机械制造技术基础第4章

1、学学机机 械械院院机械制造技术基础机械制造技术基础机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院巩亚东巩亚东 教授教授GG2012年年9月月第第4 4章章 机械加工工艺规程的制订机械加工工艺规程的制订 4.1 机械加工工艺过程基本概念机械加工工艺过程基本概念 4.1.1 机械加工工艺过程的组成机械加工工艺过程的组成 （1）工序）工序 一个（或一组）工人在一个工作地点（指一个（或一组）工人在一个工作地点（指安置机床、钳工台等的地点），对一个（或同时安置机床、钳工台等的地点），对一个（或同时加工的几个）工件所连续完成的那部分机械加工加工的几个）工件所连续完成的那部分机械加工工艺过程称为工序。工艺过程称为

2、工序。 阶梯轴单件小批生产时加工阶梯轴单件小批生产时加工工艺过程工艺过程阶梯轴大批生产时加工阶梯轴大批生产时加工工艺过程工艺过程工件在机床上占有一个确定位置所连续完工件在机床上占有一个确定位置所连续完成那一部分工艺过程称为成那一部分工艺过程称为工序工序。（2）安装）安装 工件在一次装夹后所完成的那一部分工序称为工件在一次装夹后所完成的那一部分工序称为安装。安装。 在完成机械加工的工序中，使工件在机床或在完成机械加工的工序中，使工件在机床或夹具中占据某一正确位置并被夹紧的过程，称为装夹具中占据某一正确位置并被夹紧的过程，称为装夹。夹。 （3）工步）工步 在加工表面和加工工具不变的情况下，所连续在

3、加工表面和加工工具不变的情况下，所连续完成的那一部分工序称为工步。完成的那一部分工序称为工步。 （4）工作行程）工作行程 刀具以加工进给速度相对工件所完成一次进给刀具以加工进给速度相对工件所完成一次进给运动的工步部分称为工作行程。运动的工步部分称为工作行程。 4.1.2 机械加工工艺规程及其编制步骤机械加工工艺规程及其编制步骤 用一定的文件形式规定下来的工艺过程称为工用一定的文件形式规定下来的工艺过程称为工艺规程。艺规程。 （1 1）机械加工工艺规程的作用、编制要求）机械加工工艺规程的作用、编制要求 和依据和依据 机械加工工艺规程在生产中的作用机械加工工艺规程在生产中的作用 ）工艺规程是指导生

4、产的技术文件。）工艺规程是指导生产的技术文件。 ）工艺规程是生产管理和组织的主要依据。）工艺规程是生产管理和组织的主要依据。 ）工艺规程是新建或扩建工厂或车间的基本文件。）工艺规程是新建或扩建工厂或车间的基本文件。 ）是现有生产和技术的总结，生产技术交流的文件。）是现有生产和技术的总结，生产技术交流的文件。 工艺规程的编制依据原始资料：工艺规程的编制依据原始资料： 1 1）产品装配图及零件工作图）产品装配图及零件工作图 2 2）有关产品质量验收标准）有关产品质量验收标准 3 3）产品产量计划）产品产量计划 4 4）产品零件毛坯生产技术水平）产品零件毛坯生产技术水平 5 5）本厂现有生产设备能力

5、和精度）本厂现有生产设备能力和精度 6 6）外协条件资料，工艺设计及夹具设计手册）外协条件资料，工艺设计及夹具设计手册及技术资料，国内外同类产品的参考工艺资料等。及技术资料，国内外同类产品的参考工艺资料等。另外，要求工艺工程师能深入现场，了解情况。另外，要求工艺工程师能深入现场，了解情况。 （2 2）机械加工工艺规程编制的基本步骤）机械加工工艺规程编制的基本步骤 ）准备性工作阶段）准备性工作阶段 ）工艺路线拟定阶段）工艺路线拟定阶段 根据规定的技术要求和对定位基准的选择，确定零件上根据规定的技术要求和对定位基准的选择，确定零件上每一加工表面的加工方法和获得步骤。每一加工表面的加工方法和获得步骤

6、。 将所有需要的加工步骤按一定原则确定其进行的先后顺将所有需要的加工步骤按一定原则确定其进行的先后顺序，排列形成序，排列形成个有序的工步排列。个有序的工步排列。 对工步序列中的若干工步进行组合，形成以工序为单位对工步序列中的若干工步进行组合，形成以工序为单位的序列。这一序列是初步设计形成的零件机械加工工艺路线。的序列。这一序列是初步设计形成的零件机械加工工艺路线。 ）工序设计阶段）工序设计阶段 ）最终确定阶段）最终确定阶段 （3 3）工艺文件工艺文件 1 1）工艺过程综合卡片工艺过程综合卡片 是简要说明零件整个工艺过程的一种卡片，是简要说明零件整个工艺过程的一种卡片，又称过程卡。又称过程卡。

