1、第第1 1章章 机械加工工艺规程的制定机械加工工艺规程的制定本章总结本章总结第第1 1章章 机械加工工艺规程的制定机械加工工艺规程的制定本章要点 基本概念 规程的制定 制定的主要问题 工艺尺寸链1.1 机械加工工艺过程的基本概念 生产过程与工艺过程 机械加工工艺过程的组成 生产类型及其工艺特点1.1 机械加工工艺过程的基本概念生产过程生产过程 是指将原材料或半成品转变为成品的全过程。 生产过程包括：原材料和成品的运输与保管；生产技术准备工作 如生产计划的制订、工 艺规程的编制与生产工具的准备等毛坯的制造 锻压、铸造、焊接等零件加工 机械加工、热处理和表面处理等产品的装配、调试、检验、油漆和包装
2、等。1.1 机械加工工艺过程的基本概念工艺过程工艺过程 是与改变原材料或半成品使之成为成品直接有关的过程。包括： 锻压、铸造、机械加工、热处理、表面处理、装配等。 1.1.2 机械加工工艺过程的组成1.1.2 机械加工工艺过程的组成装夹将工件在机床上或夹具中定位、夹紧的过程。 装夹包括定位和夹紧两个过程。1.1.2 机械加工工艺过程的组成 辅助工步由人和（或）设备连续完成的工 序，该部分工序不改变工件的形状、尺寸和表面粗糙度，但它是完成工步所必需的。如更换刀具等。加工表面、加工工具和连续加工3个要素中有一个发生变化就是另一个工步。1.1.2 机械加工工艺过程的组成 1.1.2 机械加工工艺过程
3、的组成a）立轴转塔车床的一个复合工步 b）钻孔、扩孔复合工步图1-4 复合工步1.1.2 机械加工工艺过程的组成 走刀是构成工艺过程的最小单元。1.1.2 机械加工工艺过程的组成工序与工步、走刀、安装及工位之间的关系图指企业在计划期内应生产的产品产量。 零件的生产纲领零件的生产纲领是指包括备品（ 5%的备品率）和废品（ 2%废品率）在内的年产量，可按下式计算： （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。企业生产专业化程度的分类。 根据生产纲领和产品的大小，可分为：单件生产：单个生产，很少重复或不重复的生产类型大量生产：产品数量很大，大
4、多数工作地点重复进行成批生产：一年中分批轮流地制造，工作地点周期重复：工艺过程卡、工艺卡、工序卡 常用的工艺文件格式有下列几种： 这种卡片以工序为单位，简要地列出了整个加工所经过的工艺路线（包括毛坯制造、机械加工和热处理等），它是制订其它工艺文件的基础，也是生产技术准备、编排作业计划和组织生产的依据。 在这种卡片中，各工序的说明不够具体，故一般不能直接指导工人操作，而多作生产管理方面使用。但是，在中，由于通常不编制其它较详细的工艺文件，而是以这种卡片指导生产。机械加工片 以工序为单位，详细说明整个工艺过程的工艺文件。是用来指导工人生产和帮助车间管理人员和技术人员掌握整个零件加工过程的一种主要技
5、术文件，广泛用于的零件和中的重要零件。 在机械加工工艺过程卡的基础上，按每道工序的工序内容所编制的一种工艺文件。更详细地说明整个零件各个工序的加工要求，是用来具体指导工人操作的工艺文件。在这种卡片上，要画出工序简图，注明该工序每个工步的内容、工艺参数、操作要求以及所用的设备和工艺装备。用于的零件。 工序简图上表示出被加工表面在该工序所达到的尺寸、公差和粗糙度及工件的安装方法。制定原则制定原则1）以保证零件加工质量，达到设计图纸规定的各项技术要求为前提。2）工艺过程有较高的生产效率和较低的成本。3）充分考虑和利用现有生产条件，尽可能做到平衡生产。4）尽量减轻工人劳动强度，保证安全生产,创造良好、
6、文明劳动条件。5）积极采用先进技术和工艺，减少材料和能源消耗，并应符合环保要求。 产品的全套装配图及零件图 产品的验收质量标准 产品的生产纲领及生产类型 零件毛坯图及毛坯生产情况 本厂（车间）的生产条件 各种有关手册、标准等技术资料 国内外先进工艺及生产技术的发展与应用情况1研究产品的装配图和零件图，进行工艺分析 2确定生产类型 3熟悉或确定毛坯4. 拟定工艺路线5. 确定各工序的加工余量，计算工序尺寸及其公差6. 确定满足各工序要求的工艺装备7. 确定切削用量及时间定额8. 填写工艺文件1.3 1.3 制定机械加工工艺过程的主要问题制定机械加工工艺过程的主要问题1.3.1 确定毛坯1.3.2
