第4章機械加工工藝規程設計b2023/7/17第4章機械加工工藝規程設計b第4章機械加工工藝規程設計工藝過程的基本概念零件結構工藝性分析基準與定位工藝路線的制訂加工余量與工序尺寸工藝尺寸鏈典型零件加工工藝分析第4章機械加工工藝規程設計b工藝路線設計是指擬定將毛坯制成所需零件的整個加工路線，是制訂工藝規程的總體布局。四、工藝路線的制定第4章機械加工工藝規程設計b確定零件主要表面最終工序的加工方法工件材料的性質工件結構形狀和尺寸各加工方法可達到的經濟精度和表面粗糙度外圓、孔、平面、螺紋、齒形……

在選擇加工方法時，首先根據零件主要表面的技術要求和工廠具體條件，先選定它的最終工序的加工方法，然后再逐一選定該表面各有關前導工序的加工方法。

經濟加工精度：在正常加工條件下（采用符合質量標準的設備和工藝裝備，以及標準技術等級的工人不延長加工時間）所能保證的加工精度，簡稱經濟精度。P193表4-12淬火鋼：磨削有色金屬：精車、精鏜加工方法的選擇第4章機械加工工藝規程設計b第4章機械加工工藝規程設計b確定零件主要表面前導工序的加工方法零件主要表面最終工序的加工方法確定后，用倒推法，逐一確定零件主要表面前導工序（準備工序）的加工方法。外圓表面加工的零件種類

軸類、套筒類、盤類零件外圓表面加工的加工方法車削、磨削和各種光整加工方法外圓表面加工的技術要求尺寸精度：直徑形狀精度：圓度、圓柱度位置精度：同軸度、垂直度、跳動表面質量：Ra、Rz外圓表面加工第4章機械加工工藝規程設計b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外圓表面的典型加工工藝路線

第4章機械加工工藝規程設計b外圓加工方法注：加工有色金屬時，表面粗糙度Ra

取小值。第4章機械加工工藝規程設計b內圓表面的適用范圍螺釘、螺栓的緊固孔；套筒、法蘭盤及齒輪等回轉體零件上的孔；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（一般l/d≥10）；保證零件間配合準確性的圓錐孔等。內圓表面的技術要求一般情況下，加工孔比加工同樣尺寸、精度的外圓表面要困難當一個零件要求內圓表面與外圓表面必須保持某種確定關系時，一般總是先加工內圓表面，然后再以內圓表面定位加工外圓表面。內圓表面加工第4章機械加工工藝規程設計b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孔的典型加工路線中、小孔大孔、位置精度要求高的孔系淬硬工件大批大量第4章機械加工工藝規程設計b平面加工方案

平面加工的零件種類

導向平面、結合平面、精密量具平面、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要求形狀精度：平面度、直線度位置精度：位置尺寸、平行度、垂直度表面質量：Ra、Rz第4章機械加工工藝規程設計b平面典型加工工藝路線拋光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第4章機械加工工藝規程設計b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、大量生產第4章機械加工工藝規程設計b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（范成或包絡法）滾齒插齒剃齒珩齒磨齒研齒第4章機械加工工藝規程設計b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結構、形狀、尺寸、材料及熱處理狀態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-磨齒齒形加工方案第4章機械加工工藝規程設計b工序順序的安排切削加工工序安排熱處理工序的安排輔助工序的安排第4章機械加工工藝規程設計b切削加工工序的安排基準先行——先加工基準面，再加工其他表面

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，則可避免上述情況的發生先主后次

1）先考慮主要表面加工，再安排次要表面加工，次要表面（鍵槽、螺孔、緊固小孔等）和主要表面之間往往有相互位置要求，常常要求在主要表面加工后，以主要表面定位進行加工2）主要表面的最終精加工安排在工藝過程的最后先粗后精第4章機械加工工藝規程設計b熱處理工序的安排常用熱處理方法的工藝曲線示意圖

第4章機械加工工藝規程設計b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，常安排在毛坯制作之后、粗加工之前進行。

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；消除內應力，為下一道熱處理作好準備（鑄件、鍛件）；提高金屬材料的塑性、韌性，便于進行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，為避免其硬度過低切削時粘刀，而采用正火處理，常安排在毛坯制作之后、粗加工之前進行。

