《机械制造基础》课件-项目3：机械制造工艺规程设计（下）

工艺路线的拟定《机械制造基础》制订工艺规程的步骤⑴分析零件图和产品装配图；⑵选择毛坯；⑶选择定位基准；⑷拟定工艺路线；⑸确定加工余量和工序尺寸；⑹确定切削用量和工时定额；⑺确定各工序的设备、刀夹量具和辅助工具；⑻确定各工序的技术要求及检验方法；⑼填写工艺文件。拟定工艺路线的基本过程图3.6.1工艺路线的选择12表面加工方法的选择加工顺序的安排3工序集中与分散一、表面加工方法的选择选择表面的加工方法，就是确定零件上各个需要加工表面的加工方案。应考虑以下因素：一、表面加工方法的选择1、加工表面的技术要求和生产率及经济性表面精度表面粗糙度生产率经济性选择表面的加工方法，就是确定零件上各个需要加工表面的加工方案。应考虑以下因素：一、表面加工方法的选择2、工件材料的性质例如淬硬钢的精加工——磨削非铁金属精加工——精细车，或精细镗选择表面的加工方法，就是确定零件上各个需要加工表面的加工方案。应考虑以下因素：一、表面加工方法的选择3、工件的结构和尺寸例如IT7级精度的工件——拉削、铰削、镗削、磨削等箱体上的孔——铰孔（小孔）、镗孔（大孔）选择表面的加工方法，就是确定零件上各个需要加工表面的加工方案。应考虑以下因素：一、表面加工方法的选择4、生产类型例如大批大量生产平面和孔——拉削单件小批生产平面和孔——刨削、铣削平面、钻、扩、铰孔选择表面的加工方法，就是确定零件上各个需要加工表面的加工方案。应考虑以下因素：一、表面加工方法的选择5、具体生产条件充分利用先有设备和工艺手段重视新工艺、新技术，提高工艺水平。选择表面的加工方法，就是确定零件上各个需要加工表面的加工方案。应考虑以下因素：一、表面加工方法的选择6、特殊要求例如表面纹路要求等一、表面加工方法的选择表3.6.1外圆表面加工方案一、表面加工方法的选择表3.6.2孔加工方案一、表面加工方法的选择表3.6.3平面加工方案一、表面加工方法的选择任何一种加工方法可以获得的精度和表面粗糙度值均有一个较大的范围。只有一定的精度范围内才是经济的。一、表面加工方法的选择表3.6.4外圆柱表面的加工精度一、表面加工方法的选择【例】表格应用举例：要求孔加工精度为IT7级，粗糙度Ra=1.6～3.2μm，确定孔的加工方案。

查表3.6.2，可有下面四种加工方案：①钻——扩——粗铰——精铰；②粗镗——半精镗——精镗；③粗镗——半精镗——粗磨——精磨；④钻(扩)——拉。方案①用得最多，在大批、大量生产中常用在自动机床或组合机床上，在成批生产中常用在立钻、摇臂钻、六角车床等连续进行各个工步加工的机床上。该方案一般用于加工小于80mm的孔径，工件材料为未淬火钢或铸铁，不适于加工大孔径，否则刀具过于笨重。方案②用于加工毛坯本身有铸出或锻出的孔，但其直径不宜太小，否则因镗杆太细容易发生变形而影响加工精度，箱体零件的孔加工常用这种方案。方案③适用于淬火的工件。方案④适用于成批或大量生产的中小型零件，其材料为未淬火钢、铸铁及有色金属。二、加工顺序的安排二、加工顺序的安排1、切削工序的安排原则（1）先精后精粗加工阶段——切除各表面上大部分余量半精加工阶段——完成次要表面的加工，为精加工作准备精加工阶段——保证各主要表面达到图样要求光整加工阶段——处理表面粗糙度要求很细和尺寸精度要求很高的表面二、加工顺序的安排1、切削工序的安排原则（2）先主后次零件的加工应先安排加工主要表面，后加工次要表面。

