第4章 工艺规程设计 v4.1 机械加工工艺规程设计 v4.1.1 零件图的审查 v4.1.2 毛坯的确定 v4.1.3 定位基准的选择 v4.1.4 加工工艺路线的制定 v4.2 数控加工工艺设计v4.2.1 数控加工的基本过程v4.2.2 数控加工工艺设计的主要内容v4.2.3 数控加工程序编制v4.2.4 数控加工工艺文件编制4.1 机械加工工艺规程设计v4.1.1 零件图的审查v1分析零件图v(1) 检查零件图的完整性和正确性v检查内容：v检查零件视图是否正确、足够，v表达是否直观、清楚，v绘制是否符合国家标准，v尺寸、公差以及技术要求的标注是否齐全、 合理等。 v(2) 零件的技术要求分析v包括内容：v加工表面的尺寸精度；主要加工表面的形状精 度；主要加工表面之间的相互位置精度；加工 表面的粗糙度以及表面质量方面的其它要求； 热处理要求；其它要求(如动平衡、未注圆角 或倒角、去毛刺、毛坯要求等)。 要注意分析 这些要求在保证使用性能的前提下是否经济合 理，在现有生产条件下能否实现。特别要分析 主要表面的技术要求 v(3) 零件的材料分析v分析所提供的毛坯材质本身的机械性能和 热处理状态，毛坯的铸造品质和被加工部 位的材料硬度，是否有白口、夹砂、疏松 等。判断其加工的难易程度，为选择刀具 材料和切削用量提供依据 v(4) 合理的标注尺寸v零件图上的重要尺寸应直接标注，而且在加 工时应尽量使工艺基准与设计基准重合， 并 符合尺寸链最短的原则 图av零件图上标注的尺寸应便于测量，不要从轴 线、中心线、假想平面等难以测量的基准 标注 尺寸。 图bv零件图上的尺寸不应标注成封闭式，以免产 生矛盾。 图cv零件上非配合的自由尺寸，应按加工顺序尽 量从工艺基准注出。 图v 零件上各非加工表面的位置尺寸应直接标注 ，而非加工面与加工面之间只能有一个联系尺 寸。 图v2 零件的结构工艺性分析 v、概念：零件的结构工艺性是指在满足使用性能 的前提下，是否能以较高的生产率和最低的成本方 便地加工出来的特性。v、零件的结构工艺性分析应考虑几方面： v(1) 有利于达到所要求的加工质量v合理确定零件的加工精度与表面质量v保证位置精度的可能性 图v(2) 有利于减少加工劳动量 v尽量减少不必要的加工面积 图 v尽量避免或简化内表面的加工 图 v(3) 有利于提高劳动生产率 （转下页） v(3)有利于提高劳动生产率v零件的有关尺寸应力求一致，并能用标准 刀具加工。 图v减少零件的安装次数 图v零件的结构应便于加工 图v避免在斜面上钻孔和钻头单刃切削 图 v便于多刀或多件加工 图4.1.2 毛坯的确定v1毛坯的种类 v(1) 铸件v铸件适用于形状较复杂的零件毛坯。其铸造 方法有砂型铸造、精密铸造、金属型铸造、 压力铸造等。 v(2) 锻件v锻件适用于强度要求高、形状比较简单的零 件毛坯。其锻造方法有自由锻和模锻两种。 v(3) 型材v型材有热轧和冷拉两种。热轧适用于尺寸较大 、精度较低的毛坯；冷拉适用于尺寸较小、精 度较高的毛坯。v(4) 焊接件v焊接件是根据需要将型材或钢板等焊接而成的 毛坯件 v(5) 冷冲压件v冷冲压件毛坯可以非常接近成品要求，在小型 机械、仪表、轻工电子产品方面应用广泛。 v2毛坯选择时应考虑的因素v(1) 零件的材料及机械性能要求 v零件材料的工艺特性和力学性能大致决定了毛 坯的种类。 v(2) 零件的结构形状与外形尺寸v(3) 生产纲领的大小v(4) 现有生产条件v(5) 充分利用新工艺、新材料v为节约材料和能源，提高机械加工生产率，应 充分考虑精密铸造、精锻、冷轧、冷挤压、粉 末冶金、异型钢材及工程塑料等在机械中的应 用 4.1.3 定位基准的选择应采用同一组基准 定位加工零件上尽 可能多的表面，就 是基准统一原则。 