《金屬加工與實訓-基礎常識（第3版）》 課件 第9章零件生產(chǎn)過程的基礎知識

金屬加工與實訓—基礎常識（第3版）第9章零件生產(chǎn)過程的基礎知識第9章零件生產(chǎn)過程的基礎知識1.了解零件生產(chǎn)過程、生產(chǎn)類型及其工藝特點，能識讀生產(chǎn)工藝卡。2.熟悉典型表面的加工方案和定位基準的選擇方法。3.了解典型工件的加工工藝。學習目標9.1生產(chǎn)過程的基本理論1．生產(chǎn)綱領與生產(chǎn)類型(1)生產(chǎn)綱領

指企業(yè)在計劃期內(nèi)應當生產(chǎn)的產(chǎn)品產(chǎn)量和進度計劃。零件的生產(chǎn)綱領指包括備品和廢品在內(nèi)的零件的生產(chǎn)量。（2）生產(chǎn)類型生產(chǎn)類型是指企業(yè)（或車間、工段、班組、工作地）生產(chǎn)專業(yè)化程度的分類。一般分為單件生產(chǎn)、批量生產(chǎn)及大量生產(chǎn)三種生產(chǎn)類型。9.1生產(chǎn)過程的基本理論2．生產(chǎn)過程與工藝過程（1）

生產(chǎn)過程指將原材料轉(zhuǎn)變?yōu)槌善返娜^程。生產(chǎn)過程包括原材料運輸和保存、生產(chǎn)準備工作、毛坯制造、毛坯加工、熱處理、檢驗、裝配、調(diào)試，以及表面涂層加工和包裝等。

生產(chǎn)過程大致可分為三個階段，即毛坯制造、零件加工和產(chǎn)品裝配。

（2）加工工藝過程所謂“工藝”，就是制造產(chǎn)品的方法，加工工藝過程是生產(chǎn)過程的主要部分，是指生產(chǎn)過程中由零部件毛坯準備開始，到零部件的成品為止的過程。機械加工工藝過程是利用機械加工的方法，直接改變毛坯的形狀、尺寸和表面質(zhì)量，使其轉(zhuǎn)變?yōu)槌善返倪^程。簡稱為工藝過程。它包括毛坯制造工藝過程、熱處理過程、機械加工工藝過程、裝配工藝過程等。9.1生產(chǎn)過程的基本理論生產(chǎn)過程與工藝過程的關系9.1生產(chǎn)過程的基本理論3．工藝過程的組成工藝過程就是由一個或若干個順序排列的工序組成。每個工序又分為若干個安裝、工位、工步、進給，如下圖所示。工藝過程工序1工序2…...安裝1安裝2…...工位1工位2…...工步1工步2…...進給1進給2…...（1）工序一個（或一組）工人，在一個工作地點（或一臺機床上），對一個（或一組）零件連續(xù)加工所完成的那部分工藝過程，稱為工序。9.1生產(chǎn)過程的基本理論劃分工序的主要依據(jù)是工作地是否變動和工作是否連續(xù)。如圖9-3所示階梯軸，當加工數(shù)量較少時，其工序劃分按表9-2進行；

當加工數(shù)量較大時，其工序劃分按表9-3進行。9.1生產(chǎn)過程的基本理論工序號工序內(nèi)容設

備1車端面，鉆中心孔車床2車外圓，切槽和倒角車床3銑鍵槽，去毛刺銑床4磨外圓磨床工序號工序內(nèi)容設

備1兩邊同時銑端面,鉆中心孔銑端面鉆中心孔機床2車一端外圓,切槽和倒角車床3車另一端面,切槽和倒角車床4銑鍵槽銑床5去毛刺鉗工臺6磨外圓磨床表9-3大批量生產(chǎn)的工藝過程表9-2單件小批生產(chǎn)的工藝過程從以上加工軸的工序安排，我們可以看到同一零部件生產(chǎn)數(shù)量不同，加工工藝是不同的。9.1生產(chǎn)過程的基本理論

