第六章机械加工工艺规程的制定课件

章机械加工工艺规程的制定第六章机械加工工艺规程的制定本章的主要内容：§6-1概述§6-2基准的概念§6-3工艺路线的制定§6-4工序的设计§6-5工艺方案的经济评比本章的重点：基准的选择；工序内容的确定§6-1概述一、机械加工工艺规程及其作用机械加工工艺规程是规定零件制造过程和操作方法的工艺文件。来源：生产实践/工艺理论/工艺试验工艺规程通常以工艺卡片的形式表现：工艺过程卡、工序卡、调整卡、检验卡等，统称为工艺卡。工艺规程的主要作用

1)新产品投产前进行生产准备和技术准备的依据；2)生产组织和计划管理的重要文件；3)新建或扩建工厂(车间)的依据；4)生产技术的简明总结。§6-1概述二、机械加工工艺规程制定的步骤和内容(一)制定工艺规程必须具备的原始资料1、图纸资料包括零件图及必要的装配图；2、产品生产纲领（年产量及品种）；3、现有生产条件（包括厂房、设备、工装等）。§6-1概述(二)工艺规程制定的步骤和内容1.规定工艺原则：确定生产类型：投产批量与批次；工艺手段：常规工艺、新工艺、特种加工；设备选用：通用、专用，几条流水线与自动线、采用成组技术。§6-1概述2.分析研究图纸分析被加工零件功能及结构特点；分析零件的各项技术要求；审查零件结构工艺性。§6-1概述零件的结构工艺性:指所设计的零件结构在满足使用要求的前提下,制造的可行性和经济性。具有相对性。§6-1概述§6-1概述§6-1概述§6-1概述3.毛坯制造方法的选择。4.拟定工艺路线。5.确定各工序所用设备及工装。6.确定各工序加工余量、工序尺寸及公差。7.确定各工序切削用量及时间定额。8.确定各主要工序的技术检验要求及其方法。9.填写工艺文件：工艺过程卡、工序卡、调整卡、检验卡。§6-1概述制定机械加工工艺过程需要考虑的问题很多，本章只讨论基准选择、工艺路线拟定、加工余量确定和工艺尺寸计算问题。制定机械加工工艺过程的主要问题§6-2基准的概念基准就是用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的参考点、线、面。基准按其作用范围可分为

§6-2基准的概念一、设计基准设计基准设计图纸上尺寸标注所采用的基准。可以是实际存在的点线面，也可以是假想或虚拟的；要素间可以互为基准。§6-2基准的概念二、工艺基准在制造工艺过程中采用的基准称为工艺基准。1.工序基准在工序图上用来确定被加工表面加工尺寸、位置公差的基准，称为工序基准。由工序基准指向被加表面的尺寸，即工序尺寸。工序尺寸是有方向性的。F为1和2的工序基准§6-2基准的概念2.定位基准在加工中确定工件在机床上或夹具中占有正确位置所采用的基准。定位基准可以是实际存在的点线面，也可以是假想或虚拟的。但假想的定位基准必须通过实际存在的表面来体现，称为定位基面。基准（基面）分粗/精基准。

§6-2基准的概念3.测量基准在测量时所采用的基准，即用来确定被测尺寸、形状和位置的基准。测量基准可以是实际存在的，也可以是假象的，体现这一要素的面称为测量基面。§6-2基准的概念4.装配基准装配时用来确定零件或部件在产品中相对位置所采用的基准。装配基准可以是实际存在的，也可以是假象的，体现这一要素的面称为装配基面。§6-2基准的概念三、基准重合原则设计基准与装配基准重合，以便直接保证装配精度要求；工序基准与设计基准重合，以便能直接保证加工精度，避免尺寸换算；工序基准与定位基准重合，可避免基准不重合误差。各基准之间的关系分析举例§6-3工艺路线的制订工艺路线的制订包括定位基准选择、加工方法与加工顺序等的确定。一、定位基准的选择(重点)定位基准选择是否合理将直接影响零件的加工质量和机床夹具的复杂程度。下面看定位基准的分类：§6-3工艺路线的制订一、定位基准的选择定位基准的分类：定位基准加工时使工件在机床或夹具上占有正确位置所依据的基准。经过机械加工的定位基准。未经机械加工的定位基准，亦即第一道工序采用的定位基准。粗基准精基准辅助基准根据机械加工工艺需要而专门设计的定位基准。§6-3工艺路线的制订1.粗基准的选择两个出发点：一是保证各加工表面有足够且均匀的加工余量；二是保证非加工表面与加工表面的相对尺寸和位置符合设计要求。选择原则：1）尽可能选用精度要求高的表面，以便保证加工该表面时有足够且均匀的余量。§6-3工艺路线的制订2）用非加工表面，以便使非加工表面与加工表面间的位置误差最小。§6-3工艺路线的制订3）选作粗基准的表面应尽可能光洁，以便定位准确、夹紧可靠。4）粗基准在同一尺寸方向上尽可能避免重复使用，以避免出现装夹误差。一般只使用一次。§6-3工艺路线的制订2.精基准的选择精基准选择遵循的原则：1）基准重合原则

