1113工艺规程设计

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第五章 工艺规程设计,加工工艺产品制造的方法。,工艺规程制订的原则是优质、高产、低成本，即在保证产品质量的前题下，争取最好的经济效益。,1,1.生产过程,指把原材料转变为成品的全过程。,机械工厂的生产过程一般包括原材料的验收、保管、运输，生产技术准备，毛坯制造，零件加工（含热处理），产品装配，检验以及涂装等。,第一节 概 述,一、生产过程和工艺过程,2,企业组织产品生产的模式：,1）生产全部零部件、组装机器。,2）生产一部分关键的零部件，其余的由其它企业供应。,3）完全不生产零部件，自己只负责设计与销售。,企业在市场导向下，产品的生产过程主要可划分为四个阶段，即,新产品开发、产品制造、产品销售和售后服务阶段。,3,2.工艺过程,把生产过程中改变生产对象的形状、尺寸、相,工艺过程可根据其具体工作内容分为铸造、锻造、冲压、焊接、机械加工、热处理、表面处理、装配等不同的工艺过程。,对位置和物理、力学性能等，使其成为成品或半成品,的过程称为工艺过程。,4,一个或一组工人在一个,工作地点,，对一个或同时对几个工件所,连续,完成的那部分工艺过程叫工序。,例如,图5-4,二、机械加工工艺过程及其组成,机械加工工艺过程,是指用机械加工方法（主要是切削加工方法）逐步改变毛坯的形态（形状、尺寸以及表面质量），使其成为合格零件所进行的全部过程。工艺过程是由一个或若干个依次排列的工序所组成。毛坯顺次通过这些工序就变成了成品或半成品。,1. 工 序,5,图5.1,阶梯轴的零件图,若生产批量比较小则其加工工艺过程可由五个工序组成，如表51所示。棒料毛坯依次通过这五个工序就变成阶梯轴的产品零件。,6,表5.1 阶梯轴加工工艺过程,工序号,工序名称,工作地点,1,车端面，钻中心孔,车床,2,车外圆,车床,3,铣键槽,立式铣床,4,磨外圆,磨床,6,去毛刺,钳工台,同样加工图5l所示零件，若生产批量比较大，此时可将工序1变为两个工序:,a）每个毛坯在一台车床上由一个工人车削一端面和钻其上的中心孔。,b）,卸下来转移到另一台车床上由另一个工人调头车削另一端面和钻中心孔.,7,工件在机床或夹具中定位并夹紧的过程称为安装。,2. 安 装,每一个工序可能有一次安装，也可能有几次安装。如表5.l中第一工序，若对一个工件的两端连续进行车端面、钻中心孔，就需要两次安装（分别对两端进行加工），每次安装有两个工步（车端面和钻中心孔）。,在同一工序中，安装次数应尽量少，既可以提高生产效率，又可以减少由于多次安装带来的加工误差。,8,3. 工 位,工件在一次安装后，工件与夹具或设备的可动部分一起相对于刀具或设备的固定部分所占据的每一个位置上所完成的那一部分工艺过程称为工位。如,图5-9,所示,采用多工位加工，可以提高生产率和保证被加工表面间的相互位置精度。,9,图59 多工位加工,10,4. 工步与复合工步,在,加工表面、切削刀具,和,切削用量,（仅指转速和进给量）都不变的情况下，所连续完成的那部分工艺过程，称为一个工步。例,图5-5,、,图56,所示,有时为了提高生产效率，经常把几个待加工表面用几把刀具同时进行加工，这可看作为一个工步，并称为复合工步，如,图5-7,所示。,11,图56 转塔自动车床的不同工步 图57 复合工步,图55 底座零件底孔加工工序,12,5. 走 刀,在一个工步内，有些表面由于加工余量太大，或由于其它原因，需用同一把刀具以及同一切削用量对同一表面进行多次切削。这样,刀具对工件的每一次切削就称为一次走刀,。如,图5-4,所示的零件加工。,13,图54 以棒料制造阶梯轴,14,零件的年生产纲领按下列公式计算：,N=Qn(1+a)(1+b) (3-1),式中 N零件的生产纲领，单位为件年；,Q产品的年产量，单位为台年；,n每台产品中所含该零件的数量，单位为件台；,a零件的备品百分率；,b零件的废品百分率。,1. 生产纲领,产品的年生产,纲领就是产品的年,生产量。,三、,生产纲领与生产类型,15,2. 生产类型的划分,根据产品投入生产的连续性，可大致分为三种不同的生产类型。,1. 单 件 生 产,产品品种不固定，每一品种的产品数量很少，大多数工作地点的加工对象经常改变。例如，重型机械、造船业等一般属于单件生产。,2. 大 量 生 产,产品品种固定，每种产品数量很大，大多数工作地点的加工的对象固定不变。