第3章 机械加工工艺规程

第3章机械加工工艺规程的制定3.1根本概念3.2毛坯的选择3.3零件构造工艺性3.4定位基准的选择3.5工艺道路的拟定3.6工序设计3.7工艺尺寸链3.8提高劳动消费率1NJUST机械工程学院本章的学习要求(1)

掌握工艺过程的根本概念、组成；(2)

了解消费纲领、消费类型及其工艺特点；(3)

掌握工艺规程的制定步骤；(4)

掌握工艺规程制定中的毛坯选择、构造工艺性、基准选择、加工方法与加工顺序确实定、加工余量确实定、工序尺寸计算；(5)掌握工艺尺寸链的概念与计算；(6)了解劳动消费率和加工经济性的概念。重点和难点：工艺过程的概念与组成工艺规程的制定工艺尺寸链的概念与计算2NJUST机械工程学院机械制造系统：整体目的使系统能有效全面完成产品的机械加工义务，相当于一个车间。消费系统：整个工厂就是具有输入和输出的消费系统，不仅要组织产品消费，还要进展企业运营管理，获得经济效益和社会效益。3.1根本概念3.1.1机械加工工艺系统和消费系统机械加工工艺系统：由机床、夹具、刀具和工件组成3NJUST机械工程学院3.1.2消费过程和工艺过程消费过程：将原资料转变为废品的相关联的全过程。包括原资料的运输、保管，消费预备、毛坯制造、零件加工、热处置、装配、检验、调试、油漆、包装等。工艺过程和工艺流程工艺过程：按一定顺序逐渐改动消费对象的外形、尺寸、位置和性质，使之成为预期产品的主要过程。主要包括热加工、冷加工及装配等过程。工艺流程：零件依次经过的全部加工过程，又称为工艺道路。4NJUST机械工程学院工艺过程的组成〔1〕工序：一个或一组工人利用同一机床或在同一地点对一个或几个工件所延续完成的那部分工艺过程。〔2〕工步：加工外表、切削工具、切削用量〔切削速度和进给量〕不变时延续完成的那部分工艺过程。〔3〕走刀：切削刀具在加工外表切削一次完成的工艺过程。〔4〕安装：工件在机床上定位夹紧一次成为一次安装。〔5〕工位：一次装夹后，工件与夹具或机床的可动部分一同相对机床固定部分所占据的每个任务位置。通常多工位、多刀具加工被看作一个工步，称为复合工步。5NJUST机械工程学院零件年消费纲领：N=Q×n×(1+α)×(1+β)Q---产品年消费纲领，n---产品中该零件件数α---备品率β---废品率3.1.3消费纲领和消费类型消费类型：根据产品大小、特征和消费纲领划分。消费纲领：根据国家方案〔市场需求〕和企业消费才干编制的企业在方案期〔通常是一年〕内该当消费的产品产量和进度方案。

6NJUST机械工程学院1〕工艺文件3.1.4机械加工工艺规程2〕工艺规程的作用l

是组织消费的主要技术文件l

工艺规程是消费预备任务的根据l

是新建和扩建加工车间时的主要技术文件3〕制定工艺规程的原始资料l

零件的零件图和产品的装配图l

产品的年消费纲领l

毛坯的消费情况l

工厂现有消费条件l

先进工艺及消费技术的开展情况7NJUST机械工程学院4〕制定机械加工工艺规程的步骤l

计算年消费纲领，确定消费类型l

对零件进展工艺分析l

确定零件的毛坯种类、外形、尺寸和精度l

拟定工艺道路：选基准、确定加工方法、加工顺序l

确定确定工序所用设备：〔1〕加工范围与工件尺寸相顺应〔2〕加工精度与工序要求相顺应〔3〕机床效率与消费类型相顺应l

确定工序的工艺配备：选择夹具、刀具、量具和辅具l

确定各工序的加工余量，计算工序尺寸及公差l

确定各工序的切削用量l

确定时间定额l

填写工艺文件8NJUST机械工程学院3.2毛坯的选择3.2.1确定毛坯种类l

常用毛坯〔1〕型材：棒料、管材、异型材、板材等〔2〕铸件：砂铸、永久型铸、离心铸造、熔模〔精细〕铸造、压铸等〔3〕锻件：自在锻、模锻、精锻〔4〕焊接件〔5〕冲压件〔6〕冷挤压件〔7〕粉末冶金件9NJUST机械工程学院l

