机械制造工程学PPT教学课件-第7章 工艺规程设计.ppt

机械制造工程学,主讲：汪庆华,第7章 工艺规程设计,7.1,7.2,7.3,7.4,7.5,概述 机械加工工艺规程设计 加工余量及工序尺寸 工艺尺寸链 机器装配工艺规程设计 工艺过程的技术经济分析,7.6,生产过程与工艺过程,机械加工工艺过程的组成,生产类型与工艺特征,工艺规程的作用和种类,主要 内容,概述,一、 生产过程与工艺过程,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。,直接改变加工对象的尺寸、形状、表面质量以及相对位置 关系的生产过程称为工艺过程。,生产过程：指把原材料转变为成品的全过程。,毛坯和零件成形铸造、锻压、焊接 、注塑 机械加工切削、磨削、特种加工 材料改性与处理热处理、电镀、热喷涂 机械装配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,一、 生产过程与工艺过程,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、尺寸以及相互位置），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。,工序是指由一个或一组工人在同一台机床或同一个工作地，对一个或同时对几个工件所连续完成的那一部分机械加工工艺过程。,二、 机械加工工艺过程的组成,1. 加工小头端面 2. 小头端面钻中心孔 3. 加工大头端面 4. 大头端面钻中心孔 5. 车大端外圆 6. 对大端倒角 7. 车小端外圆 8. 对小端倒角 9. 精车外圆 10.铣键槽 11.去毛刺,工序方案1（单件小批生产）,二、 机械加工工艺过程的组成,工序方案2（成批生产）,二、 机械加工工艺过程的组成,9,二、 机械加工工艺过程的组成,工序方案2（大量生产）,安装在一道工序中，工件每经一次装夹后所完成 的那部分工序称为安装。,工位工件在机床上占据每一个位置所完成的那部分 工序称为工位。,二、 机械加工工艺过程的组成,工步指在加工表面不变、切削刀具不变、切削用量不变的情况下所 连续完成的那部分工序。（在一个工步内，若有几把刀具同时加工几个不同表面，称此工步为复合工步）,a）立轴转塔车床的一个复合工步 b）钻孔、扩孔复合工步 图6-4 复合工步,二、 机械加工工艺过程的组成,特例： 1）、在液压仿形车床上用同一把车刀，依次将工件不同直径外圆连续车削出来，视为一个工步。 2）、用成形车刀加工成形面，用齿轮刀具加工齿轮，用花键拉刀拉花键孔，是用同一刀具同时或依次加工多个或不同表面，视为一个工步。,二、 机械加工工艺过程的组成,13,走刀同一加工表面加工余量较大，可以分作几次 工作进给，每次工作进给所完成的工步称为一次走刀。,走刀是构成工艺过程的最小单元。,二、 机械加工工艺过程的组成,14,工序、安装、工位、工步和走刀之间的关系如下：,二、 机械加工工艺过程的组成,15,生产类型,生产类型是指产品生产的专业化程度，可按产品的年生 产纲领来划分。 生产纲领 n=qn(1+a)(1+b) 式中 q产品的年产量； n单台产品中该零件的数量； a备品率，以百分数计； b废品率，以百分数计。,根据生产纲领和产品本身的大小及结构复杂性，产品的 制造可分为三种生产类型,三、 生产类型与工艺特征,16,三种生产类型： 1、单件生产,单个地生产不同结构尺寸的产品，且很少重复的 生产。如重型机械、大型船舶制造、新产品试制等。,2、成批生产,成批地制造相同产品，且周期性地重复生产，如机 床制造等。根据产品特征及批量大小，又分为小批、中 批和大批生产三种。,3、大量生产,产品数量很大，大多数工作地一直按照一定的节拍进 行同一种零件的某一道工序的加工，称为大量生产。如 自行车、洗衣机、汽车等生产。,三、 生产类型与工艺特征,三、 生产类型与工艺特征,机械加工工艺规程的作用,(1)生产的计划、调度，工人的操作、质量检查等都是以机械加工工艺规程为依据。 (2)生产准备工作(包括技术准备工作)离不开机械加工工艺规程。 (3)除单件小批生产以外，在中批或大批大量生产中要新建或扩建车间(或工段)，其原始依据也是机械加工工艺规程。根据机械加工工艺规程确定机床的种类和数量，确定机床的布置和动力配置，确定生产面积和工人的数量等。 