机制工学课件第4章机械加工工艺规程设计

1、1/147加工余量的确定本章要点定位基准的选择工艺路线拟订工艺尺寸链工艺过程经济分析计算机辅助工艺过程设计成组技术2/1473/147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。 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。 工艺规程是新建机械制造厂（车间）的基本技术文件 新建（扩建）批量或大批量机械加工车

2、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。 4/147工艺过程卡5/147工艺卡6/147工序卡7/147 8/1479/147 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。3熟悉或确定毛坯 确定毛坯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

3、铸件、锻件、焊接件、冲压件、型材等，其特点及应用见下表。10/147零件结构工艺性分析示例a） b）c） d）11/147零件结构工艺性分析示例（续）e） f）g） h）i） j）12/147a)b)零件结构工艺性分析示例（续）k） l）m） n）o） p）13/147q） r）s） t）u） v）零件结构工艺性分析示例（续）14/147零件结构工艺性分析示例（续）w） x）y） z）15/147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

4、料件 13级以下13级以下1115101281181171081079 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16/1474. 选择定位

5、基准（见4.2节）5. 拟定加工路线（见4.2节）6. 确定满足各工序要求的工艺装备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（见4.3，4.4节）17/147 9. 确定切削用量10. 确定时间定额（见4.7.1节）11. 编制数控加工程序（对数控加工）12. 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。13. 填写或打印工艺文件18/14719/147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。零件上根据机械加工工艺需要

6、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。使用经过机械加工表面作为定位基准，称为精基准。精基准粗基准附加基准20/147 工艺凸台a向a小刀架上的工艺凸台21/147a a）b b）c c）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。 粗基准选择比较22/147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

7、、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 flash23/147a）以不加工外圆面定位加工孔，再以不加工外圆面定位加工螺钉过孔粗基准重复使用错误示例及改进b）以不加工外圆面定位加工孔，再以加工过的孔定位加工螺钉过孔24/147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 25/147以顶面和两销孔定位 镗孔支架置于箱体中部的吊架支承 吊架26/147 在实际生产中，经常

8、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。 27/147 互为基准原则 轴径轴径锥孔主轴零件精基准选择【例】主轴零件精基准选择自为基准原则 【例】床身导轨面磨削加工）导轨磨削基准

9、选择28/147 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。外圆研磨示意图【例】铰孔、拉孔、研磨【例】浮动镗刀块镗孔29/147 摇杆零件图4012h7铸造圆角r3其余倒角145600.059.520h71.63.23.23.21.64018m83.2r127100.1abdc1545【例 】选择图示摇杆零件的定位基准。零件材料为ht200，毛坯为铸件，生产批量：5000件。 30/147加工误差与成本关系c0ab加工误差（m）196010-110-210-319202000102101100年代加工精度与年代的

10、关系 一般加工精密加工超精密加工31/1471）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）经济性应考虑以下因素32/147 表4-7 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）12131011785610802.5101.2550.021.25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

11、 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。33/147 表4-8 孔加工中各种加工方法的加工经济精度及表面粗糙度 注：加工有色金属时，表面粗糙度 ra 取小值。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1113

12、10125802080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）91191078671.25100.321.250.080.630.040.16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6

13、80.011.2534/147 表4-9 平面加工中各种加工方法的加工经济精度及表面粗糙度 注：加工有色金属时，表面粗糙度 ra 取小值。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810896861.25100.632.50.161.250.040.32刮2525mm2内点数10131316162020250.320.630.160.320.08

14、0.160.040.08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7100.162.535/147数控机床与普通机床零件加工表面形状与机床类型相适应零件加工表面尺寸、精度与机床规格相适应36/147 研 磨it5ra 0.0080.32超 精 加 工it5ra 0.010.32砂 带 磨it5ra 0.010.16精 密 磨 削it5ra 0.0080.08抛 光ra 0.0081.25金 刚 石 车it56ra 0.021.25滚 压it67ra 0.161.25精 磨it67ra 0.161

