第3章 机械加工工艺规程的制订.ppt

第章第章机械加工工艺规程的制订机械加工工艺规程的制订3.1基本概念基本概念3.2毛坯的确定毛坯的确定3.3零件的结构工艺性零件的结构工艺性3.4定位基准的选择定位基准的选择3.5工艺路线的拟定工艺路线的拟定3.6工序设计工序设计3.7工艺尺寸链工艺尺寸链3.8机械加工的生产性和经济性机械加工的生产性和经济性2021/9/231南京哩工大学3.1基本概念基本概念3.1.1生产过程和工艺过程生产过程和工艺过程生产过程：生产过程：将原材料转变为成品的相关联的全过程。将原材料转变为成品的相关联的全过程。包包括括原原材材料料的的运运输输、保保管管，生生产产准准备备、毛毛坯坯制制造造、零零件加工、热处理、装配、检验、调试、油漆、包装等。件加工、热处理、装配、检验、调试、油漆、包装等。工艺过程和工艺流程工艺过程和工艺流程工艺过程：工艺过程：按一定顺序逐渐改变生产对象的形状、尺寸、按一定顺序逐渐改变生产对象的形状、尺寸、位置和性质，使之成为预期产品的主要过程。主要包括热位置和性质，使之成为预期产品的主要过程。主要包括热加工、冷加工及装配等过程。加工、冷加工及装配等过程。工艺流程：工艺流程：零件依次通过的全部加工过程，又称为工零件依次通过的全部加工过程，又称为工艺路线。艺路线。2021/9/232南京哩工大学工艺过程的组成工艺过程的组成（1）工工序序：工工人人、机机床床或或地地点点、工工件件不不变变时时完完成成的的那那部部分分工工艺艺过过程。程。（2）工工步步：加加工工表表面面、切切削削工工具具、切切削削用用量量不不变变时时完完成成的的那那部部分分工艺过程。工艺过程。（3）走刀：切削刀具在加工表面切削一次完成的工艺过程。）走刀：切削刀具在加工表面切削一次完成的工艺过程。（4）安装：工件在机床上定位夹紧一次成为一次安装。）安装：工件在机床上定位夹紧一次成为一次安装。（5）工工位位：一一次次装装夹夹后后，工工件件与与夹夹具具或或机机床床的的可可动动部部分分一一起起相相对对机机床床固固定定部部分分所所占占据据的的每每以以为为直直说说连连续续完完成成的的那那部部分分工工艺艺过过程程。通常多工位多刀具加工被看作一个工步，称为复合工步。通常多工位多刀具加工被看作一个工步，称为复合工步。2021/9/233南京哩工大学机械加工工艺系统和生产系统机械加工工艺系统和生产系统机械加工工艺系统：由机床、夹具、刀具和工件组成机械加工工艺系统：由机床、夹具、刀具和工件组成机械制造系统：整个车间机械制造系统：整个车间生产系统：整个工厂生产系统：整个工厂2021/9/234南京哩工大学零件年生产纲领：零件年生产纲领：N=Qn(1+)(1+)Q-产品年生产纲领，产品年生产纲领，n-产品中该零件件数产品中该零件件数-备品率备品率-废品率废品率3.1.2生产纲领和生产类型生产纲领和生产类型生产类型生产类型：根据产品零件大小和生产纲领划分。根据产品零件大小和生产纲领划分。生产纲领生产纲领：根据国家计划（市场需求）和企业生产能根据国家计划（市场需求）和企业生产能力编制的企业在计划期（通常是一年）内应当生产的产力编制的企业在计划期（通常是一年）内应当生产的产品产量和进度计划。品产量和进度计划。