第二章机械加工工艺规程的设计

1、第二章第二章 机械加工工艺规程的设计机械加工工艺规程的设计学习的目的与基本要求学习的目的与基本要求: :掌握：掌握：机械加工工艺规程设计的基本概念、基本原理和基本方法。熟悉：熟悉：工艺过程的生产率和经济性。了解：了解：计算机辅助工艺过程设计和工艺过程优化的基本知识。学时数：学时数：8学时第二章第二章 机械加工工艺规程的设计机械加工工艺规程的设计重点：重点：1、概述；2、机械加工工艺设计；3、机械加工的工序设计。难点难点：1、机械加工工艺设计；2、机械加工的工序设计；第二章第二章 机械加工工艺规程的设计机械加工工艺规程的设计2.1 概述概述一、工艺规程的作用一、工艺规程的作用 1.工艺规程工艺规

2、程: 把零件加工的全部工艺过程工艺过程按一定格式写成书面文件就叫做工艺规程。2.工艺规程的作用工艺规程的作用 工艺规程是在总结实践经验的基础上，依据科学的理论和必工艺规程是在总结实践经验的基础上，依据科学的理论和必要的工艺试验后制订的，反映了加工中的客观规律。要的工艺试验后制订的，反映了加工中的客观规律。因此，工艺规程的作用是（1）指导工人操作和用于生产、工艺管理工作的主要技术文件，（2）又是新产品投产前进行生产准备和技术准备的依据和新建、扩建车间或工厂的原始资料，（3）此外，先进的工艺规程还起着交流和推广先进经验的作用。 3.对工艺规程的要求对工艺规程的要求(1)保证可靠地达到产品图纸所提出

3、的全部技术要求。(2)能获得高质量、高生产效率。(3)有利于节约原材料和工时消耗，不断降低成本。(4)有利于减轻工人劳动强度，保证安全和良好的工作条件。二、制订工艺规程的原始资料二、制订工艺规程的原始资料制订工艺规程的原始资料主要有：（1）产品整套装配图和零件工作图；（2）产品年产量；（3）本厂生产条件：设备、工装、工人技术水平等情况；（4）毛坯生产和供应条件；（5）产品的验收质量标准； 三、制订机械加工工艺规程的制订程序三、制订机械加工工艺规程的制订程序(1)原则：原则： 在保证质量的前提下，用最先进的、最经济合理的加工方案。(2)方法：方法：认真研究、分析原始资料。参照国内外文献、结合现场

4、实际编程。虚心征求工人意见。(3)步骤：步骤：确定生产类型；确定生产类型；分析研究产品的装配图和零件图分析研究产品的装配图和零件图,进行工艺审查进行工艺审查;熟悉产品熟悉产品,性性能能,用途和工作条件用途和工作条件,零件在产品中的作用；零件在产品中的作用；了解零件图上各项技术条件的依据,确定关键性技术问题。检查尺寸，视图及技术条件是否合理，主要:a.审查各项技术要求是否合理；过高的精度，表面粗糙度及其它要求会使工艺过程复杂化，成本提高;b.审查零件的结构工艺性是否好；便于加工的安装，尽可能减少加工和转配的劳动量； c.审查材料选用是否恰当；确定毛坯的种类和尺寸；确定毛坯的种类和尺寸；(应考虑生

5、产批量，零件材料及毛坯生产条件）a.一般采用：铸件、锻件、焊接件；b.毛坯精度提高，材料利用率提高，大大节约机械加工工时，但毛坯精度过高往往使毛坯制造困难。因此，毛坯种类和制造方法的选择要根据生产类型和具体生产条件而定。达到高质量，降低生产产品的生产成本。拟定零件加工工艺路线；拟定零件加工工艺路线；订出全部由粗到精的加工工序，内容包括选择定位基准，定位夹紧方案，各表面加工方法；可提出几个方案对比。 选择和确定机床设备，刀具及工时定额，对于专用工艺设备，应提出设计任务书。确定工序尺寸及其公差；确定切削用量；确定时间定额；填写工艺文件； 三、三、 结构工艺性及毛坯选择结构工艺性及毛坯选择 同一产品

6、可以有多种不同结构，所需花费的加工量也不大相同。所谓结构工艺性结构工艺性是指所设计的产品在能满足使用要求的前提下，制造的可行性和经济性。 也就是机器的和零件的结构是否便于加工，装配和维修。即在满足机器工作性能的前提下能适应经济、高效制造过程的需要，达到优质、高产、低成本。一）、结构和工艺的联系一）、结构和工艺的联系1、结构工艺性、结构工艺性 因齿间的轴向距离很小、因而小齿圈不能用滚齿加工、只能用插齿加工；又因插斜齿需专用螺旋导轨，因而它的结构工艺性不好。若能采用电子束焊，先分别滚切两个齿轮，再将它们焊成一体，这样的制造工艺就较好，且能缩短齿轮间的轴向尺寸。 例如双联斜齿轮的加工焊接处整体结构

7、由此可见，结构对工艺有着重要由此可见，结构对工艺有着重要的影响。的影响。 产品的加工量、生产成本及材料消耗。具体分析比较下述各项特征：a.机器或零件结构的通用化，标准化程度；b.老产品零部件的重复利用程度；c.平均加工精度和表面粗糙度系数;d.关键零件工艺的复杂程度e.材料利用率f.采用自动化加工方法的可能性 2、结构工艺性衡量的主要依据、结构工艺性衡量的主要依据 必须对毛坯制造，机械加工到装配调试的整个工艺过程进行综合分析比较，全面评价。 3、结构工艺性具有综合性、结构工艺性具有综合性 对不同生产规模，不同生产条件的工厂来说，对产品结构工艺性的要求是不同的。4、结构工艺性又具有相对性、结构工

