車工工藝與技能訓(xùn)-圖文-10章

車工工藝與技能訓(xùn)練第10章典型零件車削加工工藝

2010年3月9/30/2024機(jī)電控制技術(shù)目錄10.1工藝文件制定10.2定位基準(zhǔn)的選擇10.3工藝路線擬定典型零件車削加工工藝10.4典型零件車削工藝分析9/30/2024

10.1工藝文件制定10.1.1工藝文件制定概述生產(chǎn)過(guò)程和機(jī)械加工工藝過(guò)程1）生產(chǎn)過(guò)程是將原材料或半成品轉(zhuǎn)變?yōu)槌善返娜窟^(guò)程。2）工藝過(guò)程就是改變生產(chǎn)對(duì)象的形狀、尺寸和相互位置，使其成為成品或半成品的過(guò)程。3）（機(jī)械加工工藝過(guò)程就是用切削的方法直接改變毛坯的形狀、尺寸，使之成為合格的零件的過(guò)程。從廣義上說(shuō)，電加工、超聲波加工、離子束加工等特種加工也是機(jī)械加工工藝過(guò)程的一部分。9/30/20241）工序工序是指一個(gè)（或一組）工人，在一個(gè)工作地對(duì)一個(gè)或同時(shí)對(duì)幾個(gè)工件進(jìn)行加工所連續(xù)完成的那部分工藝過(guò)程。工序是組成工藝過(guò)程的基本單元，也是生產(chǎn)計(jì)劃、成本核算的基本單元。機(jī)械加工工藝過(guò)程組成如圖10-1所示的階梯軸加工。單件小批生產(chǎn)時(shí)，其工藝過(guò)程見(jiàn)表10-1；大批大量生產(chǎn)時(shí)，其工藝過(guò)程見(jiàn)表10-2。圖10-1階梯軸9/30/20242）安裝工件加工前，使其在機(jī)床或夾具中占據(jù)一個(gè)正確而固定位置的過(guò)程稱為安裝。3）工位為了減少安裝次數(shù)，常采用回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、回轉(zhuǎn)夾具或移動(dòng)夾具等多工位夾具，使工件在一次安裝中先后處于幾個(gè)不同的位置進(jìn)行加工。如圖10-2所示為一種利用回轉(zhuǎn)工作臺(tái)在一次安裝中順次完成裝卸工件、鉆孔、擴(kuò)孔和鉸孔四個(gè)工位加工的實(shí)例。圖10-2多工位加工9/30/20244）工步在加工表面、切削刀具和切削用量（不包括背吃刀量）不變的條件下，所連續(xù)完成的那一部分工序稱為工步。為了簡(jiǎn)化工藝文件，對(duì)于在一次安裝中連續(xù)進(jìn)行的若干相同的工步，常看做為一個(gè)工步，可稱為合并工步。對(duì)于如圖10-3所示零件上用一把鉆頭鉆削六個(gè)相同尺寸的孔，就認(rèn)為是一個(gè)工步。為了提高生產(chǎn)率，采用復(fù)合刀具或多刀加工的工步稱為復(fù)合工步，如圖10-4所示。圖10-3包括六個(gè)相同表面加工的工步圖10-4復(fù)合工步9/30/20245）走刀走刀是切削工具在加工表面上切削一次所完成的那部分工藝過(guò)程。一個(gè)工步可以包括一次或幾次走刀。1）生產(chǎn)綱領(lǐng)生產(chǎn)綱領(lǐng)是指企業(yè)在計(jì)劃期內(nèi)應(yīng)當(dāng)生產(chǎn)的產(chǎn)品產(chǎn)量和進(jìn)度計(jì)劃，因計(jì)劃期常常定為一年，所以也稱為年產(chǎn)量。零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)要記入備品和廢品的數(shù)量，計(jì)算公式為（10-1）生產(chǎn)綱領(lǐng)和生產(chǎn)類型9/30/20242）生產(chǎn)類型根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)的大小、產(chǎn)品本身的大小以及結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，產(chǎn)品的制造可分為三種生產(chǎn)類型：?jiǎn)渭a(chǎn)、成批生產(chǎn)和大量生產(chǎn)。不同生產(chǎn)類型的劃分見(jiàn)表10-3。機(jī)械加工工藝規(guī)程1）生產(chǎn)綱領(lǐng)機(jī)械加工工藝規(guī)程（簡(jiǎn)稱為工藝規(guī)程）是規(guī)定產(chǎn)品或零部件機(jī)械加工工藝過(guò)程和操作方法等的工藝文件。1）工藝規(guī)程作用(1)工藝規(guī)程是生產(chǎn)準(zhǔn)備的基本依據(jù)。(2)工藝規(guī)程是車間指導(dǎo)生產(chǎn)的工藝文件。