2021/9/235南京哩工大学工艺文件工艺文件3.1.3机械加工工艺规程机械加工工艺规程工艺文件工艺文件工艺规程的作用工艺规程的作用 l是组织生产的主要技术文件是组织生产的主要技术文件 l工艺规程是生产准备工作的依据工艺规程是生产准备工作的依据 l是新建和扩建加工车间时的主要技术文件是新建和扩建加工车间时的主要技术文件制订工艺规程的原始资料制订工艺规程的原始资料 l零件的零件图和产品的装配图零件的零件图和产品的装配图 l产品的年生产纲领产品的年生产纲领 l毛坯的生产情况毛坯的生产情况 l工厂现有生产条件工厂现有生产条件 l先进工艺及生产技术的发展情况先进工艺及生产技术的发展情况2021/9/236南京哩工大学制订机械加工工艺规程的步骤制订机械加工工艺规程的步骤l计算年生产纲领，确定生产类型计算年生产纲领，确定生产类型 l对零件进行工艺分析对零件进行工艺分析 l确定零件的毛坯种类、形状、尺寸和精度确定零件的毛坯种类、形状、尺寸和精度 l拟定工艺路线：选基准、确定加工方法、加工顺序拟定工艺路线：选基准、确定加工方法、加工顺序 l确定确定工序所用设备：确定确定工序所用设备：（1）加工范围与工件尺寸相适应）加工范围与工件尺寸相适应（2）加工精度与工序要求相适应）加工精度与工序要求相适应（3）机床效率与生产类型相适应）机床效率与生产类型相适应 l确定工序的工艺准备：选工装（夹具、刀具、量具）确定工序的工艺准备：选工装（夹具、刀具、量具）l确定各工序的加工余量，计算工序尺寸及公差确定各工序的加工余量，计算工序尺寸及公差 l确定各工序的切削用量确定各工序的切削用量 l确定时间定额确定时间定额 l填写工艺文件填写工艺文件2021/9/237南京哩工大学3.2毛坯的确定毛坯的确定3.2.1确定毛坯种类确定毛坯种类 l常用毛坯常用毛坯（1）型材：圆棒料、板材、异型材等）型材：圆棒料、板材、异型材等（2）铸件：砂铸、永久型铸、离心铸造、熔模（精密）铸造、压）铸件：砂铸、永久型铸、离心铸造、熔模（精密）铸造、压铸等铸等（3）锻件：自由锻、模锻、精锻）锻件：自由锻、模锻、精锻（4）焊接件）焊接件（5）冲压件）冲压件（6）冷挤压件）冷挤压件（7）粉末冶金件）粉末冶金件2021/9/238南京哩工大学l选择毛坯应考虑的因素选择毛坯应考虑的因素3.2.2确定毛坯的形状确定毛坯的形状毛坯形状应力求接近零件形状毛坯形状应力求接近零件形状毛坯形状还要便于加工，保证加工质量毛坯形状还要便于加工，保证加工质量（1）零件的材料及其机械性能）零件的材料及其机械性能（2）生产纲领的大小）生产纲领的大小（3）工厂毛坯的生产条件和技术水平及可能性、经济性。）工厂毛坯的生产条件和技术水平及可能性、经济性。2021/9/239南京哩工大学3.3零件的结构工艺性零件的结构工艺性3.3.1零件结构工艺性的基本概念零件结构工艺性的基本概念l零零件件结结构构工工艺艺性性：零零件件制制造造、装装配配、维维修修的的难难易易程程度，是评价零件结构优劣的重要技术经济指标。度，是评价零件结构优劣的重要技术经济指标。l衡量零件结构工艺性的依据衡量零件结构工艺性的依据（1）零件）零件结构通用化、标准化、系列化的程度；结构通用化、标准化、系列化的程度；（2）零件加工工艺复杂程度及经济性；）零件加工工艺复杂程度及经济性；（3）材料的利用率；）材料的利用率；（4）加工面积的大小和实现自动化加工的可能性。）加工面积的大小和实现自动化加工的可能性。l结构工艺性是相对的，与生产规模、设备条件、技术水平等因结构工艺性是相对的，与生产规模、设备条件、技术水平等因素密切相关素密切相关2021/9/2310南京哩工大学3.3.2切削加工对零件结构工艺性要求切削加工对零件结构工艺性要求l提高零件结构工艺性的原则提高零件结构工艺性的原则（1）在保证零件刚度、强度等条件下减轻零件的重量和体积，）在保证零件刚度、强度等条件下减轻零件的重量和体积，以节省材料，方便储运。以节省材料，方便储运。具体设计方法：合理运用加强筋等。具体设计方法：合理运用加强筋等。（2）有利于保证加工的可能性和经济性，保证加工质量，提高）有利于保证加工的可能性和经济性，保证加工质量，提高加工效率。