工艺规程设计

*,128,128,Fundamentals of Mechanical Manufacturing Technology,1,5,1,基本概念,5,2,定位基准的选择,5,3,零件的结构工艺性,5,4,工艺规程设计,5,5,工艺尺寸链的解算,5,6,装配工艺,第五章 机械工艺规程设计,2,5,1,基本概念,一、生产过程和工艺过程,1.,生产过程,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,2.,工艺过程 直接改变加工对象的尺寸、形状、表面质量以及相对位置关系的生产过程,称为工艺过程,。,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。,本门课程只研究机械加工工艺过程和装配工艺过程,原材料,成品（机器）,3,铸铁,废钢,铝锭,辅助材料,热处理,机械加工,部件装配,铸 造,铁粉,碳粉,粉末冶金,烧结,粉末冶金件,铸件,锻件,钢板,冲 压,铆、焊接,装 配,油 漆,缸体,曲轴,变速箱壳体,齿轮,发动机,变速器,转向器,驱动桥,协作件、电器系统,轮胎,其它部件,总装配,试 车,汽 车,钢材,锻 造,图 汽车生产过程,例、汽车产品的生产过程,4,200.07,21,0.8,阶梯轴,32,40,250.07,35,0,-0.017,0.8,0.8,35,40,30,5,50,150,其余,倒角,145,3.2,21,工序,是指由一个或一组工人在同一台机床或同一个工作地，对一个或同时对几个工件所连续完成的那一部分机械加工工艺过程。,安装,在一道工序中，工件每经一次装夹后所完成的那部分工序称为安装。,二、机械加工工艺过程及其组成,5,6,7,工位,工件在机床上占据每一个位置所完成的那部分工序称为工位。,多工位加工,1,：装卸工件,2,：钻孔,3,：扩孔,4,：绞孔,二、机械加工工艺过程及其组成,8,工步,指在加工表面不变、切削刀具不变的情况下所连续完成的那部分工序。（在一个工步内，若有几把刀具同时加工几个不同表面，称此工步为复合工步）,a,）立轴转塔车床的一个复合工步,b,）钻孔、扩孔复合工步,复合工步,二、机械加工工艺过程及其组成,9,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,。,。,图： 以棒料制造阶梯轴,10,机械加工工艺过程,采用各种机械加工方法，直接用于改变毛坯的形状、尺寸、表面质量，使之成为合格零件的全部劳动过程。,机械加工工艺规程,将零件合理的机械加工工艺过程用文件的形式规定下来的工艺文件。,工艺规程中,包括,各个工序的排列顺序，加工尺寸、公差及技术要求，工艺装备及工艺措施、切削用量及工时定额、工人等级等。,三、机械加工工艺规程,11,表,5-1,机械加工工艺过程卡片,工艺规程形式,（工艺过程卡、工序卡、工艺卡）,工艺过程综合卡片,它是以工序为单位（包含工步内容）说明一个零件全部加工过程的工艺卡片。,内容有：,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；工步 内容、切削用量等；,完成各工序的车间、设备和工序装备及工时定额等。,适用于单件小批量生产。,12,表,5-1,机械加工工艺过程卡片,13,机械加工工艺过程卡,它是以工序为单位，详细说明零件的机械加工工艺过程，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。,内容有：,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、工序名称和工序内容；,完成各工序的车间、设备和工序装备及工时定额等。,14,15,(3),机械加工工序卡,它是,根据工艺卡片的每一道工序制订,的，主要用来具体指导操作工人进行生产的一种工艺文件。,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。,16,17,2,、加工工艺规程作用,（,1,）,准备生产,的主要技术文件；,（,2,） 是,组织和管理生产,的依据：即生产计划、调度、工人操作和质量检验等的依据；,（,3,） 是,新建或扩建,工厂或车间,主要技术资料,。,总之，零件的机械加工工艺规程是每个机械制造厂或加工车间必不可少的技术文件。,生产前用它做生产的准备，生产中用它做生产的指挥，生产后用它做生产的检验。,18,产品的全套装配图及零件图,产品的验收质量标准,产品的生产纲领及生产类型,零件毛坯图及毛坯生产情况,本厂（车间）的生产条件,各种有关手册、标准等技术资料,国内外先进工艺及生产技术的发展与应用情况,3,、制定机械加工工艺规程所需原始资料,19,1,）以保证零件加工质量，达到设计图纸规定的各项技术要求为前提。,2,）工艺过程有较高的生产效率和较低的成本。,3,）充分考虑和利用现有生产条件，尽可能作到平衡生产,4,）尽量减轻工人劳动强度，保证安全生产，创造良好、文明劳动条件。,5,）积极采用先进技术和工艺，减少材料和能源消耗，并应符合环保要求。,4,、机械加工工艺规程设计原则,20,1,阅读装配图和零件图,了解产品的用途、性能和工作条件，熟悉零件在产品中的地位和作用，明确零件的主要技术要求。