机械加工工艺规程设计

机械加工工艺规程设计第一节概述、什么是机械加工工艺规程?是规定产品或零部件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件，是一切有关生产人员都应严格执行、 认真贯彻的纪律性文件。工艺规程由一个或若干个顺序排列的工序组成机械加工工艺规程的作用? (2)(3) 料。 (1)工艺规程是指导生产的主要技术条件。工艺规程是生产组织和生产管理工作的依据o 工艺规程是新建或扩建工厂及车间的基本资三、制订工艺规程所需的原始资料？产品的全套装配图和零件工作图产品验收的质量标准产品的生产纲领 毛坯资料 现场生产条件 应尽可能多了解新工艺、新方法四、工艺规程的设计原则?技术要求必须保证 生产纲领要能够满足工艺成本最低 尽量减轻工人劳动强度五、设计工艺规程的步骤？阅读图纸；了解产品、熟悉零件 工艺审查选择毛坯拟定机械加工工艺路线确定设备和相应的工艺装备确定各主要工序的技术要求和检验方法-耀鷺溜瞬量、计算工序尺寸和确定时间定额填写工艺文件第二节工艺路线的制订制订工艺路线考虑的主要问题？ （1）怎样选择定位基准？（2）怎样确定加工方法？（3）怎样安排加工顺序、热处理工序、检验等 其他工序？_、定位基准的选择?粗基准一加工的起始工序中，只能用毛坯上未经 加工的表面作定位基准，则该表面称为粗基准。精基准一利用已加工过的表面做为定位基准。 粗基准的选择 A.保证相互位置要求的原则：为保证不加工 表面与加工表面之间的相互位置关系，应首先 选择不加工表面作粗基准，若零件上有多个不 加工表面，则应选择其中与加工表面相对位置 要求较高的不加工表面为粗基准。B.合理分配加工余量的原则：对于具有较多 加工平面的工件，粗基准选择时，应考虑合理 地分配各表面的加工余量O a 应保证各加工表面有足够的余量应选择毛坯余量最小的表面作为粗基准 b对于某些重要表面，为了尽可能使其加工余 量均匀，应选择该主要毛坯面作粗基准。 C便于装夹工件的原则：为了使定位稳定、可靠，夹具结构简单，操作方便，作为粗基准的表面应不是分型面，应尽可能平整光洁, 且有甩够大商尺守。 D.不得重复使用的原则：同一方向上的粗基准原则上只允许使用一次，因为粗基准本身都是未经加工的表面，精底低，表面粗糙度数值大，在不同工序中重复使用同一尺寸方向上的粗基准，则不能保证被加工面之间 的相互位置精度。 2、精基准的选择 A.基准重合原则：设计基准作为定位基准。 B.基准统一原则：尽可能在多数工序中采用此基 准作为定位基准，称为“基准统一”可以各个工序 中采用的夹具统一，可减少设计和制造夹具的时间 和费用，提高生产率。 C.便于装夹原则：保证工件定位稳定，准确，夹 紧可靠，夹具结构简单操作方便 D.互为基准原则：为了获得均匀的加工余量及较 高的相互位置精度，可采用互为基准，反复加工的 原则 E.自为基准原则：当精加工或光整加工工序要求余量小而均匀时，可选择加工面本身为精基准，以 保证加工质量和提高生产率。粗基准选择案例精基准选择案例4Jj其余a8/T3Q-如0支架:ZI 04032 01 L gpBf/%;1 z31 21M二、怎样确定加工方法?加工方法的选择主要与以下因素有关:(1) 零件上的加工表面的种类(2) 零件的材料及毛坯(3) 零件的结构形式及大小(4) 零件的生产纲领(5) 零件上加工表面的技术要求(6)工厂的现有生产设备当以上条件明确后，要准确选择出加工方法, 必须熟悉一下几个问题：各种加工方法的经济加工精度经济加工精度：是指在正常的加工条件下， （包括完好的机床设备、必要的工艺装备、 标准的工人技术等级、标准的耗用时间和生产费用）所能达到的加工精度和表面质量。加工精度和加工成本的去丢、熟悉各种机床的结构特点及应用特点、了解各种典型表面的加工工艺方案图211外圆面的加工方案外圆的主要加工方案 1、粗车尺寸公差等级低于IT11,表面粗糙 度Ra值大于125um外圆。 