机械加工工艺规程的制订.ppt

第5章 机械加工工艺规程的制订,5.1机械加工工艺过程概述,5.1.1基本概念,生产过程：从原材料或半成品到成品制造出来的各有关劳动过程的总和称为工厂的生产过程。一台产品的生产过程包括的内容有：1）原材料（或半成品、元器件、标准件、工具、工装、设备）的购置、运输、检验、保管；2）生产准备工作：如编制工艺文件，专用工装及设备的设计与制造等；3）毛坯制造；4）零件的机械加工及热处理；5）产品装配与调试、性能试验以及产品的包装、发运等工作。,1.生产过程,5.1机械加工工艺过程概述,5.1.1基本概念,3.机械加工工艺过程,零件依次通过的全部加工过程也可称为工艺路线或工艺流程，它表明先做什么后做什么的工作顺序。,在生产过程中凡直接改变生产对象的尺寸、形状、性能(包括物理性能、化学性能、机械性能等)以及相对位置关系的过程。,采用机械加工方法，直接改变毛坯形状、尺寸、相对位置和性质等，使其转变为成品的过程（以下简称工艺过程）。,2.工艺过程,4.工艺路线,5.工艺规程,以工艺文件的形式确定下来的机械加工工艺过程称为机械加工工艺规程。,5.1机械加工工艺过程概述,5.1.1基本概念,6.生产纲领,某种产品（或零件）的年产量称为该产品（或零件）的生产纲领。,N=Qn(1+)(1+)或N=Qn(1+),N零件的生产纲领（件）,Q 产品的年产量（台）,n 每台产品中该零件的数量（件/台）,备品率（%）,废品率（%）,5.1机械加工工艺过程概述,5.1.1基本概念,6.生产类型,（1）单件生产,（2）成批生产,（3）大量生产,生产中单个地生产不同结构和尺寸的产品，很少重复或不重复，这种生产称为单件生产。,一年中分批轮流地制造几种不同的产品，每种产品有一定的数量，工作地点的加工对象周期性重复出现，称为成批生产。,同一产品的生产数量很大，大多数工作地点重复地进行某一道工序的加工称为大量生产。,生产类型是指生产单位（企业、车间、工段、班组工作地）生产专业化程度的分类。一般分三种生产类型。,5.1机械加工工艺过程概述,5.1.1基本概念,6.生产类型,小批生产的工艺特点接近单件生产，常将两者合称为单件小批生产。大批生产的工艺特点接近大量生产，常合称为大批大量生产。,5.1机械加工工艺过程概述,5.1.2机械加工工艺规程,1.机械加工工艺过程的组成,机械加工工艺过程是由一个或者若干个顺序排列的工序组成的。每一个工序又可以分为若干个安装、工位、工步和走刀。,工序是指一个（或一组）工人，在一个工作地点对同一个（或同时对几个）工件所连续完成的那一部分工艺过程。划分工序的依据是“三不变，一连续”。工人（操作者）、工作地点（机床）和工件（加工对象）三个要素中任一要素的变更即构成新的工序：连续是指工序内对一个工件的加工内容必须连续完成，否则即构成另一工序。,（1）工序,5.1机械加工工艺过程概述,5.1.2机械加工工艺规程,1.机械加工工艺过程的组成,（1）工序,对同一个零件，同样的加工内容可以有不同的工序安排,5.1机械加工工艺过程概述,5.1.2机械加工工艺规程,1.机械加工工艺过程的组成,（2）安装,在同一个工序中，工件每定位和夹紧一次所完成的那部分加工称为一个安装。在一个工序中，工件可能只需要安装一次，也可能需要安装几次。,5.1机械加工工艺过程概述,5.1.2机械加工工艺规程,1.机械加工工艺过程的组成,（3）工位,在工件的一次安装中，通过分度(或移位)装置，使工件相对于机床床身变换加工位置，我们把每一个加工位置上所完成的工艺过程称为工位。在一个安装中，可能只有一个工位，也可能需要有几个工位。,如果一个工序只有一个安装，并且该安装中只有一个工位，则工序的内容就是安装的内容，同时也就是工位的内容。,5.1机械加工工艺过程概述,5.1.2机械加工工艺规程,1.机械加工工艺过程的组成,（4）工步,在一个工位中，加工表面、切削刀具、切削速度和进给量都不变的情况下所完成的加工，称为一个工步。如果有几把刀具同时参与切削，该工序称为复合工步。,5.1机械加工工艺过程概述,5.1.2机械加工工艺规程,1.机械加工工艺过程的组成,（5）走刀,在一个工步内，若被加工表面要切去的金属层很厚，需要几次切削，则每进行一次切削所完成的那部分工艺过程称为一次走刀。一个工步可包括一次或几次走刀。,5.1机械加工工艺过程概述,5.1.2机械加工工艺规程,2.