机械工程学第6章 工艺规程设计

6.3加工余量与工序尺寸第6章工艺规程设计本章要点6.1概述6.2机械加工工艺规程设计6.4工艺尺寸链6.6机械装配工艺6.5机械加工工艺的技术经济性分析6.1概述一、生产过程与工艺过程1、生产过程：1）原材料的购置、运输、检验、保管；2）生产准备工作；3）毛坯制造；4）零件的机械加工及热处理；5）产品装配与调试、性能试验以及产品的包装、发运等工作。2、工艺过程：分为铸造、锻造、冲压、焊接、机械加工、装配等工艺过程.6.1概述一、生产过程与工艺过程二、机械加工工艺过程的组成1.定义：2.机械加工工艺过程的组成1）工序2）安装3）工位4）工步

5）走刀

（1）工序阶梯轴简图2）安装3）工位4）工步

5）走刀复合工步工位Ⅰ-装卸工位工位Ⅱ-钻孔工位Ⅲ-扩孔工位Ⅳ-铰孔

多工位加工6.1概述一、生产过程与工艺过程二、机械加工工艺过程的组成三、零件获得加工精度的方法1.形状精度2.位置精度3.尺寸精度6.1概述一、生产过程与工艺过程二、机械加工工艺过程的组成三、零件获得加工精度的方法四、机械加工工艺与生产类型1.生产纲领：

N零=N·n(1＋α)·(1＋β)

2.生产类型：

1）单件生产2）成批生产（小批生产、中批生产、大批生产）3）大量生产另一种划分方法：

1)单件小批生产

2)成批生产

3)大批大量生产

6.1概述一、生产过程与工艺过程二、机械加工工艺过程的组成三、零件获得加工精度的方法四、机械加工工艺与生产类型五、工艺规程的设计原则及原始资料

（1）零件图纸上所有技术要求（2）经济上的合理性（3）安全工作条件；（4）从实际出发。（5）不断修订完善。工艺规程设计原则

（1）装配图、零件图；（2）验收质量标准；（3）年生产纲领；（4）毛坯材料与毛坯生产条件；（5）制造厂的生产条件；

（6）设计手册和有关标准；

（7）国内外先进制造技术资料等。工艺规程设计所需原始资料6.2机械加工工艺规程设计一、机械加工工艺规程设计的内容及步骤1.分析图样；

2.工艺审查；

3.零件生产类型；

4.毛坯种类；

5.工艺路线；6.机床设备和工艺装备。

7.加工余量，计算工序尺寸及公差；

8.技术要求及检验方法；

9.切削用量和工时定额；

10.编制工艺文件。6.2机械加工工艺规程设计一、机械加工工艺规程设计的内容及步骤二、工艺路线的拟定1.定位基准的选择定位基准粗基准精基准附加基准

在实际生产中，经常使用的统一基准形式有：

1）轴类零件；

2）箱体类零；

3）盘套类零件；

4）套类零件。

采用统一基准原则好处：

1）有利于保证各加工表面之间的位置精度；

2）可以简化夹具设计，减少工件搬动和翻转次数。

（1）精基准的选择◆基准重合原则◆统一基准原则

◆互为基准原则轴径轴径锥孔主轴零件精基准选择【例】主轴零件精基准选择（1）精基准的选择◆自为基准原则

【例1】床身导轨面磨削加工

导轨磨削基准选择

浮动镗刀块1—工件2—镗刀块3—镗杆外圆研磨示意图【例2】铰孔、拉孔、研磨（1）精基准的选择【例3】浮动镗刀块镗孔a）b）c）（2）粗基准的选择◆保证相互位置要求原则粗基准选择比较图3床身粗基准选择比较工序1工序1工序2工序2

◆便于工件装夹原则◆粗基准一般不得重复使用原则

（2）粗基准的选择◆余量均匀分配原则6.2机械加工工艺规程设计一、机械加工工艺规程设计的内容及步骤二、工艺路线的拟定1.定位基准的选择2.表面加工方法的选择（1）各种加工方法的经济加工精度和表面粗糙度（2）加工方法和加工方案的选择

（1）各种加工方法的经济加工精度和表面粗糙度图13加工误差与成本关系CΔ0AB

经济精度随年代增长和技术进步而不断提高

在正常加工条件下，一种加工方法所能保证的加工精度和表面粗糙度（图AB段）加工经济精度加工误差（μm）196010-110-210-319202000102101100年代图14加工精度与年代的关系一般加工精密加工超精密加工（2）加工方法和加工方案的选择

