机械制造技术基础第25讲(2015)讲解

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1、第五章 工艺规程设计 图5-73 习题5-12图 第五章 工艺规程设计 5-13 图5-74为齿轮轴截面图， 要求保证轴颈尺寸 和键槽深 。 其工艺过程为： 1）车外圆至 ； 2）铣键槽深至尺寸H； 3）热处理； 4）磨外圆至尺寸 。 试求工序尺寸H及其极限偏差。 图5-74 习题5-13图 第五章 工艺规程设计 5-14 加工图5-75a所示零件有关端面，要求保证轴向尺 寸 。图5-75b、c是加工上 述有关端面的工序简图，试求工序尺寸A1、A2、A3及其 极限偏差。 图5-75 习题5-14图 第五章 工艺规程设计 3. 用综合图表跟踪法计算工序尺寸及其公差 在制定工艺方案或分析现行工艺过

2、程中，如零件 在同一方向上加工的尺寸较多，并需多次转换定 位基准时，工序尺寸公差的计算容易出错，应用 综合图表跟踪法将加工过程中的尺寸关系直观地 列在一张图表上，可以帮助工程技术人员迅速查 找和正确建立尺寸链。 第五章 工艺规程设计 例5-3 加工图5-19所示套筒零件，其轴向有关表面的加 工工序安排为： 1）以A面定位粗车D面，然后以D 面为测量基准粗车B面，保证工序 尺寸A1和A2； 2）以D面定位粗车A面，保证工序 尺寸A3，然后以A面为测量基准镗 C面，保证工序尺寸A4； 图5-19 套筒零件简图 3）以D面定位磨A面，保证工序尺寸A5。 要求确定工序尺寸A1、A2、A3、A4和A5及

3、其极限偏差。 第五章 工艺规程设计 解 用综合图表跟踪法解算工序尺寸可按下列步骤进行： （1）绘制加工过程尺寸联系图 1）用粗实线画出被加工零件的毛坯图，标出与轴向加工 表面有关的毛坯尺寸，并向下引出细实线； 2）按加工顺序自上而下填写工序号和加工内容； 3）按查表法确定工序余量，并填入工序余量表中； 4）画工序尺寸分布图，箭头指向加工面，箭尾用黑圆点 画在定位基准（标出）或测量基准上；加工余量用剖面 线并画在加工表面的入体方向上；设计尺寸以对称偏差 的形式其两端均用黑圆点标出。 第五章 工艺规程设计 （2）用跟踪法列出尺寸链 从设计尺寸或加工余量的两端出发 ，沿工件表面引线垂直向上（或向 下

4、）跟踪，遇到箭头就沿箭头拐弯 ，经该尺寸线到末端黑圆点后继续 垂直向上（或向下）跟踪，直至两 条查找线路汇合封闭为止。 采用同样的方法，可以列出所有以 设计尺寸和加工余量为封闭环的尺 寸链。 第五章 工艺规程设计 （3）计算工序尺寸及公差，校核加工余量 由于有公共环存在，因此应该先解算有公共环出现的组 成环数较多的尺寸链。 第五章 工艺规程设计 图5-20 用综合图表跟踪法解算工序尺寸 第五章 工艺规程设计 与常规工艺尺寸链计算方法相比，综合图表跟踪 法有三个主要特点： 1）科学准确，不易出错； 2）易于掌握，计算迅速； 3）简化过程，用途广泛。 由于综合图表跟踪法具有简单、规则的特点，便 于

5、利用计算机进行相关工艺尺寸链的解算工作。 第五章 工艺规程设计 五、工艺过程的生产率 （一）时间定额 所谓时间定额是指在一定生产条件下规定生产一 件产品或完成一道工序所消耗的时间。 时间定额是安排作业计划、进行成本核算的重要 依据，也是设计或扩建工厂（或车间）时计算设 备和工人数量的依据。 第五章 工艺规程设计 时间定额由以下几个部分组成： 1. 基本时间 tj （机动时间） 直接改变生产对象的尺寸、形状、性能和相对位 置关系所消耗的时间。 对机械加工而言，就是切除加工余量所耗费的时 间（包括刀具的切入和切出时间）。 一般可用计算法来确定，但其计算公式不统一。 l l1l2 附图 车削外圆的基

