ch工艺规程设计

机械加工工艺规程设计机械制造技术基础第一节机械加工工艺概述

本讲提要：

生产过程和机械加工工艺过程

生产类型与工艺特征

机械加工工艺规程

零件结构工艺性与毛坯的选择第一讲一、生产过程和机械加工工艺过程1.生产过程

指把原材料转变为成品的全过程。

机械工厂的生产过程一般包括原材料的验收、保管、运输，生产技术准备，毛坯制造，零件加工（含热处理），产品装配，检验以及涂装等。企业在市场导向下，产品的生产过程主要可划分为四个阶段，即新产品开发、产品制造、产品销售和售后服务阶段。2.工艺过程把生产过程中改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和物理、力学性能等，使其成为成品或半成品的过程称为工艺过程。工艺过程可根据其具体工作内容分为铸造、锻造、冲压、焊接、机械加工、热处理、表面处理、装配等不同的工艺过程。二、机械加工工艺过程及其组成机械加工工艺过程是指用机械加工方法（主要是切削加工方法）逐步改变毛坯的形态（形状、尺寸以及表面质量），使其成为合格零件所进行的全部过程。它一般由工序、工步、走刀等不同层次的单元所组成。工序：一个或一组工人在一个工作地点，对一个或同时对几个工件所连续完成的那部分工艺过程叫工序。安装：工件在机床或夹具中定位并夹紧的过程称为安装。工位：工件在一次安装后，工件与夹具或设备的可动部分一起相对于刀具或设备的固定部分所占据的每一个位置上所完成的那一部分工艺过程称为工位。工步与复合工步：在加工表面、切削刀具和切削用量（仅指转速和进给量）都不变的情况下，所连续完成的那部分工艺过程，称为一个工步。

有时为了提高生产效率，经常把几个待加工表面用几把刀具同时进行加工，这可看作为一个工步，并称为复合工步，如图所示。

转塔自动车床的不同工步复合工步5.工作行程（走刀）：在一个工步内，有些表面由于加工余量太大，或由于其它原因，需用同一把刀具以及同一切削用量对同一表面进行多次切削。这样刀具对工件的每一次切削就称为一次走刀。如图所示的零件加工。

以棒料制造阶梯轴三、生产类型与工艺特征１、生产纲领：

企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划称为生产纲领。零件的年生产纲领按下列公式计算：

N=Qn(1+a)(1+b)(3-1)式中N——零件的生产纲领，单位为件／年；

Q——产品的年产量，单位为台／年；

n——每台产品中所含该零件的数量，单位为件／台；

a——零件的备品百分率；

b——零件的废品百分率。生产批量：是指一次投入或产出的同一产品（零件）的数量。

2.生产类型的划分

根据零件的生产纲领或生产批量可以把生产划分成几种不同类型：

１、单件生产

［特点］产品品种繁多，每种产品仅制造一个或少数几个，而且很少再重复生产，甚至完全不重复。［应用］重型机器制造、大型船舶制造、非标准专用设备产品及设备修理。产品试制时零件的加工等通常用于这种类型。

