轴类零件的机械加工工艺规程.docx
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轴类零件的机械加工工艺规程
轴类零件的机械加工工艺规程
摘要：
随着科学技术的发展，各种新材料、新工艺和新技术不断涌现，机械制造工艺正向着高质量、高生产率和低成本方向发展。
各种新工艺的出现，已突破传统的依靠机械能、切削力进行切削加工的范畴，可以加工各种难加工材料、复杂的型面和某些具有特殊要求的零件。
数控机床的问世，提高了更新频率的小批量零件和形状复杂的零件加工的生产率及加工精度。
特别是计算方法和计算机技术的迅速发展，极大地推动了机械加工工艺的进步，使工艺过程的自动化达到了一个新的阶段。
“工欲善其事，必先利其器。
”
工具是人类文明进步的标志。
自20世纪末期以来，现代制造技术与机械制造工艺自动化都有了长足的发展。
但工具（含夹具、刀具、量具与辅具等）在不断的革新中，其功能仍然十分显著。
机床夹具对零件加工的质量、生产率和产品成本都有着直接的影响。
因此，无论在传统制造还是现代制造系统中，夹具都是重要的工艺装备。
关键词：
材料、毛坯、工艺、工艺路线、加工余量、零件
机械加工工艺规程
1生产过程与工艺过程
1.1生产过程
生产过程是指把原材料（半成品）转变为成品的全过程。
机械产品的生产过程，一般包括：
生产与技术的准备,如工艺设计和专用工艺装备的设计和制造、生产计划的编制，生产资料的准备；毛坯的制造，如铸造、锻造、冲压等；零件的加工，如切削加工、热处理、表面处理等；产品的装配，如总装，部装、调试检验和油漆等；生产的服务，如原材料、外购件和工具的供应、运输、保管等。
1.2工艺过程
工艺过程是指在生产过程中改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等，使其成为成品或半成品的过程。
如毛坯的制造，机械加工、热处理、装配等均为工艺过程。
在工艺过程中，若用机械加工的方法直接改变生产对象的形状、尺寸和表面质量，使之成为合格零件的工艺过程，称为机械加工工艺过程。
同样，将加工好的零件装配成机器使之达到所要求的装配精度并获得预定技术性能的工艺过程，称为装配工艺过程。
2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，而工序又可分为若干个安装、工位、工步和走刀，毛坯就是依次通过这些工序的加工而变成为成品的。
2.1工序
工序是指一个或一组工人，在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。
工序不仅是组成工艺过程的基本单元，也是制订工时定额，配备工人，安排作业和进行质量检验的依据。
通常把仅列出主要工序名称的简略工艺过程称为工艺路线。
2.2安装与工位
工件在加工前，在机床或夹具上先占据一正确位置（定位），然后再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一部分工艺内容称为安装。
在一道工序中可以有一个或多个安装。
工件加工中应尽量减少装夹次数，因为多一次装夹就多一次装夹误差，而且增加了辅助时间。
因此生产中常用各种回转工作台、回转夹具或移动夹具等，以便在工件一次装夹后，可使其处于不同的位置加工。
为完成—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一起相对刀具或设备固定部分所占据的每一个位置，称为工位。
2.3工步与走刀
2.3.1工步
工步是指被加工表面（或装配时的连接表面）和切削（或装配）工具不变的情况下所连续完成的那一部分工序。
一个工序可以包括几个工步，也可以只有一个工步。
2.3.2走刀
在一个工步内，若被加工表面切去的金属层很厚，需分几次切削，则每进行一次切削就是一次走刀。
一个工步可以包括一次走刀或几次走刀。
3机械加工工艺规程
3.1概述
机械加工工艺规程是规定零件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件之一，它是在具体的生产条件下，把较为合理的工艺过程和操作方法，按照规定的形式书写成工艺文件，经审批后用来指导生产。
机械加工工艺规程一般包括以下内容：
工件加工的工艺路线、各工序的具体内容及所用的设备和工艺装备、工件的检验项目及检验方法、切削用量、时间定额等。
3.2机械加工工艺规程的作用
3.2.1是指导生产的重要技术文件
工艺规程是依据工艺学原理和工艺试验，经过生产验证而确定的，是科学技术和生产经验的结晶。
所以，它是获得合格产品的技术保证，是指导企业生产活动的重要文件。
正因为这样，在生产中必须遵守工艺规程，否则常常会引起产品质量的严重下降，生产率显著降低，甚至造成废品。
但是，工艺规程也不是固定不变的，工艺人员应总结工人的革新创造，可以根据生产实际情况，及时地汲取国内外的先进工艺技术，对现行工艺不断地进行改进和完善，但必须要有严格的审批手续。
