机械制造技术基础 第五章

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 机械加工工艺规程设计,主要内容,5-1,概述,5-2,零件的工艺性分析,5-3,定位基准的选择,5-4,工艺路线的拟订,5-5,工序设计,5-6,工艺尺寸链,5-7,装配工艺基础,5-1,概述,一、生产过程与机械加工工艺过程,1.,生产过程,生产过程,是指将原材料转变为机械产品的全过程。,包括：原材料的运输、,产品的技术生产准备、,毛坯的制造、,零件的,机械加工,及热处理、,部件及产品的,装配,、,检验、调试、油漆与包装、,产品的销售和售后服务等。,制造过程,2,.,机械加工工艺过程,（,1,）工艺过程,生产过程中直接改变生产对象的,形状、尺寸、相对位置和力学物理性能,等的主要过程。,因不同工艺过程又可具体分为铸造、锻造、冲压、焊接、机械加工、特种加工、热处理、装配等工艺过程。,（,2,）机械加工工艺过程,利用机械加工方法改变毛坯的形状、尺寸、相对位置和力学、物理性质，使其成为成品的全过程。,（,3,）装配工艺过程,将加工好的零件，按一定的技术要求组合成部件或产品，以改变零、部件之间的相对位置，此过程被称之为装配工艺过程。,二、机械加工工艺过程的组成,零件表面的成形采用何种方法？,（要考虑：精度、生产条件、规模、交货期等）,如何安排加工顺序？,12.5,其余,0.8,1.6,切端面,打中心孔,切端面,打中心孔,外圆加工,倒角,倒角,键槽加工,组成工艺过程的基本单元是工序。,工序是由工步、走刀、安装（装夹）及工位组成的。,机械加工工艺过程和装配工艺过程都是由按一定,顺序,排列的工序组成的。对于机械加工工艺过程，毛坯依次通过各道工序逐渐变成所需要的零件。,工步,1,工步,2,工序,1,工序,2,工序,3,工艺过程,走刀,每道工序里至少有一次安装（装夹）。,1.,工序,是指一个（或一组）工人，在一台机床上（或一个工作地点），对一个（或同时几个）工件所连续完成的那一部分工艺过程。,工人、工作地、工件、连续作业,是构成工序的四个要素，其中任一要素改变即构成新的工序。,连续作业是指在该工序内的全部工作要不间断地连续完成,加工内容的不间断。,例,：,一个工人在车床上，对传动轴的加工,夹持大头，车小头外端面、倒角、外圆柱面、退刀槽,调头夹持小头，车大头外端面、倒角、外圆柱面,一道工序,注意,：,若把,1,、,2,的车削工作分成二人，分别在二,台机床去加工，则为二道工序。,1,2,思考,：,若二人分别在二台机床都上做,1,、,2,工作，那么，应划分几个工序？,n,2.,工步,在加工表面、切削刀具、切削用量都不变的情况下所完成的那一部分工艺过程，称为工步。三个条件中，只要有一个条件发生变化，就是另一个工步。,f,n,复合工步,:,有时为了提高生产率，把几个待加工表面用几把刀具同时加工，这也可看作一个工步，称为复合工步 。,3.,走刀（进给）,有些工步，由于余量大或者其它原因，需用同一刀具在同一切削用量的条件下对同一加工表面进行多次切削，这样，刀具对工件的每一次切削就称为一次走刀。,n,1.,装卸工位,3.,扩孔,2.,钻孔,4.,工位,当应用转位（或移位）加工的机床（或夹具）进行加工时，在一次装夹中，工件（或刀具）相对机床要经过几个位置依次进行加工，在每一个工作位置上所完成那一部分工序，称为工位。,4.,铰孔,5.,安装（装夹）,安装是指工件经过一次装夹（即定位与夹紧）后所完成的那一部分工序。在一个工序中，有的工件只需装夹一次，也有需多次装夹的。如果从减少装夹误差及装夹工件花费的工时考虑，应尽量减少装夹次数。,1,2,工序,1,车外圆、倒角,工步,1,：车大头外圆,工步,2,：倒角,n,第一次安装,0.8,1.6,第二次安装,工步,3,：调头车小头外圆,工步,4,：倒角,工步,5,：车退刀槽,二次走刀,小批量生产,工序,2,铣键槽,工步,1,：铣键槽,一次安装,0.8,1.6,工序,3,磨外圆,工步,1,：磨大头外圆,一次安装,思考：,若考虑铣键槽、磨大头外圆的安装，其工艺过程设计将作何调整？,三、生产纲领与生产类型,1,生产纲领,生产纲领是指企业在计划期（通常为一年）内应当生产的产品产量和进度计划。当计划期为一年时，零件的生产纲领,N,可按下式计算：,Q,：产品的年产量（台,/,年）；,n,：每台产品中该零件的数量（件,/,台）；,a%,：备品的百分率；,b%,：废品的百分率。,产品的数量很大，大多数工作地点长期进行某一零件的某一道工序的加工。（,汽车、轴承、自行车等,）,2,生产类型,生产类型是指企业生产专业化程度的分类。,（,1,）单件小批量生产,（,2,）成批生产,（,3,）大批大量生产,产品的种类多而同一产品的产量很小，加工地点的加工对象完全不重复或很少重复。（,重型机器、专用设备或新产品试制,）,工作地点的加工对象周期性地进行轮换。（,普通机床、纺织机械等,）,3,生产纲领与生产类型的关系,50000,5000, 1000,大批大量生产,10050000,205000,51000,成批生产,单件小批量生产,小型零件,中型零件,重型零件,零件年生产纲领（件,/,年）,生产类型,生产类型的划分主要取决于生产纲领，即年产量，但也要考虑产品本身的大小和结构的复杂程度。,在一定范围内，各生产类型之间并没有十分严格的界限。