《机械制造工艺》课件-第五章 机械加工工艺规程制定基础

DINGWEIWUCHA1.工艺基准和设计基准不重合时工艺尺寸的计算

设计基准工艺基准工艺基准和设计基准是零件图上用来确定其他点、线、面位置的基准。是在加工过程中使用的基准。测量基准和设计基准不重合的计算箱体孔心距测量尺寸链图示箱体Ⅲ、Ⅳ孔中心距尺寸要求为(127±0.07)mm，因不好直接测量，改测内侧孔边距L2，试确定测量尺寸L2。测量基准和设计基准不重合的计算箱体孔心距测量尺寸链图示箱体Ⅲ、Ⅳ孔中心距尺寸要求为(127±0.07)mm，因不好直接测量，改测内侧孔边距L2，试确定测量尺寸L2。建立尺寸链（图b），其中孔心距L0为封闭环，Ⅲ、Ⅳ孔的半径L1、L3和孔边距L2是组成环（均为增环）。

测量基准和设计基准不重合的计算箱体孔心距测量尺寸链图示箱体Ⅲ、Ⅳ孔中心距尺寸要求为(127±0.07)mm，因不好直接测量，改测内侧孔边距L2，试确定测量尺寸L2。假废品问题：若L2=54.56，判为不合格品；但此时如L1=39.991，L3=32.5，则有：L0=127.051，仍属合格，出现“假废品”。解决办法：当测量尺寸超差量≤其他组成环公差之和时，可能出现假废品，应进行复检，以确定真假废品。生产中为了避免假废品的产生，在发现实测尺寸超差时，应实测其他组成环的实际尺寸，然后在尺寸链中重新计算封闭环的实际尺寸。若重新计算结果超出了封闭环设计要求的范围，便可确认为废品，否则仍为合格品。测量基准和设计基准不重合的计算定位基准和设计基准不重合的计算生产中，按大批量生产，采用调整法加工A、B、C面。其工艺安排是前面工序已将A、B面加工好（互为基准加工），本工序以A面为定位基准加工C面。因为C面的设计基准是B面，定位基准与设计基准不重合，所以需进行尺寸换算。定位基准和设计基准不重合的计算L0是封闭环，L1为增环，L3为减环。在设计尺寸中，L1未注公差（公差等级低于IT13，允许不标注公差），L2需经计算才能得到。为了保证L0的设计要求，首先必须将L0的公差分配给L1和L2。这里按等公差法进行分配。定位基准和设计基准不重合的计算

定位基准和设计基准不重合的计算

定位基准和设计基准不重合的计算L1和L2本没有公差要求，但由于定位基准和设计基准不重合，就有了公差的限制，增加了加工的难度。封闭环公差越小，加工的难度就越大。

DINGWEIWUCHA2.零件加工过程中的中间工序尺寸的计算

一次加工满足多个设计尺寸要求的工艺尺寸计算

一次加工满足多个设计尺寸要求的工艺尺寸计算插键槽工序可采用已镗孔的下切线为基准，用试切法保证插键槽深度。磨孔工序应保证磨削余量均匀（可按已镗孔找正夹紧），其定位基准可以认为是孔的中心线。一次加工满足多个设计尺寸要求的工艺尺寸计算

一次加工满足多个设计尺寸要求的工艺尺寸计算一次加工满足多个设计尺寸要求的工艺尺寸计算键槽深度的设计尺寸L0为封闭环，L2和L3为增环，L1为减环。画尺寸链图时，先从孔的中心线（定位基准）出发，画镗孔半径L1，再以镗孔下母线为基准画插键槽深度L2，以孔中心线为基准画磨孔半径L3，最后用键槽深度的设计尺寸L0使尺寸链封闭。一次加工满足多个设计尺寸要求的工艺尺寸计算

