機(jī)械工藝的設(shè)計(jì)的介紹

1、機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì) 一、機(jī)械零件概述 1. 零件的分類 零件按其結(jié)構(gòu)一般可分為六類：軸類 、盤套類 、支架箱體類 、六面體類、機(jī)身機(jī)座類和特 殊類 選擇零件時(shí)以軸類 、盤套類 、支架類零件為主。(比較常見) 2零件表面構(gòu)成 1 )零件表面構(gòu)成 ：三種基本表面 回轉(zhuǎn)面：圓柱面、圓錐面、回轉(zhuǎn)成形面等 平面：大平面、端面、環(huán)面等 成形面：漸開線齒面、螺旋面等 3零件表面成形方法 (1) 成形法：被加工工件的廓形是刀具的刃形(或者刃形的投影)“復(fù)印”出來的。 (2) 包絡(luò)法：被加工工件的廓形是切削刃在切削運(yùn)動(dòng)過程中，連續(xù)位置的包絡(luò)線。 4零件的材料 零件常用材料： 碳素結(jié)構(gòu)鋼 Q235A 、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)

2、鋼 (35 、 45) 、合金結(jié)構(gòu)鋼( 40Cr ) 鑄鋼(ZG570)、鑄鐵(HT150、HT200) 有色金屬及其合金等。 標(biāo)注在標(biāo)題欄中 5 零件的熱處理 ? 常見零件的熱處理方法：退火、正火、淬火、回火、調(diào)質(zhì)、時(shí)效等。 ? 在技術(shù)要求中給出 45常用：軸類 調(diào)質(zhì)220 240HBS 表面淬火，硬度 HRC40 50 6 零件的加工質(zhì)量 零件的加工質(zhì)量包括： 加工精度 和表面質(zhì)量 兩個(gè)方面。 零件的加工精度是指零件在加工后的實(shí)際幾何參數(shù)(尺寸、形狀和位置)與理想幾何參數(shù)的符 合程度。零件的加工精度包括 尺寸精度 、形狀精度、位置精度 。 表面質(zhì)量主要指表面粗糙度。 產(chǎn)品圖紙中分別用尺寸公

3、差、形狀公差、位置公差、表面粗糙度來表示。 (1) 尺寸精度 指的是零件的 直徑、長(zhǎng)度、表面間距離等尺寸 的實(shí)際數(shù)值與理想數(shù)值的接近程度 。尺寸精度是 用尺寸公差來控制 的。尺寸公差是切削加工中零件尺寸允許的變動(dòng)量。在 基本尺寸相同的情況 下，尺寸公差 愈小 ，則尺寸 精度愈高 。 國(guó)標(biāo)GB/T1800.1-1997規(guī)定尺寸精度的 標(biāo)準(zhǔn)公差等級(jí)分為20級(jí)，分別為IT01 , IT0 , IT1 , IT2，IT18，其中IT01的公差最小，尺寸精度最高。 尺寸精度愈高 ，零件的工藝過程愈復(fù)雜， 加工成本也愈高 。 不同的加工方法，可以達(dá)到不同的尺寸公差等級(jí)。 (2) 形狀精度 形狀精度是指加工

4、后零件上的 線、面 的實(shí)際形狀與理想形狀的符合程度。 評(píng)定形狀精度的項(xiàng)目有 直線度、平面度、圓度、圓柱度、線輪廓度和面輪廓度等6項(xiàng) (GB/T1182-1996)。 形狀精度是用形狀公差 來控制的。各項(xiàng)形狀公差，除 圓度、圓柱度分 13個(gè)精度等級(jí)(012)外， 其余均分為12個(gè)精度等級(jí) 。 1級(jí)最高， 12級(jí)最低。 (3) 位置精度 指加工后零件上的 點(diǎn)、線、面 的實(shí)際位置與理想位置的符合程度。評(píng)定位置精度的項(xiàng)目有 平行 度、垂直度、傾斜度、同軸度、對(duì)稱度、位置度、圓跳動(dòng)和全跳動(dòng) 等8項(xiàng)(GB/T1182-1996)。 位置精度是用位置公差來控制的。各項(xiàng)目的位置公差亦分為 12個(gè)精度等級(jí)。 (

