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机械制造工艺学课件 第二章 机械加工工艺规程制订 辽宁科技大学高等职业技术学院 机械系 第二章 机械加工工艺规程制订本章主要内容：机械制造工艺过程概述零件工艺性分析毛坯的选择定位基准的选择工艺路线的确定加工余量、工序尺寸的确定工艺规程制订的方法、步骤工艺过程技术经济分析 第二章 机械加工工艺规程制订 第一节 机械加工工艺过程概述一、生产过程与机械加工工艺过程1、生产过程将原材料变为成品的过程。2、工艺过程改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等，使其变为成品或半成品的过程。如：毛坯的制造、机械加工、热处理、装配等。装配等。工艺过程包括机械加工工艺过程和装配工艺过程。第二章 机械加工工艺规程制订3、工艺规程工艺过程的文字表达。二、机械加工工艺过程的组成二、机械加工工艺过程的组成1 1、工序是指由一个或一组工人在同一台机床、工序是指由一个或一组工人在同一台机床或同一个工作地，对一个或同时对几个工件所连或同一个工作地，对一个或同时对几个工件所连续完成的那一部分机械加工工艺过程。续完成的那一部分机械加工工艺过程。区分：工作地点是否变动区分：工作地点是否变动 工作是否连续 工作是否连续2 2、安装（装夹）在一道工序中，工件每经一、安装（装夹）在一道工序中，工件每经一次装夹后所完成的那部分工序称为安装。（工件次装夹后所完成的那部分工序称为安装。（工件定位和夹紧过程）定位和夹紧过程）第二章 机械加工工艺规程制订3、工位一次装夹后，工件与夹具或其他设备相对于刀具或机床所占据的每一个位置。图 2-1 多工位加工1 ：装卸工件2 ：钻孔3 ：扩孔4：绞孔 第二章 机械加工工艺规程制订 第二章 机械加工工艺规程制订4、工步指在加工表面不变、切削刀具不变的情况下所连续完成的那部分工序。（在一个工步内，若有几把刀具同时加工几个不同表面，称此工步为复合工步）a ）立轴转塔车床的一个复合工步b）钻孔、扩孔复合工步图 2-2 复合工步 第二章 机械加工工艺规程制订5、走刀同一加工表面加工余量较大，可以分作几次工作进给，每次工作进给所完成的工步称为一次走刀。第二章 机械加工工艺规程制订三、生产纲领、生产类型及其工艺特点1、年生产纲领 N=Q n（1+%）（1+%）式中Q 产品年产量（件/年）；n 每台产品中该零件数量（件/台）；备品率；废品率。第二章 机械加工工艺规程制订2、生产类型单件生产：单个的制造不同结构和不同尺寸的产品，且 很少重复。如：重型机器的制造 大型船舶 产品试制等。生产组织及工艺特点：采用通用机床；多用标准附件；靠划线及试切法保证尺寸精度；所用工艺文件简单（工艺过程综合卡片）大量生产：产品年生产纲领很大，多数工作地点长期进行某一零件的某一道工序。生产组织及工艺特点：广泛采用专用机床、自动机床、自动生产线及专用工艺装备，自动化程度高；靠调整法保证尺寸精度；各种零件加工都有详细的工艺文件（工序卡片）；对工人技术水平要求低，对调整工技术水平要求高。第二章 机械加工工艺规程制订成批生产：一年中分批地制造相同的产品，生产呈周期性重复。批量：每批制造相同零件数量。按批量分为：小批、中批、大批。生产组织及工艺特点：介于单间和大量之间。单件小批、中批（批量）、大批大量 表 2.1 生产类型与年产量的关系 表 2.2 生产类型与工艺特点 表 2.2 生产类型与工艺特点 特 点单件生产成批量生产大批大量生产 互换性修配法装配普遍具有互换性完全互换 毛坯制造木模手工部分金属模金属模 造型机器造型 机床及普通机床普通机床高效机床 布置机群式布置部分高效机床流水线布置 夹具通用夹具专用夹具高效专用夹 具 对工人熟练中等熟练对调整工人 技术要求技术要求较高 第二章 机械加工工艺规程制订四、工艺规程的作用种类四、工艺规程的作用种类1 1、工艺规程的作用、工艺规程的作用(1)工艺规程是指导生产的重要技术文件。(2)工艺规程是生产组织和生产准备工作的依据。(3)(3)工艺规程是新建和扩建工厂工艺规程是新建和扩建工厂(车间车间)的技术的技术依据。依据。(4)先进的工艺规程也起着推广和交流先进经验的作用，典型工艺规程可指导同类产品的生产。