机械制造技术第七章工艺规程设计

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,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,*,第七章 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.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,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。,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。,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3-4,二、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。它一般由工序、工步、走刀等不同层次的单元所组成。,1. 工 序,图34 小轴零件,工件在机床或夹具中定位并夹紧的过程称为安装。,2. 安 装,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3-9,所示,图39 多工位加工,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3-5,、,图36,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3-7,所示。,图36 转塔自动车床的不同工步 图37 复合工步,图35 底座零件底孔加工工序,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7-4,所示的零件加工。,图74 以棒料制造阶梯轴,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,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,。,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。,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。,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。,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,如表3-5所示，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。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。,（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。,（3） 机械加工工序卡,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,（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,（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,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,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）,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,定位基准,1、粗基准,2、精基准,第三节 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,。,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,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）,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,2、基准统一原则,3、互为基准,4、自为基准,5、,定位夹紧,可靠方便,有利于保证各加工表面间的相互位置关系，避免基准转换所产生的误差。,简化夹具的设计与制造。,图718,图719,图720,图718 以齿形表面定位加工,1卡盘；2滚柱；3齿轮,图719 自为基准磨削定子外圆,图720 床身导轨面自为基准,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712,）,（举例）,图710 用不需加工的外圆作粗基准,图711 用需加工的内孔作粗基准,图712 车床床身加工,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。,图713 阶梯轴的加工,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。,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。,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）,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,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,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,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,（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,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,),图724 加工表面的粗糙度与缺陷层,1缺陷层；2正常组织,图725 上工序留下的形状误差,图726 轴的弯曲对加工余量的影响,图727 三爪卡盘上的装夹误差,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,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,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,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,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,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,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,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。