7、 定位基准选择1.3.3 工艺路线的拟定1.3.4 加工余量的确定1.3.5 工序尺寸与公差的确定1.3.1 1.3.1 确定毛坯确定毛坯 毛坯的种类 毛坯的选择 确定毛坯时的几项工艺措施 毛坯图的绘制1.3.1 确定毛坯小小 结结1.3.2 定位基准的选择定位基准的选择基准的概念与分类定位基准的选择原则1.3.2 1.3.2 定位基准的选择定位基准的选择设计基准设计基准基准工艺基准工艺基准测量基准装配基准工序基准定位基准1.3.2 1.3.2 定位基准的选择定位基准的选择定位基准定位基准粗基准粗基准精基准精基准用毛坯表面作用毛坯表面作的定位基准的定位基准用已经加工过用已经加工过的表面作的定的
8、表面作的定位基准位基准1 1、精基准的选择原则、精基准的选择原则基准重合原则1基准统一原则2自为基准原则3互为基准原则42 2、粗基准的选择原则、粗基准的选择原则余量均匀分配原则1保证相互位置要求原则2便于工件装夹原则3粗基准一般不得重复使用原则41.3.3 1.3.3 工艺路线的拟定工艺路线的拟定加工方法的选择加工方法的选择1加工阶段的划分：加工阶段的划分：划分的阶段划分的原因2工序划分与安排：工序划分与安排：工序集中与分散工序安排原则31.3.3 1.3.3 工艺路线的拟定工艺路线的拟定1 1加工方法的选择加工方法的选择 确定构成零件各个表面的加工方法。 保证加工质量，满足生产率和经济性要
9、求。 3种最基本的表面：外圆表面、内孔表面和平面。 1.3.3 1.3.3 工艺路线的拟定工艺路线的拟定 研 磨IT5Ra 0.0080.32超 精 加 工IT5Ra 0.010.32砂 带 磨IT5Ra 0.010.16精 密 磨 削IT5Ra 0.0080.08抛 光Ra 0.0081.25金 刚 石 车IT56Ra 0.021.25滚 压IT67Ra 0.161.25精 磨IT67Ra 0.161.25精 车IT78Ra1.2 55粗 磨IT89Ra 1.2510半 精 车IT1011Ra 2.512.5粗 车IT1213Ra 1080图1 外圆表面的典型加工工艺路线 1.3.3 1.3
10、.3 工艺路线的拟定工艺路线的拟定 图2 孔的典型加工工艺路线 珩 磨IT56Ra0.041.25研 磨IT56Ra0.0080.63粗 镗IT1213Ra 520钻IT1013Ra 580半 精 镗IT1011Ra 2.510粗 拉IT910Ra 1.255扩IT913Ra 1.2540精 镗IT79Ra 0.635粗 磨IT911Ra1.2510精 拉IT79Ra0.160.63推IT68Ra0.081.25饺IT69Ra 0.3210金 刚 镗IT57Ra0.161.25精 磨IT78Ra0.080.63滚 压IT68Ra0.011.25手 饺IT5Ra0.081.251.3.3 1.3
11、.3 工艺路线的拟定工艺路线的拟定图3 平面典型加工工艺路线 抛 光Ra0.0081.25研 磨IT56Ra0.0080.63精 密 磨IT56Ra 0.040.32半 精 铣IT811Ra 2.510精 铣IT68Ra 0.635高 速 精 铣IT67Ra 0.161.25导 轨 磨IT6Ra0.161.25精 磨IT68Ra 0.161.25宽 刀 精 刨IT6Ra 0.161.25粗 磨IT810Ra 1.2510精 刨IT68Ra 0.635半 精 刨IT811Ra 2.510半 精 车IT811Ra 2.510粗 铣IT1113Ra 520粗 刨IT1113Ra 520砂 带 磨IT
