机械加工工艺规程的制定PPT幻灯片

1,机械制造工艺学,机电工程系,第一章,2,1机械加工工艺规程的制定,1.1基本概念1.2机械加工工艺规程1.3工艺审查与毛坯选择1.4工艺过程设计1.5工序设计1.6工艺尺寸链1.7时间定额及提高劳动生产率的工艺途径1.8工艺过程方案的技术经济分析,3,1.1基本概念,1.1.1生产过程与工艺过程生产过程是指机械产品从原材料开始到成品之间各相互关联的劳动过程的总和。,原材料,产品,4,1.1基本概念,1.1.1生产过程与工艺过程工艺：制造产品的方法。工艺过程：在生产过程中直接改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质使其成为成品或半成品的过程。,5,1.1基本概念,1.1.1生产过程与工艺过程工艺过程：在生产过程中直接改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质使其成为成品或半成品的过程。,原材料,产品,6,1.1基本概念,1.1.1生产过程与工艺过程工艺过程：在生产过程中直接改变生产对象的形状（铸造、锻造、焊接等）、尺寸（机械加工）、相对位置（装配）和性质（热处理、电镀）使其成为成品或半成品的过程。,原材料,产品,7,1.1基本概念,1.1.1生产过程与工艺过程机械制造工艺学只研究机械制造加工工艺过程和装配工艺过程。机械加工工艺过程是利用机械加工方法（切削加工、磨削加工、电加工、电子束及离子束加工等），直接改变毛坯的形状、尺寸、相对位置和性能等，使其转变为成品或半成品的过程。,8,1.1基本概念,1.1.2工艺过程的组成机械加工工艺过程是由一个或若干个顺序排列的工序组成的，而每个工序又可分为一个或若干个安装、工位、工步和走刀等组成。,9,1.1基本概念,1.工序一个（或一组）工人，在一个工作地点（或一台机床上），对一个（或同时几个）工件所连续完成的那部分工艺过程叫做工序。它是工艺过程的基本单元，也是生产计划、经济核算和进行质量检验的基本单元。,操作者（一组（个）工人)一个工作地点（或机床）加工对象（连续地完成加工）顺序或平行如热处理后再一次回到同一工作地,工序包括三要素,三要素任何一个改变都将视为不同工序。,10,工序划分：,（1）工序集中就是零件的加工集中在少数工序内完成，而每一道工序的加工内容却比较多；（2）工序分散则相反，整个工艺过程中工序数量多，而每一道工序的加工内容则比较少。,单件小批量生产,大批大量生产,11,减少了工序数目，缩短了工艺路线，从而简化了生产计划和生产组织工作。减少了设备数量，相应地减少了操作工人和生产面积。减少了工件安装次数，不仅缩短了辅助时间，而且在一次安装下能加工较多的表面，也易于保证这些表面的相对位置精度。,工序集中特点：,12,设备和工艺装配结构都比较简单，调整方便，对工人的技术水平要求低。可采用最有利的切削用量，减少机动时间。容易适应生产产品的变换。设备数量多，操作工人多，占用生产面积大。,工序分散特点：,13,单件小批、大批量生产的工艺过程,14,单件小批生产的工艺过程,15,单件小批生产的工艺过程,16,大批大量生产的工艺过程,生产规模不同，工序的划分不一样。,17,机械加工工艺过程随车间的加工条件和生产规模的不同而不同。如：,18,练习：,阶梯轴的工序划分（不考虑粗糙度）,19,阶梯轴,20,阶梯轴简图,21,阶梯轴加工工艺过程(单件小批生产),阶梯轴加工工艺过程(中批量生产),22,1.1基本概念,2.工步在加工表面和切削工具不变、切削用量中的进给量和切削速度都不变的情况下，所连续完成的那一部分工序叫工步。,加工表面不变（可以是单个表面或组合表面）工具不变（刀具）切削用量中的进给量和切削速度不变连续性（一个工序通常包含几个工步）。,工步包括,23,工步,在加工表面和切削工具不变、切削用量中的进给量和切削速度都不变的情况下，所连续完成的那一部分工序叫工步。,24,同时加工外圆和孔,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,工步,25,复合工步,转塔车床,工步,26,复合工步,专用机床加工,工步,27,为了简化工序内容的叙述，对于在一次安装中连续进行的若干个相同的工步，也视为一个工步。,工步,28,例：,阶梯轴,四个,五个,一个,两个,三个,两个,一个,29,在一个加工工序中，有时需要对零件进行多次装夹加工，工件经一次装夹后所完成的那一部分工序称为安装。