第7章_机械加工工艺规程设计

1、第七章第七章 机械加工工艺规程设计机械加工工艺规程设计 机械加工工艺规程是生产技术与管理的重要技机械加工工艺规程是生产技术与管理的重要技术文件，直接影响零件加工质量、成本及生产效术文件，直接影响零件加工质量、成本及生产效率。率。本章主要介绍本章主要介绍机械加工工艺过程的组成；机械加工工艺过程的组成；零件结构工艺性与毛坯选择；零件结构工艺性与毛坯选择；工艺路线拟定；工艺路线拟定；定位基准选择；定位基准选择；工序设计（切削用量选择、工艺尺寸链计算）；工序设计（切削用量选择、工艺尺寸链计算）；，同时介绍提高生产率的工艺措施、工艺方案技，同时介绍提高生产率的工艺措施、工艺方案技术经济分析术经济分析第一

2、节第一节 概述概述一、机械加工工艺过程及其组成机械加工工艺过程及其组成1机械加工工艺过程机械加工工艺过程 机械加工工艺过程是指用机械加工的方法机械加工工艺过程是指用机械加工的方法改变生产对象（毛坯）的形状、尺寸、相改变生产对象（毛坯）的形状、尺寸、相对位置以及性能，使其成为零件的过程。对位置以及性能，使其成为零件的过程。 2机械加工工艺过程的组成机械加工工艺过程的组成 如下图如下图7-1所示，工艺过程由若干工序组成。所示，工艺过程由若干工序组成。每一个工序又可依次细分为安装、工位、每一个工序又可依次细分为安装、工位、工步和走刀。工步和走刀。机械加工工艺过程工序1工序2工序3安装1安装2工位1工

3、位2工步1工步2工步1工步1工步2工步1走刀1走刀2走刀3走刀1走刀2图7-1 机械加工工艺过程组成二、二、 机械加工工艺规程机械加工工艺规程 将工艺过程用工艺文件形式加以规定，由此得到将工艺过程用工艺文件形式加以规定，由此得到的工艺文件统称的工艺文件统称工艺规程工艺规程。工艺规程的内容因生。工艺规程的内容因生产类型的不同而详略不一，批量越大越详细具体。产类型的不同而详略不一，批量越大越详细具体。 1工艺规程的作用工艺规程的作用 是生产准备、生产组织、计划调度的主要依据是生产准备、生产组织、计划调度的主要依据; 是指导工人操作的主要技术文件是指导工人操作的主要技术文件; 是工厂和车间进行设计或

4、技术改造的重要原始资是工厂和车间进行设计或技术改造的重要原始资料。料。2工艺规程制订原则总体原则总体原则:技术上先进，经济上合理技术上先进，经济上合理: 保证产品质量保证产品质量; 获得较高的生产率获得较高的生产率; 最好的经济效益最好的经济效益; 使工人具有良好而安全的劳动条件使工人具有良好而安全的劳动条件。3制订工艺规程的原始资料 产品装配图及零件工作图，产品装配图及零件工作图， 有关产品质量验收标准，有关产品质量验收标准， 产品产量计划，产品产量计划， 产品零件毛坯生产技术水平，产品零件毛坯生产技术水平， 本厂现有生产设备能力和精度与外协条件，本厂现有生产设备能力和精度与外协条件， 工艺

5、设计及夹具设计手册及技术资料，工艺设计及夹具设计手册及技术资料， 国内外同类产品的参考工艺资料等。国内外同类产品的参考工艺资料等。4工艺文件的类型 零件机械加工工艺规程确定后，应按零件机械加工工艺规程确定后，应按相关标准（相关标准（JB/Z 187.3-1988），将有），将有关内容填入各种不同的卡片，以便贯关内容填入各种不同的卡片，以便贯彻执行。这些卡片总称为工艺文件。彻执行。这些卡片总称为工艺文件。经常使用的工艺文件有下列几种：经常使用的工艺文件有下列几种： (1)机械加工综合工艺卡按工序名称简要说明零件整个工艺过程的按工序名称简要说明零件整个工艺过程的一种工艺文件称一种工艺文件称综合工艺

6、卡综合工艺卡，如下表，如下表7-1所示：综合工艺卡用於单件小批量生产，所示：综合工艺卡用於单件小批量生产， 零零件件图图单件、小批量生产工艺过程单件、小批量生产工艺过程大批、大量生产工艺过程大批、大量生产工艺过程 工序号工序号工序内容工序内容设备设备工序号工序号工序内容工序内容设备设备 1车端面、钻中心车端面、钻中心孔（两头）孔（两头）车床车床1两边同时铣端面、两边同时铣端面、钻中心孔钻中心孔组合组合机床机床 2粗、精车外圆，粗、精车外圆，切槽、倒角切槽、倒角车床车床2粗车外圆粗车外圆车床车床 3铣键槽、去毛刺铣键槽、去毛刺铣床铣床3精车外圆、倒角、精车外圆、倒角、切退刀槽切退刀槽车床车床 4

7、磨外圆磨外圆磨床磨床4铣键槽铣键槽铣床铣床 5去毛刺去毛刺钳工钳工台台 6磨外圆磨外圆磨床磨床表表7-1(2) 机械加工工艺过程卡片 按工序内容说明零件整个工艺过程的按工序内容说明零件整个工艺过程的一种工艺文件一种工艺文件(卡片卡片)，又称，又称工艺过程卡工艺过程卡，如表如表7-2所示。其中包括工艺过程的工所示。其中包括工艺过程的工序序号、工序名称、实施车间和工段、序序号、工序名称、实施车间和工段、工艺装备及各工序时间定额等内容。工艺装备及各工序时间定额等内容。在中小批量生产中，通常不再编制更在中小批量生产中，通常不再编制更详细的工艺文件，则以过程卡直接指详细的工艺文件，则以过程卡直接指导生产