（2）安裝

使工件在機床或夾具中占有正確位置的過程稱為定位。

工件定位后將其固定不動的過程稱為夾緊。

將工件在機床或夾具中定位、夾緊的過程稱為安裝。在一道工序中，工件可能被安裝一次或多次，才能完成加工。工件在加工中，應盡量減少安裝次數(shù)，因為多一次安裝，就會增加安裝時間，還會增加定位和夾緊誤差。

（3）工位工件在機床上所占據(jù)的每一個待加工位置稱為工位。裝夾工件鉆孔擴孔鉸孔多工位加工9.1生產(chǎn)過程的基本理論

（4）工步在一個工序中，當加工表面不變、切削工具不變、切削用量中的進給量和切削速度不變的情況下所完成的那部分工藝過程稱為工步。

以上三種因素中任一因素改變后，即成為新的工步。一個工序可以只包括一個工步，也可以包括幾個工步。對于那些連續(xù)進行的若干個相同的工步，通常都看作一個工步，見右圖。簡化相同工步的實例為了提高生產(chǎn)率，用幾把刀具或復合刀具同時加工幾個表面，這也可看作一個工步，稱為復合工步。

（5）進給在一個工步中，若所需切去的金屬層很厚，可分為幾次切削，每一次切削，稱為一次進給。如表9-3銑端面、鉆中心孔，每個工位都是用兩把刀具同時銑兩端面或鉆兩端中心孔，它們都是復合工步。9.1生產(chǎn)過程的基本理論4．工藝設備和工藝裝備工藝設備簡稱設備，是完成生產(chǎn)工藝過程的主要生產(chǎn)裝置，如各種機床、加熱爐等。工藝裝備簡稱工裝，是指完成產(chǎn)品制造過程中所用的各種工具的總稱，如刀具、夾具、量具等。5．定位基準的選擇（1）粗基準的選擇原則1）以工件上某些要求余量小而均勻的重要表面為粗基準，如右圖。9.1生產(chǎn)過程的基本理論2）選擇不需加工的表面為粗基準。如圖9-7所示。3）粗基準的選擇應能保證合理分配各加工表面的余量。一般選擇毛坯上余量最小的表面作粗基準，如圖9-8所示。4）作為粗基準的表面，應盡量平整光潔，有一定面積，以使工件定位準確、夾緊可靠。9.1生產(chǎn)過程的基本理論5）粗基準在同一尺寸方向上只能使用一次。如圖9-9所示。9.1生產(chǎn)過程的基本理論（2）精基準的選擇的原則1）基準重合的原則：即選用設計基準作為定位基準。2）基準統(tǒng)一原則：精基準應選擇同一個（或一組）定位基準來加工盡可能多的表面。3）互為基準原則：有些零件采用互為基準反復加工的原則。4）自為基準原則：對于零件上的重要表面的精加工，必須選加工表面本身作為基準。

另外，為保證零件定位準確、夾緊可靠，還應使夾具結(jié)構(gòu)簡單，操作方便。9.2生產(chǎn)工藝卡9.2.1機械加工工藝規(guī)程機械加工工藝規(guī)程是指規(guī)定工件機械加工工藝過程和操作方法等的工藝文件。

常用的機械加工工藝規(guī)程有以下三種形式：工藝過程綜合卡、機械加工工藝卡、機械加工工序卡9.2.2識讀機械加工工藝規(guī)程1.識讀機械加工工藝卡

機械加工工藝卡是以工序為單位，簡要說明工件加工過程的工藝文件。主要用于批量生產(chǎn)管理，作為生產(chǎn)準備、編制生產(chǎn)計劃和組織生產(chǎn)的依據(jù)等。下面以傳動齒輪（圖9-10所示）為例，識讀卡中所反映的內(nèi)容，了解工件的整個加工工藝過程。9.2.2識讀機械加工工藝規(guī)程圖9-10傳動齒輪9.2.2識讀機械加工工藝規(guī)程9.2.2識讀機械加工工藝規(guī)程從表9-4中可以看出，機械加工工藝卡中的內(nèi)容有毛坯的選擇、具體的加工工藝過程、機床和工藝裝備、各工序的工時確定等內(nèi)容。9.2.2識讀機械加工工藝規(guī)程識讀機械加工工藝卡的步驟：

