工艺路线的拟订.ppt

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机械制造工艺,机电工程系张莉,第二章机械加工工艺基础知识,2.1机械加工工艺过程的基本概念及常用术语,2.2机械加工工艺规程和工艺文件,2.3零件的工艺性分析,2.4零件表面加工方法的选择与工艺路线的拟订,2.4.3工艺路线的拟定,零件机械加工的工艺路线（简称工艺路线）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。

在拟定工艺路线时，除了首先考虑定位基准的选择外，还应当考虑各表面加工方法的选择，工序集中与分散的程度，加工阶段的划分和工序先后顺序的安排等问题。

目前还没有一套通用而完整的工艺路线拟定方法，只总结出一些综合性原则，在具体运用这些原则时，要根据具体条件综合分析。

学习要求,深入理解加工经济精度的概念及定义了解常见表面的典型加工方法与加工路线理解并掌握加工阶段的划分原则、加工顺序的安排原则理解工序集中和工序分散的概念,2.4.3工艺路线的拟定,在正确选择定位基准后，就要拟定零件各表面的加工工艺路线。

工艺路线的拟定主要解决的问题是:

选择加工方法确定加工顺序划分加工工序,选择加工方法的基本原则是既要保证零件的加工质量,又要使加工成本最低。

为此，必须熟悉各种加工方法所能达到的经济精度及表面粗糙度。

1）加工经济精度和经济表面粗糙度的概念

（1）加工经济精度的概念各种加工方法，车、铣、刨、磨、钻、镗、铰等所能达到的经济精度，都有一定的范围。

任何一种加工方法，只要仔细刃磨刀具，调整机床，选择合理的切削用量，精心操作，就可以获得较高的加工精度。

但同时耗时多，效率低，会使加工成本比获得同样精度的其他加工方法要高。

由此提出了这样一个问题：

对某种加工方法，用于加工何种等级的零件才经济合理？

这就是加工经济精度的概念。

1、表面加工方法的选择,

（2）加工经济精度的定义P37在正常的加工条件下（使用符合质量标准的设备、工艺装备和标准技术等级的工人，合理的工时定额）所能达到的加工精度称为加工经济精度（经济表面粗糙度类同）。

（3）加工精度与成本之间的关系任何一种加工方法的加工精度与加工成本之间有如图2-29所示关系。

1、表面加工方法的选择,图2-29加工误差与加工成本的关系,图中为加工误差，C表示加工成本。

由图中曲线可知，两者关系的总趋势是加工成本随着加工误差的下降而上升，但在不同的误差范围内成本上升的比率不同。

A点左侧曲线，加工误差减少一点，加工成本会上升很多；加工误差减少到一定程度，投入的成本再多，加工误差的下降也微乎其微，这说明某种加工方法加工精度的提高是有极限的（图中L）。

在B点右侧，即使加工误差放大许多，成本下降却很少，这说明对于一种加工方法，成本的下降也是有极限的，即有最低成本（图中CL）。

图2-29加工误差与加工成本的关系,只有在曲线的AB段，加工成本随着加工误差的减少而上升的比率相对稳定。

可见，只有当加工误差等于曲线AB段对应的误差值时，采用相应的加工方法加工才是经济的，该误差值所对应的精度即为该加工方法的经济精度。

因此，加工经济精度是指一个精度范围而不是一个值。

图2-29加工误差与加工成本的关系,超精密加工,加工精度与年代的关系,（4）加工精度与年代的关系如图所示，各种加工方法的经济精度随年代增长和技术进步而不断提高。

P37,（5）各种加工方法所能达到的经济精度和表面粗糙度表2-8、表2-9、表2-10为典型表面的各种加工方法所能达到的经济精度和表面粗糙度，表2-11、表2-12为常用机床加工的位置精度，可供选择时参考。

实际应用时可查阅金属机械加工工艺人员手册、机械工艺师手册等。

1、表面加工方法的选择,表2-8外圆表面加工方法的适用范围,表2-9平面加工方法的适用范围,表2-10孔方法的适用范围,2）选择加工方法时应考虑的主要因素,加工方法的选择,应在分析研究零件图的基础上进行。

