机械加工工艺过程与工艺规程

1、第1章机械加工工艺规程的制定本章总结本章要点基本概念规程的制定 制定的主要问题工艺尺寸链1-1机械加工工艺过程的基本概念生产过程与工艺过程机械加工工艺过程的组成生产类型及其工艺特点生产过程是指将原材料或半成品转变为成品的全过程。原材料f成品(机器)生产过程包括:(1 )原材料和成品的运输与保管；生产技术准备工作T如生产计划的制订、工 艺规程的编制与生产工具的准备等毛坯的制造-锻压、铸造、焊接等零件加工T机械加工、热处理和表面处理等产品的装配、调试、检验、油漆和包装等。工艺过程是与改变原材料或半成品使之成为 成品直接有关的过程。包括：锻压、铸造、机械加工、热处理、表面处理 、装配等。工序一是指由

2、一个或一组工人在同一台机床或同一个工作地,对一个或同时对几 个工件所连续完成的那一部分机械加工工 艺过程。区分工序的主要依据： 工人和工作地点固定； 工作对象不变，工作连续安装一道工序中，工件每经一次装 夹后所完成的那部分工序称为安装。装夹将工件在机床上或夹具中定位、 夹紧的过程。装夹包括定位和夹紧两个过程。no 1.1.2机械加工工艺过程的组成工位一一工件在机床上占据每一个位置所完成的那部分工序称为工位图1-3多工位加工1：装卸工件2：钻孔3：扩孔4：绞孔nuo 23在加工表面（或装配时的连续表面）和加工（或装配）工具不变的情况下所连续完成 的那部分工序 构成工序的基本单元，实质是工序的加工

3、内容 辅助工步由人和（或）设备连续完成的工 序，该部分工序不改变工件的形状、尺寸和表面 粗糙度，但它是完成工步所必需的。如更换刀具 等。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。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。a）立轴转塔车床的一个复合工步b）钻孔、扩孔复合工步图1-4复合工步.1.2机械加工工艺过程的组成工作行程（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j次走刀Q走刀是构成工艺过程的最小单元。工序与工步、走刀、安装及工位之间的关系图图1-5工序与安装、工位及工步、走刀间的关系曾#

4、 1J3生产类型及其工艺特点生产纲领指企业在计划期内应生产的产品产 量。零件的生产纲领是指包括备品（5%的备品率） 和废品（2%废品率）在内的年产量，可按下式 计算：N=Qn （1+a） （1 协） （1-1）式中Q产品年产量（件/年）；n每台产品中该零件数量（件/台）；CT备品率；0废品率。6 1.13生产类型及其工艺特点生产类型一企业生产专业化程度的分类根据生产纲领和产品的大小，可分为：单件生产：单个生产，很少重复或不重复的 生产类型大量生产：产品数量很大，大多数工作地点 重复进行/成批生产：一年中分批轮流地制造，工作地 点周期重复1.2机械加工工艺规程的制定工艺规程形式：工艺过程卡、工艺

5、卡、工序卡常用的工艺文件格式有下列几种：L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。仁2机械加工工艺规程的制定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

6、件，广泛用于成批 生产的零件和小批生产中的重要零件。1.2机械加工工艺规程的制定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。制定原则1）以保证零件加工质量，达到设计图纸规定的各 项技术要求为前提。2）工艺过程有较高的生产效率和较低的成本。3）充分考虑和利用现有生产

7、条件，尽可能做到平 衡生产。4）尽量减轻工人劳动强度，保证安全生产，创造 良好、文明劳动条件。5）积极采用先进技术和工艺，减少材料和能源消 耗，并应符合环保要求。UJ制定工艺规程的恥眼康始资料及步制定机械加工工艺规程所需原始资料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机械加工工艺规程设计步骤1.研究产品的装配图和零件图，进行工艺分析2. 确定生产类型3. 熟悉或确定毛坯4. 拟定工艺路线5. 确定各工序的加工余量，计算工序尺寸及其公差6. 确定满足各工序要

