机械制造工艺过程

第7章,机械加工工艺规程的制订,机械加工工艺规程的重要性7.1基本概念7.2定位基准及选择7.3工艺路线的制订7.4加工余量、工序间尺寸及公差的确定7.5工艺尺寸链7.6时间定额和提高生产率的工艺途径7.7工艺方案的比较与技术经济分析7.8自动生产线和柔性制造系统,机械加工工艺规程的重要性,1）是产品或零部件制造过程必须遵守的工艺文件；2）是保证工厂质量、成本、效益统一的技术“法规”；3）体现一个国家、一个工厂制造水平的技术资料。机械加工工艺规程设计是非常重要、非常严肃的技术工作。要求设计者必须具备丰富的生产实践经验和广博的机械制造工艺基础理论知识。,回首页,7.1基本概念,1）机械产品生产过程指从原材料到该机械产品出厂的全部劳动过程。2）机械加工工艺过程是机械产品生产过程的一部分，加工一合格零件的全部劳动。注意：它们的相互关系,7.1.1机械产品生产过程与机械加工工艺过程,机械加工工艺过程分为工序、安装、工位、工步和走刀。1.工序机械加工工艺过程中的工序：指一个(或一组)工人在一个工作地点对一个(或同时对几个)工件，连续完成的那一部分加工过程。同一个零件，同样的加工内容可以有不同的工序安排。例如：加工如图7-1工件的工序安排如下。,7.1.2机械加工工艺过程的组成,加工要求：加工小端面；小端面钻中心孔；加工大端面；大端面钻中心孔；车大端外圆；对大端倒角；车小端外圆；对小端倒角；铣键槽；去毛刺。,返回,图7-1阶梯轴零件图,方法二,表7-1阶梯轴第一种工序安排方案,表7-2阶梯轴第二种工序安排方案,小结：工序的主要特征是工作地点和工人，由零件加工的工序数就可以知道工作面积的大小，工人人数和设备数量，因此，工序是非常重要的。,下一部分,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。一个工序中工件可安装一次或几次。阶梯轴第一种工序安排方案的安装次数如表7-3。,表7-3工序和安装,3.工位在工件的一次安装中，每一个加工位置上所完成的工艺过程称为工位。如果一个工序只有一个安装，并且该安装中只有一个工位，则工序内容就是安装内容，同时也就是工位内容。一次安装完成多个工位的例子：如图7-2,图7-2共有4个工位，工位1：装卸工件，工位2：钻孔工位3扩孔工位4和铰孔，,图7-2多工位安装,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。带回转刀架的机床(转塔车床，加工中心)，回转刀架（图7-3）的一次转位所完成的工位内容属一个工步，若有多把刀具同时参与切削，该工步称为复合工步。应用复合工步主要是为了提高工作效率。复合工步的例子：如图7-4、图7-5、图7-6、图7-7所示。,返回,图7-3立轴转塔车床回转刀架,图7-4立轴转塔的一个复合工步,返回,返回,图7-5刨平面复合工步,返回,图7-6钻孔、扩孔复合工步,图7-7组合铣刀铣平面复合工步,5.走刀切削刀具在加工表面上切削一次所完成的工步内容，称为一次走刀。走刀是构成工艺过程的最小单元。一个工步可包括一次或数次走刀。当需要切去的金属层很厚，不能在一次走刀下切完，则需分几次走刀。,7.1.3生产类型与机械加工工艺规程,用工艺文件规定的机械加工工艺过程，称为机械加工工艺规程。其详细程度与生产类型有关，生产类型由产品的生产纲领即年产量来确定。1.生产纲领产品的年产纲领就是年生产量，计算公式如下,N零件的生产纲领，件/年；Q产品的年产量，台/年；n每台产品中该零件的数量，件/台；备品率；废品率。,(7-1),式中,2.生产类型1）分类：大量生产，成批生产和单件生产。其中，成批生产又可分为大批生产，中批生产和小批生产。按年生产量列出了不同生产类型的规范，可供编制工艺规程时参考（表7-4）。