15、.25精 车it78ra1.2 55粗 磨it89ra 1.2510半 精 车it1011ra 2.512.5粗 车it1213ra 1080外圆表面的典型加工工艺路线 37/147 孔的典型加工工艺路线 珩 磨it56ra0.041.25研 磨it56ra0.0080.63粗 镗it1213ra 520钻it1013ra 580半 精 镗it1011ra 2.510粗 拉it910ra 1.255扩it913ra 1.2540精 镗it79ra 0.635粗 磨it911ra1.2510精 拉it79ra0.160.63推it68ra0.081.25铰it69ra 0.3210金 刚 镗it

16、57ra0.161.25精 磨it78ra0.080.63滚 压it68ra0.011.25手铰it5ra0.081.2538/147平面典型加工工艺路线 抛 光ra0.0081.25研 磨it56ra0.0080.63精 密 磨it56ra 0.040.32半 精 铣it811ra 2.510精 铣it68ra 0.635高 速 精 铣it67ra 0.161.25导 轨 磨it6ra0.161.25精 磨it68ra 0.161.25宽 刀 精 刨it6ra 0.161.25粗 磨it810ra 1.2510精 刨it68ra 0.635半 精 刨it811ra 2.510半 精 车it8

17、11ra 2.510粗 铣it1113ra 520粗 刨it1113ra 520砂 带 磨it56ra0.010.32金 刚 石 车it6ra0.021.25刮 研ra 0.041.25精 车it68ra 1.255粗 车it1213ra 1080精 拉it69ra 0.322.5粗 拉it1011ra 52039/147 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：先主后次也有两层含义：先粗后精40/147 41/14742/147 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：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

18、：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。43/147 五面体加工中心44/147 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45/14746/147 加工余量式中 zi本工序余量； li-1 前工序尺寸； li 本工序尺寸。zi li-1

19、li工序（工步）余量zi li li-1a）b）c）d）zili-1li工序加工余量zilili-1li-1lizi2zi2zi2zi2li-1li47/147 总加工余量式中 z0 总加工余量； zi 第 i 道工序加工余量； n 该表面加工工序数。v 最大余量v 最小余量（被包容尺寸）（包容尺寸）（被包容尺寸）（包容尺寸）niinzzzzz1210min1maxmaxminmax1maxiiiillzllzmax1minminmaxmin1miniiiillzllz48/147li-1(li-1max) li(limax)li-1m limti ti-1zmzzmaxzmin被包容件工序尺

20、寸、余量及公差49/147 式中 zmax ，zmin ，zm 最大、最小、平均余量； tz 余量公差； li-1max ， li-1min ，li-1m 上工序最大、最小、平均尺寸； limax ， limin ，lim 本工序最大、最小、平均尺寸； ti-1 上工序尺寸公差； ti 本工序尺寸公差。v 平均余量（被包容尺寸）（包容尺寸）v 余量公差22minmax1minmax1zzllzzzllzmiimmimmimiizttzzt1minmax50/147式中 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。minmin22yaabyaa

21、bzrhezrhe平面加工轴、孔加工min2yazrhmin2yaazrheminyzrryhaeab最小加工余量构成51/147计算法查表法经验法52/1471）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。53/147 50 500.01=50.01 50.010.1

22、=50.11 50.110.3=50.41 50.411.1=51.51 55.514.49 =56 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【例】工序名称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0011. 0500016. 001.500039. 011.50016. 041.50039. 051.51256轴径工序尺寸及公差的确定 研磨 0.01 5 ra 0.04 精磨 0.1 6 ra 0.16 粗磨 0.3 8 ra 1.25半精车 1.1 11 ra 5 粗车 4.49

23、13 ra 16 毛坯孔 254/147 100 100-0.1=99.9 99.9-0.5=99.4 99.4-2.4=97 100- 8 =92120.03501000.054099.90.14099.40.350971292工序名称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 主轴孔 ，毛坯铸铁，加工过程：粗镗半精镗精镗浮动镗，确定工序尺寸及公差。【例】主轴孔工序尺寸及公差的确定浮动镗 0.1 7 ra 0.8 精镗 0.5 8 ra 1.6半精镗 2.4 10 ra 3.2 粗镗 5 12 ra 6.3 毛坯孔 0.03501000.0350.0540.140.3