正火的作用與退火相似，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、韌性則稍低。不占用設備；生產率高。第4章機械加工工藝規程設計b時效處理為消除毛坯制造和機械加工中產生的內應力而進行的熱處理工序，有自然時效和人工時效兩種。時效處理工序的安排一般鑄件，常在粗加工前安排一次時效處理；剛度差、精度要求較高的零件，多次時效處理，在每個加工階段之間，都安排一次時效處理工序；簡單零件一般可以不安排時效處理。第4章機械加工工藝規程設計b淬火將零件加熱到這種金屬的臨界溫度以上30～50℃，經保溫一定時間，隨后在水或油中快速冷卻，以獲得高硬度組織的一種熱處理工藝。淬火的特點：提高金屬材料的強度和硬度，增加耐磨性，塑性、韌性降低；組織不穩定，易變形，淬火后應進行回火，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）以前進行。鋁合金及某些零件材料淬火后硬度、強度不太高，可在粗加工之前就安排淬火并時效調質在淬火后進行高溫回火處理，通常安排在粗加工之后、半精加工之前進行第4章機械加工工藝規程設計b滲碳適用于低碳鋼和低合金鋼，該工藝方法先提高零件表面層的含碳量，經淬火后使表面獲得高的硬度，而心部仍保持一定的強度和較高的韌性和塑性。由于滲碳淬火變形大，且滲碳深度一般在0.5～2mm之間，故常將滲碳工序放在精加工之前；其工藝路線一般為：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入金屬表面獲得一層含氮化合物的處理方法。滲氮層可以提高零件表面的硬度、耐磨性、疲勞強度和抗蝕性；滲氮處理溫度較低、變形小、且滲氮層較?。ㄒ话悴怀^0.6～0.7mm），滲氮工序應安排在精加工以后進行。第4章機械加工工藝規程設計b毛坯退火、正火：安排在粗加工之前。調質：通常安排在粗加工之后；若加工路線較簡單，也

可在粗加工之前。淬火及低溫回火：一般安排在磨之前。滲碳：精加工之前滲氮：精加工以后。熱處理工序的安排第4章機械加工工藝規程設計b除每道工序中操作工人自檢外，下列情況應安排檢驗工序：各加工階段（粗、半精加工等）結束之后；零件換車間前后，特別是進行熱處理工藝前后；某些關鍵工序或較長的工序之后；零件全部加工完畢進行總檢。特種檢驗：超聲波探傷、Ｘ射線檢驗用于材料的內部質量檢驗，安排在粗加工之前（毛坯去外皮后）；磁力探傷、熒光檢驗，表層質量檢驗，安排在精加工以后進行。

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，總檢之前應對工件進行認真地清洗。防銹：在氣候潮濕的地區或工序間周轉時間較長時，特別是對鋁鎂合金件，為防止氧化生銹，經常在有關工序中安排防銹。檢驗工序輔助工序的安排第4章機械加工工藝規程設計b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可能多的加工內容1）有利于保證工件各加工面之間的位置精度；2）減少設備數量和操作人員；3）縮小生產規模，有利于管理。適應于各表面間具有較高相對位置要求的工件的加工，也適應于一般零件的單件、小批或中等批量工件的加工

工序分散將一個復雜工序分解成幾個簡單工序，盡量減少每個工序的加工內容1）采用比較簡單的機床和工藝裝備2）對工人的技術水平要求低3）加工中的輔助性時間花費較多常用于大批、大量生產的流水線工藝過程。工序的集中與分散第4章機械加工工藝規程設計b加工階段的劃分粗加工切除毛坯的大部分加工余量，提高生產率半精加工減小粗加工后留下的誤差和表面缺陷層，為主要表面的精加工做好準備精加工達到圖樣的全部技術要求，全面保證加工質量光整加工減小表面粗糙度值或進一步提高尺寸精度、一般不用于糾正形狀誤差和位置誤差荒加工階段第4章機械加工工藝規程設計b劃分加工階段的原因：⑴保證加工質量⑵合理使用機床設備⑶便于安排熱處理工序⑷有利于及早發現毛坯的缺陷

