第五章 第一二节 工艺规程设计

1、第五章 工艺规程设计n第一节第一节 概概 述述n第二节第二节 机械加工工艺规程设计机械加工工艺规程设计n第三节第三节 成组技术成组技术(Group Technology)(Group Technology)n第四节第四节 机械产品设计的工艺性评价机械产品设计的工艺性评价第一节 概 述一、工艺规程一、工艺规程n生产过程：从原材料或半成品进入生产过程：从原材料或半成品进入一直到把成品制造出来的各有关劳一直到把成品制造出来的各有关劳动过程的总和。铸动过程的总和。铸( (锻锻) )造车间的成造车间的成品是机械加工车间的毛坯，机械加品是机械加工车间的毛坯，机械加工车间的成品则是装配车间的原料工车间的成品

2、则是装配车间的原料或半成品。或半成品。n工艺过程：在生产过程中凡直接工艺过程：在生产过程中凡直接改变生产对象的尺寸、形状、性改变生产对象的尺寸、形状、性能能( (包括物理性能、化学性能、包括物理性能、化学性能、机械性能等机械性能等) )以及相对位置关系以及相对位置关系的过程。工艺过程又可分为铸造、的过程。工艺过程又可分为铸造、锻造、冲压、焊接、机械加工、锻造、冲压、焊接、机械加工、热处理、装配等工艺过程。热处理、装配等工艺过程。n工艺规程：人们把用以指导工艺规程：人们把用以指导生产的合理工艺过程的有关生产的合理工艺过程的有关内容写成的工艺文件。内容写成的工艺文件。二、工艺规程的设计原则二、工艺

3、规程的设计原则(1)(1)所设计的工艺规程应能保证机器零所设计的工艺规程应能保证机器零件的加工质量件的加工质量( (或机器的装配质量或机器的装配质量) )，达到设计图纸上规定的各项技术要求；达到设计图纸上规定的各项技术要求；(2)(2)应使工艺过程具有较高的生产率，应使工艺过程具有较高的生产率，使产品尽快投放市场；使产品尽快投放市场；(3)(3)尽量降低制造成本；尽量降低制造成本；(4)(4)注意减轻工人的劳动强度，保证生注意减轻工人的劳动强度，保证生产安全。产安全。 三、工艺规程设计所需原始资料三、工艺规程设计所需原始资料 (1)(1)产品装配图、零件图；产品装配图、零件图； (2)(2)产

4、品验收质量标准；产品验收质量标准； (3)(3)产品的年生产纲领；产品的年生产纲领； (4)(4)毛坯材料与毛坯生产条件；毛坯材料与毛坯生产条件； (5)(5)制造厂的生产条件，包括机制造厂的生产条件，包括机床设备和工艺装备的规格、性能床设备和工艺装备的规格、性能和现在的技术状态，工人的技术和现在的技术状态，工人的技术水平，工厂自制工艺装备的能力水平，工厂自制工艺装备的能力以及工厂供电、供气的能力等有以及工厂供电、供气的能力等有关资料；关资料； (6)(6)工艺规程设计、工艺装备设工艺规程设计、工艺装备设计所用设计手册和有关标准；计所用设计手册和有关标准； (7)(7)国内外先进制造技术资料等

5、。国内外先进制造技术资料等。第二节第二节 机械加工工艺规程设计机械加工工艺规程设计一、机械加工工艺规程设计的内容及步骤一、机械加工工艺规程设计的内容及步骤二、工艺路线的拟订二、工艺路线的拟订三、加工余量三、加工余量四、工序尺寸及其公差的确定四、工序尺寸及其公差的确定五、时间定额五、时间定额六、工艺方案的经济分析六、工艺方案的经济分析七、编制工艺规程文件七、编制工艺规程文件一、机械加工工艺规程设计的内容及步骤一、机械加工工艺规程设计的内容及步骤1 1分析零件图和产品装配图分析零件图和产品装配图2 2对零件图和装配图进行工艺审查对零件图和装配图进行工艺审查 3 3由年生产纲领研究确定零件生产类由年

6、生产纲领研究确定零件生产类型型4 4确定毛坯确定毛坯5 5拟定工艺路线，包括：选择定位基拟定工艺路线，包括：选择定位基准，确定各表面加工方法，划分加工准，确定各表面加工方法，划分加工阶段，确定工序集中和分散程度，安阶段，确定工序集中和分散程度，安排工序顺序等。排工序顺序等。6 6确定各工序所用机床设备和工确定各工序所用机床设备和工艺装备。艺装备。7 7确定各工序的加工余量，计算确定各工序的加工余量，计算工序尺寸及公差。工序尺寸及公差。8 8确定各工序的技术要求及检验确定各工序的技术要求及检验方法。方法。9 9确定各工序的切削用量和工时确定各工序的切削用量和工时定额。定额。1010编制工艺文件。

