第4章機械加工工藝規(guī)程設(shè)計b

北京航空航天大學(xué)工程訓(xùn)練中心第4章

機械加工工藝

規(guī)程設(shè)計B史成坤第4章機械加工工藝規(guī)程設(shè)計工藝過程的根本概念零件構(gòu)造工藝性分析基準與定位工藝道路的制定加工余量與工序尺寸工藝尺寸鏈典型零件加工工藝分析工藝道路設(shè)計是指擬定將毛坯制成所需零件的整個加工道路，是制定工藝規(guī)程的總體規(guī)劃。四、工藝道路的制定確定零件主要外表最終工序的加工方法工件資料的性質(zhì)工件構(gòu)造外形和尺寸各加工方法可到達的經(jīng)濟精度和外表粗糙度外圓、孔、平面、螺紋、齒形……在選擇加工方法時，首先根據(jù)零件主要外表的技術(shù)要求和工廠詳細條件，先選定它的最終工序的加工方法，然后再逐一選定該外表各有關(guān)前導(dǎo)工序的加工方法。經(jīng)濟加工精度：在正常加工條件下〔采用符合質(zhì)量規(guī)范的設(shè)備和工藝裝備，以及規(guī)范技術(shù)等級的工人不延伸加工時間〕所能保證的加工精度，簡稱經(jīng)濟精度。P193表4-12淬火鋼：磨削有色金屬：精車、精鏜加工方法的選擇確定零件主要外表前導(dǎo)工序的加工方法零件主要外表最終工序的加工方法確定后，用倒推法，逐一確定零件主要外表前導(dǎo)工序〔預(yù)備工序〕的加工方法。外圓外表加工的零件種類軸類、套筒類、盤類零件外圓外表加工的加工方法車削、磨削和各種光整加工方法外圓外表加工的技術(shù)要求尺寸精度：直徑外形精度：圓度、圓柱度位置精度：同軸度、垂直度、跳動外表質(zhì)量：Ra、Rz外圓外表加工研磨IT5~3Ra0.2~0.008超精加工IT5Ra0.1~0.01砂帶磨IT5~6Ra0.4～0.1精密磨削IT5Ra0.008~0.2拋光Ra0.1~0.012金剛石車IT6～5Ra0.8~0.2精磨IT6～5Ra0.4~0.2精車IT8～7Ra1.6～0.8粗磨IT8～7Ra0.8～0.4半精車IT8～7Ra1.6～0.8粗車IT12～11Ra25～12.5外圓外表的典型加工工藝道路外圓加工方法注：加工有色金屬時，外表粗糙度Ra取小值。內(nèi)圓外表的適用范圍螺釘、螺栓的緊固孔；套筒、法蘭盤及齒輪等回轉(zhuǎn)體零件上的孔；箱體類零件上的主軸及傳動軸的軸承孔；炮筒、空心軸的深孔〔普通l/d≥10〕；保證零件間配合準確性的圓錐孔等。內(nèi)圓外表的技術(shù)要求普通情況下，加工孔比加工同樣尺寸、精度的外圓外表要困難當一個零件要求內(nèi)圓外表與外圓外表必需堅持某種確定關(guān)系時，普通總是先加工內(nèi)圓外表，然后再以內(nèi)圓外表定位加工外圓外表。內(nèi)圓外表加工珩磨IT6～4Ra0.8~0.05研磨IT6～4Ra0.1~0.008粗鏜IT12～11Ra25～12.5鉆IT12～11Ra25～12.5半精鏜IT10～9Ra6.3～3.2粗拉IT8～7Ra1.6～0.8擴IT10～9Ra6.3~3.2精鏜IT8～7Ra1.6～0.8粗磨IT8～7Ra1.6～0.8精拉IT7～6Ra0.8~0.4鉸IT8～6Ra1.6~0.4金剛鏜IT7～6Ra0.8~0.2精磨IT7～6Ra0.4~0.2滾壓IT6～8Ra0.01~1.25手鉸IT6~5Ra0.8~0.4孔的典型加工道路中、小孔大孔、位置精度要求高的孔系淬硬工件大批大量平面加工方案平面加工的零件種類導(dǎo)向平面、結(jié)合平面、精細量具平面、非配合外觀面平面加工的加工方法刨削、銑削、拉削、磨削和各種光整加工方法平面加工的技術(shù)要求外形精度：平面度、直線度位置精度：位置尺寸、平行度、垂直度外表質(zhì)量：Ra、Rz平面典型加工工藝道路拋光Ra0.2~0.1研磨IT5～3Ra0.1~0.008精密磨IT5Ra0.2?0.008半精銑IT