第三章 数控加工工艺基础

1、.,第三章 数控加工工艺基础 3.1 机械加工工艺规程概述 3.2 制定机械加工工艺规程的准备性工作 3.3 定位基准的选择 3.4 机械加工工艺路线的拟定 3.5 机床加工工序设计与设计 3.6 数控加工工艺设计与实施 3.7 加工工艺过程的生产率 3.8 典型零件加工工艺分析与数控加工工序实例,.,第一节 机械加工工艺规程概述 生产过程 从原材料或半成品到成品制造出来的各有关劳动过程的总和称为生产过程。,图3-1 生产过程、工艺过程与机械加工工艺过程,., 工艺过程,生产过程中，按一定顺序直接改变生产对象的形状（铸造、锻造等）、尺寸（机械加工）、位置（装配）和性质（热处理等），使之成为预期

2、产品的过程，称为工艺过程，又称工艺路线或工艺流程。 主要包括：, 毛坯和零件成形 铸造、锻压、冲压、焊接 、压制、烧结、注塑、压塑等 机械加工 切削、磨削、特种加工等 材料改性与处理 热处理、电镀、涂装、热喷涂等 机械装配 把零件按一定的关系和要求连接在一起，组合成部件和整台机械产品，包括零件的固定、连接、调整、平衡、检验和试验等工作,.,工艺过程由一个或若干个依次排列的工序所组成，毛坯依次通过这些工序就变成了成品或半成品。,二、 机械加工工艺过程的组成, 工序 一个(或一组)工人，在一个固定的工作地点(一台机床或一个钳工台)，对一个(或同时对几个)工件所连续完成的那部分工艺过程，称为工序。它

3、是工艺过程的基本单元，又是生产计划和成本核算的基本单元。工序的安排的组成与零件的生产批量有关 。,.,.,.,., 划分工序的主要依据是： 工作地点（或机床）是否改变 加工是否连续,., 安装,完成一个工序的工序内容，有时需要多次装夹工件，工件经一次装夹所完成的那部分加工过程称为安装。安装是工序的一部分。 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。,.,例：在车床上加工外圆、 孔和两个端面。 安装1：车端面C、车外圆、 车 孔、倒角C2； 安装2: 车端面A、车B面、倒角c2,., 工位 为减少工序中的装夹次数，常采用回转工作台或回转夹具，使工件

4、在一次安装中，可先后在机床上占有不同的位置进行连续加工，每一个位置所完成的那部分工序，称一个工位。,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。,.,., 工步 工步是工序的组成单位。在一个工序中，工步是在加工表面和加工工具不变的情况下，所连续完成的那一部分工序。 当其中有一个因素变化时，则为另一个工步。当同时对一个零件的几个表面进行加工时，则为复合工步。,a）立轴转塔车床的一个复合工步 b）钻孔、扩孔复合工步 复合工步,.,划分工步的目的，是便于分析和描述比较复杂的工序，更好地组织生产和计算工时。, 走刀 被加工的某一表面，由于余量较大或其它原因，在切削用量不变的条件下，

5、用同一把刀具对它进行多次加工，每加工一次，称一次走刀。,.,三、机械加工工艺规程,在机械产品的生产中，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称为机械加工工艺规程。,1.机械加工工艺规程, 机械加工工艺规程的内容, 机械加工工艺过程卡 机械加工工序卡,., 机械加工工艺过程卡片,列出了整个零件加工所经过的工艺路线（包括毛坯制造、机械加工、热处理等），是制订其他工艺文件的基础，也是生产技术准备、编制作业计划和组织生产的依据。 工艺过程卡以零件的工序为单位，对全部加工过程进行说明，说明的内容包括： 工序名称、工序内容、经过的车间及工段、所用的机床、刀具、夹具、量具、工时定额等。,过程卡的

6、说明不详细，不能直接指导工人的操作，仅用于生产管理。（单件小批生产中可替代工序卡）,.,., 机械加工工序卡片,更详细地说明了各工序应如何加工。每道工序要编写一张卡片，其中要画出工序简图，注明该工序的加工表面及应达到的尺寸和形位精度要求、工件的装夹方式、刀具的类型和位置、进刀方向、切削用量、夹具、量具等。,主要用于大批量生产，直接指导工人的操作。,.,., 机械加工工艺规程的作用, 是组织生产的指导性文件；是生产组织和生产管理的依据，即生产计划、调度、工人操作和质量检验等的依据； 是生产准备工作的依据 是新建或扩建工厂或车间主要技术资料； （生产前用它做生产的准备，生产中用它做生产的指挥，生产

