KMCAPP软件的应用课件

KMCAPP軟體概述1、開目軟體簡介

由武漢開目資訊化技術有限責任公司開發，其家族成員包括：（1）開目CAD：“九五”國家級重點科技成果推廣專案。首創採用畫法幾何和多視圖的設計思想，相容DWG、DXF、IGES等多種圖形格式，提供包括零件結構、軸承、夾具、螺釘、螺母等工程圖庫，提供開放的集成介面與二次開發介面。(2)開目CAPP:企業級的數位化工藝設計系統。國家863/CIMS主題目標產品，國家科委科技進步二等獎。基於知識和工具化的設計思想，圖文一體的工藝設計環境，支持各種規程編制，快速匯總生成材料定額、工時定額、工藝裝備清單。（3）開目PDM：企業級的產品數據管理系統，“十五”國家863支持軟體產品。基於面向對象的設計思想，統一管理產品全生命週期的各種數據及其生成過程，有效集成各種主流CAD/CAPP等軟體工具，為企業實施ERP（EnterpriseResourcePlan,企業資源規劃)、SCM(SupplyChainManagement,供應鏈管理)等管理系統提供支撐。(4)開目製造業資訊化整體解決方案：以PDM/PLM(產品生命週期管理)系統為核心和平臺，集產品設計、工藝規劃、產品全生命週期管理、企業應用集成為一體，實現企業內、企業間的網路化產品協同設計、工藝、管理一體化。2、開目CAPP版本及新增功能介紹

開目CAPP被列為2003年國家科技成果重點推廣專案之一，2003年8月，KMCAPP6.0版本推出，歷經三年，CAPP6.8版本又成熟問世，相比於6.0版本，6.8版本新增了下述功能：（1）6.0版本是快速完成工藝編制的工具系統功能性質，而6.8版本已發展到工藝編制、工藝匯總、工藝管理一體化的解決方案水準，能從整體上提高工藝部門的技術水準、管理水準，提高工作效率。（2）從基於檔的CAPP發展到以XML(ExtensibleMarkupLanguage,即可擴展標記語言)為基礎，支持面向對象的資料庫型CAPP。6.8版本支持把檔存為軟體專有的格式，也支持存為XML格式，也可以直接存入到資料庫中，這3種方式，給用戶帶來更大的方便。（3）工藝資源管理器支持個人工藝知識積累，以利於逐步積累成為企業共用的工藝知識。（4）豐富了二次開發介面，利用這些開發介面，用戶無需瞭解KMCAPP數據結構的細節，就可以很方便地獲得所需的工藝資訊。開放的介面基於COM/DCOM技術，支持VC、VB、PB、DELPHI等流行的軟體開發工具。（5）新推出了基於三維的裝配工藝和基於三維的加工工藝系統。3、軟體特徵及組成模組（1）軟體特徵1）採用互動式與派生式相結合的方法制定工藝規程：即工藝規程既可按需獨立完成，亦可通過檢索典型工藝檔快速派生；工藝資源管理器中備有大量豐富、實用、符合國家標準的資源數據，以供引用，還能全面支持尺寸偏差、粗糙度、形位公差以及加工、焊接等各種國家規範的填寫。2）KMCAPP還擁有KMCAD的基本繪圖功能和豐富的圖庫內容，不僅能迅速提取零件外部輪廓以方便繪製工序圖，也可用於工、卡、夾、量具的設計繪圖。3）具備極為靈活的編輯功能，編輯介面中提供多種操作方式：清晰的主操作菜單、形象的工具條按鈕、方便的滑鼠右鍵菜單，可以滿足不同的操作習慣。4）工藝內容的編輯可以通過資料庫查詢填寫或直接利用鍵盤輸入。此外，還提供多種複製方法，可以支持類似Windows的複製、粘貼、剪切等快捷操作方式。（2）組成模組1）工藝規程編制模組：主要用於生成工藝過程卡和工序卡以及技術文檔（如工藝裝備設計任務書的填寫）。該模組的執行檔是kmcappwin目錄下的kmcapp.exe。2）圖形繪製模組：主要用於工序簡圖的繪製或快速生成，並可作獨立設計繪圖工具用。3）工藝資源管理器：負責工藝資源數據的管理和有效利用。其中包含大量豐富、實用、符合國家標準的工藝資源資料庫，如材料牌號、材料規格、機床設備、標準刀具、標準工藝術語等，用戶還可以自己定義、擴充。KMCAPP可以利用由工藝資源管理器創建的各種工藝資源。該模組的執行檔是kmcappwin目錄下的kmres.exe。4)公式管理器：主要用於建立和管理工藝設計中用到的計算公式。其中提供材料定額及工時定額計算公式庫。用戶可自行擴充專用公式。系統可自動篩選公式，並將計算結果自動填入到工藝檔內。該模組的執行檔是kmcappwin目錄下的kmFormularManager.exe。4、軟、硬體運行環境（1）軟體環境在安裝KMCAPP之前，電腦上一定要先安裝Windows98、Windows2000、WindowsXP操作系統軟體。（2）硬體環境CPU:PentiumⅢ或更高的微處理器。記憶體：至少64MB，建議更高。硬碟：至少8G，建議更高。圖形卡：Windows相容的圖形卡。光碟驅動器。5、軟體安裝及模組啟動方法（1）安裝方法：（2）啟動各功能模組的兩種方法1）從Windows“開始”菜單中選擇“程式”中的開目CAPP程式組，在程式組中單擊各圖示。2）在Windows資源管理器中用滑鼠左鍵雙擊開目CAPP安裝目錄下的各執行檔的圖示。建議採用快捷方式,具體操作是：用法1或用法2找到各執行檔的圖示，用滑鼠左鍵點中後，選右鍵菜單<發送到>,再選<桌面快捷方式>，在桌面上建立快捷檔圖示，然後雙擊即可。6、工藝檔實例

