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1、第五章 机械加工工艺规程的制订,第一节 基本概念第二节 定位基准的选择第三节 工艺路线的拟定第四节 加工余量及工序间尺寸的确定第五节 工艺尺寸链的计算第六节 时间定额及劳动生产率第七节 典型零件工艺,第一节 基本概念,生产过程：,将原材料转变成机械产品的全部劳动过程,直接生产过程：被加工对象的尺寸、形状或性能产生一定的变化。如：零件的机械加工、热处理、装配等。,间接生产过程：不使加工对象产生直接变化。如：工装夹具的制造、工件的运输、设备的维护等。,二、工艺过程：,改变生产对象的形状、尺寸、相互位置和性质，使其成为成品或半成品的过程。,毛坯制造工艺过程,用机械加工的方法，改变毛坯的形状、尺寸、表
2、面质量，使其成为合格品的过程。,机械加工工艺过程,机器装配工艺过程,将合格的机器零件和外购件、标准件装配成组件、部件和机器的过程。,三、机械加工工艺过程的组成,工序：,一个或一组工人，在一台机床或一个工作地点对一个或同时对几个工件所连续完成的那一部分工艺过程。,划分工序的要点是工人、工作地点及工件三不变并加上连续作业。只要工人、工作地点及工件这三者中改变了一个或不是连续完成的，则构成下一个工序。,三、机械加工工艺过程的组成,工步：,以同样的工具，同样的切削用量加工同一个或同一组表面的那部分工作称一个工步。,构成工步的要素：加工面、刀具、切削用量（不包括切深ap）均不变。,三、机械加工工艺过程的
3、组成,安装：,工件经一次装夹后所完成的那一部分工序，称一次安装。,三、机械加工工艺过程的组成,工位：,为了完成一定的工序部分，一次装夹后，工件与夹具或设备的可动部分一起相对刀具或设备的固定部分所占据的每一个位置。,工件的装夹：直接找正装夹 划线找正装夹 夹具装夹,四、获得加工尺寸的方法：,单件、小批量,获得加工尺寸的方法：试切法：调整法：定尺寸刀具法：自动获得法：（主动测量法）,静调整法：用对刀块、样件来调整刀具位置，精度低。动调整法：(尺寸调整法)按试切零件进行调整，精度高。,五、生产纲领与生产类型,生产纲领：(N),某种零件的年产量称为该零件的年生产纲领,N=Qn(1+)Q：产品的年产量（
4、台/年）n：每台产品中该零件的数量（件/台）：备品百分率：废品百分率,五、生产纲领与生产类型,生产纲领与生产类型的关系,单件、小批量生产,成批生产,大批大量生产,设 备 要 求,工人技术水平,生 产 率,生 产成 本,生产类型的工艺特征,六、机械加工工艺规程,“规定产品或零件制造工艺过程和操作方法的工艺文件”,制订工艺规程的意义与作用,工艺规程的作用：指导、组织生产；生产准备、计划调度的主要依据；车间设计、布置的依据。,工艺规程的主要内容：毛坯的选择；拟订工艺路线；计算切削用量、加工余量及工时定额。,制订工艺规程的步骤：,分析研究零件图纸；选择毛坯；选择定位基准；拟订工艺流程；工序设计；（选择
5、机床，工艺装备，工序余量，工序尺寸，切削用量，工时定额等）填写工艺文件。,第二节 定位基准的选择,基准:,用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的点、线、面,基准,设计基准：,工艺基准,在工序图上用以指定加工表面位置的基准,在加工中用做定位的基准,在工件上用以测量已加工表面位置的基准,装配时用以确定零件在产品中位置的基准,设计图样上所采用的基准,工序基准：,定位基准：,测量基准：,装配基准：,二、定位基准的选择：,一般性原则：选择最大尺寸的表面为安装面，选择最长距离的表面为导向面，选择最小尺寸的表面为支承面；,首先考虑保证位置精度，再考虑保证尺寸精度；,应尽量选择零件的主要表面为定位基准
6、；,定位基准应便于夹紧，在加工中稳定可靠。,二、定位基准的选择：,粗基准的选择：,以不加工表面为粗基准,当零件存在多个不加工表面时，应选择与加工表面相互位置要求高的不加工表面为粗基准,选择毛坯上余量最小表面为粗基准,选择零件上重要表面为粗基准,粗基准应平整，无浇冒口、飞边等，以使定位可靠,粗基准只能使用一次,二、定位基准的选择：,精基准的选择：,基准重合的原则：即设计基准与定位基准重合。,基准统一的原则：应选择尽可能多的表面加工时都能使用的定位基准作为精基准。,互为基准的原则：,自为基准的原则：,精基准的选择应使定位准确，夹紧可靠。,第三节 工艺路线的拟定,加工方法的选择：,应考虑的主要问题：