,2,工艺审查,审查图纸上的尺寸、视图和技术要求是否完整、正确、统一，分析主要技术要求是否合理、适当，审查零件结构工艺性。,3,熟悉或确定毛坯,确定毛坯的依据是零件在产品中的作用、零件本身的结构特征与外形尺寸、零件材料工艺特性以及零件生产批量等。常用的毛坯种类有铸件、锻件、焊接件、冲压件、型材等，其特点及应用见表,5-4,。,5,、机械加工工艺规程设计步骤,21,各类毛坯的特点及适用范围,毛坯种类,制造精度（,IT,）,加工,余量,原 材 料,工件尺寸,工件形状,机械性能,适用生产类型,型 材,型材焊接件,砂型铸造,自由锻造,普通模锻,钢模铸造,精密锻造,压力铸造,熔模铸造,冲压件,粉末冶金件,工程塑料件,13,级以下,13,级以下,11,15,10,12,8,11,8,11,7,10,8,10,7,9,9,11,大,一般,大,大,一般,较小,较小,小,很小,小,很小,较小,各种材料,钢,材,铸铁,铸钢,青铜,钢材为主,钢,锻铝,铜等,铸铝为主,钢材,锻铝等,铸铁,铸钢,青铜,铸铁,铸钢,青铜,钢,铁,铜,铝基材料,工程塑料,小 型,大、中型,各种尺寸,各种尺寸,中、小型,中、小型,小 型,中、小型,小型为主,各种尺寸,中、小尺寸,中、小尺寸,简 单,较复杂,复 杂,较简单,一 般,较复杂,较复杂,复 杂,复 杂,复 杂,较复杂,复杂,较好,有内应力,差,好,好,较好,较好,较好,较好,好,一般,一般,各种类型,单 件,单件小批,单件小批,中、大批量,中、大批量,大 批 量,中、大批量,中、大批量,大 批 量,中、大批量,中、大批量,22,4.,选择定位基准,（见,5.2,节）,5.,拟定加工路线,（见,5.3,节）,6.,确定满足各工序要求的工艺装备,包括机床、夹具、刀具、量具、辅具等。,工艺装备的选择在满足零件加工工艺的需要和可靠地保证零件加工质量的前提下，应与生产批量和生产节拍相适应，并应充分利用现有条件，以降低生产准备费用。,对必须改装或重新设计的专用或成组工艺装备，应在进行经济性分析和论证的基础上提出设计任务书。,23,确定各工序加工余量，计算工序尺寸和公差,（见,5.4,节）,确定切削用量,（见第三章节）,确定时间定额,（见,5.7,节）,编制数控加工程序（对数控加工）,评价工艺路线,对所制定的工艺方案应进行技术经济分析，并应对多种工艺方案进行比较，或采用优化方法，以确定出最优工艺方案。,12.,填写或打印工艺文件,24,零件的年生产纲领按下列公式计算：,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。,四、生产纲领与生产类型,1.,生产纲领：,产品的年生产纲领就是产品的年生产量。,25,1.,单件小批生产：,产品品种不固定，每一品种的产品数量很少。,通常采用通用工艺装备（通用机床、通用夹具等），生产效率较低。,2.,生产类型的划分,2.,成批,(,中批）生产：,产品品种基本固定，数量较多。,通常采用高效的专用工艺装备（专用机床、专用夹具等）组织生产。生产效率高。,3,、大批大量生产：,产品品种固定，每种产品数量很大。,通常采用自动化程度和生产效率较高的自动加工机床和自动加工生产线。如：汽车、轴承的生产。,26,27,各种,生产类型的工艺特点,工艺特征,单件小批量,中批生产,大批大量,毛坯,自由锻、木模手工造型；精度低、余量大,模锻、金属模；,精度和余量中等,模锻、机器造型；,精度高，余量小,机床,通用机床，,机群式布置,通用机床，部分专机，按零件类别分工段排列,自动机床，专用机床,生产流水线排列,工装,通用工装,专用工装,高效专用工装,工艺文件,简单工艺过程卡,详细工艺过程卡,详细工艺过程卡,工序卡、调整卡,发展趋势,成组技术、数控技术、加工中心,柔性制造系统,(FMS),计算机集成制造系统,(CIMS),，加工自动化,28,5,2,定位基准的选择,基准：,用来确定生产对象几何要素间几何关系所依据的那些点、线、面。,基 准,设计基准：设计图样上标注设计尺寸所依据的基准,工艺基准：工艺过程中所使用的基准,工序基准,定位基准,测量基准,装配基准,29,装配基准,a),定位环,b),装配好的定位环,1,定位环,2,凹模,3,螺钉,4,销钉,上述各种基准应尽可能使之重合。在设计机器零件时，应尽量选用装配基准作为设计基准；在编制零件的加工工艺规程时，应尽量选用设计基准作为工序基准；在加工及测量工作时，应尽量选用工序基准作为定位基准及测量基准,;,以消除由于基准不重合引起的误差。,30,在加工时用于工件定位的基准称为定位基准。又可进一步分为：,使用未经机械加工表面作为定位基准，称为粗基准。,零件上根据机械加工工艺需要而专门设计的定位基准。如用作轴类零件定位的顶尖孔，用作壳体类零件定位的工艺孔或工艺凸台等。,粗基准,使用经过机械加工表面作为定位基准，称为精基准。,精基准,附加基准,5,2,定位基准的选择,31,工艺凸台,A,向,A,小刀架上的工艺凸台,32,一、精基准的选择,基准重合原则,选用被加工面设计基准作为精基准,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。