(3)工藝規(guī)程是新建、擴(kuò)建工廠（車間）的重要技術(shù)文件。(4)工藝規(guī)程是進(jìn)行技術(shù)交流的主要形式。9/30/2024最常用的工藝文件的基本格式如下：（1）機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片。見(jiàn)表10-5（2）機(jī)械加工工序卡片。見(jiàn)表10-6

制訂工藝規(guī)程的步驟如下：（1）分析研究產(chǎn)品的裝配圖和零件圖，了解所加工零件的作用，分析零件的加工要求、結(jié)構(gòu)工藝性，檢驗(yàn)圖樣的完整性。（2）根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)確定生產(chǎn)類型。（3）確定毛坯的種類和尺寸。（4）確定主要表面的加工方法，如孔加工、平面加工、外圓加工等的加工路線。（5）選擇定位基準(zhǔn)，擬定零件加工工藝路線。3）工藝規(guī)程制訂9/30/2024（6）選擇機(jī)床、工藝裝備。（7）計(jì)算加工余量，確定工序尺寸及公差。（8）確定切削用量，估算工時(shí)定額。（9）確定各主要工序的技術(shù)要求及檢驗(yàn)方法。（10）評(píng)價(jià)各種工藝方案，最后選定最佳工藝路線。（11）填寫(xiě)工藝文件。10.1.2零件結(jié)構(gòu)工藝性與毛坯選擇零件結(jié)構(gòu)工藝性零件結(jié)構(gòu)工藝性是指設(shè)計(jì)的零件在滿足使用要求的前提下，制造、維修的可行性和經(jīng)濟(jì)性。功能相同而結(jié)構(gòu)工藝性不同的零件，其制造方法與制造成本往往相差很大。一些零件機(jī)械加工結(jié)構(gòu)工藝性分析的實(shí)例見(jiàn)表10-7。9/30/2024結(jié)構(gòu)的工藝性不好結(jié)構(gòu)的工藝性好說(shuō)明加工面積應(yīng)盡量小，且能保證良好接觸螺孔尺寸應(yīng)一致鉆孔方向應(yīng)一致表10-7零件機(jī)械加工結(jié)構(gòu)工藝性實(shí)例9/30/2024孔與壁的距離應(yīng)適當(dāng)，便于引進(jìn)刀具退刀槽寬度尺寸一致，可減少刀具種類，減少換刀時(shí)間凸臺(tái)高度應(yīng)相同便于采用標(biāo)準(zhǔn)鉆頭鍵槽應(yīng)在同一直線上避免在斜面上鉆孔9/30/2024若插齒沒(méi)有退刀槽，則小齒輪無(wú)法加工增加砂輪越程槽，磨削時(shí)可清根機(jī)械加工中常用的毛坯有以下幾種：（1）鑄件（2）鍛件（3）型材（4）焊接件選擇毛坯時(shí)應(yīng)考慮的因素有以下幾個(gè)方面：（1）零件的材料及力學(xué)性能要求。（2）零件的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸。（3）生產(chǎn)類型。（4）工廠現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)條件。（5）利用新技術(shù)、新工藝、新材料。9/30/2024在零件上用以確定其點(diǎn)、線、面的位置所依據(jù)的點(diǎn)、線、面稱為基準(zhǔn)。根據(jù)功用的不同，可分為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)兩大類。

10.2定位基準(zhǔn)的選擇10.2.1基準(zhǔn)的概念及其分類在零件圖上用以確定其他點(diǎn)、線、面的基準(zhǔn)，稱為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。如圖10-5所示的鉆套，端面A是端面B、C的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)；孔中心線O-O是各外圓與內(nèi)孔的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，也是徑向圓跳動(dòng)、端面圓跳動(dòng)的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。圖10-5鉆套設(shè)計(jì)基準(zhǔn)9/30/2024零件在加工、測(cè)量、裝配等工藝過(guò)程中使用的基準(zhǔn)統(tǒng)稱為工藝基準(zhǔn)。按用途的不同，工藝基準(zhǔn)又可分為裝配基準(zhǔn)、測(cè)量基準(zhǔn)、工序基準(zhǔn)和定位基準(zhǔn)四種。

