机械制造工艺学_第二章2

1、2.0 机械加工工艺规程设计本章首先介绍制订机械加工工艺规程的步骤和方法；然后重点讨论机械加工工艺过程设计中的主要问题，包括定位基准选择、加工路线拟订、工序尺寸及公差确定等；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，工艺方案比较与技术经济分析等；最后对数控加工特点进行阐述。学习本章内容，应牢牢把握住机械加工工艺过程设计的基本原理、原则和方法（如选择定位基准的原则，选择加工方法的原则，工序划分及工序顺序安排的原则，确定余量的原则和方法，工序尺寸及公差确定方法，工艺尺寸链原理及应用等），并通过一定实践（包括课程设计），初步掌握制订零件机械加工工艺规程的步骤和方法。安排一次课堂讨

2、论。2.1 概述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的操作方法等的工艺文件。即将合理的机械加工工艺过程全部以文件形式写出。一 机械加工工艺规程的作用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。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

3、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。2.1 概述二 机械加工工艺规程的格式种类工艺规程设计出来后，还需要以图表、卡片和文字材料的形式固定下来，以便于贯彻执行。在生产中使用的工艺文件种类很多，主要有“机械加工工艺过程卡片”、“机械加工工序卡片”、“机械加工工艺卡片”。以外，对于检验工序还有“检验工序卡片 ”，调整机床用的“调整卡片”等。工艺文件的种类和形式有多种多样，它的详简程度也有差别。一般来讲，单件小批量生产中，只编写简单的综合工艺过程卡；在成批生产中多采用机械加工工艺过程卡，

4、重要工艺则使用机械加工工序卡；大批大量生产除了编写机械加工工艺过程卡外，各工作地点还需要制订有机械加工工序卡。2.1 概述二 机械加工工艺规程的格式机械加工工艺过程卡片（多用在单件小批量生产，以工序为单位编制）2.1 概述二 机械加工工艺规程的格式机械加工工序卡片（多用在中批生产和大批大量生产，以工步为单位）2.1 概述三 机械加工工艺规程的设计原则、步骤和内容设计原则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；满足生产纲领要求；工艺过程有较高的生产效率和较低的成本；充分利用现有生产条件，尽可能作到平衡生产；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； 积极采

5、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。制定机械加工工艺规程所需原始资料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2.1 概述三 机械加工工艺规程的设计原则、步骤和内容机械加工工艺规程设计步骤和内容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工艺审查审查图样上的尺寸、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，审查零件结构的工艺性。主要指：2.1 审查各项

6、技术要求是否合理：过高的精度，表面粗糙度及其他要求会使工艺过程复杂化，成本提高；2.2 审查零件的结构工艺性是否合理；便于加工的安装，尽可能减少加工和装配的劳动量；2.3 审查材料选用是否恰当。2.1 概述三 机械加工工艺规程的设计原则、步骤和内容机械加工工艺规程设计步骤和内容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 一般采用：铸件、锻件、焊接件；3.2 毛坯精度提高，材料利用率提高，大大节约机械加工工时，但毛坯精度过高往往使毛坯制造困难。4

7、. 拟定机械加工工艺路线（2.2节）其主要内容有：选择定位基准、确定加工方法、安排加工顺序以及安排热处理、检验和其他工序等。2.1 概述三 机械加工工艺规程的设计原则、步骤和内容机械加工工艺规程设计步骤和内容5. 确定满足各工序要求的工艺装备5.1 包括机床、夹具、刀具、量具、辅具等。5.2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。5.3 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。6. 确定各主要工序技术要求和检验方法7. 确定各工序加工余量，计

8、算工序尺寸和公差（2.3，2.4节）8. 确定切削用量2.1 概述三 机械加工工艺规程的设计原则、步骤和内容机械加工工艺规程设计步骤和内容9. 确定时间定额（2.7.1节）10. 编制数控加工程序（数控加工）11. 评价工艺路线对所制定的工艺方案进行技术经济分析，并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. 填写工艺文件2.1 概述工艺审查误正孔离箱壁太近：钻头在圆角处易引偏；箱壁高度尺寸大，需用加长钻头才能钻孔车螺纹时，螺纹根部易打刀；工人操作紧张，且不能清根插键槽时，底部无退刀空间，易打刀加长箱耳，不需加长钻头即可加工；结构上允许，将箱耳设计在某一端，则不需加长箱