机械加工工艺规程的作用,（1）机械加工工艺规程是组织车间生产的主要技术文件（2）机械加工工艺规程是生产准备和计划调度的主要依据（3）机械加工工艺规程是新建或改扩建工厂、车间的基本技术文件,3.机械加工工艺规程的内容及格式,零件的机械加工工艺规程包括的内容有：加工的工艺路线，各工序工步的加工内容，操作方法及要求，所采用的机床和刀夹量具，零件的检验项目及方法，切削用量及工时定额等。,5.1机械加工工艺过程概述,5.1.2机械加工工艺规程,3.机械加工工艺规程的内容及格式,机械加工工艺规程（工艺文件）主要有三种基本形式：机械加工工艺过程卡机械加工工艺卡机械加工工序卡,5.1机械加工工艺过程概述,5.1.2机械加工工艺规程,3.机械加工工艺规程的内容及格式,（1）工艺过程卡片,5.1机械加工工艺过程概述,5.1.2机械加工工艺规程,3.机械加工工艺规程的内容及格式,（2）工艺卡片,5.1机械加工工艺过程概述,5.1.2机械加工工艺规程,3.机械加工工艺规程的内容及格式,（3）工序卡片,5.1机械加工工艺过程概述,5.1.2机械加工工艺规程,4.机械加工工艺规程的设计原则,1）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）在保证加工质量的基础上，应使工艺过程有较高的生产效率和较低的成本。3）应充分考虑和利用现有生产条件，尽可能做到平衡生产。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，力争减少材料和能源消耗，并应符合环境保护要求。,5.1机械加工工艺过程概述,5.1.2机械加工工艺规程,5.机械加工工艺规程的原始资料,1）产品的全套装配图及零件图。2）产品验收质量标准。3）产品的生产纲领及生产类型。4）本厂（车间）的生产条件。应全面了解工厂设备的种类、规格和精度状况，工人的技术水平，现有的刀、夹、量具规格，以及专用设备、工艺装备的设计制造能力 等等。5）各种有关手册、标准等技术资料。6）国内外先进工艺及生产技术的发展与应用情况。,5.1机械加工工艺过程概述,5.1.2机械加工工艺规程,6.机械加工工艺规程的设计步骤和内容,1.分析零件工作图和产品2.工艺审查3.确定毛坯的种类及制造方法 4.拟定机械加工工艺路线5.确定各工序所需的机床和工艺装备6.确定各工序的加工余量，计算工序尺寸和公差。7.确定切削用量。8.确定各工序工时定额。9.评价工艺路线 10.填写或打印工艺文件。,5.2零件的结构工艺性分析及毛坯的选择,5.2.1零件的结构工艺性分析,1.零件的结构工艺性,零件的结构工艺性是指所设计的零件在满足使用要求的前提下，制造的可行性和经济性。,2.零件机械加工结构工艺性的分析,（1）零件结构必须符合标准规定（2）合理标注零件的尺寸、公差和表面粗糙度合理标注尺寸应从以下几个方面考虑：1）按加工顺序标注尺寸，避免多尺寸同时保证。2）尽可能由定位基准或工序基准标注尺寸，避免基准不重合误差。3）零件上的尺寸公差、形位公差和表面粗糙度的标注。应根据零件的功能，经济合理地决定。过高的要求会增加制造难度，过低的要求会影响工作性能。（3）有便于安装的定位基准和夹紧表面（4）保证刀具正常工作和能以较高的生产率加工。,5.2零件的结构工艺性分析及毛坯的选择,5.2.1零件的结构工艺性分析,3.零件的结构工艺性分析实例,5.2零件的结构工艺性分析及毛坯的选择,5.2.1零件的结构工艺性分析,3.零件的结构工艺性分析实例,5.2零件的结构工艺性分析及毛坯的选择,5.2.1零件的结构工艺性分析,3.零件的结构工艺性分析实例,5.2零件的结构工艺性分析及毛坯的选择,5.2.1零件的结构工艺性分析,3.零件的结构工艺性分析实例,5.2零件的结构工艺性分析及毛坯的选择,5.2.2毛坯的选择,1.毛坯的种类,（1）机械零件常用毛坯种类铸件、锻件、型材、焊接件、冲压件以及粉末冶金件和工程塑料件等。,零件的材料及其机械性能零件的结构形状和外形尺寸 生产类型 毛坯车间的生产条件 利用新工艺、新技术、新材料的可能性,（2）选用时应考虑下列因素：,5.2零件的结构工艺性分析及毛坯的选择,5.2.2毛坯的选择,2.确定毛坯的形状,从减少机械加工工作量和节约金属材料，毛坯应尽可能接近零件形状。最终确定的毛坯形状除取决于零件形状、各加工表面总余量和毛坯种类外，还应考虑：1）是否需要制出工艺凸台以利于工件的装夹；2）是一个零件制成一个毛坯还是多个零件合制成一个毛坯；3）哪些表面不要求制出（如孔、槽、凹坑等）；4）铸件分型面、拔模斜度及铸造圆角；锻件敷料、分模面、模锻斜度及圆角半径等。