,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,（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。,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。,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。,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。,2.工艺方案的经济评比,E,d1,E,d2,N,E,i,N,c,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。,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,。,（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,（2）在装配中形成的尺寸链装配尺寸链,A,1,A,2,A,0,2、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。,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：,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,。,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,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,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,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,（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。,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。,(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,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,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。,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,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,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,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,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,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,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.,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,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。,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。,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；,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,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,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；,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：,第九节 装配工艺规程设计,1.装配概念,其基本任务就是研究在一定的生产条件下，以高生产率和低成本装配出高质量的产品。,装配工艺,按照规定的技术要求，将零件组合成组件，并进一步结合成部件以至整台机器的过程，分别称为装配。,一、装配的概念及装配内容,2.装配工作的基本内容,清洗,去除粘附在零件上的灰尘、切屑和油污。清洗后的零件通常还具有一定的中间防锈能力。,联接,可拆卸联接,螺纹联接、键联接和销钉联接等，其中以螺纹联接的应用最为广泛。,不可拆卸连接,焊接、铆接及过盈连接等。,机器制造装配过程,计划,采购订单,成本核算,产品设计,工艺路线,BOM,项目,市场,制造,下达制造,设计工程,装配车间,用户,客户服务,校正、调整与配作,校正是指产品中相关零部件相互位置的找正、找平及相应的调整工作。 配作通常指配钻、配铰、配刮和配磨等。,平衡,防止运转平稳性要求较高的机器在使用中出现振动。,验收试验,根据有关技术标准和规定，对其进行比较全面的检验和试验。,二、装配精度与零件精度,装配精度不仅影响机器或部件的工作性能，而且影响它们的使用寿命。