机械加工工艺规程设计

1、第七章 机械加工工艺规程设计本章提要本章提要r 概述r 机械加工工艺规程设计r 机械加工工序设计r 机械产品设计的机械加工工艺性评价r 成组机械加工工艺规程设计r 计算机辅助工艺规程设计 机械加工工艺规程是规定产品或零部件机械加工工艺过程和操作方法等的技术文件。 生产规模的大小、工艺水平的高低以及解决各种工艺问题的方法和手段都要通过零件的工艺规程来体现。 工艺规程是指导生产的重要文件，也是组织和管理生产的基本依据。 一个良好的工艺规程可以促使产品达到优质、高效、低成本的目的。 它要求设计者必须具备一定的生产实践经验和机械制造工艺基础理论知识。7.1 概述概述7.1 概述概述 生产过程与工艺过程

2、生产过程与工艺过程生产过程生产过程是指:产品制造时，由原材料或半成品进厂到转变为成品的各有关劳动过程的总和 工艺过程工艺过程是指:生产过程中，按一定顺序逐渐改变生产对象的形状（铸造、锻造等）、尺寸（机械加工）、位置（装配）和性质（热处理），使其成为预期产品的这部分主要过程 生产过程工艺过程机械加工工艺过程7.1 概述概述 生产纲领与生产类型生产纲领与生产类型生产纲领决定生产类型，生产类型决定机械加工工艺过程 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。 计划期为一年的生产纲领称为年生产纲领。零件的年生产纲领计算公式为： N=Q*n(1+a%)(1+b%) （件/年） 式中，

3、 Q产品的年产量（台/年）； n每台产品中该零件的数量（件/台)； a%备品的百分率； b%废品的百分率。 7.1 概述概述 生产纲领与生产类型生产纲领与生产类型生产类型生产类型是对企业生产规模的分类。根据零件的结构尺寸、特征、生产纲领和批量，生产类型可分为单件生产、成批生产和大量生产三种：生产类型零件的年生产纲领（件/年）重型零件中型零件轻型零件单件生产510100小批生产510010200100500中批生产1003002005005005000大批生产30010005005000500050000大量生产1000500050000项 目单件小批生产中批生产大批大量生产产品数量与加工对象少

4、、经常变换中等、周期性变换大量、固定不变毛坯制造方法与加工余量铸件用木模手工造型，锻件用自由锻。毛坯精度低，加工余量大部分铸件采用金属模铸造，部分锻件采用模锻。毛坯精度和加工余量中等铸件采用金属模机器造型，锻件采用模锻或其他高效方法。毛坯精度高，加工余量小零件的互换性配对制造，没有互换性，广泛采用钳工修配大部分有互换性，少部分钳工修配全部互换，某些高精度配合件可采用分组装配法和调整装配法机床设备与布局通用机床、数控机床或加工中心。按机床类别采用机群式布置数控机床、加工中心和柔性制造单元；也可采用通用机床和专用机床。按零件类别，部分布置成流水线，部分采用机群式布置广泛采用高效专用生产线、自动生产

5、线、柔性制造生产线。按工艺过程布置成流水线或自动线工艺装备多数情况采用通用夹具或组合夹具。采用通用刀具和万能量具广泛采用专用夹具、可调夹具和组合夹具。较多采用专用刀具与量具广泛采用高效专用夹具、复合刀具、专用刀具和自动检验装置工人技术水平的要求技术水平要高技术水平中等技术水平一般工艺规程的要求有简单的工艺过程卡编制工艺规程，关键工序有较详细的工序卡编制详细的工艺规程、工序卡和各种工艺文件生产率低中高生产成本高中低7.1 概述概述 机械加工工艺规程的作用机械加工工艺规程的作用 机械加工工艺规程是连接产品设计和制造过程的桥桥梁梁，是企业组织生产活动和进行生产管理的重要依据依据。 机械加工工艺规程的

6、作用：l 工艺规程是指导生产的主要技术文件l 工艺规程是生产组织和管理工作的基本依据l 工艺规程是新建或扩建工厂或车间的基本资料7.1 概述概述 机械加工工艺规程的制定步骤机械加工工艺规程的制定步骤r 确定零件的生产纲领和生产类型，分析研究产品的装配图和零件图，进行零件的结构工艺性分析。r 确定毛坯，包括选择毛坯类型及其制造方法，确定毛坯尺寸。r 拟定工艺过程，包括划分工艺过程的组成、选择定位基准、选择零件表面的加工方法、安排加工顺序和组合工序等。 r 工序设计，包括选择机床和工艺装备、确定加工余量、计算工序尺寸及其公差、确定切削用量及计算工时定额等。r 进行技术经济分析，选择最佳方案。r 填

7、写工艺文件。7.2 机械加工工艺规程设计机械加工工艺规程设计 机械加工工艺规程的组成机械加工工艺规程的组成 组成机械加工工艺过程的基本单元是工序工序。工序是工时定额、配备工人及机床设备、安排作业计划和进行质量检验的基本单元。毛坯顺次通过这些工序就变成了成品或半成品。 工序又是由安装、工位、工步及走刀组成的。 工序工序: : 是指一个或一组工人，在一个工作地对同一个或同时对几个工件所连续完成的那一部分工艺过程。 工序内容可繁、可简，需根据被加工零件的批量及生产条件而定 7.2 机械加工工艺规程设计机械加工工艺规程设计 工序工序7.2 机械加工工艺规程设计机械加工工艺规程设计 安装安装 安装安装是

8、指在一道工序中，工件在一次定位夹紧下所完成的加工。一道工序中工件的安装可能是一次，也可能要装夹数次 7.2 机械加工工艺规程设计机械加工工艺规程设计 工位工位 为了减少工件的装夹次数，常采用各种回转工作台、回转夹具或移动夹具，使工件在一次装夹中，可先后位于几个不同的位置进行加工。在工件的一次安装中，工件在相对机床所占据一固定位置中完成的那部分工作称为一个工位工位 工位工位装卸工件；装卸工件；工位工位钻孔；钻孔；工位工位扩孔；扩孔；工位工位铰孔铰孔7.2 机械加工工艺规程设计机械加工工艺规程设计 工步工步 在一个安装或工位中，在被加工的表面、切削用量、切削刀具均保持不变的情况下所连续完成的那一部