10～9Ra6.3~3.2精銑IT8～7Ra3.2～1.6高速精銑IT7～6Ra0.8~0.6導(dǎo)軌磨IT6Ra0.8~0.2精磨IT6～5Ra0.4~0.2寬刀精刨IT6Ra0.8~0.4粗磨IT8～7Ra1.6~0.4精刨IT8～7Ra6.3～3.2半精刨IT10～9Ra6.3～3.2半精車IT10～9Ra6.3～3.2粗銑IT13～11Ra25～12.5粗刨IT13～11Ra25～12.5砂帶磨IT6～5Ra0.4?0.1金剛石車IT6Ra0.8~0.2刮研Ra0.8~0.4精車IT8～7Ra3.2～1.6粗車IT13～11Ra25～12.5精拉IT9～6Ra1.6～0.4粗拉IT11～10Ra6.3～3.2超精加工IT5Ra0.1~0.05大批量、大型工件小批量淬硬件大批量軸類端面有色金屬螺紋的加工方法〔表4-10〕〕切削加工車螺紋銑螺紋旋風切削攻絲和套絲磨螺紋滾壓加工〔塑性變形〕搓絲滾絲小直徑外螺紋、大量消費齒形的加工方法〔切削加工，表4-11〕成形法〔仿形法〕銑齒磨齒展成法〔范成或包絡(luò)法〕滾齒插齒剃齒珩齒磨齒研齒齒輪齒形加工方法的選擇，主要取決于：齒輪精度齒面粗糙度的要求齒輪的構(gòu)造、外形、尺寸、資料及熱處置形狀等齒輪精度等級齒面粗糙度Ra/μm熱處理齒形加工方案生產(chǎn)類型9級以下6.3-3.2不淬火銑齒單件小批8級3.2-1.6不淬火滾齒或插齒淬火滾（插）齒-淬火-珩齒7級或6級0.8-0.4不淬火滾齒-剃齒單件小批淬火滾（插）齒-淬火-磨齒滾齒-剃齒-淬火-珩齒6級以上0.4-0.2不淬火滾（插）齒-磨齒滾（插）齒-淬火-磨齒齒形加工方案工序順序的安排切削加工工序安排熱處置工序的安排輔助工序的安排切削加工工序的安排基準先行——先加工基準面，再加工其他外表先面后孔1〕當零件上有較大的平面可以作定位基準時，先將其加工出來，再以面定位加工孔，可以保證定位準確、穩(wěn)定2〕在毛坯面上鉆孔或鏜孔，容易使鉆頭引偏或打刀，先將此面加工好，再加工孔，那么可防止上述情況的發(fā)生先主后次1〕先思索主要外表加工，再安排次要外表加工，次要外表〔鍵槽、螺孔、緊固小孔等〕和主要外表之間往往有相互位置要求，經(jīng)常要求在主要外表加工后，以主要外表定位進展加工2〕主要外表的最終精加工安排在工藝過程的最后先粗后精熱處置工序的安排常用熱處置方法的工藝曲線表示圖退火用于含碳量高于0.5%的碳鋼和合金鋼毛坯，降低硬度、利于切削加工，常安排在毛坯制造之后、粗加工之前進展。退火的目的：降低硬度，以利于切削加工；細化晶粒，改善組織，提高機械性能；消除內(nèi)應(yīng)力，為下一道熱處置作好預(yù)備〔鑄件、鍛件〕；提高金屬資料的塑性、韌性，便于進展冷沖壓或冷拉拔加工正火用于含碳量低于0.5%的碳鋼和合金鋼毛坯，為防止其硬度過低切削時粘刀，而采用正火處置，常安排在毛坯制造之后、粗加工之前進展。正火的作用與退火類似，與退火不同之處是：正火是在空氣中冷卻，冷卻速度快，所獲得的組織更細。正火后的強度、硬度較退火后的稍高，而塑性、韌性那么稍低。不占用設(shè)備；消費率高。時效處置為消除毛坯制造和機械加工中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力而進展的熱處置工序，有自然時效和人工時效兩種。時效處置工序的安排普通鑄件，常在粗加工前安排一次時效處置；剛度差、精度要求較高的零件，多次時效處置，在每個加工階段之間，都安排一次時效處置工序；簡單零件普通可以不安排時效處置。淬火將零件加熱到這種金屬的臨界溫度以上30～50℃，經(jīng)保溫一定時間，隨后在水或油中快速冷卻，以獲得高硬度組織的一種熱處置工藝。淬火的特點：提高金屬資料的強度和硬度，添加耐磨性，塑性、韌性降低；組織不穩(wěn)定，易變形，淬火后應(yīng)進展回火，以獲得高強度和一定韌性相配合的性能。淬火的工序安排鋼制零件，半精加工以后，精加工〔磨削〕以前進展。