8、。导生产。 (3) 机械加工工序卡片 按工步内容说明工序的详细工艺过程按工步内容说明工序的详细工艺过程并附有工序简图的工艺文件称并附有工序简图的工艺文件称工序卡工序卡,如表如表7-3所示所示。 工序卡用来具体指导工人的操作工序卡用来具体指导工人的操作,它为它为零件工艺过程中的每一工序而制订。零件工艺过程中的每一工序而制订。工序卡多用于大批大量生产和重要零工序卡多用于大批大量生产和重要零件的成批生产。件的成批生产。5制订工艺规程的步骤、内容 (1) 根据零件的生产纲领决定生产类型根据零件的生产纲领决定生产类型 (2) 分析零件加工的工艺性分析零件加工的工艺性 (3) 选择毛坯的种类和制造方法选择

9、毛坯的种类和制造方法 (4) 拟订工艺过程拟订工艺过程 (5)工序设计工序设计 (6)编制工艺文件。编制工艺文件。 第二节第二节 零件结构工艺性与毛坯制造零件结构工艺性与毛坯制造 一、零件加工结构工艺性一、零件加工结构工艺性 零件的工艺性分析包括以下两方面内零件的工艺性分析包括以下两方面内容。容。 1审查零件的各项技术要求是否合理，审查零件的各项技术要求是否合理，提出必要的改进意见提出必要的改进意见 2审查零件结构的工艺性审查零件结构的工艺性 工艺性：零件结构制造的可行性和经工艺性：零件结构制造的可行性和经济性济性例例:结构工艺分析的具体方法 1) 工件应便于在机床或夹具上装夹，尽量减少装夹次

10、工件应便于在机床或夹具上装夹，尽量减少装夹次数；数； 2) 刀具易于接近加工部位，便于进刀、退刀、越程和刀具易于接近加工部位，便于进刀、退刀、越程和测量，以及便于观察切削情况等；测量，以及便于观察切削情况等； 3) 尽量减少刀具调整和走刀次数；尽量减少刀具调整和走刀次数； 4）尽量减少加工面积及空行程；）尽量减少加工面积及空行程； 5）便于采用标准刀具，尽可能减少刀具种类；）便于采用标准刀具，尽可能减少刀具种类； 6）尽量减少工件和刀具的受力变形；）尽量减少工件和刀具的受力变形； 7）改善加工条件，便于加工，必要时应便于采用多）改善加工条件，便于加工，必要时应便于采用多刀、多件加工；刀、多件加

11、工； 8) 有适宜的定位基准，且定位基准至加工面的标注尺有适宜的定位基准，且定位基准至加工面的标注尺寸应便于测量。寸应便于测量。 常见的零件结构工艺性示例常见的零件结构工艺性示例(表表7-4 ):表表7-5常见毛坯种类和特点常见毛坯种类和特点毛坯种类毛坯种类特特 点点铸铸 件件（常用材料为灰铸铁、球墨铸铁（常用材料为灰铸铁、球墨铸铁、合金铸铁、铸钢和有色金属）、合金铸铁、铸钢和有色金属）多用于形状复杂、尺寸较大的零件。其吸振性能好，但力学性能低。铸造方法多用于形状复杂、尺寸较大的零件。其吸振性能好，但力学性能低。铸造方法有砂型铸造、离心铸造等，有手工造型和机器造型。模型有木模和金属模。木有砂型

12、铸造、离心铸造等，有手工造型和机器造型。模型有木模和金属模。木模手工造型用于单件小批生产或大型零件，生产效率低，精度低。金属模用于模手工造型用于单件小批生产或大型零件，生产效率低，精度低。金属模用于大批量生产，生产效率高、精度高。离心铸造用于空心零件，压力铸造用于形大批量生产，生产效率高、精度高。离心铸造用于空心零件，压力铸造用于形状复杂、精度高、大量生产、尺寸小的有色金属零件。状复杂、精度高、大量生产、尺寸小的有色金属零件。锻锻 件件（常用材料为碳钢和合金钢）（常用材料为碳钢和合金钢）用于制造强度高、形状简单的零件（轴类和齿轮类）。模锻和精密锻造精度高、用于制造强度高、形状简单的零件（轴类和

13、齿轮类）。模锻和精密锻造精度高、生产率高，单件小批生产用自由锻生产率高，单件小批生产用自由锻冲压件冲压件用于形状复杂、生产批量较大的板料毛坯，精度较高，但厚度不宜过大用于形状复杂、生产批量较大的板料毛坯，精度较高，但厚度不宜过大型型 材材（圆形、六角形、方形截面等）（圆形、六角形、方形截面等）用于形状简单或尺寸不大的零件，热轧钢材尺寸较大、规格多、精度低，冷拉用于形状简单或尺寸不大的零件，热轧钢材尺寸较大、规格多、精度低，冷拉钢材尺寸较小、精度较高，但规格不多、价格较贵钢材尺寸较小、精度较高，但规格不多、价格较贵冷挤压件冷挤压件（材料为有色金属和钢材）（材料为有色金属和钢材）用于形状简单、尺寸

14、小和生产批量大的零件。如各种精度高的仪表件和航空发用于形状简单、尺寸小和生产批量大的零件。如各种精度高的仪表件和航空发动机中的小零件动机中的小零件焊接件焊接件用于尺寸较大、形状复杂的零件，多用型钢或锻件焊接而成，其制造简单、周用于尺寸较大、形状复杂的零件，多用型钢或锻件焊接而成，其制造简单、周期短、成本低，但抗振性差、容易变形，尺寸误差大期短、成本低，但抗振性差、容易变形，尺寸误差大工程塑料工程塑料用于形状复杂、尺寸精度高、力学性能要求不高的零件用于形状复杂、尺寸精度高、力学性能要求不高的零件粉末冶金粉末冶金尺寸精度高、材料损失少，用于大批量生产、成本高，不适合结构复杂、薄壁、尺寸精度高、材料

15、损失少，用于大批量生产、成本高，不适合结构复杂、薄壁、有锐边的零件有锐边的零件二、二、 毛坯选择毛坯选择3常用零件毛坯选择1).毛坯选择考虑因素毛坯选择考虑因素 (1)毛坯种类毛坯种类 (2)毛坯结构形状与尺寸毛坯结构形状与尺寸 (3)毛坯制造精度毛坯制造精度 (4) 毛坯制造条件毛坯制造条件2)杆轴类零件毛坯的选择杆轴类零件毛坯的选择 安装齿轮和轴承的轴安装齿轮和轴承的轴:常选用中碳调质钢常选用中碳调质钢(其轴颈其轴颈处要求有较好的力学性能处要求有较好的力学性能) ； 承受重载或冲击载荷以及要求耐磨性较高的轴承受重载或冲击载荷以及要求耐磨性较高的轴:选选用合金结构钢用合金结构钢,多数采用锻造