2、粗车一半精车 3、粗车一半精车一精车（主要针对半精车后 没有淬火的钢件） 4、粗车一半精车一精车一精细车（主要针对 有色金属） 5、粗车一半精车一磨削（主要针对半精车后 淬火的钢件）拉I北IT7,凡08&0.4ft 拉ITS,尺&01钻H10以下尺50/Ta+(Ra+Ha)+对称加工面(如轴或孔)说明：(a)两个基本公式应用时可根据具体加工条件简化 (b)光整加工主要是降低表面粗糙度值。 加工余量只需要去掉前工序Ra值就行。 (2)查表修正法(3)经验估算法才、工尺寸的猶定（如何正确地确定工序 尺寸及其公差）工序尺寸及其公差的确定，不仅取决于设计 尺寸及加工余量，而且还与工序尺寸的标注 方法以及定位基准的选择和转换有关。因此, 计算工序尺寸时应根据不同情况采用不同的 方法。外圆，内孔和某些平面的加工，其定位基准 与设计基准重合，同一表面需经过多道工序 加工才能达到图纸要求。此时，各工序尺寸 及公差取决于各工序的加工余量及加工精度。计算方法:先确定各工序的基本余量和 各工序加工的经济精度，然后根据设计 尺寸和各工序余量，从后向前推算各工序 基本尺寸，直到毛坯尺寸，再将各工序尺 寸的公差按“单向入体原则”标注。案例：材料45钢，毛坯是热轧棒料，毛坯尺寸：p340.5公差等级 公差 Ra值 工余尺寸及公差: 粗车： 余量2.6IT13. 0.39 12-5 (p31.4-0.390.103.20.039 0.40.013 0.21.00.250.15半精车：1.0IT10 0.10 3.2 (p30.4-0.10半精磨： 0.25IT8 0.039 0.4 cp30.15-0.039精磨：0.15IT6 0.013 0.2(p30-0.013说明: fl)粗车余量一般在表中无法查出， 是通过毛坯余量减去其余工序余量之和 计算出来的。 (2)根据余量，可向前推出各工序尺 寸，各工序尺寸公差按“单向入体原贝 /豎蠶坯公差根据毛坯 瑟勰魏醫及生产厂的具体条第四节工艺尺寸链一、工艺尺寸 链的定义 2.尺寸链 互相联系， 且按_定顺序 排列的封闭的 尺寸图形。2工艺尺寸链在机械加工过程中， 同一个工件的各有关工艺尺寸所组成的尺自然形成的尺寸直接获得的尺寸b) 3尺寸链的特征(1) 封闭性:尺寸链的各尺寸应构成封闭形 式，并且是按照一定顺序首尾相接的。(2) 关联性:尺寸链中的任何一个尺寸变化 都将直接影响其它尺寸的变化。二*工艺尺寸链的组成尺寸链中的每一个尺寸称为尺寸链中的环。 2环的分类:环可分为封闭环和组成环，组 成环又分为增环和减环。 3、封闭环加工过程中最后自然形成的尺 寸，称为封闭环，用Ao表示，一个尺寸链中 只能有一个封闭环。 4、组成可加工过程中直接获得的尺寸称 为组成环，又分为增环和减环。 (!)增北一尺寸链的组成环中，若其它组 成环不变，该环增大时，引起封闭环相应增大, 则该组成环称为增环。用表示。 (2)减坯尺寸链的组成环中，若其它组 成环不变，该环增大时，引起封闭环的相应减 小，则该组成环称为减环。用表示三、增减环的判定方法对于环数较少的尺寸链，可以用增减环的定 义来判别组成环的增减性质O对环数较多的尺寸链，可在尺寸链图上，先 假设封闭环为减环方向，沿减环方向绕尺寸 链回路一圈，顺次给每一个环画出箭头，所 得的即为各组成环的方向。（如图）-_do_十畀6 ”si四、工艺尺寸链的建立工艺尺寸链的孩心问题 找出工艺 尺寸之间的内在联系。 1.封闭环的确定:封闭环不是在加工过程中直接找到的，而是通过其它工序尺寸间接获得的，它随着 零件加工工艺方案的变化而变化必须根据零件的具体加工方案仔细 分析 2.组成环的查找:组成环的基本特点：加工过程中直 接获得。而且对封闭环有影响的工 浄尺寸。