机械制造工艺学教案

1、第四章机械加工工艺规程设计§40学习指南及预备知识一、学习内容：首先讲明两个概念，即机械产品的生产过程和机械加工工艺过程，从而引入机械加工工艺规程的概念；然后介绍制订机械加工工艺规程的步骤和方法，重点讨论机械加工工艺规程设计的主要问题，包括定位基准的选择，加工路线的拟定，工序尺寸及公差的确定等；再后对工艺过程经济性进行讨论，包括时间定额与提高生产率的方法，工艺方案比较与经济技术分析等。二、学习方法：本课程是一门实践性相当强的课程，在牢牢把握机械加工工艺过程设计的基本原理、原则和方法的基础上，通过一定的实践（生产实习、课程设计等），初步掌握制订零件机械加工工艺规程的步骤和方法。

2、7;41概述§410 新概念定义及老概念回顾一、机械产品的生产过程是指从原材料开始到成品出厂的全部劳动过程，它既包括毛坯的制造，零件的机械加工和热处理，机器的装配、检验、测试和涂装等主要劳动过程，还包括专用工具、夹具、量具和辅具的制造、机器的包装、工件和成品的储存和运输、加工设备的维修，以及动力供应等辅助劳动过程。图41 机械产品的生产过程图教学要求：了解本章的学习内容和方法了解并掌握基本的概念；二、机械加工工艺过程机械加工工艺过程是机械产品生产过程的一部分，是直接生产过程，其原意是指采用金属切削刀具或磨具来加工工件，使之达到所要求的形状、尺寸、表面粗糙度和力学物理性能，成为合格零件

3、的生产过程。由于制造技术的不断发展，现在所说的加工方法除切削和磨削外，还包括其他加工方法，如电加工、超声加工、电子束加工、离子束加工、激光束加工，以及化学加工等几乎所有的加工方法。三、机械加工工艺规程是规定产品或零部件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件，是一切有关生产人员都应严格执行、认真贯彻的纪律性文件。四、机械加工工艺过程的组成图42 工艺过程、工序、安装、工位、工步、走刀之间的关系五、回顾如下几个概念以方便本章的学习1、工序一个或一组工人，在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工艺过程，称为工序。工序是组成工艺过程的基本单元。划分工序的主要依据是工作地是否变动和工作是

4、否连续以及操作者和加工对象是否改变，共四个要素。在加工过程中，只要有其中一个要素发生变化，即换了一个工序。2、安装在同一个工序中，工件每定位和夹紧一次所完成的那部分工序内容称为一个安装。3、工位在工件的一次安装中，通过分度（或移位）装置，使工件相对于机床床身变换加工位置，则把每一个加工位置上的安装内容称为工位。4、工步加工表面、切削刀具、切削速度和进给量都不变的情况下所完成的工位内容，称为一个工步。按照工步的定义，带回转刀架的机床（转塔车床等）其回转刀架的一次转位所完成的工位内容应属一个工步，此时若有几把刀具同时参与切削，该工步称为复合工步。5、走刀切削刀具在加工表面上切削一次所完成的工步内容

5、，称为一次走刀。一个工步可包括一次或数次走刀。当需要切去的金属层很厚，不能在一次走刀下切完，则需分几次走刀，走刀次数又称行程次数。§411机械加工工艺规程的作用一、工艺规程是指导生产的主要技术文件机械加工车间生产的计划、调度，工人的操作，零件的加工质量检验，加工成本的核算，都是以工艺规程为依据的。处理生产中的问题，也常以工艺规程作为共同依据。二、工艺规程是生产准备工作的主要依据车间生产新零件，需要根据工艺规程进行生产准备。如：关键工序的分析研究；准备所需刀、夹、量具；原材料及毛坯采购或制造；新设备购置或旧设备改装等，均需根据工艺规程来进行。三、工艺规程是新建机械制造厂（车间）的基本技

6、术文件新建（扩建）批量或大批量机械加工车间（工段）时，应根据工艺规程确定所需机床的种类和数量以及在车间的布置，再由此确定车间的面积大小、动力和吊装设备配置以及所需工人的工种、技术等级、数量等。由机械产品的生产过程引出机械加工工艺过程的概念，再到机械加工工艺规程。正确理解工序、安装、工位、工步、走刀的概念；理解要点：三定一连续（四要素） 了解工艺规程的三个主要作用。§412机械加工工艺规程的格式卡片形式，我国未作统一的规定，但各机械制造厂使用表格的基本内容是相同的。机械加工工艺规程的详细程度与生产类型、零件的设计精度和工艺过程的自动化程度有关。对应形式见表41。具体格式见图43、44及