7、编制工艺文件。 二、工艺路线的拟订二、工艺路线的拟订( (一一) )选择定位基准选择定位基准n基准基准:n设计基准设计基准:零件设计图上所采用的基零件设计图上所采用的基准准.n工艺基准工艺基准: 零件在工艺过程中采用的零件在工艺过程中采用的基准基准.(工序基准工序基准;定位基准定位基准;度量基准度量基准;装配基准装配基准)设计基准工序基准定位基准测量基准装配基准定位基准有精基准与粗基准之分。定位基准有精基准与粗基准之分。用毛坯上未经加工的表面作定位用毛坯上未经加工的表面作定位基准，这种定位基准称为粗基准。基准，这种定位基准称为粗基准。用加工过的表面作定位基准，这用加工过的表面作定位基准，这种定

8、位基准称为精基准。种定位基准称为精基准。在选择定位基准时往往先根据零件在选择定位基准时往往先根据零件的加工要求选择精基准，然后再的加工要求选择精基准，然后再考虑选用哪一组表面作为粗基准考虑选用哪一组表面作为粗基准才能把精基准加工出来。才能把精基准加工出来。1 1精基准的选择原则精基准的选择原则(1)(1)基准重合原则，应尽可能选择基准重合原则，应尽可能选择被加工表面的设计基准为精基准，被加工表面的设计基准为精基准，这样可以避免由于基准不重合引这样可以避免由于基准不重合引起的定位误差。起的定位误差。(2)(2)统一基准原则，应尽可能选择统一基准原则，应尽可能选择用同一组精基准加工工件上尽可用同一

9、组精基准加工工件上尽可能多的加工表面，以保证各加工能多的加工表面，以保证各加工表面之间的相对位置关系。表面之间的相对位置关系。1 1精基准的选择原则精基准的选择原则( (3)3)互为基准原则，当工件上两个加工互为基准原则，当工件上两个加工表面之间的位置精度要求比较高时，表面之间的位置精度要求比较高时，可以采用两个加工表面互为基准反复可以采用两个加工表面互为基准反复加工的方法。加工的方法。(4)(4)自为基准原则，一些表面的精加工自为基准原则，一些表面的精加工工序，要求加工余量小而均匀，常以工序，要求加工余量小而均匀，常以加工表面自身为精基准。加工表面自身为精基准。上述四项选择精基准的原则，有时

10、不可上述四项选择精基准的原则，有时不可能同时满足，应根据实际条件决定取能同时满足，应根据实际条件决定取舍。舍。2粗基准的选择原则(1)(1)保证零件加工表面相对于不加保证零件加工表面相对于不加工表面具有一定位置精度的原则，工表面具有一定位置精度的原则，被加工零件上如有不加工表面应被加工零件上如有不加工表面应选不加工面作粗基准，当零件上选不加工面作粗基准，当零件上有几个不加工表面时，应选择与有几个不加工表面时，应选择与加工面相对位置精度要求较高的加工面相对位置精度要求较高的不加工表面作组基准不加工表面作组基准。粗基准的选择粗基准的选择粗基准的选择(2)(2)合理分配加工余量的原则，从合理分配加工

11、余量的原则，从保证重要表面加工余量均匀考虑，保证重要表面加工余量均匀考虑，应选择重要表面作粗基准应选择重要表面作粗基准。 2 2粗基准的选择原则粗基准的选择原则 (3) (3)便于装夹的原则便于装夹的原则 (4)(4)粗基准一般不得重复使用的原粗基准一般不得重复使用的原则，在同一尺寸方向上粗基准通则，在同一尺寸方向上粗基准通常只允许使用一次。常只允许使用一次。 上述上述4 4项选择粗基准的原则，有时项选择粗基准的原则，有时不能同时兼顾，只能根据主次决不能同时兼顾，只能根据主次决择。择。粗基准的选择(二)表面加工方法的选择n根据具体加工条件根据具体加工条件( (生产类型、设备生产类型、设备状况、