以花鍵軸零件為例（c:\kmsoft\kmcappwin\gxk\花鍵軸.gxk),制定其主要機加工工藝檔，包括：封面、工藝過程卡、5道主要機加工工序卡和1道檢驗卡，只是省略了備料、粗車、正火、鉗工等4道次要工序，如果需要，軟體同樣是可以補充完成的。注：進入工序卡有兩種方法：（1）在表中區，將游標移至某道工序對應的行，單擊“進入當前行對應的工序卡”按鈕，或<工序操作>菜單中的<進入工序卡>。（2）左下角翻動至“頁面流覽”。2.1概述

2.1.1機械加工工藝規程的作用

機械加工工藝規程是規定產品或零部件機械加工工藝過程和操作方法等的工藝檔。其作用如下：（1）根據機械加工工藝規程進行生產準備（包括技術準備）。如技術關鍵的分析與研究；刀、夾、量具的設計、製造或採購；設備改裝與新設備的購置或定做等。（2）機械加工工藝規程是生產計畫、調度，工人的操作、品質檢查等的依據。（3）新建或擴建車間，其原始依據也是機械加工工藝規程。根據機械加工工藝規程確定機床的種類和數量，確定機床的佈置和動力配置，確定生產面積的大小和工人的數量等。2.1.2機械加工工藝規程的格式

一般而言，採用普通加工方法的單件小批生產，只需填寫簡單的機械加工工藝過程卡片（見表1）；在中批生產中，多採用較詳細的機械加工工藝卡（見表2）；大批大量生產類型要求有嚴密、細緻的組織工作，因此各工序都要填寫工序卡（見表3）。對有調整要求的工序要有調整卡，檢驗工序要有檢驗卡；數控加工中，需填寫數控加工工序卡、刀具卡等與編程有關的工藝檔。表1機械加工工藝過程卡片表2機械加工工藝卡片表3機械加工工序卡片2.1.3機械加工工藝規程的設計原則、步驟和內容1．設計原則（1）保證圖紙規定的所有技術要求的實現。如發現不當，只能建議，不能修改。（2）在滿足規定的生產綱領和技術要求的前提下，一般要求工藝成本最低。（3）充分利用現有生產條件。（4）儘量減輕勞動強度，保障生產安全。2．設計步驟和內容（1）分析零件圖和產品裝配圖熟悉產品的性能、用途、工作條件，瞭解零件的作用以及裝配關係，找出零件的主要技術要求和關鍵技術問題。（2）工藝審查審查圖紙上的尺寸、視圖和技術要求是否完整、正確、統一；審查零件的結構工藝性。零件的結構工藝性是指在滿足使用要求的前提下，製造該零件的可行性和經濟性。結構工藝性好是指在一定的工藝條件下，既能方便製造，又有較低的製造成本。表4列出了在常規工藝條件下零件結構工藝性定性分析的例子.

（3）熟悉或確定毛坯常用的毛坯種類有：鑄件、鍛件、型材、焊接件、衝壓件等。設計工藝規程之前要熟悉毛坯的特點。如對於鑄件應瞭解其分型面，澆口和鑄鋼件冒口的位置以及鑄件公差和拔模斜度等。表4零件結構工藝性分析（4）擬訂工藝路線主要內容有：選擇定位基準、確定加工方法、安排加工順序以及安排熱處理、檢驗和其他工序等。（5）確定各工序的工藝裝備（包括機床、刀具、夾具、量具等）。（6）確定各主要工序的技術要求和檢驗方法。（7）確定各工序的加工餘量，計算工序尺寸及其公差。（8）確定各工序的切削用量及工時定額。（9）填寫工藝檔。

2.2萬向節滑動叉零件工藝規程的制訂

2.2.1零件的分析

1．零件的三維模型如圖1所示

圖1萬向節滑動叉零件的三維模型圖2、零件的作用圖2萬向節傳動裝置示意圖

汽車上有一個很重要的部件，稱為萬向節。萬向節與傳動軸組合，稱為萬向節傳動裝置。在前置發動機後輪驅動的車輛上，萬向節傳動裝置安裝在變速器輸出軸與驅動橋主減速器輸入軸之間；而前置發動機前輪驅動的車輛省略了傳動軸，萬向節安裝在既負責驅動又負責轉向的前橋半軸與車輪之間。

萬向節在汽車上起到什麼作用呢？汽車是一個運動的物體。在後驅動汽車上，發動機、離合器與變速器作為一個整體安裝在車架上，而驅動橋通過彈性懸掛與車架連接，兩者之間有一個距離，需要進行連接。

汽車運行中路面不平產生跳動，負荷變化或者兩個總成安裝位置差異，都會使得變速器輸出軸與驅動橋主減速器輸入軸之間的夾角和距離發生變化，因此要用一個“以變應變”的裝置來解決這一個問題，因此就有了萬向節這個東西。萬向節的結構和作用有點象人體四肢上的關節，它允許被連接的零件之間的夾角變化。但它與肢體關節的活動形式又有所不同，它僅允許夾角在一定範圍內變化。

目前後驅動汽車上應用最廣的一種普通萬向節由萬向節叉、十字軸等基本零件構成。十字軸裝配在萬向節叉上做連接，十字軸的軸頭上裝有滾針軸承，當軸頭接入萬向節叉時，十字軸與萬向節叉之間就可以有相對旋轉，也就產生了多角度變化。萬向節叉上的花鍵連接又可以做小許的軸向移動，這樣就適應了夾角和距離同時變化的需要。圖3

單個的萬向節不能使輸出軸與輸入軸的暫態角速度相等，容易造成振動，加劇機件的損壞，產生很大的噪音。因此，後驅動汽車的萬向節傳動形式都採用雙萬向節（見圖2），就是傳動軸兩端各有一個萬向節，其作用是使傳動軸兩端的夾角相等，保證輸出軸與輸入軸的暫態角速度始終相等。綜上所述，萬向節滑動叉的主要作用為：（1）傳遞扭矩，使汽車獲得前進的動力；（2）調整傳動軸的長度及其位置，以適應夾角和距離同時變化的需要。

