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机械加工工艺设计一、机械零件概述1.零件的分类零件按其结构一般可分为六类：轴类、盘套类、支架箱体类、六面体类、机身机座类和特殊类选择零件时以轴类、盘套类、支架类零件为主。（比较常见）2．零件表面构成1）零件表面构成：三种基本表面①回转面：圆柱面、圆锥面、回转成形面等②平面：大平面、端面、环面等③成形面：渐开线齿面、螺旋面等3．零件表面成形方法（１）成形法：被加工工件的廓形是刀具的刃形（或者刃形的投影）“复印”出来的。（２）包络法：被加工工件的廓形是切削刃在切削运动过程中，连续位置的包络线。4．零件的材料零件常用材料：碳素结构钢Q235A、优质碳素结构钢(35、45)、合金结构钢（40Cr）铸钢(ZG570)、铸铁(HT150、HT200)有色金属及其合金等。标注在标题栏中５．零件的热处理•常见零件的热处理方法：退火、正火、淬火、回火、调质、时效等。•在技术要求中给出45常用：轴类调质220—240HBS表面淬火，硬度HRC40—50６．零件的加工质量零件的加工质量包括：加工精度和表面质量两个方面。零件的加工精度是指零件在加工后的实际几何参数（尺寸、形状和位置）与理想几何参数的符合程度。零件的加工精度包括尺寸精度、形状精度、位置精度。表面质量主要指表面粗糙度。产品图纸中分别用尺寸公差、形状公差、位置公差、表面粗糙度来表示。（１）尺寸精度指的是零件的直径、长度、表面间距离等尺寸的实际数值与理想数值的接近程度。尺寸精度是用尺寸公差来控制的。尺寸公差是切削加工中零件尺寸允许的变动量。在基本尺寸相同的情况下，尺寸公差愈小，则尺寸精度愈高。国标GB/T1800.1-1997规定尺寸精度的标准公差等级分为20级，分别为IT01，IT0，IT1，IT2，…，IT18，其中IT01的公差最小，尺寸精度最高。尺寸精度愈高，零件的工艺过程愈复杂，加工成本也愈高。不同的加工方法，可以达到不同的尺寸公差等级。（２）形状精度形状精度是指加工后零件上的线、面的实际形状与理想形状的符合程度。评定形状精度的项目有直线度、平面度、圆度、圆柱度、线轮廓度和面轮廓度等6项(GB/T1182-1996)。形状精度是用形状公差来控制的。各项形状公差，除圆度、圆柱度分13个精度等级(0~12)外，其余均分为12个精度等级。1级最高，12级最低。（３）位置精度指加工后零件上的点、线、面的实际位置与理想位置的符合程度。评定位置精度的项目有平行度、垂直度、倾斜度、同轴度、对称度、位置度、圆跳动和全跳动等8项(GB/T1182-1996)。位置精度是用位置公差来控制的。各项目的位置公差亦分为12个精度等级。（4）表面粗糙度在切削加工中，由于振动、刀痕以及刀具与工件之间的摩擦，在工件已加工表面不可避免地留下一些微小峰谷。零件表面上这些微小峰谷的高低程度称为表面粗糙度，也称微观不平度。常用的是轮廓算术平均偏差Ra评定。GB/T1031-1995规定Ra值14级，从100，50，25，12.5，6.3，3.2，1.60，0.8，。。。，0.12。另外还有补充系列值。表面粗糙度符号：Ra表面粗糙度单位：μm不同的加工方法可以达到不同的表面粗糙度。（5）公差与配合尺寸公差（简称公差）：允许尺寸的变动量。公差等于最大极限尺寸与最小极限尺寸之代数差的绝对值。轴用小定字母，如h7、js6、g6、m7孔用大写字母。如H7、H6配合：基本尺寸相同的、相互结合的孔和轴公差带之间的关系。分为间隙配合、过盈配合、过渡配合。确定配合关系，然后可查手册确定公差值。7．零件设计注意事项（1）标注尺寸及公差、形位公差、表面粗糙度。（2）技术要求：轴类零件应有热处理（调质、淬火）要求，其它类可没有热处理要求。（3）材料牌号。（4）按制图标准画零件图，图纸一般A4或A3。二、机械加工工艺设计1、机械加工工艺过程基本知识（1）工艺过程在产品的生产过程中，与原材料变为成品有直接关系的过程称为工艺过程。