机械制造工艺学第一章 机械加工工艺规程设计.ppt

1、1,机械制造工艺学,本章提要,机械加工的目的是将毛坯加工成符合产品要求的零件。通常，毛坯需要经过若干工序才能转化为符合产品要求的零件。同一种机器零件，可以采用几种不同的工艺过程完成，但其中总有一种工艺过程在某一特定条件下是最经济、最合理的。,2,本章所要解决的重点是: 在现有的生产条件下如何采用经济有效的加工方法，并将若干加工方法以合理路径安排以获得符合产品要求的零件。 学习本章，首先要掌握工序与安装、工位、工步、走刀、基准、生产过程与机械加工过程等概念，在此基础上将重点学习机械加工工艺规程的作用、内容及编制方法。,本章提要,3,4,第1章 机械加工工艺规程的制定,本章首先介绍机械加工工艺过程

2、基本概念；然后重点介绍制定机械加工工艺规程的步骤和方法；重点讨论机械加工工艺过程设计中的主要问题，包括定位基准的选择，加工路线的拟订，工序尺寸及公差的确定等；再后对工艺过程经济性进行讨论，包括时间定额与提高生产率的方法，工艺方案比较与技术经济分析等。 学习本章内容，应牢牢把握住机械加工工艺过程设计的基本原理、原则和方法（如选择定位基准的原则，选择加工方法的原则，工序划分及工序顺序安排的原则，确定余量的原则和方法，工序尺寸及公差的确定方法，工艺尺寸链原理及应用等），并通过一定的实践（包括课程设计）初步掌握制订零件机械加工工艺规程的步骤和方法。 制定零件机械加工工艺规程是一件经验性和综合性很强的工

3、作，除要密切联系生产实际外，综合运用所学知识是十分必要的。学习者应有意识地将本章内容与前面各章内容联系起来，将工艺过程设计看作是本课程前面各章内容的综合和实际应用。,5,第1章 机械加工工艺规程的制定,尺寸链是分析加工精度，确定工序尺寸及公差的重要工具，学习者应掌握其原理和计算方法，并能正确地应用它来分析和解决实际工艺问题。 为正确把握和应用本章内容，有必要安排较多的作业和练习，也可以安排大作业和课堂讨论，并注意与课程设计相联系。,6,第1章 机械加工工艺规程的制定,本章要点,机械加工工艺过程基本概念 机械加工工艺规程的制定 制定机械加工工艺过程的主要问题 工艺尺寸链,7,机械制造工艺学,第1

4、章 机械加工工艺规程制定,生产过程：将原材料转变为成品所有相关劳动过程的总和。,一台产品的生产过程包括的内容有： 原材料（或半成品、元器件、标准件、工具、工装、设备）的购置、运输、检验、保管； 生产准备工作：如编制工艺文件，专用工装及设备的设计与制造等； 毛坯制造； 零件的机械加工及热处理； 产品装配与调试、性能试验及产品包装、发运等。,生产过程 = 工艺过程 + 辅助过程,1.1.1 生产过程与工艺过程,1.1 机械加工工艺过程基本概念,8,生产过程：将原材料转变为成品所有相关劳动过程的总和。,1.1.1 生产过程与工艺过程,1.1 机械加工工艺过程基本概念,9,工艺过程又可分为铸造、锻造、

5、冲压、焊接、机械加工、装配等工艺过程。 本门课程只研究机械加工工艺过程和装配工艺过程；铸造、锻造、冲压、焊接、热处理等工艺过程是材料成型技术课程的研究对象。,工艺过程：在生产过程中凡直接改变生产对象的尺寸、形状、性能(包括物理性能、化学性能、机械性能等)以及相对位置关系的过程。,1.1.1 生产过程与工艺过程,1.1 机械加工工艺过程基本概念,10,机械加工工艺过程：用机械加工的方法直接改变毛坯形状、尺寸和机械性能等，使之变为合格零件的过程。 机器的装配工艺过程：将零件装配成机器的过程。 工艺规程：工艺过程的内容用表格的形式规定下来就是工艺规程。,1.1.1 生产过程与工艺过程,1.1 机械加

6、工工艺过程基本概念,11,机械加工工艺过程=N个工序 工序=p 工步 工步=q 走刀,1.1.2 机械加工工艺过程的组成,1.1 机械加工工艺过程基本概念,12,工序： 是指一个（或一组）工人在同一个工作地对一个（或同时对几个）工件连续完成那一部分工艺过程。 工步：在被加工表面、切削用量、切削刀具均不变的情况下所完成的那部分工艺内容。 走刀是构成工艺过程的最小单元。加工工具在加工表面上加工一次所完成的工步部分，又称工作行程。,工序： 是指一个（或一组）工人在同一个工作地对一个（或同时对几个）工件连续完成那一部分工艺过程。 区分工序的主要依据是工人和工作地点不变，工作对象不变，工作连续。只要其中

7、任意一个因素发生变动，则视为不同工序。工序是组成工艺过程的基本单元。 工序数目和工艺过程的确定与零件的技术要求、生产规模、现有工艺条件等有关，如阶梯轴零件加工。 工艺路线：仅列出主要工序名称的简略工艺过程的简称。,1.1.2 机械加工工艺过程的组成,1.1 机械加工工艺过程基本概念,13,1.1.2 机械加工工艺过程的组成,1.1 机械加工工艺过程基本概念,大 批 大 量 生 产 工 艺 过 程,14,单 件 小 批 生 产 工 艺 过 程,1.1.2 机械加工工艺过程的组成,1.1 机械加工工艺过程基本概念,15,1.1.2 机械加工工艺过程的组成,1.1 机械加工工艺过程基本概念,16,1

