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第二章机械加工工艺规程设计工艺规程：把工艺过程和操作方法按一定格式用文件形式固定下来用以指导生产的技术文件。工艺规程审定以后，不能随意更改，若在修改，必须重新审批。一、工艺规程的作用1、工艺规程是指导车间生产的重要技术文件。2、工艺规程是组织和管理生产的主要依据。如生产准备和计划调度。新产品开发，根据工艺规程进行技术准备和生产准备（刀量夹具设计制造）原材料、毛坯、半成品供应，外购外协件采购，人员、成本核算等。3、是新建和扩建工厂车间的基本技术文件。根据工艺规程确定设备、人员、车间面积和投资总额。第一节概述二、机械加工工艺规程的格式工艺规程以表格形式填写。虽然国家没有对工艺规程表格进行统一的规定，但基本内容是相同的。详细程度与产品的生产类型有关。小批生产：只需填写简单的机械加工工艺过程卡中批生产：采用详细的机械加工工艺卡大量生产：各工序要填写工序卡（调整卡和检验卡）。数控工序填数控加工工序卡三、工艺规程的设计原则、步骤和内容1、设计原则1）保证零件加工质量，达到设计图纸规定的各项技术要求。2）必须满足生产纲领要求，提高劳动生产率。3）人力和物力损耗少，降低生产成本。4）减轻工人劳动强度，有良好的工作环境，保障安全生产。5)积极采用先进技术和工艺，减少材料和能源消耗，并应符合环保要求。1）分析产品的零件图和装配图了解产品性能用途，零件在产品中的位置和作用，找出主要技术条件和关键技术问题。审查图纸的完整性，技术条件的合理性，所用材料的正确性。2）工艺审查检查图纸的技术条件是否合理，零件的结构工艺性是否好，是否缺少必要的尺寸、视图和技术条件。分析零件的结构工艺性。结构工艺性：是指零件在满足使用要求的前提下，制造的可行性和经济性。使用性能相同而结构不同的两个零件，其加工难易程度和生产成本可能相差很大。发现问题及时与设计部门协商，研究解决办法a)b)a）b）c）a）孔距箱壁太近：①需加长钻头才能加工②钻头在圆角处容易引偏b）加长箱耳，不需加长钻头即可加工c）结构上允许，将箱耳设计在某一端，不需加长箱耳几种零件的结构工艺性举例a）a）车螺纹时，螺纹根部不易清根，且工人操作紧张，易打刀b）b）留有退刀槽，可使螺纹清根，工人操作相对容易，可避免打刀a）插齿无退刀空间，小齿轮无法加工a）b）b）留出退刀空间，小齿轮可以插齿加工几种零件的结构工艺性举例a）两端轴颈需磨削加工，但砂轮圆角不能清根a）b）留有退刀槽，磨削时可以清根b）a）锥面磨削加工时易碰伤圆柱面，且不能清根a）b）留出砂轮越程空间，可方便地对锥面进行磨削加工b）几种零件的结构工艺性举例a）a）斜面钻孔，钻头易引偏b）b）结构允许，留出平台，可避免钻头偏斜a）孔壁出口处有台阶面，钻孔时钻头易引偏，易折断a）b）b）结构允许，内壁出口处作成平面，钻孔位置容易保证几种零件的结构工艺性举例a）a）加工面高度不同，需两次调整加工，影响加工效率b）b）加工面在同一高度，一次调整可完成两个平面加工a）键槽方向不一致，需两次装夹才能完成加工a）b）b）键槽方向一致，一次装夹即可完成加工几种零件的结构工艺性举例依据零件在产品中的作用、零件本身的结构特征与外形尺寸、零件材料工艺特性以及生产批量等。毛坯类型：铸件，锻件、型材、焊接件和冲压件。选择毛坯种类和制造方法时，一般希望毛坯的尺寸形状尽量接近成品，以减少加工余量、提高材料的利用率、缩短加工时间、降低加工成本，但是，毛坯精度越高，会相应增加毛坯的制造成本。3）确定毛坯选择毛坯时应考虑以下因素：（1）生产批量；批量大，可选择高精度高生产率的毛坯制造方法，批量小可选择低成本的毛坯制造方法。铸件（木模造型，金属模造型）、锻件（自由锻、模锻）（2）工件的结构形状和尺寸大小；复杂和薄壁零件一般不同用金属型铸造，大尺寸零件不能用模锻、压铸和精铸。外型复杂的小零件，可用精密毛坯制造方法，如压铸、熔模铸造，省去机械加工。