零件共有兩組加工表面（見二維圖，視圖1，視圖2），它們之間有一定的位置要求。（1）以φ39mm孔為中心的加工表面這組加工表面包括：mm的孔（主要加工表面）及其倒角；尺寸為mm的與相垂直的平面；平面上的4-M8螺孔。3、零件的工藝分析（2）以φ50mm花鍵孔為中心的加工表面這組加工表面包括：mm十六齒方齒花鍵孔（主要加工表面）；

φ55mm階梯孔；

φ62mm外圓表面及M60×1的外螺紋表面；

Rc1/8螺紋【Rc（R):圓錐內(外）螺紋】。

（1）粗基準的選擇

1）選擇原則如圖4所示說明：粗基準的選擇將影響到加工面與不加工面的相互位置，或影響到加工餘量的分配，所以正確選擇粗基準對保證產品品質有重要影響。abca—鑄造毛坯b—以1為粗基準，餘量不均勻，同軸c—以2為粗基準，餘量均勻，不同軸圖4兩種粗基準選擇對比2．基面的選擇

選擇粗基準時，一般應遵循下列原則：圖5以不加工面為粗基準

①保證相互位置要求的原則

如果必須保證工件上不加工面與加工面之間的相互位置要求，則應以不加工面為粗基準（見圖5）。②保證加工表面加工餘量合理分配的原則如果必須首先保證工件上某重要表面的餘量均勻，應選擇該表面的毛坯面為粗基準。例如，導軌面是車床床身的主要工作表面，要求在加工時切去薄而均勻的一層金屬，使其保留鑄造時在導軌面上所形成的均勻而細密的金相組織，以便增加導軌的耐磨性。另外，小而均勻的加工餘量將使切削力小而均勻，因此引起的工件變形小，而且不易產生振動，從而有利於提高導軌的幾何精度和降低表面粗糙度（見圖6）。a)b)圖6床身加工粗基準選擇正誤對比（M4-1）a)正確b)不正確③便於工件裝夾的原則粗基準盡可能平整、光潔和有足夠大的尺寸，以保證定位準確、夾緊可靠。④粗基準一般不得重複使用的原則圖7重複使用粗基準實例A、C—加工面B—毛坯面

因為粗基準的精度和粗糙度都很差，如果重複使用，則不能保證工件相對刀具的位置在重複使用粗基準的工序中都一致，因而影響加工精度（見圖7）。

有的零件在前幾道工序中雖然已經加工出一些表面，但對某些自由度的定位來說，仍無精基準可以利用，在這種情況下，使用粗基準來限制這些自由度，不屬於重複使用粗基準。實際應用中，劃線裝夾有時可兼顧這四條原則，但夾具裝夾則不能同時兼顧，因此應分析零件圖，抓住主要矛盾，解決主要問題。2）萬向節滑動叉零件的粗基準選擇

對於一般的軸類零件，以外圓作為粗基準是完全合理的。但對於本零件而言，如果以Ф65mm外圓（或Ф62mm外圓）表面作基準（四點定位），則可能造成這一組內外圓柱表面與零件的叉部外形不對稱。根據粗基準的選擇原則①保證相互位置要求的原則，現選取叉部兩個Ф39mm孔的不加工外輪廓表面作為粗基準，利用一組共兩個短V形塊支承這兩個Ф39mm孔的不加工外輪廓表面作主要定位面，以消除四個自由度，再用一對自動定心的窄口卡爪，夾持在Ф65mm外圓柱面上，用以消除兩個自由度，達到完全定位。（2）精基準的選擇

1）選擇原則

①基準重合原則盡可能選擇被加工表面的設計基準為精基準，否則將產生基準不重合誤差。a)b)c)圖8工序基準與定位基準之間的關係

如圖8(a)是在鑽床上成批加工工件孔的工序簡圖。若選N面為尺寸B的定位基準[見圖8(b)]，鑽頭相對1面位置已調整好且固定不動，則加工這一批工件時尺寸B不受尺寸A變化的影響；若選M面為定位基準[見圖8(c)]，鑽頭相對2面已調整好且固定不動，則加工的尺寸B要受到尺寸A變化的影響，使尺寸B精度下降。②統一基準原則選擇多個表面加工時都能使用的定位基準作為精基準,並應儘早地將該基準面加工出來,以便後續較多工序可以以它為精基準。圖9活塞的附加基準

如軸類多以兩個頂尖孔為定位基準；齒輪加工以內孔和端面為定位基準；箱體加工以平面和兩個銷孔為定位基準；活塞類工件以內止口和中心孔為定位基準（見圖9）。

優點：各工序所用的夾具統一，減少了設計和製造夾具的時間和費用；避免因基準轉換過多帶來的誤差，有利於保證其相互位置精度；各表面之間達到很高的位置精度；避免多次裝夾帶來的裝夾誤差和減少多次裝載工件的輔助時間。③互為基準原則某些位置度要求很高的表面，常採用互為基準反復加工的辦法來達到位置度要求。如加工套筒類，先以孔定位加工外圓，再以外圓定位加工孔，反復加工幾次就可大大提高同軸度精度。圖11孔的加工路線圖12平面的加工路線表各種機床加工時的形位精度（老工藝P34）Ⅰ.mm的孔（主要加工表面）及其倒角要求：Ra3.2，IT7-8(利用KMCAPP的自動填寫尺寸公差查詢），2孔同軸度φ0.02方法選擇1：鑽-擴-粗鉸-精鉸，鍃倒角（轉塔車床）方法選擇2：鑽-半精鏜-精鏜，倒角（臥式鏜床）