7、后用它做生产的检验） 交流和推广经验的基本文件。,.,机械加工工艺规程的原则和步骤, 基本原则, 保证加工质量； 最少的生产成本；,.,制定零件机械加工工艺规程的工作分为四个阶段：, 准备性工作阶段 工艺路线拟定阶段 工序设计阶段 填写工艺文件,.,3.2 制定机械加工工艺规程的准备性工作 1.生产纲领和生产类型 2.零件的工艺分析 3.确定毛坯种类,.,一、 生产纲领与生产类型, 生产纲领,机械制造工艺过程的安排取决于生产类型，生产类型又是由生产纲领决定的。,企业根据市场需求和自身的生产能力决定生产计划。在计划期内，应当生产的某种产品的数量及进度计划称为该产品的生产纲领。 计划期为一年所对应

8、的生产纲领称为年生产纲领（简称生产纲领），由下式计算：,.,式中 Q 产品年产量（件/年）； n 每台产品中该零件数量（件/台）； 备品率； 废品率。,零件的生产纲领确定后，还要根据生产车间等具体情况将零件在一年中分批投产，每批投产的数量称为批量。,., 生产类型,生产类型是指企业（或车间、工段、班组、工作地）生产规模及专业化程度的分类，一般分为：, 单件生产 单个地生产不同结构和不同尺寸的产品，并且很少重复。 成批生产 一年中分批地制造相同的产品，制造过程有一定的重复性。 每批制造的相同产品的数量称为批量。 成批生产又可分为：小批生产、中批生产和大批生产。 大量生产 产品数量很大，大多数工作

9、地点经常重复地进行某一个零件的某一道工序的加工。,.,生产类型与生产纲领的关系,.,各种生产类型工艺过程的特点,.,二、零件的工艺分析 分析、审查零件图样和产品的装配图 通过分析零件图样和部件的装配图，主要明确被加工零件在产品中的位置与作用，找出该零件上用多少主要加工表面，找出该零件主要的技术要求和加工中的关键的技术问题。 审查零件图的视图、尺寸、公差和技术条件等是否完整。 审查各项技术要求是否合理。 审查零件材料及热处理选用是否合适,.,例：汽车板簧与吊耳的配合。两个零件的对应侧面是不接触的，所以该表面粗糙度可由原设计的 增大到 从而可增大铣削加工时的进给量，提高生产率。,.,方头销简图,.

10、, 零件的结构工艺性分析,零件结构工艺性的主要要求： 零件图的尺寸标注应适应机加工工艺和检验的要求 尽可能减少机械加工量，提高生产率 提高生产效率，保证产品质量 减少装夹次数，缩短辅助时间 结构应适应刀具要求 保证装配的方便和可拆性,.,减少轴承座底面加工面积,(a) 错误 (b) 正确,避免深孔加工的方法,(a) 错误 (b) 正确,.,(a) 错误 (b) 正确,将内表面转化为外表面加工,(a) 错误 (b) 正确,将内沟槽转化为外沟槽加工,.,(a) 错误,(a) 错误,(a) 错误,(b) 正确,(b) 正确,(b) 正确,退刀槽尺寸一致,凸台高度相等,便于采用标准钻头,.,(a) 错

11、误 (b) 正确 (a) 错误 (b) 正确,钻孔方向一致 键槽方位一致,.,应留有越程槽,(a) 错误 (b) 正确,应留有退刀槽,(a) 错误 (b) 正确,(a) 错误 (b) 正确,.,(a) 错误 (b) 正确,避免在斜面上钻孔和钻头单刃切削,.,便于多刀加工,便于多件连续加工,(b) 正确,(a) 错误,.,数控加工对零件结构工艺性的影响 数控加工的特点是加工自动化程度高，加工精度高，对加工对象的适应性强，可与计算机通信，实现计算机辅助设计与制造一体化。 单间小批生产的零件加工，成批生产中的关键工序的加工。 加工精度高，具有形状复杂的曲线或曲面的零件加工。 需要多次改型设计的零件的

12、加工。 需要钻、镗、铰、攻螺纹及铣削多个工步加工的工件。 价值高的零件。 进行精密复制的零件的加工。 用通用机床加工时。,.,三、毛坯的选择 毛坯是根据所要求的形状、工艺尺寸等而制成的供进一步加工用的生产对象。常见的毛坯种类有：铸件、锻件、型材、焊接件。 铸件 将熔融金属浇入铸型，凝固后所得到的金属毛坯。适用于形状比较复杂，所用材料又具备可铸性的零件。 锻件 金属材料经过锻造变形而得到的毛坯。 型材 各种热轧和冷拉的圆钢、板材 焊接件 是将各种金属零件用焊接的方法，而得到的结合件。,.,毛坯的形状与尺寸 现代机械制造发展趋势之一是精化毛坯，使毛坯形状和尺寸尽量接近零件，从而实现少屑甚至无屑加工