装配精度主要包括：,各部件的相互位置精度；,各运动部件间的相对运动精度；,配合表面间的配合精度和接触质量。,1. 机器和部件是由许多零件装配而成的，所以，零件的精度特别是关键零件的精度影响相应的装配精度。,2. 当装配精度要求较高时，采用适当的工艺措施（零件按经济精度加工）保证装配精度。,1.装配精度内容,2.装配精度与零件精度间的关系,三、装配尺寸链的建立,1.装配尺寸链的查找方法,首先根据装配精度要求确定封闭环。再取封闭环两端的任一零件为起点，沿装配精度要求的位置方向，以装配基准面为查找线索，分别找出影响装配精度要求的零件（组成环），直至找到同一基准零件或同一基准表面为止。（举例）,2.查找装配尺寸链应注意的问题,1. 装配尺寸链应进行必要的简化（,举例,）,2. 应遵循最短路线原则；,3. 装配尺寸链的方向性。,图 装配尺寸链举例,图例 卧式车床床头和尾座两顶尖的等高度要求,图例 车床主轴与尾座中心线等高装配尺寸链,四、保证装配精度的装配方法,常用装配方法,互换法,选配法,修配法,调整法,完全互换法,部分互换法,在装配过程中，零件互换后仍能达到装配精度要求的装配方法。,实质,其实质是用控制零件加工误差来保证装配精度。,（一）互换装配法,根据零件的互换程度不同，互换法又可分为完全互换法和不完全互换法,合格的零件在进入装配时，不经任何选择、调整和修配就可以使装配对象全部达到装配精度的装配方法，称之为完全互换法。,定义,方法,其方法是各有关零件公差之和应小于或等于装配公差。,1. 完全互换法,特点,应用,特点：装配工作简单，生产率高，有利于组成流水生产、协作生产，同时也有利于维修和配件制造，生产成本低,。,但当装配精度要求较高，组成环较多时，零件难以按经济精度制造。,用于少环尺寸链或精度不高的多环尺寸链中。适用于任何生产类型。,例111,（图112）,所示为车床主轴部件的局部装配图，要,求装配后保证轴向间隙A,0,0.10.35mm。已知各组成环的,基本尺寸为：A,1,=43mm，A,2,=5mm，A,3,=30mm，,A,5,=5mm，A,4,为标准件的尺寸，试按极值法求出各组成环的,公差及上、下偏差。,解： （1）建立装配尺寸链，其中，,减环：A,2,，A,3,，A,4,，A,5,增环：A,1,（2）确定各组成环的公差，组成环的平均极限公差为：,根据实际情况确定：T(A,1,)= T(A,3,) 0.06mm， T(A,2,)=,T(A,5,) 0.045mm，A,4,为标准件，即T(A,4,)0.04mm。,以A,3,作为协调环，其它各组成环按入体原则标注上、,下偏差，即：,计算协调环A3的上、下偏差：,EI（A3）0.16mm,ES（A3）0.10mm,2. 不完全互换法,指机器或部件的所有合格零件，在装配时无须选择、修配或改变其大小或位置，装入后即能使绝大多数装配对象达到装配精度的装配方法。,定义,实质,方法,其实质是零件按经济精度制造，公差适当放大，零件加工容易，但会使少数产品装配精度达不到要求，但这是小概率事情，总体经济可行。,各有关零件公差平方之和应小于或等于装配公差的平方。,特点,应用,特点：扩大了组成环的制造公差，零件制造成本低，装配过程简单，生产效率高。,但会有少数产品达不到规定的装配精度要求，要采取另外的返修措施。,用于大批大量生产中装配精度要求高、组成环较多的尺寸链中。,例112 已知条件与例111相同，试用不完全互换法,确定各组成环的公差及其上、下偏差。,解：装配尺寸链与前相同,组成环的平均公差T,av,为,以T,av,作参考，根据实际情况确定T(A,1,)= 0.15mm， T(A,2,)=,T(A,5,) 0.10mm，A,4,为标准件，即T(A,4,)0.04mm。选A,3,为协调环，其公差T（A,3,）可从下式算出。,确定各组成环的上、下偏差。除协调环A,3,以外，其它组成环,均按入体原则标注，即：,计算协调环A,3,的上、下偏差：,根据公式,计算协调环的中间偏差,3,0.0250.075（0.05+,3,0.020.05）,3,0.03mm,3. 选配法,（1）直接选配法,（2）分组选配法,（3）复合选配法,将配合零件按经济精度制造，然后，选择合适的零件进行装配，以保证装配精度的一种方法。,装配工人从许多待装配的零件中，凭经验挑选合格的零件通过试凑进行装配的方法,。,优点：简单，不需要将零件分组，但挑选零件时间长，劳动量大，装配质量取决于工人的技术水平，不宜用于节拍要求较严的大批大量生产。这种装配方法没有互换性。,（1）直接选配法,（2）分组选配法,可将组成环公差增大若干倍（一般为2倍），使组成环零件可以按经济精度进行加工，然后再将各组成环按实际尺寸大小分为若干组，各对应组进行装配，同组零件具有互换性，并保证全部装配对象达到规定的装配精度，这就是分组法,。,定义,实质,其实质是零件按经济精度制造，公差适当放大，零件加工容易，按实际尺寸测量分组，对应组完全互换装配，达到装配精度要求。, +,0.1,+0.1,Y,max,=0.2,Y,min,=0,轴,装配精度为0.2mm,孔,0.05,+0.05,Ymax=0.1,现装配精度为0.1mm,例：通过分组提高装配精度, +,0.1,+0.1,+0.1,Y,max,=0.2,Y,min,=0,+0.2,轴,孔,轴、孔的制造公差为0.1,现轴、孔的制造公差为0.2,例：通过公差放大降低零件的加工精度,特点,应用,特点：扩大了组成环的制造公差，零件制造不高，但可获得高的装配精度。,但增加了零件测量、分组、存储、运输的工作量。,用于大批大量生产中,装配精度要求高、组成环数少,的装配尺寸链中。,将上述两种方法的综合，即将零件预先测量分组，装配时再在各对应组内凭工人经验直接选配,。,特点：配合件公差可以不等，装配质量高，且装配速度较快，能满足一定的生产节拍要求。,（3）复合选配法,现以汽车发动机活塞、活塞销和连杆组装为例，对分组装配法进行分析。图11-5a所示为发动机活塞、活塞销和连杆的组装简图，其中活塞销与活塞销孔为过盈配合，活塞销与连杆小头孔为间隙配合。,根据装配技术要求，活塞销孔直径D与活塞销直径d在冷态装配时，应有0.00250.0075mm的过盈量，即,Y,min,=D,max,-d,min,=-0.0025mm,Y,max,=D,min,-d,max,=-0.0075mm,从公差与配合的知识可知,Y,min,-Y,max,=T,0,= T,h,+T,s,=0.005mm,分组选配法应用举例,图115 活塞、活塞销和连杆分组装配实例,a) 组装简图 b) 分组示意图,1 活塞 2连杆 3活塞销 4挡圈,若采用完全互换法装配，则销与销孔的平均极值公差仅为0.0025mm，设活塞销直径为 mm，销孔直径为 mm，显然加工是十分困难的。