,5.2零件的结构工艺性分析及毛坯的选择,5.2.2毛坯的选择,2.确定毛坯的形状,3.绘制毛坯-零件综合图,毛坯-零件综合图用来反映确定的毛坯的结构特征及各项技术条件。,5.3机械加工工艺路线制订,5.3.1 定位基准的选择,1.基准的概念,基准是用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的那些点、线、面。设计时零件尺寸的标注、制造时工件的定位、检查时尺寸的测量以及装配时零、部件的装配位置等都要用到基准的概念。从设计和工艺两个方面看，可把基准分为两大类，即设计基准和工艺基准。,设计基准,5.3机械加工工艺路线制订,5.3.1 定位基准的选择,1.基准的概念,（1）设计基准,设计图样上标注设计尺寸所采用的基准称为设计基准。,5.3机械加工工艺路线制订,5.3.1 定位基准的选择,1.基准的概念,1)工序基准2)定位基准3)测量基准4)装配基准,（2）工艺基准,零件在加工和装配过程中所采用的基准，称为工艺基准。,5.3机械加工工艺路线制订,5.3.1 定位基准的选择,1.基准的概念,（2）工艺基准,1）工序基准 工序基准是在工序图上用以确定该工序所加工表面加工后的尺寸、形状、位置的基准。它是某一工序所要达到的加工尺寸(即工序尺寸)的起点。,5.3机械加工工艺路线制订,5.3.1 定位基准的选择,1.基准的概念,（2）工艺基准,2）定位基准 工件在装夹过程中用作定位的基准叫定位基准。,5.3机械加工工艺路线制订,5.3.1 定位基准的选择,1.基准的概念,3)测量基准工件在加工中或加工后，测量尺寸和形位误差时所依据的基准，称为测量基准。,（2）工艺基准,5.3机械加工工艺路线制订,5.3.1 定位基准的选择,（2）工艺基准,4)装配基准在装配时用来确定零件或部件在产品中相对位置所依据的基准，称为装配基准。,1）作为基准的点、线、面在工件上不一定能具体找到，而是由某些具体表面来体现，这些表面叫基面。因此，选择定位基准就是选择恰当的定位基面。2）除了尺寸关系的基准问题外，表面角度位置精度(平行度，垂直度等)的关系，也同样具有基准关系。,基准分析注意事项：,1.基准的概念,5.3机械加工工艺路线制订,5.3.1 定位基准的选择,2.定位基准的选择,在最初的工序中只能选择未经加工的毛坯表面（即铸造、锻造或轧制等表面）作为定位基准，这种基准称为粗基准。,粗基准,精基准,辅助基准,使用已加工过的表面作定位基准称为精基准。另外，有时为了满足工艺需要在工件上专门设计的定位面，称为辅助基准。,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。,5.3机械加工工艺路线制订,5.3.1 定位基准的选择,2.定位基准的选择,1）若工件必须首先保证某重要表面的加工余量均匀，则应选该表面为粗基准。,（1）粗基准的选择,2）在没有要求保证重要表面加工余量均匀的情况下，若零件上每个表面都要加工，则应以加工余量最小的表面作为粗基准。这样，可使这个表面在加工中不致因加工余量不足，造成加工后仍留有部分毛面，致使工件报废。,3）在没有要求保证重要表面加工余量均匀的情况下，若零件有的表面不需要加工时，则应以不加工表面中与加工表面的位置精度要求较高的表面为粗基准。若既需保证某重要表面加工余量均匀，又要求保证不加工表面与加工表面的位置精度，则仍按本原则处理。,5.3机械加工工艺路线制订,5.3.1 定位基准的选择,2.定位基准的选择,4）选作粗基准的表面，应尽可能平整和光洁，不能有飞边、浇口、冒口及其它缺陷，以便定位准确，装夹可靠。5）粗基准在同一尺寸方向上通常只允许使用一次，否则定位误差太大。但是，当毛坯是精密铸件或精密锻件时，毛坯质量高，而工件加工精度要求又不高时，可以重复使用某一粗基准。,（1）粗基准的选择,5.3机械加工工艺路线制订,5.3.1 定位基准的选择,2.定位基准的选择,（1）粗基准的选择,5.3机械加工工艺路线制订,5.3.1 定位基准的选择,2.定位基准的选择,（1）粗基准的选择,5.3机械加工工艺路线制订,5.3.1 定位基准的选择,2.定位基准的选择,（2）精基准的选择,1）基准重合原则选用被加工面设计基准作为精基准,2)“基准统一”原则,5.3机械加工工艺路线制订,5.3.1 定位基准的选择,2.