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第五章 机械加工工艺规程设计3


机械制造工艺学
第五章 机械加工工艺规程设计

Machining Process Planning
5.4 工艺路线制定

Determine the Machining Route
1

1.4.1 定位基准选择
定位基准概念
在加工时用于工件定位的基准称为定位基准

。又可进一步分为:

? 粗基准
使用未经机械加工表面作为定位基准,称为粗基准。

? 精基准
使用经过机械加工表面作为定位基准,称为精基准。

? 附加基准
零件上根据机械加工工艺需要而专门设计的定位基准。如用作轴 类零件定位的顶尖孔,用作壳体类零件定位的工艺孔或工艺凸台 等。

2

1.4.1 定位基准选择

A

工艺凸台

A向

小刀架上的工艺凸台
3

1.4.1 定位基准选择
粗基准的选择
两个出发点:
a.保证各加工表面有足够余量。 b.保证不加工表面的尺寸和位置符合图纸要求。 ? 保证相互位置要求原则
—— 如果首先要求保证工件上 加工面与不加工面的相互位置 要求,则应以不加工面作为粗 基准。
1

B

A
B±△B A±△A

2

又如图,若△A>△B,应选B 面,否则选A面。
4

1.4.1 定位基准选择
? 余量均匀分配原则 ——如果首先要求保证工件某重要表面加工
余量均匀时,应选择该表面的毛坯面作为粗基准。

a)

b)

c)
5

粗基准选择比较

1.4.1 定位基准选择
?余量足够的原则——若工件上每个表面都要加工,则应以 余量最小的表面作为粗基准,以保证各表面都有足够余量。 如图若以大端为粗基准,由于大小端外圆偏心有5毫米, 则上侧单边为34,下侧单边为24,加工余量不足。 分析:

毛坯:单边29,
零件:单边25; 由于偏移5, 则一边为24,另 一边为34,24的 一边加工不到。
6

1.4.1 定位基准选择

阶梯轴的加工
7

1.4.1 定位基准选择

工序1

工序1

工序2

工序2

床身粗基准选择比较

Flash

? 便于工件装夹原则——要求选用的粗基准面尽可能平整、光洁,
且有足够大的尺寸,不允许有锻造飞边、铸造浇、冒口或其它缺陷。也 不宜选用铸造分型面作粗基准。

? 粗基准一般不得重复使用原则

重复定位精度低

8

1.4.1 定位基准选择

a)以不加工外圆面定位加工孔, b)以不加工外圆面定位加工孔, 再以不加工外圆面定位加工螺钉过 再以加工过的孔定位加工螺钉过 孔粗基准重复使用错误示例及改进 孔

9

1.4.1 定位基准选择
精基准的选择
重点考虑:
? 应考虑减少定位误差,安装方便准确;

? 保证加工精度。

? 基准重合原则 ——选用被加工面的设计基准作为精基准, 避免
基准不重合误差。

(1)设计基准与定位基准不重合误差只发生在用调整法获得加工尺寸 的情况。 (2)基准不重合误差值等于设计基准与定位基准之间尺寸的变化量。 (3)基准不重合一般发生在下列情况: ①用设计基准定位不可能或不方便; ②在选择精基准时优先考虑了基准统一原则。 (4)设计基准与测量基准不重合也会产生基准不重合误差。 (5)基准不重合误差不仅指尺寸误差,而且对位置误差也要考虑。
10

1.4.1 定位基准选择
例:图示零件加工台阶面

切削平面

A1

? ? A1

A2 ??A2 δ(本道工序加工精度)
设计基准(定位基准)

若本道工序的加工精度为δ,则只要δ ≤ δA2,即可满 足加工要求
11

1.4.1 定位基准选择
设计基准

?A1
??A1

A2
A1

? ?A2

A3 ??
定位基准

?A1 -称为基准不重合误差 若要满足加工精度必须有: ?A2 ? ?A1 ? ?
12

1.4.1 定位基准选择
如图,加工2、3孔,为了保证尺寸a,应如何进行定位

1

2

3

13

1.4.1 定位基准选择
如图,图b方案:夹具简单,但孔中心距a难于保证。为保 证尺寸a需提高尺寸c的制造精度。图 (c)方案则相反。

图b

图c

14

1.4.1 定位基准选择
? 统一基准原则——当工件以某一表面作精基准定位,可以方便
地加工大多数(或全部)其余表面时,应尽早将这个基准面加工出来 ,并达到一定精度,以后大多数(或全部)工序均以它为精基准进行 加工 ,可保证各表面间的位置精度。