一般先选择零件上精度要求最高的表面的加工方法，即该表面的最终加工方法，再往前推。

选择时主要考虑以下问题：

1、表面加工方法的选择,2）选择加工方法时应考虑的主要因素1）加工表面的精度和粗糙度要求,根据这些要求，选择与之相符合的加工经济精度对应的加工方法。

满足要求的加工方法可能会有多种，再结合其他条件，最后确定一种。

1、表面加工方法的选择,2）选择加工方法时应考虑的主要因素1）加工表面的精度和粗糙度要求2）零件的材料和热处理要求,零件的材料和热处理是影响加工方法选择最重要的因素。

如有色金属精加工，因材料过软容易堵塞砂轮而不宜采用磨削，而一般淬火钢只能采用磨削。

1、表面加工方法的选择,2）选择加工方法时应考虑的主要因素1）加工表面的精度和粗糙度要求2）零件的材料和热处理要求3）零件的生产类型,选择的加工方法的选择,应与生产类型相适应。

大批大量生产应采用高生产率的加工方法，如加工孔、内键槽等可以采用拉削的方法；当批量不大时，则采用一般的钻、铰、镗、插等方法。

1、表面加工方法的选择,2）选择加工方法时应考虑的主要因素1）加工表面的精度和粗糙度要求2）零件的材料和热处理要求3）零件的生产类型4）本厂现有技术水平、生产条件等,技术人员应对本单位的设备种类和数量、加工范围、精度水平以及工人的技术水平有充分的了解，应尽量利用本厂资源。

1、表面加工方法的选择,具体实例某轴材料45，轴颈尺寸精度IT6、Ra0.32，表面淬火，试确定其加工路线。

其最终工序选用精磨，则其前导工序可分别选为粗车、半精车和粗磨。

1、表面加工方法的选择,精磨粗磨半精车粗车,材料45，轴颈尺寸精度IT6、Ra0.32，表面淬火,粗车半精车粗磨精磨,即，加工路线为:

小结：

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。

1、表面加工方法的选择,1）机械加工工序顺序的安排原则

（1）先基准面后其它,应首先安排被选作精基准的表面的加工，再以加工出的精基准为定位基准，安排其它表面的加工。

在精加工阶段开始时应先对基准面进行精加工，以提高定位精度，然后再安排其它表面的精加工。

如:

精度要求高的轴类零件，第一道工序就是以外圆面为粗基准加工两端面及顶尖孔，再以顶尖孔完成各表面的粗加工。

精加工开始前先修整顶尖孔，以提高轴在精加工时的定位精度，然后再安排各外圆的精加工。

2、加工顺序的安排,1）机械加工工序顺序的安排原则

（1）先基准面后其它

（2）先粗后精,指先安排各表面粗加工，后安排精加工。

对于精度要求高的零件，粗、精加工应分成两个阶段。

2、加工顺序的安排,1）机械加工工序顺序的安排原则

（1）先基准面后其它

（2）先粗后精（3）先主后次,是指先安排主要表面加工，再安排次要表面加工。

主要表面一般指零件上的设计基准面和重要工作面。

这些表面是决定零件质量的主要因素，对其进行加工是工艺过程的主要内容，因而在确定加工顺序时，要首先考虑加工主要表面的工序安排，以保证主要表面的加工精度。

在安排好主要表面加工顺序后，常常从加工的方便与经济角度出发，安排次要表面的加工。

2、加工顺序的安排,主要表面为两端轴径及装传动件的35圆柱面：

先安排这些表面的加工顺序：

粗车外圆精车外圆磨外圆退刀槽、倒角、键槽等次要表面的加工从加工的方便出发，穿插在其中进行。

其总的加工顺序为：

平端面、打中心孔粗车外圆精车外圆、倒角、切退刀槽铣键槽磨外圆,1）机械加工工序顺序的安排原则

（1）先基准面后其它

（2）先粗后精（3）先主后次（4）先面后孔,箱体和支架类零件既有平面，又有孔或孔系，这时应先将平面（通常是装配基准）加工出来，再以平面为基准加工孔或孔系。

此外，在毛坯面上钻孔或镗孔，容易使钻头引偏或打刀。

此时也应先加工面，再加工孔，以避免上述情况的发生。

换页,2、加工顺序的安排,2）划分加工阶段为了保证零件的加工质量生产效率和经济性，通常在安排工艺路线时，将其划分成几个阶段。

一般精度零件，可划分成粗加工半精加工和精加工三个阶段。

对精度要求高和特别高的零件，还需安排精密加工（含光整加工）和超精密加工阶段。

2、加工顺序的安排,

（1）各阶段的主要任务a）粗加工阶段主要去除各加工表面的大部分余量，并加工出精基准。

b）半精加工阶段减少粗加工阶段留下的误差，使加工面达到一定的精度，为精加工做好准备，并完成一些精度要求不高的表面的加工。

2、加工顺序的安排,

（1）各阶段的主要任务c）精加工阶段主要是保证零件的尺寸形状位置精度及表面粗糙度，这是相当关键的加工阶段。

大多数表面至此加工完毕，也为少数需要进行精密加工或光整加工的表面做好准备。

d）精密和超精密加工阶段精密和超精密加工采用一些高精度的加工方法，如精密磨削珩磨研磨金刚石车削等，进一步提高表面的尺寸、形状精度，降低表面粗糙度，最终达到图纸的精度要求。

2、加工顺序的安排,

（2）划分加工阶段的好处1）有利于保证零件的加工质量,粗加工时，夹紧力大、切削厚度大、切削力大、切削热多，零件因受力变形、受热变形及残余应力引起的加工误差大，如无后续的精加工加以纠正，将难以保证加工精度。

此外，粗精加工分开进行，可以避免精加工表面少受损伤。

2、加工顺序的安排,

（2）划分加工阶段的好处1）有利于保证零件的加工质量2）可以及时发现毛坯的缺陷,粗加工时，切除的余量大，容易发现毛坯的缺陷，此时实施报废，可以避免以后精加工的经济损失。

2、加工顺序的安排,

（2）划分加工阶段的好处1）有利于保证零件的加工质量2）可以及时发现毛坯的缺陷3）合理安排加工设备和操作工人,粗精加工对设备的要求不同。

粗加工要求设备的功率大、生产率高，对精度和工人的技术水平要求不高；精加工则要求精度高但功率不大的设备，而对工人的技术水平要求高。

粗精加工分开可分别安排适合各自要求的设备和操作工人，有利于延长精加工设备的寿命。

2、加工顺序的安排,

（2）划分加工阶段的好处1）有利于保证零件的加工质量2）可以及时发现毛坯的缺陷3）合理安排加工设备和操作工人4）便于组织生产,粗、精加工对生产环境条件的要求不同。

精加工和精密加工要求环境清洁、恒温，划分加工阶段后，可以为精加工创造所要求的环境条件。

此外，划分加工阶段便于热处理工序的插入。

换页,2、加工顺序的安排,（3）划分加工阶段需考虑的因素1）零件的技术要求,一般精度的零件可划分为粗加工和精加工两个阶段，高精度零件可分为粗加工半精加工和精加工三个阶段，更高精度的零件可安排粗加工半精加工精加工和精密加工四个阶段或更多的加工阶段。

2、加工顺序的安排,（3）划分加工阶段需考虑的因素1）零件的技术要求2）生产纲领和生产条件,在大批量生产中，为了更合理地安排设备，加工阶段一般划分得比较细；单件小批生产中则划分得比较粗，有时将粗精加工混在一起。