Ⅱ.尺寸為mm的與相垂直的平面要求：Ra6.3，IT8-9方法選擇：粗銑-半精銑

Ⅲ.平面上的4-M8-6h螺孔方法選擇：鑽底孔-倒角-攻絲2）零件表面加工方法的選擇①以φ39mm孔為中心的加工表面②以φ50mm花鍵孔為中心的加工表面Ⅰ.mm十六齒方齒花鍵孔（主要加工表面）及φ55mm沉頭孔主要要求：槽底Ra1.6，大孔IT8；槽側Ra1.6，IT10；內孔Rz50,IT11-12方法選擇：鑽-擴鑽（鏜）-粗拉-精拉，倒角，鍃沉頭孔Ⅱ.φ62mm外圓表面(Rz200)及M60×1-6h的外螺紋表面方法選擇：車Ⅲ.Rc1/8螺紋【Rc（R):圓錐內(外）螺紋】方法選擇：鑽底孔-攻絲Ⅳ.箭頭方法選擇：沖知識鏈接：在常用的表面粗糙度參數值範圍（Ra為0.025-6.3μm，Rz為0.1-25μm),標準推薦優先選用Ra(輪廓算術平均偏差)。因為測Ra常用效率很高的電動輪廓儀進行連續測量，反映輪廓誤差更具有代表性，而現有電動輪廓儀的觸針，大多數只適於測這個範圍內的Ra值，其餘的則適於用光學儀器測Rz值(微觀不平度十點高度)。③兩組加工表面之間的主要位置要求Ⅰ.mm花鍵孔與中心聯線的垂直度公差為100：0.2；Ⅱ.二孔外端面對φ39mm孔的垂直度公差為0.1mm；Ⅲ.mm花鍵槽寬中心線與φ39mm中心線偏轉角度公差為2°；Ⅳ.二孔外端面對mm花鍵孔中心線的對稱度為0.15mm。

對於這兩組加工表面而言，可以先加工其中一組表面，然後借助於專用夾具加工另一組表面，並且保證它們之間的位置精度要求。

（2）零件工藝路線的制定

1）制定原則2）工藝路線方案一知識鏈接：為了使鋼具有良好的切削加工性，一般希望硬度控制在HB170-230工序1車外圓φ62mm，φ60mm，車螺紋M60×1mm2兩次鑽孔並擴鑽花鍵底孔φ43mm，鍃沉頭孔φ55mm3倒角5×30°4鑽Rc1/8底孔

5拉花鍵孔

6粗銑φ39mm二孔端面

7半精銑φ39mm二孔端面

8鑽、擴、粗鉸、精鉸兩個φ39mm孔至圖樣尺寸並鍃倒角2×45°9鑽M8底孔，倒角

10攻螺紋M8，Rc1/811沖箭頭

12檢查2）工藝路線方案二工序1粗銑φ39mm二孔端面

2半精銑φ39mm二孔端面

3鑽φ39mm二孔（不到尺寸）

4半精鏜φ39mm二孔（不到尺寸）

5精鏜φ39mm二孔，倒角2×45°6車外圓φ62mm，φ60mm，車螺紋M60×1mm7鑽、鏜孔φ43mm，鍃沉頭孔φ55mm8倒角5×30°9鑽Rc1/8底孔

10拉花鍵孔

11鑽M8底孔，倒角

12攻螺紋M8，Rc1/813沖箭頭

14檢查3）工藝方案的比較與分析方案一：先加工以花鍵孔為中心的一組表面，然後以此為基面加工φ39mm二孔方案二：與一相反。先加工φ39mm孔，然後再以此二孔為基準加工花鍵孔及其外表面。兩相比較可以看出，先加工花鍵孔，然後再以花鍵孔定位加工φ39mm二孔，這時的位置精度較易保證，並且定位及裝夾等都比較方便。但方案一中的工序8雖然代替了方案二中的工序3，4，5，減少了裝夾次數，但在一道工序中要完成這麼多工作，除了選用專門的組合機床外，只能選用轉塔車床。而在成批生產時，在能保證加工精度的情況下，應儘量不選用專用組合機床；且轉塔車床大多適於粗加工。因此決定將方案二中的工序3，4，5移入方案一，改為兩道工序加工。具體工藝過程如下：

工序1車外圓φ62mm，φ60mm，車螺紋M60×1mm。粗基準的選擇如前所述

2兩次鑽孔並擴鑽花鍵底孔φ43mm，鍃沉頭孔φ55mm。定位基準：φ62mm外圓

3倒角5×30°4鑽Rc1/8底孔。（為下道工序消除回轉自由度而設置的一個定位基準）

5拉花鍵孔。定位基準：花鍵內底孔，φ55mm端面及Rc1/8底孔

6粗銑φ39mm二孔端面。定位基準：花鍵孔及其端面

7半精銑φ39mm二孔端面

8鑽孔兩次並擴孔φ39mm9精鏜φ39mm二孔，倒角2×45°

（7，8，9的定位基準與6同）

10鑽M8底孔，倒角

11攻螺紋M8，Rc1/812沖箭頭

13檢查

仔細考慮零件的技術要求及可能採取的加工手段後，會發現上述加工方案仍有問題，主要表現在φ39mm二孔及其端面的加工要求上。圖紙規定：Ⅰ.mm花鍵孔與中心聯線的垂直度公差為100：0.2；Ⅱ.二孔外端面對φ39mm孔的垂直度公差為0.1mm；可以看出：φ39mm二孔的中心線要求與φ50mm花鍵孔中心線相垂直，因此，加工及測量φ39mm孔時應以花鍵孔為基準，這樣能保證設計基準與工藝基準相重合。上述工藝方案中也是這樣做了。同理，φ39mm二孔與其外端面的垂直度（0.1mm）的技術要求在加工及測量時也應遵循上述原則，但在上述工藝方案中沒這樣做：φ39mm孔加工時，以φ50mm花鍵孔定位（正確）；而φ39mm孔的外端面加工時，仍以φ50mm花鍵孔定位。這樣做，裝夾比較方便，卻違反了基準重合原則，造成了不必要的基準不重合誤差。具體來說，當φ39mm二孔的外端面以φ50mm花鍵孔為基準加工時，如果兩個端面與花鍵孔中心線已保證絕對平行的話（很難），那麼由於φ39mm二孔中心線與花鍵孔仍有100：0.2的垂2．熱處理工序及表面處理工序的安排（1）改善切削性能的預先熱處理（退火、正火、調質等）——安排在切削加工之前；（2）消除內應力的熱處理工序(人工時效、退火、正火等)——最好安排在粗加工之後。對精度要求不太高的零件，有時也可安排在切削加工之前。（3）提高表面硬度的熱處理（淬火、滲碳淬火等）——安排在半精加工之後，精加工之前（4）提高零件尺寸穩定性的冷處理——安排在淬火後(如量塊、量規、鉸刀、樣板、精密絲杠、精密齒輪等)。（5）提高零件表面耐磨性或耐腐蝕性或以裝飾為目的的熱處理——安排在工藝過程的最後。例如：鑄鐵件→自然時效→粗加工→時效→半精加工→時效→精加工鍛件→正火（退火）→粗加工→調質→精加工→表面淬火+低溫回火→精加工（磨）鍛件→正火→機加工→滲碳淬火+低溫回火→精加工鍛造→退火→粗加工→調質→精加工→去應力退火→粗磨→氮化→精磨（研磨）3.其他工序的安排