2 2、工艺规程的种类、工艺规程的种类 表 2.3 机械加工工艺过程卡 表 2.4 机械加工工艺卡片 表 2.5 机械加工工序卡片 第二章 机械加工工艺规程制订 第二节 零件的工艺性分析零件工艺性：是指所设计的零件在满足使用要求的前提下制造的可行性和经济性一、零件结构工艺性应从整体考虑熟悉产品的性能、用途、工作条件，分析零件的受力状态。表 2.6 零件结构工艺性分析低好差 表 2.6 零件结构工艺性分析 第二章 机械加工工艺规程制订二、检查图纸的完整性和正确性主要分析尺寸标注是否合理尺寸标注的工艺性要求：1、按加工顺序标注尺寸，避免多尺寸同时保证。2、由定位基准或调整基准标注尺寸，避免基准不重合误差。3、由形状简单和易接近的轮廓为基准标注尺寸，避免尺寸换算。（便于测量）第二章 机械加工工艺规程制订三、审查零件材料选择是否恰当例：方头销材料 T8A,方头部分局部淬火 HRC55-60,直径为 2H7 的小孔在装配时与另一零件配作。分析上述技术条件是否合理。显然,由于零件较小,局部淬火时,会整体淬硬,则在装配时,不能与另一零件配作。改进意见:材料改为 20#钢,方头局部淬火,对 2H7 的小孔处镀铜保护。改进后,既能满足原要求,又能在装配时,能够与另一零件配作。第二章 机械加工工艺规程制订四、分析零件的技术要求 1、加工表面的尺寸精度、形状精度和表面质量。2、各加工表面之间的相互位置精度。3、工件的热处理和其他要求，如动平衡、镀铬处理、末注圆角、去毛刺等。五、审查零件要素的工艺性 1、各要素的形状尽量简单、面积小，规格尽量标准和统一。2、尽量采用普通设备和标准刀具加工。六、零件结构工艺性评定指标 第二章 机械加工工艺规程制订 第三节 毛坯的选择一、毛坯种类的选择 1.铸件形状复杂的零件毛坯，宜采用铸造方法制造。（1)木模砂型手工造型 铸件重量不受限制，毛坯的尺寸精度低，加工余量大，生产效率低，多用于单件小批生产。第二章 机械加工工艺规程制订 第二章 机械加工工艺规程制订（2)金属模砂型机器造型 铸件最大重量可达 250Kg，毛坯的尺寸精度高，加工余量小，生产效率高，多用于大批大量生产。第二章 机械加工工艺规程制订（3)金属型浇铸法 铸件重量小于 100 Kg，毛坯的尺寸精度高，机械性能好，多用于大批大量生产。第二章 机械加工工艺规程制订（4)离心浇铸法 铸件重量达 200 Kg，效率高，材料消耗低，多用于大批大量生产。第二章 机械加工工艺规程制订（5)熔模铸造多用于形状复杂小型零件的毛坯，尺寸精度高，无需或少许机械加工，生产周期长，成本高。第二章 机械加工工艺规程制订 第二章 机械加工工艺规程制订（6）压力铸造采用专用设备把液态或半液态的金属压入金属型腔而形成的毛坯，多用外形复杂或薄壁的零件。第二章 机械加工工艺规程制订 第二章 机械加工工艺规程制订2.锻件机械强度要求高的钢制件（结构简单），一般要用锻件毛坯。（1 ）自由锻锻件的形状简单，尺寸精度低，加工余量大。第二章 机械加工工艺规程制订（2 ）模锻可锻出复杂形状，锻件的纤维组织好，尺寸精度高，加工余量小。（3 ）精密模锻锻件的尺寸精度高，可直接进行精加工。第二章 机械加工工艺规程制订3.型材型材按截面形状可分为圆钢、方钢、六角钢、扁钢、角钢、槽钢及其他特殊截面的型材。4.焊接件抗振性差，变形大，需经时效处理后才能进行机械加工。5.冲压件、冷挤压件、粉末冶金等其他毛坯。二、毛坯形状和尺寸的确定l.工艺凸台、工艺孔等的设置 图 2.3 工艺凸台、工艺孔确定 图 2.3 工艺凸台、工艺孔确定 定位基准加工表面工艺凸台A 向A 图 2.4 整体毛坯的采用 图 2.5 合件毛坯的采用(扁螺母整体毛坯及加工)第二章 机械加工工艺规程制订三、毛坯种类选择中应注意的问题1.零件材料及其力学性能 2.零件的结构形状与外形尺寸3.生产类型4.现有生产条件5.充分考虑利用新工艺、新技术和新材料的可能性 第二章 机械加工工艺规程制订 第四节 定位基准的选择一、基准及分类1、基准：依据的意思，在零件图上或零件实体上，用来确定点、线、面位置所依据的点、线、面。2、基面：作为基准的点、线，总是由具体的表面来体现的，该表面称为基面。3、基准分类(1)设计基准：零件图上用来确定一些点、线、面位置所依据的点、线、面或其组合称设计基准。（即零件图上标准设计尺寸的起点）图 2.6 设计基准 图 2.7 设计基准 第二章 机械加工工艺规程制订(2)工艺基准a 工序基准：工序图上用来标定被加工表面位置的基准。工序尺寸：标定被加工表面位置的尺寸。第二章 机械加工工艺规程制订b 定位基准：工件加工时定位所用的基准。（即工件上与夹具定位元件相接触的表面）主要定位基准：与被加工表面有尺寸和位置关系的定位基准。