7、要求达到的精度、表面粗糙度；工件所用材料的性质和毛坯的质量及硬度；零件的结构形状和加工表面的尺寸；热处理情况；生产类型；现有设备的情况；,加工方法的选择：,经济精度：,指在正常的加工条件下，以最有利的时间、消耗所能达到的加工精度,同一种加工方法，精度越高，加工成本越大,精度有一定极限，过A点后，即使再增加成本，精度提高也很少。,成本也有一定极限，过B点后，成本基本不变。,典型表面加工方法的选择：,外圆表面的加工方法：,粗车IT1311Ra2512.5,半精车IT109Ra6.33.2,精车IT87Ra1.60.8,粗磨IT87Ra0.80.4,精磨IT65Ra0.40.2,金刚石车IT65Ra
8、0.80.02,滚压IT76Ra0.20.1,研磨IT54Ra0.10.01,精密磨削IT5Ra0.10.012,超精加工IT5Ra0.10.01,沙带磨削IT65Ra0.20.012,抛光Ra0.20.025,典型表面加工方法的选择：,内圆表面的加工方法,钻孔IT1311Ra2512.5,粗镗IT1311Ra2512.5,扩孔IT109Ra6.33.2,半精镗IT109Ra6.33.2,粗拉IT87Ra1.60.8,精拉IT76Ra0.80.4,粗铰IT87Ra3.21.6,精铰IT76Ra0.80.4,手铰IT76Ra0.40.2,精镗IT87Ra1.60.8,粗磨IT87Ra1.60.8
9、,精磨IT76Ra0.40.2,金刚镗IT76Ra0.80.2,珩磨IT64Ra0.40.05,精密磨削IT5Ra0.20.025,研磨IT65Ra0.10.01,滚压IT76Ra0.20.1,典型表面加工方法的选择：,平面加工方法:,粗铣IT1311Ra2512.5,半精铣IT109Ra6.33.2,粗刨IT1311Ra2512.5,粗车IT1311Ra2512.5,粗拉IT1110Ra6.33.2,精铣IT87Ra3.21.6,半精刨IT109Ra6.33.2,精刨IT87Ra3.21.6,半精车IT109Ra6.33.2,精车IT87Ra3.21.6,精拉IT96Ra1.60.4,粗磨I
10、T87Ra1.60.4,精磨IT76Ra0.40.2,抛光Ra0.20.1,研磨IT65Ra0.10.01,导轨磨IT6Ra0.80.2,沙带磨IT65Ra0.40.01,金刚石车IT6Ra0.80.02,精密磨IT65Ra0.20.01,宽刀精刨IT6Ra0.80.4,刮研Ra0.80.4,高速精铣IT76Ra0.80.2,二、加工阶段的划分：,粗加工阶段半精加工阶段精加工阶段光整加工阶段,目的：,及时发现毛坯缺陷便于保证加工质量合理使用设备便于安排热处理工序,三、工序的集中与分散：,工序集中程度：指在一个工序中所完成的工作内容的多少。,在每道工序中所安排的加工内容多，一个零件的加工只集中在
11、少数几道工序中完成，则称工序集中。反之，称工序分散。,工序集中的特点：有利于保证加工表面间相互位置精度；有利于采用高生产率的机床；工序数目少，设备数量少；专用设备多，调整维修困难；,工序分散的特点：机床和工装简单，易调整；有利于采用合理的切削用量;工序数目多，设备数量大，生产组织工作较复杂；生产适应性好，转产容易；,工艺上可行；生产节拍允许；调整能够实现；,采用工序集中应注意的问题,四、工序的安排：,加工顺序的安排：,先加工基准面，后加工功能表面；先加工平面，后加工内孔；先加工主要表面，后加工次要表面；先粗加工，后精加工。,热处理工序的安排：,预备热处理：退火、正火、时效、调质,最终热处理：淬