主轴箱零件精基准选择
15

1.4.1 定位基准选择
吊架

镗孔支架

置于箱体中部的吊架支承

以顶面和两销孔定位
16

1.4.1 定位基准选择
? 在实际生产中,经常使用的统一基准形式有:
1)轴类零件常使用两顶尖孔作统一基准; 2)箱体类零件常使用一面两孔(一个较大的平面和两个距离较远的 销孔)作统一基准; 3)盘套类零件常使用止口面(一端面和一短圆孔)作统一基准; 4)套类零件用一长孔和一止推面作统一基准。

? 采用统一基准原则好处:
1)有利于保证各加工表面之间的位置精度; 2)可以简化夹具设计,减少工件搬动和翻转次数。

★ 注意:采用统一基准原则常常会带来基准不重合问题。此时,需针 对具体问题进行具体分析,根据实际情况选择精基准。

17

1.4.1 定位基准选择
? 互为基准原则
【例】主轴零件精基准选择
轴径 锥孔 轴径

? 自为基准原则
【例】床身导轨面磨削加工)

主轴零件精基准选择

导轨磨削基准选择

以齿形表面定位加工
1-卡盘;2-滚柱;3-齿轮

18

1.4.1 定位基准选择
? 自为基准原则 对于某些精加工或光整加工工序,因为这些工序要求余量小 而均匀,以保证表面加工的质量并提高生产率,此时应选择加工 表面本身作为精基准。如: 典型的采用自为

基准加工的方法
有:珩磨、高速 自由镗等。

注意:采用自为基准仅能提高表面质量,不能提高形位精度, 该加工表面与其它表面之间形位精度则应由先行工序保证。
19

1.4.1 定位基准选择
【例】铰孔、拉孔、研磨 【例】浮动镗刀块镗孔

外圆研磨示意图

浮动镗刀块
1—工件 2—镗刀块 3—镗杆

? 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。接触面积和分布面积尽可能大。
20

1.4.1 定位基准选择
φ40 3.2 M8 φ20H7 D 1.6 10±0.1 其余 倒角1×45° 铸造圆角R3

C 1.6 15

φ12H7

3.2

40 18

9.5

A

3.2

B

3.2

7

【例 】
选择图示摇杆零件 的定位基准。零件 材 料 为 HT200, 毛 坯为铸件,生产批 量:5000件。

R12

45

60±0.05

摇杆零件图

21

1.4.2 加工方法的选择
加工经济精度
? 在正常加工条件下(采用符合质量标准的设备和工艺装备,使用标 准技术等级工人,不延长加工时间),一种加工方法所能保证的加工 精度和表面粗糙度(图中AB段) ? 经济精度随年代增长和技术进步而不断提高
102

加工误差(μm)

C A B 0 加工误差与成本关系 Δ

101 100 10-1 10-2

一般加工 精密加工 超精密加工
1920 1960 年代 2000

10-3

加工精度与年代的关系
22

1.4.2 加工方法的选择
加工方法选择
? 应考虑以下因素 1)零件加工表面的形状和精度及表面粗糙度要求 2)零件材料的加工性 3)生产批量和生产节拍要求 4)企业现有加工设备和加工能力 5)经济性

? 在选择加工方法时,首先根据零件主要表面的技术要 求和工厂具体条件,先选定它的最终工序的加工方法, 然后再逐一选定该表面各有关前导工序的加工方法。

23

1.4.2 加工方法的选择
? 同一种表面可以选用各种不同的加工方法加工,但每种加 工方法所能获得的加工质量、加工时间和所花费的费用却 是各不相同的, ? 具有一定技术要求的加工表面,一般都不是只通过一次加 工就能达到图纸要求的,对于精密零件的主要表面,往往 要通过多次加工才能逐步达到加工质量要求。 ? 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,加工出符合图纸要求的机器零件。