1）裝配基準(zhǔn);2）測(cè)量基準(zhǔn);3）工序基準(zhǔn);在圖10-5車削鉆套的B、C面的工序中，A面即為工序基準(zhǔn)。4）定位基準(zhǔn)。工藝基準(zhǔn)10.2.2基準(zhǔn)的選擇原則凡是以未經(jīng)過(guò)機(jī)械加工的毛坯表面作為定位基準(zhǔn)的，則稱為粗基準(zhǔn)，粗基準(zhǔn)往往在第一道工序第一次裝夾中使用。如果定位基準(zhǔn)是經(jīng)過(guò)機(jī)械加工的，則稱為精基準(zhǔn)。精基準(zhǔn)和粗基準(zhǔn)的選擇原則是不同的。9/30/2024具體原則有以下幾方面：（1）選擇不加工表面為粗基準(zhǔn)。（2）選擇重要表面為粗基準(zhǔn)。（3）選擇加工余量最小的毛坯表面作為粗基準(zhǔn)。（4）粗基準(zhǔn)應(yīng)避免重復(fù)使用，在同一尺寸方向上通常只允許使用一次。（5）粗基準(zhǔn)應(yīng)選擇光潔、平整、面積大、裝夾穩(wěn)定的表面，這樣可使工件定位可靠，裝夾方便。粗基準(zhǔn)選擇其主要原則如下：（1）基準(zhǔn)重合原則（2）基準(zhǔn)統(tǒng)一原則（3）互為基準(zhǔn)原則（4）自為基準(zhǔn)原則精基準(zhǔn)選擇9/30/2024在選擇零件各表面的加工方法時(shí)，主要應(yīng)從以下幾個(gè)方面來(lái)考慮。零件結(jié)構(gòu)及尺寸主要各種典型表面都有其適應(yīng)的加工方法。而已加工表面的尺寸大小不同，采用的加工方案往往不同。

10.3工藝路線擬定10.3.1加工方法的選擇經(jīng)濟(jì)精度和經(jīng)濟(jì)表面粗糙度任何一種加工方法能獲得的加工精度和表面粗糙度都有一個(gè)相當(dāng)大的范圍，而高精度的獲得一般要以高成本為代價(jià)。不適當(dāng)?shù)母呔纫螅瑫?huì)導(dǎo)致加工成本急劇上升。所謂經(jīng)濟(jì)精度，是指在正常條件下（采用符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備、工藝裝備和標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)等級(jí)的工人，不延長(zhǎng)加工時(shí)間）所能保證的加工精度。9/30/2024加工方法的選擇受工件材料性質(zhì)和熱處理狀況的限制。工件材料性質(zhì)和熱處理狀況生產(chǎn)類型、生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性選擇加工方法一般考慮生產(chǎn)類型，這樣才能保證生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性要求。加工表面特殊要求有些加工表面可能會(huì)有一些特殊要求，如表面切削紋路方向的要求。加工方法與現(xiàn)有條件所選擇的加工方法與本廠現(xiàn)有生產(chǎn)條件相適應(yīng)。9/30/2024從零件的整個(gè)機(jī)械加工工藝過(guò)程來(lái)看，可劃分為粗加工、半精加工、精加工和光整加工四個(gè)階段。粗加工階段:

主要任務(wù)是切除大部分加工余量，應(yīng)使用高生產(chǎn)率的加工方法和設(shè)備。半精加工階段:

要切除粗加工后可能產(chǎn)生的變形和缺陷，并為主要表面的精加工做好準(zhǔn)備。精加工階段:

要保證各主要表面達(dá)到圖紙規(guī)定的質(zhì)量要求，主要由精加工方法、工藝裝備、工人技術(shù)水平來(lái)保證。光整加工階段:主要是為加工質(zhì)量要求特別高。工藝路線劃分加工階段具有以下的目的:1）保證加工質(zhì)量2）合理使用設(shè)備3）便于安排熱處理工序4）及時(shí)發(fā)現(xiàn)毛坯缺陷10.3.2加工階段的劃分9/30/2024工序集中就是將工件的加工集中在少數(shù)幾道工序內(nèi)完成，每道工序的加工內(nèi)容較多，工藝路線短；而工序分散則相反。工序集中特點(diǎn)(1)可以采用高效機(jī)床和工藝裝備，生產(chǎn)率高。(2)工件裝夾次數(shù)減少，易于保證表面間相互位置精度，還能減少工序間的輸量。(3)工序數(shù)目少，可以減少機(jī)床數(shù)量、操作工人數(shù)和生產(chǎn)面積，還可以簡(jiǎn)化生產(chǎn)。(4)如果采用結(jié)構(gòu)復(fù)雜的專用設(shè)備及工藝裝備，則投資巨大，調(diào)整和維修復(fù)雜，生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量大，轉(zhuǎn)換新產(chǎn)品比較費(fèi)時(shí)。10.3.3加工集中程序的確定9/30/2024工序分散特點(diǎn)10.3.4加工順序的安排1）基面先行2）先主后次3）先粗后精4）先面后孔機(jī)械切削加工順序安排(1)機(jī)床設(shè)備及工藝裝備比較簡(jiǎn)單，調(diào)整和維修方便，生產(chǎn)工人易于掌握。(2)可采用最合理的切削用量。(3)設(shè)備數(shù)量多，操作工人多，占用生產(chǎn)面積大。9/30/2024熱處理工序在工藝過(guò)程中的安排是否恰當(dāng)，是影響零件加工質(zhì)量和材料使用性能的重要因素。熱處理的方法、次數(shù)和在工藝過(guò)程中的位置，應(yīng)根據(jù)材料和熱處理的目的而定。（1）為使零件具有較好的切削性能而進(jìn)行的預(yù)先熱處理工序（如正火、退火等），應(yīng)安排在粗加工之前。（2）消除內(nèi)應(yīng)力的熱處理（如時(shí)效處理、退火），一般應(yīng)安排在粗加工后、精加工之前進(jìn)行。（3）為了提高零件的綜合性能而進(jìn)行的熱處理（如調(diào)質(zhì)），應(yīng)安排在粗加工之后半精加工之前進(jìn)行。（4）為了得到高硬度、高耐磨性的表面而進(jìn)行的滲碳、表面淬火等工序，一般應(yīng)安排在半精加工之后、精加工之前進(jìn)行。熱處理工序安排9/30/2024檢驗(yàn)工序是輔助工序中最重要的工序，為了確保零件的加工質(zhì)量，在工藝過(guò)程中合理地安排檢驗(yàn)工序是非常必要的。輔助工序安排

10.4典型零件車削工藝分析10.4.1軸類零件加工工藝分析軸類零件加工概述1）軸類零件功能和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)軸類零件是回轉(zhuǎn)體零件，其長(zhǎng)度大于直徑。主要加工表面通常有內(nèi)外圓柱面、內(nèi)外圓錐面，次要表面有鍵槽、螺紋、退刀槽、橫向孔等。9/30/2024（1）尺寸精度（2）幾何形狀精度（3）相互位置精度（4）表面粗糙度2）軸類零件技術(shù)要求3）軸類零件材料與熱處理一般軸類零件應(yīng)根據(jù)不同的工作情況，選擇不同的材料。4）軸類零件毛坯軸類零件應(yīng)的毛坯常用棒料、斷料和鑄件等毛坯形式。9/30/20241）定位基準(zhǔn)選擇定位基準(zhǔn)的選擇一般遵循以下原則：（1）一般以重要的外圓面作為粗基準(zhǔn)定位，加工出中心孔，再以軸兩端的中心孔為定位精基準(zhǔn)；盡可能做到基準(zhǔn)統(tǒng)一、基準(zhǔn)重合、互為基準(zhǔn)，并實(shí)現(xiàn)一次安裝加工多個(gè)表面。（2）對(duì)于空心的軸類零件，在加工出內(nèi)孔后，可采用帶中心孔的錐堵或錐堵心軸。（3）定位精基準(zhǔn)中心孔應(yīng)在各個(gè)加工階段進(jìn)行修整，目的是提高定位精基準(zhǔn)面的精度和減小錐面的表面粗糙度值。中心孔修整次數(shù)越多，精度越高，并應(yīng)逐次加以提高。軸類零件加工工藝問(wèn)題9/30/2024熱處理工序一般包括以下三個(gè)階段：（1）毛坯熱處理（2）預(yù)備熱處理（3）最終熱處理

