机械制造工艺学第四章

*,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,机械制造工艺学,加工余量的确定,本章要点,定位基准的选择,工艺路线拟订,工艺尺寸链,工艺过程经济分析,第四章 机械加工工艺规程设计,机械加工工艺过程和工艺规程,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,规定零件机械加工工艺过程的工艺文件。,工艺规程的作用,连接产品设计和制造过程的桥梁，是企业组织生产活动和进行生产管理的重要依据。,4.1,概 述,工艺规程形式,（工艺过程卡、工序卡、工艺卡）,4.1,概 述,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。,机械加工工艺规程设计原则,4.1,概 述,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,制定机械加工工艺规程所需原始资料,4.1,概 述,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。,零件结构工艺性是指在满足使用要求的前提下，制造该零件的可行性和经济性。,应予以高度重视。,机械加工工艺规程设计步骤,4.1,概 述,a,）,b,）,c,）,a,）,孔距箱壁太近：, 需加长钻头才能加工,钻头在圆角处容易引偏,b,）,加长箱耳，不需加长钻头即可加工,c,）结构上允许，将箱耳设计在某一端，不需加长箱耳,几种零件的结构工艺性举例,a,）,a,）,车螺纹时，螺纹根部不易清根，且工人操作紧张，易打刀,b,）,b,）留有退刀槽，可使螺纹清根，工人操作相对容易，可避免打刀,a,）插齿无退刀空间，小齿轮无法加工,a,）,b,）,b,）留出退刀空间，小齿轮可以插齿加工,几种零件的结构工艺性举例,a,）,两端轴颈需磨削加工，但砂轮圆角不能清根,a,）,b,）留有退刀槽，磨削时可以清根,b,）,a,）,锥面磨削加工时易碰伤圆柱面，且不能清根,a,）,b,）,留出砂轮越程空间，可方便地对锥面进行磨削加工,b,）,几种零件的结构工艺性举例,a,）,a,）,斜面钻孔，钻头易引偏,b,）,b,）,结构允许，留出平台，可避免钻头偏斜,a,）,孔壁出口处有台阶面，钻孔时钻头易引偏，易折断,a,）,b,）,b,）,结构允许，内壁出口处作成平面，钻孔位置容易保证,几种零件的结构工艺性举例,a,）,a,）,加工面高度不同，需两次调整加工，影响加工效率,b,）,b,）加工面在同一高度，一次调整可完成两个平面加工,a,）,键槽方向不一致，需两次装夹才能完成加工,a,）,b,）,b,）键槽方向一致，一次装夹即可完成加工,几种零件的结构工艺性举例,尺寸一致：,加工尺寸应能采用标准刀具加工。减少刀具规格，避免专门制备工具。,a),工艺性差,b),工艺性好,底座有凸台，加工面积,、加工量,、平面不平度误差,、接触精度,。,减少深螺纹孔的加工，使用更为方便,减少配合表面的长度,a),工艺性差,b),工艺性好,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,4.1,概 述,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。,4.,选择定位基准,5.,拟定加工路线,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。,4.1,概 述,确定各工序加工余量，计算工序尺寸和公差,确定切削用量,确定时间定额,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,4.1,概 述,在加工时用于工件定位的基准称为定位基准。,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,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,4.2,工艺路线的制订,定位基准的选择,工艺凸台,A,向,A,辅助基准,a,）,b,）,c,）,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。