《机械加工工艺规程与工序设计》课件.ppt

第六章 机械加工工艺规程设计,了解制订机械加工工艺规程的步骤和方法；掌握机械加工工艺过程设计中的主要问题，包括定位基准的选择，加工路线的拟订，工序尺寸及公差的确定等；了解计算机辅助工艺过程设计（CAPP）原理和工艺过程的经济性分析；,本章学习要求：,6.1.1 生产过程与工艺过程,生产过程的概念产品制造时，将原材料转变为产品的所有劳动过程生产过程包括：生产技术准备过程毛坯的制造过程零件的机械加工、热处理和其他表面处理产品的装配过程。产品的装配、调试、检验和油漆产品的辅助劳动过程。原材料和成品的运输与保管产品销售和服务,6.1 概述,工艺过程,在生产过程中，按一定顺序逐渐改变生产对象的形状（铸造、锻造等）、尺寸（机械加工）、位置（装配）和性质（热处理），使其成为预期产品的这部分主要过程称为工艺过程。,铸造、锻造、冲压、焊接、机械加工、热处理、装配等工艺过程。“机械制造技术基础”课只研究机械加工工艺过程和装配工艺过程。,工艺过程又可分为：,生产纲领：企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划，即一年中制造产品的数量。零件的生产纲领还应包括备品和废品，可按下式计算：N=Qn(1+a%)(1+b%)批量:零件在一年中分批投产，每批投产的数量生产类型：企业生产专业化程度(规模）的分类 根据零件的结构尺寸、特征、生产纲领和批量，生产类型可分三种.,6.1.2 生产纲领与生产类型,单件生产：单个生产不同结构和尺寸的产品，各个工作地的加工对象经常改变，且很少重复甚至不重复特点是：品种多；产量小；工作地点的加工对象经常改变,大量生产：是指相同产品数量很大，大多数工作地点长期重复地进行某一零件的某一工序的加工。特点是：产量大；工作地点的加工对象较少改变；加工过程重复,成批生产：,成批生产：是指一次成批地制造相同的产品，每隔一定时间又重复进行生产，即分期、分批地生产各种产品。工作地点的加工对象周期性重复特点是：有一定的生产数量；加工对象周期性改变；加工过程周期性重复,单件生产成批生产大量生产,单件小批生产,大批量生产,生产类型,单件小批生产成批生产大批量生产,生产类型的划分：,生产类型不仅决定于生产纲须，而且和产品的大小和复杂程度有关。划分依据可参照下表：表6-1生产类型与生产纲领（年产量）的关系-生产类型 重型机械 中型机械小型机械单件生产 5 10 100小批生产 510010-200 100-500中批生产 100 300 200-500 500-5000大批生产 3001000 500-5000 5000-50000大量生产 1000 5000 50000-,划分生产类型有利于进行生产的规划和管理。大批、大量生产 宜广泛采用高产专用机床和自动化生产系统，按流水线或自动生产线排列进行生产，可大大提高生产率，从而降低成本，提高竞争力。单件、小批生产 宜采用通用性好的机床进行生产，以减少设备投资，从而降低成本。,划分生产类型的意义,表6-2 各种生产类型的工艺过程特征,随着科技的发展和人民生产水平的提高，人们对产品的样式要求越来越高，而同一样式的数量越来越少，同一产品获取较高利润；“有效寿命”愈来愈短，因此要求制造系统具有高效生产。能力又具快速转产的“柔性”特性。,刚性:传统的专用机和生产线，对一种产品有较高的生产效率，但很难适应新产品的需要。,而数控机床，加工中心能很好地适用于当今产品多品种，少批量生产自动化的要求。,6.1.3 机械加工工艺规程的作用,1机械加工工艺规程的定义,技术人员根据零件的生产类型、设备条件和工人技术水平等情况，规定零件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件称为机械加工工艺规程。,一个同样要求的零件，可以采用几种不同的工艺过程来加工，但其中总有一种工艺过程在给定的条件下是最合理的。,6.1.4 机械加工工艺规程的制订步骤,确定零件的生产纲领和生产类型，分析研究产品的装配图和零件图，进行零件的结构工艺性分析。确定毛坯，包括选择毛坯类型及其制造方法，确定毛坯尺寸。拟定工艺过程，包括划分工艺过程的组成、选择定位基准、选择零件表面的加工方法、安排加工顺序和组合工序等。工序设计，包括选择机床和工艺装备、确定加工余量、计算工序尺寸及其公差、确定切削用量及计算工时定额等。进行技术经济分析，选择最佳方案。填写工艺文件。