精细化加工工序的设计优化

设计加工工序应遵循的原则：

1）对有形状、位置精度要求的工件，尽可能在同一次安装下完成。在毛坯尺寸和车削加工条件允许的情况下，尽量一次安装，完成各有关加工表面车削（俗称“一刀下”）。如在一次安装下，外圆与端面的垂直度、孔与轴的同轴度等，应很容易达到图样几何公差的加工要求；否则在调头时，必须增加用以保证几何精度的精基准、找正方法或夹具来加以补救。

2）严格遵循定位基准的选择原则。尽可能减小因基准位移和基准不重合所造成的误差。

3）先外后内。对有配合要求的组合工件，应先加工需配合组合件的外圆、外螺纹、外圆锥等基准工件，再加工配合孔。其理由是：外圆加工便于检测、控制尺寸精度；可以用加工好的基准工件作为对配工件的塞规和检验用具，从而较方便、准确地控制配合精度。

4）先粗车，去除大量毛坯

即当工件毛坯尺寸较大时，应先集中进行粗加工，特别是钻大孔，然后安排半精车、精车；这样可大幅度地减小因车削毛坯时产生的热效应而造成的工件热变形。

5）结合加工实际条件进行设计

应结合生产批量、车床的特性和精度、夹具、刀具和量具等实际条件进行设计。切忌脱离现实，盲目追求使用高精度设备，用复杂、精密夹具加工一般单件工件等不良做法。

技能大师经验谈：

合理地选择定位基准，对保证工件加工质量和确定加工顺序有着决定性的影响，因此，它是工艺分析的一项主要内容，是制订工艺路线时要解决的主要问题。

加工实例 根据图1-20所示定位套进行工艺分析与工序设计。

1.主要技术要求与工艺分析

主要技术要求：尺寸精度要求共四处；位置公差有两处。

图1-20 定位套

工艺分析：

1）该工件为套类工件，刚性较差，存在着因切削力、切削热以及装夹等因素造成变形的可能性。因此，在设计工序时，应先进行粗车，去除毛坯余量后，再精车加工。(www.xing528.com)

2）此工件各有一处同轴度和跳动要求，如果工序安排不合理，则难以保证几何公差的精度。可采用一次装夹完成的方法，即精车完ϕ20₀^+0.021mm孔后，再精车ϕ24₀^+0.021mm台阶孔；对于此批量较大的工件，车削1∶3锥面时，则可通过调头，采用心轴定位的方法精车锥面，如图1-21所示。这样可有效地保证基准轴线的跳动要求和锥面小端尺寸的测量问题。

3）孔的尺寸精度要求较高，表面粗糙度值较小，长径比较大。选择内孔精车刀时，刀杆既要尺寸适合、强度高；又要与孔壁间有较充裕的排屑空间，防止铁屑拉伤孔壁。此外，选择合理的车刀角度、正确刃磨好内孔精车刀、选择合理的切削速度并充分浇注冷却液是车好内孔的重要保证。

4）工件所有的尺寸均可通过常规测量方法进行检测。但1∶3锥面小端的直径却要通过标准圆柱配合外径千分尺来测量，这样才能保证尺寸精度。

2.参考加工方法与工序设计

加工步骤如下：

车夹持位→调头，粗、精车各台阶及普通螺纹→调头，定总长；粗车圆锥面→精车圆锥面→检验。

1）车夹持位，用自定心卡盘夹持，车长度为30mm的夹持位。

2）调头，车端面，总长留余量2～3mm；钻A2.5mm工艺中心孔；采用一夹一顶的方法粗、半精车外圆各尺寸；车M30×2普通螺纹，用螺纹环规检查。

图1-21 利用心轴定位调头车圆锥

3）卸下顶尖，钻孔；粗车孔；在确认工件温度达到室温时，再依次精车ϕ30_-0.033⁰mm外圆、ϕ20^+0.021₀mm孔，最后车削ϕ24₀^+0.021mm台阶孔。

4）调头，包纯铜皮夹持ϕ30_-0.033⁰mm外圆，定总长，粗、精车外圆锥面。

技能大师经验谈：

1）ϕ20₀^+0.021mm孔、ϕ24₀^+0.021mm台阶孔、ϕ30_-0.033⁰mm外圆是在同一次装夹下完成的，均可作为精车圆锥面的精基准。因此，可采用精度较高的弹簧夹头或软爪夹持ϕ30_-0.016⁰mm外圆，该方法适用于批量生产。但在加工前三件时，必须用百分表检查外圆的跳动情况。另一种方法是采用心轴，利用ϕ20₀^+0.021mm孔定位。心轴长度为60～70mm，外圆加工至ϕ20₀^+0.021mm，用砂布抛光，使其具有0.01～0.02mm的顺锥。将工件轻拧上心轴即可精车圆锥和ϕ50mm外圆。此时注意：心轴上一定要涂抹一层薄薄的机械油才可拧上工件，否则极易拉伤孔的已加工面。尽管此时定位精度较高，但在装好后，仍应检查外圆跳动情况。

2）采用标准圆棒、平铁、外经千分尺配合，检验圆锥小端尺寸。