第7章机械加工工艺规程

1、第第7章章 机械加工工艺规程机械加工工艺规程 71 机械加工工艺过程的基本概念 72 工件的安装与基准 73 机械加工工艺规程的制订 74 制订工艺规程要解决的几个主要问题 75 工序尺寸及其公差的确定 76 机械加工的生产率与经济分析 71 机械加工工艺过程的基本概念机械加工工艺过程的基本概念 一、生产过程与工艺过程一、生产过程与工艺过程 (一)生产过程 生产过程是指将原材料转变为成品的全过程是指将原材料转变为成品的全过程。一 台产品的生产过程包括原材料、半成品、元器件、 标准件、工具、工装、设备的购置、运输、检验、 保管，专用工具、专用工装、专用设备的设计与制 造等生产准备工作和毛坯制造、

2、零件加工、热处理、 表面处理、产品装配与调试、性能试验以及产品的 包装、发运等工作。 (二)工艺过程 工艺过程生产过程中直接改变生产对象的 形状、尺寸、相对位置和性能的过程，可以 通过不同的工艺方法来完成。因而工艺过程 又可具体分为铸造、锻造、冲压、焊接、机 械加工、特种加工、热处理、表面处理、装 配等工艺过程。 机械加工工艺过程采用机械加工方法，直 接改变加工对象的形状、尺寸和表面性能， 使之成为成品的过程。由若干个按一定顺序 排列的工序组成。 200.07 21 0.8 图2-3 阶梯轴 32 40 250.07 35 0 -0.017 0.8 0.8 35 40 30550 150 其余

3、 倒角145 3.2 21flash flash 工序号工序名称设备（工作地点） 1铣端面打中心孔铣端面打中心孔机床 2车外圆，切槽，倒角 普通车床 3铣键槽立式铣床 4去毛刺钳工台 5磨外圆外圆磨床 表7-1阶梯轴工艺过程 一个一个（或同时加工的一组）工件，在（或同时加工的一组）工件，在一个一个工作地，工作地， 由由一个一个（或相互协作的多个）工人所（或相互协作的多个）工人所连续连续完成的完成的 工艺过程。工艺过程。 v工序的划分工序的划分 三三“一一”，一，一“连续连续”。 2 1 3 4 图2-4 多工位加工 1：装卸工件 2：钻孔 3：扩孔 4：绞孔 flash a）立轴转塔车床的一个

4、复合工步 b）钻孔、扩孔复合工步 图2-5 复合工步 工步、走刀、工位和安装之间的关系工步、走刀、工位和安装之间的关系 一次安装可以有多个工位、工步和多次走刀；一次安装可以有多个工位、工步和多次走刀； 一个工位可以有多个工步和多次走刀，但一般在一次安一个工位可以有多个工步和多次走刀，但一般在一次安 装下完成；装下完成； 一个工步只能在一次安装和一个工位下完成，但可多次一个工步只能在一次安装和一个工位下完成，但可多次 走刀。走刀。 （2-1） 单件生产 批量生产：小批、中批、大批 大量生产 式中 Q 产品年产量（件/年）； n 每台产品中该零件数量（件/台）； 备品率； 废品率。 表7-2生产类

5、型的划分 表7-3工艺特点 生产类型生产类型 v生产类型的分类生产类型的分类 单件生产单件生产 批量生产批量生产 小批生产小批生产 中批生产中批生产 大批生产大批生产 大量生产大量生产 v生产类型与生产纲领的关生产类型与生产纲领的关 系系 生产类型生产类型 零件生产纲领（件零件生产纲领（件/年）年） 重型重型中型中型轻型轻型 单件单件3103005005000 不同生产类型的特点不同生产类型的特点 单件单件成批成批大量大量 设计特点设计特点 配对制造配对制造部分互换部分互换完全互换完全互换 毛坯制造毛坯制造 方法方法 木模手工造型木模手工造型 自由锻造自由锻造 部分金属模手工造部分金属模手工造

6、 型，部分模锻型，部分模锻 金属模机器造金属模机器造 型，模锻等高型，模锻等高 生产率制坯生产率制坯 加工余量加工余量大大中中小小 工艺规程工艺规程 简单，只有工简单，只有工 艺工艺路线艺工艺路线 有详细的工序卡有详细的工序卡详细的工序详细的工序 、检验和调整、检验和调整 卡卡 不同生产类型的特点不同生产类型的特点 单件单件成批成批大量大量 设备设备通用设备，通用设备， NC机床，加机床，加 工中心工中心 通用通用+专用设备，专用设备， NC机床，加工中心，机床，加工中心， FMS 专用流水线，专用流水线， 自动线，单机自动线，单机 自动设备自动设备 工装工装通用刀、夹、通用刀、夹、 量、辅具

