机械加工工艺学.ppt

机械加工工艺学机械制造工艺学机械制造工艺学多媒体教学课件课程研究对象与任务：课程研究对象与任务：机械制造工艺学的研究对象是机械产品的制造工艺，包括零件加工和装配两个方面，其指导思想是在保证质量的前提下达到高生产率、经济（包括利润和经济效益）。课程的研究重点是工艺工艺过程过程，同样也包括零件加工工艺过程和装配工艺过程。课程研究任务：课程研究任务：掌握机械加工和装配方面的基本理论和知识，如零件加工时的定位理论定位理论、工艺和装配尺寸链理论工艺和装配尺寸链理论、加加工精度理论工精度理论等。学会制定零件机械加工工艺过程制定零件机械加工工艺过程和部件、产品装配部件、产品装配工艺过程工艺过程的方法。了解当前制造技术的发展及一些重要的先进制造技术，认识制造技术的作用和重要性。制造技术的重要性：制造技术的重要性：制造技术已经不是单纯的制造工艺方法和产品设计，它是一个从产品概念到最终产品的集成活动和系统，是一个功能体系和信息处理系统。过去，人们常常把制造技术看成是一些经验的积累，实际上它是一个从产品设计产品设计进入市场进入市场返回产品设计返回产品设计的大系统。我国机械工业的不足：我国机械工业的不足：基础机械、基础零部件、基础工艺的发展缓慢。第一节.基本概念第二节.工件加工时的定位及基准第三节 工艺路线的制定第四节 加工余量、工序间尺寸及公差的确定第五节 工艺尺寸链第六节 时间额定和提高生产率的工艺途径第七节 成组技术主要内容主要内容 机械加工工艺规程时规定产品或零部件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺性文件。生产规模的大小、工艺水平的高低以及解决各种工艺问题的方法和手段都要通过机械加工工艺规程来体现。第一节.基本概念生产过程中，直接改变毛坯形状、尺寸和性能，使之变为合格零件的过程，称为工艺过程工艺过程。工艺过程由很多工序组成。1.工序工序是指在一个工作地点对一个或一组工件所连续完成的部分工艺过程。2.只要工人、工作地点发生变化或不是连续完成，则应成为另一个工序。例：1.加工小端面2.对小端面钻中心孔3.加工大端面4.对大端面钻中心孔5.车大端外圆6.对大端倒角7.车小端外圆8.对小端倒角9.铣键槽10.去毛刺第一节.基本概念第一节.基本概念机械加工过程中的工序又可以依次分为安装、工位、工步安装、工位、工步和走刀走刀。安装安装如果在一个工序中需要对工件进行几次装夹，则每次装夹下完成的那部分工序内容称为一个安装。第一节.基本概念例：表1-1中的工序1，在一次装夹后尚需有三次掉头装夹，才能完成全部工序内容，因此该工序共有四个安装；表1-1中工序2是在一次装夹中完成全部工序内容，故该工序只有一个安装。第一节.基本概念工位工位在一次安装中，通过分度（或移位）装置，使工件相对于机床床身变换加工位置，把每一个加工位置上的安装内容称为工位。在一个安装中，可能只有一个工位，也可能需要几个工位。例：立式回转工作台，如图1-2，共四个工位，依次是装卸工件、钻孔、扩孔、铰孔，实现一次装夹，同时进行三个加工。可见，若一个工序只有一个安装，且安装中只有一个工位，则工序内容即安装内容，亦即工位内容。第一节.基本概念工步工步加工表面、切削刀具、切削速度和进给量都不变的情况下索完成的工位内容称为一个工步。例：带回转刀架的机床，其回转刀架的一次转位所完成的工位内容应属一个工步，此时若有几把刀具同时参与切削，该工步称为复合工步。第一节.基本概念走刀走刀切削刀具在加工表面上的切削一次所完成的工步内容，称为一次走刀。一个工步可包括一次或数次走刀。当需要切去的金属层很厚，不能在一次走刀下切完，则需分几次走刀，走刀次数又称行程次数。第一节.基本概念2.生产类型生产类型按产量划分：按产量划分：2.生产类型生产类型单件小批生产：很少重复，重型机器和试制零件时通常是这种生产形式。成批生产：成批的制造某种零件，每隔一段时间又重复生产。如一般的机床制造厂的生产。大量生产：在大多数工作地点，经常重复进行同一种零件的某一工序生产，如汽车制造厂、轴承厂等的生产。