8、艺性又具有相对性二）、毛坯结构工艺性二）、毛坯结构工艺性机械零件广泛采用铸件，占70% 85%；其次是锻件、冲压件、各种型材和焊件。(1)铸造毛坯的工艺性主要考虑以下因素铸造毛坯的工艺性主要考虑以下因素:铸件形状尽量简单，避免不规则分型面；铸件的垂直壁或筋是否应有拔模斜度，内表面斜度大于外表面;应防止浇注不足，铸件壁厚过渡不能太大。防止挠曲变形，尽量采用对称截面布置。缩孔壁厚力求均匀，以免产生缩孔减少大的水平面，便于杂质和气体排除，减少内应力。铸件局部凸台应连成一片铸造毛坯的工艺性分型面应尽量少上下中下上铸件结构不应阻碍材料收缩起模方向应有脱模斜度细长件收缩时易产生弯曲，应采用对称截面或合理布

9、置加强筋铸造毛坯的工艺性适用于各种生产批量和毛坯形状尺寸的场合。大批量模锻 小批自由锻锻造毛坯的工艺性要素：锻造毛坯形状应简单、对称、避免主体部分交贯和主要表面上有不规则凸台。最大尺寸在分型面。 锻造毛坯应有拔模斜度和圆角; 毛坯形状不应引起模具侧向移动，使上下模错位 ;零件壁厚差不能太大。 (2)锻造毛坯的工艺性：锻造毛坯的工艺性：分型面分型面形状不对称，上下模易错位，影响锻件质量截面形状变化过大，模具寿命降低最大尺寸应在分型面上，以利于金属填充毛坯在半模内成型，有利于提高质量，降低成本锻造毛坯的工艺性三）、零件结构工艺性三）、零件结构工艺性提高零件结构工艺性，应遵循以下原则：(1)减轻零件

10、重量减轻零件重量好处：好处：省材、省工时。便于选用加工设备。便于运输、装卸和保存。措施：措施：减小铸件壁厚。壁厚减小一倍，重量减小2/3倍。采用焊接件，重量下降2030%、加工量减小3050%。大批量生产采用冲压件焊接结构。 1和2采用冲压件代替铸件，可节省材料和工时采用扎制型材，减少直径，节省材料减轻零件重量要素：必须考虑加工时的安装、对刀、测量和提高切削效率。如：a.减小加工表面积；b.正确规定加工要求；c.保证刀具能自由地进刀和退刀及正常工作；d.便于安装，能减少对刀和安装次数；(2)保证加工的可能性和经济性保证加工的可能性和经济性0.40.4保证加工的可能性和经济性底座有凸台，加工面积

11、、加工量 、平面不平度误差 、接触精度 。进、排气（油）孔设在外圆上，加工相对容易，且易保证槽间距减少深螺纹孔的加工，使用更为方便减少配合表面的长度 好处：结构要素标准化，节约工具，减少工艺装备的工作，简化工艺装备。2333 尺寸一致：加工尺寸应能采用标准刀具加工。减少刀具规格，避免专门制备工具。3) 零件尺寸规格标准化零件尺寸规格标准化工艺性差 工艺性好工艺性差 工艺性好4)正确标注尺寸及规定加工要求正确标注尺寸及规定加工要求 a.尺寸标注应符合尺寸链最短原则；b.不从轴线、锐边假想平面或中心线等难于测量的基准标注尺寸（不易测量，需换算）；c.避免从一个加工表面确定几个非加工表面的位置； d

12、. 合理规定加工要求，过高精度及表面粗糙度，必然导致增加工序。cabacb1.6四）、零件结构要素的工艺性实例四）、零件结构要素的工艺性实例加工面积应尽量小减少加工量、材料消耗和工具磨损避免钻孔入端和出端是斜面避免刀具磨损、提高钻孔精度和加工效率避免斜孔简化夹具结构、使多个平行孔同时加工、减少孔的加工余量孔的位置距离壁太近 封闭平面应有与刀具尺寸和刀具形状相适应的过渡面槽与沟的表面不应与其它加工表面重合2.2 机械加工的工艺过程设计机械加工的工艺过程设计 工艺路线的拟定是拟定工艺规程的关键性一步。其实质实质就是选择合适的加工方法和加工方案。1、方法：、方法：在具体工作中，应该在充分调查研究的基

13、础上，提出多种方案进行分析比较。 视工艺路线对加工质量和加工效率的影响。对工人劳动强度的影响。 对设备投资，车间面积和生产成本的影响。2、工艺路线优越性判断依据：、工艺路线优越性判断依据：3、拟定工艺路线应考虑的问题（五个方面）、拟定工艺路线应考虑的问题（五个方面）1、合理选择定位基准2、加工方法的选择3、加工阶段的划分4、工序的集中与分散5、加工顺序安排 一、机械加工工艺过程的组成一、机械加工工艺过程的组成（一）机械加工工艺过程（一）机械加工工艺过程 机械加工工艺过程是由一个或若干个顺序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，而工序又可细分为工步或走排列的工序组成，而工序又可细分

14、为工步或走刀。刀。1. 工序、工步和走刀工序、工步和走刀 工序：一个或一组工人，在一个工作地对同一个或同时几个工件所连续完成的那一部分工艺过程。它是组成工艺过程的基本单元。 一组（个）工人一个工作地（指机床）连续地加工工序包括三要素 三要素任何一个改变都将视为不同工序。（如热处理后再一次回到同一工作地）。 工步：在加工表面（或装配时的连接表面）不变、加工（或装配）工具不变的情况下，所连续完成的那一部分工序。加工表面不变（可以是单个表面或组合表面）工具不变（四角刀架，换刀）连续性（一个工序通常包含几个工步）。工步包括三要素 走刀：(工作行程) 在一个工步中，有时材料要分几次去除，则其切去一层材料

15、称为一次走刀。工艺规程中常不包含走刀，但对加工量影响大的场合，应规定走刀（余量） 。 加工方案一加工方案一小批量生产：车铣、去毛刺加工方案二加工方案二大批量生产：1、粗车小端面、外圆、倒角2、粗车大端面、外圆、倒角3、精车小外圆4、精车大外圆5、铣键槽、去毛刺 为简化工艺文件，对于那些连续进行的若干个相同的工步，通常都看作一个工步。如图加工的零件，在同一工序中，连续钻四个 5mm的孔，就可看作一个工步。 为了提高生产率，用几把刀具同时参与切削几个表面，这也可看作一个工步，称为复合工步。端面或钻两端中心孔，它们都是复合工步。例如：铣端面、钻中心孔，每个工位都是用两把刀具同时铣两立轴转塔车床回转刀

