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图5 73习题5 12图 5 13 图5 74为齿轮轴截面图 要求保证轴颈尺寸和键槽深 其工艺过程为 1 车外圆至 2 铣键槽深至尺寸H 3 热处理 4 磨外圆至尺寸 试求工序尺寸H及其极限偏差 图5 74习题5 13图 5 14 加工图5 75a所示零件有关端面 要求保证轴向尺寸 图5 75b c是加工上述有关端面的工序简图 试求工序尺寸A1 A2 A3及其极限偏差 图5 75习题5 14图 3 用综合图表跟踪法计算工序尺寸及其公差在制定工艺方案或分析现行工艺过程中 如零件在同一方向上加工的尺寸较多 并需多次转换定位基准时 工序尺寸公差的计算容易出错 应用综合图表跟踪法将加工过程中的尺寸关系直观地列在一张图表上 可以帮助工程技术人员迅速查找和正确建立尺寸链 例5 3 加工图5 19所示套筒零件 其轴向有关表面的加工工序安排为 1 以A面定位粗车D面 然后以D面为测量基准粗车B面 保证工序尺寸A1和A2 2 以D面定位粗车A面 保证工序尺寸A3 然后以A面为测量基准镗C面 保证工序尺寸A4 图5 19套筒零件简图 3 以D面定位磨A面 保证工序尺寸A5 要求确定工序尺寸A1 A2 A3 A4和A5及其极限偏差 解用综合图表跟踪法解算工序尺寸可按下列步骤进行 1 绘制加工过程尺寸联系图1 用粗实线画出被加工零件的毛坯图 标出与轴向加工表面有关的毛坯尺寸 并向下引出细实线 2 按加工顺序自上而下填写工序号和加工内容 3 按查表法确定工序余量 并填入工序余量表中 4 画工序尺寸分布图 箭头指向加工面 箭尾用黑圆点画在定位基准 标出 或测量基准上 加工余量用剖面线并画在加工表面的入体方向上 设计尺寸以对称偏差的形式其两端均用黑圆点标出 2 用跟踪法列出尺寸链从设计尺寸或加工余量的两端出发 沿工件表面引线垂直向上 或向下 跟踪 遇到箭头就沿箭头拐弯 经该尺寸线到末端黑圆点后继续垂直向上 或向下 跟踪 直至两条查找线路汇合封闭为止 采用同样的方法 可以列出所有以设计尺寸和加工余量为封闭环的尺寸链 3 计算工序尺寸及公差 校核加工余量由于有公共环存在 因此应该先解算有公共环出现的组成环数较多的尺寸链 与常规工艺尺寸链计算方法相比 综合图表跟踪法有三个主要特点 1 科学准确 不易出错 2 易于掌握 计算迅速 3 简化过程 用途广泛 由于综合图表跟踪法具有简单 规则的特点 便于利用计算机进行相关工艺尺寸链的解算工作 五 工艺过程的生产率 一 时间定额所谓时间定额是指在一定生产条件下规定生产一件产品或完成一道工序所消耗的时间 时间定额是安排作业计划 进行成本核算的重要依据 也是设计或扩建工厂 或车间 时计算设备和工人数量的依据 时间定额由以下几个部分组成 1 基本时间tj 机动时间 直接改变生产对象的尺寸 形状 性能和相对位置关系所消耗的时间 对机械加工而言 就是切除加工余量所耗费的时间 包括刀具的切入和切出时间 一般可用计算法来确定 但其计算公式不统一 2 辅助时间tf为实现基本工艺过程所做各种辅助动作 例如装卸工件 开停机床 改变切削用量 测量加工尺寸 引进或退回刀具等 所消耗的时间 确定辅助时间的方法与零件生产类型有关 基本时间与辅助时间的总和称为作业时间 工序时间 3 布置工作地时间tb 工作地服务时间 为使加工正常进行 工人为照管工作地 如更换刀具 润滑机床 清理切屑 收拾工具等 所消耗的时间 一般可按工序作业时间的2 7 估算 4 休息与生理需要时间tx工人在工作班内为恢复体力和满足生理需要所消耗的时间 一般按工序作业时间的2 估算 上述四部分的时间之和称为单件时间td 即 5 准备与终结时间tz在成批生产中 