16、毛坯。多数采用锻造毛坯。 异形断面或弯曲轴；采用球墨铸铁铸造成型。异形断面或弯曲轴；采用球墨铸铁铸造成型。 直径变化不大的轴可采用圆钢直接切削加工直径变化不大的轴可采用圆钢直接切削加工 3)盘套类零件毛坯的选择盘套类零件毛坯的选择 承受冲击载荷的重要齿轮，选综合机械性能好的中碳钢承受冲击载荷的重要齿轮，选综合机械性能好的中碳钢或合金钢，采用型材锻造而成；或合金钢，采用型材锻造而成； 结构复杂的大型齿轮可采用铸钢件毛坯或球墨铸铁件毛结构复杂的大型齿轮可采用铸钢件毛坯或球墨铸铁件毛坯；坯； 对单件小批量生产的小齿轮可选用圆钢为毛坯；对单件小批量生产的小齿轮可选用圆钢为毛坯； 对批量大的中小型齿轮宜

17、采用模锻件；对批量大的中小型齿轮宜采用模锻件； 对于低速轻载的齿轮可采用灰铸铁铸造；对于低速轻载的齿轮可采用灰铸铁铸造； 对高速、轻载、低躁声的普通小齿轮，可选用铜合金、对高速、轻载、低躁声的普通小齿轮，可选用铜合金、铝合金、工程塑料等材料的棒料作毛坯或采用挤压、冲铝合金、工程塑料等材料的棒料作毛坯或采用挤压、冲压或压铸件毛坯。压或压铸件毛坯。 带轮、手轮、飞轮等受力不大的零件可选用灰铸铁或铸带轮、手轮、飞轮等受力不大的零件可选用灰铸铁或铸钢件毛坯，钢件毛坯， 法兰、套环等零件可采用铸铁件，锻件或圆钢作毛坯。法兰、套环等零件可采用铸铁件，锻件或圆钢作毛坯。 垫圈一般采用低碳钢板冲压件。垫圈一般

18、采用低碳钢板冲压件。 4)箱体机架类零件毛坯的选择箱体机架类零件毛坯的选择 一般选铸铁件或铸钢件；一般选铸铁件或铸钢件； 单件小批生产时也有采用焊接件毛坯。单件小批生产时也有采用焊接件毛坯。 航空、军舰发动机中的这类零件通常航空、军舰发动机中的这类零件通常采用铝合金铸件毛坯，以减轻重量。采用铝合金铸件毛坯，以减轻重量。第三节工艺路线确定第三节工艺路线确定 拟定工艺路线时主要解决的问题有：拟定工艺路线时主要解决的问题有：选定各加工表面的加工方法；选定各加工表面的加工方法；划分加工阶段；划分加工阶段；合理安排各工序的先后顺序；合理安排各工序的先后顺序；确定工序的集中和分散程度。确定工序的集中和分散

19、程度。一、表面加工方法选择一、表面加工方法选择1加工加工经济精度经济精度 在正常加工件下在正常加工件下(采采用符合质量标准的用符合质量标准的设备、工艺装备和设备、工艺装备和标准技术等级的工标准技术等级的工人，不延长加工时人，不延长加工时间间)所能保证的加工所能保证的加工精度。精度。图7-13 加工成本与加工误差的关系 2加工方法选择 表表7-6、表、表7-7、表、表7-8分别列出了外圆分别列出了外圆加工、孔加工和平面加工的各种常见加工、孔加工和平面加工的各种常见加工方案，供选择加工方法时参考，加工方案，供选择加工方法时参考，各种加工方法的详细资料可参考相关各种加工方法的详细资料可参考相关的工艺

20、人员手册。的工艺人员手册。表表7-6 外圆表面加工方案外圆表面加工方案 序序号号加加 工工 方方 案案 经济加工精度经济加工精度等级（等级（IT）加工表面粗加工表面粗糙度糙度Ra/m适适 用用 范范 围围1粗车粗车11 1250 12.5适用于淬火钢适用于淬火钢以外的各种金以外的各种金属属2粗车粗车半精车半精车8 106.3 3.23粗车粗车半精车半精车精车精车671.60.84粗车粗车半精车半精车精车精车滚压（或抛滚压（或抛光）光）560.20.0255粗车粗车半精车半精车磨削磨削670.80.4主要用于淬火主要用于淬火钢，也可用于钢，也可用于未淬火钢，但未淬火钢，但不宜加工非铁不宜加工非铁

21、金属的加工金属的加工6粗车粗车半精车半精车粗磨粗磨精磨精磨560.40.17粗车粗车半精车半精车粗磨粗磨精磨精磨超精超精加工（或轮式超精磨）加工（或轮式超精磨）560.10.0128粗车粗车半精车半精车精车精车金刚石车金刚石车560.40.025主要用于要求主要用于要求较高的非铁金较高的非铁金属的加工属的加工9粗车粗车半精车半精车粗磨粗磨精磨精磨超精超精磨（或镜面磨）磨（或镜面磨）5级以上级以上0.025极高精度的钢极高精度的钢或铸铁的外圆或铸铁的外圆加工加工10粗车粗车半精车半精车粗磨粗磨精磨精磨研磨研磨5级以上级以上0.1表表7-7 孔加工方案孔加工方案 序号序号加加 工工 方方 案案经济

22、加工精度等级经济加工精度等级（IT）加工表面粗糙度加工表面粗糙度Ra/m适适 用用 范范 围围1钻钻111212.5加工未淬火钢及铸铁的实加工未淬火钢及铸铁的实心毛坯，也可用于加工非心毛坯，也可用于加工非铁金属（但粗糙度稍高），铁金属（但粗糙度稍高），孔径孔径20mm5钻钻扩扩铰铰893.21.66钻钻扩扩粗铰粗铰精铰精铰71.60.87钻钻扩扩机铰机铰手铰手铰670.40.18钻钻（扩）（扩）拉（或推）拉（或推）791.60.1大批大量生产中小零件的大批大量生产中小零件的通孔通孔9粗镗（或扩孔）粗镗（或扩孔）111212.56.3除淬火钢外各种材料，毛除淬火钢外各种材料，毛坯有铸出孔或锻出孔