在自动化生产中，为了在一次安装中加工出尽可能多的表面，有时也将粗精加工混在一起。

如采用加工中心加工时，既要求机床有较大功率刚度和精度，同时也要求毛坯有较高的精度，使余量小而均匀，以保证加工过程中不产生大的受力变形和受热变形。

2、加工顺序的安排,（3）划分加工阶段需考虑的因素1）零件的技术要求2）生产纲领和生产条件3）毛坯的情况,毛坯的精度和质量对加工阶段的划分有直接影响。

如毛坯精度低（如自由锻砂型铸造等），可以在粗加工前增加一道荒加工工序，其主要目的是暴露毛坯的质量问题，如砂眼气孔夹砂等。

如果毛坯的精度高质量好（如精密铸造精密锻造等），则一开始就可进入半精加工阶段。

换页,2、加工顺序的安排,3）热处理和表面处理工序的安排

（1）为了改善工件材料切削性能而进行的热处理工序（如退火、正火等），应安排在切削加工之前进行。

（2）为了消除内应力而进行的热处理工序（如退火、人工时效等），最好安排在粗加工之后，精加工之前进行；有时也可安排在切削加工之前进行。

2、加工顺序的安排,3）热处理和表面处理工序的安排（3）为了改善工件材料的力学物理性质而进行的热处理工序（如调质、淬火等）通常安排在粗加工后、精加工前进行。

其中渗碳淬火一般安排在切削加工后，磨削加工前进行。

而表面淬火和渗氮等变形小的热处理工序，允许安排在精加工后进行。

（4）为了提高零件表面耐磨性或耐蚀性而进行的热处理工序以及以装饰为目的的热处理工序或表面处理工序（如镀铬、镀锌、氧化等）一般放在工艺过程的最后。

2、加工顺序的安排,3）热处理和表面处理工序的安排（5）对于床身、立柱等铸件，常在粗加工前及粗加工后进行自然时效，以消除内应力。

2、加工顺序的安排,4）辅助工序的安排检验工序的安排

（1）重要工序的加工前后；

（2）不同加工阶段的前后，如粗加工结束精加工前；精加工后精密加工前；（3）工件从一个车间转到另一个车间前后；（4）零件的全部加工结束以后。

辅助工序的种类很多，如检验去毛刺清洗平衡去磁等，它们也是工艺过程的重要组成部分。

检验工序是保证零件加工质量合格的关键工序之一。

在工艺规程中，应在下列情况下安排常规检验工序：

2、加工顺序的安排,4）辅助工序的安排其他工序安排

（1）切削加工之后，应安排去毛刺处理。

（2）工件在进入装配之前，一般都应安排清洗。

（3）去磁处理，并在去磁后进行清洗。

2、加工顺序的安排,1）工序集中及分散的概念工序分散：

工序数目多而各工序的加工内容少工序集中：

工序数目少而各工序的加工内容多,零件的加工顺序确定以后，在确定各工序的加工内容时，可有两种设计思路：

一种是工序分散；一种是工序集中。

3、确定工序集中与分散的程度,2）工序集中的特点1）在一次安装中可加工出多个表面，不但减少了安装次数，而且易于保证这些表面之间的位置精度；2）有利于采用高效的专用机床和工艺装备；3）所用机器设备的数量少，生产线的占地面积小，使用的工人也少，易于管理；4）机床结构通常较为复杂，调整和维修比较困难。

3、确定工序集中与分散的程度,3）工序分散的特点1）使用的设备较为简单，易于调整和维护；2）有利于选择合理的切削用量；3）使用的设备数量多，占地面积较大，使用的工人数量也多。

3、确定工序集中与分散的程度,4）工序集中与工序分散的应用传统的流水线、自动线生产，多采用工序分散的组织形式（个别工序亦有相对集中的情况）；多品种、中小批量生产，为便于产品转换和管理，多采用工序集中方式；由于市场需求的多变性，对生产过程的柔性要求越来越高，加之加工中心等先进设备的采用，工序集中将越来越成为生产的主流方式。

3、确定工序集中与分散的程度,机床设备的选择1、所选机床设备的尺寸规格应与工件的形体尺寸相适应；2、精度等级应与本工序加工要求相适应；3、电机功率应与本工序加工所需功率相适应；4、机床设备的自动化程度和生产效率应与工件生产类型相适应。

4、机床设备与工艺装备的选择,工艺装备的选择工艺装备的选择（即确定各工序所需的夹具、刀具和量具）将直接影响工件的加工精度、生产效率和制造成本，应根据不同情况适当选择。

1、在中小批生产条件下，应首先考虑选用通用工艺装备（包括夹具、刀具、量具和辅具）；2、在大批大量生产中，可根据加工要求设计制造专用工艺装备。

4、机床设备与工艺装备的选择,小结机床设备和工艺装备的选择不仅要考虑设备投资的当前效益，还要考虑产品改型及转产的可能性，应使其具有足够的柔性。

4、机床设备与工艺装备的选择,例：

如图所示方头小轴，中批生产，材料为20Cr，要求12h7mm段渗碳（深0.8mm1.1mm）、淬火硬度为50HRC55HRC，试拟定其工艺路线。

拟定工艺路线举例,1.分析零件图;2.确定加工方法;3.拟定工艺路线。

拟定工艺路线举例,