5、 4 )表面粗糙度 在切削加工中，由于振動(dòng)、刀痕以及刀具與工件之間的摩擦，在工件已加工表面不可避免地留 下一些微小峰谷。 零件表面上這些微小峰谷的高低程度稱為表面粗糙度，也稱微觀不平度。 常用的是輪廓算術(shù)平均偏差Ra評(píng)定。GB/T1031-1995規(guī)定Ra值14級(jí)，從100，50，25， 12.5， 6.3， 3.2， 1.60， 0.8，。， 0 . 1 2 。另外還有補(bǔ)充系列值。 表面粗糙度符號(hào)： Ra 表面粗糙度單位：卩m 不同的加工方法可以達(dá)到不同的表面粗糙度。 ( 5)公差與配合 尺寸公差(簡(jiǎn)稱公差)：允許尺寸的變動(dòng)量。公差等于最大極限尺寸與最小極限尺寸之代數(shù) 差的絕對(duì)值。 軸用小定

6、字母，如 h7 、 js6 、 g6 、 m7 孔用大寫字母。如 H7 、 H6 配合：基本尺寸相同的、相互結(jié)合的孔和軸公差帶之間的關(guān)系。分為間隙配合、過盈配合、 過渡配合。 確定配合關(guān)系，然后可查手冊(cè)確定公差值。 7零件設(shè)計(jì)注意事項(xiàng) ( 1 )標(biāo)注尺寸及公差、形位公差、表面粗糙度。 ( 2)技術(shù)要求：軸類零件應(yīng)有熱處理(調(diào)質(zhì)、淬火)要求，其它類可沒有熱處理要求。 ( 3)材料牌號(hào)。 (4) 按制圖標(biāo)準(zhǔn)畫零件圖，圖紙一般 A4或A3。 二、機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì) 1、機(jī)械加工工藝過程基本知識(shí) （1 ）工藝過程 在產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，與原材料變?yōu)槌善酚兄苯雨P(guān)系的過程稱為工藝過程。例如，鑄造、鍛 造、焊接

7、和零件的機(jī)械加工等。 （2）機(jī)械加工工藝過程 在工藝過程中，采用機(jī)械加工的方法，直接改變毛坯的形狀、尺寸和性能使之變?yōu)槌善返墓?藝過程，稱為機(jī)械加工工藝過程。 （3）機(jī)械加工工藝過程的組成 機(jī)械加工工藝過程是由若干個(gè)順次工序組成的，通過這些不同的工序把毛坯加工成合格的零 件。 （4）工序 一個(gè)（或一組）工人，在一臺(tái)機(jī)床上（或一個(gè)工作地點(diǎn)），對(duì)一個(gè)（或同時(shí)幾個(gè)）工件連續(xù)加工所完 成的那一部分機(jī)械加工工藝過程。 這里必須注意，構(gòu)成一個(gè)工序的主要特點(diǎn)是不改變加工對(duì)象、設(shè)備和操作者，而且工序的工 作是連續(xù)完成的。 2、機(jī)械加工工藝規(guī)程 （1）機(jī)械加工工藝規(guī)程 機(jī)械加工工藝規(guī)程（簡(jiǎn)稱工藝規(guī)程）是規(guī)定零件

8、機(jī)械加工工藝過程和操作方法等的工藝文件。 （2）工藝規(guī)程的容 工藝路線； 各工序加工的容、要求； 所采用的機(jī)床、工藝裝備； 工件的檢驗(yàn)項(xiàng)目、檢驗(yàn)方法； 切削用量、工時(shí)定額等。 工藝路線是指產(chǎn)品或零部件在生產(chǎn)過程中由毛坯準(zhǔn)備到成品包裝入庫經(jīng)過企業(yè)各有關(guān)部門或 工序的先后順序。 工藝裝備（簡(jiǎn)稱工裝）是產(chǎn)品制造過程中所用的各種工具的總稱。它包括刀具、夾具、模具、量 具、檢驗(yàn)工具及輔助工具等。 （3 ）工藝規(guī)程的格式 機(jī)械加工工藝規(guī)程主要有機(jī)械加工工藝過程卡片和機(jī)械加工工序卡片兩種基本形式。機(jī)械 加工工藝過程卡是以工序?yàn)閱挝缓?jiǎn)要說明零件加工過程的一種工藝文件。一般適用于單件小批生 產(chǎn)。（零件加工的流向