（3）零件的机械性能；同种材料不同毛坯制造方法其机械性能不同。如：金属型浇注的毛坯比砂型浇注的毛坯强度高；而离心浇注和压力浇注又高于金属型。一般强度要求高的零件应采用锻件，但有时也可采用球墨铸铁。（4）本厂现有设备和技术水平。5）确定各道工序所使用的工艺装备；包括选择机床、刀具、夹具和量具等。如果需要改装或自制设备应提出设计任务书。6）确定各主要工序的技术要求和检验方法；7）确定各工序加工余量、计算工序尺寸和公差；8）确定切削用量；9）确定工时定额；10）编制工艺文件。4）制订工艺路线；包括：选择定位基准面，确定加工方法、安排加工顺序、安排热处理及其它辅助工序等。一般应提出多个工艺方案，找出最合理的方案。工序设计一、定位基准的选择定位基准的种类：粗基准、精基准和辅助基准。1、粗基准：在第一道工序中，用未经加工的毛坯表面作定位基准，这种表面称为粗基准。注意：粗基准一般只允许使用一次。2、精基准：用已加工的表面作为定位基准称精基准。第二节、工艺路线的制订正确选择定位基准对保证零件加工精度、合理安排加工顺序有非常重要的作用。基准选择是制订工艺规程需要解决的首要问题。3、辅助基准：当零件没有合适表面作定位基准时，需要在零件上加工出专门的定位基准，这种基准称辅助基准。如用作轴类零件定位的顶尖孔。（一）粗基准的选择选择粗基准考虑的重点是：如何保证加工表面有足够的余量，不加工表面与加工表面间的尺寸、位置符合图纸要求。这两个方面有时是相互矛盾的，在选择时首先应明确哪一方面是主要的。1）保证相互位置要求的原则为保证加工表面与不加工表面之间的位置要求，则应选择不加工表面作为粗基准。如果工件有多个不加工表面。则应以其中与加工表面位置精度要求较高的表面为粗基准。如果零件上每个表面都要加工则应以加工余量最小的表面作为粗基准。粗基准的选择原则：床身粗基准选择比较工序1工序1工序2工序22）保证加工表面余量合理分配的原则如果必须保证某加工表面余量均匀，则应选择该表面为粗基准。3）便于工件装夹原则作为粗基准的表面尽可能平整、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。也不允许选用铸造分型面作粗基准。4）粗基准一般不得重复使用的原则在同一尺寸方向上粗基准只允许使用一次，以后加工都要选已经加工过的表面作为精基准。因为粗基准表面粗糙，多次使用会产生较大的定位误差。（三）精基准的选择选择精基准考虑的重点：如何减少定位误差，提高定位精度，装夹准确方便。1）基准重合原则尽量选用设计基准作为定位基准。可避免因基准不重合而引起的基准不重合误差。常用的基准统一形式有：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（端面和孔）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。此时应具体分析，根据实际情况选择精基准。2）基准统一原则尽可能选用统一的定位基准加工各表面，以保证各表面间的位置精度3）互为基准原则对位置精度要求很高的表面可采用互为基准反复加工的方法来达到位置要求。如齿面淬火齿轮，要求磨齿面和内孔。轴径轴径锥孔4）自为基准的原则。某些精加工序要求加工余量小而均匀，常以加工表面本身作为定位基准，即。如以磨床导轨本身为基准来找正，连杆小孔的金刚镗。浮动镗刀块1—工件2—镗刀块3—镗杆5）便于夹紧原则。选择的精基准应使定位准确，夹紧可靠。因此，应选择具有较大长度和宽度的面作为精基准，以提高定位精度。外圆研磨示意图二、经济加工精度和加工方法选择1、经济加工精度各种加工方法所能达到的加工精度和表面粗糙度都有一定范围。任何一种加工方法，只要精心操作，均可获得较高的加工精度，但加工成本会相应提高加工精度用加工误差来表示,加工精度越高，加工误差越小。加工误差与加工成本成反比关系。当加工误差小到一定程度后，加工成本会显著提高。