工人为生产一批工件进行准备和终结工作所消耗的时间 准备与终结时间对一批工件来说只消耗一次 工件批量m越大 分摊到每个工件上的准备与终结时间tz m就越少 所以成批生产的单件计算时间tdj为 2 缩减工作行程长度 图5 21 图5 21多刀加工 图5 22用组合铣刀铣床身导轨面 二 提高生产率的工艺途径劳动生产率是以工人在单位时间内所生产的合格产品的数量来评定的 此处仅就提高生产率的工艺途径作一简要说明 1 缩减基本时间的工艺途径 1 提高切削用量 3 多件加工 图5 23a b c 图5 23多件加工 平行加工 a 图5 23多件加工 顺序加工 b 图5 23多件加工 平行顺序加工 c 2 缩减辅助时间的工艺途径辅助时间在单件时间中占有较大比重 采取措施缩减辅助时间是提高生产率的重要途径 尤其在提高切削用量致使基本时间显著减少 辅助时间所占比重相对较大的情况下 更显得重要 缩减辅助时间有两种不同途径 一是直接缩减辅助时间 二是设法将辅助时间与基本时间重合 1 直接缩减辅助时间 图5 24 图5 24外圆磨床主动测量装置1 测头2 3 硬质合金定位点4 千分表5 量杆6 弹簧 2 将辅助时间与基本时间重合 图5 25 图5 26 图5 25摆式铣削 图5 26连续磨削加工 3 缩减布置工作地时间的主要途径在布置工作地时间中 大部分消耗在更换刀具的工作上 缩减布置工作地时间的主要途径是减少换刀次数和缩短换刀时间 减少换刀次数意味着要提高刀具或砂轮的寿命 而缩短换刀时间则主要是通过改进刀具的安装方法和采用先进的对刀装置来实现 4 缩减准备终结时间的主要途径缩减准备终结时间的主要途径是减少调整工艺装备的时间 缩短数控编程时间和调试时间 1 运用成组工艺原理 2 采用可换刀架或刀夹 3 采用刀具微调和快调机构 4 采用数控加工过程拟实技术 六 工艺方案的经济分析制订零件机械加工工艺规程时 在同样能满足被加工零件技术要求和同样能满足产品交货期的条件下 经技术分析一般都可以拟订出几种不同的工艺方案 不同的工艺方案有不同的经济效果 为选取在给定生产条件下最为经济合理的工艺方案 必须对各种不同的工艺方案进行经济分析 所谓经济分析就是通过比较各种不同工艺方案的生产成本 选出其中最为经济的加工方案 生产成本是指制造一个零件或一台产品所需的一切费用的总和 生产成本包括两部分费用 一部分是与工艺过程直接有关的费用 即工艺成本 另一部分是与工艺过程不直接有关的费用 工艺成本约占零件生产成本的70 75 由于第二类费用在同一生产条件下基本上相等 因此对工艺方案进行经济分析时 只要分析工艺成本即可 一 工艺成本的组成及计算工艺成本由可变费用 可变成本 V与不变费用 不变成本 C两部分组成 可变费用与零件的年产量有关 不变费用与零件年产量无关 零件加工全年工艺成本S可用下式表示 S VN C 元 5 26 图5 28为全年工艺成本S与年产量N的关系 其图形为一直线 图5 28全年工艺成本S与年产量N的关系 零件加工单件工艺成本St可用下式表示 元 件 5 27 图5 29单件工艺成本S与年产量N的关系 图5 29为单件工艺成本St与年产量N的关系 其图形为一双曲线 故在大批大量生产时 应注意控制可变费用V 而在单件小批生产时 应注意控制不变费用C 图5 29单件工艺成本S与年产量N的关系 图5 28全年工艺成本S与年产量N的关系 二 工艺方案的经济评比1 当工艺方案均采用现有设备或其基本投资相近时 可用工艺成本评比其优劣 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的单件工艺成本St1与St2进行评比 当产量N一定时 可直接算出St1与St2进行比较 值小者说明其经济性好 该方案为可取方案 若产量N为一变量时 