13、。 毛坯加工余量 毛坯制造尺寸与零件相应尺寸的差值。 确定毛坯的形状与尺寸的步骤： 选取毛坯加工余量和毛坯公差 将毛坯加工余量叠加在零件的相应加工表面上，计算毛坯尺寸 标注毛坯的尺寸公差,.,毛坯形状对加工工艺影响 (1)有时为是零件在加工中装夹方便，在其毛坯上做出工艺凸台。 工艺凸台是为了满足工艺的需要而在工件上增设的凸台。零件加工后一般应将其切除。,.,(2) 尺寸小或薄的零件，为便于装夹并减少夹头，可将多个工件连在一起，由一个毛坯制出。如图3-13所示的活塞环的筒状毛坯，图3-14所示的凿岩机棘爪毛坯都是由长型材毛坯依次切制成型的。,.,图3-13 活塞环筒状毛坯,.,图3-14 凿岩机

14、棘爪毛坯,.,(3) 装配后形成同一工作表面的两个相关零件，为保证加工质量并使加工方便，常把两件合为一个整体毛坯，加工到一定阶段后再切开。例如图3-15(a)所示的开合螺母外壳、图3-15(b)所示的发动机连杆和曲轴轴瓦盖等毛坯都是两件合制的。,.,两件合制在一起的毛坯 (a) 开合螺母外壳； (b) 发动机连杆和曲轴轴瓦盖,.,(4) 对于不便装夹的毛坯，可考虑在毛坯上另外增加装夹余量或工艺凸台、工艺凸耳等辅助基准。 如图3-16所示， 由于该工件缺少合适的定位基准， 因而可在毛坯上铸出三个工艺凸耳，在凸耳上制出定位基准孔。工艺凸耳在加工后一般均应切除， 如对使用没有影响，也可保留在零件上。

15、,.,图3-16 增加毛坯工艺凸耳示例,.,3.3定位基准的选择,定位基准指的是在加工时用于工件定位的基准。定位基准可分为： 粗基准：以未加工表面进行定位的基准称粗基准，也就是第一道工序所用的定位基准为粗基准。 精基准：以已加工表面进行定位的基准称精基准。 辅助基准：该基准在零件的装配和使用过程中无用处，只是为了便于零件的加工而设置的基准称辅助基准。如轴加工用的顶尖孔等。 选择定位基准主要是为了保证零件加工表面之间以及加工表面与未加工表面之间的相互位置精度，因此定位基淮的选择应从有相互位置精度要求的表面间去找。,., 粗基准的选择,选择粗基准时，应主要保证加工面与不加工面之间的位置精度要求以及

16、合理分配各加工面余量的要求，同时要为后续工序提供精基准。具体应考虑以下原则：, 保证相互位置要求原则 对于同时具有加工表面和不加工表面的零件，当必须保证其不加工表面与加工表面的相互位置时，则应以不加工面作为粗基准。, 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。,.,例：其上有多个不加工表面但保证 加工面20mm孔与不加工面40mm 的同轴度（保证零件的壁厚均匀）是主要的，因此加工20mm孔时应选40mm外圆为粗基准,拨杆粗基准的选择,.,例:铸件毛坯与内孔不同轴，壁厚不均匀,比较两方案： 一：以外圆（不加工表面）为粗基准定位(三爪卡盘)，车

17、削内孔，则加工出孔与不加工表面同轴，保证了不加工表面（外圆）与加工表面（孔）的位置，经加工后工件壁厚均匀。 二：选内孔为粗基准（用四爪单动卡盘夹持外圆，然后按内孔找正）定位，则孔的加工余量是均匀的，但是加工后的孔与外圆（不加工表面）不同轴，工件的壁厚不均匀。,粗基准选择对加工工件的影响,.,合理分配加工余量： 若工件必须首先保证某重要表面的余量均匀，应选择该表面为粗基准。 应选择毛坯上余量最小的表面为粗基准，以保证加工表面都有足够加工余量。 作为粗基准的表面应尽量平整，不应有飞边、浇口、冒口及其它缺陷，这样可以减少定位误差，并使工件夹紧可靠。 应避免重复使用粗基准，在同一尺寸方向上粗基准只准使