3.2.2是生产组织和生产准备工作的依据
生产计划的制订，产品投产前原材料和毛坯的供应、工艺装备的设计、制造与采购、机床负荷的调整、作业计划的编排、劳动力的组织、工时定额的制订以及成本的核算等，都是以工艺规程作为基本依据的。
3.2.3是新建和扩建工厂（车间）的技术依据
在新建和扩建工厂（车间）时，生产所需要的机床和其它设备的种类、数量和规格，车间的面积、机床的布置、生产工人的工种、技术等级及数量、辅助部门的安排等都是以工艺规程为基础，根据生产类型来确定。
除此以外，先进的工艺规程也起着推广和交流先进经验的作用，典型工艺规程可指导同类产品的生产。
3.3工艺规程制订的原则
工艺规程制订的原则是优质、高产和低成本，即在保证产品质量的前提下，争取最好的经济效益。
在具体制定时，还应注意下列问题：
技术上的先进性；经济上的合理性；良好的劳动条件及避免环境污染。
4制订工艺规程的步骤
4.1计算年生产纲领，确定生产类型。
4.2分析零件图及产品装配图，对零件进行工艺分析。
4.3选择毛坯。
4.4拟订工艺路线。
4.5确定各工序的加工余量，计算工序尺寸及公差。
4.6确定各工序所用的设备及刀具、夹具、量具和辅助工具。
4.7确定切削用量及工时定额。
4.8确定各主要工序的技术要求及检验方法。
4.9填写工艺文件。
5工艺文件的格式
将工艺规程的内容，填入一定格式的卡片，即成为生产准备和施工依据的工艺文件。
常用的工艺文件格式有下列几种：
综合工艺过程卡片；机械加工工序卡片。
6零件的工艺规程
6.1零件的工艺分析
在制订零件的机械加工工艺规程时，首先要对照产品装配图分析零件图，熟悉该产品的用途、性能及工作条件，明确零件在产品中的位置、作用及相关零件的位置关系；了解并研究各项技术条件制定的依据，找出其主要技术要求和技术关键，以便在拟定工艺规程时采用适当的措施加以保证。
然后着重对零件进行结构分析和技术要求的分析。
6.2零件的结构分析
零件的结构分析主要包括以下三方面：
零件表面的组成和基本类型；主要表面与次要表面区分；零件的结构工艺性。
6.3零件的技术要求分析
零件图样上的技术要求，既要满足设计要求，又要便于加工，而且齐全和合理。
其技术要求包括下列几个方面：
加工表面的尺寸精度、形状精度和表面质量；各加工表面之间的相互位置精度；工件的热处理和其它要求，如动平衡、镀铬处理、去磁等。
7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。
7.1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：
铸件；锻件；型材；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。
7.2毛坯种类选择中应注意的问题
7.2.1零件材料及其力学性能
7.2.2零件的结构形状与外形尺寸
7.2.3生产类型
7.2.4现有生产条件
7.2.5充分考虑利用新工艺、新技术和新材料
7.3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。
工艺搭子的设置；整体毛坯的采用；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。
8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。
8.1表面加工方案的选择
8.1.1各种加工方法所能达到的经济精度及表面粗糙度
8.1.2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：
选择能获得相应经济精度的加工方法；零件材料的可加工性能；工件的结构形状和尺寸大小；生产类型；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。
8.2加工阶段的划分
8.2.1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：
粗加工阶段；半精加工阶段；精加工阶段；光整加工阶段。
8.2.2划分加工阶段的原因
保证加工质量的需要；合理使用机床设备的需要；及时发现毛坯缺陷；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。
9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。
9.1工序集中的特点
9.1.1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。
9.1.2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。