16、架上的复合工步刨平面复合工步组合铣刀铣平面复合工步钻、扩孔复合工步提示： 小批量生产：产量少效率不是主要问题，主要应减少设备使的台数及人员分配，所以不宜采取工序分散的办法。 大批大量生产：主要问题是要提高生产率，所以宜采用高效专业用设备，工序也较多。2、安装和工位、安装和工位 安装：同一工序中，工件在机床或夹具中定位和夹紧一次，称为一次安装。 工位：为了完成一定的工序内容，一次装夹后，工件与夹具或设备的可动部分一起相对刀具或设备的固定部分所占据的某一个位置。 工件在加工中应尽量减少装夹次数，因为多一次装夹，就会增加装夹的时间，还会增加装夹误差。 减少装夹次数的有效办法是采用多工位夹具。 减少工

17、件的安装次数 多工位加工工序1：装卸工件 工序2：钻孔工序3：扩孔 工序4：铰孔 可实现加工时间与辅助时间重叠。 减少辅助时间，缩短工时，提高效率。多工位加工的好处：多工位加工的好处：（二）工艺文件（二）工艺文件 是指在正常的机床、刀具、人工等工作条件下，以合适的工时消耗，某种加工方法所能达到的加工精度。在经济精度范围内，加工精度和加工成本是相互适应的。 有利于合理地选择加工方法； 有利于准确地标注产品的技术要求 。经济精度：经济精度：经济精度的重要性：经济精度的重要性：各种加工方法的加工经济精度及表面粗糙度可查阅手册。经济精度局限性的表现：经济精度局限性的表现：有的加工方法因受到工件材料或加

18、工尺寸的限制而不宜采用该加工方法； 如：车、铣、刨、钻等加工方法不能加工已淬硬钢；铰孔不宜加工大孔；镗孔不宜加工小孔。有时会碰到多种加工方法都能达到所需的加工要求，对此需进一步对加工成本进行定量分析，择优采用；经济精度的数值不是一成不变的。随着技术进步，尤其是计算机技术在制造系统中的广泛应用，使得一些加工方法的加工精度和生产不断提高，成本不断下降。经济精度的数值不断下降。 1、工艺文件的形式：、工艺文件的形式：多种多样，区别很大，主要决定于生产类型。在单件小批生产中一般只编制综合工艺过程卡综合工艺过程卡。在成批生产中多采用机械加工工艺卡片机械加工工艺卡片。大批大量生产中因其生产组织严密、分工细

19、致，工艺规程应尽量详细，要求对每道加工工序的加工精度、操作过程、切削用量、使用的设备及刀、夹、量具等均作出具体规定，一般需工艺过程卡、工序卡片，工艺过程卡、工序卡片，有时甚至包括操作卡、调整卡操作卡、调整卡以及检验卡检验卡。各工厂采用的工艺文件并无须统一格式，但基本内容大同小异。 机械加工工艺过程卡机械加工工艺过程卡 为说明零件机械加工工艺过程的工艺文件；这种卡片以工序为单位，简要地列出整个零件加工所经过的工艺工艺路线（包括毛坯制造、机械加工和热处理等）。它是制订其它工艺工艺文件的基础，也是生产准备、编排作业计划和组织生产的依据。在这种卡片中，由于各工序的说明不够具体，故一般不直接指导工人操作

20、，而多作为生产管理方面使用。但在单件小批生产中，由于通常不编制其它较详细的工艺工艺文件，而就以这种卡片指导生产。机械加工工艺工艺过程卡片见下表所示。 机械加工工艺卡片机械加工工艺卡片 机械加工工艺卡片是以工序为单位，详细地说明整个工艺过程的一种工艺文件。其详细程度介于工艺过程卡和加工工序卡之间。它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件，是广泛用于成批生产的零件和重要零件的小批生产中。机械加工工艺卡片内容包括零件的材料、外形尺寸、毛坯种类、工序号、工序名称、工序内容、工艺参数、操作要求以及采用的设备和工艺装备等。机械加工工艺卡片格式见下表所示。 机械

21、加工工序卡片机械加工工序卡片 对每道工序作详细说明、可直接用于指导工人操作的工艺文件；机械加工工序卡片内容包括零件的材料、外形尺寸、毛坯种类、工序简图、工序号、工序名称、工序内容、工艺参数、工时定额、操作要求以及采用的设备和工艺装备等。机械加工工序卡片格式见下表所示。 2、对待工艺规程的态度、对待工艺规程的态度1）严格遵守 工艺规程是经过逐级审批的，因而也是工厂生产中的工艺纪律，有关人员必须严格执行。2）允许修改 工艺规程也不是一成不变的，随着科学技术的进步和生产的发展，工艺规程会出现某些不相适应的问题，因而工艺规程应定期整顿，及时吸取合理化建议、技术革新成果、新技术和新工艺。使工艺规程更加完

22、善和合理。 粗基准：粗基准：选用毛坯表面来定位的基准。（在第一道工序中只能选用毛坯表面来定位）精基准：精基准：采用已加工过的表面来定位的基准。（在第一到工序之后的各工序中）二、定位基准及其选择二、定位基准及其选择 设计基准在零件的工程图中已经标出，加工中是否就是以设计基准作为定位基准呢？ 回答是否定的。定位基准有粗、精、辅助基准之分。辅助基准：辅助基准：(有时回遇到这种情况)，工件上没有能作为定位基准用的恰当表面，而在工件上专门设置或加工出定位表面。常用的有工艺孔和工艺塔子。工艺塔子 辅助基准在零件上不起作用，纯粹是为了工艺上的需要。加工完毕后，若有需要（如有碍外观等）可予以去除。粗基准和精基