2）划分的依据：a、生产纲领即年生产量；b、产品本身的大小和结构的复杂性。3）三种生产类的工艺特点，见表7-5。,表7-4各种生产类型的规范,返回,表7-5各种生产纲领的工艺特点,表7-5各种生产纲领的工艺特点,3.机械加工工艺规程的作用1)是生产的计划、调度，工人的操作、质量检查等的依据。2)是生产准备工作(包括技术准备工作)的根据。3)是中批或大批大量生产中新建或扩建车间(或工段)的原始依据。机械加工工艺规程的修改与补充必须经过认真讨论和严格的审批手续，并通过不断的修改、补充、吸取先进经验得以完善。,4.机械加工工艺规程的格式1）机械加工工艺规程填写成卡片的形式。2）机械加工工艺规程卡片的形式不尽一致，但是其基本内容是相同的。3）单件小批生产中，编写卡片(参见表7-6)，中批生产中，多卡片(参见表7-7)，大批大量生产中，工序卡(参见表7-8)4）半自动及自动机床，则要求有机床调整卡，对检验工序则要求有检验工序卡等。,下一部分,返回,表7-6机械加工工艺过程卡片,表7-7机械加工工艺卡片,返回,表7-8机械加工工序卡片,返回,制订机械加工工艺规程是工艺准备中最重要的一项工作。其主要内容和顺序包括以下几方面。1.制订机械加工工艺规程的原始资料1)零件工作图，包括必要的装配图。2)零件的生产纲领和生产类型。3)毛坯的生产条件和供应条件。4)本厂的生产条件，如厂房面积、设备的规格、性能和精度等级；刀具、夹具、量具的规格和使用情况；工人技术水平；专用设备和工装的制造能力。5)各有关手册、标准和指导性文件。有了上述原始资料即可制订工艺规程。,7.1.4机械加工工艺规程的设计原则、步骤和内容,2.设计机械加工工艺规程的步骤和内容1)工艺审查2)阅读装配图和零件图3)熟悉或确定毛坯4)拟定机械加工工艺路线5)确定满足各工序要求的工艺装备,2.设计机械加工工艺规程的步骤和内容6)确定各主要工序的技术要求和检验方法7)确定各工序的加工余量、计算工序尺寸和公差8)确定切削用量9)确定时间定额10)填写工艺文件,下一部分,回首页,1)工艺审查内容审查图纸上的尺寸、视图和技术要求是否完整、正确、统一、标准；找出主要技术要求和分析关键的技术问题（尺寸公差、形位公差、粗糙度）及特殊要求；审查零件的结构工艺性。所谓零件的结构工艺性是指在满足使用要求的前提下，制造该零件的可行性和经济性。功能相同的零件，其结构工艺性可以有很大差异。所谓结构工艺性好，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。如果在工艺审查中发现了问题，应同产品设计部门联系，共同研究解决办法；材料、热处理、重量；修改图纸。,返回,2)阅读装配图和零件图掌握产品的用途、性能和工作条件；熟悉零件在产品中的地位和作用。3)熟悉或确定毛坯确定毛坯的主要依据是零件在产品中的作用和生产纲领以及零件本身的结构，还有充分考虑国情和厂情。常用毛坯的种类有：铸件、锻件、型材、焊接件、冲压件等。毛坯的材料是由产品设计者选择的，工艺人员在设计机械加工工艺规程之前，要确定并熟悉毛坯的特点。,返回,4)拟定机械加工工艺路线核心其主要内容有：选择定位基准、确定加工方法、安排加工顺序（包括安排热处理、检验和其它工序）等。机械加工工艺路线的最终确定，要通过一定范围的论证即通过对几条工艺路线的分析与比较，从中选出一条适合本厂条件的、确保加工质量、高效和低成本的最佳工艺路线。5)确定满足各工序要求的工艺装备工艺装备(包括机床、夹具、刀具和量具等)，对需要改装或重新设计的专用工艺装备应提出具体设计任务书。,返回,6)确定各主要工序的技术要求和检验方法。7)确定各工序的加工余量、计算工序尺寸和公差。8)确定切削用量目前，在单件小批生产广，切削用量多由操作者自行决定，机械加下工艺过程卡中一般不作明确规定。