定位基准的选择,（2）精基准的选择,2)“基准统一”原则,当工件以某一组精基准定位可以较方便的加工其它各表面时，应尽可能在多数工序中采用该组精基准定位。,箱体零件用一个较大的平面和两个距离较远的孔作精基准（没有孔时用大平面及两个与大平面垂直的边作精基准，或者专门加工出两个工艺孔）；轴类零件用两个顶尖孔作精基准；圆盘类零件（如齿轮等）用其端面和内孔作精基准。,5.3机械加工工艺路线制订,5.3.1 定位基准的选择,2.定位基准的选择,（2）精基准的选择,2)“基准统一”原则,箱体零件用一个较大的平面和两个距离较远的孔作精基准（没有孔时用大平面及两个与大平面垂直的边作精基准，或者专门加工出两个工艺孔）；,5.3机械加工工艺路线制订,5.3.1 定位基准的选择,2.定位基准的选择,（2）精基准的选择,2)“基准统一”原则,轴类零件用两个顶尖孔作精基准；圆盘类零件（如齿轮等）用其端面和内孔作精基准。,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。,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。,5.3机械加工工艺路线制订,5.3.1 定位基准的选择,2.定位基准的选择,（2）精基准的选择,2)“基准统一”原则,箱体零件用一个较大的平面和两个距离较远的孔作精基准（没有孔时用大平面及两个与大平面垂直的边作精基准，或者专门加工出两个工艺孔）；轴类零件用两个顶尖孔作精基准；圆盘类零件（如齿轮等）用其端面和内孔作精基准。,5.3机械加工工艺路线制订,5.3.1 定位基准的选择,2.定位基准的选择,（2）精基准的选择,3)“自为基准”原则,当精加工或光整加工工序要求余量尽量小而均匀时，应选择加工表面本身作为精基准。,以加工表面本身为精基准,以齿形表面定位磨内孔,5.3机械加工工艺路线制订,5.3.1 定位基准的选择,2.定位基准的选择,（2）精基准的选择,4)“互为基准”原则,当两个加工面相互位置精度要求较高时，以两个需加工的表面相互作为基准反复加工以获得均匀的加工余量和较高的位置精度。,5)精基准应保证定位准确可靠，装夹方便。,5.3机械加工工艺路线制订,5.3.2 零件表面加工方法的选择,1.加工经济精度,加工经济精度是指在正常的加工条件下（使用符合质量标准的设备、工艺装备和标准技术等级的工人、合理的工时定额）所能达到的加工精度和表面粗糙度。经济精度随年代增长和技术进步而不断提高,加工误差与加工成本的关系 加工精度与年代的关系,5.3机械加工工艺路线制订,5.3.2 零件表面加工方法的选择,1.加工经济精度,各种外圆加工方法的加工经济精度和表面粗糙度,5.3机械加工工艺路线制订,5.3.2 零件表面加工方法的选择,1.加工经济精度,各种孔加工方法的加工经济精度和表面粗糙度,5.3机械加工工艺路线制订,5.3.2 零件表面加工方法的选择,1.加工经济精度,各种平面加工方法的加工经济精度和表面粗糙度,5.3机械加工工艺路线制订,5.3.2 零件表面加工方法的选择,1.加工经济精度,各种机床加工的形位精度(括号内的数字是新机床的精度标准),5.3机械加工工艺路线制订,5.3.2 零件表面加工方法的选择,1.加工经济精度,各种机床加工的形位精度(括号内的数字是新机床的精度标准),5.3机械加工工艺路线制订,5.3.2 零件表面加工方法的选择,1.加工经济精度,各种机床加工的形位精度(括号内的数字是新机床的精度标准),5.3机械加工工艺路线制订,5.3.2 零件表面加工方法的选择,2.加工方法的选择,在分析研究零件图的基础上，选择各表面的加工方法时，一般先选择零件上精度要求最高的表面加工方法，这通常是指该表面的最终加工方法。主要应考虑以下问题：,（1）加工表面的精度和粗糙度要求（2）零件的材料和热处理要求（3）零件的生产类型（4）本厂现有技术水平、生产条件等,研 磨IT5Ra 0.0080.32,超 精 加 工IT5Ra 0.010.32,砂 带 磨IT5Ra 0.010.16,精 密 磨 削IT5Ra 0.0080.08,抛 光Ra 0.0081.25,金 刚 石 车IT56Ra 0.021.25,滚 压IT67Ra 0.161.25,精 磨IT67Ra 0.161.25,精 车IT78Ra1.2 55,粗 磨IT89Ra 1.2510,半 精 车IT1011Ra 2.512.5,粗 车IT1213Ra 1080,5.3机械加工工艺路线制订,5.3.2 零件表面加工方法的选择,3.