工艺技术-机械加工工艺规程的制定教材(ppt 163页)

加工工艺 产品制造的方法。 工艺规程制订的原则 是优质、 高产、低成本，即在保证产品质量 的前题下，争取最好的经济效益。 1.生产过程 指把原材料转变为成品的全过程。 机械工厂的生产过程一般包括原材料的验收、保 管、运输，生产技术准备，毛坯制造，零件加工（含 热处理），产品装配，检验以及涂装等。 第一 节 概 述 一、生产过程和工艺过程 生产过程 ： 将原材料转变为成品所有相关劳动过程的总和。 生产过程 = 工艺过程 + 辅助过程 机械制造工艺过程毛坯 成品 高质量 高效率 经济性 机 床 刀 具 夹 具 量 具 加工工艺系统 能源 切削 原理 信息系统 工艺 规程 物料流 数控 程序 产品开发 企业组织产品生产的模式： 1）生产全部零部件、组装机器。 2）生产一部分关键的零部件，其余的由其它企业供应。 3）完全不生产零部件，自己只负责设计与销售。 企业在市场导向下，产品的生产过程主要 可划分为四个阶段，即 新产品开发、产品制造 、产品销售和售后服务阶段。 2.工艺过程 把生产过程中改变生产对象的形状、尺寸、相 工艺过程可根据其具体工作内容分为铸造、锻造、冲压 、焊接、机械加工、热处理、表面处理、装配等不同的工艺 过程。 对位置和物理、力学性能等，使其成为成品或半成品 的过程称为工艺过程。 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。 一个或一组工人在一个 工作地点 ，对一个或同时对几个 工件所 连续 完成的那部分工艺过程叫工序。 例如 图 5-1 二、机械加工工艺过程及其组成 机械加工工艺过程 是指用机械加工方法（主要是切削加工 方法）逐步改变毛坯的形态（形状、尺寸以及表面质量），使 其成为合格零件所进行的全部过程。它一般由工序、工步、走 刀等不同层次的单元所组成。 1. 工 序 1、工序、工步和工作行程 l 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。 工作地点 不变加上 连续完成 是构成工序的两个基本要 素 ，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。 l 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 机械加工工艺过程的基本概念 机械加工过程 = N个工序 = m 安装 +n 工位 +p 工步 +q 走刀 工序号 工序内容 设备 1 铣两端面，打中心孔 专用机床 2 车大外圆及倒角 车床 3 车小外圆及倒角 车床 4 铣键槽 铣床 5 去毛刺 钳工台 机械加工过程 = N个工序 = m 安装 +n 工位 +p 工步 +q 走刀 大批量生产工艺过程 工序号 工序内容 设备 1 车一端面，打中心孔 掉头车另一端面，打中心孔 车床 2 车大外圆及倒角 调头车小外圆及倒角 车床 3 铣键槽、去毛刺 铣床 机械加工过程 = N个工序 = m 安装 +n 工位 +p 工步 +q 走刀 单件小批量工艺过程 机械加工过程 = N个工序 = m 安装 +n 工位 +p 工步 +q 走刀 机械加工过程 = N个工序 = m 安装 +n 工位 +p 工步 +q 走刀 l 工步 ：是工序的组成单位。在 被加工表面 、 切削用量（切削速 度、进给量） 、 切削刀具 均不变的情况下所完成的那部分工艺内 容。 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 。 1、工序、工步和工作行程（走刀） l 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。 机械加工过程 = N个工序 = m 安装 +n 工位 +p 工步 +q 走刀 1-1 机械加工工艺过程的基本概念 复合工步 机械加工过程 = N个工序 = m 安装 +n 工位 +p 工步 +q 走刀 以棒料制造阶梯轴 2、安装和工位 l 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。 l 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 机械加工工艺过程的基本概念 机械加工过程 = N个工序 = m 安装 +n 工位 +p 工步 +q 走刀 1-1 机械加工工艺过程的基本概念 多工位加工 机械加工过程 = N个工序 = m 安装 +n 工位 +p 工步 +q 走刀 1-1 机械加工工艺过程的基本概念 机械加工过程 = N个工序 = m 安装 +n 工位 +p 工步 +q 走刀 螺栓的机械加工工艺过程 零件的年生产纲领按下列公式计算： N=Qn(1+a)(1+b) (3-1) 式中 N 零件的生产纲领，单位为件年； Q 产品的年产量，单位为台年； n 每台产品中所含该零件的数量，单位为件台； a 零件的备品百分率； b 零件的废品百分率。 1. 