加工效率。具体设计方法：简化结构、减小加工面积、工件便于安具体设计方法：简化结构、减小加工面积、工件便于安装定位、加工和测量、满足工种工艺的要求等。装定位、加工和测量、满足工种工艺的要求等。例如：螺纹退刀槽、砂轮越程槽、刨、插退刀槽例如：螺纹退刀槽、砂轮越程槽、刨、插退刀槽刀具形状影响：钻孔顶角、不能在斜面上钻孔，出口也不能是刀具形状影响：钻孔顶角、不能在斜面上钻孔，出口也不能是斜面、孔轴线必须是直线；铣刀圆弧，内凹处不能是尖角。斜面、孔轴线必须是直线；铣刀圆弧，内凹处不能是尖角。2021/9/2311南京哩工大学l提高零件结构工艺性的原则提高零件结构工艺性的原则（3）零零件件结结构构要要素素标标准准化化、系系列列化化，以以简简化化工工艺艺装装备（刀具、夹具、量具及辅具等）。备（刀具、夹具、量具及辅具等）。（4）合合理理规规定定尺尺寸寸精精度度、表表面面粗粗糙糙度度要要求求及及主主要要件件的性能参数，以缩短加工过程。的性能参数，以缩短加工过程。（5）把把先先进进的的工工艺艺方方法法与与工工厂厂实实际际生生产产条条件件结结合合起来。起来。2021/9/2312南京哩工大学图例：便于加工图例：便于加工2021/9/2313南京哩工大学图：刀具结构影响图：刀具结构影响2021/9/2314南京哩工大学3.3.3装配工艺对零件结构工艺性的要求装配工艺对零件结构工艺性的要求 l改善机器结构的装配工艺性的原则改善机器结构的装配工艺性的原则（1）机机器器结结构构应应能能分分解解成成为为独独立立装装配配单单元元，以以便便于于组组织织平平行行的的流流水装配作业，缩短装配周期。水装配作业，缩短装配周期。（2）应便于装配和调整、减轻劳动量。）应便于装配和调整、减轻劳动量。（3）零件数量、规格减小，简化装配结构。）零件数量、规格减小，简化装配结构。（4）有利于达到和提高装配质量要求。）有利于达到和提高装配质量要求。2021/9/2315南京哩工大学3.4定位基准的选择定位基准的选择3.4.1基准的概念及分类：基准的概念及分类：基基准准：用用来来确确定定生生产产对对象象上上几几何何要要素素间间的的几几何何关关系系所所依依据据的点、线、面。的点、线、面。基基面面:基基准准不不一一定定具具体体可可见见（如如孔孔的的中中心心线线等等），在在零零件件上上通通常常是是通过有关具体表面表现出来的，这些表面称为基面。通过有关具体表面表现出来的，这些表面称为基面。基准的分类：基准的分类：设计基准：设计基准：图样上标注的起点。图样上标注的起点。工艺基准：工艺基准：装配基准装配基准测量基准测量基准定位基准定位基准工工序序基基准准：工工序序图图中中用用来来确确定定本本工工序序加加工表面形状、尺寸、位置的基准。工表面形状、尺寸、位置的基准。2021/9/2316南京哩工大学 l粗基准的选择选择原则：粗基准的选择选择原则：1）选重要表面位为粗基准选重要表面位为粗基准，保证各重要加工表面都有，保证各重要加工表面都有足够的加工余量。足够的加工余量。2）选不加工表面为粗基准选不加工表面为粗基准，保证加工表面与不加工表面，保证加工表面与不加工表面之间的相互位置精度。之间的相互位置精度。3）选余量最小的表面为粗基准选余量最小的表面为粗基准，保证各表面有足够的加，保证各表面有足够的加工余量。工余量。3.4.2定位基准的选择定位基准的选择4）选宽大平整的表面为粗基准选宽大平整的表面为粗基准，保证安装稳定可靠。，保证安装稳定可靠。5）粗基准只能使用一次（同一尺寸方向）粗基准只能使用一次（同一尺寸方向）。2021/9/2317南京哩工大学l精基准的选择原则精基准的选择原则保保证证加加工工精精度度，同同时时考考虑虑安安装装准准确确可可靠靠和和方方便便，加加剧剧结结构构简简单单。