典型表面的加工路线,（1）外圆表面的加工路线,5.3机械加工工艺路线制订,5.3.2 零件表面加工方法的选择,3.典型表面的加工路线,（2）孔的加工路线,抛 光Ra0.0081.25,研 磨IT56Ra0.0080.63,精 密 磨IT56Ra 0.040.32,半 精 铣IT811Ra 2.510,精 铣IT68Ra 0.635,高 速 精 铣IT67Ra 0.161.25,导 轨 磨IT6Ra0.161.25,精 磨IT68Ra 0.161.25,宽 刀 精 刨IT6Ra 0.161.25,粗 磨IT810Ra 1.2510,精 刨IT68Ra 0.635,半 精 刨IT811Ra 2.510,半 精 车IT811Ra 2.510,粗 铣IT1113Ra 520,粗 刨IT1113Ra 520,砂 带 磨IT56Ra0.010.32,金 刚 石 车IT6Ra0.021.25,刮 研Ra 0.041.25,精 车IT68Ra 1.255,粗 车IT1213Ra 1080,精 拉IT69Ra 0.322.5,粗 拉IT1011Ra 520,5.3机械加工工艺路线制订,5.3.2 零件表面加工方法的选择,3.典型表面的加工路线,（3）平面的加工路线,5.3机械加工工艺路线制订,5.3.3 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，为精加工作好准备精加工阶段使加工面精度和表面粗糙度达到要求荒加工阶段对精度和表面粗糙度较低的毛坯表面可以在粗加工之前进行荒加工光整加工阶段对于特别精密的零件，安排此阶段,有利于保证零件的加工精度；零件表面的精加工安排在最后，可防止或减少表面损伤。有利于设备的合理使用和精密机床的精度保持；有利于合理安排热处理、检验工序；可及早发现毛坯缺陷，及时修补或报废，以减少损失。,（1）加工阶段的分类,（2）划分加工阶段的意义,5.3机械加工工艺路线制订,5.3.4 机械加工顺序的安排,1.机械加工表面顺序的安排,（1）先基准后其他先加工基准面，再加工其他表面（2）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（3）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（4）先粗后精,5.3机械加工工艺路线制订,5.3.4 机械加工顺序的安排,2.热处理和表面处理工序的安排,（1）为了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。（2）为了消除内应力而进行的热处理工序（如退火、人工时效），最好安排在粗加工之后，精加工之前进行；有时也可安排在切削加工之前进行。（3）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。其中渗氮淬火一般安排在切削加工后，磨削加工前进行。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。（4）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。,5.3机械加工工艺路线制订,5.3.4 机械加工顺序的安排,3.辅助工序的安排,1)重要工序的加工前后；2)不同加工阶段的前后，如粗加工结束、精加工前；精加工后，精密加工前；3)工件从一个车间转到另一个车间前后；4)零件的全部加工结束后。此外，对于某些零件需要特殊检验，如X射线检查、超声波探伤检查，应安排在工艺过程的开始。用于表面质量检验的磁力探伤荧光检验，安排在精加工前后。密封性检验、平衡和重量检验等，通常安排在工艺过程的最后阶段。零件切削加工结束以后，若有合装加工在合装前应先安排去毛刺工序。进入装配前应安排清洗工序。,5.3机械加工工艺路线制订,5.3.5 工序集中与分散,1.工序集中,工序数少而各工序的加工内容多，称之为工序集中。,工序集中的特点（1）在一次安装中可加工出多个表面，不但减少了安装次数，而且易于保证这些表面之间的位置精度；（2）有利于采用高效的专用机床和工艺装备；（3）所用机器设备的数量少，生产线的占地面积小，使用的工人也少，易于管理；（4）机床结构通常较为复杂，调整和维修比较困难。