8、.1.2 机械加工工艺过程的组成,1.1 机械加工工艺过程基本概念,17,工步：在被加工表面、切削用量、切削刀具均不变的情况下所完成的那部分工艺内容。 工步是构成工序的基本单元，其实质是工序的加工内容。 由人和（或）设备连续完成的工序，该部分工序不改变工件的形状、尺寸和表面粗糙度，但它是完成工步所必需的，称为辅助工步，如更换刀具等。 当同时对一个零件的几个表面进行加工时，则为复合工步。,1.1.2 机械加工工艺过程的组成,1.1 机械加工工艺过程基本概念,18,复合工步,1.1.2 机械加工工艺过程的组成,1.1 机械加工工艺过程基本概念,当同时对一个零件的几个表面进行加工时，则为复合工步。,

9、19,工作行程：加工工具在加工表面上加工一次所完成的工步部分，又称一次走刀。 走刀是构成工艺过程的最小单元。,1.1.2 机械加工工艺过程的组成,1.1 机械加工工艺过程基本概念,20,安装：工件每装夹一次所完成的那部分工艺内容。 安装是工序的一部分，每一个工序可能有一个安装，也可能有多个安装。 在同一工序中，安装次数应尽量少，既可以提高生产效率，又可以减少由于多次安装带来的加工误差。 工位：工件在每一个加工位置上所完成的那部分工艺内容。 如回转工作台或转位夹具等，采用多工位加工，可以提高生产率和保证被加工表面间的相互位置精度。,1.1.2 机械加工工艺过程的组成,1.1 机械加工工艺过程基本

10、概念,21,多工位加工,1.1.2 机械加工工艺过程的组成,1.1 机械加工工艺过程基本概念,22,螺栓的机械加工工艺过程,1.1.2 机械加工工艺过程的组成,1.1 机械加工工艺过程基本概念,23,工序：是指一个（或一组）工人在同一个工作地对一个（或同时对几个）工件连续完成那一部分工艺过程。 工步：在被加工表面、切削用量、切削刀具均不变的情况下所完成的那部分工艺内容。 工作行程是构成工艺过程的最小单元。加工工具在加工表面上加工一次所完成的工步部分，又称走刀。 安装：工件每装夹一次所完成的那部分工艺内容。 工位：工件在每一个加工位置上所完成的那部分工艺内容。,24,上次课回顾：机械加工工艺过程

11、的组成,螺栓的机械加工工艺过程,25,上次课回顾：机械加工工艺过程的组成,1.1.3 生产类型及其工艺特点,1.1 机械加工工艺过程基本概念,机械产品制造工艺过程取决于企业的生产类型，而企业的生产类型又由企业的生产纲领决定。,生产纲领：是企业在计划期内应当生产的产品产量。 某零件的年生产纲领就是包括备品和废品在内的年产量： N=Qn(1+a%)(1+b%)(件/年) N-零件的年生产纲领，n-每台产品中该零件的数量，a%-备品率，b%-废品率 生产类型对工厂的生产过程和生产组织起决定性的作用。 生产类型：企业(或车间、工段、班组、工作地)生产专业化程度的分类，分为单件生产、成批生产和大量生产。

12、,26,1.1.3 生产类型及其工艺特点,1.1 机械加工工艺过程基本概念,生产类型分为大量生产、成批生产和单件生产三种类型。 （1）单件生产：产品品种繁多，每种产品仅生产一件或数件，工作地的加工对象经常改变。重型机器、大型船舶的制造和新产品的试制属于这种生产类型。 （2）成批生产：产品品种较多，同一产品分批生产。通用机床的制造往往属于这种生产类型。 一次投入生产的同一产品（或零件）的数量称为生产批量。根据批量的大小，成批生产又可分为小批生产、中批生产、大批生产。就工艺过程的特点而言，小批生产与单件生产类似，大批生产与大量生产类似。 （3）大量生产：产品品种单一而固定，工作地长期进行一个零件某

13、道工序的加工。汽车、拖拉机、轴承、缝纫机、自行车等的制造属于这种生产类型。,27,1.1.3 生产类型及其工艺特点,1.1 机械加工工艺过程基本概念,各种生产类型的工艺过程特点,28,1.1.3 生产类型及其工艺特点,1.1 机械加工工艺过程基本概念,各种生产类型的工艺过程特点,29,1.1.3 生产类型及其工艺特点,1.1 机械加工工艺过程基本概念,30,1.2.1 机械加工工艺规程的作用,1.2 机械加工工艺规程的制定,工艺规程：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。 机械加工工艺规程：规定零件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件。,31,32,1.2.1 机械加工工艺规程

14、作用,工艺规程是指导生产的主要技术文件,机械加工车间生产的计划、调度，工人的操作，零件的加工质量检验，加工成本的核算，都是以工艺规程为依据的。处理生产中的问题，也常以工艺规程作为共同依据。,工艺规程是生产准备工作的主要依据,车间生产新零件，需要根据工艺规程进行生产准备。如：关键工序的分析研究；准备所需刀、夹、量具；原材料及毛坯采购或制造；新设备购置或旧设备改装等，均需根据工艺规程来进行。,工艺规程是新建机械制造厂（车间）的基本技术文件,新建（扩建）批量或大批量机械加工车间（工段）时，应根据工艺规程确定所需机床的种类和数量以及在车间的布置，再由此确定车间的面积大小、动力和吊装设备配置以及所需工人

15、的工种、技术等级、数量等。,工艺文件：指导工人操作和用于生产、工艺管理等的各种技术文件。 单件小批生产由于分工较粗，所以其机械加工工艺规程可以相对较为简单，通常只说明零件的加工工艺路线，填写工艺过程卡（见表1-7）。 大批大量生产要求有细致规范的组织工作，因此需要有详细的机械加工工艺规程。除了工艺过程卡外，还应有相应的加工工序卡（见表1-8）。 中小批量生产常采用机械加工工艺卡（见表1-9），其详细程度介于工艺过程卡和加工工序卡之间。,1.2.1 机械加工工艺规程作用,33,34,机械加工工艺规程格式,工艺过程卡,35,机械加工工艺规程格式,工艺卡,36,机械加工工艺规程格式,工序卡,1）技术

