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1、教学目的：了解和掌握机械加工工艺规程制订的原则、方法和步骤，能熟练编制零件的加工工艺规程，提高解决问题的能力。,机械加工工艺规程概述零件工艺分析毛坯确定定位基准的选择工艺路线的拟定加工余量的确定工序尺寸计算机床与工艺装备的选择机械加工生产率工艺文件的编写,工艺规程是规定零件制造工艺过程和操作方法的工艺文件。,1工艺规程的内容：工件加工工艺路线及所经过的车间和工段、各工序的内容及采用的机床和工艺装备、工件的检验项目及检验方法、切削用量、工时定额等内容。,2工艺规程的作用：（1）指导生产的主要技术文件；（2）生产组织管理、计划工作的依据；（3）新建或扩建企业及车间的基本资料。,3工艺规制订的原则：
2、在保证产品质量的前提下，尽量提高生产率，降低成本。即在一定的生产条件下，以最少的蔻消耗和最低的费用，按计划规定的进度，可靠地加工出符合图样上所提出的各项技术要求的零件。,（1）制订工艺规程的主要依据,零件图和产品装配图；生产纲领；现有生产条件；其它有关资料。,（2）制订工艺规程的步骤,熟悉和分析制订工艺规程的主要依据，进行零件的结构工艺分析，确定零件制造的关键技术问题；确定毛坯，包括选择毛坯类型及制造方法，绘制毛坯图；拟定工艺路线；确定各工序的加工余量，计算工序尺寸及公差，绘制工序图；选择切削用量和计算时间定额；确定各主要工序的技术要求及检验方法；进行技术经济分析，选择最佳方案；编制工艺文件。
3、,4制定工艺规程的步骤,尽管组成零件的结构多种多样，但从形体上加以分析，它都是由一些基本表面和特形表面组成的。基本表面有内外圆柱表面、圆锥表面和平面等；特形表面主要有螺旋面、渐开线齿形表面、圆弧面（如球面）等。在零件结构分析时，根据机械零件不同表面的组合形成零件结构上的特点，就可选择与其相适应的加工方法和加工路线，例如外圆表面通常由车削或磨削加工，内孔表面则通过钻、扩、铰、镗和磨削等加工方法获得。,1零件表面的组成和基本类型,机械零件不同表面的组合形成零件结构上的特点。在机械制造中，通常按零件结构和工艺过程的相似性，将各类零件大致分为轴类零件、套类零件、箱体类零件、齿轮类零件和叉架类零件等。,
4、（1）零件的结构工艺性：是指零件在满足使用要求的前提下，制造该零件的可行性和经济性。功能相同的零件，其结构工艺性可以有很大差异。所谓结构工艺性好，是指在现有工艺条件下，既能方便制造又有较低的制造成本。下面将从零件的机械加工和装配两方面，对零件的结构工艺性进行分析。,（2）为了改善零件机械加工的工艺性，在结构设计时应注意几个方面：加工时应便于进刀、退刀；减少加工表面数，减小加工表面面积，尽量避免内表面加工；便于工件装夹，减少装夹次数；有相互位置要求的各表面，应尽量在一次装夹中加工完成；减少刀具的调整与走刀次数；采用标准刀具和通用量具，减少刀具和量具种类。,如表21列举了零件机械加工结构工艺性对比
5、典型实例,2零件的结构工艺性,零件图样上的技术要求，既要满足设计要求，又要便于加工，而且应齐全和合理。其技术要求包括下列几个方面：（1）加工表面的尺寸精度、形状精度和表面质量；（2）各加工表面之间的相互位置精度；（3）工件的热处理和其它要求，如动平衡、镀铬处理和去磁等。零件的尺寸精度、形状精度、位置精度和表面粗糙度的要求，对确定机械加工工艺方案和生产成本影响很大。因此，必须认真审查，以避免过高的要求使加工工艺复杂化和增加不必要的费用。,3零件的技术要求分析,确定毛坯的主要任务：根据零件的技术要求、结构特点、材料、生产纲领等方面的要求，合理地确定毛坯的种类、毛坯的制造方法、毛坯的形状、毛坯的尺寸