辅助定位基准：第二章 机械加工工艺规程制订C 测量基准：测量被加工表面位置所用的基准。D 装配基准：在机器装配过程中用来确定零部件位置的基准。第二章 机械加工工艺规程制订二、工件的定位1、定位：在机床加工工件时，必须先使工件在机床或夹具中占有某一个正确位置，这一过程称定位。工件定位可归纳为以下三点：（1）一个工件在空间有六个不定度；（2）运用各种定位元件限制工件某一方向上的不定度，工件在该方向上的位置就确定了。（3）通过多个定位元件的组合，限制一定数目的不定度，才可满足该工序的加工精度要求。图 2.8 工件的六个自由度 第二章 机械加工工艺规程制订夹紧：2、六点定位原则：用适当布置的六个点来限制工件的六个自由度。工件定位一般有下述四种情况：（1）完全定位：工件在夹具中定位时，六个自由度均被限制，称为完全定位。第二章 机械加工工艺规程制订（1）完全定位 第二章 机械加工工艺规程制订（2）部分定位（不完全定位）：工件在夹具中定位时，六个自由度没有被全部限制，但能满足加工要求称为部分定位。此时可能有两种情况：由于工件结构特点，不必限制所有不定度；由于加工精度要求，不必限制所有不定度 第二章 机械加工工艺规程制订（2）部分定位 第二章 机械加工工艺规程制订 第二章 机械加工工艺规程制订（3）欠定位：工件在夹具中定位时，若定位支承点数目少于工序加工所要求的数目，工件定位不足，称为欠定位。第二章 机械加工工艺规程制订（4）重复定位（过定位）：工件在夹具中定位时，若几个定位支承点重复限制一个或几个不定度，称为重复定位。注：（1）当以形、位精度较低的毛坯面定位时，不允许重复定位。（2）为提高定位稳定性和刚度，以加工过的表面定位时，可以出现重复定位。第二章 机械加工工艺规程制订 图 2.14 一面两孔定位菱形销的结构 第二章 机械加工工艺规程制订三、定位基准的选择粗基准：在最初的加工工序中，只能用毛坯上未加工的表面作定位基准，这种基准称粗基准。精基准：在中间工序或最终工序中，用加工过的表面作基准，这种基准称精基准。第二章 机械加工工艺规程制订1、精基准的选择（1）基准重合原则：精基准应与设计基准重合，以减少基准不重合误差。图 2.15 第二章 机械加工工艺规程制订如下图所示:支架零件,孔的设计基准是 1 平面,定位基准则是底平面,定位基准与设计基准不重合,存在基准不重合误差 B采用 1 平面定位则定位基准与设计基准重合,消除了基准不重合误差 B.第二章 机械加工工艺规程制订（2）基准统一原则：尽量在大多数工序中采用同一种精基准。优点简化工艺规程的制订，夹具统一，减少工装设计制作的时间和成本 一次装夹可以加工多个表面，减少基准变换带来的误差，减少装夹时间，有利提高各表面的相互位置精度。第二章 机械加工工艺规程制订如阶梯轴的加工,为保证各表面之间的位置精度应选择两端的中心孔作为统一的定位基准,进行加工。第二章 机械加工工艺规程制订如箱体的加工,为保证各表面之间的位置精度,应选择一面两孔作为统一的定位基准。第二章 机械加工工艺规程制订（3）互为基准原则：位置精度要求高的表面，可以采用互为基准、反复加工。图 2.16 第二章 机械加工工艺规程制订 第二章 机械加工工艺规程制订（4）自为基准原则：精度高（精加工或光整加工）时，要求加工余量小而且均匀的表面图 2.17 第二章 机械加工工艺规程制订图 2.18 浮动镗刀块1 工件2 镗刀块3 镗杆 第二章 机械加工工艺规程制订图 2.19 外圆研磨示意图 第二章 机械加工工艺规程制订（5）便于装夹原则：定位准确，安装方便，夹紧可靠。（应有足够大的面积和精度 且夹紧时不变位）第二章 机械加工工艺规程制订图 2.20 活塞精基准的选择 第二章 机械加工工艺规程制订选择图 2-21 所示摇杆零件的定位基准。零件材料为HT200，毛坯为铸件，生产批量：5000 件4012H7铸造圆角R3其余倒角145600.059.520H71.63.23.23.21.64018M83.2R127100.1ABDC1545图 2.21 摇杆零件图 第二章 机械加工工艺规程制订图 2.22 定位基准选择实例 第二章 机械加工工艺规程制订图 2.22 定位基准选择实例 第二章 机械加工工艺规程制订2、粗基准的选择(1)如果必须保证零件上加工表面与不加工表面之间的位置要求，则应选择不需要加工的表面作为粗基准。若零件上有多个不加工表面，要选择其中与加工表面的位置精度要求较高的表面作为粗基准。