,粗基准选择比较,粗基准的选择,粗基准的选择,床身粗基准选择比较,工序,1,工序,1,工序,2,工序,2,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。,粗基准的选择,粗基准一般不得重复使用原则,粗基准在同一定位方向上只允许在零件加工工序中使用一次，不允许重复使用,。,(,此原则简称：一次使用原则,),因为粗基准的精度和粗糙度都很差，如果重复使用，则不能保证工件相对刀具的位置在重复使用粗基准的工序中都一致，因而影响加工精度。,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。,基准重合原则,选用被加工面设计基准作为精基准,精基准的选择,主轴箱零件精基准选择,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,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。,精基准的选择,互为基准原则,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,【,例,】,床身导轨面磨削加工,导轨磨削基准选择,精基准的选择,浮动镗刀块,1,工件,2,镗刀块,3,镗杆,外圆研磨示意图,【,例,】,铰孔、拉孔、研磨,【,例,】,浮动镗刀块镗孔,精基准的选择,自为基准示例,【,例,】,内表面拉削,精基准的选择,自为基准示例,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。,40,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,H7,1.6,3.2,3.2,3.2,1.6,18,M8,3.2,R,12,7,100.1,A,B,D,C,15,45,【,例,1】,选择如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。,基准选择的训练,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,加工经济精度,年代,加工误差（,m,）,1960,10,-1,10,-2,10,-3,1920,2000,10,2,10,1,10,0,加工精度与年代的关系,一般加工,精密加工,超精密加工,4.2,工艺路线的制订,加工经济精度与加工方法的选择,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,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,选择加工方法应考虑的问题,外圆表面、孔及平面加工方案参见教材表,4-7,，,4-8,，,4-9,（,20,世纪,90,年代）。,4.2,工艺路线的制订,加工经济精度与加工方法的选择,典型表面加工路线,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,4.2,工艺路线的制订,加工经济精度与加工方法的选择,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,铰,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 铰,IT5,Ra0.081.25,4.2,工艺路线的制订,加工经济精度与加工方法的选择,如图所示一轴套零件，试确定孔径,108,和,72.5,的最终加工方法？,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 5,20,4.2,工艺路线的制订,加工经济精度与加工方法的选择,4.2,工艺路线的制订,超精加工方法,4.2,工艺路线的制订,超精加工方法,4.2,工艺路线的制订,超精加工方法,先基准后其他,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,4.2,工艺路线的制订,为改善工件材料切削性能而进行的热处理工序（如退火、正火等），应安排在切削加工之前进行,为消除内应力而进行的热处理工序（如退火、人工时效等），最好安排在粗加工之后，也可安排在切削加工之前,为了改善工件材料的力学物理性质而进行的热处理工序（如调质、淬火等）通常安排在粗加工后、精加工前进行。