16、上的先进性 2）技术上的可行性 3）经济上的合理性 4）劳动条件的良好性,制定机械加工工艺规程的原则,1.1.2 工艺规程设计原则、原始资料及步骤,37,38,产品的全套装配图及零件图 产品的验收质量标准 产品的生产纲领及生产类型 零件毛坯图及毛坯生产情况 本厂（车间）的生产条件 国内外同类产品的有关工艺资料 各种有关手册、标准等技术资料,1.1.2 工艺规程设计原则、原始资料及步骤,39,1阅读装配图和零件图，进行工艺分析 1)熟悉产品的性能、用途、工作条件; 2)检查尺寸、视图、技术要求是否完整齐全; 3)审查各项技术要求是否合理; 4)审查零件材料选用是否合理; 5)审查零件的结构工艺性

17、,1.1.2 工艺规程设计原则、原始资料及步骤,(a) 弹簧吊耳内侧面的粗糙度Ra3.2可以改为Ra25，这样在铣削加工时可以增大进给量，提高加工效率； (b) 方头销的小孔2为配作，当材料T8A淬硬到HRC5560时，由于长度较短，整个零件势必全部淬硬，造成该小孔难以加工。可考虑改用材料20Cr。,1阅读装配图和零件图，进行工艺分析,1.1.2 工艺规程设计原则、原始资料及步骤,40,41,1.1.2 工艺规程设计原则、原始资料及步骤,42,1.1.2 工艺规程设计原则、原始资料及步骤,43,1.1.2 工艺规程设计原则、原始资料及步骤,44,1.1.2 工艺规程设计原则、原始资料及步骤,4

18、5,1.1.2 工艺规程设计原则、原始资料及步骤,46,3熟悉或确定毛坯,1.1.2 工艺规程设计原则、原始资料及步骤,2. 确定生产类型 制定工艺规程时，必须首先根据零件的生产纲领确定其生产类型，才能使制定的工艺规程与生产类型相适应，以取得良好的经济效益。,47,1.1.2 工艺规程设计原则、原始资料及步骤,4. 拟订工艺路线 主要内容包括：选择定位基准，确定各表面加工方法，划分加工阶段，划分工序、确定工序顺序等。在拟定工艺路线时，需同时提出几种可能的加工方案，然后通过技术、经济的对比分析,最后确定一种最为合理的工艺方案。,1.1.2 工艺规程设计原则、原始资料及步骤,48,5. 确定各工序

19、所用机床设备和工艺装备,选择机床设备的原则如下： （1）机床的主要规格尺寸应与被加工零件的外形轮廓尺寸相适应； （2）机床的精度应与工序要求的加工精度相适应； （3）机床的生产率应与被加工零件的生产类型相适应； （4）机床的选择应适应工厂现有的设备条件。,1.1.2 工艺规程设计原则、原始资料及步骤,49,选择工艺装备的原则: 1）夹具的选择。单件小批生产，应尽量选用通用工具，为提高生产率可积极推广和使用成组夹具或组合夹具。大批大量生产可采用高效的液压、气动等专用工具。夹具的精度应与工件的加工精度要求相适应。 2）刀具的选择。一般采用通用刀具或标准刀具，必要时也可采用高效复合刀具及其他专用刀具

20、。刀具的类型、规格和精度应符合零件的加工要求。 3）量具的选择。单件小批量生产应采用通用量具，大批大量生产应采用各种量规和一些高效的检验工具。选用的量具精度应与零件的加工精度相适应。,1.1.2 工艺规程设计原则、原始资料及步骤,5. 确定各工序所用机床设备和工艺装备,50,6. 确定各工序的加工余量，计算工序尺寸及公差。 7. 确定各工序的技术要求及检验方法。 8. 确定各工序的切削用量和工时定额。 9. 编制工艺文件。,1.1.2 工艺规程设计原则、原始资料及步骤,51,52,机械制造工艺学,第1章 机械加工工艺规程的制定,制定机械加工工艺过程需要考虑的问题很多，本节只讨论毛坯的确定、基准

21、选择、工艺路线拟定、加工余量确定和工艺尺寸计算问题。,1.3 制定机械加工工艺过程的主要问题,1.3.1 确定毛坯,53,选择毛坯，主要是确定毛坯的种类、制造方法及其制造精度。 毛坯的形状、尺寸越接近成品，切削加工余量就越少，从而可以提高材料的利用率和生产效率，然而这样往往会使毛坯制造困难，需要采用昂贵的毛坯制造设备，从而增加毛坯的制造成本。所以选择毛坯时应从机械加工和毛坯制造两方面出发，综合考虑以获得最佳效果。,1.3 制定机械加工工艺过程的主要问题,1.3.1 确定毛坯,54,1毛坯的种类,1）铸件 （1）砂型铸造的铸件。它又有木模手工造型（生产效率低，适用于单件小批生产或大型零件的铸造）

22、和金属模机器造型之分（生产效率高，铸件精度也高，但设备费用高，铸件的重量也受限制，适用于大批量生产的中小型铸件）。 （2）金属型铸造铸件，它适用于大批量生产中的尺寸不大的有色金属铸件。 （3）离心铸造铸件，它适用于批量较大的黑色金属和有色金属的旋转体铸件。 （4）压力铸造铸件，它适用于批量较大的形状复杂、尺寸较小的有色金属铸件。 （5）精密铸造铸件，一般用来铸造形状复杂的铸钢件。,1.3 制定机械加工工艺过程的主要问题,1.3.1 确定毛坯,55,1毛坯的种类,2）锻件 锻件适用于强度要求高、形状比较简单的零件毛坯，其锻造方法有自由锻和模锻两种。 自由锻造锻件适用于单件小批生产及大型锻件。 模