在中批，特别是在大批大量生产厂，为了保证生产的合理性和节奏均衡，则要求必须规定切削用量，并不得随意改动。9)确定时间定额。10)填写工艺文件。,返回,7.2定位基准及选择,7.2.1基准,基准：用来确定生产对象上几何要素之间几何关系所依据的那些点、线或面。基准分为两大类即设计基准和工艺基准。1.设计基准是设计图样上所采用的基准，设计基准可以是点、线或者面。例如：图7-8中阶梯轴的端面和中心线基准。,图7-8设计基准举例,端面1和中心线2,2.工艺基准零件在加工、测量和装配过程中所采用的基准。分类：定位基准、测量基准、装配基准1)定位基准在加工时用于工件定位的基准，称为定位基准。分类：粗基准、精基准、附加基准粗基准：未经机械加工的定位基准，第一道机械加工工序所采用的定位基准都是粗基准；精基准：经过机械加工的定位基准称为。附加基准：零件上根据机械加工工艺需要而专门设计的定位基准。,2)测量基准在加工中或加工后用来测量工件的形状、位置和尺寸误差所采用的基准。3)装配基准在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。为了便于掌握上述关于基准的分类，可以用框图归纳如下(图7-9)：,图7-9基准的分类,1.一般原则1)选最大尺寸的表面为安装面，例：图7-102)首先考虑保证空间位置精度，再考虑保证尺寸精度。因为在加工中保证空间位置精度有时要比尺寸精度困难得多，例：图7-113)应尽量选择零件的主要表面为定位基准，例：图7-11；4)定位基准应有利于夹紧，在加工过程中稳定可靠。,7.2.2定位基准的选择,下一部分,要求所加工的孔与端面M垂直，显然用N1面定位时加工精度高。,图7-10选最长距离的面为导向面,返回,图7-11空间位置精度的保证,返回,图7-11要以M面为安装面限制，三个自由度，以N面为导向面限制，两个自由度，要保证这些空间位置，M面与N面必须有较高的加工精度。,图7-11空间位置精度的保证,选主要表面为定位基准，可使设计基准与定位基准重合，图中的M面、N面。,返回,2.粗基准的选择1)选加工余量小的、较准确的、光洁的、面积较大的毛面做粗基准；（砂型铸造最底面）2)选重要表面为粗基准；如图7-123)选不加工的表面做粗基准；如图7-134)粗基准一般只能使用一次。注意：a、第一、二道工序一般都是为了加工出精基准；b、在实际应用中，尽量兼顾这四条原则，不能同时兼顾的要根据具体情况，抓住主要矛盾，解决问题。,下一部分,图7-12床身零件加工时的粗基准选择,返回,图7-13选不加工表面为粗基准,返回,3.精基准的选择1)基准重合原则，选设计基准为定位基准，可以消除基准不重合误差，例：图7-142)基准单一原则，为了减少夹具类型和数量或为了进行自动化生产，例：图7-14(b)3)互为基准原则，对空间位置精度要求很高的零件常采用，例：图7-154)自为基准原则，对于其些精度要求很高、余量很小并且均匀的表面常用，例：图7-16,回首页,下一部分,图7-14基准重合原则,返回,(a)加工主轴箱零件的主轴孔，(b)中活塞零件设计要求销孔与顶部问的距离C1,图7-14基准重合原则,(b)所示的活塞零件，在自动化生产中多采用单一基准即裙部的止口，这样在加工销孔时，就产生基准不重合。,返回,图7-15互为基准原则,通常采用互为基准、反复加工的原则,返回,如图连杆零件的小头孔加工，其最后一道工序是金刚镗孔，就是以小头孔本身定位。各种定位基准选择的原则，在实际运用中应根据具体情况，灵活掌握。,图7-16自为基准原则,返回,7.3工艺路线的制订,7.3.1加工经济精度与加工方法的选择,前提条件：了解各种加工方法所能达到的经济精度及表面粗糙度、经济精度、精度的相对性。1.