鋁合金及某些零件資料淬火后硬度、強度不太高，可在粗加工之前就安排淬火并時效調(diào)質(zhì)在淬火后進展高溫回火處置，通常安排在粗加工之后、半精加工之前進展?jié)B碳適用于低碳鋼和低合金鋼，該工藝方法先提高零件外表層的含碳量，經(jīng)淬火后使外表獲得高的硬度，而心部仍堅持一定的強度和較高的韌性和塑性。由于滲碳淬火變形大，且滲碳深度普通在0.5～2mm之間，故常將滲碳工序放在精加工之前；其工藝道路普通為：下料→鍛造→正火→粗、半精加工→滲碳淬火→精加工滲氮使氮原子深化金屬外表獲得一層含氮化合物的處置方法。滲氮層可以提高零件外表的硬度、耐磨性、疲勞強度和抗蝕性；滲氮處置溫度較低、變形小、且滲氮層較薄〔普通不超越0.6～0.7mm〕，滲氮工序應(yīng)安排在精加工以后進展。毛坯退火、正火：安排在粗加工之前。調(diào)質(zhì)：通常安排在粗加工之后；假設(shè)加工道路較簡單，也

可在粗加工之前。淬火及低溫回火：普通安排在磨之前。滲碳：精加工之前滲氮：精加工以后。熱處置工序的安排除每道工序中操作工人自檢外，以下情況應(yīng)安排檢驗工序：各加工階段〔粗、半精加工等〕終了之后；零件換車間前后，特別是進展熱處置工藝前后；某些關(guān)鍵工序或較長的工序之后；零件全部加工終了進展總檢。特種檢驗：超聲波探傷、Ｘ射線檢驗用于資料的內(nèi)部質(zhì)量檢驗，安排在粗加工之前〔毛坯去外皮后〕；磁力探傷、熒光檢驗，表層質(zhì)量檢驗，安排在精加工以后進展。其他工序的安排去毛刺工序〔倒鈍銳角邊)通常安排在切削加工之后，淬火之前和總檢之前。清洗工序在零件加工后裝配之前，研磨、珩磨等光整加工工序之后，以及采用磁力夾緊加工去磁后，總檢之前應(yīng)對工件進展仔細地清洗。防銹：在氣候潮濕的地域或工序間周轉(zhuǎn)時間較長時，特別是對鋁鎂合金件，為防止氧化生銹，經(jīng)常在有關(guān)工序中安排防銹。檢驗工序輔助工序的安排工序集中將幾個簡單工序合并成一個工序，使工藝過程的每個工序中包括盡能夠多的加工內(nèi)容1〕有利于保證工件各加工面之間的位置精度；2〕減少設(shè)備數(shù)量和操作人員；3〕減少消費規(guī)模，有利于管理。順應(yīng)于各外表間具有較高相對位置要求的工件的加工，也順應(yīng)于普通零件的單件、小批或中等批量工件的加工工序分散將一個復(fù)雜工序分解成幾個簡單工序，盡量減少每個工序的加工內(nèi)容1〕采用比較簡單的機床和工藝配備2〕對工人的技術(shù)程度要求低3〕加工中的輔助性時間破費較多常用于大批、大量消費的流水線工藝過程。工序的集中與分散加工階段的劃分粗加工切除毛坯的大部分加工余量，提高消費率半精加工減小粗加工后留下的誤差和外表缺陷層，為主要外表的精加工做好預(yù)備精加工到達圖樣的全部技術(shù)要求，全面保證加工質(zhì)量光整加工減小外表粗糙度值或進一步提高尺寸精度、普通不用于糾正外形誤差和位置誤差荒加工階段劃分加工階段的緣由：⑴保證加工質(zhì)量⑵合理運用機床設(shè)備⑶便于安排熱處置工序⑷有利于及早發(fā)現(xiàn)毛坯的缺陷運用：工件剛度很低時，階段劃分必需嚴厲精度要求較高的零件，其加工階段的劃分也要嚴厲零件需求熱處置，自然地把工藝過程劃分為假設(shè)干個階段航空、航天產(chǎn)品的零件，階段劃分普通都比較嚴厲留意：加工階段的劃分是就零件加工的整個過程而言，不能以某個外表的加工或某個工序的性質(zhì)來判別。同時在詳細運用時，也不可以絕對化，對有些重型零件或余量小、精度不高的零件，那么可以在一次裝夾后完成外表的粗精加工。工序號工序內(nèi)容設(shè)備1車小端面，鉆小端中心孔，粗車小端外圓，倒角；大端面，鉆大端中心孔，粗車大端外圓，倒角；精車外圓車床2銑鍵槽，手工去毛刺銑床工序號工序內(nèi)容設(shè)備1車小端面，鉆小端中心孔，粗車小端外圓，倒角車床12車大端面，鉆大端中心孔，粗車大端外圓，倒角車床23精車外圓車床34銑鍵槽，手工去毛刺銑床五、加工余量及工序尺寸確實定工序余量上道工序根本尺寸本道工序根本尺寸六、工藝尺寸鏈L=80-50=30mmL=？