２、成批生产

［特点］是生产某几种产品，每种产品均有一定数量，各种产品是分期分批地轮番投产，生产过程有一定的重复性。［应用］机床、工程机械等许多标准通用产品的生产均用于这种类型。成批生产时，每批投入生产的同一产品的数量称为投产批量。根据批量大小，成批生产还要分为小批生产、中批生产和大批生产。３、大量生产［特点］是产品的产量大、品种少，大多在工作地长期地重复进行一种零件的某一工序的加工。［应用］轴承、自行车、缝纫机、汽车、拖拉机等产品的制造即属于这种类型。四、机械加工工艺规程１、工艺规程的概念［工艺规程］是规定产品或零部件的制造工艺过程和操作方法等的工艺文件。零件机械加工艺规程包括：工艺路线，各工序的具体加工内容、要求及说明，切削用量，时间定额及使用机床设备与工艺装备等。［工艺路线］是指产品或零部件在生产过程中，由毛坯准备到成包装入库经过企业各部门或工序的先后顺序。［工艺装备（工装）］是产品制造过程中所用的各工具的总称，包括刀具、夹具、模具、量具、检具、辅具、钳工工具和工位器具等。２、工艺规程的作用①工艺规程是指导生产的主要技术文件。合理的工艺规程是总结长期生产实践经验基础上，依据工艺理论和必要的工艺试验而拟定、保证产品质量和生产经济的指导性文件。生产中应严格执行既定的工艺规程。②工艺规程是生产准备和生产管理的基本依据。工夹量具的设计制造或采购，原材料、半成品及毛坯的准备，劳动力及机床设备的组织安排，生产成本的核算等，都要以工艺规程为基本依据。③工艺规程是新建扩建工厂或车间时的基本资料。只有依据工艺规程和生产纲领才能确定生产所需机床类型和数量、机床布置、车间面积及工人工种、等级及数量等。④工艺规程还是工艺技术交流的主要文件形式。工艺规程是机械制造企业的最主要的技术文件之一。一般说来，大批大量生产类型要求有细致和严密的组织工作，因此要求有比较详细的机械加工工艺规程。单件小批生产由于分工比较粗糙，因此其机械加工工艺规程可以简单一些。而且，机械加工工艺规程的制定、修改与补充是一项严肃的工作，它必须经过认真讨论和严格的审批手续。不过，所有的机械加工工艺规程几乎都要经过不断的修改与补充才能得以完善，只有这样，才能不断吸收先进经验，保证其合理性。３.常用工艺文件的种类（1）机械加工工艺过程卡片它是以工序为单位说明一个零件全部加工过程的工艺卡片。这种卡片包括零件各个工序的名称、工序内容，经过的车间、工段、所用的机床、刀具、夹具、量具，工时定额等。主要用于单件小批生产以及生产管理中。（2）机械加工工艺卡它是以工序为单位，详细说明零件的机械加工工艺过程,其内容介于工艺过程卡片和工序卡片之间。它用来指导工人进行生产和帮助车间干部和技术人员掌握整个零件加工过程的一种主要工艺文件，广泛用于成批生产和单件小批生产中比较重要的零件或工序。（3）机械加工工序卡它是根据工艺卡片的每一道工序制订的，主要用来具体指导操作工人进行生产的一种工艺文件。多用于大批大量生产或成批生产中比较重要的零件。该卡片中附有工序简图，并详细记载了该工序加工所需的资料，如定位基准选择、工序尺寸及公差以及机床、刀具、夹具、量具、切削用量和工时定额等。４、工艺规程的设计原则

①必须可靠地保证零件图纸上所有技术要求的实现。在设计机械加工工艺规程时，如果发现图纸某一技术要求规定得不适当，只能向有关部门提出建议，不得擅自修改图纸或不按图纸要求去做。②在规定的生产纲领和生产批量下，能以最经济的方法获得所要求的生产率和生产纲领，一般要求工艺成本最低。③充分利用现有生产条件，少花钱，多办事，并要便于组织生产。④尽量减轻工人的劳动强度，保障生产安全，创造良好、文明的生产条件。五、制订工艺规程的原始资料与步骤１、原始资料①产品的整套装配图和零件图；②产品质量验收标准；③产品的生产纲领和生产类型；④毛坯的情况；⑤本厂的生产能力和生产条件；⑥了解国内外同种类型产品的生产技术状况，便于引进消化、吸收和创新，以保证生产出优质高效、低成本的产品。

２、制订工艺规程的原则及步骤（1）机械加工工艺规程制定的原则保证加工质量、保证生产效率、较低制造成本、良好劳动条件（2）步骤工艺规程的制定工作主要包括准备、工艺过程拟定、工序设计三个阶段。每一工作阶段包括的工作内容和步骤如图7－4所示。即在准备阶段工作基础上，拟定出以工序为单位的加工工艺过程，再对每工序的详细内容予以确定。由于该工作前后阶段的内容确定有相互影响和联系，所以对某些局部需要反复修改。最后对制定出的工艺规程还要进行综合分析评价，看是否能满足生产率及生产节拍的要求，是否能做到机床设备负荷大致均衡，以及经济性如何等。如果这一分析评价不能通过，则需要重新制定工艺规程。也可预先同时编制出几个工艺规程进行分析对比。对最终确定的规程内容需要填入工艺卡片，形成工艺文件。

第二节零件结构工艺性与毛坯的选择一、零件的结构工艺性［产品结构工艺性］所设计的产品在能满足使用要求的前提下，制造、维修的可行性和经济性。［零件结构工艺性］所设计的零件在能满足使用要求的前提下，制造的可行性和经济性。根据制造方法的不同，零件结构工艺性还分为铸造工艺性、锻造工艺性、焊接工艺性。机械加工工艺性等。零件结构机械加工工艺性主要有以下要求：①设计结构要能够加工。如有足够的加工空间，刀具能够接近加工部位，留必要的退刀刀和越程槽等。②便于保证加工质量。如孔端表面最好与钻头钻入钻出方向垂直，精加工孔表面大圆周方向上要连续无间断，加工部位刚性要好等。③尽量减少加工面积。如尽量使用形状简单的表面，对大的安装平面或长孔加空刀，通过合并或分拆零件减少加工面积等。④要能提高生产效率。如结构中的几个加工面尽量安排在同一平面上或位于同一轴线，轴上作用相同的结构要素尺寸要尽量一致（如空刀槽）或加工方向要一致（如键槽），要便于多刀、多件加工零件结构要便于安装夹紧等。