24、555/14756/147 装配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环封闭环增环增环组成环组成环减环减环 57/147工艺尺寸链示例a1a2a0a1a2a0b)c)a1a2a0a)abc0.05 a0.1 c 工艺尺寸链示例：工件 a、c 面已加工好，现以 a 面定位用调整法加工 b 面，要求保证 b、c 面距离 a0【例】58/147基本尺寸计算公式基本尺寸计算公式 偏差计算公式偏差计算公式公差计算公式公差计算公式平均尺寸计算公式平均尺寸计算公式110niill110niitt111011

25、10nmqqmppnmqqmppeseieieieses1110nmqqmppmlll59/147将极限尺寸换算成平均尺寸将极限尺寸换算成平均尺寸 公差计算公式公差计算公式将极限偏差换算成中间偏差将极限偏差换算成中间偏差平均尺寸计算公式平均尺寸计算公式2minmaxlllm11102121nmqqqqmppppmtltll2eiesm1120niiqtt60/147 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a2及平行度公差t2。 0070. 012b)c)a)l1l2l0230acb0.05 a0.1 b100070. 012【例】 尺寸链 b中，l

26、0为封闭环，l1和l2是组成环；角度尺寸链（图c）中，0为封闭环，1 和2是组成环。【解】采用等公差原则分配公差，求解图 b 和图 c 的尺寸链，可得到：定位基准与设计基准不重合20.05at工序尺寸：平行度公差：035. 0020035. 0118,30ll61/147测量尺寸链示例017. 0150l036. 0010ll2 002. 0350l4l l2是测量直接得到的尺寸，是组成环；l0是间接保证的，是封闭环。计算尺寸链可得到：【解】 图示零件，尺寸l0不好测量，改测尺寸l2 ，试确定l2的大小和公差【例】 假废品问题：测量基准与设计基准不重合19. 00240l02. 036. 04

27、60l62/147d1 d2xhr1r2xh2）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： a） b）键槽加工尺寸链【解】图示键槽孔加工过程如下：【例】 262. 00285. 0023. 0723.537 .53x1）拉内孔至 ；046. 0018 .49d4）磨内孔至 ，同时保证尺寸 。030. 00250d30. 008 .53h63/147d1xd2h1v 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

28、作为组成环加入尺寸链 a） b）键槽加工尺寸链h20.0250.025r1xhr2e重新进行计算，可得到： 212. 00260. 0048. 0748.537 .53x64/147 图 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： 【例】【解】0.2510.0080.7hr2r1h1h0b)渗碳层深度尺寸换算a)pd2h0h12） 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：d1 1） 精车p 面，保证直径 ； 01 . 0

29、14 .38d3） 精磨p 面保证直径尺寸 ，同时保证规定渗碳层深度。0016. 0238d65/147 图 示偏零件，轴向尺寸加工过程如下： 【例】【解】试校核余量建立并求解尺寸链（如图示）得到： 1） 精车a 面，b处切断，保证尺寸l1=310.1 2） a 面定位精车b面，保证尺寸l2=30.40.05l1l23） b 面定位磨a面，保证尺寸l3=30.150.024） a 面定位磨b面，保证尺寸l4=300.02l3l1l2z2l2l3z3l4z4l3磨削余量偏大，进行调整 令：z40.10.04 l330.10.02 令：z3 0.150.07 l230.250.05 保持z2不变

30、l130.850.1 z20.60.15，z30.250.07，z40.150.04l466/147 图示零件有关轴向尺寸加工过程如下：【例】31.690.3160.127.070.07 图表法示例零件4）靠火花磨削面，控制余量z7=0.10.02 ，同时保证设计尺寸60.1试确定各工序尺寸及公差。 1）以面定位，粗车面，保证、面距离尺寸a1，粗车 面，保证、面距离尺寸a2；2）以面定位，精车面，保证、面距离尺寸a3，粗车 面，保证、面距离尺寸a4；3）以面定位，精车面，保证、面距离尺寸a5，同时保证设计尺寸31.690.31；精车 面，保证设计a6=27.070.07；67/147z6z4z