6、等，最后绘制出毛坯图。,1毛坯种类的确定（1）铸件形状复杂的零件毛坯，宜采用铸造方法制造。目前铸件大多用砂型铸造，它又分为木模手工造型和金属模机器造型。木模手工造型铸件精度低，加工表面余量大，生产率低，适用于单件小批生产或大型零件的铸造。金属模机器造型生产率高，铸件精度高，但设备费用高，铸件的重量也受到限制，适用于大批量生产的中小铸件。其次，少量质量要求较高的小型铸件可采用特种铸造（如压力铸造、离心制造和熔模铸造等）。,（2）锻件机械强度要求高的钢制件，一般要用锻件毛坯。锻件有自由锻造锻件和模锻件两种。自由锻造锻件可用手工锻打（小型毛坯）、机械锤锻（中型毛坯）或压力机压锻（大型毛坯）等方法获得
7、。这种锻件的精度低，生产率不高，加工余量较大，而且零件的结构必须简单，适用于单件和小批生产，以及大型锻件的制造。模锻件的精度和表面质量都比自由锻件好，而且锻件的形状也可较为复杂，因而能减少机械加工余量。模锻的生产率比自由锻高得多，但需要特殊的设备和锻模，故适用于批量较大的中小型锻件的生产。,（3）型材型材按截面形状可分为：圆钢、方钢、六角钢、扁钢、角钢、槽钢及其它特殊截面的型材。型材有热轧和冷拉两类，热轧的型材精度低，但价格便宜，用于一般零件的毛坯；冷拉的型材尺寸较小，精度高，易于实现自动送料，但价格较高，多用于批量较大的生产，适用于自动机床加工。,（4）焊接件焊接件是用焊接方法而获得的结合件
8、，焊接件的优点是制造简单，周期短，节省材料，缺点是抗振性差，变形大，需经时效处理后才能进行机械加工。除此之外，还有冲压件、冷挤压件、粉末冶金等其它毛坯。,（1）零件材料及其力学性能零件的材料大致确定了毛坯的种类。例如材料为铸铁和青铜的零件应选择铸件毛坯；钢质零件形状不复杂，力学性能要求不太高时可选型材；重要的钢质零件，为保证其力学性能，应选择锻件毛坯。,（2）零件的结构形状与外形尺寸形状复杂的毛坯，一般用铸造方法制造。薄壁零件不宜用砂型铸造；中小型零件可考虑用先进的铸造方法；大型零件可用砂型铸造。一般用途的阶梯轴，如各阶梯直径相差不大，可用圆棒料；如各阶梯直径相差较大，为减少材料消耗和机械加工
9、的劳动量，则宜选择锻件毛坯。尺寸大的零件一般选择自由锻造；中小型零件可选择模锻件；一些小型零件可制作成整体毛坯。,（3）生产类型大量生产的零件应选择精度和生产率都比较高的毛坯制造方法，如铸件采用金属模机器造型或精密铸造；锻件采用模锻、精锻；型材采用热轧或冷拉型材；零件产量较小时应选择精度和生产率较低的毛坯制造方法。（4）现有生产条件确定毛坯的种类及制造方法，必须考虑具体的生产条件，如毛坯制造的工艺水平，设备状况以及对外协作的可能性等。,2选择毛坯种类应注意的问题,（1）工艺搭子的设置有些零件，由于结构的原因，加工时不易装夹稳定，为了装夹方便迅速，可在毛坯上制出凸台，即所谓的工艺搭子，如图所示。
10、,21工艺搭子,（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类零件。为了保证这类零件的加工质量和加工时方便，常将其做成整体毛坯，加工到一定阶段后再切开，如图所示的连杆整体毛坯。,22连杆整体毛坯,3毛坯形状和尺寸的确定,（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型零件，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。如图（a）所示为T815汽车上的一个扁螺母，毛坯取一长六方钢。图（b）表示在车床上车槽、倒角。图（c）表示在车槽及倒角后，用钻头钻孔。,