（1）識讀表頭

（2）識讀毛坯信息材料為40Cr，鍛件毛坯。（3）識讀加工工藝過程共14道工序（4）各表面加工方案

9.2.2識讀機械加工工藝規(guī)程

（5）機床和工藝裝備各道工序所使用的設備均為通用機床、通用工量具

（6）工時定額一般根據(jù)各工序余量和工序加工精度要求確定工時定額。2.識讀機械加工工序卡

機械加工工序卡片是針對機械加工工藝過程卡中的某一道工序制訂的，以表9-4傳動齒輪的機械加工藝卡中的第5道工序為例來說明，其工序卡見表9-7所示。在這張卡片上，要畫出工序簡圖，注明該工序每一道工步的內(nèi)容、工藝參數(shù)、操作要求以及工藝裝備等，一般在大量生產(chǎn)和成批生產(chǎn)中應用，主要用來指導工人進行生產(chǎn)。9.2.2識讀機械加工工藝規(guī)程

機械加工工序卡片是針對機械加工工藝過程卡中的某一道工序制訂的，以表9-4傳動齒輪的機械加工藝卡中的第5道工序為例來說明，其工序卡見表9-7所示。9.2.2識讀機械加工工藝規(guī)程（續(xù)）9.2.2識讀機械加工工藝規(guī)程識讀機械加工工序卡片步驟（1）識讀表頭弄清加工工序的內(nèi)容（2）識讀工序簡圖弄清本工序的主要任務及要求，確定定位基準。（3）識讀工步內(nèi)容和要求弄清該工序詳細加工內(nèi)容，共6個工步。（4）識讀設備和工藝裝備弄清加工設備及所用的刀具、工具、量具。（5）識讀工藝參數(shù)弄清工藝裝備及切削用量和進給次數(shù)等內(nèi)容9.3典型表面的加工方法1．外圓面表面加工主要的加工方法是車削和磨削等。表9-8外圓柱面的加工方案序號加工方案公差等級粗糙度Ra值/μm適用范圍1粗車IT11～IT1312.5～50適用于淬火鋼以外的各種金屬2粗車-半精車IT8～IT103.2～6.53粗車-半精車-精車IT7～IT80.8～1.64粗車-半精車-精車-滾壓(或拋光)IT7～IT80.025～0.25粗車-半精車-磨削IT7～IT80.4～0.8主要用于淬火鋼，也可以用于未淬火鋼，不宜加工有色金屬6粗車-半精車-粗磨-精磨IT6～IT70.1～0.47粗車-半精車粗磨-精磨-超精加工IT50.012～0.18粗車-半精車-精車-精細車IT6～IT70.025～0.4主要用于精度高的有色金屬加工9粗車-半精車-粗磨-精磨-超精磨IT50.006～0.025極高精度的外圓加工10粗車-半精車粗磨-精磨-研磨IT50.006～0.19.3典型表面的加工方法2．內(nèi)孔表面的加工主要的加工方法有鉆、擴、鉸、鏜、拉、磨、研磨和珩磨等。表9-9孔的加工方案序號加工方案公差等級粗糙度Ra值/μm適用范圍1鉆IT11～IT1312.5加工未淬火鋼及鑄鐵，也可用于加工有色金屬?？讖叫∮讦?5～φ202鉆-鉸IT8～IT101.6～6.33鉆-粗鉸-精鉸IT7～IT80.8～1.64鉆-擴IT10～IT116.3～12.5加工未淬火鋼及鑄鐵，也可用于加工有色金屬。孔徑大于φ15～φ205鉆-擴-鉸IT8～IT91.6～3.26鉆-擴-粗鉸-精鉸IT70.8～1.67鉆-擴-機鉸-手鉸IT6～IT7