成批生产还可细分为小批生产、中批生产、大批生产。,4,.,各生产类型的工艺特点,不同生产类型的零件加工工艺、工艺装备、毛坯制造方法以及对工人的技术要求等都有很大的不同。,例：,单件小批量生产,通用设备,通用量具,通用夹具,找正,工人技术水要求平高,互换性差,各种生产类型工艺过程的主要特点,广泛采用高生产率刀具和量具，或采用统计分析法保证质量,生产类型,工艺过程特点,单件小批量生产,成批生产,大批大量生产,工件的互换性,大部分有互换性，少数用钳工修配,一般是配对制造，没有互换性，广泛采用钳工修配,全部有互换性，某些精度较高的配合件用分组选配法,毛坯的制造方法,及加工余量,铸件用木模手工造型；锻件用自由锻。毛坯精度低，加工余量大,部分铸件用金属型；部分锻件用模锻。毛坯精度中等，加工余量中等,铸件,广泛采用,金属型；锻件,广泛采用,模锻。毛坯精度高，加工余量小,机床设备,通用机床、数控机床或加工中心,数控机床或加工中心或柔性制造单元，设备条件不够时，也采用通用机床,专用生产线、自动生产线、柔性制造生产线或数控机床,夹 具,多采用标准附件，极少数采用夹具，靠划线及试切法达到精度要求,广泛采用夹具或组合夹具，部分靠加工中心一次安装,广泛采用高生产率夹具，靠夹具及调整法达到精度要求。,刀具与量具,采用通用刀具和万能量具,可以采用专用刀具及专用量具或三坐标测量机,对工人的要求,要求技术熟练的工人,需要一定熟练程度的工人和编程技术人员,对操作工人的技术要求较低，对生产线维护人员要求有高的素质,工艺规程,有简单的工艺路线卡,有详细的工艺规程,有工艺规程，对关键零件有详细的工艺规程,四、机械加工工艺规程,1.,机械加工工艺规程,把工艺过程和操作方法等按一定的格式用文件的形式规定下来形成的工艺文件，称之为工艺规程。,工艺规程要满足技术和经济两方面的要求。,2.,机械加工工艺规程的文件形式,由于生产类型的不同，工艺文件的形式多种多样，有繁有简。主要有：,工艺过程卡,、,工序卡,、,调整卡,、,检验工序卡,等。,表,1,机械加工工艺过程卡,机械加工工艺过程卡 片,材料牌号,毛坯种类,产品型号,产品名称,45,#,零件图号,零件名称,工序号,工序名称,工序内容,10,20,30,40,铣平面,铣平面,铣上平面,铣下平面,车间,工段,设 备,工艺装备,工时（,min,）,准终,单件,机,1,5,X62W,平口虎钳,30,10,设计,审核,标准化,会签,毛坯外形尺寸,毛坯,件数,每台件数,锻造,1,1,C6132,普通车床,压板,01-09-05,以工序为单位，简要说明零件工艺过程。包括各工序号、工序内容、工艺过程所经过的车间、每工序所使用的机床及工艺装备、工时定额等。,（厂名）,机械加工,工序卡,产品名称及型号,零件名称,零件图号,工序名称,工序号,第 页,C6132,压板,铣上平面,10,共 页,车间,工段,材料名称,材料牌号,力学性能,同时加工件 数,每料件数,技术等级,单件时间,（,min,）,准备,终结时间（,min,）,设备名称,设备编号,夹具名称,夹具编号,工作液,工,步,号,工步,内容,计算数据（,mm,）,走,刀次,数,切削用量,工时定额,(min),刀具、量具及辅助工具,直径,或,长度,进给长度,单边余量,背吃,刀量,进给量,切削速度,基本时间,辅助时间,工作地服务时间,名,称,规,格,编,号,数,量,编制,抄写,校对,审核,批准,表,2,机械加工工序卡,B,H,2,A,以工序为单位，详细说明零件工艺过程。包括工序简图、工步内容、切削用量、余量、工时定额、刀具、量具及辅助工具等。,机械加工工序卡,机械加工工艺过程卡,1,2,产品型号,机械加工工艺过程卡类似于一本书的目录。,3.,机械加工工艺规程的作用,（,1,）是组织生产和,计划管理的重要资料，是生产安排和调度、规定工序要求和质量检查等的重要依据；,（,2,）是新产品投产前进行生产准备和技术准备的依据；,（,3,）在设计新厂（车间）或扩建、改建旧厂（车间）时，可作为设备、人员、车间面积和投资额等的原始资料；,（,4,）先进的工艺规程还起着交流及推广先进经验的作用。,五、制订机械加工工艺规程的步骤和内容,1,.,制订工艺规程的原始资料,（,1,）零件工作图及必要的产品装配图,（,2,）零件的生产纲领及投产批量,（,3,）本厂生产条件,（,4,）毛坯的生产和供应条件,（,5,）国内外同类产品的生产情况,（,6,）产品验收的质量标准,2,.,制订机械加工工艺过程的步骤,在一定的生产条件下，以最少的劳动消耗和最低成本，按计划加工出符合图纸要求的零件，是制订机械加工工艺规程的基本原则。,（,1,）,分析研究部件装配图样和审查零件图样。,分析被加工零件的结构特点,结构形状、尺寸大小、刚度和硬度等。,目的：明确机加工工艺特点。,分析零件的各项技术要求,需要加工的表面及尺寸、形位公差，表面质量，热处理等。,审查零件的机械加工工艺性,技术要求的合理性、结构工艺性等。,（,2,）,熟悉毛坯的种类和制造方法。,（,3,）,拟订工艺路线,零件在生产过程中由毛坯到成品所经过的工序及先后顺序。包括：,选择定位基准及定位夹紧方案。,各表面的加工方法及方案。,安排加工顺序等。,（,4,）,确定各工序所采用的设备及工艺装备。,（,5,）,确定各工序的加工余量，计算工序尺寸及公差。,（,6,）,确定各工序的切削用量和工时定额。