机械制造工艺学第四章.ppt

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1、第四章 机械加工工艺规程设计本章学习目标1了解工艺规程制定的原则与步骤 2掌握工件定位基准的选择及其定位 3掌握工序加工余量和工序尺寸的确定方法4.掌握典型工艺尺寸链的解算方法,第一节 机械加工工艺规程概述,零件加工工艺流程、零件加工工序内容、切削用量、工时定额、各工序所采用的设备和工艺装备,一、工艺规程的概念,包括：,规定产品或零件制造工艺过程和操作方法的工艺文件。,切削用量是切削时各运动参数的总称，包括切削速度、进给量和背吃刀量。,工时定额是生产单位产品或完成一定工作量所规定的时间消耗量。如对车工加工一个零件、装配工组装一个部件或一个产品所规定的时间。,工艺流程指工业品生产中，从原料到制成

2、成品各项工序安排的程序。,二、工艺规程的作用,2、是生产组织和生产准备工作的基本依据,大批大量生产，工艺规程比较详细；单件小批生产，工艺规程较简单。无论生产规模大小，都必须有工艺规程，否则生产调度、技术准备、关键技术研究、器材配置等都无法安排，生产将陷入混乱。,3、是新建和扩建工厂（车间）的技术依据,生产计划的制订、原材料的采购、工艺装备的设计、制造与采购、机床负荷的调整、作业计划的编排、劳动力的组织、工时定额的制订、成本的核算等,生产所需要的机床和其它设备的种类、数量和规格，车间的面积、机床的布置、生产工人的工种、技术等级及数量、辅助部门的安排等,1、是指导生产的主要技术文件，是指挥现场生产

3、的依据,三、制订工艺规程的原则,优质、高产和低成本，即在保证产品质量的前提下，争取最好的经济效益。,1、技术上的先进性 在制定工艺规程时，要了解国内外本行业工艺技术的发展，通过必要的工艺试验，尽可能采用先进适用的工艺和工艺装备。,2、经济上的合理性 在一定的生产条件下，可能会出现几种能够保证零件技术要求的工艺方案。此时应通过成本核算或相互对比，选择经济上最合理的方案，使产品生产成本最低。,3、良好的劳动条件及避免环境污染 在制订工艺规程时，要注意保证工人操作时有良好而安全的劳动条件。因此，在工艺方案上要尽量采取机械化或自动化措施，以减轻工人繁重的体力劳动。同时，要避免环境污染。,产品质量、生产

4、率和经济性这三个方面有时相互矛盾，因此，合理的工艺规程应该处理好这些矛盾，体现这三者的统一。,四、制订工艺规程的原始资料,1、产品全套装配图和零件图,2、产品验收的质量标准,3、产品的生产纲领,4、毛坯资料,5、本企业现有的生产条件,6、国内外同类产品的新技术、新工艺及其发展前景等相关信息,7、有关的工艺手册及图册,五、工艺规程文件的格式,将工艺规程的内容，填入一定格式的卡片，即成为生产准备和施工依据的工艺文件。常用的工艺文件格式有下列几种：,1、机械加工工艺过程卡片,这种卡片以工序为单位，简要地列出了整个加工所经过的工艺路线（包括毛坯制造、机械加工和热处理等），它是制订其它工艺文件的基础，也

5、是生产技术准备、编排作业计划和组织生产的依据。,在这种卡片中，各工序的说明不够具体，故一般不能直接指导工人操作，而多作生产管理方面使用。但是，在单件小批生产中，由于通常不编制其它较详细的工艺文件，而是以这种卡片指导生产。,2、机械加工工艺卡片,以工序为单位，详细说明整个工艺过程的工艺文件。是用来指导工人生产和帮助车间管理人员和技术人员掌握整个零件加工过程的一种主要技术文件，广泛用于成批生产的零件和小批生产中的重要零件。,3、机械加工工序卡片,在机械加工工艺过程卡的基础上，按每道工序的工序内容所编制的一种工艺文件。更详细地说明整个零件各个工序的加工要求，是用来具体指导工人操作的工艺文件。在这种卡

6、片上，要画出工序简图，注明该工序每个工步的内容、工艺参数、操作要求以及所用的设备和工艺装备。用于大批量生产的零件。,工序简图上表示出被加工表面在该工序所达到的尺寸、公差和粗糙度及工件的安装方法。,六、制订工艺规程的步骤,1、熟悉和分析制订工艺规程的主要依据，计算生产纲领，确定生产类型；,2、分析零件图及产品装配图，对零件结构进行工艺分析；,3、拟定工艺路线；,4、选择毛坯；,首先明确零件在产品中的作用、地位和工作条件，并找出其主要的技术要求和规定它的依据，然后对零件图进行工艺审查。如果在审查过程中认为不合理或者是错误及遗漏，可提出修改意见。,与零件的结构形状、尺寸大小、材料的机械性能和零件的生