选择毛坯应思索的要素3.2.2确定毛坯的外形毛坯外形应力求接近零件外形毛坯外形还要便于加工，保证加工质量〔1〕零件的资料及其机械性能〔2〕消费纲领的大小〔3〕工厂毛坯的消费条件和技术程度及能够性、经济性。10NJUST机械工程学院3.3零件构造工艺性3.3.1零件构造工艺性的根本概念l

零件构造工艺性：零件制造、装配、维修的难易程度，是评价零件构造优劣的重要技术经济目的。l

衡量零件构造工艺性的根据〔1〕零件构造通用化、规范化、系列化的程度；〔2〕零件加工工艺复杂程度及经济性；〔3〕资料的利用率；〔4〕加工面积的大小和实现自动化加工的能够性。l

构造工艺性是相对的，与消费规模、设备条件、技术程度等要素亲密相关11NJUST机械工程学院3.2.2切削加工对零件构造工艺性要求l

提高零件构造工艺性的原那么

〔1〕在保证零件刚度、强度等条件下减轻零件的分量和体积，以节省资料，方便储运。详细设计方法：合理运用加强筋等。〔2〕有利于保证加工的能够性和经济性，保证加工质量，提高加工效率。详细设计方法：简化构造、减小加工面积、工件便于安装定位、加工和丈量、满足工种工艺的要求等。例如：螺纹退刀槽、砂轮越程槽、刨、插退刀槽刀具外形影响：钻孔顶角、不能在斜面上钻孔，出口也不能是斜面、孔轴线必需是直线；铣刀圆弧，内凹处不能是尖角。12NJUST机械工程学院l

提高零件构造工艺性的原那么

〔3〕零件构造要素规范化、系列化，以简化工艺配备〔刀具、夹具、量具及辅具等〕。〔4〕合理规定尺寸精度、外表粗糙度要求及主要件的性能参数，以缩短加工过程。〔5〕把先进的工艺方法与工厂实践消费条件结合起来。13NJUST机械工程学院图例：便于加工14NJUST机械工程学院图：刀具构造影响15NJUST机械工程学院3.3.3装配工艺对零件构造工艺性的要求l

改善机器构造的装配工艺性的原那么〔1〕机器构造应能分解成为独立装配单元，以便于组织平行的流水装配作业，缩短装配周期。〔2〕应便于装配和调整、减轻劳动量。〔3〕零件数量、规格减小，简化装配构造。〔4〕有利于到达和提高装配质量要求。16NJUST机械工程学院3.4定位基准的选择3.4.1基准的概念及分类：基准：用来确定消费对象上几何要素间的几何关系所根据的点、线、面。基面:基准不一定详细可见〔如孔的中心线等〕，在零件上通常是经过有关详细外表表现出来的，这些外表称为基面。基准的分类：设计基准：图样上标注的起点。工艺基准：装配基准、丈量基准、定位基准工序基准：工序图中用来确定本工序加工外表外形、尺寸、位置的基准。按基准面情况分：粗基准：未加工外表作为基准精基准：到达一定精度的加工外表为基准17NJUST机械工程学院l

粗基准的选择选择原那么：1〕选重要外表为粗基准，保证各重要加工外表加工余量均匀。2〕选不加工外表为粗基准，保证加工外表与不加工外表之间的相互位置精度。3〕选余量最小的外表为粗基准，保证各外表有足够的加工余量。3.4.2定位基准的选择4〕选宽大平整的外表为粗基准，保证安装稳定可靠。5〕粗基准只能运用一次〔同一尺寸方向〕。18NJUST机械工程学院l