9、耳留有退刀槽，可使螺纹清根，操作容易，避免打刀留出退刀空间，可避免打刀2.1 概述工艺审查误正小齿轮无法加工，插齿无退刀空间留出退刀空间，小齿轮可以插齿加工两端轴径需磨削加工，因砂轮圆角而不能清根留有砂轮越程槽，磨削时可以清根斜面钻孔，钻头易引偏结构允许，尽量留出平台，钻头不易偏斜2.1 概述工艺审查误正锥面需磨削加工，磨削时易碰伤圆柱面，并且不能清根加工面高度不同，需两次调整刀具加工，影响生产率留出砂轮越程空间，可方便地对锥面进行磨削加工加工面在同一高度，一次调整刀具，可加工两个平面三个空刀槽的宽度有三种尺寸，需用三种不同尺寸的刀具加工空刀槽宽度尺寸相同，使用一把刀具即可加工2.1 概述工艺

10、审查误正2.1 概述工艺审查误正内形和外形圆角半径不同，需换刀加工。内形圆角半径太小，刀具刚度差内形和外形圆角半径相同，减少换刀次数；增大圆角半径，可以用较大直径立铣刀加工，增大刀具刚度以A面为基准加工B面，由于A面小，定位不可靠附加定位基准加工，能保证A、B面平行。加工后将附加定位基准去掉两个键槽分别设置在阶梯轴相差90的方向上，需两次装夹加工键槽方向一致，一次装夹即可完成加工2.1 概述分析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料件13

11、级以下13级以下1115101281181171081079911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、小尺寸简 单较复杂复 杂较简单一 般较复杂较复杂复 杂复 杂复 杂铁,铜,铝基材料 中、小尺寸 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2.2 工艺路线的制订一 定位基准的选择粗基准的选择保证相

12、互位置要求：如果首先要求保证工件加工面与不加工面相互位置要求，则应以不加工面作为粗基准。如存在多个不加工表面，应选择与加工表面位置精度要求较高的不加工表面作为粗基准。两种粗基准选择对比a）以外圆为粗基准：孔的余量不均，但加工后壁厚均匀b）以内孔（毛坯孔）为粗基准（找正）：孔的余量均匀，但加工后壁厚不均匀1外圆 2加工面（孔） 3毛坯孔2.2 工艺路线的制订粗基准的选择保证加工面加工余量合理分配：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。床身粗基准选择比较2.2 工艺路线的制订粗基准的选择便于工件装夹：选用粗基准面尽可能平整、光洁，且有足够大尺寸，不允许有锻造

13、飞边、铸造浇冒口或其他缺陷。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a）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2.2 工艺路线的制订粗基准的选择粗基准一般不得重复使用原则是指毛坯面作为主要定位基准不能重复使用，作为第二、第三定位基准仍可使用。如下图所示零件中，虽然在第一道工序中已将15H7和端面加工好了，但在钻26孔时，为了保证钻孔与毛坯外形对称，除了用15H7孔和端面作精基准定位外，仍需用粗基准来限制绕15H7孔轴线回转的自由度。a）工件简图b）加工简图2.2 工艺路线的制订精基准的选择在加工顺序上，

14、先用粗基准，后用精基准；但是在选择顺序上，应先选择精基准，后选择粗基准。因为精基准直接影响加工成品零件的尺寸精度、位置精度及形状精度等。基准重合原则：选用被加工面设计基准作为精基准。特别在最后精加工时，为保证加工精度，更应注意这个原则，避免因为基准不重合引起的定位误差。例： 工件A、B面已加工好，若工加C面，保证尺寸H1，最好以B面为定位基准，即设计基准与定位基准重合。若以A面定位，则将产生定位误差。但由于 零件形状，实际加工中夹具保证的是H0，由于H2,H0都有加工误差，分别设为T2，T0。T1=T2+T0因此，尺寸H1的误差中引入了一个从定位基准到设计基准之间的尺寸误差，这个误差称为基准不

15、重合误差。2.2 工艺路线的制订精基准的选择统一基准原则：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。主轴箱零件精基准选择2.2 工艺路线的制订精基准的选择统一基准原则：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。主轴箱零件精基准选择2.2 工艺路线的制订精基准的选择在实际生产中，经常使用的统一基准形式如下：轴类零件常使用两顶尖孔作统一基准。箱体类零件常使用

16、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。盘套类零件常使用止口面（一端面和一短圆孔）作统一基准。套类零件用一长孔和一止推面作统一基准。采用统一基准原则的好处：有利于保证各加工表面之间的位置精度。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。轴套类2.2 工艺路线的制订精基准的选择互为基准原则：采用互为基准往复加工的办法达到位置度要求。如加工精密齿轮，当齿面经高频淬火后，为消除淬火变形，提高齿面与内孔的位置精度，所以要先以齿面为基准磨内孔，再以内孔为基准磨齿面，如此多次反复加工，