尽可能选用工序/设计基准作为定位基准；

位置公差要求小时，可互为基准，反复加工；

精基准=设计基准§6-3工艺路线的制订2.精基准的选择2）基准统一原则尽可能选用同一组基准加工各个表面，即基准在工艺流程中前后的一致性。有利于保证各表面间的位置公差，减少夹具种类。例如，轴类零件的中心孔定位，箱体类零件的一面两孔定位。。优点：简化夹具设计，以减少工件搬动和翻转次数，在数控机床中有广泛应用。缺点：基准不重合§6-3工艺路线的制订2.精基准的选择

3）互为基准原则适用于工件上两个加工表面之间的位置精度要求比较高时车床主轴前后支承轴颈与主轴锥孔间有严格的同轴度要求，常先以主轴锥孔为基准磨主轴前、后支承轴颈表面，然后再以前、后支承轴颈表面为基准磨主轴锥孔，最后达到图纸上规定的同轴度要求。4）自为基准原则一些表面的精加工工序，要求加工余量小而均匀，常以加工表面自身为精基准进行加工。目的：减小表面粗糙度，减小加工余量和保证加工余量均匀§6-3工艺路线的制订3.辅助精基准的应用

§6-3工艺路线的制订二、表面加工方法的选择表面加工方法主要依据加工表面的结构特点及其技术要求、生产类型、设备条件等，经分析比较后确定。根据加工表面的加工质量要求确定最终加工方法所选择的最终加工方法的经济精度与粗糙度必须可靠地保证加工要求。达到同样加工要求的加工过程及最终加工方法可能有多个方案，因此要综合考虑各方面因素。§6-3工艺路线的制订例题：要求孔的加工精度为IT7级，粗糙度Ra＝1.6～0.8μm，确定孔的加工方案。①钻一扩一粗铰一精铰②粗镗一半精镗一精镗③粗镗一半精镗一粗磨④钻(扩)一拉方案①用得最多，在大批大量生产中常用在自动机床或组合机床上，在成批生产中常用在立钻、摇臂钻、六角车床等连续进行各个工步加工的机床上。该方案一般用于加工小于80mm的孔径，工件材料为未淬火钢或铸铁，不适于加工大孔径，否则刀具过于笨重。方案②用于加工毛坯本身有铸出或锻出的孔，但其直径不宜太小，否则因镗杆太细容易发生变形而影响加工精度，箱体零件的孔加工常用这种方案。方案③适用于淬火的工件。方案④适用于成批或大量生产的中小型零件，其材料为未淬火钢、铸铁及有色金属。§6-3工艺路线的制订二、表面加工方法的选择2.考虑零件结构、加工表面特点和材料物理力学性能等因素例如，比较典型的有：箱体平面——铣削；螺纹孔——钻削；盘类端面——车削；轴承孔——镗削；淬硬表面——磨削；塑性材料——细镗细车§6-3工艺路线的制订二、表面加工方法的选择3.考虑生产率及经济性；4.考虑工厂生产条件及技术发展。例如，外圆表面的加工方案§6-3工艺路线的制订三、加工阶段的划分高效率地切除主要表面及加工余量大的表面的大部余量主要表面半精加工与次要表面加工；如，键槽、螺纹孔等。绝大多数表面达到要求的精度与粗糙度获得主要表面小的表面粗糙度；如珩磨第一阶段,精基准加工第二阶段,粗加工第三阶段,半精加工第四阶段,精加工第五阶段,光整加工为后续加工提供合适的定位基准；如，轴类零件端面、中心孔加工；箱体类的一面两孔加工。§6-3工艺路线的制订划分加工阶段的原因：1.有利于保证加工质量:粗加工余量大，相应的切削力及切削热大，工艺系统变形大，不可能达到高的加工精度和小的表面粗糙度；粗加工后，待内应力重新分布，充分变形，在后续加工予以消除；逐渐减小误差复映；防止已加工表面被破坏、碰伤；2.及时发现毛坯缺陷,予以报废；3.合理使用设备（分粗精设备）；4.热处理工序的需要。§6-3工艺路线的制订四、工序的集中与分散划分工序时有两个不同的原则：即工序的集中和工序的分散。就是要解决一个工序完成加工内容多少的问题。工序集中的优点：减少装夹次数，便于保证各表面间的位置公差；便于采用高生产率机床；有利于生产组织与计划。缺点：机床结构复杂，降低了机床的可靠性；设备调整维护不方便；对操作工人水平要求高。工序分散的优缺点正好与集中相反。§6-3工艺路线的制订工序集中原则按工序集中原则组织工艺过程，就是使每个工序所包括的加工内容尽量多些，将许多工序组成一个集中工序。