23、坯有铸出孔或锻出孔10粗镗（粗扩）粗镗（粗扩）半精镗（精扩）半精镗（精扩）9103.21.611粗镗（粗扩）粗镗（粗扩）半精镗（精扩）半精镗（精扩）精镗（铰）精镗（铰）781.60.812粗镗（扩）粗镗（扩）半精镗（精扩）半精镗（精扩）精镗精镗浮动镗刀块精镗浮动镗刀块精镗670.80.413粗镗（扩）粗镗（扩）半精镗半精镗磨孔磨孔780.80.2主要用于加工淬火钢，也主要用于加工淬火钢，也可用于不淬火钢，但不宜可用于不淬火钢，但不宜用于非铁金属用于非铁金属14粗镗（扩）粗镗（扩）半精镗半精镗粗磨粗磨精磨精磨670.20.115粗镗粗镗半精镗半精镗精镗精镗金刚镗金刚镗670.40.05主要用于精

24、度要求较高的主要用于精度要求较高的非铁金属加工非铁金属加工16钻钻（扩）（扩）粗铰粗铰精铰精铰珩磨珩磨钻钻（扩）（扩）拉拉珩磨珩磨粗镗粗镗半精镗半精镗精镗精镗珩磨珩磨670.20.025精度要求很高的孔精度要求很高的孔17以研磨代替上述方案中的珩磨以研磨代替上述方案中的珩磨560.118钻（或粗镗）钻（或粗镗）扩（或半精镗）扩（或半精镗）精镗精镗金刚镗金刚镗脉冲滚挤脉冲滚挤670.1成批大量生产的非铁金属成批大量生产的非铁金属零件中的小孔，铸铁箱体零件中的小孔，铸铁箱体上的孔上的孔表表7-8 平面加工方案平面加工方案序号序号加加 工工 方方 案案经济加工精度等经济加工精度等级（级（IT）加工表

25、面粗糙度加工表面粗糙度Ra/m适适 用用 范范 围围1粗车粗车半精车半精车896.33.2端面加工端面加工2粗车粗车半精车半精车精车精车671.60.83粗车粗车半精车半精车磨削磨削790.80.24粗刨（铣）粗刨（铣）9105012.5一般不淬硬的平面粗一般不淬硬的平面粗加工加工5粗刨（或粗铣）粗刨（或粗铣）精刨（或精铣）精刨（或精铣）796.31.6一般不淬硬的平面半一般不淬硬的平面半精加工（端铣粗糙度精加工（端铣粗糙度可较低）可较低）6粗刨（或粗铣）粗刨（或粗铣）精刨（或精铣）精刨（或精铣）刮研刮研560.80.1精度要求较高的不淬精度要求较高的不淬硬表面，批量较大宜硬表面，批量较大宜采

26、用宽刃精刨采用宽刃精刨7粗刨（或粗铣）粗刨（或粗铣）精刨（或精铣）精刨（或精铣）宽刃精刨宽刃精刨670.80.28粗刨（或粗铣）粗刨（或粗铣）精刨（或精铣）精刨（或精铣）磨削磨削670.80.2精度要求较高的淬硬精度要求较高的淬硬表面或不淬硬表面表面或不淬硬表面9粗刨（或粗铣）粗刨（或粗铣）精刨（或精铣）精刨（或精铣）粗磨粗磨精磨精磨560.40.2510粗铣粗铣拉拉690.80.2大量生产，较小的平大量生产，较小的平面面11粗铣粗铣精铣精铣磨削磨削研磨研磨5级以上级以上355881212进给量进给量f /mmr r-1-1碳素结碳素结构钢、构钢、合金结合金结构钢及构钢及耐热钢耐热钢16252

27、00.30.4400.40.50.30.4600.50.70.40.60.30.51000.60.90.50.70.50.60.40.51400.81.20.71.00.60.80.50.620302525200.30.4400.40.50.30.4600.60.70.50.70.40.61000.81.00.70.90.50.70.40.74001.21.41.01.20.81.00.60.90.40.6铸铁及铸铁及铜合金铜合金1625400.40.5600.60.80.50.80.40.61000.81.20.71.00.60.80.50.74001.01.41.01.20.81.00.6

28、0.820302525400.40.5600.60.90.50.80.40.71000.91.30.81.20.71.00.50.84001.21.81.21.61.01.30.91.10.70.9 3）切削速度的确定）切削速度的确定 根据选定的背吃刀量根据选定的背吃刀量aP、进给量、进给量f及刀具寿命及刀具寿命T，按表按表7-13中公式及表中公式及表7-14中系数进行计算。生产中系数进行计算。生产中常将表中常将表7-15作为确定速度的依据。作为确定速度的依据。 切削速度切削速度vc确定后，机床转速确定后，机床转速n ( r/mm )为为 (7-13) 所选定转速所选定转速n应按机床说明书最后

29、确定。应按机床说明书最后确定。wcdvn1000 确定切削速度注意点：确定切削速度注意点：1) 精加工时应尽量避开积屑瘤和鳞刺产生区域；精加工时应尽量避开积屑瘤和鳞刺产生区域；2) 断续切削时，应适当降低切削速度，避免切削断续切削时，应适当降低切削速度，避免切削力冲击和切削热冲击；力冲击和切削热冲击；3) 在易发生振动的情况下，所确定的切削速度应在易发生振动的情况下，所确定的切削速度应避开自激振动的临界区域；避开自激振动的临界区域；4) 加工大件、细长件和薄壁件时，所确定的切削加工大件、细长件和薄壁件时，所确定的切削速度应适当降低。降低切削速度的意义，对于大速度应适当降低。降低切削速度的意义，