9、分工序，称工步工步。7.2 机械加工工艺规程设计机械加工工艺规程设计 走刀走刀 有些工步由于余量太大，或由于其他原因，需要同一刀具在相同转速和进给量下（背吃刀量可能略有不同）对同一表面进行多次切削。这时，刀具对工件的每一次切削称为一次走刀。 7.2 机械加工工艺规程设计机械加工工艺规程设计 机械加工工艺规程组成机械加工工艺规程组成机械加工工艺过程工序1工序2工序n安装1安装2工位1工位2工步1工步2工步1工步1工步2工步1走刀1走刀2走刀1走刀2走刀37.2 机械加工工艺规程设计机械加工工艺规程设计 机械加工工艺过程卡片机械加工工艺过程卡片7.2 机械加工工艺规程设计机械加工工艺规程设计 机械

10、加工工序卡片机械加工工序卡片7.2 机械加工工艺规程设计机械加工工艺规程设计 所需原始资料所需原始资料r 产品的全套装配图及零件图。r 产品验收的质量标准。r 产品的生产纲领及生产类型。r 毛坯生产和供应条件。r 现有生产条件和资料。r 国内外生产技术的发展情况。r 各种有关手册、标准及指导性文件。 7.2 机械加工工艺规程设计机械加工工艺规程设计 设计原则设计原则r 制订的工艺规程应能保证零件加工质量，可靠地达到设计图纸规定的各项技术要求。r 在保证加工质量的基础上，使工艺过程有较高的生产效率和较低的成本。r 了解国内外本行业工艺技术的发展水平，积极采用先进的工艺技术和工艺装备。r 尽量减轻

11、工人的劳动强度，保证安全生产，创造良好和文明的劳动条件。r 在一定的生产条件下，可能会出现几种能保证零件技术要求的工艺方案，此时应通过核算或相互对比，选择经济上最合理的方案，并要注重减少能源和原材料消耗，符合环境保护要求，实现绿色制造。7.2 机械加工工艺规程设计机械加工工艺规程设计 设计步骤和内容设计步骤和内容r分析研究产品的装配图和零件图r根据零件的年生产纲领确定生产类型 r确定毛坯，包括选择毛坯类型及其制造方法 r拟订工艺路线 r确定各工序的机床设备及工艺装备 r确定各工序的加工余量、工序尺寸及公差 r确定各工序的切削用量和工时定额 r确定各主要工序的技术要求及检验方法 r技术经济分析r

12、填写工艺文件 设计的步骤和内容设计的步骤和内容 1 1阅读装配图和零件图阅读装配图和零件图 1 1）装配图：了解零件的功能和技术要求，必要时提出）装配图：了解零件的功能和技术要求，必要时提出改进意见。（改进意见。（P.216P.216）2 2）零件图分析）零件图分析 零件主次表面的区分和主要表面的保证零件主次表面的区分和主要表面的保证 零件的主要表面是和其他零件相配合的表面，或是直接参与工零件的主要表面是和其他零件相配合的表面，或是直接参与工作过程的表面。主要表面以外的表面称为次要表面。作过程的表面。主要表面以外的表面称为次要表面。 根据主要表面的尺寸精度、形位精度和表面质量要求，可初步根据主

13、要表面的尺寸精度、形位精度和表面质量要求，可初步确定在工艺过程中应该采用哪些最后加工方法来确定在工艺过程中应该采用哪些最后加工方法来实现这些要求实现这些要求，并，并且对在最后加工之前所采取的一系列的加工方法也可一并考虑。且对在最后加工之前所采取的一系列的加工方法也可一并考虑。 如某零件的主要表面之一的外圆表面，尺寸精度为如某零件的主要表面之一的外圆表面，尺寸精度为IT6级，粗糙度为级，粗糙度为Ra0.8m，需要依次用粗车、半精车，需要依次用粗车、半精车和磨削加工才能达到要求。和磨削加工才能达到要求。 对一尺寸精度要求为对一尺寸精度要求为IT7级，并且还有表面形状精级，并且还有表面形状精度要求，

14、粗糙度度要求，粗糙度Ra0.8m的内圆表面，则需采用粗镗、的内圆表面，则需采用粗镗、半精镗和磨削加工的方法方能达到图纸要求。半精镗和磨削加工的方法方能达到图纸要求。 重要技术条件分析重要技术条件分析 技术条件技术条件一般指表面形状精度和表面之间的相互位置关系精度，一般指表面形状精度和表面之间的相互位置关系精度，静平衡、动平衡要求，热处理、表面处理、探伤要求和气密性试验静平衡、动平衡要求，热处理、表面处理、探伤要求和气密性试验等。等。 重要的技术条件重要的技术条件是影响工艺过程制订的重要因素之一，严格的是影响工艺过程制订的重要因素之一，严格的表面相互位置精度要求（如同轴度、平行度、垂直度等）往往

15、会影表面相互位置精度要求（如同轴度、平行度、垂直度等）往往会影响到工艺过程中各表面加工时的基准选择和先后次序，也会影响工响到工艺过程中各表面加工时的基准选择和先后次序，也会影响工序的集中和分散。序的集中和分散。 零件的热处理和表面处理要求，对于工艺路线的安排也有重大的零件的热处理和表面处理要求，对于工艺路线的安排也有重大的影响，因此应该根据不同的热处理方式，在工艺过程中合理安排它影响，因此应该根据不同的热处理方式，在工艺过程中合理安排它们的位置。们的位置。2 2工艺审查工艺审查 零件的结构工艺性：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

