1、机械制造技术基础机械制造技术基础主讲：付江鹏第五章 机械加工工艺规程设计主要内容：第一节 概述一、工艺规程的作用二、工艺规程的设计原则三、工艺规程大合集所需的原始资料第二节 机械加工工艺规程设计一、机械加工工艺规程设计的内容与步骤二、工艺规程的拟定一、什么是机械加工工艺规程?是规定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，是一切有关生产人员都应严格执行、认真贯彻的纪律性文件。工艺规程由一个或若干个顺序排列的工序组成二、机械加工工艺规程的作用？（1）工艺规程是指导生产的主要技术条件。（2）工艺规程是生产组织和生产管理工作的依据。（3）工艺规程是新建或扩建工厂及车间的基本资料。第一节 概
2、述三、制订工艺规程所需的原始资料？产品的全套装配图和零件工作图产品验收的质量标准产品的生产纲领毛坯资料现场生产条件应尽可能多了解新工艺、新方法四、工艺规程的设计原则？技术要求必须保证生产纲领要能够满足工艺成本最低尽量减轻工人劳动强度五、设计工艺规程的步骤？阅读图纸；了解产品、熟悉零件工艺审查选择毛坯拟定机械加工工艺路线确定设备和相应的工艺装备确定各主要工序的技术要求和检验方法确定各工序的加工余量、计算工序尺寸和公差。确定切削用量确定时间定额填写工艺文件一、机械加工工艺规程设计的内容及步骤（一）零件分析 1、分析零件结构特点，确定零件的主要加工方法 2、分析零件加工技术要求，确定重要表面的精加工
3、方法 3、根据零件的结构和精度，做出零件加工工艺性评价（二）确定毛坯 1、根据零件的材料和生产批量选择毛坯种类 2、根据毛坯总余量和毛坯制造工艺特点确定毛坯的形状和大小 3、绘制毛坯工件合图（三）确定各表面加工方法 根据零件各加工表面的形状、结构特点和加工批量逐一列出各表面的加工方法。注意方法可以有多种方案，再根据现有条件进行比较，选择一种最适合的方案。第二节 机械加工工艺规程设计（四）确定定位基准 1、选择粗基准 按照粗基准的选择原则为第一道工序加工选择基准。2、选择精基准 按照精基准的选择原则确定第一道工序以外的各表面的定位基准，以便确定定位方案和按照基准先行的原则安排工艺路线。（五）划分
4、加工阶段 一般零件的加工阶段划分为三个阶段：粗加工、半精加工、精加工阶段。粗加工阶段一般的工作有：粗车、粗铣、粗刨、粗镗等。半精加工阶段一般工作有：半精车、半精铣、半精刨、半精镗等。精加工阶段的一般工作有：精车、精铣、精刨、精镗、粗磨、精磨。当零件尺寸精度为IT6级以上，表面粗糙度Ra0.4以上要进行超精加工。（六）热处理工艺安排及辅助工序安排 热处理工艺将零件加工阶段自然分开。一般情况下铸造后毛坯要进行时效处理，锻造后毛坯要进行正火或退火处理，然后进行粗加工。粗加工后，复杂铸件要进行二次时效，轴类零件一般进行调质处理，然后进行半精加工。各类淬火放在磨削加工前进行，表面化学处理放在零件加工后进
5、行。辅助工序包括去毛刺、划线、涂防锈油、涂防锈漆等也要在需要的时候安排进去。七、拟订工艺路线 1、按照基准先行、先主后次、先粗后精、先面后孔的原则安排工艺路线。并以重要表面的加工为主线，其他表面的加工穿插其中。一般次要表面的加工是在精加工前或磨削加工前进行的，重要表面的最后的精加工为放在整个加工过程的最后进行。2、根据加工批量及现有生产条件考虑工序的集中与分散，以便更合理地安排工艺路线。3、安工序按排零件加工的工艺路线（八）工序设计 1、选择工序的切削机床、切削刀具、夹具、量具2、确定工序的加工余量，计算各表面的工序尺寸 3、选择合理的切削参数，计算工序的工时定额（九）填写工艺卡片 根据设计好
6、的内容将相关项目填入工艺卡片中。工艺卡片有三种：工艺过程卡、工艺卡和工序卡。第二节 机械加工工艺规程设计二、工艺路线的制订制订工艺路线考虑的主要问题？（1）怎样选择定位基准？（2）怎样确定加工方法？（3）怎样安排加工顺序、热处理工序、检验等其他工序？（一）定位基准的选择?粗基准加工的起始工序中，只能用毛坯上未经加工的表面作定位基准，则该表面称为粗基准。精基准利用已加工过的表面做为定位基准。1、粗基准的选择A保证相互位置要求的原则：为保证不加工表面与加工表面之间的相互位置关系，应首先选择不加工表面作粗基准，若零件上有多个不加工表面，则应选择其中与加工表面相对位置要求较高的不加工表面为粗基准。B合