制定生产工艺通常要根据生产类型来进行单件小批单件小批批量生产批量生产大量生产大量生产机床设备机床设备通用机床通用机床通用机床和部通用机床和部分专用机床分专用机床广泛使用高效率的专广泛使用高效率的专用机床用机床夹具夹具通用夹具通用夹具广泛使用专用广泛使用专用夹具夹具广泛采用高效率的专广泛采用高效率的专用夹具用夹具刀具量具刀具量具通用刀具通用刀具部分采用专用部分采用专用刀具和量具刀具和量具高效率的专用刀具和高效率的专用刀具和量具量具毛坯毛坯木模铸造木模铸造和自由锻和自由锻部分采用金属部分采用金属模铸造和模锻模铸造和模锻机器造型、压力铸造、机器造型、压力铸造、模锻等模锻等对工人的对工人的技术要求技术要求需要技术需要技术熟练工人熟练工人需要比较熟练需要比较熟练的技术工人的技术工人调整工要熟练，操作调整工要熟练，操作工技术要求不高工技术要求不高 各种生产类型的要求和特征各种生产类型的要求和特征 第一节.基本概念3.工艺规程工艺规程用工艺文件规定的机械加工工艺过程，成为机械加工工艺规程。机械加工工艺规程的详细程度与生产类型有关。一般说来大批量生产类型要求有细致和严密的组织工作，因此要求有比较详细的机械加工和工艺规程。单件小批生产由于分工上比较粗糙，因此其机械加工工艺规程可以简单一些。但是，不论生产类型如何，都必须有有章可循章可循，即都必须有机械加工工艺规程。第一节.基本概念3.机械加工工艺规程格式机械加工工艺规程格式通常，机械加工工艺规程被填写成表格（卡片）的形式。我国各机械制造厂使用的机械加工工艺规程表格的形式不尽一致，但是其基本内容是相同的。单件小批生产，一般只编写简单的机械加工工艺过程卡。中批生产，多采用机械加工工艺卡。大批大量生产中，则要求有详细和完整的工艺文件，要求各工序都要有机械加工工序卡；对半自动及自动机床，则要求有机床调整卡，对检验工序，则要求有检验工序卡。第一节.基本概念4.机械加工工艺规程的设计原则、步骤和内容机械加工工艺规程的设计原则、步骤和内容 第一节.基本概念4.机械加工工艺规程的设计原则、步骤和内容机械加工工艺规程的设计原则、步骤和内容 第一节.基本概念4.机械加工工艺规程的设计原则、步骤和内容机械加工工艺规程的设计原则、步骤和内容第二节.工件加工时的定位及基准1.工件的定位工件的装夹：有两个含义，即定位和夹紧。直接安装法：工件直接安装在工作台或采用通用夹具（三爪卡盘、四爪卡盘、顶尖、平口钳、电磁吸盘等标准附件），有时要对工件进行划线找正，再行夹紧。专用夹具安装：工件安装在为其加工而专门设计的夹具中，无须找正，迅速保证工件对刀具和机床的准确定位。节约时间，生产效率高，但夹具的设计和制造需要一定的成本。第二节.工件加工时的定位及基准1.工件的定位定位原理：六点定位六点定位：任何一个未被约束的物体，在空间任何一个未被约束的物体，在空间有六个自由度。而要使物体在空间有确定的位有六个自由度。而要使物体在空间有确定的位置，必须约束这六个自由度。例：长方体工件置，必须约束这六个自由度。例：长方体工件的定位。的定位。第二节.工件加工时的定位及基准1.工件的定位定位原理：用定位元件代替约束点限制自由度用定位元件代替约束点限制自由度：由于工件由于工件的形状千变万化，用于代替约束点的定位元件的形状千变万化，用于代替约束点的定位元件的种类也很多，除了支承钉以外，常用的还有：的种类也很多，除了支承钉以外，常用的还有：支承板、长销、短销、长支承板、长销、短销、长V形块、短形块、短V形块，长形块，长定位套，短定位套，固定推销，浮动推销等。定位套，短定位套，固定推销，浮动推销等。第二节.工件加工时的定位及基准1.工件的定位定位原理：完全定位和不完全定位完全定位和不完全定位：根据工件加工面的位根据工件加工面的位置度要求，有时需要限制置度要求，有时需要限制6个自由度，有时仅需个自由度，有时仅需限制限制1个或几个（少于个或几个（少于6个）自由度。前者称为个）自由度。前者称为完全定位，后者称作不完全定位。完全定位，后者称作不完全定位。完全定位和不完全定位实际生产过程中六点有时并不完全定位加工沟槽，六点完全定位第二节.工件加工时的定位及基准1.工件的定位定位原理：欠定位和过定位欠定位和过定位：根据工件加工面位置尺寸要求根据工件加工面位置尺寸要求必须限制必须限制的自的自由度没有得到全部限制，或者说在完全定位由度没有得到全部限制，或者说在完全定位和不完全定位中，约束点不足，这样的定位和不完全定位中，约束点不足，这样的定位称为称为欠定位欠定位。欠定位是不允许的。欠定位是不允许的。应限制自由度 ,实限制自由度 ，欠定位第二节.工件加工时的定位及基准1.工件的定位定位原理：欠定位和过定位欠定位和过定位：工件定位时，同一个自由度被两个或两个以上约束工件定位时，同一个自由度被两个或两个以上约束点约束，这样的定位被成为点约束，这样的定位被成为过定位过定位（或称定位干涉）（或称定位干涉）。