16、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。a)b)a）b）c）a）孔距箱壁太近：孔距箱壁太近： 需加长钻头才能加需加长钻头才能加工工钻头在圆角处容易钻头在圆角处容易引偏引偏 b）加长箱耳，加长箱耳，不需加长钻头即不需加长钻头即可加工可加工c）结构上允许，）结构上允许，将箱耳设计在某将箱耳设计在某一端，不需加长一端，不需加长箱耳箱耳 下面为几种零件的结构工艺性举例a）a）车螺纹时，螺纹根部不易清车螺纹时，螺纹根部不易清根，且工人操作紧张，易打刀根，且工人操作紧张，易打刀 b）b）留有退刀槽，可使螺纹清根，留有退刀槽，可使螺纹清根，工人操作相对容

17、易，可避免打刀工人操作相对容易，可避免打刀 a）插齿无退刀空间，小齿轮无插齿无退刀空间，小齿轮无法加工法加工 a）b）b）留出退刀空间，小齿轮可留出退刀空间，小齿轮可以插齿加工以插齿加工 a）两端轴颈需磨削加工，但砂两端轴颈需磨削加工，但砂轮圆角不能清根轮圆角不能清根 a）b）留有退刀槽，磨削时可以清根）留有退刀槽，磨削时可以清根b）a）锥面磨削加工时易碰伤圆柱锥面磨削加工时易碰伤圆柱面，且不能清根面，且不能清根 a）b）留出砂轮越程空间，可方便留出砂轮越程空间，可方便地对锥面进行磨削加工地对锥面进行磨削加工 b）a）a）斜面钻孔，钻头易引偏斜面钻孔，钻头易引偏 b）b）结构允许，留出平台，可

18、避结构允许，留出平台，可避免钻头偏斜免钻头偏斜 a）孔壁出口处有台阶面，钻孔壁出口处有台阶面，钻孔时钻头易引偏，易折断孔时钻头易引偏，易折断 a）b）b）结构允许，内壁出口处作成结构允许，内壁出口处作成平面，钻孔位置容易保证平面，钻孔位置容易保证 a）a）加工面高度不同，需两加工面高度不同，需两次调整加工，影响加工效率次调整加工，影响加工效率 b）b）加工面在同一高度，一次调）加工面在同一高度，一次调整可完成两个平面加工整可完成两个平面加工a）键槽方向不一致，需两次键槽方向不一致，需两次装夹才能完成加工装夹才能完成加工 a）b）b）键槽方向一致，一次装夹即）键槽方向一致，一次装夹即可完成加工可

19、完成加工3 3熟悉或确定毛坯熟悉或确定毛坯 毛坯的种类： 铸件、锻件、型材、焊接件、冲压件等 1）毛坯选择的重要性）毛坯选择的重要性 零件工艺过程中的工序数量、材料消耗、机械加工劳动量等在零件工艺过程中的工序数量、材料消耗、机械加工劳动量等在很大程度上取决于所选的毛坯。很大程度上取决于所选的毛坯。2) 毛坯选择的原则毛坯选择的原则（1）经济合理性原则）经济合理性原则 （2）功能适应性原则）功能适应性原则 （3）资源最佳利用原则）资源最佳利用原则 一层含义是节省原材料消耗，二是充分利用现有设备资源。一层含义是节省原材料消耗，二是充分利用现有设备资源。 （4）能量消耗最小原则）能量消耗最小原则 （

20、5）环境保护原则）环境保护原则 （6）安全宜人原则）安全宜人原则 3）毛坯种类）毛坯种类（1）铸件）铸件 适用于做形状复杂的零件毛坯。适用于做形状复杂的零件毛坯。（2）锻件）锻件 适用于要求强度较高、形状比较简单的零件。适用于要求强度较高、形状比较简单的零件。（3）型材）型材 热轧型材的尺寸较大，精度低，多用作一般零件的毛坯；冷拉型材热轧型材的尺寸较大，精度低，多用作一般零件的毛坯；冷拉型材尺寸较小，精度较高，多用于制造毛坯精度较高的中小型零件，适于尺寸较小，精度较高，多用于制造毛坯精度较高的中小型零件，适于自动机加工。自动机加工。（4）焊接件）焊接件（5）冷冲压件）冷冲压件 适用于形状复杂的

21、板料零件，多用于中小尺寸零件的大批、大量生产。适用于形状复杂的板料零件，多用于中小尺寸零件的大批、大量生产。 4）毛坯发展趋势）毛坯发展趋势（1）毛坯制造工艺向精密成形工艺方向发展，即毛坯成形的形状、尺）毛坯制造工艺向精密成形工艺方向发展，即毛坯成形的形状、尺寸精度正从近净成形（寸精度正从近净成形（Near Net Shape Forming）向净成形（）向净成形（Net Shape Forming）即近无余量成形方向发展。将来）即近无余量成形方向发展。将来“毛坯毛坯”与与“零件零件”的界限的界限可能可能越来越小，有的毛坯可能已接近或达到零件的最终形状和尺寸，磨削后越来越小，有的毛坯可能已接近

22、或达到零件的最终形状和尺寸，磨削后即可装配。即可装配。（2）绿色毛坯。生产绿色产品的绿色制造过程将成为未来工业制造过）绿色毛坯。生产绿色产品的绿色制造过程将成为未来工业制造过程的规范。我国至今仍然沿用着粗放型经营的传统工业模式，能耗高、程的规范。我国至今仍然沿用着粗放型经营的传统工业模式，能耗高、效益低、环境污染严重。因此从理论和方法上开展系统的清洁化生产研效益低、环境污染严重。因此从理论和方法上开展系统的清洁化生产研究，促进我国绿色产品的迅速发展，适应国际市场的需求，迎接未来挑究，促进我国绿色产品的迅速发展，适应国际市场的需求，迎接未来挑战，意义重大。战，意义重大。 7.2 机械加工工艺规程