12、工人的技术水平等状况、工人的技术水平等) )选用最适选用最适当的加工方法，加工出合乎图纸要当的加工方法，加工出合乎图纸要求的机器零件。求的机器零件。n具有一定技术要求的加工表面，一具有一定技术要求的加工表面，一般都不是只通过一次加工就能达到般都不是只通过一次加工就能达到要求的，对于精密零件的主要表面，要求的，对于精密零件的主要表面，往往要通过多次加工才能逐步达到往往要通过多次加工才能逐步达到要求。要求。(二)表面加工方法的选择n在选择加工方法时，根据零件主在选择加工方法时，根据零件主要表面的技术要求和工厂具体条要表面的技术要求和工厂具体条件，先选定它的最终工序加工方件，先选定它的最终工序加工方

13、法，然后再逐一选定该表面各有法，然后再逐一选定该表面各有关前导工序的加工方法。主要表关前导工序的加工方法。主要表面的加工方案和加工方法选定之面的加工方案和加工方法选定之后，再选定次要表面的加工方案后，再选定次要表面的加工方案和加工方法。和加工方法。表面加工方法表面加工方法外圆表面加工方案孔表面加工方案平面加工方案(三)加工阶段的划分(1)(1)粗加工阶段粗加工阶段 高效地切除加工表面高效地切除加工表面上的大部分余量，使毛坯在形状和上的大部分余量，使毛坯在形状和尺寸上接近零件成品。尺寸上接近零件成品。(2)(2)半精加工阶段半精加工阶段 切除粗加工后留下切除粗加工后留下的误差，使被加工工件达到一

14、定精的误差，使被加工工件达到一定精度，为精加工作准备，并完成一些度，为精加工作准备，并完成一些次要表面的加工次要表面的加工( (如钻孔、攻丝、铣如钻孔、攻丝、铣键槽等键槽等) )。(三)加工阶段的划分(3)(3)精加工阶段精加工阶段 保证各主要表面达到保证各主要表面达到零件图规定的加工质量要求。零件图规定的加工质量要求。(4)(4)光整加工阶段光整加工阶段 对于精度要求很高对于精度要求很高(IT5(IT5以上以上) )、表面粗糙度值要求很小、表面粗糙度值要求很小(Ra0.2m(Ra0.2m以下以下) )的表面，尚需安排的表面，尚需安排光整加工阶段，其主要任务是降低光整加工阶段，其主要任务是降低

15、表面粗糙度或进一步提高尺寸精度表面粗糙度或进一步提高尺寸精度和形状精度，但一般没有纠正表面和形状精度，但一般没有纠正表面间位置误差的作用。间位置误差的作用。划分为加工阶段的主要目的(1)(1)保证零件加工质量，粗加工阶段造成的加工误保证零件加工质量，粗加工阶段造成的加工误差，可以通过半精加工和精加工阶段予以逐步修差，可以通过半精加工和精加工阶段予以逐步修正，零件的加工质量容易得到保证。正，零件的加工质量容易得到保证。(2)(2)有利于及早发现毛坯缺陷并得到及时处理有利于及早发现毛坯缺陷并得到及时处理 。(3)(3)有利于合理利用机床设备，粗加工工序需选用有利于合理利用机床设备，粗加工工序需选用

16、电机功率大、精度不高的机床加工，精加工工序电机功率大、精度不高的机床加工，精加工工序则应选用高精度机床加工。将工件加工划分为几则应选用高精度机床加工。将工件加工划分为几个阶段，还有利于保护精加工过的表面少受磕碰个阶段，还有利于保护精加工过的表面少受磕碰损坏。损坏。n当然，划分加工阶段并不是绝对的。当然，划分加工阶段并不是绝对的。(四)工序的集中与分散工序的集中工序的集中(1)(1)有利于采用自动化程度较高的高效有利于采用自动化程度较高的高效机床机床/ /系统和工艺装备，生产效率高；系统和工艺装备，生产效率高；(2)(2)可相应减少操作工人数和生产面积；可相应减少操作工人数和生产面积；(3)(3

17、)工件的装夹次数少，不但可缩短辅工件的装夹次数少，不但可缩短辅助时间，而且由于在一次装夹中加工助时间，而且由于在一次装夹中加工了许多表面，有利于保证各加工表面了许多表面，有利于保证各加工表面之间的相互位置精度要求。之间的相互位置精度要求。(四)工序的集中与分散工序分散原则（传统的流水线、自动工序分散原则（传统的流水线、自动线）的特点是：线）的特点是：(1) (1) 所用机床和工艺装备简单，易于所用机床和工艺装备简单，易于调整对刀；调整对刀；(2) (2) 对操作工人的技术水平要求不高；对操作工人的技术水平要求不高；(3) (3) 操作工人多，占用生产面积大。操作工人多，占用生产面积大。(4)