17、即可保证齿面与内孔有较高的位置精度 。又如，车床主轴支承轴颈与主轴锥孔的同轴度要求很高时，也常常采用互为基准，反复加工的方式。2.2 工艺路线的制订精基准的选择自为基准原则：旨在减小表面粗糙度、减小加工余量和保证加工余量均匀的工序，以加工表面本身为基准进行加工。比如，床身导轨面磨削加工（找正导轨面）。在经过一次精加工之后并不能满足导轨面的加工要求，需要对导轨面进行高频淬火，因此加工表面会出现变形和氧化皮等，需要对基进行磨削加工，以导轨面为基准，用固定在磨头上的百分表（或水平仪）进行找正。此外，浮动镗刀、拉孔、珩磨及无心磨床等都是以自为基准为原则进行零件表面质量加工的。调整用楔铁找正用百分表2.

18、2 工艺路线的制订精基准的选择便于装夹原则：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。前四条都有各自应用条件，最后一条是始终不能违反的。例：如图所示零件的A、B、C面，10H7mm及30H7mm孔均已加工。试分析加工12H7mm孔时，选用哪些表面定位最合理?为什么?解：选A面(定位元件为支承扳)、30mH7孔(定位元件为圆柱销)、10H7（定位元件为削边销)作为定位基准。选30mH7孔和A面可以符合基准重合原则。2.2 工艺路线的制订精基准的选择便于装夹原则：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。前四条都有各自应用条件，最

19、后一条是始终不能违反的。例：如图所示零件的A、B、C面，10H7mm及30H7mm孔均已加工。试分析加工12H7mm孔时，选用哪些表面定位最合理?为什么?解：选A面(定位元件为支承扳)、30mH7孔(定位元件为圆柱销)、10H7（定位元件为削边销)作为定位基准。选30mH7孔和A面可以符合基准重合原则。2.2 工艺路线的制订二 加工经济精度与加工方法的选择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、工艺装备和标准技术等级的工人，不延长加工时间）所能保证的加工精度和表面粗糙度（左图中AB段）。经济精度随年代增长和技术进步而不断提高。加工误差（m）加工误差与成本关系19601920101

20、10010-110-210-32000 年代加工精度与年代的关系一般加工精密加工2.2 工艺路线的制订二 加工经济精度与加工方法的选择加工方法选择应考虑以下因素：零件加工表面的精度和表面粗糙度要求。零件材料的加工性。生产批量和生产节拍要求。企业现有加工设备和加工能力。经济性。课本上表格所示各加工方法的加工经济精度及表面粗糙度的数据反映大概20世纪90年代的制造水准。如普通外圆磨床上精磨外圆，一般情况下可达到标准公差6级精度和0.32微米的表面粗糙度，但是在采取适当措施提高磨床精度及改进磨削工艺后，精磨外圆时可达到镜面磨削的精度，即标准公差5级以上的精度和0.160.02微米的表面粗糙度。外圆加

21、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粗 车12131080半精车精 车金刚石车（镜面车）粗 铣半精铣精 铣一次行程二次行程粗 磨半精磨精 磨精密磨（精修整砂轮）镜面磨粗 研精 研精密研精精 密精 磨精密磨车铣车 槽外 磨抛 光研 磨超精加工砂带磨滚 压10117856121311128911121011897867565565555565672.5101.2550.0051.2510802.5101.25510202.5101.25100.632.50.161.250.080.320.0080.080.0081.250.

22、160.630.040.320.0080.080.080.320.010.160.020.160.0080.040.161.25注：加工有色金属时，表面粗糙度 Ra 取小值。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。加工方法钻扩铰拉镗内 磨研 磨挤加工情况15mm以下15mm以上粗 扩一次扩孔（铸孔或冲孔）精 扩半精铰精 铰手 铰粗 拉一次拉孔（铸孔或冲孔）精 拉粗 镗半精镗精镗（浮动镗）金刚镗粗 磨半精磨精 磨精密磨（精修整砂轮）粗 研精 研精密研滚珠滚柱扩孔器，挤压头加工经济精度（IT）111310121213111391189675910

23、1011791213101179579119107867565568表面粗糙度Ra / m580208052010401.25101.25100.3250.081.251.2550.322.50.160.635202.5100.6350.161.251.25100.321.250.080.630.040.160.160.630.040.320.0080.080.011.25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。加工方法端 铣车拉平 磨加工经济精度（IT）111381168811686710116981089686刮加工情况粗 铣半精铣精