,6.2 机械加工工艺规程的设计,6.2.1 机械加工工艺规程的组成,它由按一定的顺序排列的若干个工序组成，而每一个工序又可细分为安装、工位、工步及走刀等。,采用机械加工方法直接改变毛坯的形状、尺寸、各表面间相互位置及表面质量，使之成为合格零件的过程。,机械加工工艺过程,组成：,1.工序,一个或一组工人，在一个工作地点对同一个或同时几个工件所连续完成的那一部分工艺过程。它是组成工艺过程的基本单元。,一组（个）工人一个工作地（指机床）连续地加工,工序包括三要素,三要素任何一个改变都将视为不同工序。,（如热处理后再一次回到同一工作地）。,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。,工位在工件的一次安装中，工件在相对机床所占据一固定位置中完成的那部分工作称为一个工位。,工步：在一个安装或工位中，在被加工的表面、切削用量（指切削速度和进给量）、切削刀具均保持不变的情况下所连续完成的那一部分工序，称工步。,加工表面不变（可以是单个表面或组合表面）刀具不变连续性（一个工序通常包含几个工步）。,工步包括三要素,Flash,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图,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,走刀同一加工表面加工余量较大，可以分作几次工作进给，每次工作进给所完成的工步称为一次走刀。（切削速度，切削深度，进给量不变）,工序 是机械加工工艺过程的基本组成部分，是制定生产计划和进行成本核算的基本单元。,工艺路线：仅按加工顺序列出的工序名称的简单工艺过程。,表6-3 阶梯轴加工工艺过程（单件小批量生产）,阶梯轴简图,表6-4 阶梯轴加工工艺过程（大批量生产）,6.2.2 机械加工工艺规程的格式,1.机械加工工艺过程卡片,2.机械加工工序卡片,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,6.2.3 机械加工工艺规程设计所需原始资料,6.2.4 机械加工工艺规程的设计原则,所设计的工艺规程：l）保证机器零件的加工质量和机器的装配质量，达到设计图样上规定的各项技术要求。2）应使工艺过程应具有较高的生产效率，使产品能尽快投放市场。3）尽量降低制造成本。4）注意减轻工人的劳动强度，保证生产安全。,工艺规程设计必须遵循以下原则：,优质、高效、低耗、安全生产。,1分析研究产品的装配图和零件图,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。,了解该零件在部件或总体中的位置和功用以及部件或总体对该零件提出的技术要求；分析主要技术关键和应相应采取的工艺措施；形成工艺规程设计的总体构思。,6.2.5 机械加工工艺规程设计的步骤与内容,2.根据零件的年生产纲领确定生产类型,3.确定毛坯，包括选择毛坯类型及其制造方法,选择毛坯时应考虑的因素：零件的材料及机械性能要求零件的结构形状与尺寸生产类型现有生产条件充分考虑利用新技术、新工艺、新材料的可能性,l常用毛坯（1）型材：棒料、管材、异型材、板材等,（2）铸件：砂铸、永久型铸、离心铸造、熔模（精密）铸造、压铸等（3）锻件：自由锻、模锻、精锻,（4）焊接件（5）冲压件（6）冷挤压件（7）粉末冶金件,大批大量生产 常采用精度和生产率较高的毛坯制造方法，如金属模铸造、精密铸造、模锻、冷冲压、粉末冶金等，使毛坯的形状更接近于零件的形状。,单件小批量生产 一般采用木模手工砂型铸造和自由锻造，因此毛坯的精度低，成本高、废品率高、切削加工劳动量大。,改进示例:,方头销材料T8A,方头部分局部淬火HRC55-60,直径为2H7的小孔在装配时与另一零件配作。分析上述技术条件是否合理。,改进意见:材料改为20Cr钢，方头局部局部渗碳,对2H7的小孔处镀铜保护。改进后,既能满足原要求,又能在装配时,能够与另一零件配作。,显然,由于零件较小,局部淬火时,会整体淬硬,则在装配时,不能与另一零件配作。,4拟订工艺路线,包括：选择定位基准，确定各表面加工方法，划分加工阶段，确定工序集中和分散程度，确定工序顺序等。,5确定各工序所用机床设备和工艺装备,包括机床、夹具、刀具、量具、辅具等。对必须改装或重新设计的专用工艺装备，应在进行经济性分析和论证的基础上提出设计任务书。,6确定各工序的加工余量，计算工序尺寸及公差。,8确定各工序的技术要求及检验方法。,7确定各工序的切削用量和工时定额。