零件表面加工顺序的确定方法优化

在拟定工艺路线时，为确定各表面的加工顺序和工序的数目，生产中已总结出一些指导性原则及具体安排中应注意的问题，现分述如下：

1.工艺过程划分阶段原则

对于加工质量要求较高的零件，工艺过程应分阶段进行施工。机械加工工艺过程一般可分以下几个阶段：

1）粗加工阶段。主要任务是切除各加工表面上的大部分加工余量，使毛坯在形状和尺寸上尽管接近成品。因此，在此阶段中应采取措施尽可能提高生产率。

2）半精加工阶段。完成一些次要表面的加工，并为主要表面的精加工作好准备（如精加工前必要的精度和加工余量等）。

3）精加工阶段。保证各主要表面达到规定的质量要求。

当有些零件具有很高的精度和很细的表面粗糙度时，尚需增添光整加工阶段，其主要任务是提高尺寸精度和降低表面的粗糙度。

工艺过程分阶段的主要原因是：

1）保证加工质量。工件粗加工时切除金属较多，产生较大的切削力和切削热，同时也需要较大的夹紧力，而且粗加工后内应力要重新分布。在这些力和热的作用下，工件会发生较大的变形。如果不分阶段的连续进行粗精加工，就无法避免上述原因所引起的加工误差。加工过程分阶段后，粗加工造成的加工误差，通过半精加工和精加工即可得到纠正，并逐步提高了零件的加工精度和降低了表面粗糙度，保证了零件加工质量的要求。

2）合理使用设备。加工过程划分阶段后，粗加工可采用功率大、刚度好和精度较低的高效率机床以提高生产率，精加工则可采用高精度机床以确保零件的精度要求，这样既充分发挥了设备的各自特点，也做到了设备的合理使用。

3）便于安排热处理工序，使冷热加工工序配合的更好。例如，对一些精密零件，粗加工后安排去除应力的时效处理，可减少内应力变形对精加工的影响，半精加工后安排淬火不仅容易满足零件性能要求，而且淬火引起的变形又可通过精加工工序予以消除。

此外，粗、精加工分开后，毛坯的缺陷（如气孔、砂眼和加工余量不足等）在粗加工后即可及早发现，及时决定修补或报废，以免对应报废的零件继续进行精加工而浪费工时和其他制造费用。精加工表面安排在后，还可保护其不受损伤。

在拟定零件的工艺路线时，一般应遵循划分加工阶段这一原则，但具体运用时又要灵活掌握，不能绝对化。例如，对于一些毛坯质量高，加工余量小，加工精度要求较低而刚性又较好的零件，即不必划分阶段。又如对于一些刚性较好的重型零件，由于装夹吊运很费工时，往往不划分阶段，而在一次安装中完成表面的粗精加工。

应当指出：工艺路线的划分阶段，是指零件加工的整个过程来说的，不能从某一表面的加工或某一工序的性质来判断。例如，有些定位基准，在半精加工阶段至粗加工阶段就需要加工得很精确，而某些钻小孔的粗加工工序，常常又安排在精加工阶段。

2.工序的集中与分散

工序集中和工序分散是拟定工艺路线时确定工序数目的两个不同的原则。

工序集中就是零件的加工集中在少数工序内完成，而每一工序的加工内容却比较多。工序分散则相反，整个工艺过程工序数量多，而每一工序的加工内容则比较少。

工序集中有以下特点：

1）有利于采用高生产率的专用设备和工艺装备，可大大提高劳动生产率。

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。

4）减少了工件安装次数，不仅缩短了辅助时间，而且由于一次安装加工较多的表面，也易于保证这些表面的相对位置精度。

5）专用设备和工艺装备较复杂，生产准备工作和投资都比较大，转换新产品比较困难。

工序分散的特点有：

1）设备与工艺装备比较简单，调整方便，生产工人便于掌握，容易适应产品的变换。

2）可以采用最合理的切削用量，减少机动时间。

3）设备数目多，操作工人多，生产面积大。

工序的集中与分散各有特点。在拟订工艺路线时，工序集中或分散的程度，即工序数目的多少，主要取决于生产规模和零件的结构特点及技术要求。批量小时，为简化生产的计划管理工作，多将工序适当集中，使各通用机床完成更多表面的加工，以减少工序的数目。批量大时，既可采用多刀、多轴等加工中心将工序集中，也可将工序分散后组织流水生产。由于工程集中的优点较多，现代生产的发展多趋向于工序集中。划分工序时，还应考虑零件的结构特点及技术要求，例如：对于重型机器的大型零件，为了减少工件装卸和运输的劳动量，工序应适当集中；对于刚性差且精度高的精密零件，工序则应适当分散。

3.工序顺序的安排

（1）机械加工工序的安排 在安排加工顺序时，应注意以下几点：

1）根据零件功用和技术要求，先将零件的主要表面和次要表面区分开，然后着重考虑主要表面的加工顺序，次要表面加工可适当穿插在主要表面加工工序之间；

2）当零件需要分阶段进行加工时，先安排各表面的粗加工，中间安排半精加工，最后安排主要表面的精加工和光整加工。由于次要表面精度要求不高，一般在粗、半精加工阶段即可完成，但对于那些同主要表面相对位置关系密切的表面，通常多置于主要表面精加工之后加工。例如，许多零件主要孔周围的紧固螺孔的钻孔和攻丝，多在主要孔精加工之后完成。