24、铣半精车精 车细车（金刚石车)粗拉（铸造或冲压表面）精 拉粗 磨半精磨精 磨精密磨1013131616202025表面粗糙度Ra / m5202.5100.6352.5101.2550.0081.255200.322.51.25100.632.50.161.250.040.320.320.632525mm2内点数粗 研60.160.320.080.160.040.080.160.63精 研精密研精 磨精密磨研 磨砂带磨滚 压555657100.040.320.0080.080.040.320.0080.040.162.52.2 工艺路线的制订二 加工经济精度与加工方法的选择机床的选择数控机床与

25、普通机床产品变换周期短数控机床形状复杂、普通机床加工困难数控机床加工精度要求较高的重要零件数控机床产品基本不变、大批大量生产组合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。2.2 工艺路线的制订三 典型表面的加工路线典型表面指的是外圆、内孔和平面。因为这三种典型表面 加工量大而使用面广。一般方法：根据表面的精度要求选择一个最终的加工方法，然后辅以先异工序的预加工方法，组成一条加工路线。选择原则加工方法的经济精度、表面粗糙度与加工表面的技术要求相适应。加工方法与被加工材料的性质相适应。加工方法与生产类型相适应。加工方法与本厂条件相适应。2.2 工艺路线的制订三

26、典型表面的加工路线外圆表面加工路线粗 车IT1213Ra1080半精 车IT811Ra2.512.5精 车IT78Ra1.255粗 磨IT89Ra1.2510金刚石车IT56Ra0.011.25滚 压IT67Ra0.161.25精 磨IT67Ra0.161.25研磨 IT5Ra0.0080.32超精加工IT5Ra0.010.32砂带磨IT56Ra0.010.16精密磨削IT5 Ra0.0080.08抛 光Ra0.0081.252.2 工艺路线的制订三 典型表面的加工路线外圆表面加工路线研磨：研具材料一般为铸铁、铜、铝或硬木等。研磨剂由切削液和添加剂（氧化铝、碳化硅、金刚石、碳化硼以及氧化铁、氧

27、化铬微粉等）混合而成。研磨时，工件作回转运动，研具作轴向往复运动（可以手动，也可以机动）。2.2 工艺路线的制订三 典型表面的加工路线外圆表面加工路线砂带磨：以粘满砂粒的砂带高速回转，工件缓慢转动并作送进运动对工件进行磨削加工。有开式、闭式之分。效率比砂轮磨削高。砂带基底软质，接触轮也是在金属骨架上浇注橡胶做成，也属软质，所以砂带磨削带有抛光性质，表面粗糙度好。a 闭式砂带（接触轮接触式） b 闭式砂带（软接触） c 开式砂带（接触轮接触式）2.2 工艺路线的制订三 典型表面的加工路线孔表面加工路线精 镗IT79Ra0.635粗 磨IT911Ra1.2510铰IT69Ra0.3210手 铰IT

28、5Ra0.081.25精 磨IT78Ra0.080.63珩 磨IT56Ra0.041.25研 磨IT56Ra0.0080.63滚 压 IT68Ra0.011.25金刚镗IT57Ra0.161.25扩IT913Ra1.2540半精镗IT1112Ra2.510钻IT1013Ra580粗 镗IT1213Ra520精拉IT78Ra0.081.25粗拉IT910Ra1.2552.2 工艺路线的制订三 典型表面的加工路线孔表面加工路线金刚镗：在精密镗头上安装刃磨质量较好的金刚石刀具或硬质合金刀具进行高速、小进给精镗孔加工。浮动镗：浮动镗刀块属定尺寸刀具，安装在镗刀杆方槽中，可沿镗刀杆径向滑动。其加工精度较

29、高，表面粗糙度值较小，生产效率高。镗刀块在镗杆方槽内可以浮动2.2 工艺路线的制订三 典型表面的加工路线孔表面加工路线珩磨：珩磨头由细粒度砂条组成，加工时工件不动，珩磨头回转并作往复送进运动。珩磨头砂条数量28根不等，均匀地分布在圆周上，靠机械或液压作用涨开在工件表面上，产生一定的切削压力。经珩磨后的工件表面呈网纹状。加工精度高，但对机床精度要求不高，可用车床、镗床或钻床代替专用珩磨机。2.2 工艺路线的制订三 典型表面的加工路线平面加工路线精 铣IT68Ra0.635高速精铣IT67Ra0.161.25半精铣IT811Ra2.510粗 铣IT1113Ra520精 拉IT69 Ra0.322.