8、求的工艺装备7. 确定切削用量及时间定额8. 填写工艺文件1.3制定机械加工工艺过程的主要问题1.3.1确定毛坯1.3.2定位基准选择1.3.3 1艺路线的拟定1.3.4加工余量的确定1.3.5工序尺寸与公差的确定毛坯的种类毛坯的选择确定毛坯时的几项工艺措施毛坯图的绘制（铸件小结毛坯的种类锻件型材焊接件冲压件粉末冶金件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z生产类型现有生产条件新技术、新工艺、新材料基准的概念与分类 定位基准的选择原贝工序基准I定位產准丿坯位经面准毛定已表基用的用的任粗基准定位基准1、精基准的选择原则基准重合原则基准统一原则133工艺路钱的拟定Determine 触

9、Machining Route加工方法的选择加工阶段的划分:划分的阶段一划分的原因3工序划分与安排:1.加工方法的选择确定构成零件各个表面的加工方法。保证加工质量，满足生产率和经济性要求。3种最基本的表面：外圆表面、内孔表面和平面图1外圆表面的典型加工工艺路线图2孔的典型加工工艺路线图3平面典型加工工艺路线1.3.3工艺路线的拟定选择加工方法应考虑的问题:(1) 被加工表面的精度和粗糙度。(2) 零件材料的性质及热处理要求。(3) 生产率和经济性要求。(4) 本厂现有技术水平及生产条件等。2. 加工阶段的划分(1) 粗加工阶段：主要任务是切除各加工表面上的大 部分加工余量，其关键问题是提高生产

10、率。(2) 半精加工阶段：主要任务是为主要表面的精加工 做好准备(控制精度和适当余量)，并完成一些次 要表面的讪工(如钻孔、攻螺纹、铳键槽等)。(3) 精加工阶段：主要任务是保证各主要表面达到图 样规定要求，主要问题是如何保证加工质量。(4) 光整加工阶段：主要任务是提高表面本身的精度( 表面粗糙度和精度)，不纠正几何形状和相互位置 误差。常用加工方法有金刚镇、研磨、玷磨、镜 面磨、抛光等。划分加工阶段的原因：1）保证加工质量2）及时发现毛坯的缺陷3）合理使用设备4）便于组织生产5）精加工安排在最后，可防止或减少已加工表面的 损伤3. 工序划分与安刊乍舉需舄有两个不同的原则，即工序的集中和按工

11、序集中原则组织工艺过程，就是使每个工序 所包括的加工内容尽量多些，将许多工序组成一 个集审工岸。工序集中可分为：采用技术措施集中的机械集中，如采用多刀、 多刃、多轴或数控机床加工等；采用人为组织措施集中的组织集中，如普通车 床的顺序加工。按工序集中原则组织工艺过程，就是使每个工序 所包括的加工内容尽量多些，将许多工序组成一 个集中工序。工序集中可分为：采用技术措施集中的机械集中，如采用多刀、 多刃、多轴或数控机床加工等；采用人为组织措施集中的组织集中，如普通车 床的顺序加工。按工序分散原则组织工艺过程，就是使每个工序所 包括的加工内容尽量少些。工艺分散的特点：(1) 设备和工艺装备简单、调整方

12、便、工人便于掌握， 容易适应产品的变换；(2) 可以采用最合理的切削用量，减少基本时间；(3) 对操作工人的技术水平要求较低；(4) 设备和工艺装备数量多、操作工人多、生产占地面 积大。2)工序安排原则零件经过切削加工成型，中间可能穿插热处理和 辅助工序(1) 切削加工工序顺序的安排原则 基面先行原则 先主后次原则 先粗后精原则 先面后孔原则(2) 热处理工序在工艺路线中的安排，取决于零件的 材料和热处理的目的。 为改善金属组织和加工性能的热处理工序。 为提高金属材料的力学性能。 为消除内应力、减少工件变形的时效处理工序和 冰冷处理。 为了表面防腐或表面装饰所进行的表面涂镀或发 蓝等热处理工序