例如，汽车、轴承制造等一般属于大量生产,。,生产类型是指企业（或车间、工段、班组、工作地）生产专业化程度的分类.,16,在成批生产中，根据批量大小可分为小批、中批和大批生产。小批生产的特点接近于单件生产的特点，大批生产的特点接近于大量生产的特点，中批生产的特点介于单件和大量生产特点之间。因此生产类型可分为：,单件小批生产，大批大量生产，中批生产,。各种生产类型的工艺特点见,表3-3,。,3.成批生产,产品品种基本固定，但数量少，品种较多，需要周期性地轮换生产，大多数工作地点的加工对象是周期性的变换。,17,18,计算节拍的公式：,t=60/N （3-2）,式中 t节拍，单位为min/件；,机床每年工作时数，单位为h；,N零件生产纲领，单位为件。,=cmn,式中 c每天班次（以2计算）；,m每年周数（以51计算）；,n每周一班工作时数（以35计算）；,设备利用率，一般取0.940.96。,三、节 拍,节拍是指生产每,一个零件所规定的时,间指标。,19,1. 工艺规程的作用,1. 工艺规程是指导生产的主要技术文件,2. 工艺规程是组织生产和管理工作的基本依据,3. 工艺规程是新建或扩建工厂或车间的基本资料,四、机械加工工艺规程,机械加工工艺规程简称为工艺规程，是指导机械加工的主要技术文件。,20,它是以工序为单位说明一个零件全部加工过程的工艺卡片。这种卡片包括零件各个工序的名称、工序内容，经过的车间、工段、所用的机床、刀具、夹具、量具，工时定额等。主要用于单件小批生产以及生产管理中。,2. 常用工艺文件的种类,（1）机械加工工艺过程卡片,21,1982年机械工业部制订了部颁标准（参阅JBZI 187.382）。,在单件小批生产中，一般只编制内容比较简单的工艺过程综合卡片（简称过程卡），见 。表上有：,产品名称和型号；,零件的名称和图号；,毛坯的种类和材料；,工序的序号、名称和内容；,完成各工序的车间、设备和工序装备及工时定额等。,表53,22,23,在成批生产中，一般编制较详细的工艺卡片，,在工艺卡片上除要填写上述的内容外，还要详细说明每一工序所包括工位和工步的顺序、工艺尺寸和技术要求。,对主要工序还要画出工序草图，在图上表示出被加工表面在该工序所达到的尺寸、公差和粗糙度及工件的安装方法等，,在单件小批生产中，某些重要零件的加工有时也制定工艺卡片。,见表54,（2）机械加工工艺卡,它是以工序为单位，详细说明零件的机械加工工艺过程,其内容介于工艺过程卡片和工序卡片之间。它用来指导工人进行生产和帮助车间干部和技术人员掌握整个零件加工过程的一种主要工艺文件，广泛用于成批生产和单件小批生产中比较重要的零件或工序。,24,25,在大批、大量生产中，则要求在工艺卡片的基础上，分别为每一工序编制工序卡，,在工序卡片上画有工序图，图上要表示出完成本工序后的零件形状、尺寸、公差和技术条件，工件的安装方式，刀具的形状及位置等。,在中小批量生产中，有时个别重要工序也编制工序卡片。主要用来具体指导操作工人进行生产的一种工艺文件。多用于大批大量生产或成批生产中比较重要的零件。该卡片中附有工序简图，并详细记载了该工序加工所需的资料，如定位基准选择、工序尺寸及公差以及机床、刀具、夹具、量具、切削用量和工时定额等。,对于在各种自动或半自动机床上完成的工序，还要编制调整卡片。对于检验工序，还要编制检验卡片等。,见表5.5,（3） 机械加工工序卡,26,表5.5 机械加工工序卡,27,产品整套装配图、零件图,质量标准,生产纲领、生产类型,毛坯情况,本厂现有生产条件,先进技术、工艺,有关手册、图册,3. 制订机械加工工艺规程的原始资料,28,（1）,机械加工工艺规程制定的原则,（1）保证加工质量,（2）保证生产效率,（3）较低制造成本,（4）良好劳动条件,4. 制订机械加工工艺规程的原则及步骤,29,（2）步 骤,分析研究产品图纸,工艺性分析,选择毛坯,拟订工艺路线,选择设备、工装,确定工序余量、工序尺寸,确定切削用量、工时定额,技术经济分析,填写工艺文件,30,定义,零件结构的工艺性是指所设计的零件在满足要求的前题下，制造的可行性和经济性。,功能相同的零件，其结构工艺性可以有很大差异。,良好的结构工艺性是指在现有工艺条件下既能方便制造，又有较低的制造成本。,零件结构工艺性的分析，包括零件尺寸和公差的标注、零件的组成要素和整体结构等方面的分析。