9、） 制定合理的零件加工工藝過程: 首先要掌握目前有哪些可供選用的加工方法，并能夠針對(duì)零件的具體要求較合理地選用 其次還必須解決各表面的加工順序和熱處理如何安排的問題。 3、制定工藝規(guī)程的步驟 1）分析產(chǎn)品的零件圖與裝配圖，分析零件圖的加工要求、結(jié)構(gòu)工藝性，檢驗(yàn)圖樣的完整性; 2）根據(jù)零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)確定生產(chǎn)類型； 3）選擇毛坯； 4）確定單個(gè)表面的加工方法； 5）選擇定位基準(zhǔn)，確定零件的加工路線； 6）確定各工序所用的設(shè)備及工藝裝備； 7）計(jì)算加工余量、工序尺寸及公差； 8）確定切削用量，估算工時(shí)定額； 9）填寫工藝文件。 4、生產(chǎn)類型 在制定機(jī)械加工工藝規(guī)程時(shí)，一般按照零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)，把零件劃

10、分為三種生產(chǎn)類型 5、典型機(jī)械零件毛坯的選用 毛坯的選用主要包括毛坯的材料、類型和生產(chǎn)方法的選用。 （1 ）常用的毛坯類型 各種軋制型材、鑄件、鍛件、焊接件、沖壓件、粉末冶金件以及注塑成形件等。（聯(lián)合加工） （2）典型機(jī)械零件毛坯的選用 軸類、盤套類和機(jī)架箱體類三大類 裝有齒輪和軸承的軸，多采用鍛件毛坯，也 可采用圓鋼 其軸頸處要求有較高的綜合力學(xué)性能，常選用中碳調(diào)質(zhì)鋼；如 45 承受重載或沖擊載荷，以及要求耐磨性較高的軸多選用合金結(jié)構(gòu)鋼，40Cr 盤套類毛坯的選擇 常見的有齒輪、帶輪、飛輪、手輪、法蘭、聯(lián)軸器、套環(huán)、墊圈、軸承座等。 齒輪選用中碳結(jié)構(gòu)鋼；承受較大沖擊載荷的重要齒輪選用 合金滲

11、碳鋼；其毛坯均采用型材經(jīng)鍛 造而成。 帶輪、飛輪、手輪等受力不大或以受壓為主的零件通常采用 灰鑄鐵件毛坯，也可采用低碳鋼焊 接件毛坯。 法蘭、套環(huán)、墊圈等零件可采用鑄鐵件、鍛件或圓鋼做毛坯；厚度?。?5的各種金屬件上的孔。 鉆孔/粗車或粗鏜IT12IT11，Ra2512.5um 一調(diào)質(zhì)（按需）-半精車或半精鏜IT10 IT9 , Ra6.3 3.2um精車或精鏜IT8 IT7 , Ra1.6 0.8um 車（鏜）磨類：用于加工淬硬和不淬硬鋼件的孔，除有色金屬件以外的軸、盤套類金屬件上的 高精度孔 。 鉆孔/粗車或粗鏜IT12IT11 , Ra2512.5um 一調(diào)質(zhì)（按需）-半精車或半精鏜IT

12、10 IT9 , Ra6.3 3.2um淬火（按需）粗磨IT8 IT7 , Ra1.6 0.8um精磨IT7 IT6， Ra0.4 0.2um （ 6）平面的加工方案 平面是盤形、板形、箱體類零件的主要表面。 平面的加工方法常見的有： 銑削、刨削、車削、磨削。 其中銑、刨、磨為主要的加工方法。 銑（刨）類：用于加工除淬硬件以外各種零件上中等精度的平面。銑削適宜各種批量，刨削適 宜單件小批生產(chǎn)和維修工作。 粗銑或粗刨IT13IT11 , Ra2512.5um 一調(diào)質(zhì)（按需）-半精銑或半精刨 IT10IT9 , Ra6.3 3.2um精銑或精刨IT8 IT7 , Ra3.2 1.6um （6）平面

13、的加工方案 銑（刨）磨類：用于加工除有色金屬件以外的各種零件上 精度較高、Ra值較小的平面。 粗銑或粗刨IT13IT11 , Ra2512.5um 一調(diào)質(zhì)（按需）-半精銑或半精刨 IT10IT9 , Ra6.3 3.2um淬火（按需）粗磨IT8 IT7 , Ra1.6 0.4um精磨IT7 IT6 , Ra0.4 0.2um 車削類：多用于加工軸、盤、套等零件上的端平面和臺(tái)階面。 粗車IT13 IT11 , Ra25 12.5um調(diào)質(zhì)（按需）半精車IT10 IT9 , Ra6.3 3.2um 精車IT8 IT7 , Ra3.2 1.6um （ 7 ）螺紋加工 螺紋的加工方法 切削加工-車螺紋、