(2)如果必须保证零件某重要表面的加工余量均匀，则应以该表面为粗基准。第二章 机械加工工艺规程制订图 2.23 保证加工表面与非加工表面的位置精度 第二章 机械加工工艺规程制订a）b）c）图 2.24 保证加工表面与非加工表面的位置精度 第二章 机械加工工艺规程制订图 2.25 保证重要表面加工余量均匀 第二章 机械加工工艺规程制订（3）若零件具有多个加工表面，选择粗基准时应合理分配加工余量。应考虑 保证各表面都有足够的加工余量（应以加工余量小的表面为粗基准）。第二章 机械加工工艺规程制订 重要表面需保证余量小而均匀（重要表面为粗基准）。要保证总的金属切除量最小（以尺寸大、形状复杂的面为粗基准）。（4）粗基准不能重复使用。（5）粗基准表面应光滑平整，定位准确，夹紧可靠。（尽可能选用面积较大、平整光洁的表面作粗基准。应避免使用有飞边、浇注系统、冒口或其他缺陷的表面作粗基准）第二章 机械加工工艺规程制订图 2.27 粗基准不能重复使用 第二章 机械加工工艺规程制订思考：图 2.28 轴套零件如何进行粗基准选择 第二章 机械加工工艺规程制订 第二章 机械加工工艺规程制订 第五节 工艺路线拟定经济精度：指在正常的机床、刀具、工人等工作条件下，以最有利的时间消耗所能达到的加工精度。加工误差与成本关系C0AB加工误差（m）196010-110-210-319202000102101100年代 加工精度与年代的关系一般加工精密加工超精密加工 第二章 机械加工工艺规程制订 一、加工方法和加工方案的选择1.各种加工方法所能达到的经济精度及表面粗糙度。2.选择表面加工方案时考虑的因素(1)选择能获得相应经济精度的加工方法。例如，加工精度为 IT7，表面粗糙度为Ra0.4um 的外圆柱面，通过精细车削是可以达到要求的，但不如磨削经济。第二章 机械加工工艺规程制订(2)零件材料的可加工性能。例如，淬火钢的精加工要用磨削，有色金属圆柱面的精加工为避免磨削时堵塞砂轮，则要用高速精细车。(3)工件的结构形状和尺寸大小。例如，对于加工精度要求为 IT7 的孔，采用镗削、铰削、拉削和磨削均可达到要求。但箱体上的孔，一般不宜选用拉孔或磨孔，而宜选择镗孔(大孔)或铰孔(小孔)。(4)生产类型。(5)现有生产条件 第二章 机械加工工艺规程制订3.选择各表面加工方法应注意的事项（1）首先确定最终加工方法，然后往前倒推，确定其它加工方法。（2）各表面加工方法确定后，应综合考虑各表面相互位置精度要求，采用适当的调整措施。（3）使选定的加工方法即满足各工序的要求，又符合整个工艺设计的合理性。第二章 机械加工工艺规程制订二、加工顺序的安排1.划分加工阶段划分加工阶段的原因 (1)有利于保证零件的加工精度内应力重新分布，达平衡；及早发现毛坯缺陷；保护重要表面不受损伤。(2)合理使用设备 (3)有利于热处理工序的安排 第二章 机械加工工艺规程制订2.各加工阶段的任务(1)粗加工阶段：切去大部分加工余量，使毛坯形状接近成品。(2)半精加工阶段：使主要加工表面达到一定精度，且留有一定的余量，完成次要表面的加工。(3)精加工阶段：完成主要表面的加工，使之达到图纸要求。(4)光整加工阶段：（对精度要求很高(IT6 以上)，表面粗糙度很小(小于 Ra 0.2m)的零件，需安排光整加工阶段。）其主要任务是减小表面粗糙度，且可提高零件的耐疲劳强度，对尺寸精度和形状精度有一定提高，但不能提高位置精度。第二章 机械加工工艺规程制订3.机械加工工序的安排(1)基准先行(2)先粗后精(3)先主后次(4)先面后孔 第二章 机械加工工艺规程制订4.热处理工序的安排(1)预备热处理 退火和正火：消除残余应力,细化晶粒，改善切削性能。锻件正火以消除锻造表面的硬度不均,改善切削性能。铸件退火 时效处理：消除内应力（铸件,为进一步消除残余应力,粗加工后,还应按排时效处理。结构复杂,精度要求高,刚性差,应在精加工前再按排一次时效处理。第二章 机械加工工艺规程制订(2)加工中的热处理（最终热处理）调质：可获得良好的综合机械性能,一般按排在粗加工后，半精加工前。淬火：可提高工件的硬度和耐磨性,由于处理后的硬度较高,一般按排在半精加工后精加工前。（磨削之前）表面淬火：主要用于提高工件表面的硬度及耐磨性，并保持良好的综合机械性能。渗碳淬火：渗氮处理（氰化,氮化）：还可提高耐腐蚀性,由于处理层比较薄,一般按排在表面的最终加工之前。第二章 机械加工工艺规程制订5.