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1、工艺路线的拟定加工方法的选择,A,B,j,Qj,成本Q,加工误差,图 加工误差（或加工精度）和成本的关系负指数函数曲线,经济精度范围,加工经济精度指在正常条件下（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）所能保证的加工精度。 经济表面粗糙度指在正常的加工条件下所能保证的表面粗糙度。 各种加工方法所能达到的经济精度和经济表面粗糙度等级，可参看有关资料或工艺手册。,表1-6 外圆加工方法的适用范围,工艺路线的拟定加工方法的选择,表1-7 平面加工方法的适用范围,工艺路线的拟定加工方法的选择,工艺路线的拟定加工方法的选择,表1-8 孔加工方法的适用范围,工艺路线的拟定加工
2、方法的选择,表1-8 孔加工方法的适用范围（续）,工艺路线的拟定加工方法的选择,表1-9 轴线平行的孔的位置精度（经济精度）,工艺路线的拟定加工方法的选择,表1-10 轴线垂直的孔的位置精度（经济精度）,工艺路线的拟定加工方法的选择,选择加工方法时考虑的因素 通常根据经验或查表来确定加工方法，但满足同样精度要求的加工方法往往有多种，决策时应考虑一下因素： 工件材料的性质（淬火钢磨削；有色金属精加工精细车、精细镗或金刚镗） 工件的形状和尺寸（思考：IT7级的孔可用什么方法加工？） 生产类型、生产率和经济性 具体生产条件 充分利用新工艺、新技术 满足某些特殊要求，如表面纹路方向。,工艺路线的拟定加
3、工顺序的安排,机加工顺序的安排原则 原则1：先加工基准面（基面先行）选为精基准的表面应安排在起始工序先进行加工，以尽快为后续工序的加工提供精基准。 原则2：先粗后精对于精度和表面质量要求较高的零件，其粗、精加工应分开。即按粗加工半精加工精加工、光整加工的顺序进行。 原则3：先主后次先安排主要表面的加工，后安排次要表面的加工。次要表面加工应放在主要表面半精加工后、精加工前完成。 原则4：先面后孔 当零件上有较大的平面可作定位基准时，可先加工出来用作定位面，以面定位，加工孔。 在毛坯面上钻孔，容易使钻头引偏，若该平面需要加工，则应在钻孔之前先加工平面。 对于箱体、支架和连杆等工件应先加工平面后加工
4、孔。,指设计基准面，主要工作面,如键槽、螺孔,工艺路线的拟定加工顺序的安排,综上，一般机械加工的顺序是：加工精基准粗加工主要表面精加工主要表面光整加工主要表面超精密加工主要表面。次要表面的加工穿插在各阶段之间进行。,工艺路线的拟定加工顺序的安排,划分加工阶段：各加工阶段的主要任务 粗加工：从坯料上切出较多余量 半精加工：在粗加工和精加工之间进行 精加工：从工件上切出较少余量，能获得较高的精度和表面粗粗度 光整加工：精加工后进行，从工件不切出或切出极薄的金属层，以获得很光洁的表面或强化表面。一般不用来提高位置精度。 超精密加工：按照超稳定、超微量切除等原则，实现加工尺寸误差和形状误差在0.1um
5、以下的加工技术。,划分加工阶段的原因 保证加工质量 合理使用设备 便于安排热处理工序 及时发现毛坯缺陷 精加工、光整加工安排在后，可保护精加工过的表面少受磕碰或损坏。,工艺路线的拟定加工顺序的安排,工艺路线的拟定加工顺序的安排,热处理工序的安排 最终热处理工序（调质、淬火、渗碳淬火、液体碳氮共渗、渗碳） 目的：提高力学性能 安排：精加工前后 说明：变形大的热处理，如渗碳淬火应安排在精加工磨削前进行，以纠正热处理变形；调质也应安排在精加工前进行。变形小的热处理，如渗氮，应安排在精加工后进行。表面装饰性镀层和发蓝处理，机加工完毕后进行。,预备热处理（正火、退火、时效处理） 目的：改善加工性能，为最
