第六章工艺规程设计

1、 黑龙江大学机电工程学院 工艺规程设计一、生产过程与工艺过程第一节 概 述 生产过程：从原材料转变为成品的全过程。生产过程：从原材料转变为成品的全过程。 在机械制造厂制造机器，由原材料进厂到制成产品之间在机械制造厂制造机器，由原材料进厂到制成产品之间各个相互关联的劳动和运输过程的总和。各个相互关联的劳动和运输过程的总和。（1 1）原材料的运输和保存；）原材料的运输和保存；（2 2）生产准备工作；）生产准备工作；（3 3）毛坯制造；）毛坯制造；（4 4）零件的加工和热处理；）零件的加工和热处理；（5 5）零件装配成机器；）零件装配成机器；（6 6）机器的检验调试；）机器的检验调试；（7 7）机器

2、的油漆和包装。）机器的油漆和包装。 黑龙江大学机电工程学院 工艺规程设计一、生产过程与工艺过程 工艺过程：在生产过程中凡直接改变生产对象的尺寸、工艺过程：在生产过程中凡直接改变生产对象的尺寸、形状、位置和性能，使其成为成品或半成品的过程。形状、位置和性能，使其成为成品或半成品的过程。 机械加工工艺过程：用机械加工方法直接改变毛坯形机械加工工艺过程：用机械加工方法直接改变毛坯形状、尺寸、表面质量，使其成为合格零件的过程。状、尺寸、表面质量，使其成为合格零件的过程。 工艺规程：把合理工艺过程用特定的格式以工艺文件工艺规程：把合理工艺过程用特定的格式以工艺文件的形式固定下来。包括工序卡片和工艺过程综

3、合卡片。的形式固定下来。包括工序卡片和工艺过程综合卡片。 黑龙江大学机电工程学院 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 黑龙江大学机电工程学院 机械加工工序卡片机械加工工序卡片 黑龙江大学机电工程学院 机械加工工艺卡片机械加工工艺卡片 黑龙江大学机电工程学院 工艺规程设计二、机械加工工艺过程的组成1 1 工序：一个（或一组）工人在一台机床或（一个工作工序：一个（或一组）工人在一台机床或（一个工作地点），对同一个（或同时对几个）工件所连续完成的地点），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。那一部分工艺过程。 机械加工工艺过程划分为一系列工序，每个工序又分机械加

4、工工艺过程划分为一系列工序，每个工序又分为若干个安装、工位、工步和走刀。为若干个安装、工位、工步和走刀。 黑龙江大学机电工程学院 工艺规程设计工序号工序号工工 序序 名名 称称加工设备加工设备1 备料（下料）备料（下料）锯床锯床2平端面、车大端外圆及倒角平端面、车大端外圆及倒角车床车床3平端面、车小端外圆及倒角平端面、车小端外圆及倒角车床车床4铣键槽铣键槽铣床铣床 5去毛刺去毛刺钳工台钳工台 黑龙江大学机电工程学院 工艺规程设计二、机械加工工艺过程的组成2 2 安装：使工件在机床中定位并夹紧的过程。安装：使工件在机床中定位并夹紧的过程。3 3 工位：一次装夹后，在加工过程中工件如需作若干次工位

5、：一次装夹后，在加工过程中工件如需作若干次位置的改变，则工件在机床上所占的每一个位置上所进位置的改变，则工件在机床上所占的每一个位置上所进行的那部分加工过程（工艺过程），称为一个工位。行的那部分加工过程（工艺过程），称为一个工位。 黑龙江大学机电工程学院 工艺规程设计4 4 工步：同一道工序中，当加工表面不变，切削工具不变，工步：同一道工序中，当加工表面不变，切削工具不变，切削用量（主要是切削速度切削用量（主要是切削速度v和进给量和进给量f）不变的情况所连）不变的情况所连续完成的那部分工序内容。续完成的那部分工序内容。5 走刀：走刀： 在一个工步内，若需切除的金属层较厚，则需在一个工步内，若需

6、切除的金属层较厚，则需分几次切削，每一次切削为一次走刀。分几次切削，每一次切削为一次走刀。 4-15加工四个相同表面的工步加工四个相同表面的工步 黑龙江大学机电工程学院 工艺规程设计三、零件获得加工精度的方法1.1.形状精度的获得方法形状精度的获得方法 轨迹法轨迹法 成形法成形法 展成法展成法2.2.位置精度的获得方法位置精度的获得方法3.3.尺寸精度的获得方法尺寸精度的获得方法 试切法试切法 定尺寸刀具法定尺寸刀具法 调整法调整法 自动控制法自动控制法 黑龙江大学机电工程学院 工艺规程设计四、机械加工生产纲领与生产类型1.1.生产纲领生产纲领年生产纲领：机器产品（包括备品和废品在内）的年生产

7、纲领：机器产品（包括备品和废品在内）的年产量。年产量。 年生产纲领对工厂的生产过程和生产组织起决年生产纲领对工厂的生产过程和生产组织起决定性作用，作为生产计划的依据。定性作用，作为生产计划的依据。 N N= =Q Qn(1+(1+a%)(1+%)(1+b%) %) N N 零件的年生产纲领零件的年生产纲领( (件件/ /年年) )； Q Q 产品的年产量产品的年产量( (台台/ /年年) )； n 每台产品中，该零件的数量每台产品中，该零件的数量( (件件/ /台台) )； a% % 备品率；备品率； b% % 废品率。废品率。 黑龙江大学机电工程学院 工艺规程设计四、机械加工生产纲领与生产类