23、设计机械加工工艺规程设计 工艺路线的拟定工艺路线的拟定工艺路线制订的主要工作：工艺路线制订的主要工作：l 选择定位基准l 划分加工阶段l 确定工序的集中和分散程度l 确定工序内容和加工顺序 这项工作与生产纲领生产纲领有密切关系，是制订工艺规程的关键，常常需要先提出几个方案，然后进行分析比较最终确定一个方案。7.2 机械加工工艺规程设计机械加工工艺规程设计 选择定位基准选择定位基准基准：基准：零件上用来确定点、线、面位置时，作为参考的其它点、线、面。基准设计基准工艺基准工序基准定位基准测量基准装配基准粗基准精基准辅助基准7.2 机械加工工艺规程设计机械加工工艺规程设计 选择定位基准选择定位基准精

24、精基准的选择原则：基准的选择原则：l 基准重合原则l 基准统一原则l 自为基准原则l 互为基准原则l 保证工件定位准确、夹紧可靠、操作方便的原则7.2 机械加工工艺规程设计机械加工工艺规程设计 选择定位基准选择定位基准基准重合原则：基准重合原则： 选择加工表面的设计基准设计基准作为定位基准定位基准称为基准重合基准重合。为避免基准不重合而引起的误差，保证加工精度应遵循基准重合原则。 在对加工面位置尺寸和位置关系有决定性影响的工序中，特别是当位置公差要求较严位置公差要求较严时，一般不应违反一般不应违反这一原则。 另外，在最后精加工最后精加工时，为保证精度保证精度，更应该注意这个原则，这样可以避免因

25、基准不重合而引起的定位误差。 7.2 机械加工工艺规程设计机械加工工艺规程设计 选择定位基准选择定位基准基准统一原则：基准统一原则： 在工件的加工过程中尽可能地采用统一的一组统一的一组定位基准加工工件上尽可能多的表面尽可能多的表面，称为基准统一基准统一。主轴箱零件精基准选择主轴箱的统一基准：一面双孔在实际生产中，经常使用的统一基准形式有： 1）轴类零件常使用两顶尖孔作统一基准； 2）箱体类零件常使用一面两孔（一个较大的平面和两个距离较远的销孔）作统一基准； 3）盘套类零件常使用止口面（一端面和一短圆孔）作统一基准； 4）套类零件用一长孔和一止推面作统一基准。采用统一基准原则好处： 1）有利于保

26、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。 注意： 采用统一基准原则常常会带来基准不重合问题。此时，需针对具体问题进行具体分析，根据实际情况选择精基准。7.2 机械加工工艺规程设计机械加工工艺规程设计 选择定位基准选择定位基准自为基准原则：自为基准原则： 当某些表面精加工或光整加工工序要求加工余量小而均匀，在加工时就应尽量选择被加工表面自身作为精基准，即遵循自为基准原则磨削机床导轨面7.2 机械加工工艺规程设计机械加工工艺规程设计 选择定位基准选择定位基准互为基准原则：互为基准原则： 当工件上两个加工表面之间的位置位置精度以及它们自身尺它们自身尺寸和形状精度要

27、求都很高时寸和形状精度要求都很高时，则可采取两个加工表面互为基准的方法进行加工 轴径轴径锥孔主轴零件精基准选择7.2 机械加工工艺规程设计机械加工工艺规程设计 选择定位基准选择定位基准保证工件定位准确、夹紧可靠、操作方便的原则保证工件定位准确、夹紧可靠、操作方便的原则 所选精基准应能保证工件定位准确、稳定、夹紧可靠。精基准应该是精度较高、表面粗糙度值较小、支撑面积较大的表面。当用夹具装夹时，选择的精基准表面还应使夹具结构简单、操作方便。7.2 机械加工工艺规程设计机械加工工艺规程设计 选择定位基准选择定位基准粗粗基准的选择原则：基准的选择原则：l 保证工件的加工面与不加工面之间的相互位置要求的

28、原则l 合理分配加工余量的原则l 粗基准应避免重复使用的原则l 保证定位准确、夹紧可靠的原则7.2 机械加工工艺规程设计机械加工工艺规程设计 选择定位基准选择定位基准 保证工件的加工面加工面与不加工面不加工面之间的相互位置相互位置要求的原则： 为保证不加工表面不加工表面与加工表面加工表面之间的位置位置要求，应选不不加工表面为粗基准 7.2 机械加工工艺规程设计机械加工工艺规程设计 选择定位基准选择定位基准 合理分配加工余量的原则： 若工件必须保证某些重要表面重要表面余量均匀，则应选该该表面为粗粗基准 7.2 机械加工工艺规程设计机械加工工艺规程设计 选择定位基准选择定位基准 粗基准应避免重复避

29、免重复使用的原则： 在同一尺寸方向上（即同一自由度方向上），粗基准通常只允许使用一次 辅助定位基准辅助定位基准 在加工过程中，有时在加工过程中，有时找不到合适找不到合适的表面作的表面作定位定位基准，基准，为了便于安装和易于获得所需要的加工精度，可以在工为了便于安装和易于获得所需要的加工精度，可以在工件上特意做出供定位用的表面，或把工件上原有的某些件上特意做出供定位用的表面，或把工件上原有的某些表面提高精度，这类用作定位的表面称之为辅助定位基表面提高精度，这类用作定位的表面称之为辅助定位基准。准。 辅助定位基准在加工中是常用的，典型的例子是辅助定位基准在加工中是常用的，典型的例子是轴类轴类零件的

30、中心孔零件的中心孔。利用中心孔就能很方便地将轴安装在两。利用中心孔就能很方便地将轴安装在两顶尖间进行加工。顶尖间进行加工。 7.2 机械加工工艺规程设计机械加工工艺规程设计 表面加工法的选择表面加工法的选择 同一种表面可以选择不同的加工方法，但每一种加工方法所获得的加工质量、加工时间和费用是不一样的。 选择加工方法的基本原则基本原则是: 既要满足零件的加工质量质量，同时也要兼顾生产率生产率和经济性经济性。为了正确选择加工方法，应了解各种加工方法的特点、加工经了解各种加工方法的特点、加工经济精度及经济粗糙度的概念。济精度及经济粗糙度的概念。7.2 机械加工工艺规程设计机械加工工艺规程设计 表面加