0.2～0.48鉆-擴-拉IT7～IT90.1～1.6大批大量生產(chǎn)9粗鏜(或擴)IT11～IT136.3～12.5除淬火鋼外的各種材料10粗鏜(粗擴)-半精鏜(精擴)-IT9～IT101.6～3.211粗鏜(粗擴)-半精鏜(精擴)-精鏜(鉸)IT7～IT80.8～1.612粗鏜(粗擴)-半精鏜(精擴)-精鏜-浮動鏜刀鏜孔IT6～IT70.4～0.813粗鏜(擴)-半精鏜-磨IT7～IT80.2～0.8主要用于淬火鋼，也可用于未淬火鋼，不宜用于有色金屬14粗鏜(擴)-半精鏜-粗磨-精磨IT6～IT70.1～0.215粗鏜-半精鏜-精鏜-精細鏜IT6～IT70.05～0.4主要用于高精度有色金屬加工16粗鏜-半精鏜-精鏜-珩磨IT6～IT70.025～0.2用于加工精度很高的孔17以研磨代替上述方法的珩磨IT5～IT60.006～0.19.3典型表面的加工方法3．平面的加工主要的加工方法有車、銑、刨、磨等。表9-10平面的加工方案序號加工方案公差等級粗糙度Ra值/μm適用范圍1粗車IT11～IT1312.5～5.0端面2粗車-半精車IT8～IT103.2～6.33粗車-半精車-精車IT7～IT80.8～1.64粗車-半精車-磨削IT6～IT80.2～0.85粗刨(或粗銑)IT11～IT136.3～25一般不淬硬平面(端銑表面粗糙度Ra值較小)6粗刨(或粗銑)-精刨(或精銑)IT8～IT101.6～6.37粗刨(或粗銑)-精刨(或精銑)-刮研IT6～IT70.1～0.8精度高的不淬硬平面8以寬刃刨刀精刨代替上述刮研IT70.2～0.89粗刨(或粗銑)-精刨(或精銑)-磨削IT70.2～0.8精度高的淬硬平面或不淬硬平面10粗刨(或粗銑)-精刨(或精銑)-粗磨-精磨IT6～IT70.025～0.411粗銑-拉IT7～IT90.2～0.8大量生產(chǎn)，較小平面12粗銑-精銑-磨削-研磨IT5以上0.006～0.1高精度平面9.4典型零件的加工工藝9.4.1軸類零件的加工工藝1.軸的結(jié)構(gòu)特點、功能及技術要求軸類零件主要用于傳遞運動和轉(zhuǎn)矩。根據(jù)結(jié)構(gòu)形狀可分為光軸、臺階軸、花健軸、空心軸、曲軸等，如圖9-11所示。其長度大于直徑，主要組成部分有外圓柱面、軸肩、螺紋和溝槽。

軸類零件的主要技術要求有：軸頸、安裝傳動件的外圓、裝配定位用的軸肩等的尺寸精度、形位精度、表面粗糙度。9.4.1軸類零件的加工工藝2.軸類零件的材料、熱處理及毛坯(1)軸類零件的材料及熱處理不重要的軸可采用碳素結(jié)構(gòu)鋼Q235-A、Q255-A等，不需熱處理；

一般的軸可采用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼如35、45、50鋼等；

對于中等精度而轉(zhuǎn)速較高的軸類零件，可選用合金結(jié)構(gòu)鋼40Cr、40MnVB等，并進行調(diào)質(zhì)和表面處理；

對于高轉(zhuǎn)速，重載荷條件下工作的軸，可選用合金結(jié)構(gòu)鋼20Cr、20Mn2B、20CrMnTi等低合金鋼或38CrMoAlA進行調(diào)質(zhì)滲氮處理；

對于形狀復雜的軸，可采用再采用球墨鑄鐵QT600-2、QT1200-1等，并進行正火、調(diào)質(zhì)和等溫處理。(2)軸類零件的毛坯通常用圓鋼和鍛件，臺階軸上各外圓相差較大時，多采用鍛件，以節(jié)省材料；臺階軸上各外圓相差較小時，可直接采用圓鋼。對于某些大型結(jié)構(gòu)復雜的軸，可采用鑄鋼件，曲軸常采用球墨鑄鐵件。3.定位基準的選擇

(1)粗基準的選擇對于實心軸，一般采用外圓表面作為粗基準。(2)精基準的選擇應該選擇兩端的中心孔作為定位基準。9.4.1軸類零件的加工工藝4.工藝路線一般軸類零件的加工工藝路線如圖9-12所示。圖9-12一般軸類零件的加工工藝路線5.軸類零件加工工藝編制實例圖9-13所示齒輪減速箱中一轉(zhuǎn)軸。現(xiàn)以其加工為例，說明在單件小批生產(chǎn)中，一般軸類零件加工工藝過程。9.4.1軸類零件的加工工藝9.4.1軸類零件的加工工藝5.軸類零件加工工藝編制實例(1)零件各主要部分的功用和技術要求