机械加工工艺规程的修改与补充是一项严肃的工作，它必须经过认真讨论和严格的审批手续。,四、 工艺规程的作用与工艺规程的种类,23,1）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。,四、 工艺规程的作用与工艺规程的种类,24,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,四、 工艺规程的作用与工艺规程的种类,生产过程与工艺过程,机械加工工艺过程的组成,生产类型与工艺特征,工艺规程的作用和种类,主要 内容,机械加工工艺规程设计,7.2.1 机械加工工艺规程设计的内容及步骤 7.2.2 制订机械加工工艺规程时要解决的主要问题 7.2.2.1 定位基准的选择 7.2.2.2 加工方法的选择 7.2.2.3 加工阶段的划分 7.2.2.4 工序的集中与分散 7.2.2.5 加工顺序的安排 7.2.2.6 机床的选择,7.2 机械加工工艺规程设计,1阅读装配图和零件图 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。 2工艺审查 审查图上的尺寸、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。,7.2.1 机械加工工艺规程设计的内容及步骤,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。,加工表面形状应尽量简单，且应与所使用的刀具形状相一致，以便于加工；,下面为几种零件的结构工艺性举例,应尽量减少加工表面的加工面积和零件重量,（如上图及下图所示）,某些结构必须设置退刀槽,7.2.1 机械加工工艺规程设计的内容及步骤,7.2.1 机械加工工艺规程设计的内容及步骤,a）孔距箱壁太近： 需加长钻头才能加工 钻头在圆角处容易引偏,b）加长箱耳，不需加长钻头即可加工,c）结构上允许，将箱耳设计在某一端，不需加长箱耳,7.2.1 机械加工工艺规程设计的内容及步骤,7.2.1 机械加工工艺规程设计的内容及步骤,7.2.1 机械加工工艺规程设计的内容及步骤,7.2.1 机械加工工艺规程设计的内容及步骤,3熟悉或确定毛坯 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3-1。,7.2.1 机械加工工艺规程设计的内容及步骤,7.2.1 机械加工工艺规程设计的内容及步骤,4. 选择定位基准 5. 拟定加工路线 6. 确定满足各工序要求的工艺装备,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。,7.2.1 机械加工工艺规程设计的内容及步骤,确定各工序加工余量，计算工序尺寸和公差 确定切削用量 确定时间定额 编制数控加工程序（对数控加工） 评价工艺路线 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。 12. 填写或打印工艺文件,7.2.1 机械加工工艺规程设计的内容及步骤,7.2.2 制定机械加工工艺规程时要解决的主要事项,基准分类 1）设计基准,2）工艺基准 工序基准 工序图上用来确定本工序所加工 表面加工后的尺寸、形状、位置的基准 定位基准 a.粗基准和精基准 b.附加基准 测量基准 装配基准,7.2.2 制定机械加工工艺规程时要解决的主要事项,在加工时用于工件定位的基准称为定位基准。可分为：,使用未经机械加工表面作为定位基准，称为粗基准。,零件上根据机械加工工艺需要而专门设计的定位基准。如用作轴类零件定位的顶尖孔，用作壳体类零件定位的工艺孔或工艺凸台（图3-1）等。,使用经过机械加工表面作为定位基准，称为精基准。,7.2.2 制定机械加工工艺规程时要解决的主要事项,7.2.2 制定机械加工工艺规程时要解决的主要事项,基准分类归纳如下：,7.2.2 制定机械加工工艺规程时要解决的主要事项,一 般 原 则 (1)选最大尺寸的表面为安装面(限制3个自由度)，选最长距离的表面为导向面(限制2个自由度)，选最小尺寸的表面为支承面(限制1个自由度)。 (2)首先考虑保证空间位置精度，再考虑保证尺寸精度。 (3)应尽量选择零件的主要表面为定位基准。 (4)定位基准应有利于夹紧，在加工过程中稳定可靠。