1、一.生產過程與工藝過程 1.生產過程,第5章 機械加工工藝規程的制訂,5.1 概述,指在機械制造廠制造機器時將原材料轉變為成品的全過程稱為生產過程。它包括原材料的運輸和保存、生產準備、毛坯制造、零件的加工與熱處理、部件和整機的裝配、機器的檢驗調試以及油漆和包裝等。,主要生產過程：與產品直接有關的生產過程。 輔助生產過程：與產品間接有關的生產過程。,2.工藝過程 指在機器的生產過程中，改變生產對象的形狀、尺寸、相對位置和性質等使其成為成品或半成品的過程稱為工藝過程。 以文件的形式確定下來的工藝過程稱為工藝規程。 將鑄、鍛件毛坯或鋼材經機械加工方法，改變它們的形狀、尺寸、表面質量，使其成為合格零件

2、的過程，稱為機械加工工藝過程。 最后，將合格的機器零件和外購件、標準件裝配成組件、部件和機器的過程，則稱為裝配工藝過程。,由原材料經澆鑄、鍛造、沖壓或焊接而成為鑄件、鍛件、沖壓件或焊接件的過程，分別稱為鑄造、鍛造、沖壓或焊接工藝過程。在熱處理車間，對機器零件的半成品通過各種熱處理方法，直接改變它們的材料性質的過程，稱為熱處理工藝過程。,二、機械加工工藝過程的組成 1.工序 一個（或一組）工人在一個工作地點（指安置機床、鉗工臺等的地點），對一個（或同時加工的幾個）工件所連續完成的那部分機械加工工藝過程稱為工序。,階梯軸單件小批生產時加工,階梯軸大批生產時加工,2.安裝 工件在一次裝夾后所完成的那

3、一部分工藝過程稱為安裝。,3.工位 工件在一次裝夾后，在機床上所占有的每一個位置所完成的那一部分工藝過程稱為工步。,1：裝卸工件 2：鉆孔 3：擴孔 4：絞孔多工位加工,4.工步 在加工表面和加工工具不變的情況下，所連續完成的那一部分工藝過程稱為工步。（在一個工步內，若有幾把刀具同時加工幾個不同表面，稱此工步為復合工步）,（a）立軸轉塔車床的一個復合工步 （ b）鉆孔、擴孔復合工步 復合工步,5.工作行程 刀具以加工進給速度相對工件所完成一次進給運動的工步部分稱為工作行程。,三、工件尺寸精度獲得方法,1.試切法 2.調整法 3.定尺寸刀具法 4.自動控制法,四、機械加工工藝規程的制定 工藝規程

4、是反映工藝過程的技術文件 1.工藝規程的作用 （1）指導生產的主要技術文件 （2）生產組織和管理工作的基本依據 （3）設計新建或擴建工廠的基礎,12,2.制定工藝規程的原則 以最快的速度、最少的勞動量、最低的費用，可靠地加工出符合圖樣要求的零件。即在保證加工質量的前提下，選擇最經濟合理的加工方案。 應注意： （1）技術上的先進性 （2）經濟上的合理性 （3）優良好的勞動條件,13,3.制定工藝規程的原始資料,4. 工藝規程的內容,5.制訂工藝規程的步驟,（1）零件圖、必要的裝配圖 （2）零件的生產綱領和投產批量 （3）本工廠的生產條件 （4）毛坯的生產和供應情況,14,（1）分析零圖和產品裝配

5、圖 （2）確定毛坯 （3）擬定工藝路線 （4）確定采用的設備 （5）確定各工序所需要使用的刀具、夾具、量具和輔具 （6）確定各主要工序的技術要求及檢驗方法 （7）確定各工序的加工余量、計算工序尺寸和公差 （8）確定切削用量 （9）工時定額的計算 （10）編寫工藝文件,15,5.2 工藝規程編制的準備階段工作 一、零件的工藝性分析 1.審查零件的結構工藝性,16,（1）設計的結構要能夠加工,17,18,（2）設計的結構要便于保證加工質量,19,20,（3）設計的結構要盡量減小加工面積,21,（4）設計的結構要避免深孔加工,22,（5）設計的結構要有益于提高生產率,23,（6）設計的結構要有便于安