,3安装,1.1基本概念,30,例：,图81阶梯轴,两次,两次,一次,一次,一次,一次,一次,讨论：,安装次数多好还是少好？,31,32,为完成一定的工序内容，一次装夹工件后，工件与夹具或机床的可动部分一起相对刀具或机床的固定部分所占据的每一个位置，称为工位。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。,4工位,1.1基本概念,图1-4多工位加工工位1：装卸工件工位2：钻孔工位3：扩孔工位4：铰孔,33,在一个工步中，有时因所需切除的金属层较厚而不能一次切完，需分几次切削，则每一次切削称为一次走刀。,5走刀,1.1基本概念,34,挂轮轴加工工艺过程,工件的装夹与获得加工精度的方法,35,1.1基本概念,1.1.3生产纲领与生产类型1.生产纲领生产纲领是指企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。计划期常为一年，所以生产纲领也称年产量。零件的生产纲领要计入备品和废品的数量，可按下式计算，即N=Qn(1)(1)式中：N零件的年产量，件/年；Q产品的年产量，台/年；n每台产品中，该零件数量，件/台；备品的百分率；费品的百分率。,36,1.1基本概念,2.生产类型生产类型是指企业生产专业化程度的分类。一般分为单件生产、成批生产和大量生产三种类型。(1)单件生产产品产量很少，生产的产品品种很多，各工作地加工对象经常改变，很少重复。(2)成批生产一年中分批轮流地制造几种不同的产品，每种产品均有一定数量，工作地加工对象周期地重复。(3)大量生产一种产品产量很大，工作地的加工对象固定不变，长期进行某零件的某道工序的加工。,37,1.1基本概念,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1000500050000,生产类型不仅决定于生产纲领，而且和产品的大小和复杂程度有关。划分生产类型的意义在于有利于进行生产的规划和管理,38,1.1基本概念,生产类型对加工工艺的影响：生产类型不同，则零件的加工工艺、工艺装备、毛坯制造等工艺特点也不同。生产类型对零件工艺规程影响很大。同一产品在大量生产情况下应具有：效率高、成本低、质量可靠、性能稳定等优点，所以应推广产品结构的标准化、系列化、通用化，以便组织大批量的专业化生产。,39,1.1基本概念,各种生产类型的工艺特点,40,1.1基本概念,1.1.4基准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。一个几何关系只有一个基准。根据作用的不同，基准可分为设计基准和工艺基准。,41,1.1基本概念,1.设计基准是零件图上所采用的基准。,设计基准,42,1.1基本概念,2.工艺基准工艺基准是在加工和装配过程中所采用的基准。它包括：(1)工序基准在工序图上用来确定本工序加工表面加工后的尺寸、位置的基准。,43,1.1基本概念,2.工艺基准工艺基准是在加工和装配过程中所采用的基准。它包括：(2)定位基准工件在机床上或夹具上加工时用作定位的基准。(3)测量基准工件在测量时所采用的基准。(4)装配基准装配时用来确定零件或部件在产品中的相对位置所采用的基准。各种基准的实例如图1-8,镗削发动机机体轴承孔时的定位基准,44,1.2机械加工工艺规程,1.2.1机械加工工艺规程及其作用1.机械加工工艺规程的概念规定产品或零件制造工艺过程和操作方法等的工艺文件称为工艺规程。2.工艺规程的作用(1)工艺规程是组织生产的指导性文件；(2)工艺规程是生产准备工作（包括技术准备工作）的依据；(3)工艺规程是新、扩建工厂或车间的基本资料。,45,1.2机械加工工艺规程,1.2.2工艺规程的类型与格式1.专用工艺规程2.通用工艺规程(1)典型工艺规程(2)成组工艺规程3.标准工艺规程(1)机械加工工艺规程(2)装配工艺规程,46,1.2机械加工工艺规程,47,1.2机械加工工艺规程,机械加工工序卡片格式,48,1.2机械加工工艺规程,1.2.3工艺规程的内容、制定步骤和原始资料1.工艺规程的内容与制定步骤1)工艺审查与毛坯选择2)工艺过程设计3)工序设计4)填写工艺文件,49,1.2机械加工工艺规程,2.工艺规程制定的原始资料1)产品的装配图和零件图；2)产品验收的质量标准；3)产品的生产纲领和生产类型；4)现有的生产条件；5)各有关手册、标准及指导性文件资料。,50,1.3工艺审查与毛坯选择,1.3.1零件的工艺性分析一、工艺分析的内容1.审查各项技术要求,2.