板块类零件机械加工工艺规程设计
机械加工工艺规程设计教材
粗基准的选择(xuǎnzé)原则
3. 对于(duìyú)所有表面都要加工的表面，选取余量和公差最小的表面作 粗基准，以避免余量不足而造成废品。
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粗基准的选择(xuǎnzé)原则
4.选取光洁、平整、面积大的表面作粗基准； 5.粗基准不应重复使用。一般(yībān)情况下，粗基准只允许使用一次。
➢ 几何关系：视图完整、正确，表达清楚无歧义，几何元素的 关系应明确，避免在图纸上可能出现加工轮廓的数据不充分、 尺寸模糊不清及尺寸封闭干涉等缺陷。
第二页，共50页。
零件(línɡ jiàn)加工工 艺性分析
➢ 精度与技术要求：包括尺寸精度、形位公差和表面粗糙度。 在满足使用要求的前提下若能降低精度要求，则可降低加工 难度，减少加工次数(cìshù)，提高生产率，降低成本。
第二十五页，共50页。
精基准的选择(xuǎnzé)原则
对于形位公差精度要求较高的零件，应采用已加工 过的表面作为定位基准。这种定位基准面叫做精基准。 精基准的选择原则(yuánzé)： 1. 基准重合原则(yuánzé)：选用定位基准与设计基准重 合
的原则(yuánzé)
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精基准(jīzhǔn)的选择原则
零件(línɡ jiàn) 工零艺件结性构包形括状：的合理性、几何(jǐ hé)图素关系的确定性、精度及
技术要求的可实现性、工件材料的可切削性能等
➢ 结构形状：在满足使用要求的前提下加工的可行性和经济性。 尽量避免悬臂、窄槽、内腔尖角以及刚性不稳的薄壁、细长杆 之类的结构，减少或避免采用成型刀具加工的结构，孔系、内 转角半径等尽量按标准刀具尺寸统一以减少换刀次数，深腔处 窄槽和转角尺寸要充分考虑刀具的刚性等等。
模块加工工艺及其工装设计
(机械制造行业)第三章机械加工工艺规程的制定
第三章机械加工工艺规程的制定§3-1基本概念一．生产过程与工艺过程（一）生产过程从原材料到机械产品出厂的全部劳动过程。
包括：1）生产技术准备过程2）毛坯的制造3）零件的机械加工及热处理4）产品的装配、检验、试车、油漆、包装等。
5）产品的辅助劳动过程直接生产过程被加工对象的尺寸、形状或性能、位置产生一定的变化。
如：零件的机械加工、热处理、装配等。
间接生产过程：不使加工对象产生直接变化。
如：工装夹具的制造、工件的运输、设备的维护等。
（二）机械加工工艺过程是生产过程的一部分，是对零件采用各种加工方法，直接用于改变毛坯的形状、尺寸、表面粗糙度以及力学物理性能，使之成为合格零件的全部劳动过程。
工艺：使各种原材料、半成品成为成品的方法和过程工艺过程：在生产过程中，凡是改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等，使其成为成品和半成品的过程。
二．机械加工工艺过程的组成1.工序一个或一组工人，在一台机床或一个工作地点对一个或同时对几个工件所连续完成的那一部分工艺过程。
划分工序的主要依据：工作地点是否改变和加工是否连续完成。
同一零件，同样的加工内容可以有不同的工序安排。
如图所示的阶梯轴的加工：加工内容：1．加工小端面 2.小端面钻中心孔3．加工大端面 4.大端面钻中心孔5．车大端外圆 6.对大端倒角7．车小端外圆8.对小端倒角9．精车外圆10．铣键槽11.去毛刺工序1：加工内容1到9——车床工序2：加工内容10、11——铣床（手工去毛刺）工序1：加工内容1、2、7、8—加工小端工序2：加工内容3、4、5、6—加工大端工序3：加工内容9工序4：加工内容10、11 第三种工序安排：工序1：加工内容：1、2、3、4—铣两端面打中心孔工序2：加工内容：5、6、7、8—仿形车外圆、倒角工序3：加工内容：9—精车外圆工序4：加工内容：1—铣键槽工序5：加工内容：11—去毛刺2、安装如果在一个工序中要对工件进行几次装夹，则每次装夹下完成的那部分加工内容称为一个安装。