,10编制工艺文件。,9.技术经济分析,6.2.6 工艺路线的拟订,工艺路线拟订是制订工艺规程最为关键的一步，需顺序完成以下几个方面的工作：,定位基准的选择；表面加工方法的确定；加工阶段的划分；工序集中与分散的确定；加工工序的安排；热处理工序的安排；,6.2.6.1 选择定位基准,零件的加工精度（特别是位置精度）要求。,将直接影响所制订的零件加工工艺规程的质量。,影响：,在加工时用于工件定位的基准。,定位基准：,工序数目；,工艺路线的合理性；,夹具设计的复杂性；,使用未经机械加工表面作为定位基准，称为粗基准。,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：,先根据零件的加工要求选择精基准，然后再考虑用那一组表面作粗基准才能把精基准加工出来。,定位基准选择顺序：,定位基准按照定位表面精度不同可分为：,1精基准的选择,保证零件的加工精度；减少定位误差；加工余量均匀；,重点考虑的因素：,1）基准重合原则,选择加工表面的设计基准作为定位基准。这样可以避免基准不重合引起的定位误差。,如下图所示:加工支架零件上的孔。孔的设计基准是1平面,如定位基准则是底平面,定位基准与设计基准不重合,存在基准不重合误差B,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。,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。,活塞零件简图,2）基准统一原则,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,在工件的加工过程中尽可能地采用统一的一组定位基准加工工件上尽可能多的表面，称为基准统一。,采用基准统一原则的目的：,有利于保证各加工表面之间的位置精度；减少夹具种类及设计制造费用。可减少基准转换带来的误差，有利于保证加工精度。可在一次装夹中加工出较多的表面，提高了生产率。,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。,在实际生产中，经常使用的基准统一形式有：,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。,图示,3)自为基准原则,当某些表面精加工或光整加工工序要求加工余量小而均匀，在加工时就应尽量选择被加工表面自身作为精基准。,【例】床身导轨面磨削加工,Flash,采用自为基准原则加工时，只能提高加工表面本身的尺寸、形状精度，而不能提高加工表面的位置精度，加工表面的位置精度应由前面的工序保证。,4）互为基准原则,【例】例如，车床主轴前、后支撑轴颈与主轴锥孔间有严格的同轴度要求，选择主轴零件精基准。,当工件上两个加工表面之间的位置精度以及它们自身尺寸和形状精度要求都很高时，则可采取两个加工表面互为基准的方法进行加工。,以齿形表面定位加工 1卡盘；2滚柱；3齿轮,5)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。,2.粗基准的选择原则,加工表面与不加工表面的相对位置精度；各加工表面的余量是否均匀、足够。,1）保证零件加工表面相对于不加工表面具有一定位置精度的原则,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。,图示,粗基准影响：,2)合理分配加工余量的原则,如果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。,Flash,导轨面是床身的重要表面，不但精度要求高，而且要求材料的组织致密，金相组织均匀。,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。,3)同一方向上的粗基准应避免重复使用原则,4)便于工件装夹原则,以上原则有时不能同时兼顾，只能根据主次抉择。,【例1】加工图5-63所示三个零件，其粗精基准如何选择。a）齿轮，毛坯为热轧棒料；b）液压油缸，毛坯为铸铁件，孔已铸出。c）飞轮，毛坯为铸件。均为批量生产。图中除了有不加工符号的表面外，均为加工表面。,应选孔 A为精基准;基准重合原则，基准统一原则。,选外圆表面为粗基准保证加工内孔时获得较均匀的余量,1.图a：精基准-,粗基准-,按基准重合原则，应选孔B为精基准。以B为精基准也可以方便地加工其他表面，与统一基准原则相一致。