机械制造工艺学 第二章 机械加工工艺规程设计

机械制造工艺学第二章机械加工工艺规程设计§2.1概述一、机械加工工艺规程的作用二、机械加工工艺规程的格式作用:1.依据2.准备3.交流常见的三种卡:表4-1工艺过程卡表4-2机械加工工艺卡表4-3机械加工工序卡第二章机械加工工艺规程设计三、工艺规程的设计原则、步骤和内容（一）机械加工工艺规程的设计原则原则:1、保证零件图纸上的要求2、工艺成本最低3、充分利用现有条件4、文明生产，保障安全，减轻工人劳动强度（二）设计工艺规程的步骤和内容1）阅读装配图和零件图2）工艺审查3）熟悉或确定毛坯4）拟订机械加工工艺路线5）确定满足各工序要求的工艺装备6）确定各主要工序的技术要求和检验方法7）确定各工序加工余量、计算工序尺寸和公差8）确定切削用量9）确定时间定额10）填写工艺文件附表:常用材料相对比价材料相对价格系数铸铁1钢1.75铝8.05锌8.27铅8.05紫铜10.04黄铜11.5青铜14.2§2.2工艺路线的制订一、定位基准的选择（一）粗基准的选择在选择粗基准时，一般应遵循下列原则：1.保证互相位置要求的原则2.保证加工表面加工余量合理分配的原则3.便于工件装夹的原则4.粗基准一般不得重复使用的原则例1:

保证互相位置要求的原则(1)结论:

有加工面和不加工面应选不加工面作为粗基准方案1方案2例2:保证互相位置要求的原则(2)

ø54ø1145ø50ø100方案1方案2结论:如工件上每个表面都要加工,则选余量最小的表面作为粗基准例3:保证加工表面加工余量合理分配的原则方案1方案2工序1工序1工序2工序2结论:选重要表面作为粗基准例4:

便于工件装夹的原则工艺搭子小刀架例5:粗基准一般不得重复使用的原则零件图车端面,镗内孔工序6.4ø18ø3048256.4301×450ø48ø663-ø7均布ø16H76.4钻孔工序改进方案（二）精基准的选择2.统一基准原则3.互为基准原则4.自为基准原则5.便于装夹原则1.基准重合原则在选择精基准时，一般应遵循下列原则：C12-0.07030-0.03ABL1L0L2零件图例1:设计基准与定位基准不重合例2:

应尽可能选用设计基准作为精基准ø30H7孔,B面都已加工好,现要钻2-ø18H11孔,如何定位?A--AAABR30ha2-ø18H11ø30H7其余bb

906.3方案A工件C工件a方案B例3:应尽可能选用统一的定位基准加工各表面中心孔一面两销例4:自为基准的原则例5:安装应可靠稳定0.10.3bab0.1a0.03方案A方案B注意:

综合考虑这些原则，达到定位精度高，夹紧可靠，夹具结构简单，操作方便的要求。基准选择的各项原则有时是相互矛盾的,必须根据实际条件和生产类型分析比较。二、加工经济精度与加工方法的选择

（一）加工经济精度

ABδS成本加工误差0在正常加工条件下，所能保证的加工精度和表面粗糙度。（二）加工方法的选择4）本厂的工艺能力和现有加工设备的加工经济精度如何。选择加工方法时应考虑的主要问题有四点：1）所选择的加工方法能否达到零件精度的要求；2）零件材料的可加工性能如何。3）生产率对加工方法有无特殊要求。三、典型表面的加工路线

（一）外圆表面的加工路线粗车半精车精车粗磨精磨金刚石车滚压研磨超精加工砂带磨抛光精密磨削外圆表面的加工路线钻粗镗扩孔半精镗粗拉铰孔粗磨精镗推精拉手铰精磨滚压金刚镗珩磨研磨（二）孔的加工路线粗铣粗刨粗车粗拉半精刨半精铣半精车精拉精铣粗磨高速精铣精刨精车精磨宽刀精刨刮研抛光研磨导轨磨砂带磨精密磨金刚石车（三）平面的加工路线四、工序顺序的安排（一）工序顺序的安排原则（三）其他工序的安排（二）热处理工序及表面处理工序的安排1.先加工基准面，后加工其他表面2.先加工平面，后加工孔3.先加工主要表面，后加工次要表面4.先安排粗加工工序，后安排精加工工序五、工序的集中与分数

工序分散:

是将工艺路线中的工步内容分散在更多的工序中去完成。工序集中:

是指每个工序中包括尽可能多的工序内容。六、加工阶段的划分4.精密,超精密或光整加工阶段理由：1.2.3.4.5.p164-165加工阶段可划分:1.粗加工阶段2.半精加工阶段3.精加工阶段例:综合练习

(习题集P64-65）

试分析并拟定大批生产时,加工调速杠杆的机械加工工艺路线,并确定各工序的定位基准,夹压位置。毛坯为球铁铸件。技术条件：1.未注铸造圆角为R2~42.铸坯不有裂纹、砂眼、冷隔、缩孔等铸造缺陷。3.正火处理,硬度HB240~280,A面淬火,硬度HRC40~50零件图3±0.13.26+0.0250.05MØ12+0.027M1×450两端ø207547ø206182061±0.153250-0.38M8×11121281112±0.270.05M0.033128+0.126ø1818ABCD一.加工对象的分析:1.设计基准:孔ø12+0.027及端面B2.主要工作表面:槽6+0.025保证位置尺寸12±0.2C面:保持尺寸61±0.15A面:保持尺寸3±0.1

3.结构特点:细长杆件,形状不规则,刚性差4.毛坯:球铁铸件正火处理0.05M3.20.030.05M机械加工工艺过程卡序号工序内容10铸坯-----正火-------检验20钻ø11.8,倒角1×45,铰孔ø12+0.027锪端面D,保证12.95+0.430车端面B,保证50-0.3倒角1×4540检验50铣A面,保证3±0.160去毛刺70铣两侧面C,D至8,保证61±0.1580粗铣槽至尺寸5,保证12±0.390精铣槽至尺寸6+0.025,保证12±0.2100槽两侧倒角1×45并修毛刺110检验序号工序内容120锪平ø18搭子面,保证尺寸11,钻孔ø6.7,攻丝M8130热处理,表面淬火A面HRC40~50140检验150160工序10:铸坯-----正火-------检验工序20:钻ø11.8,倒角1×450,铰孔至ø12+0.027锪端面D,保证尺寸12.95+0.4D1×450Ø12+0.02712.95+0.414工序30:车端面B,保证50-0.3倒角1×45050-0.31×4504工序40:检验工序50:铣A面,保证3±0.13.23±0.14工序60:去毛刺工序70:铣两侧面C,D至8,保证61±0.1561±0.15CE84工序80:粗铣槽至尺寸5,保证12±0.312±0.311254工序90:精铣槽至尺寸6+0.025,保证12±0.212±0.31126+0.0254工序100:槽两侧倒角1×450并修毛刺411Ø6.7M8工序120:锪平ø18搭子面,保证尺寸11,钻孔ø6.7,攻丝M8工序110:检验工序130:热处理,表面淬火A面HRC40~50工序140:检验§2.3加工余量、工序间尺寸及公差的确定一般情况下，工序尺寸的公差按“入体原则”标注。一、加工余量的概念（一）加工总余量（毛坯余量）与工序余量毛坯尺寸与零件设计尺寸之差称为加工总余量。例:单边与双边余量及入体标注工序尺寸:本道工序中,定位基准至加工面之间的尺寸。每道工序所切除的金属层厚度称为工序余量LLDdlZ1lz1z1dZ1Z1DZ1Z1单边余量Z1=L-l外圆2Z1=D-d内孔2Z1=D-d单边与双边余量及入体标注双边余量2Z1=L-

l

工件余量示意图T坯/2Z1Z2Z3T1d1T2d2毛坯d坯Z0d3T3Z0Z1Z2Z3T坯/2D1T1D2T2T3孔轴D坯D3总余量Z0=Z1+Z2+Z3=∑Zi（二）工序余量的影响因素工序余量主要有以下几个方面的影响因素:1.上道工序的尺寸公差Ta2.上道工序产生的表面粗糙度Ry和缺陷层深度Ha3.上道工序留下的需要单独考虑的空间误差ea4.本道工序的装夹误差εbZmin=Ta+Ry