（1）檢查、檢驗工序下列情況下應安排檢驗工序：①零件加工完畢之後；②從一個車間轉到另一個車間的前後；③工時較長或重要的關鍵工序的前後。檢查和檢驗工序包括：1）尺寸和形位誤差檢查；2）工件(毛坯)內部的品質檢查（用X射線檢查、超聲波探傷檢查等）；3）工件表面品質的檢驗（磁力探傷、螢光檢驗）；4）密封性檢驗、零件的平衡、零件的重量檢驗；（2）切削加工之後，應安排去毛刺處理（3）工件在進入裝配之前，一般都應安排清洗

4.2.5工序的集中與分散

1．工序集中

每道工序中包括工步內容多，零件加工工藝路線短、工序少，夾具數目和工件的安裝次數也相應地減少。

特點:（1）有利於保證各加工面間的相互位置精度要求；（2）有利於減少機床數量，節省裝夾工件次數和輔助時間；（3）生產適應性強，轉產相對容易，但設備價格昂貴（如數控機床、加工中心等高效機床）；2.工序分散

將零件加工內容分散在較多的工序中，工藝路線長，每道工序的工步少，工序多。

特點:（1）使用的設備和夾具比較簡單；（2）機床調整、對刀比較容易，對操作工人的技術水準要求較低；（3）可以實現高生產率生產，但適應性較差，轉產較困難；3.應用

傳統的流水線、自動線生產多採用工序分散的組織形式；數控機床（包括加工中心，柔性製造系統）採用工序集中的組織形式；零件的加工精度要求比較高時，常需把工藝過程劃分為不同的加工階段（粗加工——半精加工——精加工——精密加工），這時，工序必然相對比較分散。4.2.6加工階段的劃分

根據精度要求的不同，加工階段可以劃分為：

（1)粗加工階段以提高生產率為主。

（2)半精加工階段減小粗加工中留下的誤差，為精加工做好準備。

（3)精加工階段以保證達到或基本達到圖紙要求為主要目的，兼顧加工生產率。

（4)精密、超精密或光整加工階段針對精度要求很高的零件。達到零件最終的精度要求。如果不劃分加工階段則存在下列弊端：（1)難以保證高精度要求零件的品質；（2）後續加工容易把己加工好的加工面劃傷；（3)不利於及時發現毛坯的缺陷；（4）不利於合理地使用設備；（5)不利於合理地使用技術工人。注意：高精度零件的中間熱處理工序，自然地把工藝過程劃分為幾個加工階段。4.3加工餘量、工序尺寸及公差的確定

4.3.1加工餘量的概念

1．加工總餘量(毛坯餘量)與工序餘量（1）加工總餘量——毛坯尺寸與零件設計尺寸之差。（2）工序餘量——每一工序所切除的金屬層厚度。加工總餘量和工序餘量的關係：Z0＝Z1＋Z2＋……＋Zn

＝ΣZi

（公式1）式中Z0——加工總餘量；

Zi——工序餘量；

n——機械加工工序數目。（3）工序餘量與相鄰工序基本尺寸的關係——為相鄰兩工序基本尺寸之差。根據此定義，工序餘量可分為：

①單邊餘量（見圖10a）——零件非對稱結構的非對稱表面，其加工餘量一般為單邊餘量，可表示為：a)b)圖10單邊餘量與雙邊餘量Zi=li-1-li

（公式2）式中Zi——本道工序的工序餘量；

li——本道工序的基本尺寸；

li-1——上道工序的基本尺寸。

②雙邊餘量（見圖b）——零件對稱結構的對稱表面，其加工餘量為雙邊餘量，可表示為：

2Zi=li-1-li

（公式3）（4）工序尺寸公差的標注——按“入體原則”標注，即：對被包容尺寸（軸的外徑，實體長、寬、高），上偏差為零；對包容尺寸（孔的直徑、槽的寬度），下偏差為零；毛坯尺寸公差按雙向對稱偏差形式標注。2．工序餘量的影響因素（1）上工序的尺寸公差Ta；（2）上道工序產生的表面粗糙度Ry(輪廓最大高度)和表面缺陷層深度Ha；（3）上工序留下的需要單獨考慮的空間誤差ｅa；（4）本工序的裝夾誤差εb。綜合上述，可有如下餘量計算式：①單邊餘量：Zmin＝Ta＋Ry＋Ha十|ea

＋εb|（公式4）②雙邊餘量：Zmin＝Ta/2＋Ry＋Ha+|ea

＋εb|（公式5）

4.3.2加工餘量的確定

1．計算法①單邊餘量：

Zmin＝Ta＋Ry＋Ha十|ea

＋εb|（公式6）②雙邊餘量：

Zmin＝Ta/2＋Ry＋Ha|+|ea

＋εb|（公式7）

實際應用時，應針對具體的加工方法對計算公式進行一些修正，例如：①採用浮動鏜刀塊鏜孔或採用浮動鉸刀鉸孔或採用拉刀拉孔,不能糾正孔的位置誤差，且無裝夾誤差，因此：

Zmin＝Ta/2＋Ha＋Ry（公式8）②無心外圓磨床磨外圓，無裝夾誤差，因此：

Zmin＝Ta/2＋Ha＋Ry＋|ea|（公式9）③研磨、珩磨、超精加工、拋光等加工方法，目的是提高尺寸及形狀精度時：Zmin＝Ta/2＋Ry（公式10）目的僅用於減小工件表面粗糙度值時：Zmin＝Ry（公式11）用計算法可確定出最合理的加工餘量，既節省金屬，又保證了加工品質。但必須要有可靠的實驗數據資料，且費時間，因此適用於大量生產。①將極限尺寸換算成平均尺寸：（公式16）②將極限偏差換算成中間偏差：（公式17）③封閉環中間偏差的平方等於各組成環中間偏差平方之和：（公式18）