过定位是否允许，应根据具体情况进行具体分析。过定位是否允许，应根据具体情况进行具体分析。一般情况下，如果工件的定位面为没有经过机械加一般情况下，如果工件的定位面为没有经过机械加工的毛坯面，或虽经过了机械加工，但仍然很粗糙，工的毛坯面，或虽经过了机械加工，但仍然很粗糙，这时过定位是不允许的。如果工件的定位面经过了这时过定位是不允许的。如果工件的定位面经过了机械加工，并且定位面和定位元件的尺寸、形状和机械加工，并且定位面和定位元件的尺寸、形状和位置都做得比较准确，比较光整，则过定位不但对位置都做得比较准确，比较光整，则过定位不但对工件加工面的位置尺寸影响不大，反而可以增强加工件加工面的位置尺寸影响不大，反而可以增强加工时的刚性，这时过定位是允许的。工时的刚性，这时过定位是允许的。第二节.工件加工时的定位及基准2.基准：用来确定生产对象上几何要素之间的几何关系所依据的哪些点、线或面。基准可分为设计基准和工艺基准设计基准：设计者在设计零件时，根据零件在装配结构中的装配关系以及零件本身结构要素之间的相互位置关系，确定标注尺寸（或角度）的起始位置，这些尺寸（或角度）的起始位置称作设计基准。工艺基准：零件在加工工艺过程中所采用的基准，称为工艺基准。2.2 工件的基准工件的基准设计基准：设计基准：即设计零件的基准，如下图左：齿轮内孔、外圆和齿轮分即设计零件的基准，如下图左：齿轮内孔、外圆和齿轮分度圆均以轴线为基准；而两端面是互为基准。下图右：表面度圆均以轴线为基准；而两端面是互为基准。下图右：表面2和和3及孔及孔4的轴线的设计基准是表面的轴线的设计基准是表面1的。孔的。孔5的轴线的设计基准是孔的轴线的设计基准是孔4的轴线。的轴线。工艺基准：工艺基准：在制造零件时所使用的基准，它又分为在制造零件时所使用的基准，它又分为工序基准工序基准、定位基定位基准、测量基准、装配基准。准、测量基准、装配基准。下图左在加工时、轴线并不实际存在，所下图左在加工时、轴线并不实际存在，所以以内孔内孔内孔内孔实际是加工外圆和左端面的定位基准。实际是加工外圆和左端面的定位基准。2.2.2 工艺基准工艺基准 工艺基准分为工序基准、定位基准、测量基准、装工艺基准分为工序基准、定位基准、测量基准、装配基准。配基准。1、工序基准：、工序基准：在工艺文件上用以标定加工表面在工艺文件上用以标定加工表面 位置的基位置的基 准。准。2、定位基准：、定位基准：在机械加工中，用来使工件在机床或夹具中在机械加工中，用来使工件在机床或夹具中占有正确位置的点、线或面。它是工艺基准中最主要的占有正确位置的点、线或面。它是工艺基准中最主要的基准。基准。定位基准选择是否合理，对保证工件加工后的尺寸定位基准选择是否合理，对保证工件加工后的尺寸精度和形位精度、安排加工顺序、提高生产率以及降低精度和形位精度、安排加工顺序、提高生产率以及降低生产成本起着决定性的作用，它是制定工艺过程的主要生产成本起着决定性的作用，它是制定工艺过程的主要任务之一。任务之一。定位基准可分为定位基准可分为粗基准粗基准和和精基准精基准两种两种 2.2.2 工艺基准工艺基准3、测量基准：、测量基准：用以测量已加工表面尺寸及用以测量已加工表面尺寸及 位置的基准。位置的基准。4、装配基准：、装配基准：用来确定零件或部件在机器用来确定零件或部件在机器 中的位置的基准。中的位置的基准。2.2.3 定位基准的选择定位基准的选择粗基准粗基准：毛坯表面的定位基准。毛坯表面的定位基准。1.选取不加工的表面作粗基准：这样可使加工表面具选取不加工的表面作粗基准：这样可使加工表面具有较正确的相对位置，并有可能在一次安装中把大部有较正确的相对位置，并有可能在一次安装中把大部分加工表面加工出来。分加工表面加工出来。选择定位基准是为了保证工件的位置精度，因此，选择选择定位基准是为了保证工件的位置精度，因此，选择定位基准总是从有位置精度要求的表面开始进行选择的定位基准总是从有位置精度要求的表面开始进行选择的粗基准的选择原则粗基准的选择原则2.选取要求加工余量均匀的表面作为粗基准：这样可以保选取要求加工余量均匀的表面作为粗基准：这样可以保证作为粗基准的表面加工时余量均匀。证作为粗基准的表面加工时余量均匀。粗基准的选择原则粗基准的选择原则3.对于所有表面都要加工的表面，选取余量和公差最小对于所有表面都要加工的表面，选取余量和公差最小的表面作粗基准，以避免余量不足而造成废品。的表面作粗基准，以避免余量不足而造成废品。