7、产类型及毛坯车间的具体生产条件有关。,包括：定位基准面的选择；各表面的加工方法；加工阶段的划分；各表面的加工顺序；工序集中或分散的程度；热处理及检验工序的安排；其它辅助工序（如清洗、去毛刺、去磁、倒角的安排等。,10、填写工艺文件。,9、确定各工序的技术要求及检验方法；,8、确定各工序的设备、刀夹量具和辅助工具；,7、确定切削用量和工时定额；,6、确定各工序的加工余量，计算工序尺寸及公差；,5、选择定位基准；,一、工艺规程的概念,二、工艺规程的作用,三、制订工艺规程的原则,四、制订工艺规程的原始资料,五、工艺规程的文件格式,六、制订工艺规程的步骤,小结,零件的结构工艺性分析（专题）,零件的结构

8、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。即零件的结构应方便于加工时工件的装夹、对刀、测量，可以提高切削效率等。,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。结构工艺性不好会使加工困难，浪费材料和工时，有时甚至无法加工，所以应该对零件的结构进行工艺性审查，如发现零件结构不合理之处，应与有关设计人员一起分析，按规定手续对图样进行必要的修改及补充。,一、铸造零件的工艺结构,1、拔模斜度,铸件在内外壁沿起模方向应有斜度，称为拔模斜度。当斜度较大时，应在图中表示出来，否则不予表示。,2、铸造圆角,铸件表面相交处应有圆角，以免铸件冷却时产生缩孔或裂纹，

9、同时防止脱模时砂型落砂。,3、铸件壁厚,铸件的壁厚应保持均匀或逐渐过渡。,a 所示的零件只能用双顶尖加拨盘装夹，拨盘夹紧不方便，b 所示的结构，则可以方便地选择夹盘和顶尖。,1、从零件方便装夹方面进行分析,二、零件机械加工的工艺结构,左图所示的大平板工件在加工中不便装夹，为此，增设夹紧的工艺凸缘或工艺孔，以便用螺钉、压板夹紧，且吊装、搬运方便。,2、从零件加工方面进行分析,零件设计时尽量采用标准化数值；同时还应考虑加工时的进退刀、加工难易程度等方面；尽量考虑一次装夹就能加工大部分工作表面；尽量减少不必要的加工，既节约了材料，又减轻重量。,轴上的键槽不在同一方向，铣削时需重复安装和对刀。若键槽布

10、置在同一方向上可减少安装、调整次数，也易于保证位置精度。,（1）尽量减少安装次数，降低安装误差和减少辅助工时，提高切削效率，保证精度。,（2）避免深孔加工,避免深孔加工，提高连接强度，节约材料，减少加工量。,（3）应尽量减小加工面积,支座地面设计为中凹可减少加工量，提高稳定性，还可以保证装配时零件间的很好配合。,车床进给箱箱体零件。单件小批时，其同轴孔的直径应设计成单向递减的，以便在镗床上通过一次安装就能逐步加工出分布在同一轴线上的所有孔。大批生产中，为提高生产率，一般用双面联动组合机床加工，这时应采用双向递减的孔径设计，用左、右两镗杆各镗两端孔，以缩短加工工时。,3、要考虑生产类型与加工方法

11、,4、尽量统一零件轮廓内圆弧的有关尺寸,零件的内腔和外形最好采用统一的几何类型和尺寸，可减少刀具规格和换刀次数。轮廓内圆弧半径决定着刀具直径的大小，因而内圆弧半径不应过小。,5、装配和维修对零件结构工艺性的要求,零件的结构设计应考虑便于装配和维修时的拆装。左图所示螺钉装配空间太小，螺钉装不进，改进后的结构如右图所示。,零件切削加工的结构工艺性,小结,一、铸造零件的工艺结构,二、零件机械加工的工艺结构,毛坯的选择（专题）,毛坯的选择主要是确定毛坯的种类、制造方法和制造精度等级。,重点,毛坯的选择原则,毛坯的形状、尺寸越接近成品，切削余量就越小;但从加工成本考虑，切削余量越小，制造毛坯和余量加工的

12、成本相对而言就越高。所以选择毛坯时应从制造毛坯和机械加工两方面来考虑。,一、毛坯的种类,1、铸件,铸件是指将熔融的金属浇入铸型，凝固后所得到的金属毛坯。适用于形状较复杂的零件毛坯。铸件的材料可以是铸铁、铸钢、铸造铜合金和铸造铝合金。,砂型铸造的铸件,砂型铸造是应用最广的铸造方法，约占总产量的80%以上。,手工造型,整模造型,分模造型,挖砂造型,活块造型,刮板造型,全部用手工或手工工具完成的造型,整体模，平面分型面，型腔在一个砂箱内；造型简单，铸件精度表面质量较好。,模样沿最大截面分为两半，型腔位于上、下两个砂箱，造型简便。,模样为整体，但分型面不是平面，造型时手工挖去阻碍取模的型砂，生产率低，

13、技术水平高。,对铸件上妨碍起模的小部分做成活动部分，起模时先取出主体部分，再取出活动部分。,用刮板代替模样造型。节约木材，缩短生产周期，生产率低，技术水平高，精度较差。,机器造型,用机器全部或至少完成紧砂操作的造型。生产效率高，劳动条件好，砂型质量好（紧实度高而均匀，型腔轮廓清晰，铸件质量也好。但设备和工艺装备费用高，生产准备时间较长，适于中小铸件的成批或大量生产,2、锻件,锻件指金属材料经过锻造变形而得到的毛坯。适用于力学性能高，材料又具有可锻性，形状比较简单的零件。生产批量大时，可用模锻代替自由锻。锻件材料一般为碳钢、合金钢和合金。,3、型材,主要通过热轧或冷拉而成。如各种热轧和冷拉的圆钢

