北信科机械制造技术基础课件第8章 机械加工工艺规程的制订

第八章机械加工工艺规程的制订

目录第一节基本概念第二节定位基准的选择第三节工艺路线的拟定第四节加工余量及工序间尺寸的确定第五节工艺尺寸链的计算第六节时间定额及劳动生产率第七节典型零件工艺第一节基本概念将原材料或半成品转变为成品的全部过程。它包括产品决策、设计、毛坯制造（在锻压车间或铸造车间进行）、零件的机械加工、零件的热处理、机械装配，产品调试、检验和试车、油漆包装等一系列相互关联的劳动过程的总和。它不仅包括直接作用于生产对象上去的工作，即直接的生产过程，而且也包括工艺装备的制造过程，工件的运输和储备，加工设备的维修以及动力供应等生产准备工作和生产辅助工作。一、生产过程和机械加工工艺过程生产过程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。一、生产过程和机械加工工艺过程生产过程改变生产对象的形状、尺寸、相互位置和性质，使其成为成品或半成品的过程，在生产过程中占重要地位。工艺过程主要分为毛坯制造工艺过程机械加工工艺过程机器装配工艺过程机械加工工艺过程和机器装配工艺过程称为机械制造（工艺）过程。二、生产过程和机械加工工艺过程（1）工序

一个或一组工人在一个工作地（机械设备）对同一个或同时对几个工件所连续完成的那一部分工艺过程，称为工序。

二、生产过程和机械加工工艺过程例：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去毛刺钳工台图8–1阶梯轴讨论：

生产规模不同，工序的划分不一样。在加工表面和加工工具不变的情况下连续完成的那一部分工序。工步是工序的组成单位。工步是在加工表面、刀具及切削用量不变的情况下所进行的工作。当同时对一个零件的几个表面进行加工时，则为复合工步。

（2）工步二、生产过程和机械加工工艺过程（2）工步二、生产过程和机械加工工艺过程例：表8-1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、去毛刺铣床表8-2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去毛刺钳工台图8–1阶梯轴四个五个一个两个三个两个一个

工件经一次装夹后所完成的那一部分工序内容，称为安装。（3）安装二、生产过程和机械加工工艺过程例：表8-1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、去毛刺铣床表7-2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去毛刺钳工台图8–1阶梯轴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？

为了完成一定的工序内容，工件一次装夹后，与夹具或设备的可动部分一起，相对于刀具或设备的固定部分所占据的每一个位置称为工位。

（4）工位二、生产过程和机械加工工艺过程

在三个工位上钻、铰圆盘零件上的孔工件机床夹具回转部分夹具固定部分分度机构例：（4）工位二、生产过程和机械加工工艺过程

在一个工步中，有时因所需切除的金属层较厚而不能一次切完，需分几次切削，则每一次切削称为一次走刀。（5）走刀二、生产过程和机械加工工艺过程阶梯轴

（5）走刀二、生产过程和机械加工工艺过程三、工件的装夹方式及获得加工尺寸的方法（1）找正装夹法

找正就是用工具和仪表根据工件有关基准，找出工件在划线、加工时的正确位置的过程。找正装夹法分为直接找正法和划线找正法。直接找正法就是利用千分表、划针、直尺等工具直接找正某些表面，以保证被加工表面位置的精度。划线找正法就是在切削加工前，先在工件的待加工处划线，然后按所划线进行找正定位的方法。（一）工件的装夹方式三、工件的装夹方式及获得加工尺寸的方法（一）工件的装夹方式三、工件的装夹方式及获得加工尺寸的方法（一）工件的装夹方式(2)夹具装夹法利用夹具对工件进行定位、夹紧的方法。这种方法方便、迅速、精度高，广泛应用于成批生产和大量生产。目前对于单件、小批生产，已广泛使用组合夹具。三、工件的装夹方式及获得加工尺寸的方法（一）工件的装夹方式(2)夹具装夹法三、工件的装夹方式及获得加工尺寸的方法（一）工件的装夹方式(二)获得加工尺寸的方法