12、火、回火、渗碳、渗氮、表面处理,第四节 加工余量及工序间尺寸的确定,加工余量的概念：,使加工表面达到所需的精度和表面质量而应切除的金属层,总余量和工序余量：,零件上表面的毛坯尺寸与零件图的设计尺寸之差称为加工总余量,相邻两工序的工序尺寸之差称为工序余量,加工余量的概念：,单边余量与双边余量,加工余量和工序尺寸的关系：,对于被包容面：Z=上工序基本尺寸-本工序基本尺寸对于包容面：Z=本工序基本尺寸-上工序基本尺寸,加工余量和工序尺寸的关系：,影响加工余量的因素：,上道工序加工表面的表面质量,上道工序的尺寸公差 Ta,上道工序的位置误差a,本道工序的安装误差b,加工余量的确定：,分析计算法：,对双
13、边余量：,对单边余量：,查表法：,经验法：,工序间尺寸公差的确定,拟定加工路线：,粗车,半精车,淬火,粗磨,精磨,研磨,确定各工序的加工余量：,查表法：,研磨：0.01mm，粗磨：0.3mm，精磨：0.1mm半精车：1.1mm，粗车：4.5mm可得：Z总=6.01mm,圆整取：Z总=6 mm则取粗车余量：4.49 mm,工序间尺寸公差的确定,确定各工序的经济精度及表面粗糙度:按“入体原则”分配偏差,查表:研磨：,精磨：,粗磨：,半精车：,粗车：,毛坯：2mm,工序间尺寸公差的确定,计算工序间尺寸、公差,研磨：50,精磨：50+0.01=50.01,粗磨：50.01+0.1=50.11,半精车：
14、50.11+0.3=50.41,粗车：50.41+1.1=51.51,锻造毛坯：51.51+4.49=56,第五节 工艺尺寸链计算,尺寸链的概念：,在零件的加工过程中和机械装配过程中，常常遇到彼此互相连接并构成封闭图形的一组尺寸，其中有一个尺寸的精度决定于其他所有尺寸的精度。这样的一组尺寸构成所谓的尺寸链。,工艺尺寸链：,装配尺寸链：,二、工艺尺寸链的组成：,工艺尺寸链由一个封闭环和若干个组成环构成,封闭环：,在加工过程中最后形成（间接获得）的尺寸。记为：A0,注意：一个尺寸链中只能有一个封闭环；封闭环的精度决定于其他环的精度；要求保证的尺寸(设计尺寸)为封闭环或不要求保证的尺寸(非设计尺寸)
15、为封闭环的说法都是错误的；,封闭环,设计尺寸,二、工艺尺寸链的组成：,组成环：,在加工过程中直接获得的尺寸。记为：Ai,增环：,在组成环中，当某组成环的尺寸增加，使得封闭环的尺寸增加，则该环为增环。记为：,减环：,在组成环中，当某组成环的尺寸增加，使得封闭环的尺寸减少，则该环为减环。记为：,判别方法：在尺寸链图上，按连续的单箭头来表示，箭头方向与封闭环相同则为减环，相反则为增环。,举例:,三、尺寸链的计算方法：,极值法：,m：增环数，n：尺寸链总环数,三、尺寸链的计算方法：,如用平均尺寸标注：,组成环的平均尺寸：,封闭环的平均尺寸：,三、尺寸链的计算方法：,概率法：,正态分布：,非正态分布：,
16、ki=1.21.7,四、计算举例：,正计算：已知各组成环的尺寸Ai，求A0反计算：已知A0，求各组成环尺寸Ai中间计算：已知A0 及部分Ai，求其余的组成环,四、计算举例：,例1设计尺寸如图所示，加工过程如下：以A为基准铣B面，达到工序尺寸：以A为基准铣C面，达到工序尺寸：,验证：能否满足设计尺寸的要求。,正计算：,四、计算举例：,反计算：,已知：,求：A1、A2的尺寸,求各组成环的平均公差：,根据平均公差和制造工艺的复杂程度确定各组成环的公差：,取：TA1=0.2，TA2=0.15,按入体原则分配各组成环的偏差：,验算：ESA0=0.2-(-0.15)=0.35，EIA0=0-0=0,取其中
17、一个组成环为协调环，按尺寸链的关系式计算：,验算：,基准不重合时的工序尺寸计算：,设计基准与定位基准不重合的工序尺寸计算：,根据极值解法公式：L0=L1+L2-L310=L1+30-60L1=40,ESL0=ESL1+ESL2-EIL30.18=ESL1+0.04-(-0.05)ESL1=+0.09,EIL0=EIL1+EIL2-ESL30=EIL1+0-0.05EIL1=+0.05,基准不重合时的工序尺寸计算：,测量基准与设计基准不重合的工序尺寸计算：,如图所示设计尺寸：加工时通过测量L1尺寸控制台肩位置。求：L1=？,根据极值解法公式：L1=40-10=30 mm ESL1=EIL2-EI