当对工件上两个相 互位置精度要求很 高的表面进行加工 时，需要用两个表 面互相作为基准， 反复进行加工，以 保证位置精度要求v定位基准的选择原则：v应先精基准，再粗基准。 v1精基准的选择原则v(1) 基准重合原则 概念 图v(2) 基准统一原则 概念 v(3) 自为基准原则 概念及图v(4) 互为基准原则 概念v(5) 便于装夹原则v2粗基准选择原则v(1) 选择重要表面为粗基准 图v(2) 选择不加工表面为粗基准 图v(3) 选择加工余量最小的表面为粗基准 v(4) 选择较为平整光洁、加工面积较大的表面为 粗基准 v(5) 粗基准在同一尺寸方向上只能使用一次 重要表面一般是 工件上加工精度 以及表面质量要 求较高的表面 v3定位基准选择示例v例4-1 右下图所示为车床进刀轴架零件，若 已知其工艺过程为： v(1)划线；v(2)粗精刨底面和凸台； v(3)粗精镗32H7孔；v(4)钻、扩、铰l 6H9孔。v试选择各工序的定位基准并确定各限制几个 自由度。 车床进刀轴架 v解：第一道工序划线。当毛坯误差较大时， 采用划线的方法能同时兼顾到几个不加工面 对加工面的位置要求。选择不加工面R22 外圆和R15外圆为粗基准，同时兼顾不加 工的上平面与底面距离18的要求，划出底 面和凸台的加工线。 v第二道工序按划线找正，刨底面和凸台。 v第三道工序粗精镗32H7孔。加工要求为尺 寸320.1、60.1及凸台侧面K的平行度 0.03。根据基准重合的原则选择底面和凸 台为定位基准，底面限制三个自由度，凸台 限制两个自由度，无基准不重合误差。 v第四道工序钻、扩、铰16H9孔。除孔本身的精度 要求外，本工序应保证的位置要求为尺寸40.1 、510.1及两孔的平行度要求0.02。根据精基 准选择原则，可以有三种不同的方案： v(1)底面限制三个自由度，K面限制两个自由度v(2)32H7孔限制四个自由度，底面限制一个自由 度 v(3)底面限制三个自由度，32H7孔限制两个自由 度 v此方案可将工件套在一个长的菱形销上来实现，对 于三个设计要求均为基准重合，唯32H7孔对于底 面的平行度误差将会影响两孔在垂直平面内的平行 度，应当在镗32H7孔时加以限制。v概念：零件机械加工的工艺路线是指零件生产过 程中，由毛坯到成品所经过的工序先后顺序。 v拟定工艺路线的基本过程图 v1表面加工方法的选择v、概念：表面加工方法的选择就是为零件上每 一个有质量要求的表面选择一套合理的加工方法 v、考虑下列因素： v(1) 工件材料的性质 v(2) 工件的结构和尺寸 v(3) 生产类型 v(4) 具体生产条件 4.1.4 加工工艺路线的制定v2加工阶段的划分 v (1) 粗加工阶段主要任务是切除各表面上 的大部分余量，其关键问题是提高生产率。v (2) 半精加工阶段完成次要表面的加工， 并为主要表面的精加工做准备。v (3) 精加工阶段保证各主要表面达到图样 要求，其主要问题是如何保证加工质量。v (4) 光整加工阶段对于表面粗糙度要求很 细和尺寸精度要求很高的表面，还需要进行光 整加工阶段。目的 加工方法 提高表面质量，一 般不能用于提高形 状精度和位置精度金刚车(镗)、研磨、珩磨 、超精加工、镜面磨、抛 光及无屑加工等v划分加工阶段的原因：v(1) 保证加工质量 v(2) 合理使用设备 v (3) 便于安排热处理工序，使冷热加工工序配 合的更好 v(4)有利于及早发现毛坯的缺陷(如铸件的砂眼 气孔等) v应当指出：加工阶段的划分不是绝对的，必须 根据工件的加工精度要求和工件的刚性来决定 。 