某某工厂-专业生产加工、定做各种金属工艺品

　　如图 4-1 所示的方头销，其上有一孔 Ф2H7 要求在装配时配作，零件材料为 T8A，要 求头部淬火硬度 HRC55～60。而零件长度只有 15mm，方头长 4mm，局部淬火时，全长均 被淬硬，配作时，Ф2H7 孔无法加工。若建议材料改用 20Cr 进行渗碳淬火，便能解决问题。

　　加工内、外螺纹时， 其根部应留有退刀槽或 保留足够的退刀长度， 使 刀具能正常地工作

　　钻孔一端留空刀或减 小孔深， 可既避免深孔加 工和钻头偏斜， 减少工作 减 量和钻头损耗； 又减轻零 件重量，节省材料

　　斜面钻孔时，钻头易 引偏和折断。 只要零件结 构允许， 应在钻头进出表 面上预留平台

　　零件的结构工艺性与发展着的先进工艺方法相适应， 特别是数控加工和特种加工的发展 应用，对零件工艺性发生了许多变化。例如，对于数控机床，特别是加工中心，具有功能多、 柔性大的优点，能实现工序高度集中，在工件一次装夹中能完成多个工序、多个表面加工， 而且加工精度高。原来被认为工艺性不好的零件，如有曲线、曲面、多方向的孔和平面或者 有位置精度要求很高的孔和平面的零件， 在数控机床上加工并不困难。 对于常规切削加工而 言，方孔、小孔、弯孔、窄缝等被认为是工艺性很“坏”的典型，对工艺、设计人员是非常 “忌讳”的，有的甚至是“禁区” 。随着特种加工技术在生产中日益广泛的应用，则改变了 这种现象， 采用电火花穿孔成型加工或电火花线切割加工等特种加工方法， 加工方孔和加工 圆孔的难易程度是一样的。过去，淬火前漏做钻定位销孔、铣槽等工序，淬火后即成废品， 现在则大可不必，可安排电火花打孔、切槽等工序进行补救。因此，工程技术人员应注意及 时进行知识更新，据实衡量零件的结构工艺性。 （3）装配和维修对零件结构工艺性的要求 零件的结构应便于装配和维修时的拆装。 4-3 所示为装配和维修对零件结构工艺性影 表 响的示例。

　　对零件进行工艺分析的目的， 一是形成有关零件的全面深入的认识和工艺过程的初步轮 廓，作到心中有数；二是从工艺的角度审视零件，扫除工艺上的障碍，为后续各项程序中确 定工艺方案奠定基础。 1、分析零件图 由于应用场合和使用要求不同，形成了各种零件在结构特征上的差异。通过零件图了解 零件的构形特点、 尺寸大小与技术要求， 必要时还应研究产品装配图以及查看产品质量验收 标准，借以熟悉产品的用途、性能和工作条件，明确零件在产品（或部件）中的功用及各零 件间的相互装配关系等。 （1）分析零件的构形 首先，分析组成零件各表面的几何形状，加工零件的过程，实质上是形成这些表面的过 程，表面不同，其典型的工艺方法不同；其次，分析组成零件的基本表面和特形表面的组合 情况 （2）分析零件的技术要求 零件的技术要求一般包括：各加工表面的加工精度和表面质量，热处理要求，动平衡、 去磁等其它技术要求。 分析零件的技术要求，应首先区分零件的主要表面和次要表面。主要表面是指零件与其 它零件相配合的表面或直接参与机器工作过程的表面，其余表面称为次要表面。 分析零件的技术要求，还要结合零件在产品中的作用、装配关系、结构特点， 审查技 术要求是否合理，过高的技术要求，会使工艺过程复杂，加工困难，影响加工的生产率和经 济性。如果发现不妥甚至遗漏或错误之处，应提出修改建议，与设计人员协商解决；如果要 求合理，但现有生产条件难以实现，则应提出解决措施。 （3）分析零件的材料 材料不同，工作性能、工艺性能不同，会影响毛坯制造和机械加工工艺过程。