18、用一次。,.,.,.,重复使用粗基准示例,., 精基准的选择, 基准重合原则 选用被加工面设计基准作为精基准。, 基准统一原则 当零件需要多道工序加工时，应尽可能在多数工序中选择同一组精基准定位，称为基准统一原则。,定位基准与设计基准重合,.,.,., 在实际生产中，经常使用的基准统一形式有： 轴类零件常使用两顶尖孔作统一基准； 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； 盘套类零件常使用止口面（一端面和一短圆孔）作统一基准； 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： 有利于保证各加工表面之间的位置精度； 可以简化夹具设计，减少工件搬动和翻

19、转次数。 注意：采用基准统一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。,., 自为基准原则 当精加工或光整加工工序要求余量小且均匀时，可选择加工表面本身为精基准，以保证加工质量和提高生产率。,磨削车床床身导轨面时，常在磨头上装百分表以导轨面本身为基准来找正工件。,.,浮动镗刀块 1工件 2镗刀块 3镗杆,外圆研磨示意图,., 互为基准原则 两个表面互为基准反复加工，可以不断提高定位基准的精度，保证两个表面之间相互位置精度。,主轴零件精基准选择,.,便于装夹原则 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。,.,.,

20、3.4机械加工工艺路线 机械加工工艺路线是指零件在生产过程中，由毛坯到成品，经过各工序的先后顺序，即用工序顺序简单地表明零件的工艺过程。 零件表面加工方法的选择 加工经济度和加工经济表面粗糙度 在正常条件下（采用符合质量标准的设备、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和表面粗糙度。 经济度随着年代的增长和 技术进步不断提高。,.,典型表面的加工路线,.,选择加工方法应考虑的问题 零件加工表面的精度和表面粗糙度要求 工件材料的性质的限制 工件的结构形状和尺寸的影响 生产类型的影响 充分利用现场生产条件,.,工序顺序的确定 加工阶段的划分 粗加工阶段高效率去除各加工表

21、面上的大部分余量， 为半精加工提供精度准备和表面粗糙度的准备。 半精加工消除主要表面上经粗加工留下的加工误差，为精加工做好准备 精加工阶段使加工面精度和表面粗糙度达到要求 光整加工阶段进一步提高尺寸精度和减少表面粗糙度，包括垳磨、超精加工、镜面磨削等光整加工。 划分加工阶段的原因： 保证加工质量 合理使用机床设备 发现毛坯缺陷 便于安排热处理工序,., 加工顺序的安排, 先基准后其他先加工基准面，再加工其他表面 先加工平面后加工孔两层含义： 当零件上有较大的平面可以作定位基准时，先将其加工出来，再以面定位，加工孔，可以保证定位准确、稳定 在毛坯面上钻孔或镗孔，容易使钻头引偏或打刀，先将此面加工

22、好，再加工孔，则可避免上述情况的发生 先安排粗加工工序，后安排精加工工序 先加工主要表面后加工次要表面也有两层含义： 先考虑主要表面加工，再安排次要表面加工，次要表面加工常常从加工方便与经济角度出发进行安排 次要表面和主要表面之间往往有相互位置要求，常常要求在主要表面加工后，以主要表面定位进行加工, 机械加工工序的安排,.,工序的组合 确定工序的内容 确定一个工序包括的若干工步，需要这几个工步是否在同一机床上加工；是否需要在一次安装中加工，以保证相互位置精度。 几个工步能在同一机床完成是它们能被组合成一个工序的先决条件。,., 工序集中与工序分散,使每个工序中包括尽可能多的工步内容，从而使总的

23、工序数目减少。优点： 有利于保证工件各加工面之间的位置精度； 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； 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。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。, 工序集中, 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

24、。, 工序集中与工序分散的应用,., 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。, 热处理和表面处理工序

25、的安排,.,热处理工序的安排,热处理工序的安排,.,去毛刺工序 通常安排在切削加工之后。 清洗工序 在零件加工后装配之前，研磨、珩磨等光整加工工序之后，以及采用磁力夹紧加工去磁后，应对工件进行认真地清洗。 防锈工序 检验工序, 辅助工序的安排,.,第五节 机床加工工序设计与实施,加工余量 工序尺寸的确定 工艺尺寸链,.,7.3.1 加工余量, 加工余量,加工余量是指加工表面加工前后的尺寸之差。 加工过程中从加工表面切去材料层厚度。 (1)工序余量 相邻两工序的工序尺寸之差称为工序余量。工序余量也就是在一道工序中切除的金属层厚度,.,式中 Zb本工序余量； a 前工序尺寸； b 本工序尺寸。,单

