1、车工工艺与技能训练 2010年3月2022年8月6日星期六10.1工艺文件制定10.2定位基准的选择10.3工艺路线拟定典型零件车削加工工艺典型零件车削加工工艺10.4典型零件车削工艺分析2022年8月6日星期六 10.1 工艺文件制定工艺文件制定10.1.1工艺文件制定概述工艺文件制定概述 生产过程和机械加工工艺过程生产过程和机械加工工艺过程1）生产过程是将原材料或半成品转变为成品的全部过程。2）工艺过程就是改变生产对象的形状、尺寸和相互位置，使其成为成品或半成品的过程。3）（机械加工工艺过程就是用切削的方法直接改变毛坯的形状、尺寸，使之成为合格的零件的过程。从广义上说，电加工、超声波加工、
2、离子束加工等特种加工也是机械加工工艺过程的一部分。2022年8月6日星期六1）工序工序是指一个（或一组）工人，在一个工作地对一个或同时对几个工件进行加工所连续完成的那部分工艺过程。工序是组成工艺过程的基本单元，也是生产计划、成本核算的基本单元。机械加工工艺过程组成机械加工工艺过程组成如图10-1所示的阶梯轴加工。单件小批生产时，其工艺过程见表10-1；大批大量生产时，其工艺过程见表10-2。图10-1阶梯轴2022年8月6日星期六2）安装工件加工前，使其在机床或夹具中占据一个正确而固定位置的过程称为安装。3）工位为了减少安装次数，常采用回转工作台、回转夹具或移动夹具等多工位夹具，使工件在一次安
3、装中先后处于几个不同的位置进行加工。如图10-2所示为一种利用回转工作台在一次安装中顺次完成装卸工件、钻孔、扩孔和铰孔四个工位加工的实例。图10-2多工位加工2022年8月6日星期六4）工步 在加工表面、切削刀具和切削用量（不包括背吃刀量）不变的条件下，所连续完成的那一部分工序称为工步。为了简化工艺文件，对于在一次安装中连续进行的若干相同的工步，常看做为一个工步，可称为合并工步。对于如图10-3所示零件上用一把钻头钻削六个相同尺寸的孔，就认为是一个工步。为了提高生产率，采用复合刀具或多刀加工的工步称为复合工步，如图10-4所示。图10-3 包括六个相同表面加工的工步 图10-4复合工步2022
4、年8月6日星期六5）走刀走刀是切削工具在加工表面上切削一次所完成的那部分工艺过程。一个工步可以包括一次或几次走刀。1）生产纲领生产纲领是指企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划，因计划期常常定为一年，所以也称为年产量。零件的生产纲领要记入备品和废品的数量，计算公式为 （10-1）生产纲领和生产类型生产纲领和生产类型1%NQnab2022年8月6日星期六2）生产类型根据生产纲领的大小、产品本身的大小以及结构的复杂性，产品的制造可分为三种生产类型：单件生产、成批生产和大量生产。不同生产类型的划分见表10-3。机械加工工艺规程机械加工工艺规程1）生产纲领 机械加工工艺规程（简称为工艺规程）是规定
5、产品或零部件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件。1）工艺规程作用(1)工艺规程是生产准备的基本依据。(2)工艺规程是车间指导生产的工艺文件。(3)工艺规程是新建、扩建工厂（车间）的重要技术文件。(4)工艺规程是进行技术交流的主要形式。2022年8月6日星期六最常用的工艺文件的基本格式如下：（1）机械加工工艺过程卡片。见表10-5（2）机械加工工序卡片。见表10-6 制订工艺规程的步骤如下：（1）分析研究产品的装配图和零件图，了解所加工零件的作用，分析零件的加工要求、结构工艺性，检验图样的完整性。（2）根据生产纲领确定生产类型。（3）确定毛坯的种类和尺寸。（4）确定主要表面的加工方法，如孔加