7、理分配加工余量的原则：对于具有较多加工平面的工件，粗基准选择时，应考虑合理地分配各表面的加工余量。应保证各加工表面有足够的余量；应选择毛坯余量最小的表面作为粗基准；对于某些重要表面，为了尽可能使其加工余量均匀，应选择该主要毛坯面作粗基准。C.便于装夹工件的原则：为了使定位稳定、可靠，夹具结构简单，操作方便，作为粗基准的表面应不是分型面，应尽可能平整光洁，且有足够大的尺寸。D不得重复使用的原则：同一方向上的粗基准原则上只允许使用一次，因为粗基准本身都是未经加工的表面，精底低，表面粗糙度数值大，在不同工序中重复使用同一尺寸方向上的粗基准，则不能保证被加工面之间的相互位置精度。2、精基准的选择A基准
8、重合原则：设计基准作为定位基准。B基准统一原则：尽可能在多数工序中采用此基准作为定位基准，称为“基准统一”可以各个工序中采用的夹具统一，可减少设计和制造夹具的时间和费用，提高生产率。C便于装夹原则：保证工件定位稳定，准确，夹紧可靠，夹具结构简单操作方便D互为基准原则：为了获得均匀的加工余量及较高的相互位置精度，可采用互为基准，反复加工的原则E自为基准原则：当精加工或光整加工工序要求余量小而均匀时，可选择加工面本身为精基准，以保证加工质量和提高生产率。二、怎样确定加工方法？加工方法的选择主要与以下因素有关：（1）零件上的加工表面的种类（2）零件的材料及毛坯（3）零件的结构形式及大小（4）零件的生
9、产纲领（5）零件上加工表面的技术要求（6）工厂的现有生产设备当以上条件明确后，要准确选择出加工方法，必须熟悉一下几个问题：1、各种加工方法的经济加工精度经济加工精度：是指在正常的加工条件下，（包括完好的机床设备、必要的工艺装备、标准的工人技术等级、标准的耗用时间和生产费用）所能达到的加工精度和表面质量。加工精度和加工成本的关系 2、熟悉各种机床的结构特点及应用特点3、了解各种典型表面的加工工艺方案外圆的主要加工方案1、粗车 尺寸公差等级低于IT11,表面粗糙度Ra值大于12.5um外圆。2、粗车半精车3、粗车半精车精车（主要针对半精车后没有淬火的钢件）4、粗车半精车精车精细车（主要针对有色金属
10、）5、粗车半精车磨削（主要针对半精车后淬火的钢件）孔表面加工方案孔表面加工方案孔加工方案的选择1）IT10级以下的孔 钻孔即可2）IT9级实体孔 孔径小于10mm，可采用钻铰；孔径小于30mm，可用钻模钻孔，或钻扩；孔径大于30，一般采用钻粗镗3）IT8级实体孔 孔径小于20mm可采用钻一铰；孔径大于20mm，视具体情况可采用钻一扩一铰 钻粗镗精镗 钻拉 淬火钢的终加工采用磨削4）IT7级实体孔 孔径小于12mm，一般采用钻粗铰精铰孔径大于12mm，可视具体情况，选择钻扩粗铰精铰 钻拉精拉 钻扩（粗镗）粗磨精磨5）IT6级实体孔 与IT7级加工顺序列相同，再视具体情况分别采用精细镗、手铰、精磨
11、、研磨、珩磨等精细加工方法。平面加工方案平面加工方案平面加工方案：粗刨、粗铣、初磨、粗车、粗插加工非接触平面：粗刨粗刨刮研适合加工未淬硬的各种导向平面：粗车半精车磨削适合于盘套和轴类件端面的加工：初磨粗磨精磨适于毛坯精度较高，余量较小：粗铣精铣高速精铣有色金属的零件大平面加工：粗插精插适合于加工单件小批加工方孔，在键孔等内平面加工：精度要求更高，表面Ra值要求低，可加研磨。三、怎样安排工艺顺序？1、机械加工顺序的安排原则先基准后基它先面后孔先主后次先粗后精综合以上原则，常见的机械加工顺序为：定位基准的加工主要表面的粗加工次要表面加工主要表面的半精加工次要表面加工修基准主要表面的精加工2、热处理
12、工序的安排 热处理按照其目的不同，分为预备热处理和最终热处理两大类：预备热处理：正火和退火可以消除毛坯制造时产生的内应力，稳定金属组织和改善金属的切削性能，一般安排在粗加工之前；时效处理主要用于消除毛坯缺陷和机械加工过程中产生的内应力，一般安排在粗加工前后进行；调质处理可以改善材料的综合力学性，能获得均匀细致的索氏体组织，为表面淬火和氮化处理作组织准备。对硬度和耐磨性要求不高的零件，调质处理可以作为最终热处理工序，一般安排在粗加工之后，半精加工之前。最终热处理：淬火处理或渗碳淬火处理，可以提高零件表面的硬度和耐磨性，常需进行预先正火及调质处理，淬火处理一般安排在精加工或磨削之前进行，当用高频淬