+Ha

+︱ea+εb︱Zmin=Ta/2+Ry

+Ha

+︱ea+εb︱﹙单边﹚﹙双边﹚余量计算：二、加工余量的确定方法有三种：计算法、查表法和经验法。1.计算法

比较准确,但必须一定的测量手段和掌握必要的统计分析资料。2.查表法

方便、迅速，应用广泛，但必须具有生产实践和实验研究积累的经验为基础。3.经验法根据有经验的工人或技术人员的经验确定，但往往余量偏大。多用于单件小批量生产。《金属切削加工工艺人员手册》三、工序尺寸与公差的确定某轴直径为ø50mm,其尺寸精度要求为IT5,表面粗糙度要求为Ra0.04μm,并要求高频淬火,毛坯为锻件。其工艺路线为:粗车－半精车－高频淬火－粗磨－精磨－研磨。现要计算各工序的工序尺寸及公差。例:查表:ø50(IT5)=ø50-0.011工序间尺寸、公差、表面粗糙度及毛坯尺寸的确定工序名称工序间余量mm经济精度mm工序间尺寸mm工序间尺寸、公差表面粗糙度μm研磨0.01H5(-0.011)50Ø50-0.011Ra0.04精磨0.1H6(-0.016)50+0.01=50.01Ø50.01-0.016Ra0.16粗磨0.3H8(-0.039)50.01+0.1=50.11Ø50.11-0.030Ra1.25半精车1.1H11(-0.16)50.11+0.3=50.41Ø50.41-0.16Ra2.5粗车4.49H13(-0.39)50.41+1.1=51.51Ø51.51-0.30Ra16锻造±251.51+4.49=56Ø56±2§2.4工艺尺寸链L0——封闭环的基本尺寸Li——组成环的基本尺寸一、直线尺寸链的基本计算公式（一）极值法计算公式主要介绍直线尺寸链在工艺过程中的应用和求解。1.封闭环的基本尺寸等于各组成环基本尺寸的代数和：L0=∑Li基本概念:尺寸链封闭环增环减环2.封闭环的公差等于各组成环的公差之和：T0——封闭环的公差Ti——组成环的公差T0=∑Ti3.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：

ES0——封闭环的上偏差

ESP——增环的上偏差

EIq——减环的下偏差ES0=∑ESP-∑EIq4.封闭环的下偏差等于所有增环的下偏差之和减去所有减环的上偏差之和：EI0——封闭环的下偏差

EIP——增环的下偏差

ESq——减环的上偏差EI0=∑EIP-∑ESq例:尺寸链的计算增环:L2,L4减环:L1,L3求L∑ES0=∑ESP-∑EIq

=0.05+0.2-(-0.10-0.15)=0.5L0=∑Li=45+105-(30+95)=25EI0=∑EIP-∑ESq

=0+0-(0.1+0)=-0.1L∑=25+0.5-0.1验算:T0=∑Ti=0.2+0.05+0.15+0.2=0.6∑L1L2L3L495-0.1545+0.0530±0.10105+0.20所谓“封闭环”就是最终、间接、自然得到的尺寸。（二）概率法计算公式1.平均尺寸LΔLΔ=(Lmax+Lmin)/22.中间偏差Δ

Δ=(ES+EI)/23.封闭环中间偏差T0Q=(ΣTi2)1/2二、直线尺寸链在工艺过程中的应用（四）余量校核（一）工艺基准和设计基准不重合时工艺尺寸的计算

1.测量基准和设计基准不重合2.定位基准和设计基准不重合（二）一次加工满足多个设计尺寸要求的工艺尺寸计算（三）表面淬火、渗碳层深度及镀层、涂层厚度工艺尺寸链例1:测量基准和设计基准不重合的尺寸换算∑L0--------

封闭环

∑L1,L2,L3--------增环

求:L2?Ø65+0.0300Ø65+0.0300127±0.07ABL1L2L3L0AB解:验算:T0=∑Ti

T0=0.03/2+0.03/2+0.11=0.14L0=∑Li127=65/2+65/2+L2L2=127–65=62(mm)ESL0=∑ESP-∑EIq0.07=0.03/2+0.03/2+ESL2ESL2=0.07-0.03=0.04

EIL0=∑EIP-∑ESq-0.07=0+0+EIL2EIL2=-0.07L2=62+0.04

-0.07L1L2L3L0ABL0=127±0.07L1=L3=(65+0.03)/2求:L2C12-0.07030-0.03ABL1L0L2零件图例1:定位基准和设计基准不重合的尺寸换算(1)∑12=30-L2L2=180=0-EIL2EIL2=0-0.07=-0.03-ESL2ESL2=0.04∴L2=18+0.04解：求加工C面时的工序尺寸。例2:定位基准和设计基准不重合的尺寸换算(2)350±0.30600±0.20零件图600±0.20A加工示意图∑600±0.02A350±0.03A=250±0.014.选择其他加工方法.1.协商,修改设计基准.2.修改定位基准.3.将600±0.02提高600±0.005A=250±0.005若350±0.01,如何处理?例3

