常见表面加工方案的选择
参考讲义 外圆表面加工方案
常见表面加工方案（一）外圆表面加工方案参考讲义机械零件种类繁多，但均由一些最基本的几何表面组成，包括外圆表面、内圆表面、锥面、平面和成形面等。
零件表面的类型和要求不同，采用的加工方法和方案也不相同。
每一种表面的加工方法，一般不是唯一的，常有多种。
表面的技术要求越高，加工过程越长，采用的加工方法就越多。
加工方案的概念将多种加工方法按一定的顺序组合起来，依次对表面进行由粗到精的加工，以逐步达到所规定的技术要求，我们将这种组合称为加工方案。
合理选择这些常见表面的加工方案，是保证零件表面加工要求的最基本的条件，同时也是正确制定零件加工工艺的基础。
零件表面的加工阶段对于那些加工质量要求较高或比较复杂的零件，为了保证零件表面的加工质量，表面上的加工余量往往不是一次切除掉的，而是逐步减少切削深度分阶段切除的。
通常将零件表面的加工划分为粗加工阶段、半精加工阶段、精加工阶段、精整和光整加工阶段等。
粗加工阶段：目的是尽快从毛坯上切除多余材料使其接近零件的形状和尺寸。
半精加工阶段：目的是进一步提高精度和降低表面粗糙度Ra值，并留下合适的余量，为主要表面的精加工做准备。
精加工阶段：目的是使零件的主要表面达到规定的加工精度和表面粗糙度要求，或为要求更高的主要表面的精整和光整加工做准备。
精整和光整加工阶段：目的是在精加工基础上进一步提高精度和减小表面粗糙度R a值，相应的加工方法有研磨、珩磨、超精加工、抛光等。
划分加工阶段的主要原因是：（1）合理使用设备和技术工人。
划分加工阶段后，根据粗、精加工阶段可合理地安排精度和功率不同的机床以及不同技术等级的工人来进行。
（2）保证加工质量。
粗加工时，背吃刀量和进给量大，切削力大，产生的切削热多。
由于工件受力、受热变形以及内应力重新分布等，将破坏已加工表面的加工精度和表面质量，因此，只有在粗加工之后再进行半精加工和精加工逐步提高，才能保证质量要求。
（3）及时发现毛坯的缺陷。
粗加工时可去除零件表面的大部分余量，当发现零件内部有缺陷时，可以及时将其报费或修补，避免继续加工而造成损失。
机械加工工艺过程
高速精铣 IT6～7
Ra 0.16¬1.25
精磨 IT6～8 Ra 0.16¬1.25
宽刀精刨 IT6
Ra 0.16¬1.25
刮研
Ra 0.04¬1.25
半精车
IT8～11 Ra 2.5～10
精车
IT6～8 Ra 1.25～5
精拉
IT6～9 Ra 0.32～2.5
具 按夹具所用夹紧动力源：手动夹紧夹具、气动
夹紧夹具、液压夹紧夹具、气液联动夹紧夹具
、电磁夹具、真空夹具等
（1）通用夹具
此类夹具具有通用性，只需调整或更换少量零件就
可用于装夹不同的工件。如三爪、四爪卡盘、顶尖（下 左图）、平口钳、V型块（下右图）、分度头等。通用 夹具的结构复杂，适用于大批量生产，也适用于单件小 批生产，是使用最广泛的一类夹具。
精磨 IT6～7 Ra 0.16~1.25
研磨 IT5
Ra 0.008~0.32
超精加工 IT5
Ra 0.01~0.32
砂带磨 IT5
Ra 0.01～0.16
精密磨削 IT5
Ra 0.008~0.08
抛光 Ra 0.008~1.25
外圆表面的典型加工工艺路线
7.1.2 孔的加工
孔也是组成零件的主要表面之一，其技术要求与外圆表 面基本相同。零件上的孔的种类很多，加工方法也很多。
标准元件组拼装而成的夹 具。
组合夹具实例
气动虎钳
液压夹具
2.夹具的主要组成部分 机床夹具的构造各不相
