第四节-机械加工工艺路线的拟定

第四节机械加工工艺路线的拟定表面加工方法的选择加工阶段的划分工序顺序的安排第四节机械加工工艺路线的拟定•机械加工工艺规程的制定，大体可分为两部分：•（1）拟定零件的工艺路线；•（2）确定各道工序的工序尺寸及公差、所用设备及工艺装备、切削规范和时间定额。•工艺路线的拟定是制定工艺过程的总体布局，其主要任务是:A选择各个表面的加工方法和加工方案B确定各个表面的加工顺序C整个工艺过程中工序数目的多少一、表面加工方法选择（一）加工经济精度•各种加工方法（车、铣、刨、磨、钻、镗、铰等）所能达到的加工精度和表面粗糙度都有一定范围。•任何一种方法，只要精心操作，细心调整选择合适的切削用量，其加工精度就可以得到提高，其加工表面粗糙度就可以减少，但是，加工精度的提高，就会耗费较多时间，降低生产率，提高成本，因此提出了加工经济精度的问题。1.加工经济精度的概念•所谓加工经济精度是指在正常加工条件下（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和表面粗糙度。例如：在普通车床上加工外圆，一般可达到IT8-9级的精度和Ra1.2-2.5的表面粗糙度，若仔细操作,可以达到IT6-7级和Ra0.63-1.25的表面粗糙度。在普通外圆磨床上加工外圆，一般达到IT6-7级和Ra0.32-0.63的表面粗糙度，若细心操作，可这可以达到IT5-6级和Ra0.16-0.32的表面粗糙度。2.加工经济精度的评价•生产上加工精度的高低用可控制的加工误差大小表示。加工误差小则加工精度高；加工误差大，则加工精度低。统计资料表明：加工成本与加工误差成反比关系（1）同种加工方法，精度越高，加工成本越高，呈指数增长（2）精度有一定极限，当超过A点，即使成本再增加，加工精度提高极少；（3）成本有一定极限，但超过B点，即使再减低加工精度，加工成本降低极少；（4）曲线AB段，加工成本与加工精度互相适应，属于经济精度的范围；3.加工经济精度的发展•加工精度随机械工业发展，不断提高，加工成本不断降低，因此各种加工方法的经济精度不是不变的。4.各种加工方法的加工经济精度（1）外圆加工中各种加工方法的加工经济精度及表面粗糙度4.各种加工方法的加工经济精度4.各种加工方法的加工经济精度•（2）孔加工中各种加工方法的加工经济精度及表面粗糙度4.各种加工方法的加工经济精度4.各种加工方法的加工经济精度（3）平面加工中各种加工方法的加工经济精度及表面粗糙度4.各种加工方法的加工经济精度（二）加工方法的选择（1）加工经济精度任何一种加工方法能获得的加工精度和表面粗糙度都有一个相当大的范围，但只有在某一个较窄的范围才经济，这个范围的加工精度就是加工经济精度。为此，在选择加工方法时，应选择相应的能获得经济加工精度的加工方法。•例如，公差为IT7级和表面粗糙度为Ra0.4外圆表面，通过精心车削是可以达到精度要求的，但这不如采用磨削经济。（二）加工方法的选择（2）满足零件精度要求：零件表面的加工方法，首先取决于加工表面的技术要求。但应注意，这些技术要求不一定就是零件图所规定的要求。有时还可能由于工艺上的原因而在某些方面高于零件图上的要求。例如：由于基准不重合而提高对某些表面的加工要求，或由于被作为精基准而可能对其提出更高的加工要求。（二）加工方法的选择（3）加工方法选择的步骤总是首先确定被加工零件主要表面的最终加工方法，然再选择其他表面一系列的加工方法和顺序。•可提出几个方案进行比较，选择其中一个比较合理的方案。（二）加工方法的选择•（4）在被加工零件各表面加工方法分别初步选定以后，还应综合考虑为保证各加工表面位置精度要求而采取的工艺措施。（二）加工方法的选择（5）要考虑到生产类型，即要考虑生产率和经济性的问题•大批大量生产时，应采用高效率的先进工艺和专用设备．如平面和孔的加工采用拉削代替普通的铣、刨和镗孔等加工方法，轴类零件可采用半自动液压仿型车床加工。