8、型2.2.生产类型生产类型生产类型的划分生产类型的划分: : 单件（小批）生产单件（小批）生产：是指单个地生产不同结构和尺寸的：是指单个地生产不同结构和尺寸的产品，并且很少重复。产品，并且很少重复。 成批生产：是指一年中分批轮流地制造几种不同的产品，成批生产：是指一年中分批轮流地制造几种不同的产品，工作地点的加工对象周期地重复。工作地点的加工对象周期地重复。 （大批）大量生产（大批）大量生产：是指产品的数量很大，大多数工作：是指产品的数量很大，大多数工作地点重复地进行某一零件的某一道工序的加工。地点重复地进行某一零件的某一道工序的加工。 黑龙江大学机电工程学院 工艺规程设计 50000 500

9、050000 5005000 100500 5000 5005000 200500 20200 1000 1大量生产大量生产3001000 110大批生产大批生产100300 1020中批生产中批生产5100 2040小批生产小批生产轻型（零件轻型（零件小于小于100kg100kg ） 中型（零件重中型（零件重1001002000kg2000kg）重型（零件重重型（零件重大于大于2000kg2000kg） 5 产产 品品 年年 产产 量量不作规定不作规定工作地点工作地点每月担负每月担负的工序数的工序数单件生产单件生产生生 产产类类 型型生产类型划分方法生产类型划分方法 黑龙江大学机电工程学院

10、工艺规程设计 特特 点点 单单 件件 生生 产产 成成 批批 生生 产产 大大 量量 生生 产产互换互换性性广泛用钳工修配。广泛用钳工修配。大部分有互换性少大部分有互换性少数用钳工修配。数用钳工修配。全部有互换性全部有互换性, ,有些精度较高有些精度较高, ,配合件用分组选择装配法。配合件用分组选择装配法。毛坯毛坯 制造制造 方法方法 及加及加 工余工余 量量铸件用木模手工造铸件用木模手工造型；锻件用自由锻。型；锻件用自由锻。毛坯精度低毛坯精度低, ,加工加工余量大。余量大。部分铸件用金属模部分铸件用金属模, ,部分锻件用模锻。部分锻件用模锻。毛坯精度中等毛坯精度中等, ,加加工余量中等。工余

11、量中等。铸件广泛采用金属模机器造型；铸件广泛采用金属模机器造型；锻件广泛采用模锻锻件广泛采用模锻, ,以及其它以及其它高生产率的毛坯制造方法。毛高生产率的毛坯制造方法。毛坯精度高坯精度高, ,加工余量小。加工余量小。机床机床 设备设备通用机床通用机床, ,按机床按机床种类及大小采用机种类及大小采用机群式排列。群式排列。部分通用机床和部部分通用机床和部分高生产率机床。分高生产率机床。按加工零件类别分按加工零件类别分工段排列。工段排列。广泛采用高生产率的专用机床广泛采用高生产率的专用机床及自动机床。按流水线形式排及自动机床。按流水线形式排列。列。生产类型的工艺过程的主要特点生产类型的工艺过程的主要

12、特点 黑龙江大学机电工程学院 特点特点 单件生产单件生产 成成 批批 生生 产产 大大 量量 生生 产产 夹具夹具多用通用夹具，极多用通用夹具，极少采用专用夹具，少采用专用夹具，靠划线及试切法达靠划线及试切法达到精度要求。到精度要求。广泛采用专用夹广泛采用专用夹具，部分靠划线具，部分靠划线法达到精度要求。法达到精度要求。广泛采用高生产率专用广泛采用高生产率专用夹具及调整法达到加工夹具及调整法达到加工精度。精度。 刀具与刀具与 量具量具采用通用刀具和万采用通用刀具和万能量具。能量具。较多采用专用刀较多采用专用刀具及专用量具。具及专用量具。广泛采用高生产率刀具广泛采用高生产率刀具和量具。和量具。

13、对工人对工人 的要求的要求需要技术熟练的工需要技术熟练的工人。人。需要一定熟练程需要一定熟练程度的工人。度的工人。对操作工人的技术要求对操作工人的技术要求较低，对调整工人的技较低，对调整工人的技术要求较高。术要求较高。 工工 艺艺 规规 程程有简单的工艺路线有简单的工艺路线卡。卡。有工艺规程对关有工艺规程对关键零件有详细的键零件有详细的工艺规程。工艺规程。有详细的工艺规程。有详细的工艺规程。生产类型的工艺过程的主要特点（续表）生产类型的工艺过程的主要特点（续表）工艺规程设计 黑龙江大学机电工程学院 工艺规程设计五、机械加工工艺规程的作用 机械加工工艺规程的作用：机械加工工艺规程的作用： （1

14、1）组织生产的主要技术文件（纲领性文件、指导性文件）。）组织生产的主要技术文件（纲领性文件、指导性文件）。 （2 2）生产准备和计划调度的主要依据。）生产准备和计划调度的主要依据。 （3 3）新建厂、扩建厂、车间的基本技术文件。）新建厂、扩建厂、车间的基本技术文件。 （4 4）制定类似产品工艺规程的依据，工艺规程有助于技术交流）制定类似产品工艺规程的依据，工艺规程有助于技术交流 和推广先进经验。和推广先进经验。 黑龙江大学机电工程学院 工艺规程设计六、工艺规程的设计原则及原始资料1.1.工艺规程设计须遵循的原则工艺规程设计须遵循的原则（1 1）保证机器零件的加工质量，达到设计图样）保证机器零件

15、的加工质量，达到设计图样 上规定的各项技术要求；上规定的各项技术要求；（2 2）较高的生产率，使产品尽快投放市场；）较高的生产率，使产品尽快投放市场；（3 3）降低制造成本；）降低制造成本；（4 4）减轻工人的劳动强度，保证生产安全。）减轻工人的劳动强度，保证生产安全。（5 5）积极采用先进技术和工艺，减少材料和能）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。源消耗，并应符合环保要求。 黑龙江大学机电工程学院 工艺规程设计2.2.工艺规程设计必须具备的原始资料工艺规程设计必须具备的原始资料 （1 1）产品的装配图和零件图；）产品的装配图和零件图； （2 2）产品的验收质量标

