第一章 机械加工工艺规程设计4

11.4工艺路线制定DeterminetheMachiningRoute第一章机械加工工艺规程设计MachiningProcessPlanning2在加工时用于工件定位的基准称为定位基准。又可进一步分为：1.4.1定位基准选择使用未经机械加工表面作为定位基准，称为粗基准。零件上根据机械加工工艺需要而专门设计的定位基准。如用作轴类零件定位的顶尖孔，用作壳体类零件定位的工艺孔或工艺凸台等。定位基准概念使用经过机械加工表面作为定位基准，称为精基准。精基准粗基准附加基准3工艺凸台A向A小刀架上的工艺凸台1.4.1定位基准选择4保证相互位置要求原则——如果首先要求保证工件上加工面与不加工面的相互位置要求，则应以不加工面作为粗基准。1.4.1定位基准选择21粗基准的选择两个出发点：a.保证各加工表面有足够余量。b.保证不加工表面的尺寸和位置符合图纸要求。A±△AB±△BBA又如图，若△A△B，应选B面，否则选A面。5余量均匀分配原则——如果首先要求保证工件某重要表面加工余量均匀时，应选择该表面的毛坯面作为粗基准。a）b）c）粗基准选择比较1.4.1定位基准选择6余量足够的原则——若工件上每个表面都要加工，则应以余量最小的表面作为粗基准，以保证各表面都有足够余量。如图若以大端为粗基准，由于大小端外圆偏心有5毫米，则上侧单边为34，下侧单边为24,加工余量不足。分析：毛坯：单边29，零件：单边25；由于偏移5，则一边为24，另一边为34，24的一边加工不到。1.4.1定位基准选择7阶梯轴的加工1.4.1定位基准选择8床身粗基准选择比较工序1工序1工序2工序2便于工件装夹原则——要求选用的粗基准面尽可能平整、光洁，且有足够大的尺寸，不允许有锻造飞边、铸造浇、冒口或其它缺陷。也不宜选用铸造分型面作粗基准。粗基准一般不得重复使用原则重复定位精度低1.4.1定位基准选择Flash91.4.1定位基准选择a）以不加工外圆面定位加工孔，再以不加工外圆面定位加工螺钉过孔粗基准重复使用错误示例及改进b）以不加工外圆面定位加工孔，再以加工过的孔定位加工螺钉过孔10基准重合原则——选用被加工面的设计基准作为精基准，避免基准不重合误差。1.4.1定位基准选择精基准的选择重点考虑：应考虑减少定位误差，安装方便准确；保证加工精度。（1）设计基准与定位基准不重合误差只发生在用调整法获得加工尺寸的情况。（2）基准不重合误差值等于设计基准与定位基准之间尺寸的变化量。（3）基准不重合一般发生在下列情况：①用设计基准定位不可能或不方便；②在选择精基准时优先考虑了基准统一原则。（4）设计基准与测量基准不重合也会产生基准不重合误差。（5）基准不重合误差不仅指尺寸误差，而且对位置误差也要考虑。11设计基准（定位基准）11AA22AA若本道工序的加工精度为δ，则只要δ≤δA2，即可满足加工要求例：图示零件加工台阶面切削平面δ（本道工序加工精度）1.4.1定位基准选择12设计基准定位基准11AA22AA3A12AA若要满足加工精度必须有：1A－称为基准不重合误差1A1.4.1定位基准选择13如图，加工2、3孔，为了保证尺寸a，应如何进行定位1.4.1定位基准选择12314如图，图b方案：夹具简单，但孔中心距a难于保证。为保证尺寸a需提高尺寸c的制造精度。图(c)方案则相反。图b图c1.4.1定位基准选择15主轴箱零件精基准选择统一基准原则——当工件以某一表面作精基准定位，可以方便地加工大多数（或全部）其余表面时，应尽早将这个基准面加工出来，并达到一定精度，以后大多数（或全部）工序均以它为精基准进行加工，可保证各表面间的位置精度。1.4.1定位基准选择16以顶面和两销孔定位镗孔支架置于箱体中部的吊架支承吊架1.4.1定位基准选择17在实际生产中，经常使用的统一基准形式有：1）轴类零件常使用两顶尖孔作统一基准；2）箱体类零件常使用一面两孔（一个较大的平面和两个距离较远的销孔）作统一基准；3）盘套类零件常使用止口面（一端面和一短圆孔）作统一基准；4）套类零件用一长孔和一止推面作统一基准。