机械制造工程学工艺规程设计

1、机机 械械 制制 造造 工工 程程 学学主讲教师主讲教师 叶仲新叶仲新 机械工程系机械工程系机械制造教研室机械制造教研室第第6 6章章 机械加工工艺规程设计机械加工工艺规程设计 6.1 6.1 概述概述6.2 6.2 机械加工工艺规程设计机械加工工艺规程设计6.3 6.3 加工余量与工序尺寸加工余量与工序尺寸6.4 6.4 工艺尺寸链工艺尺寸链6.5 6.5 机械加工技术经济性分析机械加工技术经济性分析6.6 6.6 机器装配工艺规程设计机器装配工艺规程设计6.7 6.7 机械产品设计的工艺性评价机械产品设计的工艺性评价6.1 6.1 概概 述述6.1.1 6.1.1 生产过程与工艺过程生产过

2、程与工艺过程1 1机械产品生产过程机械产品生产过程 由原材料转变为机械产品的各有关劳动过程的总和由原材料转变为机械产品的各有关劳动过程的总和1 1）生产准备过程）生产准备过程 指机械产品在投入正式生产前指机械产品在投入正式生产前所进行的各项技术工作和设备购置等准备工作过程。所进行的各项技术工作和设备购置等准备工作过程。2 2）基本生产过程）基本生产过程 指机械产品由原材料经过各种指机械产品由原材料经过各种工艺过程后转变为成品的过程。工艺过程后转变为成品的过程。 3 3）辅助生产过程）辅助生产过程 指为保证基本生产过程能正常指为保证基本生产过程能正常运行所必需的辅助和维护生产的过程。运行所必需的

3、辅助和维护生产的过程。 4 4）生产服务过程）生产服务过程 指为基本生产和辅助生产过程指为基本生产和辅助生产过程相配套的各项生产服务的过程。相配套的各项生产服务的过程。 机械产品基本生产过程的特点：机械产品基本生产过程的特点：1 1）以加工和装配为性质的过程）以加工和装配为性质的过程2 2）制造工艺的多样化和复杂化）制造工艺的多样化和复杂化3 3）设备及其工艺装备品种多、性能用途各异）设备及其工艺装备品种多、性能用途各异4 4）生产周期较长，易受市场变化的影响）生产周期较长，易受市场变化的影响6.1.2 6.1.2 机械加工工艺过程及其组成机械加工工艺过程及其组成 机械制造工艺过程：机械制造工

4、艺过程：直接改变生产对象的形状、直接改变生产对象的形状、尺寸、相互位置和表面性质，使其成为成品或半成品尺寸、相互位置和表面性质，使其成为成品或半成品的过程。的过程。包括：包括：毛坯制造工艺过程、机械加工工艺过毛坯制造工艺过程、机械加工工艺过程、热处理工艺过程、成品装配工艺过程等。程、热处理工艺过程、成品装配工艺过程等。机械加工工艺过程：机械加工工艺过程：使指在机床上利用切削工具使指在机床上利用切削工具直接改变毛坯的形状、尺寸、相互位置精度和表面质直接改变毛坯的形状、尺寸、相互位置精度和表面质量，使其成为成品的那一部分生产过程。量，使其成为成品的那一部分生产过程。机械加工工艺过程由若干个按顺序排

5、列的工序组机械加工工艺过程由若干个按顺序排列的工序组成。在各工序中还可由安装、工位、工步和走刀组成。成。在各工序中还可由安装、工位、工步和走刀组成。1 1工艺过程的组成工艺过程的组成指一个（或一组）工人在一个工作地点（或一台指一个（或一组）工人在一个工作地点（或一台设备），对一个（或同时对几个）工件所连续完成的设备），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。划分工序的标志是：看工作地点那一部分工艺过程。划分工序的标志是：看工作地点和工艺过程是否变动。和工艺过程是否变动。工序是工艺过程的基本单元，是制定和计算设备工序是工艺过程的基本单元，是制定和计算设备负荷、工具消耗、劳动定额、

6、生产计划和经济核算等负荷、工具消耗、劳动定额、生产计划和经济核算等工作的依据。工作的依据。1 1）工序）工序2 2）安装）安装 指在一个工序中，工件在机床上相对刀具进行的指在一个工序中，工件在机床上相对刀具进行的定位和夹紧一次所完成的那一部分工艺过程。定位和夹紧一次所完成的那一部分工艺过程。 安装的目的就是使工件在机床上相对于刀具占有安装的目的就是使工件在机床上相对于刀具占有一个正确的加工位置。一个正确的加工位置。3 3）工位）工位 指工件在一次安装中，指工件在一次安装中，工件在机床上相对于刀具工件在机床上相对于刀具占有的每一个加工位置。占有的每一个加工位置。在一次安装中可以使工件在一次安装中

7、可以使工件占有多个加工位置。占有多个加工位置。4 4）工步）工步指在一个工序中，当加工表面、切削刀具、切削速指在一个工序中，当加工表面、切削刀具、切削速度和进给量都保持不变时所完成的那一部分工艺过程。度和进给量都保持不变时所完成的那一部分工艺过程。划分工步的标志是：四个因素均不变。对于那些连划分工步的标志是：四个因素均不变。对于那些连续进行若干个相同的工步，为使工艺文件简化，通常用续进行若干个相同的工步，为使工艺文件简化，通常用一个工步表示。如用一个钻头顺序加工一组直径相同的一个工步表示。如用一个钻头顺序加工一组直径相同的孔。如果采用复合刀具（如阶梯钻、钻扩、钻锪等）或孔。如果采用复合刀具（如

8、阶梯钻、钻扩、钻锪等）或多把刀具同时加工几个表面的工步称为复合工步。多把刀具同时加工几个表面的工步称为复合工步。指在一个工步中，切削刀具在加工表面上连续切指在一个工步中，切削刀具在加工表面上连续切削一次所完成的那一部分工艺过程。当工件表面的加削一次所完成的那一部分工艺过程。当工件表面的加工余量较大时，在一个工步中可分为几次走刀。工余量较大时，在一个工步中可分为几次走刀。5 5）走刀）走刀6.1.3 6.1.3 零件表面获得加工精度的方法零件表面获得加工精度的方法 1.1.获得表面尺寸精度的方法获得表面尺寸精度的方法 1 1）试切法）试切法 其过程是初调刀具，试切一小段，测量试切所得其过程是初调