16、准；）产品的验收质量标准； （3 3）年生产纲领；）年生产纲领； （4 4）毛坯资料；）毛坯资料； （5 5）现场的生产条件；）现场的生产条件； （6 6）有关的设计手册、工艺手册、图册和有关标准；）有关的设计手册、工艺手册、图册和有关标准； （7 7）国内外先进工艺及生产技术的发展与应用情况。）国内外先进工艺及生产技术的发展与应用情况。 黑龙江大学机电工程学院 工艺规程设计第二节 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 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

17、零件生产类型由年生产纲领研究确定零件生产类型 ； 4.4.确定毛坯；确定毛坯； 5.5.拟定工艺路线，包括选择定位基准、确定各表面的加工拟定工艺路线，包括选择定位基准、确定各表面的加工 方法、划分加工阶段、安排加工顺序、确定工序分散与方法、划分加工阶段、安排加工顺序、确定工序分散与 集中程度、安排热处理及检验等；集中程度、安排热处理及检验等； 6.6.确定各工序所用机床设备和工艺装备；确定各工序所用机床设备和工艺装备； 7.7.确定各工序的加工余量确定各工序的加工余量, ,计算工序尺寸及公差计算工序尺寸及公差 ； 8.8.确定各工序的技术要求及检验方法；确定各工序的技术要求及检验方法； 9.9

18、.确定各工序的切削用量和工时定额；确定各工序的切削用量和工时定额； 10.10.编制工艺文件。编制工艺文件。 黑龙江大学机电工程学院 工艺规程设计二、工艺路线的拟订1.1.定位基准的选择定位基准的选择 在选择定位基准时往往先根据零件的加工要求选择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精基准, ,由工艺路线向前反推由工艺路线向前反推, ,最后考虑选用哪一组表面最后考虑选用哪一组表面作为粗基准才能把精基准加工出来作为粗基准才能把精基准加工出来。精基准：用加工过的表面作为定位基准。精基准：用加工过的表面作为定位基准。粗基准：用毛坯上未经加工的表面作为定位基准。粗基准：用毛坯上未经加工的表

19、面作为定位基准。附加基准：零件上根据机械加工工艺需要而专门设计的定附加基准：零件上根据机械加工工艺需要而专门设计的定位基准。如用作轴类零件定位的顶尖孔，用作壳体类零件位基准。如用作轴类零件定位的顶尖孔，用作壳体类零件定位的工艺孔等。定位的工艺孔等。 黑龙江大学机电工程学院 工艺规程设计 精基准的选择原则精基准的选择原则 基准重合原则；基准重合原则； 统一基准原则；统一基准原则； 互为基准原则；互为基准原则； 自为基准原则（只提高加工表面尺寸精度，不能提高表面自为基准原则（只提高加工表面尺寸精度，不能提高表面之间的相互位置精度，位置精度应由先行工序保证）。之间的相互位置精度，位置精度应由先行工序

20、保证）。导轨磨削精基准选择导轨磨削精基准选择主轴零件精基准选择主轴零件精基准选择 黑龙江大学机电工程学院 工艺规程设计 粗基准的选择原则粗基准的选择原则 保证相互位置要求原则，如果首先要求保证工件上加工面保证相互位置要求原则，如果首先要求保证工件上加工面与不加工面的相互位置要求，则应以不加工面作为粗基准；与不加工面的相互位置要求，则应以不加工面作为粗基准； 合理分配加工余量的原则，选重要表面作为粗基准；合理分配加工余量的原则，选重要表面作为粗基准； 便于装夹的原则，选大而平整的表面作为粗基准便于装夹的原则，选大而平整的表面作为粗基准 ； 粗基准一般不得重复使用原则，粗基准只能使用一次粗基准一般

21、不得重复使用原则，粗基准只能使用一次 。床身粗基准选择比较床身粗基准选择比较 黑龙江大学机电工程学院 工艺规程设计2.2.表面加工方法的选择表面加工方法的选择 在选择加工方法的时，一般总是首先根据零件主表面的在选择加工方法的时，一般总是首先根据零件主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法，技术要求和工厂具体条件，先选定它的最终工序加工方法，然后再逐一选定该表面各有关前道工序的加工方法。然后再逐一选定该表面各有关前道工序的加工方法。 （1 1）零件加工表面的精度和表面粗糙度要求；）零件加工表面的精度和表面粗糙度要求；（2 2）零件材料的加工性；）零件材料的加工性；（3 3）零件

22、的结构形状和尺寸大小；）零件的结构形状和尺寸大小；（4 4）生产批量要求；）生产批量要求；（5 5）企业现有加工设备和技术条件；）企业现有加工设备和技术条件；（6 6）生产率和经济性。）生产率和经济性。选择表面加工方法考虑因素：选择表面加工方法考虑因素： 黑龙江大学机电工程学院 研 磨IT5Ra 0.0080.32超 精 加 工IT5Ra 0.010.32砂 带 磨IT5Ra 0.010.16精 密 磨 削IT5Ra 0.0080.08抛 光Ra 0.0081.25金 刚 石 车IT56Ra 0.021.25滚 压IT67Ra 0.161.25精 磨IT67Ra 0.161.25精 车IT78

23、Ra1.2 55粗 磨IT89Ra 1.2510半 精 车IT1011Ra 2.512.5粗 车IT1213Ra 1080外圆表面的典型加工工艺路线外圆表面的典型加工工艺路线 工艺规程设计 黑龙江大学机电工程学院 工艺规程设计珩 磨IT56Ra0.041.25研 磨IT56Ra0.0080.63粗 镗IT1213Ra 520钻IT1013Ra 580半 精 镗IT1011Ra 2.510粗 拉IT910Ra 1.255扩IT913Ra 1.2540精 镗IT79Ra 0.635粗 磨IT911Ra1.2510精 拉IT79Ra0.160.63推IT68Ra0.081.25饺IT69Ra 0.3

