哈工程機(jī)械制造基礎(chǔ)第5章常用加工方案及選擇依據(jù)

機(jī)械制造工藝基礎(chǔ)

（五）佟永祥機(jī)械制造基礎(chǔ)教研室

第五章教學(xué)重點(diǎn)1.外圓、內(nèi)圓、平面加工方案的掌握；2.加工方案選擇依據(jù)。第五章常用加工方案及選擇依據(jù)5.1零件表面的加工階段5.2常見表面加工方案5.3表面加工方案選擇依據(jù)第五章常用加工方案及選擇依據(jù)機(jī)械零件盡管多種多樣，但均由一些諸如外圓表面、內(nèi)圓表面、錐面、平面和成形面等最基本的幾何表面組成。零件的加工過程，就是加工這些表面的過程。零件表面的類型和要求不同，采用的加工方法和方案也不相同。第五章常用加工方案及選擇依據(jù)加工方法：某一種表面可以用諸如車、鉆、銑、刨、磨等加工手段來加工。加工方案：利用各種加工方法分階段地對某一表面進(jìn)行加工。用一種加工方法對表面進(jìn)行加工，也要根據(jù)零件表面的要求不同，采用不同的加工階段來進(jìn)行。第五章常用加工方案及選擇依據(jù)5.1零件表面的加工階段對于那些加工質(zhì)量要求較高或比較復(fù)雜的零件，為了保證零件表面的加工質(zhì)量，表面上的加工余量往往不是一次切除掉的，而是逐步減少切削深度分階段切除的。第五章常用加工方案及選擇依據(jù)5.1.1加工階段的劃分為了保證零件的加工質(zhì)量，降低零件的加工成本，提高零件的生產(chǎn)效率和合理地使用設(shè)備、人力。通常將零件表面的加工劃分為粗加工階段、半精加工階段、精加工階段、光整加工階段等，而且各加工階段是依次進(jìn)行的。第五章常用加工方案及選擇依據(jù)1.粗加工階段主要任務(wù)是切除各加工表面上大部分加工余量，使其接近（或達(dá)到）零件表面的形狀和尺寸。第五章常用加工方案及選擇依據(jù)2.半精加工階段主要目的是進(jìn)一步提高加工精度和降低表面粗糙度Ra值，并留下合適的加工余量（或完成零件表面的加工），為零件表面的精加工做好準(zhǔn)備。第五章常用加工方案及選擇依據(jù)3.精加工階段目的是使一般零件的主要表面達(dá)到規(guī)定的加工精度和表面粗糙度要求，或?yàn)橐蟾叩谋砻孢M(jìn)行光整加工做準(zhǔn)備。第五章常用加工方案及選擇依據(jù)4.光整加工階段目的是在精加工的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高加工精度和減小表面粗糙度Ra值。第五章常用加工方案及選擇依據(jù)零件上加工表面的要求不同，所采用的加工階段也不一樣。通過粗加工階段就能達(dá)到零件表面的加工要求時，就不再進(jìn)行半精加工階段的加工。通過半精加工階段的加工能達(dá)到零件表面的加工要求時，就不再進(jìn)行精加工階段的加工了，以此類推。第五章常用加工方案及選擇依據(jù)5.1.2劃分加工階段的原因1.保證加工質(zhì)量毛坯本身具有內(nèi)應(yīng)力，粗加工時產(chǎn)生的切削力、切削熱較大，裝夾夾緊力也較大，工件會產(chǎn)生較大的變形。劃分加工階段可使粗加工時產(chǎn)生的變形誤差，通過一定的時間達(dá)到穩(wěn)定的狀態(tài)。然后再通過半精加工和精加工予以糾正，逐步提高零件的加工精度和表面質(zhì)量。