6、裝夾緊,24,（7）設計的結構要避免使用特殊刀具,25,26,（8）設計的結構要適應生產類型和具體生產條件的要求,27,2.審查零件圖樣的工工藝性,28,29,二、 毛坯的選擇 1. 零件常用的毛坯 2. 選擇毛坯應考慮的因素 3.毛坯性狀與尺寸的確定,30,（1）是否鑄出工藝凸臺,31,（2）是一件一坯還是多件一坯,32,滑鍵毛坯： L毛坯長度 B鋸片或銑刀厚度 n切割零件數,33,34,（3）確定哪些表面不需要制出（如：孔、槽、凹坑等） （4）繪制毛坯圖 疊加圖=簡化的零件圖+余量,35,5.3 機械加工工藝路線的擬定,一、擬定加工工藝路線的工作順序,二、定位基準的選擇,36,基準用來確定

7、生產對象上幾何要素的幾何關系所依據的 那些點、線、面稱為基準。 根據其作用的不同，基準分為： 設計基準 工藝基準 工序基準 定位基準 裝配基準 測量基準,37,1. 設計基準 零件圖上用以確定其它點、線、面位置的基準稱為設計基準。 2. 工藝基準 零件在其加工和裝配過程中所使用的基準稱為工藝基準。 （1）工序基準 在加工工序圖中，用來確定本工序加工表面位置的 基準稱為工序基準。 （2）定位基準 加工時，使工件在機床或夾具上占有正確位置所采用的基準稱為定位基準。 定位基準按基準表面狀況可分為： 粗基準 精基準,38,）粗基準的選擇原則 粗基準用沒加工過的表面作定位基準，此基準為粗基準。 不加工表

8、面為粗基準，當必須保證不加工表面與加工表面間相互位置關系時，應選擇該不加工表面為粗基準。 要使加工余量分配合理，對于有較多加工表面而不加工表面與加工表面間位置要求不嚴格的零件，粗基準選擇應能保證合理地分配各加工表面的余量。 應保證各加工表面有足夠的加工余量 某些重要表面本身作粗基準 使各加工面總的金屬切除量最少,39, 選作粗基準的毛坯表面應盡量光滑平整，不應有澆口、冒口的殘跡及飛邊等缺陷，以免增大定位誤差，并使零件夾緊可靠。 粗基準應盡量避免重復使用，一般情況下同一方向上的粗基準只能使用一次，原則上只能在第一道工序中使用。,40,2）精基準 精基準用加工過的表面作定位基準，此基準為精基準。

9、基準重合原則 基準統一原則 互為基準原則 自為基準原則 便于工件的裝夾與加工，使夾具結構簡單 3）輔助基準 為工藝上的需要，在工件上專門設置的定位基準稱為輔助基準。,41,42,3.測量基準 工件加工時或加工完畢后進行測量所用的基準稱為測量基準。 4.裝配基準 裝配時，用來確定零件或部件在機器中的位置所用的基準稱為裝配基準。,43,三、加工方法的確定,主要由技術要求來決定 確定最終的加工方，反推到第一次加工。,例：軸加工,孔加工,磨外圓,半精車,粗車,鉸孔,擴孔,IT6IT8，Ra1.60.4,IT6IT7，Ra3.20.8,鉆孔,44,應考慮的因素 1.加工經濟精度（p173174 表6-2

