机械加工工艺规程的制订 课件

第3章机械加工工艺规程的制订

3.1基本概念（※）

3.2零件的结构工艺性（※）

3.3毛坯的选择（※）

3.4定位基准的选择（※）

3.5工艺路线的拟定（※）

3.6工序设计（※）

3.7工艺尺寸链（※）

3.8机械加工的生产率和技术经济性分析3.9典型零件加工工艺过程分析实例3.1基本概念

3.1.1生产过程与工艺过程1.生产过程原材料成品（机器）生产过程包括：（1)原材料的运输、保管和准备；（2)生产的准备工作；（3)毛坯的制造；（4)零件的机械加工与热处理；（5)零件装配成机器；（6)机器的质量检查及运行试验；（7)机器的油漆、包装和入库。例、汽车产品的生产过程2.工艺过程按一定顺序逐渐改变生产对象的形状、尺寸、位置和性质，使之成为预期产品的主要过程。工艺过程包括：（1)毛坯制造工艺过程（2)机械加工工艺过程（3)热处理工艺过程（4)装配工艺过程工艺过程的组成（※）

工序——是指由一个或一组工人在同一台机床或同一个工作地，对一个或同时对几个工件所连续完成的那一部分机械加工工艺过程。单件小批生产的工艺过程工序号工序内容设备1车一端面，钻中心孔*；

调头，车另一端面，钻中心孔车床I

2车大外圆及倒角；调头，车小外圆、切槽及倒角车床II3铣键槽、去毛刺铣床大批大量生产的工艺过程工序号工序内容设备1铣两端面，钻两端中心孔*铣端面钻中心孔机床2车大外圆及倒角车床I3车小外圆、切槽及倒角车床II4铣键槽专用铣床5去毛刺钳工台

单件小批生产的工艺过程工序号工序内容设备1车一端面，钻中心孔*；

调头，车另一端面，钻中心孔车床I

2车大外圆及倒角；调头，车小外圆、切槽及倒角车床II3铣键槽、去毛刺铣床

大批大量生产的工艺过程工序号工序内容设备1铣两端面，钻两端中心孔*铣端面钻中心孔机床2车大外圆及倒角车床I3车小外圆、切槽及倒角车床II4铣键槽专用铣床5去毛刺钳工台四个五个两个两个三个两个一个工步——指在加工表面不变、切削刀具不变的情况下所连续完成的那部分工序。在一个工步内，若有几把刀具同时加工几个不同表面，称此工步为复合工步。a）立轴转塔车床的一个复合工步b）钻孔、扩孔复合工步走刀——同一加工表面加工余量较大，可以分作几次工作进给，每次工作进给所完成的工步称为一次走刀。安装——在一道工序中，工件每经一次装夹后所完成的那部分工序称为安装。单件小批生产的工艺过程工序号工序内容设备1车一端面，钻中心孔*；

调头，车另一端面，钻中心孔车床I

2车大外圆及倒角；调头，车小外圆、切槽及倒角车床II3铣键槽、去毛刺铣床大批大量生产的工艺过程工序号工序内容设备1铣两端面，钻两端中心孔*铣端面钻中心孔机床2车大外圆及倒角车床I3车小外圆、切槽及倒角车床II4铣键槽专用铣床5去毛刺钳工台两次两次一次一次一次一次一次讨论：安装次数多好还是少好？工位——工件在机床上占据每一个位置所完成的那部分工序称为工位。1.生产纲领

生产纲领是指企业在计划期内应当生产的产品产量。

零件在计划期一年中的生产纲领N可按下式计算：3.1.2生产纲领和生产类型式中Q——产品的年生产纲领，单位：台/年；

n——每台产品中所含零件的数量，单位：件/台；a%——备品率；b%——废品率。

2.生产类型（※）根据产品零件大小和生产纲领划分。◆单件生产◆成批生产◆大量生产

什么是工艺规程？

规定产品或零件制造工艺过程和操作方法的工艺文件，称工艺规程。其中规定零件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件称为机械加工工艺规程。3.1.3机械加工工艺规程工艺文件★工艺规程的作用

