机械工程学第6章工艺规程设计

1、狷6# 老規轻谡针本章要点 6.1概述 6.2机械加工工艺规程设计 6.3加工余量与工序尺寸 6.4工艺尺寸链 6.5机械加工工艺的技 术经济性分析 6.6机械装配工艺概述 一、生产过程与工艺过程 1、生产过程： 1）原材料的购置、运输、检验、保管； 2）生产准备工作； 3）毛坯制造；4）零件的机械加工及热处理；5）产品装配与调试、性能试验以及产品的包装、发运等工作。 2、工艺过程：分为铸造、锻造、冲压、焊接、机械加工、装配等工艺过程.概述 一、生产过程与工艺过程二、机械加工工艺过程的组成 1定义: 2机械加工工艺过程的组成 1）工序 2）安装 3）工位 4）工步 5）走刀(1)工序30403

2、0200阶梯轴简图单工序号工序内客设备1车端叭钻中心孔车床2车外圆、车槽、倒角车床3饶键槽、去毛刺飾床4粗磨外圆磨床5热处理高频絆火机6蓿磨外圆磨床生鬥谨比较丸时加工:口売工序号工序内容设备1两边同时铁端面、钻顶尖孔诜端面钻顶尖孔机床2车一端外圆，车槽*倒角车味3车另一端外圆，车槽-倒角4诜讎槽立式铳床5去毛刺钳工台6粗磨外圆磨床7热处理钻高频淬火机8藉磨外圆磨床 2）安装 3）工位 4）工步 5）走刀工位I 装卸工位 工位II 钻孔 工位in 扩孔工位iv较孔多工位加工复合工步6/1概述一、生产过程与工艺过程二、机械加工工艺过程的组成三、零件获得加工精度的方法 1 形状精度 2 位置精度 3

3、 尺寸精度64概述一、生产过程与工艺过程二、机械加工工艺过程的组成三、零件获得加工精度的方法四、机械加工工艺与生产类型 1 生产纲领：N9=N-n（1 +a） （4 +卩） 2生产类型：D单件生产2）成批生产（小批生产、中批生产、大批生产）3）大量生产另一种划分方法：1）单件小批生产2）成批生产3）大批大量生产概述一、生产过程与工艺过程二、机械加工工艺过程的组成三、零件获得加工精度的方法四、机械加工工艺与生产类型五、工艺规程的设计原则及原始资料co(2)(3)(4)(5)零件图纸上所有技术要求经济上的合理性 安全工作条件； 从实际出发。不断修订完善。装配图、零件图; 验收质量标准；(1)(2)

4、(3)(4)(5)(6)国内外先进制造技术资料等。年生产纲领；毛坯材料与毛坯生产条件; 制造厂的生产条件； 设计手册和有关标准；6.2机械加工工艺规程设计、机械加工工艺规程设计的内容及步骤 1 分析图样； 2 工艺审查； 3零件生产类型； 4.毛坯种类； 5工艺路线； 6 机床设备和工艺装备。 7加工余量，计算工序尺寸及公差; 8技术要求及检验方法； 9.切削用量和工时定额； 10编制工艺文件。/向6.2机械加工工艺规程设计一、机械加工工艺规程设计的内容及步骤二、工艺路线的拟定 1 定位基准的选择定位基准 粗基准工艺凸台精基准附加基准（1）精基准的选择V基准重合原则统一基准原则在实际生产中，经

5、常使用的统一基准形式有:1）轴类零件；2）箱体类零；3）盘套类零件；4）套类零件。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。(1)精基准的选择互为基准原则自为基准原则【例1】床身导轨面磨削加工导轨磨削基准选择浮动锂刀块1工件2铿刀块3铿杆(2)保证相互位置要求原则14A粗基准选择比较余量均匀分配原则ill工序2ill工序1图3床身粗基准选择比较觀便于工件装夹原则粗基准一般不得重复使用原则6.2机械加工工艺规程设计一、机械加工工艺规程设计的内容及步骤 二、工艺路线的拟定 1 定位基准的选择 2表面加工方法的选择 (1)各种加工方法

