范围加工经济精度——指在正常条件下（采用符合质量标准的设备、工艺装备和标准技术等级的工人，不延长加工时间）所能保证的加工精度。经济表面粗糙度——指在正常的加工条件下所能保证的表面粗糙度。各种加工方法所能达到的经济精度和经济表面粗糙度等级，可参看有关资料或工艺手册。2表1-6外圆加工方法的适用范围工艺路线的拟定——加工方法的选择序号加工方法经济精度经济粗糙度适用范围1粗车IT11~IT1212.5~50淬硬钢以外的各种金属2粗车-半精车IT8~IT103.2~6.33粗车-半精车-精车IT6~IT70.8~1.64粗车-半精车-精车-滚压（或抛光）IT5~IT60.025~0.25粗车-半精车-磨削IT6~IT70.4~0.8钢或铸铁6粗车-半精车-粗磨-精磨IT5~IT60.1~0.47粗车-半精车-粗磨-精磨-超精加工（或轮式超精磨）IT5~IT60.012~0.18粗车-半精车-精车-精细车（金刚车）IT5以上0.025~0.4有色金属9粗车-半精车-粗磨-精磨-超精磨（或镜面磨）IT5以上0.006~0.025极高精度的外圆加工10粗车-半精车-粗磨-精磨-研磨IT5~IT60.006~0.13表1-7平面加工方法的适用范围工艺路线的拟定——加工方法的选择序号加工方法经济精度经济粗糙度适用范围1粗车IT11~IT1312.5~50端面2粗车-半精车IT8~IT103.2~6.33粗车-半精车-精车IT7~IT80.8~1.64粗车-半精车-磨削IT6~IT80.2~0.85粗刨（或粗铣）IT11~IT136.3~25一般不淬硬平面6粗刨（或粗铣）-精刨（或精铣）IT8~IT101.6~6.37粗刨（或粗铣）-精刨（或精铣）-刮研IT6~IT70.1~0.8精度要求较高的不淬硬平面，批量大时宜采用宽刃精刨8以宽刃精刨代替上述刮研IT70.2~0.89粗刨（或粗铣）-精刨（或精铣）-磨削IT70.2~0.8大量生产，较小的平面10粗刨（或粗铣）-精刨（或精铣）-粗磨-精磨IT6~IT70.025~0.411粗铣-拉IT7~IT90.2~0.8高精度平面12粗铣-精铣-磨削-刮研IT5级以上0.006~0.14工艺路线的拟定——加工方法的选择序号加工方法经济精度经济粗糙度适用范围1钻IT11~IT1312.5加工未淬火钢及铸铁的实心毛坯和有色金属。孔径15~20mm2钻-铰IT8~IT101.6~6.33钻-粗铰-精铰IT7~IT80.8~1.64钻-扩IT10~IT116.3~12.5同上5钻-扩-铰IT8~IT91.6~3.26钻-扩-粗铰-精铰IT70.8~1.67钻-扩-粗铰-手铰IT6~IT70.2~0.48钻-扩-拉IT7~IT90.1~1.6大批大量生产9粗镗（或扩孔）IT11~IT136.3~12.5除淬火钢外的各种材料，毛坯有铸出孔或锻出孔10粗镗（粗扩）-精镗（精扩）IT9~IT101.6~3.211粗镗（粗扩）-半精镗（精扩）-精镗（铰）IT7~IT80.8~1.612粗镗（粗扩）-精镗（精扩）-精镗-浮动镗刀精镗IT6~IT70.4~0.8表1-8孔加工方法的适用范围5工艺路线的拟定——加工方法的选择序号加工方法经济精度经济粗糙度适用范围13粗镗（扩）-半精镗-磨孔IT7~IT80.2~0.8主要用于钢材，不宜用于有色金属14粗镗（扩）-半精镗-粗磨-精磨IT6~IT70.1~0.215粗镗-半精镗-精镗-精细镗（金刚镗）IT6~IT70.05~0.4精度要求高的有色金属16钻-（扩）-粗铰-精铰-绗磨钻-（扩）-拉-绗磨粗镗-半精镗-精镗-绗磨IT6~IT70.025~0.2精度要求很高的孔17以研磨代替上述方法中的绗磨IT5~IT60.006~0.118钻（或粗镗）-扩（半精镗）-精镗-金刚镗-脉冲滚挤