24

1.4.2 加工方法的选择
表4-7 外圆加工中各种加工方法的加工经济精度及表面粗糙度
加工方法


加工情况
粗 车 半精车 精 车 金刚石车(镜面车) 粗 铣 半精铣 精 铣 一次行程 二次行程 粗 磨 半精磨 精 磨 精密磨(精修整砂轮) 镜面磨 粗 研 精 研 精密研 精 精 密 精 磨 精密磨

加工经济精度 (IT)
12~13 10~11 7~ 8 5~ 6 12~13 11~12 8~ 9 11~12 10~11 8~ 9 7~ 8 6~ 7 5~ 6 5 5~ 6 5 5 5 5 5~ 6 5 6~ 7

表面粗糙度 Ra(μm)
10~80 2.5~10 1.25~5 0.02~1.25 10~80 2.5~10 1.25~5 10~20 2.5~10 1.25~10 0.63~2.5 0.16~1.25 0.08~0.32 0.008~0.08 0.008~1.25 0.16~0.63 0.04~0.32 0.008~0.08 0.08~0.32 0.01~0.16 0.02~0.16 0.01~0.04 0.16~1.25 25


车 槽

外 磨

抛 光 研 磨 超精加工

砂带磨
滚 压

注:加工有色金属时,表面粗糙度 Ra 取小值。

1.4.2 加工方法的选择
表4-8 孔加工中各种加工方法的加工经济精度及表面粗糙度
加工方法 钻 扩 加工情况 φ15mm以下 φ15mm以上 加工经济精度(IT) 11~13 10~12 表面粗糙度Ra(μm) 5~80 20~80

粗 扩 一次扩孔(铸孔或冲孔) 精 扩
半精铰 精 铰 手 铰

12~13 11~13 9~11
8~ 9 6~ 7 5

5~20 10~40 1.25~10
1.25~10 0.32~5 0.08~1.25





粗 拉 一次拉孔(铸孔或冲孔) 精 拉
粗 镗 半精镗 精镗(浮动镗) 金刚镗 粗 磨 半精磨 精 磨 精密磨(精修整砂轮) 粗 研 精 研 精密研 滚珠﹑滚柱扩孔器,挤压头

9~10 10~11 7~ 9
12~13 10~11 7~ 9 5~ 7 9~11 9~10 7~ 8 6~ 7 5~ 6 5 5 6~ 8

1.25~5 0.32~2.5 0.16~0.63
5~20 2.5~10 0.63~5 0.16~1.25 1.25~10 0.32~1.25 0.08~0.63 0.04~0.16 0.16~0.63 0.04~0.32 0.008~0.08 0.01~1.25 26



内 磨

研 磨 挤

注:加工有色金属时,表面粗糙度 Ra 取小值。

1.4.2 加工方法的选择
表4-9 平面加工中各种加工方法的加工经济精度及表面粗糙度
加工方法 端 铣 加工情况 粗 铣 半精铣 精 铣 半精车 精 车 细车(金刚石车) 粗拉(铸造或冲压表面) 精 拉 粗 磨 半精磨 精 磨 精密磨 25×25mm2 10~13 13~16 16~20 20~25 6 5 5 5~ 6 5 7~10 加工经济精度(IT) 11~13 8~11 6~ 8 8~11 6~ 8 6 10~11 6~ 9 8~10 8~ 9 6~ 8 6 表面粗糙度Ra(μm) 5~20 2.5~10 0.63~5 2.5~10 1.25~5 0.02~1.25 5~20 0.32~2.5 1.25~10 0.63~2.5 0.16~1.25 0.04~0.32 0.32~0.63 0.16~0.32 0.08~0.16 0.04~0.08 0.16~0.63 0.04~0.32 0.008~0.08 0.04~0.32 0.01~0.04 0.16~2.5 27