第三章工艺规程设计
第3章工艺规程设计3.1概述3.1.1机械加工工艺过程的组成机械加工工艺过程是由一个或若干个顺序排列的工序组成的。
每一个工序又可分为若干个安装、工位、工步和走刀。
1.工序工序是指一个或一组工人，在一个工作地对同一个或同时对几个工件所连续完成的那一部分工艺过程。
划分工序的依据是“三不变，一连续”。
工人（操作者）、工作地（机床）和工件（加工对象）三个要素中任一要素的变更即构成新的工序；连续是指工序内对一个工件的加工内容必须连续完成，否则即构成另一工序。
例如图3.1所示的阶梯轴，当单件小批生产时，其加工工艺及工序划分如表3.1所示。
当中批生产时，其工序划分如表3.2所示。
工序是工艺过程的基本单元，又是生产计划和成本核算的基本单元。
图3.1 阶梯轴简图表3.1 阶梯轴加工工艺过程（单件小批生产）表3.2 阶梯轴加工工艺（中批生产）2.安装工件在加工之前，在机床或夹具上先占据一正确的位置（定位），然后再予以夹紧的过程称为装夹。
工件（或装配单元）经一次装夹后所完成的那部分工序内容称为安装。
在一道工序中，工件可能只装夹一次，也可能装夹几次，例如表3.2中，工序30中一次安装即可加工出键槽，而工序20中，为了车出全部外圆至少需要两次安装。
安装次数多，既增加安装误差又增加装夹辅助时间。
故加工中应尽可能减少安装次数。
3.工位为减少工序中的装夹次数，常常采用各种移动或转动工作台、回转夹具或移位夹具，使工件在一次安装中可先后在机床上占有不同的位置进行连续加工。
为了完成一定的工序内容，一次装夹工件后，工件（或装配单元）与夹具或设备的可动部分相对刀具或设备的固定部分所占据的每一个位置称为工位。
如图3.2所示，在三轴钻床上利用回转工作台在一次安装中可连续完成每个工件的装卸、钻孔、扩孔和铰孔四个工位的加工。
采用多工位加工，可以提高生产率和保证加工表面间的相互位置精度。
图3.2 多工位加工工位Ⅰ—装卸工件工位Ⅱ—钻孔工位Ⅲ—扩孔工位Ⅳ—铰孔4.工步与走刀在一个工序内，往往需要采用不同的工具对不同的表面进行加工。
机械制造工艺学第四章 机械加工工艺规程设计
（3）应尽量减小加工面积 支座底面设计为中凹可减少加工量，提高支撑精度和稳定性。
三、要考虑生产类型与加工方法
箱体零件： 单件小批时（a），其同轴孔的直径应设计成单向递减的，以便 在镗床上通过一次安装就能逐步加工出各孔。 大批生产时（b），为提高生产率，一般用双面联动组合机床加 工，这时应采用双向递减的孔径设计，用左、右两镗杆各镗两 端孔，以缩短加工工时。
床身导轨面自为基准
（4）互为基准原则
对工件上的两个相互位置精度要求很高的表面，互相作为 定位基准，反复进行加工。
优点： 可使两个加工表面间获得高的位置精度。 如：内外圆面同轴度要求比较高的套类零件的加工安排
第二节 机械加工工艺路线的制订
一、定位基准的选择
2、粗基准的选择原则 （1）保证位置精度原则
0.16-0.01
加工方法 钻 扩
铰 拉
镗
孔的加工方法
加工性质
加工经济精度(IT)
实心材料
12-11
粗扩
12
精扩
10
半精铰
11-10
精铰
9-8
细铰
7-6
粗拉
10-9
精拉
9-7
粗镗
12
半精镗
11
精镗
10-8
细镗
7-6
表面粗糙度Ra
20-2.5 20-10 10-2.5 10-5 5-1.25 1.25-0.32 5-2.5 2.5-0.63 20-10 10-5 5-1.25 1.25-0.32
加工方法
外圆加工的方法
加工性质
加工经济精度(IT) 表面粗糙度Ra（um）
车 外磨 研磨 超精加工
粗车 半精车
精车 金刚石车
工程类机械加工工艺规程设计
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确定各工种加工顺序，如车、铣、 磨、钳等。
确定各工种加工所需的设备和工 具。
确定各工种加工顺序的安排
确定加工顺序的原则：先粗后精、先主后次、先面后孔、先轻后重、先基后面 考虑因素：工件的结构、刚性、加工余量、工件定位、装夹方式、切削用量等 粗加工阶段：切除大部分加工余量，为半精加工提供定位基准和均匀分布的余量 精加工阶段：保证零件的尺寸精度、形状精度和表面粗糙度要求，达到设计要求