23、准所起作用不同，两者的选择原则也不一样。1、粗基准的选择原则、粗基准的选择原则1)两个出发点：两个出发点： a.保证各加工表面有足够余量。b.保证不加工表面的尺寸和位置符合图纸要求。2)原则：原则： a.若工件必须首先保证某重要表面余量均匀，则应选该表面为粗基准。 如图车床床身的加工。导轨表面要求硬度高，而且均匀。b.若工件必须首先保证加工表面与不加工表面之间的位置要求，则应选不加工表面为粗基准，以达到壁厚均匀，外形对称等要求。又如图，若AB，应选B面，否则选A面。21AABBBAc.若工件上每个表面都要加工，则应以余量最小的表面作为粗基准，以保证各表面都有足够余量。 如图如图若以大端为粗基准

24、，由于大小端外圆偏心有5毫米，则上侧单边为34，下侧单边为24,加工余量不足。分析：毛坯：单边29，零件：单边25； 由于偏移5，则一边为24，另一边为34，24的一边加工不到。e.粗基准只允许使用一次。粗基准究竟是毛坯表面比较粗糙，重复定位精度低。d.粗基准表面应尽可能平整光洁不能有飞边，浇口，冒口或其它缺陷,以便使定位准确、夹紧可靠。 若粗基准表面有飞边，浇口，冒口等缺陷，在应用前应将其去除。2、 精基选择原则：精基选择原则：1)出发点：出发点：应考虑减少定位误差，安装方便准确。基准重合原则：基准重合原则：尽可能选用设计基准作为精基准，避免基准不重合误差。 2)原则原则: 如图如图，加工中

25、，为了保证尺寸a，应如何进行定位如图如图，图b方案：夹具简单，但孔中心距a难于保证。为保证尺寸a需提高尺寸c的制造精度。图 (c)方案则相反。图b图c 基准统一的好处：a.有利于保证各加工表面的相互位置要求，避免基准转换带来的误差。b.可简化夹具的设计与制造，缩短生产准备周期。典型方案：轴类零件加工采用中心孔和箱体类零件加工采用一面两孔。 基准统一原则基准统一原则 尽可能选用统一的定位基准加工各表面，以保证各表面间的位置精度。注意：基准统一原则常常会带来基准不重合的问题，此时应综合考虑。自为基准原则自为基准原则 对于某些精加工或光整加工工序，因为这些工序要求余量小而均匀，以保证表面加工的质量并

26、提高生产率，此时应选择加工表面本身作为精基准。如：注意：采用自为基准仅能提高表面质量，不能提高形位精度，该加工表面与其它表面之间形位精度则应由先行工序保证。典型的采用自为基准加工的方法有：珩磨、高速自由镗等。便于装夹的原则便于装夹的原则应满足定位准、稳定可靠，夹紧机构简单，操作方便的要求。互为基准的原则互为基准的原则 指的是：对于某些位置度要求很高的表面，常采用互为基准反复加工的办法来达到位置度要求。如车床主轴前后支承轴颈与前锥孔有很高的同轴度要求。措施：接触面积和分布面积尽可能大。三、零件表面加工方法的选择三、零件表面加工方法的选择1、加工表面本身加工要求2、被加工材料的性能3、生产类型4、

27、现有的设备情况和技术条件(1)内容：根据每个加工表面的技术要求，确定其加工方法及分几次加工。(2)具体应考虑的因素各加工方法：各加工方法：经济精度和表面粗糙度与表面加工技术要求相当。最好不低于加工技术要求，否则要进行特别处理，改进工艺措施。同时要注意：a、表中数据为一般情况下的数值，在某些条件下会发生变化。b、在大批大量生产中，为保证高的生产率和高的成品率。常把原用于高光洁度的加工方法用于获得较差的表面粗糙度。如：连杆孔表面粗糙度要求为Ra为0.8m，采用Ra可达0.040.32的珩磨加工方法，用以获得高质、高效率。本厂现有设备、技术不应一谓追求高精设备本厂现有设备、技术不应一谓追求高精设备

28、要充分利用现有设备,挖掘企业潜力，发挥职工的积极性和创造性。 生产类型生产类型 反映的是生产率与经济性关系。大批高效加工方法。 如：采用拉削取代铣、刨、镗孔以获得高效率。又如：农用齿轮直接采用锻造成型，无需切削加工。 材料的性质及可以加工性。材料的性质及可以加工性。如：淬火钢应采用磨削加工，而有色金属磨削困难，一般应采用金刚镗或高速车削来进行精加工。四、加工阶段的划分（1）按加工性质和作用不同，工艺路线可分成如下几个阶段。 粗加工阶段粗加工阶段主要任务：切除大部分加工余量。主要问题：如何获得高的生产率。特点：加工精度低，表面粗糙度大 半精加工阶段半精加工阶段主要任务： a.主要表面消除粗加工留

29、下的误差。达到一定的精度及精加工余量。为精加工作准备。 b.完成一些次要表面如钻孔、铣键槽等的加工。 荒加工荒加工毛坏余量特别大，表面极其粗糙。在粗加工前进行去皮加工。 精加工阶段精加工阶段 任务：使各主要表面达到图纸要求。 光整加工阶段光整加工阶段a.主要任务：对IT6 以上，Ra0.5%，退火 降低硬度； b.含碳0.5%，正火 增大硬度，使不粘刀； c.调质，细化组织热处理目的：改变材料的性能，消除内应力。最终热处理：目的：目的： 提高材料的强度和硬度。安排：安排： 在半精和精加工之间，包括：淬火、渗碳、氮化、调质等 。应用：应用： 淬火：淬火：强度，塑性、钢性，组织不稳定，易变形，淬火

30、后应进行回火。 氮化：氮化：氮化前后都应进行磨削加工， a.前者：使氮化层厚度均匀。 b.后者：降低表面粗糙度Ra。调质：调质：用以获得强度高，钢性好的综合性能要求。去应力处理目的：消除应力，减小变形方法：人工时效、退火、高温去应力等应用： a.一般铸件：在粗加工后进行；b.精度要求高的铸件：在半精加工之后，进行第二次c.高精度的丝杆、轴等，在粗车、粗磨、半精磨之后均需进行时效处理，为稳定尺寸。还需进一步进行冰冷处理（-70-80摄氏度，12小时） 3、辅助工序安排： 辅助工序是保证质量的重要措施，主要有检验工序。包括：中间检验、特种检验、表面处理。中间检验：是主要的辅助工序。和保证质量的重要