车 拉

平 磨



内点数
粗 研 精 研 精密研 精 磨 精密磨

研 磨

砂带磨
滚 压

注:加工有色金属时,表面粗糙度 Ra 取小值。

1.4.2 加工方法的选择
常用加工方法一览表
加工方 法 机床 加工范围 内外圆柱面、 内外圆 锥面、 螺纹、 沟槽、 端面、 回转成 形面 平面、斜面、 沟槽、 成形面 水平面、垂 直面、 斜面、 沟槽 外圆、内孔、 平面、 沟槽、 齿形、 螺纹 加工精 度 粗糙度 (Ra) 夹具 刀具 1. IT13~ IT6 12.5~1.6μ m 三爪自定心卡盘、 偏刀、弯头刀、 2. 四爪单动卡盘、 切刀、镗 3. 顶尖、心轴、 刀、圆头 中心架与跟刀 刀、螺纹 4. 架 车刀 特点 易于保证工件各加工面的位置精 度。 切削过程比较平稳。 车刀结构简单,制造容易,刃磨 和装夹较方便。 车削加工的工件材料种类多。

车削

车床

铣削

铣床

IT8~ IT7

6.3~1.6μm

平口钳

圆柱铣刀、端 铣刀、立 铣刀

1. 2. 3. 4. 1.

生产效率较高。 容易产生震动。 散热条件较好。 加工成本较高。 刨床的结构简单,调整、操作方 便。 生产率一般较低。 加工精度中等。 加工精度高及表面粗糙度值小。 径向磨削分力较大,易使工艺系 统产生变形,影响加工精度。 磨削温度高。 砂轮有自锐作用。

刨削

刨床

IT9~ IT8

3.2~1.6μm

平口钳、工作台、 角铁

弯头刨刀、直 头刨刀

2. 3. 1. 2.

磨削

外圆 磨 床 、 平面 磨床

IT6~ IT5

0.8~0.2μm

外圆磨床:顶尖、 卡盘、心轴 平面磨床:电磁吸 盘、平口钳

砂轮

3. 4.

28

1.4.2 加工方法的选择
常用加工方法一览表
加工方 法 机床 加工范围 在实体上加 工孔 加工精 度 IT13~IT 11 IT10~ IT 9 粗糙度 (Ra) 50~12.5μ m 夹具 刀具 特点 1.钻头容易引偏2.易出现孔径扩大现象 3.排屑、排热困难。 1.导向性能好,切削比较稳定,可校 正原有孔的轴线歪曲和圆度误差 2.扩孔余量小,且排屑容易3.无 横刃,可以采用较大的进给量。 1.具有校准部分,起校准孔径、修光 孔壁的作用2.铰孔余量小,切削 力小,切削速度低,产热少,工 件受力和受热变形小3.是标准工 具4.只能保证孔本身的精度,不 能校正轴线偏斜和其他相关表面 位置关系。 1. 对已有孔扩 大并达 到精度 和表面 粗糙度 要求 箱体孔轴线:1.与 底平行:压板、 螺栓2.与底垂 直:弯板 成批:专用镗孔夹 具 刀具结构简单,且径向尺寸可以 调节,用一把刀具就可以加工直 径不同的孔。 能校正原有孔的轴线歪斜及位置 误差。 不适宜细长孔的加工。 镗孔质量取决于机床精度和工人 的技术水平,对操作者的技术要 求较高。 生产率较低,且不易保证稳定的 29 加工精度。



麻花钻头


钻 削
钻床

对已有孔扩 大

6.3~3.2μm

小型工件:虎钳 大型工件:螺栓 圆轴或套筒:V形 架+压紧螺栓 成批/大量:钻模

扩孔钻



对未淬硬孔 精加工

IT8~ IT 7

1.6~0.4μm

铰刀

2. 镗刀 3. 4.

镗孔

车床 镗床 铣床

IT9~IT7

1.6~0.8μm

5.

1.4.2 加工方法的选择
机床选择
? 零件加工表面形状与机床类型相适应 ? 零件加工表面尺寸、精度与机床规格相适应 ? 零件生产类型与机床的生产率相适应 ? 零机床的选择还应与厂内现有设备相适应 ? 数控机床与普通机床
? 产品变换周期短→数控机床 ? 形状复杂、普通机床加工困难→数控机床 ? 加工精度要求较高的重要零件→数控机床 ? 产品基本不变、大批大量生产→组合机床