•从根本上改变毛坯的制造方法，如用粉末冶金来制造油泵齿轮，用石腊铸造柴油机上的小尺寸零件等，均可大大减少机械加工的劳动量。（二）加工方法的选择（6）选择加工方法应考虑零件结构、加工表面的特点和材料性质等因素。•零件结构和表面特点不同，所选择的加工方法也不同。（二）加工方法的选择（7）对于那些有特殊要求的加工表面例如，相对于本厂工艺条件来说，尺寸特别大或特别小，工件材料难加工，技术要求高，则首先应考虑在本厂能否加工的问题，如果在本厂加工有困难，就需要考虑是否需要外协加工。三、典型表面的加工路线•外圆、内孔和平面加工量大而面广，习惯上把机器零件的这些表面称作典型表面。•掌握典型表面的加工路线对制定零件加工工艺过程是十分必要的。（一）外圆表面加工路线1.粗车-半精车-精车（最通用路线）•最终工序：车削•适用范围：除淬火钢以外的各种金属•加工精度：加工精度低于IT7，表面粗糙度等于或大于Ra0.82.粗车-半精车-粗磨-精磨•最终工序：磨削•适用范围：淬火钢、未淬火钢和铸铁。不适用有色金属•加工精度：加工精度低于IT6，表面粗糙度等于或大于Ra0.163.粗车-半精车-精车-金刚石车•最终工序：精车或金刚石车•适用范围：要求较高的有色金属的精加工•加工精度：加工精度低于IT5，表面粗糙度等于或大于Ra0.014.粗车-半精车-粗磨-精磨-研磨、超精加工、砂带磨、镜面磨等•最终工序：光整加工•适用范围：要求高的钢件的精加工•加工精度：加工精度低于IT5，表面粗糙度等于或大于Ra0.006（二）孔的加工路线（二）孔的加工路线1.钻（粗镗）-粗拉-精拉•适用范围：大批大量生产盘套类零件的圆孔、单键孔和花键孔加工，加工质量稳定、生产效率高2．钻-扩-铰-手铰•特点：用于中、小孔的加工。扩孔能纠正位置精度。铰孔只能保证尺寸、形状精度和减小孔的表面粗糙度（二）孔的加工路线3.钻（粗镗）-半精镗-精镗-浮动镗（金刚镗）•（1）单件小批生产中的箱体孔系加工•（2）位置精度要求很高的孔系加工•（3）直径比较大的孔•（4）材料为有色金属，需要用金刚镗来保证尺寸、形状和位置精度以及表面粗糙度的要求4.钻（粗镗）-粗磨-半精磨-精磨-研磨或珩磨•主要用于淬硬零件加工或精度要求高的孔加工（二）孔的加工路线•5.孔加工路线的选择•应根据被加工孔的加工要求、尺寸、具体的生产条件、批量的大小以及毛坯上有无预加工孔合理选用。1）加工精度为IT9级的孔•当孔径小于10mm时，可采用钻—铰方案•当孔径小于30mm时，可采用钻—扩方案；•当孔径大于30mm时，可采用钻—镗方案。•工件材料为淬火钢以外的各种金属（二）孔的加工路线2）加工精度为IT8级的孔•当孔径小于20mm时，可采用钻—铰方案；•当孔径大于20mm时，可采用钻—扩—铰，3）加工精度为IT7级的孔•当孔径小于12mm时，可采用钻—粗铰—精铰；•当孔径在12mm到60mm之间时，可采用钻—扩—粗铰—精铰方案或钻—扩—拉4）加工精度为IT5级的孔•最终工序可采用手铰、精细镗、研磨或珩磨等•韧性较大的有色金属不宜采用珩磨，可采用研磨或精细镗。研磨对大、小孔加工均适用，而珩磨只适用于大直径孔的加工。回转体加工视频（三）平面加工路线（三）平面加工路线1.粗铣-半精铣-精铣-高速铣•通用加工路线，生产率比较高。2.粗刨-半精刨-精刨-宽刀细刨、刮研或研磨•刮研多用于单件小批生产中配合表面要求高且不淬硬平面的加工。当批量较大时，可用宽刀细刨代替刮研。宽刀细刨特别适用于狭长平面3.粗铣（刨）—半精铣（刨）—粗磨—精磨—研磨、精密磨、砂带磨或抛光•磨削适用于直线度及表面粗糙度要求高的淬硬工件和薄片工件，也适用于未淬硬钢件上面积较大的平面的精加工。但不宜加工塑性较大的有色金属。（三）平面加工路线4.粗拉—精拉•这条加工路线主要在大批量生产中的加工质量要求较高且面积较小的平面，生产率高。尤其对有沟槽或台阶的表面，拉削加工的优点更加突出。