31、措施。安排在：精加工前；送外厂或外车间加工前、后；花费大或重要工序前后；全部工序结束后。特种检验：如： a. x射线、超声波探伤。用于内部质量检查，在工艺过程开始； b. 荧光检验、磁力探伤。用于检验表面质量，安排在精加工阶段。表面处理：去毛刺、到棱边、清洗、电镀、发蓝、涂防锈油。 一、机床及工艺装备的选择一、机床及工艺装备的选择 ( (一一) ) 机床的选择机床的选择 具体选择时还要考虑以下问题具体选择时还要考虑以下问题 1. 1. 选择机床的规格要与被加工零件的尺寸相适应；选择机床的规格要与被加工零件的尺寸相适应； 2. 2. 选择机床的生产率要与被加工零件的生产纲领相适应；选择机床的生产

32、率要与被加工零件的生产纲领相适应； 3. 3. 选择机床的加工精度要与被加工零件的精度相适应。选择机床的加工精度要与被加工零件的精度相适应。2.3 机械加工的工序设计机械加工的工序设计 ( (二二) ) 工艺装备的选择工艺装备的选择 1. 1. 夹具的选择夹具的选择 1) 单件小批生产，选择通用夹具；单件小批生产，选择通用夹具； 2 ) 大批大量生产，选择专用夹具；大批大量生产，选择专用夹具； 3 ) 多品种的小批量生产，选择可调夹具或成组夹具。多品种的小批量生产，选择可调夹具或成组夹具。 2. 2. 刀具的选择刀具的选择 应根据工序采用的加工方法，加工表面的尺寸大小，应根据工序采用的加工方法

33、，加工表面的尺寸大小，工件材料，加工精度，表面粗糙度，生产率和经济性工件材料，加工精度，表面粗糙度，生产率和经济性等因素进行综合性选择。一般选择标准刀具，在特殊等因素进行综合性选择。一般选择标准刀具，在特殊情况下，可以选择组合刀具，成型刀具等高效率专用情况下，可以选择组合刀具，成型刀具等高效率专用刀具。刀具。 3. 3. 量具的选择量具的选择 1) 单件小批生产单件小批生产,选择通用量具；选择通用量具； 2 ) 大批大量生产大批大量生产,选择极限量规选择极限量规,气动量仪等高效率专气动量仪等高效率专用量具；用量具； 3 ) 选择量具的量程与测量精度要与被加工零件的尺寸选择量具的量程与测量精度要

34、与被加工零件的尺寸与精度相适应。与精度相适应。 二二. . 加工余量、工序尺寸及公差的确定加工余量、工序尺寸及公差的确定 ( (一一) ) 加工余量的确定加工余量的确定 1. 1. 有关余量的概念有关余量的概念 1) 1) 加工余量加工余量 从工件表面上从工件表面上,切除的金属层厚度。切除的金属层厚度。 2) 2) 工序余量工序余量 相邻两工序的工序尺寸之差。相邻两工序的工序尺寸之差。3 ) 3 ) 加工总余量加工总余量 从毛坯到零件从毛坯到零件,切掉的金属层总厚度切掉的金属层总厚度。 Z0=Z1+Z2+Z3+-+Zn= 由于加工表面的形式不同由于加工表面的形式不同,加工余量又分加工余量又分单

35、边余量单边余量和和双边双边余量余量; 又由于各工序尺寸又有公差又由于各工序尺寸又有公差,加工余量又分加工余量又分最大余量最大余量和和最最小余量小余量。 2. 2. 工序余量、工序尺寸及公差的关系工序余量、工序尺寸及公差的关系ini1为便于加工为便于加工,对于孔标注为对于孔标注为:D+T,对于轴标注为对于轴标注为:d-T,对距离对距离尺寸标注对称偏差尺寸标注对称偏差:21 3. 3. 影响加工余量的因素影响加工余量的因素 1) 1) 上工序的表面粗糙度上工序的表面粗糙度Ra及表面缺陷层及表面缺陷层Da 在本工序为提高加工的表面质量在本工序为提高加工的表面质量,必必 须加大余量予以消除。须加大余量

36、予以消除。 2 ) 2 ) 上工序的尺寸公差上工序的尺寸公差T Ta a 已包含在工序基本余量中。已包含在工序基本余量中。 3 ) 3 ) 上工序的形位公差上工序的形位公差a a 按独立原则确定的如按独立原则确定的如:轴线的直线度轴线的直线度,位置度位置度,同轴度等同轴度等形位误差形位误差,不能直接包含在尺寸公差内不能直接包含在尺寸公差内,在本工序也必须在本工序也必须加大余量予以消除。加大余量予以消除。 如轴加工后存在轴线的直线度误差如轴加工后存在轴线的直线度误差, 在本工序必须加大余量在本工序必须加大余量2 才能予以消除。才能予以消除。 4) 4) 本工序的安装误差本工序的安装误差b b 在

37、本工序用三爪卡盘在本工序用三爪卡盘 装夹工件装夹工件,由于三爪卡盘由于三爪卡盘 的装夹偏心的装夹偏心,使工件的使工件的 轴心线与机床的回转轴心线与机床的回转 轴心线有同轴度误差轴心线有同轴度误差e,则加工则加工 余量至少应大于余量至少应大于2 e,才能加工才能加工 出符合要求的孔来。出符合要求的孔来。综上所述综上所述, ,本工序加工余量的基本公式本工序加工余量的基本公式: : 单边余量单边余量: Zb =Ta+Ra+Da+|a+b| 双边余量双边余量: : 2 Zb =Ta+2(Ra+Da)+2|a+b| 在应用时在应用时,要根据具体情况进行必要的修正要根据具体情况进行必要的修正 采用自为基准