(2)工藝分析可采用如下的加工方案：粗車—凋質(zhì)—半精車—銑鍵槽—磨外圓。(3)基準選擇軸類零件一般選用兩端中心孔作為粗、精加工的定位基準。(4)工藝過程該軸的毛坯選用

38×200型材。在單件小批量生產(chǎn)中，其工藝過程見表9-11。9.4.1軸類零件的加工工藝工序號工序名稱工

序

內(nèi)

容裝夾定位加工設備1車①車一端面，鉆中心孔②車另一端面，鉆中心孔，保證總長198.5自定心卡盤車床2車①粗車一端外圓分別至

37×110,

32×36②調(diào)頭車另一端外圓，分別至

32×38，

26×49一夾一頂車床3熱調(diào)質(zhì)處理235HBW

4鉗研修中心孔

鉆床5車①半精車小端外圓分別為

35，

24.3×50，

30.3×38②割槽3×0.3③倒角C1雙頂尖裝夾車床6車調(diào)頭①車另一端外圓為

30.3×37，保證

35外圓長度為73②割槽3×0.3③倒角C1雙頂尖裝夾車床7銑銑鍵槽分別至8×26.2，8×20.2雙頂尖裝夾立式銑床8磨①粗磨一端外圓至

24.6和

30.6②精磨該端分別至

24和

30雙頂尖裝夾磨床9磨①調(diào)頭粗磨一端外圓至

30.06②精磨該端外圓至

30雙頂尖裝夾磨床10檢按圖紙要求檢測

表9-11單件小批生產(chǎn)軸的加工工藝過程9.4.2盤套類零件的加工工藝1.盤套類零件的結(jié)構(gòu)特點和技術要求圖9-14中所示的齒輪、端蓋、透蓋和鎖緊螺母等均為盤套類零件，在機器中用得最多。

盤套類零件一般由內(nèi)孔、外圓、端面和溝槽等組成，其中孔和外圓為主要加工表面。

其位置精度可能有外圓對內(nèi)孔軸線的徑向跳動(或同軸度)或端面對內(nèi)孔軸線的端面圓跳動(或垂直度)等要求。圖9-14盤套類零件舉例9.4.2盤套類零件的加工工藝2.盤套類零件的材料、熱處理及毛坯盤套類零件用途不同，所用的材料也不同。常用的材料有鋼、鑄鐵、青銅和黃銅等。

直徑較小的盤套類零件一般選擇圓鋼、銅棒或?qū)嵭蔫T件作毛坯；直徑較大的常用帶孔的鍛件或鑄件作毛坯。

大批量生產(chǎn)的軸套零件還可采用粉末冶金件、無縫鋼管等。3.定位基準的選擇

(1)粗基準的選擇盤套類零件一般都選擇外圓表面作粗基準，因為多數(shù)中小盤套類零件選用實心毛坯或雖有鑄出或鍛出的孔，但孔徑小或余量不均，不能用來作粗基準。

(2)精基準的選擇精基準的選擇主要是考慮如何保證內(nèi)外圓的同軸度。

盤套類零件一般都選擇內(nèi)孔作為精基準，有時也以外圓為精基準。9.4.2盤套類零件的加工工藝4.工藝路線盤套類零件的基本工藝路線如圖9-15所示。9.4.2盤套類零件的加工工藝5.套類零件加工工藝編制實例(1）零件各主要部分的功用和技術要求1)圖9-16軸承套中，

44±0.015mm外圓主要與軸承座內(nèi)孔相配合，它的尺寸精度為IT7，表面粗糙度Ra值為1.6μm2)內(nèi)孔

30H7主要與傳動軸相配合，它的尺寸精度為IT7，表面粗糙度Ra值為1.6μm；兩端端面的表面粗糙度Ra值為1.6μm；3)外圓

44±0.015mm對

30H7孔的同軸度公差為0.02mm，可保證軸承在傳動中的平穩(wěn)性；軸承套的左端面還規(guī)定了對

30H7孔軸線的垂直度公差為0.02mm。4)工件材料選用HT200，批量生產(chǎn)。9.4.2盤套類零件的加工工藝（2）工藝分析（3）軸承套加工工藝過程工序號工序名稱工