26、边余量 对于外表面： 对于内表面：,.,双边余量: 轴：,孔：,.,.,（2）总加工余量 是指由毛坯加工成成品过程中，从某一加工表面上切除的金属层总厚度。其值等于某一表面的毛坯尺寸与成品零件图的设计尺寸之差，就称为总加工余量(毛坯余量)，即等于各工序余量之和。即,.,加工总余量、工序余量与工序尺寸及其公差的关系,.,2.影响加工余量的因素,确定加工余量的基本原则是：在保证加工余量的前提下，本工序的加工余量越小越好。,工件加工余量的大小，将直接影响工件的加工质量、生产率和经济性。例如加工余量太小时，不易去掉上道工序所遗留下来的表面缺陷及表面的相互位置误差而造成废品；加工余量太太时，会造成加工工时

27、和材料的浪费，甚至因余量太大而引起很大的切削热和切削力，使工件产生变形，影响加工质量。,., 影响加工余量的因素,影响本工序最小加工余量的因素主要包括以下两个方面：, 上工序的各种表面缺陷和误差因素, 表面粗糙高度 表面缺陷层（包括冷硬层、氧化层、裂纹等）Da 前工序尺寸公差Ta 前工序位置误差a,以上这些由上道工序带来的表面缺陷和误差因素必须在本道工序中切除。,., 本工序的装夹误差b,此误差除包括定位和夹紧误差外，还包括夹具本身的制造误差，其大小为三者的向量和。它将直接影晌被加工表面与刀具的相对位置，因此有可能因余量不足而造成废品，所以必须给予余量补偿。 空间偏差与装夹误差在空间是有不同方

28、向的，二者对加工余量的影响应该是向量和。,加工平面：,加工回转面：,.,3.加工余量的确定方法, 计算法 以前述公式为基础，通过计算确定加工余量。该种方法比较准确，但需掌握必要的统计资料和具备一定的测量手段，目前应用较少。,., 经验法 由一些有经验的工程技术人员或工人根据现场条件和实际经验确定加工余量。考虑到废品率的因素，此法给出的加工余量一般偏保守，多用于单件小批生产。, 查表法 利用各种手册（如金属机械加工工艺人员手册）所给的表格数据，再结合实际加工情况进行必要的修正，以确定加工余量。此法方便、迅速，比较接近实际，生产上应用较多。,.,二、基准重合时工序尺寸及公差的确定,某工序加工应达到

29、的尺寸称为工序尺寸，其公差称为工序尺寸公差。,零件的加工过程，是通过切削加工去除材料，使毛坯逐步变为成品的过程。在加工过程中，各工序的工序尺寸及工序的加工余量要根据具体的工序特点事先确定出来（其中一些在零件图上是反映不出来的），这是制订工艺规程的重要工作内容之一。,., 工序基准与设计基准重合, 确定各工序加工余量； 从最后一道加工工序尺寸等于零件图样上设计尺寸，并由最后工序向前逐道工序推算出各工序的工序尺寸。 除最终加工工序取设计尺寸公差外，其余各工序按各自采用的加工方法所对应的加工经济精度确定工序尺寸公差； 各工序尺寸按上、下偏差按“入体原则”标注工序尺寸公差（极限偏差）； 毛坯余量及公差

30、通常根据毛坯类型、结构特点、制造方法等由毛坯图给出。,.,例：某车床主轴箱箱体主轴孔的设计要求为 ，表面粗糙度 ，在成批生产的条件下其工艺路线为“粗镗半精镗精镗浮动镗”，试确定加工余量和工序尺寸。,查出各工序的加工余量和各种加工方法的经济精度，然后从最后一道工序开始，由加工余量确定工序基本尺寸，按入体原则确定工序尺寸的公差（极限偏差）。,.,尺寸链就是在零件加工或 机器装配过程中，由相互 联系且按一定顺序连接的 封闭尺寸组合。,工艺尺寸链,一、尺寸链的定义、组成,.,A2,1.加工面,2.定位面,3.设计基准,在加工中形成的尺寸链工艺尺寸链,.,图示工件如先以A面定位加工C面，得尺寸A1然后再

31、以A面定位用调整法加工台阶面B，得尺寸A2，要求保证B面与C面间尺寸A0；A1、A2和A0这三个尺寸构成了一个封闭尺寸组，就成了一个尺寸链。,.,2、特征,1、封闭性 2、关联性。,.,4、增、减环判别方法,在尺寸链图中用首尾相接的单向 箭头顺序表示各尺寸环，其中与 封闭环箭头方向相反者为增环, 与封闭环箭头方向相同者为减环。,举例：,.,工艺尺寸链示例：,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,.,图示尺寸链中，尺寸A0是加工过程间接保证的，因而是尺寸链的封闭环；尺寸A1和A2是在加工中直接获得的，因而是尺寸链的组成环。其中， A1为增环， A2