图（a）为轴套零件图（b）为车削工序图（c）为钻孔时三种定位方案的加工简图。钻孔时为保证设计尺寸10±0.1，试计算三种定位方案的工序尺寸A1,A2,A3？8-0.0510±0.138-0.18-0.0538-0.1ab钻孔方案一:钻孔方案三:钻孔方案二:A1A2A3基准重合:

A1=10±0.1基准不重合8-0.0510±0.1A2Σ10±0.18-0.05A338-0.1Σ基准不重合A2=180.05

-0.1A3=20-0.05Ø50+0.03053.8+0.30例4:一次加工满足多个设计尺寸要求的工艺尺寸计算50+0.03053.8+0.30L2零件图加工工艺过程Ø49.8+0.046Ø50+0.03053.8+0.30L2Ø49.8+0.046L253.8+0.30Ø49.8/2Ø50/2∑53.8=25+L2-49.8/2L2=53.70.30=0.030/2+ESL2–0ESL2=0.2850=0+EIL2-0.046/2EIL2=0.023检验:T0=∑Ti0.30=0.015+0.023+0.262

L2=53.7+0.285

+0.023若考虑到镗孔与磨孔的同轴度公差0.05mm,怎么办?L253.8+0.30Ø49.8/2Ø50/2∑Ø50/2L253.8+0.30Ø49.8/2∑0±0.025Ø50/2L253.8+0.30Ø49.8/2∑0±0.025例5:

表面淬火、渗碳层深度及镀层、涂层厚度工艺尺寸链Ø38.4-0.11.精车外圆,保证尺寸ø38.4-0.1mm4.求渗碳深度L2ø38.4-0.1/2L2ø38-0.016/2∑L22.渗碳处理,控制渗碳深度L2L0Ø38-0.0163.精磨外圆,保证尺寸ø38-0.016mm,同时保证渗碳层深度0.5~0.8mm。ø38.4-0.1/2L2ø38-0.016/2∑验算:T0=∑TiT0=0.016/2+(0.25-0.008)+0.1/2=0.3L0=∑Li0.5=38/2+L2

–38.4/2L2=0.7(mm)ESL0=∑ESP-∑EIq0=-0.008+EIL2-0EIL2=0.008EIL0=∑EIP-∑ESq0.3=0+ESL2–(-0.05)ESL2=0.25L2=0.7+0.25

+0.0080.5~0.8(0.5+0.3)例6:余量校核30±0.02AB工艺安排:10:精车A面,保证L1=31±0.1L120:精车B面,保证L2=30.4±0.05精车余量Z2L2Z230:磨A面,保证L3=30.15±0.02磨削余量Z3L3Z340:磨B面,保证L4=30±0.02磨削余量Z4L4Z4校核余量Z2Z3Z4L1Z2L2L2L3Z3L3L4Z4分解成三个基本尺寸链,其中,加工余量Z间接获得,是封闭环。解三个尺寸链，得：Z2=0.6±0.15Z3=0.25±0.07Z4=0.15±0.04关于封闭环的几点说明:1.在解工艺尺寸链或装配尺寸链时,封闭环是最终、间接、自然得到的。不能任意选择。2.本道工序的工序尺寸一定是直接得到的,是组成环。4.封闭环的公差比任何组成环的公差都大。5.在零件设计时,设计人员应该选择最不重要的环作为封闭环。3.已有的尺寸或已得到的尺寸是组成环。P87题1-25ΣA2=10.4-0.110-0.140.3-0.1Σ=39.9+0.1

-0.2

=40-0.3A4=30-0.3

40-0.310+0.4Σ①40-0.3→40+0.1②40-0.3不变30-0.3

-0.4Z52-0.522-0.3Ⅰ20.5-0.1Ⅱ50-0.220-0.1ⅢΣZ=52+20.5-50-22=0.5ESZ=0+0-(-0.2)-(-0.3)=0.5EIZ=-0.5-0.1-0-0=-0.6Z=0.5+0.5Zmin=-0.1-0.6调整52-0.5→52-0.3

22-0.3→21.7-0.2Zmax=1.2Zmin=0.4习题集P97第24题解：§2.5时间定额和提高生产率的工艺途径二、提高生产率的工艺途径一、时间定额主要内容:一、时间定额

（1）基本时间t基 （2）辅助时间t辅

基本