,7.2.2 制定机械加工工艺规程时要解决的主要事项,粗基准,7.2.2 制定机械加工工艺规程时要解决的主要事项,重点考虑：各加工表面有足够的余量。 保证加工表面与不加工表面的相对位置精度；,3）便于工件装夹的原则,4）粗基准一般不得重复使用的原则,1）保证相互位置精度要求的原则,2）保证加工表面加工余量合理分配的原则,1. 粗基准的选择原则,7.2.2 制定机械加工工艺规程时要解决的主要事项,a ) 零件图，要求内外圆同轴； b)以不加工的外圆1为粗基准（正确）：孔的余量不均，但加工后 壁厚均匀。 c）以内圆2为粗基准（错误）：孔的余量均匀，但加工后壁厚不均匀。,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。,方案b:,方案b:,7.2.2 制定机械加工工艺规程时要解决的主要事项,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。,为保证零件的壁厚均匀，应以不加工的外圆表面a为粗基准，镗内孔。,为保证皮带的轮缘厚度均匀，以不加工表面1为 基准车外圆表面。,以不加工表面为粗基准,7.2.2 制定机械加工工艺规程时要解决的主要事项,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若能采用精基准定位，粗基准一般不应被重复的使用。粗基准通常只允许使用一次，以免产生较大的定位误差。,7.2.2 制定机械加工工艺规程时要解决的主要事项,7.2.2 制定机械加工工艺规程时要解决的主要事项,基准重合原则；,统一基准原则；,精基准,互为基准，反复加工原则；,自为基准原则；,重点考虑： 保证设计技术要求的实现以及装夹准确、可靠、方便。,2. 精基准的选择原则,基准重合原则选用被加工面设计基准作为精基准,7.2.2 制定机械加工工艺规程时要解决的主要事项,若本道工序的加工精度为，则只要 a2，即可满足加工要求，与 的大小没有关系。,例：图示零件加工台阶面,设计基准,定位基准,称为基准不重合误差（定位和设计基准的变动量）,若要满足加工精度必须有：,7.2.2 制定机械加工工艺规程时要解决的主要事项,统一基准原则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,7.2.2 制定机械加工工艺规程时要解决的主要事项,7.2.2 制定机械加工工艺规程时要解决的主要事项,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）作统一基准； 3）盘套类零件常使用止口面（一端面和一短圆孔）作统一基准； 4）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： 1）有利于保证各加工表面之间的位置精度； 2）可以简化夹具设计，减少工件搬动和翻转次数。 注意：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。,7.2.2 制定机械加工工艺规程时要解决的主要事项,互为基准原则,图6-15 主轴零件精基准选择,【例】主轴零件精基准选择（图6-15）,7.2.2 制定机械加工工艺规程时要解决的主要事项,车床主轴前后支承轴颈与主轴锥孔间有严格的同轴度要求，常先以前后主轴锥孔为基准磨主轴前、后支承轴颈表面，然后再以前、后支承轴颈表面为基准磨主轴锥孔，最后达到图纸上规定的同轴度要求,自为基准原则,【例】床身导轨面磨削加工（图6-16）,7.2.2 制定机械加工工艺规程时要解决的主要事项,按导轨面划线找正，使导轨面的加工余量均匀,图6-18 浮动镗刀块 1工件 2镗刀块 3镗杆,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。,图6-17 外圆研磨示意图,【例】铰孔、拉孔、研磨（图6-17）,【例】浮动镗刀块镗孔（图6-18）,7.2.2 制定机械加工工艺规程时要解决的主要事项,7.2.2 制定机械加工工艺规程时要解决的主要事项,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,外圆表面、孔及平面加工方案参见教材。