,（,7,）,确定各主要工序的检验要求和方法。,（,8,）,编制工艺文件。,一、产品的工艺性,所谓,零件结构工艺性,是指所设计的零件在满足使用要求的前提下，制造、装配的可行性和经济性。,5-2,零件的工艺性性分析,二、零件的结构工艺性,是指所设计的产品在满足使用要求的前提下，制造、维修零件的可行性和经济性。,从总体上衡量,从切削加工和装配过程上衡量,零件加工表面形状应尽量简单,零件结构工艺性的实例分析,键槽,键槽,1.,保证能以高生产率加工,尽量采用平面、外圆柱表面、内圆柱表面等。,尽量减少表面的加工面积,减少零件加工时的安装次数,键槽,2.,将复杂零件分解成若干个简单零件,分体加工（,电子束焊接工艺,）,3.,保证刀具正常工作和改善刀具的工作条件；,2,2,3,2,操纵箱,箱体,三、装配结构工艺性,2.,减少装配时的修配和机械加工,1.,机器结构应能分解成独立的装配单元,3.,机器结构应便于装配和拆卸,4.,连接配合要可靠,拟订零件加工方案的首要任务是选择基准。,粗基准,采用未加工面为基准,精基准,采用加工过的面为基准,定位基面,作为基准的点、线、面在工件上不一定具体存在（例如：孔的中心线、轴心线、对称面等），而常由某些具体的表面来体现，这些表面就可称为基面。例如，在车床上用三爪卡盘夹持一根短圆轴，实际定位表面（基准）是外圆柱表面，而它所体现的定位基准是这根短圆轴的轴心线。因此，,选择定位基准的问题就是选择恰当的定位基面的问题,。,5.3,定位基准的选择,工件在,V,型块上定位。,工件与,V,型块的接触为：两条母线,体现的是工件中心线,一、 粗基准的选择原则,选用粗基准时，考虑的重点是如何保证各加工表面有足够的余量，不加工表面的尺寸、位置精度符合图样要求，因此，选择精基准的原则是：,1.,如果必须首先保证工件上加工表面与不加工表面间的位置要求，则应以不加工表面作为粗基准；,选择不需要加工的外圆毛面作粗基准，此时虽然镗孔时切去的余量不均匀，但可获得与外圆具有较高的同轴度的内孔，且壁厚均匀、外形对称。,如果工件上有好几个不需加工的表面，则应以其中与加工表面的位置精度要求较高的表面作为粗基准，以保证加工表面与不加工表面间的相互位置精度。,A,A,0.1,2.,如果必须首先保证工件上某重要表面的余量均匀，就应选择该表面作为粗基准。,余量均匀,3.,应该选用尺寸和位置比较可靠、平整光洁的表面作为粗基准，使加工后各加工表面对各不加工表面的尺寸精度、位置精度更容易符合图纸要求。,4.,在同一尺寸方向上，粗基准通常只允许使用一次，不得重复使用。,二、 精基准的选择,选用精基准时，考虑的重点是如何减少误差，提高定位精度。因此，选择精基准的原则是：,即应尽可能选用设计基准作为定位基准。,1.,基准重合原则,特别是在最后精加工时，为保证精度，更应注意这个原则。这样可以避免因基准不重合而引起的定位误差。,H,2,H,3,H,1,设计基准,例如，加工车床主轴，采用中心孔作为统一基准加工各外圆表面，不但能在一次装夹中加工大多数表面，而且保证了各级外圆表面的同轴度要求以及端面与轴心线的垂直度要求等。,中心孔,中心孔,2.,基准统一原则,即应尽可能选用统一的基准加工各表面，以保证各表面间的位置精度。,镗模支承,3.,自为基准原则,某些要求加工余量小而均匀的精加工工序，可选择加工表面本身作为定位基准。,余量均匀,例如机床床身的导轨面淬火后进行磨削，为了保证导轨面上淬硬层的厚度及均匀性，则可用导轨面本身找正定位进行磨削。,浮动镗刀镗孔、圆拉刀拉孔、珩磨及无心磨床磨外圆，都是采用自为基准原则进行零件表面加工的。,又,：当主轴支承轴颈与主轴锥孔有很高同轴度要求时，也常常采用互为基准、反复加工的方法来达到。,4.,互为基准、反复加工的原则,对于两个有相互位置公差要求的表面，可以彼此互为定位基准。,如：,加工精密齿轮，当齿面经高频淬火后，为消除淬火变形，提高齿面与内孔的位置精度，所以要先以齿面为基准磨内孔，再以内孔为基准磨齿面，如此多次反复加工，即可保证齿面与内孔有较高的位置精度。,5.4,工艺路线的拟订,确定零件加工工艺方案的一般原则：, 质量第一原则：不管一个零件的加工方案有多少种，每一方案必须满足零件精度和 技术要求的需要，应积极采用先进的工艺和工艺装备。, 效益优先原则：在一定的生产条件下，可能会出现几个能保证零件技术要求的工艺方 案，此时应全面考虑方案的经济、社会效益，合理地选择方案。, 效率争先原则：制订零件工艺方案时，要充分考虑现有的人员、设备条件，保证工人在良好而安全的状况下工作，提高生产效率。,优质、高产、低消耗。,基本的几何表面：,外圆,内孔,平面,一、表面加工方法的选择,同一种表面可以选用各种不同的加工方法而获得，但每种加工方法所能获得的加工质量、加工时间和成本却是各不相同的。,工艺路线的拟订,构成机械产品零件的形体，其结构也呈现多种多样。,机械零件的加工过程就是获得这些几何表面的过程。,1.,加工经济精度,工艺路线的拟订,加工误差,加工成本,（,1,）加工经济精度的概念：,在正常加工条件下所能保证的加工精度。,正常加工条件：,符合质量标准的设备和工艺装备；,标准技术等级的工人；,不延长加工时间。