加工经济精度经济精度是指在正常加工条件下(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，不延长加工时间)所能保证的加工精度和表面粗糙度。加工误差和加工成本成反比例关系(图7-17)。每种加工方法都有一个加工经济精度问题，加工加工精度发展趋势见图7-18。,图7-17加工误差与加工成本的关系,结论：一种加工方法在A点的左侧或B点的右侧应用都是不经济的。,表示加工误差，S表示加工成本。,返回,各种加工方法的加工经济精度的概念也在发展，其指标在不断提高。,图7-18加工精度发展趋势,2.加工方法的选择根据零件的精度(包括尺寸、形状和位置精度以及表面精糙度)、本车间(或本厂)现有工艺条件、加工经济精度等选择加工方法，见表7-9。选择加工方法时应考虑的主要问题有：1)能否达到零件精度的要求2)零件材料的可加工性能如何3)生产率对加工方法有无特殊要求4)本厂的工艺能力和现有加工设备的加工经济精度如何。,下一部分,表7-9外圆加工中各种加工方法的加工经济精度及表面粗糙度,续表,表7-9外圆加工中各种加工方法的加工经济精度及表面粗糙度,返回,7.3.2典型表面的加工路线,典型表面：外圆、内孔和平面。1.外圆表面的加工路线零件的外圆表面主要采用下列5条基本加工路线来加工(图7-19)。1)粗车半精车精车(图7-19a)2)粗车半精车粗磨精磨(图7-19b)3)粗车半精车精车金刚石车(图7-19c)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(图7-19d)5)粗铣半精铣精铣(图7-19e),下一部分,图7-19外圆表面的加工路线,返回,图7-19a外圆表面的加工路线1,返回,1)粗车半精车精车,图7-19b外圆表面的加工路线2,返回,2)粗车半精车粗磨精磨,图7-19c外圆表面的加工路线3,返回,3)粗车半精车精车金刚石车,图7-19d外圆表面的加工路线4,返回,4)粗车半精车粗磨精磨研磨,研磨可换成超精加工、砂带磨、镜面磨或抛光,图7-19e外圆表面的加工路线5,5)粗铣半精铣精铣,返回,2.孔的加工路线零件上的孔主要采用下列4条基本的加工路线来加工(图7-20)。1)钻(粗镗)粗拉精拉(图7-20a)2)钻扩铰手铰(图7-20b)3)钻(或粗镗)半精镗精镗浮动镗或金刚镗(图7-20c)4)钻(或粗镗)粗磨精磨研磨或珩磨(图7-20d),下一部分,图7-20孔的加工路线,返回,图7-20a孔的加工路线1,1)钻(粗镗)粗拉精拉,返回,图7-20b孔的加工路线2,2)钻扩铰手铰,返回,图7-20c孔的加工路线3,3)钻(或粗镗)半精镗精镗浮动镗或金刚镗,返回,图7-20d孔的加工路线4,4)钻(或粗镗)粗磨精磨研磨或珩磨,返回,3.平面的加工路线零件上的平面主要采用下列5条基本的加工路线来加工(图7-21)。1)粗铣半精铣精铣高速铣(图7-21a)2)粗刨半精刨精刨宽刀精刨、刮研或研磨(图7-21b)3)粗铣(刨)半精铣(刨)粗磨精磨研磨精密磨、砂带磨或抛光(图7-21c)4)粗拉精拉(图7-21d)5)粗车半精车精车金刚石车(图7-21e),下一部分,图7-21平面的加工路线,返回,图7-21a平面的加工路线1,1)粗铣半精铣精铣高速铣,返回,图7-21b平面的加工路线2,2)粗刨半精刨精刨宽刀精刨、刮研或研磨,返回,图7-21c平面的加工路线3,3)粗铣(刨)半精铣(刨)粗磨精磨研磨精密磨、砂带磨或抛光,返回,图7-21d平面的加工路线4,4)粗拉精拉,返回,图7-21e平面的加工路线5,5)粗车半精车精车金刚石车,返回,7.3.3工序顺序的安排,1.工序顺序的安排原则1)先加工基准面，再加工其它表面；2)先加工平面，后加工孔；3)先加工主要表面，后加工次要表面保证位置度要求；4)先安排粗加工工序，后安排精加工工序；,2.