是组织生产的主要技术文件

工艺规程是生产准备工作的依据

是新建和扩建加工车间时的主要技术文件★制订工艺规程的原始资料

零件的零件图和产品的装配图

产品的年生产纲领

毛坯的生产情况

工厂现有生产条件

先进工艺及生产技术的发展情况确定生产类型零件工艺分析★

制订

机械

加工

工艺

规程

的

步骤确定毛坯种类拟定工艺路线各工序设计填写工艺文件小结工艺过程的组成生产纲领和生产类型工艺文件制订机械加工工艺规程的步骤3.2零件的结构工艺性零件结构工艺性：零件制造、装配、维修的难易程度，是评价零件结构优劣的重要技术经济指标。核心思想：降低成本，便于制造、装卸，高效低耗用途：评价零件的优劣性设计时：指导设计人员正确设计制造时：工艺人员评估零件制造的难易程度设计零件结构一般应考虑的内容

（※）一、合理确定零件的技术要求二、遵循零件结构设计的标准化三、合理标注尺寸四、零件结构要便于加工

1.加工时便于安装：

准确定位、可靠装夹

2.尽量减少加工面积

3.尽量减少装夹次数

4.孔的轴线应与进出口端面垂直5.减少机床调整次数

6.减少刀具种类

7.便于进退刀具

8.尽量采用标准化参数、结构、零部件

9.避免不必要的加工困难

10.工件应有足够的刚度

11.便于测量

12.避免热处理时应力集中

举例：装配工艺对零件结构工艺性的要求

便于装配便于分成独立部件分别装配避免箱体内装配便于拆卸应该有正确的装配基准面应该安排合适的装配调整环1.便于装配：倒角

2.便于装配：逸气口

3.便于装配：配合面的大小

4.便于装配：过定位

5.便于装配：内部操作

6.便于装配：起出螺钉

7.便于装配：使用扳手

8.避免箱体内部装配操作

9.便于拆卸：轴承内环

常用毛坯种类（1）型材：圆棒料、板材、异型材等（2）铸件（3）锻件（4）焊接件（5）冲压件（6）冷挤压件（7）粉末冶金件3.3毛坯的选择

（※）毛坯选择的原则零件的材料及其机械性能生产纲领的大小工厂毛坯的生产条件和技术水平及可能性、经济性毛坯形状应力求接近零件形状毛坯形状还要便于加工，保证加工质量轴杆类零件的毛坯选择常用毛坯：型材和锻件

型材：光滑的或有阶梯但直径相差不大的一般轴。锻件：对于直径相差较大的阶梯轴或要承受冲击载荷和交变应力的重要轴。

如35钢、40钢、45钢、65Mn、20Cr、40Cr、40CrNi、20CrMnTi、40MnB等基准：用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的点、线、面。基面:基准在零件上通常是通过有关具体表面表现出来，这些表面称为基面。基准的分类：

设计基准：图样上标注的起点。工艺基准：装配基准测量基准定位基准工序基准3.4定位基准的选择

（※）3.4.1基准的概念及分类工序图中用来确定本工序加工表面形状、尺寸、位置的基准定位基准粗基准精基准用未加工表面作的定位基准用已经加工过的表面作的定位基准3.4.2定位基准的选择粗基准的选择原则：1）选重要表面位为粗基准，保证各重要加工表面都有足够的加工余量。

2）选不加工表面为粗基准，保证加工表面与不加工表面之间的相互位置精度。

3）选余量最小的表面为粗基准，保证各表面有足够的加工余量。

4）选宽大平整的表面为粗基准，保证安装稳定可靠。

5）粗基准只能使用一次（同一尺寸方向）。精基准的选择原则：（1）基准重合原则（2）基准统一原则（3）自为基准原则（4）互为基准原则（5）应选尺寸精度与形位精度高，表面粗糙度较低，面积较大的面为精基准。主轴箱零件精基准选择