30、5粗 拉IT1011Ra520精 车IT68Ra1.255粗 车IT1213Ra1080半精车IT811 Ra2.510精密磨IT56 Ra0.010.32金刚石车IT6 Ra0.021.25刮 研 Ra0.041.25粗 磨IT810Ra1.2510精 磨IT68Ra0.161.25导轨磨IT6Ra0.161.25砂带磨IT56Ra0.010.32抛 光 Ra0.0081.25研 磨 IT56Ra0.0080.63精 刨IT68Ra0.635宽刀精刨IT6Ra0.161.25半精刨IT811Ra2.510粗 刨IT1113Ra5202.2 工艺路线的制订三 典型表面的加工路线例：工件为箱体，

31、中批生产，材料为45#，毛坯上已有毛坯孔，要求孔的加工精度为IT7级，粗糙度Ra=1.63.2m，确定孔的加工方案。查表可有以下4种加工方案都可以满足加工精度及粗糙度要求：1、钻-扩-粗绞-精绞2、粗镗-半精镗-精镗3、粗镗-半精镗-粗磨-精磨4、钻-拉分析如下：材料为45#钢，是黑色金属；已有毛坯孔，不需要进行钻孔；工件是箱体，孔系加工用镗销较合适；非大批大量生产，不建议用拉削加工；粗糙度要求低于精磨要求。2.2 工艺路线的制订四 工艺顺序的安排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：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

32、准确、稳定。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：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。次要表面和主要表面之间往往有相互位置要求，一般在主要表面加工后，再以主要表面定位加工次要表面。 先粗后精2.2 工艺路线的制订四 工艺顺序的安排热处理工序及表面处理工序的安排为改善工件材料切削性能进行的热处理工序（如退火、正火等），应安排在切削加工之前进行。为消除内应力进行的热处理（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。为改善工件材料的物理力学性质而

33、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。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。对高度精密零件，淬火后安排冷处理，以稳定零件尺寸。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、发蓝等）一般放在工艺过程的最后。2.2 工艺路线的制订四 工艺顺序的安排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：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。其他工序的安排去毛刺工序：通常安排在切削加工之后。清洗工序：在零件加工后装

34、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。2.2 工艺路线的制订五 工序的集中与分散工序集中：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：有利于保证工件各加工面之间的位置精度。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。可减小生产面积，并有利于管理。工序分散：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。、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。2.2 工艺路线的制订五 工序的集中与分散工序集中与工序分散的应用传统流水线、自动线生产，多采用工序分散组织

35、形式（个别工序亦有相对集中情况）。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。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。五面体加工中心（典型工序集中）2.2 工艺路线的制订六 加工阶段的划分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，为精加工做好准备。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。加工阶段划分的意义有利于保证零件的加工质量；可及早发现毛坯缺陷，减少损失；有利于设备的合理使用和保持精密机床的

36、精度；有利于人员的合理安排。2.3 加工余量、工序尺寸及公差的确定一 加工余量的概念加工总余量与工序余量加工余量：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。加工总余量：零件从毛坯变为成品切除材料层的总厚度。加工总余量等于各工序（工步）余量之和。也可定义为相邻两道公称尺寸之差。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。2.3 加工余量、工序尺寸及公差的确定一 加工余量的概念加工总余量与工序余量工序余量有单边余量（图a，b）和双边余量（图c，d）之分。 工序余量计算要区分被包容面与包容面。对于被包容表面Zi

37、 ab对于包容表面Zi ba式中 Zi 本工序余量；a 上工序尺寸；b 本工序尺寸。2.3 加工余量、工序尺寸及公差的确定一 加工余量的概念加工总余量与工序余量最大、最小、平均余量及余量公差最大余量Zmax= amax bmin（被包容尺寸）Zmax= bmax amin（包容尺寸）最小余量Zmin= amin bmax（被包容尺寸）Zmin= bminamax（包容尺寸）平均余量Zm= ambm （被包容尺寸）Zm= bmam（包容尺寸）余量公差Tz= ZmaxZmin = TaTb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

38、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。2.3 加工余量、工序尺寸及公差的确定一 加工余量的概念加工总余量与工序余量2.3 加工余量、工序尺寸及公差的确定一 加工余量的概念例：某工件镗孔，其上工序为钻孔，工序尺寸50（+0.10 0），本工序尺寸54（+0.011 0） ，求工序余量，最大镗削余量及最小镗削余量。工序尺寸=54-50=4mm最大镗削余量=54.011-50=4.011mm最小镗削余量=54-50.1=3.9mm2.3 加工余量、工序尺寸及公差的确定一 加工余量的概念工序余量影响因素最小余量构

39、成Zmin= Ta+Rz+Ha+|ea+b|（平面加工）Zmin= Ta/2+(Rz+Ha)+|ea+b|（轴、孔加工） 式中：Rz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本工序装夹误差采用浮动镗刀块镗孔Zmin=2(Rz+Ha)无心磨床磨外圆Zmin=2(Rz+Ha+ea)研磨、抛光平面Zmin=Rz2.3 加工余量、工序尺寸及公差的确定各种加工方法的表面粗糙度Rz和表面缺陷层Ha的数值加工方法Rz/mHa/m加工方法Rz/mHa/m粗车内外圆151004060磨端面1.7151535精车内外圆5403040磨平面1.7152030粗车端面152254060粗刨1