生产纲领 产品的年生产 纲领就是产品的年 生产量和进度计划。 三、 生产纲领与生产类型 2. 生产类型的划分 根据产品投入生产的连续性，可大致分为三种不 同的生产类型。 1. 单 件 生 产 产品品种不固定，每一 品种的产品数量很少，大多 数工作地点的加工对象经常 改变。例如，重型机械、造 船业等一般属于单件生产。 2. 大 量 生 产 产品品种固定，每种 产品数量很大，大多数工 作地点的加工的对象固定 不变。例如，汽车、轴承 制造等一般属于大量生产 。 在成批生产中，根据批量大小可分为小批、中 批和大批生产。小批生产的特点接近于单件生产的特 点，大批生产的特点接近于大量生产的特点，中批生 产的特点介于单件和大量生产特点之间。因此生产类 型可分为： 单件小批生产，大批大量生产，中批生产 。各种生产类型的工艺特点见 表 3-3。 3.成批生产 产品品种基本固定，但数量少，品种较多 ，需要周期性地轮换生 产，大多数工作地点的 加工对象是周期性的变 换。 1. 工艺规程的作用 1. 工艺规程是指导生产的主要技术文件 2. 工艺规程是组织生产和管理工作的基本依据 3. 工艺规程是新建或扩建工厂或车间的基本资料 四、机械加工工艺规程 机械加工工艺规程简称为工艺规程，是指导机械加工的 主要技术文件。 零件的机械加工工艺规程是每个机械制造厂或加工车间必 不可少的技术文件。 生产前 用它做生产的准备， 生产中 用它做 生产的指挥， 生产后 用它做生产的检验。 它是以工序为单位说明一个零件全部加工过程的工艺 卡片。这种卡片包括零件各个工序的名称、工序内容，经 过的车间、工段、所用的机床、刀具、夹具、量具，工时 定额等。主要用于单件小批生产以及生产管理中。 2. 常用工艺文件的种类 （ 1）机械加工工艺过程卡片 如表 3-5所示，它是根据工艺卡片的每一道工序制订的 ，主要用来具体指导操作工人进行生产的一种工艺文件。多 用于大批大量生产或成批生产中比较重要的零件。该卡片中 附有工序简图，并详细记载了该工序加工所需的资料，如定 位基准选择、工序尺寸及公差以及机床、刀具、夹具、量具 、切削用量和工时定额等。 （ 2）机械加工工艺卡 它是以工序为单位，详细说明零件的机械加工工艺过程 , 其内容介于工艺过程卡片和工序卡片之间。它用来指导工人 进行生产和帮助车间干部和技术人员掌握整个零件加工过程 的一种主要工艺文件，广泛用于成批生产和单件小批生产中 比较重要的零件或工序。 （ 3） 机械加工工序卡 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 各种有关手册、标准等技术资料 国内外先进工艺及生产技术的发展与应用情况 3. 制订机械加工艺规程的原始资料 零件毛坯图通常由毛坯车间技术人员设 计。机械加工工艺人员应研究毛坯图并 了解毛坯的生产情况，如了解毛坯的余 量、结构工艺性、铸件的分型面和浇冒 口位置、模锻件的出模斜度和飞边位置 等，以便正确选择零件加工时的装夹部 位和装夹方法，合理确定工艺过程。 应全面了解工厂（车间） 设备的种类、规格和精度 状况，工人的技术水平， 现有的刀、夹、量具规格 ，以及专用设备、工艺装 备的设计制造能力，等等 。 （ 1） 机械加工工艺规程制定的原则 1）以保证零件加工质量，达到设计图纸规定的各项技术要求为 前提。 2）工艺过程有较高的生产效率和较低的成本。 3）充分考虑和利用现有生产条件，尽可能作到平衡生产。 4）尽量减轻工人劳动强度，保证安全生产，创造良好、文明劳 动条件。 5）积极采用先进技术和工艺，减少材料和能源消耗，并应符合 环保要求。 4. 制订机械加工工艺规程的原则及步骤 （ 2）步 骤 分析研究产品图纸 工艺性分析 选择毛坯 拟订工艺路线 选择设备、工装 确定工序余量、工序尺寸 确定切削用量、工时定额 填写工艺文件技术经济分析 了解产品的用途、性能和工作条件， 熟悉零件在产品中的地位和作用，明 确零件的主要技术要求。 审查图纸上的尺寸、视图和技术要求 是否完整、正确、统一，分析主要技 术要求是否合理、适当，审查零件结 构工艺性。 确定毛坯的依据是零件在产品中的 作用、零件本身的结构特征与外形 尺寸、零件材料工艺特性以及零件 生产批量等。常用的毛坯种类有铸 件、锻件、焊接件、冲压件、型材 等，其特点及应用 见表 。 这是机械加工工艺规程设计的核心部分， 其主要内容有：选择定位基准；确定加工 方法；安排加工顺序以及安排热处理、检 验和其它工序等 包括机床、夹具、刀具、量具、辅具等。工艺装备的选择在满足零件加工工艺的需 要和可靠地保证零件加工质量的前提下， 应与生产批量和生产节拍相适应，并应充 分利用现有条件，以降低生产准备费用。 对必须改装或重新设计的专用或成组工艺 装备，应在进行经济性分析和论证的基础 上提出设计任务书。