第2章工艺规程设计与制定课程知识点梳理汇总

◆了解工艺规程制定的原则与步骤◆了解并掌握工件定位基准的选择及其定位◆熟悉并掌握工序加工余量和工序尺寸的确定方法提高生产率和降低成本。同时，还应在充分利用本企业现有生产条2.2.1概念对于零件结构分析的另一方面是分析零件表面的组合情况和尺寸大小。组合情况和尺寸大小的不同，形成了各种零件在结构特点和加工方案选择上的差别。在机械制造业中，通常按零件结构特点和工艺过程的相似性，将零件大体上分为轴类、箱体类、盘体类等。表2-1列出了常见零件机械加工工艺性对比的示例。 1同，可在一次装夹中加工出全部键槽，以提高生产效率2孔中心与箱体壁之间3少加工量，提高稳4应设计退刀槽，减少刀具或砂轮的磨损56减少加工量722刀时间，应设计为相同的宽度8重合92.3.1毛坯类型2.3.2毛坯选择的方法零件材料的工艺性是指材料的铸造、锻造、切削性和热处理性2.3.3毛坯选择实例②为提高机械加工生产率，对于一些类似图2-12.4.1定位基准的选择工件在装夹时必须依据一定的基准，否则便无法实现正确定在零件的设计与制造过程中，确定生产对象上的某些点、线、面的点、线、面就是基准。按照作用的不同，基准可分为设计基准和工艺基准2大类。(1)设计基准。就是设计工作图上所采用的基准。如齿轮的内孔、外圆与分度圆的设计(2)工艺基准。就是加工或装配过程中所采用的基准。它又分为工序基准、定位基准、(1)粗基准的选择。在起始工序中，只能选用未经加工过的毛坯表面作为定位基准，这不加工表面作为第1次装夹的粗基准。准来加工内孔B(采用三爪卡盘夹持外圆);若以内孔B作为粗基准(用四爪卡盘夹持外圆，然后按内孔找正定位),则加工后图2-4机床床身加工的粗基准选择(2)精基准的选择。用加工过的表面作为定位基准，便称为精基准。选择精基准时应坚持以下5个原则。时，如果基准不重合，将出现基准不重合误差体类零件常以一个平面及平面上2个定位用的工艺孔为精基准。作为定位基准，以提高加工面本身的精度和表面质量。图2-4所示的机床床身零件在最后精便、省力的原则：如图2-6所示，表面A、B及底基准。这样按调整法加工时，表面C对设计基准A图2-6基准重合示例2.4.2工件定位原理抽象支承点(如图2-7所示点1、2、3),工件紧靠在这3个支承点上，便限制了工件的是、多、z3个自由度；在x-z平面上设置2个抽象支承点4、5(在理论上这2点尽量相距远一点，它们的连线与x-y平面平行),工件紧靠这2个支承点便可限制2、y2个自由度；在y-z平面上设置工件定位时，用夹具上合理分布的6个支承点与工件的定位基准相接触来限制其6个自图2-7工件六点定位原理关于六点定位原理作以下2点说明。①6个支承点必须适当分布。若3个支承点分布在一直线上，就不会限制3个自由度；若不在一条线上的3个支承点所形成的三角形面积越大，则定位就越稳定。②工件与定位支承点相接触就实现了定位，至于工件在加工过程中始终保持已定好的位置不变则是靠夹紧来实现的。另外，若认为工件定位后夹紧前在支承点的反方向仍有移动的可能性，便认为定位不确定，这种理解是错误的。在实际生产中，定位支承点总是以具体定位元件来实现的，因此直接分析各种定位元件所能限制的自由度，以及它们的组合所能限制的自由度，对研究定位问题更具有实际意义。表2-2列出了常用定位元件所能限1个支承钉图示2日y1x2Vx限制自由度y1块条形支承板1块矩形支承板图示xZVyX限制自由度z、某、)孔圆柱销短圆柱销图示2VX2xVx限制自由度圆锥销固定锥销固定锥销与浮动锥销组合图示yXyX2X2yy限制自由度心轴小锥度心轴图示)x)xVXVV限制自由度1块短V形块2块短V形块1块长V形块图示=x=xxx22限制自由度1个短定位套1个长定位套图示xV2X¥限制自由度圆锥面心轴固定顶尖图示22yX2V22VX限制自由度(1)完全定位与不完全定位。