工藝尺寸鏈的作用:①工藝基準與設(shè)計基準不重合時，進展尺寸換算。②對裝配間隙或過盈進展驗算。③為加工和裝配方便，對公差進展調(diào)整、分組。A1A2N123A1A2NA1A1A2A2NN特點：封鎖性：組成尺寸鏈的各個尺寸按一定順序構(gòu)成一個封鎖系統(tǒng)關(guān)聯(lián)性：其中一個尺寸變動將影響其他尺寸變動一組相關(guān)的尺寸按一定順序陳列組成的封鎖鏈環(huán)尺寸鏈尺寸鏈的概念環(huán)—組成尺寸鏈的每一個尺寸封閉環(huán)組成環(huán)增環(huán)：與封鎖環(huán)同向變動減環(huán)：與封鎖環(huán)反向變動間接得到，被其他尺寸所保證除封鎖環(huán)以外的其他各環(huán)組成要素尺寸鏈的建立與分析確定封鎖環(huán)繪制尺寸鏈判別增減環(huán)確定封鎖環(huán)封鎖環(huán)加工中最后自然構(gòu)成的環(huán)，加工順序確定后才干確定封鎖環(huán)與加工過程有關(guān)一個尺寸鏈中只需一個封鎖環(huán)。在建立尺寸鏈時應(yīng)遵守“最短尺寸鏈原那么〞，即對于某一封鎖環(huán)，假設(shè)存在多個尺寸鏈時，應(yīng)選擇組成環(huán)數(shù)最少的尺寸鏈進展分析計算。由封鎖環(huán)的尺寸畫起，依次畫出與該尺寸要求有關(guān)的各尺寸〔組成環(huán)〕，最后回到封鎖環(huán)的另一端，構(gòu)成一個封鎖的尺寸組。繪制尺寸鏈從尺寸鏈的任何一環(huán)出發(fā)繞該鏈輪廓轉(zhuǎn)一周，按該旋轉(zhuǎn)方向給每個環(huán)標出箭頭，箭頭方向與封鎖環(huán)相反的為增環(huán)，反之為減環(huán)。A3A2A0A1A1、A3為增環(huán)，A2為減環(huán)C1為減環(huán)，C2為增環(huán)斷定增減環(huán)計算方法完全互換法〔極值法〕：從尺寸鏈各環(huán)的最大與最小極限尺寸出發(fā)進展尺寸鏈計算，不思索各環(huán)實踐尺寸的分布情況。概率法：根據(jù)概率統(tǒng)計原理和加工誤差分布的實踐情況進展尺寸鏈計算，含有一定的廢品率。其他方法：圖解法、分組互換法、修配法和調(diào)整法等。計算封鎖環(huán)與組成環(huán)的根本尺寸、公差及極限偏向之間的關(guān)系。尺寸鏈的計算設(shè)尺寸鏈的組成環(huán)的環(huán)數(shù)為m+n，其中m個增環(huán)，n個減環(huán)，A0為封鎖環(huán)的根本尺寸，Ai為組成環(huán)的根本尺寸，那么對于直線尺寸鏈有如下公式：封鎖環(huán)的根本尺寸:

封鎖環(huán)的極限尺寸：極值法計算步驟封鎖環(huán)的極限偏向:

封鎖環(huán)的公差：即：封鎖環(huán)的公差等于各組成環(huán)公差的和。啟發(fā)：⑴封鎖環(huán)的精度較低，精度要求高的尺寸不宜作封鎖環(huán)。⑵提高封鎖環(huán)的精度①減少組成環(huán)的數(shù)量②提高組成環(huán)的精度例1：定位基準與設(shè)計基準不重合尺寸鏈的運用實例確定封鎖環(huán)、繪制尺寸鏈、判別增減環(huán)思索：調(diào)整A1精度調(diào)整A1精度定位基準盡量與設(shè)計基準重合基本尺寸ESEI增環(huán)300-0.1減環(huán)-A2-EI(A2)-ES(A2)封閉環(huán)100.1-0.1豎式法解尺寸鏈表+=增環(huán)尺寸、上下偏向照抄，減環(huán)反號，上下偏向?qū)φ{(diào)。例2：丈量基準與設(shè)計基準不重合A3為封鎖環(huán)，過程從略