对所制定的工艺方案应进行技术经济分析，并应对多种工艺方案进行比较，或采用 优化方法，以确定出最优工艺方案 分析零件图和产品装配图 (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)毛坯种类 ; 2)毛坯形状 选择毛坯应考虑的因素 : 1)零件的材料及其机械性能 ; 2)零件的结构形状及外性尺寸 ; 3)生产纲领 ; 4)毛坯现有生产条件和发展情况 n 常用的机械零件的毛坯有铸件、锻件、焊接件、型材、 冲压件以及粉末冶金、成型轧制件等。零件的毛坯种类有的已 在图纸上明确，如焊接件。有的随着零件材料的选定而确定， 如选用铸铁、铸钢、青铜、铸铝等，此时毛坯必为铸件，且除 了形状简单的小尺寸零件选用铸造型材外，均选用单件造型铸 件。对于材料为结构钢的零件，除了重要零件如曲轴、连杆明 确是锻件外，大多数只规定了材料及其热处理要求，这就需要 工艺规程设计人员根据零件的作用、尺寸和结构形状来确定毛 坯种类。如作用一般的阶梯轴，若各阶梯的直径差较小，则可 直接以圆棒料作毛坯；重要的轴或直径差大的阶梯轴，为了减 少材料消耗和切削加工量，则宜采用锻件毛坯。 毛坯的选择毛坯的选择 各类毛坯的特点及适用范围 毛坯种类 制造精度 （ IT） 加工余量 原 材 料 工件尺寸 工件形状 机械性能 适用生产 类型 型 材 型材焊接件 砂型铸造 自由锻造 普通模锻 钢模铸造 精密锻造 压力铸造 熔模铸造 冲压件 粉末冶金件 工程塑料件 13级以下 13级以下 11 15 10 12 8 11 8 11 7 10 8 10 7 9 9 11 大 一般 大 大 一般 较小 较小 小 很小 小 很小 较小 各种材料 钢 材 铸铁 ,铸钢 ,青铜 钢材为主 钢 ,锻铝 ,铜等 铸铝为主 钢材 ,锻铝等 铸铁 ,铸钢 ,青铜 铸铁 ,铸钢 ,青铜 钢 铁 ,铜 ,铝基材料 工程塑料 小 型 大、中型 各种尺寸 各种尺寸 中、小型 中、小型 小 型 中、小型 小型为主 各种尺寸 中、小尺寸 中、小尺寸 简 单 较复杂 复 杂 较简单 一 般 较复杂 较复杂 复 杂 复 杂 复 杂 较复杂 复杂 较好 有内应力 差 好 好 较好 较好 较好 较好 好 一般 一般 各种类型 单 件 单件小批 单件小批 中、大批量 中、大批量 大 批 量 中、大批量 中、大批量 大 批 量 中、大批量 中、大批量 定义 零件结构的工艺性是指所设计的零件在满 足要求的前题下，制造的 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。 良好的结构工艺性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。 零件结构工艺性的分析，包括 零件尺寸 和 公差的标 注 、 零件的组成要素 和 整体结构 等方面的分析。 第二节第二节 零件的结构工艺性分析零件的结构工艺性分析 铸件：便于造型、拔模 斜度 璧厚均匀、无尖边、尖角 锻件：形状简单、无尖边、 尖角、飞刺，便于出模在毛坯制造方面 在装配方面 便于装配、减少修配量 在加工方面 合理标注零件的技术 要求 便于加工、减少加工 数控加工工艺性分析 （见表 9-1） 减轻零件重量 保证加工的可行性、经济性 零件尺寸、规格、结构要素 标准化 正确标注图纸尺寸及加工技 术要求。 在装配方面 在加工方面 便于分解独立装配单元 便于平行、流水作业 调整方便、减轻装配劳动 便于达到装配精度 零件结构工艺性零件结构工艺性 n 学习要点： 理解并掌握零件机械加工结构工艺性和零件装配与维修结构工 艺性。 n 概述 结 构工 艺 性的概念 在机械 设计 中，不 仅 要保 证 所 设计 的机械 设备 具有良好的工 作性能，而且 还 要考 虑 能否制造、便于制造和尽可能降低制造 成本。 这 种在机械 设计 中 综 合考 虑 制造、装配工 艺 、 维 修及成 本等方面的技 术 ，称 为 机械 设计 工 艺 性。机器及其零部件的工 艺 性主要体 现 于 结 构 设计 当中，所以又称 为结 构 设计 工 艺 性。 零件 结 构 设计 工 艺 性， 简 称零件 结 构工 艺 性，是指所 设计 的零 件在 满 足使用要求的条件下制造的可行性和 经济 性。 零件 结 构工 艺 性存在于零部件生 产 和使用的全 过 程，包括： 材料 选择 、毛坯生 产 、机械加工、 热处 理、机器装配、机器使 用、 维护 ，直至 报废 、回收和再利用等。 n 影响影响 结结 构工构工 艺艺 性的因素性的因素 n 影响 结 构 设计 工 艺 性的因素主要有：生 产类 型、制造 条件和工 艺 技 术 的 发 展三个方面。 生生 产类产类 型是影响型是影响 结结 构构 设计设计 工工 艺艺 性的首要因素。性的首要因素。 当 单 件、小批 生 产 零件 时 ，大都采用生 产 效率 较 低、通用性 较 强 的 设备 和工 艺 装 备 ，采 用普通的制造方法，因此，机器和零部件的 结 构 应 与 这类 工 艺 装 备 和工 艺 方法相适 应 。在大批大量生 产时 ，往往采用高效、自 动 化的生 产设备 和工 艺 装 备 ，以及先 进 的工 艺 方法， 产 品 结 构必 须 适 应 高速、自 动 化生 产 的要 求。