,.,例：图示零件加工台阶面,切削平面,（本道工序加工精度）,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,33,.,设计基准,定位基准,称为基准不重合误差,若要满足加工精度必须有：,34,设计要求活塞销孔与顶面距离,C1,，公差一般为,0.1,0.2mm,。若加工销孔时以止口面（一大平面加一短圆柱面）定位，直接保证的尺寸是,C2,。此时，为了使尺寸,C1,达到规定的精度，必须同时严格控制尺寸,C,和,C2,。而这两个尺寸从功能要求出发，均不需严格控制，且在加工顶面时（通常采用车削方法），尺寸,C,也确实较难控制。因此在大批量生产中，常以顶面定位加工销孔，以使尺寸,C1,容易保证。,35,统一基准原则,当工件以某一表面作精基准定位，可以方便地加工大多数（或全部）其余表面时，应尽早将这个基准面加工出来，并达到一定精度，以后大多数（或全部）工序均以它为精基准进行加工,36,主轴箱零件精基准选择,37,在实际生产中，经常使用的统一基准形式有：,1,）轴类零件常使用两,顶尖孔,作统一基准；,2,）箱体类零件常使用,一面两孔,（一个较大的平面和两个距离较远的销孔）作统一基准；,3,）盘套类零件常使用,止口面,（一端面和一短圆孔）作统一基准；,4,）套类零件用,一长孔和一止推面,作统一基准。,采用统一基准原则好处：,1,）有利于保证各加工表面之间的位置精度；,2,）可以简化夹具设计，减少工件搬动和翻转次数。,注意：采用统一基准原则常常会带来基准不重合问题。此时，需针对具体问题进行具体分析，根据实际情况选择精基准。,38,互为基准原则：,加工表面和定位表面互相转换的原则。,轴径,轴径,锥孔,主轴零件精基准选择,【,例,】,主轴零件精基准选择,自为基准原则：,以加工表面自身做为定位基准的原则，,如浮动镗孔、拉孔。,【,例,】,床身导轨面磨削加工,导轨磨削基准选择,39,浮动镗刀块,1,工件,2,镗刀块,3,镗杆,便于装夹原则,所选择的精基准，应能保证工件定位准确、可靠，并尽可能使夹具结构简单、操作方便。,外圆研磨示意图,【,例,】,铰孔、拉孔、研磨（图,5-10,）,【,例,】,浮动镗刀块镗孔（图,5-11,）,40,a,）,b,）,c,）,粗基准的选择,保证相互位置要求原则,如果首先要求保证工件上加工面与不加工面的相互位置要求，则应以不加工面作为粗基准。,余量均匀分配原则,如果首先要求保证工件某重要表面加工余量均匀时，应选择该表面的毛坯面作为粗基准。,粗基准选择比较,41,床身粗基准选择比较,工序,1,工序,1,工序,2,工序,2,42,43,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。,便于工件装夹原则,要求选用的粗基准面尽可能平整、光洁，且有足够大的尺寸，不允许有锻造飞边、铸造浇、冒口或其它缺陷。也不宜选用铸造分型面作粗基准。,粗基准一般不得重复使用原则：,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。,44,摇杆零件图,40,1,2,H7,铸造圆角,R,3,其余,倒角,145,600.05,9.5,20,H7,1.6,3.2,3.2,3.2,1.6,40,18,M8,3.2,R,12,7,100.1,A,B,D,C,15,45,【,例,】,选择图所示摇杆零件的定位基准。,零件材料为,HT200，,毛坯为铸件，生产批量：5000件。,45,解：,1.,精基准的选择,：该零件的设计基准是,20H7,孔及端面,A,。根据基准重合原则，应选,20H7,孔及端面,A,作定位精基准。从统一基准的原则出发，以,20H7,孔及端面,A,定位可以方便地加工其他表面，也应选,20H7,孔及端面,A,作统一精基准。在本例中基准重合与统一基准原则相一致。,2.,粗基准的选择：,零件毛坯为一般铸件，,20H7,孔及,12H7,孔及,12H7,孔均较小，一般不铸出，故不存在重要加工面加工余量均匀问题，此时应着重考虑加工面与不加工面的位置要求。,20H7,孔要求与,40,外圆同轴，因此在加工,20H7,孔时，应以,40,外圆作粗基准。,46,活塞加工,47,精镗销孔,48,49,50,51,5,3,零件的结构工艺性,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。,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。,52,零件结构工艺性分析举例,53,零件结构工艺性分析举例,54,零件结构工艺性分析举例,55,零件结构工艺性分析举例,56,零件结构工艺性分析举例,57,零件结构工艺性分析举例,58,装配结构的工艺性,59,60,毛坯结构工艺性,铸件形状尽量简单，以利于分模；,泥芯及熔模的制造，避免不规则分型面；,铸件的垂直壁或肋都应有拔模斜度，内表面 斜度大于外表面，便于取模取芯；,为防止浇注不足，铸件壁厚不能太小，应依据铸件尺寸来确定；,为防止挠曲变形，铸件应采用对称截面，减少大的水平面，利于补缩和排气。