粗基准的选择原则粗基准的选择原则4.选取光洁、平整、面积大的表面作粗基准；选取光洁、平整、面积大的表面作粗基准；5.粗基准不应重复使用。一般情况下，粗基准只允许使用粗基准不应重复使用。一般情况下，粗基准只允许使用一次。一次。精基准的选择原则精基准的选择原则 对于形位公差精度要求较高的零件，对于形位公差精度要求较高的零件，应采用已加工过的表面作为定位基准。这应采用已加工过的表面作为定位基准。这种定位基准面叫做精基准。种定位基准面叫做精基准。精基准的选择原则：精基准的选择原则：1.基准重合原则：基准重合原则：选用定位基准与设计基选用定位基准与设计基准重合的原则准重合的原则 精基准的选择原则精基准的选择原则 2.基准统一原则：基准统一原则：位置精度要求较高的各加工表面，位置精度要求较高的各加工表面，尽可能在多数工序中统一用同一基准。尽可能在多数工序中统一用同一基准。精基准的选择原则精基准的选择原则 3、互为基准原则：、互为基准原则：在需要加工的各表面中，加工时在需要加工的各表面中，加工时互相以对方为定位基准。互相以对方为定位基准。精基准的选择原则精基准的选择原则4、自为基准原则：、自为基准原则：以加工表面自身作为定位基准。以加工表面自身作为定位基准。总之，无论是粗基准还是精基准的选择，总之，无论是粗基准还是精基准的选择，都必须首先使工件定位稳定，安全可靠，然后再都必须首先使工件定位稳定，安全可靠，然后再考虑夹具设计容易、结构简单、成本低廉等技术考虑夹具设计容易、结构简单、成本低廉等技术经济原则。经济原则。第三节 工艺路线的制定机械加工工艺过程的制定按三个步骤进行：机械加工工艺过程的制定按三个步骤进行：1、拟定加工工艺路线、拟定加工工艺路线 分析研究零件图的各项内容及技术要分析研究零件图的各项内容及技术要求拟定零件加工的加工方法、加工方案及求拟定零件加工的加工方法、加工方案及工艺路线。工艺路线。2、安排好加工工序、安排好加工工序 （1）选择毛坯）选择毛坯 第三节 工艺路线的制定（2）安排好切削加工工序）安排好切削加工工序 合理选择加工方案合理选择加工方案 合理确定基准面合理确定基准面 常见几类典型零件的加工，其基准选常见几类典型零件的加工，其基准选择的常用方法有：择的常用方法有：A.台阶轴类零件：台阶轴类零件：一般选择两端中心孔作一般选择两端中心孔作为定位基准面为定位基准面；对于批量很小、；对于批量很小、长度很短的轴长度很短的轴类零件，可采用三爪卡盘在一次装夹中完成各类零件，可采用三爪卡盘在一次装夹中完成各表面的精加工。表面的精加工。A.台阶轴类零件：台阶轴类零件：第三节 工艺路线的制定 B.套类零件：套类零件：一般选择其轴线（内孔）作为定一般选择其轴线（内孔）作为定位基准面。位基准面。第三节 工艺路线的制定 C.箱体类零件：箱体类零件：该类零件形状复杂，除该类零件形状复杂，除有尺寸精度要求外，一般孔的轴线相对有尺寸精度要求外，一般孔的轴线相对于底面（安装基准面）有位置度要求，于底面（安装基准面）有位置度要求，因此箱体类零件多采用主要的装配基准因此箱体类零件多采用主要的装配基准面（一般为最大的底平面）作为定位精面（一般为最大的底平面）作为定位精基准。基准。第三节 工艺路线的制定（3）安排好热处理工序）安排好热处理工序 改善金属材料切削性能的热处理工序，如各种改善金属材料切削性能的热处理工序，如各种 退火、正火等，一般安排在粗加工之前进行；退火、正火等，一般安排在粗加工之前进行；消除内应力的热处理工序，如中间退火、回消除内应力的热处理工序，如中间退火、回 火、时效处理等，一般安排在粗加工与精加工火、时效处理等，一般安排在粗加工与精加工 之间进行；之间进行；提高机械性能的热处理工序，如淬火、调质、提高机械性能的热处理工序，如淬火、调质、渗碳等各种表面处理，一般安排在最终加工之渗碳等各种表面处理，一般安排在最终加工之 前进行。前进行。第三节 工艺路线的制定 所有的热处理工序都是在零件最终加工之前所有的热处理工序都是在零件最终加工之前进行，这是因为零件经过热处理工序后必有变形，进行，这是因为零件经过热处理工序后必有变形，最终加工时可以纠正变形带来的误差。最终加工时可以纠正变形带来的误差。（4）安排好检验工序）安排好检验工序 在成批生产的工厂执行在成批生产的工厂执行“自检、互检、专检自检、互检、专检”，产品经检验合格，方可出厂。产品经检验合格，方可出厂。