其中渗碳淬火一般安排在切削加工后，磨削加工前。而表面淬火和渗氮等变形小的热处理工序，允许安排在精加工后进行,为了提高零件表面耐磨性或耐蚀性而进行的热处理工序以及以装饰为目的的热处理工序或表面处理工序（如镀铬、镀锌、氧化、煮黑等）一般放在工艺过程的最后。,热处理和表面处理工序的安排,4.2,工艺路线的制订,除操作工人自检外，下列情况应安排检验工序：, 零件加工完毕后；, 从一个车间转到另一个车间前后；, 重要工序前后。,其他工序的安排,去毛刺工序 通常安排在切削加工之后。,清洗工序 在零件加工后装配之前，研磨、珩磨等光整加工工序之后，以及采用磁力夹紧加工去磁后，应对工件进行认真地清洗。,检验工序的安排,4.2,工艺路线的制订,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,4.2,工艺路线的制订,工序的集中与分散,工序的集中与分散,选定的加工方法为,车削外圆、钻孔、铰孔,工序组合方案：,（,1,）一道工序：先车端面，外圆，后钻孔、铰孔,（,2,）两道工序：在车床上车端面，外圆，在钻床上,钻孔、铰孔,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,4.2,工艺路线的制订,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,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,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。,加工阶段的划分,加工阶段划分的意义,4.2,工艺路线的制订,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,对于包容表面,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,4.3,加工余量、工序尺寸及公差的确定,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）,4.3,加工余量、工序尺寸及公差的确定,a,b,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。,平均,余量,（被包容尺寸）,（包容尺寸）,余量公差,（被包容尺寸与包容尺寸）,4.3,加工余量、工序尺寸及公差的确定,采用浮动镗刀块镗孔,式中,Ta,上一工序的尺寸公差,；,R,y,上一工序表面粗糙度；,H,a,上一工序表面缺陷层；,e,a,上一工序形位误差；,b,本工序装夹误差。,无心磨床磨外圆,研磨、抛光平面,R,y,H,a,e,a,b,最小加工余量构成,基本余量构成,4.3,加工余量、工序尺寸及公差的确定,单边余量,双边余量,加工余量确定方法,计算法,采用计算法确定加工余量比较准确，但需掌握必要的统计资料和具备一定的测量手段。,查表法,利用各种手册所给的表格数据，再结合实际加工情况进行必要的修正，以确定加工余量。此法方便、迅速，生产上应用较多。,需要指出的是，目前国内各种手册所给的余量多数为基本余量，,基本余量等于最小余量与上一工序尺寸公差之和,，即基本余量中包含了上一工序尺寸公差，此点在应用时需加以注意。,还需注意，各种铸、锻件的总余量已由有关国家标准给出并由热加工工艺人员在毛坏图上标定。对于圆棒料毛坯在选用标准直径的同时，总余量也就确定。因此，用查表法确定加工余量时，粗加工工序余量一般应由总余量减去后续各半精加工和精加工的工序余量之和而求得。,4.3,加工余量、工序尺寸及公差的确定,经验法,由一些有经验的工程技术人员或工人根据现场条件和实际经验确定加工余量。此法多用于单件小批生产。,确定工序尺寸一般方法,(,工艺基准和设计基准重合,）,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。,4.3,加工余量、工序尺寸及公差的确定,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,主轴孔设计尺寸 。