（2）概率法計算公式2.直線尺寸鏈在工藝過程中的應用（1）工序基準和設計基準不重合時工藝尺寸的計算在加工過程中，有時為了定位、加工、測量或調整方便，將零件圖上的尺寸改變注法，由此而引起的工序尺寸計算，又稱為尺寸換算。它是由設計基準與工序基準不重合而造成的，因此這種工序尺寸只牽涉基準轉換而不涉及餘量，可用工藝尺寸鏈來計算。例如：①測量基準和設計基準不重合②定位基準和設計基準不重合（2）一次加工滿足多個設計尺寸要求的工藝尺寸計算（3）表面淬火、滲碳層深度及鍍層、塗層厚度工藝尺寸鏈（4）餘量校核

（1）①測量基準和設計基準不重合圖示(a)是皮帶運輸機滾筒零件圖。尺寸720+0.6的標注方法不便於測量，因此可改為圖(b)的標注方法，通過測量A2、A3的尺寸來保證A0＝720+0.6的尺寸，且A2=A3。要求確定工序尺寸A2、A3。解：①畫出尺寸鏈圖[圖示（c）]。②A0＝720+0.6

為封閉環，是由尺寸Al、A2、A3間接得到的，A1＝750+0.4為增環，A2、A3為減環。③計算由上求得A2、A3的工序尺寸為：

（1）②定位基準和設計基準不重合

圖示(a)是加工梯板的零件圖，其高度方向的設計尺寸為及，加工過程為：①以面1為基準加工面3，保證工序尺寸A1＝

②為了定位和調整方便，仍然用面1為定位基準加工面2，保證工序尺寸A2，如圖(b)。為滿足設計尺寸的要求，計算工序2的工序尺寸A2。解：畫出尺寸鏈圖[圖(c)]；

A0＝為封閉環，A1=為增環，A2為減環；計算基本尺寸：上偏差：下偏差：因此，工序2的尺寸為，取入體方向為

（2）一次加工滿足多個設計尺寸要求的工藝尺寸計算（這類工序尺寸，既涉及加工餘量，也涉及基準轉換。）

圖示(a)為加工齒輪內孔和鍵槽的簡圖，設計尺寸為鍵槽深及孔徑。加工過程如下：

①拉(或鏜)內孔，至尺寸

2r＝

②拉(或插)鍵槽，至尺寸A③熱處理(淬火)；④磨內孔，至尺寸

2R＝。求工序尺寸A。

從加工過程看出，工序尺寸A是從尚需繼續加工的孔表面標注的，鍵槽深是通過工序1、2、4間接得到的。解：①列出尺寸鏈，如圖(b)。②尺寸A0=43.6為封閉環，尺寸A和為增環，尺寸為減環

為了分析磨孔時半徑加工餘量Z對鍵槽深度的影響，也可將尺寸鏈分解為兩個並聯的尺寸鏈進行計算，如圖(c)，其公共環為餘量Z。由尺寸R、r、Z所構成的尺寸鏈中，Z為封閉環，R為增環，r為減環，由此可計算出：基本餘量：Z=R-r=20-19.8=0.2最大餘量：Zmax=Rmax-rmin=20.025-19.8=0.225最小餘量：Zmin=Rmin-rmax=20-19.85=0.15因此由尺寸A0、A、Z所構成的尺寸鏈中，Z、A為增環，A0為封閉環，由此可計算出：基本尺寸：A=A0-Z=43.6-0.2=43.4

上偏差：ESA=ESA0-ESZ=0.35-0.025=+0.315

下偏差：EIA=EIA0-EIZ=0-(-0.05)=+0.05因此，工序尺寸A為或計算結果與上面解法完全一樣。

③計算基本尺寸A=A0-R+r=43.6-20+19.8=43.4上偏差：ESA=ESA0-ESR+EIr=0.35-0.025+0=0.315下偏差：EIA=EIA0-EIR+ESr=0-0+0.05=0.05因此，工序尺寸為：或取入體方向標注為：

解：①列出尺寸鏈，如上圖。L1＝19.2-0.05mmL2＝滲碳工序的工序尺寸（磨前的滲碳層深度）L3＝19-0.008mmL0＝最後應保證的滲碳層深度0.5—0.8=mm，為封閉環。②求解該尺寸鏈得：mm1)精車P面，保證尺寸mm；2)滲碳處理，控制滲碳層深度；3)精磨P面，保證尺寸mm，同時保證滲碳層深度0.5—0.8mm求磨前的滲碳層深度。（3）表面淬火、滲碳層深度及鍍層、塗層厚度工藝尺寸鏈

圖示偏心軸零件，表面P的表層要求滲碳處理，滲碳層深度規定為0.5—0.8mm，其工藝安排如下：

如圖示軸套類零件的外表面要求鍍鉻，鍍層厚度規定為0.025～0.04mm，鍍後不再加工，但應保證外徑尺寸：mm。求鍍前磨削工序的工序尺寸。解：①列出尺寸鏈，如上圖。L0＝14-0.0225mm，為封閉環L1＝鍍前磨削工序的工序尺寸L2=0.025+0.015mm②求解該尺寸鏈得：mm（4）餘量校核