因为主要表面往往要求精度较高，加工面积较大，容易出废品。二、加工顺序的安排1、切削工序的安排原则（3）先面后孔零件上的平面必须先进行加工，然后再加工孔。

保证孔和平面的位置精度。二、加工顺序的安排1、切削工序的安排原则（4）基面先行用作精基准的表面要首先加工出来。

然后再以精基面定位加工其他表面。二、加工顺序的安排2、热处理工序的安排（1）预备热处理1）正火、退火——消除内应力和改善材料的加工性能。

2）时效——对于大而复杂的铸件，为了尽量减少由于内应力引起的变形。粗加工前后、半精加工后，去应力，可多次进行。

3）调质——中碳钢和合金钢，改善材料的机械性能。二、加工顺序的安排2、热处理工序的安排（2）最终热处理

常用的有：淬火、渗碳淬火、渗氮等。硬度和耐磨性；磨削之前二、加工顺序的安排3、辅助工序的安排

检验工序是主要的辅助工序，其它还有：表面强化和去毛刺、倒棱、清洗、防锈等。三、工序的集中与分散三、工序的集中与分散1、工序集中指每道工序加工内容很多，工艺路线短。

⑴可以采用高效机床和工艺装备，生产率高。⑵减少了设备数量以及操作工人和占地面积、节省人力、物力。⑶减少了工件安装次数，利于保证表面间的位置精度。⑷采用的工装设备结构复杂，调整维修较困难，生产准备工作量大。三、工序的集中与分散2、工序分散指每道工序的加工内容很少，甚至一道工序只含一个工步，工艺路线很长。⑴设备和工艺装备比较简单，便于调整，容易适应产品的变换。⑵对工人的技术要求较低。⑶可以采用最合理的切削用量，减少机动时间。⑷所需设备和工艺装备的数目多，操作工人多，占地面积大。小结1、能够针对不同的零件，选择经济合理的加工方法；2、能够按照切削工序安排原则，确定加工顺序，并安排热处理及辅助工序；3、能够根据生产规模、零件结构等确定工序集中或分散。《机械制造基础》加工余量的确定《机械制造基础》制订工艺规程的步骤⑴分析零件图和产品装配图；⑵选择毛坯；⑶选择定位基准；⑷拟定工艺路线；⑸确定加工余量和工序尺寸；⑹确定切削用量和工时定额；⑺确定各工序的设备、刀夹量具和辅助工具；⑻确定各工序的技术要求及检验方法；⑼填写工艺文件。12加工余量的基本概念影响加工余量的因素3确定加工余量的方法一、加工余量的基本概念加工余量是指加工过程中从加工表面切去的金属层厚度。加工余量可分为工序余量和总余量。一、加工余量的基本概念1、工序余量工序余量指某一表面在一道工序中被切除的金属层厚度。（1）工序余量的计算对于外表面对于内表面单边余量加工余量是指加工过程中从加工表面切去的金属层厚度。加工余量可分为工序余量和总余量。一、加工余量的基本概念1、工序余量工序余量指某一表面在一道工序中被切除的金属层厚度。（1）工序余量的计算对于轴对于孔双边余量一、加工余量的基本概念1、工序余量（2）工序基本余量、最大余量、最小余量、余量公差当尺寸a、b均等于工序基本尺寸时基本余量为最小余量为最大余量为余量公差为被包容面（轴）包容面（孔）一、加工余量的基本概念2、总加工余量总加工余量指零件从毛坯变为成品时从某一表面所切除的金属层总厚度。其值等于某一表面的毛坯尺寸与零件设计尺寸之差，也等于该表面各工序余量之和。加工余量和加工尺寸分布图二、影响加工余量的因素二、影响加工余量的因素1、上工序的表面质量(包括表面粗糙度

和表面破坏层深度

)二、影响加工余量的因素2、前工序的工序尺寸公差3、前工序的位置误差4、本工序工件的安装误差所以本工序的加工余量必须满足下式：用于对称余量时：用于单边余量时：影响加工余量的因素三、确定加工余量的方法三、确定加工余量的方法1、经验估计法——根据工艺人员的经验来确定加工余量，余量偏大，单件小批总余量——（手工）铸件3.5~7；自由锻2.5~7；模锻1.5~3；圆钢料1.5~2.5工序余量——粗车1~1.5；半精车0.8~1；高速精车0.4~0.5；低速精车0.1~0.15