,锻件：形状简单、无尖边、尖角、飞刺，便于出模,61,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,零件结构工艺性,装配结构工艺性,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,62,加工误差与成本关系,C,0,A,B,经济精度随年代增长和技术进步而不断提高,在正常加工条件下（采用符合质量标准的设备和工艺装备，使用标准技术等级工人，不延长加工时间），一种加工方法所能保证的加工精度和表面粗糙度（图,AB,段）,加工经济精度,加工误差（,m,）,1960,10,-1,10,-2,10,-3,1920,2000,10,2,10,1,10,0,年代,加工精度与年代的关系,一般加工,精密加工,超精密加工,5,4,工艺规程设计,63,一、加工方法的选择,1,）零件加工表面的精度和表面粗糙度要求,2,）零件材料的加工性：,加工方法与被加工材料的性质相适应,（如铸铁不能用金刚镗、有色金属不能用磨削等）,3,）生产批量和生产节拍要求,4,）企业现有加工设备和加工能力,5,）经济性：,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。,选择加工方法应考虑的问题,64,研 磨,IT5,Ra 0.0080.32,超 精 加 工,IT5,Ra 0.010.32,砂 带 磨,IT5,Ra 0.01,0.16,精 密 磨 削,IT5,Ra 0.0080.08,抛 光,Ra 0.0081.25,金 刚 石 车,IT5,6,Ra 0.021.25,滚 压,IT6,7,Ra 0.161.25,精 磨,IT6,7,Ra 0.161.25,精 车,IT7,8,Ra1.2 5,5,粗 磨,IT8,9,Ra 1.25,10,半 精 车,IT10,11,Ra 2.5,12.5,粗 车,IT12,13,Ra 10,80,外圆表面的典型加工工艺路线,加工路线方案,:,表面粗糙度要求为,1.6m,时，应采用 ：,粗车半精车 精车,表面粗糙度要求为,0.8,0.2m,时：,粗车半精车粗磨精磨,65,孔的典型加工工艺路线,珩 磨,IT5,6,Ra0.041.25,研 磨,IT5,6,Ra0.0080.63,粗 镗,IT12,13,Ra 5,20,钻,IT10,13,Ra 5,80,半 精 镗,IT10,11,Ra 2.5,10,粗 拉,IT9,10,Ra 1.25,5,扩,IT9,13,Ra 1.2540,精 镗,IT7,9,Ra 0.63,5,粗 磨,IT9,11,Ra1.25,10,精 拉,IT7,9,Ra0.160.63,推,IT6,8,Ra0.081.25,饺,IT6,9,Ra 0.3210,金 刚 镗,IT5,7,Ra0.161.25,精 磨,IT7,8,Ra0.080.63,滚 压,IT6,8,Ra0.011.25,手 饺,IT5,Ra0.081.25,66,平面典型加工工艺路线,抛 光,Ra0.008,1.25,研 磨,IT5,6,Ra0.008,0.63,精 密 磨,IT5,6,Ra 0.04,0.32,半 精 铣,IT8,11,Ra 2.5,10,精 铣,IT6,8,Ra 0.63,5,高 速 精 铣,IT6,7,Ra 0.16,1.25,导 轨 磨,IT6,Ra0.161.25,精 磨,IT6,8,Ra 0.16,1.25,宽 刀 精 刨,IT6,Ra 0.16,1.25,粗 磨,IT8,10,Ra 1.25,10,精 刨,IT6,8,Ra 0.63,5,半 精 刨,IT8,11,Ra 2.5,10,半 精 车,IT8,11,Ra 2.5,10,粗 铣,IT11,13,Ra 5,20,粗 刨,IT11,13,Ra 5,20,砂 带 磨,IT5,6,Ra0.01,0.32,金 刚 石 车,IT6,Ra0.02,1.25,刮 研,Ra 0.04,1.25,精 车,IT6,8,Ra 1.25,5,粗 车,IT12,13,Ra 10,80,精 拉,IT6,9,Ra 0.32,2.5,粗 拉,IT10,11,Ra 5,20,67,二、加工阶段的划分,粗加工阶段,主要任务是去除加工面多余的材料,半精加工阶段,使加工面达到一定的加工精度，为精加工作好准备,完成某些次要表面的加工。,安排在热处理前,精加工阶段,使加工面精度和表面粗糙度达到要求,光整加工阶段,对于特别精密的零件，安排此阶段，以确保零件的精度要求。,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。,如：研磨、珩磨等。,有利于保证零件的加工精度；,有利于设备的合理使用和精密机床的精度保持；,有利于人员的合理安排；,可及早发现毛坯缺陷，以减少损失。,加工阶段划分的意义,68,使每个工序中包括尽可能多的工步内容，从而使总的工序数目减少,优点：,1,）有利于保证工件各加工面之间的位置精度；,2,）有利于采用高效机床，可节省工件装夹时间，减少工件搬运次数；,3,）可减小生产面积，并有利于管理。