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,2】,4.3,加工余量、工序尺寸及公差的确定,尺寸链定义,（,工艺基准和设计基准不重合,）,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,装配尺寸链,在机器设计和装配过程中，由有关零件尺寸形成的尺寸链,工艺尺寸链,在加工过程中，由同一零件与工艺有关工序尺寸所形成的尺寸链,4.4,工艺尺寸链,4.4,工艺尺寸链,尺寸链的环,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）,指组成尺寸链的每一个尺寸,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,4.4,工艺尺寸链,图示尺寸链中，尺寸,A,0,是加工过程间接保证的，因而是尺寸链的封闭环；尺寸,A,1,和,A,2,是在加工中直接获得的，因而是尺寸链的组成环。其中，,A,1,为增环，,A,2,为减环。,工艺尺寸链,a,1,a,2,a,0,A,1,A,2,A,0,b),c),A,1,A,2,A,0,a),A,B,C,0.05,A,0.1,C,工艺尺寸链示例：工件如图,a,），,A,、,C,面已加工好，现以,A,面定位用调整法加工,B,面，要求保证,B,、,C,面距离,A,0,【,例,3】,4.4,工艺尺寸链,封闭环基本尺寸计算公式,直线尺寸链极值算法公式,4.4,工艺尺寸链,注：减环的基本尺寸为负值。,n,尺寸链总环数。,n,1,组成环环数。,封闭环公差计算公式,注：公差的值大小,应按国标规定各公差等级,标准选取。,当,T,0,一定时，各环公差,T,i,随,n,增加而减小。,封闭环,偏差计算公式,上偏差,ES,0,ES,P,增环上偏差,EI,q,减环下偏差,m,增环环数,4.4,工艺尺寸链,下偏差,EI,0,EI,P,增环下偏差,ES,q,减环上偏差,m,增环环数,二、直线尺寸链在工艺过程中的应用,（一）工艺基准与设计基准不重合时的工序尺寸计算,。,1),测量基准与设计基准不重合,【,例,4】,图,4-23,。,4.4,工艺尺寸链,设计基准：,孔,中心距离，,127,0.07,。,测量基准：,孔,的内侧母线距离，,L,2,。,工艺过程中的测量方法：,游标卡尺测量,求,:,工艺尺寸,L,2,解题步骤,：,1,）画尺寸链图。,2,）确定封闭环,3,）确定增减环。,4,）代入公式求解。,4.4,工艺尺寸链,L,1,、,L,3,孔的半径尺寸，由前工序获得。其公差值取直径公差的一半。,L2,孔,的内侧母线，由测量获得尺寸。,L0,由,L1,、,L2,、,L3,间接获得尺寸，所以是工艺尺寸链中的封闭环。,代入公式，计算结果：,注意：偏差计算公式中，偏差按正负值代入,测量尺寸链示例,A,2,若实测,A,2,=40.30,，按上述要求判为废品，但此时如,A,1,=50,，则实际,A,0,=9.7,，仍合格，即,“,假废品,”,。当实测尺寸与计算尺寸的差值小于尺寸链其它组成环公差之和时，可能为假废品。采用专用检具可减小假废品出现的可能性,如图所示零件，尺寸,A,0,不好测量，改测尺寸,A,2,，试确定,A,2,的大小和公差,由新建立的尺寸链可解出：,A,2,是测量直接得到的尺寸，是组成环；,A,0,是间接保证的，是封闭环。计算尺寸链可得到：,【,解,】,【,例,5】,假废品问题：,4.4,工艺尺寸链,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,及平行度公差,T,a,2,。,【,例,6】,尺寸链,b,）中，,A,0,为封闭环，,A,1,和,A,2,是组成环；角度尺寸链,c,）中，,a,0,为封闭环，,a,1,和,a,2,是组成环。,【,解,】,工艺尺寸链示例,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,）和图,c,）的尺寸链，可得到：,工序尺寸：,2),定位基准与设计基准不重合,4.4,工艺尺寸链,【,例,7】,加工阶梯表面,C,图,4,24,4.4,工艺尺寸链,本工序分析：,加工时选用,A,面为定位基准，加工,C,面。,设计基准与工艺基准不重合。,例中，已知,L,0,，求,L,1,、,L,2,的尺寸及公差。尺寸链分析：,L,0,封闭环，,L,1,增环，,L,2,减环。