12、56Ra0.010.32金 刚 石 车IT6Ra0.021.25刮 研Ra 0.041.25精 车IT68Ra 1.255粗 车IT1213Ra 1080精 拉IT69Ra 0.322.5粗 拉IT1011Ra 5201.3.3 1.3.3 工艺路线的拟定工艺路线的拟定(1)被加工表面的精度和粗糙度。(2)零件材料的性质及热处理要求。(3)生产率和经济性要求。(4)本厂现有技术水平及生产条件等。 1.3.3 1.3.3 工艺路线的拟定工艺路线的拟定2 2加工阶段的划分加工阶段的划分(1)粗加工阶段：主要任务是切除各加工表面上的大部分加工余量，其关键问题是提高生产率。(2)半精加工阶段：主要任务
13、是为主要表面的精加工做好准备(控制精度和适当余量)，并完成一些次要表面的加工(如钻孔、攻螺纹、铣键槽等)。(3)精加工阶段：主要任务是保证各主要表面达到图样规定要求，主要问题是如何保证加工质量。(4)光整加工阶段：主要任务是提高表面本身的精度(表面粗糙度和精度)，不纠正几何形状和相互位置误差。常用加工方法有金刚镗、研磨、珩磨、镜面磨、抛光等。1.3.3 1.3.3 工艺路线的拟定工艺路线的拟定划分加工阶段的原因： 1)保证加工质量 2)及时发现毛坯的缺陷 3)合理使用设备 4)便于组织生产 5)精加工安排在最后，可防止或减少已加工表面的损伤1.3.3 1.3.3 工艺路线的拟定工艺路线的拟定3
14、 3工序划分与安排工序划分与安排 划分工序时有两个不同的原则，即工序的集中和工序的分散。按工序集中原则组织工艺过程，就是使每个工序所包括的加工内容尽量多些，将许多工序组成一个集中工序。工序集中可分为： 采用技术措施集中的机械集中，如采用多刀、多刃、多轴或数控机床加工等； 采用人为组织措施集中的组织集中，如普通车床的顺序加工。 1.3.3 1.3.3 工艺路线的拟定工艺路线的拟定按工序集中原则组织工艺过程，就是使每个工序所包括的加工内容尽量多些，将许多工序组成一个集中工序。工序集中可分为： 采用技术措施集中的机械集中，如采用多刀、多刃、多轴或数控机床加工等； 采用人为组织措施集中的组织集中，如普
15、通车床的顺序加工。1.3.3 1.3.3 工艺路线的拟定工艺路线的拟定工序集中的特点： (1)采用高效率的专用设备和工艺装备，生产效率高； (2)减少了装夹次数，易于保证各表面间的相互位置精度，还能缩短辅助时间； (3)工序数目少，机床数量、操作工人数量和生产面积都可减少，节省人力、物力，还可简化生产计划和组织工作； (4)工序集中通常需要采用专用设备和工艺装备，使得投资大，设备和工艺装备的调整、维修较为困难，生产准备工作量大，转换新产品较麻烦。1.3.3 1.3.3 工艺路线的拟定工艺路线的拟定 按工序分散原则组织工艺过程，就是使每个工序所包括的加工内容尽量少些。工艺分散的特点： (1)设备
16、和工艺装备简单、调整方便、工人便于掌握，容易适应产品的变换； (2)可以采用最合理的切削用量，减少基本时间； (3)对操作工人的技术水平要求较低； (4)设备和工艺装备数量多、操作工人多、生产占地面积大。1.3.3 1.3.3 工艺路线的拟定工艺路线的拟定 2)工序安排原则 零件经过切削加工成型，中间可能穿插热处理和辅助工序 (1)切削加工工序顺序的安排原则 基面先行原则 先主后次原则 先粗后精原则 先面后孔原则 1.3.3 1.3.3 工艺路线的拟定工艺路线的拟定(2)热处理工序在工艺路线中的安排，取决于零件的材料和热处理的目的。为改善金属组织和加工性能的热处理工序。为提高金属材料的力学性能
17、。为消除内应力、减少工件变形的时效处理工序和冰冷处理。为了表面防腐或表面装饰所进行的表面涂镀或发蓝等热处理工序通常安排在工艺过程的最后。1.3.3 1.3.3 工艺路线的拟定工艺路线的拟定 (3)辅助工序包括工件的检验、去毛刺、清洗、去磁和防锈等。 检验工序应安排在： 粗加工阶段结束后； 转换车间的前后，特别是进入热处理工序的前后； 重要工序之前或加工工时较长的工序前后； 特种性能检验(如磁力探伤、密封性检验等)之前； 全部加工工序结束之后。1.3.4 1.3.4 加工余量的确定加工余量的确定1加工余量的概念 1)加工总余量（毛坯余量） 指毛坯尺寸与零件图的设计尺寸之差。 Z总=Z1+Z2+