31、7z5a1a2a3a4a5a6r1r21. 画尺寸联系图 1）画零件简图，加工面编号，向下引线2）按加工顺序和规定符号自上而下标出 工序尺寸和余量用带圆点的箭线 表示工序尺寸，箭头指向加工面，圆 点表示测量基准；余量按入体原则标 注。3）在最下方画出间接保证的设计尺寸， 两边均为圆点。4）工序尺寸为设计尺寸时，用方框框出，以示区别。注：靠火花磨削余量视为工序尺寸，也用用带圆点的箭线表示。尺寸联系图【解】68/147a5r1z7a）z5a3a5d）a3z4a4a1e）z6a2a3a5a6c）工艺尺寸链a5r2a4b）2. 用追踪法查找工艺尺寸链a6a1a2a3a4a5z7r1r2z6z4 尺寸链

32、追踪z5v 结果尺寸（间接保证的设计尺寸）和余量是尺寸链的封闭环v 沿封闭环两端同步向上追踪，遇箭头拐弯，逆箭头方向横向追踪，遇圆点向上折，继续向上追踪直至两追踪线交于一点，追踪路径所经工序尺寸为尺寸链的组成环69/1473. 初拟工序尺寸公差中间工序尺寸公差按经济加工精度或生产实际情况给出0.50.30.10.30.070.020.10.310.1工序公差余量公差最小余量平均余量平均尺寸单向偏差形式标注12it初拟修正后12z itzi minzi mai mai a6a1a2a3a4a5z7r1r2z6z5z470/1474. 校核结果尺寸公差，修正初拟工序尺寸公差 校核结果尺寸链，若超差

33、，减小组成环公差（首先压缩公共环公差）0.230.08工序公差余量公差最小余量平均余量12it12z itzi minzi m0.02初拟修正后0.50.30.10.3a1a2a3a4a5z7r1r2z6z5z40.10.07a60.10.31a5r1z7a）a5r2a4b）71/147工序公差余量公差最小余量平均余量12it12z itzi minzi ma6初拟修正后0.50.30.10.30.10.070.08a1a2a3a4a5z7r1r2z6z5z40.10.310.230.02a2a3a5a6z6c）a3a5z5d）a3z4a4a1e）0.550.8310.30.30.480.85

34、1.830.185. 计算余量公差和平均余量 根据余量尺寸链计算0.020.080.172/147a2a3a5a6z6c）a3a5z5d）a3z4a4a1e）25.593426.7平均余量平均尺寸zi mai m0.480.851.8327.07a1a2a3a4a5z7r1r2z6z5z4631.690.1a66.16.58a5r1z7a）a5r2a4b）6. 计算中间工序平均尺寸 在各尺寸链中，首先找出只有一个未知数的尺寸链，解出此未知数。继续下去，解出全部未知工序尺寸73/1470.6026.40.14027工序公差余量公差最小余量平均余量平均尺寸单向偏差形式标注12it12z itzi

35、minzi mai mai 初拟修正后0.230.02a60.50.30.10.30.10.070.080.550.8310.30.30.480.851.836.127.076.5825.593426.7a1a2a3a4a5z7r1r2z6z5z40.10.31631.690134.500.26.6800.4625.8200.166.180.180.020.080.174/147a6a1a2a3a4a5z7r1r2z6z5z4 1 2 3 4 5 6 7 8 91 41 31 22 41 21 32 21 21 41-1-1-11-11000001-1-11001. 尺寸联系矩阵（t矩阵） 对

36、应尺寸联系图，在计算机中可用矩阵形式表达v 第2、3列表示尺寸线左、右端点所在尺寸界限序号v 第4列表示工序尺寸箭头方向，1表示箭头向左，-1 表示向右v 第5列表示余量性质，1表示箭头指向余量左侧，-1表示箭头指向余量右侧。 结果尺寸没有箭头，对应第4列和第5列元素均为0。 尺寸联系矩阵表达了尺寸 联系图的所有有用信息尺寸联系图与尺寸联系矩阵75/147尺寸联系矩阵（t矩阵）的处理 1 1 4 1 0 2 3 1 -1 0 3 2 1 -1 0 4 4 2 -1 1 5 1 2 1 -1 6 3 1 -1 -1 7 2 2 1 1 8 1 2 0 0 9 1 4 0 0尺寸联系矩阵变换a6a