IT6~IT70.1成批大量生产的有色金属件的小孔表1-8孔加工方法的适用范围（续）6工艺路线的拟定——加工方法的选择表1-9轴线平行的孔的位置精度（经济精度）7工艺路线的拟定——加工方法的选择表1-10轴线垂直的孔的位置精度（经济精度）8工艺路线的拟定——加工方法的选择选择加工方法时考虑的因素通常根据经验或查表来确定加工方法，但满足同样精度要求的加工方法往往有多种，决策时应考虑一下因素：工件材料的性质（淬火钢——磨削；有色金属精加工——精细车、精细镗或金刚镗）工件的形状和尺寸（思考：IT7级的孔可用什么方法加工？）生产类型、生产率和经济性具体生产条件充分利用新工艺、新技术满足某些特殊要求，如表面纹路方向。9工艺路线的拟定——加工顺序的安排机加工顺序的安排原则原则1：先加工基准面（基面先行）——选为精基准的表面应安排在起始工序先进行加工，以尽快为后续工序的加工提供精基准。原则2：先粗后精——对于精度和表面质量要求较高的零件，其粗、精加工应分开。即按粗加工——半精加工——精加工、光整加工的顺序进行。原则3：先主后次——先安排主要表面的加工，后安排次要表面的加工。次要表面加工应放在主要表面半精加工后、精加工前完成。原则4：先面后孔当零件上有较大的平面可作定位基准时，可先加工出来用作定位面，以面定位，加工孔。在毛坯面上钻孔，容易使钻头引偏，若该平面需要加工，则应在钻孔之前先加工平面。对于箱体、支架和连杆等工件应先加工平面后加工孔。指设计基准面，主要工作面如键槽、螺孔10工艺路线的拟定——加工顺序的安排综上，一般机械加工的顺序是：加工精基准→粗加工主要表面→精加工主要表面→光整加工主要表面→超精密加工主要表面。次要表面的加工穿插在各阶段之间进行。11工艺路线的拟定——加工顺序的安排划分加工阶段：各加工阶段的主要任务粗加工：从坯料上切出较多余量半精加工：在粗加工和精加工之间进行精加工：从工件上切出较少余量，能获得较高的精度和表面粗粗度光整加工：精加工后进行，从工件不切出或切出极薄的金属层，以获得很光洁的表面或强化表面。一般不用来提高位置精度。超精密加工：按照超稳定、超微量切除等原则，实现加工尺寸误差和形状误差在0.1um以下的加工技术。12划分加工阶段的原因保证加工质量合理使用设备便于安排热处理工序及时发现毛坯缺陷精加工、光整加工安排在后，可保护精加工过的表面少受磕碰或损坏。工艺路线的拟定——加工顺序的安排13工艺路线的拟定——加工顺序的安排热处理工序的安排最终热处理工序（调质、淬火、渗碳淬火、液体碳氮共渗、渗碳）目的：提高力学性能安排：精加工前后说明：变形大的热处理，如渗碳淬火应安排在精加工磨削前进行，以纠正热处理变形；调质也应安排在精加工前进行。变形小的热处理，如渗氮，应安排在精加工后进行。表面装饰性镀层和发蓝处理，机加工完毕后进行。预备热处理（正火、退火、时效处理）目的：改善加工性能，为最终热处理作准备，消除残余应力安排：粗加工前后或需要消除应力处说明：放在粗加工前，可改善加工时材料的加工性能，并减少车间之间的运输工作量；放在粗加工后，有利于粗加工后残余应力的消除。调质安排在粗加工后。14工艺路线的拟定——加工顺序的安排辅助工序的安排（检验、去毛刺、倒掕、清洗、防锈、去磁、平衡等）安排时机：粗加工阶段结束后重要工序前后送往外车间加工的前后，如热处理工序前后全部加工工序完成后15工艺路线的拟定——加工顺序的安排确定工序集中和分散的程度工序分散：将工件的加工分散在较多的工序内进行。每道工序的加工内容很少工序集中：将工件的加工集中在少数几道工序内完成组织集中指采用人为的组织措施实现集中，如卧式车床的顺序加工。