,使每个工序的工步内容相对较少，从而使总的工序数目较多,工序分散优点：每个工序使用的设备和工艺装备相对简单，调整、对刀比较容易，对操作工人技术水平要求不高,工序集中,工序分散,三、工序集中与工序分散,69,传统的流水线、自动线生产，多采用工序分散的组织形式（个别工序亦有相对集中的情况）,工序集中与工序分散的应用,由于市场需求的多变性，对生产过程的柔性要求越来越高，加之加工中心等先进设备的采用，工序集中将越来越成为生产的主流方式,多品种、中小批量生产，为便于转换和管理，多采用工序集中方式,70,四、加工顺序的安排,基准先行,先加工基准面，再加工其他表面,先面后孔,有两层含义：,1,）当零件上有较大的平面可以作定位基准时，先将其加工出来，再以面定位，加工孔，可以保证定位准确、稳定,2,）在毛坯面上钻孔或镗孔，容易使钻头引偏或打刀，先将此面加工好，再加工孔，则可避免上述情况的发生,先主后次,也有两层含义：,1,）先考虑主要表面加工，再安排次要表面加工，次要表面加工常常从加工方便与经济角度出发进行安排,2,）次要表面和主要表面之间往往有相互位置要求，常常要求在主要表面加工后，以主要表面定位进行加工,先粗后精,机械加工工序的安排,71,.,2.,热处理工序的安排,位置：粗加工前,目的：改善切削性能， 消除内应力,预备热处理,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,位置：半精加工后，精加工前,;,目的：提高强度、硬度,最终热处理,淬火、渗碳、氮化等,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。,去除内应力处理,自然时效,人工时效,72,.,3.,辅助工序的安排,位置：工艺过程最后,目的：美观,表面处理工序,金属镀层,非金属镀层,氧化膜,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。,检验工序,质量检验,特种检验（无损探伤、,磁力探伤、水压、超,速试验）,位置：,去毛刺、倒钝锐边应在淬火,前,目的：安全,其它工序安排,去毛刺、倒钝锐边,去磁,清洗,涂防锈油,73,五、典型零件的加工工艺分析,74,主轴箱体结构特点及技术条件分析,箱体是支承或安装其它零、部件的基础零件，加工质量影响到机器的工作精度、使用性能和寿命。,主要加工面是平面和孔。,底面,M,和侧面,N,是装配基准、设计基准,。大多数孔是轴承的支承孔，有较高尺寸精度和形位精度，要求最高的是主轴孔,。,1,、箱体零件的加工,75,以顶面和两销孔定位,镗孔支架,置于箱体中部的吊架支承,吊架,76,定位基准的选择,1,）精基准的选择,根据基准重合原则,选,M,面和,N,面作精基准,，,定位稳定可靠，且箱体,开口朝上，镗孔时调整,刀具、测量孔径等方便。,加工箱体内部隔板上的孔时，只能使用活动结构的吊架镗模，刚度较差，精度不高，且操作费事。,一般只在单件小批生产中应用。,77,在成批生产中，,用顶面,R,和两定位销孔作统一的精基准。,定位可靠，中间导向,支承刚度好，易保证系。,位置精度，装卸工件方便。,加工中无法观察、测量和调整刀具；存在基准不重合误,差,(,为保证主轴孔至底面,M,的尺寸要求，须提高顶面,R,至底,面,M,的加工精度,),。,78,选主轴承孔毛坯面和距主轴孔较远的,轴孔作粗基准,。,保证主轴孔加工余量均匀，还可保证箱体内壁与各装配件间有足够的间隙。,2,）粗基准的选择,79,1.,精基准的选择：,根据基准重合的原则，应以箱体底面作定位精基准。但由于该零件有其特殊性,箱体内墙上有孔需要加工，且内墙至两端面距离较大，镗孔时需配置镗孔支承，以加强镗杆的刚度。若采用箱体底面定位，加工内墙孔时箱口朝上，需使用吊架支承（见图），增加了加工的难度。为便于保证孔系的加工精度和提高生产效率，在大批量生产中多采用顶面及顶面上两工艺孔做统一精基准,2.,粗基准的选择：,主轴箱体零件上最重要的加工面是主轴孔，为使主轴孔加工余量均匀，加工统一精基准面（顶面或底面）时应选择两主轴孔作为粗基准。此外，为保证装入箱体内的齿轮和其他回转件与箱体内壁有足够的间隙，即在保证重要加工面余量均匀的前提下，又适当照顾到加工面与不加工面之间的位置关系，还需选距主轴孔较远的一个轴承孔作粗基准，限制箱体转动自由度（一点定位）。,80,81,一般箱体类零件的机械加工工艺过程：（,单件小批生产,）,01,划线,（保证主轴孔和箱体底平面的加工余量足够）；,02,粗加工底平面,（以箱体顶面为定位基准，按画线找正）；,03,粗加工箱体顶面及其他平面,（以箱体底面为定位基准）,；,04,粗镗主轴孔和各轴承孔,；,一般箱体类零件的机械加工工艺过程,82,05,时效处理,（去内应力）；,06,精加工底平面,；,07,半精加工其余各平面,；,08,半精镗、精镗各主要孔,；,09,加工其余各次要表面,；,10,检验入库,。,83,2,、典型轴类零件的加工工艺（成批生产）,84,各段直径相差不大，批量生产，选,55,热轧,45,圆钢料；,主要表面的,加工顺序为：,下料,（同时）平两端面,（同时）打中心孔,粗车,调质,半精车,铣键槽,磨削；,在轴两端加工,B,型中心孔为定位精基准面。,85,工艺过程设计举例：,试拟定,成批生产,图示,拨叉,零件的工艺路线，并画出各工序的工序图。