故选孔B 为统一精基准。,图b：精基准-,粗基准-,孔B是重要加工面，从保证其余量均匀的角度出发，应选孔B的毛坯孔作定位粗基准。,为保证飞轮旋转时的平衡，大外圆与不加工孔要求同轴，故应选不加工孔及内端面作定位粗基准。,飞轮的设计基准是孔C。按基准重合原则，应选孔C为精基准。,图c：精基准,粗基准-,例2：图示锻造轴毛坯，两段外圆加工余量不同，且有1mm的偏心量。试选择加工该零件的定位粗基准、精基准。说明理由。,（A）毛坯图（B）零件图,定位基准的选择通常先选择精基准，后选择粗基准。精基准的选择（减少误差，提高定位精度）：基准重合原则：选择设计（工序）基准作为定位基准基准统一原则：采用同一基准加工尽可能多的表面,自为基准原则：精加工某些余量小而均匀的重要表面时，以其自身作为基准互为基准原则：加工位置精度要求高的两表面时，以二表面互相作为基准，反复进行加工便于装夹原则：保证定位准确，夹紧可靠，设计简单，操作方便,粗基准的选择（保证加工余量均匀，保证非加工面符合要求）保证零件加工表面相对于不加工表面具有一定位置精度的原则：加工表面与非加工表面间有位置要求时，应选非加工表面作为粗基准合理分配加工余量的原则：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便于工件装夹原则：选尺寸、位置可靠，平整光洁，有一定面积，方便夹紧的表面作基准粗基准在同一尺寸方向只能用一次选择粗、精基准时，如上述原则互相矛盾，应具体情况具体分析，权衡利弊，保证主要要求,定位基准选择实例分析,以20H7孔及底面A定位可以方便地加工其他表面,1.精基准的选择：,零件的设计基准:,20H7孔及底面A,根据基准重合原则应选:,20H7孔及底面A作定位精基准。,从统一基准的原则出发：,在本例中基准重合与统一基准原则相一致。,图示,20H7孔要求与40外圆同轴，因此在加工20H7孔时，应以40外圆和顶面D作为粗基准。,2.粗基准的选择：,毛坯为一般铸件，20H7孔及12H7孔均较小，一般不铸出；,加工面与不加工面的相对位置精度要求。,故不存在重要加工面加工余量均匀问题。,应着重考虑：,图示,影响加工的精度的因素有很多，如机床本身的精度、切削余量、进给速度、刀具磨损情况等。也就是说，同一种加工方法，随着加工条件的改变，所能达到的加工精度是不一样的,各种加工方法的加工误差和加工成本之间存在一定的。这种关系呈负指数函数曲线形状。,6.2.6.2 表面加工方法的选择,加工经济精度和经济粗糙度的概念,有利于合理地选择加工方法；有利于准确地标注产品的技术要求。,加工经济精度和经济粗糙度：,经济精度的重要性：,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），某种加工方法所能保证的加工精度和表面粗糙度,在经济精度范围内，加工精度和加工成本是相互适应的。,经济精度局限性的表现：有的加工方法因受到工件材料或加工尺寸的限制而不宜采用该加工方法；如：车、铣、刨、钻等加工方法不能加工已淬硬钢；铰孔不宜加工大孔；镗孔不宜加工小孔。有时会碰到多种加工方法都能达到所需的加工要求，对此需进一步对加工成本进行定量分析，择优采用；经济精度的数值不是一成不变的。随着技术进步，尤其是计算机技术在制造系统中的广泛应用，使得一些加工方法的加工精度和生产不断提高，成本不断下降。经济精度的数值不断下降。,经济精度随年代增长和技术进步而不断提高（图6-12）,表6-8 外圆加工中各种加工方法的加工经济精度及表面粗糙度,表6-9 孔加工中各种加工方法的加工经济精度及表面粗糙度,加工方法的选择,内容：根据每个加工表面的技术要求，确定其最终的加工方法再确定前面一系列工序的加工方法,（1）加工方法的经济精度和表面粗糙度要与零件加工表面的技术要求相适应.最好不低于加工技术要求，否则要进行特别处理，改进工艺措施。同时要注意：,具体应考虑的因素,a、表中数据为一般情况下的数值，在某些条件下会发生变化。b、在大批大量生产中，为保证高的生产率和高的成品率。常把原用于低粗糙度的加工方法用于获得较差的表面粗糙度。如：连杆孔表面粗糙度要求为Ra为0.8m，采用Ra可达0.040.32的珩磨加工方法，用以获得高质、高效率。,（2）加工方法要与零件材料的切削加工性相适应如：淬火钢应采用磨削加工，而有色金属磨削困难，一般应采用金刚镗或高速车削来进行精加工。,（3）加工方法要与零件的结构形状相适应,例如，回转类零件上的内孔可采用铰孔、镗孔、拉孔或磨孔等加工方法，而箱体上的孔则一般不宜采用拉孔或磨孔，而常用镗孔（孔大时）或铰孔（孔小时）。