汽车制造工艺学第五章机械加工工艺规程制定

1、第五章 机械加工工艺规程的制定本章要点 机械加工工艺规程的概念 工序具体内容的确定 机械加工工艺路线的拟定1第五章 机械加工工艺规程的制定第一节 概 述一、工艺规程的概念、作用、形式工艺规程的概念 定义：规定零件制造、机器装配工艺过程和操作方法的工艺文件。分为零件机械加工工艺规程和产品的装配工艺规程。工艺规程是在具体的生产条件下，将最合理或较合理的工艺过程和操作方法，并按规定的形式书写成的技术文件，经审批后用来指导生产的。工艺规程中包括各个工序的排列顺序、定位基准的确定、加工方法及设备的选择、加工余量的确定、工序尺寸及公差的确定等内容。工艺规程的作用是指导工人操作和用于生产组织和管理的主要技术

2、文件。是新建或扩建工厂或车间主要技术资料。 2工艺规程的形式工艺过程卡以工序为单位，表明零件加工经过的车间（分厂）、工段、所用设备、工艺装备及时间定额等内容工艺文件。主要用于生产管理人员（如表5-1）。工序卡为每道工序具体操作编制的工艺文件，内容较具体、详细。主要用于操作工人（如表5-2）。调整卡为某道工序调整机床编制的工艺文件，主要用于调整工人。检验卡为某道工序检验工件编制的工艺文件，主要用于操作工人。二、制定工艺规程的基本要求、主要依据和步骤基本要求：正确、完整、统一，所用术语、符号、计量单位、编号符合相应标准。第五章 机械加工工艺规程的制定3主要依据产品装配图和零件图（其中零件图是最重要

3、的依据）产品生产纲领现有生产条件和资料国内外同类产品有关工艺资料基本步骤分析产品装配图及零件图毛坯的选用工艺路线拟定（最关键的步骤）确定各工序所用设备及工装确定各工序加工余量、工序尺寸及公差确定各工序切削用量及时间定额确定关键工序检验方法填写工艺文件第五章 机械加工工艺规程的制定4第五章 机械加工工艺规程的制定范例：以如图所示某型汽车齿轮零件为例，编制其机械加工工艺规程。5第五章 机械加工工艺规程的制定一、审查零件图样的完整性及零件的工艺性 首先从加工工艺角度审查该零件图，该零件视图完整、正确，其结构合理，表达清楚，其尺寸、公差及技术要求合理、齐全，没有特殊加工要求，不存在加工困难。二、毛坯选

4、择 分析：从该零件的使用要求看，该零件为汽车一个传动零件，在使用过程中要承受一定的冲击力和传递较大扭矩，因此，该零件需要具有一定的强度和冲击韧性；从该零件设计材料看，该零件选用的40Cr钢；从该零件结构看，其结构简单，外形尺寸不大。因此，可考虑采用模锻成形，并使毛坯形状与零件尽量接近，制作成台阶形，并且中孔可直接锻出。6第五章 机械加工工艺规程的制定 毛坯尺寸的确定 该零件各表面均需加工，可根据各表面的加工精度及表面粗糙度值要求查手册确定各表面的加工总余量，然后将各表面的设计尺寸加或减去加总工余量值而得到各表面毛坯尺寸及其偏差，如表所示。7第五章 机械加工工艺规程的制定 画出零件毛坯图8第五章

5、 机械加工工艺规程的制定三、定位基准的选择粗基准选择90mm毛坯外圆及端面。精基准分别选择已加工的外圆117h11mm、 90mm和孔68K7mm。四、零件表面的加工方法选择和工艺路线制定9第五章 机械加工工艺规程的制定五、工序具体内容确定确定工序尺寸 不同圆柱面的工序尺寸确定。由于该零件各圆柱面多次加工时工序基准重合，因而确定各表面工序尺寸时可以从最后一道工序（即设计尺寸）依次往前推算。如表所示为各不同圆柱表面的工序余量、工序尺寸及公差、表面粗糙度。10第五章 机械加工工艺规程的制定 轴向工序尺寸的确定。由于轴向尺寸基准不重合，需运用尺寸链原理进行 计算。（略） 加工设备与工艺装备的选择 机