,7.2.2 制定机械加工工艺规程时要解决的主要事项,7.2.2 制定机械加工工艺规程时要解决的主要事项,图6-19-1 孔的典型加工工艺路线,7.2.2 制定机械加工工艺规程时要解决的主要事项,7.2.2 制定机械加工工艺规程时要解决的主要事项,例题 7.1,表格应用的举例：要求孔的加工精度为 it7级，粗糙度ra163.2m，确定孔的加工方案,查表6-7可有下面四种加工方案：,方案用得最多，在大批、大量生产中常用在自动机床或组合机床上，在成批生产中常用在立钻、摇臂钻、六角车床等连续进行各个工步加工的机床上。该方案一般用于加工小于 80mm的孔径，工件材料为未淬火钢或铸铁，不适于加工大孔径，否则刀具过于笨重。,钻一扩一粗铰一精铰；,方案用于加工毛坯本身有铸出或锻出的孔，但其直径不宜太小，否则因镗杆太细容易发生变形而影响加工精度，箱体零件的孔加工常用这种方案。,粗镗一半精镗一精镗；,方案适用于淬火的工件。,粗镗一半精镗一粗磨一精磨；,方案适用于成批或大量生产的中小型零件，其材料为未淬火钢、铸铁及有色金属。,钻（扩）一拉。,7.2.2 制定机械加工工艺规程时要解决的主要事项,讨论题： 1. 铜合金 7 级精度外圆表面加工通常采用 （ ）的加工路线。 粗车 粗车-半精车 粗车-半精车-精车 粗车-半精车-精磨 2. 淬火钢7级精度外圆表面常采用的加工路线是（ ）。 粗车半精车精车 粗车半精车精车金刚石车 粗车半精车粗磨 粗车半精车粗磨精磨 3. 铸铁箱体上120h7孔常采用的加工路线是（ ）。 粗镗半精镗精镗 粗镗半精镗铰 粗镗半精镗粗磨 粗镗半精镗粗磨精磨,7.2.2 制定机械加工工艺规程时要解决的主要事项,粗加工阶段主要任务是去除加工面多余的材料 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 精加工阶段使加工面精度和表面粗糙度达到要求 光整加工阶段对于特别精密的零件，安排此阶段，以确保零件的精度要求,有利于保证零件的加工精度； 有利于设备的合理使用和精密机床的精度保持； 有利于人员的合理安排； 可及早发现毛坯缺陷，以减少损失。,7.2.2 制定机械加工工艺规程时要解决的主要事项,加工阶段划分方法,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。 如：精车、精铣、精磨。,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。 如：研磨、珩磨等。,7.2.2 制定机械加工工艺规程时要解决的主要事项,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 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。,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 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,7.2.2 制定机械加工工艺规程时要解决的主要事项,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,7.2.2 制定机械加工工艺规程时要解决的主要事项,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,7.2.2 制定机械加工工艺规程时要解决的主要事项,为改善工件材料切削性能而进行的热处理工序（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（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。,7.2.2 制定机械加工工艺规程时要解决的主要事项,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。,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。,7.2.2 制定机械加工工艺规程时要解决的主要事项,加工余量,影响加工余量的因素,工序尺寸及其公差,工艺规程的作用和种类,主要 内容,7.3 加工余量及工序尺寸,7.3.1 加工余量,加工余量加工过程中从加工表面切去材料层厚度 工序（工步）余量某一表面在某一工序（工步）中所切去的材料层厚度 对于被包容表面, 对于包容表面,式中 zb本工序余量； a 前工序尺寸； b 本工序尺寸。