23、锻件主要适用于批量较大的中小型零件。,1.3 制定机械加工工艺过程的主要问题,1.3.1 确定毛坯,56,1毛坯的种类,3）焊接件 焊接件是根据需要将型材或钢板焊接而成的毛坯件，它制作方便、简单，但需要经过热处理才能进行机械加工，适用于单件小批生产中制造大型毛坯。其优点是制造简便、加工周期短、毛坯质量小；缺点是焊接件抗振动性差，机械加工前需经过时效处理以消除内应力。,1.3 制定机械加工工艺过程的主要问题,1.3.1 确定毛坯,57,4）冲压件 冲压件是通过冲压设备对薄钢板进行冷冲压加工而得到的零件，它可以非常接近成品要求，冲压零件可以作为毛坯，有时还可以直接成为成品。冲压件的尺寸精度高。它适

24、用于批量较大而零件厚度较小的中小型零件。,1毛坯的种类,1.3 制定机械加工工艺过程的主要问题,1.3.1 确定毛坯,58,1毛坯的种类,5）型材 型材主要通过热轧或冷拉而成。热轧的精度低，价格较冷拉的便宜，用于一般零件的毛坯。冷拉的尺寸小，精度高，易于实现自动送料，但价格昂贵，多用于批量较大且在自动机床上进行加工的情形。按其截面形状不同，型材可分为圆钢、方钢、六角钢、扁钢、角钢、槽钢以及其他特殊截面的型材。,1.3 制定机械加工工艺过程的主要问题,1.3.1 确定毛坯,59,1毛坯的种类,6）冷挤压件 冷挤压件是在压力机上通过挤压模挤压而成的，其生产效率高。冷挤压毛坯精度高，表面粗糙度值小，

25、可以不再进行机械加工，但要求材料塑性好，主要为有色金属和塑性好的钢材。适用于大批量生产中制造形状简单的小型零件。,1.3 制定机械加工工艺过程的主要问题,1.3.1 确定毛坯,60,1毛坯的种类,7）粉末冶金件 粉末冶金件是以金属粉末为原料，在压力机上通过模具压制成型后经高温烧结而成。其生产效率高，零件的精度高，表面粗糙度值小，一般可不再进行精加工，但金属粉末成本较高，适用于大批大量生产中压制形状较简单的小型零件。,1.3 制定机械加工工艺过程的主要问题,1.3.1 确定毛坯,61,2毛坯选择应考虑的因素,1）零件的材料及其力学性能 当零件的材料选定以后，毛坯的类型就大体确定了。例如，材料为铸

26、铁的零件，应选择铸造毛坯；而对于重要的钢质零件，力学性能要求高时，可选择锻造毛坯。 2）零件的结构和尺寸 形状复杂的毛坯常采用铸件，但对于形状复杂的薄壁件，一般不能采用砂型铸造；对于一般用途的阶梯轴，如果各段直径相差不大、力学性能要求不高时，可选择棒料做毛坯，倘若各段直径相差较大，为了节省材料，应选择锻件。,1.3 制定机械加工工艺过程的主要问题,1.3.1 确定毛坯,62,2毛坯选择应考虑的因素,3）生产类型 当零件的生产批量较大时，应采用精度和生产率都比较高的毛坯制造方法，这时毛坯制造增加的费用可由材料减少的费用以及机械加工减少的费用来补偿。 4）现有生产条件 选择毛坯类型时，要结合本企业

27、的具体生产条件，如现场毛坯制造的实际水平和能力、外协的可能性等。 5）充分考虑利用新技术、新工艺和新材料的可能性 为了节约材料和能源，减少机械加工余量，提高经济效益，只要有可能，就必须尽量采用精密铸造、精密锻造、冷挤压、粉末冶金和工程塑料等新工艺、新技术和新材料。,1.3 制定机械加工工艺过程的主要问题,1.3.1 确定毛坯,63,3确定毛坯时的几项工艺措施,加工毛坯时，由于一些零件形状特殊，安装和加工不大方便，必须采取一定的工艺措施才能进行机械加工。,1）工艺搭子的设置 为了便于安装，有些铸件毛坯需铸出凸台，即所谓的工艺搭子。,工艺搭子,1.3 制定机械加工工艺过程的主要问题,1.3.1 确

28、定毛坯,64,3确定毛坯时的几项工艺措施,2）整体毛坯的采用 在机械加工中，有时会遇到如磨床主轴部件中的三瓦轴承、发动机的连杆和车床的开合螺母等零件。为了保证这类零件的加工质量和加工时方便，常做成整体毛坯，加工到一定阶段后再切开。,连杆整体毛坯,1.3 制定机械加工工艺过程的主要问题,1.3.1 确定毛坯,65,3确定毛坯时的几项工艺措施,3）合件毛坯的采用 为了便于加工过程中的装夹，对于一些形状比较规则的小形零件，如T形键、扁螺母、小隔套等，应将多件合成一个毛坯，待加工到一定阶段后或者大多数表面加工完毕后，再加工成单件。,扁螺母整体毛坯及加工,1.3 制定机械加工工艺过程的主要问题,1.3.