7、量、辅具 专用夹具，组合夹专用夹具，组合夹 具，通用具，通用+专用刀、专用刀、 量、辅具量、辅具 专通用刀、夹、专通用刀、夹、 量、辅具量、辅具 工艺精度工艺精度 保证保证 试切法加工，试切法加工， 划线加工划线加工 尺寸自动达到法加尺寸自动达到法加 工，工装保证工，工装保证 尺寸自动达到尺寸自动达到 法及高精度反法及高精度反 馈调整加工馈调整加工 不同生产类型的特点不同生产类型的特点 单件单件成批成批大量大量 工人技术工人技术 要求要求 技术条件要求技术条件要求 高，熟练高，熟练 技术和熟练程技术和熟练程 度一般，高的度一般，高的 NC工人工人 操作工人低技术、操作工人低技术、 高熟练要求，

8、高技高熟练要求，高技 术维护保障人员术维护保障人员 制造柔性制造柔性大大中等中等小小 投资投资小，可重用小，可重用 中等，部分重中等，部分重 用用 大、专用大、专用 单件成本单件成本大大中中小小 设计基准和工艺基准 图2-8 定位支座零件 工序基准 在工序图中用以确定被加工表面位置所依据的基准。 所标注的加工面的位置尺寸称工序尺寸。 工序基准也可以看作工序图中的设计基准。 定位基准 用以确定工件在机床上或夹具中正确位置所依据的基准。 如轴类零件的中心孔就是车、磨工序的定位基准。 测量基准 用以测量工件已加工表面所依据的基准。 例如以内孔定位用百（千）分表测量外圆表面的径 向跳动，则内孔就是测量

9、外圆表面径向跳动的测量基准。 装配基准 在零件或部件装配时用以确定它在机器中相对位置的基准。7-10 图2-9a 支座零件第1工序（车削） 图2-9b 支座零件第1工序（钻孔） 图2-9c 支座零件第3工序（钻、锪 4 分布孔） 图2-9d 支座零件第4工序 （磨内孔、端面） 图2-9e 支座零件第5工序 （磨外圆、台阶面） 装夹又称安装，包括定位和夹紧两项内容。 使工件在机床或夹具上占有正确位置 对工件施加一定的外力，使其已确定的位置 在加工过程中保持不变 图7-10 直接找正安装 flash 毛坯孔 加工线 找正线 图7-11 划线找正安装 图7-12 工件在夹具上装夹（滚齿夹具） 图2-

10、42 铣轴端槽夹具 1 V型块 2 支撑套 3 手柄 4 定向键 5 夹具体 6 对刀块 1）定位元件及装置 1 23 6 6 4 6）其他元件及 装置（防护、防 错、分度） 5）夹具体 4）连接元件 3）对刀及导向 元件 2）夹紧元件及装置 1）通用夹具：三爪、四爪卡盘，平口钳等，一般由专业 厂生产，常作为机床附件提供给用户。 2）专用夹具：为某一工件特定工序专门设计的夹具，多 用于批量生产中。 3）通用可调整夹具及成组夹具：夹具的部分元件可以更 换，部分装置可以调整，以适应不同零件的加工。 4）组合夹具：由一套预先制造好的标准元件组合而成。 根据工件的工艺要求，将不同的组合夹具元件像搭积木

11、一 样，组装成各种专用夹具。使用后，元件可拆开、洗净后 存放，待需要时重新组装。组合夹具特别适用于新产品试 制和单件小批生产。 5）随行夹具：在自动线或柔性制造系统中使用的夹具。 按夹具使用范围划分 三爪卡盘四爪卡盘万向平口钳 回转工作台分度头 图2-43 通用夹具 图2-44 专用夹具 4 3 D L 零件工序简图 零件工序简图 4 3 D L L D 4 3 D 4 3 L D L 3 4 D L 4 3 D L 3 4 图2-45 成组夹具 KH1 KH2KH3KH4 图2-46 组合夹具 1 2 3 4 5 6 789101112131415 16 17 18 1加筋角铁（2） 2槽用