,（,2,）加工经济精度的统计特性及发展性,2,加工方法的选择,例：,大头外圆柱表面,磨削,精度：,IT67,粗糙度：,0.631.25,金刚石车,精度：,IT56,粗糙度：,0.040.63,注：,（,1,）加工表面与加工方法相适应,（,2,）工件材料（可加工性）,（,3,）生产类型,（,4,）工件的形状和尺寸,必须保证要求！,（,5,）现有生产条件,外圆表面加工方案及其经济精度,加工方案,经济精度,公差等级,(IT),表面粗糙度,Ra(m,),适用范围,粗车,半精车,精车,滚压（或抛光）,11,13,20,80,8,9,5,10,6,7,1.25,2.5,6,7,0.04,0.32,粗车,半精车,磨削,粗磨,精,磨,超,精,磨,6,7,0.63,1.25,5,7,0.16,0.63,5,0.02,0.16,粗车,半精车,精车,金刚石车,5,6,0.04,0.63,粗车,半精车,粗磨,精,磨,镜面磨,精车,精,磨,研,磨,粗,研,抛光,适用于除淬火钢以外的金属材料,除不宜用于有色金属外，主要适用于淬火钢件的加工,主要用于有色金属,主要用于高精度要求的钢件加工,5,级以上,5,级以上,5,级以上,0.01,0.04,0.01,0.04,0.01,0.16,工艺路线的拟订,内孔表面加工方案及其经济精度,浮动镗,精镗,（或,铰）,粗镗,（或,扩）,粗铰,精铰,钻,扩,铰,粗铰,精铰,铰,精度要求很高的孔，若以研磨代替珩磨，精度可达,6,级以上，,Ra,可降低到,0.16,0.01,0.04,0.32,6,7,0.04,0.32,6,7,0.04,0.32,6,7,0.32,1.25,7,8,粗镗,（或,扩）,半精镗,磨削,粗磨,精,磨,大批大量生产（精度可因拉刀而定）,1.25,2.5,7,8,2.5,5,半精镗,（或精,扩）,加工方案,经济精度,公差等级,(IT),表面粗糙度,Ra(m,),适用范围,11,13,20,10,11,10,20,7,1.25,2.5,8,9,2.5,5,钻,（,扩）粗铰,精铰,珩磨,拉,珩磨,粗镗,半精镗,精,镗,珩磨,0.63,1.25,7,9,钻,（,扩）,拉,0.08,0.63,加工未淬火钢及铸铁的实心毛坯，也可用于加工有色金属,主要用于有色金属,0.16,0.32,2.5,5,8,9,7,8,1.25,2.5,11,13,10,20,8,9,6,7,0.63,1.25,粗镗,半精镗,精,镗,金刚,镗,主要用于淬火钢，不宜用于有色金属,6,7,主要用于精度要求高的有色金属,6,7,根据加工表面加工精度和表面粗糙度的要求确定最终的加工方法。,（,1,）所选择的终加工方法的,经济加工精度,和表面粗糙度必须能可靠地保证加工要求。,（,2,）终加工前的工件，其尺寸精度及表面粗糙度一般应有一定的要求，因此，应由预加工保证。,（,3,）某表面的预加工、终加工方法应合理的组合，形成加工方案。,选择加工方案应进行多方案的比较。,加工方案设计时，其加工方法应从后往前推。,例,：,某车床主轴箱箱体的主轴孔的设计要求是：,试确定孔加工的加工方案及工序尺寸。,解,：,孔的最终要求,可确定孔的终加工方法。,经济精度,公差等级,(IT),11,13,8,9,7,8,6,7,表面粗糙度,Ra(m,),10,20,2.5,5,1.25,2.5,0.63,1.25,加工方案,粗镗,（或,扩）,半精镗,（或精,扩）,精镗,（或,铰）,浮动镗,1.25,二、加工阶段划分,1.,粗加工阶段,主要任务是去除各表面的大部分余量，使毛坯在形状和尺寸上尽量接近成品，因此，此阶段的主要问题是如何获得高的生产率。,2.,半精加工阶段,其任务是达到一般的技术要求，使一些次要表面达到图样要求，并为主要表面的精加工作准备。,3.,精加工阶段,保证各主要表面达到规定的质量要求。,4.,光整加工阶段,加工质量要求很高时，安排光整加工。,工艺路线的拟订,划分加工阶段的主要原因是：,（,1,）保证零件加工质量。,（,2,）有利于及早发现毛坯缺陷并得到及时处理。,（,3,）有利于合理利用机床设备。,（,4,）有利于保护精加工过的表面少受损伤或不受损伤。,上述阶段的划分并不是绝对的 ！当零件的加工质量不高、工件刚性足够、毛坯质量较高、加工余量较小时，可以不划分加工阶段。,工艺路线的拟订,1,机械加工工序顺序安排,（,1,）先粗后精,（,2,）先主后次,（,3,）先面后孔,（,4,）基准先行,加工一开始，总是先把精基面加工出来。如果精基面不止一个，则应该按照基面转换的顺序和逐步提高加工精度的原则来安排基面和主要表面的加工。而对于一般的零件，平面所占的轮廓尺寸比较大，用平面定位比较稳定可靠，因此，在拟订工艺过程时总是选用平面作为定位基面，因而先加工平面后加工孔。,工艺路线的拟订,四、工序顺序的安排,2,热处理工序及表面处理工序顺序的安排,（,1,）为改善工件材料切削性能安排的热处理工序，例如退火、正火、调质等，应在切削加工之前进行。,（,2,）为消除工件内应力安排的热处理工序，例如人工时效、退火等，最好安排在粗加工阶段之后进行。,（,3,）为改善工件材料机械性能的热处理工序，例如淬火、渗碳淬火等，一般都安排在半精加工和精加工之间进行。,（,4,）为提高工件表面耐磨性、耐蚀性安排的热处理工序以及以装饰为目的而安排的热处理工序，例如镀铬、镀锌、发蓝等，一般都安排在工艺过程最后阶段进行。,工艺路线的拟订,五、工序的集中与分散,加工方法确定以后，就要按零件的生产类型和工厂（车间）具体条件确定工艺过程的工序数。