40、51004050精车端面5543040精刨5452540钻孔452254060粗插251005060粗扩孔252254060精插5453550精扩孔251003040粗铣152254060粗铰251002530精铣5452540精校8.5251020拉1.7351020粗镗252253050切断4522560精镗5252540研磨01.635磨外圆1.7151525超精加工00.80.20.3磨内孔1.7152030抛光0.061.6252.3 加工余量、工序尺寸及公差的确定二 加工余量的确定计算法：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。查表法：利用各种手

41、册所给表格数据，再结合实际情况进行必要修正，以确定加工余量。此法方便、迅速，生产上应用较多。需指出：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。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。2.3 加工余量、工序尺寸及公差的确定三 工序尺寸与公差的确定确定工序尺寸一般方法：确定各工序加工余量；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公称尺寸；除最终加工工序取设计

42、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及公差；除最终加工工序外，其余各工序按“入体原则”标注工序尺寸公差；毛坯余量通常由毛坯图给出，故第1工序余量由计算确定。2.3 加工余量、工序尺寸及公差的确定三 工序尺寸与公差的确定例：某一机床主轴轴径加工，要求直径尺寸为50mm，尺寸公差等级为IT5，表面粗糙度Ra0.04m，高频淬火，毛坯为锻件。加工过程：粗车半精车高频淬火粗磨精磨研磨。试确定各工序尺寸及公差。需用到工艺手册（工序间加工余量、公差与配合）加工余量0.010.10.31.14.5-4.49工序基本尺寸5050+0.01=50.0150.01+0.1=5

43、0.1150.11+0.3=50.4150.41+1.1=51.5151.51+4.49=56加工经济精度(IT)h5h6 h8 h11 h13 2表面粗糙度Ra 0.04Ra 0.16Ra 1.25Ra 5Ra 16工序名称研磨精磨粗磨半精车粗车毛坯孔工序尺寸及公差500 0.01150.010 0.01650.110 0.03950.410 0.1651.510 0.395622.3 加工余量、工序尺寸及公差的确定三 工序尺寸与公差的确定例：加工某机床主轴箱的主轴孔，孔径要求为1000.035 ，表面粗糙度Ra0.8m，毛坯为铸铁，加工过程：粗镗半精镗精镗浮动镗，试确定各工序尺寸及公差。工

44、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浮动镗0.1100IT7 T=0.0351000.035 0Ra0.8精镗0.51000.1=99.9IT8 T=0.05499.90.054 0Ra1.6半精镗2.499.90.5=99.4IT10 T=0.1499.40.14 0Ra3.2粗镗599.42.4=97IT12 T=0.35970.35 0Ra6.3毛坯孔975=92+1-292+1 -22.4 工艺尺寸链一 尺寸链基本概念尺寸链定义：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。包含有两层含义：封闭性：尺寸链的各尺寸应构成封闭形

45、式（并按一定顺序首尾相接）。关联性：尺寸链中的任一个尺寸变化都直接影响其它尺寸的变化。A1A0A2A32.4 工艺尺寸链一 尺寸链基本概念按照不同生产过程分类：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。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。按照构成尺寸的空间位置分类：直线尺寸链：尺寸链全部尺寸位于两根或几根平行直线上，称为线性尺寸链。平面尺寸链：尺寸链全部尺寸位于一个或几个平行平面内。空间尺寸链：尺寸链全部尺寸位于一个或几个不平行平面。2.4 工艺尺寸链一 尺寸链基本概念尺寸链的环：指组成尺寸链的每一个尺寸。封闭环：在零件加工过程或机器装配过程中

46、最终形成的环（或间接得到的环）。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。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：与增环相反之，该环变动（增大或减小）引起封闭环反向变动（增大或减小）的环。2.4 工艺尺寸链一 尺寸链基本概念例：指出下图哪些尺寸是增环？哪些尺寸是减环？增环：L1,L4减环：L2,L3,L52.4 工艺尺寸链一 尺寸链基本概念例：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 面的距离 A0。指出图示尺寸的封闭环，组成环，增环及减环。图示尺寸链中，尺寸 A0 是加工