,7.3.1 加工余量,总加工余量零件从毛坯变为成品切除材料层总厚度,式中 zs 总加工余量； zi 第i道工序加工余量； n 该表面加工工序数。,最大余量,最小余量,式中 zmax ，zmin ，zm 最大、最小、平均余量； tz 余量公差； amax ，amin ，am 上工序最大、最小、平均尺寸； bmax ，bmin ，bm 本工序最大、最小、平均尺寸； ta 上工序尺寸公差； tb 本工序尺寸公差。,平均余量,余量公差,7.3.1 加工余量,7.3.2 影响加工余量的因素,最小余量构成（图7-22）, 采用浮动镗刀块镗孔,式中 ta上一工序尺寸公差； ry上一工序表面粗糙度； ha上一工序表面缺陷层； ea 上一工序形位误差； b本工序装夹误差。, 研磨、抛光平面,加工余量确定方法,计算法采用计算法确定加工余量比较准确，但需掌握必要的统计资料和具备一定的测量手段。,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。此法多用于单件小批生产。,查表法利用各种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，生产上应用较多。,需要指出的是，目前国内各种手册所给的余量多数为基本余量，基本余量等于最小余量与上一工序尺寸公差之和，即基本余量中包含了上一工序尺寸公差，此点在应用时需加以注意。,7.3.2 影响加工余量的因素,确定工序尺寸一般方法,1）确定各工序加工余量； 2）从最终加工工序开始，即从设计尺寸开始，逐次加上（对于被包容面）或减去（对于包容面）每道工序的加工余量，可分别得到各工序的基本尺寸； 3）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； 4）除最终工序外，其余各工序按“入体原则”标注工序尺寸公差； 5）毛坯余量通常由毛坯图给出，故第1工序余量由计算确定。,7.3.3 工序尺寸及其公差的确定,7.3.3 工序尺寸及其公差的确定,工艺尺寸链的定义和特征,尺寸链的组成和尺寸链图的作法,尺寸链的基本计算公式,工艺尺寸链分析与计算实例,主要 内容,7.4 工艺尺寸链,7.4.1 工艺尺寸链的定义和特征,尺寸链的定义,在零件加工或机器装配过程中，由相互联系的尺寸形成的封闭尺寸组，称为尺寸链, 装配尺寸链在机器设计和装配过程中，由有关零件尺寸形成的尺寸链, 工艺尺寸链在加工过程中，由同一零件有关工序尺寸所形成的尺寸链, 封闭性, 关联性,尺寸链的特征,7.4.2 尺寸链基本概念,尺寸链的环,封闭环在零件加工过程或机器装配过程中最终形成的环（或间接得到的环）, 指组成尺寸链的每一个尺寸,增环该环变动（增大或减小）引起封闭环同向变动（增大或减小）的环,组成环尺寸链中除封闭环以外的各环。对于工艺尺寸链来说，组成环的尺寸一般是由加工直接得到的,减环该环变动（增大或减小）引起封闭环反向变动（减小或增大）的环,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为减环。,尺寸链方程为：,7.4.2 尺寸链基本概念,组成环：加工过程中直接获得的尺寸如a1、a2是组成环； 封闭环：间接获得的尺寸a0称为封闭环； 增环：它增大将使封闭环随之增大的组成环如a2叫增环； 减环：它增大反使封闭环随之减小的组成环如a1叫减环,7.4.2 尺寸链基本概念,【例 6-4】,尺寸链计算的关键： 正确画出尺寸链图，找出封闭环，确定增环和减环,作尺寸链图 按照加工顺序依次画出各工序尺寸及零件 图中要求的尺寸，形成一个封闭的图形。 找封闭环 根据工艺过程，找出间接保证的尺寸a0 为 封闭环。 确定增环和减环 可用以下简便的方法得到： 从封闭环开始，给每一个环画出箭头， 最后再回到封 闭环，像电流一样形成回路。凡箭头方向与封闭环方 向相反者为增环（如a2），箭头方向与封闭环方向相 同者为减环（如a1）。