31、工法的选择表面加工法的选择加工经济精度：加工经济精度： 在正常的加工条件下（使用符合质量标准的设备、工艺装备和标准技术等级的工人、合理的工时定额）所能达到的加工精度和表面粗糙度 虽然精度要求很低，但成本也不能无限降低，其最低成本的极限值为S。 当零件加工精度要求稍高时，零件成本将要提高很多，甚至成本再提高，其精度也不能再提高了，存在着一个极限的加工精度，其误差为0。该阶段加工成本越高，加工误差越小，加工精度也能相应提高。AB段位加工经济精度7.2 机械加工工艺规程设计机械加工工艺规程设计 表面加工法的选择表面加工法的选择典型表面加工方法所能达到的加工经济精度和表面粗糙度(P.225)l 外圆加

32、工l 孔加工l 平面加工表表7-5 外圆表面加工方法及适用范围外圆表面加工方法及适用范围序 号加 工 方 法经济精度（IT）12345678910粗车粗车半精车粗磨精磨超精磨（或镜面磨）粗车半精车粗车半精车精车粗车半精车精车滚压（或抛光）粗车半精车磨削粗车半精车粗磨精磨粗车半精车粗磨精磨超精加工粗车半精车粗磨精磨研磨粗车半精车精车金刚石车 适用于淬火钢以外的各种金属适用范围 适于淬火钢、未淬火钢适于有色金属111381069686857565级以上5级以上56256.36.33.21.60.80.20.0250.80.40.40.10.10.0120.10.050.20.025表面粗糙度Ra/

33、m表表7-6 内圆表面加工方法及适用范围内圆表面加工方法及适用范围序 号加 工 方 法经济精度（IT）123456789101112钻粗镗（或扩孔）钻铰钻粗铰精铰钻扩钻扩粗铰精铰钻扩铰钻扩机铰手铰钻（扩）拉粗镗（粗扩）半精镗（精扩） 加工未淬火钢及铸铁的实心毛坯，也可用于加工有色金属（但表面粗糙度稍粗大），孔径1520mm 大批量生产，精度视拉刀精度而定 毛坯有铸孔或锻孔的未淬火钢12138107810117889677911139109107812.53.21.61.60.812.56.31.60.83.21.60.40.11.60.112.56.33.21.63.21.61.60.8表面粗

34、糙度Ra/m表表7-6 内圆表面加工方法及适用范围内圆表面加工方法及适用范围续续序 号加 工 方 法经济精度（IT）适用范围镗拉1314151617181920粗镗（扩）半精镗（精扩）浮动镗刀块精镗粗镗半精镗磨孔粗镗（扩）半精镗粗磨精磨粗镗半精镗精镗金刚镗钻（扩）粗铰精铰珩磨钻（扩）拉珩磨粗镗半精镗精镗珩磨粗镗半精镗精镗研磨钻（粗镗）扩（半精镗）精镗金刚镗脉冲滚压6级以上0.10.1以下 毛坯有铸孔或锻孔的铸件及锻件（未淬火）淬火钢或非淬火钢有色金属加工黑色金属高精度大孔的加工有色金属及铸件上的小孔0.80.20.20.10.40.051.60.10.80.40.20.025796778676

35、76767表面粗糙度Ra/m表表7-7 平面加工方法及适用范围平面加工方法及适用范围序 号加 工 方 法经济精度（IT）1粗车粗车半精车粗车半精车精车粗刨（粗铣）粗刨（粗铣）半精刨（半精铣）粗刨（粗铣）精刨）精铣）粗刨（粗铣）半精刨（半精铣）精刨（精铣） 未淬硬钢、铸铁、有色金属端面加工适用范围2345678不淬硬的平面粗车半精车磨削 钢、铸铁端面加工表面粗糙度Ra/m101189677912141112797812.56.36.33.21.60.80.80.212.56.36.31.66.31.63.21.6表表7-7 平面加工方法及适用范围平面加工方法及适用范围续续序 号加 工 方 法经济

36、精度（IT）适用范围910111213141516粗铣精铣磨削研磨 淬硬或未淬硬的黑色金属工件粗铣拉粗刨（粗铣）精刨（精铣）宽刃刀精刨粗刨（粗铣）半精刨（半精铣）精刨（精铣）宽刃刀低速精刨粗刨（粗铣）精刨（精铣）刮研粗刨（粗铣）半精刨（半精铣）精刨（精铣）刮研粗刨（粗铣）精刨（精铣）磨削粗刨（粗铣）半精刨（半精铣）精刨（精铣）磨削 大量生产未淬硬的小平面 未淬硬的钢件、铸铁件及有色金属件表面粗糙度Ra/m696767565级以上5560.80.20.80.20.80.20.80.10.80.20.40.20.17.2 机械加工工艺规程设计机械加工工艺规程设计 表面加工方法的选择表面加工方法的选

37、择l加工方法的经济精度和表面粗糙度要与零件加工表面的技术要求相适应l加工方法要与零件材料的切削加工性相适应l加工方法要与零件的结构形状相适应l加工方法要与零件的生产类型相适应l加工方法要与工厂（或车间）的现有生产条件相适应表面加工方法的选择应考虑如下几个方面：表面加工方法的选择应考虑如下几个方面：7.2 机械加工工艺规程设计机械加工工艺规程设计 加工阶段的划分加工阶段的划分加工阶段的划分 l 粗加工阶段l 半精加工阶段l 精加工阶段l 光整加工阶段划分加工阶段的目的l 保证加工质量 l 便于及时发现毛坯的缺陷，避免后续精加工的经济损失 l 有利于合理安排加工设备和操作工人 l 便于安排热处理工