13、火时，也可安排为最终工序。渗碳淬火处理，适用于低碳钢和低合金钢，其目的是使零件表层含碳量增加，经淬火后可使表层获得高的硬度和耐磨性，而心部仍可保持一定强度和较高的塑韧性，渗碳淬火一般安排在半精加工之后进行。渗氮处理是使氮原子渗入金属表面，从而获得一层含氮化合物的处理方法渗氮可提高零件表面的硬度，耐磨性疲劳强度和耐蚀性。渗氮处理温度低，变形小，应尽量靠后安排。表面处理（电镀及氧化）可提高零件的抗腐蚀能力。增加耐磨性，使表面美观，一般安排在工艺过程最后进行。零件机械加工的一般工艺路线为：毛坯制造退火或正火主要表面的粗加工次要表面的加工调质（或时效）主要表面的半精加工次要表面加工淬火（或渗碳淬火）修
14、基准主要表面的精加工。3、辅助工序的安排 检验是主要的辅助工序，除每道工序由操作者自行检验外，在粗加工之后，精加工之前，零件转车间前后，重要工序加工前后，以及零件全部加工完成之后，还要安排独立的检验工序。除检验外，去毛刺工序，清洗、防锈、去磁、平衡等，都是辅助工序。四、工序的集中与分散划分工序时有两种不同的方法，即工序集中和工序分散 工序集中：就是将工件的加工集中在几道工序内完成。工序集中的特点：有利于保证各加工面间的相互位置精度、有利于采用高效设备、节省装夹工件时间、减少工件搬动次数工序分散：就是将工件的加工内容分散在较多的工序内完成 工序分散的特点：各工序使用的设备和夹具比较简单、调整、对
15、刀比较容易、对操作工人技术水平要求低工序集中和分散的程度应对生产规模，零件的结构特点，技术要求和设备等具体生产条件综合考虑后决定。五、怎样划分加工阶段？通常将工艺过程划分为粗加工，半粗加工，精加工三个阶段，三个阶段的目的不同。粗加工阶段的目的：是尽快切除零件各个表面上的大部分加工余量。半精加工阶段的目的：继续减少加工余量，为主要表面的精加工作准备。精加工阶段的目的：主要表面达到技术要求。精密、光整加工阶段的目的：达到高精度要求。划分加工阶段的原因：保证加工质量合理使用设备便于安排热处理工序便于发现毛坯缺陷，保护精加工表面。但各要阶段划分不是绝对的。典型零件的工艺路线的拟定轴类零件典型零件的工艺
16、路线的拟定轴类零件典型零件的工艺路线的拟定轴类零件典型零件的工艺路线的拟定轴类零件典型零件的工艺路线的拟定轴类零件 支承轴颈 安装联轴器轴段安装联轴器轴段序号工序名称工序内容定位基准设备1备料2锻造模锻立式精锻机3热处理正火4锯头5铣端面钻中心孔毛坯外圆中心孔机床6粗车外圆顶尖孔多刀半自动车床7热处理调质8半精车外圆半精车各外圆并切槽、倒角顶尖孔数控车床9研研中心孔外圆10精车外圆精车各外圆11粗磨外圆粗磨两35、38、25外圆顶尖孔组合外圆磨床12铣键槽铣12、8两键槽38、25外圆立式铣床13精磨外圆精磨两35、38、25外圆顶尖孔外圆磨床14钳工端面孔去锐边倒角，去毛刺15检验按图样要求
17、全部检验 盘盖类零件盘盖类零件加工工艺的设计与实施加工工艺的设计与实施齿轮坯加工工艺过程分析齿轮坯加工工艺过程分析 齿轮坯零件图如右所示，材料为45#钢，数量5件，加工时应根据工件的毛坯材料、结构形状、加工余量、尺寸精度和生产纲领，正确选择定位基准、装夹方法和加工工艺过程，以达到图样要求。其主要加工表面外圆和孔有较高的尺寸精度和对孔轴线的径向圆跳动度要求；左右两端面对孔轴线的端面圆跳动度要求。可见，该零件的内孔与外圆的尺寸精度和位置精度要求及两端面的位置精度要求均较高。主要加工表面主要加工表面:外圆外圆mm0087.0105mm025.0040孔孔 盘盖类零件盘盖类零件加工工艺的设计与实施加工
18、工艺的设计与实施齿轮坯加工工艺过程分析齿轮坯加工工艺过程分析 1、毛坯的选择、毛坯的选择 该齿轮尺寸较小、结构简单，对于受力不大的齿轮可以直接用棒料。如果用于高速、重载的场合，则需选择锻坯。2、加工方法的选择、加工方法的选择 该零件材料为45#钢，外圆为IT9级精度，采用精车可以满足要求；内孔为IT7级精度，直径有40mm，可以采用精镗满足要求，其加工顺序为钻孔-粗镗-精镗；端面采用精车完全可以达到要求。主要加工表面主要加工表面:外圆外圆mm0087.0105mm025.0040孔孔 盘盖类零件盘盖类零件加工工艺的设计与实施加工工艺的设计与实施齿轮坯加工工艺过程分析齿轮坯加工工艺过程分析 3、
19、定位基准的选择、定位基准的选择（1）本零件毛坯选择棒料，故可以首先粗车出小外圆面，作精加工的定位基准，调头一次加工出内孔和大外圆面，保证内孔和外圆间的位置精度。再以精加工所形成的大外圆面精加工小外圆面，即可完成径向尺寸的加工。（2）大端面可以在内孔和外圆精加工时一次精加工出，以保证端面与内孔的位置精度。如果小端面和内孔的位置精度要求不高，在加工小外圆时可以同时加工完成小端面，但由于本零件小端面与内孔有较高的位置精度要求，故选择粗加工精加工路线：先在加工小外圆的同时粗车小端面，留精加工余量，再选择心轴定位加工小端面，使定位基准和设计基准相一致，保证两者间的位置精度。单件小批量盘类零件的孔、端面及