试切法调整法定尺寸刀具法自动获得法三、工件的装夹方式及获得加工尺寸的方法(二)获得加工尺寸的方法

三、工件的装夹方式及获得加工尺寸的方法(二)获得加工尺寸的方法

三、工件的装夹方式及获得加工尺寸的方法(二)获得加工尺寸的方法

三、工件的装夹方式及获得加工尺寸的方法(二)获得加工尺寸的方法

三、工件的装夹方式及获得加工尺寸的方法四、生产类型

Qn(1+a)（1+b）ab（一）生产纲领和生产批量单件生产重型机器、专用设备制造、新产品试制等按此组织生产。成批生产

机床厂就是按此方式组织生产的大量生产

如汽车厂、轴承厂四、生产类型

（二）生产类型生产类型的划分考虑生产纲领考虑产品的大小和结构的复杂性。生产类型确定后，就可以确定相应的生产组织形式。如在大量生产时采用自动生产线，在成批生产时采用流水线，单件生产时采用机群式的生产组织形式。四、生产类型

（二）生产类型五、机械加工工艺规程

机械加工工艺规程是指规定产品或零部件制造工艺过程和操作方法等的工艺文件。即按工艺过程有关内容写成的文件和表格。零件的机械加工工艺规程

①毛坯的选择②工艺路线的拟定③工序设计（一）机械加工工艺规程的作用

指导生产的主要技术文件生产准备和生产管理的基本依据新建、扩建工厂或车间的基本资料工艺技术交流的主要形式。五、机械加工工艺规程

（二）机械加工工艺规程的格式

工艺过程卡片工艺卡片工序卡片五、机械加工工艺规程

①保证产品质量；②在保证产品质量的前提下，以最经济的方法获得要求的生产率和年生产纲领；③在保证质量的前提下，还要尽可能减少投资，降低制造成本，使其便于组织生产，并减轻工人的劳动强度。因此，好的工艺规程应体现质量、生产率和经济性的统一。（二）机械加工工艺规程的制订

五、机械加工工艺规程

准备阶段、工艺过程拟定和工序设计三个阶段。研究、分析零件图及车间的具体情况，准备原始资料。确定生产类型及毛坯的种类。常用的毛坯种类和特点见表8-7。拟定零件的工艺路线。选择加工方法，选择工艺基准；确定加工顺序和工序内容，划分加工阶段，安排工序的集中和分散。一般需提出数个方案，进行分析比较后再确定。确定各个工序的机床设备及工艺装备。确定各个工序的加工余量，工序尺寸及公差。确定各工序的切削用量及工时定额。填写工艺文件。（二）机械加工工艺规程的制订

五、机械加工工艺规程

1.零件结构工艺性概念所设计的零件在满足使用要求的前提下制造的可行性和经济性。零件的各个制造过程的中的工艺性，如零件的铸造、锻造、冲压、焊接、热处理、切削加工等工艺性。（二）机械加工零件结构的工艺性分析五、机械加工工艺规程

按照加工顺序标注尺寸，避免多尺寸同时保证。从定位基准标注尺寸，避免基准不重合误差。由形状简单的轮廓要素为基准标注尺寸，避免尺寸换算。零件上的尺寸公差、形位公差和表面粗糙度的标注，应根据零件的功能经济合理地决定。合理标注尺寸、公差和表面粗糙度（二）机械加工零件结构的工艺性分析五、机械加工工艺规程

零件形状是零件的各个组成表面。形状尽量简单。规格尽量标准和统一。尽量采用普通设备和标准刀具加工。加工面与非加工面应分开。便于数控加工。（二）机械加工零件结构的工艺性分析五、机械加工工艺规程

零件形状的工艺性思考题什么是“机械加工工艺过程”？什么是“机械加工工艺规程”？工艺规程在生产中的作用？拟订机械加工工艺规程的原则和步骤有哪些？什么是工序、安装、工位、工步和走刀？8-1第二节定位基准的选择

基准是用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的那些点、线、面。

设计基准和工艺基准

一、基准一、基准一、基准一、基准一、基准一、基准一、基准二、定位基准选择定位基准选择得合理与否，对工件的加工精度、加工生产率和加工成本有重要的影响。定位基准又可进一步分为粗基准和精基准。用毛坯上未经机械加工过的表面作定位基准或基面的叫做粗基准。用经过机械加工过的表面作为定位基准或基面的叫做精基准。

（一）粗基准的选择

若工件必须首先保证某重要表面的加工余量均匀，则应选择该表面为粗基准。二、定位基准选择若工件必须首先保证某重要表面的加工余量均匀，则应选择该表面为粗基准床身加工粗基准的两种方案比较（一）粗基准的选择二、定位基准选择在没有要求保证重要表面加工余量均匀的情况下，若零件有的表面不需要加工，则应以不加工表面中与加工表面的位置精度要求较高的表面为粗基准。