47、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。2.4 工艺尺寸链一 直线尺寸链计算直线尺寸链极值算法公式公称尺寸计算公式封闭环的公称尺寸等于各组成环公称尺寸的代数和。公差计算公式封闭环的公差等于各组成环公差之和。偏差计算公式封闭环的上（下）极限偏差等于所有增环的上（下）极限偏差之和减去所有减环的下（上）极限偏差之和。L0 LiT0 TiES0 ESp EIqEI0 EIp ESq2.4 工艺尺寸链一 直线尺寸链计算直线尺寸链概率算法公式将极限尺寸换算成平均尺寸将极限偏差换算成中间偏差公差计算公式封闭环公差的

48、平方等于各组成环公差的平方之和。Toq Ti2Lmax Lmin2L ESEI2 2.4 工艺尺寸链一 直线尺寸链计算直线尺寸链在工艺过程中的应用工艺基准（工序、定位、测量等）与设计基准不重合，工序基准就无法直接取用零件图上的设计尺寸，因此必须进行尺寸换算来确定其工序尺寸。例1：图示箱体、孔中心距尺寸要求为(1270.07)mm，因不好直接测量，改测内侧孔边距L2，试确定测量尺寸L2。解：建立尺寸链（图b），其中孔心距L0为封闭环， 、孔的半径L1、L3和孔边距L2是组成环（均为增环）。由题意： L1=40+0.002 -0.009 ，L3=32.5+0.015 0 L0=1270.07L2=

49、127-40-32.5=54.5ES0=ES1+ES2+ES3ES2=ES0-ES1-ES3=0.07-0.002-0.015=0.053EI0=EI1+EI2+EI3ES2=EI0-EI1-EI3=-0.07-（-0.009）-0=-0.061所以L2=54.5+0.053 -0.061mm2.4 工艺尺寸链一 直线尺寸链计算直线尺寸链在工艺过程中的应用假废品问题：若L2=54.56，判为不合格品；但此时如L1=39.991，L3=32.5，则有：L0=127.051，仍属合格，出现“假废品”。解决办法：当测量尺寸超差量其他组成环公差之和时，可能出现假废品，应进行复检，以确定真假废品。2.4

50、 工艺尺寸链一 直线尺寸链计算直线尺寸链在工艺过程中的应用定位基准与设计基准不重合。例2：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120 -0.070 ，试确定工序尺寸A2及平行度公差T2。建立尺寸链（图b、c）。尺寸链（图b）中，L0为封闭环，L1和L2是组成环。采用等公差原则分配公差，求解图 b 的尺寸链，可得到：T1=T2=T0/2=-0.035根据入体原则，可取L1为30 0 -0.035，L1为增环，L2为减环，所以L2=180.035 02.4 工艺尺寸链一 直线尺寸链计算直线尺寸链在工艺过程中的应用定位基准与设计基准不重合。例3：已知设计尺寸为350+-

51、0.30mm，为使镗孔夹具能安置中间导向支承，加工中以箱体顶面为定位基准。求工序尺寸A。解：A=600-350=250mm尺寸链中，A为组成环，设计尺寸为封闭环所以TA=T350-T600=0.6-0.4=0.2由于尺寸350和600均为对称偏差，故取A为250+-0.1mm2.4 工艺尺寸链一 直线尺寸链计算直线尺寸链在工艺过程中的应用定位基准与设计基准不重合。假设：箱体图规定350+-0.3mm的要求不变，而600的公差由+-0.2mm增大为+-0.4mm。由于T600T350，无法满足工艺尺寸链的基本计算式关系，即即使本工序的加工误差为0也无法保证350+-0.3mm在允许的公差范围内。

52、此时须采取措施：1）与设计部门协商，调整尺寸公差，降低封闭环的公差要求，或者提高组成环的公差要求。2）改变定位基准，即用底面定位加工，但中间导向支承要用吊装式，装拆麻烦。3）适当选择其他加工方法，或采取技术革新，使上工序和本工序尺寸的加工精度均有所提高。2.4 工艺尺寸链一 直线尺寸链计算直线尺寸链在工艺过程中的应用从上面例子的计算可以看出由于封闭环公差等于所有组成环公差之和，它比任何组成环公差都大，所以所有中应注意：在零件设计中，应选择最不重要的环作为封闭环。由于基准不重合，增加了加工难度，封闭环公差越小，加工的难度越大；在封闭环公差确定后，组成环数越多，则分到每一环的公差越小，所以应尽量减