一次加工满足多个设计尺寸要求的工艺尺寸计算

孔插键槽含同轴度公差工艺尺寸链一次加工满足多个设计尺寸要求的工艺尺寸计算键槽深度的公差范围是0-0.30mm，但是，插键槽工序却只允许按0.023-0.285mm（不含同轴度公差），或0.048-0.260mm（含同轴度公差）的公差范围来加工。其原因是工艺基准与设计基准不重合。孔插键槽含同轴度公差工艺尺寸链一次加工满足多个设计尺寸要求的工艺尺寸计算01封闭环一定是工艺过程中间接保证的尺寸。02封闭环的公差值最大，它等于各组成环公差之和。表面淬火、渗碳层深度及镀层、涂层厚度工艺尺寸链的计算对那些要求淬火或渗碳处理，加工精度要求又比较高的表面，常在淬火或渗碳处理之后安排磨削加工。为了保证磨后有一定厚度的淬火层或渗碳层，需要进行有关的工艺尺寸计算。表面淬火、渗碳层深度及镀层、涂层厚度工艺尺寸链的计算如图所示的偏心轴零件，表面P的表层要求渗碳处理，渗碳层深度规定为0.5-0.8mm。精车P面，保证尺寸Φ38.4mm（上偏差0，下偏差-0.1）。渗碳处理，控制渗碳层深度。精磨P面，保证尺寸Φ38mm（上偏差0，下偏差-0.016），同时间接保证渗碳层深度0.5-0.8mm。表面淬火、渗碳层深度及镀层、涂层厚度工艺尺寸链的计算因为磨后渗碳层深度为间接保证的尺寸，所以是尺寸链的封闭环，用L0表示。L2、L3为增环，L1为减环。各环尺寸：

表面淬火、渗碳层深度及镀层、涂层厚度工艺尺寸链的计算有的零件表层要求涂（或镀）一层耐磨或装饰材料，涂（或镀）后不再加工，但有一定精度要求。

表面淬火、渗碳层深度及镀层、涂层厚度工艺尺寸链的计算L0（轴套半径）是封闭环，L1和L2都是增环，各环的尺寸是：

工艺尺寸链在余量校核中的应用在工艺过程中，加工余量过大会影响生产率，浪费材料，并且对精加工工序还会影响加工质量。加工余量不能过小，过小则有可能造成零件表面局部加工不到，产生废品。校核加工余量，对加工余量进行必要的调整是制定工艺规程不可缺少的工艺工作。在如图所示的零件中，其轴向尺寸（30±0.02）mm的工艺安排为：精车A面，自B处切断，保证两端面距离尺寸L1=（31±0.1)mm。以A面定位，精车B面，保证两端面距离尺寸L2=（30.4±0.05)mm，精车余量为Z2。工艺尺寸链在余量校核中的应用在如图所示的零件中，其轴向尺寸（30±0.02）mm的工艺安排为：以B面定位磨A面，保证两端面距离尺寸L=（30.15±0.02)mm，磨削余量为Z3。以A面定位磨B面，保证最终轴向尺寸L4=（30±0.02)mm，磨削余量为Z4。工艺尺寸链在余量校核中的应用工艺尺寸链在余量校核中的应用

工艺尺寸链在余量校核中的应用余量调整的主要依据加工经济精度工人的操作水平现场测量条件工艺尺寸链在余量校核中的应用

DINGWEIWUCHA3.工艺方案的比较与技术经济性指标

分析工艺方案的技术经济问题的方法01对同一加工对象的几种工艺方案进行比较。02计算一些技术经济指标，再加以分析。工艺方案的比较工艺方案的比较零件（或工序）的全年工艺成本Sn为

一种是与年产量N同步增长的费用，称为全年可变费用VN，如材料费、通用机床折旧费等；另一种是不随年产量变化的全年不变费用Cn，如专用机床折旧费等。工艺方案的比较零件（或工序）的全年工艺成本Sn为

式中：V—每件零件的可变费用（元/件）； N一零件的年产量（年生产纲领）（件）； Cn—全年的不变费用（元）。工艺方案的比较单个零件（或单个工序）的工艺成本Sd如下：a）全年工艺成本，b）单件工艺成本I—通用机床，Ⅱ—数控机床，Ⅲ—专用机床工艺方案的比较当需评比的工艺方案均采用现有设备，或其基本投资相近时，工艺成本即可作为衡量各种工艺方案经济性的依据。各方案的取舍与加工零件的年生产纲领有密切关系

：当N<Nij时，宜采用通用机床当N＞Nj2，宜采用专用机床数控基础介于两者之间工艺成本与年产量的关系a）全年工艺成本，b）单件工艺成本I—通用机床，Ⅱ—数控机床，Ⅲ—专用机床工艺方案的比较当工件的复杂程度增加时，如具有复杂型面的零件，则不论年产量为多少，采用数控机床加工在经济上都是合理的。工件复杂程度与机床选择I—通用机床，Ⅱ—数控机床，Ⅲ—专用机床工艺方案的比较当需评比的工艺案基本投资差额较大时，单纯比较其工艺成本是难以全面评定其经济性的，必须同时考或不同方案的基本投资差额的回收期。回收期是指第二方案多花费的投资，需要多长时间才能申于工艺成本的降低而收回来。