,第二节 零件的结构工艺性分析,31,铸件：便于造型、拔模,斜度,璧厚均匀、无尖边、尖角,锻件：形状简单、无尖边、,尖角、飞刺，便于出模,在毛坯制造方面,在装配方面,便于装配、减少修配量,结构工艺性内容,在加工方面,合理标注零件的技术,要求,便于加工、减少加工,数控加工工艺性分析,（见表,9-1,）,32,减轻零件重量,保证加工的可行性、经济性,零件尺寸、规格、结构要素,标准化,正确标注图纸尺寸及加工技,术要求。,在装配方面,提高零件结构工艺性措施,在加工方面,便于分解独立装配单元,便于平行、流水作业,调整方便、减轻装配劳动,便于达到装配精度,33,第3节 确定毛坯的种类,与零件的结构形状、尺寸大小、材料的机械性能和零件的生产类型及毛坯车间的具体生产条件有关,。,铸件,包括铸钢、铸铁、有色金属及合金的铸件等。铸件毛坯的形状可以相当复杂，尺寸可以相当大，且吸振性能较好，但铸件的机械性能较低，一般壳体零件的毛坯多用铸件。,锻件,机械性能较好，有较高的强度和冲击韧性，但毛坯的形状不宜复杂，如轴类和齿轮类零件的毛坯常用锻件。,型材,包括圆形、方形、六角形及其它断面形状的棒料、管料及板料。棒料常用在普通车床、六角车床及自动和半自动车床上加工轴类、盘类及套类等中小型零件。冷拉棒料比热轧棒料精度高且机械性能好，但直径较小。板料常用冷冲压的方法制成零件，但毛坯的厚度不宜过大。,焊接件,对尺寸较大、形状较复杂的毛坯，可采用型钢或锻件焊接成毛坯，但焊接件吸振性能差，容易变形，尺寸误差大。,工程塑料,它是近年来在机械制造业中普遍推广的一种毛坯，其形状可以很复杂，尺寸精度高，但机械性能差。,34,在大批、大量生产中，常采用精度和生产率较高的毛坯制造方法，如金属型铸造、精密铸造、模锻、冷冲压、粉末冶金等，使毛坯的形状更接近于零件的形状。因此可大量减少切削加工的劳动量，甚至可不需要进行切削加工，从而提高了材料的利用率，降低了机械加工的成本。,在单件小批生产中，一般采用木模手工砂型铸造和自由锻造，因此毛坯的精度低，成本高、废品率高、切削加工劳动量大。,35,定位基准,1、粗基准,2、精基准,第四节 定位基准选择,采用毛坯上未经加工,的表面作为定位基准,。,采用经过加工的表面,作为定位基准,。,36,基准：用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的那些几何要素称为基准。,基准为点、线、面等几何要素。,基准分为设计基准和工艺基准两类。,37,一、设计基准：零件设计图样上所采用的基准，称为设计基准。,一个零件可以有一个或几个设计基准。,38,二、工艺基准：零件在工艺过程中所采用的基准，称为工艺基准。,工艺基准包括：,工序基准,定位基准,测量基准,装配基准,39,1、工序基准：在工序图上，用来确定本工序所加工表面加工后的尺寸、位置的基准称为工序基准。,工序基准可以采用工件上的实际点、线、面，也可以是工件表面的几何中心、对称面或对称线等。,例：,40,2、定位基准：工件在机床或夹具中进行加工时，用于定位的基准称为定位基准。,41,3、测量基准：在测量时所用的基准，称为测量基准。,42,4、装配基准：机器装配时，用来确定零件或部件在产品中相对位置所采用的基准，称为装配基准。,43,定位基准,1、粗基准,2、精基准,采用毛坯上未经加工,的表面作为定位基准,。,采用经过加工的表面,作为定位基准,。,三、定位基准,44,（一）、精基准选择,1、基准重合原则,重点考虑：,减少定位误差,保证加工精度,（1）设计基准与定位基准不重合误差只发生在用调整法获得加工尺寸的情况。,（2）基准不重合误差值等于设计基准与定位基准之间尺寸的变化量。,（3）基准不重合一般发生在下列情况：,用设计基准定位不可能或不方便；,在选择精基准时优先考虑了基准统一原则。,（4）设计基准与测量基准不重合也会产生基准不重合误差。,（5）基准不重合误差不仅指尺寸误差，而且对位置误差也要考虑。,举例,45,（1）基准重合的原则,尽量选择工序基准（或设计基准）为定位基准。这样可以减少由于定位不准确引起的加工误差。,(a),(b),(c),图,5,7（a,）是在钻床上成批加工工件孔的工序简图，,N,面为尺寸,B,的工序基准。若选,N,面为尺寸,B,的定位基准并与夹具,1,面接触，钻头相对,1,面位置已调整好且固定不动见图,5,7,（,b,），则加工这一批工件时尺寸,B,不受尺寸,A,变化的影响，从而提高了加工尺寸,B,的精度。若选择,M,面为定位基准并与夹具,2,面接触，钻头相对,2,面已调整好且固定不动见图,5,7,（,C,），则加工的尺寸,B,要受到尺寸,A,变化的影响，使尺寸,B,精度下降。