,七 、工艺过程设计举例,86,解：,拟定工艺路线如下,（,工序图见下页,）,10,车：钻、扩、鉸,25H7,孔至图纸尺寸；车端面,B,；,20,铣： 复合粗铣,A,、,C,端面；,30,铣： 复合半精铣,A,、,C,面；,40,铣： 半圆孔顶面；,50,镗： 粗镗、半精镗,R30,半圆弧至图纸尺寸；,60,钻： 钻,M8,螺纹底孔至,7,；锪螺孔端面；攻丝,M8,70,钳工： 去毛刺,80,检验入库。,87,工序图的画法,工序图是表达：,本工序所要加工的工件表面，以及加工这些表面所必须的定位和夹紧方法。,工序图的,画法及要点,如下：,本工序,所要,加工,的工件,表面用粗实线表示,，,其余表面用细实线表示；,用符号表达本工序要加工的工件表面应,限制的自由度和夹压点；,标注,本工序所要加工的工件表面的,有关尺寸、粗糙度和形位公差。,88,89,六、加工余量,加工余量,加工过程中从加工表面切去材料层厚度,工序（工步）余量,某一表面在某一工序（工步）中所切去的材料层厚度,对于被包容表面,（,5-1,）,对于包容表面,（,5-2,）,a,）,b,）,c,）,d,）,Z,b,a,b,工序加工余量,Z,b,b,a,b,a,Z,b,2,Z,b,2,Z,b,2,Z,b,2,a,b,式中,Z,b,本工序余量；,a,前工序尺寸；,b,本工序尺寸。,加工余量及其计算,90,总加工,余量,零件从毛坯变为成品切除材料层总厚度,式中,Z,S,总加工余量；,Z,i,第,i,道工序加工余量；,n,该表面加工工序数。,最大,余量,最小,余量,（被包容尺寸）,（包容尺寸）,（被包容尺寸）,（包容尺寸）,91,式中,Z,max,，,Z,min,，,Z,m,最大、最小、平均余量；,T,Z,余量公差；,a,max,，,a,min,，,a,m,上工序最大、最小、平均尺寸；,b,max,，,b,min,，,b,m,本工序最大、最小、平均尺寸；,T,a,上工序尺寸公差；,T,b,本工序尺寸公差。,余量公差,（被包容尺寸与包容尺寸）,92,确定工序尺寸一般方法,1,）确定各工序加工余量；,2,）从最终加工工序开始，即从设计尺寸开始，逐次加上（对于被包容面）或减去（对于包容面）每道工序的加工余量，可分别得到各工序的基本尺寸；,3,）除最终加工工序取设计尺寸公差外，其余各工序按各自采用的加工方法所对应的加工经济精度确定工序尺寸公差；,4,）除最终工序外，其余各工序按“入体原则”标注工序尺寸公差；,5,）毛坯余量通常由毛坯图给出，故第,1,工序余量由计算确定。,表,6-9,主轴孔工序尺寸及公差的确定,93,表,6-9,主轴孔工序尺寸及公差的确定,工序名称,工序加工余量,工序基本尺寸,加工经济精度（,IT,）,工序尺寸及公差,表面粗糙度,浮动镗刀块镗,0.1,100,7,R,a,0.8,精镗,0.5,（,100-0.1=,）,99.9,8,R,a,1.6,半精镗,2.4,（,99.9-0.5=,）,99.4,10,R,a,3.2,粗镗,5,（,99.4-2.4=,）,97,12,R,a,6.3,毛坯孔,（,97-5=,）,92,表,5-6,主轴孔工序尺寸及公差的确定,浮动镗,0.1,100 7,Ra,0,.,8,精镗,0.5,100-,0.1,=99.9 8,Ra,1,.,6,半精镗,2.4,99.9-,0.5,=99.4 10,Ra,3.2,粗镗,5,99.4-,2.4,=97 12,Ra,6.3,毛坯孔,100-,8,=92,工序名称,加工余量,工序基本尺寸,加工经济精度,(IT),工序尺寸及公差,表面 粗糙度,主轴孔工序尺寸及公差的确定，加工过程：粗镗半精镗精镗浮动镗,【,例,】,94,尺寸链定义,在零件加工或机器装配过程中，由相互联系的尺寸形成的封闭尺寸组，称为尺寸链,工艺尺寸链,在加工过程中，由同一零件有关工序尺寸所形成的尺寸链,5,5,工艺尺寸链,A,1,A,0,1.,加工面,2.,定位面,3.,设计基准,工序尺寸,:,A,2,95,（,2,）在装配中形成的尺寸链,装配尺寸链,A,1,A,2,A,0,1,、封闭性,2,、关联性,尺寸链的环,：,指组成尺寸链的每一个尺寸,封闭环,在零件加工过程或机器装配过程中最终形成的环（或间接得到的环）,增环,该环变动（增大或减小）引起封闭环同向变动（增大或减小）的环,组成环,尺寸链中除封闭环以外的各环。对于工艺尺寸链来说，组成环的尺寸一般是由加工直接得到的,减环,该环变动（增大或减小）引起封闭环反向变动（减小或增大）的环,96,4,、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,97,尺寸链计算方法,封闭环基本尺寸：,封闭环最大极限尺寸：,封闭环最小极限尺寸：,封闭环的上偏差：,封闭环的下偏差：,封闭环公差：,98,四、工艺尺寸链的解算方法,工艺尺寸链解算方法步骤：,根据题意，画,工艺尺寸链图,；,判断并指出,封闭环,，标注增环和减环；,根据,工艺尺寸链计算公式,，分别计算封闭环的基本尺寸、封闭环的上偏差、封闭环的下偏差，移项后，求得未知数。,99,五、工艺尺寸链解题类型,(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）。