导轨磨削基准选择轴径轴径锥孔小结零件结构工艺性分析毛坯的选择基准的分类定位基准的选择

3.5工艺路线的拟定（※）

3.5.1表面加工方法的选择考虑的主要因素：

应选择相应的获得经济精度的加工方法

要考虑工件材料的性质

要考虑工件的结构形状和尺寸大小

要考虑生产率和经济性的要求

要考虑工厂的现有设备情况和技术条件

典型表面加工路线研磨IT5Ra0.008~0.32超精加工IT5Ra0.01~0.32砂带磨IT5Ra0.01～0.16精密磨削IT5Ra0.008~0.08抛光Ra0.008~1.25金刚石车IT5～6Ra0.02~1.25滚压IT6～7Ra0.16~1.25精磨IT6～7Ra0.16~1.25精车IT7～8Ra1.25～5粗磨IT8～9Ra1.25～10半精车IT10～11Ra2.5～12.5粗车IT12～13Ra10～80

外圆表面的典型加工工艺路线

孔的典型加工工艺路线

珩磨IT5～6Ra0.04~1.25研磨IT5～6Ra0.008~0.63粗镗IT12～13Ra5～20钻IT10～13Ra5～80半精镗IT10～11Ra2.5～10粗拉IT9～10Ra1.25～5扩IT9～13Ra1.25~40精镗IT7～9Ra0.63～5粗磨IT9～11Ra1.25～10精拉IT7～9Ra0.16~0.63推IT6～8Ra0.08~1.25饺IT6～9Ra0.32~10金刚镗IT5～7Ra0.16~1.25精磨IT7～8Ra0.08~0.63滚压IT6～8Ra0.01~1.25手饺IT5Ra0.08~1.25

平面典型加工工艺路线

抛光Ra0.008¬1.25研磨IT5～6Ra0.008¬0.63精密磨IT5～6Ra0.04¬0.32半精铣IT8～11Ra2.5¬10精铣IT6～8Ra0.63～5高速精铣IT6～7Ra0.16¬1.25导轨磨IT6Ra0.16¬1.25精磨IT6～8Ra0.16¬1.25宽刀精刨IT6Ra0.16¬1.25粗磨IT8～10Ra1.25¬10精刨IT6～8Ra0.63～5半精刨IT8～11Ra2.5～10半精车IT8～11Ra2.5～10粗铣IT11～13Ra5～20粗刨IT11～13Ra5～20砂带磨IT5～6Ra0.01¬0.32金刚石车IT6Ra0.02¬1.25刮研Ra0.04¬1.25精车IT6～8Ra1.25～5粗车IT12～13Ra10～80精拉IT6～9Ra0.32～2.5粗拉IT10～11Ra5～20l

切削加工工序的安排（※）（1）加工阶段的划分，且应遵循先粗后精的原则加工阶段：粗加工阶段、半精加工阶段、精加工阶段、光整加工阶段3.5.2加工顺序的安排（2）先基面后其它表面（3）先面后孔（4）先主后次l

热处理工序的安排（1）预处理（2）中间热处理（3）最终热处理（4）化学处理和表面处理

l

辅助工序的安排（1）检验和特种检验（2）平衡（3）清洗等3.5.3工序的集中与分散工序集中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优点：

1）有利于保证工件各加工面之间的位置精度；

2）有利于采用高效机床，可节省工件装夹时间，减少工件搬运次数；

3）可减小生产面积，并有利于管理。

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序分散优点：每个工序使用的设备和工艺装备相对简单，调整、对刀比较容易，对操作工人技术水平要求不高工序分散