工艺方案的比较回收期应小于所采用设备或工艺装备的使用年限。回收期应小于该产品由于结构性能或市场需求等因素所决定的生产年限。回收期应小于国家所规定的标准回收期，如采用新夹具的标准回收期常定为2～3年，采用新机床的标准回收期常定为4-6年。投资回收期必须满足以下要求：技术经济指标当新建或扩建车间时，在确定了主要零件的工艺规程、工时定额、设备需要量和厂房面积等以后，通常要计算车间的技术经济指标。在车间设计方案完成后，总是要将上述指标与国内外同类产品的加工车间的同类指标进行比较，以衡量其设计水平。技术经济指标劳动量（工时及台时）工艺装备系数（专用/夹、量具与极床数量之比）设备构成比（专用机床、通用机床及数控机床的构成比)工艺过程的分散与集中程度（用一个零件的平均工序数目来表示）

DINGWEIWUCHA4.时间定额和提高生产率的工艺途径

时间定额01时间定额的概念时间定额是指在一定生产条件下，生产一件产品或完成一道工序所需消耗的时间。时间定额是工艺规程的重要组成部分。时间定额定得过紧时间定额定得过松时间定额容易诱发忽视产品质量的倾向，或者会影响工人的工作积极性和创造性。起不到指导生产和促进生产发展的积极作用。时间定额02时间定额的组成直接改变生产对象的尺寸、形状、相对位置，以及表面状态或材料性质等的工艺过程所消耗的时间，称为基本时间。使其成为合格产品或达到工序要求所需时间(包括切入、切出时间)。①基本时间t基时间定额时间定额02时间定额的组成为实现工艺过程而必须进行的各种辅助动作所消耗的时间，称为辅助时间。如装卸工件、启停机床、改变切削用量及进退刀等。②辅助时间t辅时间定额01在大批量生产中，可先将各辅助动作分解，然后查表确定各分解动作所消耗的时间，并进行累加。02在中小批生产中，可按基本时间的百分比进行估算，并在实际中修改百分比、使之趋于合理。基本时间和辅助时间的总和称为操作时间。时间定额02时间定额的组成为使加工正常进行，工人照管工作地（如更换刀具、润滑机床、清理切屑、收拾工具等）所消耗的时间，称为布置工作地时间，又称为工作地点服务时间。该时间一般按操作时间的2%-7%来计算。③布置工作地时间t布置时间定额02时间定额的组成工人在工作班内，为恢复体力和满足生理需要所消耗的时间，称为休息和生理需要时间。常按操作时间的2％计算。④休息和生理需要时间t休时间定额02时间定额的组成工人为了生产一批产品和零、部件，进行准备和结束工作所消耗的时间，称为准备与终结时间。如熟悉工艺文件、领取毛坯、安装夹具、调整机床、发送成品等。⑤准备与终结时间t准终时间定额03单件时间和单件工时定额计算公式件时间的计算公式为①单件时间

时间定额03单件时间和单件工时定额计算公式单件工时定额的计算公式为②单件工时定额

在大量生产中，单件工时定额可忽略t准终/n，即

提高生产率的工艺途径01缩短基本时间提高切削用量（切削速度、进给量、切削深度等）提高切剖用量的主要途径是进行新型刀具材料的研究与开发。在18世纪末到19世纪初的碳素工具钢时代，切削速度仅为6-12m/min。20世纪初出现了高速钢刀具，使得切削速度提高了2-4倍。第二次世界大战以后，硬质各金刀具的切削速度又在高速钢刀具的基础上提高了2-5倍。提高生产率的工艺途径①多刀单件加工多刀车削加工在专用多轴组合钻床上钻孔提高生产率的工艺途径①多刀单件加工组合铣刀铣平面曲轴多砂轮磨削齿轮串联加工1－定位支座，2－心轴，3－滚珠，4－工件，5－压板，6－拉杆，7－调节螺钉提高生产率的工艺途径②单刀多件或多刀多件加于同加工单个齿轮相比，其切人和切出时间减少一半。在车床、铣床、刨床以及平面磨床等其他机床上采用多件串联加工能明显减少切人和切出时间，提高生产效率。提高生产率的工艺途径并联加工是将几个相同的零件平行排列、装夹，一次进给同时对一个表面或几个表面进行加工。并联加工提高生产率的工艺途径有串联亦有并联的加工称为串并联加工。提高生产率的工艺途径02减少辅助时间和使辅助时间与基本时间重叠在单件时间中，辅助时间所占比例一般都比较大、特别是在大幅度提高切削用量之后，基本时间显著减少，辅助时间所占的比例更大。可以采取措施直接减少辅助时间、或使辅助时间与基本时间重叠来提高生产率。提高生产率的工艺途径02减少辅助时间和使辅助时间与基本时间重叠减少辅助时间采用先进夹县和自动上、下料装置，减少装、卸工件的时间。提高机床自动化水平，缩短辅助时间。提