1、 宁波大学答题纸（2013 2014 学年第 2 学期）课号： 课程名称： 改卷教师： 学号： 116040166 姓 名： 潘小琼 得 分： 一. 毛坯的选择 毛坯的确定，不仅影响毛坯制造的经济性，而且影响机械加工的经济性。所以在确定毛坯时，既要考虑热加工方面的因素，也要兼顾冷加工方面的要求，以便从确定毛坯这一环节中，降低零件的制造成本。 1. 机械加工中常用毛坯的种类 毛坯的种类很多，同一种毛坯又有多种制造方法，机械制造中常用的毛坯有以下几种：(1)铸件 (2)锻件 (3)型材 (4)焊接件 除此之外，还有冲压件、冷挤压件、粉末冶金等其它毛坯。 2. 毛坯种类选择中应注意的问题 (1)零件
2、材料及其力学性能 (2)零件的结构形状与外形尺寸 (3)生产类型 (4)现有生产条件 (5)充分考虑利用新工艺、新技术和新材料 3. 毛坯形状和尺寸的确定 毛坯形状和尺寸，基本上取决于零件形状和尺寸。零件和毛坯的主要差别，在于在零件需要加工的表面上，加上一定的机械加工余量，即毛坯加工余量。毛坯制造时，同样会产生误差，毛坯制造的尺寸公差称为毛坯公差。毛坯加工余量和公差的大小，直接影响机械加工的劳动量和原材料的消耗，从而影响产品的制造成本。所以现代机械制造的发展趋势之一，便是通过毛坯精化，使毛坯的形状和尺寸尽量和零件一致，力求作到少、无切削加工。毛坯加工余量和公差的大小，与毛坯的制造方法有关，生产
3、中可参考有关工艺手册或有关企业、行业标准来确定。 在确定了毛坯加工余量以后，毛坯的形状和尺寸，除了将毛坯加工余量附加在零件相应的加工表面上外，还要考虑毛坯制造、机械加工和热处理等多方面工艺因素的影响。下面仅从机械加工工艺的角度，分析确定毛坯的形状和尺寸时应考虑的问题。 (1)工艺搭子的设置 (2)整体毛坯的采用 (3)合件毛坯的采用 为了便于加工过程中的装夹，对于一些形状比较规则的小形零件，如 T 形键、扁螺母、小隔套等，应将多件合成一个毛坯，待加工到一定阶段后或者大多数表面加工完毕后，再加工成单件。 图 A 为 T815 汽车上的一个扁螺母。毛坯取一长六方钢 .图 B 为T209 吊环毛坯图
4、.A B二. 工艺路线的拟订 工艺路线的拟订是制订工艺规程的关键，它制订的是否合理，直接影响到工艺规程的合理性、科学性和经济性。工艺路线拟订的主要任务是选择各个表面的加工方法和加工方案、确定各个表面的加工顺序以及工序集中与分散的程度、合理选用机床和刀具、确定所用夹具的大致结构等。关于工艺路线的拟订，经过长期的生产实践已总结出一些带有普遍性的工艺设计原则，但在具体拟订时，特别要注意根据生产实际灵活应用。 1. 表面加工方案的选择 (1)各种加工方法所能达到的经济精度及表面粗糙度 (2)选择表面加工方案时考虑的因素 选择表面加工方案，一般是根据经验或查表来确定，再结合实际情况或工艺试验进行修改。表
5、面加工方案的选择，应同时满足加工质量、生产率和经济性等方面的要求，具体选择时应考虑以下几方面的因素： 1）选择能获得相应经济精度的加工方法2）零件材料的可加工性能 3）工件的结构形状和尺寸大小4）生产类型 5）现有生产条件 充分利用现有设备和工艺手段，发挥工人的创造性，挖掘企业潜力，创造经济效益。 2. 加工阶段的划分 (1)划分方法 零件的加工质量要求较高时，都应划分加工阶段。一般划分为粗加工、半精加工和精加工三个阶段。如果零件要求的精度特别高，表面粗糙度很细时，还应増加光整加工和超精密加工阶段。各加工阶段的主要任务是： 1) 粗加工阶段 2) 半精加工阶段3) 精加工阶段 4) 光整加工阶