應用：工件剛度很低時，階段劃分必須嚴格精度要求較高的零件，其加工階段的劃分也要嚴格零件需要熱處理，自然地把工藝過程劃分為若干個階段航空、航天產品的零件，階段劃分一般都比較嚴格注意：加工階段的劃分是就零件加工的整個過程而言，不能以某個表面的加工或某個工序的性質來判斷。同時在具體應用時，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，則可以在一次裝夾后完成表面的粗精加工。第4章機械加工工藝規程設計b工序號工序內容設備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容設備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，手工去毛刺銑床第4章機械加工工藝規程設計b五、加工余量及工序尺寸的確定工序余量上道工序基本尺寸本道工序基本尺寸第4章機械加工工藝規程設計b六、工藝尺寸鏈L=80-50=30mmL=？第4章機械加工工藝規程設計b工藝尺寸鏈的作用:①工藝基準與設計基準不重合時，進行尺寸換算。②對裝配間隙或過盈進行驗算。③為加工和裝配方便，對公差進行調整、分組。A1A2N123A1A2NA1A1A2A2NN第4章機械加工工藝規程設計b特點：封閉性：組成尺寸鏈的各個尺寸按一定順序構成一個封閉系統關聯性：其中一個尺寸變動將影響其他尺寸變動一組相關的尺寸按一定順序排列組成的封閉鏈環尺寸鏈尺寸鏈的概念第4章機械加工工藝規程設計b環—組成尺寸鏈的每一個尺寸封閉環組成環增環：與封閉環同向變動減環：與封閉環反向變動間接得到，被其他尺寸所保證除封閉環以外的其余各環組成因素第4章機械加工工藝規程設計b尺寸鏈的建立與分析確定封閉環繪制尺寸鏈判斷增減環第4章機械加工工藝規程設計b確定封閉環封閉環加工中最后自然形成的環，加工順序確定后才能確定封閉環與加工過程有關一個尺寸鏈中只有一個封閉環。在建立尺寸鏈時應遵守“最短尺寸鏈原則”，即對于某一封閉環，若存在多個尺寸鏈時，應選擇組成環數最少的尺寸鏈進行分析計算。第4章機械加工工藝規程設計b由封閉環的尺寸畫起，依次畫出與該尺寸要求有關的各尺寸（組成環），最后回到封閉環的另一端，形成一個封閉的尺寸組。繪制尺寸鏈第4章機械加工工藝規程設計b從尺寸鏈的任何一環出發繞該鏈輪廓轉一周，按該旋轉方向給每個環標出箭頭，箭頭方向與封閉環相反的為增環，反之為減環。A3A2A0A1A1、A3為增環，A2為減環C1為減環，C2為增環判定增減環第4章機械加工工藝規程設計b計算方法完全互換法（極值法）：從尺寸鏈各環的最大與最小極限尺寸出發進行尺寸鏈計算，不考慮各環實際尺寸的分布情況。概率法：根據概率統計原理和加工誤差分布的實際情況進行尺寸鏈計算，含有一定的廢品率。其他方法：圖解法、分組互換法、修配法和調整法等。計算封閉環與組成環的基本尺寸、公差及極限偏差之間的關系。尺寸鏈的計算第4章機械加工工藝規程設計b設尺寸鏈的組成環的環數為m+n，其中m個增環，n個減環，A0為封閉環的基本尺寸，Ai為組成環的基本尺寸，則對于直線尺寸鏈有如下公式：封閉環的基本尺寸:

封閉環的極限尺寸：

極值法計算步驟第4章機械加工工藝規程設計b封閉環的極限偏差:

封閉環的公差：

即：封閉環的公差等于各組成環公差的和。啟發：⑴封閉環的精度較低，精度要求高的尺寸不宜作封閉環。⑵提高封閉環的精度①減少組成環的數量②提高組成環的精度第4章機械加工工藝規程設計b例1：定位基準與設計基準不重合尺寸鏈的應用實例確定封閉環、繪制尺寸鏈、判斷增減環思考：調整A1精度調整A1精度定位基準盡量與設計基準重合第4章機械加工工藝規程設計b基本尺寸ESEI增環300-0.1減環-A2-EI(A2)-ES(A2)封閉環100.1-0.1豎式法解尺寸鏈表+=增環尺寸、上下偏差照抄，減環反號，上下偏差對調。第4章機械加工工藝規程設計b例2：測量基準與設計基準不重合A3為封閉環，過程從略

