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1、课题四 工序设计,知识点,技能点,掌握工序设计步骤和方法,项目2 机械加工工艺规程设计,加工余量的确定工序尺寸及其公差的确定工艺尺寸链的计算机床及工艺装备的选择切削用量的确定时间定额的确定,一. 课题分析,工序设计是制订机械加工工艺规程的具体内容，做好定位基准选择、加工表面方法的确定、加工顺序的安排等内容后，在具体制订机械加工工艺卡片时还要做以下工作：确定加工表面的加工余量、确定的工序尺寸及其公差（计算工艺尺寸链）、选择机床及工艺装备、确定切削用量、确定时间定额。这些工作内容要跟根据生产企业的具体情况结合起来，确保加工质量和经济性。,1.加工余量的确定 加工余量的确定是机械加工中很重要的问题，
2、合理地确定加工余量具有很大的经济意义。余量过大，不但浪费材料，而且增加机械加工的切削工作量，降低劳动生产率，增加产品的成本。余量太小，一方面会提高毛坯的制造精度，使毛坯制造困难，另一方面还会造成表面加工困难，甚至因毛坯表面缺陷未能完全切除即达到尺寸要求而使工件报废。（1）加工余量的基本概念 加工余量分为工序(加工)余量和总(加工)余量。 某一表面在一道工序中所切除的金属层厚度，称为该表面的工序余量。工序余量也就是同一表面相邻的前后工序尺寸之差。按照基本尺寸计算出的工序余量称为基本余量。,（一）加工余量的确定,二. 相关知识,（2）影响加工余量的因素 为了保证加工工件的表面层质量，工序余量必须保
3、证本工序完成后，不再留有前工序的加工痕迹和缺陷。因此，在确定加工余量时，应考虑以下几方面的因素： 1）前工序(或毛坯)表面的加工痕迹和缺陷层 2）前工序的尺寸公差 3）前工序的相互位置公差 4）本工序加工时的安装误差 5）热处理变形量 6）工序的特殊要求,（3）确定加工余量的方法 1）分析计算法 由于工艺研究不够，缺少可靠的实验数据资料，计算困难，因此目前应用极少。 2）查表修正法 是根据以工厂生产实践中统计的数据和试验研究积累的关于加工余量的资料数据为基础编制的加工余量标准，考虑不同加工方法和加工条件，在机械加工工艺手册中查找，查得的数据再结合实际加工情况进行修正，最后确定合理的加工余量。
4、3）经验估算法 是根据经验确定加工余量，为了防止余量不足而产生废品。,表4-11 粗车及半精车外圆加工余量及公差,表4-12 半精车后磨外圆加工余量及公差,工序尺寸及其公差的确定与工序余量的大小和工序基准的选择有关。这里只介绍工序基准与设计基准重合时工序尺寸及其公差的确定方法。 1工序尺寸的确定 当工序基准与设计基准重合时，被加工表面的最终工序的尺寸及公差一般可直接按零件图样规定的尺寸和公差确定。中间各工序的尺寸则根据零件图样规定的尺寸依次加上(对于外表面)或减去(对于内表面)各工序的加工余量求得，计算的顺序是由后向前推算，直到毛坯尺寸。,（二）工序尺寸及其公差的确定,图4-25为加工外表面时
5、各工序尺寸之间的关系。其中为最终工序尺寸。由图示关系可知：对于外表面，本工序的工序尺寸加上本工序的加工余量，即为前工序的工序尺寸。计算方法如下： 确定工序尺寸时，应注意内、外表面的区别和单面余量与双面余量的区分。,图4-25工序尺寸之间的关系,2工序尺寸公差的确定 工序尺寸公差主要根据加工方法、加工精度和经济性确定。一般均按该工序加工方法的经济加工精度选定。 最终工序的公差，当工序基准与设计基准重合时，一般就是零件图样规定的尺寸公差；毛坯尺寸公差按照毛坯制造方法或根据所选型材的品种规格确定。,当工序基准、测量基准、定位基准与设计基准不重合时，工序尺寸及其公差的确定，需要通过解尺寸链才能获得。1
6、工艺尺寸链（1）工艺尺寸链的概念 1）定义 在机器的装配和零件的加工过程中，互相联系且按一定顺序排列的封闭尺寸组合，称为尺寸链。其中，由单个零件在加工过程中的各有关工艺尺寸所组成的尺寸链，称为工艺尺寸链。,（三）工艺尺寸链的计算,尺寸链的计算公式 封闭环的基本尺寸： 封闭环的极限尺寸： 封闭环的上、下偏差： 封闭环的公差：,1机床的选择在选择机床时应注意下述几点：（1）机床的主要规格尺寸应与加工零件的外廓尺寸相适应。即小零件应选小的机床，大零件应选大的机床，做到设备合理使用。对于大型零件，在缺之大型设备时，可采用“蚂蚁啃骨头”的办法，以小干大。（2）机床的精度应与工序要求的加工精度相适应。对于