,5.3机械加工工艺路线制订,5.3.5 工序集中与分散,2.工序分散,工序数多而各工序的加工内容少，称之为工序分散。,工序分散的特点（1）使用的设备较为简单，易于调整和维护；（2）有利于选择合理的切削用量；（3）使用的设备数量多，占地面积较大，使用的工人数量也多。,5.3机械加工工艺路线制订,5.3.6 加工设备及工装的选择,1.机床的选择,（1）机床的加工范围应与零件的外廓尺寸相适应；机床的主要规格尺寸应与加工工件的外形轮廓尺寸相适应，即小工件应选小的机床，即大工件应选大的机床，做到设备合理使用。（2）机床的精度应与工序加工要求的精度相适应；机床的精度应与要求的加工精度相适应。对于高精度的工件，在缺乏精密设备时，可以通过设备改装，以粗干精。（3）机床的生产率应与零件的生产类型相适应。（4）机床的选择应结合现场的实际情况。（5）合理选用数控机床。,5.3机械加工工艺路线制订,5.3.6 加工设备及工装的选择,2.工艺装备的选择,（1）夹具的选择在单件小批生产中，应尽量选用通用夹具和组合夹具。在大批大量生产中，则应根据工序加工要求设计制造专用夹具。在数控机床、加工中心上可选用组合夹具。（2）刀具的选择刀具的选择主要取决于工序所采用的加工方法、加工表面的尺寸、工件材料、所要求的精度和表面粗糙度、生产率及经济性等，在选择时一般应尽可能采用标准刀具，必要时可采用高生产率的复合刀具和其它一些专用刀具。（3）量具的选择量具的选择主要是根据生产类型和要求检验的精度。在单件小批生产中，应尽量采用通用量具量仪，而在大批大量生产中则应采用各种量规和高效率的检验仪器和检验夹具等。,5.4 加工余量、工序尺寸及其公差的确定,5.4.1 各工序的加工余量确定,1.基本概念,在切削加工过程中，为了使零件得到所要求的形状、尺寸和表面质量，必须从毛坯表面上切除的金属层厚度称为机械加工余量,（1）总加工余量,（2）总加工余量,从毛坯表面切去全部多余的金属层厚度，此金属层厚度即为总加工余量。即毛坯尺寸与零件图的设计尺寸之差。,完成某一工序所切除的金属层厚度。即工件在某一工序前后尺寸之差。,工序加工余量有下面两种情况：（1）在平面上，加工余量为非对称的单边余量。（2）在回转表面（外圆及孔）上，加工余量为对称余量。,5.4 加工余量、工序尺寸及其公差的确定,5.4.1 各工序的加工余量确定,1.基本概念,5.4 加工余量、工序尺寸及其公差的确定,5.4.1 各工序的加工余量确定,2.加工余量的确定,外表面,Zba-b,内表面,Zbb-a,轴,2Zbda-db,孔,2Zbdb-da,非对称的单边余量,回转体表面(外圆和孔)上的加工余量为对称的双边余量,5.4 加工余量、工序尺寸及其公差的确定,5.4.1 各工序的加工余量确定,2.加工余量的确定,加工余量及其公差,加工余量有：基本（或公称）加工余量最大加工余量最小加工余量,基本加工余量=前工序基本尺寸一本工序基本尺寸；最小加工余量=前工序最小尺寸一本工序最大尺寸；最大加工余量=前工序最大尺寸一本工序最小尺寸；工序余量公差=前工序尺寸公差本工序尺寸公差。,被包容面（轴）,通常情况下，余量是指基本加工余量（公称加工余量）而言,5.4 加工余量、工序尺寸及其公差的确定,5.4.1 各工序的加工余量确定,2.加工余量的确定,最小余量构成,采用浮动镗刀块镗孔（不能矫正孔的轴线歪斜和位置偏差）,式中 Ry上一工序表面粗糙度；Ha上一工序表面缺陷层；ea 上一工序形位误差；b本工序装夹误差。,式中 Ry上一工序表面粗糙度；Ha上一工序表面缺陷层；ea 上一工序形位误差；b本工序装夹误差。,5.4 加工余量、工序尺寸及其公差的确定,5.4.1 各工序的加工余量确定,2.加工余量的确定,最小余量构成,采用浮动镗刀块镗孔（不能矫正孔的轴线歪斜和位置偏差）,5.4 加工余量、工序尺寸及其公差的确定,5.4.1 各工序的加工余量确定,2.加工余量的确定,在加工过程中，实际切去的余量大小是变化的。因此，加工余量又分为公称加工余量Z、最大加工余量Zmax和最小加工余量Zmin。最小加工余量，就是保证该工序加工表面的精度和表面质量所需切除的金属层的最小深度。,最小加工余量Zmin：Zmin=aminbmax最大加工余量Zmax：Zmax=amaxbmin加工余量变化的公差则为TZ=ZmaxZmin=amaxaminbmaxbmin=TaTb式中 TZ 加工余量的公差；Ta、Tb 分别为上工序、本工序加工尺寸的公差。