经济加工精度：指在正常加工条件下（机床、工艺装备、标准技术等级工人，不延长加工时间），某种加工方法所能获得的加工精度和表面粗糙度。加工误差与成本关系CΔ0AB2、加工方法的选择根据加工表面形状和技术要求确定加工方法。无论多么复杂的零件，都是由若干个简单的几何表面（如外园、平面、孔等）组成，根据表面的加工要求和零件的结构特点可以选用相应的加工方法。对具有一定技术要求的表面，一般都不是一次加工就能达到图纸要求的，精密零件的主要表面，往往要经过几次加工逐步达到精度要求，而达到同一精度要求所采用的加工方法也是多种多样的。具体方法:根据零件的结构特点、主要表面的技术要求(包括从工艺角度提出来的)和工厂的具体条件，首先选择最终加工方法，然后再逐一选择前道工序的加工方法。先选择主要表面的加工方法，再选择次要表面的加工方法。选择加工方法时应考虑如下因素:1）加工表面的精度和表面粗糙度要求.同一精度有多种方法获得,如7级外圆.2）零件材料的加工性.淬火钢——磨削;有色金属——金刚镗或高速精车（因为磨削加容易堵塞砂轮）3）工件的形状和尺寸大小。如IT7的孔采用镗、铰、拉、磨等都可以，但箱体上的孔不宜拉或磨。4）生产批量和生产节拍要求。如：大批生产中齿轮内孔和平面多采用拉。5）企业现有加工设备和加工能力最终选择的加工方案应可靠保证图纸要求，在生产率和加工成本方面是经济合理的。3、机床的选择选择原则机床的加工范围与零件的尺寸大小相适应；机床的加工精度与零件的精度要求相适应；机床的生产效率与零件的生产纲领相适应。产品变换周期短、生产批量大宜选用数控机床；复杂的曲线曲面加工宜选用数控机床；生产批量很大，宜选用专用组合机床。选择加工中心时需要考虑企业经济实力和投资回收期限。如果本厂没有合适的设备，应考虑采用外协加工方式；可以是零件外协，也可以是工序外协。1）粗车----半精车----精车（应用最广，适于8级表面）2）粗车----半精车----粗磨----精磨（有淬火要求的表面，IT6，Ra0.2）3）粗车----半精车----精车----金刚石车（适于有色金属,尺寸精度0.1u）4）粗车----半精车----粗磨----精磨----研磨、超精加工(粗糙度极小）此工艺路线主要以减小表面粗糙度\提高尺寸精度为目的三、典型表面加工路线研磨IT5Ra0.008~0.32超精加工IT5Ra0.01~0.32砂带磨IT5Ra0.01～0.16精密磨削IT5Ra0.008~0.08抛光Ra0.008~1.25金刚石车IT5～6Ra0.02~1.25滚压IT6～7Ra0.16~1.25精磨IT6～7Ra0.16~1.25精车IT7～8Ra1.25～5粗磨IT8～9Ra1.25～10半精车IT10～11Ra2.5～12.5粗车IT12～13Ra10～801、外圆表面的加工路线（4条）研磨研磨是一种光整加工和精密加工方法。将研磨剂涂（干式）或浇注在研具与工件间，工件与研具在一定压力下作不断变更方向的相对运动，磨粒在工件表面切除微量的金属层。研磨加工特点1）研磨加工既有机械加工作用，也有化学作用。2）磨粒很少重复运动轨迹,可获得很高的尺寸精度和很低的表面粗糙度，还可提高形状精度。研具研具材料较软，一般用比工件材料软且具有均匀组织的材料作研具。如铸铁（最常用）、铜、铝、巴氏合金等。铜、铝因容易嵌入较大的磨粒，适用于粗研；铸铁适用于精研。研磨剂研磨剂由磨料和研磨液混合而成。研磨液是由煤油与机油按1：1的比例混合而成。磨料：金刚石粉、碳化硼（研磨硬质合金）；氧化铬、氧化铁（粗糙度要求低的表面）；碳化硅、氧化铝(常用)。外圆超精加工超精加工是用细粒度的磨条，在一定压力和切削速度下压在被加工表面上并作轴向往复振荡，从而进行微量切除的光整加工方法。包括：工件回转、磨条轴向进给和磨条往复振摆三种运动。超精加工用于内外园柱面、园锥面和滚动轴承套的沟道，其表面粗糙度可达Ra≤0.12um。如阀芯与阀体（3）砂带磨削高速运动的砂带，对缓慢进给的工件进行磨削加工的方