38、序，使冷、热加工工序配合得更好 l 便于组织生产 7.2 机械加工工艺规程设计机械加工工艺规程设计 工序的集中与分散工序的集中与分散 制订工艺路线时，选定了各表面的加工方法和划分加工阶段之后，就可将同一阶段中的各加工表面的加工组合成若干工序。在一般情况下，根据工步本身的性质（例如，车外圆、铣平面等）、加工阶段的划分、定位基准的选择和转换等，进行工序组合。 设计工序时，有两种思路有两种思路: : 一种是工序分散原则，另一种是工序集中的原则 7.2 机械加工工艺规程设计机械加工工艺规程设计 工序的集中与分散工序的集中与分散 工序集中： 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，

39、即工序数少而各工序的加工内容多。采用工序集中的原则，应尽可能在一次安装中加工许多表面，或尽可能在同一台设备上连续完成较多的加工，因而使总的工序数目减少。 工序分散： 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很少，即工序数目多而各工序的加工内容少，最少时每道工序仅一个简单工步。 7.2 机械加工工艺规程设计机械加工工艺规程设计 工序的集中与分散工序的集中与分散r 工件装夹次数减少，在一次安装中加工多个表面，易于保证相互位置精度。r 有利于采用高效的专用机床和工艺装备，可以大大提高生产率。r 所用机器设备的数量少，减少了生产的占地面积和操作工人数。r 工序数目减少，缩短了工艺路线，简

40、化了生产计划工作，易于管理。r 加工时间减少，减少了运输路线，缩短了加工周期。r 专用机床和工艺装备成本高，机床结构通常较为复杂，其调整、维修费时费事，生产准备工作量大，转换新产品比较费时。工序集中的特点：7.2 机械加工工艺规程设计机械加工工艺规程设计 工序的集中与分散工序的集中与分散r 设备及工艺装备比较简单，调整和维修方便，生产准备工作量少，生产工人也便于掌握操作技术，容易适应产品更换。r 有利于选择合理的切削用量，又易于平衡工序时间。r 设备数量多，占地面积大，工人数量也多。r 工序数目较多，工艺路线长，生产周期长。工序分散的特点：7.2 机械加工工艺规程设计机械加工工艺规程设计 工序

41、的集中与分散工序的集中与分散r 对于大批大量生产。使用专用机床和工艺装备组成的传统的流水线、自动线生产多采用工序分散的原则组织生产；使用多刀、多轴自动机床、加工中心，可采用工序集中的原则组织生产。r 对于多品种、中小批量生产，为便于转换和管理，多采用工序集中的原则。r 对于单件、小批生产，如果使用通用设备组织生产，采用工序分散的原则；如果采用数控机床、加工中心、柔性制造单元等，可以采用工序集中的原则。r 零件尺寸、重量较大，不易运输和安装的，应采用工序集中的原则。工序集中与分散的选用原则：7.2 机械加工工艺规程设计机械加工工艺规程设计 工序顺序的安排工序顺序的安排工序顺序的安排原则：工序顺序

42、的安排原则：r 先基准面, 后其他面（基准先行）r 先主要表面, 后次要表面（先主后次）r 先主要平面, 后主要孔（先面后孔）r 先粗加工工序, 后精加工工序（先粗后精）7.2 机械加工工艺规程设计机械加工工艺规程设计 工序顺序的安排工序顺序的安排 热处理的目的热处理的目的在于改变工件材料的性能和消除内应力. 目的不同, 热处理的内容及其在工艺过程中的位置不一样. r 为了改善工件材料切削性能切削性能而进行的热处理工序（如退火、正火等），应安排在粗加工前粗加工前。 r 为了消除内应力消除内应力而进行的热处理工序（如退火、人工时效等），最最好安排在粗加工之后、精加工之前进行好安排在粗加工之后、精

43、加工之前进行。有时为了减少车间之间的运输工作量，也可安排在切削加工之前进行。 r 为了改善工件材料的机械性能机械性能而进行的热处理工序（如调质、渗碳、淬火和氮化等）通常安排在粗加工后、精加工前进行粗加工后、精加工前进行 r 为了提高零件表面耐磨性或耐蚀性表面耐磨性或耐蚀性而进行的热处理工序以及以装饰装饰为目的为目的的热处理工序或表面处理工序（如镀铬、镀锌、氧化、发蓝、发黑等）一般都安排在机械加工完毕后机械加工完毕后进行 7.2 机械加工工艺规程设计机械加工工艺规程设计 工序顺序的安排工序顺序的安排 辅助工序包括工件的检验、去毛刺、清洗、防锈、去磁和平衡等。 检查工序的安排l不同加工阶段的前后，

44、如粗加工结束精加工前；精加工后精密加工前。l重要工序前后。l送往外车间加工的前后。l全部加工工序完成后。7.2 机械加工工艺规程设计机械加工工艺规程设计 典型表面的加工路线典型表面的加工路线外圆表面的典型加工路线外圆表面的典型加工路线7.2 机械加工工艺规程设计机械加工工艺规程设计 典型表面的加工路线典型表面的加工路线孔的典型加工路线孔的典型加工路线7.2 机械加工工艺规程设计机械加工工艺规程设计 典型表面的加工路线典型表面的加工路线平面的典型加工路线平面的典型加工路线7.3 机械加工工序的设计机械加工工序的设计 零件的工艺过程拟订以后，就应进行工序设计。工序设计的内容主要为：r 选择机床和工

45、艺装备r 确定加工余量r 工序尺寸和公差，确定切削用量r 工时定额及工人技术等级7.3 机械加工工序的设计机械加工工序的设计 机床设备的选择机床设备的选择 选择机床应遵循的原则：l 机床设备的尺寸规格应与零件的外轮廓尺寸相适应。l 机床设备的精度应与零件在该工序的加工要求的精度相适应。l 机床设备的自动化程度和生产效率应与零件的生产类型相适应。l 与现有加工条件相适应，如设备负荷的平衡状况等。l 选用机床设备应立足于国内，优先选用国产机床设备。7.3 机械加工工序的设计机械加工工序的设计 工艺装备的选择工艺装备的选择l 夹具的选择l 刀具的选择l 量具的选择7.3 机械加工工序的设计机械加工工