采用统一基准原则好处：1）有利于保证各加工表面之间的位置精度；2）可以简化夹具设计，减少工件搬动和翻转次数。★注意：采用统一基准原则常常会带来基准不重合问题。此时，需针对具体问题进行具体分析，根据实际情况选择精基准。当采用基准统一原则无法保证加工表面的位置精度时，应先用基准统一原则进行粗、半精加工，最后采用基准重合原则进行精加工。这样既保证了加工精度，又充分地利用了基准统一原则的优点。1.4.1定位基准选择18互为基准原则轴径轴径锥孔主轴零件精基准选择【例】主轴零件精基准选择自为基准原则【例】床身导轨面磨削加工）导轨磨削基准选择1.4.1定位基准选择以齿形表面定位加工1－卡盘；2－滚柱；3－齿轮19对于某些精加工或光整加工工序，因为这些工序要求余量小而均匀，以保证表面加工的质量并提高生产率，此时应选择加工表面本身作为精基准。如：注意：采用自为基准仅能提高表面质量，不能提高形位精度，该加工表面与其它表面之间形位精度则应由先行工序保证。典型的采用自为基准加工的方法有：珩磨、高速自由镗等。自为基准原则1.4.1定位基准选择20浮动镗刀块1—工件2—镗刀块3—镗杆便于装夹原则——所选择的精基准，应能保证工件定位准确、可靠，并尽可能使夹具结构简单、操作方便。接触面积和分布面积尽可能大。外圆研磨示意图【例】铰孔、拉孔、研磨【例】浮动镗刀块镗孔1.4.1定位基准选择21摇杆零件图φ40φ12H7铸造圆角R3其余倒角1×45°60±0.059.5φ20H71.63.23.23.21.64018M83.2R12710±0.1ABDC1545【例】选择图示摇杆零件的定位基准。零件材料为HT200，毛坯为铸件，生产批量：5000件。1.4.1定位基准选择221.4.2加工方法的选择加工误差与成本关系CΔ0AB经济精度随年代增长和技术进步而不断提高在正常加工条件下（采用符合质量标准的设备和工艺装备，使用标准技术等级工人，不延长加工时间），一种加工方法所能保证的加工精度和表面粗糙度（图中AB段）加工经济精度加工误差（μm）196010-110-210-319202000102101100年代加工精度与年代的关系一般加工精密加工超精密加工231.4.2加工方法的选择1）零件加工表面的形状和精度及表面粗糙度要求2）零件材料的加工性3）生产批量和生产节拍要求4）企业现有加工设备和加工能力5）经济性加工方法选择在选择加工方法时，首先根据零件主要表面的技术要求和工厂具体条件，先选定它的最终工序的加工方法，然后再逐一选定该表面各有关前导工序的加工方法。应考虑以下因素24同一种表面可以选用各种不同的加工方法加工，但每种加工方法所能获得的加工质量、加工时间和所花费的费用却是各不相同的，具有一定技术要求的加工表面，一般都不是只通过一次加工就能达到图纸要求的，对于精密零件的主要表面，往往要通过多次加工才能逐步达到加工质量要求。工程技术人员的任务，就是要根据具体加工条件(生产类型、设备状况、工人的技术水平等)选用最适当的加工方法，加工出符合图纸要求的机器零件。1.4.2加工方法的选择251.4.2加工方法的选择表4-7外圆加工中各种加工方法的加工经济精度及表面粗糙度加工方法加工情况加工经济精度（IT）表面粗糙度Ra（μm）车粗车半精车精车金刚石车（镜面车）12～1310～117～85～610～802.5～101.25～50.02～1.25铣粗铣半精铣精铣12～1311～128～910～802.5～101.25～5车槽一次行程二次行程11～1210～1110～202.5～10外磨粗磨半精磨精磨精密磨（精修整砂轮）镜面磨8～97～86～75～651.25～100.63～2.50.16～1.250.08～0.320.008～0.08抛光0.008～1.25研磨粗研精研精密研5～6550.16～0.630.04～0.320.008～0.08超精加工精精密550.08～0.320.01～0.16砂带磨精磨精密磨5～650.02～0.160.01～0.04滚压6～70.16～1.25注：加工有色金属时，表面粗糙度Ra取小值。