37、1a2a3a4a5z7r1r2z6z5z4 1 2 3 4 5 6 7 8 91 41 31 22 41 21 32 21 21 41-1-1-11-11000001-1-1100为便于尺寸链查找，将t矩阵第2、3列元素位置进行调整，使工序尺寸箭头对应的尺寸界线序号排在第2列，圆点对应的尺寸界线序号排在第3列。这只需通过对第4列元素值的判断即可实现76/147 1 1 4 1 0 2 3 1 -1 0 3 2 1 -1 0 4 4 2 -1 1 5 1 2 1 -1 6 3 1 -1 -1 7 2 2 1 1 8 1 2 0 0 9 1 4 0 0a6a1a2a3a4a5z7r1r2z6z5z

38、4尺寸链计算机查找向上追踪至第5行，左追踪线遇箭头拐弯, 至圆点向上折。对 应 于 ： 至 第 5 行 时 出 现 l=t(5,2)=1，令：l=t(5,3)=2，表明左追踪线由尺寸线1移至尺寸线2，且a5为该尺寸链的组成环（又，左追踪线遇左箭头可判断a5为增环）追踪至第4行，右追踪线遇右箭头，即：r=t(4,2)=4，令：r=t(4,3)=2，并可判断a4为增环。此时有l=r，表明左右追踪线汇交于一点，追踪结束2. 尺寸链查找（结果尺寸链查找） 以r2为例： 设变量 l 和 r分别为r2左右端点所在尺寸界线的序号，即令：l=t(9,2)=1，r=t(9,3)=4。21144222flash7

39、7/147 c（i，j）1，表示工序尺寸aj是第 i 个尺寸链的增环 ; c（i，j）=-1，表示工序尺寸aj 是第 i 个尺寸链的减环; c（i，j）0，表示第i个尺寸链不包括工序尺寸aj。3. 尺寸链矩阵（c矩阵）c 矩阵的每一行对应一个封闭环（结果尺寸和余量），每一列对应一个组成环（工序尺寸），矩阵每一元素表示封闭环与组成环的关系0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 01 0 -1 -1 0 0 00 0 1 0 -1 0 00 -1 1 0 -1 1 00 0 0 0 0 0 00 0 0 0 1 0 -10 0 0 1 1 0 0a6a1a2a3

40、a4a5z7r1r2z6z5z4尺寸链矩阵1 2 3 4 5 6 71 2 3 4 5 6 78 978/147 尺寸联系矩阵 设计尺寸及公差（按平均尺寸和对称偏差形式输入） 初拟工序尺寸公差（按对称偏差形式输入） 最小余量4. 已知条件输入5. 校核结果尺寸公差，修正初拟工序尺寸公差 压缩各组成环公差方法：1）按超差量自动压缩；2）采用人机对话例：校核结果尺寸r1和r2 ，均超差，计算机将显示如下信息组 成 环 公 差 超差结果尺寸 超差值 a1 a2 a3 a4 a5 a6 a7 r1 0.02 - - - - 0.1 - 0.02 r2 0.09 - - - 0.3 0.1 - - 修正

41、值 0.23 0.08 0.02 根据计算机显示结果，设计者可按实际情况灵活地修正有关工序尺寸公差。输入修正值后，计算机重新进行校核，直至达到要求为止79/1476. 计算余量公差和平均余量 利用解线性方程组的标准程序求解 用类似图表法的算法，首先找出只有一个未知数的尺寸链方程，解出此未知数，重复此过程，直至解出全部的未知数为止。7. 尺寸链方程求解 大大缩短计算时间； 准确、可靠，可避免人为错误； 可使用概率法，使工序尺寸的确定更趋合理。80/147 图示零件，以底面、侧面定位在数控镗床上顺序加工、孔，求、孔坐标尺寸及公差。【例】 由图b:cos=153/170 =25.842【解】 l2y