46、序的设计 加工余量加工余量加工余量的概念加工余量是指加工过程中，从加工表面切除的金属层厚度。加工余量可分为工序加工余量和总加工余量。工序加工余量是指某一表面在一道工序中所切除的金属层厚度，它取决于同一表面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。总加工余量即毛坯余量，是指毛坯尺寸与零件设计尺寸之差，也就是指零件从毛坯变为成品的整个加工过程中，某一表面所被切除的金属层的总厚度。总加工余量等于各工序加工余量之和 加工余量的确定加工余量的确定1总加工余量和工序加工余量总加工余量和工序加工余量 为了得到零件上某一表面所要求的精度和表面质量，而从毛坯这为了得到零件上某一表面所要求的精度

47、和表面质量，而从毛坯这一表面所切去的全部金属层的厚度，称为该表面的一表面所切去的全部金属层的厚度，称为该表面的总加工余量总加工余量。完成。完成一个工序时从某一表面所切去的金属层称为一个工序时从某一表面所切去的金属层称为工序加工余量工序加工余量。 总加工余量与工序加工余量的关系为：总加工余量与工序加工余量的关系为： 在加工过程中，由于工序尺寸有公差，实际切除的余量是有变化在加工过程中，由于工序尺寸有公差，实际切除的余量是有变化的。因此加工余量又有的。因此加工余量又有公称余量公称余量（名义加工余量）、（名义加工余量）、最大加工余量最大加工余量和和最小加工余量最小加工余量之分。通常所说的加工余量，是

48、指之分。通常所说的加工余量，是指公称余量而言公称余量而言，其值，其值等于前后工序的基本尺寸之差（图等于前后工序的基本尺寸之差（图7-6所示），即所示），即 0i1niZZ121ZLL图图7-6 名义加工余量、最大加工余量和最小加工余量名义加工余量、最大加工余量和最小加工余量 （1）外表面加工）外表面加工（2）内表面加工）内表面加工1max2max1min211111min2min1max221121max1min12ZLLLLZZLLLLZZZZ1max1max2min112111min1min2max122121max1min12ZLLLLZZLLLLZZZZ图图7-7 单面与双面余量单面与

49、双面余量 图图7-8 表面缺陷层表面缺陷层 2影响加工余量的因素影响加工余量的因素（1）前道工序的表面质量）前道工序的表面质量 前道工序加工后，表面凹凸不平的最大高度和表面缺陷层的深度（如图前道工序加工后，表面凹凸不平的最大高度和表面缺陷层的深度（如图7-8所示），应当在本工序加工时切除。所示），应当在本工序加工时切除。 （2）前道工序的尺寸公差）前道工序的尺寸公差（3）前道工序的位置关系误差（）前道工序的位置关系误差（P.235） 在前道工序加工后的在前道工序加工后的位置关系位置关系误差，并不包括在尺寸公差范围内（如同误差，并不包括在尺寸公差范围内（如同轴度、平行度、垂直度），在考虑确定余量

50、时，应计入这部分误差。轴度、平行度、垂直度），在考虑确定余量时，应计入这部分误差。（4）本工序的安装误差）本工序的安装误差 本工序的安装误差包括定位误差和夹紧误差。由于这部分误差要影响被本工序的安装误差包括定位误差和夹紧误差。由于这部分误差要影响被加工表面和切削工具的相对位置，因此也应计入加工余量。加工表面和切削工具的相对位置，因此也应计入加工余量。RyHaeab最小加工余量构成7.3 机械加工工序的设计机械加工工序的设计 加工余量加工余量 以上为不含公差在内的加工余量的基本尺寸, 而实际的加工尺寸都有误差, 那么上述尺寸就有最大值和最小值. 最大余量Zmax=上工序的最大尺寸本序的最小尺寸

51、最小余量Zmin=上工序的最小尺寸本序的最大尺寸7.3 机械加工工序的设计机械加工工序的设计 加工余量加工余量 加工外表面 Zmax=LamaxLbmin Zmin=LaminLbmax TZ=ZmaxZminTa+Tb 加工内表面 Zmax=LbmaxLamin Zmin=LbminLamax TZ=ZmaxZminTa+Tb 无论是加工外表面还是加工内表面无论是加工外表面还是加工内表面, 本工序余量公差总本工序余量公差总和等于上工序和本工序两工序尺寸公差之和和等于上工序和本工序两工序尺寸公差之和. baab7.3 机械加工工序的设计机械加工工序的设计 加工余量加工余量 工序尺寸的公差, 一

52、般按“入体原则入体原则”标注, 被包容的尺寸（轴类）, 上偏差为“0”, 包容尺寸（孔类）, 下偏差为“0”. 7.3 机械加工工序的设计机械加工工序的设计 影响加工余量的因素影响加工余量的因素r 加工表面上的表面粗糙度和表面缺陷层的深度r 加工前或上工序的尺寸公差 r加工前或上工序各表面间相互位置的空间偏差 r 本工序加工时的装夹误差RyHaeab最小加工余量构成7.3 机械加工工序的设计机械加工工序的设计 加工余量的计算加工余量的计算r分析计算法 r经验估计法r查表修正法7.3 机械加工工序的设计机械加工工序的设计 工序尺寸及公差的确定工序尺寸及公差的确定r 工序尺寸是加工过程中各个工序应