38、加工时采用自为基准加工时: 双边余量双边余量: 2 Zb =Ta+2(Ra+Da)+2|a| 对于研磨对于研磨,珩磨珩磨,超精加工等超精加工等,主要为降低表面粗糙度。主要为降低表面粗糙度。则则:双边余量双边余量: 2 Zb = 2Ra. 还需提高尺寸精度和形状精度时还需提高尺寸精度和形状精度时: 2 Zb =Ta+ 2Ra+2|a| 上述公式有助于分析余量的大小。在具体使用上述公式有助于分析余量的大小。在具体使用时，应结合加工方法本身的特点、热处理变形时，应结合加工方法本身的特点、热处理变形等其它因素进行分析。确定加工余量的方法有等其它因素进行分析。确定加工余量的方法有查表法、经验估计法、分析

39、计算法等，由于影查表法、经验估计法、分析计算法等，由于影响因素多，目前尚难以用分析计算法来确定加响因素多，目前尚难以用分析计算法来确定加工余量的大小。在实际中，总加工余量的大小工余量的大小。在实际中，总加工余量的大小与所选择的毛坯制造精度有关，工序（工步）与所选择的毛坯制造精度有关，工序（工步）加工余量一般用查表法或经验估计法（单件小加工余量一般用查表法或经验估计法（单件小批生产）确定，粗加工工序余量由总加工余量批生产）确定，粗加工工序余量由总加工余量减去其它各工序余量而得。减去其它各工序余量而得。 4. 4. 确定加工余量的方法确定加工余量的方法 1) 1) 分析计算法分析计算法 在充分考虑

40、影响加工余量的各种因素后在充分考虑影响加工余量的各种因素后,通过建立相应通过建立相应的数学公式的数学公式,进行计算进行计算.这确定加工余量的方法比较合这确定加工余量的方法比较合理理 。但需积累较为全面的加工余量的资料。但需积累较为全面的加工余量的资料,目前目前,应用应用尚不广泛。尚不广泛。 2) 2) 经验估算法经验估算法 工艺人员根据以往的经验估算确定加工余量工艺人员根据以往的经验估算确定加工余量,为避免废为避免废品的产生品的产生,确定的加工余量往往偏大。确定的加工余量往往偏大。 3) 3) 查表修正法查表修正法 根据机械制造企业的生产实践和试验研究所积累的加根据机械制造企业的生产实践和试验

41、研究所积累的加工余量的数据工余量的数据,先制成各种表格先制成各种表格,然后再汇编成册然后再汇编成册,在确在确定加工余量时定加工余量时,先查表先查表,再根据具体情况予以修正再根据具体情况予以修正,这种这种确定加工余量的方法确定加工余量的方法,称为查表修正法。称为查表修正法。 ( (二二) ) 工序尺寸及公差的确定工序尺寸及公差的确定 根据基准重合根据基准重合,还是不重合采用不同的计算方法还是不重合采用不同的计算方法 基准不重合基准不重合,工序尺寸及公差采用工序尺寸及公差采用工艺尺寸链工艺尺寸链的方法进的方法进行计算行计算;基准重合基准重合则按表面的则按表面的加工顺序进行逐一推算加工顺序进行逐一推

42、算,方方法较为简单。法较为简单。 1. 1. 基准重合表面经多次加工的顺序示意基准重合表面经多次加工的顺序示意, ,如图所示如图所示: : 2. 2. 工序尺寸及公差的确定方法工序尺寸及公差的确定方法1) 1) 按查表修正法确定各工序余量按查表修正法确定各工序余量2) 2) 从设计尺寸开始从设计尺寸开始, ,逐一向前推算各工序尺寸逐一向前推算各工序尺寸3) 3) 各工序尺寸公差各工序尺寸公差, ,按各工序的经济精度确定按各工序的经济精度确定, ,然后然后再按再按“入体原则入体原则”标注。标注。 3. 3. 确定工序尺寸及公差举例确定工序尺寸及公差举例 加工套筒零件的内孔加工套筒零件的内孔,设计

43、尺寸为设计尺寸为72.5+0.03mm, Ra0.4m。经过粗镗、半精镗、精镗、粗磨和精磨五经过粗镗、半精镗、精镗、粗磨和精磨五次加工次加工,试确定各次加工的工序尺寸及公差。试确定各次加工的工序尺寸及公差。 解解:1:1:按查表修正法确定各工序余量按查表修正法确定各工序余量 解解: :1:1:按查表修正法确定各工序余量按查表修正法确定各工序余量 精磨精磨 0.2mm 粗磨粗磨 0.3mm 精镗精镗 1.5mm 半精镗半精镗 2.0 粗镗粗镗 4.0mm 总余量总余量 8.0mm. 2. 2. 推算各工序尺寸推算各工序尺寸 精磨后精磨后,由零件图知由零件图知: 72.5 粗磨后粗磨后 72.5-

44、0.2=72.3 精镗后精镗后 72.3-0.3=72 半精镗后半精镗后 72-1.5=70.5 粗镗后粗镗后 70.5-2=68.5 毛坯孔毛坯孔 68.5-4=64.53. 3. 确定各工序尺寸公差确定各工序尺寸公差精磨后精磨后, ,应达到设计图纸的要求应达到设计图纸的要求:72.5:72.5+0.03+0.03粗磨后粗磨后, ,经济精度经济精度IT8,IT8,公差值公差值0.045,0.045,按按“入体原则入体原则”标标注为注为:72.3:72.3+0.045+0.045; ;精镗后精镗后, ,经济精度经济精度IT9,IT9,公差值公差值0.074,0.074,标注为标注为半精镗后半精

45、镗后, ,经济精度经济精度IT10,IT10,公差值公差值0.12,0.12,标注为标注为 70.570.5+0.12+0.12; ;粗镗后粗镗后, ,经济精度经济精度IT12,IT12,公差值公差值0.3,0.3,标注为标注为 68.568.5+0.3+0.3毛坯孔毛坯孔: 64.5: 64.51mm1mm。7272+0.074+0.074三、三、 工艺尺寸链工艺尺寸链（一）（一） 概述概述1、尺寸链、尺寸链尺寸链指的是在零件加工或机器装配过程中，由相互联系的尺寸形成的封闭尺寸组。L1L2L3L4LL3L4L1L2LA1A2A3AA3AA2A11 1）、尺寸链的分类）、尺寸链的分类(1)出现