以不加工表面为粗基准（一）粗基准的选择二、定位基准选择选作粗基准的表面，应尽可能平整和光洁，不能有飞边、浇口、冒口及其它缺陷，以便定位准确、装夹可靠。（一）粗基准的选择二、定位基准选择一般只使用毛坯表面作一次粗基准，以后不再重复使用。（一）粗基准的选择二、定位基准选择（一）粗基准的选择二、定位基准选择选择毛坯余量最小的表面作粗基准

（一）粗基准的选择二、定位基准选择基准重合尽量选择被加工表面的设计基准或工序基准作为定位基准，避免基准不重合而产生的定位误差。

一次安装的原则一次安装又称为基准统一原则。

互为基准的原则

自为基准原则

（二）精基准的选择二、定位基准选择（二）精基准的选择二、定位基准选择(1)基准统一原则（二）精基准的选择二、定位基准选择基准统一原则

（二）精基准的选择二、定位基准选择第三节机械加工工艺路线的拟定

工艺路线指产品或零、部件在生产过程中，由毛坯准备到成品包装入库，经过企业各部门或工序的先后顺序。在拟定工艺路线时，首先应进行零件各表面加工方法的选择，然后划分加工阶段，按照一定的规则进行工序的合并，得到一系列的工序序列，插入必要的热处理工序及辅助工序，最终形成了一系列合理的加工工序的顺序。第三节机械加工工艺路线的拟定一、加工方法的选择

选择时考虑的因素：零件各加工表面的尺寸精度、表面粗糙度、零件的材料和性质、毛坯的质量及硬度零件的生产类型、车间现有设备各种加工方法所能达到的加工经济精度和表面粗糙度等。经济加工精度：在正常加工条件下（采用符合质量标准低设备、工艺装备和标准技术等级的工人，不延长加工时间）所能保证的加工精度。外圆表面的加工方法

一、加工方法的选择

孔加工方法

一、加工方法的选择

平面加工方法

一、加工方法的选择

二、加工阶段的划分1.粗加工阶段2.半精加工阶段3.精加工阶段4.光整加工阶段二、加工阶段的划分划分加工阶段的目的

及时发现毛坯的缺陷保证加工表面的质量合理选择机床设备粗加工时可以选择功率大，精度较低的机床；精加工时则选精度较高的机床，这样既有利于发挥机床的性能，又能使生产成本降低。合理地插入必要的热处理工序在加工工艺过程的不同阶段插入必要的热处理工序，能消除应力，得到所需零件的物理力学性能。例如粗加工后进行去应力时效处理、半精加工后进行淬火等。二、加工阶段的划分三、工序集中与分散1.工序集中

如果在每道工序中所安排的加工内容多，则一个零件的加工就集中在少数几道工序里完成，这样，工艺路线短，工序少，称为工序集中。

1、工序的集中工序数目少，简化了生产组织工作，降低了生产成本。减少了设备数量，从而减少了操作工人和生产面积。减少了零件的安装次数，有利于保证加工质量、提高劳动生产率。有利于采用高生产率的设备，如加工中心等。三、工序集中与分散2、工序分散

如果在每道工序中所安排的加工内容少，把零件的加工内容分散在很多工序里完成，则工艺路线长，工序多，称为工序分散。

三、工序集中与分散机床和工艺装备简单，调整、维修方便。生产适应性好，产品变换容易。有利于选择合适的切削用量。三、工序集中与分散工序分散的特点

（一）安排加工顺序的原则

1）先基面后其它

2）先主后次

3）先粗后精

4）先面后孔四、工序的安排热处理工序的安排1）预备热处理：为了改善工件材料机械性能和切削加工性能的热处理（正火、退火、调质），应安排在粗加工以前或粗加工以后，半精加工之前进行；2）时效处理：为了消除工件内应力的热处理，安排在粗加工以后，精加工以前进行；3）最终热处理：为了提高工件表面硬度的淬硬处理，一般都安排在半精加工之后，磨削等精加工之前进行；四、工序的安排4）当工件需要渗碳淬火时，由于高温渗碳会使工件产生较大的变形，故常将渗碳工序放在次要表面加工之前进行，待次要表面加工完毕之后再进行淬火，以减少次要表面的位置误差；5）氮化、氰化等热处理工序，可根据零件的加工要求安排在粗、精磨之间或精磨之后进行；6）表面装饰性镀层、发兰、发黑处理，一般都安排在机械加工完毕之后进行。热处理工序的安排四、工序的安排关键工序前后加工阶段的前后转换车间的前后，特别是热处理工序的前后零件全部加工完毕辅助工序的安排