12、螺栓（6） 3平键（10） 4方形支承 5定位支承 6方 形支承 7平垫圈 8六角螺母（8） 9 槽用螺栓 10钻套螺钉 11快换钻套 12 钻模板 13圆形定位销 14工件 15方形支承 16角铁 17压紧螺钉 18基础板 1 2 3 4 5 6 78910111213141516171819 2057 74.63 图2-46a 铣拨叉槽组合夹具 1方形基础板 2小长方支承 3，14，20六角螺母 440圆形定位盘 5大长方支承 6螺钉 7右支承角铁 8，10厚六角螺母 9垫圈 11槽用螺栓 12侧中孔定位支承 13小长方支承 15回转压板 16双头螺栓 1724圆形定位销 18圆螺母 19

13、工件 图2-46b 组合夹具实例 可分为钻床夹具、铣床夹具、车床夹具、磨床夹具等。 按使用机床划分 可分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、真空夹具、电 动夹具等。 按夹紧力源划分 气动虎钳 液压夹具 图 7-13 六点定位原理 X Z Y 要确定其空间位置，就需要限制其 6 个自由度 将 6 个支承抽象 为6个“点”，6个 点限制了工件的6 个自由度，这就是 六点定位原理。 任何一个物体在空间直角坐标系中都有 6 个自由度 用 表示ZYXZYX, 图 2-14 工件以平面3点定位 X Y Z 夹紧与定位概念分开 工件、夹具是弹性体 ： “点”的含义 对自由度的限制，与实际接触点不同 工件的6个自

14、由度均被限制，称为完全定位。工件6个 自由度中有1个或几个自由度未被限制，称为不完全定 位。 不完全定位主要有两种情况： 工件本身相对于某个点、线是完全对称的，则工件 绕此点、线旋转的自由度无法被限制（即使被限制也 无意义）。例如球体绕过球心轴线的转动，圆柱体绕 自身轴线的转动等。 工件加工要求不需要限制某一个或某几个自由度。 如加工平板上表面，要求保证平板厚度及与下平面的 平行度，则只需限制 3 个自由度就够了。 Z Y X a） Z Y X b） Z Y X c） Z Y X d） e） Z Y X f） Z Y X 图7-15 工件应限制的自由度 图7-16 欠定位示例 X Z Y a）

15、b） BB B （桌子与三角架） 图7-17 过定位分析 图7-18 过定位示例 a） Z Y X Y c） Z Y X Y b） Z Y Y X 图7-19 过定位示例 X Y a） Z Y b） Z Y X Y 刀柄 主轴 拉杆 涨套 过定位应用 图7-21 HSK刀柄与传统刀柄结构 HSK刀柄 传统刀柄 1:10 7:24 间隙 主轴 拉杆 刀柄 定位端面配合锥面 Z X Y Z X Y Z X Y Z X Y 图7-24 工件以平面定位 平面定位的主要形式是支承定位。常用的定位元件有支 承钉、支承板、夹具支承件和夹具体的凸台及平面等。 图7-24给出了平面定位的几种情况。 Z X Y

16、Z X Y (1)主要支承 主要支承用来限制工件的自由度，它又分为： 1）固定支承 固定支承有支承钉(平头精基 准，安装后磨、圆头粗基准、锯齿形 侧面)和支承板精基准两种型式。 2）可调支承 在工件定位过程中，支承钉的高 度需要调整时，可采用可调支承结构。 3）自位支承(浮动支承) 在工件定位过程中， 能自动调整位置的支承称为自位支承，或称 浮动支承 (2)辅助支承 辅助支承用来提高工件的装夹刚度和稳定性，不起定 位作用。 如工件以内孔及端面定位，钻右端小孔。若右端不设 支承，工件装夹好后，右边为一悬臂，刚性差。若 在A处设置固定支承，属过定位，有可能破坏左端 的定位。在这种情况下，宜在右端设

17、置辅助支承。 工件定位时，辅助支承是浮动的（或可调的），待 工件夹紧后再固定下来，以承受切削力。 1）螺旋式辅助支承 2）自位式辅助支承 3）推引式辅助支承 图7-26 工件以外圆柱面定位 工件以外圆柱面定位两种形式：定心定位和支承定位。工 件以外圆柱面定心定位的情况与工件以圆孔定位的情况相 仿（用套筒和卡盘代替心轴或柱销）。工件以外圆柱面支 承定位的元件常采用V型块，短V型块限制2个自由度，长 V型块（或两个短V型块组合）限制4个自由度。 X Y Z X Y Z X Y Z X Y Z X Y Z 图7-25 工件以圆孔定位 工件以圆孔定位多属于定心定位（定位基准为圆柱孔轴 线）。常用定位元