9、刀具，试切一小段，测量试切所得尺寸并与所要求的尺寸比较，按其差值再调整刀具，尺寸并与所要求的尺寸比较，按其差值再调整刀具，再试切、再测量，如此反复数次，直至达到符合要求再试切、再测量，如此反复数次，直至达到符合要求的尺寸后，再切削整个待加工表面。的尺寸后，再切削整个待加工表面。 试切法可以达到较高的加工精度，但要求工人有试切法可以达到较高的加工精度，但要求工人有较高的技术水平，而且加工效率也很低，所以，一般较高的技术水平，而且加工效率也很低，所以，一般只用于单件小批生产。只用于单件小批生产。 2 2）调整法）调整法经过调整使刀具与工件的相对理想位置在切削中经过调整使刀具与工件的相对理想位置在切

10、削中保持不变加工一批工件的方法。保持不变加工一批工件的方法。调整方法分为两类：用样件或对刀块对刀的静对调整方法分为两类：用样件或对刀块对刀的静对刀法和试切工件的动对调整刀法。而在以后的重复加刀法和试切工件的动对调整刀法。而在以后的重复加工中使刀具到位的控制方法是借助于机床进给机构的工中使刀具到位的控制方法是借助于机床进给机构的刻度盘、挡铁、行程开关等来实现的。刻度盘、挡铁、行程开关等来实现的。静对刀调整法是在机床不切削时用样件或对刀块静对刀调整法是在机床不切削时用样件或对刀块和塞尺来找正刀具位置。有线内对刀和线外对刀两种。和塞尺来找正刀具位置。有线内对刀和线外对刀两种。动对刀调整法就是试切一个

11、或数个工件，在工件动对刀调整法就是试切一个或数个工件，在工件的尺寸位于要求尺寸的公差带合适位置时，作为刀具的尺寸位于要求尺寸的公差带合适位置时，作为刀具的正确位置。的正确位置。调整法因能节省辅助时间，故生产效率比试切法调整法因能节省辅助时间，故生产效率比试切法高，又因其排除了试切法加工中可能存在的人为因素，高，又因其排除了试切法加工中可能存在的人为因素，从而使加工的工件尺寸在无其它误差时呈正态分布。从而使加工的工件尺寸在无其它误差时呈正态分布。因而在汽车零件的大量生产中，获得普遍的应用。因而在汽车零件的大量生产中，获得普遍的应用。 3 3）定尺寸刀具法）定尺寸刀具法是以刀具的相应尺寸来保证加工

12、表面的尺寸精度。是以刀具的相应尺寸来保证加工表面的尺寸精度。如用铰刀或钻头加工孔，又如用拉刀或铣刀加工一定如用铰刀或钻头加工孔，又如用拉刀或铣刀加工一定尺寸的凹槽等，其工件尺寸都是主要取决于刀具的相尺寸的凹槽等，其工件尺寸都是主要取决于刀具的相关尺寸。定尺寸刀具法操作简单，生产率高，加工误关尺寸。定尺寸刀具法操作简单，生产率高，加工误差也比较稳定，在各种生产类型的机械加工中均可应差也比较稳定，在各种生产类型的机械加工中均可应用，但在保证孔的位置精度方面不如镗孔加工，也不用，但在保证孔的位置精度方面不如镗孔加工，也不宜于特大孔的加工。宜于特大孔的加工。 4 4）自动控制法）自动控制法一种是自动测

13、量，就是将测量，调整和切削加工一种是自动测量，就是将测量，调整和切削加工等机构综合为一个相互联系、相互协调的自动化系统。等机构综合为一个相互联系、相互协调的自动化系统。另外一种是靠数控装置按事先经数控程序运算得另外一种是靠数控装置按事先经数控程序运算得到的数控指令来进行自动控制刀具或工作台的位置，到的数控指令来进行自动控制刀具或工作台的位置，以得到尺寸精度。以得到尺寸精度。自动控制法的实质就是试切法的自动化。因为控自动控制法的实质就是试切法的自动化。因为控制信号直接来源于工件尺寸，因此加工精度基本上不制信号直接来源于工件尺寸，因此加工精度基本上不受工艺系统原始误差的影响，仅受工件测量误差，执受

14、工艺系统原始误差的影响，仅受工件测量误差，执行机构灵敏度的影响。目前在磨削加工中应用较多，行机构灵敏度的影响。目前在磨削加工中应用较多，因为磨削时余量小、切屑细、工件表面粗糙度也小，因为磨削时余量小、切屑细、工件表面粗糙度也小，不致有较大的动态测量误差。当然，要求测量装置具不致有较大的动态测量误差。当然，要求测量装置具有良好的动态特性和灵敏度。有良好的动态特性和灵敏度。2. 2. 获得表面几何形状精度的方法获得表面几何形状精度的方法1 1）刀尖轨迹法）刀尖轨迹法 是靠刀尖是靠刀尖( (点点) )的运动轨迹来获得所要求的表面几的运动轨迹来获得所要求的表面几何形状。刀尖的轨迹取决于刀具与工件的相对

15、成形运何形状。刀尖的轨迹取决于刀具与工件的相对成形运动。如普通车削是工件旋转形成母线和刀具移动形成动。如普通车削是工件旋转形成母线和刀具移动形成导线。刨削的成形运动是刀尖与工件在两个相互垂直导线。刨削的成形运动是刀尖与工件在两个相互垂直方向上的移动。刀尖轨迹法所得到的表面形状精度取方向上的移动。刀尖轨迹法所得到的表面形状精度取决于成形运动的精度，即母线和导线的形成精度。包决于成形运动的精度，即母线和导线的形成精度。包括机床的运动精度、刚度、刀尖的磨损等。括机床的运动精度、刚度、刀尖的磨损等。2 2）成形法）成形法利用成形刀具加工的方法称为成形法。以刀具切利用成形刀具加工的方法称为成形法。以刀具

