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1、第五章加工工艺过程设计的基本知识,5.1基本概念5.1.1生产过程和工艺过程 1.生产过程 将原材料转变成产品的全部过程。（包括：运输)技术准备过程 包括产品投产前的市场调查、预测、新产品鉴定、工艺设计、标准化审查等。工艺过程 生产过程 中直接改变原材料（或毛坯）的形状、尺寸、相互位置关系及性能，使之成为产品的过程。(包括:铸造),工艺规程将合理的工艺过程 编写成的技术文件（如：工艺路线卡、工艺过程卡、工序卡, 用以 指导生产）。 辅助生产过程 指为了保证基本生产过程的正常进行所必须的辅助生产活动。如工艺装备制造、能源供应、设备维修等。 生产服务过程 指原材料的组织、运输、保管、 储存、供应及
2、产品包装、销售等过程。,2.工艺过程的组成 工序 指在一台机床上或在同一个工作地点对一个或一组工件连续完成的那部分工艺过程。 图5-1例工艺过程见表5-1 ( P.185),工步 指在一个工序中，当工件的加工表面、切削刀具和切削用量中的转速与进给量均保持不变时所完成的那部分工序。 走刀 刀具从被加工表面每切去一层余量，就称作一次走刀。 安装 工件经一次装夹（定位和夹紧）后所完成的那部分工序称为安装。 工位 相对刀具或设备的固定部分，工件所占有的每一个加工位置称为工位。,5.1.2生产类型 根据批量大小和产品特征，可分为三种基本的生 产类型： 单件小批：产品常变，通用设备，工艺路线卡，技术高。
3、中批（成批）：产品周期性变换，部分专用设备，工艺规程，技术较高。 大批（大量）：长时间内生产同一产品，广泛使用专用设备，详细的工艺规程，操作工人技术不高，调整工人技术高。随着科学技术的发展进步，产品更新换代的周期越来越短，品种规格越来越多，多品种小批量的生产类型呈发展趋势。,5.2基准与定位 P.188,5.2.1基准的概念基准是确定零件（或部件）上某些点、线、面 的位置时所依据的点、线、面。 按其作用的不同，基准可分为:粗基准 设计基准 定位基准 工艺基准 测量基准 精基准装配基准,1.设计基准 设计图样上所采用的基准是标定零件设计图上的某些面、线或点的位置 时所依据的面、线或点。 轴线o-
4、o是内孔的设计基准， 端面是端面 及台阶面的设计基准， 内圆表面的轴线 是外圆表面的设计基准。,2.工艺基准是零件加工和机器装配中采用的基准,定位基准工件在机床或夹具 上安装时所用的基准。 测量基准-检验工件尺寸和表面 相对位置时所依据的面、线和点。 装配基准-用来确定零件或部件在机器中的位置所用的基准。 原始基准-工艺人员在工序图标 定工件尺寸和3被加工表面位置 时所依据的面、线和点。,5,1,3,4,2,底面2,表面1，孔4,底面2,5.2.2基准的选择原则,1.粗基准的选择粗基准用没加工过的表面做定位基准。选择原则： 用不需加工的表面； 有几个不需加工的表面时， 选与加工的表面位置精度
5、要求较高的。图5-3,用重要的表面或加工余量小的表面；（如车床床身）用较大面积的平整表面； 图5-4 避免重复使用。,2.精基准的选择,精基准-用已加工过的表面做定位基准。 选择原则: 基准重合原则即设计基 准和工艺基准相重合。基准同一原则-即尽可能多 的加工表面都用同一基准。一般要求用精度高、装方便、稳定的表面做定位基准。,1,3,2,A,B,C,5.2.3工件的定位原理,工件的安装（定位、夹紧 ） 1.六点定位原则用六个点来确定工件位置的方法，称为六点定则。 任一刚体，在空间都有六个自由度。 Xoy平面3个点 Z Xoz平面2个点 yoz平面1个点 YX,2.定位中的几种情况,完全定位 必
6、须限制工件的六个自由度。 不完全定位工件不 需要限制六个自由度的定位。 过定位两个或多个定位件重复限制同一自由度的定位。（尽量避免） 欠定位需要限制的自由度定位时末被 限制。（不允许）,Z,X,Y,3.定位分析 常用定位元件所能限制的自由度（表5-5 ）,(1)千斤顶（档销、支承钉、小平面） (2)狭长平面 (3)大平面 (4)长圆柱销(或孔) (5)短圆柱销（或孔) (6)长V形块 (7)短V形块 (8)长圆锥销(或孔) (9)短圆锥销(或孔),六点定则应用实例分析,加工连杆大端孔的定位 初步方案（问题） 过定位？ 欠定位？,六点定则应用实例分析,最终方案,4. 夹具的基本知识 P.196,
7、通用夹具- 专用夹具- 夹具组成： 定位元件 夹紧装置导向或对刀元件 夹具体常用定位方法： 工件以平面定位工件以外圆定位工件以内孔定位,(3) 组合夹具,参看 图5-16 钻孔组合夹具（另有成组夹具、随行夹具等）,夹具定位实例1 -定位心轴,如图，工件以内孔定位，加工外圆表面， 需限制几个自由度？,5个，不限制绕 y旋转， 夹具设计如下：,心轴限制：沿x与z移动，绕x与z转动；轴肩限制：沿y移动,若改用平面定位，则轴肩加大（限制），心轴改短（限制）,Z,Y,X,夹具定位实例2 两孔一面组合定位法,加工上部大孔，需限制6个自由度。 下，平面限制 左，短圆柱销限制；右，短棱形销限制。,5.3工艺尺