32、为减环。,尺寸链方程为：,., 封闭环的基本尺寸,式中 n 包括封闭环在内的总环数； m 增环的个数。,封闭环的基本尺寸等于所有增环的基本尺寸之和减去所有减环的基本尺寸之和。,2.尺寸链计算的基本公式,., 封闭环的极限尺寸,封闭环的最大极限尺寸等于所有增环的最大极限尺寸之和减去所有减环的最小极限尺寸之和。 封闭环的最小极限尺寸等于所有增环的最小极限尺寸之和减去所有减环的最大极限尺寸之和。,.,封闭环的极限偏差,封闭环的上偏差等于所有增环的上偏差之和减去所有减环的下偏差之和。 封闭环的下偏差等于所有增环的下偏差之和减去所有减环的上偏差之和。,., 封闭环的公差,封闭环公差等于所有组成环的公差之

33、和。,.,四、基准不重合时的尺寸换算,例：右图为轴承座简图，其设计尺寸如图中所示。M、N两平面已加工完，为方便装夹，现以N面定位，用调整法加工一批工件的（即以N面为基准调整镗杆主轴（刀具）的位置），求工序尺寸？,.,.,【例1】 图示工件的 ，以底面A定位，加工台阶面B，保证尺寸 ，试确定工序尺寸A2。,.,故工序尺寸,.,第六节 数控加工工艺设计与实施,数控机床的加工工艺与通用机床的加工工艺有许多相同之处，但在数控机床上加工零件比通用机床加工零件的工艺规程要复杂得多。在数控加工前，要将机床的运动过程、零件的工艺特点、刀具的形状、切削用量和走刀路线等都编入程序，这就要求程序设计人员具有多方面的

34、知识基础。合格的程序员首先是一个合格的工艺人员，否则就无法做到全面周到地考虑零件加工的全过程，以及正确、合理地编制零件的加工程序。,.,一、分析零件图样,（1）尺寸标注应符合数控加工的特点 在数控编程中，所有点、线、面的尺寸和位置都是以编程原点为基准的。因此零件图样上最好直接给出坐标尺寸，或尽量以同一基准引注尺寸。,（2）组成零件形状的几何要素的条件应准确、完整 在程序编制中，编程人员必须充分掌握构成零件轮廓的几何要素参数及各几何要素间的关系。因为在自动编程时要对零件轮廓的所有几何元素进行定义，手工编程时要计算出每个节点的坐标，无论哪一点不明确或不确定，编程都无法进行。,.,二、数控加工中的工

35、艺分析和工艺处理 1.确定加工方案 确定零件上由数控加工的表面,对于一个零件来说，并非全部加工工艺过程都适合在数控机床上完成,而往往只是其中的一部分工艺内容适合数控加工。这就需要对零件结构进行仔细的工艺分析，选择那些最适合、最需要进行数控加工的内容和工序。在考虑选择内容时，应结合本企业设备的实际，立足于解决难题、攻克关键问题和提高生产效率，充分发挥数控加工的优势。,.,仔细观察下列数控加工零件有什么特点？,口小肚大,通用机床加工情况：,图1 某套筒零件局部结构,零件特点:,不能加工,.,平面曲面轮廓,通用机床加工情况：,图2 工艺品,零件特点:,加工非常困难,.,零件特点:,通用机床加工情况：

36、,螺纹零件,能加工,效率低,图 3 螺纹零件,.,选择适于数控加工的内容时，一般可按下列顺序考虑： 普通机床无法加工的内容应作为优先选择内容。 普通机床难加工，质量也难以保证的内容应作为重点选择内容。 普通机床加工效率低、工人手工操作劳动强度大的内容，可在数控机床尚存在富裕加工能力时选择。 此外，在选择和决定加工内容时，也要考虑生产批量、生产周期、工序间周转情况等等。总之，要尽量做到合理，达到多、快、好、省的目的，要防止把数控机床降格为通用机床使用。,.,数控加工工艺路线设计与通用机床加工工艺路线设计的主要区别,在于它往往不是指从毛坯到成品的整个工艺过程，而仅是几道数控加工工序工艺过程的具体描