14、、板材、异型材等，适用于形状简单、尺寸变化不大的零件。,4、焊接件,焊接件是用焊接的方法将同种材料或不同种材料焊接在一起，从而获得的毛坯。如焊条电弧焊、氩弧焊、气焊等。焊接方法特别适宜于实现大型毛坯、结构复杂毛坯的制造。,焊条电弧焊过程,5、冲压件,冲压件是通过冲压机床对薄钢板进行冷冲压加工而得到的零件。它非常接近成品要求，精度高，适用于批量较大而零件厚度较小的板材类零件。材料一般为钢和其它塑性材料。,6、粉末冶金件,粉末冶金件是以金属粉末为原料，在高温下烧结而成。如激光熔覆技术等。主要用于成品零件的表面补修和改性。材料一般为各种金属和石墨。,二、毛坯的选择原则,1、零件材料和性能要求,（1）

15、铸铁、青铜、铸铝等材料，除简单的小尺寸件用型材外，成形毛坯都采用铸件。,（2）强度较高的黄铜、锻铝、钢材，除简单的小尺寸件用型材外，成形毛坯用锻件，其强度较好。但形状复杂者也可以用铸钢铸造。,合理选择毛坯，大致要考虑五个方面的因素。,2、零件的结构形状和尺寸,（1）常见的阶梯轴，若台阶直径相差不大，可直接选取圆棒料；对直径差大的，为减少材料消耗和加工量，宜选择锻件毛坯。,被加工件的结构形状是选择毛坯方案的主要依据，如：,（2）尺寸较大的工件常用砂型铸造或自由锻造；中小型零件可选择模锻、精锻、精铸等方式；小尺寸工件除形状复杂、产量很大外，尽量采用型材下料。,（3）某些特殊形状零件，强度要求高的如

16、曲轴，应该采用锻件而不用板材；壳体、底座等强度要求不高，重量大、形状较复杂的，常选用铸造毛坯，兼具吸振的优点。,3、生产类型,（1）大批量生产中，尽量采用精度和生产率都比较高的毛坯制造方法。这时毛坯制造增加的费用可由材料耗费减少的费用及机械加工减少的费用来补偿。,（2）单件小批量生产中，以型材为主，形状复杂、尺寸较大者用型材焊接件。只有形状很复杂、要求高的壳体、底座等大件，采用自由锻或砂型铸造。,4、现有生产条件,5、充分考虑利用新技术、新工艺和新材料,选择毛坯时，应考虑现有生产条件，如现有毛坯的制造水平和设备情况，外协的可能性等。在可能时，应尽量组织外协，实现毛坯制造的社会专业化生产，以获得

17、好的经济效益。,目前毛坯制造方面的新工艺、新技术和新材料的应用越来越多，精铸、精锻、冷轧、冷挤压、粉末冶金和工程塑料的应用日益广泛，这些方法可以大大减少机械加工量，节约材料并有十分显著的经济效益。,各类毛坯的特点及适用范围,小结,铸件,锻件,型材,焊接件,粉末冶金件,冲压件,毛坯的种类,毛坯的选择原则,零件材料和性能要求,零件结构形状和尺寸,生产类型,现有生产条件,新技术、新工艺、新材料,第二节 工艺路线的制定,一、机械加工工艺过程的组成,一个零件的工艺过程可以有多种不同的加工方法和设备。为保证被加工零件的精度和生产效率，便于工艺过程的执行和生产组织管理，通常把机械加工工艺过程划分为不同层次的

18、单元。,组成机械加工工艺过程的基本单元是工序。机械加工工艺过程是由一系列工序组成的，毛坯依次通过这些工序而变为成品。,工序又由工步、走刀、安装和工位组成。,一个或一组工人，在一个工作地点上，对一个工件（或一组工件）进行加工所连续完成的那部分工艺过程称为工序。,1、工序,1、一个工人在一台车床上完成车外圆、端面、螺纹、切断；,2、一组工人刮研一台机床的导轨；,3、一组工人对一批零件去毛刺；,举例：,4、在车床上加工一批阶梯轴，分两种情况来加工：（1）对每一根轴连续进行粗车和精车外圆；（2）先对整批轴进行粗车外圆，然后再依次精车外圆。,生产规模不同，加工条件不同，其工艺过程及工序的划分也不同。生产

19、阶梯轴时，根据加工是否连续和变换机床的情况，小批量生产，三道工序；大批大量生产，五道工序。,在被加工表面、加工工具不变的条件下所连续完成的那部分工序内容，称为工步。,2、工步,一个工序含有一个或几个工步。工步是划分工序的单元，加工表面、加工工具和连续加工3个要素中有一个发生变化就是另一个工步。,为提高生产率，采用多刀同时加工一个零件的几个表面时，也看作一个工步，并称为复合工步。对于在一次安装中连续加工的若干相同工步，可写成一个工步。例如，在工件上钻削4个15mm孔，可写成：钻415mm。,在一个工步内，如果要切除的金属层很厚，需要对同一表面进行几次切削，这时刀具每切削一次称作一次走刀。,3、走