24、210金 刚 镗IT57Ra0.161.25精 磨IT78Ra0.080.63滚 压IT68Ra0.011.25手 饺IT5Ra0.081.25孔的典型加工工艺路线孔的典型加工工艺路线 黑龙江大学机电工程学院 工艺规程设计平面典型加工工艺路线平面典型加工工艺路线 抛 光Ra0.0081.25研 磨IT56Ra0.0080.63精 密 磨IT56Ra 0.040.32半 精 铣IT811Ra 2.510精 铣IT68Ra 0.635高 速 精 铣IT67Ra 0.161.25导 轨 磨IT6Ra0.161.25精 磨IT68Ra 0.161.25宽 刀 精 刨IT6Ra 0.161.25粗 磨I

25、T810Ra 1.2510精 刨IT68Ra 0.635半 精 刨IT811Ra 2.510半 精 车IT811Ra 2.510粗 铣IT1113Ra 520粗 刨IT1113Ra 520砂 带 磨IT56Ra0.010.32金 刚 石 车IT6Ra0.021.25刮 研Ra 0.041.25精 车IT68Ra 1.255粗 车IT1213Ra 1080精 拉IT69Ra 0.322.5粗 拉IT1011Ra 520 黑龙江大学机电工程学院 工艺规程设计3.3.加工阶段的划分加工阶段的划分 渐精原则：当零件的加工质量要求较高时，一般都要渐精原则：当零件的加工质量要求较高时，一般都要经过不同的加

26、工阶段，逐步达到加工要求。经过不同的加工阶段，逐步达到加工要求。 粗加工阶段：高效地切除加工表面上的的大部分余量，使粗加工阶段：高效地切除加工表面上的的大部分余量，使毛坯在形状和尺寸上接近零件成品。毛坯在形状和尺寸上接近零件成品。 半精加工阶段：切除粗加工后留下的误差，使被加工工件半精加工阶段：切除粗加工后留下的误差，使被加工工件达到一定精度，为精加工工作准备，并完成一些次要表面的达到一定精度，为精加工工作准备，并完成一些次要表面的加工。加工。 精加工阶段：保证各主要表面达到零件图规定的加工质量精加工阶段：保证各主要表面达到零件图规定的加工质量要求。要求。 光整加工阶段：对于精度和表面粗糙度要

27、求很高的表面，光整加工阶段：对于精度和表面粗糙度要求很高的表面，还需安排光整加工阶段，减小表面粗糙度或进一步提高尺还需安排光整加工阶段，减小表面粗糙度或进一步提高尺寸精度和形状精度，但不能纠正表面间位置误差。寸精度和形状精度，但不能纠正表面间位置误差。 黑龙江大学机电工程学院 工艺规程设计加工阶段划分的意义加工阶段划分的意义v 有利于保证零件的加工质量；有利于保证零件的加工质量；v可及早发现毛坯缺陷，以减少损失；可及早发现毛坯缺陷，以减少损失；v有利于合理利用设备；有利于合理利用设备；v有利于安排热处理工序；有利于安排热处理工序；v有利于人员的合理安排。有利于人员的合理安排。3.3.加工阶段的

28、划分加工阶段的划分 黑龙江大学机电工程学院 工艺规程设计4.4.工序的集中与分散工序的集中与分散 工序集中就是指每道工序加工内容很多，工艺路线短。工序集中就是指每道工序加工内容很多，工艺路线短。其主要特点是：其主要特点是： 可以采用高效机床和工艺装备，生产率高；可以采用高效机床和工艺装备，生产率高； 工序数少，设备数少，可减少操作工人数和占地面积；工序数少，设备数少，可减少操作工人数和占地面积； 工件装夹次数少，利于保证表面间的位置精度。工件装夹次数少，利于保证表面间的位置精度。 工序分散就是指每道工序的加工内容很少，甚至一道工序分散就是指每道工序的加工内容很少，甚至一道工序只含一个工步，工艺

29、路线很长。工序只含一个工步，工艺路线很长。 其主要特点是：其主要特点是： 所用机床和工艺装备筒单，易于调整对刀所用机床和工艺装备筒单，易于调整对刀 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 工序数多，设备数多工序数多，设备数多,操作工人多，占地面积大操作工人多，占地面积大 黑龙江大学机电工程学院 传统的流水线、自动线生产，多采用工序分散的组织形传统的流水线、自动线生产，多采用工序分散的组织形式（个别工序亦有相对集中的情况）。式（个别工序亦有相对集中的情况）。工序集中与工序分散的应用工序集中与工序分散的应用由于市场需求的多由于市场需求的多变性，对生产过程的变性，对生产过程的柔性要

30、求越来越高，柔性要求越来越高，加之加工中心等先进加之加工中心等先进设备的采用，工序集设备的采用，工序集中将越来越成为生产中将越来越成为生产的主流方式。的主流方式。多品种、中小批量多品种、中小批量生产，为便于转换和生产，为便于转换和管理，多采用工序集管理，多采用工序集中方式。中方式。工艺规程设计 黑龙江大学机电工程学院 工艺规程设计5.5.工序顺序的安排工序顺序的安排 机械加工工序的安排机械加工工序的安排 先基准后其他先基准后其他 先加工定位基准面先加工定位基准面, 再加工其它表面再加工其它表面 先主后次先主后次 先加工主要表面先加工主要表面,后加工次要表面后加工次要表面 先粗后精先粗后精 先安

31、排粗加工工序，后安排精加工工序先安排粗加工工序，后安排精加工工序 先面后孔先面后孔 先加工平面，后加工孔先加工平面，后加工孔先面后孔先面后孔有两层含义：有两层含义：先主后次先主后次也有两层含义：也有两层含义： 黑龙江大学机电工程学院 工艺规程设计 热处理工序及表面处理工序的安排热处理工序及表面处理工序的安排 v 为改善工件材料切削性能（如退火、正火等），应安排在切为改善工件材料切削性能（如退火、正火等），应安排在切削加工之前进行。削加工之前进行。v 为消除内应力（如退火、人工时效等），最好安排在粗加为消除内应力（如退火、人工时效等），最好安排在粗加工之后，也可安排在切削加工之前。工之后，也可安