29、1 确定毛坯,66,4毛坯图的绘制,绘制毛坯图，是在零件图的基础上，在相应的加工表面上加上毛坯余量。但绘制时还要考虑毛坯的具体制造条件，如铸件上的孔、锻件上的孔和空挡、法兰等的最小铸出和锻出条件；铸件和锻件表面的起模斜度（拔模斜度）和圆角；分型面和分模面的位置等。 在毛坯图中用双点画线表示出零件的表面，以区别加工表面和非加工表面。,1.3 制定机械加工工艺过程的主要问题,1.3.1 确定毛坯,67,在讨论工件的表面位置精度或误差时，总是相对工件本身的其他一些表面（点、线）而言，因此后者就成为研究表面位置精度或误差的出发点，即所谓基准。 基准：是确定生产对象上的某些点、线、面的位置所依据的那些点

30、、线、面。,1基准的概念与分类,1.3 制定机械加工工艺过程的主要问题,1.3.2 定位基准选择,68,69,1阅读装配图和零件图，进行工艺分析 确定生产类型 3熟悉或确定毛坯 4. 拟订工艺路线 5. 确定各工序所用机床设备和工艺装备 6. 确定各工序的加工余量，计算工序尺寸及公差。 7. 确定各工序的技术要求及检验方法。 8. 确定各工序的切削用量和工时定额。 9. 编制工艺文件。,上次课回顾：,制定机械加工工艺过程需要考虑的问题很多，本节只讨论毛坯的确定、基准选择、工艺路线拟定、加工余量确定和工艺尺寸计算问题。,1.3 制定机械加工工艺过程的主要问题,70,上次课回顾：,1.3 制定机械

31、加工工艺过程的主要问题,1.3.2 定位基准选择,71,1基准的概念与分类,1.3 制定机械加工工艺过程的主要问题,1.3.2 定位基准选择,72,工序基准,工序图上用来确定本工序加工表面的尺寸和位置时所依据的基准。,A为加工面，本工序要求为A对B的尺寸H和A对B的平行度(当没有特殊标注时，平行度要求包括在H的尺寸公差范围内)，因此外圆下母线B为工序基准。,键槽的工序基准包括凸肩面A和外圆下母线B，还有外圆表面的轴向对称面D。,1基准的概念与分类,1.3 制定机械加工工艺过程的主要问题,1.3.2 定位基准选择,73,加工表面为孔，要求其中心线与A面垂直，并与B、C面有尺寸要求，因此表面A、B

32、、C均为本工序的工序基准。,工序基准,工序图上用来确定本工序加工表面的尺寸和位置时所依据的基准。,1基准的概念与分类,1.3 制定机械加工工艺过程的主要问题,1.3.2 定位基准选择,74,1基准的概念与分类,测量基准,测量基准,在测量工件已加工表面的尺寸和位置时所依据的基准。,1.3 制定机械加工工艺过程的主要问题,1.3.2 定位基准选择,测量基准,75,装配基准,在机器装配时，确定零件在部件或产品中的位置时所依据的基准。,齿轮以其内孔及一端面装配到与其配合的轴上，因此齿轮内孔A及端面B即为装配基准； 主轴箱部件装配时，以其底面M和小侧面N与床身的相应面接触，确定主轴箱部件在车床上的相对位

33、置，因此M和N为主轴箱部件的装配基准。,1基准的概念与分类,1.3 制定机械加工工艺过程的主要问题,1.3.2 定位基准选择,76,分析基准时需注意：,作为基准的点、线、面在工件上不一定存在，如中心、对称面或对称线等。 体现工艺基准的具体表面称为基面。 作为基准，可以是没有面积的点和线，但体现该基准具体表面总是有一定面积的。 基准不重合，产生定位误差。,1.3 制定机械加工工艺过程的主要问题,1.3.2 定位基准选择,77,定位误差：由于定位不准而造成某一工序在工序尺寸(通常指加工表面对工序基准的距离尺寸)或位置要求方面的误差。 基准不重合误差：工序基准相对定位基准的理想位置在工序尺寸要求方向

34、上的最大位置变动量。基准不重合误差只有在采用调整法加工时才会产生，在试切法加工中不会产生。,2基准不重合误差,1.3 制定机械加工工艺过程的主要问题,1.3.2 定位基准选择,78,设e面已加工好，需要在铣床上用调整法加工f面和g面。 在加工f面时若选e面为定位基准，则f面的设计基准和定位基准都是e面，基准重合，没有基准不重合误差，尺寸A的制造公差为TA。,2基准不重合误差,1.3 制定机械加工工艺过程的主要问题,1.3.2 定位基准选择,79,加工g面时，定位基准有两种不同的选择方案： 方案：加工时选用f面作为定位基准，定位基准与设计基准重合，没有基准不重合误差，尺寸B的制造公差为TB；但这

35、种定位方式的夹具结构复杂，夹紧力的作用方向与铣削力方向相反，不够合理，操作也不方便。,2基准不重合误差,1.3 制定机械加工工艺过程的主要问题,1.3.2 定位基准选择,80,方案：是选用e面作为定位基准来加工g面，此时，工序尺寸C是直接得到的，尺寸B是间接得到的，由于定位基准e与设计基准f不重合而给g面加工带来的基准不重合误差等于设计基准f面相对于定位基准e面在尺寸B方向上的最大变动量TA。,2基准不重合误差,1.3 制定机械加工工艺过程的主要问题,1.3.2 定位基准选择,81,一次安装加工两孔A和B，孔B在X方向定位基准C与设计基准A不重合，基准不重合误差为联系尺寸22的公差0.2。,2

36、基准不重合误差,1.3 制定机械加工工艺过程的主要问题,1.3.2 定位基准选择,82,定位误差仅出现在调整法加工当中； 定位误差应控制在工序公差的1/31/5之内； 基准不重合误差不仅指定位过程而言，对度量也有类似的情况； 各表面的位置精度也同于尺寸关系。,分析定位误差时需注意：,2基准不重合误差,1.3 制定机械加工工艺过程的主要问题,1.3.2 定位基准选择,83,84,在加工时用于工件定位的基准称为定位基准。又可进一步分为：,1.3.2 定位基准选择,使用未经机械加工表面作为定位基准，称为粗基准。,零件上根据机械加工工艺需要而专门设计的定位基准。如用作轴类零件定位的顶尖孔，用作壳体类零

