机械制造工艺3 机械工程师资格考试培训 陈开源

第四部分机械制造工艺陈开源博士手机13760983055E-mail:chenkaiyuan15@163.com14.7机械加工工艺规程设计（要求熟悉和掌握）

定位基准选择4.7.4机械加工工艺规程的基本概念4.7.1工艺规程设计的依据和步骤4.7.2产品结构工艺性审查4.7.3

工艺路线的设计4.7.5加工余量、工序尺寸和公差的确定4.7.6尺寸链和工艺尺寸计算4.7.7典型零件工艺设计4.7.824.7.1机械加工工艺规程的基本概念用机械加工的方法直接改变毛坯形状、尺寸和机械性能等，使之变为合格零件的过程，称为机械加工工艺过程。机械加工工艺规程是规定零部件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件。它集中体现了生产工艺水平的高低和解决各种工艺问题的方法和手段。34.7.1机械加工工艺规程的基本概念将原材料或半成品转变为成品的全过程称为生产过程。主要包括：（1）产品投产前的生产技术准备过程（2）毛坯的制造过程（3）零件的加工过程（4）产品的装配过程（5）各种生产服务活动1．生产过程44.7.1机械加工工艺规程的基本概念机械加工工艺过程是由一个或几个按顺序排列的工序组成。（1）工序工序是一个或一组工人，在同一个工作地点，对同一个或同时对几个零件进行加工，所连续完成的那一部分工艺过程。区分工序的主要依据是：工作地点（或加工设备）是否变动和加工是否连续。每一个工序又可以分为安装、工位、工步和走刀。2．工艺过程及其组成54.7.1机械加工工艺规程的基本概念64.7.1机械加工工艺规程的基本概念2．工艺过程及其组成（2）安装零件加工前，使其在机床或夹具中相对刀具占据正确位置并给予固定的过程，称为装夹。（装夹包括定位和夹紧两过程）。零件通过一次装夹后所完成的那一部分工序称为安装。

74.7.1机械加工工艺规程的基本概念2．工艺过程及其组成（3）工位为了减少零件装夹次数，在零件的一次安装中，使零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称为工位。

84.7.1机械加工工艺规程的基本概念2．工艺过程及其组成（4）工步

在一个工位中，工步是在加工表面、切削刀具、切削速度和进给量都不变的情况下所连续完成的那一部分工序，称为工步。工步是构成工序的基本单元

94.7.1机械加工工艺规程的基本概念2．工艺过程及其组成（5）走刀有些工步，由于加工余量较大，需要对同一表面分几次切削，刀具从被加工表面每切下一层金属层即称为一次走刀(或称为一个工作行程)。每个工步可以包括一次走刀或几次走刀。

104.7.1机械加工工艺规程的基本概念3．生产纲领和生产类型（1）生产纲领企业在计划期内应生产的产品的年生产量称为生产纲领。（2）生产类型企业（或车间、工段、班组、工作地）生产专业化程度的分类称为生产类型。单件小批生产、成批生产、大量生产114.7.2工艺规程设计的依据和步骤1．工艺规程的作用

工艺规程的作用体现在以下方面：（1）工艺规程是指导生产的重要技术文件。（2）工艺规程是生产组织和生产管理的依据。（3）工艺规程是新建或扩建工厂或车间主要技术资料。124.7.2工艺规程设计的依据和步骤2．制定工艺规程的基本原则（1）必须可靠保证加工出符合图样及所有技术要求的产品或零件。（2）保证最低的生产成本和最高的生产效率。（3）保证良好的安全工作条件。（4）保证工艺技术的先进性。134.7.2工艺规程设计的依据和步骤3．制定工艺规程所需的原始资料主要有：产品装配图、零件图；产品验收质量标准；产品的年生产纲领；毛坯材料与毛坯生产条件；工厂的生产条件；工艺规程设计、工艺装备设计所用设计手册和有关标准；国内外先进制造技术资料等。144.7.2工艺规程设计的依据和步骤4．制定工艺规程的步骤（1）研究产品的装配图和零件图，进行工艺分析。（2）由零件生产纲领确定零件生产类型。（3）确定毛坯的种类、技术要求和制造方法。15毛坯的种类模具零件所用的毛坯种类主要有：型材、铸件、锻件和半成品件四种。选择毛坯的原则（1）零件材料对加工工艺性能和力学性能的要求。（2）零件的形状结构和尺寸。（3）生产类型。（4）生产条件。毛坯的选择164.7.2工艺规程设计的依据和步骤4．制定工艺规程的步骤（4）拟订零件加工工艺路线。（5）确定各工序的加工余量，计算工序尺寸及其公差。（6）确定各工序的技术要求及检验方法。（7）选择各工序使用的机床设备及刀具、夹具、量具和辅助工具等工艺装备。（8）确定各工序的切削用量及时间定额。（9）填写工艺文件。174.7.3产品结构工艺性审查1．零件结构的工艺性分析零件结构的工艺性是指所设计的零件在满足使用性能要求的前提下制造的可行性和经济性。当某个零件的结构形状在现有的工艺条件下，既能方便地制造，又有较低的制造成本，这种零件结构的工艺性就好。184.7.3产品结构工艺性审查2．零件的技术要求分析