第五章常用加工方案及選擇依據(jù)2.及時發(fā)現(xiàn)毛坯的缺陷粗加工可及時發(fā)現(xiàn)零件內(nèi)部的缺陷，及時將其報費(fèi)或修補(bǔ)，避免繼續(xù)加工而造成損失。第五章常用加工方案及選擇依據(jù)3.合理使用設(shè)備和技術(shù)工人粗加工時，可安排精度低、功率大、生產(chǎn)效率高的機(jī)床和技術(shù)等級較低的工人來進(jìn)行；精加工時，則要安排精高度、功率小的機(jī)床和技術(shù)等級較高的工人來進(jìn)行。第五章常用加工方案及選擇依據(jù)4.有利于熱處理和檢查等內(nèi)容的安排對于有熱處理要求的零件，且某一表面的加工精度要求較高，其表面的加工可根據(jù)熱處理要求不同，在粗加工或半精加工后進(jìn)行熱處理，有利于改善零件材料的性能，有利于精加工時消除由熱處理產(chǎn)生的各種缺陷。加工階段的劃分有利于檢查工作的安排。第五章常用加工方案及選擇依據(jù)應(yīng)當(dāng)指出，加工階段的劃分不是絕對的。對于加工質(zhì)量要求不高、剛性較好、毛坯精度較高、加工余量小的工件，可以不劃分或少劃分加工階段；對于一些剛性好的重型零件，由于裝夾、運(yùn)輸浪費(fèi)時間，也常在一次裝夾中完成由粗到精的加工。第五章常用加工方案及選擇依據(jù)5.1.3常用加工方法的加工精度和表面粗糙度任何一種加工方法，只要仔細(xì)刃磨刀具、調(diào)整機(jī)床，選擇合理的切削用量，精心操作，就可以獲得較好的加工精度和較低的表面粗糙度。第五章常用加工方案及選擇依據(jù)第五章常用加工方案及選擇依據(jù)第五章常用加工方案及選擇依據(jù)第五章常用加工方案及選擇依據(jù)5.2常見表面加工方案5.2.1外圓表面加工1.外圓表面常見的技術(shù)要求1）尺寸精度有直徑和長度尺寸精度。外圓尺寸精度要求比較高，長度尺寸要求比較低。2）形狀精度常用圓度、圓柱度等形狀精度來要求。第五章常用加工方案及選擇依據(jù)3）位置精度常用同軸度、垂直度、跳動等位置精度來要求。4）表面質(zhì)量主要是指表面粗糙度(一般用Ra值)的要求，表面硬度的要求等。第五章常用加工方案及選擇依據(jù)2.外圓表面的加工方法最常用的方法有車削、磨削和光整加工等。在特殊的情況下或加工一些特殊的材料時，還要使用特種加工方法。第五章常用加工方案及選擇依據(jù)1）車削可分為粗車、半精車、精車、金剛石車等加工階段。2）磨削在半精車外圓之后進(jìn)行。外圓磨削可分為粗磨和精磨等加工階段。第五章常用加工方案及選擇依據(jù)3）光整加工外圓表面的尺寸精度要求很高，表面粗糙度要求很低，那么在經(jīng)過精車或精磨以后，還要進(jìn)行光整加工。4）特種加工在用刀具切削加工比較困難或無法加工的情況下，采用特種加工方法比較適合。第五章常用加工方案及選擇依據(jù)3.外圓表面常見的加工方案依據(jù)外圓表面常用的加工方法和表5.1、表5.4中所列出的各種加工方法在不同加工階段的加工精度、表面粗糙度以及形位精度的情況，可制定外圓表面常見的加工方案，如表5.5所示。第五章常用加工方案及選擇依據(jù)21第五章常用加工方案及選擇依據(jù)5.2.2內(nèi)圓表面加工1.內(nèi)圓表面常見的技術(shù)要求常用的技術(shù)要求與外圓表面基本相同。