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第4章工艺规程设计4.1机械加工工艺规程设计4.1.1零件图的审查4.1.2毛坯的确定4.1.3定位基准的选择4.1.4加工工艺路线的制定4.2数控加工工艺设计4.2.1数控加工的基本过程4.2.2数控加工工艺设计的主要内容4.2.3数控加工程序编制4.2.4数控加工工艺文件编制4.1机械加工工艺规程设计4.1.1零件图的审查1．分析零件图(1)检查零件图的完整性和正确性检查内容：检查零件视图是否正确、足够，表达是否直观、清楚，绘制是否符合国家标准，尺寸、公差以及技术要求的标注是否齐全、合理等。(2)零件的技术要求分析包括内容：加工表面的尺寸精度；主要加工表面的形状精度；主要加工表面之间的相互位置精度；加工表面的粗糙度以及表面质量方面的其它要求；热处理要求；其它要求(如动平衡、未注圆角或倒角、去毛刺、毛坯要求等)。要注意分析这些要求在保证使用性能的前提下是否经济合理，在现有生产条件下能否实现。特别要分析主要表面的技术要求(3)零件的材料分析分析所提供的毛坯材质本身的机械性能和热处理状态，毛坯的铸造品质和被加工部位的材料硬度，是否有白口、夹砂、疏松等。判断其加工的难易程度，为选择刀具材料和切削用量提供依据(4)合理的标注尺寸①零件图上的重要尺寸应直接标注，而且在加工时应尽量使工艺基准与设计基准重合，并符合尺寸链最短的原则图a②零件图上标注的尺寸应便于测量，不要从轴线、中心线、假想平面等难以测量的基准标注尺寸。图b③零件图上的尺寸不应标注成封闭式，以免产生矛盾。图c④零件上非配合的自由尺寸，应按加工顺序尽量从工艺基准注出。图⑤零件上各非加工表面的位置尺寸应直接标注，而非加工面与加工面之间只能有一个联系尺寸。图2．零件的结构工艺性分析①、概念：零件的结构工艺性是指在满足使用性能的前提下，是否能以较高的生产率和最低的成本方便地加工出来的特性。②、零件的结构工艺性分析应考虑几方面：(1)有利于达到所要求的加工质量①合理确定零件的加工精度与表面质量②保证位置精度的可能性图(2)有利于减少加工劳动量①尽量减少不必要的加工面积图②尽量避免或简化内表面的加工图(3)有利于提高劳动生产率（转下页）(3)有利于提高劳动生产率①零件的有关尺寸应力求一致，并能用标准刀具加工。图②减少零件的安装次数图③零件的结构应便于加工图④避免在斜面上钻孔和钻头单刃切削图⑤便于多刀或多件加工图4.1.2毛坯的确定1．毛坯的种类(1)铸件铸件适用于形状较复杂的零件毛坯。其铸造方法有砂型铸造、精密铸造、金属型铸造、压力铸造等。(2)锻件锻件适用于强度要求高、形状比较简单的零件毛坯。其锻造方法有自由锻和模锻两种。(3)型材型材有热轧和冷拉两种。热轧适用于尺寸较大、精度较低的毛坯；冷拉适用于尺寸较小、精度较高的毛坯。(4)焊接件焊接件是根据需要将型材或钢板等焊接而成的毛坯件(5)冷冲压件冷冲压件毛坯可以非常接近成品要求，在小型机械、仪表、轻工电子产品方面应用广泛。2．毛坯选择时应考虑的因素(1)零件的材料及机械性能要求零件材料的工艺特性和力学性能大致决定了毛坯的种类。(2)零件的结构形状与外形尺寸(3)生产纲领的大小(4)现有生产条件(5)充分利用新工艺、新材料为节约材料和能源，提高机械加工生产率，应充分考虑精密铸造、精锻、冷轧、冷挤压、粉末冶金、异型钢材及工程塑料等在机械中的应用4.1.3定位基准的选择应采用同一组基准定位加工零件上尽可能多的表面，就是基准统一原则。当对工件上两个相互位置精度要求很高的表面进行加工时，需要用两个表面互相作为基准，反复进行加工，以保证位置精度要求定位基准的选择原则：应先精基准，再粗基准。1．精基准的选择原则(1)基准重合原则概念图(2)基准统一原则概念(3)自为基准原则概念及图(4)互为基准原则概念(5)便于装夹原则2．