53、保证的加工尺寸，其公差即为工序尺寸公差。正确地确定工序尺寸及其公差，是制订工艺规程的重要工作之。r 零件的加工过程，是通过切削加工使毛坯逐步向成品过渡的过程。在加工过程中，各工序的工序尺寸及工序余量在不断地变化，其中一些工序尺寸在零件图纸上往往不标出或不存在，需要在制订工艺过程时予以确定。r (1)基准重合时基准重合时，各工序的加工余量确定后，就可确定各工序尺寸，按各种加工方法的经济精度确定相应的工序尺寸的公差值，并且按照“入体原则”确定上、下偏差。(2)基准基准不重合时不重合时，必须应用尺寸链尺寸链的原理确定工序尺寸。 工序尺寸公差的确定工序尺寸公差的确定 （一）基准重合时工序尺寸与公差的确

54、定（一）基准重合时工序尺寸与公差的确定1确定各加工工序的加工余量2从最后工序开始，即从设计尺寸开始到第一道加工工序，逐次加上每道加工工序余量，得各工序基本尺寸（包括毛坯尺寸）。3除最后工序，其余工序按各自所采用加工方法的加工精度确定工序尺寸公差。4按入体原则标注工序尺寸【例例1 】 某轴的直径为 ，其尺寸精度为IT5，表面粗糙度要求为 ，要求高频淬火，毛坯为锻件.mm50mRa04. 0工艺路线为： 粗车半精车高频淬火粗磨精磨研磨 计算各工序的工序尺寸和公差.1）查表确定加工余量：）查表确定加工余量： 研磨余量0.01mm， 精磨余量0.1mm， 粗磨余量0.3mm， 半精车余量1.1mm，

55、粗车余量4.5mm， 加工的总余量6.01mm，修正为6mm， 粗车余量修正为4.49mm.2）计算各加工工序基本尺寸）计算各加工工序基本尺寸 研磨：50mm 精磨：50mm+0.01mm=50.01mm 粗磨：50.01mm+0.1mm=50.11mm 半精车：50.11mm+0.3mm=50.41mm 粗车：50.41mm+1.1mm=51.51mm 毛坯：51.51+4.49mm=56mm3) 确定各工序的加工经济精度和表面粗糙度确定各工序的加工经济精度和表面粗糙度 研磨：IT5，Ra0.04m 精磨：IT6，Ra0.16m 粗磨：IT8，Ra1.25m 半精车：IT11，Ra2.5m

56、粗车：IT13，Ra16m 4 4）按入体原则标注工序尺寸和公差，查表锻件的）按入体原则标注工序尺寸和公差，查表锻件的毛坯公差为毛坯公差为2mm2mm下表是上面的计算结果和查表结果的汇总下表是上面的计算结果和查表结果的汇总。工序名称工序间余量/mm工序工序基本尺寸/mm标注工序尺寸公差/mm经济精度/mm粗糙度/m研磨0.0150精磨0.150+0.01=50.01粗磨0.350.01+0.1=50.11半精车1.150.11+0.3=50.41粗车4.4950.41+1.1=51.51毛坯51.51+4.49=560011. 05h0016. 06h0039. 08h016. 011 h03

57、9. 013h204. 0aR16. 0aR25. 1aR5aR16aR0011. 0500016. 001.500039. 011.50016. 041.50039. 051.512567.3 机械加工工序的设计机械加工工序的设计 尺寸链的概念尺寸链的概念在零件加工过程中，为了加工和测量的方便，需要进行一些工艺尺寸的计算。为了计算工艺尺寸，由若干互相关联互相关联的尺寸以一定顺序首尾相接首尾相接形成一个封闭封闭的尺寸组，称为工艺尺寸链工艺尺寸链 引例引例1： 如图所示40 ，20 的尺寸采用如图定位方式。本工序要保证A+i则A+i应为多大才能满足零件要求。05. 016. 01237.3 机械

58、加工工序的设计机械加工工序的设计 尺寸链的概念尺寸链的概念引例引例2： 齿轮键槽加工，零件图标注85+0.035，87.9+0.23，但齿轮淬火后变形，85+0.035是淬火后磨孔得到的,键槽必须淬火前加工，他不能按87.9+0.23加工，设淬火前孔加工到84.8+0.07，而键槽按什么尺寸加工？Aj+i7.3 机械加工工序的设计机械加工工序的设计 尺寸链的概念尺寸链的概念尺寸链的组成：（1）环: 组成尺寸链的每一个尺寸都叫环；（2）封闭环: 间接获得的尺寸环 特点: a.只有一个 b.不一定为未知 c.自然形成的（间接保证）（3）组成环: 除封闭环以外的其他环 a.增环: 尺寸链中, 其余组

59、成环不变, 当某一组成环增大时, 封闭环也随着增大的环 b.减环: 尺寸链中, 其余组成环不变, 当某一组成环增大时, 封闭环随着减小的环1（1）环: 组成尺寸链的每一个尺寸都叫环；（2）封闭环: 间接获得的尺寸环 特点: a.只有一个 b.不一定为未知 c.自然形成的（间接保证）（3）组成环: 除封闭环以外的其他环 a.增环: 尺寸链中, 其余组成环不变, 当某一组成环增大时, 封闭环也随着增大的环 b.减环: 尺寸链中, 其余组成环不变, 当某一组成环增大时, 封闭环随着减小的环1特点：特点： 1尺寸链必须封闭2尺寸链只有一个封闭环3封闭环的精度低于组成环精度4封闭环随组成环变动而变动（四

60、）作法：（四）作法： 1找出封闭环2从封闭环起，按工件表面上关系依次画出组成环，直到尺寸回到封闭环起，形成一个封闭图形，组成尺寸链的组成环环数应是最少的。3首尾相接原则，确定增环、减环。7.3 机械加工工序的设计机械加工工序的设计 尺寸链的概念尺寸链的概念尺寸链的特征：l 关联性: 尺寸链组成的尺寸间相互联系, 一个变化必然引起另一个变化；l 封闭性: 各相互关联的尺寸构成一个封闭的尺寸组合.A2A1A37.3 机械加工工序的设计机械加工工序的设计 尺寸链的建立尺寸链的建立r 封闭环的确定 首先正确地确定封闭环，如果封闭环错了，整个尺寸链的解也将是错误的。封闭环是随着组成环的变化而变化的。封闭