7、2 2）机械加工工艺卡片机械加工工艺卡片 又称工艺卡，以工序为单位说明工艺过程，又称工艺卡，以工序为单位说明工艺过程，详细规定了每一工序及其工位和工步的工作内容。详细规定了每一工序及其工位和工步的工作内容。 3 3）机械加工工序卡片机械加工工序卡片 又称工序卡，用来具体指导工人的操作。又称工序卡，用来具体指导工人的操作。 4.2 机械加工工艺规程制订机械加工工艺规程制订 4.2.1 机械加工工艺规程制订的准备性工作机械加工工艺规程制订的准备性工作 （1）生产纲领计算）生产纲领计算 NQn(1+a%)(1+b%) （2 2）生产类型及其工艺特点）生产类型及其工艺特点 根据产品的尺寸大小和特征、年

8、生产纲领、根据产品的尺寸大小和特征、年生产纲领、批量及投入生产的连续性，生产类型可分为单件批量及投入生产的连续性，生产类型可分为单件生产、成批生产和大量生产。生产、成批生产和大量生产。不同生产类型的工不同生产类型的工艺特点艺特点见表见表所示所示。 表表 6-1（3）零件技术要求等的工艺性审查）零件技术要求等的工艺性审查 （4）毛坯的确定）毛坯的确定 1）铸件）铸件 2）锻件）锻件 3）型材）型材 4）焊接件毛坯）焊接件毛坯 5）冷冲压件毛坯）冷冲压件毛坯 6）其它）其它 毛坯种类的选择主要依据下列各方面的因素：毛坯种类的选择主要依据下列各方面的因素： 设计图纸规定的材料及机械性能设计图纸规定的

9、材料及机械性能 零件的结构形状及外形尺寸零件的结构形状及外形尺寸 零件制造经济性零件制造经济性 4.2.2 零件机械加工工艺路线的拟定零件机械加工工艺路线的拟定 （1）零件表面加工方法的选择）零件表面加工方法的选择 1 1）被加工表面的几何特点）被加工表面的几何特点 2 2）被加工表面的技术要求）被加工表面的技术要求 3 3）零件结构形状和尺寸大小）零件结构形状和尺寸大小 4 4）生产纲领和投产批量）生产纲领和投产批量 （2）定位基准的选择）定位基准的选择 用来确定生产对象上几何要素的几何用来确定生产对象上几何要素的几何关系所依据的那些点、线、面称为基准。关系所依据的那些点、线、面称为基准。根

10、据其作用的不同，基准分为根据其作用的不同，基准分为设计基准和设计基准和工艺基准工艺基准两大类。而工艺基准又可进一步两大类。而工艺基准又可进一步分为装配基准、工序基准、分为装配基准、工序基准、定位基准定位基准和测和测量基准。量基准。 ）粗基准的选择原则）粗基准的选择原则 当必须保证不加工表面与加工表面间相互位置关当必须保证不加工表面与加工表面间相互位置关系时，应选择该系时，应选择该不加工表面不加工表面为为粗基准粗基准。 对于有较多加工表面而不加工表面与加工表面间对于有较多加工表面而不加工表面与加工表面间位置要求不严格的零件，粗基准选择应能保证合理地分位置要求不严格的零件，粗基准选择应能保证合理地

11、分配各加工表面的余量。配各加工表面的余量。 选作粗基准的毛坯表面应尽量光滑平整，不应有选作粗基准的毛坯表面应尽量光滑平整，不应有浇口、冒口的残迹及飞边等缺陷，以免增大定位误差，浇口、冒口的残迹及飞边等缺陷，以免增大定位误差，并使零件夹紧可靠。并使零件夹紧可靠。 粗基准应尽量避免重复使用，原则上只能在第一粗基准应尽量避免重复使用，原则上只能在第一道工序中使用道工序中使用 （3 3）加工顺序的确定）加工顺序的确定 ）划分加工阶段）划分加工阶段， 粗加工阶段粗加工阶段 半精加工阶段半精加工阶段 精加工阶段精加工阶段 光整加工阶段光整加工阶段 零件加工过程要划分加工阶段的原因：零件加工过程要划分加工阶