则可根据上式作出曲线 图5 30单件工艺成本比较图 进行比较 产量N小于临界产量Nk时 方案2为可选方案 产量N大于Nk时 方案1为可选方案 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S1与S2进行比较 当年产量N一定时 可直接算出S1及S2 值小者说明其经济性好 该方案为可取方案 若年产量N为变量时 可根据上式作图比较 当N Nk时 第2方案的经济性好 当N Nk时 第1方案的经济性好 图5 31全年工艺成本比较图 当N Nk时 S1 S2 即有由此可知 2 两种工艺方案的基本投资差额较大时 则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 投资回收期T可用下式求得 年 5 29 投资回收期必须满足以下要求 1 回收期限应小于专用设备或工艺装备的使用年限 2 回收期限应小于该产品的市场寿命 年 3 回收期限应小于国家所规定的标准回收期 采用专用工艺装备的标准回收期为2 3年 采用专用机床的标准回收期为4 6年 七 编制工艺规程文件工艺规程设计出来以后 还须以图表 卡片和文字材料的形式固定下来 以便贯彻执行 这些图表 卡片和文字材料统称为工艺文件 在生产中使用的工艺文件种类很多 这里只介绍两种最常用的工艺文件 1 机械加工工艺过程卡片此卡片以工序为单元简要说明工件的加工工艺路线 如表5 6所示 它主要用来表示工件的加工流向 供安排生产计划 组织生产调度用 机械加工工艺过程卡片 2 机械加工工序卡片此卡片是在机械加工工艺过程卡片的基础上分别为每一工序编制的一种工艺文件 如表5 7所示 它指导操作工人完成某一工序的加工 此卡片主要用于大批大量生产 在成批生产中加工一些比较重要的工件时 有时也编制机械加工工序卡片 工序卡片要求画工序简图 工序简图须用定位夹紧符号表示定位基准 夹紧位置和夹紧方式 用加粗实线表示出本工序的加工表面 标明工序尺寸 公差及技术要求 对于多刀加工和多工位加工 还应绘出工序布置图 要求表明每个工位刀具和工件的相对位置和加工要求 图5 32所示为转塔车床工序布置图 第五节机器装配工艺规程设计 一 概述1 机器装配与装配工艺系统图按照规定的技术要求 将零件或部件进行配合和连接 使之成为半成品或成品的过程 称为装配 机器的装配是机器制造过程中最后一个环节 它包括装配 调整 检验和试验等工作 装配过程使零件 套件 组件和部件之间获得一定的相互位置关系 所以装配过程也是一种工艺过程 机器质量最终是通过装配保证的 装配质量在很大程度上决定了机器的最终质量 为保证有效地进行装配工作 通常将机器划分为若干能进行独立装配的装配单元 零件是组成机器的最小单元 在零件之上 还有套 合 件 组件 部件和产品 与之相对应的装配亦称为组装 部装及产品总装 套件 合件 一般是由两个或两个以上零件的永久性连接 如焊接或铆接等 结合成的不可拆卸的整体件 组件是由若干个零件和合件组成的组合件 部件是由若干零件 合件和组件组成的 能完成某种使用功能的组合体 若将产品划分成独立装配的装配单元 则除零件外 每一级装配单元在装配时都可以单独进行装配 在装配时 以一个零件 或套件 部件 作为基础件 其余零件 套件 组件或部件按一定顺序装配到基础件上 就成为了下一级的装配单元 在装配工艺规程设计中 常用装配工艺系统图表示零 部件的装配流程和零 部件间相互装配关系 图5 43组件装配工艺系统图 图5 43表示组装装配工艺系统图 图5 44表示部装装配工艺系统图 图5 44部件装配工艺系统图 图5 45表示产品总装的装配工艺系统图 图5 45总装装配工艺系统图 2 装配精度与装配尺寸链机器的装配精度是根据机器的使用性能要求提出的 它不仅