辅助工序的安排(1)检验工序的安排粗加工后，精加工前;送往外车间前后;重要工序和工时长的工序前后;零件加工结束后，人库前。(2)防腐工序（电镀 发蓝）安排在工艺过程最后(3)表面强化工序(4)手工操作工序（去磁、去毛刺、打标记、清洗除油、涂防锈油等）。(5)探伤工序(6)平衡工序 第二章 机械加工工艺规程制订三、工序集中与分散工序集中与分散是拟定工艺路线的两个不同原则工序集中：是零件的加工集中在少数工序内完成，而每一道工序的加工内容却比较多。工序分散：整个工艺过程中工序数量多，而每一道工序的加工内容则比较少。第二章 机械加工工艺规程制订1.工序集中的特点(1)有利于采用高生产率的专用设备和工艺装备。(2)减少了工序数目，缩短了工艺路线(3)减少了设备数量，减少了操作工人和生产面积。(4)减少了工件安装次数，缩短了辅助时间。(5)专用设备和工艺装置复杂，生产准备工作和投资都比较大，转换新产品比较困难。第二章 机械加工工艺规程制订2.工序分散的特点(1)设备和工艺装备结构都比较简单，调整方便，对工人的技术水平要求低。(2)可采用最有利的切削用量，减少机动时间。(3)容易适应生产产品的变换。(4)设备数量多，操作工人多，占用生产面积大。第二章 机械加工工艺规程制订 第六节 加工余量及工序尺寸确定一、加工余量的概念加工余量 从工件表面上,切除的金属层厚度。1.工序余量（相邻两工序,工序尺寸之差）2.加工总余量3.最大余量、最小余量和工序余量公差 第二章 机械加工工艺规程制订 第二章 机械加工工艺规程制订二、工序尺寸公差的标注“”一般按极值尺寸 人体 原则标注对于被包容面（轴）：公称尺寸为最大尺寸，公差为单边负偏差。对于包容面（孔）：公称尺寸为最小尺寸，公差为单边正偏差。第二章 机械加工工艺规程制订特例：1.当工序尺寸与设计尺寸一致时，其工序尺寸及公差的标注和设计一致。2.毛坯尺寸公差一般采用双向标注。3.孔心距尺寸公差一般采用双向标注。第二章 机械加工工艺规程制订三、加工余量的组成1.上工序的加工精度(1)上工序的尺寸公差 Ta(2)上工序的形状和位置公差 a2.上工序的表面质量(1)上工序的表面粗糙度 Ra(2)上工序的表面缺陷 Da3.本工序的安装误差 b(1)本工序的定位误差(2)本工序的夹紧误差 第二章 机械加工工艺规程制订RaDaeab加工余量构成 第二章 机械加工工艺规程制订 第二章 机械加工工艺规程制订四、加工余量确定方法(1)分析计算法单边余量:Zb=Ta+Ra+Da+|a+b|双边余量:2 Zb=Ta+2(Ra+Da)+2|a+b|在应用时,要根据具体情况进行必要的修正无心外圆磨不计安装误差双边余量:2 Zb=Ta+2(Ra+Da)+2|a|浮动铰刀铰孔、拉刀拉孔即不计安装误差又可不计形位误差双边余量:2 Zb=Ta+2(Ra+Da)第二章 机械加工工艺规程制订研磨,珩磨,超精加工等,主要为降低表面粗糙度.则:双边余量:2 Zb=2Ra.还需提高尺寸精度和形状精度时:双边余量：2 Zb=Ta+2Ra+2|a|(2)经验估算法(3)查表修正法（手册查出的余量为公称余量，但一般计算第一道工序的切削用量时应采用最大余量）第二章 机械加工工艺规程制订五、工序尺寸及公差的确定1.基准重合时（1）工序尺寸确定方法：从图纸的设计尺寸开始，逆着加工顺序推算到毛坯尺寸。例如：一光轴，直径 Dh6,Ra0.8m，工艺过程为：粗车半精车粗磨精磨。试确定各工序尺寸。（2）工序尺寸公差确定：按各工序的经济精度确定,“”然后在按 入体原则 标注。第二章 机械加工工艺规程制订练习 2：加工套筒零件的内孔,设计尺寸为,72.5+0.03mm,Ra0.4m。经过粗镗、半精镗、精镗、粗磨和精磨五次加工,试确定各次加工的工序尺寸及公差。(精磨 0.2mm 粗磨 0.3mm 精镗 1.5mm 半精镗 2.0mm 粗镗 4.0mm 总余量8.0mm.)(粗磨后,经济精度 IT8,公差值 0.045mm,精镗后,经济精度 IT9,公差值 0.074mm,半精镗后,经济精度 IT10,公差值 0.12mm,粗镗后,经济精度 IT12,公差值 0.3mm,毛坯公差值 2mm)第二章 机械加工工艺规程制订解:1:按查表法确定各工序余量 精磨 0.2mm 粗磨 0.3mm 精镗 1.5mm 半精镗2.0mm 粗镗 4.0mm 总余量 8.0mm.2.推算各工序尺寸精磨后,由零件图知:72.5 粗磨后72.5-0.2=72.3 精镗后72.3-0.3=72 半精镗后72-1.5=70.5 粗镗后70.5-2=68.5 毛坯孔68.5-4=64.5 第二章 机械加工工艺规程制订3.