精基准的选择原那么保证加工精度，同时思索安装准确可靠和方便，夹具构造简单。应选尺寸精度与形位精度高，外表粗糙度较低，面积较大的面为精基准，一方面减小基准位移误差，另一方面方便于装夹。〔1〕基准重合原那么：定位基准与设计〔工序〕基准重合，以防止基准不重合误差。〔4〕互为基准原那么：为了使加工外表间有较高的位置精度，采用相应的外表为基准反复加工。〔5〕应选尺寸精度与形位精度高，外表粗糙度较低，面积较大的面为精基准，一方面减小基准位移误差，另一方面方便于装夹。〔2〕基准一致原那么：多个外表的加工采用同一个定位基准，保证各外表间的位置精度。〔3〕自为基准原那么：以加工外表本身为定位基准。普通用于精度较高而余量较小的场所及拉削加工〔维护拉刀〕等。19NJUST机械工程学院3.5工艺道路的拟定3.5.1外表加工方法选择思索的主要要素：l

应选择相应的获得经济精度的加工方法l要思索工件资料的性质l

要思索工件的构造外形和尺寸大小l

要思索消费率和经济性的要求l

要思索工厂的现有设备情况和技术条件20NJUST机械工程学院3.5.2加工顺序的安排l

切削加工工序的安排〔1〕加工阶段的划分，且应遵照先粗后精的原那么加工阶段：粗加工阶段、半精加工阶段、精加工阶段、光整加工阶段划分加工阶段的目的：保证加工质量，提高加工效率；及早发现毛坯缺陷并及时处置；便于合理选用设备；便于热处置工序的安排。〔2〕先基面后其它外表〔3〕先面后孔〔4〕先主后次21NJUST机械工程学院l

热处置工序的安排〔1〕预处置〔2〕中间热处置〔3〕最终热处置〔4〕化学处置和外表处置l

辅助工序的安排〔1〕检验和特种检验〔2〕平衡〔3〕清洗等22NJUST机械工程学院3.5.3工序的集中于分散l工序分散的特点〔1〕机床、刀具、夹具等构造简单，调整方便；〔2〕消费预备任务量小，加工过程中调整少；〔3〕可以选用最有利的切削用量；〔4〕工序数目多，工序加工内容少，设备数目多，工艺道路长，操作工人数量多，消费面积大。23NJUST机械工程学院l

工序集中的特点〔1〕有利于采用高效公用机床和工艺配备，消费效率高。〔2〕工序数目少，工艺道路短，便于消费方案和管理。〔3〕设备数量少，相应地操作工人少，消费面积小。〔4〕工件装夹次数少，节省了辅助时间，提高了加工面间的位置精度。〔5〕公用设备、工艺配备投资大，消费预备任务量大，产品调整困难。24NJUST机械工程学院l

单边余量：非对称外表如平面等的加工余量。本道工序的余量公差等于本道工序与上道工序的尺寸公差之和。TZ=Ts+Tbl

双边余量：回转体外表的加工余量。工序尺寸的公差，普通规定按“向体原那么〞单向标注，而在毛坯的尺寸公差普通采用双向标注。3.6工序设计3.6.1加工余量确实定加工余量：指加工过程中从加工外表切除的金属层厚度。毛坯总余量：毛坯尺寸与零件图设计尺寸之差。工序余量：相邻两工序的尺寸之差。25NJUST机械工程学院影响加工余量的要素l上道工序留下的外表粗糙度Ra和外表缺陷层Da，本工序必需切除。l

上道工序的尺寸公差Tal

工件各外表相互位置的空间偏向ρ0l

本道工序的安装误差b确定加工余量的方法l

计算法l

阅历估计法l

查表法26NJUST机械工程学院工序尺寸确实定基准重合时工序尺寸和公差确实定l

确定各工序的加工余量l

计算各工序的尺寸〔逆推法〕l

确定各工序的尺寸公差及外表粗糙例：某机床主轴孔要求为100+0.035〔Ra0.8〕，毛坯为铸造孔，确定表中各工序尺寸及偏向。工序名称工序余量工序所能达精度工序尺寸工序尺寸及偏差浮动镗孔0.1精镗孔0.5半精镗孔2.4粗镗孔5毛坯孔总余量827NJUST机械工程学院基准不重合时工序尺寸及其公差确实定采用尺寸链进展分析计算图表跟踪法28NJUST机械工程学院3.7工艺尺寸链3.7.1工艺尺寸链的定义和特征l