7、高精度的零件加工，在缺少精密设备时，可通过设备改装，以粗干精。（3）机床的生产率与加工零件的生产类型相适应。单件小批生产选择通用设备，大批大量生产选择高生产率专用设备。（4）机床选择还应结合现场的实际情况。例如设备的类型、规格及精度状况，设备负荷的平衡状况以及设备的分布排列情况等。,（四）机床及工艺装备的选择,2工艺装备的选择（1）夹具选择 单件小批生产，应尽量选用通用夹具。例如各种卡盘、虎钳和回转台等。为提高生产率应积极推广使用组合夹具。大批大量生产，应采用高生产率的电动、气液传动等的专用夹具。夹具的精度应与加工精度相适应。（2）刀具的选择 一般采用标准刀具，必要时也可采用各种高生产率的复合
8、刀具及其他一些专用刀具。刀具的类型、规格及精度等级应符合加工要求。（3）量具的选择 单件小批生产中应采用通用的量具，如游标卡尺与百分表等。大批大量生产中应采用各种量规和一些高生产率的专用量具。量具的精度必须与加工精度相适应。,切削用量三要素的选择，关系到工件的加工质量，加工生产率和生产成本，以及安全生产等问题。而制约切削用量三要素的因素又是多方面的，包括刀具耐用度，机床、夹具、刀具的强度与刚度，机床的动力，被加工工件的精度及粗糙度等等。由于在切削用量三要素中，切削速度对刀具耐用度的影响最大，所以，选择切削用量的步骤一般是： 首先选取尽可能大的背吃刀量 ，其次根据机床动力和刚度限制条件，或工件已
9、加工表面粗糙度的要求等，选取尽可能大的进给量 、最后利用切削用量手册或通过有关公式计算出切削速度vc 。,（五）切削用量的确定,（1）选择背吃刀量ap 背吃刀量ap选择，决定于加工性质和工件余量。 粗加工，表面粗糙度为Ra8010m，精度为IT12IT15时，应尽可能一次切除全部加工余量。此时的制约因素主要应考虑工艺系统的刚度和机床动力是否足够。 半精加工，表面粗糙度为Ra101.25m、精度为IT8-IT9时，若单面余量h2mm，则应分两次走刀切除；第一次 ap (2/33/4)h；第二次 ap (1/31/4)h。若h2mm，则可一次切除。 精加工，表面粗糙度为Ra1.250.32,精度为
10、IT6IT7时,应一次定刀切除，即ap =h值的大小，可由切削用量手册选取或按经验决定。,（2）选择进给量 在背吃刀量值选定以后，进给量 f 的大小直接决定了切削层公称横截面积的大小，因而也就决定了切削力的大小。所以： 粗加工时增大进给量的制约因素主要是工艺系统的强度和刚度； 半精加工和精加工时，增大进给量的制约因素则主要是工件已加工表面组糙度的要求。 粗加工时，一般可取f =0.30.6mm/r；半精加工和精加工时，常取 f =0.080.3mm/r。（3）选择切削速度vc 背吃刀ap和进给量 f 选定以后，可根据预先选定的刀具耐用度T，用计算法、查表法确定切削速度，或者按照经验决定vc 。
11、,确定劳动消耗工艺定额即劳动定额是工序设计中的内容之一。劳动定额是劳动生产率的指标。劳动定额可用产量定额在一定生产条件下，规定每个工人在单位时间内完成的合格品数量；或用时间定额在一定生产条件下，规定生产一件产品或完成一道工序所需消耗的时间来表示。目前工厂常用时间定额作为劳动定额指标。 时间定额不仅是衡量劳动生产率的指标，也是安排生产计划，成本核算的主要依据。在生产组织过程中，是计算设备数量，布置车间、计算工人数量的依据。时间定额由下述部分组成：,（六）时间定额的确定,1基本时间 切削加工来说，就是直接用于切除工序余量所消耗的时间(包括刀具的切入和切出时间)。基本时间可由计算公式求出。例如，车削
12、的基本时间Tm为： Tm基本时间，min； 工作行程的计算长度，包括加工表面长度，刀具切入，切出长度mm； z 工序余量，mm ； n工件的转速，r/min； f 刀具的进给量，mm/r； ap 背叫刀量，mm 。,2辅助时间Ta 是为实现工艺过程所必须进行的各种辅助动作所消耗的时间。它包括：装卸工件，开停机床、改变切削用量，手动进刀和退刀，测量工件等所消耗的时间。3布置工作地时间Ts 是为使加工正常进行，工人照管工作地（如更换刀具、润滑机床、清理切屑、收拾工具等）所消耗的时间。一般按作业时间的2%7%计算(以百分率表示)。4休息与生理需要时间Tr 是工人在工作班内为恢复体力和满足生理上的需要所消耗的时间。一般按作业时间的2%4%计算(以百分比表示)。 以上四部分时间的总和称为单件时间，用Tp表示，即：,5准备与终结时间（简称准终时间）Te 准终时间是工人为了生产一批产品或零部件，进行准备和结束工作所消耗的时间。 准备终结时间对一批零件只需要一次。批量n越大，分摊到每个工件上的时间Te/n越少。故单件和成批生产时单件时间定额TT为：,