30、对于大件是为了延长刀具寿命，避免加工时中途换刀；件是为了延长刀具寿命，避免加工时中途换刀；对于细长件和薄壁件是为了减小可能引发的振动，对于细长件和薄壁件是为了减小可能引发的振动，这样，可有效地保证加工精度。这样，可有效地保证加工精度。5) 加工带有铸造或锻造外皮的工件时，切削速度加工带有铸造或锻造外皮的工件时，切削速度应适当降低。应适当降低。 切削用量选定后，应校核机床的功率和扭矩。切削用量选定后，应校核机床的功率和扭矩。4 ).切削用量选择举例切削用量选择举例 例例7-1 工件材料工件材料45钢（热轧），钢（热轧），b = 637 MPa, 毛坯尺寸毛坯尺寸,装夹如图装夹如图7-21所示。要

31、求车外圆至所示。要求车外圆至44mm， 表面粗糙度表面粗糙度R a 3.2mm，加工长度，加工长度 = 300mm。试确定外圆车削时，拟采用的机床、。试确定外圆车削时，拟采用的机床、刀具，以及切削用量。刀具，以及切削用量。图7-21 外圆车削尺寸图解机床：根据工件尺寸及加工要求，选用解机床：根据工件尺寸及加工要求，选用CA6140车床，车床， 刀具：焊接式硬质合金外圆车刀，材料刀具：焊接式硬质合金外圆车刀，材料为为YT15，刀杆截面尺寸，刀杆截面尺寸16mm25mm， 几何参数：几何参数：o =15，o=8 ，r=75 ，r，=10 ，s=6 ，r=1mm， b1=0.3mm，o =15 切削

32、用量选择：因粗糙度有一定要求，故分粗车切削用量选择：因粗糙度有一定要求，故分粗车和半精车两道工步加工。和半精车两道工步加工。（1）粗车工步）粗车工步 1) 背吃刀量背吃刀量aP 单边加工余量为单边加工余量为3mm，粗车取，粗车取aP1=2.5mm，半精车，半精车aP2=0.5mm。 2) 确定进给量确定进给量f 从表从表7-9中查得中查得f = 0.40.5 mm/r 。按机床说明书实有的进给量，取。按机床说明书实有的进给量，取f = 0.51mm/r 。 3) 确定切削速度确定切削速度vc: 切削速度可以由表切削速度可以由表7-11中的公式计算，也中的公式计算，也可查表得到。现根据已知条件，

33、查表可查表得到。现根据已知条件，查表7-13，得，得vc = 90m/min; 然后由式（然后由式（7-13）求出机床主轴转速为）求出机床主轴转速为: N=573r/min 按机床说明书选取实际机床转速按机床说明书选取实际机床转速为为:560r/min，故实际切削速度为，故实际切削速度为: Vc=87.9m/min (2)半精车工步半精车工步 1) 确定背吃刀量确定背吃刀量aP aP = 0.5mm。 2) 确定进给量确定进给量f 根据表面粗糙度根据表面粗糙度R a3.2mm，r=1mm，从表，从表7-10中查得（估计中查得（估计v50 m/min）f = 0.30.35 mm/r 。按机床说

34、明书实有的进给。按机床说明书实有的进给量，取量，取 f = 0.30 mm/r 。 3) 确定切削速度确定切削速度vc 查表查表7-13，得，得vc = 130 m/min，然后由式（，然后由式（7-13）求出机床主轴转速为）求出机床主轴转速为 n=920r/min 按机床说明书选取实际机床转速为按机床说明书选取实际机床转速为900r/min，故，故实际切削速度为实际切削速度为 Vc=127.2m/min第六节 工序尺寸计算 零件机械加工工艺过程中，各工序的工序零件机械加工工艺过程中，各工序的工序尺寸及工序余量在不断地变化，其中一些工尺寸及工序余量在不断地变化，其中一些工序尺寸在零件图上往往不

35、标出或不存在，需序尺寸在零件图上往往不标出或不存在，需要在制定工艺过程时予以确定。而这些不断要在制定工艺过程时予以确定。而这些不断变化的工序尺寸之间又存在着一定的联系，变化的工序尺寸之间又存在着一定的联系，需要掌握它们的变化规律，正确地计算出各需要掌握它们的变化规律，正确地计算出各工序的工序尺寸。工序的工序尺寸。 计算工序尺寸的方法计算工序尺寸的方法: 工艺尺寸链法工艺尺寸链法和和加减法加减法 一、工艺尺寸链一、工艺尺寸链1 工艺尺寸链定义、组成及判别工艺尺寸链定义、组成及判别 工艺尺寸工艺尺寸是根据加工的需要，在工艺附图或工艺规程中所给出的是根据加工的需要，在工艺附图或工艺规程中所给出的尺寸

36、。尺寸。 尺寸链尺寸链是互相联系且按一定顺序排列的封闭尺寸组。是互相联系且按一定顺序排列的封闭尺寸组。 工艺尺寸链工艺尺寸链是在零件加工过程中的各有关工艺尺寸所组成的尺寸是在零件加工过程中的各有关工艺尺寸所组成的尺寸组。尺寸链中的每一个工艺尺寸称为组。尺寸链中的每一个工艺尺寸称为环环。 封闭环、组成环封闭环、组成环:零件加工过程中最终形成或间接得到的环称为零件加工过程中最终形成或间接得到的环称为封闭环封闭环;尺寸链的其余各环称为尺寸链的其余各环称为组成环组成环。组成环分二类，一类叫。组成环分二类，一类叫增环、减环增环、减环:增环是本身的变动引起封闭环同向变动，即该环增增环是本身的变动引起封闭环

37、同向变动，即该环增大（其余组成环不变）时，封闭环增大；反之，该环减小时封闭大（其余组成环不变）时，封闭环增大；反之，该环减小时封闭环也减小。减环是本身的变化引起封闭环反向变动，即该环增大环也减小。减环是本身的变化引起封闭环反向变动，即该环增大时封闭环减小或该环减小时封闭环增大。时封闭环减小或该环减小时封闭环增大。 图图7-22所示为一工艺尺寸链示例所示为一工艺尺寸链示例: 图图7-22 7-22 工艺尺寸链工艺尺寸链2 尺寸链分类尺寸链分类 尺寸链按链中各环所处的空间位置及几何特征尺寸链按链中各环所处的空间位置及几何特征分成以下四类：分成以下四类：平面尺寸链平面尺寸链 尺寸链全部尺寸位于同一平