6、本时间 第五章 工艺规程设计 2. 辅助时间 tf 为实现基本工艺过程所做各种辅助动作（例如装 卸工件、开停机床、改变切削用量、测量加工尺 寸、引进或退回刀具等）所消耗的时间。 确定辅助时间的方法与零件生产类型有关。 基本时间与辅助时间的总和称为作业时间（工序 时间）。 第五章 工艺规程设计 3. 布置工作地时间 tb （工作地服务时间） 为使加工正常进行，工人为照管工作地（如更换 刀具、润滑机床、清理切屑、收拾工具等）所消 耗的时间。 一般可按工序作业时间的2% 7%估算。 第五章 工艺规程设计 4. 休息与生理需要时间 tx 工人在工作班内为恢复体力和满足生理需要所消 耗的时间。 一般按工

7、序作业时间的2%估算。 上述四部分的时间之和称为单件时间 td，即 第五章 工艺规程设计 5. 准备与终结时间 tz 在成批生产中，工人为生产一批工件进行准备和 终结工作所消耗的时间。 准备与终结时间对一批工件来说只消耗一次，工 件批量 m 越大，分摊到每个工件上的准备与终结 时间 tz /m就越少。 所以成批生产的单件计算时间tdj为 第五章 工艺规程设计 （2）缩减工作行程 长度（图5-21） 图5-21 多刀加工 图5-22 用组合铣刀铣床身导轨面 （二）提高生产率的工艺途径 劳动生产率是以工人在单位时间内所生产的合格 产品的数量来评定的。此处仅就提高生产率的工 艺途径作一简要说明。 1

8、. 缩减基本时间的工艺途径 （1）提高切削用量 第五章 工艺规程设计 （3）多件加工（图5-23a、b、c）。 图5-23 多件加工（平行加工） a) 图5-23 多件加工（顺序加工） b) 图5-23 多件加工（平行顺序加工） c) 第五章 工艺规程设计 2. 缩减辅助时间的工艺途径 辅助时间在单件时间中占有较大比重，采取措施 缩减辅助时间是提高生产率的重要途径；尤其在 提高切削用量致使基本时间显著减少，辅助时间 所占比重相对较大的情况下，更显得重要。 缩减辅助时间有两种不同途径，一是直接缩减辅 助时间；二是设法将辅助时间与基本时间重合。 第五章 工艺规程设计 （1）直接缩减辅助时间（图5-

9、24） 图5-24 外圆磨床主动测量装置 1-测头 2、3-硬质合金定位点 4-千分表 5-量杆 6-弹簧 第五章 工艺规程设计 （2）将辅助时间与基本时间重合（图5-25、图5- 26） 图5-25 摆式铣削图5-26 连续磨削加工 第五章 工艺规程设计 3. 缩减布置工作地时间的主要途径 在布置工作地时间中，大部分消耗在更换刀具的 工作上。缩减布置工作地时间的主要途径是减少 换刀次数和缩短换刀时间。 减少换刀次数意味着要提高刀具或砂轮的寿命； 而缩短换刀时间则主要是通过改进刀具的安装方 法和采用先进的对刀装置来实现。 图3-5 机夹不重磨车刀图3-6 硬质合金可转位刀片 第五章 工艺规程设

10、计 4. 缩减准备终结时间的主要途径 缩减准备终结时间的主要途径是减少调整工艺装 备的时间，缩短数控编程时间和调试时间。 （1）运用成组工艺原理 （2）采用可换刀架或刀夹 （3）采用刀具微调和快调机构 （4）采用数控加工过程拟实技术 第五章 工艺规程设计 六、工艺方案的经济分析 制订零件机械加工工艺规程时，在同样能满足被 加工零件技术要求和同样能满足产品交货期的条 件下，经技术分析一般都可以拟订出几种不同的 工艺方案，不同的工艺方案有不同的经济效果。 为选取在给定生产条件下最为经济合理的工艺方 案，必须对各种不同的工艺方案进行经济分析。 第五章 工艺规程设计 所谓经济分析就是通过比较各种不同工