16、切削刃在切削基面的投影为母线。由此母线的相对运削刃在切削基面的投影为母线。由此母线的相对运动来形成加工表面。如用曲线刃成型车刀加工回转动来形成加工表面。如用曲线刃成型车刀加工回转曲面，或用成型拉刀拉削成形面等。曲面，或用成型拉刀拉削成形面等。用成形法加工的表面几何形状精度取决于刃口的用成形法加工的表面几何形状精度取决于刃口的形状精度。后者取决于机床的运动精度。形状精度。后者取决于机床的运动精度。3 3）展成法）展成法是以一定形状的刀刃与工件按一定速比关系作展是以一定形状的刀刃与工件按一定速比关系作展成运动。被加工表面是刀刃在展成运动中形成的与成运动。被加工表面是刀刃在展成运动中形成的与光滑曲面

17、逼近的包络面。刀刃必须是被加工表面轮光滑曲面逼近的包络面。刀刃必须是被加工表面轮廓曲线的共轭曲线。常用的滚齿，插齿等轮齿齿形廓曲线的共轭曲线。常用的滚齿，插齿等轮齿齿形加工均属于展成法。加工表面的形状精度取决于机加工均属于展成法。加工表面的形状精度取决于机床传动链的传动精度和刀刃的形状精度。床传动链的传动精度和刀刃的形状精度。3. 3. 获得表面相互位置精度的方法获得表面相互位置精度的方法一种是零件比较简单，可以在一次安装中，将有一种是零件比较简单，可以在一次安装中，将有相互位置要求的几个表面同时加工出来。因此，其位相互位置要求的几个表面同时加工出来。因此，其位置精度主要取决于机床部件之间的位

18、置精度和运动精置精度主要取决于机床部件之间的位置精度和运动精度。可获得较高的位置精度。度。可获得较高的位置精度。另一种是零件比较复杂，有相互位置要求的表面另一种是零件比较复杂，有相互位置要求的表面不能在一次安装中连续加工。由于需要多次安装，因不能在一次安装中连续加工。由于需要多次安装，因此，其加工表面的位置精度还与安装精度有关。此，其加工表面的位置精度还与安装精度有关。1 1）直接找正安装法）直接找正安装法是直接在机床或通用附件上用划针，百分表找正是直接在机床或通用附件上用划针，百分表找正工件正确位置的安装方法。如在普通车床上加工阶梯工件正确位置的安装方法。如在普通车床上加工阶梯轴，若待加工的

19、圆柱面要求与已加工的圆柱面同轴，轴，若待加工的圆柱面要求与已加工的圆柱面同轴，就可在卡盘中用划针找正己加工圆柱面与机床主轴回就可在卡盘中用划针找正己加工圆柱面与机床主轴回转轴线同轴后进行加工。找正误差与工人的技术水平转轴线同轴后进行加工。找正误差与工人的技术水平和细心程度有关。找正安装花费的时间长，生产率低，和细心程度有关。找正安装花费的时间长，生产率低，因此，仅在单件、小批量生产中使用。因此，仅在单件、小批量生产中使用。2 2）划线找正安装法）划线找正安装法对形状复杂，加工面多的零件，直接找正较为困对形状复杂，加工面多的零件，直接找正较为困难，如对孔系的加工，常在毛坯上按零件图要求先划难，如

20、对孔系的加工，常在毛坯上按零件图要求先划线，然后，按其划线找正工件在机床上的正确位置。线，然后，按其划线找正工件在机床上的正确位置。这种方法称为划线找正安装法。这种方法称为划线找正安装法。划线找正的误差较大，因为线宽约有划线找正的误差较大，因为线宽约有0.20.5mm，且划线时也会有误差。划线时虽能兼顾各表面的加工且划线时也会有误差。划线时虽能兼顾各表面的加工余量、壁厚和装配要求等因素，但由此也增加了划线余量、壁厚和装配要求等因素，但由此也增加了划线时间，又需技术水平高的划线工。这种安装法也仅在时间，又需技术水平高的划线工。这种安装法也仅在单件、小批量生产中使用。单件、小批量生产中使用。 3

21、3）机床夹具安装法）机床夹具安装法是先将机床夹具以正确位置安装于机床上，工件是先将机床夹具以正确位置安装于机床上，工件按定位原理在夹具上定位并夹紧。按定位原理在夹具上定位并夹紧。用夹具安装的重复定位误差稳定且小，装卸方便，用夹具安装的重复定位误差稳定且小，装卸方便，节省辅助时间，操作技术要求低，但夹具设计、制造节省辅助时间，操作技术要求低，但夹具设计、制造周期长，费用高，只有在大批、大量生产中才得以广周期长，费用高，只有在大批、大量生产中才得以广泛使用。泛使用。6.1.4 6.1.4 机械加工工艺与生产类型机械加工工艺与生产类型1 1生产纲领生产纲领指企业在一年的计划期内应当生产的产品产量指企

22、业在一年的计划期内应当生产的产品产量（包括备品和废品在内的产品产量）。（包括备品和废品在内的产品产量）。生产纲领是在生产准备时由决策者确定的，是生生产纲领是在生产准备时由决策者确定的，是生产准备的依据，工艺设计的依据。生产纲领不同于计产准备的依据，工艺设计的依据。生产纲领不同于计划年产量和实际年产量，它标志着一个企业所具有的划年产量和实际年产量，它标志着一个企业所具有的生产能力大小和企业的生产规模。生产能力大小和企业的生产规模。生产纲领分为产品的生产纲领生产纲领分为产品的生产纲领Q和零件的生产和零件的生产纲领纲领N 。零件的生产纲领。零件的生产纲领N与该零件在产品中所用与该零件在产品中所用数量