加工时工件的6个自由度被完全限制的定位称为完全定位。但生产中并不是所有工序都需要采用完全定位的方式，究竟应该限制几个工件的6个自由度没有被完全限制的现象便称为不完全定位。例如在一个长轴上铣一个及槽对外圆轴线的对称度，此时除绕工件轴线转动的自由度不需限制外，其余5个自由度均(2)欠定位与过定位。在工件加工中应该限制的自由度而没有被限制的现象，称为欠定工件的某个自由度被重复限制的现象称为过定位。图2-8所示为加工连杆小头孔时的定位方式。图2-8(a)所示为定位正确，短圆柱销1限制了元、γ2个移动自由度，支承面3限制了衰、y、z3个自由度，挡销2限制了呈自由度，这是一个完全定位；图2-8(b)所示为过定位，因为长圆柱销限制了工件x、y、是、多4个自由度，而支承面限制了工件之、过定位一方面会使工件无法装入夹具中；另一方面即使工件装在夹零件上各种典型表面都有多种加工方法(车、铣、刨、磨、镗、钻等),但每种加工方法所能达到的加工精度和表面粗糙度相差较大。在拟定零件机械加工工艺路线时，表面加工方法的选择应根据零件各表面所要求的加工精度和表面粗糙度，应尽可能选择与经济加工精度和表面粗糙度相适应的加工方法。1.经济加工精度所谓经济加工精度(简称经济精度),是指在正常生产条件下(采用符合质量标准的设备、工艺装备和标准技术等级的工人，不延长加工时间),采用某种加工方法所能达到的加工精度。各种加工方法都有一个经济加工精度和表面粗糙度的范围。选择表面加工方法时，应使工件的加工要求与之相适应。各种加工方法的经济精度详见表2-3、表2-4和表2-5。车55精555钻扩铰拉镗内磨9珩5研5车9细车(金刚石车)刨宽刃精刨9765(1)工件材料的性质。加工方法的选择常要受到工件材料性质的限制。例如淬火钢的精加工要用到磨削，而有色金属的精加工不宜采用磨削(易堵塞砂轮),通常采用金刚镗或高速(3)生产类型。加工方法的选择应与生产类型相适应，对于大批大量生产，应尽可能选(4)具体生产条件。工艺人员必须熟悉企业的现有加工设备及其工艺能力，工人的技术(1)外圆表面的加工路线。④粗车—半精车—粗磨—光整加工或(超)精密加工：黑色金属材料，表面精度、粗糙度要求质量高的表面。外圆表面加工路线如图2-10所示。精车粗车图2-10外圆表面的加工路线(2)孔加工路线。孔加工常用的加工路线如下。①钻孔—扩孔—铰—精铰：主要用于中、小直径(d<50mm)的精密孔。②钻或扩(粗镗)—粗拉—精拉：用于大量生产中尺寸中等的孔、花键孔或带键槽的孔。③钻或粗镗—半精镗—精镗—浮动镗—金刚镗：广泛用于箱体零件的孔系加工、有色金属零件的精密孔的加工，具有高的生产率。④钻或粗镗—半精镗—粗磨—精磨—珩磨或研磨：主要用于淬硬零件或要求高的零件。孔加工常用加工路线如图2-11所示。铰铰推滚压扩钻粗镗图2-11孔加工路线(3)平面加工路线。平面加工方法主要是铣削、刨削和磨削，其加工路线有如下4条。①粗铣—半精铣—精铣—高速铣：用于精度和粗糙度要求高的平面加工，生产率高。②粗刨—半精刨—精刨一刮或研磨：多用于单件、小批生产，生产率低。③粗铣(刨)一半精铣(刨)—粗磨—精密磨、导轨磨、研磨、砂带磨：主要用于淬硬零件和精度要求高、表面粗糙度值要求小的平面加工。④粗拉—精拉：用于大量生产，尤其适用于冷拉铸件。平面加工路线如图2-12所示。