18、2)工序余量 指相邻两工序的工序尺寸之差。 工序余量有单边余量和双边余量之分。2影响加工余量的因素3确定加工余量的方法 1.3.4 1.3.4 加工余量的确定加工余量的确定1加工余量的概念 为了使零件得到所要求的形状、尺寸和表面质量，在切削加工过程中，必须从加工表面上切除的金属层厚度称为机械加工余量。 余量有加工总余量和工序余量之分。1)加工总余量（毛坯余量）指毛坯尺寸与零件图的设计尺寸之差 。 Z总=Z1+Z2+ 1.3.4 1.3.4 加工余量的确定加工余量的确定2)工序余量指相邻两工序的工序尺寸之差。工序余量有单边余量和双边余量之分。零件的非对称结构的非对称表面，如单一平面1.3.4 1
19、.3.4 加工余量的确定加工余量的确定零件对称结构的对称表面，如回转体表面(内、外圆柱表面)1.3.4 1.3.4 加工余量的确定加工余量的确定2影响加工余量的因素 1)前道工序的表面粗糙度和表面缺陷层厚度 2)前道工序的尺寸公差 3)前道工序的形位误差 4)本道工序的安装误差 1.3.4 1.3.4 加工余量的确定加工余量的确定3确定加工余量的方法 基本原则：在保证加工质量的前提下，加工余量越小越好。 1)查表法利用各种手册所给的表格数据，再结合实际加工情况进行必要的修正，以确定加工余量。此法方便、迅速，生产上应用较多。 2)经验估计法由一些有经验的工程技术人员或工人根据现场条件和实际经验确
20、定加工余量。此法多用于单件小批生产。 3)分析计算法采用计算法确定加工余量比较准确，但需掌握必要的统计资料和具备一定的测量手段。1.3.5 1.3.5 工序尺寸与公差的确定工序尺寸与公差的确定工件上的设计尺寸一般都要经过几道工序的加工才能得到，每道工序所应保证的尺寸称为工序尺寸。 工序尺寸及其公差的计算步骤是： 确定各工序的加工方法， 确定该加工方法所要求的加工余量及其所能达到 的精度， 由最后一道工序逐个向前推算，即由零件图上的设计尺寸开始，一直推算到毛坯图上的尺寸。工序尺寸的公差都按各工序的经济精度确定，并按“入体原则”确定上、下偏差。毛坯公差带可取双向对称分布 1.4工艺尺寸链1.4.3
21、 直线尺寸链的计算1.4.2 尺寸链的分类1.4.1 尺寸链概念1.4.1 尺寸链概念 1尺寸链的定义 这种相互连接形成封闭的尺寸组就称为尺寸链。 加工过程中各有关工艺尺寸所组成的尺寸链称为工艺尺寸链。 1.4.1 尺寸链概念 2尺寸链的组成 列入尺寸链的每一个尺寸称为尺寸链的环。这些环可分为封闭环和组成环。 (1)封闭环：1.4.1 尺寸链概念(2)组成环：画箭头法(回路法)确定尺寸链图，与封闭环箭头同向者为减环，与封闭环箭头反向者为增环。1.4.2 尺寸链的分类分类依据几何特征应用范围相互关系力学性质位置关系1长度尺寸链装配尺寸链基本尺寸链标量尺寸链直线尺寸链2角度尺寸链零件尺寸链派生尺寸
22、链矢量尺寸链平面尺寸链3工艺尺寸链空间尺寸链1.4.3 直线尺寸链的计算 尺寸链的计算形式分为正计算、反计算和中间计算3种。 (1)正计算：已知组成环，求封闭环。用于验算、校核，结果唯一。 (2)反计算：已知封闭环，求组成环。用于设计计算，将封闭环公差合理地分配给各组成环，确定最佳方案，结果不唯一。 (3)中间计算：已知封闭环和部分组成环，求其余组成环。它用于设计、工艺尺寸计算、校核等场合。 尺寸链的计算方法分极值法和概率法两种，在工艺尺寸链的计算中多用极值法计算。1.4.3 直线尺寸链的计算1极值法 极值法是按误差综合最不利的情况，即各增环均为最大(或最小)极限尺寸而减环均为最小(或最大)极