粗基准选择原则(1)选择重要表面为粗基准图(2)选择不加工表面为粗基准图(3)选择加工余量最小的表面为粗基准(4)选择较为平整光洁、加工面积较大的表面为粗基准(5)粗基准在同一尺寸方向上只能使用一次重要表面一般是工件上加工精度以及表面质量要求较高的表面3．定位基准选择示例例4-1右下图所示为车床进刀轴架零件，若已知其工艺过程为：(1)划线；(2)粗精刨底面和凸台；(3)粗精镗φ32H7孔；(4)钻、扩、铰φl6H9孔。试选择各工序的定位基准并确定各限制几个自由度。车床进刀轴架解：第一道工序划线。当毛坯误差较大时，采用划线的方法能同时兼顾到几个不加工面对加工面的位置要求。选择不加工面R22㎜外圆和R15㎜外圆为粗基准，同时兼顾不加工的上平面与底面距离18㎜的要求，划出底面和凸台的加工线。第二道工序按划线找正，刨底面和凸台。第三道工序粗精镗φ32H7孔。加工要求为尺寸32±0.1㎜、6±0.1㎜及凸台侧面K的平行度0.03㎜。根据基准重合的原则选择底面和凸台为定位基准，底面限制三个自由度，凸台限制两个自由度，无基准不重合误差。第四道工序钻、扩、铰φ16H9孔。除孔本身的精度要求外，本工序应保证的位置要求为尺寸4±0.1㎜、51±0.1㎜及两孔的平行度要求0.02㎜。根据精基准选择原则，可以有三种不同的方案：(1)底面限制三个自由度，K面限制两个自由度(2)φ32H7孔限制四个自由度，底面限制一个自由度(3)底面限制三个自由度，φ32H7孔限制两个自由度此方案可将工件套在一个长的菱形销上来实现，对于三个设计要求均为基准重合，唯φ32H7孔对于底面的平行度误差将会影响两孔在垂直平面内的平行度，应当在镗φ32H7孔时加以限制。概念：零件机械加工的工艺路线是指零件生产过程中，由毛坯到成品所经过的工序先后顺序。拟定工艺路线的基本过程图1．表面加工方法的选择①、概念：表面加工方法的选择就是为零件上每一个有质量要求的表面选择一套合理的加工方法②、考虑下列因素：(1)工件材料的性质(2)工件的结构和尺寸(3)生产类型(4)具体生产条件4.1.4加工工艺路线的制定2．加工阶段的划分(1)粗加工阶段——主要任务是切除各表面上的大部分余量，其关键问题是提高生产率。(2)半精加工阶段——完成次要表面的加工，并为主要表面的精加工做准备。(3)精加工阶段——保证各主要表面达到图样要求，其主要问题是如何保证加工质量。(4)光整加工阶段——对于表面粗糙度要求很细和尺寸精度要求很高的表面，还需要进行光整加工阶段。目的加工方法提高表面质量，一般不能用于提高形状精度和位置精度金刚车(镗)、研磨、珩磨、超精加工、镜面磨、抛光及无屑加工等划分加工阶段的原因：(1)保证加工质量(2)合理使用设备(3)便于安排热处理工序，使冷热加工工序配合的更好(4)有利于及早发现毛坯的缺陷(如铸件的砂眼气孔等)应当指出：加工阶段的划分不是绝对的，必须根据工件的加工精度要求和工件的刚性来决定。3．加工顺序的安排(1)切削加工顺序的安排①先粗后精②先主后次③先面后孔④基面先行(2)热处理工序的安排消除组织的不均匀，细化晶粒，改善金属的加工性能消除内应力、减少工件变形消除内应力、改善加工性能并能获得较好的综合力学性能提高零件的硬度和耐磨性目的①退火与正火目的②时效处理③调质④淬火、渗碳淬火和渗氮目的目的(3)辅助工序的安排检验工序是主要的辅助工序需要检验的地方其它辅助工序有：每道工序由操作者自行检验在粗加工之后，精加工之前，零件转换车间时重要工序之后全部加工完毕、进库之前表面强化去毛刺倒棱清洗防锈4．工序的集中与分散(1)工序集中①、概念：是将零件的加工集中在少数几道工序中完成，每道工序加工内容多，工艺路线短。②、特点：①可以采用高效机床和工艺装备，生产率高；②减少了设备数量以及操作工人人数和占地面积，节省人力、物力；③减少了工件安装次数，利于保证表面间的位置精度；④采用的工装设备结构复杂，调整维修较困难，生产准备工作量大。