同，但任何一套完整的夹具概 括起来都由以下几部分组成： （1）定位元件：确定工件正确 位置的元件，如定位销； （2）夹紧装置：使工件在外力 作用下仍能保持其正确定位位 置的装置； （3）对刀元件、导向元件：夹 具中用于确定（或引导）刀具 相对于夹具定位元件具有正确 位置关系的元件，如对刀块、 钻套、镗套等；
各种表面处理的优缺点
各种表面处理的优缺点表面处理是指通过对物品表面进行加工，改变其表面材料的形态、组织、化学性质等，来延长其使用寿命、提高其耐腐蚀性、增加装饰效果等。
然而，不同的表面处理方法具有不同的优势和限制，选择适合的表面处理方式对于保证物品的质量和良好的使用效果非常重要。
下面，我们来分步骤阐述各种表面处理方法的优缺点。
1. 电镀优点：电镀使金属表面具有更高的硬度和耐磨性，能够增加其防腐蚀性和美观度。
它也可以改变金属的颜色和亮度，使其更具有装饰性。
缺点：电镀技术的成本较高，同时还可能会对环境造成不良影响。
在不合适的环境下，镀层可能会剥落或脱落，导致金属表面发生损伤。
2. 喷涂优点：喷涂是一种经济实用的表面处理方式。
采用机械喷涂设备，可以在短时间内将涂料均匀覆盖在物品表面，起到保护和改变物品表面性质等作用。
缺点：喷涂的效果受到天气、环境等因素的影响较大，同时容易产生脱落和起皮等问题。
对于一些高精密度的物品，喷涂也不是最佳选择。
3. 氧化优点：氧化可以对铝合金、铬、锰等常见金属进行表面保护，并且在物品表面形成致密的氧化膜层，使其更加耐磨和耐腐蚀。
在电子工业中，氧化还被用于制造集成电路等高精密度部件。
缺点：氧化只适用于一些金属表面，同时其处理方法较为复杂且需要进行多级处理，效率较低。
处理不当可能会导致氧化层脱落或变色。
4. 硅橡胶包覆优点：硅橡胶具有优异的耐高温、耐老化、耐腐蚀、绝缘和密封等特性。
将硅橡胶包覆在机器、电子产品等物品表面，可以起到隔绝气体、防水、抗腐蚀等作用。
缺点：硅橡胶包覆后，物品表面容易发生粘附污染和变形。
同时，硅橡胶成本相对较高，并且需要特殊设备和技术支持。
5. 金属喷砂优点：金属喷砂是一种基于机械冲击的表面处理方法，可以在较短时间内将喷砂流均匀地冲击在物品表面，便于后续处理，增加金属材料的表面附着力。
同时金属喷砂可以提高金属表面的美观度和强度，使其更加耐蚀和防潮等。
缺点：金属喷砂需要特殊的设备和技术支持，成本相对较高。
金属工艺学课程教学大纲
《金属工艺学》课程教学大纲课内学时54（3学分）实习时间2周大纲正文一、理论教学内容绪论金属工艺学的性质、目的和任务。
机器制造过程。
机械制造工业在国民经济中的地位和作用。
课程教学基本要求与学习方法。
第一部分热加工(一)金屑材料的基本知识1．金属材料的力学性能力学性能的概念。
力学性能主要指标(强度、塑性、硬度、韧性和疲劳强度)的符号、单位、物理意义与试验方法。
2．金属的晶体结构与结晶纯金属的晶体结构，纯金属的结晶过程。
冷却曲线和过冷度。
晶粒、晶界、晶格、晶胞、晶面的概念。
晶粒大小对金属力学性能的影响。
金属的同素异构转变。
3．合金的相结构与相图合金的相结构。
二元合金相图的概念。
4．铁碳合金铁碳合金相图中的相、特性点和特性线。
典型铁碳合金的组织转变。
铁碳合金相图的应用。
5．钢的热处理热处理的基本概念。
钢在加热和冷却时的组织转变。
钢的退火、正火、淬火、回火的目的、工艺特点及应用。
钢的表面淬火和化学热处理。
6．常用钢材含碳量和常存元素对碳钢力学性能的影响。
钢的分类、牌号和用途。
(二)铸造1．铸造的实质、特点及应用范围。