,计算内容要求：,已知封闭环尺寸及公差，求各组成环尺寸及公差。,4.4,工艺尺寸链,求多环公差时的分配原则：,（,1,）等公差法,T,i,=,T,平均,（,2,）等精度原则（设各组成环精度相等）,按精度等级、尺寸分段查公差表确定。,（,3,）调整法,按等公差法分配后，合理调整。,（难加工表面，尺寸段大的环，增加其公差值。）,按等公差法,解：,4.4,工艺尺寸链,取：,L,1,=30,-0.035,(L,1,增环,),L,0,=12,0,-0.07,L,2,=L,1,-L,0,=18 (L,2,减环,),代入公式,:,4.4,工艺尺寸链,L,2,=18,0,+0.035,D,1,D,2,x,H,R,1,R,2,x,H,1),拉内孔至 ；,2),插键槽，保证尺寸,x,；,试确定尺寸,x,的大小及公差。,3),热处理,建立尺寸链如图,b,所示，,H,是间接保证的尺寸，因而是 封闭环。计算该尺寸链，可得到：,4),磨内孔至 ，同时保证尺寸 。,a,）,b,）,键槽加工尺寸链,【,解,】,如图所示键槽孔加工过程如下：,【,例,8】,4.4,工艺尺寸链,（二）一次加工满足多个设计尺寸要求的工艺尺寸换算。,D,1,x,D,2,H,1,讨论：,在前例中，认为镗孔与磨孔同轴，实际上存在偏心。若两孔同轴度允差为,0.05,，即两孔轴心偏心为,e,= 0.025,。将偏心,e,作为组成环加入尺寸链,a,）,b,）,键槽加工尺寸链,H,2,0.025,0.025,R,1,x,H,R,2,e,重新进行计算，可得到：,4.4,工艺尺寸链,如图所示偏心零件，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：,(,三,),表面淬火、渗碳、镀层的工艺尺寸计算,【,例,9】,【,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,1,4.4,工艺尺寸链,【,例,10】,电镀零件工序尺寸换算,L,0,L1,L2,（四）、余量校核,各工序中加工余量由查表及经验确定。 因为各工序尺寸的公差存在，实际余量是变化的。,1,）精车,A,面，由,B,处切断。,2,）以,A,面定位，精车,B,面。,3,）以,B,面定位，磨,A,面。,4,）以,A,面定位，磨,B,面。,如图所示加工过程如下：,【,例,11】,2,、尺寸链图（,b,）,为关联尺寸链,分解为基本尺寸链尺寸链图（,c,）,3,、已知：,L,1,=31,0.1mm; L,2,=30.4,0.05mm;,L,3,=30.15,0.02mm; L,1,=30,0.02mm;,求,(,校核,):Z,2,、,、,Z,3,、,Z,4,解得：,Z,2,、,、,Z,3,、,Z,4,，,Z,4,=0.15,0.04mm,即：,Z,4max,=0.19,、,Z,4min,=0.11,磨削余量偏大，进行适当调整。,(,过程略,),步骤：,（一）绘制加工过程尺寸联系图,1,、画出工件简图，标注相关设计尺寸。,2,、按加工工序列表填写工艺过程，画加工符号（箭头等）。,（二）工艺尺寸链查找,1,、与设计尺寸有关的工序尺寸,L01,、,L1,。,2,、中间工序尺寸（与余量有关）,Z4,、,Z5,、,Z6,3,、查找工艺尺寸链，画尺寸链图,（三）计算项目,1,、确定公差与余量,(,经济精度与调整,),2,、计算余量变动量，平均余量，平均工序尺寸。,注：粗加工工序毛坯余量较大，可不计算。,3,、按,“,入体,”,原则标注工序尺寸。,如图所示零件有关轴向尺寸加工过程如下：,【,例,12】,31.690.31,60.1,27.070.07,图表法示例零件,4,）靠火花磨削,面，控制余量,Z,7,=0.10.02,，,同时保证设计尺寸,60.1,试确定各工序尺寸及公差。,1,）以,面定位，粗车,面，保证,、,面距离尺寸,A,1,，粗车,面，保证,、,面距离尺寸,A,2,；,2,）以,面定位，精车,面，保证,、,面距离尺寸,A,3,，粗车,面，保证,、,面距离尺寸,A,4,；,3,）以,面定位，精车,面，保证,、,面距离尺寸,A,5,，,同时保证设计尺寸,31.690.31,；精车,面，保证设计,尺寸,A,6,=27.070.07,；,三、用图表法确定工序尺寸及余量,当零件在同一尺寸方向上加工尺寸较多，且工序（测量）基准需多次转换时，尺寸链建立和计算比较困难，采用图表法可较好解决这个问题,Z,6,Z,4,Z,7,Z,5,A,1,A,2,A,3,A,4,A,5,A,6,R,1,R,2,1.,画尺寸联系图,1,）画零件简图，加工面编号，向下引线,2,）按加工顺序和规定符号自上而下标出 工序尺寸和余量,用带圆点的箭线 表示工序尺寸，箭头指向加工面，圆 点表示测量基准；余量按入体原则标 注。