20、刀,一个工步又可分为几次走刀进行；走刀是构成工艺过程的最小单元。,将工件在机床或夹具中每定位、夹紧一次所完成的那一部分工序内容称为安装。,4、安装,在加工前，应先使工件在机床上或夹具中放在正确的位置上，这一过程称为定位。,工件定位后将其固定住，使其在加工过程中保持定位位置不变的操作称为夹紧。,注意：在一道工序内，工件可能安装数次，安装次数越多，装夹误差越大。,一联轴器，其中工序30内容：在车床上加工出外圆、30孔和三个端面。安装一：车端面、车外圆、车30孔、倒角245；安装二：车端面、车端面B、倒角245。,联轴器加工工艺过程（中批生产）,工件在机床上所占据的每一个待加工位置都称为一个工位。,

21、5、工位,下图所示为一利用回转工作台在一次安装中顺次完成装卸工件、钻孔、扩孔和铰孔四工位加工的例子。,工位装卸工件 工位钻孔工位扩孔 工位铰孔,工序与工步、走刀、安装及工位之间的关系图,二、定位基准的选择,按工件上定位表面的不同，定位基准分为粗基准、精基准。,用毛坯上未经加工的表面作为定位基准，称为粗基准。而利用工件上已加工过的表面作为定位基准面，称为精基准。,在制订工艺规程时，采用粗基准定位，加工出精基准表面；然后采用精基准定位，加工零件的其他表面。,精基准的选择,粗基准的选择,重点考虑如何减少定位误差，提高加工精度和安装方便,重点考虑如何保证各加工表面有足够的余量,1、精基准的选择原则,基

22、准重合原则,尽可能选用设计基准作为定位基准，以避免定位基准与设计基准不重合而引起的基准不重合误差。,图1 基准不重合误差示例,图2 基准重合工件示例,图1为保证尺寸c的精度(Tc)要求，应使：,图2尺寸a的误差对加工尺寸c无影响，加工误差只需满足：,显然这种基准重合的情况能使工序允许出现的误差加大，经济性更好。,b,公差Tc,（2）基准统一原则,指尽可能采用同一个定位基准来加工工件上的各个加工表面。,选作统一基准表面要求：,面积大，精度高，孔距远。,常用的有：,轴类（两顶尖孔）箱体类（一面二孔）盘套类（一端面一孔）,基准重合原则,基准统一原则,矛盾？,对尺寸精度较高的加工表面应服从基准重合原则

23、，以免使工序尺寸的实际公差减小，给加工带来困难；此外，一般主要考虑基准统一原则。,一般这样处理：,两个重要原则,（3）自为基准原则,当某些精加工表面要求加工余量小而均匀时，可选择该加工表面本身作为定位基准，以提高加工面本身的精度和表面质量。,床身导轨面自为基准,（4）互为基准原则,指某个工件上有两个相互位置精度要求很高的表面，采用工件上的这两个表面互相作为定位基准，反复进行加工。,可使两个加工表面间获得高的位置精度，加工余量小而均匀。,优点：,如：内外圆面同轴度要求比较高的套类零件,2、粗基准的选择原则,为了保证工件加工表面与不加工表面的相互位置精度，选择不加工表面作为粗基准。如果零件有多个不

24、加工表面，应选择其中与加工表面相互位置要求高的表面作为粗基准。,（1）工件表面间相互位置要求原则,粗基准选择实例,内孔和端面需要加工，外圆表面不需要加工。铸造时内孔B与外圆A之间有偏心。要求保证内外圆同心度好。,拨杆粗基准的选择,加工20mm孔，要求保证20mm与不加工表面40mm外圆有较高的同轴度。,工件如果必须保证某重要表面的余量均匀，则选择该重要表面为粗基准。,一机床床身，要求导轨面有较好的耐磨性，以保持其导向精度。,（a）,（b）,（2）重要表面余量均匀原则,若零件上各个表面均需加工，则以加工余量最小的表面为粗基准，以保证各加工表面都有足够的加工余量，不至于造成废品。,加工铸造或锻造的

25、轴套，通常孔的加工余量较大，而外圈表面的加工余量较小，这时就应该以外圈表面作为粗基准来加工孔。,轴套,（3）余量足够原则,阶梯轴的加工,选择平整光洁的表面作为粗基准（便于装夹）。,作为粗基准的表面不应有飞边、浇口、冒口及其他缺陷，也不宜选用铸造分型面作粗基准。若无法避免，则应在使用前对其修整。这样可减少定位误差，并使工件夹紧可靠。,（4）定位可靠性原则,（5）不重复使用原则,在同一尺寸方向上粗基准只准使用一次。否则加工出的各表面之间会有较大的位置误差。,以表面B为粗基准加工表面A之后，若仍以表面B为粗基准来加工表面C？,第一道工序先以不加工外圆表面1定位，加工内孔2；第二道工序仍以外圆表面定位