R₄5～20精铣粗磨精磨图2-12平面加工路线2.5.2加工阶段的划分超精加工阶段：当零件上有要求特别高的表面时，需在精加工之后2.5.3加工顺序的确定为了改善工件材料的切削加工性、消除残余应力，正火和退消除毛坯制造和机械加工中产生的内应力；为了提高零件的等，淬火及渗碳淬火(淬火后应回火)、氰化、氮化等应安排在精加些硬度和耐磨性要求不高的零件，调质处理也可作为最终热处(1)检验工序。为了确保工件的加工质量，应合理安排检验工序。通常在重要关键工序(2)划线工序。在单件、小批生产中，对一些形状复杂的铸件，为了在机械加工中安装(3)去毛刺和清洗。切削加工后在零件表层或内部有时会留下毛刺，它们将会影响装配一方面要去掉黏附在工件表面上的砂粒；另一方面要清洗掉易(4)特殊需要的工序。如平衡应安排在零件或部件完成后。退磁工序则一般安排在精加2.5.4工序的集中与分散在选定零件各表面的加工方法及加工顺序之后，制定工艺路线时可采用2种完全相反的能包含多的加工内容，从而使工序的总数减少，实(1)生产类型。对于单件、小批生产，为简化生产流程、减少工艺装备，应采用工序集批生产或现场数控机床不足时，为便于装夹、加工检验，并能合理均衡2.6.1机床工艺装备的选择(1)夹具的选择。在单件小批生产中，应尽量选用通用夹具或组合夹具，这有利于制造(2)刀具的选择。在生产中能否合理选用刀具的类型、结构、尺寸和刀片材料等，对于②不同的工艺方案，要选用不同类型的刀具。例如孔的加工可采用钻(3)量具的选择。选择量具时，首先要考虑所要检验工件的精度，以便正确地反映工件的实际加工情况。关于量具的类型，则主要取决于生2.6.2加工余量和工序尺寸的确定(1)总加工余量和工序余量。为了获得零件上某一表面所要求的精度和表面粗糙度，从从某一表面上所切去的金属层即为工序余量，如图2-13所示。总加工过程中，由于工序尺寸有公差，因此工序余量有最大工序余量和(2)影响工序余量的因素。在确定工序余量时，应考虑下列几方面的因素。度，应在本工序加工中切除，如图2-15所示。②上道工序尺寸的公差：如图2-14加工余量及公差所示，上道工序尺寸公差的大小对③前道工序的形状和位置公差：当工件上有些形状和位置偏差不包括在尺寸公差的范围内时，这些误差就必须在本工序的加工中纠正，本工序加工余量中必图2-16轴线弯曲对加工余量的影响响被加工表面和刀具的相对位置，依次也应计在工序余量内，如图2-17所示。(3)确定工序余量的方法。工序余量确定的方法有3种，即分析计算法、经验估算法和①分析计算法。通过分析影响工序余量的因素，并逐一计算确定加工余量。这种方法虽然考虑问题全面，确定的工序余量比较精确，但由于计算繁琐，故一般使用较少，只在大批大量生产中的某些重要工序中应用。(2)计算序尺寸是由零件图样尺寸(最终工序尺寸)加上(轴为加)或减去(孔为减)工序余量而得图2-18所示为加工外表面时各工序尺寸之间的关系，其中L₁为最终工序尺寸，Ls为毛为前一道工序的尺寸，如L₂=L₁+Z₁,L₃=L₂+Z₂=L₁+Z₁+Z₂,…,Ls=L₄+Z₄=L₁+Z₁+Z【例2-1】某箱体零件外形尺寸为500mm×400mm×350mm,其上有一孔，设计尺寸为,孔长45mm。已知其加工工艺为粗镗—半精镗—精镗—铰孔(用浮动镗刀块),解：(1)查表，得各工序余量和公差乙精=1.4mmT精=0.22mmZ粗=?T=0.54mm=6-0.25-1-1.4=3.35(3)画孔的加工余量和工序尺寸分布图(如图2-19所示)(4)按“倒推法”计算各工序尺寸与公差精镗粗镗毛坯φ(98-6)±1.2=φ92±1.2mm2.6.3切削用量的确定先按加工余量选择背吃刀量ap,按表面质量要求选择合理的进给量f,然后在保证刀具耐用2.6.4时间定额的制定(1)基本时间f。它是指直接改变工件的尺寸、形状和性质所需要的时间，亦称机动时间，一般可用计算法确定。