审查零件结构工艺性,二、工艺分析的目的和作用,1.使用性能技术要求的经济合理所在企业生产条件可实现性2.使用要求制造的可行性、经济性,51,1.3工艺审查与毛坯选择,1.3.1零件的工艺性分析三、工艺性分析的过程,范例一：某小型企业开发新产品引进技术图纸需做工艺分析,范例二：某大型企业开发新产品引进技术图纸需做工艺分析,工作过程应注意问题：管理程序工作协调-综合职业能力,52,生产部生产调度人员,技术部技术（工艺）人员,（本企业生产条件）,（零件及装配的工艺性）,（组织生产）,（编制工艺）,（尺寸链分析、图纸修改）,53,生产部生产调度人员,技术部工艺人员,（本企业生产条件）,（零件及装配的工艺性）,（组织生产）,（编制工艺）,（尺寸链分析、图纸修改）,技术部技术人员,54,1.3工艺审查与毛坯选择,1.3.1零件的工艺性分析1.审查各项技术要求,图1-9技术要求不当的示例,55,零件的结构工艺性概念零件结构工艺性是指所设计的零件在能满足使用要求的前提下制造的可行性和经济性。它包括零件各个制造过程中的工艺性，如铸造、锻造、冲压、焊接、热处理等工艺性。由此可见，零件结构工艺性涉及面很广，具有综合性，必须全面综合地分析。在制定机械加工工艺规程时，首先要进行零件的结构工艺性分析。零件的结构工艺性分析，主要包括零件的尺寸和公差标注、零件的组成要素和零件的整体结构等三方面来阐述。,56,1.3工艺审查与毛坯选择,图1-10零件局部结构工艺性的一些实例,2.审查零件结构工艺性,57,1.3工艺审查与毛坯选择,58,1.3工艺审查与毛坯选择,59,1.3工艺审查与毛坯选择,60,1.3工艺审查与毛坯选择,61,1.3工艺审查与毛坯选择,62,1.3工艺审查与毛坯选择,3.结构设计时应注意的几项原则1)尽可能采用标准化参数，有利于采用标准刀具和量具；2)要保证加工的可能性和方便性，加工面应有利于刀具的进入和退出；3)加工表面形状应尽量简单，便于加工，并尽可能布置在同一表面或同一轴线上，以减少工件装夹、刀具调整及走刀次数；4)零件结构应便于工件装夹，有利于增强工件或刀具的刚度；5)应尽可能减轻零件质量，减少加工表面面积，并尽可能减少内表面加工；6)零件的结构应与先进的加工工艺方法相适应。,63,1.3工艺审查与毛坯选择,1.3.2毛坯选择1.常用的毛坯种类(1)铸件(2)锻件(3)型材(4)冲压件（5）冷挤压件（6）焊接件（7）粉末冶金,64,第三节毛坯的选择,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。,65,一、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。,66,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，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。,67,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,68,2、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。,69,3、型材,主要通过热轧或冷拉而成。如各种热轧和冷拉的圆钢、板材、异型材等，适用于形状简单、尺寸变化不大的零件。,70,4、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,71,5、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。,72,6、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。,73,二、毛坯的选择原则,1、零件材料和性能要求,（1）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。,74,2、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。,75,3、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。,76,4、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。