6、终热处理作准备，消除残余应力 安排：粗加工前后或需要消除应力处 说明：放在粗加工前，可改善加工时材料的加工性能，并减少车间之间的运输工作量；放在粗加工后，有利于粗加工后残余应力的消除。调质安排在粗加工后。,工艺路线的拟定加工顺序的安排,辅助工序的安排 （检验、去毛刺、倒掕、清洗、防锈、去磁、平衡等） 安排时机： 粗加工阶段结束后 重要工序前后 送往外车间加工的前后，如热处理工序前后 全部加工工序完成后,工艺路线的拟定加工顺序的安排,确定工序集中和分散的程度,工序分散：将工件的加工分散在较多的工序内进行。每道工序的加工内容很少,工序集中：将工件的加工集中在少数几道工序内完成,组织集中 指采用人为
7、的组织措施实现集中，如卧式车床的顺序加工。,机械集中 指采用技术上的措施集中，如多刀、多刃和多轴机床、自动机床、数控机床、加工中心.,工艺路线的拟定加工顺序的安排,工序集中的特点 采用高效专用设备和工艺装备、生产率高 装夹次数少，易于保证表面间位置精度，减少工序间运输量 工序数目少，可减少机床数量、工人数、生产面积，简化生产计划和生产组织工作 投资大，调整维修复杂，生产准备工作量大，转换新产品比较费时。,工序分散的特点 设备、工艺装备简单 调整维修方便，生产准备工作量少，易于平衡工序时间，适应产品更换 可采用合理的切削用量，减少基本时间 设备数量多，操作工人多，占地面积大,工艺路线的拟定加工顺
8、序的安排,工序集中和分散的选用 单件小批：组织集中，即采用人为的组织措施集中，以便简化生产组织工作。如卧式车床的顺序加工。 大批大量：机械集中（多刀、多轴机床、组合机床、自动机） 成批生产：工序适当集中，办法：采用高效机床，如转塔车床、多刀半自动车床、数控机床 结构简单产品：可采用分散原则，如轴承 重型零件：工序适当集中 刚性差且精度高的精密零件：工序适当分散。 发展趋势：工序集中(NC、MC、FMS、NF)。,工艺路线的拟定设备与工装选用,设备的选择 机床精度与工件精度相适应 机床的规格与工件的外形尺寸相适应 与现有加工条件相适应,工装的选择 夹具的选择 刀具的选择 量具的选择 需要设计时，
9、提出设计任务书,加工余量、工序尺寸和公差的确定,加工余量：指加工过程中所切去的金属层厚度。 加工总余量Z0：毛坯尺寸与零件尺寸之差。 工序余量Zi：每一工序所切除的金属层厚度。,1-1,工序余量Zi：相邻两工序基本尺寸之差。,加工余量、工序尺寸和公差的确定,单边余量（用于非对称结构的非对称表面）,双边余量（用于对 称结构的对称表面）,加工余量、工序尺寸和公差的确定,余量公差的大小,工序尺寸的公差按“入体原则”标注。毛坯尺寸公差按双向对称偏差形式标注。,被包容面的工序尺寸取上偏差为零；包容面的工序尺寸取下偏差为零,加工余量、工序尺寸和公差的确定,加工余量的影响因素,上工序的各种表面缺陷和误差 表
10、面粗糙度Ra和表面缺陷层深度Da 上工序的尺寸公差Ta 上工序的形位公差a,如右下图，当轴线有直线度误差0.04时，须在本工序中纠正，因而直径方向的加工余量应增加0.08,加工余量的影响因素,加工余量的影响因素,本工序的装夹误差b,定位误差,夹紧误差,夹具在机床上的装夹误差,加工余量、工序尺寸及公差的确定,加工余量的基本计算公式,加工余量计算的几种特殊情况 无心磨床加工小轴、浮动铰（镗）刀或拉刀加工孔时，因采用自为基准，所以不计装夹误差b 光整加工（研磨、绗磨、超精磨、抛光）若主要是为了改善表面粗糙度，当不需提高尺寸和形状精度时 光整加工需提高尺寸和形状精度时,确定加工余量的方法,查表法（注意
11、：粗加工工序余量不能用查表法得到，而是由总余量减去其他各工序余量而得到） 经验估算法（单件小批） 分析计算法,确定工序尺寸及其公差基准重合时,指工序基准或定位基准与设计基准重合，表面多次加工时，工序尺寸及其公差的计算。如外圆与孔的多工序加工。 工序尺寸及其公差与工序余量的关系如图： 计算步骤： 确定各工序余量的基本尺寸 由后往前逐个工序推算， 即由零件的设计尺寸开 始，由最后一道工序开 始向前工序推算，直到 毛坯尺寸。 工序尺寸的公差都按经济 精度确定，并按“入体原 则”确定上下偏差。,例1-1 某轴直径为50mm，其尺寸精度要求为IT5，表面粗糙度要求为Ra0.04um，并要求高频淬火，毛坯