机械集中指采用技术上的措施集中，如多刀、多刃和多轴机床、自动机床、数控机床、加工中心.16工艺路线的拟定——加工顺序的安排工序集中的特点采用高效专用设备和工艺装备、生产率高装夹次数少，易于保证表面间位置精度，减少工序间运输量工序数目少，可减少机床数量、工人数、生产面积，简化生产计划和生产组织工作投资大，调整维修复杂，生产准备工作量大，转换新产品比较费时。工序分散的特点设备、工艺装备简单调整维修方便，生产准备工作量少，易于平衡工序时间，适应产品更换可采用合理的切削用量，减少基本时间设备数量多，操作工人多，占地面积大17工艺路线的拟定——加工顺序的安排工序集中和分散的选用单件小批：组织集中，即采用人为的组织措施集中，以便简化生产组织工作。如卧式车床的顺序加工。大批大量：机械集中（多刀、多轴机床、组合机床、自动机）成批生产：工序适当集中，办法：采用高效机床，如转塔车床、多刀半自动车床、数控机床结构简单产品：可采用分散原则，如轴承重型零件：工序适当集中刚性差且精度高的精密零件：工序适当分散。发展趋势：工序集中(NC、MC、FMS、NF)。18工艺路线的拟定——设备与工装选用设备的选择机床精度与工件精度相适应机床的规格与工件的外形尺寸相适应与现有加工条件相适应工装的选择夹具的选择刀具的选择量具的选择需要设计时，提出设计任务书19加工余量、工序尺寸和公差的确定加工余量：指加工过程中所切去的金属层厚度。加工总余量Z0：毛坯尺寸与零件尺寸之差。工序余量Zi：每一工序所切除的金属层厚度。niiZZ101-120工序余量Zi：相邻两工序基本尺寸之差。加工余量、工序尺寸和公差的确定单边余量（用于非对称结构的非对称表面）双边余量（用于对称结构的对称表面）iiillZ1iiillZ12iiiddZ1212iiiDDZ上工序基本尺寸本工序基本尺寸对于包容面本工序基本尺寸上工序基本尺寸对于被包容面ZZ21加工余量、工序尺寸和公差的确定余量公差的大小abZTTZZTminmax序尺寸公差；加工面在上道工序的工序尺寸公差；加工面在本道工序的工工序最小余量；工序最大余量；工序余量公差；abZTZTTZminmax工序尺寸的公差按“入体原则”标注。毛坯尺寸公差按双向对称偏差形式标注。被包容面的工序尺寸取上偏差为零；包容面的工序尺寸取下偏差为零22加工余量、工序尺寸和公差的确定23加工余量的影响因素上工序的各种表面缺陷和误差表面粗糙度Ra和表面缺陷层深度Da上工序的尺寸公差Ta上工序的形位公差ρa如右下图，当轴线有直线度误差0.04时，须在本工序中纠正，因而直径方向的加工余量应增加0.0824位置精度简图加工余量位置精度简图加工余量对称度2e2e位置度x=LtanƟy=aL2xx=bD加工余量的影响因素25加工余量的影响因素本工序的装夹误差εb定位误差夹紧误差夹具在机床上的装夹误差26加工余量、工序尺寸及公差的确定加工余量的基本计算公式)(2)(22)(双边余量时单边余量时baaaabbaaaabDRTZDRTZ加工余量计算的几种特殊情况无心磨床加工小轴、浮动铰（镗）刀或拉刀加工孔时，因采用自为基准，所以不计装夹误差εb光整加工（研磨、绗磨、超精磨、抛光）若主要是为了改善表面粗糙度，当不需提高尺寸和形状精度时光整加工需提高尺寸和形状精度时aaaabDRTZ2)(22abRZ22aaabRTZ22227确定加工余量的方法查表法（注意：粗加工工序余量不能用查表法得到，而是由总余量减去其他各工序余量而得到）经验估算法（单件小批）分析计算法28确定工序尺寸及其公差——基准重合时指工序基准或定位基准与设计基准重合，表面多次加工时，工序尺寸及其公差的计算。如外圆与孔的多工序加工。工序尺寸及其公差与工序余量的关系如图：计算步骤：确定各工序余量的基本尺寸由后往前逐个工序推算，即由零件的设计尺寸开始，由最后一道工序开始向前工序推算，直到毛坯尺寸。工序尺寸的公差都按经济精度确定，并按“入体原则”确定上下偏差。29例1-1