7、45。表41 机械加工工艺规程格式特点对比生产类型详细程度备注机械加工工艺过程卡片单件小批（普通加工方法）简单对于数控工序，则需作出详细规定，填写数控加工工序卡、刀具卡等必要的与编程有关的工艺文件，以利于编程。机械加工工艺卡片中批生产较详细机械加工工序卡片大批大量（单件小批中技术要求高的关键零件的关键工序）详细（调整卡、检验卡）图43 机械加工工艺过程卡知道机械加工工艺规程的特点和应用场合单件小批（普通加工方法）图44 机械加工工艺卡图45 机械加工工序卡中批生产大批大量（单件小批中技术要求高的关键零件的关键工序）要求能够正确填写几种卡片的内容§413机械加工工艺规程设计原则、步骤和

8、内容一、设计原则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、满足生产纲领要求；3、工艺过程有较高的生产效率和较低的成本；4、充分利用现有生产条件，尽可能做到平衡生产；5、尽量减轻工人的劳动强度，保证安全生产，创造良好文明的劳动条件；6、积极采用先进技术和工艺，减少材料和能源的消耗，并应符合环保要求。二、制订机加工规程所需原始资料1、产品的全套装配图及零件图；2、产品的验收质量标准；3、产品的生产纲领及生产类型；4、零件毛坯图及毛坯生产情况；5、本厂（车间）的生产条件；6、各种相关手册、标准等技术资料；7、国内外先进工艺及生产技术的发展与应用情况。三、机械加工工艺规程设计步

9、骤和内容1、阅读装配图和零件图；了解产品的用途，零件在产品中的地位。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。零件结构工艺性正误举例，见图46：掌握加工工艺规程的设计原则、步骤；通过装配图，了解零件在机器中的地位、作用及受载荷情况等信息。重要！正确项：b)d)f)h)j) 图46 零件结构工艺性分析3、熟悉或确定毛坯主要依据：零件在产品中的作用和生产纲领，零件的结构特征与外形尺寸，零件材料工艺特性等。常见的毛坯种类见表42。表42各类毛坯的种类及适用范围4、选择定位基准（见§421）；5、拟定加工路线（见&

10、#167;423）；6、确定满足各工序要求的工艺装备；Ø 包括机床、夹具、刀具、量具和辅具等；Ø 应与生产批量和生产节拍相适应，并充分利用现有条件，以降低生产准备费用；Ø 对需要改装或重新设计的专用工艺装备应提出具体设计任务书。7、确定各主要工序技术要求和检验方法；8、确定各工序加工余量，计算工序尺寸和公差；9、确定切削用量；10、确定时间定额；11、编制数控加工程序（对于数控加工）；12、评价工艺路线；对工艺方案进行技术经济分析，确定最优方案。13、填写或打印工艺文件；l)n)p)r)t)v)能正确分析常见的零件结构的工艺性优劣；要求：熟悉机械加工工艺规程设计的

11、步骤和内容。§42工艺路线的制订制订工艺路线时需要考虑的主要问题有：1、 如何选择定位基准；2、 怎样确定加工方法；3、 怎样安排加工顺序以及热处理、检验等工序；§421定位基准的选择一、基本概念 1、基准的定义及分类 1）确定生产对象上几何要素之间的几何关系所依据的那些点、线、面称为基准。基准分类见下图：图47 基准分类图2）定位基准：在加工时用于工件定位的基准叫定位基准。分：粗基准、精基准和辅助基准。Ø 粗基准使用未经机械加工表面作为定位基准，称为粗基准。Ø 精基准使用经过机械加工表面作为定位基准，称为精基准。Ø 辅助基准思考并解决提出的问