26、加工均布孔4？,粗、精基准的选择使用，必注意：精基准选择在前，使用在后，粗基准选择在后使用在先。,粗、精基准选择的各条原则，从不同方面提出的要求，在具体使用时常常会互相矛盾，必须结合具体的生产条件进行分析，抓住主要矛盾，灵活选用这些原则。,工艺路线的制定,机械加工工艺路线是指零件由毛坯到成品过程中加工各工序的先后顺序。,工艺路线的拟定主要解决的问题:,选择加工方法,确定加工顺序,划分加工工序,三、零件表面加工方法的选择,基本原则：既要保证零件的加工质量,又要使加工成本最低。,为此，必须熟悉各种加工方法所能达到的经济精度及表面粗糙度。,1、加工经济精度和经济表面粗糙度的概念,加工经济精度是指在正

27、常加工条件下（采用符合质量标准的设备、工艺装备和标准技术等级的工人，合理的加工时间）所能保证的加工精度。相应的粗糙度称为经济表面粗糙度。,对某种加工方法，用于加工何种等级的零件才经济合理？,加工误差与加工成本的关系,观察A点左侧曲线，这说明某种加工方法加工精度的提高是有极限的。,观察B点右侧，这说明对于一种加工方法，成本的下降也是有极限的，即有最低成本。,加工经济精度是指一个精度范围而不是一个值。,加工经济精度与年代的关系,超精密加工,2、各种加工方法所能达到的经济精度和表面粗糙度,外圆加工方法,孔加工方法,平面加工方法,外圆加工的方法,孔的加工方法,平面加工方法,3、选择表面加工方法应考虑的

28、主要因素,（2）工件材料的性质,（3）生产类型,（4）具体生产条件,（1）加工表面的精度和粗糙度要求,4、典型表面的加工路线,（1）外圆表面的加工路线,粗车半精车精车：常用材料（淬火钢除外），中等要求的表面；粗车半精车精车金刚石车：有色金属，要求较高的表面；粗车半精车粗磨精磨：需要淬硬的材料，要求较高的表面；粗车半精车粗磨光整加工或（超）精密加工：黑色金属材料，表面精度、粗糙度要求质量高的表面。,外圆表面加工路线如下图所示：,（2）孔加工路线,钻孔扩孔铰精铰：主要用于中、小直径（d50mm）的精密孔。钻或扩（粗镗）粗拉精拉：用于大量生产中尺寸中等的孔、花键孔等。钻或粗镗半精镗精镗浮动镗金刚镗：

29、广泛用于箱体零件的孔系加工、有色金属零件的精密孔的加工。钻或粗镗半精镗粗磨精磨珩磨或研磨：主要用于淬硬零件或要求高的零件。,孔加工常用加工路线如下图所示,（3）平面加工路线,平面加工方法主要是铣削、刨削和磨削。,粗铣半精铣精铣高速铣：用于精度和粗糙度要求高的平面加工，生产率高。粗刨半精刨精刨刮或研磨：多用于单件、小批生产，生产率低。粗铣（刨）半精铣（刨）粗磨精密磨、导轨磨、研磨、砂带磨：主要用于淬硬零件和精度要求高、表面粗糙度值要求小的平面加工。粗拉精拉：用于大量生产。,平面加工路线如下图所示,加工方法的选择顺序是：,先主要表面，后次要表面；先考虑最终加工，后推至前面加工方法，即：先主后次，先

30、终后前，综合考虑。,某轴材料45钢，轴颈尺寸精度IT6、Ra0.32，表面淬火，试确定其加工路线？,粗车半精车粗磨精磨,四、加工阶段的划分,加工阶段,粗加工阶段,半精加工阶段,精加工阶段,光整加工阶段,高效率地去除各加工表面上的大部分余量，获得高的生产率。,消除主要表面上经粗加工后留下的加工误差，保证精加工余量，完成次要表面的加工（钻孔、攻螺纹、铣键槽等）。,全面保证加工质量，使主要表面达到图纸要求。,进一步提高尺寸精度，减小表面粗糙度，但不能提高形位精度。,但将工艺路线划分为几个加工阶段会增加工序数目，从而增加加工成本。因此在工件刚度高、工艺路线不划分阶段也能够保证加工精度的情况下，就不应该

31、划分加工阶段。,由于划分了加工阶段，带来了两个有利条件：,1、粗加工完各表面后，可及时发现毛坯的缺陷，及时报废或修补；,2、精加工表面的工序安排在最后，可保护已加工表面少受损伤。,五、加工顺序的安排,1、切削加工顺序的安排,基本原则,基准先行,先主后次,先粗后精,先面后孔,2、热处理工序的安排,预备热处理,最终热处理,时效处理,退火：高碳钢、合金钢等，降低硬度，便于切削；正火：低碳钢，提高硬度，便于切削；调质：淬火后高温回火。,淬火、渗碳、氮化等,自然时效人工时效,3、辅助工序的安排,表面处理,检验工序,其它工序安排,金属镀层非金属镀层氧化膜,质量检验特种检验（无损探伤、磁力探伤、水压、超速试