,（5）加工方法要与工厂（或车间）的现有生产条件相适应要充分利用现有设备,挖掘企业潜力，发挥职工的积极性和创造性。,（4）加工方法要与零件的生产类型相适应生产类型反映的是生产率与经济性关系。大批高效加工方法。如：采用拉削取代铣、刨、镗孔以获得高效率。单件小批生产中通用机床和常规加工方法,6.2.6.3 加工阶段的划分,粗加工阶段,工艺过程,任务：高效率地去除各表面的大部分加工余量，并加工出精基准。,半精加工阶段,精加工阶段,(1)粗加工阶段,光整加工阶段,1.加工阶段的主要任务,关键问题：是如何获得高的生产率,保证加工质量、生产率和经济性合理利用设备、人力、技术资源,特点：加工精度低，表面粗糙度大,主要任务：各主要表面消除粗加工后留下的误差，使被加工工件达到一定精度，为精加工作准备;完成一些次要表面的加工，使其达到图纸要求,例如，钻孔、攻螺纹、铣键槽等。,(2)半精加工阶段,(3)精加工阶段,任务：使各主要表面达到图纸要求。,大多数零件的加工，经过这一阶段都可完成,用于：精度要求很高（IT5以上）、表面粗糙度值要求很小（Ra0.2m）的表面。,4光整加工阶段,工艺过程划分为几个阶段进行是对整个加工过程而言的，不能拘泥于某一表面的加工。,主要任务:减小表面粗糙度和进一步提高尺寸精度和形状精度,注意：光整加工不能纠正几何形状和相互位置误差。,不划分加工阶段的情况,加工要求不高，工件刚性足够，毛坯质量高，切削余量小时 为减小夹紧力的影响，粗加工后应松开，以较小力重新夹紧。再进行精加工。有些重型零件中，为减少安装运输费用。,有利于保证加工质量 粗加工，切削余量大，切削力，受力变形、热变形，精加工可以纠正变形，表面精加工安排在最后，可防止或减少损伤及早发现毛坯缺陷，及时报废或修补，避免造成更大浪费。有利于合理安排加工设备和操作工人。a.粗加工：功率大，切削效率高，对精度和工人的技术水平要求不高。b.精加工：精度高，受力小，有利于延长等精度机床的寿命，对工人的技术水平要求高,2划分加工阶段的主要目的,便于安排热处理工序。工艺过程以热处理工序为界自然地划分为各阶段。如：粗加工之后去应力时效；精加工后淬火；便于组织生产。,6.2.6.4 工序的集中与分散,确定加工方法与加工阶段即之后，就可按生产类型和工厂具体条件将同一阶段中的各加工表面的加工组合成若干个工序。,确定工序数目的原则：,工序集中,工序分散,使每个工序中包括的加工内容尽可能多些，从而使总的工序数目减少。,工序集中原则：,使每个工序中包括的加工内容尽可能少些，从而使总的工序数目较多,工序分散原则：,工件装夹次数减少，在一次安装中加工多个表面，易于保证相互位置精度。有利于采用高效的专用机床和工艺装备，可以大大提高生产率。所用机器设备的数量少，减少了生产的占地面积和操作工人数。工序数目减少，缩短了工艺路线，简化了生产计划工作，易于管理。加工时间减少，减少了运输路线，缩短了加工周期。专用机床和工艺装备成本高，机床结构通常较为复杂，其调整、维修费时费事，生产准备工作量大，转换新产品比较费时。,工序集中的主要特点：,工序分散的主要特点：,设备及工艺装备比较简单，调整和维修方便，生产准备工作量少，生产工人也便于掌握操作技术，容易适应产品更换。有利于选择合理的切削用量，又易于平衡工序时间 设备数量多，占地面积大，工人数量也多。工序数目较多，工艺路线长，生产周期长。,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）,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,工序集中与工序分散的应用,6.2.6.5 工序顺序的安排,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,机械加工工序的安排原则,（1）基准先行,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；,减少粗基准的使用次数，以保证加工质量,2）次要表面和主要表面之间往往有相互位置要求，次要表面都以主要表面作为基准进行加工，次要表面的加工一般放在主要表面的半精加工以后、最终精加工以前一次加工完毕。,(3)先主后次,先加工主要表面，后加工次要表面,1）主要表面的质量对整个零件的加工质量影响很大，主要表面的加工是工艺过程的主要内容,(4)先粗后精,先安排粗加工工序，后安排精加工工序。