12、题；回忆各基准的定义（上学期教学内容），明确定位机械化在整个基准体系中的地位。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等。二、定位基准选择的一般原则1、选最大尺寸的表面为安装面（限3个自由度），选最长距离的表面为导向面（2个自由度），选最小尺寸的表面为支撑面（限1个自由度）。2、首先考虑保证零件的空间位置精度，再考虑保证尺寸精度。因为在加工中保证空间位置精度有时比保证尺寸精度困难的多。3、应尽量选择零件的主要表面为定位基准，因为主要表面是决定该零件其他表面的设计基准，也就是主要设计基准。4、定位基准应有利于夹紧，在加工过程

13、中稳定可靠。三、粗基准的选择 1、粗基准选择的出发点（见图48）图48 两种粗基准选择对比左a)以外圆1为粗基准：孔的余量不均，加工后壁厚均匀右b)以内孔3为粗基准：孔的余量均匀，但加工后壁厚不均匀1外圆2加工面3孔由此得出结论：粗基准的选择将影响到加工面与不加工面的相互位置（不同轴/偏心），或影响到加工余量的分配（均匀否？）。 2、粗基准的选择原则 （1）保证相互位置要求的原则：如果必须保证工件上加工面与不加工面之间的相互位置要求，则应以不加工面作为粗基准。除了图48例子外，图49例子同理。补充内容：方便学生的理解！适用于粗基准及精基准，具有通用性！如何做到以内孔3为定位基准？四爪单动卡盘/

14、划线找正分析为什么得到这样的结论？图49 粗基准的选择（2）保证加工表面加工余量合理分配的原则：如果必须首先保证工件上某重要表面的余量均匀，应选择该表面的毛坯面为粗基准。图410 床身加工粗基准选择正误对比a)正确 b)不正确说明：在车床床身加工中，导轨面是最重要的表面，它不仅精度要求高，而且要求导轨面有均匀的金相组织和较高的耐磨性，因此希望加工时导轨面去除余量要小而且均匀。此时应以导轨面为粗基准，先加工底面，然后再以底面为精基准，加工导轨面（见图410a）。3）便于工件装夹的原则：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

15、型面作粗基准。4）粗基准一般不得重复使用的原则。图411 不重复使用粗基准举例图412 利用粗基准补充定位的例子a)工件简图b)加工简图说明：此例中，是利用粗基准进行补充定位，并不属于粗基准的重复使用。总结：上述四条原则，每一原则都只是说明一个方面的问题，在实际应用中，划线装夹有时可以兼顾这四条原则，而夹具装夹则不能同时兼顾，这就要根据实际情况，抓主要矛盾，解决主要问题。四、精基准的选择1、基准重合原则：选用被加工面的设计基准作为精基准。说明：在对加工面位置尺寸有决定作用的工序中，特别是当位置公差要求很小的时候，一般不应违反此原则，否则产生基准不重合误差，增大加工难度。2、统一基准原则：当工件

16、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。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（大端面和一短圆孔）作统一基准； 4）套类零件用一长孔和一止推面（小平面）作统一基准；优点：Ø 可以简化夹具设计；Ø 可以减少工件搬动和翻转次数。缺点：Ø 会带来基准不重合误差解决办法：Ø 具体问题具体分析，以满足

17、设计技术要求为前提。4、 互为基准原则：某些位置度要求很高的表面，常采用互为基准，反复加工的办法来达到位置度要求。图413 主轴加工互为基准示例分析图中两种方案哪种好,为什么?导轨面如磨损，最好能够等速磨损！注意：两个零件图的区别。第二个零件的两个小孔第二个零件的两个小有对称性要求，必须限定绕大孔转动的自由度，而第一个零件不需要限定绕大孔转动的自由度。在实际应用中要根据实际情况，抓主要矛盾，解决主要问题。实际生产中经常使用统一基准主轴为机床的主要零部件，其精度直接影响加工零件的精度。说明：以保证车床主轴前后支承轴颈与前锥孔（含后锥孔）的同轴度要求为例，说明互为基准。4、自为基准原则：旨在减小表

18、面粗糙度，减小加工余量和保证加工余量均匀的工序，常以加工面本身为基准进行加工。图414 床身导轨面自为基准定位1工件 2调整用楔铁3找正用百分表5、便于装夹的原则：所选择的精基准，应保证定位准确、可靠、夹紧机构简单，操作方便。说明：此条始终不可违背，因在定位基准的选择原则上已经给出了。俗称：自干自要求掌握粗、精基准的选择原则；§422加工方法的选择一、加工经济精度在正常加工条件下（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（图中AB段）。图415 加工误差与成本的关系图416 加工精度发展趋势 图415说明：加