6、工、平面加工、外圆加工等的加工路线。（5）选择定位基准，拟定零件加工工艺路线。3）工艺规程制订2022年8月6日星期六（6）选择机床、工艺装备。（7）计算加工余量，确定工序尺寸及公差。（8）确定切削用量，估算工时定额。（9）确定各主要工序的技术要求及检验方法。（10）评价各种工艺方案，最后选定最佳工艺路线。（11）填写工艺文件。10.1.2零件结构工艺性与毛坯选择零件结构工艺性与毛坯选择 零件结构工艺性零件结构工艺性零件结构工艺性是指设计的零件在满足使用要求的前提下，制造、维修的可行性和经济性。功能相同而结构工艺性不同的零件，其制造方法与制造成本往往相差很大。一些零件机械加工结构工艺性分析的实
7、例见表10-7。2022年8月6日星期六结构的工艺性不好 结构的工艺性好 说明 加工面积应尽量小，且能保证良好接触 螺孔尺寸应一致 钻孔方向应一致 表10-7 零件机械加工结构工艺性实例2022年8月6日星期六孔与壁的距离应适当，便于引进刀具 退刀槽宽度尺寸一致，可减少刀具种类，减少换刀时间 凸台高度应相同 便于采用标准钻头 键槽应在同一直线上 避免在斜面上钻孔 2022年8月6日星期六若插齿没有退刀槽，则小齿轮无法加工 增加砂轮越程槽，磨削时可清根 机械加工中常用的毛坯有以下几种：（1）铸件（2）锻件（3）型材（4）焊接件 选择毛坯时应考虑的因素有以下几个方面：（1）零件的材料及力学性能要求
8、。（2）零件的结构形状和尺寸。（3）生产类型。（4）工厂现场生产条件。（5）利用新技术、新工艺、新材料。2022年8月6日星期六 在零件上用以确定其点、线、面的位置所依据的点、线、面称为基准。根据功用的不同，可分为设计基准和工艺基准两大类。10.2 定位基准的选择定位基准的选择10.2.1基准的概念及其分类基准的概念及其分类 在零件图上用以确定其他点、线、面的基准，称为设计基准。如图10-5所示的钻套，端面A是端面B、C的设计基准；孔中心线O-O是各外圆 与内孔的设计基准，也是径向圆跳动、端面圆跳动的设计基准。图10-5钻套 设计基准设计基准2022年8月6日星期六零件在加工、测量、装配等工艺
9、过程中使用的基准统称为工艺基准。按用途的不同，工艺基准又可分为装配基准、测量基准、工序基准和定位基准四种。1）装配基准;2）测量基准;3）工序基准;在图10-5车削钻套的B、C面的工序中，A面即为工序基准。4）定位基准。工艺基准工艺基准10.2.2基准的选择原则基准的选择原则 凡是以未经过机械加工的毛坯表面作为定位基准的，则称为粗基准，粗基准往往在第一道工序第一次装夹中使用。如果定位基准是经过机械加工的，则称为精基准。精基准和粗基准的选择原则是不同的。2022年8月6日星期六具体原则有以下几方面：（1）选择不加工表面为粗基准。（2）选择重要表面为粗基准。（3）选择加工余量最小的毛坯表面作为粗基
10、准。（4）粗基准应避免重复使用，在同一尺寸方向上通常只允许使用一次。（5）粗基准应选择光洁、平整、面积大、装夹稳定的表面，这样可使工件定位可靠，装夹方便。粗基准选择粗基准选择其主要原则如下：（1）基准重合原则（2）基准统一原则（3）互为基准原则（4）自为基准原则 精基准选择精基准选择2022年8月6日星期六在选择零件各表面的加工方法时，主要应从以下几个方面来考虑。零件结构及尺寸零件结构及尺寸主要各种典型表面都有其适应的加工方法。而已加工表面的尺寸大小不同，采用的加工方案往往不同。10.3 工艺路线拟定工艺路线拟定10.3.1加工方法的选择加工方法的选择 经济精度和经济表面粗糙度经济精度和经济表