6、床选择 工序1、2、3的加工内容主要为粗车和半精车外圆及端面，各工序加工内容不多，零件尺寸不大，精度要求不高，故可选用常用的C620-1型卧式车床。工序4为精镗孔，考虑零件尺寸不大，又是回转体，加工精度要求不高，故选用较精密的C616A型车床。工序5为滚齿，从零件的加工要求及尺寸大小，可选用Y2150-1型滚齿机进行加工。 夹具选择 工序1、2、3、4采用自定心卡盘，工序5采用心轴。刀具选择 在车床上进行车削加工时，选用硬质合金车刀和镗刀，其中，粗加工时用YT5，半精加工时用YT15，精加工时用YT30。滚齿加工时，采用A级单头滚刀模数为2.25的型A级精度滚刀。11第五章 机械加工工艺规程的

7、制定 量具选择 一般选择量具的方法有两种：一种按计量器具的不确定度进行选择；另一种按计量器具极限误差进行选择。如本零件加工中车削加工时选用分度值为0.02mm的游标卡尺，镗孔加工时分度值为0.01mm、测量范围为5080mm的内径百分表，滚齿加工时选用相关量具进行测量，此处不再赘述。切削用量及基本时间的确定 切削用量主要包括背吃刀量、进击量及切削速度三项。切削用量的选择可以计算得到，也可查询相关机械加工工艺手册得到。同理切削基本时间也是如此。（略）六、填写工艺文件 把有关的加工信息填写到工艺文件（工艺过程卡、工序卡）中，形成工艺文件，如图所示。12第五章 机械加工工艺规程的制定13第五章 机械

8、加工工艺规程的制定14第五章 机械加工工艺规程的制定15第五章 机械加工工艺规程的制定16第五章 机械加工工艺规程的制定17一、定位基准的选择粗基准的选择零件上有非加工表面，且该非加工表面与加工表面间有相对位置精度要求，则应该选择这个非加工表面作为粗基准，。第五章 机械加工工艺规程的制定第二节 机械加工工艺路线拟定a）b）c）18应选择精度要求高的重要表面作为粗基准，这样可以保证以后加工该表面时有足够、均匀的加工余量。 第五章 机械加工工艺规程的制定19第五章 机械加工工艺规程的制定20零件的表面若全部需要加工，而且毛坯比较精确，则应选择加工余量最少的表面作为粗基准，以保证加工该表面时有足够的

9、余量。第五章 机械加工工艺规程的制定ABC，选A为粗基准21尽量选择平整、没有冒口、飞边和其他表面缺陷的毛坯表面作为粗基准，以保证定位准确，夹紧可靠。同一尺寸方向上，粗基准一般只选择使用一次。因为粗基准是毛坯表面，表面粗糙，精度低，重复使用可能使定位误差变得很大。第五章 机械加工工艺规程的制定 精基准的选择 基准重合原则可避免因基准不重合引起的基准不重合误差。22基准统一原则有利于保证各加工表面之间的位置精度，同时可以简化夹具设计，减少工件搬动和翻转次数。第五章 机械加工工艺规程的制定主轴箱零件精基准选择 互为基准原则可以保证两个有较高位置精度表面的精度要求。轴径轴径锥孔主轴零件精基准选择23

10、自为基准原则当精加工或光整加工工序要求余量小且均匀时，可选择加工表面本身为精基准，以保证加工质量和提高生产率。第五章 机械加工工艺规程的制定导轨磨削基准选择浮动镗刀块1工件 2镗刀块 3镗杆 便于装夹原则24二、表面加工方法的选择选择加工方法时考虑的因素零件加工表面的精度和表面粗糙度要求；零件材料的加工性；工件的形状和尺寸；生产批量和生产节拍要求；企业现有加工设备和加工能力。外圆表面加工路线第五章 机械加工工艺规程的制定25第五章 机械加工工艺规程的制定26孔的加工路线第五章 机械加工工艺规程的制定27平面加工路线第五章 机械加工工艺规程的制定28三、加工阶段的划分加工阶段的主要阶段粗加工阶段