确定各工序尺寸公差精磨后,应达到设计图纸的要求:72.5+0.03粗磨后,经济精度 IT8,公差值 0.045,“按 入体原”则 标注为:72.3+0.045;精镗后,经济精度 IT9,公差值 0.074,标注为:70+0.074半精镗后,经济精度 IT10,公差值 0.12,标注为70.5+0.12;粗镗后,经济精度 IT12,公差值 0.3,标注为68.5+0.3毛坯孔:64.51mm。第二章 机械加工工艺规程制订 第七节切削用量的确定及工时定额的估算一、切削用量的确定1.确定切削用量的方法单件小批生产一般不规定切削用量,加工时,由操作人员根据具体加工情况自行确定;大批大量生产为充分发挥高效率,高精度设备的作用,必须严格的规定切削用量,并填入工艺卡片,切实执行。第二章 机械加工工艺规程制订切削用量确定的原则:(1)粗车时切削用量确定的原则对加工精度和表面质量要求不高,毛坯的余量大而不均匀,因此,粗加工选择切削用量的出发点是充分发挥机床潜力和刀具的切削性能,使单件工序时间最短以提高生产率,降低加工成本。(2)精车时切削用量的选择原则精车时,加工精度及表面质量要求较高,加工余量小而均匀.因此,选择切削用量的出发点,应是在保证加工质量的前提下,应尽量提高生产率。增大切削速度,切削变形小,切削力小,能抑制积屑瘤和鳞刺的产生。第二章 机械加工工艺规程制订车外圆的基本时间:t基=式中:dw 被加工工件的直径,单位:mm L-被加工工件外圆的计算长度,单位:mm.Z-工件单边加工余量,单位:mm.n-机床主轴转速,单位:r/min -进给量单位:mm/r.v-切削速度单位 m/min ap-切削深度,单位 mm.pZLwpafvdnfaZL=1000 第二章 机械加工工艺规程制订由上式可知,要 t基最小,必须使 ap为最大.切削速度 对刀具耐用度影响最大,切削深度 ap对刀具耐用度影响最小.因此粗车选择切削用量的原则是:优先选择大的切深 ap,其次选择较大的进给量,最后选择合理的切削速度 。增大进给量 有利于断屑,增大切削深度 ap会使切削力增加,不利于保证加工质量.因此,精车时,应选择较小的切削深度和较小的进给量,尽可能选择较高的切削速度，受工艺条件限制时,则选择较低的切削速度。第二章 机械加工工艺规程制订2.切削用量的选择方法(1)切削深度的选择粗车时,应尽可能一次走刀切除全部余量,减少走刀次数.只有加工余量太大且不均或受到工艺系统刚度限制时,才分两次或多次走刀。在中小型车床上精车时,ap=0.050.08,不能太小,当接近或小于刀具刃口钝圆半径时,则切屑形成困难,反而不利于提高加工质量。第二章 机械加工工艺规程制订半精车时 ap=1-2mm.(2)进给量的选择 粗车进给量的选择主要受到刀杆和工件刚度及刀片机床进给机构强度的限制,在允许的条件下应选较 大的进给量。精车时,为降低表面粗糙度,一般 选择较小值。(3)切削速度的选择粗车时,切削速度的选择受到刀具耐用度的限制.可按下式计算:第二章 机械加工工艺规程制订()minmkfaTCvvyvxvpmvc=zF4106式中:C-与耐用度实验条件有关的系数.Tm-刀具耐用度,单位 min.m-刀具耐用度影响程度指数-进影响程度指数给量,单位 mm/r.Yv-进给量影响程度指数.ap 切削深度,单位 mm.xv-切削深度影响程度指数.Kv 切削条件与实验条件不同时的修正系数。当切削速度受到机床功率限制时：第二章 机械加工工艺规程制订精车时，机床功率足够，切削速度的选择主要受到刀具耐用度的限制。切削用量选择举例如图所示:在 CA6140 车床上轴工件外圆,工件材料 45#钢,毛坯直径尺寸为 57mm,车削后尺寸 50250mm,表面粗糙度 Ra3m.试确定粗车,精车的切削用量.解:1:粗车切削用量出发点应是充分发挥机床潜力及刀具的切削性能.第二章 机械加工工艺规程制订 应选择大的 ap,较大的,的大小要合理.5.325057=切削深度 ap 单边余量 A=取 ap=3mm.进给量 设刀杆尺寸为 1625mm.查表得=0.45-0.6mm/r,根据车床说明书,选取=0.51 mm/r切削速度 查表得=70-90m/min,取=80 m/min.计算机床主轴转速 n=r/mn 根据机床说明书,选取 n=450 r/mn,4475714.38010001000=d 第二章 机械加工工艺规程制订 实际切削速度 m/min校验机床功率 机床输出功率P0=Pe=7.50.75kw=5.6kw.