30

1.4.2 加工方法的选择
各类机床的工作精度

31

1.4.2 加工方法的选择
各类机床的工作精度

32

1.4.2 加工方法的选择
各类机床的工作精度

33

1.4.2 加工方法的选择
各类机床的工作精度

34

1.4.3 典型表面加工路线
?外圆表面加工
? 外圆表面加工的零件种类
轴类、套筒类、盘类零件

? 外圆表面加工的加工方法
? 车削、磨削和各种光整加工方法。 ? 车削加工是外圆表面最经济有效的加工方法,一般适于作 为外圆表面粗加工和半进精加工方法; ? 磨削加工是外圆表面主要精加工方法,特别适用于各种高 硬度和淬火后零件的精加工; ? 光整加工是精加工之后进行的超精密加工方法(如滚压、 抛光、研磨、超精加工等),适用于某些精度和表面质量 要求很高的零件。
35

1.4.2 加工方法的选择
表1-7 外圆加工方法

注:加工有色金属时,表面粗糙度 Ra 取小值。

36

1.4.3 典型表面加工路线
外圆表面加工方法

砂 带 磨

超精加工
研 磨
37

1.4.3 典型表面加工路线
?内圆表面加工
? 内圆表面加工的特点
? ? ? ? ? 螺钉、螺栓的紧固孔; 套筒、法兰盘及齿轮等回转体零件上的孔; 箱体类零件上的主轴及传动轴的轴承孔; 炮筒、空心轴的深孔(一般l/d≥10); 保证零件间配合准确性的圆锥孔等。

? 一般情况下,加工孔比加工同样尺寸、精度的外圆表面要困难
? 内圆表面的加工条件差,孔加工刀具尺寸受被加工孔本身尺寸的限制,刀具的刚性差, 容易产生弯曲变形及振动; ? 切削过程中,孔内排屑、散热、冷却、润滑条件差。因此,孔的加工精度和表面粗糙 度都不容易控制。 ? 此外,大部分孔加工刀具为定尺寸刀具,刀具直径的制造误差和磨损,将直接影响孔 的加工精度。 ? 当一个零件要求内圆表面与外圆表面必须保持某种确定关系时,一般总是先加工内圆 表面,然后再以内圆表面定位加工外圆表面。

38

1.4.3 典型表面加工路线
? 内圆表面的加工方法
?内圆表面的可以在车、钻、镗、拉、磨床上进行。 ?常用的加工方法有:钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、拉孔 和磨孔等。

?选择达加工法时,应考方虑孔径大小、深度、精度、 工件形状、尺寸、重量、材料、生产批量及设备等具体 条件。 ?对于精度要求较高的孔,最后还须经珩磨或研磨及滚 压等精密加工。

39

1.4.3 典型表面加工路线
内圆表面的加工方法

40

1.4.3 典型表面加工路线
内圆表面的加工方法

41

1.4.2 加工方法的选择

42

1.4.3 典型表面加工路线
孔加工方法

43

1.4.3 典型表面加工路线
孔加工方法

浮动镗刀结构

浮动镗





44

1.4.3 典型表面加工路线
平面加工方法

? 平面是基础类零件(如箱体、工作台、床身及支架 等)的主要表面,也是回旋体零件的重要表面之一 (如端面、台肩面等)。 ? 根据平面所起的作用不同,可以将其分为 ? 非结合面、 ? 结合面 ? 导向面 ? 测量工具的工作平面等。

45

1.4.3
?平面的加工方法

典型表面加工路线

轴类、盘套类零件的端面加工 ?车平面 ?铣平面 常用的粗加工方法 ?刨平面 常用在大批量生产 ?拉平面 常用的精加工方法 ?磨平面 ?宽刃精刨 ?刮研平面 ?研磨平面 平面的光整加工方法 ?精密磨削 ?砂带磨 ?抛光
46

1.4.3

典型表面加工路线

? 非结合面,一般粗铣、粗刨或粗车。 ? 结合面和重要表面,粗铣——精铣或粗刨——精刨即可, 精度要求较高的,需磨削或刮削。 ? 盘类零件的结合面,如各种法兰盘的端面及止口,一般采 用粗车——半精车——精车。 ? 精度较高的板块状零件,如定位用的平行垫铁等,常用粗 铣(刨)——精铣(刨)磨削的方案。 ? 量块等高精度的零件尚需研磨。 ? 韧性较大的有色金属件,一般用粗铣—精铣或粗刨—精刨 方案。