量具应定期交有关部门检验，不合格的量具量具应定期交有关部门检验，不合格的量具不允许上岗使用。不允许上岗使用。第三节 工艺路线的制定 3、拟订加工工艺过程、拟订加工工艺过程 制定工艺规程的目的是确保产品质量、提高经制定工艺规程的目的是确保产品质量、提高经济效益，同时它是确定生产人员数量以及定设备、济效益，同时它是确定生产人员数量以及定设备、定生产厂房面积和投资额的原始材料。定生产厂房面积和投资额的原始材料。安排加工顺序的原则：安排加工顺序的原则：“基面先行、粗精分基面先行、粗精分开、先粗后精、先面后孔开、先粗后精、先面后孔”第三节 工艺路线的制定(1)(1)基基面面先先行行原原则则 ,零零件件加加工工时时，必必须须选选择择合合适适的的表表面面作作为为定定位位基基面面，以以便便正正确确安安装装工工件件。在在第第一一道道工工序序中中，只只能能用用毛毛坯坯面面(未未加加工工面面)作作为为定定位位基基面面，在在后后续续工工序序中中，为为了了提提高高加加工工质质量量，应应尽尽量量采采用用加加工工过过的的表表面面为为定定位位基基面面，显显然然，安安排排加加工工工工序序时时，精精基基面面应应先先加加工工。例例如如，轴轴类类零零件件的的加加工工多多采采用用中中心心孔孔为为精精基基准准。因因此此，安安排排其其加加工工工艺时，首先应安排车端面、钻中心孔工序。工艺时，首先应安排车端面、钻中心孔工序。(2)(2)粗粗精精分分开开，先先粗粗后后精精的的原原则则 零零件件加加工工质质量量要要求求高高时时，对对精精度度要要求求高高的的表表面面，应应划划分分加加工工阶阶段段。一一般般可可分分为为粗粗加加工工、半半精精加加工工和和精精加加工工三三个个阶阶段段，精精加加工工应应放放在在最最后后进进行行。这这样样，有有利利于于保保证加工质量，有利于某些热处理工序的安排。证加工质量，有利于某些热处理工序的安排。第三节 工艺路线的制定 (3)先先面面后后孔孔的的原原则则 对对于于箱箱体体、支支架架类类等等零零件件应应先先加加工工平平面面后后加加工工孔孔。这这是是因因为为平平面面的的轮轮廓廓平平整整，安安放放和和定定位位稳稳定定可可靠靠。先先加加工工好好平平面面，就就能能以以平平面面定定位位加加工工孔，保证平面和孔的位置孔，保证平面和孔的位置 综综上上所所述述，一一般般机机械械加加工工的的顺顺序序是是：先先加加工工精精基基准准粗粗加加工工主主要要面面(精精度度要要求求高高的的表表面面)精精加加工工主主要要面。次要表面的加工适当穿插在各阶段之间进行。面。次要表面的加工适当穿插在各阶段之间进行。第四节 加工余量、工序间尺寸及公差的确定1.加工余量加工余量：为了加工出合格零件，必须从毛坯上切去一层金属，称加工余量。加工余量分为工序余量和总余量。某道工序切除的余量称为工序余量工序余量，各工序余量的和称总余量总余量。加工余量和总余量的关系：第四节 加工余量、工序间尺寸及公差的确定n加工余量加工余量：工序余量还可定义为相邻两工序基本尺寸之差，故工序余量有单边余量和双边余量之分。零件对称结构的非对称表面，其加工余量一般为单边余量，可表示为：第四节 加工余量、工序间尺寸及公差的确定n加工余量加工余量：零件对称结构的对称表面，其加工余量为双边余量，可表示为第四节 加工余量、工序间尺寸及公差的确定n加工余量加工余量：回转体表面（内、外圆柱面）的加工余量为双边余量，外圆表面有n加工余量加工余量：内圆表面有第四节 加工余量、工序间尺寸及公差的确定2.余量公差余量公差：由于工序尺寸有公差，所以加工余量也必然在某一公差范围内变化。其公差大小等于本道工序工序尺寸与上道工序工序尺寸公差之和。因此，工序余量有标称余量（简称余量）、最大余量和最小余量的分别。被包容件的余量Zb包含上道工序工序尺寸公差，余量公差可表示为：第四节 加工余量、工序间尺寸及公差的确定n余量公差余量公差：一般情况下，工序尺寸的公差按“入体原则”标注。即对被包容尺寸(轴的外径、实体长、宽、高)，其最大加工尺寸就是基本尺寸，上偏差为零。对包容尺寸(孔的直径、槽的宽度)，其最小加工尺寸就是基本尺寸，下偏差为零。毛坯尺寸公差按双向对称偏差形式标注。第四节 加工余量、工序间尺寸及公差的确定3.工序余量的影响因素：工序余量的影响因素：工序余量的影响因素比较复杂，除前述第一道粗加工工序余量与毛坯制造精度有关以外，其他工序的工序余量主要有以下几个方面的影响因素：第四节 加工余量、工序间尺寸及公差的确定3.工序余量的影响因素：工序余量的影响因素：第四节 加工余量、工序间尺寸及公差的确定3.