6、的经济加工精度和表面粗糙度 (2)加工方法和加工方案的选择(1)方法的经济加工蓿疸潮茨面粗糙度O加工经济精度在正常加工条件下，一种加工方法所能保证的加工精度 和表面粗糙度(图AB段)经济精度随年代增长和技术进步而不断提高图13加工误差与成本关系0A192019602000年代 图14加工精度与年代的关系- )12 3 MGNO-O-O-11 11 11 11 11 11J（2）加工方法潮加工育案葡邈鋒 1）根据加工表面的技术要求，确定 加工方法和加工方案2）被加工材料的性质3）生产纲领4）本厂的现有设备和生产条件外圆表面、孔及平 面加工方案o典型表面加工路线图15外圆表面的典型加工工艺路线扩I

7、T913Ra 1.25 40饺IT69Ra 0.32-10手饺IT5Ra0.08-l.25滚压IT68Ra0.01l.25图16孔的典型加工工艺路线钻IT1013Ra 5 80粗锂IT1213Ra 5 20金刚锂 IT5 7Ra0.16 1.25怖磨 IT56 Ra0.04-l.25研磨IT56Ra0.0080.63图17平面典型加工工艺路线6.2机械加工工艺规程设计一、机械加工工艺规程设计的内容及步骤 二、工艺路线的拟定 1 定位基准的选择 2 表面加工方法的选择 3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2）划分目的保证零件加工质量; 发现毛坯缺陷；合理利用机床设备。穿插

8、热处理工序保护精加工过的表面少受磕碰损坏。6.2机械加工工艺规程设计一、机械加工工艺规程设计的内容及步骤 二、工艺路线的拟定1 定位基准的选择 2 表面加工方法的选择 3 加工阶段的划分4工序的集中与分散工序集中工序分散o应用传统的流水线、自动线多品种、中小批量 生产由于市场需求的多 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6.2机械加工工艺规程设计一、机械加工工艺规程设计的内容及步骤 二、工艺路线的拟定IE1 定位基准的选择2 表面加工方法的选择3 加工阶段的划分4 工序的集中与分散 5.工序顺序的安排o （1）机械加工工

9、序的安排先基准后其他A先粗后精A先主后次有两层含义：1）先考虑主要表面加工，再安排次要表面加工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，以主要表面定位进彳亍加工A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）在毛坯面上钻孔或锂孔，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5加工顺序的安排(2)热处理和表面处理工序位置：粗加工前 目的：改善切削性能, 消除内应力I预备热处理位置：半精加工后，精 加工前目的：提高强度、硬度最终热处理退火： 证火： 调质:渗碳

10、位置：粗加工前、后，半 精加工后，精加工前 目的：消除内应力，防止 变形、开裂。去除内应力处理迭应力退火5.加工顺序的安排(3)辅助工序的安排位置：工艺过程最后 目的：美观金属镀层非金属镀层表面处理工序P氧化膜位置：粗加工后、关键工 序后、送往外车间加工前 后、零件全部加工结束之 后I 检验工序质量检验特种检验(无损探伤、 磁力探伤、水压、超I速试验)7其它工序安排位置：去毛刺、倒钝锐 边应在淬火箭目的：安全X去毛刺、倒钝锐边、去磁清洗I涂防锈油6.3加工余量与工序尺寸 一、加工余量及其影响因素1.加工余量某一表面在某一工序(工步)c)a)图24工序加工余量1.加工务量O加工余量及其计算加工余

11、量加工过程中从加工表面切去材料层厚度:工序(工步)余量一 中所切去的材料层厚度 对于被包容表面Zh=a-b (5-1)对于包容表面Zb=b a (5-2)式中Zb本工序余量； t/前工序尺寸； b本工序尺寸。1加工全ISO总加工余量零件从毛坯变为成品切除材料层总厚度/7匸1(5-3)式中Zs-总加工余量；乙第i道工序加工余量；n该表面加工工序数。最大余量Zmax = %x 一昧E（被包容尺寸）(5-4)Zmax = max - %n(包容尺寸)最小余量Zmin = min _ max(被包容尺寸)77(5-5)min min “max (包谷尺寸)1加工全(5-6)乙=%厂（被包容尺寸）Z狀=