序

內(nèi)

容裝夾定位1備料棒料，按4件合一加工下料

2鉆中心孔①車一端面，鉆中心孔②車另一端面，鉆中心孔自定心卡盤3粗車車

60×12.5，車

44外圓至

45，車退刀槽3×2.5，取總長50.5，車分割槽

29×3，兩端面倒角1.5×45o。4件同時加工，尺寸均相等一夾一頂4鉆孔鉆

30H7孔至

29三爪夾

30mm外圓5車、鉸①車端面，取總長50至尺寸②鏜

30H7內(nèi)孔至

③鉸

30H7孔至尺寸④孔兩端倒角開縫套夾

45外圓6精車車

44外圓至尺寸以

30H7孔裝心軸7檢檢驗

9.4.3支架箱體類零件的加工工藝1.支架箱體類零件的結(jié)構(gòu)特點和技術要求支架箱體類零件用以支承和組裝軸系零件，并使各零件之間保證正確的位置關系，以滿足機器的工作性能要求。圖9-17中a、b是常見的軸承架，c是減速箱箱體。

箱體的結(jié)構(gòu)較復雜，內(nèi)部呈腔形，有互相平行或垂直的孔系，這些孔大多是為安裝軸承的支承孔。

箱體的底平面(有的是側(cè)平面或上平面)是裝配基準，也是加工過程中的定位基準。

支架的結(jié)構(gòu)與箱體類似，它上面也有安裝軸承的支承孔(有的孔本身就起滑動軸承的作用)，底面一般也是裝配基準和定位基準。支架比箱體簡單，可看成是箱體的一部分。9.4.3支架箱體類零件的加工工藝2.支架箱體類零件的材料、熱處理及毛坯選擇

支架箱體類零件的毛坯通常采用灰鑄鐵HT150、HT200、HT350等。用得較多的是HT200。

有時為了減輕質(zhì)量，用非鐵金屬合金鑄造箱體。在單件小批生產(chǎn)中也可用焊接件。

為了消除應力，應進行退火或時效處理。對精度要求高和容易變形的支架箱體類工件，在粗加工后還應進行退火或時效處理。3.定位基準的選擇(1)粗基準的選擇

一般采用重要的孔(如軸承孔)為主要粗基準。(2)精基準的選擇

精基準的選擇盡可能采用統(tǒng)一的精基準。一般選用箱體底面，或底面與底面上的兩個定位銷孔(即一面兩銷)作為精基準。4.加工工藝路線支架箱體類零件擬訂加工工藝路線時一般應遵循的原則：(1)先孔后面。(2)粗、精加工分開。(3)工序盡可能集中。9.4.3支架箱體類零件的加工工藝根據(jù)以上原則，在單件小批生產(chǎn)中，支架箱體類零件的主要加工工藝過程如圖9-18所示。至于次要表面的加工，可根據(jù)具體情況穿插進行。圖9-18支架箱體類零件的主要加工工藝過程5.方箱體的加工工藝編制實例(1)箱體零件的功用、結(jié)構(gòu)及技術要求1）功用、結(jié)構(gòu)2）技術要求9.4.3支架箱體類零件的加工工藝9.4.3支架箱體類零件的加工工藝(2)工件材料和毛坯選擇1）工件材料

方箱體組合件的材料選用普通灰鑄鐵HT200。2）毛坯

方箱體組合件的毛坯常選用鑄件，鑄造后應進行退火處理，以便消除鑄造時的內(nèi)應力，改善切削性能。(3)選擇定位基準

圖9-19所示的方箱體，在使用時，方箱體上的基準面A、B、C要作為測量基準和定位基準。

從技術要求上看，方箱體的四周平面都有平行度或垂直度要求，對螺紋連接、銷孔的要求不高，困此選擇方箱體的各個表面作為精、精加工的定位基準。(4)工藝分