37、件定位的工艺孔或工艺凸台等。,使用经过机械加工表面作为定位基准，称为精基准。,精基准,粗基准,辅助基准,85,1.3.2 定位基准选择,86,粗基准的选择影响加工面与不加工面的相互位置，或影响加工余量分配，第一道工序便遇到粗基准选择问题。,1.3.2 定位基准选择,粗基准的选择原则,以外圆为粗基准加工：孔的余量不均，但加工后壁厚均匀； 以内圆为粗基准加工：孔的余量均匀，但加工后壁厚不均。,87,保证相互位置要求原则如果首先要求保证工件上加工面与不加工面的相互位置要求，则应以不加工面作为粗基准。,1.3.2 定位基准选择,粗基准的选择原则,拨叉加工: 由于22和40外圆同轴，因此在钻22孔时应选

38、择40圆作粗基准。 可以选择多个加工面作为粗基准时，应首选加工余量较小的面。,88,余量均匀分配原则如果首先要求保证工件某重要表面加工余量均匀时，应选择该表面的毛坯面作为粗基准。,粗基准选择比较,1.3.2 定位基准选择,粗基准的选择原则,89,余量均匀分配原则如果首先要求保证工件某重要表面加工余量均匀时，应选择该表面的毛坯面作为粗基准。,1.3.2 定位基准选择,粗基准的选择原则,余量均匀分配原则,1.3.2 定位基准选择,粗基准的选择原则,90,91,便于工件装夹原则要求选用的粗基准面尽可能平整、光洁，且有足够大的尺寸，不允许有锻造飞边、铸造浇、冒口或其它缺陷。也不宜选用铸造分型面作粗基准

39、。,粗基准一般不得重复使用原则粗基准通常只允许使用一次，这是因为粗基准一般都很粗糙，重复使用同一粗基准所加工的两组表面之间的位置误差会相当大，所以，粗基准一般不得重复使用,1.3.2 定位基准选择,粗基准的选择原则,92,1.3.2 定位基准选择,93,基准重合原则选用被加工面设计基准作为精基准,1.3.2 定位基准选择,精基准的选择,选择精基准重点考虑如何减少误差，提高定位精度,精基准选择原则,基准重合,基准统一,互为基准,自为基准,94,统一基准原则当工件以某一表面作精基准定位，可以方便地加工大多数（或全部）其余表面时，应尽早将这个基准面加工出来，并达到一定精度，以后大多数（或全部）工序均

40、以它为精基准进行加工 。,1.3.2 定位基准选择,精基准的选择,95,在实际生产中，经常使用的统一基准形式有： 1）轴类零件常使用两顶尖孔作统一基准； 2）箱体类零件常使用一面两孔（一个较大的平面和两个距离较远的销孔）作统一基准； 3）盘套类零件常使用止口面（一端面和一短圆孔）作统一基准； 4）套类零件用一长孔和一止推面作统一基准。 采用统一基准原则好处： 1）有利于保证各加工表面之间的位置精度； 2）可以简化夹具设计，减少工件搬动和翻转次数。 注意：采用统一基准原则常常会带来基准不重合问题。此时，需针对具体问题进行具体分析，根据实际情况选择精基准。,1.3.2 定位基准选择,96,互为基准

41、原则,主轴零件精基准选择,【例】主轴零件精基准选择,1.3.2 定位基准选择,采用互为基准磨内孔和外圆,精基准的选择,97,自为基准原则,【例】床身导轨面磨削加工,1.3.2 定位基准选择,98,浮动镗刀块 1工件 2镗刀块 3镗杆,所选择的精基准，应能保证工件定位准确、可靠，并尽可能使夹具结构简单、操作方便。,外圆研磨示意图,【例】铰孔、拉孔、研磨,【例】浮动镗刀块镗孔,1.3.2 定位基准选择,自为基准原则,拟订工艺路线是设计工艺规程最为关键的一步，需顺序完成以下几个方面的工作。 1、选择定位基准 2、加工方法的选择 3、机床设备与工艺装备的选择 4、加工阶段的划分 5、工序的划分 6、工

42、序顺序的安排,1.3.3 工艺路线的拟定,1.3 制定机械加工工艺过程的主要问题,99,100,经济精度随年代增长和技术进步而不断提高,在正常加工条件下（采用符合质量标准的设备和工艺装备，使用标准技术等级工人，不延长加工时间），一种加工方法所能保证的加工精度和表面粗糙度（图中AB段）,加工经济精度,1.3.3 工艺路线的拟定,根据加工表面的技术要求，确定加工方法和加工方案。 这种方案必须在保证零件达到图纸要求方面是稳定而可靠的，并在生产率和加工成本方面是最经济合理的。 要考虑被加工材料的性质 例如，淬火钢用磨削的方法加工；而有色金属则磨削困难,一般采用金刚镗或高速精密车削的方法进行精加工。,1

43、.3.3 工艺路线的拟定,101,要考虑生产纲领，即考虑生产率和经济性问题。 如：大批大量生产应选用高效率的加工方法，采用专用设备。例如，平面和孔可用拉削加工，轴类零件可采用半自动液压仿型车床加工，盘类或套类零件可用单能车床加工等。,应考虑本厂的现有设备和生产条件, 即充分利用本厂现有设备和工艺装备。 在选择加工方法时，首先根据零件主要表面的技术要求和工厂具体条件，先选定它的最终工序方法，然后再逐一选定该表面各有关前导工序的加工方法。,1.3.3 工艺路线的拟定,102,103,数控机床与普通机床,产品变换周期短数控机床 形状复杂、普通机床加工困难数控机床 加工精度要求较高的重要零件数控机床

44、产品基本不变、大批大量生产组合机床,零件加工表面形状与机床类型相适应,零件加工表面尺寸、精度与机床规格相适应,1.3.3 工艺路线的拟定,例题：要求孔的加工精度为 IT7级，粗糙度Ra1.60.8m，确定孔的加工方案。,钻一扩一粗铰一精铰,粗镗一半精镗一精镗,粗镗一半精镗一粗磨,钻(扩)一拉,方案用得最多，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