2）表面加工方法3）安排熱處理工序（1）軸類零件的外圓表面加工（2）空心軸的深孔（長(zhǎng)徑比大于5的孔）加工（3）螺紋的加工9/30/2024階梯傳動(dòng)軸加工工藝分析如圖10-6所示為減速器中的階梯傳動(dòng)軸簡(jiǎn)圖。根據(jù)對(duì)階梯傳動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、技術(shù)條件的分析，制訂其機(jī)械加工工藝過(guò)程，見(jiàn)表10-11。圖10-6減速器中的階梯傳動(dòng)軸9/30/2024階梯傳動(dòng)軸的的加工工藝過(guò)程分析包括以下幾個(gè)方面：（1）材料、毛坯和熱處理。（2）定位基準(zhǔn)選擇。（3）表面加工方法選擇。（4）加工階段劃分。（5）加工順序安排。軸類零件檢驗(yàn)1）硬度檢驗(yàn)2）表面粗糙度檢驗(yàn)3）尺寸精度檢驗(yàn)4）形狀精度，包括圓度誤差和圓柱度誤差。9/30/20241）套筒類零件功用與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)套筒類零件是指回轉(zhuǎn)體零件中的空心薄壁件，是機(jī)械加工中常見(jiàn)的一種零件，在各類機(jī)器中應(yīng)用很廣，主要起支承或?qū)蜃饔?。常?jiàn)的套筒如圖10-8所示。5）相對(duì)位置精度檢驗(yàn)如圖10-7所示為車床主軸的位置精度檢驗(yàn)簡(jiǎn)圖。圖10-7車床主軸的相對(duì)位置精度檢驗(yàn)1-擋板；2-鋼球；3、4-V形架；5-檢驗(yàn)心棒10.4.2軸類零件加工工藝分析軸類零件功用與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)9/30/2024圖10-8常見(jiàn)的套筒類零件9/30/2024（1）內(nèi)孔技術(shù)要求（2）外圓技術(shù)要求（3）各主要表面間相互位置精度①內(nèi)外圓之間同軸度②端面對(duì)孔軸線垂直度套筒類零件的熱處理方法有滲碳淬火、表面淬火、調(diào)質(zhì)、高溫時(shí)效及滲氮等。2）套筒類零件技術(shù)要求3)套筒類零件材料、毛坯及熱處理1）加工方法選擇套筒類零件加工主要工藝問(wèn)題9/30/2024套筒類零件外圓表面加工多采用車削加工，精密度高時(shí)，采用車削加工；內(nèi)孔加工方法很多，選擇比較復(fù)雜，需要考慮生產(chǎn)批量、零件結(jié)構(gòu)及尺寸、精度和表面質(zhì)量、長(zhǎng)徑比等因素。2）保證套筒類零件表面相互位置精度的方法套筒類零件的定位基準(zhǔn)應(yīng)為內(nèi)外圓中心。為保證各表面間的相互位置精度，通常采用以下方法：（1）在一次裝夾中完成所有內(nèi)外表面及端面的加工。（2）以內(nèi)孔與外圓互為基準(zhǔn)，多次裝夾，反復(fù)加工以提高同軸度。9/30/2024（1）為減小切削力和切削熱的影響，粗、精加工應(yīng)分開(kāi)進(jìn)行，并應(yīng)嚴(yán)格控制精加工的切削用量，以減小零件加工時(shí)的形變。（2）為減小夾緊力的影響，工藝上可以采取以下措施：改變夾緊力的方向，即將徑向夾緊改為軸向夾緊，如采用工藝螺紋來(lái)裝夾工件；當(dāng)需要徑向夾緊時(shí)，應(yīng)盡可能使徑向夾緊力沿圓周均勻分布，如使用過(guò)渡套、彈性薄膜卡盤(pán)、軟爪等夾具夾緊工件。（3）為減小熱處理變形的影響，熱處理工序應(yīng)置于粗加工之后、精加工之前，使熱處理變形在精加工中得以修正。3）防止套筒變形措施如圖10-9所示軸套屬于短套筒。根據(jù)對(duì)軸套的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、技術(shù)要求的分析，制訂機(jī)械加工工藝過(guò)程，見(jiàn)表10-12。長(zhǎng)、短套筒加工工藝分析1)短套筒加工工藝分析9/30/2024圖10-9軸套9/30/2024如圖10-10所示為某液壓缸體的零件圖，它屬于長(zhǎng)套筒。2）長(zhǎng)套筒加工工藝分析圖10-10液壓缸體9/30/2024液壓缸體的加工工藝過(guò)程分析如下：（1）加工方法選擇。外圓為IT6級(jí)，采用粗車、精車。內(nèi)孔加工精度較高，粗加工采用半精鏜，半精加工采用精鏜，精加工采用浮動(dòng)鏜，光整加工采用滾壓。（2）定位基準(zhǔn)選擇。選擇安裝基面Ф82h6外圓作為定位基準(zhǔn)加工內(nèi)孔。（3）安裝方式。為防止缸體壁薄受夾緊力而變形，在鏜內(nèi)孔時(shí)，一端用工藝螺紋旋緊工件，另一端用中心架托住外圓；在最后精車外圓時(shí)，用軟爪夾住一端，另一端以內(nèi)孔定位用大頭頂尖頂住工件；鏜內(nèi)錐孔時(shí)，用軟爪夾住一端，另一端