6、段(2)划分加工阶段的原因 1) 保证加工质量的需要2) 合理使用机床设备的需要3) 及时发现毛坯缺陷4) 便于安排热处理 在零件工艺路线拟订时，一般应遵守划分加工阶段这一原则，但具体应用时还要根据零件的情况灵活处理，例如对于精度和表面质量要求较低而工件刚性足够，毛坯精度较高，加工余量小的工件，可不划分加工阶段。又如对一些刚性好的重型零件，由于装夹吊运很费时，也往往不划分加工阶段而在一次安装中完成粗精加工。 还需指出的是，将工艺过程划分成几个加工阶段是对整个加工过程而言的，不能单纯从某一表面的加工或某一工序的性质来判断。例如工件的定位基准，在半精加工阶段甚至在粗加工阶段就需要加工得很准确，而在
7、精加工阶段中安排某些钻孔之类的粗加工工序也是常有的。 三. 工序的划分 工序集中就是零件的加工集中在少数工序内完成，而每一道工序的加工内容却比较多；工序分散则相反，整个工艺过程中工序数量多，而每一道工序的加工内容则比较少。 1.工序集中的特点 有利于采用高生产率的专用设备和工艺装备，如采用多刀多刃、多轴机床、数控机床和加工中心等，从而大大提高生产率。 减少了工序数目，缩短了工艺路线，从而简化了生产计划和生产组织工作。 减少了设备数量，相应地减少了操作工人和生产面积。 减少了工件安装次数，不仅缩短了辅助时间，而且在一次安装下能加工较多的表面，也易于保证这些表面的相对位置精度。 专用设备和工艺装置
8、复杂，生产准备工作和投资都比较大，尤其是转换新产品比较困难。 2.工序分散的特点 设备和工艺装备结构都比较简单，调整方便，对工人的技术水平要求低。 可采用最有利的切削用量，减少机动时间。 容易适应生产产品的变换。 设备数量多，操作工人多，占用生产面积大。 工序集中和工序分散各有特点；在拟订工艺路线时，工序是集中还是分散，即工序数量是多还是少，主要取决于生产规模和零件的结构特点及技术要求。在一般情况下，单件小批生产时，多将工序集中。大批量生产时，既可采用多刀、多轴等高效率机床将工序集中，也可将工序分散后组织流水线生产；目前的发展趋势是倾向于工序集中。 四 工序顺序的安排 (1) 机械加工工序的安
9、排 1）基准先行2）先粗后精3）先主后次 4）先面后孔 (2)热处理工序的安排 热处理可用来提高材料的力学性能，改善工件材料的加工性能和消除内应力，其安排主要是根据工件的材料和热处理目的来进行。热处理工艺可分为两大类：预备热处理和最终热处理。 1) 预备热处理 退火和正火。 时效处理。 调质。 2) 最终热处理 最终热处理的目的是提高硬度、耐磨性和强度等力学性能。 淬火。 渗碳淬火。 渗氮处理。(3)检验工序的安排 检验工序一般安排在粗加工后，精加工前；送往外车间前后；重要工序和工时长的工序前后；零件加工结束后，入库前。 (4)其它工序的安排 1）表面强化工序 如滚压、喷丸处理等，一般安排在工
10、艺过程的最后。 2）表面处理工序 如发蓝、电镀等一般安排在工艺过程的最后。 3）探伤工序 如 X 射线检查、超声波探伤等多用于零件内部质量的检查，一般安排在工艺过程的开始。磁力探伤、荧光检验等主要用于零件表面质量的检验，通常安排在该表面加工结束以后。 4）平衡工序 包括动、静平衡，一般安排在精加工以后。 在安排零件的工艺过程中，不要忽视去毛刺、倒棱和清洗等辅助工序。在铣键槽、齿面倒角等工序后应安排去毛刺工序。零件在装配前都应安排清洗工序，特别在研磨等光整加工工序之后，更应注意进行清洗工序，以防止残余的磨料嵌入工件表面，加剧零件在使用中的磨损。 五. 加工余量的确定 1. 加工余量的概念及其影响
11、因素 在选择了毛坯，拟订出加工工艺路线之后，就需确定加工余量，计算各工序的工序尺寸。加工余量大小与加工成本有密切关系，加工余量过大不仅浪费材料，而且增加切削工时，增大刀具和机床的磨损，从而增加成本；加工余量过小，会使前一道工序的缺陷得不到纠正，造成废品，从而也使成本增加，因此，合理地确定加工余量，对提高加工质量和降低成本都有十分重要的意义。 (1)加工余量的概念 在机械加工过程中从加工表面切除的金属层厚度称为加工余量。加工余量分为工序余量和加工总余量。 工序余量是指为完成某一道工序所必须切除的金属层厚度，即相邻两工序的工序尺寸之差。 加工总余量是指由毛坯变为成品的过程中，在某加工表面上所切除的