19、工误差；S加工成本。从图中可以看出：对一种加工方法来说，加工误差小到一定程度后（如曲线中A点的左侧），加工成本提高很多，加工误差却降低很少；加工误差大到一定程度后（如曲线中B点的右侧），即使加工误差增大很多，加工成本却降低很少。说明一种加工方法在AB段的外侧应该都是不经济的。 图416说明：20世纪40年代的精密加工精度大约只相当于80年代的一般加工精度。各种加工方法的加工经济精度的概念在发展，其指标在不断提高。二、加工方法的选择1、加工方法的选择原则1）所选加工方法的加工经济精度范围要与加工表面精度、粗糙度要求相适应；2）保证加工面的几何形状精度、表面相互位置精度的要求； 3）与零件材料的可

20、加工性相适应。如淬火钢宜采用磨削加工；4）与生产类型相适应，大批量生产时，应采用高效的机床设备和先进的加工方法；单件小批生产时，多采用通用机床和常规的加工方法。2、外圆表面、孔及平面加工方案参见表4-3，4-4，4-5（20世纪90各种加工方法的加工经济精度的概念在发展，其指标在不断提高。90年代的一般加工精度，相当于50年代的精密加工水平，相当于30年代的超精密加工。要求能够正确地选用加工方法年代）：表4-3 外圆加工中各种加工方法的加工经济精度及表面粗糙度加工方法加 工 情 况加工经济精度 （IT）表面粗糙度 Ra /m车粗 车半精车精 车金刚石车（镜面车）1213101178561080

21、2.5101.2550.021.25铣粗 铣半精铣精 铣121311128910802.5101.255车 槽一次行程二次行程1112101110202.510外 磨粗 磨半精磨精 磨精密磨（精修整砂轮）镜 面 磨8978675651.25100.632.50.161.250.080.320.0080.08抛 光0.0081.25研 磨粗 研精 研精密研56550.160.630.040.320.0080.08超精加工精精 密550.080.320.010.16砂带磨精 磨精密磨5650.020.160.010.04滚 压670.161.25注：加工有色金属时，表面粗糙度 Ra 取小值。表4-

22、4 孔加工中各种加工方法的加工经济精度及表面粗糙度加工方法加 工 情 况加工经济精度（IT）表面粗糙度Ra /m钻15mm以下15mm以上111310125802080扩粗 扩一次扩孔（铸孔或冲孔）精 扩1213111391152010401.2510铰半精铰精 铰手 铰896751.25100.3250.081.25拉粗 拉一次拉孔（铸孔或冲孔）精 拉9101011791.2550.322.50.160.63镗粗 镗半精镗精镗（浮动镗）金刚镗1213101179575202.5100.6350.161.25内 磨粗 磨半精磨精 磨精密磨（精修整砂轮）91191078671.25100.321

23、.250.080.630.040.16研 磨粗 研精 研精密研56550.160.630.040.320.0080.08挤滚珠滚柱扩孔器，挤压头680.011.25 注：加工有色金属时，表面粗糙度 Ra 取小值。表4-5 平面加工中各种加工方法的加工经济精度及表面粗糙度加工方法加工情况加工经济精度（IT）表面粗糙度Ra /m端 铣粗 铣半精铣精 铣1113811685202.5100.635车半精车精 车细车（金刚石车)8116862.5101.2550.021.25拉粗拉（铸造或冲压表面）精 拉1011695200.322.5平 磨粗 磨半精磨精 磨精密磨810896861.25100.63

24、2.50.161.250.040.32刮25×25mm2内点数10131316162020250.320.630.160.320.080.160.040.08研 磨粗 研精 研精密研6550.160.630.040.320.0080.08砂带磨精 磨精密磨5650.040.320.010.04滚 压7100.162.5 注：加工有色金属时，表面粗糙度 Ra 取小值。要求熟悉每种加工方法能达到的加工经济精度和表面粗糙度。三、机床的选择1、数控机床与普通机床Ø 产品变换周期短数控机床；Ø 形状复杂、普通机床加工困难数控机床；Ø 加工精度要求较高的重要零件数控