确定工艺过程的工序数有两种迥然不同的原则：,1,.,工序集中原则：就是使每个工序所包含的加工内容尽量多些，即把许多加工内容组成一个集中工序。最大限度的工序集中，就是在一个工序内完成工件所有表面的加工。,2,.,工序分散原则 ：就是使每个工序所包含的加工内容尽量少些。最大限度的工序分散，就是每个工序只包含一个简单工步。,工艺路线的拟订,工序的集中与分散各有特点，生产上都有应用。,工艺路线的拟订,传统的流水线、自动线生产基本是按工序分散原则组织工艺过程的，这种组织方式可以实现高生产率生产，但对产品改型的适应较差，转产比较困难。,采用数控机床、加工中心按工序集中原则组织工艺过程，生产适应性反而要好，转产相对容易，虽然设备的一次性投资较高，但由于有足够的柔性，仍然受到愈来愈多的重视。,5-5,工序设计,内容：,确定加工余量、工序尺寸及公差等。,一、加工余量和工序尺寸的确定,1,.,加工余量的概念,在加工过程中，从某一表面上切除的金属层厚度称为加工余量。,（,1,）,总余量,Z,0,：,在由毛坯加工成成品的过程中，某加工表面上切除的金属层的总厚度，即某一表面的毛坯公称尺寸与零件公称尺寸之差，称为该表面的总余量。,（,2,）,工序余,量,Z,i,：,每道工序切除的金属层厚度，即相邻工序的工序尺寸之差称为该表面的工序余量。,加工总余量与工序余量的关系,（,3,）,工序余量的影响因素：,上工序的尺寸误差；,上工序产生的表面粗糙度；,上工序留下的空间误差（轴线的直线度误差、位置误差等）,本工序的装夹误差。,（,4,）,加工余量的确定方法：,经验法,查表法,分析计算法,一般企业都参考有关手册推荐的资料、按经验估计确定（,机械加工手册,） 。,孔,（,5,）,单边余量与双边余量,轴,包容尺寸,被包容尺寸,双边余量,：,对于外圆和孔等旋转表面而言，加工余量是从直径上考虑的，即加工余量在直径方向上是对称分布的，实际所切除的金属层厚度是直径上加工余量的一半，故称为对称余量（即双边余量）。,单边余量,：对于平面的加工，余量则是单边余量，它等于实际所切除的金属层厚度。,L,1,L,2,加工余量,2,.,工序尺寸及余量公差,由于各工序尺寸都有公差，故各工序实际切除的余量是变化的。,工序尺寸偏差一般规定,“,向体（入体）内,”,方向。,例,：某工件镗孔。上工序为钻孔,，,工序尺寸为：,孔,轴,例,：某工件磨外圆。上工序为半精车外圆,，,工序尺寸为,所以，磨外圆的余量为：,对于距离尺寸，一般取对称偏差。例：,二、 工序尺寸及公差的确定,零件图上所标注的尺寸公差是零件加工最终所需达到的尺寸要求。而工艺过程中许多中间工序的尺寸及公差，必须在设计过程中予以确定。,1.,基准重合的工序尺寸计算,对于简单的工序尺寸（工艺基面不变换的情况），在决定了各工序余量和工序所能达到的精度之后，就可以计算各工序的尺寸和公差，此时计算的顺序应由最后一道工序开始往前推算。,例,：,某车床主轴箱箱体的主轴孔的设计要求是：,试确定孔加工的加工方案及工序尺寸。,解,：,孔的最终要求,可确定孔的终加工方法。,经济精度,公差等级,(IT),11,13,8,9,7,8,6,7,表面粗糙度,Ra(m,),10,20,2.5,5,1.25,2.5,0.63,1.25,加工方案,粗镗,（或,扩）,半精镗,（或精,扩）,精镗,（或,铰）,浮动镗,浮动镗,精镗,（或,铰）,粗镗,（或,扩）,粗铰,精铰,钻,扩,铰,粗铰,精铰,铰,精度要求很高的孔，若以研磨代替珩磨，精度可达,6,级以上，,Ra,可降低到,0.16,0.01,0.04,0.32,6,7,0.04,0.32,6,7,0.04,0.32,6,7,0.32,1.25,7,8,粗镗,（或,扩）,半精镗,磨削,粗磨,精,磨,大批大量生产（精度可因拉刀而定）,1.25,2.5,7,8,2.5,5,半精镗,（或精,扩）,加工方案,经济精度,公差等级,(IT),表面粗糙度,Ra(m,),适用范围,内孔表面加工方案及其经济精度,11,13,20,10,11,10,20,7,1.25,2.5,8,9,2.5,5,钻,（,扩）粗铰,精铰,珩磨,拉,珩磨,粗镗,半精镗,精,镗,珩磨,0.63,1.25,7,9,钻,（,扩）,拉,0.08,0.63,加工未淬火钢及铸铁的实心毛坯，也可用于加工有色金属,除淬火钢以外的各种铸铁、钢料、有色金属,0.16,0.32,2.5,5,8,9,7,8,1.25,2.5,11,13,10,20,8,9,6,7,0.63,1.25,粗镗,半精镗,精,镗,金刚,镗,主要用于淬火钢，不宜用于有色金属,6,7,主要用于精度要求高的有色金属,6,7,工序名称,工序间双边,余量（,mm,）,工序达到的公差,等级及公差值,最小极限尺寸,（,mm,）,工序尺寸及偏差,孔的加工方案为：粗镗半精镗精镗浮动镗,精镗孔,浮动镗,半精镗孔,粗镗孔,毛坯孔,IT7 T=0.04,0,.,6,0,.,2,179.993,IT6 T=0.025,3,.,2,IT9 T=0.10,6,IT11 T=0.25,179.800,179.200,176.000,168.000,T=3,0.2,0.6,3.2,6,+0.018,-0.007,+0.040,0,+1,-2,0,+0.100,0,+0.25,工序尺寸及余量关系图,2.,基准不重合的工序尺寸计算,工艺基面有变换，此时需用尺寸链原理来计算。