37、述。因此在工艺路线设计中一定要注意到，由于数控加工工序一般都穿插于零件加工的整个工艺过程中，因而要与其它加工工艺衔接好。常见工艺流程如右图所示。,数控加工工艺路线的设计,.,选用合适的数控机床 选择数控机床规格 数控机床最主要的规格是其进给坐标轴的行程范围和主轴电动机功率 选择数控机床的精度 应该根据典型零件关键部位的加工精度要求，选择数控机床的精度等级。 选择数控系统 有适用于各种不同加工类型的数控系统 在同一类的数控系统中，其性能差别很大 按数控系统具有的功能可分为基本功能和选择功能,.,2.确定数控加工工序内容,（1）定位基准选择 在数控加工中，加工工序往往较集中，以同一基准定位十分重要

38、,有时需要设置辅助基准,特别是正、反两面都采用数控加工的零件，其工艺基准的统一是十分必要的。,（2）工序的划分 根据数控加工的特点，数控加工工序的划分一般可按下列方法进行：1）按工件的定位方式划分工序 数控加工常常是粗加工和精加工在一次装夹下完成，工序内容较多，要求夹紧力大。为了保证数控加工中定位夹紧的可靠性，一般需要精基准定位，拟定工艺路线要遵循基准先行原则，在工艺过程中首先用普通机床完成精基准的加工，然后用精基准定位，用数控机床加工零件主要表面,.,凸轮加工内容是:,钻扩铰22h7、4H7孔； 粗精铣上下平面； 粗精铣凸轮外轮廓曲面。（数控）,将数控加工内容作为一道工序，即零件加工以安装来

39、划分工序。,以一次安装、加工作为一道工序。,.,2）以粗、精加工划分工序。 一般来说，凡要进行粗、精加工的过程，都要将工序分开。,3）以同一把刀具加工的内容划分工序。,.,（2）以所用刀具划分工序,加工工艺：钻扩铰,按刀具划分的工序是： 钻410H7孔为8； 扩410H7孔为9.85； 铰410H7孔至图样尺寸。,.,（3）工序顺序的安排 确定了数控加工工序内容后，应合理安排一个工序中的工步顺序。工步顺序的安排应遵循下列原则： 1）先安排粗加工工步，后安排精加工工步。 2）先安排加工平面工步，后安排加工孔工步 3）按所用刀具划分工步。,.,3.数控加工夹具的选择 为缩短生产准备时间应优先考虑使

40、用通用夹具、组合夹具，必要时可设计制造专用夹具。 对一些装夹中要求定位精度高，而批量又很小的工件，可以直接找正工件，然后设定工件坐标系，进行加工。 4.数控加工刀具的选择 数控加工对刀具的要求是：刚性好，精度高，使用寿命长，安装调整方便。数控机床的刀具应选择适用高速切削的刀具材料，如采用硬质合金或涂层刀片等，一般选用标准刀具，使用可转位刀片。 对于批量较大的工件，可考虑使用复合刀具,.,确定刀具与工件的相对位置 对于数控机床来说，在加工开始时，确定刀具与工件的相对位置是很重要的，这一相对位置是通过确认对刀点来实现的。对刀点是指通过对刀确定刀具与工件相对位置的基准点。对刀点可以设置在被加工零件上

41、，也可以设置在夹具上与零件定位基准有一定尺寸联系的某一位置，对刀点往往就选择在零件的加工原点。对刀点的选择原则如下： （1）所选的对刀点应使程序编制简单； （2）对刀点应选择在容易找正、便于确定零件加工原点的位置； （3）对刀点应选在加工时检验方便、可靠的位置；（4）对刀点的选择应有利于提高加工精度。,.,在使用对刀点确定加工原点时，就需要进行“对刀”。 所谓对刀是指使“刀位点”与“对刀点”重合的操作。每把刀具的半径与长度尺寸都是不同的，刀具装在机床上后，应在控制系统中设置刀具的基本位置。“刀位点”是指刀具的定位基准点。如下图所示，圆柱铣刀的刀位点是刀具中心线与刀具底面的交点；球头铣刀的刀位点

42、是球头的球心点或球头顶点；车刀的刀位点是刀尖或刀尖圆弧中心；钻头的刀位点是钻头顶点。,.,换刀点是为加工中心、数控车床等采用多刀进行加工的机床而设置的，因为这些机床在加工过程中要自动换刀。对于手动换刀的数控铣床，也应确定相应的换刀位置。为防止换刀时碰伤零件、刀具或夹具，换刀点常常设置在被加工零件的轮廓之外，并留有一定的安全量。,.,7.选择合理的走刀路线 数控加工过程中刀具相对工件的运动轨迹和运动方向称为走刀。 1）刀具的切入和切出 在切削时安排切入量和切除量，即为避开加速和减速过程必须附加一小段工作行程长度，使刀具进给运动加速过程完成后刀具才接触工件，同样，当刀具离开工件后进给运动再减速。,