25、机床；Ø 产品基本不变、大批大量生产组合机床；2、零件加工表面形状与机床类型相适应3、零件加工表面尺寸、精度与机床规格相适应§423典型表面的加工路线 外圆、内孔和平面加工量大而面广，习惯上把机器零件的这些表面称作典型表面。根据这些表面的精度要求选择一个最终的加工方法，然后辅以先导工序的预加工方法，就组成一条加工路线。以下是一些比较成熟的加工路线，供编制工艺规程时参考使用：一、 外圆表面的加工路线粗 铣IT1214Ra 1080精 铣IT89Ra1.255半精铣IT1011Ra 6.310图417 外圆表面的加工路线数控机床与普通机床各有什么特点?根据上图，下列方案可供选用

26、：1、粗车除淬硬钢以外，各种零件上精度要求低，表面粗度值较大的外圆表面都适用粗车。2、 粗车半精车 对于中等精度和中等表面粗糙度要求的未淬硬工件的外圆面，均可采用此方案。3、粗车半精车（粗磨和半精磨）此方案最适合加工精度要求较高，表面粗糙度要求较小，且淬硬的钢件外圆面；也广泛用于加工未淬硬的钢件和铸铁件。4、粗车半精车粗磨精磨 当钢件或铸件的外圆面要求的精度更高，表面粗糙度更小时，需将磨削分为粗磨和精磨才能达到要求，可采用此方案。5、粗车半精车粗磨精磨超精磨（研磨或超级光磨）此方案可达到很高的精度和很小的表面粗糙度要求。6、粗车精车精细车 此方案主要适用于有色金属零件的加工。7、粗铣（半精铣精

27、铣）此方案主要适用于除淬硬钢零件的各种精度的加工。二、 孔的加工路线图418 孔的加工路线根据上图，下列方案可供选用：1、对于IT10以下精度的孔，一般小孔可钻孔，直径较大的孔，可采用钻孔后扩孔。2、对于IT9精度的孔，孔径小于20mm，可采用钻模钻孔，或钻孔后扩孔；孔径大于3的孔一般采用钻后镗孔。3、 对于IT8精度的孔，孔径小于20mm，可采用钻铰方案；孔径大于20mm，可根据具体情况，选用下述方案：Ø 钻扩铰；Ø 钻粗镗精镗；Ø 钻拉。4、对于IT7精度的孔，孔径小于12mm，一般采用钻粗铰精铰方案；孔径大于12mm时，可选用下述方案：Ø 钻扩粗铰

28、精铰；Ø 钻拉精拉；Ø 钻扩（或镗）粗磨精磨；Ø 钻粗镗半精镗精镗。5、对于IT6精度的孔，可在加工IT7精度孔的顺序后进行精加工，如精细镗、研磨、珩磨、超精磨等。对于已铸出或锻出的孔可用扩孔和粗镗代替钻孔粗加工。三、 平面的加工路线图419 平面的加工路线根据上图，下列方案可供选用：1、粗刨（或粗铣） 用于加工精度低的非结合面。2、粗刨（铣）精刨（铣） 用于加工有一定精度要求的表面，如箱体盖与箱体的固定联接表面等。3、粗刨（铣）精刨（铣）磨 用于加工精度要求高且淬硬的表面，对于不淬硬的钢件或铸铁件上较大平面的精加工，也广泛采用此方案。但不宜加工塑性大的有色金属工

29、件。4、粗铣半精铣高速精铣 最适宜加工高精度的有色金属工件。5、粗车半精车精车 主要用于加工轴、套、盘等回转类工件上的端面。淬硬的端面，通常还需要在万能外圆磨床或端面磨床上进行磨削。6、粗刨精刨刮研（宽刃精刨） 主要用于精度要求较高有平面间贴合度要求的配合表面，如车床导轨面等，批量较大时，可以采用宽刃精刨代替刮研，但不适于淬硬的工件表面。7、拉削 大批量生产时，加工技术要求较高、面积不大的平面或内平面常用拉削的方法，以保证高的生产率。§424工艺顺序的安排及加工阶段的划分一、工艺顺序的安排零件上的全部加工表面应安排在一个合理的加工顺序中加工，这对保证零件质量、提高生产率、降低加工成本