,77,各类毛坯的特点及适用范围,78,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,79,1.3工艺审查与毛坯选择,1.3.2毛坯选择2.毛坯选择时考虑的因素(1)零件材料及其力学性能；(2)零件的形状和尺寸；(3)生产类型；(4)具体生产条件；(5)利用新工艺、新技术和新材料的可能性。,80,1.3工艺审查与毛坯选择,各类毛坯的特点及适用范围,81,3毛坯形状和尺寸的确定现代机械制造的发展趋势之一，是少切削和无切削工艺的推广和发展，即使毛坯的形状和尺寸尽量与零件接近，减少机械加工的劳动量。但是，由于现有毛坯制造工艺技术的限制，加之产品零件的精度和表面质量的要求又越来越高，所以毛坯上某些表面仍需留有一定的加工余量，并通过机械加工来达到零件的质量要求。,毛坯制造尺寸和零件尺寸的差值称为毛坯加工余量，毛坯制造尺寸的公差称为毛坯公差。毛坯加工余量及公差与毛坯制造方法有关，生产中可参照有关工艺手册和部门或企业的标准确定。,82,毛坯的形状和尺寸，除了考虑切削加工余量外，还要考虑到毛坯制造、机械加工以及热处理等其他工艺因素的影响。下面仅从机械加工工艺角度来分析一下，在确定毛坯形状和尺寸时应注意的几个问题。,图具有工艺搭子的刀架毛坯A-加工面B-工艺搭子C-定位面,（1）为使加工时工件安装稳定，有些铸件毛坯需要铸出工艺搭子，如图所示。工艺搭子在零件加工后一般均应切除。,83,（2）在机械加工中，有时会遇到如磨床主轴部件中的三块瓦轴承，平衡砂轮用的平衡块以及车床走刀系统中的开合螺母外壳(图4-6)等零件。为了保证这些零件的加工质量和加工方便，先将这些零件做成一个整体毛坯，加工到一定阶段后再切割分离成单件。,图车床开合螺母外壳简图,84,图滑键的零件图及毛坯图a)零件图b)毛坯图,（3）为了提高零件机械加工的生产率，对于一些类似下图所示的需经锻造的的小零件，可以将若干零件先合锻成一件毛坯，经平面和两侧的斜面加工后再切割分离成单个零件。显然，在确定毛坯的长度L时，应考虑切割零件所用锯片铣刀的厚度B和切割的零件数n。,85,（4）为了提高生产率和在加工过程中便于装夹，对一些垫圈类零件，也常常把多件合成一个毛坯。下图为一垫圈零件，毛坯可取一管料，其内孔要小于垫圈内径。在车削时，用卡爪夹住一端外圆，另一端用顶尖顶住，先车外圆、切槽。然后，用三爪卡盘夹住外圆较长的一部分，用16mm的钻头钻孔，再切割成若干个垫圈零件。,图垫圈的整体毛坯及加工a）垫圈b）车外圆及切槽时的装夹方法c）钻内孔,86,回顾,结构工艺性分析,87,回顾,结构工艺性分析,88,一、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。,89,2、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。,90,3、型材,主要通过热轧或冷拉而成。如各种热轧和冷拉的圆钢、板材、异型材等，适用于形状简单、尺寸变化不大的零件。,91,4、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,92,5、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。,93,6、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。,94,零件上用以确定其它点、线、面位置所依据的那些点、线、面，它往往是计算、测量或标注尺寸的起点。,基准的概念及其分类,基准,设计基准,工艺基准,回顾,95,回顾,96,回顾,97,回顾,98,回顾,99,回顾,100,回顾,101,定位基准表示方法,回顾,102,1.4工艺过程设计,工艺过程设计内容包括：选择定位基准、选择零件表面加工方法、加工阶段划分、加工顺序的安排和工序组合等。,103,1.4工艺过程设计,1.4.1工件的定位方法定位工件在机床上加工时，首先要把工件安放在工作台或夹具体里，使它和刀具之间有一定的相对位置。装夹工件从定位到夹紧的整个过程。工件在机床上装夹有以下三种方法：1、直接找正装夹2、按划线找正装夹3、用夹具体装夹,104,（1）直接找正法此法是用百分表、划针或目测在机床上直接找正工件，使其获得正确位置的一种方法。直接找正法的定位精度和找正的快慢，取决于找正精度、找正方法、找正工具和工人的技术水平。用此法找正工件往往要花费较多的时间，故多用于单件和小批生产或位置精度要求特别高的工件。