,观看动画,观看动画,46,设计基准（定位基准）,若本道工序的加工精度为，则只要 ,A,2,，,即可满足加工要求,例：图示零件加工台阶面,切削平面,（本道工序加工精度）,47,设计基准,定位基准,若要满足加工精度必须有：,称为基准不重合误差,48,（2）基准统一的原则,尽可能使各个工序的定位基准相同。如轴类零件的整个加工过程中大部分工序都以两个顶尖孔为定位基准；齿轮加工的工艺过程中大部分工序以内孔和端面为定位基准；箱体加工中，若批量较大，大部分工序以平面和两个销孔为定位基准。,基准不变的好处是，可使各工序所用的夹具统一，从而减少了设计和制造夹具的时间和费用，加速了生产准备工作，降低了生产成本；多数表面用同一组定位基准进行加工，避免因基准转换过多带来的误差，有利于保证其相互位置精度；由于基准不变就有可能在一次装夹中加工许多表面，使各表面之间达到很高的位置精度，又可避免由于多次装夹带来的装夹误差和减少多次装载工件的辅助时间，有利于提高生产率。,49,（3）互为基准，反复加工的原则,当两个表面相互位置精度要求较高时，则两个表面互为基准反复加工，可以不断提高定位基准的精度，保证两个表面之间相互位置精度。,如加工套筒类，当内、外圆柱表面的同轴度要求较高时，先以孔定位加工外圆，再以外圆定位加工孔，反复加工几次就可大大提高同轴度精度。,见图5-18,50,图518 以齿形表面定位加工,1卡盘；2滚柱；3齿轮,51,（4）自为基准的原则,当精加工或光整加工工序要求余量小而均匀时，可选择加工表面本身为精基准，以保证加工质量和提高生产率。,如精铰孔时，铰刀与主轴采用浮动连接，加工时是以孔本身为定位基准。又如磨削床身导轨面时，常在磨头上装百分表以导轨面本身为基准来找正工件，或者用观察火花的方法来找正工件。应用这种精基准加工工件，只能提高加工表面的尺寸精度，不能提高表面间的相互位置精度，后者应由先行工序保证。,52,图519 自为基准磨削定子外圆,53,图520 床身导轨面自为基准,54,（5）应能使工件装夹稳定可靠、夹具简单,一般常采用面积大、精度较高和粗糙度较低的表面为精基准。加工箱体类和支架类零件时常选用装配基准为精基准，因为装配基准多数面积大、装夹稳定、方便，设计夹具也较简单。如图,5,8,为车床主轴箱加工简图，一般是先加工装配基准面,A,，再以,A,面为精基准加工主轴孔,B,及其它孔。,55,（二）、粗基准选择,1. 选择不加工表面作为粗基准，若有几个不加工表面，选其中与加工表面位置精度要求高的一个，以保证两者的位置精度。,重点考虑：,加工表面与不加工表面的,相对位置精度；,各加工表面有足够的余量,2. 为保证某重要表面余量均匀，则选择该重要表面本身作为粗基准。（,图512,）,（举例）,56,图510 用不需加工的外圆作粗基准,57,图511 用需加工的内孔作粗基准,58,图512 车床床身加工,59,3. 若每个表面都加工，则以余量最小的表面作为粗基准，,以保证各表面都有足够的余量。（,图713,）,4. 粗基准应平整、光滑，无浇冒口、飞边等，定位、夹紧可靠。,5.,粗基准应避免重复使用。在同一尺寸方向上，粗基准通常只允许使用一次，以免产生较大的定位误差。,60,图713 阶梯轴的加工,61,第四节 机械加工工艺路线的拟定,一、表面加工方法选择,1. 加工方法的经济精度、表面粗糙度与加工表面的技术要求相适应。,2. 加工方法与被加工材料的性质相适应。,3. 加工方法与生产类型相适应。,4. 加工方法与本厂条件相适应。,62,二、加工阶段的划分,粗加工阶段,光整加工阶段,精加工阶段,半精加工阶段,加工阶段,划分加工阶段的原因,切除大量多余材,料，主要提高生,产率。,完成次要表面加工(钻、,攻丝、铣键槽等)主要表,面达到一定要求，为精,加工作好余量准备安排,在热处理前。,主要表面达到图纸要求。,进一步提高尺寸精度,降低粗糙度，但不能,提高形状、位置精度,1、保证加工质量,2、合理使用设备,3、便于安排热处理工序,4、便于及时发现毛坯缺陷,5、避免重要表面损伤。,63,三、工序的集中与分散,1,、,工序集中就是将工件的加工，集中在少数几道工序内完成。每道工序的加工内容较多。,2,、,工序分散就是将工件的加工，分散在较多的工序内进行。每道工序的加工内容很少，最少时每道工序仅一个简单工步。,3、趋势：工序集中（MC、FMC等）,64,基面先行,先面后孔,先主后次,先粗后精,1.