23、限尺寸来计算封闭环极限尺寸的。 2概率法 根据概率统计原理，可以认为加工一批工件的尺寸总是有一定的统计规律，而尺寸偏差又是随机变量，如果各环之间是彼此独立的随机变量，那么可按概率原理进行分析计算。 1)定位基准与设计基准不重合时的工艺尺寸及其公差的确定2)工序基准为待继续加工的设计基准时的中间工序尺寸计算3)测量基准与设计基准不重合时的工艺尺寸及其公差的确定4)靠火花磨削的工序尺寸计算2max1min1max2min2112212min1max121min2max0.360.360.360.36yxyxESEIESEIEIESyxEIESyx 图1-34所示零件有关轴向尺寸加工过程如下：【例
24、1-10】31.690.3160.127.070.07图1-34 图表法示例零件4）靠火花磨削面，控制余量Z7=0.10.02 ，同时保证设计尺寸60.1试确定各工序尺寸及公差。 1）以面定位，粗车面，保证、面距离尺寸A1，粗车 面，保证、面距离尺寸A2；2）以面定位，精车面，保证、面距离尺寸A3，粗车 面，保证、面距离尺寸A4；3）以面定位，精车面，保证、面距离尺寸A5，同时保证设计尺寸31.690.31；精车 面，保证设计A6=27.070.07；Z6Z4Z7Z5A1A2A3A4A5A6R1R21. 画尺寸联系图 1）画零件简图，加工面编号，向下引线2）按加工顺序和规定符号自上而下标出 工
25、序尺寸和余量用带圆点的箭线 表示工序尺寸，箭头指向加工面，圆 点表示测量基准；余量按入体原则标 注。3）在最下方画出间接保证的设计尺寸， 两边均为圆点。4）工序尺寸为设计尺寸时，用方框框出，以示区别。注：靠火花磨削余量视为工序尺寸，也用用带圆点的箭线表示。图1-35 尺寸联系图【解】A5R1Z7a）Z5A3A5d）A3Z4A4A1e）Z6A2A3A5A6c）图1-37 工艺尺寸链A5R2A4b）2. 用追踪法查找工艺尺寸链A6A1A2A3A4A5Z7R1R2Z6Z4 图1-36 尺寸链追踪Z5v 结果尺寸（间接保证的设计尺寸）和余量是尺寸链的封闭环v 沿封闭环两端同步向上追踪，遇箭头拐弯，逆箭
26、头方向横向追踪，遇圆点向上折，继续向上追踪直至两追踪线交于一点，追踪路径所经工序尺寸为尺寸链的组成环3. 初拟工序尺寸公差中间工序尺寸公差按经济加工精度或生产实际情况给出0.50.30.10.30.070.020.10.310.1工序公差余量公差最小余量平均余量平均尺寸单向偏差形式标注12iT初拟修正后12Z iTZi minZi MAi MAi A6A1A2A3A4A5Z7R1R2Z6Z5Z44. 校核结果尺寸公差，修正初拟工序尺寸公差 校核结果尺寸链，若超差，减小组成环公差（首先压缩公共环公差）0.230.08工序公差余量公差最小余量平均余量12iT12Z iTZi minZi M0.02
27、初拟修正后0.50.30.10.3A1A2A3A4A5Z7R1R2Z6Z5Z40.10.07A60.10.31A5R1Z7a）A5R2A4b）工序公差余量公差最小余量平均余量12iT12Z iTZi minZi MA6初拟修正后0.50.30.10.30.10.070.08A1A2A3A4A5Z7R1R2Z6Z5Z40.10.310.230.02A2A3A5A6Z6c）A3A5Z5d）A3Z4A4A1e）0.550.8310.30.30.480.851.830.185. 计算余量公差和平均余量 根据余量尺寸链计算0.020.080.131.690.3160.127.070.07A2A3A5A6Z6c）A3A5Z5d）A3Z4A4A1e）25.593426.7平均余量平均尺寸Zi MAi M0.480.851.8327.07A1A2A3A4A5Z7R1R2Z6Z5Z4631.690.1A66.16.18A5R1Z7a）A5R2A4b）6. 计算中间工序平均尺寸 在各尺寸链中，首先找出只有一个未知数的尺寸链，解出此未知数。继续下去，解出全部未知工序尺寸