11、23扁螺母整体毛坯及加工,1基准基准就是用来确定生产对象上几何要素之间几何关系所依据的点、线或面。从设计和工艺两个方面分析，可把基准分为两大类：设计基准和工艺基准。,24阶梯轴设计基准,2工艺基准如图25（1）工序基准（2）定位基准（3）测量基准（4）装配基准,（1）粗基准的选择为了保证加工表面和非加工表面的位置关系，应选择非加工表面作粗基准。如图2-6a)。,应保证各加工表面都有足够的加工余量,2-6b)。,为保证重要表面的加工余量均匀，应以重要表面为粗基准,如图2-6c)。,应尽量选择没有飞边、浇口、冒口或其它缺陷的平整表面作粗基准，使工件定位稳定，夹紧可靠。,粗基准一般只能使用一次。,3
12、定位基准的选择,（2）精基准的选择,基准重合原则：尽可能选择设计基准作为精基准。这样可以避免基准不重合而引起的误差。如图27。,基准统一原则：应尽可能选择加工工件的多个表面时都能使用的一组定位基准。这样就便于保证各加工表面的相互位置精度，避免基准变换产生的误差，并能简化夹具的设计和制造。,自为基准原则：选择加工表面本身作为定位基准，这一原则多应用在某些要求加工余量小而均匀的精加工中，如图28。,互为基准原则：当两个表面相互位置精度以及它们自身的尺寸与形状精度都要求很高时，可以采取互为基准的原则，反复多次进行加工。,1 表面加工方法的选择,（1）选择加工方法应考虑的因素,应考虑每种加工方法的加工
13、经济精度、零件材料的可加工性、工件的结构形状和尺寸、生产类型及工厂的现有生产条件。,（2）典型表面加工方案,外圆表面加工方案，见表21。内孔表面加工方案，见表22。平面加工方案，见表23。,2加工阶段的划分,零件的加工质量要求较高时，都应划分加工阶段。一般划分为粗加工、半精加工和精加工三个阶段。如果零件要求的精度特别高，表面粗糙度很小时，还应增加光整加工和超精密加工阶段。加工精度要求不高、刚性足够或加工余量不大的工件；装夹、运输不便的重型零件，也可以不划分加工阶段。,（1）加工阶段：,（2）划分加工阶段的原因,保证加工质量。合理使用机床设备。及时发现毛坯缺陷。便于安排热处理。,3工序集中与分散
14、,有利于采用高生产率的专用设备和工艺装备，如采用多刀多刃、多轴机床、数控机床和加工中心等，从而大大提高生产率。减少了工序数目，缩短了工艺路线，从而简化了生产计划和生产组织工作。减少了设备数量，相应地减少了操作人数和生产面积。减少了工件安装次数，不仅缩短了辅助时间，而且在一次安装下能加工较多的表面，也易于保证这些表面的相对位置精度。专用设备和工艺装置复杂，生产准备工作和投资都比较大，尤其是转换新产品比较困难。,（1）工序集中的特点,（2）工序分散的特点,设备和工艺装备结构都比较简单，调整方便，对工人的技术水平要求较低。可采用最有利的切削用量，减少机动时间。容易适应生产产品的变换。设备数量多，操作
15、工人多，占用生产面积大。,4加工顺序的安排,（1）机械加工顺序的安排,先基准后其它。先主要（如装配表面基面、工作表面等），后次要（如键槽、螺孔等）。先粗后精。先面后孔。,（2）热处理的安排,热处理可用来提高材料的力学性能，改善工件材料的加工性能和消除内应力。,预备热处理：目的是改善加工性能、消除内应力和为最终热处理准备良好的金相组织。其热处理工艺有退火、正火、时效、调质等。,最终热处理：目的是提高硬度、耐磨性和强度等力学性能。其热处理工艺有淬火、渗碳淬火、渗氮等。,（3）辅助工序的安排,辅助工序包括：检验、去毛刺、清洗、防锈、去磁、平衡等。,检验工序的安排：,粗加工阶段结束后。重要工序前后。零
16、件从一个车间转到另一个车间前后。全部加工完成后。,1总加工余量和工序加工余量,在机械加工过程中从加工表面切除的金属层厚度称为加工余量。加工总余量:是指由毛坯变为成品的过程中，在某加工表面上所切除的金属层总厚度，即毛坯尺寸与零件图设计尺寸之差。,工序余量：是指为完成某一道工序所必须切除的金属层厚度，即相邻两工序的工序尺寸之差。,图29加工余量与工序尺寸的关系,公称加工余量为前工序和本工序基本尺寸之差，工序尺寸的公差带一般规定在零件加工表面的“入体”方向：对被包容面的工序尺寸取上偏差为零；包容面的工序尺寸取下偏差为零；毛坯尺寸的公差一般按双向标注。,图2-10 加工余量及公差（a）被包容面加工余量
