第5章机械加工工艺规程设计

1、【导入案例【导入案例】 加工图加工图5-1所示带键槽的阶梯轴，所示带键槽的阶梯轴，应选什么毛坯类型？应选什么毛坯类型？各表面加工方法、加工顺序、加工余量如何确定？各表面加工方法、加工顺序、加工余量如何确定？各工序各工序的定位基准怎样选择？的定位基准怎样选择？各工序尺寸及公差怎样确定？各工序尺寸及公差怎样确定？如何如何制订机械加工工艺规程？制订机械加工工艺规程？5.1 概概 述述第第5 5章章 机械加工工艺规程设计机械加工工艺规程设计机械制造工艺过程机械制造工艺过程毛坯毛坯成品成品高质量高质量高效率高效率经济性经济性机机床床刀刀具具夹夹具具量量具具加工工艺系统加工工艺系统能源能源切削切削原理原理

2、信息系统信息系统工艺工艺规程规程物料流物料流数控数控程序程序产品开发产品开发生产过程：生产过程：将原材料转变为产品的全过程将原材料转变为产品的全过程 5.1.1 5.1.1 生产过程和工艺过程生产过程和工艺过程工艺过程：工艺过程：生产过程中直接改变加工对象的尺寸生产过程中直接改变加工对象的尺寸形状、表面质量、性能以及相对位置关系的过程形状、表面质量、性能以及相对位置关系的过程铸造、锻造、冲压、焊接工艺过程铸造、锻造、冲压、焊接工艺过程热处理工艺过程热处理工艺过程机械加工工艺过程机械加工工艺过程装配工艺过程装配工艺过程工艺规程：工艺规程：将工艺过程的有关内容写成工艺文件将工艺过程的有关内容写成工

3、艺文件形式用以指导生产，这些工艺文件称为工艺规程形式用以指导生产，这些工艺文件称为工艺规程5.1.2 5.1.2 机械加工工艺过程的组成机械加工工艺过程的组成机械加工工艺过程机械加工工艺过程是由若干个顺次排列的是由若干个顺次排列的工序工序组成。组成。工序又可分为工序又可分为安装、工位、工步和走刀。安装、工位、工步和走刀。1. 工序工序 是指一个（或一组）工人在同一个工作地对一个是指一个（或一组）工人在同一个工作地对一个（或同时对几个）工件连续完成的那一部分工艺过程。（或同时对几个）工件连续完成的那一部分工艺过程。 工人、工作地工人、工作地和和工件工件三不变加上三不变加上连续完成连续完成是构成工

4、序的是构成工序的 四个要素四个要素，工序是组成工艺过程的基本单元。，工序是组成工艺过程的基本单元。工序数目和工艺过程的确定与零件的技术要求、零件的工序数目和工艺过程的确定与零件的技术要求、零件的数量和现有工艺条件等有关，如阶梯轴零件的加工。数量和现有工艺条件等有关，如阶梯轴零件的加工。工序号工序号工序内容工序内容设备设备1车端面，打中心孔车端面，打中心孔车床车床2车两外圆及倒角车两外圆及倒角车床车床3铣键槽铣键槽铣床铣床4磨各段外圆磨各段外圆外圆磨床外圆磨床大批量生产的工艺过程大批量生产的工艺过程单件小批生产的工艺过程单件小批生产的工艺过程工序号工序号工序内容工序内容设备设备1铣端面，打中心孔

5、铣端面，打中心孔铣端面打中心孔机床铣端面打中心孔机床2车大外圆及倒角车大外圆及倒角车床车床3车小外圆及倒角车小外圆及倒角车床车床4铣键槽铣键槽铣床铣床5磨各段外圆磨各段外圆外圆磨床外圆磨床 2. 2.安装安装 指在一道工序中工件经一次装夹后所完成的那部指在一道工序中工件经一次装夹后所完成的那部 分工序内容。分工序内容。 在一个工序中应尽量减少安装次数，以免增加辅助时在一个工序中应尽量减少安装次数，以免增加辅助时 间和安装误差。间和安装误差。 3. 3.工位工位 工件在机床上占据每一个位置所完成的加工工件在机床上占据每一个位置所完成的加工为了减少工件的安装次数为了减少工件的安装次数, ,提高生产

6、效率，常采用多提高生产效率，常采用多工位夹具或多轴（或多工工位夹具或多轴（或多工位）机床，使工件在一次位）机床，使工件在一次安装后先后经过若干个不安装后先后经过若干个不同位置顺次进行加工。同位置顺次进行加工。 4. 4.工步工步 指在加工表面、刀具和切削速度和进给量均保持指在加工表面、刀具和切削速度和进给量均保持 不变的情况下完成的部分内容。不变的情况下完成的部分内容。 有时为提高生产率，常用几把刀具同时分别加工几有时为提高生产率，常用几把刀具同时分别加工几 个表面，该工步称为复合工步。个表面，该工步称为复合工步。5.5.走刀走刀 刀具在加工表面上切削一次所完成的内容。刀具在加工表面上切削一次

7、所完成的内容。 走刀是构成工艺过程的最小单元。走刀是构成工艺过程的最小单元。工序、安装、工位、工步和走刀之间的关系如下：工序、安装、工位、工步和走刀之间的关系如下：5.2 5.2 机械加工工艺规程设计机械加工工艺规程设计5.2.1 机械加工工艺规程的设计步骤及内容机械加工工艺规程的设计步骤及内容1. 1. 工艺规程的作用工艺规程的作用（1）工艺规程是指导生产的主要技术文件）工艺规程是指导生产的主要技术文件 （2）工艺规程是生产组织和管理工作的主要依据）工艺规程是生产组织和管理工作的主要依据 （3）工艺规程是新建或扩建工厂或车间的基本资料）工艺规程是新建或扩建工厂或车间的基本资料 2. 2. 机

