机械加工工艺设计

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机械加工工艺设计《工程实践》课程 “工艺设计”单元理论辅导主讲教师：王利民

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一、机械加工工艺过程的基本概念工艺就是制造产品的方法。 机械加工工艺过程就是在机械加工车间生 产机械产品的过程，也就是直接用来改变 原材料或毛坯的形状、尺寸，使之变为成 品的过程。 制订零件机械加工工艺过程就是“机械加 工工艺设计”。

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机械加工工艺过程包括如下的组成部分： 工序、工步、走刀；定位、安装。 工序：是组成工艺过程的基本单元。是指 一个(或一组)工人，在一台机床上(或一个 工作地点),对一个(或同时几个)工件连续 加工所完成的那一部分机械加工工艺过程。

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工步：是在加工表面不变、切削工具不变、 切削用量不变的条件下所连续完成的那部 分工艺过程。 走刀：是用同一刀具在切削用量不变的条 件下，对同一表面进行多次切削，则刀具 每一次切削所完成的那部分工艺过程。 定位：是工件在加工之前，使其在机床上 或夹具中占据一正确的位置。 安装：是工件定位后加以夹紧的过程。

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在制定机械加工工艺时，一般根据零件生 产类型的不同制定相应的工艺。零件生产 类型可分三种： 单件生产：单个地生产某一零件，很少重 复，甚至完全不重复的生产。 成批生产：成批地制造相同的零件，每相 隔一段时间又重复生产。 成批生产可分为小批生产、中批生产和大 批生产。 大量生产：经常重复地进行一种零件某一 工序的生产，为大量生产。

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如图所示轴的加工内容有： 车两端面、钻两端中心孔、粗车各外圆、 半精车各外圆及切槽、倒角、车螺纹 、磨 各外圆、磨台肩面。

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单件小批生产工艺过程 工序 工序内容 设备 分别车两端面、钻两端中心孔；粗车各外圆； 车床 半精车各外圆及切槽、倒角；车螺纹 。 磨各外圆至要求，靠磨台肩面。 磨床 成批生产工艺过程 工序 1 2 3 4 5 工序内容 分别车端面、钻两端中心孔 粗车各外圆 半精车各外圆及切槽、倒角 车螺纹 磨各外圆至尺寸要求，靠磨台肩面 设备 车床 车床 车床 车床 磨床

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二、零件表面的加工方法简介

车削加工：车削加工主要用于加工各种回 转表面，如 图。

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钻削加工：用于在实体材料上钻孔或在已 有孔的前提下对孔进行加工等，如图。

(a)在实体材料上加工孔

(b)对已有孔进行加工

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铣削加工：可以加工平面、台阶面、沟槽、 螺旋形表面及各种曲面等，如图。

(a)铣平面

(b)铣内凹面

(c)铣外凸面

(e)铣键槽

(d)铣螺旋槽

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刨削加工：用在单件小批生产中，加工平 面、直槽、成形面等

,如图。

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磨削加工：用于加工外圆面、内圆面、平 面、成形面、螺纹和齿轮等各种表面，如 图。

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三、制订机械加工工艺过程的步骤1.选择零件加工的毛坯类型 轴类毛坯：常用碳钢、合金钢，毛坯多用 型材、锻件。 盘套类毛坯：常用碳钢、合金钢、铸铁、 铸钢，毛坯多用型材、锻件、铸件。 支架箱体类毛坯：常用铸铁、铸钢，毛坯 多用铸件，单件小批量生产时也可采用焊 接件毛坯。

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2.选择零件表面的加工方案 外圆加工方案方案 加 工 方 法 精度等级 表面粗糙度Ra 值(µm) (IT)

1 2

粗车 粗车—半精车 粗车—半精车—精车 粗车—半精车—粗磨 粗车—半精车—粗磨— 精磨

12~11 10~9 8~6 8~7 6~5

50~12.5 6.3~3.2 1.6~0.8 1.6~0.8 0.8~0.2

3 4 5

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方 案

内圆加工方案加 工 方 法 精度等级 表面粗糙度Ra 值(µm) (IT)

1 2 3 4 5 6 7

钻 钻—扩 钻—扩—铰

粗车 钻或粗车—半精车 钻或粗车—半精车—精车 钻或粗车—半精车—粗磨 钻或粗车—半精车—粗磨 8 -精磨

12~11 11~10 9~8 12~11 10~9 8~7 8~77~6

25~12.5 12.5~6.3 3.2~1.6 25~12.5 6.3~3.2 3.2~1.6 1.6~0.80.8~0.4

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平面加工方案表面粗糙度 Ra值(µm) 25~12.5 12.5~6.3

方 加 工 方 法 精度等级 案 (IT) 1 粗铣(刨) 12~11 2 粗铣(刨)—半精铣(刨) 11~10 3 粗铣(刨)—半精铣(刨)—精铣(刨) 9~8 4 5 6 7 粗铣(刨)—半精铣(刨)—粗磨 粗铣(刨)—半精铣(刨)—粗磨— 精磨 粗车 粗车—半精车 8~7 7~6 12~11 10~9

3.2~1.6 1.6~0.80.8~0.4 25~12.5 6.3~3.2

8

粗车—半精车—精车

8~7

3.2~1.6

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螺纹加工： 有车螺纹、铣螺纹、磨螺纹、攻螺纹、套 螺纹、搓螺纹和滚螺纹等。

齿形加工方法： 有铣齿、插齿、滚齿等。

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3.定位基准的选择 定位基准：工件在加工过程中，用于确定 工件在机床或夹具上的正确位置的基准。 三类典型零件定位基准常作如下选择： 阶梯轴类零件：常选择两端中心孔作为定 位基面。如图所示。

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盘套类零件：一般以轴线部位的孔作为定 位基面，常采用心轴装夹，如左图。 支架箱体类零件：多选择主要平面(即装 配基面)作为定位基面，采用压板、螺栓 装夹，加工轴承孔等，如右图。

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4.拟定零件加工工艺路线 拟定工艺过程就是把零件各表面的加工，按 先后顺序作合理的安排，一般考虑以下三条 原则： 先粗后精：先进行粗加工、半精加工，再进 行精加工。 先主后次：主要表面先加工，次要表面的加 工可穿插在主要表面加工工序之间，或稍后 进行。要注意退刀槽、倒角等的安排。 先基准后其他：精基准面应在一开始就进行 加工，因为后续加工要用它来定位。

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热处理

工序的安排：是由热处理的目的及 其方法决定的，并与零件的材料有关。具 体方法的选择及其工序安排参见图 。

热处理工序在工艺过程中的安排

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