　　（3）毛坯资料，包括：各种毛坯制造方法的特点，各种钢材和型材的品种与规格，毛坯 图等，并从机械加工工艺角度对毛坯生产提出要求。在无毛坯图的情况下，需实地了解毛坯 的形状、尺寸及力学性能等。 （4）现场的生产条件，主要包括：毛坯的生产能力、技术水平或协作关系，现有加工设 备及工艺装备的规格、性能、新旧程度及现有精度等级，操作工人的技术水平，辅助车间制 造专用设备、专用工艺装备及改造设备的能力等。 （5）国内外同类产品的有关工艺资料，如工艺手册、图册、各种标准及指导性文件。 3、制订工艺规程的步骤 （1）产品装配图和零件图的工艺性分析，主要包括零件的加工工艺性、装配工艺性、主 要加工表面及技术要求，了解零件在产品中的功用。 （2）确定毛坯的类型、结构形状、制造方法等。 （3）拟定工艺路线）确定各工序的加工余量，计算工序尺寸及公差。 （5）选择设备和工艺装备。 （6）确定各主要工序的技术要求及检验方法。 （7）确定切削用量及计算时间定额。 （8）工艺方案的技术经济分析。 （9）填写工艺文件。

　　和大型锻件的制造。 模型锻造件的尺寸精度和生产率较高， 主要用于产量较大的中小型锻件。 （3）型材 主要有板材、棒材线材等。常用截面形状有圆形、方形和特殊界面形状。就 其制造方法，又可分为热轧和冷拉两大类。热轧型材尺寸较大，精度较低用于一般的机械零 件。冷拉型材尺寸较小，精度较高，主要用于毛坯精度要求较高的中小型零件。 （4）焊接件 主要用于单件小批生产和大型零件及样机试制。其优点是制造简单、生产 周期短、节省材料、减轻重量。但其抗振性差，存在内用力，变形大，需经时效处理后才能 进行机械加工。 （5）冲压件 尺寸精度高，可以不再进行加工或只进行精加工，生产效率高。适用于批 量较大而零件厚度较小的中小零件。 （6）冷挤压件 毛坯精度高，表面粗糙度小，生产效率高。但要求材料塑性好，适用于 大批量生产中制造形状简单的小型零件。 （7） 粉末冶金 以金属粉末为原材料， 在压力机上通过模具压制成形后经高温烧结而成。 生产效率高，零件的精度高，表面粗糙度小，一般可以不再进行精加工，但金属粉末成本较 高，适用于大批大量生产中压制形状较为简单的小型零件。 2、毛坯的选择原则 选择毛坯时应该考虑如下几个方面的因素。 （1）零件的生产纲领 大量生产的零件应选择精度和生产率高的毛坯制造方法， 用于毛坯制造的昂贵费用可有 材料消耗的减少和机械加工费用的降低来补偿。 如铸件采用金属模机器造型和精密铸造； 锻 件采用模锻、精锻；选用冷拉和冷轧型材。单件小批生产的零件应选择精度和生产效率低的 毛坯制造方法。 （2）零件材料的工艺性 材料为铸铁或青铜等的零件应选择铸造毛坯； 钢质零件当形状不复杂， 力学性能要求又 不太高时，可选用型材；重要的钢质零件，为保证其力学性能，应选用锻造毛坯。 （3）零件的结构形状和尺寸 形状复杂的毛坯，一般采用铸造方法制造，薄壁零件不宜用砂型铸造。一般用途的阶梯 轴，如果各段直径相差不大，可选用圆棒料；反之，为减少材料消耗和机械加工的劳动量， 则宜采用锻造毛坯。 尺寸大的零件一般选用铸造或自由锻造， 中小型零件可考虑选用模锻件。 （4）现有的生产条件 选择毛坯时， 还要考虑本企业的毛坯制造水平、 设备条件以及外协的可能性和经济性等。 表 4-4 概括了各类毛坯的情况，可供参考。