45、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。,方案适用于淬火的工件。,方案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。,1.3.3 工艺路线的拟定,104,根据零件的技术要求划分加工阶段。分以下几个阶段： 粗加工阶段：在此阶段主要是尽量切除大部分余量，主要考虑生产率。 半精加工阶段：在此阶段主要是为主要表面的精加工做准备，并完成次要表面的终加工（钻孔、攻丝、铣键槽等）。 精加工阶段：在此阶段主要是保证各主要表面达到图纸要求，主要任务是保证加工质量。 光整加工阶段：在此阶段主要是为了获得高质量的主要表面和尺寸精度。,1.3.3 工艺路线的拟定,105,保证零件加

46、工质量（因为工件有内应力变形、热变形和受力变形，精度、表面质量只能逐步提高）； 有利于及早发现毛坯缺陷并得到及时处理； 有利于合理利用机床设备。 便于穿插热处理工序：穿插热处理工序必须将加工过程划分成几个阶段，否则很难充分发挥热处理的效果。此外，将工件加工划分为几个阶段，还有利于保护精加工过的表面少受磕碰损坏。,划分加工阶段的目的：,1.3.3 工艺路线的拟定,106,在制定工艺过程中，为便于组织生产、安排计划和均衡机床的负荷，常将工艺过程划分为若干个工序。划分工序时有两个不同的原则：即工序的集中和工序的分散。,1.3.3 工艺路线的拟定,107,108,1.3.3 工艺路线的拟定,109,工

47、序集中与工序分散,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：,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,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。,110,工序集中与工序分散,传统的流水线、自动线生产，多采用工序分散的组织形式（个别工序亦有相对集中的情况）,由于市场需求的多变性，对生产过程的柔性要求越来越高，加之加工中心等先进设备的采用，工序集中将越来越成为生产

48、的主流方式,多品种、中小批量生产，为便于转换和管理，多采用工序集中方式,五面体加工中心,机械加工工序的安排原则 基面先行:先把基准面加工出来，再以基准面定位来加工其它表面，以保证加工质量。 先粗后精:粗加工在前，精加工在后，粗精分开。 先主后次:如主要表面是指装配表面、工作表面，次要表面是指键糟、联接用的光孔等。 先面后孔:平面轮廓尺寸较大，平面定位安装稳定，通常均以平面定位来加工孔。,1.3.3 工艺路线的拟定,111,112,为改善工件材料切削性能而进行的热处理工序（如退火、正火等），应安排在切削加工之前进行 为消除内应力而进行的热处理工序（如退火、人工时效等），最好安排在粗加工之后，也可

49、安排在切削加工之前 为了改善工件材料的力学物理性质而进行的热处理工序（如调质、淬火等）通常安排在粗加工后、精加工前进行。其中渗碳淬火一般安排在切削加工后，磨削加工前。而表面淬火和渗氮等变形小的热处理工序，允许安排在精加工后进行 为了提高零件表面耐磨性或耐蚀性而进行的热处理工序以及以装饰为目的的热处理工序或表面处理工序（如镀铬、镀锌、氧化、煮黑等）一般放在工艺过程的最后。,1.3.3 工艺路线的拟定,热处理工序在工艺路线中的安排,根据热处理的目的，安排热处理在加工过程中的位置。 退火：将工件加热到临界温度以上，保温一段时间，随后由炉中缓慢冷却的一种热处理工序。 作用：消除内应力，提高强度和韧性，

50、降低硬度，改善切削加工性。 应用：高碳钢采用退火，以降低硬度； 放在粗加工前，毛坯制造出来以后。,1.3.3 工艺路线的拟定,热处理工序在工艺路线中的安排,113,正火：将钢加热到临界温度以上，保温一段时间后从炉中取出，在空气中冷却的一种热处理工序。 注：加热到的一定的温度，其与钢的含C量有关，一般低于固相线200度左右。又称常化. 作用：提高钢的强度和硬度，使工件具有合适的硬度，改善切削加工性。 应用： 低碳钢采用正火，以提高硬度。放在粗加工前，毛坯制造出来以后。,1.3.3 工艺路线的拟定,热处理工序在工艺路线中的安排,114,回火：将淬火后的钢加热到一定的温度，保温一段时间，然后置于空气

51、或水中冷却的一种热处理的方法,又称配火。 作用：稳定组织、消除内应力、降低脆性。 淬火：将钢加热到一定的温度，保温一段时间，然后在冷却介质中迅速冷却，以获得高硬度组织的一种热处理工艺。 作用：提高零件的硬度。 应用：一般安排在磨削前。,1.3.3 工艺路线的拟定,热处理工序在工艺路线中的安排,115,调质处理：淬火+高温回火 作用：是获得细致均匀的组织，提高零件的综合机械性能。 应用：安排在粗加工后，半精加工前。常用于中碳钢和合金钢。 时效处理：作用：是消除毛坯制造和机械加工中产生内应力。 应用：一般安排在毛坯制造出来和粗加工后。常用于大而复杂的铸件。,1.3.3 工艺路线的拟定,热处理工序在

52、工艺路线中的安排,116,渗碳处理：提高工件表面的硬度和耐磨性，可安排在半精加工之前或之后进行。渗碳就是钢件在渗碳介质中加热和保温，使碳原子渗入表面，获得一定的表面含碳量和一定碳浓度梯度的工艺。这是机器制造中应用最广泛的一种化学热处理工艺。,1.3.3 工艺路线的拟定,热处理工序在工艺路线中的安排,117,为保证零件制造质量，防止产生废品，需在下列场合安排检验工序(除了安排几何尺寸检验工序之外，有的零件还要安排探伤、密封、称重、平衡等检验工序)： 粗加工全部结束之后; 送往外车间加工的前后； 工时较长和重要工序的前后； 最终加工之后。,1.3.3 工艺路线的拟定,检验工序的安排,118,零件表

