第四章机械加工工艺规程的制订

第四章机械加工工艺规程设计教学目的与要求:掌握定位基准的选择原那么，加工方法选择，掌握加工余量的概念及其确定方法，工序尺寸及公差确实定方法、掌握直线工艺尺寸链的相关计算方法、了解时间定额及提高消费率的途径教学重点：定位基准的选择原那么，加工方法选择，加工余量确实定方法，工序尺寸及公差确实定方法、直线工艺尺寸链的相关计算方法、教学重点的处理方法:利用课件图片讲解.本章作业：P2144-11、4-12、4-13、4-14、P2154-16、4-17第四章机械加工工艺规程设计第一节概述第二节工艺道路的拟定第三节加工余量及工序间尺寸确实定第四节工艺尺寸链的计算第五节时间定额及劳动消费率机械加工工艺规程：规定产品或零部件机械加工工艺过程和操作方法等内容的工艺文件。对待机械加工工艺规程的态度严肃仔细；协商修订。第一节概述制定工艺规程的意义与作用工艺规程的作用：指点、组织消费；消费预备、方案调度的主要根据；车间设计、布置的根据。工艺规程的主要内容：毛坯的选择；拟订工艺道路；计算切削用量、加工余量及工时定额。第一节概述2.机械加工工艺规程的格式表格或卡片的方式。表格方式可不同，但其根本内容是一样的。

单件小批消费中：过程卡大批消费：工序卡中批消费：工艺卡

工艺规程方式〔工艺过程卡、工序卡、工艺卡〕工艺规程方式〔工艺过程卡、工序卡、工艺卡〕工艺规程方式〔工艺过程卡、工序卡、工艺卡〕3、机械加工工艺规程的设计原那么、步骤和内容〔一〕机械加工工艺规程的设计原那么

1.须可靠地保证零件图纸上一切的技术要求的实现。

2.在规定的消费纲领和消费批量下，普通要求工艺本钱最低。

3.充分利用现有消费条件，少花钱，多办事。

4.尽量减轻工人的劳动强度，保证消费平安，发明良好、文明的劳动条件。〔二〕机械加工工艺规程设计步骤和内容1.阅读装配图和零件图了解产品的用途、性能和任务条件，熟习零件在产品中的位置和作用，明确零件的主要技术要求。2.工艺审查审查图纸上的尺寸、视图和技术要求能否完好、正确、一致；分析主要技术要求能否合理、适当；审查零件构造工艺性。确定毛坯的根据是零件在产品中的作用、零件本身的构造特征与外形尺寸、零件资料工艺特性以及零件消费批量等。常用的毛坯种类有铸件、锻件、焊接件、冲压件、型材等。铸件思索：分型面、浇、冒口位置、铸造方法、毛坯精度等。锻件思索：锻件公差、模锻斜度、锻造方法等。焊接件思索：资料可焊性、焊接方法、焊条或焊剂、坡口等。冲压件思索：冲裁模具、间隙、设备等。常用毛坯的特点及运用见表。3．熟习或确定毛坯

毛坯种类制造精度〔IT〕加工余量原材料工件尺寸工件外形机械性能适用消费类型型材型材焊接件砂型铸造自在锻造普通模锻钢模铸造精细锻造压力铸造熔模铸造冲压件粉末冶金件

工程塑料件

13级以下13级以下11～1510～128～118～117～108～107～9

9～11大普通大大普通较小较小小很小小很小

较小各种资料钢材铸铁,铸钢,青铜钢材为主钢,锻铝,铜等铸铝为主钢材,锻铝等铸铁,铸钢,青铜铸铁,铸钢,青铜钢铁,铜,铝基资料工程塑料小型大、中型各种尺寸各种尺寸中、小型中、小型小型中、小型小型为主各种尺寸中.小尺寸