32、验）,去毛刺、倒钝锐边去磁清洗涂防锈油,先安排这些表面的加工顺序：粗车外圆精车外圆磨外圆退刀槽、倒角、键槽等次要表面的加工从加工的方便出发，穿插其中。,平端面、打中心孔粗车外圆精车外圆、倒角、切退刀槽铣键槽磨外圆,总的加工顺序：,主要表面为两端轴径及装传动件的35圆柱面。,六、工序的集中与分散,工序分散是将工件的加工分散在较多的工序内完成。每道工序的加工内容很少，有时甚至每道工序只有一个工步。,发展趋势：工序集中,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。,零件的加工顺序确定以后，在确定各工序的加工内容时，可有两种设计思路：,1、机床设备的选择,七、机床设备及工

33、艺装备的选择,2、工艺装备的选择,小结,二、定位基准的选择,1、精基准的选择（5原则）,2、粗基准的选择（5原则）,一、机械加工工艺过程的组成,1、工序,2、工步,3、走刀,4、安装,5、工位,三、表面加工方法的选择,四、加工阶段的划分,五、加工顺序的安排,六、工序的集中与分散,外圆、孔、平面,粗加工,半精加工,精加工,光整加工,切削加工,热处理,辅助工序,第三节 加工余量、工序尺寸及公差确定,加工余量是指零件加工前后从加工表面切除的材料层厚度，可分为工序余量和加工总余量。,工序尺寸是指本工序加工后应达到的尺寸。,1、工序余量和加工总余量的概念,（1）工序余量。相邻两工序的工序尺寸之差称为工序

34、余量。即在一道工序中所切除的金属层厚度，所以余量是正值。,对于非对称的加工表面，如图、所示的加工余量称为单边余量，其工序余量计算式如下：,对于外表面：b=AB 对于内表面：b=BA,其中b单边加工余量；A上工序的工序尺寸；B本工序的工序尺寸。,回转体表面的工序尺寸以直径计算，如图c、d所示回转体表面的加工余量称为双边余量，其工序余量计算式为：,轴：b=AB 孔：b=BA,其中b双边加工余量；A上工序的工序尺寸；B本工序的工序尺寸。,（2）加工总余量（也称毛坯余量）。加工总余量是指各个工序余量的总和，也就是从毛坯变为成品的整个加工过程中，某一加工表面上所切除的金属总厚度。,总加工余量与工序余量的

35、关系如下：,2、工序余量与工序尺寸的关系,由于工序尺寸有公差，故实际切除的余量是一个变值，致使加工余量有基本余量（公称余量）、最大加工余量和最小加工余量之分。工序尺寸的公差一般均按“入体原则”标注，毛坯的尺寸按“对称原则”标注。,即对于被包容面（轴）,基本尺寸即最大工序尺寸；对于包容面（孔），基本尺寸则是最小工序尺寸.,难点,工序余量与工序尺寸关系,基本余量是相邻两工序基本尺寸之差；最小加工余量是前工序最小工序尺寸和本工序最大工序尺寸之差；最大加工余量是前工序最大工序尺寸和本工序最小工序尺寸之差。工序加工余量的变动范围等于前工序与本工序两工序尺寸公差之和。,Ta,Tb,“入体原则”标注，即对于

36、被包容面（轴），基本尺寸即最大工序尺寸（上偏差等于零）；对于包容面（孔），基本尺寸则是最小工序尺寸（下偏差等于零）。但毛坯尺寸的公差一般采用“对称原则”。,轴的工序余量与工序尺寸关系,孔的工序余量与工序尺寸关系,3、影响加工余量的因素,前道工序的表面粗糙度R 和表面缺陷层深度Da,表面缺陷层,最小余量不能小于该部分的厚度；厚度值与加工方法有关。,前道工序的尺寸公差Ta,前道工序的形位公差a,轴线弯曲对加工余量的影响,本工序的安装误差b,本工序加工余量的计算式：,对单边余量,Z Ta+（R+Da）+a+b,对双边余量,Z Ta+2（R+Da）+2a+b,Z/2 Ta/2+（R+Da）+a+b,4

37、、确定加工余量的方法,2）经验估计法,1）查表修正法,3）计算法,基本原则：在保证加工质量的前提下，加工余量越小越好。,三、工序尺寸及公差的确定,1、基准重合时工序尺寸及公差的确定,当加工某一表面的各道工序都采用同一个定位基准，并与设计基准重合时，工序尺寸计算只需考虑各工序的加工余量，可由最后一道工序开始向前推算。,计算步骤如下：,确定各工序余量。（查表）确定各工序公差。最后一道工序的工序尺寸公差等于零件图样上设计尺寸公差，中间工序尺寸公差取加工经济精度（查表）。确定各工序尺寸。最后一道工序的工序尺寸等于零件图样上设计尺寸，并由最后工序向前逐道工序推算出各工序的工序尺寸。标注各工序尺寸公差。各