10、.3.4） 2.工件材料的性質 （1）淬火鋼磨削 （2）有色金屬金剛鏜、高速精細車削 3.工件的結構形狀和尺寸大小 （1）回轉體上的孔車削、磨削 （2）箱體上的孔鏜削、鉸削 4.生產率和經濟性 大批量：采用先進的高效的工藝 面、孔拉削（代替銑、刨、鏜） 改變毛坯的制造方法 粉末冶金 減少加工勞動量 石蠟鑄造 5.工廠或車間的現有設備情況和技術條件,45,四、加工階段的劃分及加工順序的安排 1.加工階段的劃分 （1）各加工階段的任務 （2）劃分加工階段的目的 2.加工順序的安排,46,粗加工 半精加工 精加工 光整加工,47,五、工序的組合 六、熱處理工序的安排 七、輔助工序的安排,48,5.4

11、 工序設計 一、機床及工藝裝備的選擇 1.機床的選擇 （1）機床的加工尺寸范圍應與零件外廓尺寸相適應； （2）機床精度應與工序要求的加工精度相適應； （3）機床生產率應與工件的生產類型相適應； （4）應與現有的機床條件相適應。 2.工藝裝備的選擇 （1）夾具的選擇 單件小批：通用夾具、組合夾具 大批大量：設計制造專用夾具,49,（2）刀具的選擇 加工方法 工件材料 尺寸精度與表面精度 生產率 經濟性 （3）量具的選擇：根據生產類型及要求的精度 單件小批：通用量具 大批大量：量規及高效的檢驗儀器,50,二、加工余量的確定 1.加工余量的概念 加工余量是指為使加工表面達到所需要的精度和表面質量而應

12、切除的金屬層厚度。（工件上留給加工用的金屬層厚度） 加工余量 工序余量 總余量 工序余量是指某表面在一道工序中所切除的金屬層厚度，其數值為上工序尺寸與本工序尺寸之差。,51,單邊余量：,Zb本工序的工序余量 a 前工序的工序尺寸 b 本工序的工序尺寸,外表面 Zba-b 內表面 Zbb-a,52,雙邊余量：回轉體,Zb本工序的工序余量 da 前工序加工面余量 db 本工序加工面余量,軸（外表面）Zbda-db 孔（內表面）Zbdb-da,孔,軸,53,平面加工余量是單邊的，實際切除金屬層厚（深）度=Zb 回轉面（外圓和內孔）加工余量是雙邊的，實際切除金屬層厚（深）度=Zb/2（是加工余量的一半

13、）,總余量等于同一加工表面的各工序（工步）余量之和,總余量 = 毛坯尺寸 - 零件圖上對應的尺寸,54,bmax,加工方向,加 工 表 面,Zmax,Zmin,Z,amax,bmin,amin,Tb,Ta,工件,55,2. 加工余量的確定 （1）經驗估計法 （2）查表修正法,56,三、工序尺寸及公差的確定,工藝過程中，工序尺寸及公差在不同加工工序中是不同的。,工序尺寸在工藝過程中，各工序或工步中所出 現的尺寸成為工序尺寸,當工序尺寸本身是獨立的（與其他尺寸無關系），如圖所示：, 當工序尺寸不獨立時（與其他尺寸有關系），在6.5中講。,57,軸加工,58,箱體孔加工：,粗鏜,0.5,2.4,5,

14、總余量 8,鉸孔,精鏜,半精鏜,毛坯孔,0.1,H13,H10,H8,H7,59,四.切削用量的確定,切削用量影響：切削效率、刀具耐用度、經濟性、加工質量。,粗加工：,精加工：,先大切深 ap 次大進給 f 后合適的切削速度 v,先小切深 ap 次小進給 f 后大的切削速度 v（刀具耐用度）,60,五.時間定額的確定,時間定額是指在一定的生產規模下，當生產條件正常時，為完成某一工序所需要的時間。,它是安排生產計劃、進行成本核算、考核工人任務完成情況的主要依據。工時定額的確定是工序設計的又一內容。,1.單件時間定額 Td 完成一個零件的一道工序的時間稱為單件時間定額。 它包括如下組成部分：,（1