30、都至关重要。1、工艺顺序的安排原则（1）先基准后其他先加工基准面，再加工其他表面 （2）先面后孔有两层含义：Ø 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；Ø 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；（3）先主后次也有两层含义：Ø 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；Ø 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；（4）先粗后精对于精度和表面质

31、量要求较高的零件，其粗精加工应该分开。2、热处理和表面处理工序的安排（1）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； 合理的加工工艺顺序对保证零件质量、提高生产率和降低加工成本都至关重要；工艺顺序的安排原则：先基准后其他先面后孔先主后次先粗后精（2）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；（3）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

32、后进行；（4）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。 3、检验工序的安排 除操作工人自检外，下列情况应安排检验工序：（1） 零件加工完毕后；（2） 从一个车间转到另一个车间前后；（3） 重要工序前后；5、 其他工序的安排（1） 去毛刺工序 通常安排在切削加工之后；（2）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；二、工序的集中与分散同一个工件，同样的加工内容，可以安排两种不同形式的工艺规程：一种是工序集中，另一种是工序分

33、散。1、工序集中的概念与特点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，夹具的数目和工件的安装次数也相应地减少。优点：Ø 有利于保证工件各加工面之间的位置精度；Ø 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；Ø 可减小生产面积，并有利于管理。2、工序分散的概念与特点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，工艺路线长。优点：Ø 每个工序使用的设备和工艺装备相对简单；Ø 调整、对刀比较容易；Ø 对操作工人技术水平要求不高。3、工序集中与工序分散的应用Ø 传统的流水线、自动线生产，多采用

34、工序分散的组织形式（个别工序亦有相对集中的情况）；Ø 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；Ø 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。三、加工阶段的划分1、加工阶段划分的意义：Ø 有利于保证零件的加工精度；Ø 有利于设备的合理使用和精密机床的精度保持；Ø 有利于人员的合理安排；Ø 可及早发现毛坯缺陷，以减少损失。2、加工阶段的划分Ø 粗加工阶段主要任务是去除加工面多余的材料；Ø 半精加工阶段使加工面达到一定的加工精

35、度，为精加工作好准备；Ø 精加工阶段使加工面精度和表面粗糙度达到要求；Ø 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。§43加工余量、工序尺寸及公差的确定§431加工余量的概念一、加工总余量（毛坯余量）与工序余量1、加工余量加工过程中从加工表面切去材料层厚度。2、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；或定义为相邻两工序基本尺寸之差。分单边余量和双边余量，见图42：图420 单边余量与双边余量a) 零件非对称结构的非对称表面，其加工余量为单边余量，则有：式中 本工序余量； 前工序尺寸； 本工序尺寸；b) 零件

36、对称结构的对称表面，其加工余量为双边余量，则有：c) 回转体外圆表面，其加工余量为双边余量，则有：d) 回转体内圆表面，其加工余量为双边余量，则有：3、余量公差图421 被包容件的加工余量及公差4、工序余量尺寸图422 工序余量示意图a)被包容件粗、半精、精加工的工序余量；b)包容件粗、半精、精加工的工序余量；了解工序的集中与分散的特点和应用看图理解单边余量和双边余量的含义牢记并能应用公式计算余量和余量公差二、工序余量的影响因素图423最小加工余量构成1、 上工序的尺寸公差；2、 上工序产生的表面粗糙度（轮廓最大高度）和表面缺陷层深度；（参考机制工艺学王先逵第二版P168表410）3、 上工序

37、留下的空间误差，包括形状误差（为圆柱度形状误差）和位置误差（轴线歪斜所形成的位置误差）；4、 本工序的装夹误差；结论：工序加工余量计算公式（组成）：对于单边余量：对于双边余量：上式中为、的矢量和与之间的夹角。§432加工余量的确定确定加工余量的方法有三种：计算法、查表法和经验法。一、计算法在影响因素清楚的情况下，计算法比较准确。必须具备一定的测量手段和必要的统计分析资料，才能进行余量的计算。在应用式（41）和式（42）时，要针对具体的加工方法进行简化：1、采用浮动镗刀块镗孔或采用浮动铰刀铰孔或采用拉刀拉削孔，这些加工方法不能纠正孔的位置误差，所以式42简化为： 2、无心外圆磨床磨外圆