,现将它们的公差,都按同方向放大四倍,，放大后的d和D为：d= mm，D= mm。这样可采用高效率的无心磨和金刚镗分别加工活塞销外圆和活塞销孔，然后用精密量仪进行测量，并按尺寸大小分成四组，涂上不同颜色便于分组装配，见表11-1。,将表11-1所示互配零件加工尺寸的公差带放大并分组后的情况用图,11-5b,表示。可见虽然互配零件的公差扩大了四倍，但只要用对应组的零件进行互配，其装配精度完全符合设计要求。,1)配合件公差应当相等；公差要向同方向增大；增大的倍数要等于分组数。,2）要保证分组后各组的配合精度和配合性质符合原设计要求，原规定的形位公差和表面粗糙度值不能随公差增大而增大。,3),为保证对应组内相配件数量的配套，相配件的尺寸分布应相同。,不配套的零件聚集至一定数量时，专门加工一批零件与之配套。,4),分组数不宜太多。,分组法只适用于封闭环精度要求很高的少环尺寸链，一般相关零件只有23个。,应用分组装配法必须注意以下几点,三. 修配法,各组成环均按经济精度制造，而对其中某一环（称补偿环或修配环）预留一定的修配量，在装配时用钳工或机械加工的方法将修配量去除，使装配对象达到设计所要求的装配精度。,定义,实质,其实质是,装配时去除补偿环的部分材料以改变其实际尺寸，使封闭环达到其公差与极限偏差要求的装配方法。,特点,应用,特点：组成环可按经济精度制造，但可获得高的装配精度。,但增加了修配工作,生产效率低,对装配工人技术要求高。,用于产品结构比较复杂、尺寸链环数较多、产品精度要求高的单件小批生产的场合。,（1）单件修配法,（2）合并加工修配法,（3） 自身加工修配法,修配方法,应用装配法必须注意以下几点,修配环选择,（1）,易于修配、便于装卸,（2）,尽量不选公共环为修配环,修配环尺寸的确定,（1）,修配环被修配时，尺寸“越修越小”。此时封闭环实际最小极限尺寸,A,0min,不能小于封闭环所允许的最小尺寸A,0min,。,（2）,修配环被修配时，封闭环尺寸“越修越大”。此时封闭环实际最大极限尺寸,A,0max,不能大于封闭环所允许的最大尺寸A,0max,。,（3）,最小修配量即为刮研量。在修配环的基本尺寸中要加上刮研量。刮研量既要足够，又不能太大。,四、调整法,组成环按经济精度加工，,采用调整的方法改变某个组成环（称补偿环或调整环）的实际尺寸或位置，使封闭环达到其公差和极限偏差的要求,。,定义,实质,其实质是,装配时调节调整件的相对位置，或选用合适的调整件，使封闭环达到其公差与极限偏差要求的装配方法。,调整法有三种方法：,可动调整法,选定某个零件为调整环，根据封闭环的精度要求，采用改变调整环的位置，即移动、旋转或移动旋转同时进行，以达到装配精度的方法。,固定调整法,选择一个组成环作调整环，作为调整环的零件是按一定尺寸间隔制成的一组零件，装配时根据封闭环超差的大小，从中选出某一尺寸等级适当的零件来进行补偿，从而保证规定的装配精度。通常使用的调整环有垫圈、垫片、轴套等。,误差抵消调整法,在总装或部装时，通过对尺寸链中某些组成环误差的大小和方向的合理配置，达到使加工误差相互抵消或使加工误差对装配精度的影响减小的目的。,特点,应用,特点：组成环可按经济精度制造，但可获得高的装配精度。,但增加了调整装置。,（1）可动调整法和误差抵消调整法应用于小批生产；,（2）固定调整法应用于大批量生产的场合。,装配尺寸链计算方法的选用,不完全互换法,完全互换法,选配法,修配法,调整法,用极值法计算，大批量生产用概率法。,用概率法计算。,用极值法计算。,用极值法计算。,用极值法计算，大批量生产用概率法。,第四节 装配工艺规程的制订,基本原则,1)保证产品的装配质量；,2)缩短装配周期，提高生产率；,3)合理安排装配工序，尽量减少钳工装配的工作量。,4)尽量减少装配成本；,5)装配工艺规程应做到正确、完整、协调、规范。,6)充分利用现有生产条件，尽可能采用国内外先进工艺技术。,7)充分考虑安全生产和防止环境污染问题。,内容、方法、步骤,1研究产品图样及验收技术条件,产品分析,2装配尺寸链分析计算、装配结构工艺性分析,3将产品分解为独立的装配单元,零件：组成机器的基本元件。,合件：若干零件永久连接或连接在某个基准零件上少数几个零件组合。,组件：一个或几个合件和几个零件组合。,部件：一个或几个组件、合件或零件的组合。,机器：即产品，全部装配单元结合而成的整体。,装配组织形式确定,固定式装配,移动式装配,全部的装配工作在一个固定的工作地上进行。,装配过程中装配对象的位置不变，装配所需要,的零部件都汇集在工作地附近。,装配过程在装配对象的连续或间歇的移动中完成,。,各种装配方法的适用范围和应用实例,装配方法,适 用 范 围,应 用 举 例,完全互,换法,适用于零件数较少、批量很大、零件可用经济精度加工时,汽车、拖拉机、中小型柴油机、缝纫机及小型电机的部分部件,不完全互,换法,适用于零件数稍多、批量大、零件加工精度可适当放宽时,机床、仪器仪表中的某些部件,分组法,适用于成批或大量生产中，装配精度很高，零件数很少，又不采用调整装配时,中小型柴油机的活塞与缸套、活塞与活塞销、滚动轴承的内外圈与滚子,修配法,单件小批生产中，装配精度要求高且零件数较多的场合,车床尾座垫板、滚齿机分度蜗轮与工作台装配后精加工齿形,调整法,除必须采用分组法选配的精度配件外，调整法可用于各种装配场合,机床导轨的楔形镶条、滚动轴承调整间隙的间隔套垫圈,装配方法的选择,装配工艺规程确定,装配内容,装配顺序,清洗、刮削、平衡、过盈连接、螺纹连接、,校正、检验、试车、油漆、包装等。,先下后上，先内后外，先难后易，先精密后一般，先重后轻。,装配工艺规程的整理与编写,在单件小批生产时，通常不需要编制装配工艺过程卡片，,而是用装配工艺流程图来代替。装配时，工人按照装配图,和装配工艺流程图进行装配。,成批生产时，通常需要制订部件装配及总装配的装配工艺过程卡片。卡片的每一工序内应简要地说明该工序的工作内容、所需要的设备和工艺装备的名称及编号、时间定额等。,在大批大量生产中，要制订装配工序卡片，详细说明该装配工序的工艺内容，以直接指导工人进行操作,。,除了装配工艺过程卡片及装配工序卡片以外，还应有装配检验卡片及试验卡片，有些产品还应附有测试报告、修正（校正）曲线等。,本章结束谢谢合作,本章习题,11-1 产品的装配精度与零件的加工精度之间有何关系？11-2 采用修配法进行装配时，如何正确选择修配环？11-6 在机器生产过程中，装配过程起什么重要作用？11-8 什么是产品结构的装配工艺性？装配工艺性的好坏体现在哪几个方面？11-11 试对图11-19中所示结构的装配工艺性不合理之处予以改进并说明理由。11-13 如图11-21所示之主轴部件，为保证弹性挡圈能顺利装入，要求保持轴向间隙A,0,为0.050.42m