确定加工方法：根据零件的结构 和材料特点，选择合适的加工方 法，确保加工
确定毛坯的机械性能和材 料
确定毛坯的种类和制造方 法
确定毛坯的加工余量和表 面质量
确定各工种加工方法
根据零件的结构特点、材料和加 工要求，选择合适的加工方法。
确定各工种加工参数，如切削速 度、进给量、切削深度等。
工艺规程设计的原则
保证产品质量： 根据产品要求 和生产条件， 合理安排工艺 过程，确保产 品质量稳定可
靠。
提高生产效率： 通过优化工艺 参数和流程， 减少生产时间 和成本，提高
生产效率。
降低能耗：在 满足生产要求 的前提下，尽 量采用低能耗 的工艺和设备， 降低能源消耗。
保护环境：合 理处理工艺废 气、废水和固 体废弃物，减 少对环境的污
实例二：箱体类零件的加工工艺规程设计
零件概述：箱 体类零件是机 械工程中常见 的结构件，用 于支撑和固定 其他零部件。
工艺流程：毛 坯准备、粗加 工、半精加工、 精加工、检验 和包装等步骤。
加工工艺参数： 切削速度、进给 量、切削深度等 参数的选择对加 工质量和效率有 重要影响。
工艺装备：选 用合适的机床、 刀具、夹具和 量具等，确保 加工精度和表 面质量。
机械制造工艺学第四章-2011
a） a）插齿无退刀空间，小齿轮无 法加工
b） b）留出退刀空间，小齿轮可 以插齿加工
几种零件的结构工艺性举例
a） a）两端轴颈需磨削加工，但砂 轮圆角不能清根
b） b）留有退刀槽，磨削时可以清根
a） a）锥面磨削加工时易碰伤圆柱 面，且不能清根
b） b）留出砂轮越程空间，可方便 地对锥面进行磨削加工
外圆光整加工方法简介
（1）研磨 研磨是一种光整加工和精密加工方法。将研 磨剂涂 （干式）或浇注在研具与工件间，工件 与研具在一定压力下作不断变更方向的相对运 动，磨粒在工件表面切除微量的金属层。研具 材料：铸铁、铜、铝等 研磨剂：由磨粒和研磨液（煤油或机油）组成 磨粒：氧化铝、碳化硅、金刚石和碳化硼等 研磨可获得很高的尺寸精度和形状精度。 精度达5级以上，粗糙度Ra<0.16um
（3）零件的机械性能； 同种材料，不同毛坯制造方法其机械性能不同。 如：金属型浇注的毛坯比砂型浇注的毛坯强度高；而 离心浇注和压力浇注又高于金属型。一般强度要求高 的零件应采用锻件，但有时也可采用球墨铸铁。
第二节、工艺路线的制订
工艺过程设计包括两个步骤：
零件加工的工艺路线制订和工序设计。
1）工艺路线制订主要是设计零件从毛坯到成品的整 个工艺过程；包括定位基准的确定、表面加工方法的 选择、加工顺序的安排和组合工序等。 2）工序设计主要是设计各工序的具体内容；包括加 工余量、工序尺寸的计算、机床、刀具的选择、工时 定额等。 两者紧密联系，设计工艺路线时，应考虑有关工 序设计的问题；设计工序时反过来可能又要修改工艺 路线。一般应多提出几种方案进行分析比较。
a）
a）键槽方向不一致，需两次 装夹才能完成加工
b） b）键槽方向一致，一次装夹即 可完成加工
c8机械加工工艺规程设计88
1）设计基准 2）工艺基准 工序基准 定位基准 装配基准 测量基准
上述各种基准应尽可能使之重合。在设
计机器零件时，应尽量选用装配基准作为设
计基准；在编制零件的加工工艺规程时，应
尽量选用设计基准作为工序基准；在加工及
工序
车外圆、端面并加工孔
二、机械加工工艺规程
1、工艺规程----实际生产中，一个零件从毛坯加工到成 品所采取的工艺过程，用一定的文件形式规定下来。 2、机械加工工艺规程包括的内容： 零件加工的工艺路线 各工序具体的加工内容、切削用量、工时定额以及所 采用的设备和工艺装备等。 3、机械加工工艺规程的作用 是指导生产的依据；是组织生产、做好生产技术准备 的主要技术文件。是生产车间及全企业生产的法规， 要严格执行。
◆便于装夹原则——所选择的精基准，应能保证工件定位准 确、可靠，并尽可能使夹具结构简单、操作方便。
二、工艺路线的拟定 拟定零件机械加工工艺路线时，要解 决的主要问题： 零件各表面的加工方法及使用设备的选择 加工阶段的划分 工序的集中与分散 工序的安排