工序余量的影响因素：工序余量的影响因素：第四节 加工余量、工序间尺寸及公差的确定3.工序余量的影响因素：工序余量的影响因素：第四节 加工余量、工序间尺寸及公差的确定4.加工余量的确定：加工余量的确定：确定加工余量的方法有三种，计算法、查表法和经验法。1.计算法:在影响因素清楚的情况下，计算法比较准确。要做到对余量影响因素清楚，必须具备一定的测量手段和掌握必要的统计分析资料。在应用具体公式时要对具体的加工方法进行简化：第四节 加工余量、工序间尺寸及公差的确定4.加工余量的确定：加工余量的确定：2.查表法:此法主要以工厂生产实践和实验研究积累的经验所制成的表格为基础，并结合实际加工情况加以修正，确定加工余量，这种方法方便、迅速，生产上应用广泛。3.经验法：由一些有经验的工程技术人员或工人根据经验确定加工余量的大小。由经验法确定的加工余量往往偏大。这主要时因为主观上怕出废品的缘故，这种方法多在单件小批生产中采用。第四节 加工余量、工序间尺寸及公差的确定5.工序尺寸与公差的确定：工序尺寸与公差的确定：生产上绝大部分加工面都是在基准重合（工艺基准和设计基准重合）的情况下进行加工。所以，掌握基准重合情况下工序尺寸与公差的确定过程非常重要：第四节 加工余量、工序间尺寸及公差的确定5.工序尺寸与公差的确定：工序尺寸与公差的确定：举例第四节 加工余量、工序间尺寸及公差的确定5.工序尺寸与公差的确定：工序尺寸与公差的确定：举例第五节 工艺尺寸链 在工艺尺寸链中，直线尺寸链直线尺寸链，即全部组成环平行于封闭环的尺寸链用的最多，故本节主要介绍直线尺寸链在工艺过程中的应用和求解。1.直线尺寸链的基本计算公式第五节 工艺尺寸链直线尺寸链的基本计算公式第五节 工艺尺寸链直线尺寸链的基本计算公式第五节 工艺尺寸链直线尺寸链的基本计算公式第六节 时间额定和提高生产率的工艺途径1.时间额定时间额定n概念：指在一定生产条件下，规定生产意见产品或完成一道工序所需消耗的时间.它是安排作业计划、进行成本核算、确定设备数量、人员编制以及规划生产面积的重要根据，是工艺规程的重要组成部分。n组成：1.基本时间t基：直接改变生产对象的尺寸、形状、相对位置，以及表面状态或材料性质等的工艺过程所消耗的时间，称为基本时间。第六节 时间额定和提高生产率的工艺途径1.时间额定时间额定n组成2.辅助时间t辅：为实现工艺过程而必须进行的各种辅助动作所消耗的时间。包括：装卸工件、开动和停止机床、改变切削用量、测量工件尺寸以及进刀和退刀动作等。确定辅助时间方法：1.大批量生产中，可先将辅助动作分解，查表确定各分解动作所需消耗时间，并累加。2.中小批生产中，按基本时间的百分比进行估算，并在实际中修改百分比，使之趋于合理。n基本时间和辅助时间的总和成为操作时间第六节 时间额定和提高生产率的工艺途径1.时间额定时间额定n组成3.布置工作地时间t布置：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，称为布置工作地时间。又称为工作地点服务时间，一般按操作时间的2%7%来计算。4.休息和生理需要时间t休：工人在工作班内，为恢复体力和满足生理需要所消耗的时间成为休息和生理需要时间，一般按操作时间的2%来计算。第六节 时间额定和提高生产率的工艺途径1.时间额定时间额定n组成5.准备与终结时间t准终：工人为了生产一批产品和零部件，进行准备和结束工作所消耗的时间成为准备与终结时间。这里所说的准备与终结时间包括：在加工进行前熟悉工艺文件、领取毛坯、安装刀具和夹具、调整机床和刀具等必须准备的工作，加工一批工件终了后需要拆下和归还工艺装备，发送成品等结束工作。如果 一批工件的数量为n，则每个零件所分摊的准备与终结时间为t准终/n,当n很大t准终/n可以忽略不计。第六节 时间额定和提高生产率的工艺途径1.时间额定时间额定n单件时间和单间工时定额计算公式第六节 时间额定和提高生产率的工艺途径1.提高生产率的工艺途径提高生产率的工艺途径1.缩短基本时间1.提高切削用量缩短基本时间：其主要途径是进行新型刀具材料的研究与开发2.采用复合工步缩短基本时间2.减少辅助时间和辅助时间与基本时间重叠1.减少辅助时间1.采用先进夹具或自动上、下料装置减少装卸工件的时间2.提高机床操作的机械化与自动化水平，实现集中控制、自动调速与变速以缩短开、停机床和改变切削用量的时间2.辅助时间与基本时间重叠1.采用可换夹具或可换工作台，在机床外装夹工件2.