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1、第四章 机械加工工艺规程设计,6-1 概述6-2 工艺路线的拟订6-3 加工余量、工序尺寸及公差的确定6-4 工艺尺寸链6-5 时间定额和提高生产率的工艺途径6-6 工艺方案的比较与技术经济分析,主要内容,4-1 概述,一、机械加工工艺规程及其在生产中的作用,1. 机械加工工艺规程,把工艺过程和操作方法等按一定的格式用文件的形式规定下来形成的工艺文件，称之为工艺规程。 工艺规程要满足技术和经济两方面的要求。,2. 机械加工工艺规程的文件形式,由于生产类型的不同，工艺文件的形式多种多样，有繁有简。主要有：工艺过程卡、工序卡、调整卡、检验工序卡等。,以工序为单位，简要说明零件工艺过程。包括各工序号
2、、工序内容、工艺过程所经过的车间、每工序所使用的机床及工艺装备、工时定额等。,表2 机械加工工序卡,以工序为单位，详细说明零件工艺过程。包括工序简图、工步内容、切削用量、余量、工时定额、刀具、量具及辅助工具等。,机械加工工序卡,机械加工工艺过程卡类似于一本书的目录。,3. 机械加工工艺规程的作用,（1）是组织生产和计划管理的重要资料，是生产安排和调度、规定工序要求和质量检查等的重要依据；（2）是新产品投产前进行生产准备和技术准备的依据；（3）在设计新厂（车间）或扩建、改建旧厂（车间）时，可作为设备、人员、车间面积和投资额等的原始资料；（4）先进的工艺规程还起着交流及推广先进经验的作用。,二、制
3、订机械加工工艺规程的步骤和内容,1. 制订工艺规程的原始资料（1）零件工作图及必要的产品装配图（2）零件的生产纲领及投产批量（3）本厂生产条件（4）毛坯的生产和供应条件（5）国内外同类产品的生产情况（6）产品验收的质量标准,2. 制订机械加工工艺过程的步骤 在一定的生产条件下，以最少的劳动消耗和最低成本，按计划加工出符合图纸要求的零件，是制订机械加工工艺规程的基本原则。（1）分析研究部件装配图样和审查零件图样。 分析被加工零件的结构特点结构形状、尺寸大小、刚度和硬度等。 目的：明确机加工工艺特点。 分析零件的各项技术要求需要加工的表面及尺寸、形位公差，表面质量，热处理等。 审查零件的机械加工工
4、艺性技术要求的合理性、结构工艺性等。,（2）熟悉毛坯的种类和制造方法。（3）拟订工艺路线零件在生产过程中由毛坯到成品所经过的工序及先后顺序。包括： 选择定位基准及定位夹紧方案。 各表面的加工方法及方案。 安排加工顺序等。（4）确定各工序所采用的设备及工艺装备。（5）确定各工序的加工余量，计算工序尺寸及公差。（6）确定各工序的切削用量和工时定额。（7）确定各主要工序的检验要求和方法。（8）编制工艺文件。, 零件结构工艺性,（1）零件结构工艺性概念,所谓零件结构工艺性是指所在满足使用要求的前提下，制造、维修零件的可行性和经济性。,产品及零部件设计的工艺性包括： 毛坯制造、热处理、机械加工、装配和维
5、修的结构工艺性； 原材料及毛坯的选择、制造方法、质量和技术要求、标准化、生产类型和批量、产品的继承性等。, 零件加工表面形状应尽量简单,（2）零件结构工艺性的实例分析,键槽, 保证能以高生产率加工 尽量采用平面、外圆柱表面、内圆柱表面等。,尽量减少表面的加工面积, 减少零件加工时的安装次数,键槽, 将复杂零件分解成若干个简单零件,分体加工（电子束焊接工艺）, 保证刀具正常工作和改善刀具的工作条件；,2,2,操纵箱,箱体,（3）装配结构工艺性, 减少装配时的修配和机械加工, 机器结构应能分解成独立的装配单元,3. 机器结构应便于装配和拆卸,4. 连接配合要可靠,4.2 工艺路线的拟订,确定零件加