,1.4工艺过程设计,105,1.4工艺过程设计,106,（2）划线找正法先在工件上画出将加工表面的位置，安装工件时按划线用划针找正并夹紧。由于受到划线精度和找正精度的限制，此法多用于批量较小、毛坯精度较低以及大型零件等不便使用夹具的粗加工中。,1.4工艺过程设计,107,（3）采用夹具装夹将工件直接装在夹具的定位元件上并夹紧，这种方法装夹迅速方便，定位可靠，广泛应用于成批和大量生产中。,1.4工艺过程设计,108,1夹具体2定位元件3导向元件4工件,专用夹具-钻模,109,110,1.4工艺过程设计,1.4.2定位基准选择,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。,111,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,112,1、零件上有一个不需加工的表面，尽量选择此加工表面为第一次装夹的粗基准。,1.4工艺过程设计,（一）粗基准的选择,113,2、选择毛坯余量最小的表面作粗基准，可避免加工余量不足产生废品。,（一）粗基准的选择,1.4工艺过程设计,114,115,阶梯轴的加工,116,3、在没有要求保证重要表面加工余量均匀的情况下，若零件有几个表面不需要加工，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。,（一）粗基准的选择,1.4工艺过程设计,117,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。,118,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。,119,4、若工件必须首先保证某重要表面的加工余量均匀，则应选择该表面为粗基准,（一）粗基准的选择,1.4工艺过程设计,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。,120,5、一般只使用毛坯表面作一次粗基准，以后不再重复使用。,（一）粗基准的选择,1.4工艺过程设计,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？,121,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加工均布孔4？,122,6、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。,（一）粗基准的选择,1.4工艺过程设计,123,1.4工艺过程设计,精基准选择应保证相互位置精度和装夹准确方便。一般应遵循如下原则。(1)基准重合原则(2)基准统一原则(3)互为基准原则(4)自为基准原则(5)准确、可靠、方便原则,（二）精基准的选择,124,1.4工艺过程设计,(1)基准重合原则应尽量选用设计基准和工序基准作为定位基准。,图定位基准和工序基准不重合,（二）精基准的选择,125,1.4工艺过程设计,图定位基准和工序基准重合,（二）精基准的选择,126,因基准不重合带来的基准不重合误差,127,选用设计基准（或工序基准）为精基准即基准重合的原则,128,1.4工艺过程设计,(2)基准统一原则工件加工过程中，尽可能采用统一的定位基准，来加工工件上的各个加工表面。这样便于保证各加工面间的相互位置精度，且可简化夹具的设计。,（二）精基准的选择,129,1.4工艺过程设计,(2)基准统一原则,（二）精基准的选择,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）,选作统一基准表面要求：,面积大，精度高，孔距远。,130,131,132,133,1.4工艺过程设计,采用统一基准原则好处在于：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。,（二）精基准的选择,134,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，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,135,1.4工艺过程设计,(3)互为基准原则为获得小而均匀的加工余量和较高的位置精度，可采用反复加工互为基准原则。例如加工精密齿轮时，需先以齿面为基准磨内孔，然后再以内孔为基准磨齿面，如图所示。