8、械加工工艺规程的设计原则机械加工工艺规程的设计原则 （1 1）质量第一原则）质量第一原则 （2）效益优先原则）效益优先原则（3）效率争先原则）效率争先原则3.3.设计机械加工工艺规程所需的原始资料设计机械加工工艺规程所需的原始资料 （1）产品装配图、零件图；）产品装配图、零件图；（2）产品验收质量标准；）产品验收质量标准；（3）产品的生产纲领及生产批量；）产品的生产纲领及生产批量；（4）毛坯材料与毛坯生产条件；）毛坯材料与毛坯生产条件；（5）制造厂的生产条件，包括机床设备、工艺装备的规）制造厂的生产条件，包括机床设备、工艺装备的规 格性能及使用状况，工人技术水平以及自制工艺装格性能及使用状况，

9、工人技术水平以及自制工艺装 备能力、能源状况等资料；备能力、能源状况等资料；（6）工艺规程、工艺装备设计所用设计手册和有关标准；）工艺规程、工艺装备设计所用设计手册和有关标准；（7）国内外先进制造技术资料等。）国内外先进制造技术资料等。 复习：复习：生产类型概念生产类型概念生产类型是指产品生产的专业化程度，可按产品的年生生产类型是指产品生产的专业化程度，可按产品的年生产纲领来划分。产纲领来划分。 生产纲领生产纲领 N=Qn(1+a)(1+b)式中式中 Q产品的年产量；产品的年产量； n单台产品中该零件的数量；单台产品中该零件的数量； a备品率，以百分数计；备品率，以百分数计； b备品率，以百分

10、数计。备品率，以百分数计。 根据生产纲领和产品本身的大小及结构复杂性，产品的根据生产纲领和产品本身的大小及结构复杂性，产品的制造可分为三种生产类型制造可分为三种生产类型三种生产类型：三种生产类型： （1 1）单件生产）单件生产（2 2）成批生产）成批生产（3 3）大量生产）大量生产 单个地生产不同结构尺寸的产品，且很少重复的单个地生产不同结构尺寸的产品，且很少重复的生产。如重型机械、大型船舶制造、新产品试制等。生产。如重型机械、大型船舶制造、新产品试制等。 成批地制造相同产品，且周期性地重复生产，如机成批地制造相同产品，且周期性地重复生产，如机床制造等。根据产品特征及批量大小，又分为小批、中床

11、制造等。根据产品特征及批量大小，又分为小批、中批和大批生产三种。批和大批生产三种。 产品数量很大，大多数工作地一直按照一定的节拍进产品数量很大，大多数工作地一直按照一定的节拍进行同一种零件的某一道工序的加工，称为大量生产。如行同一种零件的某一道工序的加工，称为大量生产。如自行车、洗衣机、汽车等生产。自行车、洗衣机、汽车等生产。（5）确定各工序的加工余量、计算工序尺寸及公差；）确定各工序的加工余量、计算工序尺寸及公差；（6）确定各工序的切削用量和工时定额；）确定各工序的切削用量和工时定额；（7）确定各工序的技术要求和检验方法；）确定各工序的技术要求和检验方法；（8）编制工艺文件。）编制工艺文件。

12、 4. 4. 机械加工工艺规程的设计步骤及内容机械加工工艺规程的设计步骤及内容（1）分析零件图和产品装配图；）分析零件图和产品装配图； （2）选择毛坯类型及制造方法；）选择毛坯类型及制造方法；（3）拟定加工工艺路线）拟定加工工艺路线 ； （4）确定各工序所用机床设备和工艺装备；）确定各工序所用机床设备和工艺装备； 5. 对零件进行工艺性分析对零件进行工艺性分析（1 1） 结构应便于装夹结构应便于装夹（2 2） 便于加工和测量便于加工和测量 （3 3） 提高切削效率，保证产品质量提高切削效率，保证产品质量 （4 4） 提高标准化程度提高标准化程度 5.2.2 工艺路线的拟定工艺路线的拟定1. 1

13、. 定位基准的选择定位基准的选择 1）基准的概念）基准的概念 （1）设计基准）设计基准（2 2）工艺基准）工艺基准 工序基准工序基准 工序图上用来确定本工序所加工工序图上用来确定本工序所加工 表面加工后的尺寸、形状、位置的基准表面加工后的尺寸、形状、位置的基准 定位基准定位基准 a.粗基准和精基准粗基准和精基准 b.附加基准附加基准 测量基准测量基准 装配基准装配基准基基 准准设计基准设计基准工艺基准工艺基准工序基准工序基准定位基准定位基准测量基准测量基准装配基准装配基准粗基准粗基准精基准精基准附加基准附加基准基准分类归纳如下：基准分类归纳如下： 在保证得到所选精基准的前提下确定粗基准在保证得

14、到所选精基准的前提下确定粗基准 选择粗基准一般应遵循以下原则：选择粗基准一般应遵循以下原则： 选择不加工面为粗基准选择不加工面为粗基准 合理分配加工余量的原则合理分配加工余量的原则 便于工件装夹原则便于工件装夹原则 同方向上粗基准不得重复使用同方向上粗基准不得重复使用 （1 1）粗基准的选择原则）粗基准的选择原则2 2） 定位基准的选择定位基准的选择主要应保证加工精度和装夹方便主要应保证加工精度和装夹方便选择精基准一般应遵循以下原则：选择精基准一般应遵循以下原则： 基准重合原则基准重合原则 设计设计( (工序工序) )与定位与定位 基准统一原则基准统一原则 各工序的基准相同各工序的基准相同 互

15、为基准原则互为基准原则 两表面位置精度高两表面位置精度高 自为基准原则自为基准原则 加工余量小而均匀加工余量小而均匀 （2 2）精基准的选择原则）精基准的选择原则 2.2.表面加工方法的选择表面加工方法的选择 （1）尽量采用）尽量采用经济加工精度经济加工精度方案进行加工方案进行加工 零件结构形状虽多种多样，但都是由基本表面组合而成。零件结构形状虽多种多样，但都是由基本表面组合而成。同一种表面又有不同的加工方案，一般选择原则如下：同一种表面又有不同的加工方案，一般选择原则如下：（2）首先考虑主要表面的加工方案）首先考虑主要表面的加工方案 （3 3）确定加工方案时应考虑零件的材料、硬度、）确定加工