热处理工序及表面处理工序的安排1）为改善切削性能的热处理工序应安排在切削加工之前。2）为消除内应力的热处理工序最好安排在粗加工之后。3）为改善材料的力学物理性质安排在半精加工之后。4）对于高精度精密零件在淬火后安排冷处理以稳定零件的尺寸。5）为提高零件表面性能的热处理工序、以装饰为目的热处理工序、表面处理工序一般都放在工艺过程的最后。,3.其他工序安排1）检查、检验工序：每个操作工人在操作过程中和操作结束以后都必须自检。2）切削加工之后，应安排去毛刺处理。3）工件在进入装配之前，一般都应安排清洗。4）去磁处理，并在去磁后进行清洗。,7.3.4工序的集中与分散,两种不同形式的工艺规程：一种是工序集中，另一种是工序分散。工序集中：是使每个工序中包括尽可能多的工步内容，因而使总的工序数目减少，夹具的数目和工件的安装次数也相应地减少；工序分散：是将工艺路线中的工步内容分散在更多的工序中去完成，因而每道工序的工步少，工艺路线长。,特点与应用：工序集中有利于保证各加工面间的相互位置精度要求，有利于采用高生产率机床，节省安装工件的时间，减少工件的搬动次数。工序分散可使每个工序使用的设备和夹具比较简单，调整、对刀也比较容易，对操作工人的技术水平要求较低。工序集中和工序分散各有在生产中都有应用。当零件的加工精度要求比较高时，工序必须比较分散。,7.3.5加工阶段的划分,原因：1)粗加工时，切削层厚，切削热量大，无法消除因热变形带来的加工误差，也无法消除因粗加工留在工件表层的残余应力产生的加工误差。2)后续加工容易把已加工好的加工面划伤。3)不利于及时发现毛坯的缺陷。4)不利于合理地使用设备。5)不利于合理地使用技术工人。,根据精度要求的不同将高精零件的工艺过程划分为：1)粗加工阶段2)半精加工阶段3)精加工阶段4)精密、超精密加工、光整加工阶段,小结：零件加工划分阶段的好处1）有充足的时间消除热变形和消除粗加工产生的残余应力，使后续加工精度提高。2）在粗加工阶段发现毛坯有不可挽救的缺陷时，就停止下一加工阶段的加工，避免浪费。3）合理地使用设备，低精度机床用于粗加工，精密机床专门用于精加工，以保持精密机床的精度水平和经济性。4）合理地安排人力资源，高技术工人专门从事精密、超精密加工，这对保证产品质量，降低成本，提高工艺水平来说都是十分重要的。,回首页,下一部分,7.4加工余量、工序间尺寸及公差的确定,7.1.1机械产品生产过程与机械加工工艺过程,1.加工总余量(毛坯余量)与工序余量加工总余量毛坯尺寸与零件设计基本尺寸之差。工序余量相邻两道工序基本尺寸之差。加工总余量和工序余量的关系为,(7-2),第一道粗加工工序的加工余量Z1与生产类型和毛坯的制造方法有关。,工序余量有单边余量和双边余量之分。单边余量(见图7-22(a)Zi=li-1-li(7-3)式中Zi本道工序的工序余量；li本道工序的基本尺寸；li-1上道工序的基本尺寸。双边余量(见图7-22(b)、(c)、(d)对称表面2Zi=li-1-li外圆柱面2Zi=di-1-di内圆柱面2Zi=Di-1-Di,下一部分,图7-22单边余量与双边余量,返回,加工余量公差大小等于本道工序尺寸公差与上道工序尺寸公差之和，如图7-23所示，余量公差可表示如下：TZ=Zmax-Zmin=Ta+Tb(7-7)式中TZ工序余量公差；Zmax工序最大余量Zmin工序最小余量Ta加工面在本道工序的工序尺寸公差；Tb加工面在上道工序的工序尺寸公差。工序尺寸的公差按“入体原则”标注。即最大实体尺寸为基本尺寸。毛坯尺寸公差按双向对称偏差形式标注，如图7-24所示。,图7-23被包容件的加工余量及公差图,返回,图7-24工序余量示意图,其中图7-24(a)表和被包容件粗、半精、精加工的工序余量，(b)包容件粗、半精、精加工的工序余量。