53、层或内腔的毛刺对机器装配质量影响甚大，切削加工之后，应安排去毛刺工序。 零件在进入装配之前，一般都应安排清洗工序。工件内孔、箱体内腔易存留切屑，研磨、珩磨等光整加工工序之后，微小磨粒易附着在工件表面上，要注意清洗。 在用磁力夹紧工件的工序之后，要安排去磁工序，不让带有剩磁的工件进入装配线。,1.3.3 工艺路线的拟定,其它工序的安排,119,单边余量： 非对称结构的非对称表面的加工余量，称为单边 余量，用Zb表示。 Zi=Zbla-lb 式中：Zb本工序的工序余量； lb本工序的基本尺寸； la上工序的基本尺寸。,（1）工序余量有单边余量和双边余量之分,加工余量的概念,1.3.4 加工余量的确

54、定,120,双边余量：对称结构的对称表面的加工余量，称为双边余量。 对于外圆与内孔这样的对称表面，其加工余量用双边余量 2Zb表示， 对于外圆表面有：Zi=2Zbda-db； 对于内孔表面有：Zi=2ZbDb-Da,加工余量的概念,1.3.4 加工余量的确定,121,工序余量都是计算工序尺寸用的，所以又称为公称余量（简称余量），因各工序尺寸都有公差，因此有最大余量Zmax、最小余量Zmin之分。,（2）公称余量、最大余量、最小余量,对于被包容面(轴)而言： 公称余量=上工序基本尺寸-本工序基本尺寸 最大余量=上工序最大极限尺寸-本工序最小极限尺寸 最小余量=上工序最小极限尺寸-本工序最大极限尺

55、寸 余量公差=上工序工序尺寸公差+本工序工序尺寸公差,加工余量的概念,1.3.4 加工余量的确定,122,对于包容面(孔)而言： 公称余量=本工序基本尺寸-上工序基本尺寸 最大余量=本工序最大极限尺寸-上工序最小极限尺寸 最小余量=本工序最小极限尺寸-上工序最大极限尺寸 余量公差=上工序工序尺寸公差+本工序工序尺寸公差,极值法是根据试切加工原理计算，而调整法是按加工过程中的误差复映原理计算。以上计算均按极值法求解。,（2）公称余量、最大余量、最小余量,加工余量的概念,1.3.4 加工余量的确定,123,工序尺寸公差一般按“入体原则”标注。对被包容尺寸(轴径)，上偏差为0，其最大尺寸就是基本尺寸

56、；对包容尺寸（孔径、键槽），下偏差为0，其最小尺寸就是基本尺寸。而孔距和毛坯尺寸公差带常取对称公差带标注。,（3）工序尺寸公差与余量,余量过大会材料浪费，成本增大；余量过小则不能纠正加工误差，质量降低。所以，在保证质量的前提下，选余量尽可能小。,加工余量的概念,1.3.4 加工余量的确定,124,1）上工序留下的表面粗糙度值Rz和表面缺陷层深度Ha 本工序必须把上工序留下的表面粗糙度和表面缺陷层全部切去，因此本工序余量必须包括这两项因素。,2）上工序的尺寸公差Ta 上工序加工表面存在形状误差，如平面度、圆柱度等，其总和不超过Ta，为使本工序能切去这些误差，工序余量应包括Ta项。,影响加工余量的

57、因素,1.3.4 加工余量的确定,125,3）Ta值没有包括的上工序留下的空间位置误差ea 工件上有些形位误差未包括在加工表面工序尺寸公差范围之内,在确定加工余量时，须考虑它们的影响，否则将无法去除上工序留下的表面缺陷层。如加工过程中细长轴类零件其弯曲对加工余量的影响等。,影响加工余量的因素,1.3.4 加工余量的确定,126,4) 本工序的装夹误差 如果本工序存在装夹误差b(包括定位误差、夹紧误差)，则在确定本工序加工余量时还应考虑装夹误差的影响。 为保证本工序能切除上工序留在加工表面上的表面粗糙度缺陷层，本工序应设置的工序余量值Zb。 对于单边余量： 对于双边余量：,影响加工余量的因素,1

58、.3.4 加工余量的确定,127,128,最小余量构成,采用浮动镗刀块镗孔,式中 Rz上一工序表面粗糙度； Ha上一工序表面缺陷层； ea 上一工序形位误差； b本工序装夹误差。,无心磨床磨外圆,研磨、抛光平面,1.3.4 加工余量的确定,计算法-在掌握上述各影响因素具体数据的条件下，用计算法确定加工余量是比较科学的；可惜的是,目前所积累的统计资料尚不多，计算有困难，此法目前应用较少。 2) 查表法-工厂中广泛应用这种方法，表格是以工厂的生产实践和试验研究所积累的数据为基础，并结合具体加工情况加以修正后制定的，如金属机械加工工艺人员手册。 3) 经验法-主要用于单件小批生产，靠经验确定加工余量

59、，因此不够准确。为保证不出废品，余量往往偏大。,确定加工余量的方法,1.3.4 加工余量的确定,129,工件上的设计尺寸一般都要经过几道工序的加工才能得到，编制工艺规程的一个重要工作就是要确定每道工序的工序尺寸及公差。 工序基准与设计基准重合时表面的多次加工，工序尺寸及其公差的计算步骤是： 先确定各工序的加工方法，然后确定该加工方法所要求的加工余量及其所能达到的精度，再由最后一道工序逐个向前推算，即由零件图上的设计尺寸开始，一直推算到毛坯图上的尺寸。 工序尺寸的公差都按各工序的经济精度确定，并按“入体原则”确定上、下偏差。毛坯公差带可取双向对称分布，也常取1/3入体标注，以利于保证粗加工工序余量。,1.3.5 工序尺寸与公差的确定,130,例：设毛坯为带孔铸件，零件孔要求达到100H7(+0.035)，Ra为0.8m，材料为HT200。现以查表法确定工序余量，各加工方法按经济精