47

1.4.3 典型表面加工路线

48

1.4.4 加工顺序的安排
加工阶段的划分
? 工艺过程的加工阶段划分
? 粗加工阶段。 主要切除各表面上的大部分加工余量,使毛坯形状和尺寸接近于成品。该 阶段的特点是适用大功率机床,选用较大的切削用量,尽可能提高生产率和 降低刀具磨损等。 ? 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。 ? 精加工阶段。 保证主要表面达到图样要求。 ? 光整加工阶段。 对表面粗糙度及加工精度要求高的表面,还需进行光整加工。这个阶段一 般不能用于提高零件的位置精度。 ? 注意:加工阶段的划分是就零件加工的整个过程而言,不能以某个表面的加 工或某个工序的性质来判断。同时在具体应用时,也不可以绝对化,对有些 重型零件或余量小、精度不高的零件,则可以在一次装夹后完成表面的粗精 加工。
49

1.4.4 加工顺序的安排
? 划分加工阶段的原因
? 有利于保证加工质量。
工件在粗加工时,由于加工余量较大,所受的切削力、夹紧力较 大,将引起较大的变形及内应力重新分布。如不分阶段进行加工,上 述变形来不及恢复,将影响加工精度。而划分加工阶段后,能逐渐恢 复和修正变形,提高加工质量。

? 便于合理使用设备。
粗加工要求采用刚性好,效率高而精度低的机,精加工则要求机 床精度高。划分加工阶段后,可以避免以精干粗,充分发挥机床的性 能,延长机床的使用寿命。

? 便于安排热处理工序和检验工序。
如粗加工阶段后,一般要安排去应力的热处理,以消除内应力。某 些零件精加工前要安排淬火等最终热处理,其变形可通过精加工予以 消除。

? 便于及时发现缺陷及避免损伤已加工表面。
毛坯经粗加工阶段后,缺陷即已暴露,可及时发现和处理,同时, 精加工工序放在最后,可以避免加工好的表面在搬运和夹紧中受损。
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1.4.6 加工阶段的划分
加工阶段的划分
? 粗加工阶段——主要任务是去除加工面多余的材料 ? 半精加工阶段——使加工面达到一定的加工精度,为精加工作
好准备

? 精加工阶段——使加工面精度和表面粗糙度达到要求 ? 光整加工阶段——对于特别精密的零件,安排此阶段,以确保
零件的精度要求

加工阶段划分的意义
? 有利于保证零件的加工精度; ? 有利于设备的合理使用和精密机床的精度保持; ? 有利于人员的合理安排; ? 可及早发现毛坯缺陷,以减少损失。
51

1.4.4 加工顺序的安排
工艺顺序安排原则
? 先基准后其他——先加工基准面,再加工其他表面

? 先面后孔——有两层含义:
1)当零件上有较大的平面可以作定位基准时,先将其加工出来,再 以面定位加工孔,可以保证定位准确、稳定 2)在毛坯面上钻孔或镗孔,容易使钻头引偏或打刀,先将此面加工 好,再加工孔,则可避免上述情况的发生

? 先主后次——也有两层含义:
1)先考虑主要表面加工,再安排次要表面加工,次要表面加工常常 从加工方便与经济角度出发进行安排 2)次要表面和主要表面之间往往有相互位置要求,常常要求在主要 表面加工后,以主要表面定位进行加工

? 先粗后精
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1.4.4 加工顺序的安排
热处理和表面处理工序的安排
?目的:
? 提高材料的机械性能; ? 消除残余应力; ? 改善金属的切削加工性。

?热处理工艺可分为两大类: 预备热处理和最终热处理。 ? 预备热处理 ? 预备热处理的目的 ? 改善加工性能、 ? 消除内应力和 ? 为最终热处理准备良好的金相组织。 ?其热处理工艺有退火、正火、时效、调质等。
53