中.小尺寸简单较复杂复杂较简单一般较复杂较复杂复杂复杂复杂较复杂复杂较好有内应力差好好较好较好较好较好好普通

普通各种类型单件单件小批单件小批中、大批量中、大批量大批量中、大批量中、大批量大批量中、大批量

中、大批量各类毛坯的特点及适用范围木模砂型手工外型

铸件分量不受限制，毛坯的尺寸精度低，加工余量大，消费效率低，多用于单件小批消费。金属模砂型机器外型铸件最大分量可达250Kg，毛坯的尺寸精度高，加工余量小，消费效率高，多用于大批大量消费。金属型铸造铸件分量小于100Kg，毛坯的尺寸精度高，机械性能好，多用于大批大量消费。熔模铸造多用于外形复杂小型零件的毛坯，尺寸精度高，无需或少许机械加工，消费周期长，本钱高。压力铸造多用外形复杂或薄壁零件的大批大量消费。自在锻锻件的外形简单，尺寸精度低，加工余量大。模锻可锻出复杂外形，锻件的纤维组织好，尺寸精度高，加工余量小。型材冲压挤压件4.选择定位基准.5.拟定加工道路.6.确定满足各工序要求的工艺配备.包括机床、夹具、刀具、量具、辅具等。〔1〕机床选择原那么：■单件小批选通用机床，大批大量选公用或自动机床；■机床规格与零件外形相符合；■机床精度与工序精度相符合；■机床消费率与消费类型相符合；■机床主轴转速、范围、走刀量及动力与切削用量相符合；■机床选用与现有设备相符合。对必需改装或重新设计的公用或成组工艺配备，应在进展经济性分析和论证的根底上提出设计义务书。〔2〕刀具的选择普通优先采用规范刀具假设采用工序集中时，应采用各种高效的公用刀具、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厉。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消费：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。大批大量消费为提高劳动消费率应采用公用高效夹具。多种类中、小批消费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消费中，应广泛采用通用量具如游标卡尺、百分尺和千分表等。大批大量消费应采用各种量规和高效的公用检验夹具和量仪等。量具的精度必需与加工精度相顺应。7.确定各工序加工余量，计算工序尺寸和公差8.确定切削用量切削用量三要素含：切削速度v，纵向进刀量f及背吃刀量ap粗加工切削用量的选择：按ap，f,v顺序选择。尽能够一次切去全部加工余量。半精加工切削用量的选择：按ap，f,v顺序选择。单边余量大于2mm时，分两次切。精加工切削用量的选择：按ap，f,v顺序选择。切削深度等于单边余量。9.确定时间定额10.编制数控加工程序11.评价工艺道路对所制定的工艺方案应进展技术经济分析，并应对多种工艺方案进展比较，或采用优化方法，以确定出最优工艺方案。12.填写或打印工艺文件第二节工艺道路的制定一、定位基准的选择选择定位基准主要是为了保证零件加工外表之间以及加工外表与未加工外表之间的相互位置精度。定位基准粗基准精基准辅助基准以未加工过的外表进展定位的基准称粗基准，也就是第一道工序所用的定位基准为粗基准。以已加工过的外表进展定位的基准称精基准。该基准在零件的装配和运用过程中无用途，只是为了便于零件的加工而设置的基准称辅助基准，如轴加工用的顶尖孔等。〔一〕粗基准的选择1.保证相互位置要求原那么——假设首先要求保证工件上加工面与不加工面的相互位置要求，应以不加工面作为粗基准。2.余量均匀分配原那么——假设首先要求保证工件某重要外表加工余量均匀时，应选择该外表的毛坯面作为粗基准。3.便于工件装夹原那么——要求选用的粗基准面尽能够平整、光洁，且有足够大的尺寸，不允许有锻造飞边、铸造浇、冒口或其它缺陷。也不宜选用铸造分型面作粗基准。4.