⑤零件结构要便于安装夹紧。

二、毛坯的选择

１、确定毛坯种类

常用的毛坯种类有铸件、锻件、焊接件、冲压件以及粉末冶金件和工程塑料等。根据零件的实际工况来确定零件对材料组织和性能的要求，以及零件结构及外形尺寸、零件生产纲领及现有生产条件，从而确定毛坯的种类。２、确定毛坯的形状从减少机械加工工作量和节约金属材料出发，毛坯应尽可能接近零件形状．最终确定的毛坯形状除取决于零件形状、各加工表面总余量和毛坯种类外，还要考虑：①是否需要制出工艺凸台，以利于工件的装夹，如图示；

②是一个零件制成一个毛坯还是多个零件合制成一个毛坯如图b、c③哪些表面不要求制出（如孔、槽、凹坑等）；④铸件分型面、拔模斜度及铸造圆角，锻件敷料、分模面、模锻斜度及圆角半径等。３、绘制毛坯一零件综合图以反映出确定的毛坯的结构特征及各项技术条件。作业P3401、2、5、6第三节机械加工工艺规程设计

本讲提要：

定位基准的选择

工艺路线的拟定

加工余量的确定

第二讲一、定位基准的选择1、粗基准选择重点考虑：加工表面与不加工表面的相对位置精度；各加工表面有足够的余量1）选择不加工表面作为粗基准，若有几个不加工表面，选其中与加工表面位置精度要求高的一个，以保证两者的位置精度。2.为保证某重要表面余量均匀，则选择该重要表面本身作为粗基准。用不需加工的外圆作粗基准车床床身加工3）若每个表面都加工，则以余量最小的表面作为粗基准，以保证各表面都有足够的余量。4）粗基准应平整、光滑，无浇冒口、飞边等，定位、夹紧可靠。5）粗基准应避免重复使用。在同一尺寸方向上，粗基准通常只允许使用一次，以免产生较大的定位误差。２精基准选择

重点考虑：减少定位误差保证加工精度1）基准重合原则2）基准统一原则3）互为基准4）自为基准以齿形表面定位加工1－卡盘；2－滚柱；3－齿轮床身导轨面自为基准二、工艺路线的拟定1、表面加工方法选择1）加工经济精度和经济粗糙度的概念加工经济精度是指在正常加工条件下（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。若延长加工时间，就会增加成本，虽然精度能提高，但不经济。经济粗糙度的概念类同于经济精度的概念。加工过程中，影响精度的因素很多。每种加工方法在不同的工作条件下，所能达到的做会有所不同。例如，精细地操作，选择较低的切削用量，就能得到较高的精度。但是，这样会降低生产效率，增加成本。反之，如增加切削用量提高了生产效率，虽然成本能降低，但会增加加工误差，精度下降。2）选择加工方法时考虑的因素①工件材料的性质例如淬火钢的精加工要用磨削，有色金属的精加工为避免磨削时堵塞砂轮，则要用高速精细车或精细镗（金刚镗）。②工件的形状和尺寸例如，对于公差为IT7的孔采用铰、拉和磨削等都可。箱体上的孔一般不宜采用拉或磨。而常常选择镗孔（大孔时）或铰孔（小孔时）。③生产类型选择加工方法时必须考虑生产率和经济性问题。选择加工方法要与生产类型相适应。大批大量生产应选用生产率高和质量稳定的加工方法，单件小批生产采用常规的加工方法。④具体生产条件应充分利用现有设备和工艺手段，发挥群众的创造性，挖掘企业潜力。还要重视新工艺和新技术，提高工艺水平。有时，因设备负荷的原因，需改用其他加工方法。⑤特殊要求如表面纹路方向的要求，铰削和镗削孔的纹路方向与拉削的纹路方向不同，应根据设计的特殊要求选择相应的加工方法。选择加工方法，常常根据经验或查表来确定，再根据实际情况或通过工艺试验进行修改。2、加工阶段的划分(1)加工阶段：粗加工阶段：切除大量多余材料，主要提高生产率。半精加工阶段：完成次要表面加工(钻、攻丝、铣键槽等)主要表面达到一定要求，为精加工作好余量准备安排在热处理前。精加工阶段：主要表面达到图纸要求光整加工阶段：进一步提高尺寸精度降低粗糙度，但不能提高形状、位置精度(2)划分加工阶段的原因①保证加工质量②合理使用设备③便于安排热处理工序④便于及时发现毛坯缺陷⑤避免重要表面损伤。3、工序的集中与分散1）工序集中就是将工件的加工，集中在少数几道工序内完成。每道工序的加工内容较多。2）工序分散就是将工件的加工，分散在较多的工序内进行。每道工序的加工内容很少，最少时每道工序仅一个简单工步。3）趋势：工序集中（MC、FMC等）4、加工顺序的安排1）机械加工顺序的安排基面先行先粗后精先主后次先面后孔进给路线短换刀次数少3）辅助工序的安排三、加工余量的确定1、加工余量的概念（1）总加工余量