38、无装夹误差，故： 3、研磨、珩磨、超精加工、抛光等光整加工工序，其主要任务是去掉前一工序所留下的表面痕迹，故： 总之，计算法不能离开具体的加工方法和条件。不准确的计算会使加工余量过大或过小。余量大不仅浪费材料，而且增加加工时间，增大机床和刀具的负荷。余量过小则不能纠正上工序的误差，造成局部加工不到的情况，影响加工质量，甚至会造成废品。工序余量的影响因素有哪些？会灵活运用单边余量和双边余量的计算公式。确定加工余量的方法有三种：计算法、查表法和经验法。计算法不能离开具体的加工方法和条件。二、查表法此法主要以工厂生产实践和试验研究积累的经验所制成的表格为基础，并结合实际加工情况加以修正，确定加工余量

39、。这种方法方便、迅速，生产上应用广泛。三、经验法由一些有经验的工程技术人员和工人根据经验确定加工余量的大小。由于主观上怕出废品，所以此法确定的加工余量往往偏大。多用于单件小批生产中。§433工序尺寸与公差确定一、确定工序尺寸一般方法（工艺基准和设计基准重合的前提下） 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；

40、5、毛坯余量通常由毛坯图给出。在工艺基准无法同设计基准重合的情况下，确定了工序余量之后，需要通过工艺尺寸链进行工序尺寸和公差的换算。二、实例1、轴径加工，要求直径50mm，精度IT5，表面粗糙度Ra0.04m，高频淬火，毛坯锻件。加工过程：粗车半精车高频淬火粗磨精磨研磨。思考若工艺基准和设计基准不重合应怎样计算？§44工艺尺寸链§440尺寸链内容补充一、概述（问题的提出）在设计机器时，除了需要进行运动、强度和刚度等计算外，还需要进行几何量分析计算，以确定机器零件的尺寸公差、形状和位置公差等。其目的是保证机器能顺利地进行装配，并能满足预定的功能要求，为此，提出尺寸链的问题。二

41、、尺寸链的分类 1、按应用场合分： 工艺尺寸链 装配尺寸链 2、按尺寸链之间的联系方式分：并联尺寸链 串联尺寸链 混合尺寸链 3、按尺寸链在空间的位置分：线性尺寸链各环平行直线分布平面尺寸链不是平行线，但在同一平面空间尺寸链不在同一平面4、按尺寸链的不同计量单位分：长度尺寸链 角度尺寸链三、计算尺寸链的基本内容1、 尺寸链的概念在零件的加工或产品的装配过程中,经常遇到一些相互联系且按一定顺序排列着的,封闭的尺寸组合,就形象地,把这些相互联系又按一定顺序排列着的,封闭的尺寸组合,称为尺寸链。如图4-23所示： 图423尺寸链图了解尺寸链的分类及概念2、尺寸链的组成为简便起见，把尺寸链中的每一个尺

42、寸，简称为尺寸链中的一个环。“环”又分为封闭环和组成环。（1）封闭环在零件的加工或产品的装配过程中，间接形成的，其精度是被间接保证的环,称为封闭环。（2）组成环直接影响封闭环精度的各环，称为组成环。根据影响程度的不同，组成环又可分为增环和减环。1) 增环组成环中，某环的变动会引起封闭环同向变动环，称为增环。2) 减环组成环中，某环的变动会引起封闭环反向变动环，称为减环。尺寸链的画法（封闭性规律）从封闭环两端任一相连的组成环开始，依次查找相互联系而又影响封闭环大小的尺寸，直至封闭环的另一端为止。1、 封闭环基本尺寸的计算（线性尺寸链）2、 计算尺寸链的基本任务为了正确地确定有关尺寸的公差和极限偏

43、差，分三种：（1）正计算已知各组成环的基本尺寸和极限偏差，求封闭环。用途：用于尺寸链的验算。（2）反计算已知封闭环的基本尺寸及极限偏差，和各组成环的基本尺寸，求各组成环的极限偏差。用途：用于设计机器时，合理地给定各零件的极限偏差。（3）中间计算已知封闭环和其他组成环的基本尺寸及极限偏差，求尺寸链中某一环的基本尺寸及极限偏差。用途：常用于正确解决工艺过程中出现的矛盾，如加工中基准的换算等。5、解尺寸链的方法（五种）（1）完全互换法极值法；（2）概率法 概率算法；（3）分组互换法将按封闭环公差确定的组成环基本尺寸的平均公差扩大N倍，达到经济加工精度要求，然后根据零件完工后的实际偏差，按一定尺寸间隔