20、外圆的粗、精加工单件小批量盘类零件的孔、端面及外圆的粗、精加工一般都在通用车床上经两次装夹完成，但孔（或外圆一般都在通用车床上经两次装夹完成，但孔（或外圆）与基准面的精加工必须采用一刀落方式，以保证位）与基准面的精加工必须采用一刀落方式，以保证位置精度。置精度。盘盖类零件盘盖类零件加工工艺的设计与实施加工工艺的设计与实施齿轮坯加工工艺过程分析齿轮坯加工工艺过程分析 4、装夹方法的选择、装夹方法的选择 由于在内孔、外圆及大端面的精加工均在一次装夹内完成，故可直接使用三爪定心卡盘装夹。在加工小外圆时使用的是已经精加工后的大外圆面，必须使用垫皮，以免损伤精加工表面。在加工小端面时以内孔作为定位基准，
21、可采用锥度心轴，辅以顶尖和卡箍进行装夹。盘盖类零件盘盖类零件加工工艺的设计与实施加工工艺的设计与实施齿轮坯加工工艺过程分析齿轮坯加工工艺过程分析 5、齿轮坯零件的加工工艺过程、齿轮坯零件的加工工艺过程工序号工序名称工序内容定位与装夹1备料下料11036，5件 2粗车卡110外圆，长20mm；车端面见平；车外圆6310三爪定心卡盘 3车钻粗镗精镗精车倒角卡63外圆；粗车端面见平，外圆至107；钻孔36；粗镗、精镗孔至尺寸精车端面，保证总长33；精车外圆至尺寸倒内角145；外角245三爪定心卡盘 4精车卡105外圆（垫铁皮），找正；精车台肩面保证长度20；车小端面，总长精车外圆60至尺寸；倒小内、
22、外角145；倒大外角245三爪定心卡盘 5精车精车小端面；保证总长（有条件可平磨小端面）顶尖卡箍锥度心轴 6检验检验入库 025.00400087.01052.003.3216.0032 盘盖类零件盘盖类零件加工工艺的设计与实施加工工艺的设计与实施二单元二单元 联接套加工工艺过程分析联接套加工工艺过程分析 1、联接套的技术要求与加工特点、联接套的技术要求与加工特点 其主要加工表面 外圆和 孔有较高的尺寸精度和同轴度要求，内外台阶端面对 内孔的轴线有较高的端面圆跳动要求，并且表面粗糙度Ra值较小。很显然，上述四个表面一般不能在一次装夹中完成；内孔的深度太短，又有台阶，不便采用可胀心轴加工其它表面
23、。因此可将 、Ra为2.5m的内孔改为 Ra为1.6m、，并先将 、内孔和台阶面在一次装夹中精车出来，再以 内孔定位安装在心轴上精车 外圆和台阶面，即可保证图纸要求。这个 、Ra1.6m的内孔称为工艺基面（或工艺孔）。mm0019.060mm025.0050mm025.0050mm025.0050mm025.0040mm025.0040mm025.0050mm025.0040mm0019.060mm025.0040联接套零件图联接套零件图 盘盖类零件盘盖类零件加工工艺的设计与实施加工工艺的设计与实施二单元二单元 联接套加工工艺过程分析联接套加工工艺过程分析 2、联接套加工工艺分析、联接套加工工
24、艺分析 联接套的加工工艺过程见下表：工序号工序名称工序内容定位与装夹1粗车车端面；外圆80，长度40mm；调头车另一端面，取总长60.5mm，车外圆61mm三爪定心卡盘夹外圆2钻孔钻孔38.5mm三爪定心卡盘夹80外圆3半精车及精车内表面车端面，保证总长60mm；车内孔为 、及内台阶面软爪夹61外圆4半精车及精车外表面车外圆为 ，车外台阶面为35mm 孔可胀心轴5检验检验入库mm025.0040mm025.0050mm0019.060mm025.0040 盘盖类零件盘盖类零件加工工艺的设计与实施加工工艺的设计与实施本阶段的具体任务：进行液压缸本体零件 图的工艺性分析；液压缸零件形位公差分析；液
25、压缸零件加工方法、定位基准、工艺装备分析；确定液压缸本体零件的加工工艺规程。图图2-14 液压缸液压缸 液压缸本体加工工艺设计液压缸本体加工工艺设计 盘盖类零件盘盖类零件加工工艺的设计与实施加工工艺的设计与实施液压缸本体加工工艺设计液压缸本体加工工艺设计 1.液压缸本体加工工艺过程分析液压缸本体加工工艺过程分析生产纲领为成批生产生产纲领为成批生产液压缸本体的技术要求液压缸本体的技术要求 工艺过程分析工艺过程分析 零件主要的加工表面为内孔，尺寸精度、形状精度要求较高。为保证活塞在液压缸体内移动顺利且不漏油，还特别要求内孔光滑无划痕，不许用研磨剂研磨。两端面对内孔有垂直度要求，外圆面中段为非加工面