磨削0.1~0.15；研磨0.002~0.005；珩磨0.02~0.15粗铰0.15~0.35；精铰0.05~0.15三、确定加工余量的方法2、查表修正法——

根据有关手册，查得加工余量的数值，然后根据实际情况进行适当修正。用途广泛铸铁件的总余量及尺寸偏差三、确定加工余量的方法2、查表修正法磨削外圆的工序余量三、确定加工余量的方法3、分析计算法——对影响加工余量的各种因素进行分析，然后根据一定的计算关系来计算加工余量的方法。需全面试验资料、计算复杂、很少采用。三、确定加工余量的方法注意总余量和工序余量要分别确定。总余量的大小与所选择的毛坯制造精度有关。查表法不能确定粗加工工序余量，只能用总余量减去精加工余量得到。小结1、能够正确分析不同表面的工序余量和总余量；2、能够分析影响加工余量的因素；3、能够选择并确定加工余量及尺寸偏差。《机械制造基础》工序尺寸及公差的确定《机械制造基础》制订工艺规程的步骤⑴分析零件图和产品装配图；⑵选择毛坯；⑶选择定位基准；⑷拟定工艺路线；⑸确定加工余量和工序尺寸；⑹确定切削用量和工时定额；⑺确定各工序的设备、刀夹量具和辅助工具；⑻确定各工序的技术要求及检验方法；⑼填写工艺文件。12基准重合时，工序尺寸及其公差的计算基准不重合时，工序尺寸及其公差的计算一、基准重合时，工序尺寸及其公差的计算当工序基准、定位基准或测量基准与设计基准重合，表面多次加工时，工序尺寸及公差的计算是比较容易的。其计算顺序是由最后一道工序向前推算。一、基准重合时，工序尺寸及其公差的计算

（1）定毛坯总余量和工序余量。 （2）定工序公差。 （3）求工序基本尺寸。 （4）标注工序尺寸公差。例1某零件孔的设计要求为mm，Ra值为0.8μm，毛坯为铸铁件，其加工工艺路线为：毛坯——粗镗——半精镗——精镗——浮动镗

求各工序尺寸。一、基准重合时，工序尺寸及其公差的计算二、基准不重合时，工序尺寸及其公差的计算二、基准不重合时，工序尺寸及其公差的计算1、工艺尺寸链的基本概念

当零件加工时，多次转换工艺基准，引起测量基准、定位基准工序与设计基准不重合，这时，需要利用工艺尺寸链原理来进行工序尺寸及其公差的计算。（1）工艺尺寸链——由一系列相互联系的尺寸

所形成的尺寸封闭图形。

主要特征——封闭性、关联性。零件加工的尺寸联系二、基准不重合时，工序尺寸及其公差的计算1、工艺尺寸链的基本概念（2）工艺尺寸链的组成环（尺寸）封闭环间接获得最后保证组成环增环减环二、基准不重合时，工序尺寸及其公差的计算1、工艺尺寸链的基本概念（3）工艺尺寸链的建立（1）确定封闭环（2）查找组成环（3）区分增减环二、基准不重合时，工序尺寸及其公差的计算1、工艺尺寸链的基本概念（4）工艺尺寸链计算的基本公式1）极值法2）概率法在保证封闭环精度不变的前提下，应用概率法可以使组成环公差放大，从而减低了加工时对工艺尺寸的精度要求，降低了加工难度和加工成本。二、基准不重合时，工序尺寸及其公差的计算1、工艺尺寸链的基本概念（5）尺寸链的计算形式1）正计算——已知各组成环尺寸，求封闭环尺寸，其计算结果是唯一的。2）反计算——已知封闭环求各组成环。3）中间计算——已知封闭环和部分组成环，求某一组成环。二、基准不重合时，工序尺寸及其公差的计算2、工艺尺寸链的分析和解算（1）测量基准与设计基准不重合时的工序尺寸计算例2如图所示套筒零件，两端面已加工完毕，加工孔底面C时，要保证尺寸，因该尺寸不便直接测量，试标出测量尺寸。

16mm=60mm-x

则x=44mm0=0-Bx(x)则Bx(x)=0-0.35mm=-0.17mm-Bs(x)则Bs(x)=+0.18mm二、基准不重合时，工序尺寸及其公差的计算2、工艺尺寸链的分析和解算（2）定位基准与设计基准不重合时的工序尺寸计算例3如图所示零件，尺寸已经保证，现以1面定位用调整法精铣2面，