23、，以及零件的备品率和废品率有关。数量，以及零件的备品率和废品率有关。 N = Q n（1+%）（）（1%） = Q n（1+%）（1+%） = Q n（1+%+%） 2 2生产类型及其工艺特征生产类型及其工艺特征生产类型：生产类型：企业生产专业化程度的分类。企业生产专业化程度的分类。划分生产类型的主要标志是指企业以最经济的方划分生产类型的主要标志是指企业以最经济的方法生产产品时，其大多数工作地点上所加工零件的品法生产产品时，其大多数工作地点上所加工零件的品种及变更的频繁程度。生产专业化可分为产品专业化、种及变更的频繁程度。生产专业化可分为产品专业化、零部件专业化和工艺方式专业化。零部件专业化和

24、工艺方式专业化。1 1）大量生产：）大量生产：长期重复生产某个产品或零件。长期重复生产某个产品或零件。其年生产量很大，使大多数工作地点长期重复进行某其年生产量很大，使大多数工作地点长期重复进行某个产品或零件的生产。如汽车、拖拉机等行业的生产个产品或零件的生产。如汽车、拖拉机等行业的生产方式。方式。3 3）单件生产：）单件生产：长期单个生产不同结构和不同尺长期单个生产不同结构和不同尺寸的产品或零件。工作地点的生产重复性很小。如寸的产品或零件。工作地点的生产重复性很小。如专用设备、工艺装备的生产方式。专用设备、工艺装备的生产方式。 2 2）成批生产：）成批生产：长期分批轮番生产若干种产品或长期分批

25、轮番生产若干种产品或零件，工作地点的生产呈一定的周期性。如机床、电零件，工作地点的生产呈一定的周期性。如机床、电机等行业的生产方式。机等行业的生产方式。批量是指每批投产的同一品种的产品或零件的数批量是指每批投产的同一品种的产品或零件的数量。根据批量的大小，成批生产可分为大批生产、中量。根据批量的大小，成批生产可分为大批生产、中批生产和小批生产。批生产和小批生产。生产类型的划分一方面要考虑生产纲领；另一方面还必须生产类型的划分一方面要考虑生产纲领；另一方面还必须考虑产品或零件尺寸的大小和结构的复杂性，以及零件的标准考虑产品或零件尺寸的大小和结构的复杂性，以及零件的标准化、通用化和系列化程度。产品

26、或零件的生产纲领越大，则生化、通用化和系列化程度。产品或零件的生产纲领越大，则生产专业化程度越高。生产类型不同，则产品或零件的制造工艺产专业化程度越高。生产类型不同，则产品或零件的制造工艺过程也不同。过程也不同。3 3生产性质和生产节拍生产性质和生产节拍1 1）生产性质）生产性质 可分为产品试制、试生产、正式生产。可分为产品试制、试生产、正式生产。2 2）生产节拍）生产节拍 指在流水生产线上相继完成两个制品之间的时间指在流水生产线上相继完成两个制品之间的时间间隔。是设计流水生产线的依据。生产节拍可分为计间隔。是设计流水生产线的依据。生产节拍可分为计算最大允许生产节拍和实际生产节拍。最大允许生产

27、算最大允许生产节拍和实际生产节拍。最大允许生产节拍节拍m是按零件生产纲领是按零件生产纲领N和设备年时基数和设备年时基数H计算得出。计算得出。生产节拍的计算公式：生产节拍的计算公式： m60HN （分钟件）（分钟件） H设备年时基数。指一台设备在一年中，扣设备年时基数。指一台设备在一年中，扣除设备修理所占用的时间和其它调整时间后，实际用除设备修理所占用的时间和其它调整时间后，实际用于生产的小时数。于生产的小时数。 单班制生产单班制生产H=2000小时小时/年左右，两班制生产年左右，两班制生产H=4000小时小时/年左右。年左右。6.1.5 6.1.5 机械加工工艺规程的设计原则机械加工工艺规程的

28、设计原则机械加工工艺规程：机械加工工艺规程：指将合理的工艺过程中的各指将合理的工艺过程中的各项内容归纳整理，按规定格式书写成册，经审核批准项内容归纳整理，按规定格式书写成册，经审核批准后用以指导生产的机械加工工艺文件。后用以指导生产的机械加工工艺文件。机械加工工艺规程是一个制造过程中的决策性和机械加工工艺规程是一个制造过程中的决策性和纪律性文件，是产品或零件达到设计质量要求的保证，纪律性文件，是产品或零件达到设计质量要求的保证，是关系到企业投资效益的高低。是关系到企业投资效益的高低。机械加工工艺规程是生产准备的依据，是生产组机械加工工艺规程是生产准备的依据，是生产组织管理的依据，是生产服务的依

29、据，是企业改建和扩织管理的依据，是生产服务的依据，是企业改建和扩建的依据。建的依据。1. 1. 制定机械加工工艺规程的原则制定机械加工工艺规程的原则在一定的生产条件下，以最快的速度、最少的劳在一定的生产条件下，以最快的速度、最少的劳动投入、最低的费用、可靠地加工出符合图纸要求的动投入、最低的费用、可靠地加工出符合图纸要求的产品。即要求做到保证产品的质量、生产率和经济性产品。即要求做到保证产品的质量、生产率和经济性三者的有机组合。三者的有机组合。2.2.制定机械加工工艺规程的原始资料制定机械加工工艺规程的原始资料 产品装配图，零件工作图。产品装配图，零件工作图。 产品及零件的生产纲领。产品及零件

30、的生产纲领。 毛坯的制造方法和生产条件。毛坯的制造方法和生产条件。 本单位的现有生产条件（设备与工艺装备的规格性能，工本单位的现有生产条件（设备与工艺装备的规格性能，工人的技术水平，非标设备及工艺装备的设计、制造能力等）。人的技术水平，非标设备及工艺装备的设计、制造能力等）。国内外同类产品或零件的生产技术和制造工艺水平的发展国内外同类产品或零件的生产技术和制造工艺水平的发展现状。新工艺、新技术、新材料、新设备在该产品或零件应用现状。新工艺、新技术、新材料、新设备在该产品或零件应用情况。情况。有关参考资料、手册、标准和指导性（劳保、环保）文件。有关参考资料、手册、标准和指导性（劳保、环保）文件。