机械加工顺序的安排,进给路线短,换刀次数少,四、加工顺序的安排,65,2. 热处理工序的安排,退火：用于高碳钢、,合金钢等，降低硬度，,便于切削；,正火：用于低碳钢，,提高硬度，便于切削；,调质：淬火后高温回,火,预备热处理,最终热处理,去除内应力处理,位置：粗加工前,目的：改善切削性能，消除内应力,位置：半精加工后，精加工前,目的：提高强度、硬度,位置：粗加工前、后，半,精加工后，精加工前,目的：消除内应力，防止,变形、开裂。,淬火、渗碳、氮化等,自然时效,人工时效,66,3.辅助工序的安排,金属镀层,非金属镀层,氧化膜,表面处理工序,检验工序,其它工序安排,位置：工艺过程最后,目的：美观,位置：,去毛刺、倒钝锐边应在淬火,前,目的：安全,位置：粗加工后、,关键工序,后、送往外车间加工前后、,零件全部加工结束之后,目的：质量控制。,质量检验,特种检验（无损探伤、,磁力探伤、水压、超,速试验）,去毛刺、倒钝锐边,去磁,清洗,涂防锈油,67,一、加工余量确定,（1）总加工余量,（3）总余量为各工序余量之和,（2）工序余量,1. 加工余量概念,总加工余量是指零件加工过,程中，某加工表面所切去的,金属层总厚度。,是毛坯尺寸,与零件图样的设计尺寸之差。,工序余量是一道工序内切除的,金属层厚度，为相邻两工序的,工序尺寸之差。,第五节 机床加工工序的设计,68,（7）余量大小对加工精度、生产率、经济性都有影响,（6）工序余量用经验法估算或查表法、分析计算法确定,（4）公称余量,公称余量是指相邻两,工序的,基本尺寸,之差。,（5）余量公差,69,1、上工序的表面粗糙度和表面缺陷层（,图7-24,）,3、上工序各表面间相互位置的空间偏差（,图726,）,2、上工序的尺寸公差（,图725,）,2.,影响加工余量的因素,4、本工序安装误差（,图7-27,),70,图724 加工表面的粗糙度与缺陷层,1缺陷层；2正常组织,71,图725 上工序留下的形状误差,72,图726 轴的弯曲对加工余量的影响,73,图727 三爪卡盘上的装夹误差,74,二、工序尺寸与公差的确定,工序尺寸是零件在加工过程中各工序应保证的加工尺寸，通常为加工面至定位基准面之间的尺寸。,1. 无需进行尺寸换算时工序尺寸的确定,2. 需进行尺寸换算时工序尺寸的确定,75,铰孔,精镗孔,半精镗孔,粗镗孔,毛坯孔,0.1,0.5,2.4,5,H7（ ）,表77 工序尺寸及公差的计算,H8（ ）,H10（ ）,H13（ ）,Ra0.8,Ra1.25,Ra2.5,Ra16,100,100-0.1=99.9,99.9-0.5=99.4,99.4-2.4=97.0,97-5=92.0,工序名称,工序间余量,/mm,工序间,经济精度,/mm,表面粗糙,度 /m,工序,间尺寸,工序尺寸,76,3.,机床的规格与加工工件的尺寸相适应,5、,合理选用数控机床。,2.,机床的生产率与生产类型相适应。,1.,机床的精度应与要求的加工精度相适应.,三、机床设备及工艺装备的选择,4、,机床的选择应结合现场的实际情况。,一般：,单件小批：通用机床、,工装；,大批、大量：专机、,组机、专用工装,数控机床：可用于各,种生产类型。,刀具尽可能用标准的。,1. 选择机床设备的基本原则,77,1、,单件小批生产：采用各种通用夹具和机床附件，如卡盘、虎钳、分度头等。,有组合夹具站的，可采用组合夹具。,3、,多品种中、小批生产可采用可调夹具或成组夹具。,2、,大批大量生产为提高劳动生产率应采用专用高效夹具。,2.,工艺装备的选择,4、,采用数控加工时夹具要敞开，其定位、夹紧元件不能影响加工走刀（如碰撞等）。,夹具的选择,78,1、,一般优先采用标准刀具。,3、,刀具的类型、规格和精度等级应符合加工要求。,2、,若采用工序集中时，应采用各种高效的专用刀具、复合刀具和多刃刀具等。,4、,数控加工对刀具的刚性及寿命要求较普通加工严格。应合理选择各种刀具、辅具（刀柄、刀套、夹头等）。,刀具的选择,79,1、,单件小批生产应广泛采用通用量具，如游标卡尺、百分尺和千分表等。,3、,量具的精度必须与加工精度相适应。,2、,大批大量生产应采用各种量规和高效的专用检验夹具和量仪等。,量具的选择,80,第六节 加工工艺过程的生产率与技术经济分析,（一）,时间定额,时间定额是在一定生产条件下，规定生产一件产品或完成一道工序所需消耗的时间。