,7.4.2 尺寸链基本概念,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：,7.4.2 尺寸链基本概念,7.4.3 尺寸链计算方法,用极值法解尺寸链的基本计算公式如下： a)封闭环的基本尺寸等于增环的基本尺寸之和减去减环 的基本尺寸之和，即,b)封闭环的最大极限尺寸等于增环最大极限尺寸之和减 去减环最小极限尺寸之和，即,c)封闭环的最小极限尺寸等于增环最小极限尺寸之和减 去减环最大极限尺寸之和，即,d)封闭环的上偏差等于增环上偏差之和减去减环下偏差之 和 ，即,e)封闭环的下偏差等于增环下偏差之和减去减环上偏差之 和 ，即,f)封闭环的公差等于组成环公差之和，即,7.4.3 尺寸链计算方法,封闭环的公差比任何一个组成环的公差都大，应尽量选择最不重要的尺寸作封闭环； 为减小封闭环公差，应尽量减少组成环数及其公差。,计算尺寸链时，常遇到两种类型的问题： 1）已知全部组成环的极限尺寸，求封闭环基本尺寸及 公差，称为“正计算” ，结果唯一。 2）已知封闭环的极限尺寸，求一个或几个组成环的极限 尺寸，称为“反计算” 。 通常在制定工艺规程时，由于基准不重合而需要进行的 尺寸换算属于这类计算，结果不唯一，需优化计算。,7.4.3 尺寸链计算方法, 进行尺寸链计算 a1的基本尺寸 a0 = a2 - a1 99=155 - a1 得a1 =56 mm 验算封闭环公差 t0 = t1 +t2 t0 t2 修正t2=0.063 a1上偏差 eia0= eia2 esa1 esa1=(-0.063)- (-0.087)=0.024 a1下偏差 esa0= esa2 eia1 eia1= 0 0 = 0,故工序尺寸a1为： a1 =56 0+0.024 mm,7.4.3 尺寸链计算方法,1) 按“入体”原则标注 公差带的分布按“入体”原则标注时，对于被包容面尺寸可标注成上偏差为零、下偏差为负的形式（即 ）；对于包容面的尺寸可标注成下偏差为零、上偏差为正的形式（即 ）。 2）按双向对称分布标注 对于诸如孔系中心距、相对中心的两平面之间的距离等尺寸，一般按对称分布标注，即可标注成上、下偏差绝对值相等、符号相反形式（即t/2）。 当组成环是标准件时，其公差大小和分布位置按相应标准确定。当组成环是公共环时，其公差大小和分布位置应根据对其有严格要求的那个尺寸链来确定。,工序尺寸的标注,7.4.3 尺寸链计算方法,7.4.4 工艺尺寸链分析与计算实例,7.4.4 工艺尺寸链分析与计算实例,7.4.4 工艺尺寸链分析与计算实例,7.4.4 工艺尺寸链分析与计算实例,例 某零件如图示，设计尺寸 不好测量，而改为测量a2，试确定工序尺寸a2。,a2,a0封闭环,解: 1)确定封闭环、建立尺寸链、判别增减环。,2）尺寸及偏差计算： a2=400+0.19,3)假废品情况： 当a2=400+0.36(按上述计算应 为超差),此时a1=50, (合格)这种废品为假废品,测量基准与设计基准不重合的尺寸换算,7.4.4 工艺尺寸链分析与计算实例,只要测量尺寸的超差量小于或等于其余组成环尺寸公差之和，就有可能出现假废品，为此应对该零件各有关尺寸进行复检和验算，以免将实际合格的零件报废而导致浪费。 假废品的出现，给生产质量管理带来诸多麻烦，因此，不到非不得已，不要使工艺基准与设计基准不重合。,假废品的出现,7.4.4 工艺尺寸链分析与计算实例,1) 拉内孔至 ；,2) 插键槽，保证尺寸x；,试确定尺寸 x 的大小及公差。,3) 热处理,建立尺寸链如图b 所示，h是间接保证的尺寸，因而是 封闭环。计算该尺寸链，可得到：,4) 磨内孔至 ，同时保证尺寸 。,a） b） 图6-31 键槽加工尺寸链,【解】,7.4.4 工艺尺寸链分析与计算实例,讨论：在前例中，认为镗孔与磨孔同轴，实际上存在偏心。若两孔同轴度允差为0.05，即两孔轴心偏心为 e = 0.025。将偏心 e 作为组成环加入尺寸链（图6-32b）,a） b） 图6-32 键槽加工尺寸链,重新进行计算，可得到：,7.4.4 工艺尺寸链分析与计算实例,7.4.4 工艺尺寸链分析与计算实例,7.4.4 工艺尺寸链分析与计算实例,7.4.4 工艺尺寸链分析与计算实例,图 6-33 所示偏心零件，表面 a 要求渗碳处理，渗碳层深度规定为 0.50.8mm。与此有关的加工过程如下：,表面淬火、渗碳、镀层的工艺尺寸计算,【例 6-9】,【解】,图6-33 渗碳层深度尺寸换算,1） 精车a面，保证直径 ；,3） 精磨a面保证直径尺寸 ，同时保证规定的渗碳层深度。,2） 渗碳处理，控制渗碳层深度h1；,试确定h1的数值。