18、件是定位销和心轴。定位销有圆柱销、 圆锥销、菱形销等形式；心轴有刚性心轴（又有过盈配合、 间隙配合和小锥度心轴等）、弹性心轴之分。工件以圆孔 定位所限制的自由度见图 7-25。短2 ，长4 X Y Z X Y Z X Y Z X Y Z X Y Z X Y Z 除平面、圆孔、外圆柱面外，工件有时还可能以其它表 面（如圆锥面、渐开线齿面、曲面等）定位。图7-27为 工件以锥孔定位的例子，锥度心轴限制了除绕工件自身 轴线转动外的 5个自由度。 图7-27 工件以锥孔定位 X Z Y 图7-28 工件在两顶尖上定位 X Y Z 、 X Y 、 v一面两销组合定位 b） Z Y X Y X Y a）

19、Z Y 4 A 0.02 A 间隙配合刚性心轴 图7-22 过定位示例 图2-22a 过定位引起夹紧变形 图2-22b 过定位处理分析 b） X Z Y X c） X Z Y X a） Y X Z 图2-23 过定位分析 a） Y X Z a1） Y X Z a2） Y X Z a3） Y X Z 图2-23a 过定位示例分析 b） X Z Y X b1） X Z Y X X Z b2） Y X X Z b3） Y X 图2-23b 过定位示例分析 c） X Z Y X c） X Z Y X c1） Y X X Z 图2-23c 过定位示例分析 73 机械加工工艺规程的制订机械加工工艺规程的制

20、订 一、机械加工工艺规程的作用 工艺规程： 规定产品或零部件制造工艺过程和操作 方法等的工艺文件. 作用： 1指导生产、组织生产、管理生产的主要工艺文件。 2是加工、检验验收、生产调度与安排的主要依据。 3设计或改扩建工厂的依据 （工艺过程卡、工序卡、工艺卡） 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。 1阅读装配图和零件图 了解产品的用

21、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(图7-43）。 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5-4。 表5-4 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

22、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 1115 1012 811 811 710 810 79 911 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

23、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 4. 选择定位基准（见7.4节） 5. 拟定加工路线 6. 确定满足各工序要求的工艺装备 7. 确定各工序加工余量，计算工序尺寸和公差（见7.4 ，7.5节） 8. 确定切削用量 9. 确定时间定额 10. 编制数控加工程序（对数控加工） 11. 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

24、在加工时用于工件定位的基准称为定位基准。又可进一步 分为： 使用未经机械加工表面作为定位基准，称为粗基准。 使用经过机械加工表面作为定位基准，称为精基准。 1.1.粗基准选择原则粗基准选择原则 ： 1)1)选择不加工表面作为粗基准，可以保证加工选择不加工表面作为粗基准，可以保证加工 面与不加工面之间的位置精度。面与不加工面之间的位置精度。 2) 若工件必须保证某个重要表面加工余量的均匀，则应选择该若工件必须保证某个重要表面加工余量的均匀，则应选择该 表面作为粗基准。表面作为粗基准。 3)3)选作粗基准的表面应尽可能平整光洁，无选作粗基准的表面应尽可能平整光洁，无 飞边，毛刺等缺陷，飞边，毛刺等

25、缺陷， 使定位准确，夹紧可靠。使定位准确，夹紧可靠。 4)粗基准原则上只能使用一次。粗基准原则上只能使用一次。 图5-5 主轴箱零件精基准选择 基准重合原则选用被加工面设计基准作为精基准 基准统一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 图5-7 以顶面和两销孔定位 镗孔支架 图5-6 置于箱体中部的吊架支承 吊架 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）

26、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。 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） 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 便于装夹原则所选择的精基

27、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5-10 外圆研磨示意图 【例】铰孔、拉孔、研磨（图5-10） 【例】浮动镗刀块镗孔（图5-11） 二、 表面加工方法的选择 先根据表面的精度和粗糙度的要求选定最终加 工方法，然后再确定精加工前准备工序的加 工方法，确定加工方案。如孔、面的加工 表面加工方法的选择 三、三、 加工阶段的划分加工阶段的划分 一般划分四个阶段一般划分四个阶段: : 1.1.粗加工阶段粗加工阶段切去大部分加工余量为半精加工作准备；切去大部分加工余量为半精加工作准备； 2.2.半精加工阶段半精加工阶段为主要表面精加工作准备，并完成一些次为主要表面精