　　制订机械制造工艺是产品设计与制造过程的中间环节，是机械制造的基本工作内容之 一，是企业生产活动的核心，也是一项复杂的工作，与生产实际有着极其密切的联系，要求 制订者有一定的生产实践知识。

　　在一定的生产条件下，对同样一个零件，可能会有几个不同的工艺过程。合理的工艺设 计方案应立足于生产实际，全面考虑，体现各方面要求的协调和统一。 1、制定工艺规程的原则 （1）目标方面的科学性 制订工艺规程的首要原则是确保质量， 即加工出符合设计图样规定的各项技术要求的零 件。 “优质、高产、低耗”是制造过程中不懈追求的目标。但质量、生产率和经济性之间经 常互相矛盾，可遵循“质量第一、效益优先、效率争先”这一基本法则，统筹兼顾，处理好 这些矛盾。 在保证质量可靠的前提下， 评定不同工艺方案好坏的主要标志是工艺方案的经济性。效 “ 益优先”就是通过成本核算和相互对比，选择经济上最合理的方案，力争减少制造时的材料 和能源消耗，降造成本。 “效率争先”就是争取最大限度地满足生产周期和数量上的要求。 （2）实施方面的可行性 应充分考虑零件的生产纲领和生产类型， 充分利用现有生产技术条件， 使制订的工艺切 实可行， 尤其注意不要与国家环境保护明令禁止的工艺手段等要求相抵触， 并尽可能做到平 衡生产。 （3）技术方面的先进性 要用可持续发展的观点指导工艺方案的制订，既应符合生产实际，又不能墨守成规，在 通过必要的工艺试验的基础上，积极采用国内外适用的先进技术和工艺。 （4）劳动方面的安全性 树立保障工人实际操作时的人身安全和创造良好文明的劳动条件的思想， 在工艺方案上 注意采取机械化或自动化等措施，并体现在工艺规程中，减轻工人的劳动强度。 此外，工艺规程还应做到正确、完整、统一和清晰，所用术语、符号、计量单位和编号 等都应符合相应标准以方便直接指挥现场生产和操作。 2、制订工艺规程的原始资料 在编制零件机械加工工艺规程之前，要进行调查研究，了解国内外同类产品的有关工艺 状况，收集必要的技术资料，作为编制时的依据和条件。 （1）技术图样与说明性技术文件，包括：零件的工作图样和必要的产品装配图样，针对 技术设计中的产品结构、工作原理、技术性能等方面作出描述的技术设计说明书，产品的验 收质量标准等。 （2）产品的生产纲领及其所决定的生产类型。

　　2、分析零件的结构工艺性 （1）零件结构工艺性的概念 零件的结构工艺性， 是指所设计的零件在能满足使用要求的前提下， 制造的可行性和经 济性。 （2）切削加工对零件结构工艺性的要求 总的要求是使零件安装、加工和测量方便，提高切削效率，减少加工量和易于保证加工 质量。 表 4-1 和表 4-2 对照列出最常见的零件切削加工工艺性的优劣，供分析时参考。

　　车削轴承盖上Φ120mm 外圆及端 面，将毛坯 B 面构形改为 C 面或增 加工艺凸台 D，使定位准确，夹紧 稳固

　　定 位 基 准 减 少 安 装 次 数 有足 够的 刚性 在划线平板的四个侧面上各增 加两个孔，以便加工顶面时直接用 压板及螺栓压紧，且方便吊装起运 键槽或孔的尺寸、方位应尽量一 致，便于在一次走刀中铣出全部键 槽或一次安装中钻出全部孔 轴套两端轴承座孔有较高的相 互位置精度要求，最好能在一次装 夹中加工出来 薄壁套筒夹紧时易变形， 若一端 加凸缘，可增加零件的刚性，保证 加工精度；而且较大的刚性允许采 用较大的切削用量进行加工，利于 提高生产率 减 轻 重 量 在满足强度、 刚度和使用性能的 前提下，零件从结构上应减少壁厚， 力求体积小、重量轻，减轻装卸劳 动量。必要时可在空心处布置加强 筋 表 4-2 便于加工和测量的零件结构工艺性分析示例 设 计 准 则 易 于 进 刀 和 退 刀 留出退刀空间，小齿 轮可以插齿加工； 有砂轮 越程槽后， 方便于磨削锥 面时清根 改进前 结构简图 改进后 说明