32、排在切削加工之前。v 为了改善工件材料的力学物理性质（如调质、淬火等）通为了改善工件材料的力学物理性质（如调质、淬火等）通常安排在粗加工后、精加工前进行。其中渗碳淬火一般安排在常安排在粗加工后、精加工前进行。其中渗碳淬火一般安排在切削加工后，磨削加工前。而表面淬火和渗氮等变形小的热处切削加工后，磨削加工前。而表面淬火和渗氮等变形小的热处理工序，允许安排在精加工后进行。理工序，允许安排在精加工后进行。v 为了提高零件表面耐磨性或耐蚀性热处理工序以及以装饰为了提高零件表面耐磨性或耐蚀性热处理工序以及以装饰为目的的热处理工序或表面处理工序（如镀铬、镀锌、氧化、为目的的热处理工序或表面处理工序（如镀铬

33、、镀锌、氧化、发黑等）一般放在工艺过程的最后。发黑等）一般放在工艺过程的最后。 黑龙江大学机电工程学院 工艺规程设计第三节 加工余量与工序尺寸一、加工余量及其影响因素1.加工余量加工余量加工余量加工余量 毛坯经机械加工而成为零件，在加工过程中毛坯经机械加工而成为零件，在加工过程中从被加工表面上切除的金属层厚度。可分为总余量和从被加工表面上切除的金属层厚度。可分为总余量和工序余量。工序余量。 总余量总余量是毛坯尺寸与零件图的设计尺寸之差。是毛坯尺寸与零件图的设计尺寸之差。 工序余量工序余量是相邻两工序的工序尺寸之差。是相邻两工序的工序尺寸之差。niiZ10Z 加工总余量等于各工序余量之和。加工总

34、余量等于各工序余量之和。 式中，式中，Z0加工总余量；加工总余量； Zi第第i 道工序的工序余量；道工序的工序余量； n该表面的加工工序数。该表面的加工工序数。 黑龙江大学机电工程学院 工艺规程设计2.工序公称余量计算工序公称余量计算公称余量公称余量 上道工序基上道工序基本尺寸与本道工序基本本尺寸与本道工序基本尺寸（或本道工序基本尺寸（或本道工序基本尺寸与上道工序基本尺尺寸与上道工序基本尺寸）之差。分单边余量寸）之差。分单边余量和双边余量。和双边余量。外表面外表面 Zb=La-Lb 内表面内表面 Zb=Lb-La 轴轴 2Zb=da-db 孔孔 2Zb=Db-Da 黑龙江大学机电工程学院 工艺

35、规程设计 工序尺寸的公差，一般规定按工序尺寸的公差，一般规定按“入体原则入体原则”标注，被包标注，被包容尺寸上偏差为零，其最大尺寸就是基本尺寸；包容尺寸容尺寸上偏差为零，其最大尺寸就是基本尺寸；包容尺寸( (孔径、槽宽孔径、槽宽) )，下偏差为零，其最小尺寸就是基本尺寸。，下偏差为零，其最小尺寸就是基本尺寸。 最大余量、最小余量和加工最大余量、最小余量和加工 余量公差在试切法和调整法中有不余量公差在试切法和调整法中有不 同的概念。同的概念。 余量公差余量公差Tz是加工余量的变动范围是加工余量的变动范围 TzZmax-ZminTa+Tb Ta 上工序的工序尺寸的公差；上工序的工序尺寸的公差； T

36、b 本工序的工序尺寸的公差。本工序的工序尺寸的公差。 3.工序公称余量公差计算工序公称余量公差计算 黑龙江大学机电工程学院 外表面或轴外表面或轴 ZbmaxLamax-Lbmin ZbminLamin-Lbmax TZbZbmax-ZbminTa+Tb 孔或内外表面孔或内外表面 2ZbmaxDbmax-Lamin 2ZbminDbmin-Damax 2TZb2Zbmax-2ZbminTa+Tb 3.工序公称余量公差计算工序公称余量公差计算工艺规程设计 黑龙江大学机电工程学院 工艺规程设计4.4.影响加工余量的因素影响加工余量的因素 上工序的表面粗糙度上工序的表面粗糙度R Ry y 表面缺陷层深

37、度表面缺陷层深度H Ha a 上工序表面尺寸公差和形状误差上工序表面尺寸公差和形状误差T Ta a 上工序的空间位置误差上工序的空间位置误差e ea a 本工序的安装误差本工序的安装误差b b 5.5.加工余量的确定加工余量的确定 计算法计算法 经验估算法经验估算法 查表法查表法 黑龙江大学机电工程学院 工艺规程设计二、工序尺寸及其公差的确定最终加工余量最终加工余量精加工余量精加工余量 毛坯尺寸毛坯尺寸粗加工尺寸粗加工尺寸精加工尺寸精加工尺寸轴的最终尺寸轴的最终尺寸粗加工余量粗加工余量毛坯加工余量毛坯加工余量孔的最终尺寸孔的最终尺寸精加工尺寸精加工尺寸粗加工尺寸粗加工尺寸毛坯尺寸毛坯尺寸粗加工