38、工序尺寸的上、下偏差按“入体原则”确定。即对于孔，下偏差取零，上偏差取正值；对于轴，上偏差取零，下偏差取负值。,加工某工件上60+0.03mm的孔，加工工序为：粗镗孔半精镗孔磨孔,2、基准不重合时工序尺寸及公差的确定,工序尺寸及公差的计算需借助于工艺尺寸链的基本知识，见下一节。,b,c,b,a,一、机床设备及工艺装备的选择,二、加工余量的确定,1、工序余量和加工总余量,2、工序余量与工序尺寸的关系,3、影响加工余量的因素,三、工序尺寸及公差的确定,1、基准重合,2、基准不重合,小结,第四节 工艺尺寸链,当零件加工时，多次转换工艺基准，引起测量基准、定位基准与设计基准不重合，这时，需要利用工艺尺

39、寸链原理来进行工序尺寸及其公差的计算。,1、尺寸链的定义和特征,在零件加工或机器装配过程中，由一系列相互联系的尺寸所形成的封闭图形，称为尺寸链。,一、尺寸链的基本概念,尺寸链,设计尺寸链,工艺尺寸链,在零件的加工过程中所形成的尺寸链。,加工台阶零件的尺寸链,加工套筒零件的尺寸链,尺寸链的主要特征如下：,（1）封闭性。尺寸链必须是首尾相接且封闭的尺寸组合。其中，应包含一个间接保证的尺寸和若干个对此有影响的直接获得的尺寸。,（2）关联性。尺寸链中间接保证的尺寸精度是受这些直接获得的尺寸精度所支配的，彼此间具有特定的函数关系，并且间接保证的尺寸精度必然低于直接获得的尺寸精度。,2、尺寸链的组成和尺寸

40、链简图的作法,组成尺寸链的各个尺寸称为尺寸链的环，按性质不同可分为组成环和封闭环。,（1）封闭环,指在尺寸链中最后形成或未标注间接保证的尺寸。每个尺寸链中，封闭环只能有一个，用A0表示。,（2）组成环,除封闭环以外的其他环都称为组成环。根据组成环对封闭环影响，将其分成如下两类：,增环,在尺寸链中，当其余各组成环不变，而该环增大使封闭环也增大的，称为增环。引起封闭环同向变动。,减环,在尺寸链中，当其余各组成环不变，而该环增大使封闭环减小的环，称为减环。引起封闭环异向变动。,（3）尺寸链简图的作法,常采用标箭头的方法来判断增减环。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

41、向相反者为增环,与封闭环箭头方向相同者为减环。,A1,A0,A2,A3,减环,A,B,C,二、尺寸链计算的基本公式（极值法）,1、封闭环的基本尺寸,封闭环的基本尺寸等于所有增环基本尺寸之和减去所有减环基本尺寸之和，即：,封闭环的基本尺寸；增环的基本尺寸；减环的基本尺寸；m增环的数量；n组成环的总数（不包括封闭环）。,2、封闭环的极限尺寸,封闭环的最大极限尺寸等于所有增环最大极限尺寸之和，减去所有减环最小极限尺寸之和；而封闭环的最小极限尺寸等于所有增环最小极限尺寸之和，减去所有减环最大极限尺寸之和。即：,3、封闭环的上、下偏差和公差,封闭环的上偏差等于所有增环上偏差之和减去所有减环下偏差之和，封

42、闭环的下偏差等于所有增环下偏差之和减去所有减环上偏差之和。即：,、增环的上、下偏差；、减环的上、下偏差。,封闭环的公差等于各组成环的公差和，即：,、分别是封闭环、组成环的公差。,4、工艺尺寸链解题步骤,（1）确定封闭环；,（2）查明全部组成环，画出尺寸链简图；,（3）判明增、减环，用符号（箭头）标明增、减环；,（4）利用尺寸链计算公式求解。,注意：所建立的尺寸链必须使组成环数最少，这样能更容易满足封闭环的精度或者使各组成环的加工更容易、更经济。,三、工艺尺寸链的分析与解算,工艺基准（工序、定位、测量等）与设计基准不重合，工艺尺寸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

43、尺寸。,1）定位基准与设计基准不重合的尺寸换算,2）测量基准与设计基准不重合的尺寸换算,3）表面淬火、渗碳、镀层的工艺尺寸计算,加工下图a所示零件，设1面已加工好，现以1面定位加工3面和2面，其工序简图如图b所示，试求工序尺寸A1与A2。,1）定位基准与设计基准不重合的尺寸换算,（1）由于加工3面时定位基准与设计基准重合，因此工序尺寸A1就等于设计尺寸，A1=mm。,（2）加工2面时，定位基准与设计基准不重合，这就导致在用调整法加工时，只能以尺寸A2为工序尺寸，但这道工序的目的是为了保证零件图上的设计尺寸A0，即：（100.3）mm。因此A0与A1、A2构成尺寸链，如图c所示。,根据尺寸链特性

44、，A0为封闭环，A1为增环，A2为减环。,所以，A2=20 mm，按入体原则表示为A2=20.1 mm。,由公式A0=A1A2 得：A2=A1A0=3010=20mm；,由公式ES0=ES1EI2 得：EI2=ES1ES0=00.3=0.3mm；,由公式EI0=EI1ES2 得：ES2=EI1EI0=0.2(0.3)=0.1mm；,2）测量基准与设计基准不重合的尺寸换算,加工一轴承座，设计尺寸为A1和A0。由于设计尺寸A0加工时无法直接测量，只好通过测量A2尺寸来间接保证它，求A2的工序尺寸和公差。,由公式A0=A2A1 得：A2=A1+A0=10+50=60mm；,由公式ES0=ES2EI1