38、面内，尺寸链全部尺寸位于同一平面内，但其中有一个或几个尺寸不平行但其中有一个或几个尺寸不平行:直线尺寸链直线尺寸链 尺寸链全部尺寸位于同一平面，且尺寸链全部尺寸位于同一平面，且相互平行如图相互平行如图7-22、图、图7-23所示所示;角度尺寸链角度尺寸链 尺寸链的各环均为角度量。尺寸链的各环均为角度量。空间尺寸链空间尺寸链 尺寸链的全部尺寸不在同一平面内，尺寸链的全部尺寸不在同一平面内，并且相互不平行。并且相互不平行。尺寸链中最基本的形式是简单的直线尺寸链，尺寸链中最基本的形式是简单的直线尺寸链，因此，此处主要介绍直线尺寸链的计算方法。因此，此处主要介绍直线尺寸链的计算方法。 3尺寸链计算尺寸

39、链计算 计算尺寸链有两种方法：极值法、概率法计算尺寸链有两种方法：极值法、概率法 1）极值法）极值法 极值法解工艺尺寸链是从尺寸链各环极值法解工艺尺寸链是从尺寸链各环均处于极值条件来求解封闭环尺寸与组成环尺寸均处于极值条件来求解封闭环尺寸与组成环尺寸之间关系的。此法简便、可靠，但当封闭环公差之间关系的。此法简便、可靠，但当封闭环公差小、组成环数较多时，会使组成环的公差过于严小、组成环数较多时，会使组成环的公差过于严格。此方法通常情况下优先选用。格。此方法通常情况下优先选用。 2）概率法，概率法解尺寸链是运用概率论理论）概率法，概率法解尺寸链是运用概率论理论来求解封闭环尺寸与组成环尺寸之间关系的

40、。此来求解封闭环尺寸与组成环尺寸之间关系的。此法允许组成环相对于极值法时的公差大一些，易法允许组成环相对于极值法时的公差大一些，易于加工，但会出现极少量废品。此方法在尺寸链于加工，但会出现极少量废品。此方法在尺寸链环数较多，以及大批大量自动化生产中采用。环数较多，以及大批大量自动化生产中采用。 4.尺寸链计算公式尺寸链计算公式 1）极值法计算公式）极值法计算公式mkqqkppmiiiAAAA1110mkqqkppAAA1min1maxmax0kpmkqqpEIESES110miiTT10kpmkqqpAAA11maxminmin0mkqqkppESEIEI110 2）概率法计算公式）概率法计算

41、公式22minmaxiiiiiiMEIESAAAAmiiTT1202iiMiTAA二、基准重合时二、基准重合时工序尺寸计算(加减法加减法) 计算公式：计算公式： 外表面外表面 Zb = La Lb （7-2a） LaZb Lb 内表面内表面 Zb = Lb La （7-2b） LaLbZb 计算举例计算举例: 例例7-2 某一钢制零件上一内孔加工。其设计某一钢制零件上一内孔加工。其设计尺寸为尺寸为72.5+0.03mm，表面粗糙度为，表面粗糙度为Ra0.4m。毛坯为锻件孔预制。工艺路线定为：粗镗毛坯为锻件孔预制。工艺路线定为：粗镗半精半精镗镗精镗精镗粗磨粗磨精磨。试确定各工序的工序尺精磨。试确

42、定各工序的工序尺寸及公差。寸及公差。 LaLbZb Ln-1=Ln-Zn=72.5-0.1=72.4; Tn=0.03 Ra0.4m (见下表见下表7-16)aRaRaRaR工序名称工序名称工序加工余量工序加工余量mm工序尺寸工序尺寸mm尺寸公差尺寸公差mm表面粗糙度表面粗糙度m精磨精磨0.172.5（设计尺寸）（设计尺寸） +0.030.4粗磨粗磨0.472.5-0.1=72.4H81.6精镗精镗1.572.4-0.4=72H93.2半精镗半精镗2.072-1.5=70.5H106.3粗镗粗镗4.070.5-2=68.5H1212.5毛坯毛坯68.5-4=64.5 1表表7-16 例例7-2

43、-1 :大批量大批量45钢轴类零件外圆加工。其设计直钢轴类零件外圆加工。其设计直径尺寸为径尺寸为50h6，表面粗糙度为，表面粗糙度为Ra0.4m。毛坯为型。毛坯为型材，直径材，直径55mm 。试确定工艺路线及各工序的工序。试确定工艺路线及各工序的工序尺寸及公差。尺寸及公差。 工艺路线定为：粗车工艺路线定为：粗车半精车半精车粗磨粗磨精磨。精磨。 计算公式计算公式: Ln-1=Ln+Zn (计算结果见下表计算结果见下表)工序名称工序名称工序加工余量工序加工余量mm工序尺寸工序尺寸mm尺寸公差尺寸公差mm表面粗糙表面粗糙度度m精磨精磨0.150（设计尺寸）（设计尺寸） h6Ra0.4粗磨粗磨0.45

44、0+0.1=50.1h8Ra1.6半精车半精车0.550.1+0.4=50.5h10Ra6.3粗车粗车4.050.5+0.5=51h12Ra12.5毛坯毛坯55 1三、基准不重合时工序尺寸计算1.定位基准与设计基准不定位基准与设计基准不重合时的工序尺寸计重合时的工序尺寸计算算例例7-3 如图如图7-25a所示零所示零件，件，A、B及及C面已加面已加工。现进行镗孔作业，工。现进行镗孔作业，由于装夹原因，选由于装夹原因，选A面为工序定位基准。面为工序定位基准。但原该孔设计基准为但原该孔设计基准为C面，出现基准不重面，出现基准不重合，故需对该工序尺合，故需对该工序尺寸寸A3进行计算。进行计算。图图7

45、-257-25 定位基准与设计基定位基准与设计基准不重合时的工序尺寸计准不重合时的工序尺寸计算算 根据尺寸之间相互关系建立尺寸链如图根据尺寸之间相互关系建立尺寸链如图7-25b所所示。尺寸示。尺寸A1、A2和和A3均为前面及本工序直接得均为前面及本工序直接得到的尺寸，属于组成环，到的尺寸，属于组成环，A0为最后间接获得的尺为最后间接获得的尺寸，属于封闭环。从尺寸链简图可判断，寸，属于封闭环。从尺寸链简图可判断，A2和和A3是增环，是增环，A1是减环。是减环。 为计算方便，本题采用平均尺寸计算。由前述计为计算方便，本题采用平均尺寸计算。由前述计算公式可得：算公式可得： A 3m =100+280