1、零件各表面的加工方法及使用设备的选择
选择加工方法还要考虑本单位的现有设备情况及技术条件。
机器零件的结构形状虽然多种多样，但它们都是由
一些最基本的几何表面（外圆、孔、平面等）组成
的，机器零件的加工过程实际就是获得这些几何表
面的过程。同一种表面可以选用各种不同的加工方
法加工，但每种加工方法的加工质量、加工时间和 所花费的费用却是各不相同的。工程技术人员的任 务，就是要根据具体加工条件（生产类型、设备状 况、工人的技术水平等）选用最适当的加工方法，
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板块类零件机械加工工艺规程设计
第一节．零件图工艺分析
一、普通铣床上铣削顺序安排
用平口钳装夹，在卧式铣床上用圆柱铣刀铣削
1．铣基准面1：平口钳固定钳口与铣床主轴轴线垂直安装，以面2为粗基准，靠向固定钳口，两钳口与工件间垫铜皮装夹工件。
2．铣面2：以面1为精基准靠向固定钳口，在活动钳口与工件间置圆棒装夹。
3．铣面3：仍以面1为精基准靠向固定钳口，用相同方法装夹。
4．铣面4：以面1为基准靠向平口钳钳体导轨面上的平行垫铁，面3靠向固定钳口装夹。
5．铣面5：调整平口钳，使固定钳口与铣床主轴轴线平行安装，以面1为基准靠向固定钳口，用90°角尺校正工件面2与平口钳钳体导轨面垂直，装夹工件。
6．铣面6：以面1为基准靠向固定钳口，面5靠向平口钳钳体导轨面装夹工件。
二、数控机床上加工分析
1．零件图的分析
如设计课题2所示,该工件材料为45锻件,切削性能较好.毛坯选择160mm×120mm×39mm,已完成下表面及周边侧面的加工（在普通车床上）。
锻钢件的质量比铸钢件高，能承受大的冲击力作用，塑性、韧性和其他方面的力学性能也都比铸件高，所以凡是一些重要的机械零件都应当采锻钢件。
该零件分为上表面的铣削、凸台轮廓外轮廓加工、挖槽加工和孔的加工。
（1） .上表面的加工要求保证长度38.50
-0.039
（2）凸台轮廓外轮廓加工部分由四段R5的圆弧、一段R20的圆弧、一段R25
＋0.0022mm。
尺寸精度要求较的圆弧、一段R10的圆弧和三段直线构成，厚度为10
高，表面粗糙度要求为Ra1.6mm，在铣床上需通过粗精加工来保证。
（3）挖槽加工轮廓有一处是需要铣掉一个封闭区域内的材料，内轮廓边界转角处的半径为R10。
另一处是需要铣掉一个半通槽区域内的材料，宽度为16mm。
零件中心的封闭槽挖槽时，刀具垂直下刀不可避免的首先要碰到工件材料，由于圆柱形立铣刀垂直切削时受力情况不好一般可选用双刃的键槽铣刀，并注意下刀方式，可
选择斜向下刀或螺旋形下刀，以改善下刀切削时刀具的受力情况。
在敞开边界区域内挖槽加工时，既可选择键槽铣刀，也可选择圆柱形立铣刀，切出选择在工件实体外边界的切向延长线上，如下图所示
对于挖槽的编程和加工要选择合适的刀具直径，刀具直径太小将影响加工效率，刀具直径太大可能使某些转角处难于切削，通常，刀具半径r小于等于0.９R（R为型腔转角圆弧半径）
（4）孔加工分析
孔加工特点是，刀具的刀心在XY平面内定位到孔的中心，然后在Z方向做一定的切削运动。
根据实际选用刀具和编程指令不同可实现钻孔、铰孔、镗孔等加工形式。
一般对精度要求不高、孔径较小的孔可以用钻头一次加工完成，较大的孔可以先钻孔在扩孔或用镗刀进行镗孔，也可用铣刀按轮廓加工的方法铣出相应的孔。
通常孔径D小于等于20mm的采用钻——扩——铰。
孔径在20mm——80mm
之间或位置精度要求较高的孔，采用钻——扩——镗或钻——铣——镗。
设计课题中有一个直径为38
0＋0。
021mm通孔、一个直径为12
＋0.021mm通孔和
一个直径为15
＋0.018mm的沉孔。
孔的表面粗糙度要求为Ra1.6um，孔中心位置尺寸有一定要求。
钻孔时由于孔深尺寸较大，采用深孔钻削循环指令编程，以使刀具在钻削过程中适当退刀以利于排屑。
通常，用麻花钻钻头，孔的尺寸经济精度可达IT12——IT11，孔的表面粗糙度Ra值可达12.5——6.3um.