17、及公差；（b）包容面加工余量及公差,2影响加工余量的因素,前工序的工序尺寸公差（Ta）。前工序形成的表面粗糙度和表面缺陷层深度（Ra+Da），如图2-11。前工序形成的形状误差和位置误差（x、w），如图2-11。本工序的装夹误差（），如图2-12。,图211影响最小加工余量的因素,图212装夹误差对加工余量的影响,3确定加工余量的方法,（3）分析计算法分析计算法是根据有关加工余量计算公式和一定的试验资料，对影响加工余量的各项因素进行分析和综合计算来确定加工余量的。用这种方法确定加工余量比较经济合理，但必须有比较全面和可靠的试验资料。目前，只在材料十分贵重，以及军工生产或少数大量生产的工厂中采用
18、。,（2）经验估算法经验估算法是根据工厂的生产技术水平，依靠实际经验确定加工余量。为防止因余量过小而产生废品，经验估计的数值总是偏大，这种方法常用于单件小批量生产。,（1）查表修正法查表修正法是根据各工厂长期的生产实践与试验研究所积累的有关加工余量数据，制成各种表格并汇编成手册，确定加工余量时，查阅有关手册，再结合本厂的实际情况进行适当修正后确定，目前此法应用较为普遍。,1基准重合时工序尺寸及公差的确定,生产上绝大部分加工面都是在基准重合（定位基准和工序基准重合）的情况下进行加工的。所以，掌握基准重合情况下工序尺寸与公差的确定过程非常重要，具体方法如下：（1）确定各加工工序的加工余量。有的查表
19、(如总余量)，有的计算(如粗加工余量)。（2）从终加工工序开始，即从设计尺寸开始，到第一道加工工序，逐次加上每道加工工序的余量（有时查表，有时计算），可分别得到各工序基本尺寸（包括毛坯尺寸）。（3）终加工工序的公差按设计要求确定，其它各加工工序按各自所采用加工方法的加工经济精度确定工序尺寸公差。（4）填写工序尺寸并按“入体原则”标注工序尺寸公差。,例2-1 法兰盘上有一孔，孔径为，表面粗糙度为0.8 m，毛坯为铸钢件，需淬火处理，其加工工序为毛坯粗镗半精镗磨削。,各工序尺寸及公差计算,2基准不重合时工序尺寸计算,定位基准与设计基准或工序基准不重合时，工序尺寸及其公差的确定比较复杂，需用工艺尺寸
20、链来进行分析计算。,（1）工艺尺寸链在零件的加工过程中，为了加工和检验的方便，有时需要进行一些工艺尺寸的计算。为使这种计算迅速准确，按照尺寸链的基本原理，将这些有关尺寸以一定顺序首尾相连排列成一封闭的尺寸系统，即构成了零件的工艺尺寸链。,图2-16 定位套的尺寸联系,如图2-16所示，尺寸链由A0、A1、A2等环组成,（2）尺寸链的组成,封闭环：A0组成环：A1、A2,增环：A1减环：A2,（3）尺寸链的计算,封闭环的基本尺寸A0,封闭环的极限尺寸,封闭环的极限偏差,封闭环的公差T0,尺寸链建立步骤与实例,1机床的选择（1）机床的加工尺寸范围应与工件的外廓尺寸相适应；（2）机床的工作精度应与工
21、序要求精度相适应；（3）机床的生产率应与工件的生产类型相适应；（4）机床的选择应与现场生产条件相适应。,2工艺装备的选择（1）夹具的选择（2）刀具的选择（3）量具的选择,1时间定额的确定,时间定额是指在一定生产条件下，规定生产一件产品或完成一道工序所消耗的时间。它是安排作业计划、核算生产成本、确定设备数量、人员编制以及规划生产面积的重要依据。,时间定额的组成：基本时间Tj辅助时间f布置工作地时间Tb休息与生理需要时间Tx准备与终结时间Te成批生产时的时间定额：,Td=Tj f+Tb+Tx+Te/N,大量生产时的时间定额：Td=Tj f+Tb+Tx,2提高生产率的途径,（1）缩短基本时间,提高切