11、主要任务是去除加工面多余的材料。半精加工阶段使加工面达到一定的加工精度，为精加工作好准备。精加工阶段使加工面精度和表面粗糙度达到要求。光整加工阶段对于精度要求特别高，表面粗糙度值特别小的表面，通过此阶段进一步提高精度，主要是改善表面质量。光整加工主要有四种方法：超精加工、研磨、珩磨及抛光。划分加工阶段的意义保证加工质量。合理使用机床设备。方便安排热处理及检验等辅助工序。第五章 机械加工工艺规程的制定29四、加工顺序的安排机械加工工序的安排先基准后其他先加工基准面，再加工其他表面。 先面后孔当零件上有较大的平面可以作定位基准时，先将其加工出来，再以此面定位加工孔，可以保证定位准确、稳定，保证平面

12、和孔的位置精度。此外，先将平面加工好，再加工孔，可避免钻头引偏或打刀。先主后次主要表面往往要经过多次加工，要划分加工阶段。先考虑主要表面加工，再安排次要表面加工，次要表面可穿插到在各阶段进行加工。先粗后精同一加工面要加工多次，应先粗加工、半精加工，再精加工。第五章 机械加工工艺规程的制定30热处理和表面处理工序的安排 预备热处理为改善工件材料切削性能而进行的热处理工序（如退 火、正火、时效处理等 ），应安排在切削加工之前进行。 最终热处理为了改善工件材料的力学物理性质而进行的热处理工 序（如调质、整体淬火、表面处理等），通常安排在机械加工（粗 加工）后、磨削加工（精加工）前进行。表面处理为了提

13、高零件表面耐磨性、耐蚀性和装饰而进行的表面 处理工序（如表面淬火、渗氮、渗碳、镀铬、镀锌等）一般安排在精 加工前进行。第五章 机械加工工艺规程的制定31辅助工序的安排 辅助工序包括检验、去毛刺、倒棱、清洗、防锈、去磁和平衡等，其中检验工序是必不可少的辅助工序。除操作工自检外，一般下列情况应安排检验工序：粗加工阶段结束后。重要工序后。送往外车间加工后。全部加工工序结束后。第五章 机械加工工艺规程的制定32五、确定工序集中与分散工序集中的概念使每个工序中包括尽可能多的工步内容，从而 使总的工序数目减少，工艺路线短。优点： 有利于保证工件各加工面之间的位置精度； 有利于采用高效机床，节省工件装夹时间

14、，提高劳动生产率； 可减小生产占地面积，并有利于生产管理。工序分散的概念使每个工序的工步内容相对较少，从而使总 的工序数目较多，工艺路线长。优点： 每个工序使用的设备和工艺装备相对简单，调整机床、对刀比较容易，对操作工人技术水平要求不高。第五章 机械加工工艺规程的制定33工序集中与工序分散的应用五面体加工中心 大量生产中对于精度要求较高、形状复杂的零件，可合理进行分散，以易于保证加工质量，并组成流水线、自动线生产。 多品种、中小批量生产，为便于 产品转换和管理，更多采用数控 机床、加工中心等高效、自动化 机床，多采用工序集中方式。工 序集中将越来越成为生产的主流 方式。第五章 机械加工工艺规程

15、的制定34一、加工余量的确定加工余量的概念加工余量加工过程中从加工表面切去材料层厚度。工序（工步）余量某一表面在某一工序（工步）中所切去的材料层厚度。第五章 机械加工工艺规程的制定第三节 工序具体内容的确定Z ili-1lili-1lili-1lia）b）c）d）工序加工余量ZiliZi2Zi2Zi2Zi2li-1（1）对于被包容表面：Zi li-1 li（2）对于包容表面：Zi li li-1式中 Zi 本工序余量； li-1 前工序尺寸； li 本工序尺寸。35总加工余量零件从毛坯变为成品切除材料层总厚度。式中 Z0 总加工余量； Zi 第 i道工序加工余量； n 该表面加工工序数。（3）