12、金属层总厚度，即毛坯尺寸与零件图设计尺寸之差。 (2)确定加工余量应考虑的因素 为切除前工序在加工时留下的各种缺陷和误差的金属层，又考虑到本工序可能产生的安装误差而不致使工件报废，必须保证一定数值的最小工序余量。为了合理确定加工余量，首先必须了解影响加工余量的因素。影响加工余量的主要因素有： 1) 前工序的尺寸公差2) 前工序的形状和位置公差 3) 前工序的表面粗糙度和表面缺陷4)本工序的安装误差 2. 确定加工余量的方法 确定加工余量的方法有 3 种：分析计算法、经验估算法和查表修正法。 (1)分析计算法 (2)经验估算法 (3)查表修正法 六. 典型的零件加工工艺过程1. 轴类零件加工分析
13、 1)轴类零件加工的工艺路线 1)基本加工路线 外圆加工的方法很多，基本加工路线可归纳为四条。 粗车 半精车精车 对于一般常用材料，这是外圆表面加工采用的最主要的工艺路线。 粗车 半精车粗磨精磨 对于黑色金属材料，精度要求高和表面粗糙度值要求较小、零件需要淬硬时，其后续工序只能用磨削而采用的加工路线。 粗车 半精车精车金刚石车 对于有色金属，用磨削加工通常不易得到所要求的表面粗糙度，因为有色金属一般比较软，容易堵塞沙粒间的空隙，因此其最终工序多用精车和金刚石车。 粗车 半精粗磨精磨光整加工 对于黑色金属材料的淬硬零件，精度要求高和表面粗糙度值要求很小，常用此加工路线。 2)典型加工工艺路线 轴
14、类零件的主要加工表面是外圆表面，也还有常见的特特形表面，因此针对各种精度等级和表面粗糙度要求，按经济精度选择加工方法。 对普通精度的轴类零件加工，其典型的工艺路线如下： 毛坯及其热处理预加工车削外圆铣键槽（花键槽、沟槽）热处理磨削终检。 (1)轴类零件的预加工 轴类零件的预加工是指加工的准备工序，即车削外圆之前的工艺。 校直 毛坯在制造、运输和保管过程中，常会发生弯曲变形，为保证加工余量的均匀及装夹可靠，一般冷态下在各种压力机或校值机上进行校值， (2) 轴类零件加工的定位基准和装夹 1）以工件的中心孔定位 在轴的加工中，零件各外圆表面，锥孔、螺纹表面的同轴度，端面对旋转轴线的垂直度是其相互位
15、置精度的主要项目，这些表面的设计基准一般都是轴的中心线，若用两中心孔定位，符合基准重合的原则。中心孔不仅是车削时的定为基准，也是其它加工工序的定位基准和检验基准，又符合基准统一原则。当采用两中心孔定位时，还能够最大限度地在一次装夹中加工出多个外圆和端面。 2）以外圆和中心孔作为定位基准（一夹一顶） 用两中心孔定位虽然定心精度高，但刚性差，尤其是加工较重的工件时不够稳固，切削用量也不能太大。粗加工时，为了提高零件的刚度，可采用轴的外圆表面和一中心孔作为定位基准来加工。这种定位方法能承受较大的切削力矩，是轴类零件最常见的一种定位方法。 3）以两外圆表面作为定位基准 在加工空心轴的内孔时， （例如：
16、机床上莫氏锥度的内孔加工） ，不能采用中心孔作为定位基准，可用轴的两外圆表面作为定位基准。当工件是机床主轴时，常以两支撑轴颈（装配基准）为定位基准，可保证锥孔相对支撑轴颈的同轴度要求，消除基准不重合而引起的误差。 4）以带有中心孔的锥堵作为定位基准 在加工空心轴的外圆表面时，往往还采用代中心孔的锥堵或锥套心轴作为定位基准。 锥堵或锥套心轴应具有较高的精度，锥堵和锥套心轴上的心孔即是其本身制造的定位基准，又是空心轴外圆精加工的基准。因此必须保证锥堵或锥套心轴上锥面与中心孔有较高的同轴度。在装夹中应尽量减少锥堵的安装此书，减少重复安装误差。实际生产中，锥堵安装后，中途加工一般不得拆下和更换，直至加工完毕。 图 10.1 锥堵和锥套心轴 a)锥堵 b）锥套心轴
