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1、1.2 基准,基准非常重要: 零件工艺设计, 夹具设计 基准的概念及分类 基准: 确定几何实体上几何要素间相互关系所依据的那些点、 线、 面 有一个几何关系就存在一个基准 实际生活中基准的存在 基准分类： 设计基准 工艺基准： 工序、 定位、测量、装配,1 设计基准,设计图样采用的基准。 在设计零件时，尺寸或角度的起始位置。,设计基准,2 工艺基准,零件在加工工艺过程中采用的基准。 :尺寸或角度的起始位置。 工序、 定位、测量、装配,（1） 工序基准,确定本工序加工表面加工后的尺寸、形状、位置的基准，称。 or: 工序图上的基准 选择时应遵守： 1） 尽量使用设计基准基准重合 2） 所选工序基
2、准尽可能用于工件的定位和工序尺寸检查 3） 当基准不重合时，进行精度较核,（2） 定位基准,加工中用于工件定位的基准，称。 工件上直接与(夹具)定位元件接触的点线面。 定位基准是获得零件尺寸和形位的直接基准，非常重要。,（2） 定位基准（续）,（2） 定位基准（续）,分类： 精基准：加工后的面 粗基准：未加工的毛坯面 附加基准：根据工艺需要专门设计的定位基准；如顶尖孔， 工艺凸台,（3）测量基准,测量所用的基准,（4）装配基准,装配时确定零件或部件在产品中的相对位置所用的基准,基准不重合误差： 当工艺基准与设计(工艺)基准不重合时，将产生基准不重合误差。,1.3 工艺路线的制订,本节主要内容：
3、 选择定位基准、确定加工方法、安排工序顺序 重要内容: （粗、精）基准选择原则 重点：基准不重合误差,一、 选择定位基准,粗、精基准选择 精基准：加工后的面 粗基准：未加工的毛坯面 基准的选择要求保证零件的加工精度，选择基准应从精基准到粗基准的顺序进行。但零件的加工精度是按从粗到精逐渐得到的。,1、 粗基准选择,总原则：保证加工面与非加工面间的位置要求，合理分配各加工面的加工余量。 四条原则: (1) 保证相互位置要求 (2) 保证加工表面余量合理分配 (3) 便于装夹 (4) 粗基准不得重复使用,(1) 保证相互位置要求的原则,保证加工面与不加工面间的相互位置要求，选毛面为粗基准,以A面为基
4、准加工B面，可保证同轴度要求，使壁厚均匀。,(2)保证加工表面余量合理分配的原则,保证重要表面余量均匀，以该表面的毛坯面为粗基准,保证各加工面有足够的加工余量，以毛坯余量最小的面为粗基准,粗基准尽可能平装、光滑，有足够大的尺寸 粗加工切削余量大 切削力大夹紧牢靠,(3)、便于装夹的原则,两次装夹使用同一个粗基准，由于定位面粗糙，产生大的定位误差,以毛面B为基准分别加工A、C，造成A、C间大的同轴度误差,(4) 粗基准不得重复使用的原则,2、精基准选择,总原则：保证加工精度，装夹方便。 五条原则: 基准重合、基准统一、互为基准、 自为基准、便于装夹,（1）基准重合原则,采用设计基准作为（工艺）定
5、位基准，称为基准重合。 基准不重合，会产生基准不重合误差。,A1设计基准为M1，定位基准为N，基准不重合 (2) 基准重合,基准不重合误差计算（1）,直接得到:A3：前道工序已获得尺寸；A1：设计尺寸，A2：非设计尺寸，加工获得尺寸. 间接得到:A1,基准不重合误差计算（1）,A1max=A3max-A2min A1min=A3min-A2max T1=A1max-A1min =(A3max-A3min)+(A2max-A2min) =T3T2 (比较Tf=Th+Ts) T1有设计要求，为满足要求，必须限制T2和T3， T3T2 = T1 。 原设计中，A2为非设计尺寸，T2无要求，由于基准不
6、重合，造成对T2加以限制，增加了加工难度。,基准不重合误差计算（2）,B：设计尺寸，直接以设计基准D加工B，造成镗刀悬伸过长，刚性不足；实际以F为基准直接获得A，间接得到B。 有基准不重合误差。其中C为上工序尺寸。,B,基准不重合误差计算（2）,原来B、C独立，由于基准不重合引入C的误差，此即基准不重合误差。 例：设计TB=0.6,TC=0.4 基准重合：B的加工精度为0.3 不重合：TATB-TC=0.2= 0.1 原无精度要求的A比B、C要求都严格,B,基准不重合误差,（A）在加工中，基准不重合误差只发生在用调整法获得加工尺寸的情况下； （B）基准不重合误差为设计基准和定位基准之间的尺寸变
