机械加工时工艺路线的拟订下高度计

机械加工时工艺路线的拟订（下）

机械加工时工艺路线的拟订（下） 2011年12月10日 来源： 二、加工阶段的划分

当零件表面精度和粗糙度要求比较高时，往往不可能在一个工序中加工完成，而划分为几个阶段来进行加工。

（一）工艺过程的四个加工阶段

1 ．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。该阶段的特点是使用大功率机床，选用较大的切削用量及尽可能提高生产率和降低刀具磨损等。

2 ．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作准备。

3 ．精加工阶段 保证主要表面达到图样要求。

4 ．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。

应当指出，加工阶段的划分是指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。

（二）划分加工阶段的原因

1 ．有利于保证加工质量

工件在粗加工后，由于加工余量较大，所受的切削力、夹紧力也较大，将引起较大的变形及内应力重新分布。如不分粗精阶段进行加工，上述变形来不及恢复，将影响加工精度。而划分加工阶段后，能逐步恢复和修正变形，提高加工质量。

2 ．便于合理使用设备

粗加工要求采用刚性好、效率高而精度较低的机床，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，延长机床使用寿命。

3 ．便于安排热处理工序和检验工序

如粗加工阶段之后，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。

4 ．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，可以及时发现和处理。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不受损伤。

在拟订零件的工艺路线时，一般应遵循划分加工阶段这一原则，但具体应用时要灵活处理。例如对一些精化毛坯，加工精度要求较低而零件的刚性又好的零件，可不必划分加工阶段。又如对于一些刚性较好的重型零件，由于吊装较困难，往往不划分加工阶段而在一次装夹后完成粗精加工。

前已指出，工艺路线的划分加工阶段是指零件的整个过程来说的，不能从某一表面的加工或某一工序的性质来判断。例如某些定位基面的精加工，在半精加工甚至粗加工阶段就要完成而不能放在精加工阶段。

三、加工顺序安排

总的原则是前面的工序为后续工序创造条件，作为基准的准备。具体原则有：

（一）切削加工顺序安排的原则

1 ．先粗后精

零件的加工一般应划分加工阶段，先进行粗加工，然后进行半精加工，最后是精加工和光整加工，应将粗精加工分开进行。

2 ．先主后次

先考虑主要表面的加工，后考虑次要表面的加工。因为主要表面加工容易出废品，应放在前阶段进行，以减少工时的浪费。应当指出，先主后次的原则应正确理解和应用。次要表面一般加工量较小，加工比较方便，因此把次要表面加工穿插在各加工阶段中进行，就能使加工阶段更明显和顺利进行，又能增加加工阶段的时间间隔，可以有足够的时间让残余应力重新分布并使其引起的变形充分表现，以便在后续工序中修正。

3 ．先面后孔

先加工平面，后加工孔。因为平面一般面积较大，轮廓平整，先加工好平面，便于加工孔时的定位安装，利于保证孔与平面的位置精度，同时也给孔的加工带来方便。另外，由于平面已加工好，对于平面上的孔加工时，使刀具的初始工作条件得到改善。

4 ．先基准后其他

用作精基准的表面，要首先加工出来。所以第一道工序一般进行定位基面的粗加工或半精加工（有时包括精加工），然后以精基面定位加工其它表面。

（二）热处理工序的安排

热处理的目的是提高材料的机械性能、消除残余应力和改善金属的切削加工性。按照热处理不同的目的，热处理工艺可分为两大类：预备热处理和最终热处理。

1 ．预备热处理

预备热处理的目的是改善加工性能、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。

（ 1 ）退火和正火 退火和正火用于经过热加工的毛坯。含碳量大于 0.5% 的碳钢和合金钢，为降低其硬度易于切削，常采用退火处理；含碳量低于 0.5 % 的碳钢和合金钢，为避免其硬度过低切削时粘刀，而采用正火处理。退火和正火尚能细化晶粒、均匀组织，为以后的热处理作准备。退火和正火常安排在毛坯制造之后、粗加工之前进行。