,主要表面是指装配表面、工作表面；次要表面是指键糟、联接用的光孔等。,为改善工件材料切削性能而进行的热处理工序（退火、正火、调质等）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（退火、人工时效等）最好安排在粗加工之后，也可安排在半精加工后，精加工前；,2.热处理和表面处理工序的安排,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；,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）安排在工艺过程的最后。,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)安排在粗加工后、精加工前进行。,渗碳淬火:在切削加工后，磨削加工前。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,3其它工序的安排：,除了安排几何尺寸检验工序之外,有的零件还要安排探伤、密封、称重、平衡等检验工序。,为保证零件制造质量，防止产生废品，需在下列场合安排检验工序：,l）粗加工全部结束之后；,2）送往外车间加工的前后；,3）关键工序之后；,4）最终加工之后。,检验工序,在零件切削加工、研磨、珩磨等光整加工工序之后，装配之前应对工件进行认真地清洗。,去磁工序：,采用磁力夹紧加工后,x射线、超声波探伤。用于内部质量检查，在工艺过程开始；荧光检验、磁力探伤。用于检验表面质量，安排在精加工阶段。,去毛刺工序：,通常安排在切削加工之后,清洗工序：,6.2.6.6典型表面加工路线,1.外圆表面的加工路线,（1）粗车半精车精车滚压 适用于淬火钢除外的各种金属。根据加工精度要求，可选择最终的加工工序。,（2）粗车半精车粗磨精磨主要适用于淬火钢件，特别是结构钢零件和半精车后有淬火要求的零件。表面精度要求不高于IT6、粗糙度Ra值不小于0.16m的外圆表面，均可安排此工艺路线。不适用于有色金属的加工。,（3）粗车半精车精车金刚石车主要适用于工件材料不宜采用磨削加工的高精度外圆表面。如铜、铝等有色金属及其合金，以及非金属材料的零件表面。,（4）粗车半精车粗磨精磨研磨、超精加工、砂带磨、镜面磨或抛光主要适用于精度要求极高和表面粗糙度值要求极小的黑色金属材料或淬火钢的加工。同样不适用于有色金属的加工。,图6-14 孔的典型加工工艺路线,2.孔的加工路线,（1）钻扩铰手铰这条加工路线主要用于在加工未经淬火的实心工件上加工直径小于50mm的中小孔，适用于各种生产类型。位置精度要求高的孔不宜采用此加工方案。,（2）钻（粗镗）半精镗精镗浮动镗（或金刚镗）用于加工未经淬火的黑色金属及有色金属材料的高精度孔和孔系;应用在箱体零件的孔系加工中。对于小孔，特别是有色金属材料的零件，其最终工序多采用金刚镗。,（3）钻或粗镗粗磨半精磨精磨研磨、珩磨 主要用于淬火零件或精度要求很高的非淬火黑色金属材料,但不适用于有色金属的加工。,（4）钻或粗镗粗拉精拉 主要用于大批量生产中的通孔加工，加工质量稳定，生产效率高。,3.平面的加工路线,（1）粗铣半精铣精铣高速精铣 主要适用于精度要求较高的不淬火表面的加工。高速精铣的工艺特点是：高速（Vc=200300m/min），小进给（f=0.030.10 mm/Z），小切深（ap2mm）。,（2）粗刨半精刨精刨宽刀精刨、刮研或研磨 主要适用于精度要求高的不淬火表面的加工。在单件小批生产特别在重型机械生产中应用较多。,（3）粗铣（刨）半精铣（刨）粗磨精磨研磨、导轨磨、精密磨、砂带磨或抛光 主要用于淬火零件或精度要求高的零件加工。,（4）粗拉精拉适合于大批量生产的加工路线，主要特点是生产率高，特别是对台阶面或有沟槽的表面，优点更为突出。,选择机床和工艺装备确定加工余量、工序尺寸和公差的确定，确定切削用量、计算工时定额,6.3 机械加工工序的设计,工序设计,6.3.1 机床设备与工艺装备的选择,机床设备与工艺装备选择的重要性：,影响工件的加工效率和制造成本。,影响工件的加工质量既加工精度；,机床设备的选择要考虑因素：,所选机床设备的尺寸规格应与工件的形体尺寸相适应，机床精度等级应与本工序加工要求相适应，,机床设备的自动化程度和生产效率应与零件的生产类型相适应。,与现有加工条件相适应，如设备负荷的平衡状况等。