切削功率 Pm=PsZwKps 由表查的单位切削功率 Ps=230510-6bw/(mmS-1)查得 Kps=0.925金属切除率:Zw=Pm=230510-620350.925kw=4.38kw.Pm5.6kw 机床功率足够.5.8010004505714.31000=ndsmmvfap/2053605.8051.0310006010003=第二章 机械加工工艺规程制订粗车的切削用量:ap=3mm,=0.51mm/r,n=450 =80.5m/min2 精车的切削用量精车时,应选择较小的切削深度和较小的进给量,切削速度应尽可能大,但受到刀具耐用度的限制.切削深度:ap=3.5-3=0.5m.进给量:设切削速度为 120m/min,刀尖圆弧半径 r=1mm,查表得=0.20.3mm/r,根据机床说明书取=0.24 mm/r.切削速度:查表得=110-130m/min,取=120m/min.计算机床转速:n=min/7495114.312010001000rdw=第二章 机械加工工艺规程制订根据车床说明书取 n=710r/min实际切削速度:精车的切削用量:ap=0.5mm,=0.24mm/r,n=710r/min,=114m/min.生产中,一般采用查切削用量手册确定切削用量,也可以根据经验数据来选择,粗加工的切削用量必须校验机床功率.min/11410007105114.31000mndv=第二章 机械加工工艺规程制订二、时间定额的估算1.时间定额的概念 所谓时间定额，是指在一定生产条件下，规定生产一件产品或完成一道工序所需消耗的时间。它是安排作业计划、核算生产成本、确定设备数量、人员编制以及规划生产面积的重要依据。工时定额:为完成某一工序所规定的时间限额。第二章 机械加工工艺规程制订2.时间定额的组成(l)基本时间 Tm。基本时间是指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工艺过程所消耗的时间。对于切削加工来说，基本时间就是切除金属所消耗的时间(包括刀具的切入和切出时间在内)。所以，基本时间又称机动时间。以车外圆为例:第二章 机械加工工艺规程制订 第二章 机械加工工艺规程制订(2)辅助时间 Ta。辅助时间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、引进或退出刀具、改变切削用量、试切和测量工件等所消耗的时间。大批大量生产:先计算辅助动作各分解动作的时间,然后在相加获得；中批生产:按以往的统计资料确定；单件小批生产:按占基本时间的 百分数确定。基本时间和辅助时间的总和称为作业时间。它是直接用于制造产品或零部件所消耗的时间。第二章 机械加工工艺规程制订(3)布置工作地时间（服务时间）Ts。布置工作地时间是为了使加工正常进行，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%估 算。(4)休息与生理需要时间 Tr。对机床操作工人一般按作业时间的 2%4%估算。以上四部分时间的总和称为单件时间（单件工时定额）Tt，即 Tt=Tm+Ta+Ts+Tr 第二章 机械加工工艺规程制订(5)准备与终结时间 Te。准备与终结时间是指在加工一批零件开始,工人要熟悉工艺文件,领取毛坯,安装刀具和夹具,调整机床及加工完毕后,要卸下归还工艺装备,发送成品等。这些时间为准备终结时间。Te 对一批零件只有一次,那么分到每个零件上的准备终结时间应为:Te/n单件工时定额的计算公式 Tt，应为Tt=Tm+Ta+Ts+Tr+Te/n(单件计算时间）大批大量生产:由于 n 很大 Te 接近于零。第二章 机械加工工艺规程制订三、提高机械加工生产率的途径 Tt=Tm+Ta+Ts+Tr+Te/n1.缩短基本时间 提高切削用量（切削速度、进给量、切削深度等）；采用多刀多刃进行加工（如以铣削代替刨削，采用组合刀具等）；采用复合工步，使多个表面加工基本时间重合（如多刀加工，多件加工等）。第二章 机械加工工艺规程制订 第二章 机械加工工艺规程制订 第二章 机械加工工艺规程制订 第二章 机械加工工艺规程制订 第二章 机械加工工艺规程制订 第二章 机械加工工艺规程制订2.缩短辅助时间(l)使辅助动作实现机械化和自动化（如采用自动上下料装置、先进夹具等）；(2)使辅助时间与基本时间重叠（如采用多位夹具或多位工作台，使工件装卸时间与加工时间重叠；采用在线测量，使测量时间与加工时间重叠等）3.