总加工余量是指零件加工过程中，某加工表面所切去的金属层总厚度。是毛坯尺寸与零件图样的设计尺寸之差。（2）工序余量工序余量是一道工序内切除的金属层厚度，为相邻两工序的工序尺寸之差。（3）总余量为各工序余量之和（4）公称余量

公称余量是指相邻两工序的基本尺寸之差。（5）余量公差（6）工序余量用经验法估算或查表法、分析计算法确定（7）余量大小对加工精度、生产率、经济性都有影响2加工余量及公差工序余量按下面两种情况而有所不同1）相邻两工序工序尺寸之差等于被加工表面任一位置上在该工序内所切除的金属层的厚度称为单边余量。图7－12平面加工。2）轴的加工（或孔加工或铣槽等对称平面的加工）中，工序尺寸为直径尺寸，使相邻两工序的工序尺寸之差等于被加工表面任一位置上在该工序内切除的金属层厚度的两倍。工序余量为双边余量。当通过一次工作行程切除全部工序余量时，对单边余量的情况，切深即等于工序余量；而对双边余量的情况，切深则等于工序余量的一半。当相邻工序的尺寸以基本尺寸计算时，所得余量为基本余量。而当工序尺寸以极限尺寸计算时，所得余量根据情况不同而可能出现最大或最小加工余量。它们的差即是加工余量的可能变动范围。2.影响加工余量的因素1）上工序的表面粗糙度和表面缺陷层2）上工序的尺寸公差加工表面的粗糙度与缺陷层

1－缺陷层；2－正常组织上工序留下的形状误差3）上工序各表面间相互位置的空间偏差4）本工序安装误差轴的弯曲对加工余量的影响三爪卡盘上的装夹误差作业P340

8、12、14第三讲

本讲提要：

机床与工艺装备的选择

切削用量的确定

时间定额的确定

提高生产率的工艺措施

四、机床与工艺装备的选择1、机床的选择确定了工序集中与工序分散的原则后，基本上也就确定了机床的类型。如采用机械集中时，则选用高效自动加工的机床，多刀、多轮机床；若采用组织上集中，则选用通用机床；若用工序分散，则加工机床可较简单。此外，选择机床时，还应考虑：①机床的加工尺寸范围应与零件的外廓尺寸相适应；②机床的精度应与工序要求的精度相适应；③机床的生产率应与零件的生产类型相适应；④与现有加工条件相适应，如机床负荷的平衡状况等。如果没有现成机床供选用，经过方案的技术经济分析后，也可提出专用机床的设计任务书或改装旧机床。2、刀具的选择一般优先采用标准刀具若采用工序集中时，应采用各种高效的专用刀具、复合刀具和多刃刀具等。刀具的类型、规格和精度等级应符合加工要求。数控加工对刀具的刚性及寿命要求较普通加工严格。应合理选择各种刀具、辅具（刀柄、刀套、夹头等）。3、夹具的选择单件小批生产：采用各种通用夹具和机床附件，如卡盘、虎钳、分度头等。有组合夹具站的，可采用组合夹具。大批大量生产为提高劳动生产率应采用专用高效夹具。多品种中、小批生产可采用可调夹具或成组夹具。采用数控加工时夹具要敞开，其定位、夹紧元件不能影响加工走刀（如碰撞等）4、量具的选择在单件小批量生产中，应广泛采用通用量具如游标卡尺、百分尺和千分表等。大批大量生产应采用各种量规和高效的专用检验夹具和量仪等。量具的精度必须与加工精度相适应。五、切削用量的确定切削用量的选择原则为：在综合考虑上述有关因素的基础上，先尽量取大的切深ap其次尽量取大的进给量人最后取合适的切削速度V。