1）根据加工表面的技术要求，确定加工方法和加工方案2）被加工材料的性质3）生产纲领4）本厂的现有设备和生产条件

外圆表面、孔及平面加工方案

典型表面加工路线研磨IT5Ra0.008~0.32超精加工IT5Ra0.01~0.32砂带磨IT5Ra0.01～0.16精密磨削IT5Ra0.008~0.08抛光Ra0.008~1.25金刚石车IT5～6Ra0.02~1.25滚压IT6～7Ra0.16~1.25精磨IT6～7Ra0.16~1.25精车IT7～8Ra1.25～5粗磨IT8～9Ra1.25～10半精车IT10～11Ra2.5～12.5粗车IT12～13Ra10～80图15外圆表面的典型加工工艺路线

图16孔的典型加工工艺路线珩磨IT5～6Ra0.04~1.25研磨IT5～6Ra0.008~0.63粗镗IT12～13Ra5～20钻IT10～13Ra5～80半精镗IT10～11Ra2.5～10粗拉IT9～10Ra1.25～5扩IT9～13Ra1.25~40精镗IT7～9Ra0.63～5粗磨IT9～11Ra1.25～10精拉IT7～9Ra0.16~0.63推IT6～8Ra0.08~1.25饺IT6～9Ra0.32~10金刚镗IT5～7Ra0.16~1.25精磨IT7～8Ra0.08~0.63滚压IT6～8Ra0.01~1.25手饺IT5Ra0.08~1.25图17平面典型加工工艺路线抛光Ra0.008¬1.25研磨IT5～6Ra0.008¬0.63精密磨IT5～6Ra0.04¬0.32半精铣IT8～11Ra2.5¬10精铣IT6～8Ra0.63～5高速精铣IT6～7Ra0.16¬1.25导轨磨IT6Ra0.16¬1.25精磨IT6～8Ra0.16¬1.25宽刀精刨IT6Ra0.16¬1.25粗磨IT8～10Ra1.25¬10精刨IT6～8Ra0.63～5半精刨IT8～11Ra2.5～10半精车IT8～11Ra2.5～10粗铣IT11～13Ra5～20粗刨IT11～13Ra5～20砂带磨IT5～6Ra0.01¬0.32金刚石车IT6Ra0.02¬1.25刮研Ra0.04¬1.25精车IT6～8Ra1.25～5粗车IT12～13Ra10～80精拉IT6～9Ra0.32～2.5粗拉IT10～11Ra5～206.2机械加工工艺规程设计一、机械加工工艺规程设计的内容及步骤二、工艺路线的拟定1.定位基准的选择2.表面加工方法的选择3.加工阶段的划分粗加工阶段半精加工阶段精加工阶段光整加工阶段2）划分目的(1)保证零件加工质量；(2)发现毛坯缺陷；(3)合理利用机床设备。(4)穿插热处理工序保护精加工过的表面少受磕碰损坏。6.2机械加工工艺规程设计一、机械加工工艺规程设计的内容及步骤二、工艺路线的拟定1.定位基准的选择2.表面加工方法的选择3.加工阶段的划分4.工序的集中与分散工序集中工序分散4.工序集中与工序分散

传统的流水线、自动线应用

由于市场需求的多变性，对生产过程的柔性要求越来越高，加之加工中心等先进设备的采用，工序集中将越来越成为生产的主流方式

多品种、中小批量生产6.2机械加工工艺规程设计一、机械加工工艺规程设计的内容及步骤二、工艺路线的拟定1.定位基准的选择2.表面加工方法的选择3.加工阶段的划分4.工序的集中与分散5.工序顺序的安排5.加工顺序的安排

先基准后其他先粗后精先主后次——有两层含义：

1）先考虑主要表面加工，再安排次要表面加工

2）次要表面和主要表面之间往往有相互位置要求，常常要求在主要表面加工后，以主要表面定位进行加工先面后孔——有两层含义：

1）当零件上有较大的平面可以作定位基准时，先将其加工出来，再以面定位，加工孔，可以保证定位准确、稳定

2）在毛坯面上钻孔或镗孔，容易使钻头引偏或打刀，先将此面加工好，再加工孔，则可避免上述情况的发生

（1）机械加工工序的安排退火：正火：调质：预备热处理最终热处理去除内应力处理位置：粗加工前目的：改善切削性能，消除内应力位置：半精加工后，精加工前目的：提高强度、硬度