铸造方法分类。
2．合金铸造性能充型能力和流动性的概念。
充型能力和流动性对铸件质量的影响。
影响充型能力和流动性的主要因素，提高充型能力和流动性的主要措施。
收缩的概念。
铸造应力、收缩对铸件质量的影响。
缩孔、缩松、变形、裂纹等铸造缺陷的形成机理和防止措施。
3．常用合金铸件及其生产灰铸铁件：灰铸铁的分类、牌号、组织和性能特点及应用。
铸铁的石墨化。
孕育处理。
灰铸铁件的生产特点。
球墨铸铁件：球墨铸铁的分类、牌号、组织和性能特点及应用。
球墨铸铁件的生产工艺和铸造工艺特点。
可锻铸铁件：可锻铸铁的分类、牌号、组织和性能特点及应用。
可锻铸铁件的制造过程和铸造工艺特点。
蠕墨铸铁件和合金铸铁件。
铸铁的熔炼：冲天炉的工作原理。
铁水温度和化学成分的控制。
铸钢件、铜合金铸件和铝合金铸件生产。
4．砂型铸造及铸造工艺规程设计铸造工艺规程设计的意义、内容及步骤。
加工方法的选择
加工方法的选择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。
在拟定工艺路线时，除了首先考虑定位基准的选择外，还应当考虑各表面加工方法的选择，工序集中与分散的程度，加工阶段的划分和工序先后顺序的安排等问题。
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。
在选择时，一般先根据表面的精度和粗糙度要求选定最终加工方法，然后再确定精加工前准备工序的加工方法，即确定加工方案。
由于获得同一精度和粗糙度的加工方法往往有几种，在选择时除了考虑生产率要求和经济效益外，还应考虑下列因素：(1) 工件材料的性质例如，淬硬钢零件的精加工要用磨削的方法；有色金属零件的精加工应采用精细车或精细镗等加工方法，而不应采用磨削。
(2) 工件的结构和尺寸例如，对于IT7 级精度的孔采用拉削、铰削、镗削和磨削等加工方法都可。
但是箱体上的孔一般不用拉或磨，而常常采用铰孔和镗孔，直径大于60 ㎜的孔不宜采用钻、扩、铰。
3) 生产类型选择加工方法要与生产类型相适应。
大批大量生产应选用生产率高和质量稳定的加工方法。
例如，平面和孔采用拉削加工。
单件小批生产则采用刨削、铣削平面和钻、扩、铰孔。
又如为保证质量可靠和稳定，保证较高的成品率，在大批大量生产中采用珩磨和超精加工工艺加工较精密零件。
(4) 具体生产条件应充分利用现有设备和工艺手段，不断引进新技术，对老设备进行技术改造，挖掘企业潜力，提高工艺水平。
一般最终工序采用车加工方案的，适用于各种金属（淬火钢除外）。
最终工序采用磨加工方案的，适用于淬火钢、未淬火钢和铸铁，但不宜加工强度低、韧性大的有色金属。
磨削前的车削精度无需很高，否则对车削不经济，对磨削也无意义。
最终工序采用精细车或研磨方案的，适用于有色金属的精加工。
研磨、超级光磨和高精度小粗糙值磨削前的外圆精度和粗糙度对生产率和加工质量影响极大，所以在研磨或高精度磨削前一般都要进行精磨。
几种常见金属表面处理工艺-铁的表面处理工艺
金属表面处理种类简介电镀镀层金属或其他不溶性材料做阳极,待镀的工件做阴极,镀层金属的阳离子在待镀工件表面被还原形成镀层。
为排除其它阳离子的干扰，且使镀层均匀、牢固，需用含镀层金属阳离子的溶液做电镀液，以保持镀层金属阳离子的浓度不变。
电镀的目的是在基材上镀上金属镀层,改变基材表面性质或尺寸。