缩短布置工作地时间（换刀、刃磨、清理切屑、保养机床等服务性工作）采用机夹不重磨硬质合金刀具，压缩气清理切屑等。第二章 机械加工工艺规程制订 第二章 机械加工工艺规程制订 第二章 机械加工工艺规程制订4.缩短准备终结时间 Te成组工艺5.采用一人管理多台设备 应具备的条件：(l)任意（n 一 1）台机床的操作时间之和应小于另一台机床的机动时间。(2)每台机床都应有自动停车装置。第二章 机械加工工艺规程制订 第八节 机械加工技术经济分析的方法劳动生产率提高还需进行经济性分析。工艺过程技术经济性分析一般有两种方法：1.对一般零件，通过一些经济指标对工艺方案进行评价。常用的指标有：每一生产工人的年产量；每台机床的年产量；每平方米生产面积的年产量；设备的利用率；工艺装备系数及材料利用率。2.对生产规模大的重要零件，通过工艺成本和投资指标进行评定。第二章 机械加工工艺规程制订一、零件成本的构成1.工艺成本：是指生产成本中与工艺过程有关的那部分成本。2.企业管理费：行政人员的工资、厂房折旧、通风取暖、交通运输等。二、工艺成本的组成工艺成本由可变费用和不变费用两大部分组成。1.可变费用。可变费用是与年产量有关并与之成正比的费用，用 V 表示(元/件)。包括材料费、操作工人的工资、机床电费、通用机床折旧费、通用机床修理费、刀具费、通用夹具费。第二章 机械加工工艺规程制订2.不变费用。不变费用是与年产量的变化没有直接关系的费用。当产量在一定范围内变化时，全年的费用基本上保持不变，用 S 表示(元/年)。包括机床管理人员、车间辅助工人、调整工人的工资、专用机床折旧费、专用机床修理费、专用夹具费。第二章 机械加工工艺规程制订三、工艺方案的经济性分析比较1.零件的全年工艺成本。E=VN+SE-零件(或零件的某工序)全年的工艺成本(元/年);V-可变费用(元/件);N-年产量(件/年);S-不变费用(元/年)。2.零件的单件工艺成本。Ed=V 十 S/N(元/件)第二章 机械加工工艺规程制订全年工艺成本与年产量的关系 单件工艺成本与年产量的关系 第二章 机械加工工艺规程制订E 一 N 曲线：当 N 等于 0 时，投资为 S；当 N 增加时，E 按比例增加。Ed 一 N 曲线：A 区，单件小批生产；B区，大批大量生产，C 区，中批生产。Ed 随 N 增加而降低；当 N 时，EdV。第二章 机械加工工艺规程制订3.工艺方案的经济性分析比较(l)基本投资相近时 若工艺方案中只有少数工序不同，计算不同工序的成本进行比较。若工艺方案中较多工序不同，应计算两种不同工艺方案全年工艺成本进行比较。第二章 机械加工工艺规程制订Nk 一临界产量当 N Nk 时选方案 2当 N Nk 时选方案 1方案 1S1S20NkNE方案 2ENCC 第二章 机械加工工艺规程制订(2)基本投资相差较大时应考虑不同方案基本投资额的回收期2112YYFFFSSS=式中 投资回收期；F 基本投资差额；S 全年生产费用节约额。第二章 机械加工工艺规程制订回收期限应满足的条件 回收期限应小于所采用设备或工艺装备的使用年限；回收期限应小于该产品的稳定生产年限；回收期限应小于国家规定的标准回收期限。第二章 机械加工工艺规程制订小结：一、制定工艺规程所需原始资料制定工艺规程所需原始资料 1.1.产品的全套装配图及零件图产品的全套装配图及零件图2.2.产品的验收质量标准产品的验收质量标准3.3.产品的生产纲领及生产类型产品的生产纲领及生产类型4.4.零件毛坯图及毛坯生产情况零件毛坯图及毛坯生产情况5.5.本厂（车间）的生产条件本厂（车间）的生产条件6.6.各种有关手册、标准等技术资料各种有关手册、标准等技术资料 7.7.国内外先进工艺及生产技术的发展与应用情况国内外先进工艺及生产技术的发展与应用情况 第二章 机械加工工艺规程制订二、机械加工工艺规程设计步骤机械加工工艺规程设计步骤1 阅读装配图和零件图 了解产品的用途、性能和工作条件，熟悉零件在产品中的地位和作用，明确零件的主要技术要求。2 工艺分析 审查图纸上的尺寸、视图和技术要求是否完整、正确、统一，分析主要技术要求是否合理、适 当，审查零件结构工艺性。3 确定毛坯 确定毛坯的依据是零件在产品中的作用、零件本身的结构特征与外形尺寸、零件材料工艺特性以及零件生产批量等。常用的毛坯种类有铸件、锻件、焊接件、冲压件、型材等，其特点及应用见下表。表 5