12、段的原因： 可以保证加工质量。可以保证加工质量。 合理使用机床设备合理使用机床设备 便于安排热处理工序便于安排热处理工序 便于及时发现毛坯缺陷便于及时发现毛坯缺陷 2 2） 先加工基准表面后加工其它表面，即基准先行先加工基准表面后加工其它表面，即基准先行原则。原则。 3 3） 先主后次的加工顺序安排原则先主后次的加工顺序安排原则 ）先面后孔的加工顺序）先面后孔的加工顺序 （4 4）工序的组合）工序的组合 1 1）几个工步能否在同一机床上加工）几个工步能否在同一机床上加工 2 2）要考虑是采用工序集中或工序分散原则）要考虑是采用工序集中或工序分散原则（5 5）热处理及辅助工序在工艺过程中的安排）

13、热处理及辅助工序在工艺过程中的安排 ）热处理工序的安排）热处理工序的安排 预备热处理预备热处理 最终热处理最终热处理 ）辅助工序的安排）辅助工序的安排 4.2.3 工序设计工序设计 （1）确定加工余量、工序尺寸及其公差）确定加工余量、工序尺寸及其公差 ）加工余量及其确定）加工余量及其确定 轴（外表面）2Zbda-db 孔（内表面）2Zbdb-da 外表面 Zba-b 内表面 Zbb-a ZZmax-Zmina+b zZZZZniin121 常用的加工余量确定方法是：常用的加工余量确定方法是： 经验估计法经验估计法 查表修正法查表修正法 ）工序尺寸及其公差的确定）工序尺寸及其公差的确定 使用查表

14、修正法或经验估计法确定该表面使用查表修正法或经验估计法确定该表面的全部加工工序余量数值的全部加工工序余量数值 。 由毛坯精度确定毛坯尺寸公差由毛坯精度确定毛坯尺寸公差 。 取零件图的基本尺寸为最后工序的工序尺取零件图的基本尺寸为最后工序的工序尺寸基本值，再按各工序余量大小由最后工序向前寸基本值，再按各工序余量大小由最后工序向前依次推算出各工序尺寸基本值。依次推算出各工序尺寸基本值。 （2）机床及工艺装备的选择）机床及工艺装备的选择 ： 在工艺文件中需要规定每一工序使用的机床及工艺装备。在工艺文件中需要规定每一工序使用的机床及工艺装备。机床的选择要考虑如下方面：机床的加工尺寸范围应与零件机床的选

15、择要考虑如下方面：机床的加工尺寸范围应与零件外廓尺寸相适应，机床精度应与工序要求的加工精度相适应，外廓尺寸相适应，机床精度应与工序要求的加工精度相适应，以及机床功率应与工序加工需要的功率相适应。以及机床功率应与工序加工需要的功率相适应。 （3）切削用量的确定）切削用量的确定 由工序余量确定切削深度。全部工序（或工步）余量由工序余量确定切削深度。全部工序（或工步）余量最好在一次走刀中去除；最好在一次走刀中去除； 按本工序加工表面粗糙度确定进给量。对粗加工工序，按本工序加工表面粗糙度确定进给量。对粗加工工序，进给量按加工粗糙度初选后还要校验刀片强度及机床进给机进给量按加工粗糙度初选后还要校验刀片强

16、度及机床进给机构强度；构强度； 选择刀具磨纯标准及耐用度；选择刀具磨纯标准及耐用度； 确定切削速度，并按机床实有的主轴转速表选取接近确定切削速度，并按机床实有的主轴转速表选取接近的主轮转速；的主轮转速； 最后校验机床功率。最后校验机床功率。（4）时间定额的确定）时间定额的确定 ）基本时间）基本时间T基基 ）辅助时间）辅助时间T辅辅 3）布置工作地时）布置工作地时 间间T布布 ）休息和生理需要时间）休息和生理需要时间T休休 T单单T基基十十T辅辅十十T布布十十T休休 ）准备与终结时间）准备与终结时间T准终准终 T单单T基基十十T辅辅十十T布布十十T休休+ T准终准终 /n 4.3 尺寸链和工艺尺

17、寸链问题尺寸链和工艺尺寸链问题 4.3.1尺寸链概念及工艺尺寸链尺寸链概念及工艺尺寸链 （1）尺寸链概念）尺寸链概念 在工序设计中确定工序尺寸及公差时，如工序在工序设计中确定工序尺寸及公差时，如工序基准或测量基准与设计基准不相重合，则不能如前基准或测量基准与设计基准不相重合，则不能如前面所述进行简单计算，而需要借助于尺寸链求解。面所述进行简单计算，而需要借助于尺寸链求解。尺寸链是在机器装配关系或零件加工过程中，由相尺寸链是在机器装配关系或零件加工过程中，由相互连接的尺寸形成的封闭的尺寸组。互连接的尺寸形成的封闭的尺寸组。 尺寸链的组成如下：尺寸链的组成如下： 环环列入尺寸链中的每一尺寸。列入尺