如：检验工序、动平衡去磁、去毛刺倒钝锐角边四、工序的安排五、机床及工艺装备的选择

机床精度应与工序的加工精度相适应。机床的规格应与工件的轮廓尺寸相适应。机床的功率和刚度应与工序的性质相适应。

机床的生产率应与零件的生产类型相适应。

（一）机床的选择应考虑在机床上装夹工件所用的夹具。一般情况下优先选用通用夹具、组合夹具只有在产品的加工精度要求很高，构形复杂时，才选用专用夹具以提高劳动生产率，保证产品质量。五、机床及工艺装备的选择

（二）夹具的选择切削工具的类型规格和材料的选择主要取决于工序所用的加工方法被加工表面的尺寸所要求的加工精度及表面粗糙度工件的材料等。为丁获得好的经济效益，应优先采用标准的切削工具。五、机床及工艺装备的选择

（三）切削工具的选择量具的选择要依据零件的生产类型、所要求检验的尺寸及精度来选择。如单件小批生产时，优先采用通用量具在大批大量生产时，则主要采用界限量规和检验夹具，以提高生产率。

五、机床及工艺装备的选择

（四）量具的选择第四节加工余量及工序间尺寸的确定教学目的与要求掌握加工余量的基本概念工序余量的确定工序尺寸的确定

一.加工余量的确定在实习过程中,如果你在车外圆时,余量如何选择？加工余量如何回答？使加工表面达到所需的精度和表面质量而应切除的金属层（一）加工余量的概念1总余量与工序余量零件上表面的毛坯尺寸与零件图的设计尺寸之差称为加工总余量相邻两工序的工序尺寸之差称为工序余量

一.加工余量的概念2.加工余量和工序尺寸的关系：

一.加工余量的概念2.加工余量和工序尺寸的关系：

一.加工余量的概念（二）、影响加工余量的因素

上道工序加工表面（或毛坯表面）的表面质量包括表面粗糙度高度和表面缺陷层深度上道工序的尺寸公差上道工序的位置误差本工序的安装误差

一.加工余量的概念

影响加工余量的因素(1)

上道工序加工表面（或毛坯表面）的表面质量

一.加工余量的概念影响加工余量的因素(2)上道工序的尺寸公差Ta

一.加工余量的概念影响加工余量的因素(3)上道工序的位置误差

a

一.加工余量的概念影响加工余量的因素(4)本工序的安装误差εb

一.加工余量的概念(三)确定加工余量的方法1）计算法2)查表法3)经验法

一.加工余量的概念二、工序尺寸和公差的确定如果没有基准转换，采用下列方法确定工序尺寸和公差：最终工序的尺寸及公差取自零件图的要求中间工序的工序尺寸则可根据零件图的尺寸，加上或减去工序的加工余量而得到。采用由后向前推的方法，由零件图的尺寸，一直推算到毛坯尺寸。二、工序尺寸和公差的确定注意区分内、外表面、单边、双边余量中间工序尺寸的公差按照加工经济精度来选取工序尺寸及公差确定好以后，在工序单上标注时，尽量按“入体原则”进行标注二、工序尺寸和公差的确定例.工序间尺寸公差的确定拟定加工路线：粗车半精车淬火粗磨精磨研磨确定各工序的加工余量：查表法：研磨：0.01mm，粗磨：0.3mm，精磨：0.1mm半精车：1.1mm，粗车：4.5mm可得：Z总=6.01mm圆整取：Z总=6mm则取粗车余量：4.49mm研磨：50精磨：50+0.01=50.01粗磨：50.01+0.1=50.11半精车：50.11+0.3=50.41粗车：50.41+1.1=51.51锻造毛坯：51.51+4.49=56计算工序间尺寸、公差二、工序尺寸和公差的确定

例某箱体上的孔，设计要求为Φ95Js6，Ra=0.8μm。加工工序为：粗镗-半精镗-精镗-浮动镗。确定各个工序的工序尺寸与公差。

工序尺寸和公差实例1Φ95Js6二、工序尺寸和公差的确定工序名称工序基本余量工序的经济精度工序尺寸工序尺寸与公差毛坯7±1.392.1-5=87.1Φ87.1±1.3粗镗5H13(ES=+0.44EI=0)94.4-2.3=92.1Φ92.1+0.440Ra=6.4μm半精镗2．3H10(ES=+0.14EI=0)94.9-0.5=94.4Φ94.4+0.140Ra=3.2μm精镗0．5H7(ES=+0.035EI=0)95-0.1=94.9Φ94.9+0.0350Ra=1.6μm浮动镗0．1Js6（±0.011）95Φ95±0.011Ra=0.8μm工序尺寸和公差实例1二、工序尺寸和公差的确定思考题工序尺寸确定的步骤?如何回答？第五节工艺尺寸链的计算教学目的与要求掌握工艺尺寸链的基本概念能够利用尺寸链的极值法解决实际问题一、尺寸链的概念