例如，铸造、锻造、焊接和零件的机械加工等。（2）机械加工工艺过程在工艺过程中，采用机械加工的方法，直接改变毛坯的形状、尺寸和性能使之变为成品的工艺过程，称为机械加工工艺过程。（3）机械加工工艺过程的组成机械加工工艺过程是由若干个顺次工序组成的，通过这些不同的工序把毛坯加工成合格的零件。（4）工序一个(或一组)工人，在一台机床上(或一个工作地点)，对一个(或同时几个)工件连续加工所完成的那一部分机械加工工艺过程。这里必须注意，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，而且工序内的工作是连续完成的。2、机械加工工艺规程（1）机械加工工艺规程机械加工工艺规程(简称工艺规程)是规定零件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件。（2）工艺规程的内容工艺路线；各工序加工的内容、要求；所采用的机床、工艺装备；工件的检验项目、检验方法；切削用量、工时定额等。工艺路线是指产品或零部件在生产过程中由毛坯准备到成品包装入库经过企业各有关部门或工序的先后顺序。工艺装备(简称工装)是产品制造过程中所用的各种工具的总称。它包括刀具、夹具、模具、量具、检验工具及辅助工具等。（3）工艺规程的格式机械加工工艺规程主要有机械加工工艺过程卡片和机械加工工序卡片两种基本形式。机械加工工艺过程卡是以工序为单位简要说明零件加工过程的一种工艺文件。一般适用于单件小批生产。（零件加工的流向）制制定定合合理理的的零零件件加加工工工工艺艺过过程程：：首首先先要要掌掌握握目目前前有有哪哪些些可可供供选选用用的的加加工工方方法法，，并并能能够够针针对对零零件件的的具具体体要要求求较较合合理理地地选选用用。。其其次次还还必必须须解解决决各各表表面面的的加加工工顺顺序序和和热热处处理理如如何何安安排排的的问问题题。。3、制定工艺规程的步骤1)分析产品的零件图与装配图，分析零件图的加工要求、结构工艺性，检验图样的完整性；2)根据零件的生产纲领确定生产类型；3)选择毛坯；4)确定单个表面的加工方法；5)选择定位基准，确定零件的加工路线；6)确定各工序所用的设备及工艺装备；7)计算加工余量、工序尺寸及公差；8)确定切削用量，估算工时定额；9)填写工艺文件。4、生产类型在制定机械加工工艺规程时，一般按照零件的生产纲领，把零件划分为三种生产类型。5、典型机械零件毛坯的选用毛坯的选用主要包括毛坯的材料、类型和生产方法的选用。（1）常用的毛坯类型各种轧制型材、铸件、锻件、焊接件、冲压件、粉末冶金件以及注塑成形件等。（联合加工）（2）典典型型机机械械零零件件毛毛坯坯的的选选用用轴类、盘套类和机架箱体类三大类装有齿轮和轴承的轴，多采用锻件毛坯，也可采用圆钢其轴颈处要求有较高的综合力学性能，常选用中碳调质钢；如45承受重载或冲击载荷，以及要求耐磨性较高的轴多选用合金结构钢，40Cr盘套类毛坯的选择常见的有齿轮、带轮、飞轮、手轮、法兰、联轴器、套环、垫圈、轴承座等。齿轮选用中碳结构钢；承受较大冲击载荷的重要齿轮选用合金渗碳钢；其毛坯均采用型材经锻造而成。带轮、飞轮、手轮等受力不大或以受压为主的零件通常采用灰铸铁件毛坯，也可采用低碳钢焊接件毛坯。法兰、套环、垫圈等零件可采用铸铁件、锻件或圆钢做毛坯；厚度小（40）也可用钢板直接下料作为毛坯。机架箱体类零件的毛坯选择常见有各种机械设备的机身、机架、底座、横梁、工作台、减速器箱体、箱盖、轴承座、阀体、泵体等。一般多选用铸铁件毛坯；对受力较大，且较复杂的零件应采用铸钢件毛坯；单件小批量生产时也可采用焊接件毛坯。优质碳素结构钢(35、45)、合金结构钢（40Cr）、铸钢(ZG570)、铸铁(HT150、HT200)6、常见表面的加工方法零件的加工过程，就是零件表面经加工获得符合要求的零件表面的过程。(1)常用加工方法零件表面的类型和要求不同，采用的加工方法也不一样。（五大类机床）车削加工：各种回转表面。