11、面粗糙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，而高精度的获得一般要以高成本为代价。不适当的高精度要求，会导致加工成本急剧上升。所谓经济精度，是指在正常条件下（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。2022年8月6日星期六加工方法的选择受工件材料性质和热处理状况的限制。工件材料性质和热处理状况工件材料性质和热处理状况 生产类型、生产率和经济性生产类型、生产率和经济性选择加工方法一般考虑生产类型，这样才能保证生产率和经济性要求。加工表面特殊要求加工表面特殊要求有些加工表面可能会有一些特殊要求，如表面切削纹路方向的要求。
12、加工方法与现有条件加工方法与现有条件所选择的加工方法与本厂现有生产条件相适应。2022年8月6日星期六从零件的整个机械加工工艺过程来看，可划分为粗加工、半精加工、精加工和光整加工四个阶段。粗加工阶段:主要任务是切除大部分加工余量，应使用高生产率的加工方法和设备。半精加工阶段:要切除粗加工后可能产生的变形和缺陷，并为主要表面的精加工做好准备。精加工阶段:要保证各主要表面达到图纸规定的质量要求，主要由精加工方法、工艺装备、工人技术水平来保证。光整加工阶段:主要是为加工质量要求特别高。工艺路线划分加工阶段具有以下的目的:1）保证加工质量 2）合理使用设备3）便于安排热处理工序 4）及时发现毛坯缺陷1
13、0.3.2加工阶段的划分加工阶段的划分2022年8月6日星期六工序集中就是将工件的加工集中在少数几道工序内完成，每道工序的加工内容较多，工艺路线短；而工序分散则相反。工序集中特点工序集中特点(1)可以采用高效机床和工艺装备，生产率高。(2)工件装夹次数减少，易于保证表面间相互位置精度，还能减少工序间的输量。(3)工序数目少，可以减少机床数量、操作工人数和生产面积，还可以简化生产。(4)如果采用结构复杂的专用设备及工艺装备，则投资巨大，调整和维修复杂，生产准备工作量大，转换新产品比较费时。10.3.3加工集中程序的确定加工集中程序的确定2022年8月6日星期六 工序分散特点工序分散特点10.3.
14、4加工顺序的安排加工顺序的安排1）基面先行 2）先主后次 3）先粗后精 4）先面后孔 机械切削加工顺序安排机械切削加工顺序安排(1)机床设备及工艺装备比较简单，调整和维修方便，生产工人易于掌握。(2)可采用最合理的切削用量。(3)设备数量多，操作工人多，占用生产面积大。2022年8月6日星期六 热处理工序在工艺过程中的安排是否恰当，是影响零件加工质量和材料使用性能的重要因素。热处理的方法、次数和在工艺过程中的位置，应根据材料和热处理的目的而定。（1）为使零件具有较好的切削性能而进行的预先热处理工序（如正火、退火等），应安排在粗加工之前。（2）消除内应力的热处理（如时效处理、退火），一般应安排在
15、粗加工后、精加工之前进行。（3）为了提高零件的综合性能而进行的热处理（如调质），应安排在粗加工之后半精加工之前进行。（4）为了得到高硬度、高耐磨性的表面而进行的渗碳、表面淬火等工序，一般应安排在半精加工之后、精加工之前进行。热处理工序安排热处理工序安排2022年8月6日星期六 检验工序是辅助工序中最重要的工序，为了确保零件的加工质量，在工艺过程中合理地安排检验工序是非常必要的。辅助工序安排辅助工序安排 10.4 典型零件车削工艺分析典型零件车削工艺分析10.4.1轴类零件加工工艺分析轴类零件加工工艺分析 轴类零件加工概述轴类零件加工概述1）轴类零件功能和结构特点轴类零件是回转体零件，其长度大于