,3,）在最下方画出间接保证的设计尺寸， 两边均为圆点。,4,）工序尺寸为设计尺寸时，用方框框出，以示区别。,注：靠火花磨削余量视为工序尺寸，也用用带圆点的箭线表示。,尺寸联系图,【,解,】,4.4,工艺尺寸链,A,5,R,1,Z,7,a,）,Z,5,A,3,A,5,d,）,A,3,Z,4,A,4,A,1,e,）,Z,6,A,2,A,3,A,5,A,6,c,）,工艺尺寸链,A,5,R,2,A,4,b,）,2.,用追踪法查找工艺尺寸链,A,6,A,1,A,2,A,3,A,4,A,5,Z,7,R,1,R,2,Z,6,Z,4,尺寸链追踪,Z,5,结果尺寸,（间接保证的设计尺寸）和,余量,是尺寸链的封闭环,沿封闭环两端同步向上追踪，遇箭头拐弯，逆箭头方向横向追踪，遇圆点向上折，继续向上追踪,直至两追踪线交于一点，追踪路径所经工序尺寸为尺寸链的组成环,4.4,工艺尺寸链,3.,初拟工序尺寸公差,中间工序尺寸公差按经济加工精度或生产实际情况给出,0.5,0.3,0.1,0.3,0.07,0.02,0.1,0.31,0.1,工序公差,余量,公差,最小,余量,平均,余量,平均,尺寸,单向偏差,形式标注,初拟,修正后,Z,i,min,Z,i,M,A,i M,A,i,A,6,A,1,A,2,A,3,A,4,A,5,Z,7,R,1,R,2,Z,6,Z,5,Z,4,4.4,工艺尺寸链,4.,校核结果尺寸公差，修正初拟工序尺寸公差,校核结果尺寸链，若超差，减小组成环公差（首先压缩公共环公差）,0.23,0.08,工序公差,余量,公差,最小,余量,平均,余量,Z,i,min,Z,i,M,0.02,初拟,修正后,0.5,0.3,0.1,0.3,A,1,A,2,A,3,A,4,A,5,Z,7,R,1,R,2,Z,6,Z,5,Z,4,0.1,0.07,A,6,0.1,0.31,A,5,R,1,Z,7,a,）,A,5,R,2,A,4,b,）,4.4,工艺尺寸链,工序公差,余量,公差,最小,余量,平均,余量,Z,i,min,Z,i,M,A,6,初拟,修正后,0.5,0.3,0.1,0.3,0.1,0.07,0.08,A,1,A,2,A,3,A,4,A,5,Z,7,R,1,R,2,Z,6,Z,5,Z,4,0.1,0.31,0.23,0.02,A,2,A,3,A,5,A,6,Z,6,c,）,A,3,A,5,Z,5,d,）,A,3,Z,4,A,4,A,1,e,）,0.55,0.83,1,0.3,0.3,0.48,0.85,1.83,0.18,5.,计算余量公差和平均余量,根据余量尺寸链计算,0.02,0.08,0.1,4.4,工艺尺寸链,A,2,A,3,A,5,A,6,Z,6,c,）,A,3,A,5,Z,5,d,）,A,3,Z,4,A,4,A,1,e,）,25.59,34,26.7,平均,余量,平均,尺寸,Z,i,M,A,i M,0.48,0.85,1.83,27.07,A,1,A,2,A,3,A,4,A,5,Z,7,R,1,R,2,Z,6,Z,5,Z,4,6,31.69,0.1,A,6,6.1,6.18,A,5,R,1,Z,7,a,）,A,5,R,2,A,4,b,）,6.,计算中间工序平均尺寸,在各尺寸链中，首先找出只有一个未知数的尺寸链，解出此未知数。继续下去，解出全部未知工序尺寸,4.4,工艺尺寸链,工序公差,余量,公差,最小,余量,平均,余量,平均,尺寸,单向偏差,形式标注,Z,i,min,Z,i,M,A,i M,A,i,初拟,修正后,0.23,0.02,A,6,0.5,0.3,0.1,0.3,0.1,0.07,0.08,0.55,0.83,1,0.3,0.3,0.48,0.85,1.83,6.1,27.07,6.58,25.59,34,26.7,A,1,A,2,A,3,A,4,A,5,Z,7,R,1,R,2,Z,6,Z,5,Z,4,0.1,0.31,6,31.69,0.18,0.02,0.08,0.1,4.4,工艺尺寸链,基本时间,：直接改变生产对象的性质，使其成为合格产品或达到工序要求所需时间（包括切入、切出时间）,时间定额,定义,:,在一定生产条件下，生产一件产品或完成一道工序所需消耗的时间,组成,辅助时间,：为实现工艺过程必须进行的各种辅助动作时间，如装卸工件、启停机床、改变切削用量及进退刀等,布置工作地时间,：包括更换刀具、润滑机床、清理切屑、收拾工具等。