14、銑螺紋、磨螺紋、攻螺紋、套螺紋； 無切削加工-搓螺紋、滾螺紋； 車螺紋：粗糙度可達(dá)3.20.8 ; 94級(jí) 攻螺紋：粗糙度可達(dá)6.31.6 ； 86級(jí) 套螺紋：粗糙度可達(dá)3.21.6 ； 86級(jí) 標(biāo)注示例：如螺紋M12 6H，外螺紋M12 6g。 7、定位基準(zhǔn)的選擇 基準(zhǔn)是用來確定生產(chǎn)對(duì)象上幾何要素間的幾何關(guān)系所依據(jù)的那些點(diǎn)、線、面。 基準(zhǔn)根據(jù)其功能的不同可分為 設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)。 工藝基準(zhǔn)是工藝過程中所采用的基準(zhǔn)。 工藝基準(zhǔn)又可分為： 1 ）定位基準(zhǔn)2 ）測(cè)量基準(zhǔn) 3 ）裝配基準(zhǔn)4 ）工序基準(zhǔn) 設(shè)計(jì)基準(zhǔn) 設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是設(shè)計(jì)圖樣上所采用的基準(zhǔn)，是 標(biāo)注設(shè)計(jì)尺寸或位置公差的起點(diǎn)。 定位基準(zhǔn) 是加工

15、中用作定位的基準(zhǔn) 在零件的加工過程中，每一道工序都有定位基準(zhǔn)的選擇問題。對(duì)保證零件的加工精度，合理安 排加工順序都有著決定性的作用，因此是制定工藝過程的一個(gè)重要問題。 1）粗基準(zhǔn)選擇的原則 在機(jī)械加工工藝過程中，第一道工序所用的基準(zhǔn)總是粗基準(zhǔn)。影響以后各加工表面加工余量 的分配；不加工表面與加工表面間的尺寸、相互位置。 選擇重要表面為粗基準(zhǔn) 選擇不加工表面為粗基準(zhǔn) 選擇加工余量最小的表面為粗基準(zhǔn) 選擇平整光潔、加工面積較大的表面為粗基準(zhǔn) 粗基準(zhǔn)在同一加工尺寸方向上只能使用一次 2）精基準(zhǔn)選擇的原則 選擇精基準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)考慮所選用的精基準(zhǔn)應(yīng)有利于保證加工精度，并使加工過程操作方便。 （1）基準(zhǔn)重

16、合的原則 即盡量選用被加工表面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為精基準(zhǔn)，這樣可以避免因基準(zhǔn)不重合而引起的誤差。 （2）基準(zhǔn)統(tǒng)一的原則 即盡可能選擇統(tǒng)一的精基準(zhǔn)來加工工件上的多個(gè)表面。 軸類零件，常采用頂尖孔作為統(tǒng)一的基準(zhǔn)，加工各外圓表面，這樣可以保證各表面之間有較高 的同軸度； 一般箱體常用一大平面和兩個(gè)距離較遠(yuǎn)的孔作為精基準(zhǔn)； 8、工藝路線的擬定 主要任務(wù)： 表面加工方法的選擇， 加工順序的安排， 整個(gè)工藝過程中工序的數(shù)量 。 1) 表面加工方法的選擇 零件的加工，實(shí)質(zhì)上就是這些簡(jiǎn)單幾何表面 (外圓柱面、孔、平面或成形表面)加工的組合 因此，在擬定零件的加工工藝路線時(shí)，首先要確定構(gòu)成零件各表面的加工方案。 選擇

17、加工方法要能保證加工表面尺寸精度要求和表面粗糙度要求 所選擇的加工方法要能保證加工表面的幾何形狀精度和表面相互位置精度要求。 選擇加工方法要與零件材料加工性 能、熱處理 狀況相適應(yīng)。 選擇加工方法要與生產(chǎn)類型(批量)相適應(yīng)。 選擇加工方法要與本廠現(xiàn)有生產(chǎn)條件相適應(yīng)。 2) 加工順序的安排 加工順序的安排對(duì)保證加工質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率和降低成本都有重要的作用，是擬定工藝路 線的關(guān)鍵之一。 切削加工順序的安排 熱處理工序的安排 輔助工序的安排 (1) 切削加工順序的安排 先粗后精 先安排粗加工，中間安排半精加工，最后安排精加工和光整加工。 (2) 熱處理工序的安排 加工階段的劃分通常以熱處理為界。