,C,一、尺寸链的定义及组成,加工,C,面，以,A,面定位。在高度方向，,C,面的设计基准为,B,面，设计尺寸为,H,0,。,H,2,为,A,、,B,面距离的设计尺寸。,H,1,为加工,C,面的工序尺寸。,B,A,在工件加工或机器装配过程中，由相互连接的尺寸形成的封闭尺寸组合，称为尺寸链。,1.,尺寸链的定义,5.6,工艺尺寸链,压板,A,3,A,0,A,2,A,1,2.,尺寸链的组成,组成尺寸链的每一个尺寸，称为尺寸链的环。,（,1,）封闭环,:,尺寸链中，凡属间接得到的尺寸（或自然形成的尺寸）称为封闭环。,（,2,）组成环,:,尺寸链中，除封闭环以外的其它环，称为组成环。图中，尺寸,H,1,、,H,2,就是组成环。,增环,：当其它组成环不变，而这个环增大使封闭环也增大者。,尺寸不变,尺寸不变,减环,：当其它组成环不变，而这个环增大使封闭环反而减小者。,可表达：,A,2,A,0,A,3,A,1,A,2,A,0,A,3,A,1,尺寸链的特征,封闭性,按一定顺序排列的封闭尺寸组合。,关联性,组成环的尺寸变化将影响封闭的环的尺寸变化。,A,2,A,0,A,3,A,1,A,0,封闭环,A,2,、,A,3,为增环,A,1,为减环,二、尺寸链的分类,按尺寸链在空间分布的位置关系，可分为：,A,1,A,2,A,3,平面尺寸链,2,.,平面尺寸链：由位于一个或几个平行平面内但相互间不都平行的尺寸组成。,3,.,空间尺寸链,由位于几个不平行平面内的尺寸组成。,1,.,直线尺寸链：由彼此平行的直线尺寸所组成。,H,2,H,0,直线尺寸链,三、,尺寸链的计算公式,（极解法 ）,1,.,基本尺寸的计算,（,1,）,A,4,A,5,A,6,A,3,A,0,A,1,A,2,A,4,A,5,A,6,A,3,A,0,A,1,A,2,2,.,极限尺寸的计算,（）,（）,3,.,偏差的计算,（,1,）,（,2,）,（,4,）,（,5,）,4,.,封闭环公差的计算,（,）,（,5,）,（,4,）,封闭环的公差等于各组成环的公差之和。,（,1,）,（,2,）,（,3,）,（,4,）,（,5,）,（,6,）,1,定位基准与设计基准不重合时工序尺寸的计算,例,1,：,加工如图所示的零件，设,A,面已加工好，现用调整法以,A,面定位加工,B,面和,C,面，其工序简图如图所示，试求工序尺寸,H,1,、,H,2,。,B,o,1,C,H,3,o,2,A,H,4,100.30,B,H,2,A,H,1,A,C,四、工序尺寸的计算,B,H,2,A,H,1,A,C,（,2,） 由于加工,C,面时定位基准与设计基准不重合，因此工序尺寸,H,1,需进行换算求得。,尺寸链,解： （,1,） 由于加工,B,面时定位基准与设计基准重合，因此工序尺寸,H,2,就等于设计尺寸，即：,H,2,H,0,H,0,为该尺寸链的封闭环。,H,0,=100.30,mm,H,1,为该尺寸链的减环。,H,2,为该尺寸链的增环。,求解，,H,1,的基本尺寸：,H,1,的下偏差：,H,1,的上偏差：,H,1,的工序尺寸：,尺寸链,H,2,H,0,H,1,的上偏差求解方法二,?,100.30,H,1,的上偏差求解方法二,又：,尺寸链,H,2,H,0,例,2,：,图所示为某机床的变速箱结构简图，其孔心线的设计基准为底面,1,，设计尺寸为,3500.30,，顶面高为,6000.40,。为了使镗孔夹具能安置中间导向支承，加工孔时常把箱体倒置，用顶面,2,为定位基准（图,(b),）。当采用调整法加工孔时，孔心线设计尺寸由上工序尺寸,6000.40,和本工序尺寸,H,保证，试确定本工序尺寸,A,及上下偏差。,3500.30,2,1,2,镗模支承,(a),(b),1,A,600 0.40,3500.30,A,600 0.40,解：加工孔时定位基准与设计基准重合，因此工序尺寸需换算。,（,1,）建立工序尺寸链，确定封闭环及组成环,尺寸链如图所示，其中,3500.30,是由,6000.40,和,A,间接保证间接的，故：,3500.30,为封闭环，,6000.40,为增环，,A,为减环。,3500.30,A,600 0.40,（,2,）计算基本尺寸,A,的基本尺寸为：,（,3,）确定,A,的公差及偏差,由给定条件，,3500.30,A,600 0.40,也无法保证设计尺寸,350,在允许的公差范围之内，这时就必须重新调整该零件的制造公差。,由尺寸链计算公式：,T(350)=T(600)+T(A)=0,.,6,组成环公差按平均公差法调整，即：,T(600)=T(A)=0,.,3,则顶面高尺寸为：,6000,.,15,A,的工序尺寸为：,2500,.,15,显然，,T(350)T(600)+T(A),，无法满足工艺尺寸链的基本计算式的关系，即使本工序的加工公差为零，即：,T(A)=0,3500.30,A,600 0.40,组成环公差按经验法调整，即：,T(A)=0,.2,，,T(600)=0,.4,则顶面高尺寸为：,6000,.,20,A,的工序尺寸为：,2500,.,10,等精度法调整，即：尺寸,600,的制造精度等级大致与尺寸,A,的制造精度等级一样。,假设：,则顶面高尺寸为：,6000,.,16,A,的工序尺寸为：,2500,.,14,A,2,例,3,某一套筒零件轴向设计尺寸如图所示。