28、加工作准备，并完成一些次 要表面的加工；要表面的加工； 3.3.精加工阶段精加工阶段全部表面达到图样要求全部表面达到图样要求;6;6级以上表面增加；级以上表面增加； 4.4.光整加工阶段光整加工阶段主要提高尺寸精度和降低表面粗糙度。主要提高尺寸精度和降低表面粗糙度。 划分加工阶段的原因划分加工阶段的原因 1.1.有利于保证加工质量，以避免粗加工对精加工表面的影响有利于保证加工质量，以避免粗加工对精加工表面的影响 2.2.方便安排热处理工序、检验工序方便安排热处理工序、检验工序 3.3.合理使用设备；合理使用设备； 4.4.粗加工时及早发现毛坯缺陷及时修补报废。粗加工时及早发现毛坯缺陷及时修补报

29、废。 四、四、 工序集中与分散工序集中与分散 工序集中与分散是两种不同的原则工序集中与分散是两种不同的原则: 1.工序集中工序集中 零件的加工集中在少数几道工序内完成，每道工零件的加工集中在少数几道工序内完成，每道工 序加工内容较多。序加工内容较多。 1)减少工件装夹次数，从而缩短了辅助时间，减少工件装夹次数，从而缩短了辅助时间， 易于保证各表面之间的相互置精度；易于保证各表面之间的相互置精度； 2)减少机床数量，相应工人人数减少，节省车减少机床数量，相应工人人数减少，节省车 间面积；间面积； 3)可采用高效率的设备与工装，例如多刀机床，可采用高效率的设备与工装，例如多刀机床， 多轴机床，数控

30、机床，加工中心等。多轴机床，数控机床，加工中心等。 2.工序分散工序分散 整个工艺过程工序数目多，工艺路线长，每道工整个工艺过程工序数目多，工艺路线长，每道工 序加工内容少。序加工内容少。 1)机床与工装比较简单，便于调整，容易适应产机床与工装比较简单，便于调整，容易适应产 品的变换；品的变换； 2)可以采用最合理的切削用量，减少机动时间；可以采用最合理的切削用量，减少机动时间； 3)有利于加工阶段的划分。有利于加工阶段的划分。 (1)大批大量生产有集中也有分散大批大量生产有集中也有分散 (2)单件生产一般多用工序集中单件生产一般多用工序集中 五、五、 加工顺序的安排加工顺序的安排 1.切削加

31、工顺序安排原则切削加工顺序安排原则 1)先粗后精先粗后精 ；2)先主后次先主后次 ； 3)先面后孔先面后孔 ；4)先基面后其它先基面后其它 2.热处理工序安排热处理工序安排 1)预备热处理预备热处理 ：一般安排在粗加工之前：一般安排在粗加工之前 目的目的: (1)消除内应力消除内应力 (2)改善切削性能改善切削性能 (3)为最终热处理作准备为最终热处理作准备 方法：方法： 正火正火 含含C 0.5% 降低硬度降低硬度 调质调质 淬火淬火+高温回火高温回火 细化晶粒，提高机械性能时细化晶粒，提高机械性能时 效消除内应力效消除内应力 2)最终热处理最终热处理 目的：提高硬度及耐磨性目的：提高硬度及

32、耐磨性 方法：淬火方法：淬火安排在精加工之前渗碳淬火安排在精加工之前渗碳淬火 渗氮渗氮安排在精加工之后安排在精加工之后 3辅助工序的安排辅助工序的安排 1)检验工序检验工序 (1)粗加工之后精加工之前粗加工之后精加工之前 (2)零件转换车间零件转换车间 (3)重要工序之后重要工序之后 (4)全部加工完毕全部加工完毕 2)表面强化表面强化 3)去毛刺、倒棱去毛刺、倒棱 4)清洗清洗 5)去磁去磁 6)防锈防锈 六、六、 确定各工序的加工余量确定各工序的加工余量, ,计算工序尺寸及公差计算工序尺寸及公差 1.1.基本概念基本概念 1 1）加工总余量：从毛坯表面切去全部多余的金属层厚度）加工总余量：

33、从毛坯表面切去全部多余的金属层厚度 2 2）工序余量：完成某一工序所切除的金属层厚度，即两工序尺）工序余量：完成某一工序所切除的金属层厚度，即两工序尺 寸之差寸之差。 单边余量：对外表面单边余量：对外表面 b= a - bb= a - b 对内表面对内表面 b= b - ab= b - a 式中式中b b工序余量工序余量 a a上工序工序尺寸上工序工序尺寸 b b下工序工序尺寸下工序工序尺寸 双边余量：双边余量： 轴：轴：Zb=daZb=da-db-db 孔：孔：Zb=db-daZb=db-da 2.2.加工余量的确定加工余量的确定 影响余量的主要因素影响余量的主要因素: : 1)1)上工序表