其中內(nèi)圓的位置精度要求與外圓表面有所不同。第五章常用加工方案及選擇依據(jù)2.內(nèi)圓表面加工特點(diǎn)內(nèi)圓表面加工與外圓表面加工相比有如下特點(diǎn)：（1）孔加工所用刀具（磨具）可能出現(xiàn)剛性差、強(qiáng)度低的情況，在加工中容易產(chǎn)生彎曲變形和振動；第五章常用加工方案及選擇依據(jù)（2）孔加工時近似半封閉式切削，散熱和排屑條件差，加工起來非常困難；（3）孔加工中，有很多孔是通過定尺寸刀具完成的，刀具的制造誤差和刀具在加工中的磨損將直接影響孔的加工精度。第五章常用加工方案及選擇依據(jù)3.內(nèi)圓表面的加工方法1）鉆削對于中小孔常用鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔等方法加工，其中鉆孔屬于粗加工，擴(kuò)孔屬于半精加工，鉸孔屬于精加工。第五章常用加工方案及選擇依據(jù)2）車削和鏜削內(nèi)圓表面的車削和鏜削是對已有孔的再加工，車削和鏜削適合加工直徑比較大的孔（一般直徑D>80~100mm）。內(nèi)圓表面車削或鏜削的加工階段同外圓表面基本相同，分為粗車或粗鏜、半精車或半精鏜、精車或精鏜、金剛石車或金剛鏜等加工階段。第五章常用加工方案及選擇依據(jù)3）拉削拉孔前工件內(nèi)孔需要經(jīng)過切削加工，如鉆孔、擴(kuò)孔或車、鏜孔，拉削的孔徑一般為8~125mm，孔的長徑比L/D≤5。拉削可分為粗拉和精拉等加工階段。4）磨削磨削內(nèi)圓需要在半精加工之后進(jìn)行。內(nèi)圓磨削可分為粗磨和精磨等加工階段。第五章常用加工方案及選擇依據(jù)5）光整加工內(nèi)圓表面同外圓表面的光整加工基本相同，也須在精車或精鏜和精磨之后進(jìn)行。6）特種加工內(nèi)圓表面同外圓表面的特種加工方法基本相同。第五章常用加工方案及選擇依據(jù)4.內(nèi)圓表面常見的加工方案依據(jù)內(nèi)圓表面常用的加工方法和表5.2、表5.4中所列出的各種加工方法在不同加工階段的加工精度、表面粗糙度以及形位精度的情況，可制定內(nèi)圓表面常見的加工方案，如表5.6所示。第五章常用加工方案及選擇依據(jù)第五章常用加工方案及選擇依據(jù)123456第五章常用加工方案及選擇依據(jù)5.2.3內(nèi)外圓錐面加工（自學(xué)）1.內(nèi)、外錐面常見的技術(shù)要求1）尺寸精度內(nèi)、外錐直徑只標(biāo)注一端尺寸。內(nèi)錐面標(biāo)注大端直徑尺寸，外錐面標(biāo)注小端直徑尺寸。第五章常用加工方案及選擇依據(jù)2）圓錐角及其公差通常情況下內(nèi)、外錐配合使用，對圓錐角誤差的要求不是很高，一般以錐面研配合的接觸面積的百分?jǐn)?shù)表示。3）表面質(zhì)量主要指表面粗糙度，表面硬度要求等。第五章常用加工方案及選擇依據(jù)由于內(nèi)、外錐面是內(nèi)、外圓的一種特殊形式，因此錐面的加工方法與內(nèi)、外圓的加工方法類似，常用的方法有車削、磨削、研磨以及鉆鉸錐孔等。2.錐面常見的加工方案錐面常用的加工方案如表5.7所示。第五章常用加工方案及選擇依據(jù)第五章常用加工方案及選擇依據(jù)5.2.4平面加工1.