16、方案时应考虑零件的材料、硬度、 结构形状、尺寸大小等。结构形状、尺寸大小等。 （4）加工方案要和生产类型、生产率的要求相适）加工方案要和生产类型、生产率的要求相适 应，考虑现有技术力量和设备。应，考虑现有技术力量和设备。 典型表面加工方案的选择 外圆表面的加工方案外圆表面的加工方案：粗车粗车IT1013Ra1080半精车半精车IT811Ra2.512.5精车精车IT 7 9Ra1.255粗磨粗磨IT89Ra1.2510精磨精磨IT67Ra0.161.25金刚石车金刚石车IT 56Ra0.011. 25滚压滚压IT67Ra0.161.25研磨研磨IT5Ra0.0080.32精密磨削精密磨削IT5

17、Ra0.0080.08超精加工超精加工IT5Ra0.010.32砂带磨削砂带磨削IT56Ra0.010.16抛光抛光Ra0.0081.25内圆表面的加工方案内圆表面的加工方案:钻孔钻孔IT1013Ra580粗镗粗镗IT1213Ra520扩孔扩孔IT912Ra1.2540半精镗半精镗IT1112Ra2.510粗拉粗拉IT910Ra1.255精拉精拉IT78Ra0.160.63粗铰粗铰IT89Ra 1.6 10精铰精铰IT76Ra0.80.4手铰手铰IT76Ra0.40.2精镗精镗IT79Ra0.63 5粗磨粗磨IT910Ra1.2510精磨精磨IT78Ra0.080.63金刚镗金刚镗IT57Ra

18、0.161.25珩磨珩磨IT56Ra0.041.25精密磨削精密磨削IT5Ra0.020.16研磨研磨IT56Ra0.010.63滚压滚压IT68Ra0.011.25平面加工方案平面加工方案:粗铣粗铣IT1113Ra520半精铣半精铣IT810Ra2.56.3粗刨粗刨IT1213Ra520粗车粗车IT1213Ra1080粗拉粗拉IT1011Ra520精铣精铣IT68Ra0.635半精刨半精刨IT811Ra2.511精刨精刨IT78Ra0.635半精车半精车IT811Ra2.510精车精车IT68Ra1.255精拉精拉IT69Ra0.322.5粗磨粗磨IT89Ra1.25 5精磨精磨IT68Ra

19、0.21.25抛光抛光Ra0.11.25研磨研磨IT56Ra0.010.63导轨磨导轨磨IT6Ra0.161.25砂带磨砂带磨IT56Ra0.010.32金刚石车金刚石车IT6Ra0.021. 25精密磨精密磨IT56Ra0.010.32宽刀精刨宽刀精刨IT6Ra0.16125刮研刮研Ra0.041.25高速精铣高速精铣IT67Ra0.161.25 3.3.加工阶段的划分加工阶段的划分 （1）粗加工阶段）粗加工阶段 去除各表面大部分余量，关键是提高生产率去除各表面大部分余量，关键是提高生产率（2）半精加工阶段）半精加工阶段 次要表面达到要求，为主要表面的精加工作准备次要表面达到要求，为主要表面

20、的精加工作准备（3）精加工阶段）精加工阶段 各主要表面达到零件图规定的质量要求各主要表面达到零件图规定的质量要求（4）光整加工阶段）光整加工阶段 主要用于高精度、小粗糙度要求的表面主要用于高精度、小粗糙度要求的表面划分加工阶段的主要目的划分加工阶段的主要目的 ：（1）保证加工质量）保证加工质量 粗加工余量大，较大夹紧力、切削力、切削热，工件粗加工余量大，较大夹紧力、切削力、切削热，工件 产生较大变形和加工误差，通过半精、精加工逐步纠正产生较大变形和加工误差，通过半精、精加工逐步纠正（2 2）合理使用设备）合理使用设备 有利于按照不同要求选不同精度、刚性、功率的机床有利于按照不同要求选不同精度、

21、刚性、功率的机床（3 3）便于安排热处理工序）便于安排热处理工序 热处理常穿插在加工阶段之间，也便于组织生产热处理常穿插在加工阶段之间，也便于组织生产（4 4）及时发现毛坯的缺陷）及时发现毛坯的缺陷 以决定零件的报废或修补，避免盲目加工造成的浪费以决定零件的报废或修补，避免盲目加工造成的浪费 4.4.工序的集中与分散工序的集中与分散 确定工序内容时有两种思路，即工序集中与分散确定工序内容时有两种思路，即工序集中与分散 工序集中的特点是：工序集中的特点是：（1）可减少工件装夹次数，易保证位置精度）可减少工件装夹次数，易保证位置精度（2）工序数少，减少了设备数量、操作工人和）工序数少，减少了设备数

22、量、操作工人和 生产面积生产面积（3）可采用高效专用设备、工艺装备，提高加）可采用高效专用设备、工艺装备，提高加 工精度和生产率。工精度和生产率。（4）设备的一次性投资大、工艺装备复杂）设备的一次性投资大、工艺装备复杂 工序分散的特点是：工序分散的特点是：（1）设备、工装比较简单，调整、维护方便，）设备、工装比较简单，调整、维护方便， 生产准备工作量少。生产准备工作量少。（2）每道工序的加工内容少，便于选择最合理）每道工序的加工内容少，便于选择最合理 的切削用量，对操作工人的技术水平要求的切削用量，对操作工人的技术水平要求 不高。不高。（3）工序数多，设备数量多、操作人员多、占）工序数多，设备

23、数量多、操作人员多、占 用生产面积大。用生产面积大。工序集中分散各有所长，工序集中优点较多，工序集中分散各有所长，工序集中优点较多，现代生产的发展趋于工序集中。现代生产的发展趋于工序集中。 5. 5.工序顺序的安排工序顺序的安排 1 1）机械加工顺序的安排）机械加工顺序的安排 （1 1）先基准后其它）先基准后其它 （2 2）先平面后孔）先平面后孔 （3 3）先主后次）先主后次 （4 4）先粗后精）先粗后精 2 2）热处理工序的安排）热处理工序的安排 （1 1）预备热处理）预备热处理 退火和正火退火和正火 改善材料切削加工性改善材料切削加工性 粗加工之前粗加工之前 时效去除内应力时效去除内应力