34、面粗糙度上工序表面粗糙度R Ra( (表表7-117-11） 2)2)上工序表面缺陷层上工序表面缺陷层D Da 铸件的气孔，冷硬层铸件的气孔，冷硬层, ,镀件热处理的氧化皮镀件热处理的氧化皮 3)3)上工序表面尺寸公差和形状误差上工序表面尺寸公差和形状误差TaTa 4 4）上工序的相互位置误差）上工序的相互位置误差 2Zb = 2R-2r =2R-2(R-)=22Zb = 2R-2r =2R-2(R-)=2 ）本工序加工时的安装误差）本工序加工时的安装误差bb 3.加工余量确定方法加工余量确定方法 1）计算法）计算法 2）经验估算法）经验估算法 3）查表修正法）查表修正法 7.5 工序尺寸及其

35、公差的确定工序尺寸及其公差的确定 工序尺寸工序尺寸每道工序应保证的尺寸每道工序应保证的尺寸 工序尺寸公差工序尺寸公差每道工序保证的公差每道工序保证的公差 工序余量工序余量每道工序应切除的金每道工序应切除的金属层属层 7.5.17.5.1 简单的工序尺寸简单的工序尺寸 简单工序尺寸简单工序尺寸在工艺基准与设计基准重合情况下，只需根据各工序的加在工艺基准与设计基准重合情况下，只需根据各工序的加 工余量就可以算出各工序的基本尺寸。工余量就可以算出各工序的基本尺寸。 工序公差工序公差按加工方法的经济精度确定，由最后一道工序开始向前推算。按加工方法的经济精度确定，由最后一道工序开始向前推算。 零件孔设计

36、要求为零件孔设计要求为170J6170J6（ +0.013+0.013 ），），Ra0.8mRa0.8m在成批加工生在成批加工生 -0.007-0.007 产条件下加工工艺路线为粗镗产条件下加工工艺路线为粗镗半精镗半精镗精镗精镗浮动镗，求各工序尺寸浮动镗，求各工序尺寸 及上下偏差。及上下偏差。 7.5.2 7.5.2 尺寸链的基本概念尺寸链的基本概念 1. 尺寸链的定义和特征 1) 1) 定义定义互相联系互相联系, ,按一定顺序排列成封按一定顺序排列成封 闭图形的尺寸组合称为尺寸链闭图形的尺寸组合称为尺寸链。 2)特征特征 (1)封闭性：尺寸链必须是一组有关尺寸首封闭性：尺寸链必须是一组有关尺

37、寸首 尾相接构成封闭形式的尺寸。其中，应包含一个尾相接构成封闭形式的尺寸。其中，应包含一个 间接保证的尺寸和若干个对此有影响的直接保证间接保证的尺寸和若干个对此有影响的直接保证 的尺寸。的尺寸。 (2)关联性：尺寸链中间接保证的尺寸的大关联性：尺寸链中间接保证的尺寸的大 小和变化（精度），是受这些直接保证尺寸的精小和变化（精度），是受这些直接保证尺寸的精 度所支配的，彼此间具有特定的函数关系。并且度所支配的，彼此间具有特定的函数关系。并且 间接保证的尺寸的精度必然低于直接保证尺寸的间接保证的尺寸的精度必然低于直接保证尺寸的 精度。精度。 3）分类）分类 工艺尺寸链工艺尺寸链在零件的加工过程中，

38、由有关工在零件的加工过程中，由有关工 序尺寸组成的尺寸链称为工艺尺寸链。序尺寸组成的尺寸链称为工艺尺寸链。 装配尺寸链装配尺寸链在装配过程中，由有关的零部件在装配过程中，由有关的零部件 的有关尺寸组成的尺寸链。的有关尺寸组成的尺寸链。 2. 2. 尺寸链的组成尺寸链的组成 环环尺寸链中各尺寸尺寸链中各尺寸 这些环可分为：这些环可分为： 1)1)封闭环封闭环尺寸链中间接保证的尺寸尺寸链中间接保证的尺寸 2)2)组成环组成环尺寸链中除封闭环外其它尺寸尺寸链中除封闭环外其它尺寸组成环按其对封闭环组成环按其对封闭环 的影响可分为：的影响可分为： 增环增环当其余组成环不变，而这个环增大使封闭环也增大者。