,休息和生理需要时间：,工人在工作班内，为恢复体力和满足生理需要所需时间,准备终结时间,：如熟悉工艺文件、领取毛坯、安装夹具、调整机床、发送成品等,4.5,时间定额与提高生产效率的途径,单件时间与单件工时定额计算,单件时间：,单件工时定额：,式中,t,B,基本时间,t,A,辅助时间,t,C,布置工作地时间,t,R,休息和生理需要时间,t,P,准备终结时间,B,批量,4.5,时间定额与提高生产效率的途径,提高生产效率的工艺途径,缩短基本时间：, 提高切削用量（切削速度、进给量、切削深度等）；,4.5,时间定额与提高生产效率的途径, 采用复合工步，使多个表面加工基本时间重合（如多刀加工，多件加工等）。, 采用多刀多刃进行加工（如以铣削代替刨削，采用组合刀具等）；,提高生产效率的工艺途径,缩短辅助时间：, 使辅助动作实现机械化和自动化（如采用自动上下料装置、先进夹具等）；, 使辅助时间与基本时间重叠（如采用多位夹具或多位工作台，使工件装卸时间与加工时间重叠；采用在线测量，使测量时间与加工时间重叠等）,4.5,时间定额与提高生产效率的途径,缩短布置工作地时间：,缩短准备终结时间：,主要是减少换刀时间和调刀时间,采用自动换刀装置或快速换刀装置,使用不重磨刀具,采用样板或对刀块对刀,采用新型刀具材料以提高刀具耐用度,在中小批量生产中采用成组工艺和成组夹具,在数控加工中，采用离线编程及加工过程仿真技术,4.5,时间定额与提高生产效率的途径,零件成本组成,4.6,工艺方案的技术经济分析,工艺成本,生产成本,生产一件产品或一个零件所需费用总和,工艺成本,生产成本中与工艺过程直接有关的部分,工艺成本可分为两部分：,可变费用：,与年产量有关且与之成比例的费用，记为,C,V,包括材料费,C,VM,，机床工人工资及工资附加费,C,VP,，机床使用费,C,VE,，普通机床折旧费,C,VD,，刀具费,C,VC,，通用夹具折旧费,C,VF,等,C,V,= C,VM,+ C,VP,+ C,VE,+ C,VD,+ C,VC,+ C,VF,不变费用：,与年产量的变化没有直接关系的费用，记为,C,N,。包括调整工人工资及工资附加费,C,SP,，专用机床折旧费,C,SD,，专用夹具折旧费,C,SF,等,C,N,= C,SP,+ C,SD,+ C,SF,4.6,工艺方案的技术经济分析,零件全年工艺成本（式中,N,为零件年产量）：,C,Y,= C,V,N + C,N,零件单件工艺成本：,C,P,= C,V,+ C,N,/ N,工艺方案比较,比较工艺成本 ：,需评价工艺方案均采用现有设备，或其基本投资相近，直接比较其工艺成本。各方案的临界年产量,N,C,（图）计算如下：,0,方案,1,C,N,1,C,N,2,全年工艺成本比较与临界年产量,N,C,N,C,Y,方案,2,4.6,工艺方案的技术经济分析,方案,1,C,N1,C,N2,0,N,C,N,C,Y,方案,2,C,Y,N,CC,考虑追加投资的临界年产量,比较投资回收期 ：,当对比的工艺方案基本投资额相差较大时，应考虑不同方案基本投资额的回收期。,式中,投资回收期；,F,基本投资差额；,S,全年生产费用节约额。,考虑投资回收期的临界年产量,N,CC,（图）：,4.6,工艺方案的技术经济分析,形状复杂、加工面多、加工量大、生产批量较小的零件（如批量较小的复杂箱体类零件）,数控加工的合理选用,普通机床无法加工或需使用复杂工装才能加工的零件（如复杂轮廓面或复杂空间曲面）,加工精度要求高的零件（如某些径向尺寸和轴向尺寸精度要求均很高的轴类零件）,零件上某些尺寸难以测量和控制的情况（如具有不开敞内腔加工面的壳体或盒型零件）,零件一次装夹，可完成铣、镗、钻、铰、攻丝等多种操作,各类机床适应的加工范围,专用机床,数控机床,通用机床,零件复杂程度,零件批量,4.7,数控加工工序,加工过程严格按程序指令自动进行,数控加工工艺设计要求详细、具体和完整。