24、粗、半精、精加工之间粗、半精、精加工之间 调质调质 粗加工后半精加工前粗加工后半精加工前 （2 2）最终热处理）最终热处理 淬火淬火 半精加工后精加工前半精加工后精加工前 渗碳渗碳+ +淬火淬火 半精加工后精加工前半精加工后精加工前 渗氮渗氮 半精加工或精加工后半精加工或精加工后 3 3）其它工序的安排）其它工序的安排 （1 1）检验工序）检验工序 粗加工结束后；粗加工结束后； 重要工序前后；重要工序前后； 转向另车间前后；转向另车间前后； 全部加工结束后全部加工结束后 （2 2）去除毛刺）去除毛刺 （3 3）特种检验）特种检验 无损探伤、平衡试验无损探伤、平衡试验 （4 4）表面处理）表面处

25、理 表面涂层、镀层、发蓝表面涂层、镀层、发蓝 （5 5）洗涤防锈）洗涤防锈 6. 6. 机床与工艺装备的选择机床与工艺装备的选择 机床尺寸规格与工件的形体尺寸相适应；机床尺寸规格与工件的形体尺寸相适应； 精度等级与本工序加工要求相适应；精度等级与本工序加工要求相适应； 电机功率与本工序加工所需功率相适应；电机功率与本工序加工所需功率相适应； 自动化程度和生产效率与生产类型相适应。自动化程度和生产效率与生产类型相适应。 工艺装备直接影响加工精度、生产效率和制工艺装备直接影响加工精度、生产效率和制 造成本。中小批条件下可选用通用工艺装备；造成本。中小批条件下可选用通用工艺装备； 大批大量生产中可考

26、虑制造专用工艺装备。大批大量生产中可考虑制造专用工艺装备。 机床和工艺装备的选择不仅要考虑投资的当机床和工艺装备的选择不仅要考虑投资的当 前效益，还要考虑产品改型及转产的可能性，前效益，还要考虑产品改型及转产的可能性， 应使其具有足够的柔性。应使其具有足够的柔性。 5.2.3 工序尺寸及公差的确定工序尺寸及公差的确定1. 加工余量的概念加工余量的概念 总余量总余量Z0与与工序余量工序余量Zi 的关系：的关系：单边余量单边余量对于非对称表面，其加工余量用单边余量对于非对称表面，其加工余量用单边余量 Zb 表示表示 Zb =la-lb双边余量双边余量 对于外圆内圆等对称表面加工余量用双边余量对于外

27、圆内圆等对称表面加工余量用双边余量2Zb表示表示n1iiZ ZZ Z0 0 双边余量双边余量 外圆表面外圆表面 2 Zb =da-db ， 内圆表面内圆表面 2 Zb =Db-Da 单边余量单边余量 Zb =la-lb工序尺寸公差一般按工序尺寸公差一般按“入体原则入体原则”标标注注 Zmax= la (lb Tb)= Zb + Tb Zmin =( la Ta ) lb= Zb Ta工序余量变动范围工序余量变动范围 Tz = ZmaxZmin = Tb + Ta 由于各工序尺寸都有偏差，故实际切除的余量是变化的。由于各工序尺寸都有偏差，故实际切除的余量是变化的。工序余量又分为工序余量又分为公称

28、余量公称余量Zb、最大余量、最大余量Zmax、最小余量、最小余量Zmin对于被包容面，本工序的对于被包容面，本工序的公称余量公称余量 Zb =la-lb 2. 加工余量、工序尺寸及公差的关系加工余量、工序尺寸及公差的关系 对于包容尺寸（孔径、槽宽），下偏差为对于包容尺寸（孔径、槽宽），下偏差为0，其最小尺寸，其最小尺寸 就是基本尺寸，本工序的就是基本尺寸，本工序的公称余量公称余量 Zb =lb-la Zmax= (lb +Tb) la= Zb + Tb Zmin = lb (la +Ta) = Zb Ta工序余量变动范围工序余量变动范围 Tz = ZmaxZmin = Tb + Ta1）加工余

29、量对机械加工的影响）加工余量对机械加工的影响 加工余量过大，浪费材料、耗费工时、刀具和电能，加工余量过大，浪费材料、耗费工时、刀具和电能，增加成本。若余量过小，不能完全切除零件表面缺陷层，增加成本。若余量过小，不能完全切除零件表面缺陷层，加工质量不能保证。还会造成刀具在工件硬皮中切削，缩加工质量不能保证。还会造成刀具在工件硬皮中切削，缩短刀具使用寿命。短刀具使用寿命。 正确规定加工余量是十分重要的。正确规定加工余量是十分重要的。2）工序尺寸公差对机械加工的影响工序尺寸公差对机械加工的影响 工序尺寸公差过大，使加工余量增加会造成浪费。当工序尺寸公差过大，使加工余量增加会造成浪费。当用夹具来定位装

30、夹时，会因公差太大而不能安装，或影响用夹具来定位装夹时，会因公差太大而不能安装，或影响本道工序的加工质量。尺寸公差过小，提高了各道工序的本道工序的加工质量。尺寸公差过小，提高了各道工序的加工精度，增加了加工难度。加工精度，增加了加工难度。 3. 加工余量及工序尺寸公差对机械加工的影响加工余量及工序尺寸公差对机械加工的影响1）上工序的上工序的尺寸公差尺寸公差Ta 上工序加工表面存在着尺寸误差和形状误差，其总和上工序加工表面存在着尺寸误差和形状误差，其总和 不超过不超过Ta，为使本工序能切去上工序，为使本工序能切去上工序的误差，本工序的误差，本工序 加工加工余量应包括余量应包括Ta项。项。4. 影