16、直径。主要加工表面通常有内外圆柱面、内外圆锥面，次要表面有键槽、螺纹、退刀槽、横向孔等。2022年8月6日星期六（1）尺寸精度（2）几何形状精度（3）相互位置精度（4）表面粗糙度2）轴类零件技术要求）轴类零件技术要求3）轴类零件材料与热处理）轴类零件材料与热处理一般轴类零件应根据不同的工作情况，选择不同的材料。4）轴类零件毛坯）轴类零件毛坯轴类零件应的毛坯常用棒料、断料和铸件等毛坯形式。2022年8月6日星期六1）定位基准选择）定位基准选择定位基准的选择一般遵循以下原则：（1）一般以重要的外圆面作为粗基准定位，加工出中心孔，再以轴两端的中心孔为定位精基准；尽可能做到基准统一、基准重合、互为基准
17、，并实现一次安装加工多个表面。（2）对于空心的轴类零件，在加工出内孔后，可采用带中心孔的锥堵或锥堵心轴。（3）定位精基准中心孔应在各个加工阶段进行修整，目的是提高定位精基准面的精度和减小锥面的表面粗糙度值。中心孔修整次数越多，精度越高，并应逐次加以提高。轴类零件加工工艺问题轴类零件加工工艺问题2022年8月6日星期六热处理工序一般包括以下三个阶段：（1）毛坯热处理（2）预备热处理（3）最终热处理 2）表面加工方法）表面加工方法3）安排热处理工序）安排热处理工序（1）轴类零件的外圆表面加工（2）空心轴的深孔（长径比大于5的孔）加工（3）螺纹的加工2022年8月6日星期六 阶梯传动轴加工工艺分析阶
18、梯传动轴加工工艺分析 如图10-6所示为减速器中的阶梯传动轴简图。根据对阶梯传动 轴的结构特点、技术条件的分析，制订其机械加工工艺过程，见表10-11。图10-6减速器中的阶梯传动轴2022年8月6日星期六阶梯传动轴的的加工工艺过程分析包括以下几个方面：（1）材料、毛坯和热处理。（2）定位基准选择。（3）表面加工方法选择。（4）加工阶段划分。（5）加工顺序安排。轴类零件检验轴类零件检验1）硬度检验2）表面粗糙度检验3）尺寸精度检验 4）形状精度，包括圆度误差 和圆柱度误差。2022年8月6日星期六1）套筒类零件功用与结构特点）套筒类零件功用与结构特点套筒类零件是指回转体零件中的空心薄壁件，是机
19、械加工中常见的一种零件，在各类机器中应用很广，主要起支承或导向作用。常见的套筒如图10-8所示。5）相对位置精度检验如图10-7所示为车床主轴的位置精度检验简图。图10-7 车床主轴的相对位置精度检验1-挡板；2-钢球；3、4-V形架；5-检验心棒10.4.2轴类零件加工工艺分析轴类零件加工工艺分析 轴类零件功用与结构特点轴类零件功用与结构特点2022年8月6日星期六图10-8常见的套筒类零件2022年8月6日星期六（1）内孔技术要求（2）外圆技术要求（3）各主要表面间相互位置精度 内外圆之间同轴度 端面对孔轴线垂直度 套筒类零件的热处理方法有渗碳淬火、表面淬火、调质、高温时效及渗氮等。2）套
20、筒类零件技术要求）套筒类零件技术要求3)套筒类零件材料、毛坯及热处理套筒类零件材料、毛坯及热处理1）加工方法选择 套筒类零件加工主要工艺问题套筒类零件加工主要工艺问题2022年8月6日星期六 套筒类零件外圆表面加工多采用车削加工，精密度高时，采用车削加工；内孔加工方法很多，选择比较复杂，需要考虑生产批量、零件结构及尺寸、精度和表面质量、长径比等因素。2）保证套筒类零件表面相互位置精度的方法）保证套筒类零件表面相互位置精度的方法套筒类零件的定位基准应为内外圆中心。为保证各表面间的相互位置精度，通常采用以下方法：（1）在一次装夹中完成所有内外表面及端面的加工。（2）以内孔与外圆互为基准，多次装夹，