假設(shè)實測A2=40.35，按上述要求判為廢品，但此時如A1=50，那么實踐A0=9.65，仍合格，即“假廢品〞。當實測尺寸與計算尺寸的差值小于尺寸鏈其它組成環(huán)公差之和時，能夠為假廢品。采用公用檢具可減小假廢品出現(xiàn)的能夠性?！锛購U品問題：兩個問題a.提高了組成環(huán)尺寸的丈量精度要求和加工精度要求b.假廢品問題從例1尺寸的換算可以看出，經(jīng)過尺寸換算來保證封鎖環(huán)的要求，必需提高組成環(huán)的加工精度。當封鎖環(huán)的公差較大時，僅需提高本工序的加工精度；當封鎖環(huán)的公差等于甚至小于組成環(huán)公差之和時〔如第二組和第三組設(shè)計尺寸〕，那么不僅提高本工序的加工精度，而且還要提高前工序的加工精度，添加了加工困難和本錢。因此，定位基準應(yīng)盡量與設(shè)計基準重合假設(shè)零件換算后的丈量尺寸超差，只需它的超差量小于或等于另一組成環(huán)的公差，那么該零件有能夠是假廢品，應(yīng)對該零件進展復(fù)檢，逐個丈量并計算出零件的實踐尺寸，由零件的實踐尺寸來判別合格與否。例3：中間工序尺寸的計算設(shè)計尺寸：工序1：鏜內(nèi)孔工序2：插鍵槽至尺寸A2工序3：熱處置工序4：磨內(nèi)孔至尺寸D2求工序尺寸A2A0A2A1A3D1A1D2H1討論：在前例中，以為鏜孔與磨孔同軸，實踐上存在偏心。假設(shè)兩孔同軸度允差為φ0.05，即兩孔軸心偏心為e=±0.025。將偏心e作為組成環(huán)參與尺寸鏈H20.0250.025R1A1HR2e重新進展計算，可得到：如下圖偏心零件，外表A要求滲碳處置，滲碳層深度規(guī)定為0.5～0.8mm。與此有關(guān)的加工過程如下：【例4】【解】R2R1H1H0b)滲碳層深度尺寸換算a)A1〕精車A面，保證直徑；3〕精磨A面保證直徑尺寸，同時保證規(guī)定的滲碳層深度。D2H0H12〕滲碳處置，控制滲碳層深度H1；試確定H1的數(shù)值。建立尺寸鏈，如圖b,在該尺寸鏈中，H0是最終的滲碳層深度，是間接保證的，因此是封鎖環(huán)。計算該尺寸鏈，可得到：D1例5如下圖軸套，其加工工序如下圖，試校驗工序尺寸標注能否合理。50-0.3415±0.210-0.3零件圖51-0.410車孔及端面50-0.3410.4-0.220車外圓及端面14.6±0.230鉆孔10-0.340磨外圓及臺階解:1)分析從零件圖上看,設(shè)計尺寸有10-0.3mm、15±0.2mm以及50-0.34。根據(jù)工藝過程分析能否全部到達圖紙要求.其中10-0.3、50-0.34直接保證，15±0.2間接保證，為封鎖環(huán)，必需校核。2〕查找組成環(huán)，建立尺寸鏈10.4-0.214.6±0.210-0.3A0封鎖環(huán)3〕計算尺寸及偏向求得A0=15-0.4+0.5(超差)4)處理方法:改動工藝過程，如將鉆孔改在工序40之后；提高加工精度，減少組成環(huán)公差。5〕重新標注尺寸，校核計算現(xiàn)將尺寸改為：10.4-0.1，14.6±0.1,10-0.1可求得:A0=15±0.2符合圖紙要求.例6一軸其軸向工藝過程如下圖，現(xiàn)要校核工序30精車B面的余量。ABCA1A2A3ABCA5A4粗車端面A、B，直接得到A1=28-0.52A2=35-0.34調(diào)頭，粗、精車C面，直接得到尺寸A3=26-0.28調(diào)頭，精車A、B，直接得到A4=25-0.14A5=35-0.17解:根據(jù)工藝過程作軸向尺寸構(gòu)成過程及余量分布圖，尋覓封鎖環(huán)，建立尺寸鏈求解。ABCA1A2A3A4A5Z為封鎖環(huán)A0A3A2A4A5ZA0Z為封鎖環(huán),求得，Zmin=0.38>