,2.工序余量的影响因素1)上道工序的加工精度加工尺寸公差Ta和上位置误差ea两部分；2)上道工序的表面质量表面粗糙度Ry(表面轮廓最大高度)和表面缺陷层深度Ha(如图7-25)，Ry和Ha的可参考表7-10；3)本工序的安装误差安装误差b应包括定位误差和夹紧误差。,小结：加工余量的计算公式1)对于单边余量ZbTa+Ry+Ha+|ea+b|cos（7-8）2)对于双边余量2ZbTa+2(Ry+Ha+|ea+b|cos)（7-9）其中为位置误差矢量ea和安装误差矢量b的和与Zb之间的夹角。,下一部分,回首页,图7-25工件表层结构,返回,返回,表7-10各种加工方法的表面粗糙度Ry和表面缺陷层Ha的数值,m,7.4.2加工余量的确定,三种方法：计算法、查表法和经验法。1.计算法影响因素清楚时比较准确，但影响因素难以做到清楚。2.查表法结合生产实践、实验、研究、实际加工等制成表格，查表定加工余量；方便、迅速、应用广泛。3.经验法由有经验人员、工人根据经验定加工余量的大小，但往往偏大；多在单件小批生产中采用。,7.4.3工序尺寸与公差的确定,生产上绝大部分加工面都是在基准重合(工艺基准和设计基准重合)的情况下进行加工的。基准重合情况下工序尺寸与公差的确定过程1)定各工序的加工余量；2)从设计尺寸倒推各工序基本尺寸，(逐次加上每次加工工序余量可得)；3)终工序的公差按设计要求确定，其它工序按用的加工方法的加工经济精度定尺寸公差；4)填工序尺寸，按“入体原则”标注尺寸公差。,例如：某轴直径为50mm，尺寸精度要求为IT5，表面粗糙度要求为Ra0.04m，并要求高频淬火，毛坯为锻件。1)拟订该加工表面的工艺路线，定工序及工步；粗车半精车高频淬火粗磨精磨研磨2)各工序用计算法或查表法算出其加工余量；3)按工序确定其经济精度和表面粗糙度，根据经济加工精度查公差表，将公差数值按“入体原则”标注，查工艺手册锻造公差2mm，汇总表7-11。基准不重合时，需在定工序余量后进行尺寸和公差的换算,下一部分,回首页,按工序用分析计算法或查表法算出的加工余量,返回,表7-11工序间尺寸、公差、表面粗糙度及毛坯尺寸的确定,返回,7.5工艺尺寸链,7.1.1机械产品生产过程与机械加工工艺过程,1、尺寸链是指零件加工过程中，由相互连接的尺寸所形成的封闭尺寸组。例：图1a)中由轴向设计尺寸A0、A2以及工序尺寸A1构成一封闭的尺寸组，形成图1b)的尺寸链。,图1,2、环列入尺寸链的每一个尺寸均称为环，环分为封闭环和组成环。1)封闭坏尺寸链中加工过程最后形成的一环，间接获得的尺寸，如图1中的A0。一个尺寸链只能有一个封闭环。2)组成环尺寸链中除封闭环以外的其它环，分为增环和减环。增环其他组成环不变某一组成环增大(减小)封闭环随之增大(减小)，则此组成环为增环。例如：图1b中的A2。,减环其他环不变，某一组成环增大(减小)时封闭环随之减小(增大)，则此组成环为减环。判别增环和减环的简便方法:即画尺寸链图时，可从任一环开始，用单向箭头顺次画出各环的尺寸线，凡与封闭环箭头方向相同的组成环是减环，与封闭环箭头方向相反的是增环。如图2中，A2、A5为减环，A1、A3、A4为增环。,图2增环和减环的判别,7.5.1直线尺寸链的基本计算公式,1.极值法计算公式（完全互换）1)封闭环的基本尺寸等于各组成环基本尺寸的代数和；公式见(7-10)即封闭环的基本尺寸等于所有增环的基本尺寸之和减去所有减环的基本尺寸之和。2)封闭环的公差等于各组成环的公差之和；公式见(7-11),下一页,1.极值法计算公式（完全互换）3)封闭环的上偏差等于所有增环的上偏差之和减去所有减环的下偏差之和；封闭环的下偏差等于所有增环的下偏差之和减去所有减环的上偏差之和；公式见(7-12)4)封闭环最大值等于各增环最大值之和减去各减环最小值之和；封闭环的最小值等于各增环最小值之和减去各减环最大值之和。