应应选选尺尺寸寸精精度度与与形形位位精精度度高高，表表面面粗粗糙糙度度较较低低，面面积积较较大大的的面为精基准，一方面减小基准位移误差，另一方面方便于装夹。面为精基准，一方面减小基准位移误差，另一方面方便于装夹。（1）基基准准重重合合原原则则：定定位位基基准准与与设设计计（工工序序）基基准准重重合合，以避免基准不重合误差。以避免基准不重合误差。（4）互为基准原则互为基准原则：为了使加工表面间有较高的位置精度，采为了使加工表面间有较高的位置精度，采用相应的表面为基准反复加工。用相应的表面为基准反复加工。（5）应选尺寸精度与形位精度高，表面粗糙度较低，面积较大的）应选尺寸精度与形位精度高，表面粗糙度较低，面积较大的面为精基准，一方面减小基准位移误差，另一方面方便于装夹。面为精基准，一方面减小基准位移误差，另一方面方便于装夹。（2）基准统一原则基准统一原则：多个表面的加工采用同一个定位基准，保多个表面的加工采用同一个定位基准，保证各表面间的位置精度。证各表面间的位置精度。（3）自为基准原则自为基准原则：以加工表面自身为定位基准。一般用于精以加工表面自身为定位基准。一般用于精度较高而余量较小的场合及拉削加工（保护拉刀）等。度较高而余量较小的场合及拉削加工（保护拉刀）等。2021/9/2318南京哩工大学3.5工艺路线的拟定工艺路线的拟定3.5.1表面加工方法的选择表面加工方法的选择考虑的主要因素：考虑的主要因素：l应选择相应的获得经济精度的加工方法应选择相应的获得经济精度的加工方法 l要考虑工件材料的性质要考虑工件材料的性质 l要考虑工件的结构形状和尺寸大小要考虑工件的结构形状和尺寸大小 l要考虑生产率和经济性的要求要考虑生产率和经济性的要求 l要考虑工厂的现有设备情况和技术条件要考虑工厂的现有设备情况和技术条件2021/9/2319南京哩工大学3.5.2加工顺序的安排加工顺序的安排 l切削加工工序的安排切削加工工序的安排（1）加工阶段的划分，且应遵循先粗后精的原则）加工阶段的划分，且应遵循先粗后精的原则加加工工阶阶段段：粗粗加加工工阶阶段段、半半精精加加工工阶阶段段、精精加加工工阶阶段段、光光整整加加工工阶段阶段划分加工阶段的目的划分加工阶段的目的：保证加工质量，提高加工效率；保证加工质量，提高加工效率；及早发现毛坯缺陷并及时处理；及早发现毛坯缺陷并及时处理；便于合理选用设备；便于合理选用设备；便于热处理工序的安排。便于热处理工序的安排。（2）先基面后其它表面）先基面后其它表面（3）先面后孔）先面后孔（4）先主后次）先主后次2021/9/2320南京哩工大学l热处理工序的安排热处理工序的安排（1）预处理）预处理（2）中间热处理）中间热处理（3）最终热处理）最终热处理（4）化学处理和表面处理）化学处理和表面处理 l辅助工序的安排辅助工序的安排（1）检验和特种检验）检验和特种检验（2）平衡）平衡（3）清洗等）清洗等2021/9/2321南京哩工大学3.5.3工序的集中与分散工序的集中与分散 l工序分散的特点工序分散的特点（1）机床、刀具、夹具等结构简单，调整方便；）机床、刀具、夹具等结构简单，调整方便；（2）生产准备工作量小，加工过程中调整少；）生产准备工作量小，加工过程中调整少；（3）可以选用最有利的切削用量；）可以选用最有利的切削用量；（4）工工序序数数目目多多，工工序序加加工工内内容容少少，设设备备数数目目多多，工工艺艺路线长，操作工人数量多，生产面积大。路线长，操作工人数量多，生产面积大。2021/9/2322南京哩工大学l工序集中的特点工序集中的特点（1）有利于采用高效专用机床和工艺装备，生产效率高。）