设零件的内、外圆及端面已加工合格，本道工序为钻径向小孔，试计算以,1,、,2,、,3,面作为定位基准时，钻孔的工序尺寸分别是多少？,解：（,1,）当以,2,面作为定位基准钻孔时，由于定位基准与设计基准重合，故钻孔工序尺寸,A,2,等于其设计尺寸，即：,1,2,3,20,0.04,A,1,20,0.04,（,2,）当以,1,面作为定位基准钻孔时，由于定位基准与设计基准不重合，故钻孔工序尺寸,A,1,为小孔中心线到,1,面间的距离。,A,1,（,2,）若以,1,面作为定位基准，此时定位基准与设计基准不重合，其工序尺寸,A,1,为小孔中心线到,1,面间的距离。,A,1,20,0.04,解尺寸链得：,故封闭环：,200.04,增环：,A,1,减环：,（,3,）若以,3,面作为定位基准，其工序尺寸,A,3,为小孔中心线到,3,面间的距离。,20,0.04,增环：,减环：,A3,、,解尺寸链得：,1,2,3,20,0.04,A,3,A,3,封闭环：,200.04,在这三种定位方案中，以,2,面作为定位基准，由于定位基准与设计重合，没有定位误差，其工序尺寸与设计尺寸一致。但以,1,、,3,面作为定位基准，定位基准与设计不重合，产生定位误差，因此，工序尺寸的公差要求就较严。,2,多尺寸保证的工序尺寸计算,在零件加工中，有些工序的工序基准是后续工序的加工表面。当后续工序加工该表面时，不仅要保证该后续工序的尺寸及位置公差要求，而且还需保证其它表面的设计要求。,例,4,一带有键槽的内孔要淬火及磨削，其设计尺寸如图所示，其键槽的加工顺序是：,插键槽至尺寸,A,；,A,热处理：淬火,磨内孔，同时保证内孔直径和键槽深度两个设计尺寸的要求。,求工序尺寸,A,？,A,A,解：（,1,）建立尺寸链。,A,（,2,）封闭环、组成环,封闭环：,增环：,A,、,减环：,A,A,或,（,3,）计算,竖式计算法介绍,环,基本尺寸,ES,EI,增环,减环,封闭环,封闭环：,增环：,A,、,减环：,上例中,，,+,环,基本尺寸,ES,EI,A,+,-,-,19,.,8,43,.,6,0,-,(+0,.05,),0,.,025,0,.,34,0,0.315,0 .05,结果,，,或,尺寸链,由尺寸链计算公式：,口诀：,增环、封闭环照抄，,减环上、下偏差对调、变号。,43,.,4,3,测量基准与设计基准不重合时尺寸换算,例,如图为一套筒零件，其轴向设计尺寸如图所示，该零件已加工完毕，现需检验孔底厚度尺寸是否合格。由于不便直接检验，故只有通过测量,L,尺寸间接衡量孔底厚度尺寸是否合格。试求,L,的尺寸范围。,L,封闭环：,增环：,减环：,L,解：,（,1,）建立尺寸链。,（,2,）假废品问题,套长合格的尺寸范围为,99.9,100,底厚合格的尺寸范围为,14.7,15,合格品区,85,.,0,85.2,0,.,2,0,.,1,84.9,85.3,0,.,1,当测量,L,时，若其尺寸在,85.2,85.3,范围内时，由上述计算可知，该零件孔底厚度尺寸不能保证。但我们可注意到：当,L,在,85.2,85.3,范围内时，孔底厚度尺寸有可能是合格的，例如，,L=85.3,，若此时套长尺寸刚好为,100,（套长合格的尺寸范围为,99.9,100,），则孔底厚度尺寸为， 显然，孔底厚度尺寸是合格的。,合格品区,85,.,0,85.2,0,.,2,假废品区,0,.,1,84.9,85.3,0,.,1,假废品区,假废品问题,同理，当,L,在,84.9,85,范围内时，孔底厚度尺寸也有可能是合格的。,例如，,L=84.9,，若此时套长尺寸刚好为：,99.9,，则：,所以，当测量,L,，若其尺寸在,85.2,85.3,或者在,84.9,85,范围内时，应再重新测量套长尺寸，看其实际尺寸为多少，方可确定该零件是否为真正废品。,由于,L,处在,85.2,85.3,和,84.9,85,范围内时，零件不一定是废品，所以，把,85.2,85.3,和,84.9,85,这两个区域称为假废品区。,A,D,B,C,一套筒零件，其轴向设计尺寸如图所示。除缺口,B,外，其余表面均已加工。由于工艺原因，加工缺口,B,时，以,A,面作为定位基准，问：加工缺口的工序尺寸及偏差为多少时，才能保证设计尺寸 ？,15,分钟完成！,（,1,）工序尺寸的确定,（,2,）尺寸链的建立,（,3,）封闭环的确定,（,4,）尺寸链计算,D,C,A,B,工序尺寸与加工余量计算的追踪法,图示零件，轴向有关表面的工艺安排如下：,I.,A,面定位初车,D,面，保证尺寸,L,1,(,留余量,3mm),；,以,D,面定位初车,B,面，保证尺寸,L,2,。,II.,D,面定位初车,A,面，保证尺寸,L,3,(,留磨削余量,0.2 mm),；,III.,以,A,面定位镗削,C,面，保证尺寸,L,4,。,IV.,D,面定位磨削,A,面，保证尺寸,L,5,；,制定工艺过程时需确定,L,1,、,L,2,、,L,3,、,L,4,、,L,5,尺寸及公差。,D,C,A,B,解：,（,1,）磨削工序尺寸,L,5,（,2,）车端面,B,工序尺寸,L,2,（,3,）与设计尺寸,有关的尺寸链,D,C,A,B,磨削工序尺寸,L,5,所以，粗车端面,A,工序尺寸,:,L,4,的基本尺寸,因此，镗削,C,面序尺寸,:,6-4,工艺过程经济分析,在制订零件工艺规程时，既应保证产品的质量，又要注意其经济性，采取措施提高劳动生产率和降低产品成本。