261.4.2加工方法的选择表4-8孔加工中各种加工方法的加工经济精度及表面粗糙度注：加工有色金属时，表面粗糙度Ra取小值。加工方法加工情况加工经济精度（IT）表面粗糙度Ra（μm）钻φ15mm以下φ15mm以上11～1310～125～8020～80扩粗扩一次扩孔（铸孔或冲孔）精扩12～1311～139～115～2010～401.25～10铰半精铰精铰手铰8～96～751.25～100.32～50.08～1.25拉粗拉一次拉孔（铸孔或冲孔）精拉9～1010～117～91.25～50.32～2.50.16～0.63镗粗镗半精镗精镗（浮动镗）金刚镗12～1310～117～95～75～202.5～100.63～50.16～1.25内磨粗磨半精磨精磨精密磨（精修整砂轮）9～119～107～86～71.25～100.32～1.250.08～0.630.04～0.16研磨粗研精研精密研5～6550.16～0.630.04～0.320.008～0.08挤滚珠﹑滚柱扩孔器，挤压头6～80.01～1.25271.4.2加工方法的选择表4-9平面加工中各种加工方法的加工经济精度及表面粗糙度注：加工有色金属时，表面粗糙度Ra取小值。加工方法加工情况加工经济精度（IT）表面粗糙度Ra（μm）端铣粗铣半精铣精铣11～138～116～85～202.5～100.63～5车半精车精车细车（金刚石车)8～116～862.5～101.25～50.02～1.25拉粗拉（铸造或冲压表面）精拉10～116～95～200.32～2.5平磨粗磨半精磨精磨精密磨8～108～96～861.25～100.63～2.50.16～1.250.04～0.32刮25×25mm2内点数10～1313～1616～2020～250.32～0.630.16～0.320.08～0.160.04～0.08研磨粗研精研精密研6550.16～0.630.04～0.320.008～0.08砂带磨精磨精密磨5～650.04～0.320.01～0.04滚压7～100.16～2.528加工方法机床加工范围加工精度粗糙度(Ra)夹具刀具特点车削车床内外圆柱面、内外圆锥面、螺纹、沟槽、端面、回转成形面IT13~IT612.5~1.6μm三爪自定心卡盘、四爪单动卡盘、顶尖、心轴、中心架与跟刀架偏刀、弯头刀、切刀、镗刀、圆头刀、螺纹车刀1.易于保证工件各加工面的位置精度。2.切削过程比较平稳。3.车刀结构简单，制造容易，刃磨和装夹较方便。4.车削加工的工件材料种类多。铣削铣床平面、斜面、沟槽、成形面IT8~IT76.3~1.6μm平口钳圆柱铣刀、端铣刀、立铣刀1.生产效率较高。2.容易产生震动。3.散热条件较好。4.加工成本较高。刨削刨床水平面、垂直面、斜面、沟槽IT9~IT83.2~1.6μm平口钳、工作台、角铁弯头刨刀、直头刨刀1.刨床的结构简单，调整、操作方便。2.生产率一般较低。3.加工精度中等。磨削外圆磨床、平面磨床外圆、内孔、平面、沟槽、齿形、螺纹IT6~IT50.8~0.2μm外圆磨床：顶尖、卡盘、心轴平面磨床：电磁吸盘、平口钳砂轮1.加工精度高及表面粗糙度值小。2.径向磨削分力较大，易使工艺系统产生变形，影响加工精度。3.磨削温度高。4.砂轮有自锐作用。常用加工方法一览表1.4.2加工方法的选择29加工方法机床加工范围加工精度粗糙度(Ra)夹具刀具特点钻削钻钻床在实体上加工孔IT13~IT1150~12.5μm小型工件：虎钳大型工件：螺栓圆轴或套筒：V形架+压紧螺栓成批/大量：钻模麻花钻头1.钻头容易引偏2.易出现孔径扩大现象3.排屑、排热困难。扩对已有孔扩大IT10~IT96.3~3.2μm扩孔钻1.导向性能好，切削比较