选用机床设备应立足于国内，优先选用国产机床设备,工艺装备的选择要考虑因素：,3）使用数控机床加工，宜选用机械夹固不重磨刀具和耐磨性特别好的刀具。,1）在中小批生产条件下，应首先考虑选用通用工艺装备（包括夹具、刀具、量具和辅具）；,2）在大批大量生产中，可根据加工要求设计制造专用工艺装备。,6.3.2 加工余量,（一）概述,加工余量：,毛坯上留作加工用的材料层,加工余量,总余量,工序余量,单边余量：非对称表面双边余量：对称表面,总余量 Z0：,是指某加工表面上毛坯尺寸与零件设计尺寸之差。,工序余量 Zi：,是指相邻两工序的尺寸之差。,公称余量、最大余量、最小余量、余量公差,由于工序余量有偏差，故工序余量有公称余量、最大余量和最小余量、余量公差。,最大余量,最小余量,（被包容尺寸，轴径）（包容尺寸，孔径）,（被包容尺寸）（包容尺寸）,余量公差,公称余量,是指相邻两工序的基本尺寸之差,入体原则：指工序间公差带的取向规定：被包容面（轴、键宽等）工序间公差带取上偏差为零，加工后的基本尺寸和最大极限尺寸相等包容面（孔、键槽宽等）工序间公差带取下偏差为零，加工后的基本尺寸和最小极限尺寸相等为了便于加工，规定工序尺寸按“入体原则”标注极限偏差；毛坯按“双向”布置上、下偏差,工序尺寸偏差标注原则：,入体原则,工序加工余量及公差与工序尺寸公差的关系,zmin,被包容面,包容面,2.影响加工余量的因素,影响加工余量的因素有以下两个方面：,（1）上道工序的各种表面缺陷和误差因素,加工表面的粗糙度与缺陷层,表面粗糙度Ha（表面轮廓最大高度）和缺陷层Da,上道工序的尺寸公差,上道工序留下的形位误差（空间位置）误差,（2）本工序的装夹误差b,三爪卡盘上的装夹误差,确定加工余量的方法经验估算法：根据工艺人员的经验确定加工余量。（适应于单件、小批量生产）查表修正法：先查手册，然后根据实际情况进行适当修正。（查工艺手册，广泛采用）分析计算法：分析各项因素，根据关系式计算。（贵重材料，大批生产；需要资料，较少 采用）,3.加工余量的确定,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。,工序尺寸,6.3.3 工序尺寸及公差的确定,基准重合时，工序尺寸及其公差的计算计算顺序是由最后一道工序开始，即由设计尺寸开始向前推算到毛坯尺寸,计算步骤：确定毛坯总余量和工序余量确定工序公差求工序基本尺寸标注工序尺寸公差,简单工序尺寸及公差的确定,图7-21 小轴,例：如图所示小轴零件，毛坯为普通精度的热轧圆钢，装夹在车床前、后顶尖间加工，主要工序；下料车端面钻中心孔粗车外圆精车外圆磨削外圆。,工序尺寸及公差的计算（单位：mm）,工序尺寸及公差的计算（单位：mm）,工序尺寸及公差的计算（单位：mm）,工序尺寸及公差的计算（单位：mm）,工序尺寸及公差的计算（单位：mm）,工序尺寸及公差的计算（单位：mm）,最终加工工序取设计尺寸公差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；最终加工工序按图纸标注公差毛坯按“双向”布置上、下偏差各工序按入体原则标注工序尺寸公差；,基准不重合时，工序尺寸及其公差的计算 当零件加工过程中多次转换工艺基准，引起工艺基准（测量基准、定位基准或工序基准）与设计基准不重合时，需利用工艺尺寸链原理进行工序尺寸及其公差的计算,图示,6.3.3.1 尺寸链的基本概念,由相互连接的尺寸形成的封闭尺寸组，称为尺寸链。,1尺寸链的定义,图示,2.尺寸链的组成,环：组成尺寸链的每一个尺寸,封闭环：尺寸链中，在加工过程后间接得到的尺寸。,组成环：尺寸链中,通过加工直接得到的尺寸。,组成环,增环：,减环：,当其他组成环不变，若该组成环增大（减少）使封闭环增大（减少），则组成此环为增环；,当其他组成环不变，若该组成环增大（减少）使封闭环减少（增大），则组成此环为减环；,封闭环组成环,尺寸链环,举例：,(),(),(),(),(),(),与封闭环同向为减环，反向为增环。,(),(),(),(),3.尺寸链的特征,封闭性：由一个封闭环和若干个组成环构成的工艺尺寸链中各环的排列呈封闭形式。不封闭就不能称为尺寸链。关联性：是指尺寸链的各环之间是相互关联的，即封闭环受各组成环的变动影响。,4.工艺尺寸链的建立,（1）封闭环的确定,首先根据工艺过程，找出间接保证的尺寸A0，作为封闭环,（2）组成环的查找,从封闭环两端面起，分别循着邻近加工尺寸查找出该尺寸的另一端面，再顺着找到的端面，查找它邻近加工尺寸的另一端面，直至两边汇合为止。