26、，但左右两端需加工到82h6尺寸，且与内孔有同轴度要求。该零件长而壁薄，为保证内外圆的同轴度，加工外圆时参照空心主轴的装夹方法，即双顶尖孔口130的锥面或一头夹紧一头用中心架支承。孔的粗加工采用镗削，半精加工多采用铰削（浮动铰孔）。该液压缸内孔的表面质量要求较高，经精加工后需滚压。也有不少套筒类零件的内孔以精细镗、珩磨、研磨等精密加工作为最终工序。内孔经滚压后，尺寸误差在0.01mm以内，表面粗糙度Ra为0.16m或更小，且表面经硬化后更为耐磨。一夹一托一夹一托同深孔同深孔 盘盖类零件盘盖类零件加工工艺的设计与实施加工工艺的设计与实施液压缸本体加工工艺过程液压缸本体加工工艺过程 mm20.00
27、70工序号工序名称工序内容定位与装夹1备料无缝钢管切割2车1.车82mm外圆到88mm1.5mm螺纹（工艺用）三爪自定心卡盘夹一端，大头顶尖顶另一端2.车端面及倒角三爪自定心卡盘夹一端，搭中心架托88mm处3.调头车82mm外圆到84mm三爪自定心卡盘夹一端，大头顶尖顶另一端4.车端面及倒角，取总长1686mm（留加工余量1mm）三爪自定心卡盘夹一端，搭中心架托88mm处3深孔推镗1.半精推镗孔到68mm一端用M881.5mm螺纹固定在夹具中，另一端搭中心架2.精推镗孔到69.85mm3.精铰（浮动镗刀镗孔）到700.02mm，表面粗糙度Ra值为2.5m4滚压孔用滚压头滚压孔至 ，表面粗糙度R
28、a值为0.32m一端用螺纹固定在夹具中，另一端搭中心架5车1.车去工艺螺纹，车82h6到尺寸，车R7mm软爪夹一端，以孔定位顶另一端2.镗内锥孔130及车端面软爪夹一端，中心架托另一端（百分表找正孔）3.调头，车82h6到尺寸软爪夹一端，顶另一端4.镗内锥孔130及车端面，去总长1685mm软爪夹一端，中心架托另一端（百分表找正孔）6检验检验入库叉架类零件的加工叉架类零件的加工1 1 概述概述1.1 1.1 叉架类零件的功用和结构特点叉架类零件的功用和结构特点 叉架类零件是机器中常用的零件，主要在变速机构、操纵机构和支承结构中叉架类零件是机器中常用的零件，主要在变速机构、操纵机构和支承结构中用
29、于拨动、连接和支承传动零件、支架等零件。其功能是通过它们的摆动或移动，用于拨动、连接和支承传动零件、支架等零件。其功能是通过它们的摆动或移动，实现机构的各种不同的动作，如离合器的开合、快慢档速度的变换、气门的开关实现机构的各种不同的动作，如离合器的开合、快慢档速度的变换、气门的开关等。等。叉架类零件的结构形状多样，差别较大，但都是由支承部分、工作部分和连叉架类零件的结构形状多样，差别较大，但都是由支承部分、工作部分和连接部分组成，多数为不对称零件，具有凸台、凹坑、铸（锻）造圆角、拔模斜度接部分组成，多数为不对称零件，具有凸台、凹坑、铸（锻）造圆角、拔模斜度等常见结构。等常见结构。其加工表面较多
30、且不连续，装配基准为多为孔，其加工精度要求较高；工其加工表面较多且不连续，装配基准为多为孔，其加工精度要求较高；工作表面杆身细长，刚性较差易变形。作表面杆身细长，刚性较差易变形。叉架类零件的加工叉架类零件的加工叉架类零件的加工叉架类零件的加工1.2 1.2 叉架类零件的技术要求叉架类零件的技术要求 其一般主要技术要求项目有：其一般主要技术要求项目有：(1)(1)基准孔的尺寸精度为基准孔的尺寸精度为IT7IT7IT9IT9级，形状精度一般控制在孔径公差之内，表面粗级，形状精度一般控制在孔径公差之内，表面粗糙度值糙度值R Ra a为为3.23.20.8 m0.8 m。(2)(2)工作表面对基准孔的
31、相对位置精度（如垂直度等）为工作表面对基准孔的相对位置精度（如垂直度等）为0.050.050.15 mm/100 mm0.15 mm/100 mm，工作表面的尺寸精度为工作表面的尺寸精度为IT5IT5IT10 IT10 级，表面粗糙度值级，表面粗糙度值R Ra a为为6.36.31.6 m 1.6 m。1.3 1.3 叉架类零件的材料、毛坯和热处理叉架类零件的材料、毛坯和热处理 叉架类零件的材料多为铸件或锻件。叉架类零件的材料多为铸件或锻件。常用的材料为常用的材料为2020钢、钢、3030钢、灰铸铁或可锻铸铁；近年来采用球墨铸铁代替钢材，钢、灰铸铁或可锻铸铁；近年来采用球墨铸铁代替钢材，大大降