公式见(7-13),下一部分,回首页,(7-10),式中A0封闭环的基本尺寸；增环，Ai为增环的基本尺寸减环，Aj为减环的基本尺寸；n尺寸链的总环数；m增环数。,封闭环的基本尺寸公式,返回,(7-11),封闭环的公差公式,返回,式中T0封闭环的公差；Ti组成环的公差。,(7-12),封闭环的上、下偏差公式,返回,式中ES0封闭环的上偏差ESi增环的上偏差；EIj减环的下偏差；m增环环数；EI0封闭环的下偏差；EIi增环的下偏差；ESj减环的上偏差。,(7-13),封闭环的最大、小值公式,返回,2.概率法计算公式运用概率理论求解封闭环尺寸与各组成环尺寸间的关系，在工艺尺寸链计算中多用极值法，很少用概率计算法。基本公式为：,7.5.2直线尺寸链在工艺过程中的应用,1.工艺基准和设计基准不重合时工艺尺寸的计算图7-26(a)表示了某零件高度方向的设计尺寸。生产上，按大批量生产采用调整法加工A、B、C面。其工艺安排是前面工序已经将A、B面互为基准加工好。本工序以A面为定位基准按大批量生产采用调整法加工C面。因为C面的设计基准是B面，定位基准与设计基准不重合，所以需进行尺寸换算。画尺寸链如图7-26(b)，尺寸链的计算如下。,图7-26定位基准和设计基准不重合举例,返回,图7-26(b)尺寸链的计算A0是封闭环，A1为增环，未注公差(精度等级低于IT13，允许不标注公差)，A2为减环，需经计算才能得到；为了保证A0的设计要求，必须将A0的公差分配给A1和A2，这里按等公差法进行分配，令：T1=T2=T0/2=0.035mm按入体原则标注A1的公差得：,按所确定的A1的基本尺寸和偏差，由式(7-10)和(7-12)计A2的尺寸和偏差,(7-10),(7-12),得,也可以把式(7-10)表示的基本尺寸算式称作A0算式，把式(7-12)表示的上下偏差算式称作ES0算式和EI0算式，将算式改写成表7-12所示的竖式(又称竖式法)，每列组成环相应尺寸的代数相等于封闭环相应尺寸，并用方框表示待求的尺寸链环，同样可以求得A2，这种方法更为简明、方便。结果如表7-12。结论：封闭环公差愈小，增加的难度就愈大。若采用试切法，则A0的尺寸可直接得到，不需要求解尺寸链。但同调整法相比，试切法生产率低。,下一部分,表7-12尺寸链的计算mm,返回,2.工序间尺寸和公差的计算图7-27(a)为工件图。该内孔有淬火处理的要求，因此有如下工艺安排：1)镗内孔到2)插键槽；3)淬火处理；4)磨内孔，保证内孔直径和键槽深度两个设计尺寸的要求。,按图7-27(b)工艺顺序画工艺尺寸链图7-27(c)。在尺寸链图中，键槽深度的设计尺寸A0为封闭环，A2和A3为增环，A1为减环。画尺寸链图时，先从孔的中心线(定位基准)出发，画镗孔半径A1，再以镗孔下母线为基准画插键槽深度A2。以孔中心线为基准画磨孔半径A3，最后用键槽深度的设计尺寸A0使尺寸链封闭。其中:A2待求用竖式法(表7-13)可求解该尺寸,下一部分,图7-27a内孔插键槽工件图,返回,图7-27b内孔插键槽工件尺寸标注图,返回,图7-27c内孔插键槽工艺尺寸链图,返回,表7-13尺寸链的计算mm,得,返回,含同轴度误差的计算同轴度不是很小时应将同轴度也作为一个组成环画在尺寸链图中，设磨孔和镗孔同轴度公差为0.05mm(工序要求)，则在尺寸链中应注成：A4=00.025mm。此时的工艺尺寸链如图7-28所示，用竖式法求得此工艺尺寸链，见表7-14。尺寸链中多了一个同轴度组成环，使得A2的公差减小(数值正好等于该同轴度公差)，究其原因，仍然是工艺基准与设计基准不重合。因此，在考虑工艺安排的时候，应尽量使工艺基准与设计基准重合，否则会增加制造难度。