(2)工序分散概念：工序分散就是将零件的加工分散到很多道工序内完成，每道工序加工的内容少，工艺路线很长。特点：①设备和工艺装备比较简单，便于调整，容易适应产品的变换；②对工人的技术要求较低；③可以采用最合理的切削用量，减少机动时间；④所需设备和工艺装备的数目多，操作工人多，占地面积大。工序集中或分散的程度分析：考虑的因素：主要取决于生产规模、零件的结构特点和技术要求，有时，还要考虑各工序生产节拍的一致性具体分析：一般情况下，单件小批生产时，只能工序集中大批大量生产时，既可以采用多刀、多轴等高效、自动机床，将工序集中，也可以将工序分散后组织流水生产。对于重型零件，为了减少工件装卸和运输的劳动量，工序应适当集中；对于刚性差且精度高的精密工件，则工序应适当分散。发展趋势：倾向于采用工序集中的方法来组织生产。4.2数控加工工艺设计4.2.1数控加工的基本过程概念：数控加工：就是泛指在数控机床上进行零件加工的工艺过程。数控机床：是一种用计算机来控制的机床数控系统：用来控制机床的计算机，不管是专用计算机、还是通用计算机都是。数控系统的指令是由程序员根据工件的材质、加工要求、机床的特性和系统所规定的指令格式(数控语言或符号)编制的。编程：就是把被加工零件的工艺过程、工艺参数、运动要求用数字指令形式(数控语言)记录在介质上，并输入数控系统。数控加工程序编制方法分类：手工(人工)编程和自动编程之分。概念：手工编程：程序的全部内容是由人工按数控系统所规定的指令格式编写的。自动编程：即计算机编程可分为以语言和绘画为基础的自动编程方法。数控机床加工过程框图数控加工工艺的内容：(1)选择并确定进行数控加工的零件及内容；(2)对零件图纸进行数控加工的工艺分析；(3)数控加工的工艺设计；(4)对零件图纸的数学处理；(5)编写加工程序单；(6)按程序单制作控制介质；(7)程序的校验与修改；(8)首件试加工与现场问题处理；(9)数控加工工艺文件的定型与归档。4.2.2数控加工工艺设计的主要内容1．数控加工内容的选择①、选择原则及内容：(1)普通机床无法加工的内容应作为优先选择内容。(2)普通机床难加工，质量也难以保证的内容应作为重点选择内容。(3)普通机床加工效率低，工人手工操作劳动强度大的内容，可在数控机床尚有加工能力的基础上进行选择。②、不宜选择数控加工的内容：(1)需要用较长时间占机调整的加工内容。(2)加工余量极不稳定，且数控机床上又无法自动调整零件坐标位置的加工内容。(3)不能在一次安装中加工完成的零星分散部位，采用数控加工很不方便，效果不明显，可以安排普通机床补充加工。此外：要考虑生产批量、生产周期、工序间周转情况等因素，要尽量合理使用数控机床，达到产品质量、生产率及综合经济效益等指标都明显提高的目的，要防止将数控机床降格为普通机床使用。2．数控加工零件的工艺性分析包括内容：产品的零件图样分析和结构工艺性分析两部分。(1)零件图样分析①零件图上尺寸标注方法应适应数控加工的特点图②分析被加工零件的设计图纸③构成零件轮廓的几何元素(点、线、面)的条件(如相切、相交、垂直和平行等)，是数控编程的重要依据。(2)零件的结构工艺性分析①零件的内腔与外形应尽量采用统一的几何类型和尺寸②内槽圆角的大小决定着刀具直径的大小，所以内槽圆角半径不应太小图1③零件铣槽底平面时，槽底圆角半径r不要过大。图2④应尽可能在一次装夹中完成所有能加工表面的加工，为此要选择便于各个表面都能加工的定位方式；若需要二次装夹，应采用统一的基准定位。3．数控加工的工艺路线设计数控加工的工艺路线设计与普通机床加工的常规工艺路线拟定的区别主要在于它仅是几道数控加工工艺过程的概括，而不是指从毛坯到成品的整个工艺过程，而且要兼顾常规工序的安排，使之与整个工艺过程协调吻合。