13、通常安排在工艺过程的最后。(3) 辅助工序包括工件的检验、去毛刺、清洗、去磁和 防锈等。检验工序应安排在： 粗加工阶段结束后； 转换车间的前后，特别是进入热处理工序的前后； 重要工序之前或加工工时较长的工序前后； 特种性能检验(如磁力探伤、密封性检验等)之前； 全部加工工序结束之后。1. 加工余量的概念1）加工总余量（毛坯余量）指毛坯尺寸与零件图的设计尺寸之差。 Z总二Z1+Z2+2）工序余量指相邻两工序的工序尺寸之差。工序余量有单边余量和双边余量之分。2. 影响加工余量的因素3. 确定加工余量的方法1. 加工余量的概念为了使零件得到所要求的形状、尺寸和表面质量 ,在切削加工过程中，必须从加工

14、表面上切除的 金属层厚度称为机械加工余量。余量有加工总余量和工序余量之分。1）加工总余量（毛坯余量）指毛坯尺寸与零件图的设计尺寸之差。Z 总=Z1+Z2+.2) 工序余量指相邻两工序的工序尺寸之差。工序余量有单边余量和双边余量之分。零件的非对称结构的非对称表面，如单一平面(a)外表面(b)内表面零件对称结构的对称表面，如回转体表面(内、外圆 柱表面)(a)被包容面(b)包容面2. 影响加工余量的因素1）前道工序的表面粗糙度和表面缺陷层厚度2）前道工序的尺寸公差3）前道工序的形位误差4）本道工序的安装误差表面缺陷层；涂I关.最小余量不能小于 该部分的厚度；厚 度值与加工方法有3. 确定加工余量的

15、方法基本原则：在保证加工质量的前提下，加工余量 越小舷舜。1）查表法一一利用各种手册所给的表格数据，再 结合实际加工情况进行必要的修正，以确定加工 余量。此法方便、迅速，生产上应用较多。2）经验估计法一一由一些有经验的工程技术人员 或工人根据现场条件和实际经验确定加工余量。此法多用于華祚小批生产。3）分析计算法一一采用计算法确定加工余量比较 准确，但需掌握必要的统计资料和具备一定的测 量手霰。1.3.5工序尺寸与公差的确定工序尺寸及其公差的计算步骤是： 确定各工序的加工方法， 确定该加工方法所要求的加工余量及其所能达到 的精度， 由最后一道工序逐个向前推算，即由零件图上的 设计尺寸开始，一直推

16、算到毛抹图上的尺寸。工序尺寸的公差都按各工序的经济精度确定，并按 “入体原则”确定上、下偏差。毛坯小差稱苛取双向 对祢分希14工艺尺寸链 4. 1尺寸链概念W 1. 4. 2尺寸链的分类或.4. 3直线尺寸链的计算i.尺寸链的定义这种相互连接形成封闭的尺寸组就称为尺寸链。加工过程中各有关工艺尺寸所组成的尺寸链称为 工艺尺寸链。(b)工序图(a)零件图图1-20加工过程中的尺寸链(c)工序尺寸链2.尺寸链的组成列入尺寸链的每一个尺寸称为尺寸链的环。这些 环可分为封闭环和组成环。封闭环:工艺尺寸链 的封闭环是 由零件的加 工顺序来确零件尺寸链 的封闭环是 图上未标注 的尺寸；链是接寸术丿 寸环间尺

17、投 尺闭后的配。成装求 装的装形即基-(2)组成环:增环：该环 的变动会引 起封闭环同向变动。/的变动会引起封闭环反 向变动。画箭头法(回路法)确定尺寸链图，与封闭环箭 头同向者为减环，与封闭环箭头反向者为增环分类几何应用相互力学位置依据特征范围关系性质关系长度I装配I基本标量直线1尺寸链尺寸链尺寸链尺寸链尺寸链2角度 尺寸链零件 尺寸链派生 尺寸链矢量 尺寸链平面 尺寸链3I工艺I尺寸链空间 尺寸链尺寸链的计算形式分为正计算、反计算和中间计算 3种。(1) 正计算：已知组成环，求封闭环。用于验算、校 核，结果唯一。(2) 反计算：已知封闭环，求组成环。用于设计计算,将封闭环公差合理地分配给各