32、低了材料消耗和毛坯制造成本。大大降低了材料消耗和毛坯制造成本。叉架毛坯在单件小批生产时，可以采用焊接成形、自由锻或木模铸造；叉架毛坯在单件小批生产时，可以采用焊接成形、自由锻或木模铸造；大批量生产时，一般采用模锻或金属模铸造。大批量生产时，一般采用模锻或金属模铸造。具有半圆孔的叉架类零件，可将其毛坯两件连在一起铸造，也可单件铸造。具有半圆孔的叉架类零件，可将其毛坯两件连在一起铸造，也可单件铸造。铸件在毛坯铸造、铸件在毛坯铸造、焊接成形焊接成形后需进行退火处理。后需进行退火处理。用中碳钢制造的重要叉架零件，如内燃机的连杆、气门摇臂等，应进行调质或用中碳钢制造的重要叉架零件，如内燃机的连杆、气门摇
33、臂等，应进行调质或正火处理，以使材料具有良好的综合力学性能和机械加工性能。正火处理，以使材料具有良好的综合力学性能和机械加工性能。叉架类零件的加工叉架类零件的加工2 2 拨叉加工工艺过程分析拨叉加工工艺过程分析内孔为设计基准和内孔为设计基准和装配基准装配基准 ，孔小，孔小且深，较难加工且深，较难加工 两侧为主要工作两侧为主要工作表面表面 ，壁薄，刚，壁薄，刚性差，易变形性差，易变形 两内侧面有加工两内侧面有加工要求要求两侧有尺寸及位两侧有尺寸及位置度要求置度要求 叉架类零件的加工叉架类零件的加工 粗基准的选择粗基准的选择 选择基准孔选择基准孔14H914H9的外圆的外圆24作为粗基准，可保证不
34、加工的外圆与内孔壁作为粗基准，可保证不加工的外圆与内孔壁厚均匀。选择叉脚厚均匀。选择叉脚K K面为粗基准限制移动自由度，可使不加工的叉脚面（厚度面为粗基准限制移动自由度，可使不加工的叉脚面（厚度5 5 mmmm）与叉脚加工面两侧对称。）与叉脚加工面两侧对称。外圆外圆2424作为粗基准作为粗基准限制移动自由度的粗基准限制移动自由度的粗基准限制移动的定位钉限制移动的定位钉7 7限制限制4 4个自由度的个自由度的V V型块型块6 6夹紧用夹紧用V V型块型块4 4叉架类零件的加工叉架类零件的加工精基准的选择精基准的选择 内孔内孔14H9是拨叉零件的设计基准和装配基准，应选择内孔为精基准，限制四是拨叉
35、零件的设计基准和装配基准，应选择内孔为精基准，限制四个自由度，符合基准重合原则。个自由度，符合基准重合原则。拨叉零件结构复杂，壁薄刚性差，加工面多，选择左端面限制移动自由度，符拨叉零件结构复杂，壁薄刚性差，加工面多，选择左端面限制移动自由度，符合基准统一原则，且定位可靠，操作简单方便。合基准统一原则，且定位可靠，操作简单方便。内孔用来限制内孔用来限制4 4个自由度个自由度左端面用来限制左端面用来限制1 1个移动自由度个移动自由度叉角内侧面用叉角内侧面用来限制来限制1 1个转动个转动自由度自由度叉架类零件的加工叉架类零件的加工 1、拨叉内孔尺寸、形状精度要求较高，且为深孔加工：、拨叉内孔尺寸、形
36、状精度要求较高，且为深孔加工：般采用钻、扩、铰或钻、镗方案，般采用钻、扩、铰或钻、镗方案，多种拨叉的成组加工，更多采用钻、拉方案。多种拨叉的成组加工，更多采用钻、拉方案。钻孔常在车床上进行，工件回转，且首先加工端面，可防止钻头产生偏移。钻孔常在车床上进行，工件回转，且首先加工端面，可防止钻头产生偏移。2、叉脚两侧面对基准孔有较高的垂直度要求，表面粗糙度值较小；而且叉脚处、叉脚两侧面对基准孔有较高的垂直度要求，表面粗糙度值较小；而且叉脚处刚性较差，易变形，应分粗、精铣两次加工完成，且粗、精铣分开，并在精铣之前将刚性较差，易变形，应分粗、精铣两次加工完成，且粗、精铣分开，并在精铣之前将基准内孔精拉
37、修正以提高加工精度。基准内孔精拉修正以提高加工精度。3 3加工顺序安排加工顺序安排 遵循加工分阶段粗、精加工遵循加工分阶段粗、精加工分开的原则（原因是零件结构复分开的原则（原因是零件结构复杂、壁厚不均）。杂、壁厚不均）。成批生产以工序分散较为有成批生产以工序分散较为有利，使工件在各工序之间能充分利，使工件在各工序之间能充分变形，以确保各表面相互位置精变形，以确保各表面相互位置精度。度。叉架类零件的加工叉架类零件的加工 根据以上分析，制定出以下拨叉加工工根据以上分析，制定出以下拨叉加工工艺工艺路线艺工艺路线叉架类零件的加工叉架类零件的加工3 3 加工拨叉所用的夹具加工拨叉所用的夹具叉架类零件的加