最大限度的工序集中，就是在一个工序内完成工件所有表面的加工。采用数控机床、加工中心按工序集中原则组织工艺过程，生产适应性反而好，转产相对容易，虽然设备的一次性投资较高，但由于有足够的柔性，仍然受到愈来愈多的重视。工序分散原则按工序分散原则组织工艺过程，就是使每个工序所包括的加工内容尽量少些。

最大限度的工序分散就是每个工序只包括一个简单工步。传统的流水线、自动线生产基本是按工序分散原则组织工艺过程的，这种组织方式可以实现高生产率生产，但对产品改型的适应性较差，转产比较困难。§6-3工艺路线的制订五、加工顺序的安排1.机械加工工序顺序的安排的一般原则是：先基准表面后其他表面先粗加工后精加工先主要表面后次要表面先加工表面后加工孔概括：先基面后其他/先粗后精/先主后次/先面后孔§6-3工艺路线的制订粗加工半精加工精加工光整加工为改进材料的机械性能、切削性能的热处理，如正火、退火、调质为消除内应力的热处理，如时效、回火为提高零件表面硬度的热处理，如淬火、渗碳、渗氮2.热处理工序顺序的安排原则表面耐磨性、耐蚀性安排的热处理工序,例如镀铬、镀锌、发兰§6-3工艺路线的制订3.辅助工序的安排辅助工序主要指清洗、去毛刺、倒角、平衡、去磁等。清洗在终检前，也可在光整加工前。去毛刺多在钻、铣、拉削等工序后进行。4.检验工序的安排专门的检验工序一般安排在：粗加工后、精加工前；重要工序前后；送其他车间进行加工前；加工完毕后。例如，某汽车发动机第一轴工艺流程。

§6-4工序设计工序的具体内容：工序尺寸、余量、工艺装备、切削用量与时间定额等。车削磨削一、加工余量与工序尺寸的确定（一）加工余量的概念1.加工余量是指机械加工时从工件表面切除的金属层厚度。总余量Zo=Z1+Z2+······+Zn——毛坯与零件尺寸之差工序余量Zi=Ai-1-Ai——相邻两工序基本尺寸之差。车削磨削

§6-4工序设计对于被包容面(轴)而言：工序余量=上工序基本尺寸-本工序基本尺寸最大工序余量=上工序最大极限尺寸-本工序最小极限尺寸最小工序余量=上工序最小极限尺寸-本工序最大极限尺寸工序余量公差=上工序工序尺寸公差+本工序工序尺寸公差工序尺寸公差一般按“入体原则”标注。对被包容尺寸(轴径)，上偏差为0，其最大尺寸就是基本尺寸；对包容尺寸（孔径、键槽），下偏差为0，其最小尺寸就是基本尺寸。而孔距和毛坯尺寸公差带常取对称公差带标注。§6-4工序设计最大工序余量Zmax=Ai-1max-Aimin=Zi+TAi最小工序余量Zmin=Ai-1min-Aimax=Zi-TAi-1工序余量公差Tzi=Zmax–Zmin=TAi+TAi-1对于内孔加工，尺寸逐渐增大，上述尺寸Ai-1与Ai对调例如，图6-6表示了工序尺寸与余量间的关系§6-4工序设计2.单面余量/双面余量单面余量一般指非对称结构的非对称表面的加工余量。双面余量一般指对称结构的对称表面的加工余量。例如：图6-5表示了单面余量与双面余量的关系§6-4工序设计（二）影响工序余量的因素：1）上工序的尺寸公差Ti-1；包括形状误差/位置误差