6、工工艺方案的一般原则： 质量第一原则：不管一个零件的加工方案有多少种，每一方案必须满足零件精度和 技术要求的需要，应积极采用先进的工艺和工艺装备。 效益优先原则：在一定的生产条件下，可能会出现几个能保证零件技术要求的工艺方 案，此时应全面考虑方案的经济、社会效益，合理地选择方案。 效率争先原则：制订零件工艺方案时，要充分考虑现有的人员、设备条件，保证工人在良好而安全的状况下工作，提高生产效率。,优质、高产、低消耗。,一、定位基准的选择 拟订零件加工方案的首要任务是选择基准。 粗基准采用未加工面为基准 精基准采用加工过的面为基准 定位基面作为基准的点、线、面在工件上不一定具体存在（例如：孔的中心
7、线、轴心线、对称面等），而常由某些具体的表面来体现，这些表面就可称为基面。例如，在车床上用三爪卡盘夹持一根短圆轴，实际定位表面（基准）是外圆柱表面，而它所体现的定位基准是这根短圆轴的轴心线。因此，选择定位基准的问题就是选择恰当的定位基面的问题。,工件在V型块上定位。,1. 粗基准的选择原则 选用粗基准时，考虑的重点是如何保证各加工表面有足够的余量，不加工表面的尺寸、位置精度符合图样要求，因此，选择精基准的原则是：,（1）如果必须首先保证工件上加工表面与不加工表面之间的位置要求，则应以不加工表面作为粗基准；如果工件上有好几个不需加工的表面，则应以其中与加工表面的位置精度要求较高的表面作为粗基准，
8、以保证加工表面与不加工表面间的相互位置精度。,选择不需要加工的外圆毛面作粗基准，此时虽然镗孔时切去的余量不均匀，但可获得与外圆具有较高的同轴度的内孔，且壁厚均匀、外形对称。,（2）如果必须首先保证工件上某重要表面的余量均匀，就应选择该表面作为粗基准。,（3）应该选用尺寸和位置比较可靠、平整光洁的表面作为粗基准，使加工后各加工表面对各不加工表面的尺寸精度、位置精度更容易符合图纸要求。,（4）在同一尺寸方向上，粗基准通常只允许使用一次，不得重复使用。,2. 精基准的选择 选用精基准时，考虑的重点是如何减少误差，提高定位精度。因此，选择精基准的原则是：,即应尽可能选用设计基准作为定位基准。,工艺路线
9、的拟订,（1）基准重合原则,特别是在最后精加工时，为保证精度，更应注意这个原则。这样可以避免因基准不重合而引起的定位误差。,H2,H3,H1,设计基准,例如，加工车床主轴，采用中心孔作为统一基准加工各外圆表面，不但能在一次装夹中加工大多数表面，而且保证了各级外圆表面的同轴度要求以及端面与轴心线的垂直度要求等。,中心孔,中心孔,工艺路线的拟订,（2）基准统一原则,即应尽可能选用统一的基准加工各表面，以保证各表面间的位置精度。,工艺路线的拟订,（3）自为基准原则,某些要求加工余量小而均匀的精加工工序，可选择加工表面本身作为定位基准。,例如机床床身的导轨面淬火后进行磨削，为了保证导轨面上淬硬层的厚度
10、及均匀性，则可用导轨面本身找正定位进行磨削。 浮动镗刀镗孔、圆拉刀拉孔、珩磨及无心磨床磨外圆，都是采用自为基准原则进行零件表面加工的。,工艺路线的拟订,又：当主轴支承轴颈与主轴锥孔有很高同轴度要求时，也常常采用互为基准、反复加工的方法来达到。,（4）互为基准、反复加工的原则,对于两个有相互位置公差要求的表面，可以彼此互为定位基准。,如：加工精密齿轮，当齿面经高频淬火后，为消除淬火变形，提高齿面与内孔的位置精度，所以要先以齿面为基准磨内孔，再以内孔为基准磨齿面，如此多次反复加工，即可保证齿面与内孔有较高的位置精度。,二、表面加工方法的选择,机械产品的零件结构虽然多种多样，但它们都是由一些最基本的