试标出工序尺寸。25mm=60mm-A2

则A2=35mm+0.22mm=0-Bx(A2)则Bx(A2)=-0.22mm0=-0.12mm-Bs(A2)则Bs(A2)=-0.12mmA2=二、基准不重合时，工序尺寸及其公差的计算2、工艺尺寸链的分析和解算（3）从尚需继续加工表面标注的工序尺寸计算（4）保证渗氮、渗碳层深度的工艺计算（5）对某表面进行加工,要同时保证多个设计尺寸的工序尺寸计算小结1、能够计算基准重合时的工序尺寸；2、能够分析基准不重合时，工艺尺寸链的建立及计算方法。《机械制造基础》机械加工生产率和技术经济分析《机械制造基础》制订工艺规程的步骤⑴分析零件图和产品装配图；⑵选择毛坯；⑶选择定位基准；⑷拟定工艺路线；⑸确定加工余量和工序尺寸；⑹确定切削用量和工时定额；⑺确定各工序的设备、刀夹量具和辅助工具；⑻确定各工序的技术要求及检验方法；⑼填写工艺文件。12机械加工生产率分析工艺过程的技术经济分析一、机械加工生产率分析劳动生产率是指工人在单位时间内制造的合格品数量，或者指制造单件产品所耗的劳动时间。一、机械加工生产率分析1、时间定额在一定的生产条件下制订出来的完成单件产品或某项工作所必须消耗的时间。（1）基本时间（T基本）——指直接改变生产对象的形状、尺寸、相对位置与表面质量等所耗费的时间。一、机械加工生产率分析1、时间定额（2）辅助时间（T辅助）——指在每个工序中，为保证完成基本工艺工作所用于辅助动作而

耗费的时间。

T辅助=（0.15~0.2）T基本辅助动作主要有：装卸工件 开停机床 改变切削用量试切和测量零件尺寸

……基本时间和辅助时间的总和称为操作时间(T操作)一、机械加工生产率分析1、时间定额（3）工作地点服务时间（T服务）——指工人在工作时为照管工作地点及保持正常工作状态

所耗费的时间。T辅助=（2%~7%）T操作（4）休息和自然需要时间（T休息）——指工人在工作时间内为恢复体力和满足生理需要所

消耗的时间。T辅助=2%T操作

上述时间的总和称为单件时间，即（5）准备终结时间（T准终）——指当加工一批工件的开始和终了时，所做的准备工作和

结束工作而耗费的时间。一、机械加工生产率分析1、时间定额对一批零件，时间分摊到每个零件上，所以批量生产时单件时间定额为上述时间之和。即在大量生产时，每个工作地点完成固定的一道工序，一般不需要考虑准备终结时间，所以，其单件时间定额为一、机械加工生产率分析2、提高机械加工生产率的工艺措施（1）缩减时间定额

1）缩减基本时间

◆提高切削用量n、f、ap◆减小切削长度◆多件加工图3-9-1采用多刀加工减小切削行程长度图3-9-2采用多件加工减少切削行程长度一、机械加工生产率分析2、提高机械加工生产率的工艺措施2）缩减辅助时间◆采用先进高效夹具◆采用多工位连续加工◆采用主动检验或数字显示自动测量装置◆采用两个相同夹具交替工作的方法

3）缩减工作地点服务时间

4）缩减准备终结时间图3-9-3多工位立铣图3-9-4双工位转位夹具一、机械加工生产率分析2、提高机械加工生产率的工艺措施（2）采用先进工艺方法

1）采用选进的毛坯制造方法

2）采用少、无切屑新工艺

3）采用特种加工

4）改进加工方法二、工艺过程的技术经济分析二、工艺过程的技术经济分析1、生产成本和工艺成本制造一个零件（或产品）所耗费的费用总和叫生产成本。分为与工艺过程有关的工艺成本和与工艺过程无关的开支。

所谓经济性好，就是指在机械加工中能用最低的成本制造出合格的产品。（1）工艺成本的组成1）可变费用V——与零件年产量直接有关，并与之成正比变化的费用。2）不变费用S——与零件年产量无直接关系，不随着年产量的变化而变化的费用。二、工艺过程的技术经济分析1、生产成本和工艺成本（2）工艺成本的计算零件加工全年工艺成本计算式E=VN+S（元/年）式中，E——一种零件全年的工艺成本（元/年）