8、寸链 5.3.1 尺寸链的概念,1.工艺尺寸链及其作用 在机械制造过程中，经常遇到一些相互具有内在联系的尺寸组合，将其绘制成首尾相接的封闭形式，称之为尺寸链。作用主要有三方面： 工艺基准与设计基准不重合时，进行尺寸换算。 对装配间隙或过盈进行验算。 为加工和装配方便，对公差进行调整、分组。,如图：,计算工序尺寸验算装配间隙,A1,A2,N,1,3,2,A1,A2,N,A1,A1,A2,A2,N,N,2.尺寸链及其简图,不考虑零件的具体结构形状，只将相关的尺寸按一定的顺序排列成象链子一样的封闭尺寸图称为尺寸链简图。环组成尺寸链的各尺寸。封闭环（终结环）- N，按加工顺序间接获 得的环。确定N时注
9、意：与加工过程有关；由工序尺寸间接予以保证； 一个尺寸链图中只能有一个。,组成环 A1、A2,除封闭环以外的环。 增环 A，其余组成环不变，凡因其增大封闭环也随之增大的环。 减环 A，其余组成环不变，凡因其增大,封闭环反而减小的环。 增环或减环的判别方法：A3 A4 NA1 A2A1，A2 增环；A3，A4 减环,5.3.2尺寸链计算公式（极值法，上图）,1.基本尺寸 N（A1A2）（A3A4） NAA 2.极限尺寸 NmaxAmaxAmin NminAminAmax,尺寸链计算公式,3.极限偏差 ES(N)NmaxN 将代入 (AmaxAmin)(AA) (AmaxA)(AminA) ES
10、AEI A ES(N)ES AEI A EI(N)NminN 同理将代入并整理 EI(N)EIAESA,尺寸链计算公式,4.公差 T(N)NmaxNmin (AmaxAmin)(AminAmax) (AmaxAmin)+(AmaxAmin) TATA T(N)TATA 即：封闭环的公差等于各组成环公差的和。 启发： 封闭环的精度较低，精度要求高的尺寸不宜作封闭环。 提高封闭环的精度减少组成环的数量 提高组成环的精度。,5.3.3 解尺寸链实例 例1 换算表面尺寸,如图，先加工表面 1、2 ，得到 A116 -0.11 ,然后 钻孔、镗孔得尺寸A2， A3100.11 求 A2？（孔口深度） （
11、步骤 画尺寸链图，确定封闭环、增减环）,0,A2,A3,A1,A2,N(A3),A1,例1,解：画尺寸链图 确定封闭环：计算：A2基本尺寸： NA1-A2， A2A1-N16-106极限偏差: (es)N(es)A1-(ei)A2 , +0.110 - (ei)A2 (ei)A2 -0.11 (ei)N(ei)A1-(es)A2 , (es)A2 -0.11-(-0.11)0 A26-0.11,N-A3，A1增，A2减,0,例2 渗碳（氮）与镀层厚度问题,有一批轴套需镀铬，要求镀后外径尺寸为 28-0.045，镀层厚度为0.0250.040(如图)， 设备可控镀层厚度，镀后不再加工。试求轴套
12、外径的镀前尺寸。,0,例2解： 画尺寸链图（如图，取半径）确定封闭环：镀后尺寸为封闭环 N L1 、L2 均为增环计算： L1L2 和 N已知，经计算后，L1为13.975-0.0225 ，轴套外径的镀前尺寸为27.95-0.045 。,-0.030,-0.0150,例3 尺寸公差调整 P.202,如图，180.09不便测量， 需测A1,计算： A1= 40-18=22, ei A1= -0.01 180.09 N A1400.08 A2 es A1= +0.01, A1= 220.01 A1尺寸车床加工困难，故增大A1， N A1 (封闭环的公差等于各组成环公差的和) 将A2=400.08改
13、为400.04, A2 则A1为220.05。,5.4 工艺过程设计的意义与步骤,5.4.1 意义工艺规程是指导生产的技术文件，是理论与综 实践经验合的创造性思维成果。 5.4.2原则与步骤 1.原则 保证加工的零件（产品）达到规定的技术要求。 提高生产率、降低成本、改善劳动条件。 充分利用本企业现有生产条件,尽可能采用国内外先进工艺技术和检验 。,2.工艺过程设计的原始资料 产品装配图和零件图 ； 零件生产类型 ； 毛坯和半成品的有关资料； 生产厂的生产条件 (生产厂现有设备、常用工艺装备 、工人技术水平、生产习惯；能源、运输、物资供状况应等)。,3.工艺过程设计的步骤,对零件进行工艺分析;
14、 选择毛坯; 拟定零件的工艺路线; 选择（或设计）各工序的设备、刀具、夹具、量具及其它辅助工具； 确定各工序的加工余量、工序尺寸及公差； 确定各工序的切削用量和工时定额； 工艺方案的技术经济分析； 填写工艺文件。,5.4.3工艺文件的格式,工艺路线卡片拟定工艺路线是对零件加工工艺过程的总体设 计。其主要内容是，合理的确定加工工序的： 数量 顺序 加工方法用工序名称与箭头表示或简单表格（工艺路线 卡片）形式表示，主要作为生产管理方面的文件 使用。,工艺过程卡片工艺过程卡片主要列出整个零件加工所经过 的工艺路线，包括毛坯、机械加工工序和热处理 工序等。可作为生产管理方面的文件使用。在单件小批 生产中，则以这种卡片指导生产而不编制较详细 的工艺文件。 见表5-6。,