42、 =170 sin=74.1t2x = 0.07 cos = 0.063t2y = 0.07 sin = 0.031b）c）l2yt2y1700.07153t2x15t3xl2yt3y1270.07a）1700.071501270.0720515315由图c:sin=15/127=6.783l3y =127cos=126.111t3x = 0.07 sin = 0.008t3y = 0.07 cos = 0.06981/14782/147基本时间q 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q 组成辅助时间：布置工作地时间：休息和生理需要时间：准备终结时间fnllltb

43、21基本时间计算举例83/147q 单件时间与单件工时定额计算 单件时间：sbacrttttt单件工时定额：pqbacrttttttb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84/147q 缩短基本时间：85/14786/147q 缩短辅助时间：转位加工自动测量并联机床自动测量87/147q 缩短布置工作地时间：q 缩短准备终结时间：减少换刀时间和调刀时间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 不重磨刀具采用样板或对刀块对刀，或自动对刀采用新型刀具材料以提高刀具耐用度激光对刀自动对刀激光对

44、刀使用不重磨刀具采用自动换刀装置或快速换刀装置自动换刀88/147离线编程与加工过程仿真89/14790/147 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： q 可变费用：与年产量有关且与之成比例的费用，记为cv包括材料费cvm，机床工人工资及工资附加费cvp，机床使用费cve，普通机床折旧费cvd，刀具费cvc，通用夹具折旧费cvf等cv = cvm + cvp + cve + cvd + cvc + cvfq 不变费用：与年产量的变化没有直接关系的费用，记为cn。包括调整工人工资及工资附加费csp，专用机床折旧费csd，专

45、用夹具折旧费csf等cn= csp + csd + csf91/147 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 / nq 比较工艺成本 ：若评价工艺方案均采用现有设备，或基本投资相近，直接比较其工艺成本。各方案的临界年产量nc计算如下：2112nncvvccncc全年工艺成本比较与临界年产量0方案1cn1cn2ncncy方案292/147方案1cn1cn20ncncy方案2cyncc考虑追加投资的临界年产量q 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。 2112yyfffs

46、ss式中 投资回收期； f基本投资差额； s全年生产费用节约额。2112nnccvvccsnccq 考虑投资回收期的临界年产量ncc93/147q 技术经济指标 ：q 考虑场合94/14795/147 各类机床适应的加工范围专用机床数控机床通用机床零件复杂程度零件批量96/147数控车床及数控车削零件数控车削97/147数控铣床（加工中心）及数控铣削加工示例数控铣削98/147并联机床及其加工并联机床99/147100/147 点位加工通常按空程最短安排走刀路径。位置精度要求较求高的孔系加工，要注意避免反向间隙影响对刀点234abcd1xy对刀点23abcd1xy45刀具折返点孔加工路径示例a

47、）b）101/147 轮廓加工刀具应从切向进入轮廓加工，加工完成后不要在切点处取消刀补，要安排一段沿切向继续运动距离 内、外圆加工路径a）外圆加工b）内孔加工（对刀点）12345圆弧切入点切出时多xyooyx刀具运动轨迹圆弧切入点64321（对刀点）57切出点刀具运动轨迹运动距离102/147 形腔加工在保证加工精度前提下，使走刀路径最短a）b）c）型腔加工路径比较 103/147 高速加工保证刀具运动轨迹光滑平稳，并使刀具载荷均匀b）回转（摆线）加工a）轨迹顺直微调（赛车线加工）高速切削刀具路径规划（delcam公司）104/147nc 编程（数控加工程序编制）是指从零件图纸到产生具体数控机

48、床输入信息的全过程。图纸工艺规程程序单数控加工程序编制105/147工艺方案分析零件图加工工艺方案分析工序详细设计运动轨迹计算编写程序单制备程序介质程序校核试切工序详细设计106/147运动轨迹的坐标值计算oabcddcbaxy曲线的直线段逼近加工程序单编写：控制介质制备：程序校核与试切107/147程序段序号字（n）：坐标尺寸字设置 平行于机床主轴的运动为 z 坐标； x 坐标平行于工件安装基面并为水平方向； y 坐标用右手法则确定。各坐标正方向设定为增大刀具与工件距离方向。 右手坐标系+x+yo+z+a+b+c108/147 xzy数控车床数控铣床xzy109/147刀具功能字（t）：进给