53、小尺寸链的环数。封闭环不一定是未知的，求解尺寸链分不同情形已知组成不，求封闭环（正计算）已知封闭环，求组成环（反计算）已知封闭环及部分组成环，求其余组成环（中间计算）极值解法虽然简便可靠，但不如概率法科学合理。2.4 工艺尺寸链一 直线尺寸链计算直线尺寸链在工艺过程中的应用工艺基准（工序、定位、测量等）与设计基准不重合，工序基准就无法直接取用零件图上的设计尺寸，因此必须进行尺寸换算来确定其工序尺寸。例1：图示箱体、孔中心距尺寸要求为(1270.07)mm，因不好直接测量，改测内侧孔边距L2，试确定测量尺寸L2。解：建立尺寸链（图b），其中孔心距L0为封闭环， 、孔的半径L1、L3和孔边距L2是

54、组成环（均为增环）。由题意： L1=40+0.002 -0.009 ，L3=32.5+0.015 0 L0=1270.07L2=127-40-32.5=54.5ES0=ES1+ES2+ES3ES2=ES0-ES1-ES3=0.07-0.002-0.015=0.053EI0=EI1+EI2+EI3ES2=EI0-EI1-EI3=-0.07-（-0.009）-0=-0.061所以L2=54.5+0.053 -0.061mm2.4 工艺尺寸链一 直线尺寸链计算直线尺寸链在工艺过程中的应用一次加工满足多个设计尺寸要求的工艺尺寸计算例4：图示键槽孔加工过程如下：1）镗内孔至 D1 49.8+0.046

55、0；2）插键槽，保证尺寸 x；3）热处理；4）磨内孔至 D2 50+0.030 0，同时保证键槽深度尺寸 H 53.8+0.30 0。试确定尺寸 x 的大小及公差。解：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：x =53.7+0.285 +0.0232.4 工艺尺寸链一 直线尺寸链计算直线尺寸链在工艺过程中的应用一次加工满足多个设计尺寸要求的工艺尺寸计算分析：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。重新进行计算，可得到：x 53.70.26 0.04853.

56、748 +0.26 02.4 工艺尺寸链一 直线尺寸链计算直线尺寸链在工艺过程中的应用从上面例子的计算可以看出：正确地画出尺寸链图，并正确的判定封闭环是求解尺寸链的关键，画尺寸链图时，应根据工艺顺序从第一个工艺尺寸的工艺基准出发，逐个画出全部组成环，最后用封闭环封闭尺寸链图。封闭环的特点：1）一定是工艺过程中间接保证的尺寸。2）封闭环的公差值最大。2.4 工艺尺寸链一 直线尺寸链计算直线尺寸链在工艺过程中的应用表面淬火、渗碳、镀层的工艺尺寸计算例5：图示偏心零件，表面 P 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：1） 精车P 面，保证直径 D1 38.40 0

57、.1 ；2） 渗碳处理，控制渗碳层深度H1；3） 精磨P 面保证直径尺寸 D2 380 0.016，同时保证规定渗碳层深度。解：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，得到：H1 =0.7+0.25+0.0082.4 工艺尺寸链一 直线尺寸链计算直线尺寸链在工艺过程中的应用余量校核例6：图示零件，轴向尺寸加工过程如下：1）精车A 面，自B处切断，保证尺寸L1=310.1mm2）A 面定位，精车B面，保证尺寸L2=30.40.05mm3）B 面定位，磨A面，保证尺寸L3=30.150.02mm4）A 面定位，磨B面，保证尺寸L4=300

58、.02mm试校核余量。解：建立并求解尺寸链（如图示，其中余量为封闭环）得到：Z20.60.15，Z30.250.07， Z40.150.04由于磨削余量偏大，进行调整令：Z40.10.04 L330.10.02令：Z30.150.07 L230.250.05保持Z2不变 L130.850.12.4 工艺尺寸链一 直线尺寸链计算直线尺寸链在工艺过程中的应用在求解尺寸链时，有时同一方向上有较多个尺寸，加工时定位基准又需多次转换，这时，工序尺寸之间的相互关系相当复杂，其工序尺寸、余量及公差的确定问题，就需要从整个工艺过程的角度，用工艺过程尺寸链作综合分析计算。图表法是进行这种综合计算的有效方法。2.

59、4 工艺尺寸链一 直线尺寸链计算直线尺寸链在工艺过程中的应用例7：图示零件有关轴向尺寸加工过程如下：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，保证设计尺寸A6=27.070.07；4）靠火花磨削法磨面，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。2.4 工艺尺寸链一 直线尺寸链计算解：1、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

60、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。注：靠火花磨削余量视为工序尺寸，也用带圆点的箭线表示。3）在最下方画出间接保证的封闭环（即设计尺寸，用R表示），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。2.4 工艺尺寸链一 直线尺寸链计算解：2、用追踪法查找工艺尺寸链结果尺寸（间接保证的设计尺寸）和余量是尺寸链的封闭环。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。2.4 工艺尺寸链一 直线尺寸链计算解：3、中间工序尺寸