零件的技术要求包括：尺寸精度、几何形状精度、各表面的相互位置精度、表面质量、零件材料、热处理及其它要求。分析时应注意以下两点：（1）零件的技术要求既要满足设计要求，又要便于加工。（2）在满足产品使用性能的条件下，零件图上标注的尺寸精度等级和表面粗糙度要求应取最经济值。194.7.4定位基准选择1．基准的概念基准是在零件图上或实际的零件上，用来确定其它点、线、面位置时所依据的那些点、线、面。基准按其功用不同可分为设计基准和工艺基准。（1）设计基准在零件图上用来确定其它点、线、面位置的基准，称为设计基准。204.7.4定位基准选择1．基准的概念214.7.4定位基准选择1．基准的概念（2）工艺基准在加工、测量和装配过程中使用的基准，称为工艺基准。工艺基准按用途不同可分为工序基准、定位基准、测量基准和装配基准。在加工时，为了使零件相对于机床和刀具占据的正确位置（即将零件定位），所使用的基准称为定位基准。224.7.4定位基准选择1．基准的概念234.7.4定位基准选择1．基准的概念定位基准可分为粗基准和精基准。加工工件时，选用已加工过的工件表面作为定位基准，该基准称为精基准。选用未经加工过的毛坯表面作为定位基准，该基准称为粗基准。244.7.4定位基准选择2．精基准的选择原则（1）基准重合原则选择定位基准与设计基准重合。254.7.4定位基准选择2．精基准的选择原则（2）基准统一原则尽可能采用同一组基准定位来加工零件上尽可能多的表面，称为基准统一原则。例：加工轴类零件时采用两中心孔定位加工各外圆表面加工箱体零件常采用一面两孔（一个较大的平面和两个距离较远的销孔）定位进行加工。齿轮的齿坯和齿形加工常采用齿轮的内孔及一端定位进行加工。264.7.4定位基准选择2．精基准的选择原则（3）自为基准原则当有些表面的加工精度要求很高、加工余量小而均匀时，可利用被加工表面本身作为精基准。例：磨削车床导轨面时。274.7.4定位基准选择2．精基准的选择原则（4）互为基准原则当对工件上两个相互位置精度要求很高的表面进行加工时，需要用两个表面互相作为基准，反复进行加工，以保证位置精度要求。例：要保证精密齿轮的圆跳动精度，在齿面淬硬后，先以齿面定位磨内孔，再以内孔定位磨齿面，就是互为基准加工。为保证套类工件内、外圆柱面具有较高的同轴度，可先以内孔为定位基面加工外圆，再以外圆为定位基面加工内孔，反复多次，就可使两者达到较高的同轴度。284.7.4定位基准选择3．粗基准的选择原则1）为了保证加工表面与不加工表面之间的位置精度要求，应选不加工表面作粗基准。2）如果需要保证某重要加工表面的加工余量均匀，应选该表面作粗基准。294.7.4定位基准选择3．粗基准的选择原则3）对于有较多加工面的零件，为了保证各加工表面都有足够的加工余量，应选择毛坯余量小的表面作粗基准。4）选作粗基准的表面，应尽可能平整，不能有飞边、浇口、冒口或其它缺陷，以确保零件定位准确、夹紧可靠。5）一般情况下粗基准不重复使用。

304.7.5工艺路线的设计0.选择定位基准1.表面加工方法的选择加工是一个由粗到精的过程，满足加工要求的加工方法可能有多种，在设计工艺路线时，应根据技术要求先选定最终加工方法，然后逐一选定前道工序的加工方法，比较确定最合理的工艺路线。表面加工方法的选择应遵循的原则：314.7.5工艺路线的设计1.表面加工方法的选择表面加工方法的选择应遵循的原则：1）经济加工精度应与加工表面的要求相适应。2）应与加工面几何形状精度和表面相互位置精度要求相适应。注意：拉削、无心磨削、珩磨、超精加工等方法不能提高加工面位置精度。324.7.5工艺路线的设计1.表面加工方法的选择表面加工方法的选择应遵循的原则：3）应与零件材料的可加工性相适应。4）应与零件的生产类型相适应。5）与企业的现有生产条件相适应。334.7.5工艺路线的设计2.加工阶段的划分