38、余量粗加工余量毛坯加工余量毛坯加工余量最终加工余量最终加工余量精加工余量精加工余量加工余量和加工尺寸分布图加工余量和加工尺寸分布图 黑龙江大学机电工程学院 工艺规程设计第四节 工艺尺寸链一、尺寸链及尺寸链计算公式一、尺寸链及尺寸链计算公式1.1.尺寸链的定义尺寸链的定义 尺寸链尺寸链:在工件加工和机器装配过程中在工件加工和机器装配过程中,由相互连接的由相互连接的 尺寸形成的封闭尺寸组。尺寸形成的封闭尺寸组。 工艺尺寸链：在零件加工过程中，由有关工序尺寸所工艺尺寸链：在零件加工过程中，由有关工序尺寸所 组成的尺寸链。组成的尺寸链。装配尺寸链：在机器设计和装配过程中，由有关零件装配尺寸链：在机器设

39、计和装配过程中，由有关零件 的有关尺寸所组成的尺寸链。的有关尺寸所组成的尺寸链。尺寸链的环：组成尺寸链的每一个尺寸。尺寸链的环：组成尺寸链的每一个尺寸。 封闭环封闭环 组成环：增环和减环组成环：增环和减环 黑龙江大学机电工程学院 工艺规程设计2.2.尺寸链的分类尺寸链的分类 直线尺寸链直线尺寸链 角度尺寸链角度尺寸链 平面尺寸链平面尺寸链 空间尺寸链空间尺寸链（1 1）按尺寸链中各环的几何特征和所处空间位置的不同）按尺寸链中各环的几何特征和所处空间位置的不同 独立尺寸链独立尺寸链 并联尺寸链并联尺寸链 （2 2）按尺寸链间相互联系的形态）按尺寸链间相互联系的形态 黑龙江大学机电工程学院 工艺规

40、程设计3.3.尺寸链计算尺寸链计算 尺寸链计算有极值法和统计法两种。尺寸链计算有极值法和统计法两种。（1 1）极值法：从尺寸链各环都处于极限条件下来计算封）极值法：从尺寸链各环都处于极限条件下来计算封闭环和组成环之间关系的方法。闭环和组成环之间关系的方法。 这种方法是按误差综合的两个最不利情况，即各增这种方法是按误差综合的两个最不利情况，即各增环都为最大极限尺寸而各减环都为最小极限尺寸的情况，环都为最大极限尺寸而各减环都为最小极限尺寸的情况，或各增环都为最小极限尺寸而各减环都为最大极限尺寸或各增环都为最小极限尺寸而各减环都为最大极限尺寸的 情 况 下 ， 来 计 算 封 闭 环 极 限 尺 寸

41、 的 方 法 。的 情 况 下 ， 来 计 算 封 闭 环 极 限 尺 寸 的 方 法 。（2 2）统计法（概率法）：应用概率论理论来计算封闭环）统计法（概率法）：应用概率论理论来计算封闭环和组成环之间关系的方法。和组成环之间关系的方法。正计算正计算 中间计算中间计算反计算反计算尺寸链计算方法尺寸链计算方法 黑龙江大学机电工程学院 工艺规程设计4.4.极值法解尺寸链的计算公式极值法解尺寸链的计算公式(1) 基本尺寸基本尺寸+-min-1miiiAAA11wv(2) 极限尺寸计算极限尺寸计算+-min-1miiminimaxAAA11 maxwv(3) 上下偏差计算上下偏差计算+-min-1mi

42、iiAAA11wv S S I+-min-1miiiAAA11wv I I S+-mimiimaximinAAA11 minvwn-1 黑龙江大学机电工程学院 工艺规程设计(4) 公差计算公差计算(5) 双向对称标注计算双向对称标注计算+-min-1miiiAAT11wv S I+-min-1miiiAA11wv I S- ()+-min-1miiiAA11wv S I+-min-1miiiAA11wv I S+ ()A SA I-+miiAT1vT+n-1miiA1wTn-1iiA1T22ISminmaxM+AAAAAA22ISminmaxMiiiiiiAAAAAA+2MTAA2MiiTAA

43、 黑龙江大学机电工程学院 工艺规程设计5.5.统计法解直线尺寸链基本计算公式统计法解直线尺寸链基本计算公式-112nii661随机变量之和的均方根偏差，封闭环。随机变量之和的均方根偏差，封闭环。i各独立变量的均方根偏差，组成环。各独立变量的均方根偏差，组成环。 对于正态分布（组成环和封闭环），尺寸分布范围对于正态分布（组成环和封闭环），尺寸分布范围（随机误差量）与均方根偏差（随机误差量）与均方根偏差间的关系为间的关系为 对于各组成环和封闭环对于各组成环和封闭环i 和和 等于尺寸公差值等于尺寸公差值Ti 和和T T的条件下的条件下-112niiTT 黑龙江大学机电工程学院 工艺规程设计二、典型工

44、艺尺寸链分析与计算的实例（1 1）定位基准与设计基准不重合时的工序尺寸计算）定位基准与设计基准不重合时的工序尺寸计算 图示工件图示工件 ，以底面，以底面A A定位，加工台阶面定位，加工台阶面B B，保证尺寸保证尺寸 ，试确定工序尺寸，试确定工序尺寸A A2 2。 【例】【例】工艺尺寸链A1A2AA1A2A0ABC工序尺寸：00.160A-10.25 025A+00.1020.250.153534.9A- 黑龙江大学机电工程学院 工艺规程设计（2 2）测量基准与设计基准不重合时的工序尺寸计算）测量基准与设计基准不重合时的工序尺寸计算 图示零件的设计尺寸图示零件的设计尺寸 不便于测量，于是改为测不

45、便于测量，于是改为测量尺寸量尺寸A A2 2 ，以间接保证这个设计尺寸。求测量尺寸，以间接保证这个设计尺寸。求测量尺寸A A2 2【例】【例】工序尺寸：00.410-0.240A2+0 黑龙江大学机电工程学院 工艺规程设计（3 3）与加工余量有关的工序尺寸计算）与加工余量有关的工序尺寸计算 【例】如图所示给出了两个设计尺寸【例】如图所示给出了两个设计尺寸 和和 ，加工过程如下：，加工过程如下： 车削工序车削工序, ,以精车过的以精车过的A A面为度量面为度量基础精车基础精车B B面，保证工序尺寸面，保证工序尺寸A A1 1 ，以精，以精车过的车过的B B面为度量基础精车面为度量基础精车C C面