常常同一种 结 构，在 单 件小批生 产 中工 艺 性良好，在大批大量生 产 中 未必也好，反之亦然。 机械零部件的机械零部件的 结结 构必构必 须须 与制造厂的生与制造厂的生 产产 条件相适条件相适 应应 。具体生 产 条件 应 包括：毛坯的生 产 能力及技 术 水平、机械加工 设备 和工 艺 装 备 的 规 格及性能、 热处 理 设备 条件与能力、技 术 人 员 和工人的技 术 水平以及 辅 助部 门 的制造能力和技 术 力量等。 随着生 产 不断 发 展，新的加工 设备 和工 艺 方法的不断出 现 ，以往 认为 工 艺 性不好的 结 构 设计 ，在采用了先 进 的制造工 艺 后，可能 变 得 简 便、 经 济 。例如 电 火花、 电 解、激光、 电 子束、超声波加工等特种加工技 术 的 发 展，使 诸 如陶瓷等 难 加工材料、复 杂 形面、精密微孔等加工 变 得容易；精 密 铸 造、 轧 制成形、粉末冶金等先 进 工 艺 的不断采用，使毛坯制造精度大 大提高；真空技 术 、离子氮化、 镀 渗技 术 使零件表面 质 量有了很大的改善 。 n 零件零件 结结 构工构工 艺艺 性的基本要求性的基本要求 n 1）机器零部件是 为 整机工作性能服 务 的，零部件 结 构工 艺 性 应 服从整机的工 艺 性。 2）在 满 足工作性能的前提下，零件造型 应 尽量 简单 ， 同 时应 尽量减少零件的加工表面数量和加工面 积 ；尽量采用 标 准件、通用件和外 购 件；增加相同形状和相同元素（如直 径、 圆 角半径、配合、螺 纹 、 键 、 齿轮 模数等）的数量。 3）零件 设计时 在保 证 零件使用功能和充分考 虑 加工可 能性、方便性、精确性的前提下 应 符合 经济 性要求，即 应 尽量降低零件的技 术 要求（加工精度和表面 质 量），以使零 件便于制造。 4）尽量减少零件的机械加工余量，力求 实现 少或无切屑 加工，以降低零件的生 产 成本。 5）合理 选择 零件材料，使其机械性能适 应 零件的工作 条件，且成本 较 低。 6）符合 环 境保 护 要求，使零件制造和使用 过 程中无 污 染、省能源，便于 报废 、回收和再利用。 n 对 于零件机械加工 结 构工 艺 性，主要从零件加工的 难 易性和加 工成本两方面考 虑 。在 满 足使用要求的前提下，一般 对 零件的技 术 要求 应 尽量降低，同 时对 零件每一个加工表面的 设计 ， 应 充分 考 虑 其可加工性和加工的 经济 性，使其加工工 艺 路 线简单 ，有利 于提高生 产 效率，并尽可能使用 标 准刀具和通用工装等，以降低 加工成本。此外零件机械加工 结 构工 艺 性 还 要考 虑 以下要求： 1） 设计 的 结 构要有足 够 的加工空 间 ，以保 证 刀具能 够 接近加工 部位，留有必要的退刀槽和越程槽等； 2） 设计 的 结 构 应 便于加工，如 应 尽量避免使 钻头 在斜面上 钻 孔 ； 3）尽量减少加工面 积 ，如 对 大平面或 长 孔合理加 设 空刀等； 4）从提高生 产 率的角度考 虑 ，在 结 构 设计 中 应 尽量使零件上相 似的 结 构要素（如退刀槽、 键 槽等） 规 格相同，并 应 使 类 似的加 工面（如凸台面、 键 槽等）位于同一平面上或同一 轴 截面上，以 减少 换 刀或安装次数及 调 整 时间 ； 5）零件 结 构 设计应 便于加工 时 的安装与 夹紧 。 n 下 图给 出了部分零件切削加工 结 构工 艺 性改 进 前后的示例。 n 零件装配和维修结构工艺性零件装配和维修结构工艺性 n 零件装配和维修结构工艺性对于产品的整个生产过程有很大影响。它 是评定机器设计好坏的标志之一。装配过程的难易、成本的高低、以及机器 使用质量是否良好，在很大程度上取决于它本身的结构。 机器的装配工艺性要求机器结构在装配过程中，使相互联接的零部件不用 或少用修配和机械加工，就能按要求顺利地、花比较少的劳动量装配起来并 达到规定的装配精度。 装配对零部件结构工艺性的要求，主要是使装配周期最短、劳动量最少、 而且操作方便容易达到装配精度要求。为此，应考虑以下几个方面 （ 1）将结构分拆成若干个独立的装配单元 为了多快好省地装配机器，必须最大限度缩短装配周期，而把机器分成若 干个装配单元是缩短装配周期的基本措施。因为机器分拆成若干个装配单元 后，可以在装配工作上组织平行装配作业，扩大装配工作面，而且能使装配 按流水线组织生产。同时，各装配单元能预先调整试验。各部分能以较完善 的状态送去总装，有利于保证机器的最终质量。 以机床生产实践为例，一般机床都是由若干个部件组成，如普通车床由床 头箱、进给箱、溜板箱、刀架、尾架和床身等部件组成。在装配时可以对各 部件（装配单元）平行进行装配，而互不干扰。这些独立的部件，装配好之 后，便可到专门的试验台上试车和试验，合格后送去进行总装配。 将机器分拆成若干独立装配单元，除上述优点外，还有： 1）便于部件规格化、系列化和标准化，并可减少劳动量，提高装配生产率和降低成本 。 2）有利于机器质量不断的改进和提高。这对重型机器尤为重要，因为它们寿命周期较 长，不会轻易报废。