,5.4 加工余量、工序尺寸及其公差的确定,5.4.1 各工序的加工余量确定,2.加工余量的确定,对于某工序加工尺寸(工序尺寸)的公差，一般按“入体原则”标注，（1）对被包容面(轴)，最大加工尺寸就是基本尺寸，取上偏差为零；（2）对包容面(孔)，最小加工尺寸就是基本尺寸，取下偏差为零。,在图中，本工序的最大加工尺寸为基本尺寸b，因此公称余量Zb为 Zb=amaxbmax=ZminTa即本工序的公称余量为本工序的最小余量与上工序的加工尺寸公差之和。,孔距和毛坯尺寸公差带常取对称公差带标注,Zb,Zmin,Ta,5.4 加工余量、工序尺寸及其公差的确定,5.4.1 各工序的加工余量确定,3.确定加工余量的方法,（1）计算法 应用上述公式进行相应的余量计算，能确定最合理的加工余量，节省金属，但必须有可靠的实验数据资料，否则较难进行，目前应用很少，有时在大批量生产中应用。（2）经验估算法 此法是根据经验确定加工余量的方法。为了防止工序余量不够而产生废品，所估余量一般偏大，所以此法常用于单件小批生产、对毛坯总余量必须保证切除毛坯制造时的缺陷；如铸造毛坯时有氧化层、脱碳层、高低不平、气孔和裂纹的深度等。铸铁毛坯顶面缺陷为16mm,底面和侧面为12mm；铸钢件缺陷比铸铁件深12mm；碳钢锻件缺陷为0.51mm。其次是机械加工和热处理时所造成的误差。在估算余量时，必须考虑上述因素。,5.4 加工余量、工序尺寸及其公差的确定,5.4.1 各工序的加工余量确定,4.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。,5.4 加工余量、工序尺寸及其公差的确定,5.4.2 工序尺寸及其公差的确定,1.尺寸链,在机械加工过程中，每道工序所应保证的尺寸叫工序尺寸，其公差即工序尺寸公差。,（1）尺寸链基本概念,互相联系、并按一定顺序排列成封闭图形的尺寸组合，称为尺寸链。,（2）尺寸链的种类,由单个零件在工艺过程中的有关尺寸所组成的尺寸链称为工艺尺寸链，在机器的设计和装配的过程中，由有关的零(部)件上的有关尺寸所组成的尺寸链，称为装配尺寸链。,按应用范围分,按尺寸链各环的几何特征分,长度尺寸链尺寸链中各环均为长度量。角度尺寸链尺寸链中各环均为角度量。由于平行度和垂直度分别相当于0和90，因此角度尺寸链包括了平行度和垂直度的尺寸链。,按各组成环所在的空间位置分：线性尺寸链 和 平面尺寸链,5.4 加工余量、工序尺寸及其公差的确定,5.4.2 工序尺寸及其公差的确定,1.尺寸链,尺寸链特点：封闭性关联性,（3）尺寸链的特点,5.4 加工余量、工序尺寸及其公差的确定,5.4.2 工序尺寸及其公差的确定,1.尺寸链,（4）尺寸链的组成,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）,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,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,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,5.4 加工余量、工序尺寸及其公差的确定,5.4.2 工序尺寸及其公差的确定,1.尺寸链,（5）判别尺寸链的增减环,可在绘制尺寸链图时，用首尾相接的单向箭头顺序表示各环。方法为从封闭环开始任意规定一个方向，然后沿此方向，绕尺寸链依次给各组成环画出箭头。凡是与封闭环箭头方向相反者为增环，相同者为减环。,判别增减环,5.4 加工余量、工序尺寸及其公差的确定,5.4.2 工序尺寸及其公差的确定,1.尺寸链,图示尺寸链中，尺寸A0是加工过程间接保证的，因而是尺寸链的封闭环；尺寸A1和A2是在加工中直接获得的，因而是尺寸链的组成环。其中，A1为增环，A2为减环。,（5）判别尺寸链的增减环,5.4 加工余量、工序尺寸及其公差的确定,5.4.2 工序尺寸及其公差的确定,1.尺寸链,（6）尺寸链极值计算方法,尺寸链的计算可以用极值法（极大极小法）或概率法（统计法），目前生产中一般采用极值法，概率法主要用于生产批量大的自动化及半自动化生产，以及环数较多的装配过程。,封闭环基本尺寸计算公式,尺寸链封闭环的基本尺寸，等于各增环的基本尺寸之和减去各减环基本尺寸之和。