11、艺方案的 生产成本，选出其中最为经济的加工方案。 生产成本是指制造一个零件或一台产品所需的一 切费用的总和。 生产成本包括两部分费用，一部分是与工艺过程 直接有关的费用，即工艺成本；另一部分是与工 艺过程不直接有关的费用。 第五章 工艺规程设计 零 件 生 产 成 本 的 组 成 全 年 零 件 生 产 成 本 全 年 工 艺 成 本 (S) 可 变 费 用 (V) (元/件) 每件材料费费或毛坯费费 每件机床操作工人工资资 每件机床电费电费 每件通用机床维维修费费及折旧费费 每件刀具维护费维护费 及通用刀具折旧费费 每件夹夹具维护费维护费 及通用夹夹具折旧费费 不变 费用 (C) (元) 调

12、调整工人工资资 专专用机床折旧费费 专专用刀具折旧费费 专专用夹夹具折旧费费 其 它 费 用 行政、总务总务 人员员的工资资及办办公费费用 厂房维护维护 及折旧费费 照明、取暖、通风风、水费费 运输费输费 用 第五章 工艺规程设计 工艺成本约占零件生产成本的70%75%。 由于第二类费用在同一生产条件下基本上相等， 因此对工艺方案进行经济分析时，只要分析工艺 成本即可。 （一）工艺成本的组成及计算 工艺成本由可变费用（可变成本）V 与不变费用 （不变成本）C 两部分组成。 第五章 工艺规程设计 可变费用与零件的年产量有关，不变费用与零件 年产量无关。 零件加工全年工艺成本 S 可用下式表示：

13、S = VN + C（元）（5-26） 图5 - 28为全年工艺成本 S 与年产量 N 的关系， 其图形为一直线。 图5-28 全年工艺成本 S 与年产量 N 的关系 第五章 工艺规程设计 零件加工单件工艺成本St 可用下式表示： （元/件） （5-27） 图5-29 单件工艺成本 S 与年产量 N 的关系 图5-29为单件 工艺成本 St 与 年产量 N 的关 系，其图形为 一双曲线。 第五章 工艺规程设计 故在大批大量生产时，应注意控制可变费用 V； 而在单件小批生产时，应注意控制不变费用C。 图5-29 单件工艺成本 S 与年产量 N 的关系 图5-28 全年工艺成本 S 与年产量 N

14、的关系 第五章 工艺规程设计 （二）工艺方案的经济评比 1. 当工艺方案均采用现有设备或其基本投资相近 时，可用工艺成本评比其优劣。 1）两加工方案中少数工序不同，多数工序相同 时，可通过计算少数不同工序的单件工艺成本St1 与St2进行评比。 第五章 工艺规程设计 当产量N一定时，可直接算出St1与St2进行比较， 值小者说明其经济性好，该方案为可取方案。 若产量 N 为一变量时，则可根据上式作出曲线 图5-30 单件工艺成本比较图 进行比较，产量 N 小 于临界产量 Nk时，方 案 2 为可选方案；产 量 N 大于 Nk时，方案 1 为可选方案。 第五章 工艺规程设计 2）两加工方案中，多

15、数工序不同，少数工序相 同时，则以该零件加工全年工艺成本 S1与 S2进 行比较。 当年产量 N一定时，可直接算出 S1 及 S2，值小 者说明其经济性好，该方案为可取方案。 第五章 工艺规程设计 若年产量 N 为变量时，可根据上式作图比较，当 N Nk时，第2方案的经济性好；当 N Nk时， 第1方案的经济性好。 图5-31 全年工艺成本比较图 当 N = Nk时，S1= S2， 即有 由此可知 第五章 工艺规程设计 2. 两种工艺方案的基本投资差额较大时，则在考 虑工艺成本的同时，还要考虑基本投资差额的回 收期限。 投资回收期 T 可用下式求得 （年） (5- 29) 第五章 工艺规程设计 投资回收期必须满足以下要求： 1）回收期限应小于专用设备或工艺装备的使用 年限； 2）回收期限应小于该产品的市场寿命（年）； 3）回收期限应小于国家所规定的标准回收期， 采用专用工艺装备的标准回收期为23年，采用 专用机床的标准回收期为46年。 第五章 工艺规程设计 七、编制工艺规程文件 工艺规程设计出来以后，还须以图表、卡片和文 字材料的形式固定下来，以便贯彻执行，这些图 表、卡片和文字材料统称为工艺文件。 在生产中使用的工艺文件种类很多