（ 2 ）时效处理 时效处理主要用于消除毛坯制造和机械加工中产生的内应力。

为避免过多运输工作量，对于一般精度的零件，在精加工前安排一次时效处理即可。但精度要求较高的零件（如座标镗床的箱体等），应安排两次或数次时效处理工序。简单零件一般可不进行时效处理。

除铸件外，对于一些刚性较差的精密零件（如精密丝杠），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时效处理。有些轴类零件加工，在校直工序后也要安排时效处理。

（ 3 ）调质 调质即是在淬火后进行高温回火处理，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作准备，因此调质也可作为预备热处理。

由于调质后零件的综合力学性能较好，对某些硬度和耐磨性要求不高的零件，也可作为最终热处理工序。

2 ．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。

（ 1 ）淬火 淬火有表面淬火和整体淬火。其中表面淬火因为变形、氧化及脱碳较小而应用较广，而且表面淬火还具有外部强度高、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。其一般工艺路线为：下料——锻造——正火（退火）——粗加工——调质——半精加工——表面淬火——精加工。

（ 2 ）渗碳淬火 渗碳淬火适用于低碳钢和低合金钢，先提高零件表层的含碳量，经淬火后使表层获得高的硬度，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，所以渗碳工序一般安排在半精加工和精加工之间。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采用加大余量后，切除多余的渗碳层的工艺方案时，切除多余渗碳层的工序应安排在渗碳后，淬火前进行。

（ 3 ）渗氮处理 渗氮是使氮原子渗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。由于渗氮处理温度较低、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，为减小渗氮时的变形，在切削后一般需进行消除应力的高温回火。

3 ．辅助工序的安排

辅助工序一般包括去毛刺、倒棱、清洗、防锈、退磁、检验等。其中检验工序是主要的辅助工序，它对产品的质量有着极重要的作用。检验工序一般安排在：

（ 1 ）关键工序或工序较长的工序前后。

（ 2 ）零件换车间前后，特别是进行热处理工艺前后。

（ 3 ）在加工阶段前后。如在粗加工后精加工前。

（ 4 ）零件全部加工完毕。

四、工序集中和工序分散

在划分了加工阶段以及各表面加工先后顺序后，就可以把这些内容组成为各个工序。在组成工序时，有两条原则：即工序集中和工序分散。

工序集中就是将工件加工内容集中在少数几道工序内完成，每道工序的加工内容较多。

工序分散就是将工件加工内容分散在较多的工序中进行，每道工序的加工内容较少，最少时每道工序只包含一个简单工步。

工序集中可用多刀刃、多轴机床、自动机床、数控机床和加工中心等技术措施集中，称为机械集中；也可采用普通机床顺序加工，称为组织集中。

工序集中有如下特点：

（ 1 ）在一次安装中可完成零件多个表面的加工，可以较好地保证这些表面的相互位置精度，同时减少了装夹时间和减少工件在车间内的搬运工作量，利于缩短生产周期。

（ 2 ）减少机床数量，并相应减少操作工人，节省车间面积，简化生产计划和生产组织工作。

（ 3 ）可采用高效率的机床或自动线、数控机床等，生产率高。

（ 4 ）因为采用专用设备和工艺装备，使投资增大，调整和维修复杂，生产准备工作量大。

工序分散有如下的特点

（ 1 ）机床设备及工艺装备简单，调整和维修方便，工人易于掌握，生产准备工作量少，便于平衡工序时间。

（ 2 ）可采用最合理的切削用量，减少基本时间。

（ 3 ）设备数量多，操作工人多，占用场地大。

工序集中和工序分散各有利弊，应根据生产类型、现有生产条件、企业能力、工件结构特点和技术要求等进行综合分析，择优选用。

单件小批生产采用通用机床顺序加工，使工序集中，可以简化生产计划和组织工作。多品种小批量生产也可采用数控机床等先进的加工方法。

对于重型工件，为了减少工件装卸和运输的劳动量，工序应适当集中。

大批大量生产的产品，可采用专用设备和工艺装备，如多刀、多轴机床或自动机床等，将工序集中，也可将工序分散后组织流水生产。但对一些结构简单的产品，如轴承和刚性较差、精度较高的的精密零件，则工序应适当分散。

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