,建立尺寸链，如图 b,在该尺寸链中，h0 是最终的渗碳层深度，是间接保证的，因而是封闭环。计算该尺寸链，可得到：,7.4.4 工艺尺寸链分析与计算实例,例如图所示轴套，其加工工序如图所示，试校验工序尺寸标注是否合理。,多尺寸保证时的尺寸换算,7.4.4 工艺尺寸链分析与计算实例,解:1)分析 从零件图上看,设计尺寸有10-0.3mm、150.2mm 以及50-0.34。根据工艺过程分析是否全部达到图纸要求.其中10-0.3、 50-0.34直接保证，150.2间接保证，为封闭环，必须校核。,2）查找组成环，建立尺寸链,3）计算尺寸及偏差 求得 a0= ( 超差),4)解决办法: 改变工艺过程，如将钻孔改在工序40之后； 提高加工精度，缩小组成环公差。,5）重新标注尺寸，校核计算 现将尺寸改为： 可求得: a0= 150.2 符合图纸要求.,7.4.4 工艺尺寸链分析与计算实例,求解工艺尺寸链时的公差分配方法,通常封闭环公差已给，需要确定各组成环的公差，可以有三种分配方法。 等公差值； 等公差级； 等工艺难度；,机械制造技术基础,7.5.1 时间定额 7.5.2 提高生产率的工艺途径 7.5.3 工艺方案的比较与技术经济分析 7.5.4 工艺过程优化,109,基本时间：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）,定义: 在一定生产条件下，生产一件产品或完成一道工序所需消耗的时间。 组成,辅助时间：为实现工艺过程必须进行的各种辅助动作时间，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：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：工人在工作班内，为恢复体力和满足生理需要所需时间,准备终结时间：如熟悉工艺文件、领取毛坯、安装夹具、调整机床、发送成品等,7.5.1 时间定额,110,单件时间与单件工时定额计算, 单件时间：, 单件工时定额：,式中 tb基本时间 ta辅助时间 tc布置工作地时间 tr休息和生理需要时间 tp准备终结时间 b批量,基本时间是 直接改变生产对象的尺寸、形状、相对位置、表面状态或材料性质等工艺过程所消耗的时间。,辅助时间是指为实现工艺过程所必须进行的各种辅助动作所消耗的时间。如装卸工件。操作机床、改变切削用量、试切和测量工件、引进及退回刀具等动作所需时间,休息和生理需要时间是指工人在工作班内恢复体力和满足生理上的需要所消耗的时间。一般按作业时间的2估算。,布置工作地时间是为使加工正常进行，工人照管工作地（如换刀、润滑机床、清理切屑、收拾工具等)所消耗的时间。一般按作业时间的27估算。,7.5.1 时间定额,111,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）,7.5.2 提高生产率的工艺途径,112,缩短布置工作地时间：,缩短准备终结时间：,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,在中小批量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,7.5.2 提高生产率的工艺途径,113,工艺成本,7.5.3 工艺方案的比较与技术经济分析,生产成本生产一件产品或一个零件所需费用总和 工艺成本生产成本中与工艺过程直接有关的部分 工艺成本可分为两部分：,可变费用：与年产量有关且与之成比例的费用，记为cv,不变费用：与年产量的变化没有直接关系的费用，记为cn。,表13-2 零件成本的组成,115, 零件全年工艺成本（式中 n 为零件年产量）：,cy= cv n + cn, 零件单件工艺成本：,cp= cv + cn / n,比较工艺成本 ：需评价工艺方案均采用现有设备，或其基本投资相近，直接比较其工艺成本。,7.5.3 工艺方案的比较与技术经济分析,1）少数工序不同，采用单件工艺成本比较； 2）多数工序不同，采用全年工艺成本比较； 3）当年生产纲领变化是，由临界产量nc分别选定经济加工方案。,116,比较投资回收期 ：当对比的工艺方案基本投资额相差较大时，应考虑不同方案基本投资额的回收期。,式中 投资回收期； f基本投资差额； s全年生产费用节约额。