,图以齿形表面定位磨内孔,（二）精基准的选择,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：,136,1.4工艺过程设计,(4)自为基准原则当精加工或光整加工工序要求加工求余量小而均匀时，应选择加工表面本身作为定位基准进行加工成为自为基准原则。如图所示，在导轨磨床上以自为基准磨削床身导轨。,图床身导轨面自为基准的实例,（二）精基准的选择,137,1.4工艺过程设计,(4)自为基准原则采用自为基准原则，只是提高加工面本身的精度，不能提高加工面的位置精度，该加工面与其他表面的位置精度由先行工序保证。,图床身导轨面自为基准的实例,（二）精基准的选择,138,浮动镗刀铰孔1工件2镗刀块3镗杆,1.4工艺过程设计,外圆研磨,139,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。,140,1.4工艺过程设计,（三）辅助基准的应用,加工过程中，如定位基准面过小，或者基准面和被加工面位置错开了一定距离，定位就不可靠，应采用辅助措施。对精准表面定位来说，常常采用辅助基准的办法。,141,142,143,144,1.4工艺过程设计,1.4.3表面加工方法选择1、加工方法选择时应考虑的因素(1)经济加工精度（见图1-19）；(2)工件材料的性质；(3)工件的结构形状和尺寸；(4)生产类型和经济性；(5)现有设备情况和技术条件。,图1-19加工误差（或加工精度）和成本的关系,145,1.4工艺过程设计,2、常见表面(外圆、内孔、平面)的加工方法，见下列框图,外圆表面的典型加工工艺路线,146,1.4工艺过程设计,孔的典型加工工艺路线,147,1.4工艺过程设计,平面典型加工工艺路线,抛光Ra0.0081.23,研磨IT36Ra0.0080.63,精密磨IT36Ra0.040.32,半精铣IT811Ra2.310,精铣IT68Ra0.633,高速精铣IT67Ra0.161.23,导轨磨IT6Ra0.161.23,精磨IT68Ra0.161.23,宽刀精刨IT6Ra0.161.23,粗磨IT810Ra1.2310,精刨IT68Ra0.633,半精刨IT811Ra2.310,半精车IT811Ra2.310,粗铣IT1113Ra320,粗刨IT1113Ra320,砂带磨IT36Ra0.010.32,金刚石车IT6Ra0.021.23,刮研Ra0.041.23,精车IT68Ra1.233,粗车IT1213Ra1080,精拉IT69Ra0.322.3,粗拉IT1011Ra320,148,1.4工艺过程设计,1.4.4加工阶段的划分一般可分为粗加工、半精加工和精加工三个阶段。加工精度和表面质量要求特别高时，还可增加光整加工和超精密加工阶段划分加工阶段的原因：(1)保证加工质量；(2)合理地使用机床设备；(3)便于热处理工序安排；(4)便于及时发现毛坯缺陷；(5)保护精加工过后的表面。,149,1.4工艺过程设计,1.4.5加工顺序的安排1.机械加工工序的安排(1)先基准面，后其它面；(2)先主要表面，后次要表面；(3)先面后孔；(4)先粗后精。,150,1.4工艺过程设计,2.热处理工序的安排(1)预备热处理：退火、正火、调质等(2)最终热处理：调质、淬火、渗碳、渗氮等(3)时效处理：自然时效、人工时效(4)表面处理：电镀、氧化、钝化、涂层等3.辅助工序的安排辅助工序种类较多，包括检验、去毛刺、倒棱、清洗、防锈、去磁及平衡等。检验工序分加工质量检验和特种检验X射线、超声波、荧光、磁力、着色、超速动平衡，等。,151,1）热处理工序：A、预备热处理：目的：改善毛坯的加工性能，消除内应力，为最终热处理作准备。包括有：退火，正火，时效和调质。B、最终热处理:淬火(C)，常在调质后进行,为提高表面淬火零件的心部材料性能和获得细马氏体组织.表面热处理：渗碳(S0.5);渗碳淬火(S0.5-C59);氮化(D0.3-900)等.,152,预备热处理：,退火（Th）：应用于经过热加工的毛坯,含碳量大于0.7%的碳钢,合金钢,以降低硬度便于切削正火（Z）：含碳量低于0.3%的低碳钢或低碳合金钢,以避免硬度过低切削时粘刀,为提高硬度采用正火.退火和正火还可以细化晶粒,均匀组织,为以后的热处理作准备.时效处理:主要用于消除毛坯制造和机械加工中产生的内应力。有人工时效和天然时效。,153,1.4工艺过程设计,1.4.6工序的集中与分散1.工序集中的特点工序集中就是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。