46、.05-79.97 =300.08mm T3=0.3-0.10-060=0.14mm A3=(300.080.07)mm2. 测量基准与设计基准不重合时的工序尺寸计算测量基准与设计基准不重合时的工序尺寸计算 例例7-4 如图如图7-26a所示的套筒零件。如果按设计要求建立设计尺所示的套筒零件。如果按设计要求建立设计尺寸链如图寸链如图7-26b所示，大孔深度尺寸未知，为封闭环，以所示，大孔深度尺寸未知，为封闭环，以A0表示，表示，尺寸尺寸10和和50为组成环。不难求得为组成环。不难求得A0等于等于40。这说明从设计角度。这说明从设计角度看，大孔深度在此范围内都是合理的。而在实际加工中，尺寸看，大

47、孔深度在此范围内都是合理的。而在实际加工中，尺寸10不便测量，用大孔深度测量来代替，大孔深度不便测量，用大孔深度测量来代替，大孔深度A1作为工序尺寸直作为工序尺寸直接获得。因此，在工艺尺寸链图接获得。因此，在工艺尺寸链图7-26c中，尺寸中，尺寸10间接保证，为间接保证，为封闭环。可以求得封闭环。可以求得:A1 = 40+0.19 a) b) c)图图7-26 测量基准与设计基准不重合时的工序尺寸计算测量基准与设计基准不重合时的工序尺寸计算 a）零件图）零件图 b）设计尺寸链）设计尺寸链 c) 工艺尺寸链工艺尺寸链 【？】 A1不等于不等于40+0.19的问题的问题 例例:1=39.95合格否

48、合格否?(不合格不合格) A2=49.85(合格合格) A0=49.85-39.95=9.9(合格合格) 上述上述1=39.95(判不合格为假不合格判不合格为假不合格) .一次加工满足多个一次加工满足多个设计尺寸时工序尺寸设计尺寸时工序尺寸计算计算 例例7-5 如图如图7-27a所示所示为一带键槽的内孔需为一带键槽的内孔需淬火及磨削。内孔及淬火及磨削。内孔及键槽的加工顺序是：键槽的加工顺序是： ）镗内孔至）镗内孔至39.6mm； ）插键槽至尺寸）插键槽至尺寸A； ）热处理：淬火；）热处理：淬火； ）磨内孔至）磨内孔至40mm，间接保证键槽深度间接保证键槽深度43.6mm 。 试确定工序尺寸试确

49、定工序尺寸A及其及其公差公差图图7-27 7-27 零件上内孔及键槽加工的工艺尺寸链零件上内孔及键槽加工的工艺尺寸链 解解 根据尺寸关系，可以建立整体尺寸链如根据尺寸关系，可以建立整体尺寸链如图图b所示，其中所示，其中43.6mm是封闭环。是封闭环。A和和20mm(内孔半径内孔半径)为增环，为增环，19.8mm（镗孔（镗孔39.6mm的半径）为减环。则的半径）为减环。则 A = （43.6 +19.8 20）mm = 43.4mm ES(A) = （0.34 0.025）mm = 0.315 mm EI(A) = (0 + 0.05) mm = 0.05mm 所以所以A = 43.4 mm =

50、 43.45 mm。 315. 005. 0265. 00四、平面尺寸链的工序尺四、平面尺寸链的工序尺寸换算寸换算 例例7-9 如图如图7-31a所示所示为箱体零件孔系加工的为箱体零件孔系加工的工序简图。工序简图。O1孔的坐标孔的坐标位置为位置为x1、y2，试确定，试确定O2及及O3孔相对于孔相对于O1孔孔的坐标位置。的坐标位置。 解解 先求先求O2孔相对于孔相对于O1孔的位置坐标。从图可孔的位置坐标。从图可知：知：O1、O2孔中心距孔中心距L=1000.1mm，水平，水平夹角夹角=30o。O2孔位置孔位置可以用相对坐标尺寸可以用相对坐标尺寸Lx和和Ly表示表示:图图7-31 7-31 箱体镗

51、孔工序尺寸计算箱体镗孔工序尺寸计算 图图7-31 箱体镗孔工序尺寸计算箱体镗孔工序尺寸计算 由几何关系可知由几何关系可知 Lx=Lcos30=86.6mm Ly=Lsin30=50mm 因因L= Lxcos+Lysin 故故 T(L)=T(Lx)cos+T(Ly)sin 设设 T(Lx) = T(Ly) 则则 T(Lx) = T(Ly) =mm=0.146mm 所以得到镗所以得到镗O2孔的工序尺寸为孔的工序尺寸为 Lx =86.60.073mm Ly =500.073mm 同理，可计算同理，可计算O3孔的相对尺寸。孔的相对尺寸。第七节提高机械加工生产率的工艺措施劳动生产率是指工人在单位时间内制

52、造劳动生产率是指工人在单位时间内制造合格产品的数量或指用于制造单件产品合格产品的数量或指用于制造单件产品所消耗的劳动时间。提高生产率与保证所消耗的劳动时间。提高生产率与保证产品质量、降低成本同等重要。显然，产品质量、降低成本同等重要。显然，采取合适的工艺措施，缩减各工序的单采取合适的工艺措施，缩减各工序的单件时间，是提高劳动生产率的有效途径。件时间，是提高劳动生产率的有效途径。根据公式（根据公式（7-14）单件时间的组成，可）单件时间的组成，可以从以下几个方面提高劳动生产率：以从以下几个方面提高劳动生产率：1.缩减基本时间缩减基本时间 1) 提高切削用量提高切削用量 采用新型刀具材料及采用新型

53、刀具材料及高速切削和磨削技术；适当改善工件材料高速切削和磨削技术；适当改善工件材料的切削加工性，改善冷却润滑条件；改进的切削加工性，改善冷却润滑条件；改进刀具结构，提高刀具制造质量。刀具结构，提高刀具制造质量。 2) 合并工步合并工步 用几把刀具或是用一把复用几把刀具或是用一把复合刀具对一个零件的几个表面同时加工，合刀具对一个零件的几个表面同时加工，可将原来需要的几个工步集中合并为一个可将原来需要的几个工步集中合并为一个工步，从而使需要的基本时间全部或部分工步，从而使需要的基本时间全部或部分地重合，缩短了工序基本时间。如龙门铣地重合，缩短了工序基本时间。如龙门铣床上多轴组合铣削床身零件各个表面