加工余量——加工过程中从加工表面切去材料层厚度

工序余量——某一表面在某一工序中所切去的材料层厚度

3.6.1加工余量的确定3.6工序设计（※）总加工余量——零件从毛坯变为成品切除材料层总厚度◎对于非对称表面a）b）c）d）Zbab

工序加工余量ZbbabaZb2Zb2Zb2Zb2ab◎对于回转体表面式中Zb——本工序余量；

a——前工序尺寸；

b——本工序尺寸。

最大余量最小余量（单边）（双边）（单边）（双边）

余量公差（等于本道工序与上道工序的尺寸公差之和

）

工序尺寸的公差，一般规定按“向体原则”单向标注，而在毛坯的尺寸公差一般采用双向标注。工序尺寸及偏差对于轴类零件的外尺寸：工序尺寸偏差取单向负偏差（h），工序的基本尺寸等于最大极限尺寸，如，对于孔类等零件的内尺寸：工序尺寸偏差取单向正偏差（H），工序的基本尺寸等于最小极限尺寸，如，对于毛坯的制造偏差：取正负偏差。加工余量确定方法（※）

计算法

经验法

查表法基准重合时工序尺寸和公差的确定确定各工序的加工余量计算各工序的尺寸确定各工序的尺寸公差及表面粗糙度3.6.2工序尺寸的确定例：如图所示小轴零件，毛坯为普通精度的热轧圆钢，装夹在车床前、后顶尖间加工，主要工序；下料–––车端面–––钻中心孔–––粗车外圆–––精车外圆–––磨削外圆。工序尺寸及公差的计算（单位：mm）工序名称工序余量工序经济加工精度工序基本尺寸工序尺寸及偏差磨削IT70.02125.00Φ25.00-0.021精车粗车毛坯工序尺寸及公差的计算（单位：mm）工序名称工序余量工序经济加工精度工序基本尺寸工序尺寸及偏差磨削IT70.02125.00Φ25.00-0.021精车粗车毛坯3.0IT141.0Φ28±0.5工序尺寸及公差的计算（单位：mm）工序名称工序余量工序经济加工精度工序基本尺寸工序尺寸及偏差磨削0.3IT70.02125.00Φ25.00-0.021精车0.8粗车1.9毛坯3.0IT141.0Φ28±0.5工序尺寸及公差的计算（单位：mm）工序名称工序余量工序经济加工精度工序基本尺寸工序尺寸及偏差磨削0.3IT70.02125.00Φ25.00-0.021精车0.8IT100.084粗车1.9IT120.210毛坯3.0IT141.0Φ28±0.5工序尺寸及公差的计算（单位：mm）工序名称工序余量工序经济加工精度工序基本尺寸工序尺寸及偏差磨削0.3IT70.02125.00Φ25.00-0.021精车0.8IT100.08425+0.3=25.3粗车1.9IT120.21025.3+0.8=26.1毛坯3.0IT141.026.1+1.9=28.0Φ28±0.5工序尺寸及公差的计算（单位：mm）工序名称工序余量工序经济加工精度工序基本尺寸工序尺寸及偏差磨削0.3IT70.02125.00Φ25.00-0.021精车0.8IT100.08425+0.3=25.3Φ25.30-0.084粗车1.9IT120.21025.3+0.8=26.1Φ26.10-0.210毛坯3.0IT141.026.1+1.9=28.0Φ28±0.5练习：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差。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8

a1a2a0A1A2A0b)c)A1A2A0a)ABC0.05A0.1C工件A、C面已加工好，现以A面定位用调整法加工B面，要求保证B、C面距离A0【例】尺寸链定义

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图形，称为尺寸链★

装配尺寸链★

工艺尺寸链3.7工艺尺寸链（※）尺寸链特征

封闭性关联性

工艺尺寸链的组成

封闭环环——指组成尺寸链的每一个尺寸

增环组成环

减环l

尺寸链图作法：（1）找封闭环(一个尺寸链只有一个)；（2）从封闭环开始按零件相关表面间的联系画出各组成环，形成封闭图形。注意要求其组成环的数量最少；（3）从封闭环开始用箭头首尾相接各组成环；（4）标明各组成环的性质，与封闭环同向的为减环，与封闭环反向的为增环。加工时小孔的深度为封闭环。测量时小孔深度为封闭环。【例】