1)采用高效专用设备及工艺装备，生产率高；2)装夹次数少，易于保证表面间位置精度，减少工序间运输量，缩短生产周期；3)机床数量、操作工人和生产面积少，可简化生产组织和计划工作；4)因采用结构复杂的专用设备，所以投资大，调整复杂，生产准备量大，转换产品费时；,154,1.4工艺过程设计,2.工序分散的特点工序分散就是将工件的加工分散在较多的工序内进行，每道工序的加工内容较多。1)设备和工艺装备简单，调整维修方便，生产准备量少，易适应产品更换；2)可采用最合理的切削用量；3)设备数量多，操作工人多，生产面积大。工序集中与分散各有利弊，应根据生产类型、现有生产条件、工件结构特点和技术要求等综合分析单件小批的集中加工中心大批量的集中多刀、多轴机床、组合机床、自动机床重型零件工序集中刚度差、精度高工序分散,155,1.5工序设计,零件在工艺过程设计后，应进行工序设计。主要工作是为每一工序选择机床和工艺装备，确定加工余量、工序尺寸和公差，确定切削用量和工时定额。1.5.1机床及工艺装备选择1、机床的选择：精度、规格尺寸、效率相适应2、工艺装备的选择：精度、规格、类型相适应夹具：单件小批通用、组合；大批高效、专用刀具：优选标准刀具；必要时采用高效的专用、复合、多刃刀具量具：单件小批通用；大批极限量规，高效测量量具、仪器,156,1.5工序设计,1.5.2加工余量的确定1.加工余量的概念加工余量：加工过程中所切去的金属层厚度，分为工序余量和加工总余量工序余量：相邻两工序的工序尺寸之差加工总余量：从毛坯到成品的整个加工过程中某表面切除的金属层总厚度某个表面加工总余量为该表面工序余量之和，即：,式中ZS总加工余量；Zi第i道工序加工余量；n该表面加工工序数。,157,1.5工序设计,若相邻两工序的工序尺寸都是基本尺寸，则得到的余量就是工序的公称余量。最大余量和最小余量与工序尺寸公差有关。在加工外表面时,Tb,在加工内表面时,158,1.5工序设计,可见，无论是加工外表面还是内表面，本工序余量公差总是等于上工序与本工序公差之和。,159,1.5工序设计,加工余量有双边余量和单边余量之分,工序尺寸的公差，一般按“入体原则”标注极限偏差，即外表面的工序尺小取上偏差为零；内表面的工序尺寸取下偏差为零；即公差指向实体。毛坯尺寸则按双向布置上、下偏差。,160,1.5工序设计,2影响加工余量的因素(1)上工序表面粗糙度H1a和缺陷层H2a(2)上工序的尺寸公差TaTb,图1-23上工序留下的尺寸公差,161,1.5工序设计,(3)上工序的形位误差(4)本工序加工时的装夹误差,图1-24轴的弯曲对加工余量影响,图1-25三爪卡盘上的装夹误差,162,1.5工序设计,3确定加工余量的方法(1)查表法：来自生产实践和实验研究，并结合实际加工情况进行修订加工余量，应用广泛；机械加工工艺手册(2)经验估计法：来自实践经验，一般偏大。常用于单件小批生产中；(3)分析计算法：基于上述加工余量公式及可靠实践资料，对影响加工余量的各项因素进行分析而得到，方法比较合理。,163,1.5.3工序尺寸及公差的确定对于各工序的定位基准与设计基准重合时的表面的多次加工，其工序尺寸的计算比较简单，此时只要根据零件图上的设计尺寸、各工序的加工余量、各工序所能达到的精度，由最后一道工序开始依次向前推算，直至毛坯为止，即可确定各工序尺寸及公差。见例题当工序基准或定位基准与设计尺寸不重合时，或在加工过程中工序基准多次转换，或工序尺寸尚需从待加工表面标注时，工序尺寸及公差的的计算比较复杂，需要用工艺尺寸链来分析计算。（下一节内容）,164,1.5工序设计,例如：某车床主轴箱箱体的主轴孔，设计要求为100Js6，Ra0.8，加工工序为粗镗半精镗精镗浮动镗四道工序。试确定备工序尺寸及其公差。,165,1.5工序设计,例：轴50、IT5、Ra0.04，高频淬火、锻件锻造粗车半精车高频粗磨精磨研磨,166,1.6工艺尺寸链,1.6.1尺寸链的定义、组成及分类1.尺寸链的定义在零件加工或机器装配过程中，相互联系并按一定顺序排列的封闭尺寸组合，称为尺寸链。,图1-26工艺尺寸链,图1-27装配尺寸链,167,1.6工艺尺寸链,2.尺寸链的组成(1)封闭环：在加工或装配过程中最后（自然或间接）形成的环,记作(2)组成环：尺寸链中的其它各环，是加工或装配直接得到的尺寸(3)增环：其它各环不变，该环增大，封闭环也增大。记作(4)减环：其它各环不变，该环增大，封闭环也增大。记作建立尺寸链时，首先应确定封闭环，再从封闭环一端起，依次画出有关直接得到的尺寸作为组成环，直到尺寸的终端回到封闭环的另一端，形成一个封闭的尺寸链图。