采用转位夹具或转位工作台，可在加工中完成工件的装卸3.采用回转夹具或回转工作台进行连续加工第六节 时间额定和提高生产率的工艺途径1.提高生产率的工艺途径提高生产率的工艺途径2.减少辅助时间和辅助时间与基本时间重叠2.辅助时间与基本时间重叠4.采用在线检测方法控制加工过程中的尺寸，使测量时间与基本时间重叠。3.减少布置工作地时间：可在减少更换刀具的时间方面采取措施4.减少准备与终结时间：准备与终结时间的多少，与工艺文件是否详尽清楚，工艺装备是否齐全、安装调整是否方便有关。在中小批生产中采用成组工艺和成组夹具，可明显缩短准备与终结时间，提高生产率。第七节 成组技术（GT）n近年来，由于科学技术飞跃发展及市场竞争日益激烈，机械工业企业的产品更新愈来愈快，产品品种日益增多，而每种产品的批量却愈来愈少。目前，多品种中小批生产企业约占机械工业企业总数的75%80%，通常这些企业的劳动生产率比较低，生产周期长，产品成本高，不利于竞争。n事实上，不同的机械产品，尽管用途和功能各不相同，然而每种产品中所包含的零件类型却存在一定的规律性。德国阿亨工业大学曾在机床、发动机、矿山机械、轧钢设备，仪器仪表、纺织机械、水利机械和军械等26个不同性质的企业中选取45000种零件进行分析，结果表明，第七节 成组技术n任何一种机械产品的组成零件都可以分为以下三类：nA类：复杂件或特殊件 这类零件在产品中数量少，约占零件总数的5%10%，但结构复杂，产值高。不同产品的A类零件之间差别很大，因而再用性低。例如，机床床身，主轴箱、床鞍、飞机和发动机中的一些大件均属此类。nB类：相似件 这类零件在产品中的种类多，数量大，约占零件总数的70%，其特点是相似程度高，多为中等复杂程度，例如各种轴、套、法兰盘、支座、盖板和齿轮等。nC类：简单件或标准件 这类零件结构简单，再用性高，多为低值件，例如螺钉、螺母、垫圈等。一般已组织大量生产。第七节 成组技术n上述零件出现的规律见图，占70%左右的相似件，在功能结构和加工工艺等方面存在大量的相似特征。只要充分利用这种客观存在的相似性，将本来各不相同、杂乱无章的多种生产对象组织起来，统一形成若干零件组，并在此基础上，从整体出发，采取适当措施，就能显著提高生产水平。n成组技术就是针对这种状况发展起来的一项卓有成效的新技术。第七节 成组技术1.基本概念：成组技术是从成组工艺发展起来的。成组工艺是把形状、工艺、尺寸相近似的零件组成一个零件族（组），按零件族统一制定工艺规程统一制定工艺规程进行制造，这样就扩大了批量，便于采用高效率的生产方法，从而大大提高劳动生产率。2.零件成组的分类编码：随着电子计算机的发展，现已广泛应用电子计算机进行零件的分类编码。所谓零件的分类编码就是用数字来描述零件的名称，、几何形状、工艺特征、尺寸和精度等，也就是零件特征的数字化。n目前国内外为推行承租技术所采用的分类编码系统有几十种，我国机械工业部于1984年制定了“机械零件分类编码系统（JLBM-1系统）”，它是为我国机械工厂实施成组技术的一种指导性文件。该系统实在分析德国奥匹兹系统和日本KK系统的基础上根据全国机械产品情况研制的。第七节 成组技术第七节 成组技术第七节 成组技术3.产品零件设计的成组技术：在设计部门应用成组技术的主要手段时成组零件设计图册。将成组编码相同的零件汇集在一起，经过成组零件的标准化处理，制定出成组零件设计图册。以后设计时，只需要在总图设计好之后按照草图编码检索图册。据国外资料介绍，75%的零件可利用现有图纸，或进行局部修改后加以利用。这样可以使设计人员从繁重的绘图工作中解脱出来，而且由于大量采用已经经过考验的图纸，加速了新产品的研制，并能确保质量。这一检索方法也可用于工艺过程编制以及工艺装备设计。第七节 成组技术4.成组工艺：1.划分零件族（组）其方法主要有：1.特征码域法：根据全部零件的结构特征分布状况、设备加工范围和负荷、以及工艺装备等制定分组的码域。凡零件编码中的码位落在该码域内，均划分在同一零件组内，最后作相应调整。2.式函数法：首先用二维矩阵对零件的几何和工艺特征进行描述，然后计算式函数值，再根据式函数值对零件进行分类成组。3.生产流程分析法：直接按零件的加工工艺分类，把加工工艺相同的零件划在同一族中。这时考虑零件制造过程的相似性，而不拘泥于零件结构的相似性。第七节 成组技术4.成组工艺：2.设计主样件和制定典型工艺：在零件族（组）组成以后，选择一个能包括该组全部结构要素的主样件（多半人为假想样件），编制其工艺规程，并使这个工艺规程适用于组内所有零件。