随着科学技术进步和要求的不断提高，经常在使用过程中需加以 改进。若机器具有独立装配单元，则改进起来很方便。 3）便于协作生产。可由各专业工厂分别生产独立单元，然后再集中进行装配。 4）给重型机械包装运输带来很大方便。 5）装配工作中，可在组织平行装配作业基础上安排流水作业生产。 6）各独立装配单元可预先进行调整实验，各部分以比较完善状态进入总装，有利于保 证产品质量和总装顺利进行。 （ 2）尽量减少装配时的修配和机械加工 装配时的修配工作，不仅要求技术高，而且多半是手工操作，既费工又难以确定工 作量。因此，在结构设计中就应考虑到如何将装配时的修配工作减少到最低限度。 （ 3）尽量使装配和拆卸方便 设计机器结构时，必须考虑装配工作简单方便。很重要的一点是套件的几个 表面不应该是同时地装入基准零件（如箱体零件）的配合孔中，而应该按先后次序， 依次装入。 综上所述，一般装配和维修对零件结构工艺性的要求主要包括：能够组成单独的部 件或装配单元、应具有合适的装配基面、考虑装配和拆卸的方便性、考虑设备维护的 方便性、选择合理的调整或补偿环以及尽量减少修配工作量等。 下表给出了部分装配和维修结构工艺性正误示例。 定位基准的选择定位基准的选择 Selection of Location Datum 学习要点学习要点 ： 掌握基准的概念，深刻理解设计基准、工艺基准（包括 工序基准、定位基准、装配基准和测量基准）的含义及其相互之间 的关系； 基准的概念 工件是个几何形体，它由一些几何元素（如点、线、面）所构成。工件上任何一个点、线、面 的位置总是要用它与另外一些点、线、面的相互关系（如尺寸距离、平行度、垂直度、同轴度等 ）来确定。将 用来确定加工对象上几何要素间的几何关系所依据的那些点、线、面称为 基准 。按照其作用的不同，基准可分为设计基准和工艺基准两大类。 设计基准 在设计图样上所采用的基准称为设计基准在设计图样上所采用的基准称为设计基准 。如图 2-18所示的箱体零件，顶面 B的设计基准为底 面 A（尺寸 H）；孔 I的设计基准为底面 A与角尺面 C（尺寸 X1、 Y1）；孔 的设计基准为底面 A孔 I 的中心（尺寸 Y2、 R1）；孔 的设计基准为孔 I与孔 的中心（尺寸 R2、 R3）。 设计人员是从零件的工作性能要求出发而确定设计基准的。图 2-18中孔 I与孔 、孔 之间， 孔 与孔 之间均有齿轮啮合传动关系。为保证齿侧啮合间隙量，孔 采用了孔 I中心作设计基准 ，孔 采用了孔 I与孔 的中心作为的设计基准。 设计图上用来标定其它点、线、面位置的点、线、面 设计基准 1 基准的概念 试 指出 图 2-19所示零件的 设计 基准 工艺基准 是指在工艺过程中所采用的基准。 又可分为：工序基准、定位基准、测量基准与装配基准。 1） 工序基准 工序基准是在工序图上用来确定本道工序所加工的表面加工后位置尺 寸和位置关系的基准。工序基准的选择应主要考虑如下两个方面的问题 ： 尽可能用设计基准作工序基准。当采用设计基准为工序基准有困难 时，可另选工序基准，但必须可靠地保证零件的设计尺寸和技术要求。 所选工序基准应尽可能用于工件的定位和工序尺寸的检查。 2）定位基准 定位基准是加工中用作定位的基准。定位基准可进一步分为粗基准 、精基准和附加基准。 粗基准 使用未经机械加工的表面作定位基准，称为粗基准。 精基准 使用已经机械加工的表面作定位基准，称为精基准。 附加基准 仅仅是为了机械加工工艺需要设计的定位基准，称为附 加基准。例如，轴类零件常用的顶尖孔，某些箱体零件加工所用的工艺 孔，支架类零件用到的工艺凸台（图 2-20）等都属于附加基准。 3） 测量基准 零件测量时所采用的基准， 称为测量基准。 4）装配基准 装配时用来确定零件或部件在机器中的相对位置 所采用的基准，称为装配基准。装配基准一般与 零件的主要设计基准相一致。 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。 一、基准的选择 1 基准的概念 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、 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 右图为根据不同工序要求测 量已加工平面位置时所使用的两 个不同的测量基准。右上图为小 圆的上母线，右下图为大圆的下 母线。 测量基准 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。 测量基准 定位基准 1、粗基准2、精基准 采用毛坯上未经加工 的表面作为定位基准 。 采用经过加工的表面 作为定位基准 。 定位基准的选择定位基准的选择 Selection of Location Datum 一、精基准一、精基准 1、基准重合原则 重点考虑： 减少定位误差 保证加工精度 （ 1）设计基准与定位基准不重合误差只发生在用调整法获得加工尺寸的情况 （ 2）基准不重合误差值等于设计基准与定位基准之间尺寸的变化量。 （ 3）基准不重合一般发生在下列情况： 用设计基准定位不可能或不方便； 在选择精基准时优先考虑了基准统一原则。 （ 4）设计基准与测量基准不重合也会产生基准不重合误差。 （ 5）基准不重合误差不仅指尺寸误差，而且对位置误差也要考虑。 举例 应尽量选择加工表面的设计基准作为精基准，即 谓 “基准重合 “原则。这样可避免由于基准不重合 而产生的定位误差。在对加工面位置尺寸和位置 关系有决定性影响的工序中，特别是当位置公差 要求较严时，一般不应违反这一原则。否则，将 由于存在基准不重合误差，而增大加工难度。 图示活塞零件，设计要求活塞销孔与顶面距离 C1，公差一般为 0.1 0.2mm。若加 .工销孔时以止口面（一大平面加一短圆柱面）定位，直接 保证的尺寸是 C2。此时，为了使尺寸 C1达到规定的精度，必须同时严格 控制尺寸 C和 C2（尺寸 C1、 C2和 C构成一个尺寸链，其中 C1是封闭环， 尺寸 C和 C2公差之和应小于或等于尺寸 C1的公差）。而这两个尺寸从功 能要求出发，均不需严格控制，且在加工顶面时（通常采用车削方法） ，尺寸 C也确实较难控制。因此在大批量生产中，常以顶面定位加工销孔 ，以使尺寸 C1容易保证。 设计基准（定位基准） 若本道工序的加工精度为 ， 则只要 A2， 即可满 足加工要求 例：图示零件加工台阶面 切削平面 （ 本道工序加工精度） 设计基准 定位基准 若要满足加工精度必须有： 称为基准不重合误差 2、基准统一原则 5、 定位夹紧 可靠方便 有利于保证各加工表面间的 相互位置关系，避免基准转换 所产生的误差。 简化夹具的设计与制造。 常见统一精基准的形式常见统一精基准的形式 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精基准。 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）作统一精基准。 3）盘套类零件常使用止口面作统一精基准。如活塞零件，采用 裙部止口面定位可以方便地加工活塞的其他表面，故选其为统一精基 准。实际上，活塞止口面的圆孔并无功能要求，之所以对其进行加工 ，完全是为了作定位基准使用。 4）套类零件用一长孔和一止推面作统一精基准。 需要指出，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。 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，应尽早地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 ）工序均以它为精基准进行加工。 3、 互为基准 4、自为基准 对某些位置精度要求高的表面，可以采用 互为基准、反复加工的方法来保证其位置 精度，这就是 “互为基准 ”的原则。 如卧式铣床主轴，前端 7： 24锥孔（图中 3）对支承轴径（图中 1、 2）的同轴度要求很高 ，为保证这一要求，采用互为基准的原则进 行加工，有关的工艺过程如下：先以精车后 的前后支撑轴颈 1、 2为基准粗、精车锥孔（ 通孔已钻出）及后端 38H9锥孔 (图中 4，锥 度为 1： 5，作辅助基准）；分别以 7： 24锥 孔和 38H9锥孔定位装前、后堵，粗、精磨 支承轴颈及各外圆面；再以支承轴颈为基准 粗、精磨 7： 24锥孔。通过这样互为基准、 反复加工，确保两者的同轴度误差满足设计 要求。 对一些精度要求很高的表面，在精密加 工时，为了保证加工精度，要求加工余量 小而且均匀，这时可以已经精加工过的表 面自身作为定位基准，这就是 “自为基准 “ 的原则。 如连杆小头孔最后金刚镗时就以精镗后的小头孔 自身定位，待工件夹紧后再将定位销移去 所选择的精基准，尤其是主要定位面， 应有足够大的面积和精度，以保证定位 准确、可靠。同时还应使夹紧机构简单 、操作方便。 互为基准原则 轴径 轴径 锥孔 图 5-8 主轴零件精基准选择 【 例 】 主轴零件精基准选择（图 5-8） 精基准的选择精基准的选择 自为基准原则 【 例 】 床身导轨面磨削加工（图 5-9） 图 5-9 导轨磨削基准选择 图 5-11 浮动镗刀块 1 工件 2 镗刀块 3 镗杆 图 5-10 外圆研磨示意图 【 例 】 铰孔、拉孔、研磨（图 5-10） 精基准的选择精基准的选择 【 例 】 浮动镗刀块镗孔（图 5-11） 图 7 18 以齿形表面定位加工 1卡盘； 2滚柱； 3齿轮 图 7 19 自为基准磨削定子外圆 图 7 20 床身导轨面自为基准 二、粗基准选择 1. 选择不加工表面作为粗基准，若有几个不加工表面， 选其中与加工表面位置精度要求高的一个，以保证两者的 位置精度。 重点考虑： 加工表面与不加工表面的 相对位置精度； 各加工表面有足够的余量 2. 为保证某重要表面余量均匀，则选择该重要表面本身 作为粗基准。（ 图 7 12） （举例） a） b） c） 粗基准的选择粗基准的选择 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。 