18、(3) 輔助工序的安排 檢驗(yàn)工序是保證產(chǎn)品質(zhì)量的必要措施之一。 一般安排在粗加工完全結(jié)束以后， 重要工序加工前后， 零件在車間之間轉(zhuǎn)換時(shí)， 零件全部加工結(jié)束之后進(jìn)行。 有時(shí)在某些工序之后還應(yīng)安排一些如去毛刺、清洗、去磁、涂防銹油等輔助工序。 (4) 工序的集中與分散(確定工序的原則一數(shù)量) 在安排了加工順序以后，就需將加工表面的各步加工，按不同的加工階段和加工順序組合成 若干個(gè)工序，從而擬定出整個(gè)加工路線。 組合成工序時(shí)可采用工序集中或工序分散的原則。 工序集中就是將零件的加工集中在少數(shù)幾道工序中完成，每道工序加工的容多。 工序分散就是將零件的加工分散到很多道工序完成，每道工序加工的容少。 9

19、、加工余量的確定 1) 加工余量 加工余量是指在加工過程中從被加工表面上切除的金屬層厚度。 加工余量可分為總加工余量和工序加工余量(工序余量)兩種。工序余量又可分單邊余量和雙邊 余量?jī)煞N。 (1) 在平面上，加工余量為非對(duì)稱的單邊余量。 (2) 在回轉(zhuǎn)表面(外圓和孔)上，加工余量為對(duì)稱的雙邊余量，其實(shí)際切除的金屬層的厚度為加工余 量之半。 2) 加工余量的確定 (1) 分析計(jì)算法 (2) 查表修正法(應(yīng)用廣泛) (3) 經(jīng)驗(yàn)估計(jì)法 單件小批量生產(chǎn)時(shí)，中小型零件常見工序的加工余量為： ? 粗加工余量約為1 1.5mm ； ? 半精加工余量約為0.5 lmm ； ? 高速精車余量約為0.4 0.5

20、mm ； 低速精車余量約為0.1 0.3mm ； 磨削余量約為 0.15 0.25mm。 10、切削用量和工時(shí)定額的確定 切削用量：切削速度、進(jìn)給量、背吃刀量-切削三要素。 工時(shí)定額：加工一個(gè)零件所用時(shí)間。 在單件小批生產(chǎn)中 工時(shí)定額一般由工藝員確定， 切削用量則一般根據(jù)加工者的經(jīng)驗(yàn)自行確定。 11、機(jī)床與工藝裝備的選擇 1) 機(jī)床的選擇 成形要求、規(guī)格尺寸、機(jī)床的精度 、生產(chǎn)率 2) 工藝裝備的選擇 (1) 夾具的選擇：?jiǎn)渭∨a(chǎn)，應(yīng)盡量選用通用夾具 (2) 刀具的選擇一般采用通用刀具或標(biāo)準(zhǔn)刀具，必要時(shí)也可采用高生產(chǎn)率的刀具。刀具的類型、 規(guī)格和精度應(yīng)符合零件的加工要求。 (3) 量具的選

21、擇 單件小批生產(chǎn)應(yīng)采用通用量具。 、典型零件工藝過程分析-實(shí)例 (一)軸類零件的加工過程 如圖所示傳動(dòng)軸則是軸類零件中使用最多、結(jié)構(gòu)最為典型的一種階梯軸?，F(xiàn)以它為例介紹一 般階梯軸的工藝過程。 傳動(dòng)軸材質(zhì)為 40Cr ，傳動(dòng)軸技術(shù)要求為：調(diào)質(zhì)處理 HBS220240 ；生產(chǎn)數(shù)量 5 件。 1、傳動(dòng)軸零件的主要表面及其技術(shù)要求 零件圖和裝配圖分析： 由傳動(dòng)軸圖和其裝配圖可知，傳動(dòng)軸的軸頸 M,N 是安裝軸承的支承軸頸，也是該軸 裝入箱體的安裝基準(zhǔn)。軸中間的外圓P裝有蝸輪，運(yùn)動(dòng)可通過蝸桿傳給蝸輪，減速后，通過裝 在軸左端外圓Q上的齒輪將運(yùn)動(dòng)傳出。為此，軸頸 M,N，外圓P，Q尺寸精度高，公差等級(jí)均為 IT6。軸肩G，H，1的表面粗糙度Ra值為0. 8um，并且有相互位置精度的要求。 2、加工工藝過程分析 ( 1 )選擇毛坯的類型 該軸毛坯為鍛件。 (2) 主要表面的加工方法 該軸大部分為回轉(zhuǎn)表面，應(yīng)以車削為主。表面 M,N,P,Q 的尺寸公差等級(jí)較高，表面粗 糙度Ra值小，車削加工后還需進(jìn)行磨削。為此這些表面的加工順序應(yīng)為： 粗車一調(diào)質(zhì)一半精車 一磨