46、，保证工面，保证工序尺寸序尺寸A A2 2 ； 热处理；热处理； 对对A A面进行磨削，磨削直接控制面进行磨削，磨削直接控制公差较严的一个设计尺寸即公差较严的一个设计尺寸即 ，同时间接保证设计尺寸同时间接保证设计尺寸 求工序尺寸求工序尺寸A A1 1和和A A2 20.1040+1600.150.10A3=40+1600.15 黑龙江大学机电工程学院 工艺规程设计（3 3）与加工余量有关的工序尺寸计算）与加工余量有关的工序尺寸计算 【解】绘出尺寸链图。【解】绘出尺寸链图。在尺寸链（在尺寸链（a a）中，判断）中，判断z zb 为封闭环，为封闭环，取取z zbminbmin= =0.5 , ,A

47、 A1 1精车得到的，取加工精精车得到的，取加工精度度IT9IT9，查出，查出A A1max1max= =A A3min3min- - z zbminbmin= =39.5则则 1600.1500.062A1-00.062A1=39.5- 在尺寸链（在尺寸链（b b）中，判断）中，判断 为封为封闭环，闭环，A A2 2= =160-40=120则则 0.15=0.1+SA2 SA2=0.05 -0.15=0+IA2 IA2=-0.15则则vvvv0.050.15A2=120-+00.2=120.05-（a）（b）0.1620Zb=0.5+ 黑龙江大学机电工程学院 工艺规程设计【例】一带有键槽的

48、内孔需要淬火及磨削，【例】一带有键槽的内孔需要淬火及磨削，其设计尺寸如图所示，内孔及键槽的其设计尺寸如图所示，内孔及键槽的加工顺序是：加工顺序是： 1.1.镗内孔至镗内孔至 ； 2.2.插键槽至尺寸插键槽至尺寸A A1 1； 3.3.热处理：淬火；热处理：淬火； 4.4.磨内孔，同时保证内孔直径磨内孔，同时保证内孔直径 和键槽深度和键槽深度 两个设计尺寸要求。两个设计尺寸要求。 确定工艺过程中的工序尺寸确定工艺过程中的工序尺寸A A1 1（4 4）工序基准是尚待继续加工的设计基准时）工序基准是尚待继续加工的设计基准时 的中间工序尺寸计算的中间工序尺寸计算1 . 006 .39+f05. 004

49、0+f34. 006 .43+ 黑龙江大学机电工程学院 工艺规程设计如图所示的尺寸链中，如图所示的尺寸链中，A A1 1、 是增环，是增环， 是减环，是减环， 可得：可得： A A1 1=43.6-20+19.8=43.4 =43.6-20+19.8=43.4 S SA A1 1=0.34-0.025+0=0.315 =0.34-0.025+0=0.315 I IA A1 1=0-0+0.05=0.05=0-0+0.05=0.05按按“单向入体原则单向入体原则”标注尺寸标注尺寸可得工序尺寸可得工序尺寸：315. 005. 04 .43A1+05. 008 .19+265. 0045.43A1+

50、025. 0020+ 黑龙江大学机电工程学院 工艺规程设计如图所示的上尺寸链中，如图所示的上尺寸链中，z zb b为封闭环。为封闭环。可得：可得：z zb b=20-19.8=0.2=20-19.8=0.2S SA A=0.025-0=0.025 =0.025-0=0.025 I IA A1 1=0-0.05=-0.05=0-0.05=-0.05025. 005. 0.0.2zb-+265. 0045.43A1+在下尺寸链中，在下尺寸链中， 为封闭环。为封闭环。A A1 1=43.6-0.2=43.4=43.6-0.2=43.4S SA A1 1=0.34-0.025=0.315 =0.34-

51、0.025=0.315 I IA A1 1=0-=0-（-0.05-0.05）=0.05=0.0534. 006 .43+可得工序尺寸可得工序尺寸: : 黑龙江大学机电工程学院 工艺规程设计【例】如图套类零件的加工过程：【例】如图套类零件的加工过程： 精车内孔至尺寸精车内孔至尺寸 渗氮，其渗氮层深度为渗氮，其渗氮层深度为A A； 磨内孔至尺寸磨内孔至尺寸 同时保证表面的渗氮层深度为同时保证表面的渗氮层深度为0.20.20.40.4求渗氮层深度求渗氮层深度A A。（5 5）保证渗氮，渗碳层深度的工序尺寸计算）保证渗氮，渗碳层深度的工序尺寸计算06. 008 .99+f02. 00100+f 黑龙

52、江大学机电工程学院 工艺规程设计如图所示的尺寸链中，如图所示的尺寸链中， 为封闭环。为封闭环。可得：可得：A A=0.2+50-49.9=0.3=0.2+50-49.9=0.3S SA A=0.2+0-0.03=0.17 =0.2+0-0.03=0.17 I IA A=0+0.01-0=0.01=0+0.01-0=0.0117. 001. 0.0.3A+可得工序尺寸可得工序尺寸, ,渗氮层尺寸为渗氮层尺寸为2 . 00.0.2+0.310.310.47mm0.47mm（5 5）保证渗氮，渗碳层深度的工序尺寸计算）保证渗氮，渗碳层深度的工序尺寸计算 黑龙江大学机电工程学院 工艺规程设计【例】有轴