有利于采用高效专用机床和工艺装备，生产效率高。（2）工序数目少，工艺路线短，便于生产计划和管理。）工序数目少，工艺路线短，便于生产计划和管理。（3）设备数量少，相应地操作工人少，生产面积小。）设备数量少，相应地操作工人少，生产面积小。（4）工工件件装装夹夹次次数数少少，节节省省了了辅辅助助时时间间，提提高高了了加加工工面面间的位置精度。间的位置精度。（5）专专用用设设备备、工工艺艺装装备备投投资资大大，生生产产准准备备工工作作量量大大，产品调整困难。产品调整困难。2021/9/2323南京哩工大学l单边余量单边余量：非对称表面如平面等的加工余量。：非对称表面如平面等的加工余量。本道工序的余量公差等于本道工序与上道工序的尺寸公差之和。本道工序的余量公差等于本道工序与上道工序的尺寸公差之和。TZ=Ts+Tbl双边余量：回转体表面的加工余量。双边余量：回转体表面的加工余量。工序尺寸的公差，一般规定按工序尺寸的公差，一般规定按“向体原则向体原则”单向标注，而在毛单向标注，而在毛坯的尺寸公差一般采用双向标注。坯的尺寸公差一般采用双向标注。3.6工序设计工序设计3.6.1加工余量的确定加工余量的确定加工余量的概念加工余量的概念 加工余量加工余量：指加工过程中从加工表面切除的金属层厚度。：指加工过程中从加工表面切除的金属层厚度。毛坯总余量毛坯总余量：毛坯尺寸与零件图设计尺寸之差。：毛坯尺寸与零件图设计尺寸之差。工序余量工序余量：相邻两工序的尺寸之差。：相邻两工序的尺寸之差。2021/9/2324南京哩工大学影响加工余量的因素影响加工余量的因素 l上上道道工工序序留留下下的的表表面面粗粗糙糙度度Ra和和表表面面缺缺陷陷层层Da，本工序必须切除。，本工序必须切除。l上道工序的尺寸公差上道工序的尺寸公差Ta l工件各表面相互位置的空间偏差工件各表面相互位置的空间偏差0 l本道工序的安装误差本道工序的安装误差 b确定加工余量的方法确定加工余量的方法l计算法计算法 l经验估计法经验估计法 l查表法查表法2021/9/2325南京哩工大学基准重合时工序尺寸和公差的确定基准重合时工序尺寸和公差的确定l确定各工序的加工余量确定各工序的加工余量 l计算各工序的尺寸（逆推法）计算各工序的尺寸（逆推法）l确定各工序的尺寸公差及表面粗糙确定各工序的尺寸公差及表面粗糙例：某机床主轴孔要求为例：某机床主轴孔要求为 100+0.035（Ra0.8），毛坯为铸造孔，确），毛坯为铸造孔，确定表中各工序尺寸及偏差。定表中各工序尺寸及偏差。3.6.2工序尺寸的确定工序尺寸的确定工序名称工序名称工序余量工序余量工序所能达精度工序所能达精度工序尺寸工序尺寸工序尺寸及偏差工序尺寸及偏差浮动镗孔浮动镗孔0.1精镗孔精镗孔0.5半精镗孔半精镗孔2.4粗镗孔粗镗孔5毛坯孔毛坯孔总余量82021/9/2326南京哩工大学基准不重合时工序尺寸及其公差的确定基准不重合时工序尺寸及其公差的确定采用尺寸链进行分析计算采用尺寸链进行分析计算图表跟踪法图表跟踪法2021/9/2327南京哩工大学3.7工艺尺寸链工艺尺寸链3.7.1工艺尺寸链的定义和特征工艺尺寸链的定义和特征l l工工艺艺尺尺寸寸链链：由由相相互互联联系系的的尺尺寸寸按按一一定定顺顺序序首首尾尾相相接排列的尺寸封闭图接排列的尺寸封闭图l l工艺尺寸链的特征：工艺尺寸链的特征：封闭性封闭性关联性关联性3.7.2尺寸链的组成及尺寸链图尺寸链的组成及尺寸链图 l尺寸链的组成尺寸链的组成2021/9/2328南京哩工大学l尺寸链图作法：尺寸链图作法：（1）找封闭环找封闭环(一个尺寸链只有一个一个尺寸链只有一个)；（2）从从封封闭闭环环开开始始按按零零件件相相关关表表面面间间的的联联系系画画出出各各组组成成环环，形形成成封封闭闭图图形形。