16、最大余量（被包容尺寸）（包容尺寸）（4）最小余量（被包容尺寸）（包容尺寸）（5）余量公差式中 Zmax ，Zmin 最大、最小余量； Ta 前工序尺寸公差； Tb 本工序尺寸公差。第五章 机械加工工艺规程的制定单边余量及双边余量36 计算法采用计算法确定加工余量比较准确，但需掌握必要的统计资料和具备一定的测量手段。一般只用于实验。 查表法利用各种手册所给的表格数据，再结合实际加工情况进行必要的修正，以确定加工余量。此法方便、迅速，生产上应用较多。 经验法由一些有经验的工程技术人员或工人根据现场条件和实际经验确定加工余量。此法多用于单件小批生产。 确定加工余量的方法第五章 机械加工工艺规程的制定

17、37二、工序尺寸及其公差的确定基准重合时工序尺寸及其公差的计算第五章 机械加工工艺规程的制定 确定各工序加工余量（基本余量）； 从最终加工工序开始，即从设计尺寸开始，逐次加上（对于被包容面）或减去（对于包容面）每道工序的加工余量，可分别得到各工序的基本尺寸； 除最终加工工序取设计尺寸公差外，其余各工序按各自采用的加工方法所对应的加工经济精度确定工序尺寸公差； 除最终工序外，其余各工序按“入体原则”标注工序尺寸公差。38第五章 机械加工工艺规程的制定【例】：如图所示为一轴套零件，材料为HT250，加工轴套孔的工 艺路线为：粗镗半精镗 精镗 浮动镗。试确定加工 孔各道工序的工序尺寸。39第五章 机

18、械加工工艺规程的制定轴孔工序尺寸及公差的确定浮动镗 0.1 100 7 Ra 0.8 精镗 0.5 100-0.1=99.9 8 Ra 1.6半精镗 2.4 99.9-0.5=99.4 10 Ra 3.2 粗镗 5 99.4-2.4=97 12 Ra 6.3 毛坯孔 97- 5=92 1.5 92 1.5 工序名称加工余量工序基本尺寸加工经济精度(IT)工序尺寸及公差表面 粗糙度40第五章 机械加工工艺规程的制定基准不重合时工序尺寸及其公差的计算 当基准不重合时，要确定工序尺寸及其公差需利用尺寸链作为计算工具来求解。【例1 】：在如图所示的活塞加工中，当精镗活塞销孔时以底面定位时，定位基准与设

19、计基准不重合，如何保证设计尺寸C2。41第五章 机械加工工艺规程的制定解：（1）画出尺寸链图；（2）判断封闭环、增环及减环：由于直接得到工序尺寸 ，间接保证设计尺寸C2 ，因此， 为组成环（并为减环），C2为封闭环，C1为增环。（3）按有关公式求工序尺寸 的基本尺寸、公差及极限偏差。 注意：由于封闭环Tc2的公差小于组成环Tc1的公差，应调整Tc1的公差 为： Tc1=0.06mm。调整后42第五章 机械加工工艺规程的制定例2：如图所示的套筒零件，端面A为尺寸 及尺寸 的设计基准，端面A及C已加工好。本工序加工大孔及端面B。 由于小孔长度尺寸不便测量，改为测量大孔深度C2，求工序尺寸C2。 解