45、得：ES2=EI1+ES0=-0.15+0=0.15mm；,由公式EI0=EI2ES1 得：EI2=ES1+EI0=0.05+(0.15)=-0.2mm；,因此A2=,A0为封闭环，A1为减环，A2为增环。,假废品问题,若实测尺寸A2=59.90mm，按上述要求判为废品，但此时如A1=9.9mm，则实际A0=50mm，仍合格，即“假废品”。,当实测尺寸与计算尺寸的差值小于或等于尺寸链其它环公差之和时，就可能出现假废品。此时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。采用专用检具可减小假废品出现的可能性。,方法：求组成环各项之和等于封闭环。,列竖式法解尺寸链,口诀：封

46、闭环、增环照抄；减环取反，上下偏差对调。,A1,列竖式法解尺寸链,3）表面淬火、渗碳、镀层的工艺尺寸计算,下图所示偏心零件，表面A要求渗碳处理，渗碳层深度规定为0.50.8mm。,1）精车A面，保证直径,2）渗碳处理，控制渗碳层深度H1；,3）精磨A面保证直径尺寸，同时保证规定的渗碳层深度H0。,试确定H1的尺寸及公差。,b),列竖式法解尺寸链,小结,一、尺寸链的基本概念,二、尺寸链的计算公式,三、尺寸链的分析与解算,定位基准与设计基准不重合,测量基准与设计基准不重合,表面淬火、渗碳、镀层,封闭环的基本尺寸,封闭环的极限尺寸,封闭环的上、下偏差,第五节 时间定额和提高机械加工生产率的工艺途径,

47、一、时间定额,二、提高机械加工生产率的工艺措施,本节内容,一、时间定额,时间定额,基本时间Tb,辅助时间Ta,布置工作场地时间Tsw,生理和自然需要时间Tr,准终时间Te,操作时间TB,二、提高机械加工生产率的工艺措施,一、缩短基本时间,二、缩短辅助时间,三、缩短布置场地时间,四、缩短准终时间,提高切削用量,减少切削行程长度,直接缩短辅助时间,间接缩短辅助时间,主要指更换刀具和调整刀具的时间,扩大零件的批量,减少调整机床、刀夹量具的时间,第六节、工艺方案的比较与技术经济分析,经济性好就是指在机械加工中能用最低的成本制造出合格的产品。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

48、济的工艺方案。,1、生产成本和工艺成本,制造一个零件（或产品）所耗费的费用总和。,与工艺过程直接有关的生产费用。,工艺成本,可变费用,不变费用,与年产量直接有关，并与之成正比（元/件）。,与年产量没有直接关系，不随年产量的变化而变化（元）。,全年工艺成本E可表示为：,ENVS,零件的生产纲领（件）,每个零件的可变费用（元件）,全年的不变费用（元）,单件工艺成本则为：,EdVS/N,2、不同工艺方案的经济性比较,若两种工艺方案基本投资相近，或在现有设备条件下，可比较其工艺成本。,若两种工艺方案的基本投资相差较大时，必须考虑不同方案的基本投资差额的回收期限。,（1）两种工艺方案基本投资相近，比较其

49、工艺成本。,方案,方案,则E值小的方案其经济性好,两种方案全年工艺成本的比较,各方案的经济性好坏与零件的年产量有关，当两种方案工艺成本相同时的年产量为临界年产量NK,若NNK，宜采用方案,若NNK，宜采用方案,两种方案全年工艺成本的比较,（2）两种方案基本投资相差较大，考虑投资差额的回收期限,方案采用生产率低但价格便宜的工装设备，基本投资K2小，工艺成本E2高。,基本投资差额（元）,全年工艺成本差额（元/年）,回收期限就是方案比方案多花费的投资，需要多长时间才能由其工艺成本的降低而收回。显然，愈小，则经济效益愈好。,其中，方案的低成本是以增加投资为代价的。,方案采用高生产率而价格贵的工装设备，

50、基本投资K1大，工艺成本E1低；,轴类零件加工工艺规程的制订,1、零件图样分析,2、确定毛坯,3、选择定位基准,4、拟定工艺路线,5、确定加工尺寸和切削用量,传动轴磨削余量可取0.5mm，半精车余量可选用1.5mm，粗车用量可选用8mm。,6、拟定工艺过程,工艺规程的制订步骤,机械加工工艺卡,一、零件图样分析,二、确定毛坯,该传动轴材料为45钢，属于小传动轴，各外圆直径尺寸相差不大，选择48mm的热轧圆钢作毛坯。,三、选择定位基准,轴类零件的定位基面，最常用的是两中心孔，符合基准重合原则。,回转表面，主要采用车削与外圆磨削成形。由于主要表面公差等级较高，表面粗糙度小，故车削后还需磨削。粗车-半