18、组成环，确定最佳方 案，结果不唯一。(3) 中间计算：已知封闭环和部分组成环，求其余组 匪环。它甬于设、士艺冃寸祕核等环合。尺寸链的计算方法分极值法和概率法两种，在工 艺尺寸链的计算中多用极值法计算。1 极值法极值法是按误差综合最不利的情况，即各增环均 为最大（或最小）极限尺寸而减环均为最小（或最大） 极限尺寸来计算封闭环极限尺寸的。2.概率法根据概率统计原理，可以认为加工一批工件的尺 寸总是有一定的统计规律，而尺寸偏差又是随机 变量，如果各环之间是彼此独立的随机变量，那 么可按概率原理进行分析计算。1.43直钱尺寸链的计算公式占直线尺寸链极值算法公式基本尺寸计算公式 kjn0=1q=k 十

19、Imkm , - Y L pav Z Y qavp=lq=k+护偏差计算公式es(G =ES(Q- Y EI(d)p=lq=k+lkjnEI(厶)=EI(g-乞 ES(q)p=lq=k+公差计算公式 召7；=ES(Zt)-EI(Zt) = |7；=7；1=1i=l平均尺寸计算公式j二厶max +厶nrin _ $ - LM)av _2_ 乙 Sv 乙 t43几种常见工艺尺寸链形式1）定位基准与设计基准不重合时的工艺尺寸及其公差 的确定2）工序基准为待继续加工的设计基准时的中间工序尺 寸计算3）测量基准与设计基准不重合时的工艺尺寸及其公差 的确定4）靠火花磨削的工序尺寸计算工艺基准与设计基准不重

20、合时的工艺尺寸计算工序基准是尚待加工的设计基准表面淬火、渗碳、镀层的工艺尺寸计S1.43直线尺寸链计算中的假废品问题xix 二 40 严=6O_o.36es2EI2(a )(b)+ 0.36JES=刃2e/=ES2_036y l max = *2 min71 min =兀2唤一361.4.3直銭尺寸链计算中的假废品问题M :一 E DHvmax=kxmax+bmax；c- -pvmi n=kxmi n+bmi nS E件在同一尺寸方向上加工尺寸较多，且工序（测量）基准需多次转 换时,尺寸链建立和计算比较困难，采用图表法可较好解决这个问题【例110】图134所示零件有关轴向 尺寸加工过程如下：1

21、）以IV面定位，粗车I面，保证I、IV面距离尺寸A,粗车III面，保证I、III面距离尺寸人2；2）以I面定位，精车II面，保证I、II面距离尺寸生，粗车IV面，保证II、IV面距离尺寸人4；3）以II面定位，精车I面，保证I、II面距离尺寸生，同时保证设计尺寸31.69 0.31；精车III面，保证设计尺 寸A6=2707007；31.69 0.316 + 0.1.一27.07 + 0.07/IV图1-34图表法示例零件4）靠火花磨削II面，控制余量Z7=0.10.02,同时保证设计尺寸60.1i ii m iv图1-35尺寸联系图【解】1.画尺寸联系图1）画零件简图，加工面编号，向下引线2

22、）按加工顺序和规定符号自上而下标出 工序尺寸和余量用带圆点的箭线表示工序尺寸，箭头指向加工面，圆 点表示测量基准；余量按入体原则标 注。注：靠火花磨削余量视为工序尺寸，也 用用带圆点的箭线表示。3）在最下方画出间接保证的设计尺寸， 两边均为圆点。4）工序尺寸为设计尺寸时，用方框框出， 以示区别。I II III IVAiz:i,r4%R22用追踪法查找工艺尺寸链:结果尺寸（间接保证的设计尺寸）和余量是尺 寸链的封闭环Z?b):沿封闭环两端同步向上追踪，遇箭头拐弯，逆 箭头方向横向追踪，遇圆点向上折，继续向上追 踪直至两追踪线交于一点，追踪路径所经工序 尺寸为尺寸链的组成环3初拟工序尺寸公差中间工序尺寸公差按经济加工精度或生产实际情况