对于车削，基本时间为式中，L——光轴的车削长度(单位为mm);(2)辅助时间t。它是指在完成基本工艺工作中需要的辅助动作所消耗的时间，主要包括装卸工件、开停机床、改变切削用量和测量工件等所消耗的时间。辅助时间通常有2种确作状态所消耗的时间，主要包括更换和修磨刀具、润滑机床、清理切屑与场地，以及工作班(+t)的2%～7%进行估算。(4)准备与终结时间tz。它是指操作者在加工一批工件的开始和结束时必须的准备工作整机床，首件检验，发送成品等所用的时间。若一批工件的数量为N,那么分摊到每一工件t—辅助时间(min),可按t=k来计算，k为百分比；tn——准备与终结时间(min)。此单件时间定额Ta为2.6.5工艺文件求简单明了的原则确定的。常用的工艺规程有机械加工工艺过程卡机械加工工序卡片，如表2-6、表2-7和表2-8所示。车间编制(日期)审核(日期)会签(日期)签字日期标记处记签字日期工序装夹工步内容同时加工设备名进给量mm编制(日期)审核(日期)会签(日期)日期日期(工序图)车间同时加工件数m·min-¹编制(日期)审核(日期)会签(日期)签字日期签字日期计算的主要任务。由此可知，尺寸链理论是分析机械加工过程各工序2.7.1尺寸链的基本概念尺寸链是零件加工过程中，由相互联系的尺寸组成的封闭图形。图2-20(a)所示为一再加工B面得尺寸La,从而间接得到尺寸Lb。于是尺寸L、La、间接得到尺寸Ao,那么尺寸A₁、A₂和Ao就组成一个尺寸链，如图2-21(b)所示。图2-20加工台阶零件的尺寸链组成环是加工过程中直接得到的尺寸，如图2-20(b)所示的尺寸La、Lp和图2-21(b)所示的图2-21加工套筒零件的尺寸链减环。图2-20(b)中的La和图2-21(b)中的A₁为增环，其上用一向右的箭头表示，即L、A;图中的Lp和A₂为减环，其上用一向左的箭头表示，即Ln、A₂。2.7.2工艺尺寸链的分类(1)长度尺寸链。组成尺寸链的各环均为长度尺寸的工艺尺寸链，如图2-20(b)和图(2)角度尺寸链。组成尺寸链的各环均为角度尺寸的工艺尺寸链，这种尺寸链多为形位图2-22角度尺寸链寸链3种。其中直线尺寸链最为常见，后面的讨论均以直线尺寸链和长度尺寸链为例。2.7.3尺寸链的计算尺寸链的计算方法有极值法和概率法2种。极值法是从组成环可能出现最不利的情况出批量生产和可靠性要求高的场合；概率法一般用于大批量生产(如汽车工业)中，或用于装式中，Am、Amn——封闭环的最大与最小极限尺寸；3.封闭环的上、下偏差多时，所有组成环均出现极限尺寸(如增环为最大尺寸，减环为最小尺寸)的可能性很小，2.7.4工艺尺寸链的应用(1)已知封闭环和部分组成环的尺寸，求其他组成环的尺寸。在工艺过程中，尺寸链多(2)已知所有组成环的极限尺寸，求封闭环的极限尺寸。这种情况一般用于工艺过程中差。公差分配有以下3种方法。这种方法虽然计算简单，但其缺陷就是忽视了组成环基本尺寸的大这种方法比较合理，它通过保证各组成环具有相同的公差等级时的难易程度基本均衡。其不足之处是，当各现一定的不合理性。因为不同的加工方法对应的经济加工精度等级是不同的，再加上各工序③组成环主次分类法：所谓组成环主次分类法，即先把组成环按作用工艺尺寸链的建立，主要依据下列3步进行。(1)确定封闭环。封闭环一般是间接得到的设计尺寸或工序加工余量，有时也可能是中如图2-23(a)所示，由Lo→Lp→L₀→L₀的另一(3)确定增、减环。具体方法为，先给封闭环任画一个与其尺寸线平行的箭头，然后沿此方向，绕工艺尺寸链依次给各组成环画出箭图2-23尺寸链增、减环的确定(1)基准不重合时工序尺寸及其公差的确定。当定位基准与设计基准或工序基准不重合只好通过测量尺寸L来间接保证。试求工序尺寸L及其上、