但是由于拉刀和拉削设备昂贵，因此，这条加工路线只适合在大批大量生产中使用。5·粗车—半精车—精车—金刚石车•这条加工路线主要用于有色金属零件的平面加工，以及回转体零件的端面的加工，以保证端面与回转轴线的垂直度。如果被加工零件是黑色金属，则精车后可安排精密磨、砂带磨或研磨，抛光等。平面加工视频四、加工阶段的划分（一）加工阶段的划分•当零件的加工质量要求较高时，往往不可能用一道工序来满足其要求，而需要用几道工序逐步达到所要求的加工质量要求。•按工序的性质不同，零件的工艺路线通常分为四个加工阶段：粗加工阶段、半精加工阶段、精加工阶段、光整加工阶段。（一）加工阶段的划分•（1）粗加工阶段：•粗加工主要是切除毛坯上大部分多余金属，为半精加工提供定位精基准。这个阶段关键问题是提高生产率。•（2）半精加工阶段：•在这个阶段中应为主要表面的精加工作好准备（达到一定的精度和表面粗糙度，保证一定的精加工余量），并完成一些次要表面的加工（如钻孔、攻丝、铣键槽等）。一般在热处理之前进行。（一）加工阶段的划分•（3）精加工阶段：对于零件上精度和表面粗糙度要求高（精度在IT7以上，表面粗糙度在Ra0.8以下）的表面，要安排精加工。这个阶段的任务是保证各主要表面达到图纸规定的质量要求。•（4）光整加工阶段：对于精度要求高（IT6级以上），表面粗糙度小（Ra0.2以下）的零件，在工艺过程的最后安排研磨、精密磨、超精加工，金刚石车等加工。主要目标是提高尺寸精度、减小表面粗糙度，一般不能提高位置精度达到最终精度要求。（二）划分加工阶段的目的（原因）•1.保证加工质量•工件在粗加工时，切除的金属较厚，切削力和夹紧力都比较大，切削温度也比较高，这将引起工件较大的变形。若不划分加工阶段，粗、精加工混在一起，就无法避免上述原因引起的加工误差。按加工阶段进行加工，粗加工造成的加工误差可以通过半精加工和精加工来纠正，从而保证零件的加工质量。（二）划分加工阶段的目的（原因）•2.合理使用设备•粗加工余量大，切削用量大，可采用功率大、效率高而精度低的机床。精加工切削力，小，对机床破坏小，可采用高精度机床。这样发挥了不同机床的各自特点，既能提高生产率，又能延长精密设备的使用寿命。•3.便于及时发现毛坯缺陷•粗加工切除较大的余量，可以及早发现毛坯缺陷，以便及时报废或修补，避免继续加工造成工时与成本的浪费。（二）划分加工阶段的目的（原因）•4．便于安排热处理工序•一般零件在工艺过程中插入了必要热处理工序，热处理通常安排在粗加工精加工之间。如粗加工后，一般要安排去应力的热处理，以消除内应力。精加工前安排淬火等最终热处理，其变形可以通过精加工给以消除。注意：粗、精加工分开的原则既适用于某一表面的加工过程，也适用于整个零件的工艺过程。但加工阶段的划分也不应绝对化，应根据零件的质量要求、结构特点和生产纲领灵活掌握。对加工质量要求不高、工件刚性好、毛坯精度高、加工余量小、生产批量不大时，可不必划分加工阶段。五、工序顺序的安排（一）切削加工工序的安排•1.基面先行原则•用作精基准的表面，应优先加工。因为后续加工其它表面要它来定位，定位基准的表面越精确，装夹误差就越小。所以任何零件的加工过程，总是首先对定位基准面进行粗加工和半精加工，必要时还要进行精加工。•例如，轴类零件总是先加工中心孔，再以中心孔为精基准加工外圆表面和端面。箱体类零件总是先加工定位用的平面及两个定位孔，再以平面和定位孔为精基准加工孔系和其它平面。（一）切削加工工序的安排•2先面后孔原则：•当零件上有较大的平面可作定位基准时，可先加工出来以面定位，再加工孔。特别是对箱体类、支架类、机体类的零件。•原因：这样安排加工顺序，一方面是用加工过的平面定位，稳定可靠；另一方面是在加工过的平面上加工孔，比较容易，并能提高孔的加工精度，特别是钻孔，孔的轴线不易偏斜。（一）切削加工工序的安排•3先主后次原则：•先加工主要表面（如设计基准面主要工作面），再加工次要表面（键槽、螺孔）。因为次要表面的加工工作量小，而且往往与