,单件时间,完成一个工件的一个工序的时间称为单件时间t,d,一、生产率分析,81,T,单,=t,基,+t,辅,+t,服,+t,休,基本时间是指直接改变生产对象的尺寸、形状、相对位置、表面状态或材料性质等工艺过程所消耗的时间。,辅助时间是指为实现工艺过程所必须进行的各种辅助动作所消耗的时间。如装卸工件。操作机床、改变切削用量、试切和测量工件、引进及退回刀具等动作所需时间都是辅助时间。,布置工作地时间是为使加工正常进行，工人照管工作地（如换刀、润滑机床、清理切屑、收拾工具等)所消耗的时间。一般按作业时间的27估算。,休息和生理需要时间是指工人在工作班内恢复体力和满足生理上的需要所消耗的时间。一般按作业时间的2估算。,82,在成批生产中,零件批量,t,h, t,d,t,Z,/N,单件核算时间,准备终结时间,单件时间,大批大量生产时，每个工作地始终完成某一固定工序，,t,Z,/N 0，故不考虑准备终结时间，即,t,h, t,d,83,（二）提高机械加工生产率的工艺措施,1. 缩短基本时间,2. 缩减辅助时间、工作地点,服务时间、准备终结时间,3.实行多台机床看管,4.新工艺、特种工艺,5.应用成组技术,(1) 提高切削用量,，但受到刀具寿命和机床刚度的制约。,(2) 缩短工作行程长度,(3) 多件加工,(l) 直接缩减辅助时间,(2) 使辅助时间与基本时间重合,(3),减少换刀次数，并缩减每次换刀所需时间,(4),扩大零件的生产批量减少调整机床、刀具,和夹具的时间,在单件小批生产中广泛采用各种数控和柔性制造系统及推广成组技术等，都可以缩短单件时间，有效地提高劳动生产率。,84,二、工艺过程的技术经济分析,所谓技术经济分析，就是通过比较不同工艺方案的生产成本，选出最经济的工艺方案。,生产成本,工艺成本,制造一个零件或一台产品的一切费用的总和。,与工艺过程直接有关的费用。,85,工艺成本,可变费用+不变费用,可变费用,不变费用,可变费用与零件（或产品）年产量有关，它包括,材料费或毛坯费、操作工人的工资、通用机床的折旧费、维护费、万能机床和万能夹具及刀具的折旧费。,不变费用与零件（或产品）年产量无关，它是指专用机床和专用夹具、刀具的折旧和维护费用，调整工人的工资等。,86,一种零件（或一道工序）的全年工艺成本E（单位为元）和单件工艺成本E,d,（单位为元件），可用下式表示：E NV C,式中 V每个零件的可变费用，单位为元件；,N工件的年产量，单位为元件；,C全年的不变费用，单位为元。,87,2.工艺方案的经济评比,E,d1,E,d2,N,E,i,N,c,88,若两种工艺过程方案的基本投资差额较大：,这时，在考虑工艺成本的同时还要考虑基本投资差额的回收期限。回收期愈短，则经济效果愈好。,89,第七节 工艺尺寸链,一、,尺寸链的定义、组成,1、定义,尺寸链就是在,零件加工,或,机器装配,过程中，由,相互,联系,且按一定顺序连接的,封闭尺寸组合,。,90,（1）在加工中形成的尺寸链工艺尺寸链,A,2,A,1,A,0,1.加工面,2.定位面,3.设计基准,91,（2）在装配中形成的尺寸链装配尺寸链,A,1,A,2,A,0,92,2、特征,3、,组成,1、封闭性,2、关联性。,环,尺寸链中的每一个尺寸。它可以是长度或角度。,封闭环,在零件加工或装配过程中间接获得或最后形成的环。,组成环,尺寸链中对封闭环有影响的全部环。,组成环又可分为,增环和减环。,增环,若该环的变动引起封闭环的同向变动，则该环为增环,减环,若该环的变动引起封闭环的反向变动。则该环为减环。,93,4、增、减环判别方法,在尺寸链图中用首尾相接的单向,箭头顺序表示各尺寸环，其中与,封闭环箭头方向相反者为增环,与封闭环箭头方向相同者为减环。,A,1,A,0,A,2,A,3,封闭环,减环,增环,举例：,94,二、,尺寸链的分类,1、按应用范围分类,1）工艺尺寸链,全部组成环为,同一零件工艺尺寸所形成的尺寸链。,2）装配尺寸链,全部组成环为,不同零件设计尺寸所形成的尺寸链。,3）零件尺寸链,全部组成环为同,一零件设计尺寸所形成的尺寸链。,4）设计尺寸链装配尺寸链与零,件尺寸链，统称为,设计尺寸链,。,95,1） 长度尺寸链,全部环为长度的尺寸链,2） 角度尺寸链,全部环为角度的尺寸链,3）直线尺寸链,全部组成环平行于封闭,环的尺寸链。,4）平面尺寸链,全部组成环位于一个或,几个平行平面内，但某些组成环不平行于,封闭环的尺寸链。,5） 空间尺寸链,组成环位于几个不平行,平面内的尺寸链。