如外圆、内圆、螺纹钻削加工：孔铣削加工：平面、沟槽（键槽、螺旋槽）刨削加工：平面、V型槽磨削加工：外圆、内圆、锥面、平面此处还有镗削加工、拉削加工、光整加工、特种加工(2)加工阶段的划分根据零件表面质量要求不同，通常将表面加工划分为以下几个阶段。1)粗加工阶段主要任务是切除各加工表面上大部分余量。2)半精加工阶段任务是减小精加工留下的误差，为主要表面的精加工做好准备，并完成一些次要表面的加工。3)精加工阶段任务是保证各主要表面达到图样规定要求。（3）零件加工遵循下述原则：①粗、精加工分开。为了保证零件的加工质量，提高生产效率和经济效益，以达到各自不同的目的和要求。②零件的加工，一般不是在一台机床上用一种工艺方法就可完成，往往需要几种加工方法互相配合，经过一定的工艺过程才能逐步地完成零件表面的加工。③若一种表面可采用不同的加工方法进行加工的话，那么就生产的具体条件而言，其中必有一种加工方法是最合适的。（4）外圆面常用加工方案外圆是组成轴类和盘套类等零件的主要表面或辅助表面。外圆表面加工最常用的方法有：车削、磨削①车削类：用于加工中等精度的盘、套、短轴销类零件的外圆表面；有色金属件的外圆；零件结构不宜磨削的外圆表面（如止口外圆）粗车[IT12～IT11，Ra25～12.5um]→调质（按需）→半精车[IT10～IT9，Ra6.3～3.2um]→精车[IT8～IT7，Ra1.6～0.8um]（4）外圆面常用加工方案②车磨类：用于加工除有色金属件以外的结构形状适宜磨削而精度又高的各类零件上的外圆表面，尤其是要求淬火处理的外圆表面。粗车[IT12～IT11，Ra25～12.5um]→调质（按需）→半精车[IT10～IT9，Ra6.3～3.2um]→淬火（按需）→粗磨[IT8～IT7，Ra1.6～0.8um]→精磨[IT6～IT5，Ra0.4～0.2um]（5）内圆表面（孔）常用加工方案内圆(即孔)表面是组成机械零件的基本表面，尤其是盘套类和支架箱体类零件，孔是重要表面之一。孔的加工常用的方法有：钻孔、扩孔、铰孔、车孔、镗孔、拉孔、磨孔①车（镗）类：用于加工除淬硬钢件以外孔径D15的各种金属件上的孔。钻孔/粗车或粗镗[IT12～IT11，Ra25～12.5um]→调质（按需）→半精车或半精镗[IT10～IT9，Ra6.3～3.2um]→精车或精镗[IT8～IT7，Ra1.6～0.8um]②车（镗）磨类：用于加工淬硬和不淬硬钢件的孔，除有色金属件以外的轴、盘套类金属件上的高精度孔。钻孔/粗车或粗镗[IT12～IT11，Ra25～12.5um]→调质（按需）→半精车或半精镗[IT10～IT9，Ra6.3～3.2um]→淬火（按需）→粗磨[IT8～IT7，Ra1.6～0.8um]→精磨[IT7～IT6，Ra0.4～0.2um]（6）平面的加工方案平面是盘形、板形、箱体类零件的主要表面。平面的加工方法常见的有：铣削、刨削、车削、磨削。其中铣、刨、磨为主要的加工方法。①铣（刨）类：用于加工除淬硬件以外各种零件上中等精度的平面。铣削适宜各种批量，刨削适宜单件小批生产和维修工作。粗铣或粗刨[IT13～IT11，Ra25～12.5um]→调质（按需）→半精铣或半精刨[IT10～IT9，Ra6.3～3.2um]→精铣或精刨[IT8～IT7，Ra3.2～1.6um]（6）平面的加工方案②铣（刨）磨类：用于加工除有色金属件以外的各种零件上精度较高、Ra值较小的平面。粗铣或粗刨[IT13～IT11，Ra25～12.5um]→调质（按需）→半精铣或半精刨[IT10～IT9，Ra6.3～3.2um]→淬火（按需）→粗磨[IT8～IT7，Ra1.6～0.4um]→精磨[IT7～IT6，Ra0.4～0.2um]③车削类：多用于加工轴、盘、套等零件上的端平面和台阶面。粗车[IT13～IT11，Ra25～12.5um]→调质（按需）→半精车[IT10～IT9，Ra6.3～3.2um]→精车[IT8～IT7，Ra3.2～1.6um]（7）螺纹加