,100,图示工件,，以底面,A,定位，加工台阶面,B,，保证尺寸 ，试确定工序尺寸,A,2,【,例,】,尺寸链,b,）中，,A,0,为封闭环，,A,1,和,A,2,是组成环；,【,解,】,b),a),A,1,A,2,A,0,A,1,A,2,A,0,A,B,C,0.05,A,0.1,C,求解图,b,尺寸链，,工序尺寸：,工艺基准与设计基准不重合时的工艺尺寸计算,101,例：,某零件如图示，设计尺寸 、 ，因 不好测量，而改为测量,A2,，试确定工序尺寸,A2,。,10,-0.36,A,1,=50,-0.17,A,0,A,2,A,1,解,: 1),确定封闭环,:,2,）尺寸及偏差计算：,102,例：一批如图示轴套零件，在车床上已加工好外圆、内孔及端面，现须在铣床上铣右端缺口，并保证尺寸,50-0.1,及,26,0.2,，求采用调整法加工时控制尺寸,H,、,A,及其偏差并画出尺寸链图。,103,图 所示偏心零件，表面,A,要求渗碳处理，渗碳层深度规定为,0.5,0.8mm,。与此有关的加工过程如下：,表面淬火、渗碳、镀层的工艺尺寸计算,【,例,】,【,解,】,R,2,R,1,H,1,H,0,b),渗碳层深度尺寸换算,a),A,1,） 精车,A,面，保证直径 ；,3,） 精磨,A,面保证直径尺寸 ，同时保证规定的渗碳层深度。,D,2,H,0,H,1,2,） 渗碳处理，控制渗碳层深度,H,1,；,试确定,H,1,的数值。,建立尺寸链，如图,b,在该尺寸链中，,H,0,是最终的渗碳层深度，是间接保证的，因而是封闭环。计算该尺寸链，可得到：,D,1,104,解：, 画工艺尺寸链图（如题图所示）,封闭环为,计算工序尺寸,由封闭环的基本尺寸公式,由封闭环的上偏差公式,由封闭环的下偏差公式,105,例：,图示轴颈衬套，内孔为,mm,的表面要求渗碳，渗碳层厚度为,0.3,0.5mm,，内孔加工过程：磨内孔至,mm,；渗碳，渗碳层厚度为,mm,；磨内孔到,mm,，达设计要求，并保证渗碳层厚度要求。试计算工序尺寸,。,解： 画工艺尺寸链图,106,计算工序尺寸,由封闭环的基本尺寸公式,由封闭环的上偏差公式,由封闭环的下偏差公式：,107,例：,图示内孔加工键槽，加工顺序为：镗孔至,插键槽至尺寸,A,；热处理后磨内孔至 。试计算工序尺寸,A,108,解：, 画工艺尺寸链图,经分析可知：封闭环,计算工序尺寸,A,由封闭环基本尺寸公式：,由封闭环的上偏差公式：,封闭环的下偏差：,109,5,6,装配工艺,机器装配,机械装配是按规定的精度和技术要求，将构成机器的零件结合成组件、部件和产品的过程。装配是机器制造中的后期工作，是决定产品质量的关键环节。,机器装配基本作业,机器装配精度,清洗,连接,校正、调整与配作,平衡,验收、试验,相互位置精度,相互运动精度,相互配合精度,110,机器装配精度分析,回转台,床鞍,升降台,P,0,T,R,S,卧式万能铣床工作台面,对升降台垂直移动的垂直度要求,千分表,直角尺,工作台,移动方向,影响装配精度的因素,零件的加工精度（与多个零件精度有关）,装配方法与装配技术,零件间的接触质量,力、热、内应力引起的零件变形,旋转零件的不平衡,111,装配工艺系统图,为了便于装配，通常将机器分成若干个独立的装配单元。图装配单元通常可划分为五个等级，即零件、套件、组件、部件和机器,基准零件,机器,零件,零件,零件,零件,零件,部件,部件,组件,套件,零件,机器装配系统示意图,112,套件与组件示例,套件和组件示例,a,）套件,b,）组件,113,装配尺寸链,装配关系中，由相关零件的尺寸关系或位置关系所组成的一个封闭的尺寸系统，称为,装配尺寸链,。,114,装配尺寸链的建立,装配尺寸链组成的最短路线（最少环数）原则,确定封闭环,：通常装配尺寸链封闭环就是装配精度要求,装配尺寸链查找方法,：取封闭环两端的零件为起点，沿装配精度要求的位置方向，以装配基准面为联系线索，分别查明装配关系中影响装配精度要求的那些有关零件，直至找到同一基准零件或同一基准表面为止。所有零件上连接两个装配基准面间的位置尺寸和位置关系，便是装配尺寸链的组成环,组成装配尺寸链时，应使每个有关零件只有一个尺寸列人装配尺寸链。相应地，应将直接连接两个装配基准面间的那个位置尺寸或位置关系标注在零件图上,又称一件一环原则,装配尺寸链,115,装配工艺方法,保证装配精度的方法：,互换装配法：,采用互换法装配时，被装配的每一个零件不需作任何挑选、修配和调整就能达到规定的装配精度要求,。,选择装配法：,是将装配尺寸链中,组成环的公差放大,到经济可行的程度，然后,选择合适的零件进行装配,，以保证装配精度要求的装配方法。,修配装配法：,是将装配尺寸链中各组成环按经济加工精度制造，装配时，通过改变尺寸链中某一预先确定的,组成环尺寸,(,修配环,),的方法来保证装配精度的装配法,调整装配法,：,装配时用改变调整件在机器结构中的相对位置或选用合适的调整件,来达到装配精度,的装配方法,116,互换装配法,互换装配法,的,装配精度主要取决于零件的制造精度,完全互换装配法,不完全互换装配法,条件：,各有关零件的公差之和小于或等于装配允许公差：,实质是,将组成环的制造公差适当放大，使零件容易加工，但这会使极少数产品的装配精度超出规定要求，,但这种事件是小概率事件，很少发生。,117,等公差法,等公差法的,优点是,:,装配工作简单,生产效率高,;,缺点是,对相关零件的制造精度要求高。当尺寸链中的环数较多时，零件由于加工精度高而造成加工困难。