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。 图 5-2 粗基准选择比较 图 5-3 床身粗基准选择比较 工序 1 工序 1 工序 2 工序 2 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。 粗基准一般不得重复使用原则 粗基准的选择粗基准的选择 图 7 10 用不需加工的外圆作粗基准 图 7 11 用需加工的内孔作粗基准 图 7 12 车床床身加工 3. 若每个表面都加工，则以余量最小的表面作为粗基准， 以保证各表面都有足够的余量。（ 图 7 13） 4. 粗基准应平整、光滑，无浇冒口、飞边等，定位、夹紧 可靠。 5. 粗基准应避免重复使用。在同一尺寸方向上，粗基准通 常只允许使用一次，以免产生较大的定位误差。 图 7 13 阶梯轴的加工 加工路线的拟订加工路线的拟订 Determine the Machining Route 工艺过程设计工艺过程设计 Process Planning 加工方法的选择加工方法的选择 图 5-13 加工误差与成本关系 C 0 A B v 经济精度随年代增长和技术进步而不断提高（图 5-14） v 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 5-13AB段） 加工经济精度加工经济精度 加工误差（ m ） 1960 10-1 10-2 10-3 1920 2000 102 101 100 年代 图 5-14 加工精度与年代的关系 一般加工 精密加工 超精密加工 加工方法的选择加工方法的选择 1） 零件加工表面的精度和表面粗糙度要求 2）零件材料的加工性 3） 生产批量和生产节拍要求 4）企业现有加工设备和加工能力 5）经济性 选择加工方法应考虑的问题选择加工方法应考虑的问题 外圆表面、孔及平外圆表面、孔及平 面加工方案参见教材面加工方案参见教材 表表 1-13， 1-14、 1-15、 1-16 （ 20世纪世纪 90年代年代 ）。）。 加工方法的选择加工方法的选择 典型表面加工路线典型表面加工路线 研 磨 IT5 Ra 0.0080.32 超 精 加 工 IT5 Ra 0.010.32 砂 带 磨 IT5 Ra 0.01 0.16 精 密 磨 削 IT5 Ra 0.0080.08 抛 光 Ra 0.0081.25 金 刚 石 车 IT5 6 Ra 0.021.25 滚 压 IT6 7 Ra 0.161.25 精 磨 IT6 7 Ra 0.161.25 精 车 IT7 8 Ra1.2 5 5 粗 磨 IT8 9 Ra 1.25 10 半 精 车 IT10 11 Ra 2.5 12.5 粗 车 IT12 13 Ra 10 80 外圆表面的典型加工工艺路线 加工方法的选择加工方法的选择 孔的典型加工工艺路线 珩 磨 IT5 6 Ra0.041.25 研 磨 IT5 6 Ra0.0080.63 粗 镗 IT12 13 Ra 5 20 钻 IT10 13 Ra 5 80 半 精 镗 IT10 11 Ra 2.5 10 粗 拉 IT9 10 Ra 1.25 5 扩 IT9 13 Ra 1.2540 精 镗 IT7 9 Ra 0.63 5 粗 磨 IT9 11 Ra1.25 10 精 拉 IT7 9 Ra0.160.63 推 IT6 8 Ra0.081.25 饺 IT6 9 Ra 0.3210 金 刚 镗 IT5 7 Ra0.161.25 精 磨 IT7 8 Ra0.080.63 滚 压 IT6 8 Ra0.011.25 手 饺 IT5 Ra0.081.25 5.3.1 加工方法的选择加工方法的选择 图 5-17 平面典型加工工艺路线 抛 光 Ra0.0081.25 研 磨 IT5 6 Ra0.0080.63 精 密 磨 IT5 6 Ra 0.040.32 半 精 铣 IT8 11 Ra 2.510 精 铣 IT6 8 Ra 0.63 5 高 速 精 铣 IT6 7 Ra 0.161.25 导 轨 磨 IT6 Ra0.161.25 精 磨 IT6 8 Ra 0.161.25 宽 刀 精 刨 IT6 Ra 0.161.25 粗 磨 IT8 10 Ra 1.2510 精 刨 IT6 8 Ra 0.63 5 半 精 刨 IT8 11 Ra 2.5 10 半 精 车 IT8 11 Ra 2.5 10 粗 铣 IT11 13 Ra 5 20 粗 刨 IT11 13 Ra 5 20 砂 带 磨IT5 6 Ra0.010.32 金 刚 石 车 IT6 Ra0.021.25 刮 研 Ra 0.041.25 精 车 IT6 8 Ra 1.25 5 粗 车 IT12 13 Ra 10 80 精 拉 IT6 9 Ra 0.32 2.5 粗 拉 IT10 11 Ra 5 20 加工顺序的安排加工顺序的安排 先基准后其他 先加工基准面，再加工其他表面 先面后孔 有两层含义： 