12、仏（包容尺寸）Tz = Zmax_Zmin =Ta+Tb（被包容尺寸与包容尺寸）(5-7)式中乙吨，Zmin , Zm最大 最小、平均余量；Tz余量公差；fax J amin 5 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。6.3加工余量与工序尺寸 一、加工余量及其影响因素1.加工余量 2 影响加工余量的因素 3 加工余量的确定WWWT1O最小余量构成（图25）Nin 二+/+（爲 + 気）Zmin=2（Ry+Ha） + 2（ea式中R、上一工序表面粗糙度; H（l上一工序表面缺陷层;5上一工序形位误差；%

13、本工序装夹误差。采用浮动锂刀块铠孔(&+h“无心磨床磨外Zmn=2（Ry+Ha+ea研磨 抛光平面忌=&（平面加工） 気）（轴、孔加工）(5-8)图25最小加工余量构成3加工余量的礪定O加工余量确定方法查表法需要指出的是，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。6.3加工余量与工序尺寸一、加工余量及其影响因素二、工序尺寸及其公差的确定 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

14、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。rm【例】主轴孔工序尺寸及公差的确定，加工过程：粗镇 半精堂1精堂1浮动铠表主轴孔工序尺寸及公差的确定加工余量工序基 本尺寸加工经济 精度(IT)工序尺寸 及公差表面 粗糙度浮动锂0.110070100 賞Ra 0.8精锤0.5100-0.1=99.980 99.9 晋Ra 1.6半精锂2.499.9-0.5=99.410099.4 护Ra 3.2粗锤5

15、99.4-2.4=9712097护Ra 6.3毛坯孔100- 8 =92+1-2092；6.4工艺尺寸链一、尺寸链及尺寸链计算公式 1 尺寸链的定义(1)概念-411T-1O 0.1 C1f 0.05 Aa)a11Nb)组成O尺寸链的环指组成尺寸链的每一个尺寸/封闭一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）/组成一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: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: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【例】工艺尺寸链示例：工件4、C面已加工好，现以4

16、面定位用调整法加工B面，要求保证C面距离A。图26工艺尺寸链图示尺寸链中，尺寸是加工过程间接保证的，因而是尺寸链的封闭环；尺寸仏和玉是在加工中直接获得的，因而是尺寸链的组成环。其中，缶为增环，比为减环。尺寸链方程为：观=A -令6.4工艺尺寸链一、尺寸链及尺寸链计算公式 1 尺寸链的定义 2尺寸链的分类(1)在空间分布的位置关系应用范围各环的几何特征1）线性尺寸链2）平面尺寸链3）空间尺寸链1）工艺尺寸链2）装配尺寸链1）长度尺寸链2）角度尺寸链（4）链之间相互关系1）独立尺寸链2）并联尺寸链6.4工艺尺寸链一、尺寸链及尺寸链计算公式 1 尺寸链的定义 2 尺寸链的分类 3尺寸链计算 (1)正

17、计算已知各组成环，求封闭环。正计算主要用于验算所设计或加工的产品能否满足性能要求O 用于产品设计、加工和装配工艺计算等方面。 (2)反计算已知封闭环，求各组成环。反计算主要 (3)中间计算一已知封闭环和部分组成环的基本尺寸 及公差，求其余的一个或几个组成环基本尺寸及公差 (或偏差)。 4极值法解尺寸链的计算公式尺寸链计尊方法:公差极值算法寿偏差计算公式公差计算公式在极端的情况下，尺寸链封闭环的公差等于所有组成环 公差与误差传递系数绝对值乘积之和。r(Ao) = Jgr2(A)m 一 1 =-工瓦/=1=加+1m n-/=!:公差概率算法特点：以概率论理论为基础，计算科学、复杂，经济效果 好，用