　　表 4-3 装配和维修对零件结构工艺性影响 序 号 改进前 改进后 说明

　　上述结构工艺性的分析，都是根据经验概括地提出一些要求，属于定性分析指标。近年 来，有关部门正在探讨和研究评价结构工艺性的定量指标。 在对零件进行工艺性分析中发现的问题，如图样上的视图、尺寸标注、技术要求不尽合 理甚至有错误或遗漏，或结构工艺性不好，工艺人员可以提出修改意见，在征得设计人员的 同意后，经一定的试验和审批程序进行修改。

　　各结构要素的尺寸规 格相差不大时， 应尽量采 便 于 采 用 标 取统一数值并标准化， 以 便减少刀具种类和换刀 时间， 便于采用标准刀具 进行加工和数控加工 加工表面的结构形状 尽量与标准刀具的结构 形状相适应， 使加工表面 在加工中自然形成， 减少 专用刀具的设计和制造 工作量

　　准 凸缘上的孔要留出足 刀 具 够的加工空间， 当孔的轴 线与侧壁面距离 S 小于 钻夹头外径的一半时， 难 以采用标准刀具进行加 工 减 少 对 刀 次 数 力 求 加 工 表 面 几 何 形 状 简 单 拨叉的沟槽底部若为 圆弧形， 铣刀直径必须与 圆弧直径一致， 且只能单 个地进行加工； 若改成平 面， 则可选任意直径的铣 刀并多件串联起来同时 加工，提高生产率 所有凸台面尽可能布 置在同一平面上或同一 轴线上， 以便一次对刀即 可完成加工

　　表 4-1 便于安装的零件结构工艺性分析示例 设计 准则 改 进 前 结 构 简 图 改 进 后 说 明

　　工件安装在卡盘上车削圆锥面， 若用锥面装夹，工件与卡盘呈点接 触，无法夹牢；改用圆柱面后，定 位、夹紧都可靠 加工大平板顶面， 在两侧设置装 夹用的凸缘和孔， 既便于用压板及 T 型螺栓将其固定在机床工作台上， 又便于吊装和搬运 受机床床身结构限制或考虑外 形美观，加工导轨时不好定位。可 为满足工艺要求需要而在毛坯上增

　　箱体内安放轴承座的 凸台面属不敞开的内表 面，加工和测量均不方 便。 改用带法兰的轴承座 与箱体外部的凸台连接， 则加工时，刀具易进人、 退出和顺利通过凸台外 表面 在常规条件下，弯曲 孔的加工显然是不可能 的， 应改为几段直孔相接 而成

　　加工面与非加工面应 明显分开， 加工面之间也 应明显分开， 以尽量减少 加工面积， 并保证工作稳 定可靠

　　毛坯种类的选择不仅影响毛坯的制造工艺及费用， 而且也与零件的机械加工工艺和加工 质量密切相关。 为此需要毛坯制造和机械加工两方面的工艺人员密切配合， 合理地确定毛坯 的种类、结构形状，并绘出毛坯图。 1、常见的毛坯种类 毛坯的种类很多，同一毛坯又有多种制造方法。机械制造中常见的毛坯有以下几种。 （1）铸件 对形状较复杂的毛坯。一般可用铸造制造。目前大多数铸件采用砂型铸造， 对尺寸精度要求较高的小型铸件，可采用特种铸造、如永久铸造、精密铸造、压力铸造、熔 模铸造和离心铸造等。 （2） 锻件 毛坯经过锻造可得到连续和均匀的金属纤维组织。 因此锻件的力学性能较好， 常用于受力复杂的重要钢质零件。 其中自由锻件的精度和生产率较低， 主要用于小批量生产