,2、按几何特征及空间位置分类,96,三 、,尺寸链的建立,1、确定封闭环,2、组成环确定,1、加工顺序或装配顺序确定后才能确定封闭环,。,2、封闭环的基本属性为“派生”，表现为尺寸间接获得。,关键,关键,要领,1、设计尺寸往往是封闭环,。,2、加工余量往往是封闭环（靠火花磨除外）。,关键,关键,1、封闭环确定后才能确定,。,2、直接获得。,3、对封闭环有影响,97,1.极值法,（1） 极值法各环基本尺寸之间的关系,封闭环的基本尺寸A,0,等于增环的基本尺寸之和减去减环的基本尺寸之和，即,（2）各环极限尺寸之间的关系,封闭环的最大极限尺寸A,0,max,等于增环的最大极限尺寸之和减去减环的最小极限尺寸之和，即,四、尺寸链计算的基本公式,98,封闭环的最小极限尺寸A,0min,等于增环的最小极限尺寸之和减去减环的最大极限尺寸之和，即,(3),各环上、下偏差之间的关系,封闭环的上偏差ES(A,0,)等于增环的上偏差之和减去减环的下偏差之和，即,封闭环的下偏差EI(A,0,)等于增环下偏差之和减去减环的上偏差之和，即,99,（4）各环公差之间的关系,封闭环的公差T,(,A,0,)等于各组成环的公差T,(A,i,),之和，即,极值法解算尺寸链的特点是：简便、可靠，但当封闭环公差较小，组成环数目较多时，分摊到各组成环的公差可能过小，从而造成加工困难，制造成本增加，在此情况小，常采用概率法进行尺寸链的计算。,100,2. 概率法 特点：以概率论理论为基础，计算科学、复杂，经济效果好，用于环数较多的大批大量生产中。,(2)各环平均尺寸之间的关系,(1) 各环公差之间的关系,(3)各环平均偏差之间的关系,当计算出各环的公差、平均尺寸、平均偏差之后，,应按将该环的公差对平均尺寸按双向对称分布,，即写成 ，然后将之改写成上下偏差的形式，即,假定各环尺寸按正态分布，且其分布中心与公差带中心重合。,101,(1)正计算,已知各组成环，求封闭环。正计算主要用于验算所设计的产品能否满足性能要求及零件加工后能否满足零件的技术要求。,(2)反计算,已知封闭环，求各组成环。反计算主要用于产品设计、加工和装配工艺计算等方面，在实际工作中经常碰到。反计算的解不是唯一的。如何将封闭环的公差正确地分配给各组成环，这里有一个优化的问题。,（3）中间计算,已知封闭环和部分组成环的基本尺寸及公差，求其余的一个或几个组成环基本尺寸及公差（或偏差）。,中间计算可用于设计计算与工艺计算，也可用于验算。,3. 尺寸链计算的几种情况,102,1）,等公差原则,按等公差值分配的方法来分配封闭环的公差时,各组成环的公差值取相同的平均公差值T,av,：即,极值法 T,av,=T,0,/（n-1）,4.,确定组成环公差大小的误差分配方法,这种方法计算比较简单，但没有考虑到各组成环加工的难易、尺寸的大小，显然是不够合理的。,概率法,103,2） 按等精度原则,按等公差级分配的方法来分配封闭环的公差时,各组成环的公差取相同的公差等级，公差值的大小根据基本尺寸的大小，由标准公差数值表中查得。,3） 按实际可行性分配原则,按具体情况来分配封闭环的公差时,第一步先按等公差值或等公差级的分配原则求出各组成环所能分配到的公差，第二步再从加工的难易程度和设计要求等具体情况调整各组成环的公差。,104,1) 按“入体”原则标注,公差带的分布按“入体”原则标注时，对于被包容面尺寸可标注成上偏差为零、下偏差为负的形式（即,-T,）；对于包容面的尺寸可标注成下偏差为零、上偏差为正的形式（即,+T,）。,2）按双向对称分布标注,对于诸如孔系中心距、相对中心的两平面之间的距离等尺寸，一般按对称分布标注，即可标注成上、下偏差绝对值相等、符号相反形式（即,T/2）。,当组成环是标准件时，其公差大小和分布位置按相应标准确定,。当组成环是公共环时，其公差大小和分布位置应根据对其有严格要求的那个尺寸链来确定。,5. 工序尺寸的标注,105,工艺基准（工序、定位、测量等）与设计基准不重合，工序基准就无法直接取用零件图上的设计尺寸，因此必须进行尺寸换算来确定其工序尺寸。,五、,工艺过程尺寸链的分析与解算,1. 基准不重合时的尺寸换算,106,1）定位基准与设计基准不重合的尺寸换算,A 设计基准,C 定位基准,例73,B,107,例1:,某零件如图示，设计尺寸50,-0.17,、10,-0.36,，因10,-0.36,不好测量，而改为测量A,2,，试确定工序尺寸A,2,。,A,2,10,-0.36,A,1,=50,-0.17,A,0,封闭环,A,0,A,2,A,1,解:,1)确定封闭环、建立尺寸链、判别增减环。