21、反复加工以提高同轴度。2022年8月6日星期六（1）为减小切削力和切削热的影响，粗、精加工应分开进行，并应严格控制精加工的切削用量，以减小零件加工时的形变。（2）为减小夹紧力的影响，工艺上可以采取以下措施：改变夹紧力的方向，即将径向夹紧改为轴向夹紧，如采用工艺螺纹来装夹工件；当需要径向夹紧时，应尽可能使径向夹紧力沿圆周均匀分布，如使用过渡套、弹性薄膜卡盘、软爪等夹具夹紧工件。（3）为减小热处理变形的影响，热处理工序应置于粗加工之后、精加工之前，使热处理变形在精加工中得以修正。3）防止套筒变形措施）防止套筒变形措施如图10-9所示轴套属于短套筒。根据对轴套的结构特点、技术要求的分析，制订机械加工
22、工艺过程，见表10-12。长、短套筒加工工艺分析长、短套筒加工工艺分析1)短套筒加工工艺分析短套筒加工工艺分析 2022年8月6日星期六图10-9轴套2022年8月6日星期六如图10-10所示为某液压缸体的零件图，它属于长套筒。2）长套筒加工工艺分析图10-10液压缸体2022年8月6日星期六液压缸体的加工工艺过程分析如下：（1）加工方法选择。外圆为IT6级，采用粗车、精车。内孔加工精度较高，粗加工采用半精镗，半精加工采用精镗，精加工采用浮动镗，光整加工采用滚压。（2）定位基准选择。选择安装基面82h6外圆作为定位基准加工内孔。（3）安装方式。为防止缸体壁薄受夹紧力而变形，在镗内孔时，一端用工
23、艺螺纹旋紧工件，另一端用中心架托住外圆；在最后精车外圆时，用软爪夹住一端，另一端以内孔定位用大头顶尖顶住工件；镗内锥孔时，用软爪夹住一端，另一端用中心架托住外圆。2022年8月6日星期六1）盘类零件功用和结构特点盘类零件一般是指最大直径大于长度尺寸两倍以上的旋转体零件，在机器中主要起支承、连接作用。2）盘类零件技术要求盘类零件各表面除了有一定的尺寸精度和表面粗糙度要求外，往往还有外圆对孔轴线的径向圆跳动要求，端面的平面度要求。端面对孔轴线的端面圆跳动以及两端面的平行度要求。3）盘类零件材料和毛坯盘类零件常采用钢、铸铁、青铜或黄铜制成。10.4.3盘类零件加工工艺分析盘类零件加工工艺分析 盘类零
24、件加工概述盘类零件加工概述 盘类零件加工主要工艺问题盘类零件加工主要工艺问题2022年8月6日星期六一是以端面为主，如支承块的主要定位基准为平面；二是以内孔为主，通常在以孔为径向定位基准的同时，辅以端面的配合；三是以外圆为主（较少），同样也需要有端面的辅助配合。2）盘类零件装夹）盘类零件装夹（1）利用三爪卡盘装夹工件（2）利用四爪卡盘装夹工件1）定位基准选择）定位基准选择 3）盘类零件表面加工）盘类零件表面加工盘类零件外圆的粗加工、半精加工以车削为主，精加工则根据零件材料、加工要求、生产批量等因素选择精车和磨削。2022年8月6日星期六 如图10-11所示为齿轮毛坯零件图，其属于盘类零件。齿轮毛坯加工工艺分析齿轮毛坯加工工艺分析图10-11齿轮毛坯零件图2022年8月6日星期六齿轮毛坯的加工工艺过程分析如下：（1）零件材料与毛坯选择。材料选45钢，毛坯选棒料。（2）零件表面加工方法。外圆和端面分为粗车、精车，保证尺寸精度和表面粗糙度要求；内孔加工在车床上经钻孔粗镗精镗，保证尺寸精度和表面粗糙度要求。（3）定位基准及安装方案分析。该零件的主要精基准无疑为内孔轴线。精车时，以内孔定位，用心轴安装，在一次装夹中加工外圆表面和小端面，以保证尺寸精度及位置精度要求。2022年8月6日星期六