加工圖示零件軸向尺寸30士0.02mm，工藝安排為:1)精車A面,自B處切斷,保證兩端面距離尺寸L1＝31士O.1mm；2)以A面定位,精車B面,保證兩端面距離尺寸L2＝30.4士0.05mm,精車餘量為Z2：3)以B面定位磨A面,保證兩端距離尺寸為L3＝30.15士0.02mm,磨削餘量為Z3；4)以A面定位磨B面,保證最終軸向尺寸L4＝30土0.02mm,磨削餘量為Z4；現校核加工餘量Z2、Z3和Z4解：建立各自的尺寸鏈並求解得：Z2＝0.6士0.15mm；Z3＝0.25士0.07mm；Z4＝0.15±0.04mm

磨削餘量偏大，應進行適當的調整：

1）令Z4＝0.l土0.04mm，求得：L3＝30.1±0.02mm2）令L2＝30.25±0.025mm，求得：Z3＝0.15士0.07mm3）令Z2不變，求得L1＝30.85士0.1mm3.工序尺寸與加工餘量計算圖表法

當零件在同一方向上加工尺寸較多，並需多次轉換工藝基準時，建立工藝尺寸鏈進行餘量校核都會遇到困難，並且易出錯。圖表法能準確地在找出全部工藝尺寸鏈，並且能把一個複雜的工藝過程用箭頭直觀地在表內表示出來。關於圖表的製作和應用的例子，請讀者自行參閱有關資料。

封閉環和所有組成環均處於同一平面或幾個互相平行的平面內，其中某些組成環不平行於封閉環的尺寸鏈稱為平面尺寸鏈。4.6.2平面尺寸鏈

圖11(a)，在座標鏜床上加工箱體零件上的兩個孔，中心距為L0＝100±0.10;水準夾角為β＝30°。求座標尺寸Lx、Ly的基本尺寸及公差。圖11平面尺寸鏈計算解：①畫出尺寸鏈圖。由尺寸Lx、Ly、L0組成一平面尺寸鏈[圖11(b)]。②中心距L0是封閉環，在加工中是由Lx、Ly間接得到的。Lx、Ly是組成環。此題是已知封閉環求組成環的反問題。

③計算計算平面尺寸鏈時，將各組成環向封閉環作投影，分別為L1、L2，L1、L2、L0構成了新的尺寸鏈且是線性尺寸鏈。基本尺寸：Lx=L0·cosβ＝100·cos30°＝86.6Ly=L0·sinβ＝100·sin30°＝50（2）零件各加工表面的機械加工餘量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定1）外圓表面（φ62mm及M60×1mm）考慮：加工長度為90mm，與其聯結的非加工外圓表面直徑為φ65mm，為簡化模鍛毛坯的外形，現直接取其外圓表面直徑為φ65mm。Φ62mm表面為自由尺寸公差，表面粗糙度要求為Rz200μm，只要求粗加工，此時直徑餘量2Z=3mm已能滿足加工要求。2）外圓表面沿軸線長度方向的加工餘量及公差（M60×1mm端面）查《簡明機械加工工藝手冊》（以下簡稱《工藝手冊》）表10-14，其中鍛件重量為6kg，鍛件複雜形狀係數為S1，鍛件材質係數為M1,鍛件輪廓尺寸（長度方向）>180-315,故長度方向偏差為mm。長度方向的餘量查《工藝手冊》表10-16，其餘量值規定為2.0-2.5，現取2.0mm。

毛坯為實心，不沖出孔。兩內孔精度要求介於IT7-IT8之間，參照《機械加工工藝設計實用手冊》（以下簡稱《實用手冊》）表8-16及8-17（H7或H8孔的加工）確定工序尺寸及餘量為：細鏜：2Z=0.1mm

精鏜：φ38.9mm2Z=0.2mm

擴鑽：φ38.7mm2Z=1.7mm

鑽孔：φ37mm2Z=12mm

鑽孔：φ25mm4)花鍵孔（16-mm×mm×mm)

要求花鍵孔為外徑定心，故採用拉削加工。內孔尺寸為mm。參照《實用手冊》表8-16確定孔的加工餘量分配為:

拉孔：16-mm×mm×mm

擴鑽：φ43mm鑽孔：φ41mm鑽孔：25mm3)叉部兩內孔mm2)計算切削用量①粗車M60×1mm端面Ⅰ已知毛坯長度方向的加工餘量為mm，考慮7°的模鍛拔模斜度，則毛坯長度方向的最大加工餘量Zmax=2+2.1+32.5tg7°=8.1mm。但實際上，由於以後還要鑽花鍵底孔，因此端面不必全部加工，而可以留出一個φ40mm芯部待以後鑽孔時加工掉，故此時實際端面最大加工餘量可按Zmax=2+2.1+12.5tg7°+Lei=6.1mm考慮，分兩次加工，ap=3mm計。長度加工精度取IT12級，取-0.46mm（入體方向）Ⅱ進給量f根據《工藝手冊》）表11-1，當刀杆尺寸為16×25mm2，ap=3mm以及工件直徑為60mm時

f=0.5-0.7mm/r

按C620-1車床說明書取

f=0.5mm/r其中係數及指數為：Cv=242，Xv=0.15，Yv=0.35，m=0.2。修正係數（見《實用手冊》表15-13注釋）Kv=KMvKMv’KkrvKtvKkv

。

KMv=0.637/σb=0.637/0.80=0.8，KMv’=0.8,Kkrv=0.81,Ktv=1.0,Kkv=1.04所以Ⅲ

計算切削速度按《實用手冊》表15-13，切削速度的計算公式（壽命選T=60min)為:(m/s)=139.96（m/min）按機床說明書，現選取nw=600r/min。所以實際切削速度v=122m/min。Ⅴ

切削工時(可參照《金屬機械加工工藝人員手冊》）

L=(65-40)/2=12.5(mm),L1=2mm,L2=0Ⅳ

確定機床主軸轉速

②粗車φ62mm外圓，同時應校驗機床功率及進給機構強度Ⅰ

切削深度單邊餘量Z=1.5mm，可一次切除Ⅱ

進給量根據《工藝手冊》）表11-1，選用f=0.5mm/rⅢ

計算切削速度按《實用手冊》表15-13==149.8(m/min)Ⅳ

確定主軸轉速按機床選取n=600r/min所以實際切削速度v=122m/minⅤ

檢驗機床功率主切削力Fz按《工藝手冊》表11-6所示公式計算知識鏈接：主切削力：垂直於基面，與切削速度的方向一致，又稱為切向力。其中：所以=1235.4(N)切削時消耗功率Pc為