例第七节 成组技术4.成组工艺：3.机床的选择与布置：推行成组工艺时，机床的选择与布置可以按照下述四种情况介绍：1.成组单机：主要用于能在同一设备上基本加工完毕的零件组，它可以是独立的成组加工机床或成组加工柔性制造单元。2.成组制造单元：将一个零件族（组）的加工设备封闭在一块面积中，时管理和运输方便，其中有成组单机、也可有普通机床或专用机床3.成组流水线：按零件组的成组工艺建立的，各台设备的工序节拍基本一致。它与传统流水线的主要区别是：生产线上流动的不是单一零件，而是一组相似零件（但每种零件不一定经过线上的每台设备加工）。4.成组加工柔性制造系统 这是成组工艺的最高组织形式4.设计成组工艺装备：在实施成组加工中，当工件变换时，一般不更换夹具而只做适当调整，为此要设计合理的成组夹具及刀具第七节 成组技术5.成组技术的效益n据有关资料介绍，实施成组技术以后，新设计零件数减少52%，新绘制的工作图减少30%，生产准备时间减少69%，生产周期缩短70%，在制品贮存量减少62%；废品率下降90%，零件总成本降低43%。n成组技术的效益十分明显。第八节 计算机辅助工艺过程设计CAPPComputer Aided Process Planning1.指用计算机编制零件的加工工艺规程。2.长期以来工艺规程编制是由工艺人员凭经验进行的。如果由几位工艺员各自编制同一个零件的工艺规程，其方案一般各不相同，而且很可能都不是最佳方案。这是因为工艺设计涉及的因素多，因果关系错综复杂。目前，在我国绝大多数工厂还仍依赖工艺人员的经验来编制工艺规程，多半不规定工步和切削用量，工时定额也凭经验来确定，十分粗略，缺乏科学依据，难以进行合理的经济核算。3.计算机辅助工艺过程设计从根本上改变了依赖个人经验编制工艺规程的落后状况，它不仅提高了工艺过程设计的质量，从而使工艺人员从繁琐重复的工作中摆脱出来，集中精力去考虑提高工艺水平和产品质量的问题。4.CAPP是非常重要的，它是联系CAD和CAM系统之间的桥梁。第八节 计算机辅助工艺过程设计1.计算机辅助工艺过程设计的基本方法：目前国内外研制的许多CAPP系统，大体可分为三种类型：样件法、创成法和综合法。1.样件法：在成组技术的基础上，将同一零件族中所有零件的主要形面特征合成主样件，再按主样件制定出适合本厂条件的典型工艺规程，并以文件的形式存贮在计算机中。当需编制一个新零件的工艺规程时，计算机会根据该零件的成组编码识别它所属的零件族，并调用该族主样件的典型工艺文件，然后根据输入的形面编码、尺寸和表面粗糙度等参数，从典型工艺文件中筛选出有关工序，并进行切削用量计算。对所编制的工艺规程，还可以通过人机对话方式进行修改，最后输出零件的工艺规程。样件法原理简单，易于实现，但它是以前人的经验为基础，且所编制的工艺规程通常只局限与特定的工厂和产品。第八节 计算机辅助工艺过程设计1.计算机辅助工艺过程设计的基本方法：2.创成法：第八节 计算机辅助工艺过程设计1.计算机辅助工艺过程设计的基本方法：3.综合法：以样件法为主，创成法为辅，例如工序设计用样件法，工步设计用创成法。此法综合考虑了样件法和创成法的优缺点，兼取两者之长，因此很有发展前途。2.样件法CAPP的基本原理1.各种工艺信息数字化1.零件编码的矩阵化：首先，按照所选用的零件的分类编码系统（如JLBM-1），将本厂所生产的零件进行编码。为了使零件按其编码输入计算机后能够找到相应的零件族，必须先将零件的编码转换为矩阵。例第八节 计算机辅助工艺过程设计JLBM-1系统编码：25270 03004 67679第八节 计算机辅助工艺过程设计2.样件法CAPP的基本原理1.各种工艺信息数字化1.零件组特征的矩阵化：将同一零件族内所有零件的编码都转换成特征矩阵，并叠加起来，就得到零件组的特征矩阵。2.主样件的设计：零件组的特征矩阵虽然显示了该零件组的结构-工艺特征，但还不能表示零件族所具有的所有表面，为了使主样件能更好地反映整个零件组的结构-工艺特征，需要全面进行结构工艺特征方面的频谱分析，频数大的特征必须反映到主样件上，频数小的特征可以舍去，使主样件既能反映绝大部分特征，又不至于过于复杂。第八节 计算机辅助工艺过程设计2.样件法CAPP的基本原理1.各种工艺信息数字化1.主样件的设计：2.零件形面数字化：零件的编码虽然表示了其结构-工艺特征，但还不能表示零件的所有表面，而机械加工的工序