粗基准普通不得反复运用原那么〔二〕精基准的选择原那么1.基准重合原那么——选用被加工面设计基准作为精基准。2.一致基准原那么——当工件以某一外表作精基准定位，可以方便地加工大多数〔或全部〕其他外表时，应尽早将这个基准面加工出来，并到达一定精度，以后大多数〔或全部〕工序均以它为精基准进展加工。主轴箱零件精基准选择在实践消费中，经常运用的一致基准方式有：1〕轴类零件常运用两顶尖孔作一致基准；2〕箱体类零件常运用一面两孔〔一个较大的平面和两个间隔较远的销孔〕作一致基准；3〕盘套类零件常运用止口面〔一端面和一短圆孔〕作一致基准；4〕套类零件用一长孔和一止推面作一致基准。采用一致基准原那么益处：1〕有利于保证各加工外表之间的位置精度；2〕可以简化夹具设计，减少工件搬动和翻转次数。★留意：采用一致基准原那么经常会带来基准不重合问题。此时，需针对详细问题进展详细分析，根据实践情况选择精基准。3.互为基准原那么：某些位置精度要求很高的外表，常采用互为基准反复加工的方法来到达位置度要求。主轴零件精基准选择4.自为基准原那么：为减少外表粗糙度、减少加工余量和坚持加工余量均匀的工序，常以加工面本身作为基准进展加工。床身导轨面磨削加工5.便于装夹原那么：所选择的精基准，应能保证工件定位准确、可靠，并尽能够使夹具构造简单、操作方便。二、加工经济精度与加工方法的选择１.加工经济精度：指在正常的加工条件下(设备、工装、工人、时间〕，所能到达的加工精度。同一种加工方法，精度越高，加工本钱越大精度有一定极限，过A点后，即使再添加本钱，精度提高也很少。本钱也有一定极限，过B点后，本钱根本不变。经济精度２.加工方法的选择：应思索的主要问题：要求到达的精度、外表粗糙度；工件所用资料的性质和毛坯的质量及硬度；零件的构造外形和加工外表的尺寸；热处置情况；消费类型；现有设备的情况；三、典型外表加工方法的选择：１.外圆外表的加工方法：粗车IT13~11Ra25~12.5半精车IT10~9Ra6.3~3.2精车IT8~7Ra1.6~0.8粗磨IT8~7Ra0.8~0.4精磨IT6~5Ra0.4~0.2金刚石车IT6~5Ra0.8~0.02滚压IT7~6Ra0.2~0.1研磨IT5~4Ra0.1~0.01精细磨削IT5Ra0.1~0.012超精加工IT5Ra0.1~0.01沙带磨削IT6~5Ra0.2~0.012抛光Ra0.2~0.025２.内圆外表的加工方法钻孔IT13~11Ra25~12.5粗镗IT13~11Ra25~12.5扩孔IT10~9Ra6.3~3.2半精镗IT10~9Ra6.3~3.2粗拉IT8~7Ra1.6~0.8精拉IT7~6Ra0.8~0.4粗铰IT8~7Ra3.2~1.6精铰IT7~6Ra0.8~0.4手铰IT7~6Ra0.4~0.2精镗IT8~7Ra1.6~0.8粗磨IT8~7Ra1.6~0.8精磨IT7~6Ra0.4~0.2金刚镗IT7~6Ra0.8~0.2珩磨IT6~4Ra0.4~0.05精细磨削IT5Ra0.2~0.025研磨IT6~5Ra0.1~0.01滚压IT7~6Ra0.2~0.1平面加工方法:粗铣IT13~11Ra25~12.5半精铣IT10~9Ra6.3~3.2粗刨IT13~11Ra25~12.5粗车IT13~11Ra25~12.5粗拉IT11~10Ra6.3~3.2精铣IT8~7Ra3.2~1.6半精刨IT10~9Ra6.3~3.2精刨IT8~7Ra3.2~1.6半精车IT10~9Ra6.3~3.2精车IT8~7Ra3.2~1.6精拉IT9~6Ra1.6~0.4粗磨IT8~7Ra1.6~0.4精磨IT7~6Ra0.4~0.2抛光Ra0.2~0.1研磨IT6~5Ra0.1~0.01导轨磨IT6Ra0.8~0.2沙带磨IT6~5Ra0.4~0.01金刚石车IT6Ra0.8~0.02精细磨IT6~5Ra0.2~0.01宽刀精刨IT6Ra0.8~0.4刮研Ra0.8~0.4高速精铣IT7~6Ra0.8~0.2四、工序的安排：加工顺序的安排：先加工基准面，后加工功能外表；先加工平面，后加工内孔；先加工主要外表，后加工次要外表；先粗加工，后精加工。