54、如图床上多轴组合铣削床身零件各个表面如图7-34所示。所示。图图7-34 7-34 用组合铣刀铣削床身零件用组合铣刀铣削床身零件 3) 减少工件加工长度减少工件加工长度 采用多刀加工，使每把刀具采用多刀加工，使每把刀具的加工长度缩短；采用宽砂轮磨削，变纵磨为切的加工长度缩短；采用宽砂轮磨削，变纵磨为切入法磨削等均是减少工件加工长度而提高生产率入法磨削等均是减少工件加工长度而提高生产率的例子。的例子。 4）多件加工）多件加工 将多个工件置于一个夹具上同时进将多个工件置于一个夹具上同时进行加工，可以减少刀具的切入切出时间。将多个行加工，可以减少刀具的切入切出时间。将多个工件置于机床上，使用多把刀具

55、或多个主轴头进工件置于机床上，使用多把刀具或多个主轴头进行同时加工，可以使各零件加工的基本时间重合行同时加工，可以使各零件加工的基本时间重合而大大减少分摊到每一零件上的基本时间。如图而大大减少分摊到每一零件上的基本时间。如图7-35a所示为多件顺序加工，即在一次刀具行程中所示为多件顺序加工，即在一次刀具行程中顺序切削多个工件；图顺序切削多个工件；图b为平行多件加工，即在为平行多件加工，即在一次行程中同时加工多个并行排列的工件；图一次行程中同时加工多个并行排列的工件；图c平行顺序加工，为上述两种方法的综合应用，适平行顺序加工，为上述两种方法的综合应用，适用于工件较小、批量较大的情况。用于工件较小

56、、批量较大的情况。图图7-35 7-35 顺序多件、平行多件和平行顺序多件加工顺序多件、平行多件和平行顺序多件加工 5）改变加工方法，采用新工艺、新技术）改变加工方法，采用新工艺、新技术 在大批量生产中用拉削、滚压代替铣、铰、在大批量生产中用拉削、滚压代替铣、铰、磨削，在成批生产中用精刨、精磨或金刚磨削，在成批生产中用精刨、精磨或金刚镗代替刮研，难加工材料或复杂型面采用镗代替刮研，难加工材料或复杂型面采用特种加工技术，都可以明显提高生产率。特种加工技术，都可以明显提高生产率。毛坯制造时，采用冷挤压、粉末冶金、精毛坯制造时，采用冷挤压、粉末冶金、精密铸造、压力铸造、精密锻造等先进工艺密铸造、压力

57、铸造、精密锻造等先进工艺提高毛坯制造精度，减少机械加工余量，提高毛坯制造精度，减少机械加工余量，以缩短基本时间，有时甚至无需再进行机以缩短基本时间，有时甚至无需再进行机械加工，可以大幅度提高生产效率。械加工，可以大幅度提高生产效率。 2. 缩短辅助时间 1）直接缩减辅助时间）直接缩减辅助时间 采用先进的高效夹采用先进的高效夹具，如气动、液压及电动夹具或成组夹具具，如气动、液压及电动夹具或成组夹具等，不仅可减轻工人劳动强度，而且能缩等，不仅可减轻工人劳动强度，而且能缩减许多装卸时间。采用主动测量法或在机减许多装卸时间。采用主动测量法或在机床上配备数显装置等，可以减少加工中需床上配备数显装置等，可

58、以减少加工中需要的停机测量时间。采用具有转位刀架要的停机测量时间。采用具有转位刀架(如如六角车床六角车床)、多位多刀架、多位多刀架(如多刀半自动车床如多刀半自动车床)的机床进行加工，可以缩短刀具更换和调的机床进行加工，可以缩短刀具更换和调整时间。采用快换刀夹及快换夹头是缩短整时间。采用快换刀夹及快换夹头是缩短更换刀具时间的重要方法。更换刀具时间的重要方法。 2）间接缩短辅助时间）间接缩短辅助时间 使辅助时间和基本使辅助时间和基本时间全部或部分地重合，可间接缩短辅助时间全部或部分地重合，可间接缩短辅助时间。采用多工位回转工作台机床或转位时间。采用多工位回转工作台机床或转位夹具加工，在大量生产中采

59、用自动线等均夹具加工，在大量生产中采用自动线等均可使装卸工件时间与基本时间重合，使生可使装卸工件时间与基本时间重合，使生产率得到提高。如图产率得到提高。如图7-36所示双轴端面磨所示双轴端面磨床对工件进行粗、精磨加工，工件装卸时床对工件进行粗、精磨加工，工件装卸时间与加工时间重合。间与加工时间重合。图图7-36 7-36 连续磨削加工连续磨削加工 3. 缩短布置工作地时间 缩短布置工作地时间的方法主要是：缩减缩短布置工作地时间的方法主要是：缩减每批零件加工前或刀具磨损后的刀具调整每批零件加工前或刀具磨损后的刀具调整或更换时间，提高刀具或砂轮的耐用度以或更换时间，提高刀具或砂轮的耐用度以便在一次

60、刃磨或修整后加工更多的零件。便在一次刃磨或修整后加工更多的零件。采用刀具微调装置、专用对刀样板或对刀采用刀具微调装置、专用对刀样板或对刀块等，可减少刀具的调整、装卸、联接和块等，可减少刀具的调整、装卸、联接和夹紧等工作所需的时间。采用专职人员在夹紧等工作所需的时间。采用专职人员在刀具预调仪上事先精确调整好刀具和刀杆，刀具预调仪上事先精确调整好刀具和刀杆，减少刀具调整和试切时间。使用不重磨刀减少刀具调整和试切时间。使用不重磨刀片也可使换刀时间大大缩短。片也可使换刀时间大大缩短。4. 缩短准备与终结时间 缩短准备与终结时间的途径有二缩短准备与终结时间的途径有二:通过零件标准化、通过零件标准化、通用