15、）作業時間 Tz：直接用于制造產品零、部件所消耗的時間。,61,基本時間 Tj：是直接改變生產對象的尺寸、形狀、相對位置、表面狀態或材料性質等工藝過程所消耗的時間。 對于機械加工來說，是指從工件上切除金屬層所耗費的時間，其中包括刀具的切入和切出時間。,（2）布置工作地時間 Tb： 是指工人在工作班時間內，照管工作地點及保持正常工作狀態所耗費的時間分攤到一個零件一道工序內的部分。 布置工作地的工作包括加工過程中調整更換刀具、修整砂輪、潤滑和擦拭機床、清理切屑、刃磨刀具等所耗費的時間。一般可按工序作業時間的%來估計。 Tb= Tz= Tz（2%7%）,輔助時間 Tf： 是為實現工藝過程所必須進行的

16、各種輔助動作所消耗的時間。這些輔助動作包括：裝夾和卸下工件、開動和停止機床、改變切削用量、進、退刀具、測量工件尺寸等。,Tz= Tj+ Tf 作業時間為基本時間和輔助時間之和,62,(3)休息與生理需要時間Tx：是指在工作班時間內，工人休息、喝水、去衛生間等生理自然需要的時間分攤到一個零件一道工序內的部分。一般按工序作業時間的%來估計。 Tx= Tz= Tz 2%,(4)準備與終了時間Tzz：在成批生產中，每當加工一批零件的開始和終了時進行準備和終結工作所耗費的時間。 這些工作包括：熟悉工藝文件、安裝工藝裝備、調整機床、歸還工藝裝備和送交成品等。 準備終結時間對一批零件只消耗一次，零件批量n越

17、大則分攤到每個零件上的這部分時間越少。,63,所以成批生產時單件定額時間：,2.單件核算時間定額：,當大批大量時：,n生產批量的件數,n極大,64,特點 封閉性各尺寸構成封閉形式，按一定順序首尾相接。 制約性任一尺寸變化，將直接引起其他尺寸的變化。,由,環列入尺寸鏈中的每一尺寸,5.5工藝尺寸鏈,一.尺寸鏈的概念,1.尺寸鏈的定義 構成封閉形式相互聯系的尺寸組合，稱為尺寸鏈。,2.尺寸鏈的組成,一個封閉環 若干個組成環,組成,65,（1）封閉環A0 在加工或裝配過程中間接獲得的派生尺寸（最后自然形成的尺寸）。如上圖中的A0。,（2）組成環Ai 在加工或裝配過程中直接獲得的尺寸（除A0外對封閉環

18、有影響的其他全部各環）。如上圖中的A1、 A2 。,66,增減環的確定：,給封閉環任意確定一個方向,1,沿此方向作一回路,2,回路方向與封閉環方向一致減環（ A1 ）,3,回路方向與封閉環方向相反增環（ A2 ）,67,3.尺寸鏈的種類,零件尺寸鏈：由零件上的設計尺寸組成的尺寸鏈,（1）按研究對象分,A0最后間接形成,A1、A2、A3圖紙給出,在零件尺寸鏈中A0往往不重要,68,工藝尺寸鏈,69,裝配尺寸鏈,70,直線尺寸鏈： 全部組成環均平行于封閉環。（如以上三例）,（2）按其形態分,71,組成環均位于一個或幾個平行平面內，但某些組成環不平行于封閉環。,平面尺寸鏈：,72,空間尺寸鏈,組成環

19、位于幾個不平行平面之內。（本課程不涉及空間尺寸鏈問題）,73,直線尺寸鏈 角度尺寸鏈,獨立尺寸鏈 相關尺寸鏈,（3）按各環的幾何特征分,（4）按他們的相互關系分,并聯 串聯 混聯,74,二、尺寸鏈問題及計算方法,1. 尺寸鏈問題,（1）正計算,已知各組成環的尺寸、公差或偏差，求封閉環的尺寸、公差或偏差。用于設計審核。,（2）反計算,已知封閉環的尺寸、公差或偏差，求各組成環的尺寸、公差或偏差。用于零件尺寸設計及工藝設計。,（3）中間計算,已知封閉環及部分組成環的尺寸、公差或偏差，求其他組成環的尺寸、公差或偏差。用于工藝設計。,75,2. 尺寸鏈計算方法,（1）極值法（極大極小值法）,是按誤差綜合