,结论：1)把镗孔中心线看作是磨孔的定位基准是一种近似，2)正确地画出尺寸链图，并正确地判定封闭环是求解尺寸链的关键。画尺寸链图时，应按工艺顺序从第一个工艺尺寸的工艺基准出发，逐个画出全部组成环，最后用封闭环封闭尺寸链图。封闭环有如下特征：封闭环一定是工艺过程中间接保证的尺寸；封闭环的公差值最大，它等于各组成环公差之和。,下一部分,回首页,图7-28内孔插键槽含同轴度公差工艺尺寸链,返回,表7-14含同轴度公差的尺寸链的计算mm,返回,7.6时间定额和提高生产率的工艺途径,7.6.1时间定额,1.时间定额的概念是指在一定生产条件下，完成一道工序所需消耗的时间。作用：1）是安排作业计划、进行成本核算、确定设备数量、人员编制、规划生产面积的重要根据。2）合理地制订时间定额对保证产品质量、提高劳动生产率、降低生产成本都有重大作用。,2.技术时间定额的组成1)基本时间t基，例：图7-29，计算公式7-142)辅助时间t辅3)布置工作地时间t布置4)休息和自然需要时间t休5)准备与终结时间t准终,下一部分,图7-29计算基本时间举例,返回,(7-14),式中,l加工长度，mm；l1刀具的切入长度，mm；l2刀具的切出长度，mm；i进给次数；Z加工余量，mm；p切削深度，mm；f进给量，mm/r；n机床主轴转速，r/min；v切削速度，m/min；D加工直径，mm。,返回,3.单件时间和单件工时定额计算公式将上面所列的各项时间组合起来，就可以得到各种时间定额。1)工序时间的计算公式(7-15)2)单件时间的计算公式(7-16)3)单件工时定额的计算公式(7-17)在大量生产中，每个工作地点完成固定的一个工序，所以在单件工时定额中没有准备与终结时间，即：,下一部分,(7-15),(7-16),(7-17),返回,劳动生产率是指工人在单位时间内制造合格产品的数量或指用于制造单件产品所消耗的劳动时间。制订工艺规程时，必须兼顾质量、效率和效益。1.缩短单件时间定额1)缩减基本时间，提高切削用量、减少切削行程长度、合并工步、多件加工。例如：增图A、增图B、图7-4、图7-30、图7-31、图7-32、图7-332)缩减辅助时间，直接缩减辅助时间、间接缩减辅助时间，例：图7-34、图7-353)缩减工作地点服务时间4)缩减准备终结时间,7.6.2提高劳动生产率的工艺措施,2.采用先进工艺方法1)对特硬、特脆、特韧材料及复杂型面采用特种加工来提高生产率；2)在毛坯制造中采用冷挤压、热挤压等新工艺；3)采用少、无切削工艺代替切削加工方法4)改进加工方法，在大批大量生产中采用拉削、滚压代替铣削、铰削和磨削等3采用新技术4.进行高效及自动化加工,下一部分,回首页,增图A,返回,增图B,返回,图7-4立轴转塔车床,返回,图7-30复合刀具加工,返回,图7-31顺序加工,返回,图7-32平行多件加工,返回,图7-33平行顺序加工,返回,图7-34往复式进给铣床夹具,返回,图7-35连续回转进给加工,返回,7.7工艺方案的比较与技术经济分析,分析工艺方案技术经济的问题有两种方法：一是比较同一加工内容的几种工艺方案；二是计算主要技术经济指标，再加以分析。同一加工内容的几种工艺方案均能保证质量和生产率指标时，通过成本评比加以选择。,7.7.1机械加工工艺成本,表7-15中与工艺过程有关的那一部分成本称为工艺成本，而与工艺过程无直接关系的那一部分成本评比中可不予考虑。,表7-15零件成本的组成,注：有些费用随生产批量变化，如调整费、在制品占用资金等，不单列。,零件(或工序)的全年工艺成本为：Sn=VN+Cn(7-18)式中V每个零件的可变费用，如材料费、通用机床折旧费等，元/件；N零件的生产纲领，件；Cn全年的不变费消，如专用机床折旧费等单个零件(或单个工序)的工艺成本为：(7-19)从图7-36(a)