平面的主要技術(shù)要求1）尺寸精度平面本身不存在尺寸精度。所謂的尺寸精度是指被加工的平面與其他平面之間的位置尺寸精度。2）形狀精度指被加工平面本身的平面度、直線度誤差。第五章常用加工方案及選擇依據(jù)3）位置精度指被加工平面與其他平面之間的平行度、垂直度等誤差。4）表面質(zhì)量主要指表面粗糙度，表面硬度等。第五章常用加工方案及選擇依據(jù)2.平面常見的加工方法平面常用的切削加工方法有：銑削、刨削、車削、拉削、磨、刮削以及光整加工等，特種加工方法等。第五章常用加工方案及選擇依據(jù)1）銑削和刨削加工銑削和刨削是加工平面的常用方法。銑削和刨削一般適用于加工平面及各種不同形狀的溝槽，如水平面、垂直面、斜面、直槽、V形槽、T形槽、燕尾槽等。第五章常用加工方案及選擇依據(jù)銑削和刨削可分為粗銑或粗刨、半精銑或半精刨、精銑或精刨等加工階段?？變?nèi)平面(如孔內(nèi)鍵槽，多邊形孔等)的加工一般在插床（插床可以看作是立式的刨床）上進(jìn)行。第五章常用加工方案及選擇依據(jù)2）車削加工用于加工回轉(zhuǎn)體類零件的端面、臺階面和大型零件上的平面。它可以在車床上與外圓、內(nèi)孔的加工同時完成，保證它們之間的位置關(guān)系。3）拉削加工拉削加工是一種高效率、高質(zhì)量的加工方法。拉削可分為粗拉和精拉。第五章常用加工方案及選擇依據(jù)4）磨削加工磨削可分為粗磨和精磨。5）光整加工平面的光整加工方法主要有研磨、刮削和拋光等。第五章常用加工方案及選擇依據(jù)3.平面常用的加工方案依據(jù)平面常用的加工方法和表5.3、表5.4中所列出的各種加工方法在不同加工階段的尺寸精度、表面粗糙度以及形位精度的情況，可制定平面常見的加工方案，如表5.8所示。第五章常用加工方案及選擇依據(jù)第五章常用加工方案及選擇依據(jù)第五章常用加工方案及選擇依據(jù)5.2.5螺紋表面加工螺紋常用的加工方法有攻絲、套扣、車螺紋、銑螺紋、磨螺紋和滾螺紋等。常用螺紋加工方案如表5.9所示。第五章常用加工方案及選擇依據(jù)第五章常用加工方案及選擇依據(jù)5.2.6齒形表面加工齒輪常用的加工方法有銑齒、滾齒、插齒、剃齒、珩齒、磨齒和研齒等。齒輪常用的加工方案如表5.10所示。第五章常用加工方案及選擇依據(jù)第五章常用加工方案及選擇依據(jù)5.2.7成形表面加工1.成形表面的技術(shù)要求成形表面的技術(shù)要求與其他表面類似，其表面形狀的要求顯得更為重要。第五章常用加工方案及選擇依據(jù)2.成形表面加工方案的選擇只研究各種成形表面的切削加工方法。常用的方法有成形刀法、手動控制法、靠模法、數(shù)控加工法和特種加工法。第五章常用加工方案及選擇依據(jù)小型回轉(zhuǎn)體零件上形狀不太復(fù)雜的成形表面，常用成形車刀加工。在大規(guī)模生產(chǎn)中，對于比較簡單的成形面，常采用靠模法加工。對于淬硬的成形面采取磨削、光整加工。對于通用機(jī)床難加工、質(zhì)量也難以保證，甚至無法加工的成形面，宜采用數(shù)控機(jī)床加工或特種加工。第五章常用加工方案及選擇依據(jù)5.3表面加工方案選擇依據(jù)通常情況下，要根據(jù)零件的具體結(jié)構(gòu)尺寸、材料性能、熱處理狀況，還有被加工表面的加工精度、表面粗糙度以及生產(chǎn)條件等因素來確定。下面對這些影響因素進(jìn)行較為詳細(xì)的分析。第五章常用加工方案及選擇依據(jù)5.3.1根據(jù)表面的尺寸精度和表面粗糙度Ra