31、响加工余量的因素影响加工余量的因素2）上工序上工序表面表面粗糙度值粗糙度值Ry和表面缺陷层和表面缺陷层深度深度Ha 本工序必须把上工序留下的表面粗糙度和表面缺陷层本工序必须把上工序留下的表面粗糙度和表面缺陷层 全部切去，因此本工序余量必须包括这两项因素。全部切去，因此本工序余量必须包括这两项因素。3）上工序留下的空间位置误差）上工序留下的空间位置误差 ea工件上有些形位误差未包括在加工表面工序尺寸公差范工件上有些形位误差未包括在加工表面工序尺寸公差范围之内围之内, ,在确定加工余量时，须考虑它们的影响，否则在确定加工余量时，须考虑它们的影响，否则将无法去除上工序留下的表面缺陷层。将无法去除上工

32、序留下的表面缺陷层。 4）本工序的安装误差）本工序的安装误差 b 如果本工序存在装夹误差（定位误差、夹紧误差），如果本工序存在装夹误差（定位误差、夹紧误差）， 在确定本工序加工余量时还应考虑在确定本工序加工余量时还应考虑b的影响。的影响。 ea与与b都是向量，要用矢量相加所得矢量和的模进都是向量，要用矢量相加所得矢量和的模进 行余量计算。行余量计算。综上分析，工序余量的最小值可用以下公式计算：综上分析，工序余量的最小值可用以下公式计算：对于单边余量：对于单边余量： 对于双边余量：对于双边余量： 2 baayabmineHRTZbaayabmin22e)H(RTZ 1 ） 加工余量的确定加工余量

33、的确定 （1）分析计算法）分析计算法 掌握影响加工余量的各种因素具体数据的条件下，掌握影响加工余量的各种因素具体数据的条件下， 计算法比较科学，但目前统计资料较少。计算法比较科学，但目前统计资料较少。 （2）经验估计法）经验估计法 为避免出现废品，估计余量一般偏大，用于单件小为避免出现废品，估计余量一般偏大，用于单件小 批生产。批生产。 （3）查表法）查表法 以生产实践和实验研究为基础制成数据表格，查表以生产实践和实验研究为基础制成数据表格，查表 并结合实际情况加以修正。此法简便，应用广泛。并结合实际情况加以修正。此法简便，应用广泛。5. 加工余量、工序尺寸及公差的确定加工余量、工序尺寸及公差

34、的确定 2）工序尺寸及其公差的确定）工序尺寸及其公差的确定（1）工艺基准与设计基准重合）工艺基准与设计基准重合 同一表面经多次加工达到图纸尺寸要求，其中间同一表面经多次加工达到图纸尺寸要求，其中间 工序尺寸根据零件图尺寸加上或减去工序余量即可得工序尺寸根据零件图尺寸加上或减去工序余量即可得 到，即从最后一道工序向前推算，得出相应的工序尺到，即从最后一道工序向前推算，得出相应的工序尺 寸，一直推算到毛坯尺寸。寸，一直推算到毛坯尺寸。（2）工艺基准与设计基准不重合）工艺基准与设计基准不重合 必须通过工艺尺寸的计算才能得到，第部分介绍必须通过工艺尺寸的计算才能得到，第部分介绍 现现以查表法确定工序余

35、量以查表法确定工序余量，各加工方法按经济精度和相，各加工方法按经济精度和相应公差值，确定某箱体零件上孔加工的各工序尺寸和公差。应公差值，确定某箱体零件上孔加工的各工序尺寸和公差。设毛坯为带孔铸件，零件孔要求达到设毛坯为带孔铸件，零件孔要求达到100H7（+0.035）,Ra为为0.8m，材料为，材料为HT200。 （应用案例（应用案例5-75-7） 其工艺路线为粗镗其工艺路线为粗镗半精镗半精镗精镗精镗精密镗精密镗09292 +2.597-5=92 IT17（H17） 总余量总余量8毛坯孔毛坯孔 9797 +0.3599.4-2.4=97 IT12（H12） 5粗镗孔粗镗孔 99.499.4 +

36、0.1499.9-0.5=99.4 IT10（H10） 2.4半精镗孔半精镗孔 99.999.9 +0.045100-0.1=99.9 IT8（H8） 0.5精镗孔精镗孔 100100 +0.035100IT7（H7） 2Zb 0.1浮动镗孔浮动镗孔 工序尺寸及偏差工序尺寸及偏差 工序基本尺寸工序基本尺寸 工序经济精度工序经济精度 工序余量工序余量 工序名称工序名称 工序尺寸及其偏差工序尺寸及其偏差0000- 1 6. 6. 工艺尺寸链的计算工艺尺寸链的计算按尺寸链在空间分布的位置关系，分为按尺寸链在空间分布的位置关系，分为直线尺寸链直线尺寸链、平平面尺寸链面尺寸链和和空间尺寸链空间尺寸链。在

37、尺寸链中，以直线尺寸链。在尺寸链中，以直线尺寸链即全部组成环平行于封闭环的尺寸链用得最多即全部组成环平行于封闭环的尺寸链用得最多 。1）尺寸链：）尺寸链：由相互联系、按一定顺序首尾相接排由相互联系、按一定顺序首尾相接排 列的尺寸封闭图叫作尺寸链。列的尺寸封闭图叫作尺寸链。根据用途不同分为根据用途不同分为工艺尺寸链工艺尺寸链和和装配尺寸链装配尺寸链工艺尺寸链工艺尺寸链是由单个零件在工艺过程中有关尺寸形成的；是由单个零件在工艺过程中有关尺寸形成的；装配尺寸链装配尺寸链指机器在装配过程中由相关零件的尺寸或相互指机器在装配过程中由相关零件的尺寸或相互 位置关系所组成的位置关系所组成的尺寸链尺寸链工艺尺