铰孔是应用较普遍的孔精加工方法之一，尺寸经济精度可达IT9——IT7，表面粗糙度Ra值可达1.6——0.4 um。
在铣床上镗孔，孔径尺寸经济精度可达IT9——IT7，表面粗糙度Ra值可达3．2——0．8um.孔距精度可控制在0.05㎜左右。
（5）精度及技术要求分析
表面粗糙度要求较高的为Ra1.6um,其余的为Ra3.2um。
1．选择加工机床
用立式三坐标数控铣床较合适。
第二节工件定位与装夹
一、工件定位
合理选择定位基准对保证加工精度,提高生产效率有着重要的作用。
确定零件的定位基准,应遵循以下原则：
（1）尽量使定位基准与设计基准重合。
（2）保证零件在一次装夹中完成尽可能多的加工内容。
（3）工件坐标原点的确定
工件坐标原点的确定主要应考虑编程和测量。
确定定位基准时，不必与其原点重合，但应考虑坐标原点能否通过定位基准得到准确的测量，即得到准确的集合关系，同时兼顾到测量方法。
设计课题2中的工件坐标系原点选在工件上表面的左下角，与编程原点重合，便于计算和编程。
二、工件的装夹与夹具
为了保证数控加工的精度，提高生产效率，一般要求夹具具有结构紧凑、简单，夹紧动作迅速、准确，操作方便、省力、安全，并有足够的刚性。
经分析，设计课题2中，以已加工过的底面和侧面作为定位基准，其中底面为主定位面，采用等高垫铁在平口虎钳上装夹定位或直接将工件毛坯放在工作台上，用等高垫铁将工件托起，再用百分表找正工件两侧面进行安装定位，在虎钳上夹紧前后两侧面。
虎钳用T形螺栓固定于铣床工作台上。
第三节加工工序与工步的划分
加工方法的选择原则：保证加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求，由于获得同一级精度和表面粗糙度的方法很多，因而在实际选择时，要结合零件的形状、尺寸、大小、热处理要求等全面考虑。
一般小尺寸的孔采用较孔，孔径较大时则应选择镗孔。
此外还应考虑生产效率和经济性要求。
由于加工设计课题零件时，仅需一次装夹即可完成所有加工内容，因此确定工序为一道，在按平面铣削、挖槽、钻孔等分粗、精加工来划分工步。
在安排加工顺序时应遵循：先面后孔、先集基准后其他、先主后次、粗精分开等原则。
（1）粗铣顶面
（2）去周边余料粗加工
（3）粗铣凸台轮廓
（4）粗铣中心菱形封闭槽
（5）粗铣右下角半通槽
（6）用φ2mm中心钻打φ12mm、φ38 mm的中心孔
（7）扩φ12mm、φ38mm的通孔至φ11mm
（8）铰φ12mm的通孔至11.8
（9）铣φ15mm的沉孔至φ14.8
（10）扩φ38mm的孔至φ36mm
（11）粗镗38mm的通孔至φ37.8mm
（12）精铣顶面
（13）去周边余料精加工
（14）精铣凸台轮廓
（15）精铣中心菱形封闭槽
（16）精铣右下角半通槽
（17）铰φ12mm的通孔至尺寸
（18）铣φ15mm的沉孔至尺寸
（19）精镗φ38mm的通孔至尺寸
（20）去毛刺
（21）检验
第四节刀具选择
铣刀的几何参数对铣削金属的变形、铣削力、切削温度和铣刀的磨损都有显著的影响。
并由此影响加工质量、铣刀的使用寿命和生产效率。
为了充分发挥铣刀的切削性能，除了正确选择铣刀的材料外，还应根据具体铣削条件,合理地选择铣刀的几何参教。
一、铣刀直径的选择原则
铣刀直径大，散热条件好，铣刀刚性好，所允许的铣削速度和切削量大，但铣刀直径大时，铣削时铣刀的切入长度增加，工作时间长，铣削力矩大，刀具材料消耗也大。
一般面铣刀的直径应比宽大20%——50%，立铣刀直径的选择主要应考虑工件加工尺寸的要求，并保证刀具所需功率在机车额定功率范围以内。
二、铣刀齿数的选择
铣刀有粗齿和细齿之分，粗齿铣刀的刀齿强度高，容屑空间大，到铣削时同时参与切削的齿数少，因而工作平稳性差，振动大，适宜用于粗铣；细齿铣
小，铣削平稳，适宜精车。
刀在铣削时同时参与切削的齿数多，每齿进给量f
z
刀具准备：
1号刀φ150硬质合金面铣刀6齿
2号刀φ40硬质合金面铣刀6齿。