39、当其余组成环不变，而这个环增大使封闭环也增大者。 图图7-55 7-55 工艺尺寸链工艺尺寸链 图图7-56 7-56 装配尺寸链装配尺寸链 减环减环当其余组成环不变，而这个环增大使封闭环反而减小者。当其余组成环不变，而这个环增大使封闭环反而减小者。 2、尺寸链的建立与分析、尺寸链的建立与分析 用尺寸链来计算工艺尺寸时，正确的建立与分 析尺寸链非常重要，如果建立分析错了，那就一 切皆错。因此，要特别注意以下几点： 1）组成尺寸链的尺寸，一定是密切相关、 相互制约的一组尺寸。不相关的尺寸不属于尺寸 链的组成部分。 2）正确地确定封闭环。在尺寸链中，封闭 环是最后形成的或者是间接保证的尺寸，而且只

40、 有一个。封闭环一定要判断准确，否则计算出的 结果将是错误的。 3）准确判断增环、减环。 3.3.尺寸链计算形式尺寸链计算形式 三种形式三种形式 1)1)正计算：正计算：已知组成环尺寸及其公差已知组成环尺寸及其公差, ,求封闭环的尺寸及其公差。求封闭环的尺寸及其公差。 2)2)反计算：反计算：已知封闭环的尺寸及公差和各组成环尺寸已知封闭环的尺寸及公差和各组成环尺寸, ,求各组成求各组成 环公差。环公差。 反计算公差分配方法有几种 ： 1)1)按等公差法分配按等公差法分配： 2)2)按等公差级（等精度）的原则分配按等公差级（等精度）的原则分配 各组成环公差分配根据各环尺寸大小按同一精度等级确定公

41、差，各组成环公差分配根据各环尺寸大小按同一精度等级确定公差， 最后符合下列条件最后符合下列条件 3)3)中间计算：已知封闭环的尺寸及公差和部分组成环的尺寸及中间计算：已知封闭环的尺寸及公差和部分组成环的尺寸及 公差，求某一组成环的公差公差，求某一组成环的公差。 7.5.4 7.5.4 工序尺寸及其公差的计算工序尺寸及其公差的计算 1.1.基准不重合尺寸换算基准不重合尺寸换算 图图7-60 7-60 定位基准及设计基准不重和的换算定位基准及设计基准不重和的换算 a a）零件图）零件图 b b）尺寸链图）尺寸链图 例：如图零件镗孔需得证尺寸例：如图零件镗孔需得证尺寸A A0 0=100=1000.

42、150.15，镗前，镗前A A、B B、 C C面均已加工合格，为使工件装夹方便，选择表面面均已加工合格，为使工件装夹方便，选择表面A A为定位基准，为定位基准， 求本工序的工序尺寸求本工序的工序尺寸A A3 3。 设计基准设计基准面面 定位基准定位基准面面 解：连接解：连接A A1 1、A A2 2、A A3 3、A A0 0成封闭图形，构成尺寸链成封闭图形，构成尺寸链 最后可得镗孔尺寸最后可得镗孔尺寸A A3 3=300=300 +0.15+0.15 +0.01+0.01 用竖式可得同样结果：用竖式可得同样结果： 7.6 机械加工的生产率与经济性分析机械加工的生产率与经济性分析 7.6.1

43、 提高劳动生产率的途径提高劳动生产率的途径 1.时间定额时间定额 劳动生产率：指工人在单位时间内制造合格产品数量或指制造劳动生产率：指工人在单位时间内制造合格产品数量或指制造 单位产品所耗费的劳动时间。劳动生产率通过时间定额来衡量。单位产品所耗费的劳动时间。劳动生产率通过时间定额来衡量。 时间定额：指在一定的生产条件下，规定完成一件产品或完成时间定额：指在一定的生产条件下，规定完成一件产品或完成 一道工序所消费的时间。一道工序所消费的时间。 时间定额作用：时间定额作用： ）衡量劳动生产率的指标；）衡量劳动生产率的指标； ）安排生产计划，计算生产成本的重要依据；）安排生产计划，计算生产成本的重要