由C620-1機床說明書可知，C620-1主電動機功率為7.8kw，當主軸轉速為600r/min時，主軸傳遞的最大功率為5.5kw，所以機床功率足夠，可以正常加工。Ⅵ

校驗機床進給系統強度知識鏈接：徑向切削力（切深抗力）：在基面內，並與進給方向（即工件軸線方向）垂直軸向切削力（進給抗力）：在基面內，並與進給方向（即工件軸線方向）平行已知主切削力Fz=1235.4N，徑向切削力Fy按《工藝手冊》表11-6所示公式計算其中：所以=254（N)軸向切削力其中：軸向切削力=559.3(N)

取機床導軌與床鞍之間的摩擦係數μ=0.1，則切削力在縱向進給方向對進給機構的作用力為：

F=Fx+μ(Fy+Fz)=559.3+0.1×(1235.4+254)=708(N)

而機床縱向進給機構可承受的最大縱向力為3530N，故機床進給系統可正常工作。Ⅶ

切削工時其中l=90，l1=4，l2=0所以ap=1mmf=0.5mm/r（《工藝手冊》表11-2，Ra=6.3μm，刀夾圓弧半徑rs=1.0mm)切削速度（《實用手冊》表15-13）③車φ60mm外圓柱面其中：Cv=242m=0.2T=60xv=0.15yv=0.35kMv=0.8Kkrv=0.81=200(m/min)按機床說明書取n=770r/min，則此時v=145m/min切削工時其中：l=20l1=4l2=0所以④車螺紋M60×1mmⅠ切削速度的計算見《實用手冊》表15-13注釋，刀具壽命T=60min，採用高速鋼螺紋車刀，規定粗車螺紋時ap=0.17，走刀次數i=3；精車螺紋時ap=0.06，走刀次數i=1其中粗車時：Cv=11.8m=0.11xv=0.70yv=0.30螺距t1=1精車螺紋時：Cv=33.4m=0.13xv=0.45yv=0.30螺距t1=1②鑽孔φ41mm根據《工藝手冊》表11-15，利用鑽頭進行擴鑽時，其進給量與切削速度與鑽同樣尺寸的實心孔時的進給量與切削速度之關係為f=(1.2-1.8)f鑽v=(1/2-1/3)v鑽現查得f鑽=（0.4-0.5）×0.9=0.40mm/r(見《工藝手冊》表11-10）

v鑽=0.33m/s(見《工藝手冊》表11-12）取f=1.35f鑽=0.54mm/r按機床選取f=0.54mm/rv=0.4v鑽=7.92m/min按機床選取nw=58r/min,所以實際切削速度為切削工時其中：切入l1=7mm，切出l2=2mm，l=150mm切削工時其中：切入l1=3mm，切出l2=1.5mm，l=150mm③擴花鍵底孔φ43mm擴孔時的進給量和切削速度，根據《工藝手冊》表11-15，確定為

f=(2.2-2.4)f鑽

v=（1/2-1/3)v鑽現查得f鑽=（0.4-0.5）×0.9=0.40mm/r(見《工藝手冊》表11-10）

v鑽=0.33m/s(見《工藝手冊》表11-12）取f=2.4f鑽=0.96mm/r按機床選取f=0.96mm/rv=0.4v鑽=7.92m/min機床選取nw=58r/min則:v=7.83m/min④鍃圓柱式沉頭孔φ55mm根據《工藝手冊》P297，鍃沉頭孔時進給量及切削速度約為鑽孔時的1/2-1/3，故f=1/3f鑽=1/3×0.5=0.17(mm/r)按機床取0.21mm/rv=1/3v鑽=1/3×0.33=0.11(m/s)=6.6(m/min)按機床選取nw=44r/min,所以實際切削速度切削工時其中：切入l1=2mm，切出l2=0mm，l=8mm

在本工步中，加工φ55mm沉頭孔的測量長度，由於工藝基準與設計基準不重合，故需要進行尺寸換算。按圖樣要求，加工完畢後應保證尺寸45mm。A185圖aφ55mm孔深的尺寸換算尺寸鏈如圖所示，尺寸45mm為封閉環，給定尺寸185mm及45mm，由於基準不重合，加工時應直接保證尺寸AA=185-45=140(mm）

T(45）=T(185）+T(140）

由於本尺寸鏈較簡單，故分配公差採用等公差法。尺寸45mm按自由尺寸取公差等級IT16,則T(45)=1.6mm，並令T(185)=T(140)=0.8mm

（3）工序3：φ43mm內孔倒角5×30°，選用臥式車床C620-1。由於最後的切削寬度很大，故按成形車削制訂進給量。根據手冊及機床取

f=0.08mm/r(見《實用手冊》表15-27）當採用高速鋼車刀時，根據表15-28，確定切削速度

V=0.41×0.637/0.8m/s=19.6m/min則按機床選取nw=120r/min，所以實際切削速度為切削工時其中：l1=3mm，l=5mm

（4）工序4：鑽錐螺紋Rc1/8底孔（φ8.8mm）

f=0.21×0.5=0.11mm/r(見《工藝手冊》表11-10）

V=0.33m/s=20m/min(見《工藝手冊》表11-12）所以按機床選取nw=680r/min所以實際切削速度為切削工時其中：l1=4mm，l2=3mm，l=11mm切削工時：l=53mm，l1=4mm，l2=3mm（7）工序7：鑽、擴φ39mm二孔及倒角1.鑽孔φ25mm確定進給量f：根據《工藝手冊》表11-10，f=0.29-0.35mm/r。由於本零件在加工φ25mm孔時屬於低剛度零件，故進給量應乘係數0