44、分成N组，根据大配大，小配小的原则，按对应组进行互换装配来达到封闭环的精度要求。（4）修配法 修配余量放在某一组成环上，不可为公共环；切除少量金属。（5）调整法 不是采用切除少量金属层来补偿，而是采取调整补偿环的尺寸或位置来补偿。Ø 采用完全互换法时，只要尺寸链中各组成环零件为合格品，则无需进行挑选或修配就能装到机器上，且能达到封闭环的精度要求。按极限尺寸来计算尺寸链。Ø 概率法：完全互换法是按各环的极限尺寸来计算的，但由概率论原理和生产实践可知，在成批和大量生产中，大多数零件的实际尺寸分布于公差带的中间区域（如果调整中心接近于公差带中心的话），靠近极限值的是少数，在成批产

45、品装配中，尺寸链的各组成环恰好是极限尺寸相结合的情况就更少了。可以利用这一规律，将组成环公差放大，不但使零件易于加工，而且又不改变技术条件规定的封闭环公差，从而获得更大的技术经济效益。会判断封闭环和组成环以及增环和减环掌握封闭环基本尺寸的计算要求掌握三种计算方法及其用途一般常用完全互换极值法解尺寸链§441工艺尺寸链一、概念 1、工艺尺寸链在工艺过程中，由同一零件上与工艺相关的尺寸所形成的封闭尺寸组，称为工艺尺寸链。2、封闭环的基本属性派生性，即封闭环本身不具有“独立”性质，是随着别的环的变化而变化。在工艺尺寸链中即表现为尺寸的间接获得。注意：工艺尺寸链中封闭环的确定，比装配、设计尺

46、寸链中的封闭环的确定要困难，原因是由于它是随着零件的加工方案在改变。二、工艺基准与设计基准重合时工序尺寸及其公差的确定可参见赵志修机制工艺学P38例子。零件上外圆和内孔的加工多属这种情况。当表面需要经过多次加工时，各工序的加工尺寸公差取决于各工序的加工余量及所采用加工方法的加工经济精度，计算的顺序是由最后一道工序向前推算。在§433工序尺寸与公差确定一节中的实例部分，即为工艺基准与设计基准重合时的例子。（在先前讲到此例的时候，可以提醒学生注意，讲到此地方时，再回顾前面的例子，关键要使学生在逻辑上比较清晰。）三、工艺基准与设计基准不重合时工艺尺寸的计算1、定位基准和设计基准不重和时的工

47、艺尺寸计算例1图示工件A、B 面已加工好，现以底面A定位，加工台阶面C，保证尺寸 ，试确定工序尺寸及各工序尺寸公差。解：1）画尺寸链图如图b所示；2）封闭环：； 增环：； 减环：； 图424例1图3)计算基本尺寸及偏差为了保证的设计要求，首先必须将的公差分配给和，如用等公差分配，令按入体原则标注，有 （2）、测量基准与设计基准不重合例2图示零件，尺寸不好测量，改测尺寸，试确定的大小和公差。解： 1）画尺寸链如右图；2）是测量直接得到的尺寸，是组成环（减环）；是间接保 图425例2图证的，是封闭环；是增环。3）计算尺寸链可得到： 讨论：关于假废品的问题：1）若测得L240.36，即向上超差0.1

48、7，表面上判断，此零件应为废品。先不急下结论，让我们来验算一下。此时，若L1=50(最大值)，可以得到：L0=50-40.36=9.64，实际结果为合格品；2）若测得L239.83，即向下超差0.17，表面上判断，此零件应为废品。先不急下结论，让我们来验算一下。此时，若L1=49.83(最小值)，可以得到：L0=49.83-39.83=10，实际结果为合格品；发现：超差时，如果同向变动取极值，则表面看来为废品的零件实际上却是合格品，即假废品。改善：采用专用检具可减小假废品出现的可能性。见下例：例3。解：1）新建尺寸链图如右： 2）为封闭环；为减环； 为增环；3）计算尺寸链： 图426例2改善图说明：依然可以证明：