2）上工序遗留下的表面粗糙度Ri-1及表面缺陷层厚度Hi-1；

图6-7上工序的尺寸公差Ti-1的影响图6-8表面粗糙度及表面缺陷层的影响§6-4工序设计（二）影响工序余量的因素：3）上工序留下的各表面相对位置间的空间偏差；即未包含在尺寸公差内的形状/位置公差

4）本工序的装夹误差，即定位误差和夹紧误差(占1/3)。图6-9直线度误差对加工余量的影响§6-4工序设计（三）确定工序尺寸、余量及公差的方法加工余量的确定方法：经验法、查表法、分析计算法根据毛坯种类、质量和结构尺寸确定加工表面总余量Z0倒推法：由最后一道工序向前推算。1）最终工序尺寸公差=设计尺寸公差2）相邻工序尺寸/余量：Ai=Ai-1∓Zi3）工序公差按经济加工精度取4)加工余量公差：相邻工序公差之和，TA+TAi-15）工序公差“向体内”原则标注，毛坯例外。§6-4工序设计例如，f58+0.03孔加工过程：扩孔——拉孔——磨孔图6-10汽车变速器内孔尺寸356.7-6.7=500.03+3=3.038总余量0.1257.75-1.05=56.70.12+3=3.126.70.02558-0.25=57.750.025+0.12=0.1451.050.03+0.025=0.0550.03580.25毛坯孔扩孔拉孔磨孔工序尺寸公差工序公差工序尺寸余量公差工序余量工序名称表6-7工序尺寸及公差的计算+0.03-0.025+0.025-0.12+0.12+1.0-2.0+0.03+1.0-2.0§6-5工艺方案的经济评比所谓经济分析就是通过比较各种不同工艺方案的生产成本，选出其中最为经济的加工方案。与工艺过程直接有关的费用称为工艺成本，工艺成本约占零件生产成本的70%一75%。对工艺方案进行经济分析时，只要分析与工艺过程直接有关的工艺成本即可。§6-5工艺方案的经济评比一.工艺成本的组成及计算工艺成本由可变费用与不变费用两部分组成。可变费用与零件的年产量有关，包括材料费(或毛坯费)、机床工人工资、通用机床和通用工艺装备维护折旧费等。不变费用与零件年产量无关，包括专用机床、专用工艺装备的维护折旧费以及与之有关的调整费等。§6-5工艺方案的经济评比零件加工全年工艺成本S与单件工艺成本,可用下式表示:

式中N—零件的年产量;V—可变成本;C—不变成本。§6-5工艺方案的经济评比全年工艺成本S与单件工艺成本与年产量N的关系图。单件工艺成本与年产量N的关系全年工艺成本与年产量N的关系

二、机床及工艺装备的选择机床（设备）及工艺装备是保证被加工零件的加工质量、生产效率和经济性的重要手段。（一）设备的选择应注意：1）机床的规格与被加工零件尺寸相适应；2）机床的精度与被加工零件的精度要求相适应；3）机床的生产效率与生产纲领相适应；3）考虑投资效益与生产发展；4）充分利用现有条件。§6-5工艺方案的经济评比（二）工艺装备的选择机床夹具的选择：主要考虑通用/专用/效率与生产类型相适应。刀具的选择：依据加工方法、加工表面尺寸大小、工件材料、加工精度、表面粗糙度、生产率及经济性等综合考虑标准刀具/复合刀具。量检具的选择：主要要考虑通用/专用/效率/精度与生产类型相适应。二、机床及工艺装备的选择§6-5工艺方案的经济评比三、切削用量的选择主要考虑：1、刀具材料、结构形状及刚度；2、被加工零件的材料及其切削性能、零件形状和刚度；3、机床（设备）的性能、功率和刚度；4、加工方法所能达到的经济加工精度及表面粗糙度；5、对生产率的要求。选择时可参考有关资