热处置工序的安排：预备热处置：退火、正火、时效、调质最终热处置：淬火、回火、渗碳、渗氮、外表处置五、工序的集中与分散：工序集中程度：指在一个工序中所完成的任务内容的多少。在每道工序中所安排的加工内容多，一个零件的加工只集中在少数几道工序中完成，那么称工序集中。反之，称工序分散。工序集中的特点：有利于保证加工外表间相互位置精度；有利于采用高消费率的机床；工序数目少，设备数量少；公用设备多，调整维修困难；工序分散的特点：机床和工装简单，易调整；有利于采用合理的切削用量;工序数目多，设备数量大，消费组织任务较复杂；消费顺应性好，转产容易；工艺上可行；消费节拍允许；调整可以实现；采用工序集中应留意的问题六、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目的：及时发现毛坯缺陷便于保证加工质量合理运用设备便于安排热处置工序第三节加工余量及工序间尺寸确实定加工余量的概念：使加工外表到达所需的精度和外表质量而应切除的金属层总余量和工序余量：零件上外表的毛坯尺寸与零件图的设计尺寸之差称为加工总余量相邻两工序的工序尺寸之差称为工序余量加工余量的概念：单边余量与双边余量加工余量和工序尺寸的关系：对于被包容面：Z=上工序根本尺寸-本工序根本尺寸对于包容面：Z=本工序根本尺寸-上工序根本尺寸加工余量和工序尺寸的关系：影响加工余量的要素：上道工序加工外表的外表质量上道工序的尺寸公差Ta上道工序的位置误差ρa本道工序的安装误差εb加工余量确实定：分析计算法：对双边余量：对单边余量：查表法：阅历法：工序间尺寸公差确实定拟定加工道路：粗车半精车淬火粗磨精磨研磨确定各工序的加工余量：查表法：研磨：0.01mm，粗磨：0.3mm，精磨：0.1mm半精车：1.1mm，粗车：4.5mm可得：Z总=6.01mm圆整取：Z总=6mm那么取粗车余量：4.49mm工序间尺寸公差确实定确定各工序的经济精度及外表粗糙度:按“入体原那么〞分配偏向查表:研磨：精磨：粗磨：半精车：粗车：毛坯：±2mm工序间尺寸公差确实定计算工序间尺寸、公差研磨：50精磨：50+0.01=50.01粗磨：50.01+0.1=50.11半精车：50.11+0.3=50.41粗车：50.41+1.1=51.51锻造毛坯：51.51+4.49=56第四节工艺尺寸链计算尺寸链的概念：在零件的加工过程中和机械装配过程中，经常遇到彼此相互衔接并构成封锁图形的一组尺寸，其中有一个尺寸的精度决议于其他一切尺寸的精度。这样的一组尺寸构成所谓的尺寸链。工艺尺寸链：装配尺寸链：二、工艺尺寸链的组成：工艺尺寸链由一个封锁环和假设干个组成环构成封锁环：在加工过程中最后构成〔间接获得〕的尺寸。记为：A0留意：一个尺寸链中只能有一个封锁环；封锁环的精度决议于其他环的精度；要求保证的尺寸(设计尺寸)为封锁环或不要求保证的尺寸(非设计尺寸)为封锁环的说法都是错误的；设计尺寸封锁环设计尺寸封锁环二、工艺尺寸链的组成：组成环：在加工过程中直接获得的尺寸。记为：Ai增环：在组成环中，当某组成环的尺寸添加，使得封锁环的尺寸添加，那么该环为增环。记为：减环：在组成环中，当某组成环的尺寸添加，使得封锁环的尺寸减少，那么该环为减环。记为：判别方法：在尺寸链图上，按延续的单箭头来表示，箭头方向与封锁环一样那么为减环，相反那么为增环。