46、在零件中，称之为零件尺寸链零件尺寸链(2)由工序尺寸组成，称之为工艺尺寸链工艺尺寸链(3)出现在装配中，称之为装配尺寸链装配尺寸链2 2）、尺寸链的含义）、尺寸链的含义尺寸链的含义包含两个意思： (1)(1)封闭性：封闭性：尺寸链的各尺寸应构成封闭形式（并且是按照一定顺序首尾相接的。(2)(2)关联性：关联性：尺寸链中的任何一个尺寸变化都将直接影响其它尺寸的变化。 （二）、尺寸链的有关术语（二）、尺寸链的有关术语L1L2LL3L4L1L2L3LL4 在零件加工或机器装配过程中，最后自然形成（即间接获得或间最后自然形成（即间接获得或间接保证）的尺寸。接保证）的尺寸。表示方法：下表示方法：下标加标

47、加，如，如A、L。 1. 1. 尺寸链的环尺寸链的环构成尺寸链的每一个尺寸都称为“环”。可分为可分为组成环 Ai封闭环 A增环减环 2. 2. 封闭环封闭环1A2A (1) 由于封闭环是最后形成的，因此在加工或装配完成前,它是不存在的。 (2) 封闭环的尺寸自己不能保证，是靠其它相关尺寸来保证的。 （三）封闭环的特点：（三）封闭环的特点：(1) 体现在尺寸链计算中，若封闭环判断错误，则全部分析体现在尺寸链计算中，若封闭环判断错误，则全部分析计算之结论，也必然是错误的。计算之结论，也必然是错误的。(2) 封闭尺寸通常是精度较高，而且往往是产品技术规范或封闭尺寸通常是精度较高，而且往往是产品技术规

48、范或零件工艺要求决定的尺寸。零件工艺要求决定的尺寸。 在在装配尺寸链装配尺寸链中，中，封闭环封闭环往往代表往往代表装配中精度要求装配中精度要求的尺寸；的尺寸；而在而在零件中零件中往往是往往是精度要求最低精度要求最低的尺寸，的尺寸，通常在零件图中不予通常在零件图中不予标注标注。（四）封闭环的重要性（四）封闭环的重要性: :L1L2L3L4LL3L4L1L2LA1A2A3AA3AA2A1（五）组成环（五）组成环 一个尺寸链中，除封闭环以外的其他各环，都是“组成环”。按其对封闭环的影响可分为增环和减环。表示为：Ai 、Li i=1,2,3增环：增环：在尺寸链中，当其余组成环不变的情况下，将某一组成环

49、增大，封闭环也随之增大，该组成环即称为“增环”。L1L2LL3L4L1L2L3L5LL4L1为增环L1、L4为增环减环：减环：在尺寸链中，当其余组成环不变的情况下，将某一组成环增大，封闭环却随之减小，该组成环即称为“减环”。L1L2LL3L4L1L2L3L5LL4L2、L3 、 L5为减环L2、L3 、 L4为减环（六）尺寸链的分类（六）尺寸链的分类1.按不同生产过程来分按不同生产过程来分(1) 工艺尺寸链：工艺尺寸链：在零件加工工序中，由有关工序尺寸、设计尺寸或加工余量等所组成的尺寸链。(2) 装配尺寸链：装配尺寸链：在机器装配中，由机器或部件内若干个相关零件构成互相有联系的封闭尺寸链。包含

50、零件尺寸、间隙、形位公差等。(3) 工艺系统尺寸链：工艺系统尺寸链：在零件生产过程中某工序的工艺系统内，由工件、刀具、夹具、机床及加工误差等有关尺寸所形成的封闭尺寸链。（七）（七） 尺寸链的计算方法尺寸链的计算方法(1) 极值解法：极值解法：这种方法又叫极大极小值解法。它是按误差综合后的两个最不利情况，即各增环皆为最大极限尺寸而各减环皆为最小极限尺寸的情况；以及各增环皆为最小极限尺寸而备减环皆为最大极限尺寸的情况，来计算封闭环极限尺寸的方法。 尺寸链的计算方法，有如下两种：(2) 概率解法：概率解法：又叫统计法。应用概率论原理来进行尺寸键计算的一种方法。如算术平均、均方根偏差等。1 1已知组成

51、环，求封闭环已知组成环，求封闭环 根据各组成环基本尺寸及公差（或偏差），来计算封闭环的基本尺寸及公差（或偏差），称为“尺寸链的正计算尺寸链的正计算”。这种计算主要用在审核图纸，验证设计的正确性。求解尺寸链的情形：如下例： 1已知组成环，求封闭环已知组成环，求封闭环 尺寸链的正计算尺寸链的正计算2已知封闭环，求组成环已知封闭环，求组成环 尺寸链的反计算尺寸链的反计算3.已知封闭环及部分组成环，求其余组成环已知封闭环及部分组成环，求其余组成环 尺寸链的中间计算尺寸链的中间计算L1L4L3L2LL5例如齿轮减速箱装配后，要求轴承右端面与左端轴套之间的间隙为L 。此尺寸可通过事先检验零件的实际尺寸L1

52、、L2、L3、L4、L5 ，就可预先知L的实际尺寸是否合格? 2已知封闭环，求组成环已知封闭环，求组成环 根据设计要求的封闭环基本尺寸及公差（或偏差），反过来计算各组成环基本尺寸及公差（或偏差），称为“尺寸尺寸链的反计算链的反计算”。40100.15L1l3L2零件图工序一工序二工序三 如齿轮零件轴向尺寸加工，采用的工序如图，现需控制幅板厚度10土0.15，如何控制L1、L2、L3工序工序1；车外圆，车两端面后得；车外圆，车两端面后得L1=40 工序工序2；车一端幅板，至深度；车一端幅板，至深度L2. 工序工序3：车另一端幅板，至深度：车另一端幅板，至深度L3。并保证。并保证10士士0.15。