31、6.2 6.2 机械加工工艺规程设计机械加工工艺规程设计 6.2.1 6.2.1 机械加工工艺规程的内容及步骤机械加工工艺规程的内容及步骤 对产品和零件图的审核和零件结构工艺性的分析对产品和零件图的审核和零件结构工艺性的分析 确定毛坯的种类及制造方法确定毛坯的种类及制造方法 确定工件的定位基准确定工件的定位基准 拟定机械加工工艺路线（确定加工方法、划分加拟定机械加工工艺路线（确定加工方法、划分加工阶段、安排加工顺序以及其它辅助工序）工阶段、安排加工顺序以及其它辅助工序） 确定各工序所用设备和工艺装备确定各工序所用设备和工艺装备 确定各主要工序的技术要求和检验方法确定各主要工序的技术要求和检验方

32、法 确定各工序（工步）的加工余量，计算各工序尺确定各工序（工步）的加工余量，计算各工序尺寸及公差寸及公差 确定各工序（工步）的切削用量确定各工序（工步）的切削用量 确定各工序的工时定额确定各工序的工时定额 填写工艺文件，制订工艺规程填写工艺文件，制订工艺规程6.2.2 6.2.2 机械加工工艺路线的拟订机械加工工艺路线的拟订1. 1. 定位基准的选择定位基准的选择 选择定位基准（面）的基本原则选择定位基准（面）的基本原则1 1）在选择不同定位方式的定位基面时，应分别考）在选择不同定位方式的定位基面时，应分别考虑各自定位基面的独立作用。如主要定位基面应选择虑各自定位基面的独立作用。如主要定位基面

33、应选择较大面积的表面；导向定位基面应选择较长距离的狭较大面积的表面；导向定位基面应选择较长距离的狭长表面；止推（或防转）定位基面应选择较小面积的长表面；止推（或防转）定位基面应选择较小面积的表面。表面。2 2）在选择组合定位基面时，应考虑各自定位基面）在选择组合定位基面时，应考虑各自定位基面的相互作用。既首先考虑保证空间位置精度，然后再的相互作用。既首先考虑保证空间位置精度，然后再考虑保证尺寸精度。考虑保证尺寸精度。3 3）在选择定位基准时，应首先考虑定位基准与设）在选择定位基准时，应首先考虑定位基准与设计基准的重合。如选择零件上的主要表面为定位基准。计基准的重合。如选择零件上的主要表面为定位

34、基准。4 4）在选择定位基准面时，应考虑定位的稳定性，）在选择定位基准面时，应考虑定位的稳定性，选择较光整的表面，选择无缺陷或少缺陷的表面。应选择较光整的表面，选择无缺陷或少缺陷的表面。应考虑有利于提高零件的支承刚性；有利于减少夹紧力考虑有利于提高零件的支承刚性；有利于减少夹紧力和有利于加工稳定性的表面作为定位基准面。和有利于加工稳定性的表面作为定位基准面。（1 1）粗基准的选择原则）粗基准的选择原则选择未经加工表面作为定位基准的称为粗基准。选择未经加工表面作为定位基准的称为粗基准。 1 1）保证位置精度原则：）保证位置精度原则：要求保证工件上加工表面要求保证工件上加工表面与不加工表面之间的位

35、置精度时，应选择该不加工表与不加工表面之间的位置精度时，应选择该不加工表面作为粗基准。面作为粗基准。 2 2）保证余量足够原则：）保证余量足够原则：当要求保证所有加工表面当要求保证所有加工表面都有足够的加工余量时，应选择加工余量较小的表面都有足够的加工余量时，应选择加工余量较小的表面作为粗基准。作为粗基准。 3 3）保证余量均匀原则：）保证余量均匀原则：当要求保证某些重要表面当要求保证某些重要表面余量均匀时，应选择该重要表面作为粗基准。余量均匀时，应选择该重要表面作为粗基准。 4 4）保证材料切除量最小原则：）保证材料切除量最小原则：当要求考虑相关的当要求考虑相关的加工表面材料切除率最小时，应

36、选择相关加工表面中加工表面材料切除率最小时，应选择相关加工表面中其加工面积较大的表面作为粗基准。其加工面积较大的表面作为粗基准。5 5）不重复使用原则：）不重复使用原则：当作为粗基准的工件表面质当作为粗基准的工件表面质量较差时，在同一加工要求方向上，该表面作为粗基量较差时，在同一加工要求方向上，该表面作为粗基准只能使用一次。准只能使用一次。 （2 2）精基准的选择原则）精基准的选择原则 选择已加工的表面作为定位基准的，则称为选择已加工的表面作为定位基准的，则称为精基准精基准。 1 1）基准重合原则：）基准重合原则：指选用设计基准作为精基准。指选用设计基准作为精基准。遵循这一原则，可避免因定位基

37、准与设计基准不重合遵循这一原则，可避免因定位基准与设计基准不重合而产生的加工误差。而产生的加工误差。 2 2）基准统一原则：）基准统一原则：指选择某个定位基准作为大多指选择某个定位基准作为大多数加工工序的精基准。遵循这一原则，既有利于保证数加工工序的精基准。遵循这一原则，既有利于保证这些工序所加工的表面间的位置精度，又可简化机床这些工序所加工的表面间的位置精度，又可简化机床夹具设计与制造过程夹具设计与制造过程。3 3）互为基准原则：）互为基准原则：指选择两个位置精度要求较高指选择两个位置精度要求较高的表面相互作为精基准。遵循这一原则，可以保证两的表面相互作为精基准。遵循这一原则，可以保证两个表

38、面之间的位置精度和加工余量均匀。个表面之间的位置精度和加工余量均匀。4 4）自为基准原则：）自为基准原则：指选择加工表面自身作为精基指选择加工表面自身作为精基准。这一原则多用于某些加工余量小而均匀的精加工准。这一原则多用于某些加工余量小而均匀的精加工工序。遵循这一原则，有利于保证加工质量和提高生工序。遵循这一原则，有利于保证加工质量和提高生产率。产率。2. 2. 加工方法及加工方案的选择加工方法及加工方案的选择在选择加工方法时应考虑的主要问题有：在选择加工方法时应考虑的主要问题有： 1 1）与加工质量要求相适应；）与加工质量要求相适应； 2 2）与加工表面的种类、尺寸相适应；）与加工表面的种类