值選擇同樣一種表面由于尺寸精度和粗糙度Ra值的要求不同，其加工方案也不同。第五章常用加工方案及選擇依據(jù)例1在圖中，兩種零件皆為接盤，且零件的形狀、公稱尺寸、材料（材料為45鋼）及加工數(shù)量等均相同，需要加工的部位都是φ40內(nèi)孔，分析其加工方案。第五章常用加工方案及選擇依據(jù)根據(jù)表5.6可得到二者加工方案如下：圖（a）接盤內(nèi)孔的加工方案可選擇為：鉆（粗鏜）—擴(kuò)；鉆（粗鏜）—半精鏜圖（b）接盤內(nèi)孔的加工方案可選擇為：鉆（粗鏜）—擴(kuò)—鉸；鉆（粗鏜）—半精鏜—精鏜（浮動鏜）；鉆（粗鏜）—半精鏜—磨；鉆（粗鏜）—粗拉1第五章常用加工方案及選擇依據(jù)例2如圖是一根軸，在軸上標(biāo)注有兩個外園，一個是φ35h7，另一個是φ30h7，分析其加工方案。根據(jù)表5.5可得到兩個外圓的加工方案為：粗車—半精車—精車；粗車—半精車—磨

1第五章常用加工方案及選擇依據(jù)5.3.2根據(jù)表面所在零件的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸大小選擇

即便同樣一種表面，由于這個表面所在的零件結(jié)構(gòu)形狀、尺寸大小和所處的位置不同，選擇的加工機(jī)床、夾具和刀具是不同的，因此導(dǎo)致最終的加工方案也不可能一樣。第五章常用加工方案及選擇依據(jù)例1在圖中，圖（a）齒輪1與圖（b）中的齒輪有相同的模數(shù)、齒數(shù)、壓力角，加工精度等級均為8級，其他的技術(shù)要求也相同，如果零件的材料（材料為45鋼）和加工數(shù)量相同，分析齒形的加工方案。第五章常用加工方案及選擇依據(jù)圖（a）齒輪為雙聯(lián)齒輪，且被加工的齒輪為小齒輪，因此，只能用插齒的方法加工。圖（b）齒輪是齒輪和軸為一體的零件，零件的長度比較長，采用插齒的方法進(jìn)行加工比較困難或根本不可能，因此最好采用滾齒的方法加工。第五章常用加工方案及選擇依據(jù)例2在圖中，圖（a）為軸承套，圖（b）為止口套，其上均有φ80的外園，且加工精度和表面粗糙度都相同，如果加工零件的材料（材料均為45鋼）和數(shù)量以及其他技術(shù)要求相同，分析其加工方案。第五章常用加工方案及選擇依據(jù)根據(jù)表5.5可知，這兩個外圓的加工方案均可選擇為:粗車—半精車—精車—金剛石車；粗車—半精車—粗磨—精磨。圖（a）可以采用上述兩種加工方案進(jìn)行加工。圖（b）由于被加工的外圓較短，只能采用粗車—半精車—精車—金剛石車的加工方案。2第五章常用加工方案及選擇依據(jù)例3在圖中，圖（a）為套筒，其上有一個φ15H7的孔需要加工，圖（b）為襯套，其上有一個φ45H7的孔需要加工，兩個加工零件的材料（材料均為40Cr）和加工數(shù)量以及其他技術(shù)要求一樣，分析其加工方案。第五章常用加工方案及選擇依據(jù)根據(jù)表5.6可知，加工這兩個內(nèi)孔的加工方案均可選擇為:鉆（粗鏜）—擴(kuò)—鉸；鉆（粗鏜）—半精鏜—精鏜（浮動鏜）；鉆（粗鏜）—半精鏜—磨；鉆（粗鏜）—粗拉。