注注意意要要求求其其组组成成环环的的数数量量最少；最少；（3）从封闭环开始用箭头首尾相接各尺寸环；）从封闭环开始用箭头首尾相接各尺寸环；（4）标标明明各各尺尺寸寸环环的的性性质质，与与封封闭闭环环同同向向的的为为减减环环，与封闭环反向的为增环。与封闭环反向的为增环。2021/9/2329南京哩工大学图示工件图示工件加加工工时时，先先加加工工工工件件长长度度，再再加加工工小小孔孔，最最后后加加工工大大孔孔，控控制制大大孔孔深深度度，而而小小孔孔深深度度是是由由加加工工工工件件总总长长和和大大孔孔深深度度决决定定的，故小孔的深度即为封闭环。的，故小孔的深度即为封闭环。测测量量时时，小小孔孔的的深深度度无无法法直直接接检检测测，一一般般先先检检测测工工件件长长度度和和大大空空深深度度，小小孔孔深深度度为为自自然然获获得得尺尺寸寸，故故同同样样小小孔孔深深度度为为封封闭环。闭环。设计时大孔的深度未标注，是由设计时大孔的深度未标注，是由工件长度核小孔的深度所决定。故工件长度核小孔的深度所决定。故它就是封闭环。它就是封闭环。2021/9/2330南京哩工大学3.7.3尺寸链的基本计算式尺寸链的基本计算式计计算算方方法法有有极极值值法法和和概概率率法法两两种种，要要求求掌掌握握极极值值法计算。基本公式为：法计算。基本公式为：l封闭环的基本尺寸：封闭环的基本尺寸：l封闭环的公差：封闭环的公差：l封闭环的极限尺寸：封闭环的极限尺寸：l封闭环的上、下偏差：封闭环的上、下偏差：2021/9/2331南京哩工大学l实例实例设计时：设计时：2021/9/2332南京哩工大学加工及测量时：加工及测量时：2021/9/2333南京哩工大学l竖式计算法：竖式计算法：增增环环尺尺寸寸和和偏偏差差照照抄抄，减减环环尺尺寸寸变变号号且且上上下下偏偏差差对对调调、变变号号，最最后后求求代代数数和和得得出出封封闭闭环环的的尺寸及偏差。尺寸及偏差。基本尺寸基本尺寸BSBX增环增环减环减环封闭环封闭环注注意意：当当计计算算封封闭闭环环的的公公差差小小于于各各组组成成环环公公差差之之和和时时，则不能保证设计尺寸，故需要调整各组成环的公差。则不能保证设计尺寸，故需要调整各组成环的公差。500-0.17100-0.36-400-0.192021/9/2334南京哩工大学u工艺尺寸链的应用工艺尺寸链的应用v基准不重合时尺寸换算，定位误差分析计算；基准不重合时尺寸换算，定位误差分析计算；v工序尺寸及偏差的分析计算；工序尺寸及偏差的分析计算；v多工序尺寸换算；多工序尺寸换算；v装配尺寸计算。装配尺寸计算。2021/9/2335南京哩工大学例题例题1：图中尺寸图中尺寸A2不能直接测量，不能直接测量，应如何加工控制？应如何加工控制？基本尺寸基本尺寸BSBX增环增环A4减环减环:A1A3封闭环封闭环AA4=184BS(A4)=-0.2BX(A4)=-0.25-520.150-320.0501000-0.252021/9/2336南京哩工大学一一批批工工件件其其部部分分工工艺艺过过程程为为：车车外外圆圆至至；渗渗碳碳淬淬火火；磨磨外外圆圆至至。计计算算为为了了保保证证渗渗碳碳层深度层深度0.71mm的渗碳工序渗入深度的渗碳工序渗入深度t的尺寸范围。的尺寸范围。基本尺寸基本尺寸BSBX增环增环:A3A2减环减环A1封闭环封闭环A因此渗碳深度因此渗碳深度t为：为：0.9651.22mm例题例题2：200-0.015-20.250.0300.70.30A3=0.95BS(A3)=0.27BX(A3)=0.0152021/9/2337南京哩工大学