电镀能增强金属的抗腐蚀性(镀层金属多采用耐腐蚀的金属）、增加硬度、防止磨耗、提高导电性、润滑性、耐热性、和表面美观.电泳电泳是电泳涂料在阴阳两极，施加于电压作用下，带电荷涂料离子移动到阴极,并与阴极表面所产生之碱性作用形成不溶解物，沉积于工件表面.电泳表面处理工艺的特点：电泳漆膜具有涂层丰满、均匀、平整、光滑的优点，电泳漆膜的硬度、附着力、耐腐、冲击性能、渗透性能明显优于其它涂装工艺。
电泳工艺优于其他涂装工艺.镀锌镀锌是指在金属、合金或者其它材料的表面镀一层锌以起美观、防锈等作用的表面处理技术.现在主要采用的方法是热镀锌。
电镀与电泳的区别电镀就是利用电解原理在某些金属表面上镀上一薄层其它金属或合金的过程.电泳：溶液中带电粒子（离子）在电场中移动的现象。
溶液中带电粒子（离子）在电场中移动的现象。
利用带电粒子在电场中移动速度不同而达到分离的技术称为电泳技术。
电泳又名——电着（著)，泳漆,电沉积。
发黑钢制件的表面发黑处理，也有被称之为发蓝的。
其原理是将钢铁制品表面迅速氧化，使之形成致密的氧化膜保护层，提高钢件的防锈能力。
发黑处理现在常用的方法有传统的碱性加温发黑和出现较晚的常温发黑两种。
但常温发黑工艺对于低碳钢的效果不太好。
A3钢用碱性发黑好一些。
在高温下(约550℃)氧化成的四氧化三铁呈天蓝色，故称发蓝处理。
在低温下(约3 50℃）形成的四氧化三铁呈暗黑色,故称发黑处理。
在兵器制造中,常用的是发蓝处理；在工业生产中，常用的是发黑处理.采用碱性氧化法或酸性氧化法;使金属表面形成一层氧化膜，以防止金属表面被腐蚀，此处理过程称为“发蓝”。
铝合金表面常见的表面处理工艺
铝合金表面常见的表面处理工艺铝合金表面处理工艺是指对铝合金表面进行加工和改良，以改善其外观、耐蚀性、耐磨性和耐热性等性能。
常见的铝合金表面处理工艺包括阳极氧化、电泳涂装、喷涂、电镀和化学处理等。
一、阳极氧化阳极氧化是一种常用的铝合金表面处理方法，通过在铝合金表面形成一层致密、均匀的氧化膜来提高其耐蚀性和耐磨性。
这种氧化膜可以具有不同的颜色，如银白色、黑色、金色等，可以根据实际需要进行选择。
二、电泳涂装电泳涂装是一种将有机涂料均匀地附着在铝合金表面的方法。
其基本原理是利用电场的作用，使涂料颗粒带电，然后将铝合金浸入涂料溶液中，通过电化学反应使涂料颗粒在铝合金表面析出形成涂层。
电泳涂装具有涂层均匀、附着力强、耐腐蚀性好等优点。
三、喷涂喷涂是将涂料通过喷枪均匀地喷涂在铝合金表面上的方法。
这种方法广泛应用于汽车、建筑和家具等领域。
喷涂可以选择不同的涂料和颜色，使铝合金表面具有不同的效果和特性。
四、电镀电镀是一种通过电解的方式，在铝合金表面形成一层金属膜的方法。
常见的电镀方法有镀铬、镀镍、镀锌等。
电镀可以提高铝合金表面的耐蚀性和外观，使其具有更高的装饰性和耐久性。
五、化学处理化学处理是利用化学反应改变铝合金表面的方法。
常见的化学处理方法包括酸洗、酸蚀、酸化和转化膜处理等。
这些方法可以清除铝合金表面的氧化物和杂质，改善其表面质量和耐蚀性。
总结：铝合金表面处理工艺是对铝合金表面进行加工和改良的方法，常见的处理工艺包括阳极氧化、电泳涂装、喷涂、电镀和化学处理等。
这些工艺可以提高铝合金表面的耐蚀性、耐磨性和耐热性等性能，使其具有更好的外观和装饰性。
在实际应用中，可以根据需求选择适合的表面处理工艺，以达到最佳的效果。
零件的加工方案和实例
公差等级 IT13IT11 IT10IT9 IT8IT7 IT7IT6
IT13IT10 IT9IT8 IT8IT7
IT7IT6
IT7IT6
3. 孔的加工方案
表面粗糙度
加工方案
适用范围