18、(4) 对产品改型的适应性较差，转产对产品改型的适应性较差，转产比较困难。比较困难。(五)工序顺序的安排1 1机械加工工序的安排机械加工工序的安排(1)(1)先加工定位基准面，再加工其它表先加工定位基准面，再加工其它表面面(2)(2)先加工主要表面，后加工次要表面先加工主要表面，后加工次要表面(3)(3)先安排粗加工工序，后安排精加工先安排粗加工工序，后安排精加工工序工序(4)(4)先加工平面，后加工孔先加工平面，后加工孔热处理工序及表面处理工序的安排退火、正火 人工时效人工时效淬火、回火氮化粗加工调质退火调质 渗碳淬火、回火氰化精加工半精加工精磨细磨较少采用2 2热处理工序及表面处理工序的安

19、排热处理工序及表面处理工序的安排n改善切削性能的热处理工序，例改善切削性能的热处理工序，例如退火、正火、调质等，应在切如退火、正火、调质等，应在切削加工之前进行。削加工之前进行。n消除工件内应力的热处理工序，消除工件内应力的热处理工序，例如人工时效、退火等，最好安例如人工时效、退火等，最好安排在粗加工阶段之后进行。排在粗加工阶段之后进行。n改善工件材料机械性能的热处理改善工件材料机械性能的热处理工序，例如淬火、渗碳淬火等，工序，例如淬火、渗碳淬火等，一般都安排在半精加工和精加工一般都安排在半精加工和精加工之间进行。之间进行。n提高工件表面耐磨性、耐蚀性安提高工件表面耐磨性、耐蚀性安排的热处理工

20、序以及以装饰为目排的热处理工序以及以装饰为目的而安排的热处理工序，例如镀的而安排的热处理工序，例如镀铬、镀锌、发兰等，一般都安排铬、镀锌、发兰等，一般都安排在工艺过程最后阶段进行。在工艺过程最后阶段进行。3其它工序的安排n检验工序检验工序1) 1) 粗加工全部结束之后；粗加工全部结束之后；2) 2) 送往外车间加工的前后；送往外车间加工的前后；3) 3) 工时较长和重要工序的前后；工时较长和重要工序的前后；4) 4) 最终加工之后。最终加工之后。5) 5) 有的还要安排探伤、密封、有的还要安排探伤、密封、称重、平衡等检验工序。称重、平衡等检验工序。n去毛刺。去毛刺。n清洗工序清洗工序n去磁工序

21、去磁工序(六)机床设备与工艺装备的选择n所选机床设备的尺寸规格应与工件所选机床设备的尺寸规格应与工件的形体尺寸相适应，精度等级应与的形体尺寸相适应，精度等级应与本工序加工要求相适应，电机功率本工序加工要求相适应，电机功率应与本工序加工所需功率相适应，应与本工序加工所需功率相适应，机床设备的自动化程度和生产效率机床设备的自动化程度和生产效率应与工件生产类型相适应。应与工件生产类型相适应。n没有现成的设备可供选择时，可以没有现成的设备可供选择时，可以考虑采用自制专用机床。考虑采用自制专用机床。(六)机床设备与工艺装备的选择n在中小批生产条件下，应首先考虑在中小批生产条件下，应首先考虑选用通用工艺装

22、备选用通用工艺装备( (包括夹具、刀具、包括夹具、刀具、量具和辅具量具和辅具) )；在大批大量生产中，；在大批大量生产中，可根据加工要求设计制造专用工艺可根据加工要求设计制造专用工艺装备。装备。n机床设备和工艺装备的选择不仅要机床设备和工艺装备的选择不仅要考虑设备投资的当前效益，还要考考虑设备投资的当前效益，还要考虑产品改型及转产的可能性，应使虑产品改型及转产的可能性，应使其具有足够的柔性。其具有足够的柔性。轴类盘类箱体加工工艺过程及主要工序分析箱体加工工艺过程及主要工序分析n1.定位基准的选择定位基准的选择n粗基准粗基准:考虑的因素考虑的因素1) 主轴孔是床主轴孔是床头箱要求最高的孔头箱要求

23、最高的孔,应保证余量均应保证余量均匀匀;2)保证所有轴孔都有适当的余保证所有轴孔都有适当的余量量;保证加工表面相对不加工表面保证加工表面相对不加工表面正确的相对位置正确的相对位置.n通常粗基准应选择主轴孔和与主通常粗基准应选择主轴孔和与主轴孔相距较远的一个轴孔作为粗轴孔相距较远的一个轴孔作为粗基准基准.n精基准的选择精基准的选择:n1)用底面及导向面作为统一基准用底面及导向面作为统一基准n2)用顶面及两个销孔作为统一基准用顶面及两个销孔作为统一基准2.加工顺序的安排n1)加工顺序的安排加工顺序的安排n(1) 人工时效工序安排人工时效工序安排n一般普通机床的箱体一般普通机床的箱体,在毛坯铸造后立