,封闭环极限尺寸计算公式,封闭环极限尺寸计算公式,封闭环的最大值等于所有增环的最大值之和减去所有减环的最小值之和；封闭环的最小值等于所有增环的最小值之和减去所有减环的最大值之和。,封闭环基本尺寸计算公式,封闭环的基本尺寸，等于各增环的基本尺寸之和减去各减环基本尺寸之和。,5.4 加工余量、工序尺寸及其公差的确定,5.4.2 工序尺寸及其公差的确定,1.尺寸链,（6）尺寸链极值计算方法,封闭环上下偏差计算公式,5.4 加工余量、工序尺寸及其公差的确定,5.4.2 工序尺寸及其公差的确定,1.尺寸链,（6）尺寸链极值计算方法,封闭环的上偏差等于增环上偏差之和减去减环下偏差之和。封闭环的下偏差等于增环下偏差之和减去减环上偏差之和。,公差计算公式,封闭环公差等于各组成环公差之和。,封闭环公差与各组成环公差之间的关系,5.4 加工余量、工序尺寸及其公差的确定,5.4.2 工序尺寸及其公差的确定,1.尺寸链,（7）尺寸链概率计算方法,在组成环公差不变时，由概率法计算出的封闭环公差要小于极值法计算的结果,正计算 求解封闭环 验证设计的正确性以及审核图纸,反计算 求各组成环公差 封闭环的公差值合理地分配 给各组成环 产品设计、装配和加工,中间计算 已知封闭环的尺寸及公差和部分组成环的尺寸及公差，求某一组成环的公差。各种尺寸链计算,尺寸链的计算形式,加工方法的经济精度确定,0.1,0.5,2.4,5,100,100-0.1=99.9,99.9-0.5=99.4,99.4-2.4=97,97-5=92,7,8,10,12,+2-1,Ra 0.8,Ra 1.6,Ra 3.2,Ra 6.3,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，孔的设计要求为：,5.4 加工余量、工序尺寸及其公差的确定,(1)简单工序尺寸及其公差的确定,5.4.2 工序尺寸及其公差的确定,2.工序尺寸及其公差的确定,5.4 加工余量、工序尺寸及其公差的确定,(2)基准不重合时的尺寸换算,5.4.2 工序尺寸及其公差的确定,2.工序尺寸及其公差的确定,例：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A2。,A,5.4 加工余量、工序尺寸及其公差的确定,(2)基准不重合时的尺寸换算,5.4.2 工序尺寸及其公差的确定,2.工序尺寸及其公差的确定,（1）画出尺寸链如图b）所示；,（2）判断封闭环和组成环及其增减性；封闭环是A0；组成环是A1和A2，其中A1是增环、A2是减环,A,5.4 加工余量、工序尺寸及其公差的确定,(2)基准不重合时的尺寸换算,5.4.2 工序尺寸及其公差的确定,2.工序尺寸及其公差的确定,（3）根据极值法计算,A0=A1-A2 A2=A1-A0=60-25=35,EI(A2)=0-0.25=-0.25,+0.25=0-EI(A2),0=-0.1-ES(A2),ES(A2)=-0.1,5.4 加工余量、工序尺寸及其公差的确定,(2)基准不重合时的尺寸换算,5.4.2 工序尺寸及其公差的确定,2.工序尺寸及其公差的确定,极值法竖式计算,增环：上、下偏差照抄；减环：上、下偏差对调变号减环的基本尺寸前冠以负号三列的数值作代数和，得到封闭环的基本尺寸、上偏差及下偏差。,EI(A2)=-0.25,ES(A2)=-0.1,A2=35,5.4 加工余量、工序尺寸及其公差的确定,(3）工序尺寸余量的工序尺寸链,5.4.2 工序尺寸及其公差的确定,2.工序尺寸及其公差的确定,例5-2：如图5-31a所示为某小轴工件轴向尺寸的加工工艺过程。其加工工序为:工序，粗车小端外圆、肩面及端面，直接获得尺寸A1 和A2 工序，车大端外圆及端面，直接得尺寸A3 工序，精车小端外圆、肩面及端面，直接得尺寸人A4 和A5 试检查轴向余量。,5.4 加工余量、工序尺寸及其公差的确定,(3）工序尺寸余量的工序尺寸链,5.4.2 工序尺寸及其公差的确定,2.工序尺寸及其公差的确定,Z3、Z4、Z5为封闭环,Z3=，Z3max=1.6，Z3min=1.2,Z4=0.50.1Z4max=0.6 Z4min=0.4,Z5=Z5max=1 Z5min=-0.1为负不合适,5.4 加工余量、工序尺寸及其公差的确定,(3）工序尺寸余量的工序尺寸链,5.4.2 工序尺寸及其公差的确定,2.工序尺寸及其公差的确定,从计算结果检查余