位置：粗加工前、后，半精加工后，精加工前目的：消除内应力，防止变形、开裂。淬火、渗碳、氮化等时效去应力退火5.加工顺序的安排（2）热处理和表面处理工序的安排金属镀层非金属镀层氧化膜表面处理工序检验工序其它工序安排位置：工艺过程最后目的：美观位置：去毛刺、倒钝锐边应在淬火前目的：安全位置：粗加工后、关键工序后、送往外车间加工前后、零件全部加工结束之后质量检验特种检验（无损探伤、磁力探伤、水压、超速试验）去毛刺、倒钝锐边去磁清洗涂防锈油5.加工顺序的安排（3）辅助工序的安排6.3加工余量与工序尺寸一、加工余量及其影响因素1.加工余量1.加工余量

加工余量——加工过程中从加工表面切去材料层厚度

工序（工步）余量——某一表面在某一工序（工步）中所切去的材料层厚度◎对于被包容表面（5-1）◎

对于包容表面（5-2）a）b）c）d）Zbab图24工序加工余量ZbbabaZb2Zb2Zb2Zb2ab式中Zb——本工序余量；

a——前工序尺寸；

b——本工序尺寸。加工余量及其计算1加工余量

总加工余量——零件从毛坯变为成品切除材料层总厚度（5-3）式中ZS——总加工余量；

Zi——第i道工序加工余量；

n——该表面加工工序数。

最大余量

最小余量（5-4）（被包容尺寸）（包容尺寸）（5-5）（被包容尺寸）（包容尺寸）

式中Zmax，Zmin，Zm——最大、最小、平均余量；

TZ

——余量公差；

amax，amin，am——上工序最大、最小、平均尺寸；

bmax，bmin，bm——本工序最大、最小、平均尺寸；

Ta——上工序尺寸公差；

Tb——本工序尺寸公差。

平均余量（5-6）（被包容尺寸）（包容尺寸）

余量公差（5-7）（被包容尺寸与包容尺寸）1加工余量6.3加工余量与工序尺寸一、加工余量及其影响因素1.加工余量2.影响加工余量的因素3.加工余量的确定2.影响加工余量的因素最小余量构成（图25）◎

采用浮动镗刀块镗孔式中Ry——上一工序表面粗糙度；

Ha——上一工序表面缺陷层；

ea

——上一工序形位误差；

εb——本工序装夹误差。（5-8）◎

无心磨床磨外圆◎

研磨、抛光平面RyHaeaεb图25最小加工余量构成加工余量确定方法

计算法

经验法

查表法3.加工余量的确定

需要指出的是，目前国内各种手册所给的余量多数为基本余量，基本余量等于最小余量与上一工序尺寸公差之和，即基本余量中包含了上一工序尺寸公差，此点在应用时需加以注意。6.3加工余量与工序尺寸一、加工余量及其影响因素二、工序尺寸及其公差的确定1）确定各工序加工余量；2）从最终加工工序开始，即从设计尺寸开始，逐次加上（对于被包容面）或减去（对于包容面）每道工序的加工余量，可分别得到各工序的基本尺寸；3）除最终加工工序取设计尺寸公差外，其余各工序按各自采用的加工方法所对应的加工经济精度确定工序尺寸公差；4）除最终工序外，其余各工序按“入体原则”标注工序尺寸公差；5）毛坯余量通常由毛坯图给出，故第1工序余量由计算确定。表6-9

主轴孔工序尺寸及公差的确定工序名称工序加工余量工序基本尺寸加工经济精度（IT）工序尺寸及公差表面粗糙度浮动镗刀块镗0.11007Ra0.8精镗0.5（100-0.1=）99.98Ra1.6半精镗2.4（99.9-0.5=）99.410Ra3.2粗镗5（99.4-2.4=）9712Ra6.3毛坯孔——（97-5=）92

——【例】表主轴孔工序尺寸及公差的确定浮动镗0.11007Ra0.8

精镗0.5100-0.1=99.98Ra1.6半精镗2.499.9-0.5=99.410Ra3.2

粗镗599.4-2.4=9712Ra6.3毛坯孔100-8=92工序名称加工余量