通常将高精零件的加工划分为几个加工阶段:1)粗加工2)半精加工3)精加工4)光整加工344.7.5工艺路线的设计2.加工阶段的划分划分加工阶段的主要原因：1）保证零件的加工质量2）便于及时发现毛坯缺陷3）便于安排热处理工序4）合理安排加工设备和操作工人354.7.5工艺路线的设计3.加工顺序的安排1)机械加工工序的安排先粗后精先基面后其他先主后次先面后孔364.7.5工艺路线的设计3.加工顺序的安排1)机械加工工序的安排先粗后精先基面后其他：先安排精基准面的加工。先主后次：主要表面，再次要表面。先面后孔374.7.5工艺路线的设计3.加工顺序的安排2)热处理工序的安排热处理工序应穿插在整个机械加工过程中。预备热处理：正火、退火、时效等，应安排在粗加工前或粗加工后、半精加工前。最终热处理：淬火、渗碳、渗氮等。常安排在精加工（磨削）之前。3）辅助工序的安排384.7.5工艺路线的设计4.工序的合理组合1)工序集中原则将尽可能多的表面加工集中在一道工序内进行，使总工序数减少。这样就减少了安装次数，减少装夹时间，减少夹具数目，有利于采用高生产率的机床（多轴机床、数控机床等）。394.7.5工艺路线的设计4.工序的合理组合2)工序分散原则将加工细化以简化工序内容，因而增加了工序的数目。这样可使每个工序所使用的设备、刀具、夹具等比较简单，机床调整工作简化，对操作工人的技术要求低。40工艺路线拟定实例：磨床油缸41工艺路线拟定实例：磨床油缸424.7.6加工余量、工序尺寸和公差的确定1.加工余量的概念为了保证零件的质量，在加工过程中，需要从加工表面上切除的金属层厚度，称为加工余量，一般用字母Z表示。总加工余量（毛坯余量）工序余量434.7.6加工余量、工序尺寸和公差的确定2.影响加工余量的因素（1）上道工序后的表面粗糙度和表面缺陷层深度。（2）上道工序的尺寸公差。（3）上道工序各表面之间相互位置的空间误差。（4）本工序加工时的安装误差。（5）热处理产生的变形444.7.6加工余量、工序尺寸和公差的确定3.确定加工余量的方法（1）分析计算法以一定的实验数据资料和计算公式为依据。（2）经验估计法依靠经验采用类比法估算确定加工余量的大小。（3）查表修正法以有关工艺手册和资料所推荐的加工余量为基础。454.7.6加工余量、工序尺寸和公差的确定3.确定工序尺寸和公差的方法（1）工序尺寸的确定计算方法如下：D2＝D1＋Z1D3＝D2＋Z2＝D1＋Z1＋Z2D4＝D3＋Z3＝D1＋Z1＋Z2＋Z3D5＝D4＋Z4＝D1＋Z1＋Z2＋Z3＋Z4

464.7.6加工余量、工序尺寸和公差的确定3.确定工序尺寸和公差的方法（2）工序尺寸公差的确定工序尺寸公差主要根据加工方法、加工精度和经济性确定。一般均按该工序加工方法的经济加工精度选定（可以从机械加工手册中查得），按“入体原则”标注。当工序基准与设计基准重合时，最终工序的公差一般就是零件图样规定的尺寸公差。毛坯尺寸公差按照毛坯制造方法或根据所选型材的品种规格确定，一般双向对称布置。474.7.6加工余量、工序尺寸和公差的确定3.确定工序尺寸和公差的方法（2）工序尺寸公差的确定入体原则：所谓“入体原则”是指标注工件尺寸公差时应向材料实体方向单向标注。就是轴的基本尺寸为其最大实体尺寸，即其上偏差为0；孔的基本尺寸为其最小实体尺寸，既其下偏差为0；长度尺寸的公差带为对称分布。但对于磨损后无变化的尺寸，一般标注双向偏差。

484.7.6加工余量、工序尺寸和公差的确定3.确定工序尺寸和公差的方法（2）工序尺寸公差的确定入体原则：简言之：对于轴，其尺寸越加工越小——这样对于轴，其尺寸上偏差取0，下偏差为负——是为“入体”（即入材料体），即其尺寸越来越小；对于孔，其尺寸越加工越大——这样对于孔，其尺寸下偏差为0，上偏差为正——是为“入体”（即