20、后的兩種最不利的極端情況來計算封閉環公差的方法。,尺寸鏈中，封閉環與組成環（共m個）的關系可表示為函數關系：,由于工藝尺寸鏈環數一般較少，故我們利用極值法解算工藝尺寸問題。,該法簡便、可靠。但當封閉環公差值較小而組成環又多時，將使各組成環的公差過于嚴格。,76,各組成環對封閉環變化的影響程度可用傳遞系數表示：,直線尺寸鏈,增環=+1 減環=-1,平面尺寸鏈（不平行）=+1+1=cos（：A0與Ai的夾角）,77,（2）大數法（概率法）,是用統計原理計算尺寸鏈問題的一種方法。,計算科學，經濟效果好。主要用于組成環較多，要求放寬組成環公差的尺寸鏈的計算。有關內容將在“裝配工藝”一章學習。,78,3

21、.極值法計算尺寸鏈問題的基本公式,（1）封閉環的基本尺寸,（2）封閉環的中間偏差,中間偏差 ,79,（3）封閉環的公差,（4）封閉環的極限偏差,同理，各組成環的極限偏差,80,（5）封閉環的極限尺寸,同理，各組成環的極限尺寸,81,若是直線尺寸鏈（增環 =+1，減環 =-1）則可將以上公式簡化：,82, 根據題意按比例畫出尺寸鏈 找出封閉環 判斷出組成環的增、減環， 明確未知和已知尺寸，利用基本公式求解 驗算所得解,三、典型工藝尺寸鏈問題的分析與計算,工藝尺寸鏈問題的一般解題步驟,83,1.定位基準與設計基準不重合時的工藝尺寸計算,當用調整法加工零件上某表面時，若定位基準與設計基準不重合時，則

22、該表面的設計尺寸不能由本工序加工直接得到，而是間接獲得。那么，本工序的工序尺寸應控制在怎樣的大小和公差范圍內，才能使間接獲得的設計尺寸能夠達到要求的精度呢？這就要求用工藝尺寸鏈方法對這一工序尺寸進行計算。,84,例1：M、N面已在前工序加工出， 已保證。現欲以M面為基準加工P面（用調整法加工），那么，銑刀端面至定位面的尺寸為多少時，可保證設計尺寸 。,85,例2：各平面已加工完畢。現欲以A面為定位基準加工孔（用調整法加工），那么，工序尺寸A3及其公差為多少時，可保證孔的設計尺寸。,86,以左側大端面定位切槽（用調整法加工。求銑槽的工序尺寸A3及其極限偏差。,例3：,87,2. 測量基準與設計基

23、準不重合時的工藝尺寸計算,加工時，有些尺寸不便測量或無法測量，這時需要選擇一個測量基準，計算新的測量尺寸及其公差，以保證設計尺寸的要求。,88,已知,如圖所示， 槽 加工后不便測量。試確定測量方案，并計算出測量尺寸及其上、下偏差。,例1:,89,已知，在車床上加工孔，設計尺寸 不易測量 。改測 X 。那么， X 等于多少時，可保證 的要求。,例2 ：,90,3. 中間工序的工序尺寸的計算,在零件加工中，有些加工表面的測量基面或定位基面是需要繼續加工的表面。 當加工這些表面時，既要保證本工序對該加工基面的一些精度要求，同時還要保證對原加工表面的要求，即一次加工后要保證兩個尺寸的要求。,91,例：,已知，鍵槽深的設計尺寸尺寸 ，加工順序車內孔至 ；以內孔表面 為基準插槽（工藝尺寸=X）；熱處理（滲碳淬火）；磨孔至 ，間接 保證槽深 。,92,4. 對一個加工表面進行一次加工后，需要同時保證幾個設計尺寸要