如工件在机床（或夹具）上装夹位置、工序内工步的安排、刀具选用、切削用量、走刀路线等，都必须在工艺设计中认真考虑和明确规定,数控加工工艺特点,自行调整能力较差,数控加工工艺设计应十分严密、准确，必须注意到加工中的每一个细节，如每个坐标尺寸的计算、对刀点和换刀点的确定、攻丝时的排屑动作等。程序须经验证正确后，方可进行正式加工,多采用工序集中原则，一次装夹可完成多个表面加工,刀具（相对工件）运动路径对生产率、加工精度影响很大，需合理规划,使用夹具相对简单,4.7,数控加工工序,点位加工,通常按空程最短安排走刀路线。位置精度要求较求高的孔系加工，要注意避免反向间隙影响,数控加工走刀路线规划,对刀点,2,3,4,A,B,C,D,1,X,Y,对刀点,2,3,A,B,C,D,1,X,Y,4,5,刀具,折返点,孔加工路线示例,a,）,b,）,4.7,数控加工工序,轮廓加工,刀具应从切向进入轮廓加工，加工完成后不要在切点处取消刀补，要安排一段沿切向继续运动距离,内、外圆加工路线,a,）外圆加工,b,）内孔加工,4.7,数控加工工序,形腔加工,在保证加工精度前提下，使走刀路径最短,a,）,b,）,c,）,型腔加工路线比较,4.7,数控加工工序,高速加工,保证刀具运动轨迹光滑平稳，并使刀具载荷均匀,a,）摆线加工,b,）赛车线加工,高速切削刀具路径规划（,DELCAM,公司,）,4.7,数控加工工序,数控加工工艺实例,确定数控加工内容：环槽、顶面和,4-M10,螺孔,定位、夹紧方案：以底面、孔和零件后侧面作为定位基准。采用孔系组合夹具，基础板圆柱销（专用件）移动,V,形块（合件），通过螺旋压板压紧,选择加工方法：上表面和,mm,环槽采用铣削一次走刀加工；,4-M10,螺纹孔先打中心孔再钻底孔，螺纹底孔用钻头倒角,丝锥攻丝,壳体零件简图,4.7,数控加工工序,数控加工工艺实例,加工顺序,铣上平面钻,4-M10,中心孔钻,4-M10,底孔,4-M10,螺纹底孔倒角,4-M10,攻丝铣环槽,零件坐标系设定,如图，坐标原点为孔轴线与零件上平面的交点,工艺处理,对刀点选在孔轴线与孔的上端面的交点，换刀点选在所定零件坐标系（,X0,，,Y0,，,Z15,）点,刀具轨迹坐标计算,4-M10,螺纹孔中心坐标计算，环槽各基点（,J,、,B,、,C,、,D,）及四个圆弧的圆心坐标计算等,4.7,数控加工工序,零件号,JS-1-26,零件名称,壳体,材料,HT300,程序编号,00618,机床型号,HM500,制表,宫怡,工序内容,刀具号,刀具种类,主轴转速,进给速度,长度补偿量,半径补偿量,铣平面,T1,80,硬质合金端铣刀,S280,F60,D1,D21,钻,4-M10,中心孔,T2,3,中心钻,S1000,F100,D2,钻,4-M10,底孔,T3,8.5,高速钢钻,S500,F50,D3,螺纹孔口倒角,T4,18,钻头（,90,o,锋角）,S500,F50,D4,攻螺纹,4-M10,T5,M101.5,丝锥,S60,F90,D5,铣,10mm,环槽,T6,10,高速钢立铣刀,S300,F30,D6,D26,壳体数控加工工艺卡,4.7,数控加工工序,1,概念（,GT,）,GT,是一门工程技术科学，研究如何识别和发掘生产活动中有关事物的相似形，并充分的利用它，即把相似的问题归类成组，寻求解决这一组问题相对统一的最优方案，以取得所希望的经济效益。,2,基本原理,基本原理是充分认识和利用客观存在的有关事物的相似形。,将品种众多的零件按其相似形分类以形成为数不是很多的零件族，把同一零件族中诸多分散的小生产量汇集较大的成组生产量。例如在机械加工方面是按零件工艺的相似形对零件进行分类,。,4.8,成组技术,3,实施的技术基础,按一定的相似形标准将有关事物归类成组。,4,零件分类成组的方法,视检法,：由有经验的人员通过对零件图仔细阅读和判断，把具有某些特征属性的一些零件归结为一类。,生产流程分析法（,PFA,）,：,以零件生产流程为依据，通过对零件生产流程的分析，可以把工艺过程相近的，即使用同一组机床进行加工的零件归为一类。,编码分类法,：首先选择或制定分类编码系统，将分类的诸零件进行编码。根据零件代码进行分类。,4.8,成组技术,4.8,成组技术,分类编码系统的结构,成组工艺的设计方法,样件法,1,概念,利用一种复合零件来设计成组工艺的方法，复合零件可以是零件组中实际存在的某个具体零件，也可以是一个实际上并不存在的而人为虚拟的一个假想零件。此零件必须拥有同组全部待加工的表面要素。按复合零件设计的成组工艺，能加工零件组内的所有零件。,