,2）尺寸及偏差计算：,A,2,=40,+0.19,3),假废品情况：,当A,2,=40,+0.36,(按上述计算应,为超差),此时A,1,=50,A,0,=10,-0.36,(合格)这种废品为假废品。,2）测量基准与设计基准不重合的尺寸换算,108,只要测量尺寸的超差量小于或等于其余组成环尺寸公差之和，就有可能出现假废品，为此应对该零件各有关尺寸进行复检和验算，以免将实际合格的零件报废而导致浪费。,假废品的出现，给生产质量管理带来诸多麻烦，因此，不到非不得已，不要使工艺基准与设计基准不重合。,假废品的出现,109,例2,如图所示轴套，其加工工序如图所示，试校验工序尺寸标注是否合理。,2. 多尺寸保证时的尺寸换算,50,-0.34,150.2,10,-0.3,零件图,51,-0.4,10 车孔及端面,50,-0.34,10.4,-0.2,20 车外圆及端面,14.60.2,30 钻孔,10,-0.3,40 磨外圆及台阶,110,解:1)分析,从零件图上看,设计尺寸有10,-0.3,mm、150.2mm 以及50,-0.34,。根据工艺过程分析是否全部达到图纸要求.其中10,-0.3,、 50,-0.34,直接保证，150.2间接保证，为封闭环，必须校核。,2）查找组成环，建立尺寸链,10.4,-0.2,14.60.2,10,-0.3,A,0,封闭环,3）计算尺寸及偏差,求得 A,0,=15,-0.4,+0.5,(,超差),4)解决办法:,改变工艺过程，如将钻孔改在工序,40,之后；,提高加工精度，缩小组成环公差。,5）重新标注尺寸，校核计算,现将尺寸改为：10.4,-0.1,，14.6,0.1,10,-0.1,可求得:,A,0,= 150.2 符合图纸要求.,111,3.校核工序间余量,例3,一轴其轴向工艺过程如图所示，现要校核工序30精车B面的余量。,A,B,C,A,1,A,2,A,3,A,B,C,A,5,A,4,粗车端面,A,、,B,，,直接得到,A,1,=28,-0.52,A,2,=35,-0.34,调头，粗、精车,C,面，直接得到尺寸,A,3,=26-,0.28,调头，精车,A,、,B,，,直接得到,A,4,=25,-0.14,A,5,=35,-0.17,112,解:根据工艺过程作轴向尺寸形成过程及余量分布图，寻找封闭环，建立尺寸链求解。,A,B,C,A,1,A,2,A,3,A,4,A,5,Z,为封闭环A,0,A,3,A,2,A,4,A,5,Z,A,0,Z为封闭环,求得，,Z,min,=0.380, 合适。,113,4、跟踪法建尺寸链,对于工件形状复杂、工艺过程很长、工艺基准多次转换、工艺尺寸链环数多时，就不容易迅速、简便地列出相应的工艺尺寸链来进行工序尺寸的换算，而且还容易出差错。,采用跟踪法，就能够更直观、更简便地去解工艺尺寸链的问题。而且也便于利用计算机进行辅助工艺设计。,114,1）跟踪图的绘制,（1）在图表的上方,画出零件的简图，标出有关设计尺寸，并将有关表面向下引出表面线；,（2）按加工顺序自上而下地填入工序号；,（3）将工序基本余量填入表中；,（5）为便于计算，按对称偏差标注设计尺寸。,（4）按规定符合标出定位基准、工序基准、加工表面、工序尺寸、加工余量、结果尺寸；,115,2）符号说明,C,A,B,A,1,A,2,A,3,A,4,A,5,Z,为封闭环A,0,余量,定位基准,封闭环,工序尺寸,度量基准,加工表面,116,3）,举 例,为封闭环A,0,C,A,B,A,3,A,4,Z,4,Z,2,A,2,A,1,Z,1,A,5,Z,3,Z,5,A,03,=36.250.25,工序2 以D面定位，精车A面，得A,3,；,粗车C面，得A,4,D,工序1 以A面定位，粗车D面，得A,1,；,车B面，保证A,2,A,02,=39.90.1,A,01,=49.750.25,工序3 以D面定位，磨A面，保证工序尺寸,A,5, ；同时保证设计尺寸,117,4）尺寸链建立方法,（1）,找出间接保证的设计尺寸和余量作为封闭环；,（2）,沿封闭环两端面竖线同步向前面各工序追踪查找组成环；,（3）在追踪过程中，遇到箭头拐弯，逆加工箭头横向追踪到此尺寸的度量基准；,（5）当两边竖线“汇交”到某一个度量基准为止。,（4）沿度量基准所在的竖线继续追踪；,118,A,03,=36.250.25,A,3,A,4,A,5,以A,03,为封闭环得到的工艺尺寸链：,119,