44、依据； ）新建和扩建厂（车间）时计算设备和工人数量的依据。）新建和扩建厂（车间）时计算设备和工人数量的依据。 时间定额的组成：时间定额的组成： ）基本时间（）基本时间（基基）：指直接改变生产对象的形状、尺寸、）：指直接改变生产对象的形状、尺寸、 相对位置与表面质量等所耗费的时间。基本时间又称为机动时间。相对位置与表面质量等所耗费的时间。基本时间又称为机动时间。 例：例： 式中：式中：零件加工表面长度零件加工表面长度(mm)(mm)； L1L1、L2L2刀具的切入和切出长度刀具的切入和切出长度(mm)(mm)； n n工件每分钟转数工件每分钟转数(n/min)(n/min)； f f进给量进给量

45、(mm/r)(mm/r)； i i进给次量进给次量(mm/r)(mm/r)； v v切削速度切削速度(m/min)(m/min)； 2)辅助时间（辅助时间（T辅助）辅助） 指在每个工序中，为保证完成基本工指在每个工序中，为保证完成基本工 艺工作所用于辅助动作而艺工作所用于辅助动作而 耗费的时间。耗费的时间。 辅助动作：（辅助动作：（1) 装卸工件；装卸工件；(2) 开停机床开停机床 (3) 改变切削用量；改变切削用量； (4) 试切和测量零件尺寸。试切和测量零件尺寸。 3)布置工作地点时间（布置工作地点时间（T布置）布置）为使加工正常进行，工人看为使加工正常进行，工人看 管工作地所耗费的时间。

46、管工作地所耗费的时间。 (1)调整和更换刀具调整和更换刀具 (2)润滑机床润滑机床 (3)清理切屑清理切屑 (4)收拾工具，擦拭机床收拾工具，擦拭机床 4) 休息和生理需要时间休息和生理需要时间(T休息休息)工人在工作班内为恢复体工人在工作班内为恢复体 力和满足生理需要所耗费的时间。力和满足生理需要所耗费的时间。 单件时间为以上四种时间之和单件时间为以上四种时间之和 ： 单件单件基本基本辅助辅助布置布置休息休息 其中：其中：基本基本辅助辅助操作操作 操作操作操作时间操作时间 5 5）准备终结时间（）准备终结时间（T T准终）准终）成批生产中，工人为了完成一批成批生产中，工人为了完成一批 零件，

47、进行准备和结束工作所耗费的时间。零件，进行准备和结束工作所耗费的时间。 包括：包括：1) 1) 开始加工前需要熟悉有关工艺文件开始加工前需要熟悉有关工艺文件 2)2)领取毛坯领取毛坯 3)3)安装刀具和夹具安装刀具和夹具 4)4)调整机床和刀具调整机床和刀具 5)5)加工一批零件后，要拆下和归还工艺装备加工一批零件后，要拆下和归还工艺装备 6)6)发送成品零件的核算时间发送成品零件的核算时间 (2) (2) 减少切削行程长度减少切削行程长度 a) a) 多刀切削多刀切削b) b) 宽刃和成形刀横向切削宽刃和成形刀横向切削 图图7-697-69减少和重合切削行程长度的方法减少和重合切削行程长度的

48、方法 2.2.提高劳动生产率的途径提高劳动生产率的途径 缩减时间定额就可以提高劳动生产率。缩减时间定额就可以提高劳动生产率。 ) )缩短基本时间缩短基本时间 (1)提高切削用量提高切削用量提高提高V是关键是关键 1770年年 碳素工钢碳素工钢 3m/min 1860年年 高速钢高速钢 20m/min 1927年年 硬质合金硬质合金 200m/min 1950年年 陶瓷刀具陶瓷刀具 500m/min 高速磨削由高速磨削由30m/s60m/s120m/s 强力磨削强力磨削asp可达可达630mm 2) 2) 缩短辅助时间缩短辅助时间 单件小批生产的重点应该着眼缩短辅助时间。单件小批生产的重点应该着眼缩短辅助时间。 a.a.采用高效先进的夹具采用高效先进的夹具气动液压气动液压 b.b.采用主动测量主动控制采用主动测量主动控制数显装置数显装置 例如：磨削自动测量：例如：磨削自动测量： （2）使辅助时间与基本时）使辅助时间与基本时 间重合间重合 a.采用多位加工采用多位加工 b.采用转位夹具采用转位夹具 (3)(3)同时缩短基本时间和辅助时间同时缩短基本时间和辅助时间 a.a.采用多件加工；采用多件加工；b.b.采用多刀、成形加工采用多刀、成形加工 3 3）缩短准备终结时间）缩短准备终结时间 采用高生产率的机床：多刀车床，六角车床、半自动和自动车床；采用高生产率