若實測A2=40.35，按上述要求判為廢品，但此時如A1=50，則實際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公差之和時，可能為假廢品。采用專用檢具可減小假廢品出現的可能性?！锛購U品問題：第4章機械加工工藝規程設計b兩個問題a.提高了組成環尺寸的測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，通過尺寸換算來保證封閉環的要求，必須提高組成環的加工精度。當封閉環的公差較大時，僅需提高本工序的加工精度；當封閉環的公差等于甚至小于組成環公差之和時（如第二組和第三組設計尺寸），則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，增加了加工困難和成本。因此，定位基準應盡量與設計基準重合如果零件換算后的測量尺寸超差，只要它的超差量小于或等于另一組成環的公差，則該零件有可能是假廢品，應對該零件進行復檢，逐個測量并計算出零件的實際尺寸，由零件的實際尺寸來判斷合格與否。第4章機械加工工藝規程設計b例3：中間工序尺寸的計算設計尺寸：工序1：鏜內孔工序2：插鍵槽至尺寸A2工序3：熱處理工序4：磨內孔至尺寸D2求工序尺寸A2A0A2A1A3第4章機械加工工藝規程設計bD1A1D2H1

討論：在前例中，認為鏜孔與磨孔同軸，實際上存在偏心。若兩孔同軸度允差為φ0.05，即兩孔軸心偏心為e=±0.025。將偏心e作為組成環加入尺寸鏈H20.0250.025R1A1HR2e重新進行計算，可得到：

第4章機械加工工藝規程設計b如圖所示偏心零件，表面A要求滲碳處理，滲碳層深度規定為0.5～0.8mm。與此有關的加工過程如下：【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，同時保證規定的滲碳層深度。D2H0H12）滲碳處理，控制滲碳層深度H1；試確定H1的數值。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，因而是封閉環。計算該尺寸鏈，可得到：D1第4章機械加工工藝規程設計b例5如圖所示軸套，其加工工序如圖所示，試校驗工序尺寸標注是否合理。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磨外圓及臺階第4章機械加工工藝規程設計b解:1)分析

從零件圖上看,設計尺寸有10-0.3mm、15±0.2mm以及50-0.34。根據工藝過程分析是否全部達到圖紙要求.其中10-0.3、50-0.34直接保證，15±0.2間接保證，為封閉環，必須校核。

2）查找組成環，建立尺寸鏈10.4-0.214.6±0.210-0.3A0封閉環3）計算尺寸及偏差

求得A0=15-0.4+0.5(

超差)4)解決辦法:改變工藝過程，如將鉆孔改在工序40之后；提高加工精度，縮小組成環公差。5）重新標注尺寸，校核計算現將尺寸改為：10.4-0.1，14.6±0.1,10-0.1可求得:A0=15±0.2符合圖紙要求.

第4章機械加工工藝規程設計b例6一軸其軸向工藝過程如圖所示，現要校核工序30精車B面的余量。ABCA1A2A3ABCA5A4粗車端面A、B，直接得到A1=28-0.52

A2=35-0.34調頭，粗、精車C面，直接得到尺寸

A3=26-0.28調頭，精車A、B，直接得到A4=25-0.14A5=35-0.17第4章機械加工工藝規程設計b解:根據工藝過程作軸向尺寸形成過程及余量分布圖，尋找封閉環，建立尺寸鏈求解。ABCA1A2A3A4A5Z為封閉環A0A3A2A4A5ZA0Z為封閉環,求得，Zmin=0.38>0,合適。第4章機械加工工藝規程設計b例7某帶槽軸如圖。先車加工到尺寸Ф30-0.06，然后銑鍵槽5-0.05。但后來發現軸細了，就采用了電鍍修復的方法：在軸上電鍍一層0.2～0.3mm的鉻（槽內不鍍），然后磨削到尺寸Ф30+0.06，求：1、確定封閉環和增減環；2、畫出尺寸鏈圖；3、求磨削后的鍵槽尺寸X（要有步驟）第4章機械加工工藝規程設計b