43、.,2）切削过程中，刀具进给运动应连续，避免停顿 考虑刀具的进、退刀（切入、切出）路线时，刀具的切出或切入点应在沿零件轮廓的切线上，以保证工件轮廓光滑；应避免在工件轮廓面上垂直上、下刀而划伤工件表面；尽量减少在轮廓加工切削过程中的暂停（切削力突然变化造成弹性变形），以免留下刀痕，如右图所示。,.,3）选择使工件在加工后变形小的路线 对横截面积小的细长零件或薄板零件应采用分几次走刀加工到最后尺寸或对称去除余量法安排走刀路线，安排工步时，应先安排对工件刚性破坏较小的工步。,4）在保证加工精度和表面粗糙度的条件下，尽量缩短走刀路线，减少空行程，提高生产率。,行切法,环切法,先行切后环切,.,.,5）

44、走刀路线的选择应有利于简化数值计算，程序段数量少，程序短 8.确定切削用量,对于高效率的金属切削机床加工来说，被加工材料、切削刀具、切削用量是三大主要要素。这些条件决定着加工时间、刀具寿命和加工质量。经济的、有效的加工方式，要求必须合理地选择切削条件。 编程人员在确定每道工序的切削用量时，应根据被加工工件材料、硬度、刀具的耐用度和机床说明书中的规定去选择合适的背吃刀量和切削速度（进给速度和主轴转速），也可以结合实际经验用类比法确定切削用量。,.,第七节 加工工艺过程的生产率 一、时间定额,时间定额是在一定的生产条件下，规定生产一件产品或完成一道工序所消耗的时间称为工序单件时间定额。 时间定额是

45、计算产品成本和企业经济核算的依据，也是新建或扩建工厂(或车间)时决定所需设备和人员的依据。, 时间定额的组成 基本时间Tj：直接改变生产对象的性质，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） 辅助时间Tf：为实现工艺过程必须进行的辅助动作时间，如装卸工件、启停机床、改变切削用量及进退刀等 布置工作地时间Tb：包括更换刀具、润滑机床、清理切屑、收拾工具等。,., 休息和生理需要时间Tx：工人在工作班内，为恢复体力和满足生理需要所需时间,单件时间:, 准备终结时间Te：如熟悉工艺文件、领取毛坯、安装夹具、调整机床、发送成品等,成批生产时的单件时间：,., 提高生产效率的工艺途径,

46、 缩短基本时间 提高切削用量（切削速度、进给量、切削深度等）； 采用多刀多刃进行加工（如以铣削代替刨削，采用组合刀具等）； 采用复合工步，使多个表面加工基本时间重合（如多刀加工，多件加工等）。, 缩短辅助时间 使辅助动作实现机械化和自动化（如采用自动上下料装置、先进夹具等）； 使辅助时间与基本时间重叠（如采用多位夹具或多位工作台，使工件装卸时间与加工时间重叠；采用在线测量，使测量时间与加工时间重叠等）。,., 缩短布置工作地时间（主要是减少换刀时间和调刀时间） 采用自动换刀装置或快速换刀装置 使用不重磨刀具 采用样板或对刀块对刀 采用新型刀具材料以提高刀具耐用度, 缩短准备终结时间 在中小批量

47、生产中采用成组工艺和成组夹具 在数控加工中，采用离线编程及加工过程仿真技术,.,第八节 典型零件加工工艺分析与数控加工工序实例,1.轴类零件加工工艺规程举例,1.轴类零件的功用与结构特点,轴类零件是机械加工中最常见的典型零件之一。它主要起支承传动件和传递转矩的作用。,轴类零件是旋转体零件,长度大于直径,主要由内外圆柱面、内外圆锥面、螺纹、花键、键槽、沟槽及横向孔等组成。根据结构形状的不同可分为光轴、空心轴、半轴、阶梯轴、花键轴、十字轴、偏心轴、曲轴及凸轮轴等。,.,轴的种类,.,CA6140型车床主轴简图,.,2. 主轴的主要技术要求分析 1) 支承轴颈的技术要求 一般轴类零件的装配基准是支承轴颈，轴上的各精密表面也均以其支承轴颈为设计基准，因此轴件上的支承轴颈的精度最为重要，它的精度将直接影响轴的回转精度。 2) 螺纹的技术要求 主轴螺纹