38、寸链的组成工艺尺寸链的组成 A1和和A2是在加工过程中是在加工过程中直接获得直接获得，尺寸，尺寸A0是是间接保证间接保证的，的，A1、A2 和和A0构成一个封闭的尺寸组，构成一个封闭的尺寸组，都叫尺寸链的环。都叫尺寸链的环。 组成环：组成环：加工过程中直接获得的尺寸如加工过程中直接获得的尺寸如A1、A2是组成环；是组成环； 封闭环：封闭环：间接获得的尺寸间接获得的尺寸A0称为封闭环；称为封闭环； 增环：增环：它增大将使封闭环随之增大的组成环如它增大将使封闭环随之增大的组成环如A2叫增环；叫增环； 减环：减环：它增大反使封闭环随之减小的组成环如它增大反使封闭环随之减小的组成环如A1叫减环叫减环尺

39、寸链计算的关键：尺寸链计算的关键： 正确画出尺寸链图，找出封闭环，确定增环和减环正确画出尺寸链图，找出封闭环，确定增环和减环作尺寸链图作尺寸链图 按照加工顺序依次画出各工序尺寸及零件按照加工顺序依次画出各工序尺寸及零件 图中要求的尺寸，形成一个封闭的图形。图中要求的尺寸，形成一个封闭的图形。找封闭环找封闭环 根据工艺过程，找出间接保证的尺寸根据工艺过程，找出间接保证的尺寸A0 为为 封闭环。封闭环。 确定增环和减环确定增环和减环 可用以下简便的方法得到：可用以下简便的方法得到： 从封闭环开始，给每一个环画出箭头，从封闭环开始，给每一个环画出箭头， 最后再回到封最后再回到封 闭环，像电流一样形成

40、回路。凡箭头方向与封闭环方闭环，像电流一样形成回路。凡箭头方向与封闭环方 向向相反者为增环（如相反者为增环（如A2），箭头方向与封闭环方向，箭头方向与封闭环方向相相 同者为减环（如同者为减环（如A1）。2）尺寸链的计算方法）尺寸链的计算方法 （1 1）极值法极值法 解尺寸链的基本计算公式如下：解尺寸链的基本计算公式如下： a)a)封闭环的基本尺寸等于增环的基本尺寸之和减去减环封闭环的基本尺寸等于增环的基本尺寸之和减去减环 的基本尺寸之和，即的基本尺寸之和，即 b)封闭环的最大极限尺寸等于增环最大极限尺寸之和减封闭环的最大极限尺寸等于增环最大极限尺寸之和减 去减环最小极限尺寸之和，即去减环最小极

41、限尺寸之和，即 c)封闭环的最小极限尺寸等于增环最小极限尺寸之和减封闭环的最小极限尺寸等于增环最小极限尺寸之和减 去减环最大极限尺寸之和，即去减环最大极限尺寸之和，即 d)封闭环的封闭环的上偏差等于增环上偏差之和减去减环下偏差之上偏差等于增环上偏差之和减去减环下偏差之 和和 ，即，即 e)封闭环的封闭环的下偏差等于增环下偏差之和减去减环上偏差之下偏差等于增环下偏差之和减去减环上偏差之 和和 ，即，即 f)封闭环的封闭环的公差等于组成环公差之和，公差等于组成环公差之和，即即 封闭环的公差比任何一个组成环的公差都大，应尽量选封闭环的公差比任何一个组成环的公差都大，应尽量选择最不重要的尺寸作封闭环；

42、择最不重要的尺寸作封闭环；为减小封闭环公差，应尽量减少组成环数及其公差。为减小封闭环公差，应尽量减少组成环数及其公差。 计算尺寸链时，常遇到两种类型的问题：计算尺寸链时，常遇到两种类型的问题： 1）已知全部组成环的极限尺寸，求封闭环基本尺寸及）已知全部组成环的极限尺寸，求封闭环基本尺寸及 公差，称为公差，称为“正计算正计算” ，结果唯一。，结果唯一。 2）已知封闭环的极限尺寸，求一个或几个组成环的极）已知封闭环的极限尺寸，求一个或几个组成环的极 限尺寸，称为限尺寸，称为“反计算反计算” ” 。通常在制定工艺规程时，。通常在制定工艺规程时， 由于基准不重合而需要进行的尺寸换算属于这类计由于基准不

43、重合而需要进行的尺寸换算属于这类计 算，算，结果不唯一，需优化计算结果不唯一，需优化计算。 概率法除可应用极值法的有些基本公式外，有以下概率法除可应用极值法的有些基本公式外，有以下 两个基本计算公式：两个基本计算公式： 1）封闭环中间偏差）封闭环中间偏差（2）概率法）概率法2）封闭环公差）封闭环公差 i =( ESi+EIi )/2例：例：如图活塞上加工销孔，要求保证尺寸如图活塞上加工销孔，要求保证尺寸A0，设计基准，设计基准 为活塞顶面。为加工方便常用为活塞顶面。为加工方便常用B面定位，按工序尺面定位，按工序尺 寸寸A1加工销孔。试确定工序尺寸加工销孔。试确定工序尺寸A1及其公差。及其公差。

44、3）工艺尺寸链的应用）工艺尺寸链的应用（1 1）定位基准与设计基准不重合时工艺尺寸的换算）定位基准与设计基准不重合时工艺尺寸的换算解：解： 作出尺寸链图；作出尺寸链图； 按照加工顺序确定封闭环按照加工顺序确定封闭环A0 ； 画箭头分出增环画箭头分出增环A2和减环和减环A1； 故工序尺寸故工序尺寸A1为：为： A1 =56+0.024 mm 0 进行尺寸链计算进行尺寸链计算 A1的基本尺寸的基本尺寸 A0 = A2 - A1 99=155 - A1 得得A1 =56 mm 验算封闭环公差验算封闭环公差 T0 = T1 +T2 T0 T2 修正修正T2=0.063 A1上偏差上偏差 EIA0= E