,等公差法的解题方法步骤,根据题意,画出装配尺寸链图，指出封闭环；,计算各组成环的平均公差,按各组成环尺寸的,加工难易程度,，在平均公差的基础上调整并,确定它们的公差大小,，且,选一个组成环为协调环,（应根据装配图，选择形状简单、易于加工的零件尺寸作为协调环）。,解算装配尺寸链，求协调环的上、下偏差。,118,公差的,调整原则,是：,容易加工,的组成环尺寸，给予,较小的公差,；,难加工,的组成环尺寸，给予,较大的公差,。,尺寸相近,，加工方法相同的组成环，它们的,公差取成相等,。,公差带的,分布位置按,“,入体原则,”,确定,119,【,解,】,图示齿轮部件，齿轮空套在轴上，要求齿轮与挡圈的轴向间隙为,0.1,0.35,。已知各零件有关的基本尺寸为：,A,1,= 30 ,A,2,= 5 ,A,3,= 43,（标准件），,A,5,= 5,。用完全互换法装配，试确定各组成环的偏差。,【,例,】,A,2,A,3,A,1,A,5,A,4,A,0,齿轮与轴部件装配,1,）建立装配尺寸链,2,）确定各组成环的公差：,按等公差法计算，各组成环公差为：,T,1,=,T,2,=,T,3,=,T,4,=,T,5,=,（,0.35-0.1,）,/,5 = 0.05,考虑加工难易程度，进行适当调整（,A,4,公差不变），得到：,T,4,= 0.05,T,1,= 0.06 ,T,3,= 0.1 ,T,2,=,T,5,= 0.02,，,120,3,）确定各组成环的偏差：,取,A,5,为协调环。,A,4,为标准尺寸，公差带位置确定：,，,除协调环以外各组成环公差按入体标注：,计算协调环偏差：,得到：,EI,5,= - 0.12 , ES,5,= - 0.1,最后可确定：,A,2,A,3,A,1,A,5,A,4,A,0,齿轮与轴部件装配,121,如图所示为车床离合器装配图，要求装配后齿轮的轴向间隙,已知各组成环的尺寸为， ， 。试校核按此尺寸加工的零件，装配后能否保证装配精度。,122,解：, 画装配尺寸链图装配间隙尺寸 为 封闭环；,解尺寸链,封闭环基本尺寸：,封闭环上偏差,封闭环下偏差,检验,计算结果可知，装配间隙为,0,0.40 mm,不符合装配精度要求。即：,原设计尺寸有错，应重新设计。,123,选择装配法,1,）直接选配：,在装配时，工人从许多待装配的零件中，,直接选择合适的零件进行装配,，以保证装配精度要求的选择装配法，称为直接选配法。,2,）分组选配：,将各组成环的公差按经济精度加工适当放大,，,再,按实际测量尺寸将零件,分组,，,按对应的组分别进行装配,，以达到装配精度要求的选择装配法，称为分组选配法,3,）复合选配：,把零件先预先分组，装配时再各对应组中直接选配,124,修配装配法,为减少修配工作量，应选择那些便于进行修配的组成环做修配环,。在采用修配法装配时，要求修配环必须留有足够但又不是太大的修配量,优点是：,组成环均可以按较经济的加工精度制造，但却可获得很高的装配精度。,不足之处是：,增加了修配工作量，生产效率低；对装配工人的技术水平要求高。,适用于,单件小批生产,中装配那些,组成环数较多而装配精度又要求较高,的机器结构。,125,调整装配法,：,除调整环外各组成环均以经济加工精度制造,，由于扩大组成环制造公差累积造成的,封闭环过大的误差，通过调节调整件,（或称补偿件）相对位置的,方法消除,，最后达到装配精度要求。,移动调整法,固定调整法,就是用,改变补偿件的位置 移动,、旋转或移动和旋转二者兼用）以达到装 配精度的，调整过程中,不需拆卸零件。,利用调整垫片厚度的方法获得要求的装配精度。,调整环可采用多件拼合的方式。,126,互换法,完全互换法,优先选用，多用于,低精度或较高精度少环,装配,统计互换法,大批量生产装配,精度要求较高环数较多,的情况,选配法,直接选配法,成批大量生产,精度要求很高,环数少的情况,分组选配法,大批量生产,精度要求特别高,环数少的情况,复合选配法,大批量生产,精度要求特别高,环数少的情况,修配法,单件小批生产装配,精度要求很高环数较多,的情,况，组成环按经济精度加工，生产率低,调整法,可动调整法,小批生产装配,精度要求较高环数较多,的情况,固定调整法,大批量生产装配,精度要求较高环数较多,的情况,误差抵消法,小批生产装配精度要求较高环数较多的情况,127,制定装配工艺规程的原则,保证产品装配质量,选择合理的装配方法，综合考虑加工和装配的整体效益,合理安排装配顺序和工序，尽量减少钳工,装配工作量,，,缩短装配周期，提高装配效率,尽量减少装配占地面积，提高单位面积生产率，改善劳动条件,注意采用和发展新工艺、新技术,装配工艺规程及其重要性,将装配工艺过程用文件形式规定下来就是装配工艺规程,它是指导装配工作的技术文件，也是进行装配生产计划及技术准备的主要依据。对于设计或改建一个机器制造厂，它是设计装配车间的基本文件之一。,机械装配工艺规程设计,128,研究产品装配图和验收条件,确定装配方法和装配组织形式,划分装配单元,将产品划分为部件、组件和套件等装配单元是制定装配工艺规程最重要的一步。装配单元的划分要便于装配，并应合理的选择装配基准件。装配基准件应是产品的基体或主干零件、部件，应有较大的体积和重量，有足够的支撑面和较多的公共结合面,确定装配顺序,在划分装配单元并确定装配基准件以后，即可安排装配