24、在毛坯铸造后立即时效即时效,粗精加工之间有一段存放时间粗精加工之间有一段存放时间.n精密机床的箱体仍应在粗加工之后进精密机床的箱体仍应在粗加工之后进行时效行时效.n(2)粗精分开粗精分开,先粗后精先粗后精;n(3)先加工平面后加工轴孔先加工平面后加工轴孔;n(4)螺孔和小孔在精加工之后加工螺孔和小孔在精加工之后加工.3.平面加工平面加工n在龙门刨床上用几个刀架在龙门刨床上用几个刀架,在一次在一次安裝中完成几个表面的加工安裝中完成几个表面的加工,能经能经济地保证这些表面间地相互位置济地保证这些表面间地相互位置要求要求.n大批量生产大批量生产,在龙门铣床上在龙门铣床上.n精加工在平面磨床和导轨磨床

25、上精加工在平面磨床和导轨磨床上完成完成.4.孔系加工n保证孔系加工精度是箱体加工地关键保证孔系加工精度是箱体加工地关键.一一般应根据不同地生产规模和孔系精度要求般应根据不同地生产规模和孔系精度要求采用不同的加工方法采用不同的加工方法.n找正法找正法 : 孔距精度孔距精度0.05mm;n镗模法镗模法 :孔距精度孔距精度0.030.08mm;n坐标法坐标法: 在普通机床在普通机床,立式铣床及坐标镗床立式铣床及坐标镗床上借助测量装置上借助测量装置,调整主轴位置来加工调整主轴位置来加工,孔孔距精度决定于坐标移动精度距精度决定于坐标移动精度;n精密坐标镗床精密坐标镗床 定位精度定位精度n 0.0020.

26、008mm5.主轴孔的精加工主轴孔的精加工n主轴孔的精加工方法有：主轴孔的精加工方法有：n精镗浮动镗；精镗浮动镗；n金刚镗珩磨，金刚镗金刚镗珩磨，金刚镗滚压滚压三、加工余量三、加工余量( (一一) ) 加工余量的概念加工余量的概念n加工余量：毛坯上留作加工用的材料加工余量：毛坯上留作加工用的材料层层总余量：某一表面毛坯尺寸与零总余量：某一表面毛坯尺寸与零件设计尺寸之差称为总余量，以件设计尺寸之差称为总余量，以Z Z0 0 表示表示工序余量：该表面加工相邻两工工序余量：该表面加工相邻两工序尺寸之差称为工序余量序尺寸之差称为工序余量Z Zi i。总余量与工序余量的关系：总余量与工序余量的关系：(二

27、)加工余量的确定l计算法，在掌握影响加工余量的各种因素具体数据计算法，在掌握影响加工余量的各种因素具体数据的条件下，用计算法确定加工余量是比较科学的。的条件下，用计算法确定加工余量是比较科学的。目前应用较少。目前应用较少。l经验估计法，加工余量由一些有经验的工程技术人经验估计法，加工余量由一些有经验的工程技术人员或工人根据经验确定。由于主观上有怕出废品的员或工人根据经验确定。由于主观上有怕出废品的思想，故所估加工余量一般都偏大，此法只用于单思想，故所估加工余量一般都偏大，此法只用于单件小批生产。件小批生产。l查表法，此法以工厂生产实践和实验研究积累的经查表法，此法以工厂生产实践和实验研究积累的

28、经验为基础制成的各种表格数据为依据，再结合实际验为基础制成的各种表格数据为依据，再结合实际加工情况加以修正。用查表法确定加工余量，方法加工情况加以修正。用查表法确定加工余量，方法简便，比较接近实际，生产上广泛应用。简便，比较接近实际，生产上广泛应用。 四、工序尺寸及其公差的确定四、工序尺寸及其公差的确定n零件图上所标注的尺寸公差是零件加零件图上所标注的尺寸公差是零件加工最终所要求达到的尺寸要求，工艺工最终所要求达到的尺寸要求，工艺过程中许多中间工序的尺寸公差，一过程中许多中间工序的尺寸公差，一般都是通过解算工艺尺寸链确定的般都是通过解算工艺尺寸链确定的n尺寸链的概念及尺寸链计算方法尺寸链的概念及尺寸链计算方法n工序尺寸及其公差的确定方法工序尺寸及