39、、尺寸相适应； 3 3）与工件的形状、尺寸相适应；）与工件的形状、尺寸相适应； 4 4）与工件材料的加工性能相适应；）与工件材料的加工性能相适应； 5 5）与生产类型相适应；）与生产类型相适应； 6 6）与本单位的生产条件相适应。）与本单位的生产条件相适应。1 1）外圆表面的加工路线）外圆表面的加工路线2 2）孔的加工路线）孔的加工路线3 3）平面的加工路线）平面的加工路线3. 3. 加工阶段的划分加工阶段的划分1 1）粗加工阶段）粗加工阶段 主要任务是切除各加工表面的大部分加工余量，主要任务是切除各加工表面的大部分加工余量，使毛坯的形状和尺寸接近成品，同时加工出精基准使毛坯的形状和尺寸接近成

40、品，同时加工出精基准（面）。在这一阶段要求所用设备功率大、效率高。（面）。在这一阶段要求所用设备功率大、效率高。2 2）半精加工阶段）半精加工阶段 主要任务是切除各主要加工表面上由粗加工所主要任务是切除各主要加工表面上由粗加工所留下的缺陷，使各主要加工表面达到一定的精度，留下的缺陷，使各主要加工表面达到一定的精度，为各主要加工表面的精加工作好准备。同时完成一为各主要加工表面的精加工作好准备。同时完成一些次要加工表面的加工。些次要加工表面的加工。 3 3）精加工阶段）精加工阶段 主要任务是完成主要加工表面达到图纸要求的加主要任务是完成主要加工表面达到图纸要求的加工精度和表面质量。在这一阶段要求所

41、用设备精度高，工精度和表面质量。在这一阶段要求所用设备精度高，刚性好。刚性好。 4 4）精密、超精密加工和光整加工阶段）精密、超精密加工和光整加工阶段 主要任务是完成那些加工精度和表面质量要求很主要任务是完成那些加工精度和表面质量要求很高的加工表面，以达到这些表面的最终的加工要求。高的加工表面，以达到这些表面的最终的加工要求。如：精密磨削、金刚石车削、金刚镗削或珩磨、研磨、如：精密磨削、金刚石车削、金刚镗削或珩磨、研磨、抛光等加工方法。抛光等加工方法。3. 3. 划分加工阶段的必要性划分加工阶段的必要性1 1）有利于保证工件的加工质量）有利于保证工件的加工质量2 2）能尽早发现毛坯的缺陷）能尽

42、早发现毛坯的缺陷3 3）便于热处理等工序的安排）便于热处理等工序的安排4 4）可以合理的使用设备）可以合理的使用设备5 5）可避免工件上重要表面受到损伤）可避免工件上重要表面受到损伤在划分加工阶段时应注意以下两点：在划分加工阶段时应注意以下两点： 1 1）加工阶段的划分是对工件机械加工的全部工艺）加工阶段的划分是对工件机械加工的全部工艺过程而言，因此不能简单地以某道工序或某个加工表过程而言，因此不能简单地以某道工序或某个加工表面的特点来确定其所属加工阶段的种类。面的特点来确定其所属加工阶段的种类。 2 2）如何划分加工阶段，要根据具体情况灵活掌握，）如何划分加工阶段，要根据具体情况灵活掌握，不

43、能绝对化。对于一些形状简单，毛坯精度高，加工不能绝对化。对于一些形状简单，毛坯精度高，加工余量小，刚性好而加工质量要求又不高的工件，可不余量小，刚性好而加工质量要求又不高的工件，可不划分或少划分加工阶段。划分或少划分加工阶段。4. 4. 工序的集中与分散工序的集中与分散1 1）工序集中的特点）工序集中的特点 工件的加工工序少，工艺路线短，每道工序的加工件的加工工序少，工艺路线短，每道工序的加工内容多。所用设备少，减少了生产面积及其操作者，工内容多。所用设备少，减少了生产面积及其操作者，可减少工件的安装次数，保证位置精度。但所用设备可减少工件的安装次数，保证位置精度。但所用设备及工艺装备结构复杂

44、，调整和维修的难度大。现多采及工艺装备结构复杂，调整和维修的难度大。现多采用数控机床或加工中心。适合于单件或中小批量生产。用数控机床或加工中心。适合于单件或中小批量生产。2 2）工序分散的特点）工序分散的特点 工件的加工工序多，工艺路线长，每道工序的加工件的加工工序多，工艺路线长，每道工序的加工内容少，所用设备多，生产面积大，操作者多。但工内容少，所用设备多，生产面积大，操作者多。但所用设备及工艺装备结构较简单，调整和维修较方便。所用设备及工艺装备结构较简单，调整和维修较方便。适合于大批量生产。适合于大批量生产。5. 5. 加工顺序的安排加工顺序的安排 1 1）机械加工顺序的安排原则）机械加工

45、顺序的安排原则 基面先行、先粗后精、先平面后孔、主次穿插。基面先行、先粗后精、先平面后孔、主次穿插。 2 2）热处理工序的安排热处理工序的安排 预备热处理（正火、退火、调质预备热处理（正火、退火、调质) ) 安排在切削加工之前。安排在切削加工之前。 去内应力热处理（人工失效、正火、退火）去内应力热处理（人工失效、正火、退火） 安排在粗加安排在粗加工之后。工之后。 最终热处理（淬火、淬火最终热处理（淬火、淬火- -回火）回火） 安排在精加工之前，安排在精加工之前，也可安排在精加工之后。也可安排在精加工之后。 3 3）表面处理工序的安排）表面处理工序的安排 4 4）辅助工序的安排）辅助工序的安排

46、包括检查、检验、去毛刺、动平衡、清洗等工序。包括检查、检验、去毛刺、动平衡、清洗等工序。6.3 6.3 加工加工余量与余量与工序尺寸工序尺寸6.3.1 6.3.1 加工余量的确定加工余量的确定1 1加工余量的概论加工余量的概论 1 1）加工总余量（毛坯余量）加工总余量（毛坯余量） Z0Z1Z2Z3Zn 2 2）工序（工步）加工余量）工序（工步）加工余量 单边余量：单边余量： n1iiZi1iillZ 对称面的双边余量：对称面的双边余量： 外圆表面的双边余量：外圆表面的双边余量：i1iillZ2 i1iiddZ2 内圆表面的双边余量：内圆表面的双边余量：1iiiDDZ2 工序余量包括：工序余量包