工艺尺寸链：由相互联络的尺寸按一定顺序首尾相接陈列的尺寸封锁图l

工艺尺寸链的特征：封锁性关联性尺寸链的组成及尺寸链图l

尺寸链的组成29NJUST机械工程学院l

尺寸链图作法：〔1〕找封锁环(一个尺寸链只需一个)；〔2〕从封锁环开场按零件相关外表间的联络画出各组成环，构成封锁图形。留意要求其组成环的数量最少；〔3〕从封锁环开场用箭头首尾相接各尺寸环；〔4〕标明各尺寸环的性质，与封锁环同向的为减环，与封锁环反向的为增环。30NJUST机械工程学院图示工件加工时，先加工工件长度，再加工小孔，最后加工大孔，控制大孔深度，而小孔深度是由加工工件总长和大孔深度决议的，故小孔的深度即为封锁环。丈量时，小孔的深度无法直接检测，普通先检测工件长度和大空深度，小孔深度为自然获得尺寸，故同样小孔深度为封锁环。31NJUST机械工程学院3.7.2尺寸链的根本计算式计算方法有极值法和概率法两种，要求掌握极值法计算。根本公式为：l

封锁环的根本尺寸：l

封锁环的公差：l

封锁环的极限尺寸：l

封锁环的上、下偏向：32NJUST机械工程学院l

实例33NJUST机械工程学院l

竖式计算法：增环尺寸和偏向照抄，减环尺寸变号且上下偏向对调、变号，最后求代数和得出封锁环的尺寸及偏向。根本尺寸ESEI增环

减环

封锁环

留意：当计算封锁环的公差小于各组成环公差之和时，那么不能保证设计尺寸，故需求调整各组成环的公差。500-0.17100-0.36-400-0.1934NJUST机械工程学院u

工艺尺寸链的运用基准不重合时尺寸换算，定位误差分析计算；工序尺寸及偏向的分析计算；多工序尺寸换算；装配尺寸计算。35NJUST机械工程学院例题1：图中尺寸A2不能直接丈量，应如何加工控制？根本尺寸ESEI增环A4减环:A1A3封锁环AΔA4=184ES(A4)=-0.2EI(A4)=-0.25-520.150-320.0501000-0.2536NJUST机械工程学院一批工件其部分工艺过程为：车外圆至；渗碳淬火；磨外圆至。计算为了保证渗碳层深度0.7~1mm的渗碳工序渗入深度t的尺寸范围。根本尺寸ESEI增环:A3A2减环A1封锁环A因此渗碳深度t为：0.965~1.22mm例题2：200-0.015-20.250.0300.70.30A3=0.95ES(A3)=0.27EI(A3)=0.01537NJUST机械工程学院3.8提高劳动消费率3.8.1提高劳动消费率的根本途径:l

改良产品的构造设计〔1〕尽能够减少零件的数量和分量〔2〕改善零件构造工艺性〔3〕合理标注零件加工精度和外表质量要求〔4〕尽能够采用成熟的工艺和规范零部件l

采用先进工艺和新技术l改善消费组织管理〔1〕采用先进的消费组织方式：流水线、自动线、FML、FMS等。〔2〕改良消费管理：CIMS、JT〔矫捷制造或准时制造〕、精益消费、MRPⅡ〔物质需求方案管理〕、并行工程等。38NJUST机械工程学院3.8.2提高劳动消费率的技术措施缩短根本工艺时间〔1〕提高切削用量，可降低切削时间，如：采用高速切削、强力切削等。〔2〕减少切削行程长度少，即减加工外表长度及切入、切出长度。〔3〕合并工步与合并走刀〔4〕减少毛坯的加工余量〔5〕改善切削条件缩短辅助时间〔1〕采用先进夹具〔2〕采用转位夹具或回转任务台，可减少装夹等辅助时间。〔3〕采用延续加工：采用延续回转任务台、装卸工件不停机。〔4〕采用快速换刀或自动换刀安装〔5〕采用自动检验或自动丈量安装，减少停机丈量时间。39NJUST机械工程学院同时缩短根本工艺时间和辅助时间〔1〕多件加工〔2〕多刀或多刀的复合刀具切削加工缩短预备终结时间〔1〕使夹具、刀具调整通用化〔2〕采用微调机构和对刀辅助工具〔3〕采用可换刀架或刀夹