v3加工顺序的安排v(1) 切削加工顺序的安排v先粗后精 v先主后次 v先面后孔 v基面先行 v(2) 热处理工序的安排 消除组织的不均匀 ，细化晶粒，改善 金属的加工性能 消除内应 力、减少 工件变形 消除内应力、改善加 工性能并能获得较好 的综合力学性能 提高零件的 硬度和耐磨 性 目的退火与正火目的 时效处理 调质 淬火 、渗碳淬火和渗氮 目的 目的v(3) 辅助工序的安排v 检验工序是主要的辅助工序v需要检验的地方 v其它辅助工序有：v每道工序由 操作者自行 检验 在粗加工之 后，精加 工之前， 零件转换 车间时 重要工 序之后 全部加工 完毕、进 库之前 表面强化去毛刺倒棱清洗防锈v4工序的集中与分散v(1) 工序集中 v 、概念：v是将零件的加工集中在少数几道工序中完成，每道 工序加工内容多，工艺路线短。 v、特点： v可以采用高效机床和工艺装备，生产率高； v减少了设备数量以及操作工人人数和占地面积， 节省人力、物力； v减少了工件安装次数，利于保证表面间的位置精 度； v采用的工装设备结构复杂，调整维修较困难，生 产准备工作量大。 v(2) 工序分散 v概念：v工序分散就是将零件的加工分散到很多道工序内 完成，每道工序加工的内容少，工艺路线很长。v特点： v设备和工艺装备比较简单，便于调整，容易适 应产品的变换； v对工人的技术要求较低；v可以采用最合理的切削用量，减少机动时间；v所需设备和工艺装备的数目多，操作工人多， 占地面积大。v工序集中或分散的程度 分析：v考虑的因素：主要取决于生产规模、零件的结构 特点和技术要求，有时，还要考虑各工序生产节 拍的一致性 v具体分析：一般情况下，单件小批生产时，只能 工序集中 大批大量生产时，既可以采用多刀、多 轴等高效、自动机床，将工序集中，也可以将工 序分散后组织流水生产。 对于重型零件，为了减 少工件装卸和运输的劳动量，工序应适当集中； 对于刚性差且精度高的精密工件，则工序应适当 分散。 v发展趋势：倾向于采用工序集中的方法来组织生 产。 4.2 数控加工工艺设计v4.2.1 数控加工的基本过程v概念：v数控加工：就是泛指在数控机床上进行零件加 工的工艺过程。 v数控机床：是一种用计算机来控制的机床v数控系统：用来控制机床的计算机，不管是专 用计算机、还是通用计算机都是。v数控系统的指令是由程序员根据工件的材质、 加工要求、机床的特性和系统所规定的指令格 式(数控语言或符号)编制的。 v编程：就是把被加工零件的工艺过程、工艺参数 、运动要求用数字指令形式(数控语言)记录在介 质上，并输入数控系统。 v数控加工程序编制方法分类：v手工(人工)编程和自动编程之分。v概念：v手工编程：程序的全部内容是由人工按数控系统 所规定的指令格式编写的。v自动编程：即计算机编程可分为以语言和绘画为 基础的自动编程方法。v数控机床加工过程框图 v数控加工工艺的内容： v(1) 选择并确定进行数控加工的零件及内容；v(2) 对零件图纸进行数控加工的工艺分析；v(3) 数控加工的工艺设计；v(4) 对零件图纸的数学处理；v(5) 编写加工程序单；v(6) 按程序单制作控制介质；v(7) 程序的校验与修改；v(8) 首件试加工与现场问题处理；v(9) 数控加工工艺文件的定型与归档。4.2.2 数控加工工艺设计的主要内容v1数控加工内容的选择v、选择原则及内容：v(1) 普通机床无法加工的内容应作为优先选择内容 。v(2) 普通机床难加工，质量也难以保证的内容应作 为重点选择内容。v(3) 普通机床加工效率低，工人手工操作劳动强度 大的内容，