一般是指从定位基准面（或测量基准面）到 加工面之间的尺寸查找方法:从构成封闭环的两面开始， 同步地按照工艺过程的顺序，分别向前 查找该表面最近一次加工的尺寸，之后 再进一步向前查找此加工尺寸的工序基 准的最近一次加工时的加工尺寸，如此 继续向前查找，直到两条路线最后得到 的加工尺寸的工序基准重合，（即两者 的工序基准为同一表面）504-36 阳一叫b)虫2_ *的3代-50 - 8.54C)d)e)图3. 32工艺尺寸链建立过程实例 .工序以大端面A定位，车端面D得工序尺寸A1,并车小外圆至B面, 保证尺寸工序2：以端面D定位，精车端面A 得工序尺寸A2,并在镇大孔时车端 面C,使孔深尺寸为A3工序3：以端面D定位，磨大端面A 保证全长尺寸五、尺寸链的极值法计算的基本公式 1.封闭环的基本尺寸（等于所有增环的基本 尺寸之和减去所有减环的基本尺寸之和。即： 2封闭环的中间偏差封闭环的中间偏差等于所有增环的中间偏差之和减去所有减环的中间偏差之和:即 3封闭环的极限尺寸封闭环的最大极限尺寸等于所有增环的最大极限尺寸之和减去所有减环的最小极限尺寸之和封闭环的最小极限尺寸等于所有增环的最小极限尺寸之和减去所有减环的最大极限尺寸之和o 即: 4.封闭环的上、下偏差封闭环的上偏差等于所有增环的上偏差之和减去所有减环的下偏差之和 5.封闭环的公差封闭环的公差等于各组成环的公差之和 6.封闭环的平均尺寸封闭环的平均尺寸等于所有增环的平均尺寸之和减去所有减环的平均尺寸之和O即:六、工艺尺寸链的应用: 1.基准不重合时工序尺寸及公差的确定 (1)测量基准与设计基准不重合时尺寸的换存在“假废品”的问题案例(如图图3. 34测量尺寸的换算 (2)定位基准与设计基准不重合时尺寸的 换算图 3. 35b)L1定位基准与设计基准不重合的尺寸换算2中间工序的工序尺寸换算 （1）从尚需继续加工表面标注的工序尺寸 计算零件加工中，有些加工表面的定位基准是一 些尚需继续加工的表面；当加工这些表面时, 不仅要保证本工序对该加工表面的尺寸要求, 同时还要间接保证从该加工表面标注的工序 尺寸要求。例题:（如图）内孔尺寸中40+0039,键槽深度尺寸为43.3+0.2433絆i门I一-一43 3 带. (力0)(禺)(2)1i _ aTa)b)加工顺序:精镇内孔至（P39.6+0.062铳键槽深至尺寸A1 热处理 磨内孔至p40+0039分析:从加工顺序可以看出：键槽尺寸 43.3+0.2mm是间接保证的，也就是在 完成工序尺寸（P40+0.039后，最后自然 形成的，所以40+0.2mm是封闭环，而 p396+0062和p40+0039及工序尺 寸A1是加工时直接获得的尺寸，为组成 环。 （2）产品中有些零件表面需要进行渗碳和 渗氮处理,而且在精加工后还要保证规定的 渗层深度。必须正确的确定精加工前渗层的 深度尺寸，因此要进行类似的尺寸链换算。例题：衬套零件，孔经（pl45+0.04mm, 精加工后要求渗氮层深度to=03+02该表 面加工顺序为：磨内孑L至pl4476+004渗氮处理精磨孔至pl45+004并保证渗氮层深度 （如图）石=72.5於2|心乜丫胖b)保证渗氨层深度的计算当零件的加工工序和同一方向尺寸都较多，工序中工艺基准和设计基准又不重合，且多次转换工艺基准时，工序尺寸及其公差的换算会很复杂O关健是用图解跟踪法如何直观，简 便地建立工艺尺寸链如何绘制跟踪图 1）画出工件简图（当零件形状为对称时， 可只画出一半）标出与工艺尺寸链有关的设 计尺寸。从有关表面向下引出表面线，代表 不同加工工序中有余量区别的不同加工表面 2）按图左上方规定的符号，按加工的先向顺序依次标出定位基准，工序基准，工序尺寸及加工余量，加工余量的剖面线按“单向 入体”方向标出 3）在下方标出零件图纸要求的尺寸。（定位基准 工序基准 加工表面 工序尺寸 封闭环加工余量图3. 40工艺尺寸链的图解跟踪法该零件的加工顺序： (1)以大端面E定位车小端面A,尺寸为Al, E 面留磨余量0.2mm；车外圆及台阶面C,尺寸 为A2。 (2)以台阶面C定位车内孔端面D,尺寸为A3； 镇孔车内端面B,尺寸为A4。 (3)以小端面A定位磨大端面E,尺寸为A5。确定各工序的工序尺寸及公差。 1确定各封闭环和组成环。工序尺寸都是加工中直接得到的，是组成环，设计要求尺寸一般都可以看成是间接得到的，是封 闭环 2从图纸设计尺寸或加工余量（封闭环）的两端出发，沿零件表面引线同时垂直向 上跟踪，当遇到圆点时就通过继续向上跟 踪，当遇到尺寸箭头时，就沿箭头拐弯， 经过该尺寸线到末端后垂直转弯继续向上跟踪，直至两条跟踪线在加工区内汇合封 闭为止。例如：如图为箱体零件的工 序简图，其中两孔III之 间的中心距L2=1000.01, p=30 , Lx=86, Ly=50o由于两孔是在座标镇床上加工，为了保证满足孔距尺寸对于座标尺寸Lx丄y,应控制多大公差?LxxY列出尺寸链图（如图b）,它由 LZ、Lx、Ly三尺寸组成的封闭 图形。其中辽是加工结束后才获得 的，故是封闭环，Lx、Ly是组成 环。若把Lx、Ly向尺寸线上投影, 就将此平面尺寸链转化为三尺寸组成的线性尺寸链了（如图C） O(b)(c)第五节时间定额和提高生产率的途径 一、时间定额 1、定义：指在一定的生产条件下，规定生 产一件产品或完成一道工序所需消耗的时 间。 2、时间定额的组成 (1)基本时间t基：直接改变生产对象注意：对切削加工来说，基本时间就是切 去金属所消耗的时间，同时不同的加工方 法其计算公式也不同。 (2)辅助时间：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。主要包括：装、卸工件；开动、停止机床；改 变切削用量；测量工件尺寸；退刀等基本时间和辅助时间总和称为操作时间 (3)布置工作地时间：工人照管工作地所消 耗时间(更换刀具；润滑机床；清理切屑；收 拾工具等)(4)休息和生理需要时间：恢复体力和满足 生理需要所消耗的时间 (5)准备和终结时间：生产一批产品的零部 件，进行准备和结束工作所消耗的时间包括熟悉工艺文件、领取毛坯、安装刀具和夹 具、调整机床和刀具；加工完后拆下和归还工 艺装备、发送成品等；二、提咼生产率的工艺途径 1、缩短基本时间 （1）提高切削用量（例如刀具材料的改变）（2）采用复合工步多刀单件加工；单刀多件或多刀多件； 2、减少辅助时间和辅助时间与基本时间重合 3、减少布置工作地时间 4、减少准备和终结时间第六节工艺方案的比较与技术经济分析 生产成本：整个生产过程中所消耗的费用， 称为生产成本，由两部分组成：一部分勾 工艺过程直接有关，称为工艺成本；另一 部分与工艺过程不直接有关。 1.工艺成本的组成及计算。工艺成本由可变费用V和不变费用C两部分 组成部分组成零件加工全年工艺成本S与单件工艺成本Sd 可由下式表示 S=VN+CN零件的年产量V 可变成本 Sd=V+ C不变成本全年工艺成本S与年产量N及单件工 艺成本Sd与年产量的关系图 2.工艺方案的经济性评比。 (1)当需评比的工艺方案均釆用现有设备或其 基本投资相近时，可用工艺成本评比各方案经济 性的优劣。 1)两加工方案中少数工序不同，多数工序相同 时，可通过计算少数不同工序成本Sch与Sch进 行评比。当年产量N为一定时，若SdiSd2/则第二方案 为可选方案，若年产量N为一变量，则可根据上 式作出曲线进行比较。2）两加工方案中，多数工序不同, 少数工序相同时，则以该零件加工 全年工艺成本（S】、S2）进行比较 SNVx+Ci S2=NV2 + C2当年产量N为一定数时，若S!S2z 则选择第二方案；若年产量为变量 时，可根据上式作图比较。 (2)两种工艺方案的基本投资差额较大时，还要考虑基本投资差额的回收 期限。 AK基本投资差额 AS全年工艺成本差额 AQ 由于采用先进设备促使产品上 市快，工厂从产品销售中取得的全年 增收总额