1.4.4 加工顺序的安排
1. 退火
用于含碳量高于 0.5%的碳钢和合金钢毛坯,常安排 在毛坯制作之后、粗加工之前进行。 ? 退火的目的: ? 降低硬度,以利于切削加工; ? 细化晶粒,改善组织,提高机械性能; ? 消除内应力,为下一道热处理作好准备; ? 提高金属材料的塑性、韧性,便于进行冷冲压或冷拉拔 加工。 ? 退火的缺点: ? 占用设备; ? 生产率低。 返回
54

1.4.4 加工顺序的安排
2. 正火
用于含碳量低于 0.5%的碳钢和合金钢毛坯,为避 免其硬度过低切削时粘刀,而采用正火处理,常安排在 毛坯制作之后、粗加工之前进行。

? 正火的作用与退火相似,与退火不同之处是:
? 正火是在空气中冷却,冷却速度快,所获得的 组织更细。 ? 正火后的强度、硬度较退火后的稍高,而塑性、 韧性则稍低。 ? 不占用设备;生产率高。
返回
55

1.4.4 加工顺序的安排
3、时效处理
? ? ? ? ? ? 为消除毛坯制造和机械加工中产生的内应力而进行的热处 理工序,有自然失效和人工失效两种。 时效处理工序的安排 最好安排在粗加工之后,也可安排在切削加工之前; 对于一般精度的零件,在精加工前安排一次时效处理即可; 精度要求较高的零件,应安排两次或数次时效处理工序; 简单零件一般可以不安排时效处理; 除铸件外,对于一些刚性较差的精密零件,为消除加工中产 生的内应力,稳定零件加工精度,常在粗加工、半精加工之 间安排多次实效处理; 有些轴类零件在校直工序后也要安排时效处理。
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?

1.4.4 加工顺序的安排
4、调质 即在淬火后进行高温回火处理,通常安排在粗 加工之后。 ? 作为预备热处理: 它能获得均匀细致的回火索氏体组织,为以后 的表面淬火和渗氮处理时减少变形做准备。 ? 作为最终热处理工序 用于要求具有较高综合机械性能(强度高,韧 性好)的重要结构零件,及某些对硬度和耐磨性 要求不高的零件。

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1.4.4 加工顺序的安排
? 最终热处理
? 目的:提高硬度、耐磨性和强度等力学性能。 ? 最终热处理工艺有调质、淬火、渗碳淬火、渗氮、表面处 理等。 ? 工艺顺序的安排: ? 通常安排在半精加工后、精加工前进行。 ? 表面淬火、氮化、氰化等变形小的热处理工序,可根据零 件的加工要求安排在粗、精磨之间或精磨之后进行 ? 为了提高零件表面耐磨性或耐蚀性而进行的热处理工序以 及以装饰为目的的热处理工序或表面处理工序(如镀铬、 镀锌、氧化、煮黑等)一般放在工艺过程的最后。
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1.4.4 加工顺序的安排
1. 淬火
淬火是将零件加热到这种金属的临界温度以上30~ 50℃,经保温一定时间,随后在水或油中快速冷却,以获 得高硬度组织的一种热处理工艺。

?淬火的特点:
?提高金属材料的强度和硬度,增加耐磨性,塑性、韧性 降低; ?组织不稳定,易变形,淬火后应进行回火,以获得高强 度和一定韧性相配合的性能; ?淬火有表面淬火和整体淬火。
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1.4.4 加工顺序的安排
? 表面淬火

? 变形、氧化及脱碳较小而应用较广,
? 具有外部强度高、耐磨性好,而内部保持良好的 韧性、抗冲击力强的优点。 ? 为提高表面淬火零件的机械性能,常需进行调质 或正火等热处理作为预备热处理。 ? 一般工艺路线为: 下料→锻造→正火→粗加工→调质→半精加工 →淬火→精加工。

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1.4.4 加工顺序的安排
2、渗碳淬火
? 适用于低碳钢和低合金钢, ? 该工艺方法先提高零件表面层的含碳量,经淬火后使表面 获得高的硬度,而心部仍保持一定的强度和较高的韧性和 塑性。 ? 渗碳分整体渗碳和局部渗碳,局部渗碳时对不渗碳部分要 采取防渗措施(镀铜或镀防渗材料)。 ? 由于渗碳淬火变形大,且渗碳深度一般在0.5~2mm之间, 故常将渗碳工序放在次要表面加工之前进行,待次要表面 加工完毕之后再进行淬火,以减少次要表面的位置误差; ? 其工艺路线一般为: 下料→锻造→正火→粗、半精加工→渗碳淬火→精加工 ? 当局部渗碳零件的不渗碳部分加大加工余量后,需切除多 余的渗碳层时,切除多余渗碳层的工序应安排在渗碳后淬 火前。
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1.4.4 加工顺序的安排
3、渗 氮