38、工叉架类零件的加工 拨叉结构形状复杂，刚性差，易变形且加工精度要求较高，需采用专用夹具进行拨叉结构形状复杂，刚性差，易变形且加工精度要求较高，需采用专用夹具进行加工。常见的有车床夹具、钻床夹具和铣床夹具等，本节仅介绍车床夹具设计要点。加工。常见的有车床夹具、钻床夹具和铣床夹具等，本节仅介绍车床夹具设计要点。1 1车床专用夹具的分类车床专用夹具的分类1)1)安装在车床主轴上的专用夹具安装在车床主轴上的专用夹具(1)(1)心抽类车床夹具心抽类车床夹具 该类夹具多用于工件以内孔为定位基准，加工外圆柱面的情该类夹具多用于工件以内孔为定位基准，加工外圆柱面的情况。心轴以莫氏锥柄与机床主轴锥孔配合联接，用
39、拉杆拉紧。有的心轴以中心孔与况。心轴以莫氏锥柄与机床主轴锥孔配合联接，用拉杆拉紧。有的心轴以中心孔与车床前后顶尖配合使用，由鸡心夹头或自动拨盘传递扭矩。车床前后顶尖配合使用，由鸡心夹头或自动拨盘传递扭矩。(2)(2)卡盘类车床夹具卡盘类车床夹具 该类车床夹具的零件大都是回转体或对称零件，因而卡盘类该类车床夹具的零件大都是回转体或对称零件，因而卡盘类车床夹具的结构基本上是对称的，回转时的不平衡影响较小。车床夹具的结构基本上是对称的，回转时的不平衡影响较小。心轴类车床夹具心轴类车床夹具拉杆拉杆莫氏锥柄莫氏锥柄锥堵（两端）锥堵（两端）卡盘类车床夹具卡盘类车床夹具叉架类零件的加工叉架类零件的加工(3)
40、(3)角铁式车床夹具角铁式车床夹具 该类夹具主要适用于以下两种情况：工件的主要定位基准是平面，要求被加该类夹具主要适用于以下两种情况：工件的主要定位基准是平面，要求被加工表面的轴线对定位基准面保持一定的位置关系（平行或成一定角度）。工件定工表面的轴线对定位基准面保持一定的位置关系（平行或成一定角度）。工件定位基准虽然不是与被加工表面的轴线平行或成一定角度的平面，但由于工件外形的位基准虽然不是与被加工表面的轴线平行或成一定角度的平面，但由于工件外形的限制，不适于采用卡盘式夹具，而必须采用半圆孔或限制，不适于采用卡盘式夹具，而必须采用半圆孔或V V形块定位件的情况。形块定位件的情况。角铁类车床夹具
41、角铁类车床夹具(4)(4)花盘式车床夹具花盘式车床夹具 该类车床夹具的基本该类车床夹具的基本特征是夹具体为一个大圆盘形零件。在花盘特征是夹具体为一个大圆盘形零件。在花盘式夹具上加工的工件一般形状都比较复杂。式夹具上加工的工件一般形状都比较复杂。花盘式车床夹具花盘式车床夹具叉架类零件的加工叉架类零件的加工12.3.2 12.3.2 车床夹具设计要点车床夹具设计要点1 1定位装置的设计特点定位装置的设计特点 在车床上加工旋转表面时，要求工件加工面的回转轴线与车床主轴的回转轴线一在车床上加工旋转表面时，要求工件加工面的回转轴线与车床主轴的回转轴线一致，夹具定位装置的结构与布置，必须予以保证致，夹具定
42、位装置的结构与布置，必须予以保证。2 2夹紧装置的设计特点夹紧装置的设计特点 由于车削时工件和夹具一起随主轴作旋转运动，由于车削时工件和夹具一起随主轴作旋转运动，工件受切削扭矩、离心力的作用。离心力会降低夹工件受切削扭矩、离心力的作用。离心力会降低夹紧机构产生的夹紧力的作用。此外，工件的位置相紧机构产生的夹紧力的作用。此外，工件的位置相对于切削力和重力的方向来说是变化的，因此，要对于切削力和重力的方向来说是变化的，因此，要求夹紧机构所产生的夹紧力必须足够，且自锁性能求夹紧机构所产生的夹紧力必须足够，且自锁性能要好，以防止工件在加工中松动。要好，以防止工件在加工中松动。不合理的夹紧力施加方式不合
43、理的夹紧力施加方式3 3车床夹具与机床主轴的联接车床夹具与机床主轴的联接 夹具的回转轴线与车床的回转轴线必须有较高夹具的回转轴线与车床的回转轴线必须有较高的同轴度。的同轴度。4 4对车床夹具总体结构的要求对车床夹具总体结构的要求(1)(1)结构紧凑、悬伸短结构紧凑、悬伸短 (2)(2)平衡和配重平衡和配重 (3)(3)安全安全 三 、加工余量一、怎样确定加工余量？1、加工余量的概念加工余量：从加工表面上切除的金属层厚度称为机械加工余量加工总余量：从要加工的表面上切除全部多余金属层的厚度 工序余量：完成某工序而从某一表面上切除的金属层厚度（相邻两工序的工序尺寸之差）工序余量有单边和双边余量之分零
44、件非对称结构的非对称表面，其加工余量为单边余量工序余量Zb=工件某一工序前后尺寸之差 Zb=a-b（b-a)零件对称结构的对称表面，加工余量为双边余量对称的双边余量：轴：2Zb=da-db 孔：2Zb=db-da因为尺寸的加工误差，加工余量是变动的，因此加工余量又有公称（或基本）加工余量，最大加工余量和最小加工余量之分。公称加工余量：前工序与本工序基本尺寸之差（通常情况下，指加工余量或手册中查到的加工余量）最小加工余量：对包容面，等于本工序最小工序尺寸与前工序最大工序尺寸之差；对被包容面，等于前工序最小工序尺寸与本工序最大工序尺寸之差。最大加工余量：对包容面，等于本工序最大工序尺寸与前工序最小