判断增环和减环，通常先给封闭环任意一个方向画上箭头，然后沿此方向环绕尺寸链依次给每一组成环画出箭头。凡是组成环尺寸箭头方向与封闭环箭头方向相反的，均为增环；相同的为减环。,168,1.6工艺尺寸链,3.尺寸链的分类按应用范围，可分为工艺尺寸链和装配尺寸链；按各环所处空间位置，可分为直线尺寸链、平面尺寸链和空间尺寸链；按环的几何特征，可分为长度尺寸链和角度尺寸链。,直线、长度,平面,空间,角度,169,1.6工艺尺寸链,4.尺寸链的特性(1)封闭性；(2)关联性；(3)传递参数1.6.2尺寸链的计算方法1、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增减环基本尺寸之和，即,式中m增环数n组成环总环数,170,1.6工艺尺寸链,(2)封闭环的极限尺寸封闭环的最大尺寸等于各增环最大尺寸之和减去各减环最小尺寸之和；封闭环的最小尺寸等于各增环最小尺小之和减去各减环最大尺寸之和。即,171,1.6工艺尺寸链,(3)封闭环的上、下偏差封闭环的上偏差等于各增环的上偏差之和减去各减环下偏差之和；封闭环的下偏差等于各增环的下偏差之和减去各减环上偏差之和。即,(4)封闭环的公差封闭环公差等于各组成环公差之和，即,172,1.6工艺尺寸链,2概率法若各组成环尺寸为正态分布时，其基本计算公式为：,极值法按误差综合最不利的情况考虑的，优点是简便、可靠；缺点是在封闭环公差要求小而组成环数目多时，会造成对组成环的公差要求过于严格。概率法是利用概率原理来进行尺寸链计算，主要用于封闭环公差小、组成环数目多，以及大批量生产中。,173,1.6工艺尺寸链,1.6.3工艺尺寸链的应用1.测量基准与设计基准不重合时，测量尺寸的换算；,由此可见，由于测量基准与设计基准不重合，因而要换算测量尺寸。若测量尺寸超差，只要其超差量不大于另一组成环的公差，则该零件可能是假废品，应复检。,174,1.6工艺尺寸链,2.定位基准与设计基准不重合时的工序尺寸换算；,图中：设计尺寸为：3500.30。设计基准为下底面，为使镗孔夹具能安置中间导向支承，加工中以箱体顶面作为定位基准。此时，A为工序尺寸。则A的计算为：,基本尺寸：A=600-350=250,又因为：,即：,由于尺寸350和600均为对称偏差，故：A2500.10,175,1.6工艺尺寸链,分析：,如果有另一种情况，若箱体图规定3500.30（要求不变）6000.40,（公差放大）。则因为T600T350（即0.800.60），就无法满足工艺尺寸键的基本计算式的关系，即使本工序的加工误差TA=0，也无法保证获得3600.30尺寸在允许范围之内。这时就必须采取措施：,(1)与设计部门协商，能否将孔心线尺寸350公差要求放低（例如要放大到T350T600,往往是难以同意的）；,176,1.6工艺尺寸链,(3)提高上工序的加工精度，即缩小6000.40公差，使T600T350（比如上例中T350=0.60,而TA=0.20,T600=0.40是允许的）；,(4)适当选择其他加工方法，或采取技术革新，使上工序和本工序尺寸的加工精度均有所提高（比如使压缩T600=0.50，TA=0.10），这样也能保证实现350土0.30的技术要求。,(2)改变定位基准，即用底面定位加工（这时虽定位基准与设计基准重合，但中间导向支承要用吊装式，装拆麻烦）；,177,1.6工艺尺寸链,3.从待加工设计基准标注尺寸时，工序尺寸及公差的换算；,图1-30内孔及键槽的工艺尺寸链,分解,封闭环,封闭环,178,1.6工艺尺寸链,4.多尺寸保证时，工序尺寸的换算；,对于多个设计尺寸，在最后加工中只能直接控制一个尺寸，这个尺寸通常是精度最高的，其他尺寸需要通过换算间接保证。,精度要求最高，热处理后磨削,179,1.6工艺尺寸链,5.表面热处理时的工序尺寸换算；,6.图表跟踪法确定工序尺寸；,怎样测量热处理层厚度t1？,180,1.6工艺尺寸链,7.孔系坐标尺寸的换算箱体类大多都有孔系。设计时一般都标出孔间距离尺寸及公差，此外还标有相关的角度。加工时，一般用坐标镗床按各孔的x和y坐标值进行加工。因此，必须将孔距尺寸公差换算为加工用的坐标尺寸及公差这就属于平面尺寸链的问题。,图1-34箱体零件镗孔工序图及镗孔工艺尺寸链,181,1.6工艺尺寸链,练习1如图所示偏心零件，表面A要求渗碳处理，渗碳层深度规定为0.30.8mm。与此有关的加工过程如下：,1）精车A面，保证直径；,2）渗碳处理