18、寸链中的每一尺寸。 封闭环封闭环在装配过程中最后形成的或在加工过程中间接在装配过程中最后形成的或在加工过程中间接获得的一环。获得的一环。 组成环组成环除封闭环外的全部其它环。除封闭环外的全部其它环。 增环增环该环尺寸增大封闭环随之增大，该环减小封闭环该环尺寸增大封闭环随之增大，该环减小封闭环随之减小的组成环。通常在增环符号上标以向右的箭头，如随之减小的组成环。通常在增环符号上标以向右的箭头，如A1、B1。 减环减环该环尺寸增大使封闭环减小，该环减小使封闭环该环尺寸增大使封闭环减小，该环减小使封闭环增大的组成环。通常在减环符号上标以向左的箭头，如增大的组成环。通常在减环符号上标以向左的箭头，如A

19、2、A3和和B2。 传递系数传递系数表示组成环对封闭环影响大小的表示组成环对封闭环影响大小的系数。第系数。第i i个组成环的传递系数记为个组成环的传递系数记为 i i。对所有组成。对所有组成环都平行于封闭环的直线尺寸链，增环变动某一数环都平行于封闭环的直线尺寸链，增环变动某一数值，封闭环同向变动同一数值，故增环的传递系数值，封闭环同向变动同一数值，故增环的传递系数为十。显然，其减环的传递系数为为十。显然，其减环的传递系数为。 （2 2）尺寸链极值法计算基本公式）尺寸链极值法计算基本公式 封闭环的基本尺寸封闭环的基本尺寸 封闭环的极限尺寸封闭环的极限尺寸 封闭环的极限偏差封闭环的极限偏差 LLL

20、iimjj mn0111LLLiimjj mn0111,max,max,minESESEIiimjj mn0111EIEIESiimjj mn0111 封闭环的极值公差封闭环的极值公差 封闭环中间偏差封闭环中间偏差 TTOLiin i10111iimjj mn 12()ESEIEST2EIT2（3）工艺尺寸链问题的解题步骤）工艺尺寸链问题的解题步骤 确定封闭环。确定封闭环。 查明全部组成环、画出尺寸链图查明全部组成环、画出尺寸链图 。 判定组成环中的增、减环，并用箭头标出。判定组成环中的增、减环，并用箭头标出。 利用基本计算公式求解利用基本计算公式求解 。4.3.2 几种工艺尺寸链问趣的分析计

21、算几种工艺尺寸链问趣的分析计算 （1）定位基准与设计基准不重合时工序尺寸及）定位基准与设计基准不重合时工序尺寸及其公差的计算其公差的计算 （2）测量基准与设计基准不重合时测量尺寸及）测量基准与设计基准不重合时测量尺寸及其公差的换算其公差的换算 （3）中间工序的工序尺寸及其公差的求解计算）中间工序的工序尺寸及其公差的求解计算 （4）保证应有渗碳或渗氮层深度时工艺尺寸及）保证应有渗碳或渗氮层深度时工艺尺寸及其公差的计算其公差的计算 4.4 机械加工的生产率和经济性机械加工的生产率和经济性 4.4.1 提高机械加工生产率的工艺措施提高机械加工生产率的工艺措施 缩短基本时间缩短基本时间 ）提高切削用量

22、）提高切削用量 ）减少工件加工长度）减少工件加工长度 3）合并工步）合并工步 4）多件加工）多件加工 (1)(1) ）提高毛坯制造精度）提高毛坯制造精度 (2) (2) 缩短辅助时间缩短辅助时间 ）直接缩减辅助时间）直接缩减辅助时间 ）间接缩短辅助时间）间接缩短辅助时间 (3) 缩短布置工作地时间缩短布置工作地时间 (4) 缩短准备与终结时间缩短准备与终结时间 4.4.2 工艺过程的技术经济分析工艺过程的技术经济分析 S单=）要比较的两种工艺方案的基本投资相近）要比较的两种工艺方案的基本投资相近 VCN S年1V1N + C1 S年2V2N + C2NCCVVc1221）比较的两种工艺方案的基本投资额相差较大时 可用回收期限计算： (K1K2) / (S年2S年1) 回收期限越短则经济性越好。回收期限必须满足以下要求：回收期限应小于所采用的机床设备或工艺装备的使用年限，回收期限应小于产品生产年限，以及回收期限应小于国家规定的标准回收期限。如采用新夹具的标准回收期限规定为年；采用新机床的标准回收期限规定为年。 4.5 计算机辅助工艺规程设计计算机辅助工艺规程设计 4.5.1 计算机辅助工艺规程设计（计算机辅助工艺规程设计（