53、类零件，其原来尺寸要【例】有轴类零件，其原来尺寸要求求 现该轴已磨损到现该轴已磨损到 利用电镀方式进行修复（镀铬利用电镀方式进行修复（镀铬CrCr）；）； 求镀层厚度求镀层厚度A A。（6 6）电镀零件的工序尺寸计算）电镀零件的工序尺寸计算00.04328f00.01527.92f 黑龙江大学机电工程学院 工艺规程设计如图尺寸链中，如图尺寸链中， 为封闭环。为封闭环。可得：可得：A A=14-13.96=0.04=14-13.96=0.04S SA A=0-0=0=0-0=0I IA A=-0.0215-(-0.0075)=-0.014=-0.0215-(-0.0075)=-0.0140014

54、. 0.0.04A-可得工序尺寸可得工序尺寸, ,镀层厚度为镀层厚度为00.021514-0.0260.0260.04mm0.04mm（6 6）电镀零件的工序尺寸计算）电镀零件的工序尺寸计算 黑龙江大学机电工程学院 工艺规程设计 靠火花磨削法，是指在内外圆磨床上磨削工件端面靠火花磨削法，是指在内外圆磨床上磨削工件端面时，由工人凭经验根据砂轮磨工件时产生火花大小来判时，由工人凭经验根据砂轮磨工件时产生火花大小来判断磨去余量多少，磨削时不再测量工件尺寸，从而间接断磨去余量多少，磨削时不再测量工件尺寸，从而间接保证加工尺寸的一种磨削方法。保证加工尺寸的一种磨削方法。 此时由上下两道工序构成的工艺尺寸

55、链中，余量不此时由上下两道工序构成的工艺尺寸链中，余量不再是间接尺寸，也不再是封闭环。而本道尺寸是间接保再是间接尺寸，也不再是封闭环。而本道尺寸是间接保证的，所以是封闭环。证的，所以是封闭环。 此方法大大提高生产率，但要求设计尺寸公差较大此方法大大提高生产率，但要求设计尺寸公差较大的情况下才能应用。的情况下才能应用。（7 7）靠火花磨削的工序尺寸计算）靠火花磨削的工序尺寸计算 黑龙江大学机电工程学院 工艺规程设计【例】如图所示齿轮轴加工过程中【例】如图所示齿轮轴加工过程中在精车工序中，以精车过的在精车工序中，以精车过的A A面为面为基准精车基准精车B B面，保证工序尺寸面，保证工序尺寸A A1

56、 1, ,以以B B面为基准来精车面为基准来精车C C面保证工序面保证工序尺寸尺寸A A2 2, ,在热处理后的磨削工序中对在热处理后的磨削工序中对B B面进面进行磨削时，采用靠火花磨削法。行磨削时，采用靠火花磨削法。靠磨余量靠磨余量z zb b的数值按现场进行磨的数值按现场进行磨削情况确定为削情况确定为z zb bT Tz z/2=0.1/2=0.10.020.02，靠磨后保，靠磨后保证设计尺寸是证设计尺寸是 和和求工序尺寸求工序尺寸A A1 1和和A A2 2。00.174500. 5233（7 7）靠火花磨削的工序尺寸计算）靠火花磨削的工序尺寸计算 黑龙江大学机电工程学院 工艺规程设计如

57、图所示上尺寸链中，如图所示上尺寸链中， 为封闭环。为封闭环。可得：可得： =44.915=44.9150.0850.085A A1 1M=44.915+0.1=45.015 =44.915+0.1=45.015 TATA1 1/2=(0.17-0.04)/2=0.065/2=(0.17-0.04)/2=0.065A A1 1=45.015=45.0150.065=0.065=013. 0.48.08-00.46-在下尺寸链中，在下尺寸链中， 为封闭环。为封闭环。 =232.75=232.750.250.25 A A2M=232.75-0.1=232.65 =232.75-0.1=232.65

58、TA TA2 2/2=(0.5-0.04)/2=0.23/2=(0.5-0.04)/2=0.23 A A2 2=232.65=232.650.23=232.880.23=232.8800.174500. 523300.174500. 5233 黑龙江大学机电工程学院 工艺规程设计第五节 机械加工工艺的技术经济分析一、时间定额基本时间基本时间 ：直接改变生产对象的性质，使其成为合：直接改变生产对象的性质，使其成为合格产品或达到工序要求所需时间（包括切入、切出格产品或达到工序要求所需时间（包括切入、切出时间）。时间）。辅助时间：为实现工艺过程必须进行的各种辅助动辅助时间：为实现工艺过程必须进行的各

59、种辅助动作时间，如装卸工件、启停机床、改变切削用量、作时间，如装卸工件、启停机床、改变切削用量、测量尺寸及进退刀等。测量尺寸及进退刀等。定义定义: 在一定生产条件下，生产一件产品或完成一道工序所需在一定生产条件下，生产一件产品或完成一道工序所需消耗的时间。消耗的时间。 黑龙江大学机电工程学院 工艺规程设计一、时间定额布置工作地时间布置工作地时间 ：为使加工正常进行，照管工作地：为使加工正常进行，照管工作地所消耗的时间，包括更换刀具、润滑机床、清理切所消耗的时间，包括更换刀具、润滑机床、清理切屑、收拾工具等。屑、收拾工具等。休息和生理需要时间休息和生理需要时间 ：工人在工作班内，为恢复体：工人在

60、工作班内，为恢复体力和满足生理需要所需时间，力和满足生理需要所需时间，2%7%。准备与终结时间：如熟悉工艺文件、领取毛坯、安准备与终结时间：如熟悉工艺文件、领取毛坯、安装刀具和夹具、调整机床、发送成品等。装刀具和夹具、调整机床、发送成品等。 黑龙江大学机电工程学院 工艺规程设计二、工艺成本生产成本生产成本生产一件产品或一个零件所需费用总和。生产一件产品或一个零件所需费用总和。工艺成本工艺成本生产成本中与工艺过程直接有关的部分。生产成本中与工艺过程直接有关的部分。工艺成本可分为两部分：工艺成本可分为两部分： u 可变费用：可变费用：与年产量有关的费用，记为与年产量有关的费用，记为CV包括材料费包