? 使氮原子深入金属表面获得一层含氮化合 物的处理方法。 ? 渗氮层可以提高零件表面的硬度、耐磨性、 疲劳强度和抗蚀性; ? 渗氮处理温度较低、变形小、且渗氮层较 薄(一般不超过0.6~0.7mm) ,渗氮工序 应尽量靠后安排; ? 为减少渗氮时的变形,在切削后一般需要 进行消除应力的高温回火。
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1.4.4 加工顺序的安排
(1)低温回火:回火温度为150~250℃。低温回火能消 除一定的内应力,适当地降低钢的脆性,提高韧性,同时工 件仍保持高硬度、高耐磨性,应用于各种量具和刃具。 (2)中温回火:回火温度为350~500℃。中温回火可大 大减小钢的内应力,提高了弹性、韧性,但硬度有所降低, 应用于弹簧和热锻模等。 (3)高温回火:回火温度为500~650℃。高温回火可以 消除内应力,硬度有显著的下降,可获得具有强度、塑性、 韧性等综合机械性能,应用于齿轮、连杆、曲轴等。 ? 淬火后再经高温回火的热处理工艺,即为调质处理。

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1.4.4 加工顺序的安排
4. 回火
回火是把淬火后的金属制件重新加热到某 一温度,保温一段时间,然后置于空气或油中 冷却的热处理工艺。 回火的目的:为了消除淬火时因冷却过快 而产生的内应力,降低金属材料的淬性,使它 具有一定的韧性。 根据加热温度的不同,回火可分为低温回 火、中温回火和高温回火。

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1.4.4 加工顺序的安排

常用热处理方法的工艺曲线示意图
退火 正火 淬火 回火
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1.4.4 加工顺序的安排
? 热处理工序的安排
?毛坯退火、正火:安排在粗加工之前。 ?调质:通常安排在粗加工之后;若加工路线较简单,也 可在粗加工之前。 ?淬火及低温回火:一般安排在磨之前。 ?氮化:可安排在粗磨后、精磨前。

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1.4.4 加工顺序的安排
辅助工序的安排 ?检验工序
除操作工人自检外,下列情况应安排检验工序: ? 零件加工完毕后; ? 零件换车间前后,特别是进行热处理工艺前后; ? 关键工序或工序较长的工序前后; ? 在加工阶段前后。如在粗加工后精加工前。

?其他工序的安排
? 去毛刺工序(倒钝锐角边)通常安排在切削加工之后。

? 清洗工序 在零件加工后装配之前,研磨、珩磨等光整加工工序之 后,以及采用磁力夹紧加工去磁后,应对工件进行认真地清洗。
? 高速旋转的零件需要进行动平衡
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1.4.5 工序集中与工序分散
工序集中
? 使每个工序中包括尽可能多的工步内容,从而使总的工 序数目减少 ? 优点:
1)有利于保证工件各加工面之间的位置精度; 2 )有利于采用高效机床,可节省工件装夹时间,减少工件搬运 次数; 3)可减小生产面积,并有利于管理。

工序分散
? 使每个工序的工步内容相对较少,从而使总的工序数目 较多 ? 工序分散优点:每个工序使用的设备和工艺装备相对简单,调
整、对刀比较容易,对操作工人技术水平要求不高
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1.4.5 工序集中与工序分散
工序集中与工序分散的应用
? 传统的流水线、自动线生产,多采用工序分散的组织形式(个别工 序亦有相对集中的情况) ? 多品种、中小批量生产 ,为便于转换和管理,多 采用工序集中方式 ? 由于市场需求的多变性 ,对生产过程的柔性要求 越来越高,加之加工中心 等先进设备的采用,工序 集中将越来越成为生产的 主流方式

五面体加工中心

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