5012.5 6.33.2 6.33.2 0.40.2
12.56.3 3.21.6 1.60.8
0.80.4
0.20.1
工序：3 名称：热处理 设备： 工序内容： 调质 HB235
工序：4 名称：半精车 设备：普通车床 工序内容： 1.精车 18.5 端面，修整中心孔； 2.精车另一端面，至长 143，
钻 M10 螺纹底孔 8.5 25 ，孔口倒角 60 ；
3.半精车一端外圆至
24
.4
0.1 0
；
4.半
精
车
另
一
端
外
(3) 锯齿形螺纹：其牙形为锯齿形，代号为B。 它只用于承受单向压力，由于它的传动效率 及强度比梯形螺纹高，常用于螺旋压力机及 水压机等单向受力机构。
5.1 螺纹的种类和用途
（4）模数螺纹：即蜗杆蜗轮螺纹，其牙形角为40º， 它具有传动比大、结构紧凑、传动平稳、自锁性 能好等特点，主要用于减速装置。
(1) 梯形螺纹：牙形角为30º，牙形为等腰梯形， 代号为Tr，它是传动螺纹的主要形式，如机床丝 杠等。
5.1 螺纹的种类和用途
（2）矩形螺纹：主要用于力的传递，其特点是传动 效率较其它螺纹高，但强度较低、对中准确性较差， 特别是磨损后轴向和径向的间隙较大，因此应用受 到了一定的限制。
5.1 螺纹的种类和用途
6.30.8
加工方案 粗车
粗车—半精车—精车
适用范围
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“选择表面加工方案的依据”部分结束！ 请转入：
“外圆、内圆、平面加工方案 及
其选择”Βιβλιοθήκη 五、根据零件的批量进行选择
例1：三种齿轮孔(45钢， 35H7，Ra1.6 m)加工方案。 ① 10件(单件生产)：钻孔—半精车—精车。 ② 1000件(中批生产)：粗车—扩孔—铰孔。 ③ 100000件(大量生产):粗车—拉孔
例2：三种不同批量丝杠螺纹(45钢，Tr24×5-8e)加工方案。 ① 5件(单件生产)：车螺纹。 ② 500件(中批生产)：铣螺纹。 ③ 50000件(大量生产)：滚压丝杠。
例3：轴承套和止口套外圆加工方案 ① 轴承套外圆( 80h6,Ra0.8 m,长45mm)：粗车—半精车—磨。 ② 止口套外圆( 80h6, Ra0.8 m,长5mm)：粗车—半精车—精车。
三、根据是否热处理及热处理方法选择
例1： 挡块和平行垫铁平面加工案
① 挡块(调质240HBS)：粗铣(或粗刨)—调质—半精铣(或半 精刨)—精铣(或精刨)。
第五章 常见表面加工方案的选择
5.1 选择表面加工方案的依据 一、根据表面的尺寸精度和Ra值进行选择
例1：隔套和衬套内圆加工方案。 ① 隔套 40(H14)、Ra6.3 m内圆：钻孔—半精车。 ② 衬套 40H6、Ra0.4 m内圆：钻孔—半精车—粗磨—精磨
二、根据表面所在零件的结构选择。
例2：双联齿轮和齿轮轴齿形加工方案。 ① 双联齿轮(m=2,z=32,8GM): 插齿. ② 齿轮轴(m=2,z=32,8GM): 滚齿。
② 平行垫铁(淬火50HRC)：粗铣(或粗刨)—半精铣(或半精 刨)—淬火—磨。
四、根据零件材料的性能选择
例1：两种阀杆外圆加工方案。 ① 45钢阀杆( 25h4,Ra0.05 m)
粗车—半精车—粗磨—精磨—研磨。 ② 锡青铜阀杆( 25h4,Ra0.05 m)
粗车—半精车—精车—研磨。 例2：三种块状零件小孔加工方案。 ① T10A(已淬火，1000件)：电火花穿孔。 ② 玻璃(1000件)：超声波穿孔。 ③ 尼龙(1000件)：激光打孔。