基本尺寸计算公式

极值算法公式

偏差计算公式

公差计算公式

工艺尺寸链的计算

图示工件

，以底面A定位，加工台阶面B，保证尺寸，试确定工序尺寸A2。【例1】图

工艺尺寸链示例b)c)a)A1A2A0a1a2a0A1A2A0ABC0.05A0.1C基准不重合时的工序尺寸计算

测量尺寸链示例A2

当实测尺寸与计算尺寸的差值小于尺寸链其它组成环公差之和时，可能为假废品。采用专用检具可减小假废品出现的可能性图所示零件，尺寸A0不好测量，改测尺寸A2

，试确定A2的大小和公差由新建立的尺寸链可解出：计算尺寸链可得到：【解】【例2】★

假废品问题：D1

D2xHR1R2xH1)拉内孔至；2)插键槽，保证尺寸x；试确定尺寸x的大小及公差。3)热处理4)磨内孔至，同时保证尺寸。

a）b）图

键槽加工尺寸链如图所示键槽孔加工过程如下：【例3】

D1xD2H1讨论：在前例中，认为拉孔与磨孔同轴，实际上存在偏心。若两孔同轴度允差为φ0.05，即两孔轴心偏心为e=±0.025。将偏心e

作为组成环加入尺寸链（图b）

a）b）图

键槽加工尺寸链H20.0250.025R1xHR2e重新进行计算，可得到：

如图所示偏心零件，表面A要求渗碳处理，渗碳层深度规定为0.5～0.8mm。与此有关的加工过程如下：

表面淬火、渗碳、镀层的工序尺寸计算

【例4】R2R1H1H0b)图

渗碳层深度尺寸换算a)A1）精车A面，保证直径；3）精磨A面保证直径尺寸，同时保证规定的渗碳层深度。D2H0H12）渗碳处理，控制渗碳层深度H1；

试确定H1的数值。D1图中尺寸A2不能直接测量，应如何加工控制？【练习1】

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。【练习2】小结切削加工顺序的安排基准重合时工序尺寸的确定基准不重合时工序尺寸的确定工艺尺寸链的计算基本时间时间定额与提高生产效率的途径

时间定额:

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

组成辅助时间布置工作地时间休息和生理需要时间准备终结时间3.8机械加工的生产率和

技术经济性分析

提高生产效率的工艺途径

缩短基本时间

缩短辅助时间缩短布置工作地时间

缩短准备终结时间成本生产成本——生产一件产品或一个零件所需费用总和工艺成本——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：可变费用不变费用工艺过程的技术经济分析◆

零件全年工艺成本（式中N

为零件年产量）CY=CVN+CN◆

零件单件工艺成本：CP=CV+CN/N

工艺方案比较

比较工艺成本：需评价工艺方案均采用现有设备，或其基本投资相近，直接比较其工艺成本。各方案的临界年产量NC计算如下：图

全年工艺成本比较与临界年产量0方案1CN1CN2NCNCY方案23.9典型零件加工工艺过程分析实例目标：完成某零件的机械加工工艺规程的制订任务：提交零件图、机械加工工艺过程卡片、机械加工工序卡片、设计说明书组织形式：分组进行，每4人一组题目：杠杆、变速箱体、手柄、连杆、拨叉、轴承座、方刀架、阀腔、推动架、填料箱盖、手柄座等

床身粗基准选择比较工序1工序1工序2工序2

a）b）c）粗基准选择比较图示工件

，以底面A定位，加工台阶面B，保证尺寸，试确定工序尺寸A2及平行度公差Ta2。【例1】尺寸链b）中，A0为封闭环，A1和A2是组成环；角度尺寸链（图5-26c）中，a0为封闭环，a1

和a2是组成环。【解】图

工艺尺寸链示例b)c)a)A1A2A0a1a2a0A1A2A0ABC0.05A0.1C求解图5-206和图5-26c的尺寸链，可得到：工序尺寸：平行度公差：工艺基准与设计基准不重合时的工艺尺寸计算

图5-30测量尺寸链示例A2

若实测A2=40.30，按上述要求判为废品，但此时如A1=50