22、削用量,采用多刀同时切削,多件加工,减少加工余量,图2-17多把刀具同时加工几个表面,（2）缩减辅助时间,采用先进夹具、提高机床自动化程度、使辅助时间与基本时间部分或全部重合。,（3）缩减布置工作地时间采用耐用度较高的刀具或砂轮、采用各种快换刀夹、刀具微调装置、专用对刀样板和样件以及自动换刀装置。,（4）缩减准备与终结时间采用成组工艺生产组织形式，使夹具和刀具的调整通用化，采用准备终结时间较短的先进设备及工艺装备。,机械加工工艺过程卡片,绘制工序简图：加工表面、工序尺寸及公差、表面粗糙度及其它技术要求，加工表面用粗实线画出。定位基准、定位方式及夹紧方式。该工序同时装夹零件的数目、排列、位置等。
23、若需要还应表示工件或工具的回转方向和进给方向等。,机械加工工序卡片,表21零件机械加工结构工艺性示例,结构工艺性不好,结构工艺性好,说明,结构工艺性不好A,结构工艺性好B,说明,图25工艺基准实例,(a),(c),(b),图26粗基准选择实例,图 2-7 基准不重合误差,图 2-8 自为基准,(a),(b),1）选择能获得相应经济精度的加工方法 例如加工精度为 IT7，表面粗糙度为 Ra0.4 m 的外圆柱面，通过精细车削是可以达到要求的，但不如磨削经济。2）零件材料的可加工性能 例如淬火钢的精加工要用磨削，有色金属圆柱面的精加工为避免磨削时堵塞砂轮，则要用高速精细车或精细镗（金刚镗）。3）工
24、件的结构形状和尺寸大小 例如对于加工精度要求为 IT7 的孔，采用镗削、铰削、拉削和磨削均可达到要求。但箱体上的孔，一般不宜选用拉孔或磨孔，而宜选择镗孔（大孔）或铰孔（小孔）。4）生产类型 大批量生产时，应采用高效率的先进工艺例如用拉削方法加工孔和平面，用组合铣削或磨削同时加工几个表面，对于复杂的表面采用数控机床及加工中心等；单件小批生产时，宜采用刨削，铣削平面和钻、扩、铰孔等加工方法，避免盲目地采用高效加工方法和专用设备而造成经济损失。5）现有生产条件 充分利用现有设备和工艺手段，发挥工人的创造性，挖掘企业潜力，创造经济效益。,选择加工方法应考虑的因素,表2-1外圆表面加工方案,表2-2内孔
25、表面加工方案,表2-3平面加工方案,表2-4热处理工序的安排,尺寸链建立步骤与实例,确定封闭环；查找组成环；确定增环或减环；工序尺寸计算。,步骤：,例2-2 图2-17（a）所示零件以底面N为定位基准镗O孔，确定O孔位置的设计基准是M面（设计尺寸(1000.15)mm），用镗夹具镗孔时，镗杆相对于定位基准N的位置（即L1尺寸）预先由夹具确定。这时设计尺寸L0是在L1、L2尺寸确定后间接得到的。问如何确定L1尺寸及公差，才能使间接获得的L0尺寸在规定的公差范围之内？,图2-17 定位基准与设计基准不重合的尺寸换算,机械加工工艺过程卡片的填写,1、材料牌号按设计图样要求填写2、毛坯种类填写铸件、锻
26、件、钢条、板钢等3、进入加工前的毛坯外形尺寸4、每毛坯可加工同一零件的数量5、每台件数按设计图样要求填写6、备注可根据需要填写7、工序号8、各工序名称9、各工序和工步、加工内容和主要技术要求。工序中的外协也要填写，但只写工序名称和主要技术要求，如热处理的硬度和变形要求，电镀层的厚度等。设计图样标有配做配钻时，应要配做前的最后工序另起一行注明。10、11、分别填写加工车间和工段的代号或简称12、填写设备的瑾或名称，必要时还填写编号13、填写编号（专用的）或规格、精度、名称（标准的）,1、执行该工序的车间名称或代号28、按机械加工工艺过程卡中的相应项目填写911、填写该工序所用设备的型号、名称，必要时填写设备编号12、在机床上同时加工的件数13、14、该工序需使用的各种夹具名称和编号15、机床所用切削液的名称和牌号18、工步号19、各工步的名称、加工内容和主要技术要求20、各工步所需用的辅模具、刀具、量具，专用的填编号，标准的填规格、精度、名称2125、加工规范，一般工序可不填重要工序可根据需要填写,机械加工工序卡片的填写,