11、几何表面（外圆、孔、平面等）组成的。实际上，机械零件的加工过程就是获得这些几何表面的过程。同一种表面可以选用各种不同的加工方法而获得，但每种加工方法所能获得的加工质量、加工时间和成本却是各不相同的。因此，应根据零件各表面所要求的加工精度、表面质量和零件的结构特点，选用相应的加工方法及方案，以保证零件稳定而可靠地达到图纸要求。所以，选择表面加工方案时，应考虑以下几点：,工艺路线的拟订,1. 加工经济精度,工艺路线的拟订,（1）加工经济精度的概念：,在正常加工条件下所能保证的加工精度和表面粗糙度。,正常加工条件：,符合质量标准的设备和工艺装备；标准技术等级的工人；不延长加工时间。,（2）加工经济精
12、度的统计特性及发展性,2加工方法的选择,例：大头外圆柱表面,注：（1）加工表面与加工方法相适应,（2）工件材料,（3）企业现有条件,（4）生产类型,必须保证要求！,（5）加工方法的组合, 根据加工表面加工精度和表面粗糙度的要求确定最终的加工方法。 （1）所选择的终加工方法的经济加工精度和表面粗糙度必须能可靠地保证加工要求。 （2）终加工前的工件，其尺寸精度及表面粗糙度一般应有一定的要求，因此，应由预加工保证。（3）某表面的预加工、终加工方法应合理的组合，形成加工方案。 选择加工方案应进行多方案的比较。 加工方案设计时，其加工方法应从后往前推。,外圆表面加工方案及其经济精度,工艺路线的拟订,工艺
13、路线的拟订, 值得注意的是，表中的数据都是生产实际中的统计资料，这是在一般情况下可能达到的精度和表面粗糙度，在具体条件下是会有差别的。随着生产技术的发展、工艺水平的提高，同一种加工方法所能达到的精度和表面粗糙度也会提高。,例如：在普通外圆磨床上精磨外圆，可达到：,精度：IT6级表面粗糙度：Ra0.32m,提高磨床精度以及改进磨削工艺后，可达到：,精度：IT5级以上表面粗糙度： 0.160.02m,三、加工阶段划分,（1）粗加工阶段 主要任务是去除各表面的大部分余量，使毛坯在形状和尺寸上尽量接近成品，因此，此阶段的主要问题是如何获得高的生产率。（2）半精加工阶段 其任务是达到一般的技术要求，使一
14、些次要表面达到图样要求，并为主要表面的精加工作准备。（3）精加工阶段 保证各主要表面达到规定的质量要求。（4）光整加工阶段 加工质量要求很高时，安排光整加工。,工艺路线的拟订,划分加工阶段的主要原因是：a. 保证零件加工质量。b. 有利于及早发现毛坯缺陷并得到及时处理。c. 有利于合理利用机床设备。d. 有利于保护精加工过的表面少受损伤或不受损伤。,上述阶段的划分并不是绝对的 ！当零件的加工质量不高、工件刚性足够、毛坯质量较高、加工余量较小时，可以不划分加工阶段。,工艺路线的拟订,1机械加工工序顺序安排,（1）先粗后精 （2）先主后次 （3）先面后孔 （4）基准先行 加工一开始，总是先把精基面
15、加工出来。如果精基面不止一个，则应该按照基面转换的顺序和逐步提高加工精度的原则来安排基面和主要表面的加工。而对于一般的零件，平面所占的轮廓尺寸比较大，用平面定位比较稳定可靠，因此，在拟订工艺过程时总是选用平面作为定位基面，因而先加工平面后加工孔。,工艺路线的拟订,四、工序顺序的安排,2热处理工序及表面处理工序顺序的安排 （1）为改善工件材料切削性能安排的热处理工序，例如退火、正火、调质等，应在切削加工之前进行。 （2）为消除工件内应力安排的热处理工序，例如人工时效、退火等，最好安排在粗加工阶段之后进行。 （3）为改善工件材料机械性能的热处理工序，例如淬火、渗碳淬火等，一般都安排在半精加工和精加工之间进行。 （4）为提高工件表面耐磨性、耐蚀性安排的热处理工序以及以装饰为目的而安排的热处理工序，例如镀铬、镀锌、发蓝等，一般都安排在工艺过程最后阶段进行。,