18、L0=-0.16-(-0.3)=0.14 mm EIL1=ESL2-ESL0=0-0=0 mm,注意假废品问题：,L1MAX=30.14mm，L1MIN=30mm当测得：L1=30.3 mm时,如果:L2=40 mm,则:L0=9.7 mm仍然是合格品。,工序间尺寸和公差的计算：,工序基准是尚待继续加工的设计基准时的中间工序尺寸计算：,如图所示加工过程如下：镗孔至插键槽，工序尺寸A1热处理磨内孔至，同时保证 设计尺寸。,A0=A1+A3-A2A1=A0+A2-A3=43.6+19.8-20=43.4 ESA0=ESA1+ESA3-EIA2 ESA1=0.315 EIA0=EIA1+EIA3-E
19、SA2 EIA1=0.05,解法2：,在尺寸链（1）中：Z为封闭环。Z=20-19.8=0.2ESZ=0.025-0=0.025EIZ=0-0.05=-0.05,在尺寸链（2）中：43.6尺寸为封闭环,A1、Z为增环依据尺寸链计算式可求出：,工序间尺寸和公差的计算：,为了保证应有的渗碳或渗氮层深度的工序尺寸计算：,图示零件：内孔表面F要求渗碳，渗碳层厚度为0.30.5mm。加工过程如下：磨内孔至渗碳，厚度为。磨内孔至尺寸 并保证渗 碳层厚度0.30.5mm。,求：=？,工序间尺寸和公差的计算：,电镀零件的工序尺寸计算：,图示零件F表面要求镀银，镀层厚度为0.20.3mm,F表面的最终尺寸为,求
20、镀前工序尺寸。,综合举例:,图示零件，轴向设计尺寸分别为A1=50、A2=20、A3=10，加工过程如下：以C面为基准车A面、D面，余量分别为Z1=3mm、Z2=5mm。以A为基准车C、B面，余量为Z3=Z4=3mm。以B为基准磨A面，余量为Z5=0.2mm，保证A1、A2、A3三个尺寸。求解各工序尺寸。,综合举例:,已知：A20=A2=，A30=A3=求各组成环尺寸。属反计算问题。,TA13=0.25 TA30=0.15 需修改组成环尺寸。,求基本尺寸:A12=A13+Z5=50+0.2=50.2mmA30=A3=10mm，A21=A22+Z3=A20+Z5+Z3=23.2mm A30=A1
21、3+A21-A12-A31，求出：A31=13 mm,求平均公差：,取：TA13=TA12=TA31=0.04,TA21=0.03,按入体原则分配偏差：取：A12为协调环。,综合举例:,由式：ESA30=ESA13+ESA21-EIA12-EIA31求出：EIA12=0由式：EIA30=EIA13+EIA21-ESA12-ESA31求出：ESA12=+0.04,由式：A20=A22+A13-A12，求出：A22=20.2由式：ESA20=ESA22+ESA13-EIA12求出：ESA22=0由式：EIA20=EIA22+EIA13-ESA12求出：EIA22=-0.05,综合举例:,核算加工余
22、量:,由以上两个尺寸链求出:,显然不会发生余量不够的现象,第六节 时间定额及劳动生产率,时间定额：,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。,式中：Td：完成一个工序的单件时间定额；Tj：基本切削时间；Tf：辅助时间；Tb：布置工作地时间；Tx：休息时间；Tzz：准备终结时间；,劳动生产率：,指一个工人在单位时间内生产出合格品的数量。记为：Q,提高劳动生产率的措施：,减少基本时间：提高切削用量；多件加工；合并工步;减少工作行程；采用新技术、新工艺,提高劳动生产率的措施：,减少辅助时间：采用先进的夹具；连续加工;多工位加工；自动化加工；采用主动测量或数字显示自动测量装置,减少服务时间:减少对刀、换刀时间；加强管理及时供应毛坯、工具等；,提高劳动生产率的措施：,减少准备终结时间：夹具、刀具调整通用化；采用成组工艺技术；,多机床操作：注意几点：单件时间Td不能太短；某机床：有自动停车装置；机床的利用率不低于单机作业时的负荷率；,工艺方案的经济性分析：,工艺成本（E）,可变费用（V）,不变费用（S）,材料费、机床工人工资、通用机床维修费用、通用机床折旧费、刀具费用、通用夹具费用等。,专用机床维修费用、专用机床折旧费、专用夹具费用、调整费用等。,方案比较：,NC为临界纲领当：N NC 时，E2较好,