49、功能字（f）：速度功能字（s）：准备功能字（g）：110/147部分准备功能 g 代码（gb3208-1999） 代码 功 能 代码 功 能 g00 点定位 g33 螺纹切削（等螺距） g01 直线插补 g34 螺纹切削（增螺距） g02 顺时针圆弧插补 g35 螺纹切削（减螺距） g03 逆时针圆弧插补 g40 刀补/刀偏注销 g04 暂停 g41 刀具补偿（左） g06 抛物线插补 g42 刀具补偿（右） g08 加速 g80 固定循环注销 g09 减速 g81g89 固定循环 g17 xy平面选择 g90 绝对坐标 g18 zx平面选择 g91 增量坐标 g19 yz平面选择 g92 预

50、置寄存111/147部分辅助功能 m 代码（gb3208-1999） 代码 功 能 代码 功 能 m00 程序停止 m10 夹紧 m01 计划停止 m11 松开 m02 程序结束 m13 主轴顺时针，冷却开 m03 主轴顺时针方向 m14 主轴逆时针，冷却开 m04 主轴逆时针方向 m19 主轴定向停止 m05 主轴停止 m36 进给范围1 m06 换刀 m37 进给范围2 m07 2号冷却液开 m38 主轴速度范围1 m08 1号冷却液开 m39 主轴速度范围2 m09 冷却液关 m60 更换工件112/147 确定数控加工内容：环槽、顶面和4-m10螺孔 定位、夹紧方案：以底面、孔和零件后

51、侧面作为定位基准。采用孔系组合夹具，基础板圆柱销（专用件）移动v形块（合件），通过螺旋压板压紧 选择加工方法：上表面和 mm环槽采用铣削一次走刀加工；4-m10螺纹孔先打中心孔再钻底孔，螺纹底孔用钻头倒角0.10104-m101210+0.10166+0.10+0.2010250132701409516025080r40r2035+0.054800323.21.63.23.2壳体零件简图113/147加工顺序铣上平面钻4-m10中心孔钻4-m10底孔4-m10螺纹底孔倒角4-m10攻丝铣环槽零件坐标系设定如图，坐标原点为孔轴线与零件上平面的交点工艺处理对刀点选在孔轴线与孔的上端面的交点，换刀点

52、选在所定零件坐标系（x0，y0，z15）点刀具轨迹坐标计算4-m10螺纹孔中心坐标计算，环槽各基点（j、b、c、d）及四个圆弧的圆心坐标计算等 114/147零件号js-1-26零件名称壳体材料ht300程序编号00618机床型号hm500制表宫怡工序内容刀具号刀具种类主轴转速进给速度长度补偿量半径补偿量铣平面t180硬质合金端铣刀s280f60d1d21钻4-m10中心孔t23中心钻s1000f100d2 钻4-m10底孔t38.5高速钢钻s500f50d3 螺纹孔口倒角t418钻头（90o锋角）s500f50d4 攻螺纹4-m10t5m101.5丝锥s60f90d5 铣10mm环槽t610

53、高速钢立铣刀s300f30d6d26壳体数控加工工艺卡 115/147壳体数控加工程序清单 程序段号程序内容备注o0618程序名n010g92 x0. y0. z15.;建立工件坐标系n020t01 m06;换t01刀具n030g90 g00 x0. y150.;绝对值编程，快速点定位n040g43 d01 z0. s280 m03;刀具长度补偿，z向快速趋近切削面，主轴以280r/min正转n050g41 d21 g01 y70. f60 m98 l01;刀具半径左补偿，调用子程序l01加工上表面，进给速度60mm/minn060g40;注销刀补n070g00 z15. t02 m06;快速

54、退回换刀点，换t02刀具n080x-65. y-95.;快速点定位n090g43 d02 z5. s1000 m03;刀具长度补偿，快速趋近工件加工点，主轴1000r/min正转n100g81 z-20. r1 f100 m98 l02;选用钻孔固定循环功能g81，调用子程序l02，钻43中心孔，进给速度100mm/minn110g80 g40 g00 z15. t03 m06;注销固定循环指令g81和刀具长度补偿，快速回换刀点，换t03刀具n120g43 d03 z5. s500 m03;刀具长度补偿，快速趋近工件加工点，主轴以500r/min正转n130g81 z-23. r1 f50 m