,一、时间定额,时间定额是指在一定生产条件下，规定生产一件产品或完成一道工序所需时间。时间定额是安排生产计划、估算产品成本、确定设备数量和人员编制、规划生产面积的重要依据。时间定额由以下几部分组成：,（,1,）,基本时间,T,b,指直接用于改变生产对象的尺寸、形状、相互位置以及表面状态或性质等的工艺过程所消耗的时间。对切削加工而言，基本时间就是切除余量所花费的机动时间（包括刀具的切入、切出时间）。,（,2,）,辅助时间,T,a,指为实现工艺过程而必须进行的各种辅助动作所消耗的时间。如装,/,卸工件、开,/,停机床、改变切削用量、测量工件及进,/,退刀等。,基本时间与辅助时间的总和称为,作业时间,。,（,3,）,布置工作地时间,T,s,指为使加工正常进行，工人照管工作地（如更换刀具、润滑机床、清理切屑）所消耗的时间。一般按作业时间的,2%7%,估算。,（,4,）,休息和生理需要时间,T,r,指工人在工作班内为恢复体力和满足生理需要所消耗的时间。一般按作业时间的,2%,估算。,1,.,单件时间,T,p,工艺过程经济分析,（,5,）,准备与终结时间,T,z,指工人生产一批工件进行准备和结束工作所消耗的时间。,2,.,单件时间定额,T,pc,设一批工件数为,N,，则：则该批工件的准备与终结时间分摊到每件的时间为,。故,T,pc,可计算如下：,加工一批工件的开始，需做以下工作：熟悉工艺文件，领取毛坯材料，领取和安装刀具和夹具，调整机床及工艺装备等；加工终了，拆下和归还工艺装备，送交成品等。,二、提高生产率的工艺途径,研究如何提高生产率，实际上是研究如何减少工时定额。,1,.,缩短基本时间,（,1,）,提高切削用量,（,2,）,采用复合工步,新型刀具材料,多刀单件加工、,单刀多件加工、,多刀多件加工。,2,.,减少辅助时间,（,2,）,提高机床自动化水平,考虑重点：减少对刀和换刀时间。,（,1,）,采用先进夹具和自动上、下料机构,（,3,）,辅助时间与基本时间重叠,3,.,减少布置工作地时间,（,1,）,对刀,对刀块、样件、样板、微调机构、对刀仪等。,（,2,）,换刀,研制新型刀具，提高使用寿命。,4,.,减少准备与终结时间,采用成组工艺及成组夹具。,（,1,）,成组技术（,GT,）,研究如何识别和发掘生产活动中的有关事物的相似性，并充分利用它，即把相似性的问题归类成组，寻求解决这一组问题相对统一的最优方案，以得到最大的效益。,（,2,）,成组工艺,把功能结构和加工工艺等方面相似的零件分类成组，并按组制定加工工艺进行生产制造，这种方法，即为成组工艺。,（,1,）按编码系统对零件编码,（,2,）划分加工组,（,3,）确定复合零件及工艺路线,（,4,）编制工艺文件,（,5,）设计、制造成组夹具,（,1,）定位分析及定位方案,（,2,）夹紧方案,一面一销,螺旋夹紧,（,3,）对刀导引,（,4,）夹具体等,钻套,工件,夹具的组成,定位元件,夹紧机构,对刀导引元件,连接元件,夹具体,工艺系统各组成部分之间的联系？,定位元件,夹紧机构,对刀导引元件,连接元件,夹具体,工件,刀具,机床,夹具,工艺系统各组成部分之间的联系,三、工艺方案的比较与技术经济分析,制订某一的机械加工工艺规程时，在同样能满足被加工零件各项技术要求也同样满足产品交货期的条件下，经技术经济分析一般都可以拟订出几种不同的工艺方案，有些工艺方案的生产准备周期短，生产效率高，产品上市快，但设备投资大；另外一些工艺方案的设备投资少，但生产效率偏低；不同的工艺方案有不同的经济效果。为了选取在给定生产条件下最为经济合理的工艺方案，必须对各种不同的工艺方案进行经济分析。,所谓经济分析就是通过各种工艺方案的生产成本，选出其中最为经济的加工方案。,生产一件产品或一个零件所需一切费用的总和称为生产成本。,生产成本包括两部分费用：一部分费用与工艺过程直接有关，另一部分费用与工艺过程间接有关（例如行政人员工资、厂房折旧费、照明费、采暖费等）。,1.,工艺成本,与工艺过程直接有关的费用称为工艺成本。工艺成本约占生产成本的,70%75%,。工艺成本可分为以下两部分：,（,1,）可变费用,V,（元,/,年）,与年产量有关且与之成比例的费用。它包括毛坯的材料和制造费、机床操作工人的工资、通用机床和工艺装备的折旧费和维修费、机床电费和刀具费用等。,（,2,）不变费用,C,（元）,与年产量的变化没有直接关系的费用。它包括机床调整工人的工资、专用机床和工艺装备的折旧费和维修费等。,零件加工的全年工艺成本,E,与单件工艺成本,E,d,可用下式表示：,式中，,N,年产量（件）,E=VN+C,N,N,E,E,全年工艺成本与,年产量的关系,E,d,N,V,Ed=V+C/N,单件工艺成本与年产量的关系,从图中可以看出：全年工艺成本,E,与年产量,N,成线性关系；单件工艺成本,E,d,与年产量,N,成双曲线关系。,2.,工艺方案的比较,对不同的工艺方案进行经济评价时，一般可分下列两种情况：,（,1,）当需评比的工艺方案均采用现有设备或基本投资相近时，可用工艺成本评比各方案经济性的优劣。,（,2,）当对比的工艺方案的基本投资额相差较大时，则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。,所谓回收期限是指一种方案比另一种方案多耗费的投资由工艺成本的降低所需的收回时间，用,表示。,