20、：（1）根据题意画出尺寸链图，其中， ； （2）判断封闭环、增环及减环：C0为封闭环，C1为增环，C2为减环。 （3）根据公式计算出：43三、设备、工艺装备的选择第五章 机械加工工艺规程的制定 选择机床设备的基本原则单件小批生产：通用机床；大批、大量生产：专用机床、组合机床；数控机床：可用于各种生产类型。3. 机床的规格与加工工件的尺寸相适应2. 机床的生产率与零件生产类型相适应。1. 机床的精度应与工件的加工精度相适应.4、机床的选择应结合现场的实际情况。44第五章 机械加工工艺规程的制定 工艺装备的选择 夹具的选择1、单件小批生产：采用各种通用夹具和机床附件，如卡盘、虎钳、分度头等。有组合

21、夹具站的，可采用组合夹具。2、大批大量生产为提高劳动生产率应采用专用高效夹具，如专用夹具等。3、多品种中、小批生产可采用可调夹具或成组夹具。45第五章 机械加工工艺规程的制定 刀具的选择1、一般优先采用标准刀具。2、若采用工序集中时，应采用各种高效的专用刀具、复合刀具和多刃刀具等。3、刀具的类型、规格和精度等级应符合加工要求。46第五章 机械加工工艺规程的制定 量具的选择1、单件小批生产应广泛采用通用量具，如游标卡尺、百分尺和千分表等。2、大批大量生产应采用各种量规和高效的专用检验夹具和量仪等。3、量具的精度必须与加工精度相适应。47四、切削用量的确定第五章 机械加工工艺规程的制定 确定切削深

22、度 ap 尽可能一次切除全部余量，余量过大时可分 2 次走刀，第一次走刀的切削深度取单边余量的 2/33/4 。（计算或查表） 确定进给量 f 确定切削速度 v根据规定的刀具耐用度确定切削速度 v （计算或查表） 粗切时根据工艺系统强度和刚度条件确定（计算或查表） 精切时根据加工表面粗糙度要求确定（计算或查表）48五、时间定额的确定及提高劳动生产率的工艺途径第五章 机械加工工艺规程的制定 时间定额是在一定生产条件下，对各种零件生产中完成一道工序所需消耗的时间。 单件时间 完成一个工件的一个工序的时间称为单件时间Tt 时间定额Tt=Tb+Ta+Ts+Tr基本时间是指直接改变生产对象的尺寸、形状、

23、相对位置、表面状态或材料性质等工艺过程所消耗的时间。辅助时间是指为实现工艺过程所必须进行的各种辅助动作所消耗的时间。如装卸工件。操作机床、改变切削用量、试切和测量工件、引进及退回刀具等动作所需时间都是辅助时间。布置工作地时间是为使加工正常进行，工人照管工作地（如换刀、润滑机床、清理切屑、收拾工具等)所消耗的时间。一般按作业时间的27估算。休息和生理需要时间是指工人在工作班内恢复体力和满足生理上的需要所消耗的时间。一般按作业时间的2估算。49第五章 机械加工工艺规程的制定 在成批生产中零件批量Td Tt Te/N单件核算时间准备终结时间单件时间 大批大量生产时，每个工作地始终完成某一固定工序，T

24、e/N 0，故不考虑准备终结时间，即 Td Tt50 缩短基本时间（Tb）：（1）提高切削用量（切削速度、进给量、切削深度等）。（2）采用复合工步加工，使多个表面加工基本时间重合（如多刀加工，复合刀具）。（3）采用多件加工（顺序多件加工、平行多件加工和平行顺序加工）。多刀车削加工组合铣刀铣平面曲轴多砂轮磨削第五章 机械加工工艺规程的制定 提高劳动生产率的工艺途径51 缩短辅助时间（Ta）：转位加工（2）使辅助时间与基本时间重叠（如采用多位夹具或多位工作台，使工件装卸时间与加工时间重叠；采用在线测量，使测量时间与加工时间重叠等）。（1）使辅助动作实现机械化和自动化（如采用自动上下料装置、先进夹具、自动测量装置等）。自动测量第五章 机械加工工艺规程的制定52 缩短布置工作地时间： 缩短准备终结时间：主要表现在减少换刀时间和调刀时间：（1）在中小批量生产中采用成组