③减少了设备数量，相应地减少了操作工人和生产面积。
9.1.3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。
9.1.4专用设备和工艺装置复杂，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。
9.2工序分散的特点
9.2.1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。
9.2.2容易适应生产产品的变换。
9.2.3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。
10工序顺序的安排
10.1机械加工工序的安排
基准先行；先粗后精；先主后次；先面后孔
10.2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。
预备热处理；退火和正火；时效处理；调质。
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。
10.3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。
10.4其它工序的安排
表面强化处理如滚压、抛丸处理等，一般安排在工艺过程的最后。
表面处理工序如电镀、喷塑等一般安排子工艺的最后。
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。
11加工余量的确定
11.1确定加工余量的影响因素
为了切除前工序在加工时留下的各种缺陷和误差的金属层，又考虑到板工序可能产生的安装误差。
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：
前工序的尺寸公差；前工序的形状和位置公差；前工序的表面粗糙度和表面缺陷；本工序的安装误差。
11.2确定加工余量的方法
确定加工余量的方法有三种：
分析计算法；经验估值法；查表修正法。
12典型的零件加工工艺过程
12.1轴类零件加工的工艺路线
外圆加工的方法很多，基本加工路线可归纳为四类：
1）粗车——半粗车——精车
对于一般常用材料而言，这是外圆表面加工采用的最主要的工艺路线
2）粗车——半粗车——粗磨——精磨
对于黑色金属材料，精度要求高和表面粗糙度较高，零件经过热处理后需要经过研磨而采用的一道工序
3）粗车——半精车——精车——金刚石车
对于有色金，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，因为其最终工序多用精车和金刚石车。
4）粗车——半粗车——精车——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要求高，常用此加工路线
12.2典型加工工艺路线
轴类零件的主要加工表面是外圆表面或内孔，也还有常见的特殊形表面，因此针对各种精度等级和表面粗糙度要求，根据精度要求来选择加工方法
12.2.1对普通精度的轴类零件加工，其典型的工艺路线
毛坯——预加工——车削外圆——铣键槽——热处理——磨削——检验
12.2.1.1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
12.2.1.2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：
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。
结论
毕业设计时一门综合性很强的课程，也是最重要的一门课程，他综合了三年中的学到的大部分专业知识，例如《机械制图》、《机械制造》等等一系列的专业知识。
由这次设计把两年来所学的大部分专业知识作了一个系统性的回顾和学习。
而且学习到了许多新的知识，特别是AUTO-CAD软件的操作使用和制图的应用，使自己的知识又有了进一步的提高。
毕业设计是每个人的一个课题，需要自己在指导老师的指导下独立完成，这其中就设计到查找资料、课题设计、绘图、写论文等等一系列看似繁琐却很重要的工作，从无到有一点一点的完成设计，从中就可以体现出自己哪方面还可以，哪方面还比较欠缺，也能反映出一起拿自己意识不到的不足和缺点，进而在设计中加以改进。
在这次设计中感触最深的就是做好一份设计甚至是一份工作都需要大家之间的团结合作。
过去几年没有做过这种的正规设计，基本上自己可以独立完成。
通过这次的设计，让我意识到只有大家一起合作、努力、互帮互助、才能将工作做的更好。
通过这次毕业设计，让我受益匪浅，从中学习到了许多课本上和课本外的东西，改善和弥补自身的不足，也更能体会到团体合作的重要性，对现在参加工作的我具有指导意义。
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