7、化量； （C）基准不重合一般发生情况: (a) 直接得到设计尺寸不可能或不经济；(b) 要求基准统一，以便减少夹具类型或进行自动化生产 （D）基准不重合不仅指定位与设计基准不重合，还包括测量和设计基准不重合 （E）基准不重合误差包括尺寸和形位两方面,（2）基准统一原则,大多数表面加工使用统一的精基准。 有利于组织自动化生产。 加工时先加工该基准面。如轴类的顶尖孔、圆盘类的孔和端面、箱体的平面（一面两销定位）。 尽可能使用统一的基准，必要情况下采用辅助基准；如顶尖孔，工艺凸台等 基准统一和基准重合间有矛盾：如果基准不重合，需进行基准不重合误差的验算。,孔是设计基准、装配基准、加工基准,（3）互为
8、基准原则,互为基准，反复加工，达到高的位置精度要求保证加工面间较高的位置精度，且使加工余量小而均匀。 例：车床主轴加工,要求：前后轴径与前锥孔同轴。前后轴径和前后锥孔互为基准，反复加工，保证高的位置精度要求。,（4）自为基准原则,以加工面本身为基准减小表面粗糙度、减小加工余量、保证加工余量均匀；但对位置精度无影响。 例：床身导轨磨削,用百分表找正导轨面，进行导轨面磨削,连杆小头镗孔：先以小头定位，夹紧后，移去定位元件，镗小头,（5）便于装夹原则,所选精基准保证定位准确、可靠，夹紧机构简单，操作方便。,例：锻压机立柱铣削两种定位方案：在同样的装夹误差时，会产生不同的加工误差。,粗、精基准的选择原
9、则，是从不同方面提出的要求。在实际使用过程中应根据具体情况，灵活运用。,二、表面加工方法的选择,为正确选择加工方法： 了解各种加工方法的特点 掌握加工经济精度及经济表面粗糙度的概念。,1、 加工经济精度和经济表面粗糙度,定义：一种加工方法在正常条件下所能保证的加工精度和表面粗糙度。 “杀鸡焉用牛刀”,外圆加工经济精度：P30T10、11、12,2、 加工方法选择,考虑因素： 零件材料：淬火钢要磨削；有色金属加工用精细车或金刚镗； 工件的形状或尺寸 零件批量：大批量用生产率高且稳定的加工方法：拉孔、拉平面等；小批量中孔：钻、扩、铰等 已有设备条件：外购、自制、外协,3、典型表面加工,外圆表面的加
10、工方案 孔的加工方案 平面加工方案,外圆表面的加工方案,中心磨,无心磨,研磨,滚压,砂轮轴线相对工件轴线小倾角，形成点接触，砂轮与磨削过的表面不会重复接触，接近车削；适用形状复杂的小表面磨削曲轴、凸轮轴、传动轴等。,砂带磨,点磨,外圆表面的加工方案种类,粗车一半精车一精车：加工精度要求较低，也可以只取粗车一半精车。 粗车一半精车一磨(光整)：黑色金属材料，特别是有淬火要求的表面，通常采用它。当外圆表面精度要求较高时，可采取粗车一半精车一粗磨一精磨的方案。 粗车一半精车一精车一金刚石车：主要适用于有色金属材料及其他不宜采用磨削加工的有较高精度要求的外圆表面。,GO,光整加工,研磨、抛光、（砂带磨
11、） 主要目的:减小表面粗糙度。,return,分类： 刚性轴，短轴 柔性轴，长轴,孔的加工方案,孔的磨削,深孔：L/D5 5-20：普通深孔深孔钻或接长麻花钻，车床，钻床 20：特殊深孔深孔机床 难点：轴线易歪斜、散热差、排屑困难 措施：工件旋转，刀具仅做进给 压力输送切削液：排屑、散热 改善刀具结构分屑、断屑、卷屑 方法：深孔钻、镗、浮动镗,深孔加工,深孔加工,深孔加工,深孔加工,孔光整加工,精细镗、珩磨、研磨、滚压、抛光 精细镗：金刚镗有色金属；珩磨和滚压前的预加工,珩磨,低速、大面积接触；大孔、细长孔；,常用孔的加工方案,钻扩粗铰精铰：直径小于30 mm。其中扩孔有纠正位置误差的能力，而