47、括： 公称余量公称余量 Z Zb b 最大余量最大余量 Zmax= Zb+Tb 最小余量最小余量 Zmin= Zb- Ta 余量公差余量公差 T TZ Z TZ = Zmax- Zmin=Ta+Tb Tb加工面在本道工加工面在本道工序的工序尺寸公差；序的工序尺寸公差；Ta加工面在上道工加工面在上道工序的工序尺寸公差。序的工序尺寸公差。一般情况下，工序尺寸的公差按一般情况下，工序尺寸的公差按“入体原则入体原则”标注。对被标注。对被包容尺寸包容尺寸( (轴的外径，实体长、宽、高轴的外径，实体长、宽、高) )，其最大加工尺寸就是，其最大加工尺寸就是基本尺寸，上偏差为零。对包容尺寸基本尺寸，上偏差为零

48、。对包容尺寸( (孔的直径、槽的宽度孔的直径、槽的宽度) )，其最小加工尺寸就是基本尺寸，下偏差为零。毛坯尺寸公差按其最小加工尺寸就是基本尺寸，下偏差为零。毛坯尺寸公差按双向对称偏差形式标注。双向对称偏差形式标注。2 2影响加工余量的因素影响加工余量的因素 工序余量的影响因素比较复杂，除前述第一道粗工序余量的影响因素比较复杂，除前述第一道粗加工工序余量与毛坯制造精度有关以外，其它工序的加工工序余量与毛坯制造精度有关以外，其它工序的工序余量主要有以下几个方面的影响因素：工序余量主要有以下几个方面的影响因素：（1 1）上道工序（工步）的加工误差）上道工序（工步）的加工误差 对加工余量来说，上道工序

49、的加工误差包括上道对加工余量来说，上道工序的加工误差包括上道工序的加工尺寸公差工序的加工尺寸公差Ta 和上道工序的位置误差和上道工序的位置误差ea 两两部分。上道工序的加工精度愈低，则本道工序的公称部分。上道工序的加工精度愈低，则本道工序的公称余量愈大。本道工序应切除上道工序加工误差中包含余量愈大。本道工序应切除上道工序加工误差中包含的各种可能产生的误差。的各种可能产生的误差。（2 2）上道工序（工步）的表面质量）上道工序（工步）的表面质量上道工序的表面质量包括上道工序产生的表面上道工序的表面质量包括上道工序产生的表面粗糙度粗糙度Ry (表面轮廓最大高度表面轮廓最大高度)和表面陷层深度和表面陷

50、层深度Ha ，在本道工序加工时，应将它们切除掉。各种加工方在本道工序加工时，应将它们切除掉。各种加工方法的法的Ry 和和Ha 的数值大小可参见有关设计手册的实验的数值大小可参见有关设计手册的实验数据。数据。（3 3）本工序（工步）的安装误差）本工序（工步）的安装误差 安装误差安装误差b 应包括定位误差和夹紧误差。由这项应包括定位误差和夹紧误差。由这项误差会直接影响被加工表面与切削刀具的相立置，所误差会直接影响被加工表面与切削刀具的相立置，所以加工余量中应包括这项误差。以加工余量中应包括这项误差。 由于位置误差由于位置误差ea和安装误差和安装误差b都是有方向的，所以都是有方向的，所以要采用矢量相

51、加的方法进行余量计算。要采用矢量相加的方法进行余量计算。影响工序加工余量的五个主要因素影响工序加工余量的五个主要因素是：是：上道工序（工步）的尺寸公差：上道工序（工步）的尺寸公差：Ta上道工序（工步）的形位误差：上道工序（工步）的形位误差：a上道工序（工步）的表面粗糙度：上道工序（工步）的表面粗糙度：Ry上道工序（工步）的表面缺陷层：上道工序（工步）的表面缺陷层：Ha本道工序（工步）的安装误差：本道工序（工步）的安装误差：b单边余量单边余量 ZbTa+ Ry + Ha + a +b cos双边余量双边余量 2ZbTa+2(Ry +Ha + a +b cos)3. 3. 确定加工余量的方法确定加

52、工余量的方法1.1.分析计算法分析计算法2.2.查表修正法查表修正法3.3.经验估算法经验估算法6.3.2 6.3.2 工序尺寸及公差的确定工序尺寸及公差的确定 当工艺基准与设计基准重合的情况下，工序间的当工艺基准与设计基准重合的情况下，工序间的尺寸及其公差的确定方法如下：尺寸及其公差的确定方法如下：1 1）首先拟订出该加工表面的工艺路线，确定其工）首先拟订出该加工表面的工艺路线，确定其工序（工步）；序（工步）；2 2）然后确定出各加工工序（工步）的加工余量；）然后确定出各加工工序（工步）的加工余量；3 3）再按各工序（工步）所采用的加工方法，确定）再按各工序（工步）所采用的加工方法，确定出其

53、加工经济精度和表面粗糙度；出其加工经济精度和表面粗糙度；4 4）从最终加工工序（工步）开始，依次根据各）从最终加工工序（工步）开始，依次根据各加工工序（工步）的加工余量，计算出各工序（工加工工序（工步）的加工余量，计算出各工序（工步）的基本尺寸，直到得出其毛坯尺寸为止；步）的基本尺寸，直到得出其毛坯尺寸为止；5 5）最后按）最后按“入体原则入体原则”标出各工序尺寸及偏差。标出各工序尺寸及偏差。（毛坯尺寸的公差按双向对称分布标注）（毛坯尺寸的公差按双向对称分布标注）6.4 6.4 工艺尺寸链工艺尺寸链6.4.1 6.4.1 工艺尺寸链定义、组成及分类工艺尺寸链定义、组成及分类 1 1尺寸链的定义