12、为锻件。其工艺路线拟定为：粗车-半精车-高频淬火-粗磨-精磨-研磨。计算各工序的工序尺寸及公差。,确定工序尺寸及其公差基准重合时,解,1、用查表法确定加工余量,由工艺手册查得：,研磨余量：0.01mm,精磨余量：0.1mm,粗磨余量：0.3mm,半精车余量：1.1mm,粗车余量：4.5mm,确定工序尺寸及其公差基准重合时,由1-1式：,取加工总余量为：6mm,修正粗车余量为：4.49mm,2、计算各工序基本尺寸,研磨后，工序基本尺寸为：50mm（设计尺寸）,精磨：50+0.01=50.01mm,粗磨：50.01+0.1=50.11mm,半精车：50.11+0.3=50.41mm,粗车：50.4
13、1+1.1=51.51mm,毛坯：50.51+4.49=56mm,研磨余量：0.01mm,精磨余量：0.1mm,粗磨余量：0.3mm,半精车余量：1.1mm,粗车余量：4.5mm,确定工序尺寸及其公差基准重合时,3、确定各工序的加工经济精度和粗糙度,由表1-6查得：,研磨后：IT5，Ra0.04um（零件的设计要求）,精磨后：IT6，Ra0.16um,粗磨后：IT8，Ra1.25um,半精车后选定为：IT11，Ra2.5um,粗车后选定为：IT13，Ra16um,由以上经济精度查公差表，将差得的公差数值按“入体原则”标 注在工序基本尺寸上。,查工艺手册可得锻造毛坯公差：2mm,确定工序尺寸及其
14、公差基准重合时,基准不重合时工序尺寸及公差的确定方法工艺尺寸链,尺寸链的基本概念 定义：由相互连接的尺寸所形成的封闭尺寸组。 组成： 环列入尺寸链中的每一尺寸 封闭环尺寸链中在装配过程或加工过程最后形成的一环 组成环对封闭环有影响的所有环 增环该环的变动引起封闭环同向变动 减环该环的变动引起封闭环反向变动 补偿环尺寸链中预先 选定的某一组成环，可以 通过改变其大小或位置， 使封闭环达到规定要求。 多用于装配尺寸链。 封闭环是被间接保证的！,A0,A2,A1,A,B,A0,（A2）,A1,尺寸链的特性 封闭性：一个封闭环有一个尺寸链 关联性：封闭环随所有组成环的变动而变动 传递系数：表示组成环对
15、封闭环影响的大小,A0,A2,A1,A,B,A0,（A2）,A1,对增环：0,对减环：0,若组成环与封闭环平行： i=1,若组成环与封闭环不平行：-1i1,工艺尺寸链,尺寸链图 尺寸链形式 按环的几何特征分：长度尺寸链和角度尺寸链 按应用场合分：装配尺寸链、工艺尺寸链、零件尺寸链 按各环所处空间位置分：直线尺寸链、平面尺寸链、空间尺寸链,工艺尺寸链,工艺尺寸链计算方法,求解内容：计算封闭环与组成环的基本尺寸、公差及偏差 方法： 极值法：求解环数较少的尺寸链 概率法：求解环数较多的尺寸链,工艺尺寸链计算方法,一、极值法,封闭环基本尺寸,封闭环公差T0,增环,减环,对于直线尺寸链,工艺尺寸链计算方
16、法,封闭环上偏差ES0,封闭环下偏差EI0,工艺尺寸链计算方法,封闭环的极限尺寸,二、概率法,将极限尺寸换算成平均尺寸,工艺尺寸链计算方法,图 尺寸链中各参数的关系,将极限偏差换算成中间偏差,组成环中间偏差,封闭环中间偏差,组成环相对不对称系数,若组成环在公差带内对称分布时，ei=0，则,（直线尺寸链）,工艺尺寸链计算方法,组成环传递系数,工艺尺寸链计算方法,封闭环统计公差,正态分布时，k =1,组成环平均公差,工艺尺寸链计算形式,正计算：已知各组成环的基本尺寸、公差和极限偏差，求封闭环的基本尺寸、公差和极限偏差。计算结果唯一，用于设计的校验。 反计算：已知封闭环的基本尺寸、公差和极限偏差，求各组成环的基本尺寸、公差和极限偏差。分配方案不唯一，存在最佳方案，用于产品设计。 中间计算形式：已知封闭环和部分组成环的基本尺寸、公差和极限偏差，求其他组成环的基本尺寸、公差和极限偏差。工艺尺寸链多属此种计算形式。,工艺尺寸链的应用和解算方法,一、工艺基准与设计基准重合时,分析：如图示，上工序尺寸A1、本工序尺寸A2和工序基本余量Z形成三环工艺尺寸链。其中，A