1）当零件上有较大的平面可以作定位基准时，先将其加）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、稳定工出来，再以面定位，加工孔，可以保证定位准确、稳定 2）在毛坯面上钻孔或镗孔，容易使钻头引偏或打刀，先）在毛坯面上钻孔或镗孔，容易使钻头引偏或打刀，先 将此面加工好，再加工孔，则可避免上述情况的发生将此面加工好，再加工孔，则可避免上述情况的发生 先主后次 也有两层含义： 1）先考虑主要表面加工，再安排次要表面加工，次要表）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面加工常常从加工方便与经济角度出发进行安排 2）次要表面和主要表面之间往往有相互位置要求，常常）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要求在主要表面加工后，以主要表面定位进行加工 先粗后精 机械加工工序的安排机械加工工序的安排 v 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 v 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 v 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 v 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。 加工顺序的安排加工顺序的安排 热处理和表面处理工序的安排热处理和表面处理工序的安排 加工顺序的安排加工顺序的安排 除操作工人自检外，下列情况应安排检验工序： 零件加工完毕后； 从一个车间转到另一个车间前后； 重要工序前后。 其他工序的安排其他工序的安排 v 去毛刺工序 通常安排在切削加工之后。 v 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。 检验工序的安排检验工序的安排 工序集中与工序分散工序集中与工序分散 v 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 v 优点： 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。 v 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 v 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 工序集中工序集中 工序分散工序分散 工序集中与工序分散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）式（个别工序亦有相对集中的情况） 工序集中与工序分散的应用工序集中与工序分散的应用 由于市场需求的多由于市场需求的多 变性，对生产过程的变性，对生产过程的 柔性要求越来越高，柔性要求越来越高， 加之加工中心等先进加之加工中心等先进 设备的采用，工序集设备的采用，工序集 中将越来越成为生产中将越来越成为生产 的主流方式的主流方式 多品种、中小批量多品种、中小批量 生产，为便于转换和生产，为便于转换和 管理，多采用工序集管理，多采用工序集 中方式中方式 加工阶段的划分加工阶段的划分 v 粗加工阶段 主要任务是去除加工面多余的材料 v 半精加工阶段 使加工面达到一定的加工精度，为精 加工作好准备 v 精加工阶段 使加工面精度和表面粗糙度达到要求 v 光整加工阶段 对于特别精密的零件，安排此阶段， 以确保零件的精度要求 v 有利于保证零件的加工精度； v 有利于设备的合理使用和精密机床的精度保持； v 有利于人员的合理安排； v 可及早发现毛坯缺陷，以减少损失。 加工阶段的划分加工阶段的划分 加工阶段划分的意义加工阶段划分的意义 机械加工工艺路线的拟定 一、表面加工方法选择 1. 加工方法的经济精度、表面粗糙度与加工表面的技术要 求相适应。 2. 加工方法与被加工材料的性质相适应。 3. 加工方法与生产类型相适应。 4. 加工方法与本厂条件相适应。 二、加工阶段的划分 粗加工阶段 光整加工阶段 精加工阶段 半精加工阶段 加工阶段 划分加工阶段的原因 切除大量多余材 料，主要提高生 产率。 完成次要表面加工 (钻、 攻丝、铣键槽等 )主要表 面达到一定要求，为精 加工作好余量准备安排 在热处理前。 主要表面达到图纸要求 。 进一步提高尺寸精度 降低粗糙度，但不能 提高形状、位置精度 1、保证加工质量 2、合理使用设备 3、便于安排热处理工序 4、便于及时发现毛坯缺陷 5、避免重要表面损伤。 三、工序的集中与分散 1、 工序集中就是将工件的加工，集中在少数 几道工序内完成。每道工序的加工内容较多。 2、 工序分散就是将工件的加工，分散在较多 的工序内进行。每道工序的加工内容很少，最 少时每道工序仅一个简单工步。 3、趋势：工序