45、工序尺寸之差；对被包容面，等于前工序最大工序尺寸与本工序最小工序尺寸之差；公差带尺寸的标注：工序尺寸公差带，一般按规定“单向入体”原则，即：对被包容面，工序基本尺寸为最大极限尺寸，上偏差为零 对包容面，工序基本尺寸即为最小极限时，下偏差为零孔与孔（或平面）之间的距离尺寸应按对称分布标注毛坯尺寸通常是正负分别标注的 加工余量和加工尺寸分布图2影响加工余量的因素（1）前工序的表面粗糙度Ra和表面缺陷层深度Ha。（2）前工序的尺寸公差Ta（3）前工序的相互位置偏差a（4）本工序的加工时的安装误差b3确定加工余量的方法（1）计算法（2）查表修正法 （3）经验估算法六、工序尺寸的确定（如何正确地确定工序
46、尺寸及其公差）工序尺寸及其公差的确定，不仅取决于设计尺寸及加工余量，而且还与工序尺寸的标注方法以及定位基准的选择和转换有关。因此，计算工序尺寸时应根据不同情况采用不同的方法。外圆，内孔和某些平面的加工，其定位基准与设计基准重合，同一表面需经过多道工序加工才能达到图纸要求。此时，各工序尺寸及公差取决于各工序的加工余量及加工精度。计算方法：先确定各工序的基本余量和各工序加工的经济精度，然后根据设计尺寸和各工序余量，从后向前推算各工序基本尺寸，直到毛坯尺寸，再将各工序尺寸的公差按“单向入体原则”标注。案例：材料45钢，毛坯是热轧棒料，毛坯尺寸：340.5 公差等级 公差 Ra值 工余尺寸及公差：粗车
47、：余量2.6 IT13.0.39 12.5 31.4-0.39半精车：1.0 IT10 0.10 3.2 30.4-0.10半精磨：0.25 IT8 0.039 0.4 30.15-0.039精磨：0.15 IT6 0.013 0.2 30-0.013umRa2.0013.030为说明：（1）粗车余量一般在表中无法查出，是通过毛坯余量减去其余工序余量之和计算出来的。（2）根据余量，可向前推出各工序尺寸，各工序尺寸公差按“单向入体原则”标（3）毛坯的余量及毛坯公差根据毛坯生产类型和结构特点及生产厂的具体条件参照有关毛坯手册。工艺尺寸链一、工艺尺寸链的定义1尺寸链互相联系，且按一定顺序排列的封闭的
48、尺寸图形。L1L2L3L4LL3L4L1L2LA1A2A3AA3AA2A12工艺尺寸链在机械加工过程中，同一个工件的各有关工艺尺寸所组成的尺寸链。自然形成的尺寸 直接获得的尺寸3.尺寸链的特征(1)封闭性：尺寸链的各尺寸应构成封闭形式,并且是按照一定顺序首尾相接的。(2)关联性：尺寸链中的任何一个尺寸变化都将直接影响其它尺寸的变化。二、工艺尺寸链的组成1、环尺寸链中的每一个尺寸称为尺寸链中的环。2、环的分类：环可分为封闭环和组成环，组成环又分为增环和减环。3、封闭环加工过程中最后自然形成的尺寸，称为封闭环，用AO表示，一个尺寸链中只能有一个封闭环。4、组成环加工过程中直接获得的尺寸称为组成环，
49、又分为增环和减环。（1）增环尺寸链的组成环中，若其它组成环不变，该环增大时，引起封闭环相应增大，则该组成环称为增环。用表示。（2）减环尺寸链的组成环中，若其它组成环不变，该环增大时，引起封闭环的相应减小，则该组成环称为减环。用表示 三、增减环的判定方法对于环数较少的尺寸链，可以用增减环的定义来判别组成环的增减性质。对环数较多的尺寸链，可在尺寸链图上，先假设封闭环为减环方向，沿减环方向绕尺寸链回路一圈，顺次给每一个环画出箭头，所得的即为各组成环的方向。（如图）工艺尺寸链的建立工艺尺寸链的核心问题：找出工艺尺寸之间的内在联系。1封闭环的确定：封闭环不是在加工过程中直接找到的，而是通过其它工序尺寸间
50、接获得的，它随着零件加工工艺方案的变化而变化必须根据零件的具体加工方案仔细分析 2组成环的查找:组成环的基本特点：加工过程中直接获得。而且对封闭环有影响的工序尺寸。一般是指从定位基准面（或测量基准面）到加工面之间的尺寸查找方法：从构成封闭环的两面开始，同步地按照工艺过程的顺序，分别向前查找该表面最近一次加工的尺寸，之后再进一步向前查找此加工尺寸的工序基准的最近一次加工时的加工尺寸，如此继续向前查找，直到两条路线最后得到的加工尺寸的工序基准重合，（即两者的工序基准为同一表面）工序1：以大端面A定位，车端面D得工序尺寸A1，并车小外圆至B面，保证尺寸工序2：以端面D定位，精车端面A得工序尺寸A2，