12、铰刀又是定尺寸刀具，容易保证孔的尺寸精度。对于直径较小的孔，有时只需铰一次。 粗镗半精镗粗磨精磨：大中孔加工，特别是淬硬零件孔的加工。当孔的精度要求更高时，可再增加研磨或珩磨等光整加工工序。,常用孔的加工方案(续),粗镗（或钻）精镗金刚镗：位置精度要求高的孔系或有色金属零件孔的加工。如果毛坯上已有铸出或锻出的孔，则第一道工序可直接安排粗镗（或扩），而不必安排钻孔；当孔的加工要求更高时，可在精镗后再安排金刚镗或珩磨等。 钻拉：大批大量生产，盘套类零件的圆孔、单键孔及花键孔。加工要求较高时，拉削可分为粗拉和精拉。,平面加工方案,铣削、刨削、磨削 要求较高的表面铣削或刨削以后还须安排精加工。,常用平
13、面精加工方法,磨削：IT6 、Ra0.16，淬硬表面、中小型零件 刮研：获得精密平面的传统加工方法。 劳动量大、生产率低，在大批量生产下已逐步被精磨、精铣取代； 在单件小批生产和修配工作中仍有广泛的应用。 高速精铣或宽刃精刨高速精铣：能获得高的精度和表面质量，生产率高，不淬硬的中小型零件平面的精加工；宽刀精刨多用于大型零件特别是狭长平面的精加工。,4、工序顺序的安排,复杂工件的机械加工工艺路线要经过切削加工、热处理、辅助工序，这三者要 综合考虑，通盘安排。,(一）切削加工工序的安排,（1）先基准后其他： a、先加工基准面，以基准面定位加工其他面； b、当加工面精度很高时，先精修精基准。 如：轴
14、类零件第一道工序一般为车端面钻中心孔，然后以中心孔定位加工其他表面。 箱体零件常常先加工基准平面和其上的两个小孔，再以一面两孔为精基准，加工其他表面。 （2）先面后孔：保证定位、夹紧稳定可靠,(一）切削加工工序的安排(续),（3）先主后次（穿插） 加工表面分:主要表面和次要表面。 主要表面位置精度要求较高的基准面和重要工作表面；导轨面，主轴支承 次要表面要求较低，对零件整个工艺过程影响较小的表面，如键槽、螺孔、紧固小孔等。 主要表面加工余量大，次要表面加工余量小，先加工主要表面，可有足够时间释放残余应力，并在后续加工中修正变形。 保证主、次表面间的位置精度要求。,(一）切削加工工序的安排(续)
15、,（4）先粗后精： 粗加工余量大，精加工余量小，先粗加工的表面，可有足够时间释放残余应力，并在后续加工中修正变形。 精加工阶段的加工对象为主要表面，精加工安排在后，可保护已获得的加工精度和表面。,（二）热处理及表面处理工序的安排,热处理工序顺序：工件的材料、热处理的目的和种类。 热处理作用：改善材料的切削加工性能，减少内应力和提高力学性能。同时也会使工件产生变形，使工件表面产生明显的表面缺陷层（如脱碳、氧化等）； 必须正确安排热处理工序：对零件的加工质量和材料的使用性能影响很大。,常用热处理工序种类,（a）退火、正火： （b）时效处理 （c）淬火 （d）调质处理 （e）渗碳和渗氮 （f）表面处
16、理,热处理工序的安排,（1）改善切削性能，安排在相应加工之前：退火、正火、调质 （2）消除内应力，安排在粗加工后：人工时效、退火、正火 （3）改善力学性能，安排在半精加工之后精加工之前，淬火、淬火回火、渗碳淬火。高频感应加热淬火 渗氮由于变形小，可安排在精加工之后 （4）高精度精密零件（量块、块规、精密丝杆）：淬火后安排冷处理，稳定尺寸 （5）表面处理：提高表面耐磨性和抗腐蚀性或装饰，表面处理工序（镀铬、发蓝、阳极氧化等）安排在最后,（三）辅助工序的安排（1）,检验、检查、去毛刺、洗涤防锈、去磁等,除了在每道工序中操作者进行自检外，还必须在下列情况下安排检验工序： 各加工阶段（如粗加工、半精加
17、工等）结束之后； 在某些关键工序以后； 零件转换车间时应进行检验，以便确定质量问题的原因和责任；零件全部加工完毕要进行总检。,（三）辅助工序的安排（2）,检验、检查、去毛刺、洗涤防锈、去磁等,除了一般性的尺寸检查外，对于如涡喷发动机的涡轮盘和涡轮叶一片、大功率柴油机的曲轴和连杆等重要的零件还需要安排特种检验。超声波探伤。 X射线检验等多用于材料的内部质量检验，一般安排在粗加工之前（毛坯去外皮后）进行。 磁力探伤、荧光检验等常用于材料的表层质量检验，一般安排在精加工以后进行。是否安排特种检验要根据图纸要求。,（三）辅助工序的安排（3）,检验、检查、去毛刺、洗涤防锈、去磁等,为了保证检验和装配工作