55、98 l02选用钻孔固定循环功能g81，调用子程序l02，钻48.53螺纹底孔,进给速度50mm/min116/147壳体数控加工程序清单（续1） 程序段号程序内容备注n140g80 g40 g00 z15. t04 m06;注销指令g81和刀具长度补偿，快速回换刀点，换t04刀具n150g43 d04 z5.;刀具长度补偿，快速趋近加工点n160g82 z-6. r1. p1 f50 m98 l02; 选用钻阶梯孔固定循环功能g82，调用子程序l02，对4孔倒角，在预定深度暂停1s,进给速度速度50mm/minn170g80 g40 g00 z15. t05 m06;注销指令g82和刀具长度

56、补偿，快速回换刀点，换t05刀具n180g43 d05 z5. s60 m03;刀具长度补偿，快速趋近加工点，主轴以60r/min正转n190g84 z-25. r1. f90 m98 l02;选用攻螺纹固定循环功能g84，调用子程序l02，攻螺纹4m10，进给速度90mm/minn200g80 g40 g00 z15. t06 m06;注销指令g84和刀具长度补偿，快速回换刀点，换t06刀具n210g00 x0 y150.;快速点定位n220g41 d26 y70;刀具半径左补偿n230g43 d06 z2. s300 m03;刀具长度补偿，主轴以300r/min正转，快速趋近工件加工点n2

57、40g01 z-6. f30 m98 l01;直线插补，调用子程序l01铣槽，进给速度30mm/minn250g40 g00 z15.;取消刀具补偿，快速上升n260x0 y0;回工件坐标原点n270m30;程序结束117/147壳体数控加工程序清单（续2） 程序段号程序内容备注l01子程序名称n010x66. y70.;直线插补jbn020x100.04 y8.946 i0 j-40.;顺圆插补bcn030g01 x57.01 y-60.527;直线插补cdn040g02 x40. y70. i-17.01 j10.527;顺圆插补den050g01 x-40;直线插补efn060g02 x

58、-57.01 y-60.527 i0 j20.;顺圆插补fgn070g01 x-100.04 y8.946;直线插补ghn080g02 x-66. y70. i34.04 j21.054;顺圆插补hin090g01 x0.5;直线插补ij过0.5n100m99;子程序结束，返回主程序o0618l02子程序名称n010g00 x-65. y-95.;刀具快速移动至螺孔1中心位置n020x65.;刀具快速移动至螺孔2中心位置n030x125. y65.;刀具快速移动至螺孔3中心位置n040x-125.刀具快速移动至螺孔4中心位置n050m99子程序结束，返回主程序o0618118/147119/1

59、47批量法则在大批量生产中，由于采用专用、高效和自动化的生产设备，可以获得高的生产率，低的生产成本，短的生产周期；而多品种、小批量生产则相反。机床利用率例：ca6140 车床，最大加工直径400 ，实际加工 90 以上工件直径不足 100mm，机床利用率极低。 制造周期在多品种、中小批量生产中，加工时间仅占生产时间的约5，其余 95均为周转等待时间；加工时间中真正进行切削的时间不足30% 。5 95调整、装夹、对刀、检测等切削30 70加工时间 运输与等待时间制造周期加工时间多品种、中小批量生产的时间分配120/147二次相似性结构（形状、尺寸、精度）材料（材质、毛坯、热处理）工艺（加工方法、

60、加工设备）一次相似性结构相似零件工艺相似零件121/147标准件复杂件相似件相似件2025%70%510%零件复杂程度零件出现频数机械产品中不同复杂程度零件分布规律122/147“制造哲理” （manufacturing philosophy），123/147 成组技术基本原理产品部件零件零件组abca1a2a3b1b2c1c2c3c4124/147零件分类编码系统是用字符（数字、字母或符号）对零件有关特征进行描述和识别的一套特定的规则和依据。125/147名称类别粗分类0123456789回转类零件非回转类零件轮盘类环套类销杆轴齿轮类异形件专用件杆条类板块类座架类箱体类名称类别细分类0123