,7.5.3 工艺方案的比较与技术经济分析,临界产量,7.6 机器装配工艺规程设计,本节要点,机械装配方法,装配工艺规程,一、机器装配的基本概念,第一节 机器装配工艺规程,定义：机器装配是按规定的精度和技术要求，将构成机器的零件结合成套件（合件）、组件、部件和产品的过程。装配是机器制造中的后期工作，是决定产品质量的关键环节。,套件装配齿轮 1基准零件 2铆钉 3齿轮,机器装配单元,零件是组成机器的最小单元，它是由独立的整块金属或其它材料构成的。,套件（合件）是在一个基准零件上，由若干个零件永久连接（铆或焊）而成。它是机器最小装配单元，称为套装。,7.6 机器装配工艺规程设计,7.6 机器装配工艺规程设计,组件是在一个基准零件上，装上若干套件及零件构成的组合体，没有明显完整的作用，其装配称为组装。,部件是在一个基准零件上，装上若干组件、套件及零件构成的组合体，其装配称为部装。部件在机器中能完成独立、完整的功能。,机器是在一个基准零件上，装上若干部件、组件、套件及零件构成的，其装配称为总装。,各种生产类型装配工作的特点,清洗零件装配前均要进行清洗，以清除在制造、运输和储存过程中粘附的切屑、油脂和灰尘。 平衡旋转零件，特别是高速旋转零件装配前应进行平衡。对于飞轮、带轮等盘状零件只需静平衡，而对于长度大的零件还需进行动平衡。 过盈连接常用的过盈连接方法有压入法和热胀冷缩法。 螺纹联接是汽车结构中最广泛的零件联接方法。 校正各零部件本身或相互之间位置的找正及调整工作。,7.6 机器装配工艺规程设计,机器装配过程中的主要内容,注意：机器装配除上述基本内容外，还包括装配后的调整、检验、试验、油漆和包装等环节。,二、装配工艺规程的制定 装配工艺规程的内容 确定装配方法、绘制装配工艺系统图、填写装配工艺规程卡； 确定装配的组织形式； 确定装配设备及工夹具； 确定各装配工序的计算条件和检查方法； 制品的运输方法和运输工具。 制定装配工艺规程的主要依据 产品的装配图及主要零件的零件图； 产品的技术条件； 生产纲领。,7.6 机器装配工艺规程设计,制定装配工艺规程的步骤及内容 进行产品分析 （1）研究产品图纸，掌握装配技术要求和验收标准； （2）对产品结构进行尺寸分析和工艺分析。 确定装配组织形式 （1）分为固定和移动两种形式； （2）选择取决于生产批量和产品结构特点。 拟定装配工艺过程 （1）划分装配单元，划分为五级：零件、套件、组件、部件、机器； （2）选择装配基准件，基准件通常是产品的基体或主干件； （3）确定装配顺序，绘制装配系统图。装配顺序一般是先下后上、先内后外、先难后易，先重大后轻小、先精密后一般。,7.6 机器装配工艺规程设计,（4）划分装配工序。确定工序操作规范，选择装配工艺方法，选择装配设备和工装，确定工时定额、协调各工序内容，确定所需用工人的技术等级要求。,填写装配工艺文件（方法与机械加工工艺文件相同）,7.6 机器装配工艺规程设计,第二节 保证装配精度的装配方法,一、互换装配法 互换装配法实质上是控制零件加工误差来保证装配精度的一种方法； 根据零件的互换程度分为完全互换和不完全互换两种。 完全互换法 概念机器在装配过程中每个待装配零件不需挑选、修配、调整， 装配后就能达到装配精度要求。 尺寸链解算采用完全互换法时，用极值法解算尺寸链，各有关零 件公差之和应小于或等于装配公差，即：,7.6 机器装配工艺规程设计,特点装配过程简单，生产效率高；对工人技术要求不高，易于扩大生产；便于组织流水作业及自动化装配；易实现零、部件的专业协作，降低成本；但经济精度要求较高。,不完全互换法 概念机器在装配过程中部分待装配零件需挑选、修配、调整， 装配后才能达到装配精度要求。 尺寸链解算采用不完全互换法时，用概率法解算尺寸链，各有关零 件公差之和的平方根应小于或等于装配公差，即：,特点零件加工误差可适当放大些，零件加工变得容易，成本降低； 将会出现部分产品的装配精度超差（将有0.27%的不合格率）。,7.6 机器装配工艺规程设计,互换法装配尺寸链计算 采用互换法，当已知各组成环尺寸及偏差时，可进行尺寸链正计算， 以校核封闭环（装配精度）；当已知封闭环时，可进行尺寸链反计算，以 确定某组成环的尺寸及偏差。 进行反计算的步骤： 求组成环平均公差；,调整各组成环公差（重要）。,7.6 机器装配工艺规程设计,注意：调整各组成环公差主要依据是各组成环的尺寸大小及加工 难易