在零件的加工过程中和机械装配过程中，常常遇到彼此互相连接并构成封闭图形的一组尺寸，其中有一个尺寸的精度决定于其他所有尺寸的精度。这样的一组尺寸构成所谓的尺寸链。工艺尺寸链：装配尺寸链：一、尺寸链的概念尺寸链的分类工艺尺寸链一、尺寸链的概念尺寸链的分类工艺尺寸链一、尺寸链的概念尺寸链的分类工艺尺寸链一、尺寸链的概念尺寸链的分类

工艺尺寸链的组成：工艺尺寸链由一个封闭环和若干个组成环构成1)封闭环：在加工过程中最后形成（间接获得）的尺寸。记为：A0注意：一个尺寸链中只能有一个封闭环；封闭环的精度决定于其他环的精度；要求保证的尺寸(设计尺寸)为封闭环或不要求保证的尺寸(非设计尺寸)为封闭环的说法都是错误的；一、尺寸链的概念尺寸链的分类工艺尺寸链的组成：

组成环：在加工过程中直接获得的尺寸。记为：Ai

增环：在组成环中，当某组成环的尺寸增加，使得封闭环的尺寸增加，则该环为增环。记为：

减环：在组成环中，当某组成环的尺寸增加，使得封闭环的尺寸减少，则该环为减环。记为：判别方法：在尺寸链图上，按连续的单箭头来表示，箭头方向与封闭环相同则为减环，相反则为增环。A0A2A1一、尺寸链的概念3判断组成环的性质一、尺寸链的概念举例:L2’L2ZbZbL1L1’封闭环封闭环一、尺寸链的概念4如何建立工艺尺寸链首先按加工顺序将本工序间接获得的尺寸作为封闭环；从封闭环的一端开始，顺序画出有关的尺寸到封闭环的另一端；得到封闭的尺寸环；有关工艺尺寸公式熟练掌握。一、尺寸链的概念4如何建立工艺尺寸链一、尺寸链的概念计算类型:正计算组成环求封闭环的计算方式反计算已知封闭环求各组成环中间计算已知封闭环及部分组成环，求其余的一个或几个组成环，计算方法:极值法统计法二、工艺尺寸链计算（一）极值法m：增环数，n：尺寸链总环数封闭环的基本尺寸二、工艺尺寸链计算封闭环的偏差封闭环的上偏差封闭环的下偏差m：增环数，n：尺寸链总环数（一）极值法二、工艺尺寸链计算封闭环的公差m：增环数，n：尺寸链总环数（一）极值法二、工艺尺寸链计算2)概率法正态分布：非正态分布：ki=1.2~1.7AmaxAmin6σ二、工艺尺寸链计算

工艺尺寸链应用场合测量基准与设计基准不重合定位基准与设计基准不重合一次加工满足多个设计尺寸要求的工艺尺寸表面淬火、渗碳层及镀层、涂层厚度工艺尺寸链计算余量较核靠火花磨削工艺尺寸链的图解方法二、工艺尺寸链计算根据题意，按照零件各表面间的相互联系，绘出尺寸链确定封闭环尺寸链中间接得到的尺寸，由其它尺寸确定后自然形成的尺寸叫做封闭环。确定增、减环。

利用公式，根据已知条件求未知尺寸。分析验算若不合理，找出原因进行修正。

(三)计算工艺尺寸链问题的步骤二、工艺尺寸链计算如图所示工件的零件图和最终工序铣缺口的工序简图。工件在以前工序已加工出表面A、B、C，保证了尺寸60mm和30mm。求工序尺寸L1。例1设计基准与定位基准不重合的工序尺寸计算二、工艺尺寸链计算

例2正计算设计尺寸如图所示，加工过程如下：以A为基准铣B面，达到工序尺寸：以A为基准铣C面，达到工序尺寸：验证：能否满足设计尺寸的要求。二、工艺尺寸链计算

例2正计算二、工艺尺寸链计算例3工序基准是尚待继续加工的设计基准