54、及组成尺寸链的定义及组成 1 1）尺寸链：）尺寸链：指相互联系并按一定顺序排列的封闭指相互联系并按一定顺序排列的封闭尺寸组合。尺寸组合。 2 2）环：）环：尺寸链中的每一个尺寸。可分为封闭环和尺寸链中的每一个尺寸。可分为封闭环和组成环。组成环。 3 3）封闭环：）封闭环：在零件的加工或装配过程中，其精度在零件的加工或装配过程中，其精度是被间接保证的尺寸。基本尺寸以符号是被间接保证的尺寸。基本尺寸以符号 表示，其公表示，其公差以符号差以符号 表示。表示。0A0T 4 4）组成环：）组成环：在零件的加工或装配过程中，直接得在零件的加工或装配过程中，直接得到的尺寸。到的尺寸。 按其对封闭环的影响又可

55、分为增环和减环。凡其按其对封闭环的影响又可分为增环和减环。凡其尺寸的增大会使封闭环的尺寸增大的组成环称为增环，尺寸的增大会使封闭环的尺寸增大的组成环称为增环，以符号以符号 表示。反之为减环，以符号表示。反之为减环，以符号 iAiA2 2尺寸链的分类尺寸链的分类 1 1）按尺寸链的形式与应用范围分：）按尺寸链的形式与应用范围分： 工艺尺寸链、装配尺寸链和设计尺寸链工艺尺寸链、装配尺寸链和设计尺寸链 工艺尺寸链：工艺尺寸链：在加工过程中，由各有关工艺尺寸在加工过程中，由各有关工艺尺寸所组成的尺寸链。所组成的尺寸链。 装配尺寸链：装配尺寸链：在装配过程中，由各有关装配尺寸在装配过程中，由各有关装配尺

56、寸所组成的尺寸链。所组成的尺寸链。2 2尺寸链的分类尺寸链的分类 2 2）按尺寸链各组成尺寸的几何特征分：）按尺寸链各组成尺寸的几何特征分： 直线尺寸链、角度尺寸链、平面尺寸链和空间尺直线尺寸链、角度尺寸链、平面尺寸链和空间尺寸链。寸链。 3 3）按尺寸链各组成尺寸之间的联系形式分：）按尺寸链各组成尺寸之间的联系形式分： 独立尺寸链、串联尺寸链、并联尺寸链和混联尺独立尺寸链、串联尺寸链、并联尺寸链和混联尺寸链。寸链。3 3工艺尺寸链的特征工艺尺寸链的特征 1 1）封闭性：）封闭性：必须构成一组尺寸首尾相接的封闭图形。必须构成一组尺寸首尾相接的封闭图形。 2 2）关联性：）关联性：组成环与封闭环

57、之间的关系为自变量与组成环与封闭环之间的关系为自变量与因变量的关系。因变量的关系。4 4工艺尺寸链的建立及各环性质的判断工艺尺寸链的建立及各环性质的判断 1 1）封闭环的判断：）封闭环的判断： 凡是间接获得的尺寸。如设计尺寸、加工余量。凡是间接获得的尺寸。如设计尺寸、加工余量。 2 2）组成环的判断：）组成环的判断： 凡是直接获得的尺寸。如工序尺寸、测量尺寸。凡是直接获得的尺寸。如工序尺寸、测量尺寸。 3 3）组成环增减性的判断：）组成环增减性的判断：在尺寸链图中先给封闭在尺寸链图中先给封闭环取定一个方向（从右向左）并画出箭头，再从封闭环取定一个方向（从右向左）并画出箭头，再从封闭环左侧出发，

58、环绕尺寸链一圈回到封闭环右侧，然后环左侧出发，环绕尺寸链一圈回到封闭环右侧，然后以各组成环所在环绕线的方向画出箭头，凡箭头方向以各组成环所在环绕线的方向画出箭头，凡箭头方向与封闭环箭头方向相反的为增环，方向相同的为减环。与封闭环箭头方向相反的为增环，方向相同的为减环。6.4.2 6.4.2 尺寸链的计算尺寸链的计算1.1.尺寸链的计算方法尺寸链的计算方法 1 1）极值法：极值法：各组成环均以最大（或最小）极限尺寸来计算各组成环均以最大（或最小）极限尺寸来计算封闭环的最大（或最小）极限尺寸。封闭环的最大（或最小）极限尺寸。 2 2）概率法：概率法：应用概率论原理对尺寸链进行计算。应用概率论原理对

59、尺寸链进行计算。尺寸链计算的三种方法：尺寸链计算的三种方法： 1 1）正计算：）正计算：已知各已知各组成环，求封闭环。组成环，求封闭环。 2 2）反计算：）反计算：已知已知封闭环，求封闭环，求各各组成环。组成环。 3 3）中间计算：）中间计算：已知已知封闭环及部分组成环，求封闭环及部分组成环，求其余其余组成环。组成环。2. 2. 极值横式法及其计算式极值横式法及其计算式1 1）封闭环的基本尺寸）封闭环的基本尺寸 封闭环的基本尺寸等于所有增环的基本尺寸之和减去所有封闭环的基本尺寸等于所有增环的基本尺寸之和减去所有减环的基本尺寸之和。减环的基本尺寸之和。2 2）封闭环的极限尺寸）封闭环的极限尺寸

60、封闭环的最大极限尺寸等于所有增环的最大极限尺寸之和封闭环的最大极限尺寸等于所有增环的最大极限尺寸之和减去所有减环的最小极限尺寸之和。减去所有减环的最小极限尺寸之和。 封闭环的最小极限尺寸等于所有增环的最小极限尺寸之和封闭环的最小极限尺寸等于所有增环的最小极限尺寸之和减去所有减环的最大极限尺寸之和。减去所有减环的最大极限尺寸之和。3 3）封闭环的公差）封闭环的公差 封闭环的公差等于所有组成环的公差之和。封闭环的公差等于所有组成环的公差之和。4 4）封闭环的上、下偏差）封闭环的上、下偏差 封闭环的上偏差等于所有增环的上偏差之和减去所有减封闭环的上偏差等于所有增环的上偏差之和减去所有减环的下偏差之和