选取ap时，应尽量能一次切除全部工序（或工步）余量。如加工余量过大，一次切除困难，可分几次切除，每次切削深度应依次递减。粗加工时限制进给量的主要是机床一工件一刀具系统的变形和振动，这时应按切削深度、工件材料及该系统的刚度选取；精加工时，限制进给量的主要是表面粗糙度，并应按此选择进给量大小。切削速度选择，应既能发挥刀具的效能，又能发挥机床的效能，并保证加工质量和降低加工成本。确定时可按公式进行计算，也可查表确定。当需要校验机床功率、计算夹紧力和设计专用机床确定功率参数时，还需要确定切削力及切削功率的大小。六、时间定额的确定

时间定额是指在一定生产条件下，规定生产一件产品或完成一道工序所需消耗的时间。

单件时间定额：完成零件加工一个工序的时间定额称为单件时间定额。单件小批生产时间定额的确定成批及大批量生产时间定额的确定第四节提高机械加工生产率的工艺措施第五节工艺尺寸链的计算一、尺寸链的定义、组成1、定义尺寸链就是在零件加工或机器装配过程中，由相互联系且按一定顺序连接的封闭尺寸组合。（1）在加工中形成的尺寸链——工艺尺寸链（2）在装配中形成的尺寸链——装配尺寸链A1A2A02、特征：封闭性、关联性3、组成

环——尺寸链中的每一个尺寸，它可以是长度或角度。封闭环——在零件加工或装配过程中间接获得或最后形成的环。

组成环——尺寸链中对封闭环有影响的全部环。组成环又可分为增环和减环增环——若该环的变动引起封闭环的同向变动，则该环为增环．

减环——若该环的变动引起封闭环的反向变动。则该环为减环。4、增、减环判别方法在尺寸链图中用首尾相接的单向箭头顺序表示各尺寸环，其中与封闭环箭头方向相反者为增环,与封闭环箭头方向相同者为减环。二、尺寸链的分类

1、按应用范围分类

1）工艺尺寸链——全部组成环为同一零件工艺尺寸所形成的尺寸链。2）装配尺寸链——全部组成环为不同零件设计尺寸所形成的尺寸链。3）零件尺寸链——全部组成环为同一零件设计尺寸所形成的尺寸链。4）设计尺寸链——装配尺寸链与零件尺寸链，统称为设计尺寸链。

2、按几何特征及空间位置分类1）长度尺寸链—全部环为长度的尺寸链2）角度尺寸链—全部环为角度的尺寸链3）直线尺寸链——全部组成环平行于封闭环的尺寸链。4）平面尺寸链——全部组成环位于一个或几个平行平面内，但某些组成环不平行于封闭环的尺寸链。5）空间尺寸链——组成环位于几个不平行平面内的尺寸链。三、尺寸链的建立四、尺寸链计算的基本公式1.极值法（1）极值法各环基本尺寸之间的关系封闭环的基本尺寸A0等于增环的基本尺寸之和减去减环的基本尺寸之和，即（2）各环极限尺寸之间的关系封闭环的最大极限尺寸A0max等于增环的最大极限尺寸之和减去减环的最小极限尺寸之和，即

封闭环的最小极限尺寸A0min等于增环的最小极限尺寸之和减去减环的最大极限尺寸之和，即

(3)

各环上、下偏差之间的关系

封闭环的上偏差ES(A0)等于增环的上偏差之和减去减环的下偏差之和，即封闭环的下偏差EI(A0)等于增环下偏差之和减去减环的上偏差之和，即（4）各环公差之间的关系

封闭环的公差T(A0)等于各组成环的公差T(Ai)之和，即

极值法解算尺寸链的特点是：简便、可靠，但当封闭环公差较小，组成环数目较多时，分摊到各组成环的公差可能过小，从而造成加工困难，制造成本增加，在此情况小，常采用概率法进行尺寸链的计算。2.概率法特点：以概率论理论为基础，计算科学、复杂，经济效果好，用于环数较多的大批大量生产中。假定各环尺寸按正态分布，且其分布中心与公差带中心重合。各环公差之间的关系(2)各环平均尺寸之间的关系(3)各环平均偏差之间的关系

当计算出各环的公差、平均尺寸、平均偏差之后，应按将该环的公差对平均尺寸按双向对称分布，即写成，然后将之改写成上下偏差的形式，即3.尺寸链计算的几种情况(1)正计算——已知各组成环，求封闭环。正计算主要用于验算所设计的产品能