45、IA2 ESA1 ESA1=(-0.063)- (-0.087)=0.024 A1下偏差下偏差 ESA0= ESA2 EIA1 EIA1= 0 0 = 0 （2）一次加工满足多个设计尺寸要求时工序尺寸及）一次加工满足多个设计尺寸要求时工序尺寸及 公差的计算公差的计算齿轮上内孔及键槽的齿轮上内孔及键槽的加工顺序如下：加工顺序如下：工序工序1：镗内孔至：镗内孔至39.6+0.062；工序工序2：插槽至尺寸：插槽至尺寸A1 ；工序工序3：热处理：热处理淬火；淬火；工序工序4：磨内孔至：磨内孔至4040+0.039，同时保证键槽深度同时保证键槽深度43.343.3+0.2+0.2。000解：解： 作出

46、尺寸链图；作出尺寸链图； 按照加工顺序确定封闭环按照加工顺序确定封闭环A0 ； 画箭头分出增环画箭头分出增环A1、A3和减环和减环A2；A1上偏差上偏差 0.2= ESA1 +0.01950 ESA1= 0.2 0.0195 = 0.1805A1下偏差下偏差 0 = EIA1+0 0.031 EIA1= 0.031 故插键槽时的工序尺寸故插键槽时的工序尺寸A1 =43.1+0.1805+0.031 中间工序尺寸中间工序尺寸A1的计算的计算 A1基本尺寸基本尺寸 A0 =A1+A-A2 43.3=A1 +20 19.8 得得A1 =43.1 验算公差验算公差 T0 =T1 +T3+T2 T1 =

47、 0.20.0310.0195 =0.1495例例轴颈衬套内孔轴颈衬套内孔145表面需渗氮处理，渗氮层深度要求表面需渗氮处理，渗氮层深度要求 为为0.30.5mm(单边单边0.3+0.2，双边，双边0.6+0.4)。其加工顺序为：。其加工顺序为： 工序工序1：初磨孔至：初磨孔至144.76+0.04； 工序工序2：渗氮处理，渗氮的深度为：渗氮处理，渗氮的深度为 t ； 工序工序3：终磨孔至：终磨孔至145+0.04,保证渗氮层深度为保证渗氮层深度为0.30.5mm ， 试求终磨前渗氮层深度试求终磨前渗氮层深度 t 及其公差。及其公差。0000例例轴颈衬套内孔轴颈衬套内孔145表面需渗氮处理，渗

48、氮层深度要求表面需渗氮处理，渗氮层深度要求 为为0.30.5mm(单边单边0.3+0.2，双边，双边0.6+0.4)。其加工顺序为：。其加工顺序为： 工序工序1：初磨孔至：初磨孔至144.76+0.04； 工序工序2：渗氮处理，渗氮的深度为：渗氮处理，渗氮的深度为 t ； 工序工序3：终磨孔至：终磨孔至145+0.04,保证渗氮层深度为保证渗氮层深度为0.30.5mm ， 试求终磨前渗氮层深度试求终磨前渗氮层深度 t 及其公差。及其公差。0000 渗氮深度渗氮深度 t 的计算的计算 t 基本尺寸基本尺寸 A0 =A1+ t -A2 0.3=72.38+t 72.5 得得t =0.42 验算公差

49、验算公差 T0 =T1 +Tt+T2 Tt = 0.2 0.02 0.02 = 0.16 t上偏差上偏差 0.2= 0.02+ESt 0 ESt= 0.2 0.02 = 0.18 t下偏差下偏差 0 = 0 + EIt 0.02 EIt= 0.02 单边渗氮深度单边渗氮深度 t=0.42+0.18= 0.44+0.16+0.020（3）保证渗碳或渗氮层深度的工序尺寸及公差的计算）保证渗碳或渗氮层深度的工序尺寸及公差的计算解：解： 作出尺寸链图；作出尺寸链图； 按照加工顺序确定封闭环按照加工顺序确定封闭环A0 ； 画箭头分出增环画箭头分出增环A1、t 和减环和减环A2 ； 4) 验算加工余量验算

50、加工余量 如图一批小轴零件，加工过程如下：如图一批小轴零件，加工过程如下： 半精车端面半精车端面A、B，保证两者之间的尺寸，保证两者之间的尺寸A1= 49.6 + 0.20 mm； 调头，以调头，以A面为基准半精车端面面为基准半精车端面C，保证总长度，保证总长度A2= 80 - 0.05； 热处理；热处理； 以以C面为基准磨端面面为基准磨端面B，保证尺寸，保证尺寸A3=30 - 0.15 。 试校核端面试校核端面B的磨削余量是否合适？若不合适，应如何调整？的磨削余量是否合适？若不合适，应如何调整？ - 0.2000 计算：计算： Z = 80 - 49.6 - 30 = 0.4 BS Z =

51、- 0.05 - 0 - (- 0.15) = 0.10 BI Z = - 0.20 - 0.20 - 0 = - 0.40 A 80-0.05 30-0.15 -0.20 0 B C 解：解： 列出尺寸链列出尺寸链 判断各环性质判断各环性质 Z 为封闭环，为封闭环，A2为增环，为增环， A1 、A3为减环为减环 A2 A1 A3 Z 分析分析 最小余量为零，需要调整。最小余量为零，需要调整。A2 、A3为设计尺寸，保持不变为设计尺寸，保持不变 若令最小余量为若令最小余量为0.1mm，将工艺尺寸，将工艺尺寸A1改为改为49.6+0.10，此时，此时 Z0.4+0.10 。-0.300（5）复杂

52、工序尺寸计算）复杂工序尺寸计算有关轴向表面工艺过程如下：有关轴向表面工艺过程如下：. A定位车定位车D得全长得全长ATA1/2, 车小外圆到车小外圆到B得长度得长度40-0.2 ；. D定位车定位车A得全长得全长A2TA2/2, 镗大孔到镗大孔到C得尺寸得尺寸A3TA3/2 ；. D定位磨定位磨A保证全长保证全长A4=50-0.5。 求求A、A2 、A3、 A4及公差验算及公差验算Z3解解 作图分解尺寸链；作图分解尺寸链； 确定封闭环确定封闭环A0 ； 画箭头定增环画箭头定增环A3、 A4 和减环和减环A2 ；A1AD40-0.2A2BCA3A4 =50 -0.5A0=36+0.5Z3Z2 用