18、于环数较多的大批大量生产中。(1) 各环公差之间的关系(2) 各环平均尺寸之间的关(3) 各环平均偏差之间的关系当计算出各环的公差、平均尺寸、平均偏差之后，应按将该环的公 差对平均尺寸按双向对称分布，即写成4 +厂,然后将之改写成上下 偏差的形式，即2es(a)二心 + o直线尺寸链极值算法公式基本尺寸计算公式偏差计算公式公差计算公式平均尺寸计算公式蕭定组成环公差大小的误差分配方法 1）等公差原则按等公差值分配的方法来分配封闭环的公差时,各组成环的公差值取相同的平均公差值Tav：即（极值法）Tav=T0/ （n-1）-2）等精度原则-3）实际可行性分配原则1!按具体情况来分配封闭环的公差工序尺

19、寸的标注 1）按“入体”原则标注 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（即土T/2）。几种常见工艺尺寸链膨武o工艺基准与设计基准不重合时的工艺尺寸计算/B- 0.1 cCMr/0.05A图26工艺尺寸链示例【例56】图示工件A=60j,15以底面4定位，加工台阶面艮 保证尺寸4 = 25T，试确定工序尺寸鸟及平行度公差码2。几种常见工艺尺寸鑲影武【例5-7】图30所示零件，尺寸Ao 不好测量，改测尺寸比，试确定 生的大小和公差& =4019人3 = 50=02图30测量尺寸链示例必假废品问题:由新建立的尺寸链可解出:A4 = 60二啜

20、几种常见工艺尺寸链膨武O工序基准是尚待加工的设计基准【例5-8】图31所示键槽孔加工过程如下：1）拉内孔至p =05775常2）插键槽,保证尺寸兀；3）热处理4）磨内孔至2=0 58幕03 ,同时保证尺寸/ = 62說25。 试确定尺寸兀的大小及公差。* = 61.875+0.235+0.01561.89 于D、Dia)b)图31键槽加工尺寸链:讨论：在前例中，认为铉孔与磨孔同轴，实际上存在偏 心。若两孔同轴度允差为卩0.05,即两孔轴心偏心为e = 0.025o将偏心e作为组成环加入尺寸链（图32b）重新进行计算，可得到： 兀=61.875說 =61.905器a)b)图32键槽加工尺寸链几种

21、常见工艺尺寸鑲影武表面淬火、潑碳、镀层的工艺尺寸计算【例59】图33所示偏心零件，表面A要求渗碳处理，渗碳层深度规 定为0.508mm。与此有关的加工过程如下：1）精车A面，保证直径38.4和;2）渗碳处理，控制渗碳层深度耳；3）精磨A面保证直径尺寸2=038；。同时保证规定的渗碳层深度。试确定耳的数值。A图33渗碳层深度尺寸换算6.5机械加工工艺的技术经济性分析O时间定额定义：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(1)(2)基本时间Tm： 辅助时间Ta：(3)(4)(5)操作时间二基本时间Tm+辅助时间Ta 布置工作地时间（服务时间）Ts： 休息时间Tr：准备与终

22、结时间Tbe：单件时间 Tp=Tm+Ta+Ts+Tr童祚工时定额 Tpc= Tm+Ta+Ts+Tr+Tbe/n层高王产:氏率的怎径O提高生产效率的工艺途径缩短基本时间： 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（如以铁削代替刨削，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）时间定額与提高生产效率的途径缩短布置工作地时间：主要是减少换刀时间和调刀时间A采用自动换刀装置或快速换刀装置A使用不重磨刀具A采用样板或对刀块对刀A采用新型刀具材料以提高刀具耐用度缩短准备终结时间：A在中小批量生产中采用成组工艺和成组夹具A在数控加工中，采用离线编程及加工过程仿真技术o工艺成本A生产成本生产一件产品或一个零件所需费用总和A工艺成本生产成本中与工艺过程直接有关的部分A工艺成本可分为两部分：可变费用：不变费用工艺芳案技术经济分