,注意：形成的尺寸链要使组成环环数达到最少，且一个尺寸链只能含有一个封闭环。,尺寸链图的画法：,1）首先根据工艺过程，找出间接保证的尺寸A0，作为封闭环；,2）从封闭环两端出发，按照工件表面间的尺寸联系，依次画出直接获得的尺寸A1、A2，形成一封闭图形。,3）判断各尺寸环的性质，与封闭环同向的为减环，与封闭环反向的为增环。,尺 寸 链,直线尺寸链：平面尺寸链：空间尺寸链：,6.3.3.2 尺寸链的分类,由彼此平行的直线尺寸 组成,由位于一个或几个平行 平面内但相互不都平行 的尺寸组成,由位于几个不平行平面内的尺寸组成,尺寸链计算方法,1.极值法：是从尺寸链各环均处于极值条件来求解封闭环尺寸与组成环尺寸之间的关系。（计算简单，应用较为广泛）2.统计法：是运用概率论理论来分析计算封闭环尺寸与组成环尺寸之间关系。（适用于大批大量生产，以及组成环数较多、封闭环公差较小的装配过程）,1.尺寸链的计算方法,6.3.3.3 尺寸链的计算,尺寸链计算,正计算 反计算 中间计算,2.尺寸链的计算形式,（3）中间计算：已知封闭环及部分组成环的尺寸和公差，求其余的一个或几个组成环尺寸和公差。,（1）正计算：已知组成环的尺寸和公差，求封闭环的尺寸和公差的计算方式,（2）反计算：已知封闭环尺寸和公差反求各组成环尺寸和公差 等公差法分配：将封闭环公差平均分配给各组成环 等精度法分配：按各组成环基本尺寸精度相等的原则分配封闭环公差，,6.3.3.4 极值法解尺寸链的计算公式,机械制造中的尺寸公差的表示方法有三种：,基本尺寸（A）上偏差（ES）下偏差（EI）,最大极限尺寸（Amax）最小极限尺寸（Amin）,基本尺寸（A）中间偏差（）公差（T）,式中 Ai 组成环的基本尺寸、m 组成环数；i 第 i 个组成环的尺寸传递系数，,（1）封闭环基本尺 寸,用极值法解算尺寸链的计算公式主要有：,增环的尺寸传递系数为 1，减环的尺寸传递系数为 1。,（2）环的极限尺寸,（3）封闭环极限偏差,（4）封闭环极限尺寸,（5）封闭环公差,式中 第 i 个组成环的公差。,式中 第 i 个组成环的中间偏差。,（7）封闭环中间偏差,（6）组成环的中间偏差,=（ESEI）2,6.3.3.6 几种工艺尺寸链的分析与计算举例,(1)定位基准与设计基准不重合时工序尺寸公差的计算,1.基准不重合时的工序尺寸计算,【例6-1】图6-26（a）所示零件，工件尺寸A1已加工好，现以底面A定位，用调整法加工台阶面B，直接保证尺寸A2。若A1=mm，A0=100.1mm。用极值法求工序尺寸A2。,解：判断组成环与封闭环,正确绘制尺寸链图,判断增环与减环由工艺尺寸链简图可知组成环A1是增环，A2是减环。,计算工序尺寸A2及其公差,A0=A1A2 10=30A2 故:A2=20,A0,因为:ES(A0)=ES(A1)EI(A2)0.1=0EI(A2)故:EI(A2)=0.1 mm因为:EI(A0)=EI(A1)ES(A2)故:ES(A2)=EI(A1)EI(A0)=0.1(0.1)=0 mm,验算：T0=T1+T2=0.1+0.1=0.2,A0,【例】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A2，试确定工序尺寸A2。,A2,A0封闭环,A2=40+0.19,(2)测量基准与设计基准不重合的尺寸换算,解：判断组成环与封闭环,正确绘制尺寸链图,判断增环与减环,计算工序尺寸A2及其公差,【例6-2】如图6-27（a）所示轴承座零件，除B面外，其他尺寸均已加工完毕，加工B面时为便于测量，以表面A为定位和测量基准，保证尺寸 mm，求工序尺寸应为多少?,解：1)确定封闭环:,3)判断增减环尺寸,mm；,增环:,1500.1,A1，,减环:,2)建立尺寸链如图,求工序尺寸A1的基本尺寸:90=130+A1150 A1=110（mm）,5)求工序尺寸的极限偏差：,4)计算工序尺寸：,0.4=0.1+ES(A1)(-0.1)ES（A1）=0.20=0+EI(A1)0.1EI（A1）=+0.1（mm）,按偏差入体标注：,验算：T0=T1+T2+T3=0.1+0.1+0.2=0.4,【例6-3】图6-28（a）所示为一带有键槽的内孔局部剖视图，孔径的设计尺寸为 mm，键槽深度的设计尺寸为 mm，内孔需淬硬及磨削。内孔及键槽的加工顺序是：镗内孔至 mm；插键槽至尺寸A；淬火热处理；磨内孔至设计尺寸为 mm，同时间接保证键槽深度为 mm。要求确定工序尺寸A及其公差（假定淬火后内孔没有胀缩）。,2一次