53、双向对称偏差注尺寸用双向对称偏差注尺寸 50- 0.5 = 49.750.25 40- 0.2 = 39.900.10 36 +0.5 = 36.250.25计算工序尺寸及偏差计算工序尺寸及偏差 计算计算A2、 A3的基本尺寸：的基本尺寸： A4 = 49.75 A2 = 49.75+0.2= 49.95 A0 =A3 +A4 -A2 A3 = A0 + A2 - A4 =36.25+ 49.95- 49.75 =36.45A1=A2+Z2=49.95+2.8=52.75把封闭环公差分配给组成环把封闭环公差分配给组成环 : TA0 =TA3 +TA4 +TA2 TA4=TA0 应修改为应修改为

54、TA4 /2=0.05 TA2/2=0.1 TA3 /2=0.1 A1按粗车精度按粗车精度 TA1/2=0.25 验算工序余量验算工序余量 Z3 Z3为为A2 、 A4的封闭环，的封闭环， 公称余量公称余量Z3= A2 -A4 = 0.2 TZ3 /2= TA2/2 +TA4 /2 =0.1+0.05 = 0.15 即即Z3 = 0.2 0.15 Z3max=0.35，Z3min=0.05 工序余量是合理的工序余量是合理的AD40-0.2A2BCA3A4 =50 -0.5A0=36+0.5Z3Z2A1 技术经济分析技术经济分析就是通过对不同工艺方案进行就是通过对不同工艺方案进行技术和经济上的分

55、析比较和计算论证技术和经济上的分析比较和计算论证,为正确决为正确决策提供依据。策提供依据。 技术经济分析包括技术经济分析包括政策性审察、技术先进性政策性审察、技术先进性和可靠性论证以及经济效果分析等。和可靠性论证以及经济效果分析等。 本节主要对工艺成本进行分析。本节主要对工艺成本进行分析。 5.2.4 工艺方案的技术经济分析工艺方案的技术经济分析1. 1. 技术经济分析的意义技术经济分析的意义 2. 时间定额时间定额在一定条件下生产一件产品或完成一道工序所需要的时间在一定条件下生产一件产品或完成一道工序所需要的时间时间定额由以下几部分组成：时间定额由以下几部分组成： 1）基本时间）基本时间 t

56、m tm= il + l1 + l2n f 2）辅助时间）辅助时间 ta 装卸工件、开停机床、改变用量、测量尺寸、进退刀具装卸工件、开停机床、改变用量、测量尺寸、进退刀具 等等 基本时间与辅助时间的总和称为基本时间与辅助时间的总和称为作业时间。作业时间。 3）布置工作地时间）布置工作地时间 ts 润滑机床、清理切屑、收拾工具等润滑机床、清理切屑、收拾工具等 4）休息和生理需要时间）休息和生理需要时间 tr 单件时间单件时间 tp 为为: tp = tm+ ta+ ts + tr 5）准备与终结时间）准备与终结时间 tbe 单件计算时间单件计算时间 tpc 为为: tpc = tp + tbe/

57、N1） 工艺成本的组成工艺成本的组成 可变费用可变费用与零件的年产量有关，包括材料费、机床工人与零件的年产量有关，包括材料费、机床工人 工资、机床电费、通用机床通用装备维护折旧费。工资、机床电费、通用机床通用装备维护折旧费。不变费用不变费用与零件的年产量无关，包括专用机床专用工艺与零件的年产量无关，包括专用机床专用工艺 装备维护折旧费等。装备维护折旧费等。零件加工全年工艺成本为零件加工全年工艺成本为: S=VN+C单件工艺成本为单件工艺成本为: St=V+C/N 3. 工艺方案的技术经济分析工艺方案的技术经济分析 2）工艺方案的技术经济对比）工艺方案的技术经济对比（1 1）采用现有设备或基本投

58、资相近）采用现有设备或基本投资相近 两方案多数工序同计算少数不同工序单件成本来评比两方案多数工序同计算少数不同工序单件成本来评比 St1=V1+C1/N St2=V2+C2/N可直接计算比较或根据可直接计算比较或根据曲线进行比较曲线进行比较NNk时，可选方案时，可选方案2； NNk时，可选方案时，可选方案 1（1 1）采用现有设备或基本投资相近）采用现有设备或基本投资相近 两方案多数工序不同少数同以全年工艺成本进行比较两方案多数工序不同少数同以全年工艺成本进行比较 S1=V1 N +C1 S2=V2 N +C2可直接计算比较或根据可直接计算比较或根据曲线进行比较曲线进行比较 NNk时，可选方案

59、时，可选方案2； NNk时，可选方案时，可选方案 1； N = Nk时，时， S1 = S2 ，则，则 Nk =V1 V2C2 C1（2 2）基本投资相差较大应考虑投资差额回收期限）基本投资相差较大应考虑投资差额回收期限回收期是指一种方案比另一种方案多用的投资，需要多长回收期是指一种方案比另一种方案多用的投资，需要多长时间方能收回。回收期可用下式求得：时间方能收回。回收期可用下式求得：T = =(S2S1)+QK1 K2S +QK式中式中 K基本投资差额；基本投资差额； S全年工艺成本节约额；全年工艺成本节约额； Q先进设备使产品上市快取得的全年增收总额先进设备使产品上市快取得的全年增收总额

60、回收期越短，则经济效益越好。回收期越短，则经济效益越好。投资回收期应满足以下要求：投资回收期应满足以下要求： 回收期应小于专用设备或工艺装备的使用年限；回收期应小于专用设备或工艺装备的使用年限； 回收期应小于市场对该产品的需求年限；回收期应小于市场对该产品的需求年限； 回收期应小于国家规定的标准回收期，一般专用工艺装回收期应小于国家规定的标准回收期，一般专用工艺装 备标准回收期为备标准回收期为23年，专用机床标准回收期为年，专用机床标准回收期为4 6年。年。 5.2.5 工艺文件的编制工艺文件的编制 1. 机械加工机械加工工艺过程卡工艺过程卡片片 以工序为单位，主要列出零件加工的工艺路线和工序