18、的正常进行，工件经过铣削和刨削等易产生毛刺的加工后、淬火之前和总检之前应安排去毛刺工序。,（三）辅助工序的安排（4）,检验、检查、去毛刺、洗涤防锈、去磁等,在航空航天零件加工过程中，通常要安排洗涤、防锈工序。零件经过抛光、研磨或磁力探伤以后，总检之前均需把零件洗涤干净。在气候潮湿的地区或工序间周转时间较长时，特别是对铝镁合金件，为防止氧化生锈，经常在有关工序中安排防锈。,5、工序的集中与分散,在确定加工方法之后，即可按照零件的生产类型和生产条件确定工艺过程的工序数目。 确定工序数目有两种截然不同的原则: 工序集中 工序分散 工序的集中与分散将影响到工序数目的多少和工序内容的繁简程度。,工序集中
19、,工序集中：将几个简单工序合并成一个工序，使工艺过程的每个工序中包括尽可能多的加工内容。 工序集中，使总的工序数目减少，也减少了工件在加工过程中的安装次数。在同一次安装中加工尽可能多的表面，有利于保证各加工表面间的相互位置精度。,工序集中原则,（1）可采用多功能（通用）的生产设备和工艺装备，减少了设备数量和相应的操作人员，缩小了生产规模，有利于生产的组织、计划和管理工作。 （2）适应于各表面间具有较高相对位置要求的工件的加工，也适应于一般零件的单件、小批或中等批量工件的加工。 （3）数控机床尤其是加工中心机床的使用使多品种、中小批量生产几乎全部采用了工序集中的方案,工序分散原则,工序分散：将一
20、个复杂工序分解成几个简单工序，尽量减少每个工序的加工内容，其极限情况是某道工序只包含一个简单的工步。 工序分散可以采用比较简单的机床和工艺装备，机床的调整工作显著简化，生产的准备工作量可减少，所以对工人的技术水平要求也低。但其生产规模明显扩大，加工中的辅助性时间也花费较多。,工序分散原则,特别适应于流水线生产。 “分散”的原则是使流水线上的各加工点所用的加工时间趋于相等或成倍数（即按统一的节拍组织生产）。 对于某些零件，如活塞、轴承等，分散加工可以采用效率高而结构简单的专用机床和专用夹具，投资少又易于保证加工质量，故常采用工序分散的方案。,6、加工阶段的划分,将工艺过程划分为不同的阶段： 粗加
21、工半精加工精加工 光整加工阶段,粗、半精加工阶段,（1） 粗加工阶段 切除毛坯的大部分加工余量，目标是提高生产率。 （2）半精加工阶段 减小粗加工后留下的误差和表面缺陷层，使被加工表面达到一定的精度，并为主要表面的精加工做好准备，同时完成一些次要表面的最后加工（扩孔、攻螺纹、铣键槽等）,精加工、光整加工阶段,（3）精加工阶段 任务:各主要表面经加工后达到图样的技术要求; (4）光整加工阶段 零件上精度和表面粗糙度要求很高（IT6级以上，表面粗糙度数值为Ra0.2m以下）的表面，应安排光整加工阶段。 任务:减小表面粗糙度值或进一步提高尺寸精度，一般不用于纠正形状误差和位置误差。,划分加工阶段的原
22、因（1）,（1）保证加工质量: 从粗加工到精加工逐渐逼近设计要求 粗加工中切除的余量大，切削用量和切削力较大，切削热量大，以及由内应力引起的变形较大，从而导致工件加工精度不高和加工表面粗糙。 通过后续阶段，以较小的加工余量和切削用量来逐步消除或减少已产生的误差，并减小表面粗糙度。,划分加工阶段的原因（2）,（2）合理使用机床设备和人力资源: 粗加工时余量大，切削用量大，故应在功率大、刚性好、而精度一般的机床上进行，以获得高的生产效率。精加工对加工质量要求高，故应在较为精密的机床上进行。 (3)便于安排热处理工序: 热处理工序将加工过程自然地划分为前后阶段。热处理工序前安排粗加工，有助于消除粗加工时产生的内应力；热处理工序后安排精加工，可修正热处理产生的变形。,划分加工阶段的原因（3）,(4）有利于及早发现毛坯的缺陷: 粗加工时就可发现毛坯的缺陷，如铸件的砂眼、气孔等，避免工时浪费 工艺过程是否需要划分阶段，以及划分阶段的严格程度，主要由工件的变形对精度的影响程度确定。 如当工件刚度很低时，为逐渐减少加工中的变形对精度的影响，阶段划分必须严格； 当工件刚度很高，往往粗细加工可以合并进行；精度要求较高的零件，其加工阶段的划分也要严格。,小结,选择定位基准、确定加工方法、安排工序顺序 重要内容: （粗、精）基准选择原则 难点：基准不重合误差,