3）零件加工一般多从精基准的加工开始，然后以精基准定位加工其他主要表面和次要表面。例如，阀杆类零件先加工中心孔，盘类零件先加工孔及基准端面等。为了定位可靠且使其他表面加工达到一定的精度，精基准一开始即应加工到足够高的精度和较低的表面粗糙度，并且往往在精加工阶段开始时，还要进一步精整加工，以保证其他主要表面精加工和光整加工的需要。

4）为了缩短工件在车间内的运输距离，避免工件的往返流动，加工顺序应考虑车间设备的布置情况，当设备呈机群式布置时，尽可能将同工种的工序相继安排。

（2）热处理工序的安排 阀门零件常采用的热处理工序有：退火、正火、调质、淬火+回火、渗碳及氮化等。按照热处理的目的，将上述热处理工艺可大致分为两大类：预备热处理和最终热处理。

1）预备热处理。预备热处理包括退火、正火和调质等。这类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作好组织准备。其工序位置多在粗加工前后。(www.xing528.com)

①退火和正火。经过加工的毛坯，为改善切削加工性能和消除毛坯的内应力，常进行退火和正火处理。例如，含碳量（质量分数）大于0.7%的碳钢和合金钢，为降低硬度便于切削常采用退火；含碳量（质量分数）低于0.3%的低碳钢和低合金钢，为避免硬度过低切削时粘刀而采用正火以提高硬度，退火和正火尚能细化晶粒，均匀组织，为以后的热处理作好组织准备。退火和正火常安排在毛坯制造之后粗加工之前。

②调质。调质即淬火后高温回火，能获得均匀细致的索氏体组织，为以后表面淬火和氮化、镀镍磷时减少变形作好组织准备，因此调质可作为预备热处理工序。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，也可作为最终的热处理工序。调质处理常置于粗加工之后和半精加工之前。

③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。对形状复杂的铸件，一般在粗加工后安排一次时效即可，但对于高精度的复杂铸件（如坐标镗床的箱体）应安排两次时效工序，即铸造—粗加工—时效—半精加工—时效—精加工。简单铸件则不必时效。

除铸件外，对一些刚性差的精密零件（如精密丝杠），为消除加工中产生的内应力，稳定零件的加工精度，在粗加工、半精加工和精加工之间安排多次的时效工序。

2）最终热处理。最终热处理包括各种淬火回火、渗碳、氮化和镀镍磷处理等。这类热处理的目的主要是提高零件材料的硬度和耐磨性，常安排在精加工前后。

①淬火。淬火分为整体淬火和表面淬火两种，其中表面淬火因变形、氧化及脱碳较小而应用较多。为提高表面淬火零件的心部性能和获得细马氏体的表层淬火组织，常需预先进行调质及正火处理。其一般加工路线为：下料—铸造—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，其目的是使零件表层含碳量增加，经淬火后使表层获得高的硬度和耐磨性，而心部仍保持一定的强度和较高的韧性及塑性。渗碳处理按渗碳部位分整体渗碳和局部渗碳两种，局部渗碳时对不渗碳部位要采取防渗措施。由于渗碳淬火变形较大，加之渗碳时一般渗碳层深度为0.5～2mm。所以渗碳淬火工序常置于半精加工和精加工之间。其加工路线一般为：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需渗碳部位采用加大加工余量防渗时，渗碳后淬火前，对防渗部位要增加一道切除渗碳层的工序。

③氮化处理。氮化是表面处理的一种热处理工艺，其目的是通过氮原子的渗入使表层获得含氮化合物，以提高零件硬度、耐磨性、疲劳强度和抗蚀性。由于氮化温度低，变形小且氮化层较薄，氮化工序位置应尽量靠后安排。为减少氮化时的变形，氮化前要加一除应力工序。因为氮化层较薄且脆，零件心部应具有较高的综合力学性能，所以粗加工后应安排调质处理。氮化零件的加工路线一般为：下料—锻造—退火—粗加工—调质—半精加工—消除应力—粗磨—氮化—精磨、超精磨或研磨。

④化学镀镍工艺流程

a.除油：使用除油剂的按除油剂的使用说明书使用；自配除油剂的按如下方法配制使用：

氢氧化钠：30～50g/L

磷酸三钠：50g/L

碳酸钠：30～50g/L

OP—10：1～3ml/L

温度：80℃以上，至油除尽为止。

b.清洗：两道逆流清洗。

c.去锈活化：50%工业盐酸室温活化。

d.清洗：两道逆流清洗。

e.化学镀：按化学镀工艺要求操作。

f.清洗：两道逆流清洗。

g.钝化：铬酸：30～50g/L

磷酸：0.5～1.0g/L

氟硅酸钠：1～5g/L，

硫酸钴：2～8g/L，温度为50～70℃，钝化时间：10～20s。处理后的钝化膜厚度

为20～30mg/m²。

h.清洗：两道逆流清洗。

i.上脂封闭：1%油脂皂水溶液室温处理10～20s。

j.清洗：两道逆流清洗。

k.压缩空气吹干。

m.视客户要求热处理、抛光、检验、包装。

（3）辅助工序的安排 辅助工序包括工件的检验、去毛刺、清洗和涂防锈油等，其中检验工序是主要的辅助工序。它对保证产品质量有极重要的作用。检验工序应安排在：

1）粗加工全部结束后，精加工之前；

2）零件从一个车间转向另一个车间前后；

3）重要工序加工前后；

4）零件全部加工结束之后。