A0A2A1举例:L2’L2ZbZbL1L1’封锁环封锁环三、尺寸链的计算方法：极值法：m：增环数，n：尺寸链总环数三、尺寸链的计算方法：如用平均尺寸标注：组成环的平均尺寸：封锁环的平均尺寸：三、尺寸链的计算方法：概率法：正态分布：非正态分布：ki=1.2~1.7AmaxAmin6σ四、计算举例：正计算：知各组成环的尺寸Ai，求A0反计算：知A0，求各组成环尺寸Ai中间计算：知A0及部分Ai，求其他的组成环四、计算举例：例1设计尺寸如下图，加工过程如下：以A为基准铣B面，到达工序尺寸：以A为基准铣C面，到达工序尺寸：验证：能否满足设计尺寸的要求。正计算：四、计算举例：反计算：知：求：A1、A2的尺寸求各组成环的平均公差：根据平均公差和制造工艺的复杂程度确定各组成环的公差：取：TA1=0.2，TA2=0.15按入体原那么分配各组成环的偏向：验算：ESA0=0.2-(-0.15)=0.35，EIA0=0-0=0取其中一个组成环为协调环，按尺寸链的关系式计算：验算：基准不重合时的工序尺寸计算：设计基准与定位基准不重合的工序尺寸计算：增环封锁环减环根据极值解法公式：L0=L1+L2-L310=L1+30-60L1=40ESL0=ESL1+ESL2-EIL30.18=ESL1+0.04-(-0.05)ESL1=+0.09EIL0=EIL1+EIL2-ESL30=EIL1+0-0.05EIL1=+0.05基准不重合时的工序尺寸计算：丈量基准与设计基准不重合的工序尺寸计算：如下图设计尺寸：加工时经过丈量L1尺寸控制台肩位置。求：L1=？封锁环减环增环根据极值解法公式：L1=40-10=30mmESL1=EIL2-EIL0=-0.16-(-0.3)=0.14mmEIL1=ESL2-ESL0=0-0=0mm留意假废品问题：L1MAX=30.14mm，L1MIN=30mm当测得：L1=30.3mm时,假设:L2=40mm,那么:L0=9.7mm依然是合格品。工序间尺寸和公差的计算：工序基准是尚待继续加工的设计基准时的中间工序尺寸计算：如下图加工过程如下：镗孔至插键槽，工序尺寸A1热处置磨内孔至，同时保证设计尺寸。封锁环增环减环A0=A1+A3-A2A1=A0+A2-A3=43.6+19.8-20=43.4ESA0=ESA1+ESA3-EIA2ESA1=0.315EIA0=EIA1+EIA3-ESA2EIA1=0.05解法2：在尺寸链〔1〕中：Z为封锁环。Z=20-19.8=0.2ESZ=0.025-0=0.025EIZ=0-0.05=-0.05在尺寸链〔2〕中：43.6尺寸为封锁环,A1、Z为增环根据尺寸链计算式可求出：封锁环封锁环工序间尺寸和公差的计算：为了保证应有的渗碳或渗氮层深度的工序尺寸计算：图示零件：内孔外表F要求渗碳，渗碳层厚度为0.3～0.5mm。加工过程如下：磨内孔至渗碳，厚度为δ。磨内孔至尺寸并保证渗碳层厚度0.3～0.5mm。求：δ=？72.39±0.0172.51±0.01δ0.4±0.1δ=0.52±0.08=0.60.44工序间尺寸和公差的计算：电镀零件的工序尺寸计算：图示零件F外表要求镀银，镀层厚度为0.2～0.3mm,F表面的最终尺寸为,求镀前工序尺寸。ACBD综合举例:图示零件，轴向设计尺寸分别为A1=50、A2=20、A3=10，加工过程如下：以C面为基准车A面、D面，余量分别为Z1=3mm、Z2=5mm。以A为基准车C、B面，余量为Z3=Z4=3mm。以B为基准磨A面，余量为Z5=0.2mm，保证A1、A2、A3三个尺寸。求解各工序尺寸。A12A13A31A30A21A12A13A20A22综合举例:A12A13A31A30A21知：A20=A2=，A30=A3=求各组成环尺寸。属反计算问题。封锁环增环减环∵TA13=0.25>TA30=0.15∴需修正组成环尺寸。求根本尺寸:A12=A13+Z5=50+0.2=50.2mmA30=A3=10mm，A21=A22+Z3=A20+Z5+Z3=23.2mm∵A30=A13+A21-A12-A31，求出：A31=13mm求平均公差：取：TA13=TA12=TA31=0.0