圖（a）只能采用“鉆—擴(kuò)—鉸”的加工方案進(jìn)行加工。圖（b）由于被加工的內(nèi)孔較大且較短，上面列出的加工方案均可以采用。2第五章常用加工方案及選擇依據(jù)例4在圖中，圖（a）為帶槽滑塊，圖（b）為帶窄縫試件，二者材料均為45鋼，加工數(shù)量相同。試分析這兩種零件上的直槽和窄縫的加工方案。第五章常用加工方案及選擇依據(jù)根據(jù)表5.8可知，加工這兩個槽的加工方案可選擇為：粗銑或粗刨—半精銑或半精刨；粗拉；線切割。圖（a）的槽可采用上述所列方案進(jìn)行加工；圖（b）的縫只能用線切割的方法加工。第五章常用加工方案及選擇依據(jù)5.3.3根據(jù)零件熱處理狀況選擇零件是否熱處理及熱處理的方法，對表面加工方案的選擇有一定的影響。一般常見的熱處理在各加工階段的安排如圖所示。第五章常用加工方案及選擇依據(jù)例1在圖中，圖（a）為襯套，不需要熱處理，圖（b）為鉆套，需要淬火處理。二者材料相同（材料為45鋼），加工數(shù)量相同，試分析兩個零件內(nèi)孔的加工方案。第五章常用加工方案及選擇依據(jù)根據(jù)表5.6可知，內(nèi)孔的加工方案可選擇為：鉆（粗鏜）—擴(kuò)—鉸；鉆（粗鏜）—半精鏜—精鏜（浮動鏜）；鉆（粗鏜）—半精鏜—磨；鉆（粗鏜）—粗拉。圖（a）可選擇上面所列的任意方案進(jìn)行加工；圖（b）零件需要淬火處理，其內(nèi)孔的加工方案只能采用“鉆（粗鏜）—半精鏜—磨”的方案具體方案如下：鉆（粗鏜）—半精鏜—淬火—磨。3第五章常用加工方案及選擇依據(jù)例2在圖中，圖（a）、（b）均為齒輪零件，二者模數(shù)、齒數(shù)、壓力角以及加工精度（均為7級）相同，加工用的材料相同（材料為40Cr），加工數(shù)量也相同。不同的是圖5.9（a）中的齒面不需要熱處理，圖5.9（b）中的齒面需要淬火處理。試分析這兩個零件齒形的加工方案。第五章常用加工方案及選擇依據(jù)根據(jù)表5.10可知，齒形的加工方案可選擇為：插齒，滾齒。圖（a）加工方案可選擇插齒或滾齒；圖（b）加工方案為：插齒—淬火—珩齒或研齒。第五章常用加工方案及選擇依據(jù)5.3.4根據(jù)零件材料的性能選擇

零件材料的性能，尤其是材料的韌性、脆性、導(dǎo)電等性能，對切削加工，特別是對特種加工方法的選用有很大的影響。第五章常用加工方案及選擇依據(jù)例1在圖中，同為法蘭盤零件上的φ30內(nèi)孔，其加工精度和表面粗糙度相同，零件的加工數(shù)量相同，圖（a）零件的材料為45鋼，圖（b）零件的材料為H62，試分析二者的加工方案。第五章常用加工方案及選擇依據(jù)根據(jù)表5.6可知，內(nèi)孔的加工方案可選擇為：鉆（粗鏜）—擴(kuò)—鉸；鉆（粗鏜）—半精鏜—精鏜（浮動鏜）；鉆（粗鏜）—半精鏜—磨；鉆（粗鏜）—粗拉。圖（a）上述加工方案均可采用；圖（b）零件的材料為有色金屬，其加工方案可采用上述除磨以外的任何一種。4第五章常用加工方案及選擇依據(jù)例2如圖所示，現(xiàn)要加工三種零件上的小孔φ0.15㎜，三種零件的材料性能截然不同，其中圖（a）為T10A淬火材料；圖（b）為玻璃材料；圖（c）為尼龍材料。試分析它們的加工方案。第五章常用加工方案及選擇依據(jù)根據(jù)表5.6可知，圖（a）零件的材料可以導(dǎo)電，選用電火花穿孔加工