53、 由上述工序安排可知，幅板厚度由上述工序安排可知，幅板厚度10士士0.15是按尺寸是按尺寸L1、L2、L3加工后间接得到的。因此加工后间接得到的。因此,为了保证为了保证10士士0.15，势必对，势必对L1，L2，L3的尺寸偏差限制在一定范围内。即已知封闭环的尺寸偏差限制在一定范围内。即已知封闭环L =10士士0.15，求出各组成环，求出各组成环L1，L2，L3尺寸的上下偏差。尺寸的上下偏差。3.已知封闭环及部分组成环，求其余组成环已知封闭环及部分组成环，求其余组成环 根据封闭环和其他组成环的基本尺寸及公差（或偏差）根据封闭环和其他组成环的基本尺寸及公差（或偏差）来计算尺寸链中某一组成环的基本尺

54、寸及公差（或偏差）。来计算尺寸链中某一组成环的基本尺寸及公差（或偏差）。 其实质属于反计算的一种，也可称作其实质属于反计算的一种，也可称作“尺寸链的中间计尺寸链的中间计算算”。这种计算在工艺设计上应用较多，如基准的换算，工。这种计算在工艺设计上应用较多，如基准的换算，工序尺寸的确定等。序尺寸的确定等。 总之，尺寸链的基本理论，无论对机器的设计，或零件总之，尺寸链的基本理论，无论对机器的设计，或零件的制造、检验，以及机器的部件（组件）装配，整机装配等，的制造、检验，以及机器的部件（组件）装配，整机装配等，都是都是很有实用价值很有实用价值的。如能正确地运用尺寸链计算方法，可的。如能正确地运用尺寸链

55、计算方法，可有利于保证产品质量、简化工艺、减少不合理的加工步骤等。有利于保证产品质量、简化工艺、减少不合理的加工步骤等。尤其在成批、大量生产中，通过尺寸链计算，能更合理地确尤其在成批、大量生产中，通过尺寸链计算，能更合理地确定工序尺寸、公差和余量，从而能减少加工时间，节约原料，定工序尺寸、公差和余量，从而能减少加工时间，节约原料，降低废品率，确保机器装配精度。降低废品率，确保机器装配精度。 （八）（八） 尺寸链计算的基本公式尺寸链计算的基本公式尺寸、偏差及公差之间的关系：AAT/2T/2minAmax AsAxm AmA 尺寸链计算所用符号也即：尺寸链各环的基本尺寸计算尺寸链各环的基本尺寸计算

56、下图为多环尺寸链各环的基本尺寸可写成等式为：AA1A2A3A6A5A4654321 AAAAAAA321654 AAAAAAA由此可以推得多环尺寸链的基本尺寸的一般公式： 上式说明：尺寸链封闭环的基本尺寸，等于各增环基本尺寸之和，减去各减环基本尺寸之和。 对于任何一个总数为N的独立尺寸链，若其中增环数为m，由于其封闭环只有有一个，则减环数n为n=N1m。故： niimiiAAA11极值解法极值解法当增环为最大极限尺寸，而减环为最小极限尺寸时，封闭环为最大极限尺寸。 1.各环极限尺寸计算各环极限尺寸计算A2min2T2A2maxA1minA1A1maxAA1TAmaxAminAs 12As2As

57、1As三环尺寸链极限尺寸计算关系图min2max1max AAAmax2min1min AAA同理： 当多环尺寸链计算时，则封闭环的极限尺寸可写成一般公式为： niimiiAAA1min1maxmax niimiiAAA1max1minmin2.各环上、下偏差的计算根据上述的几个式子可得出封闭环上、下偏差计算的一般公式： 因为零件图和工艺卡片中的尺寸和公差，一般均以上、下偏差的形式标注，所以该式较为简便迅速)()(111min1maxmax niimiiniimiisAAAAAAA niixmiisAA11)()(111max1minmin niimiiniimiixAAAAAAA niism

58、iixAA113.各环公差的计算)()(1max1min1min1maxminmax niimiiniimiiAAAAAAT)()(1min1max1min1max niiniimiimiiAAAA niimiiTT11即： 封闭环公差等于所有组成环公差之和，它比任何组成环公差都大。所以应用中应注意：(1) 在零件设计中，应选择最不重要的环作为封闭环。(2) 封闭环公差确定后，组成环数愈多，则分到每一环的公差应愈小。所以在装配尺寸链中，应尽量减小尺寸链的环数。即“最短尺寸链原则”。 结论：结论： 11NiiTT基准不重合时的尺寸换算包括：测量基准测量基准与设计基准设计基准不重合时的尺寸换算；定

59、位基准定位基准与设计基准设计基准不重合时的尺寸换算。 （九）（九） 工艺过程尺寸链工艺过程尺寸链 工艺尺寸链正确地绘制、分析和计算工艺过程尺寸链，是编制工艺规程的重要手段。下面就来看看工艺尺寸链的具体运用。一）、基准不重合时的尺寸换算一）、基准不重合时的尺寸换算1.测量基准与设计基准不重合时的尺寸换算测量基准与设计基准不重合时的尺寸换算测量基准与设计基准不重合的尺寸换算在生产实际中是经常遇到的。如图所示：如图所示： txtst测量基准（a） 图中要加工三个圆弧槽，设计基准为与50同心圆上的交点,若为单件小批生产，通过试切法获得尺寸时，显然在圆弧槽加工后，尺寸就无法测量，因此，在拟定工艺过程时，

60、就要考虑选用圆柱表面或选用内孔上母线为测量基准来换算出尺寸。测量基准xshh（b）h设计基准解：解：以50下母线为测量基准时，可画出如下尺寸链： ttsxtR5-0.300050-0.10txtst测量基准R5-0.300050-0.10在该尺寸链中，外径是由上道工序加工直接保证的，尺寸t应在本测量工序中直接获得，均为组成环；而R5是最后自然形成且满足零件图设计要求的封闭环。故该尺寸链中，外径是增环，外径是增环，t是减环是减环。求基本尺寸： t505t 45 求t 的上、下偏差 ： tx00 ts1 . 03 . 0 x t0 s t+0.2 2 . 0045 故测量尺寸t为： 验算：T5=T