1、1本章要点机械加工工艺规程设计机械加工工艺过程的技术经济分析机器装配工艺规程设计概述加工余量及工序尺寸工艺尺寸链26.1.1 生产过程与工艺过程生产过程与工艺过程6.1.2 机械加工工艺过程的组成机械加工工艺过程的组成6.1.3 生产类型与加工工艺过程的特点生产类型与加工工艺过程的特点6.1.4 工艺规程的设计原则及原始资料工艺规程的设计原则及原始资料3机械产品生产过程与机械加工工艺过程机械产品生产过程与机械加工工艺过程 1.1.机械产品生产过程机械产品生产过程 2.2.机械加工工艺机械加工工艺过程过程机械制造中与产品生成直接有关的生产过程将原材料转变为产品的全过程将原材料转变为产品的全过程4
2、5 大批量生产的工艺过程大批量生产的工艺过程工序号工序号工序内容工序内容设备设备1铣端面，打中心孔铣端面，打中心孔铣端面打中心孔机床铣端面打中心孔机床2车大外圆及倒角车大外圆及倒角车床车床3车小外圆及倒角车小外圆及倒角车床车床4铣键槽铣键槽铣床铣床5去毛刺去毛刺钳工台钳工台62134图6-2 多工位加工1：装卸工件 2：钻孔 3：扩孔 4：绞孔7a）立轴转塔车床的一个复合工步 b）钻孔、扩孔复合工步图6-4 复合工步8走刀是构走刀是构成工艺过成工艺过程的程的最小最小单元。单元。9工序、安装、工位、工步和走刀之间的关系如下：工序、安装、工位、工步和走刀之间的关系如下：10生产类型生产类型生产类型
3、是指产品生产的专业化程度，可按产品的年生生产类型是指产品生产的专业化程度，可按产品的年生产纲领来划分。产纲领来划分。生产纲领生产纲领 N=Qn(1+a)(1+b)式中式中 Q产品的年产量；产品的年产量；n单台产品中该零件的数量；单台产品中该零件的数量；a备品率，以百分数计；备品率，以百分数计；b废品率，以百分数计。废品率，以百分数计。根据生产纲领和产品本身的大小及结构复杂性，产品的根据生产纲领和产品本身的大小及结构复杂性，产品的制造可分为三种生产类型制造可分为三种生产类型11三种生产类型：三种生产类型：1 1、单件生产、单件生产 单个地生产不同结构尺寸的产品，且很少重复的单个地生产不同结构尺寸
4、的产品，且很少重复的生产。如重型机械、大型船舶制造、新产品试制等。生产。如重型机械、大型船舶制造、新产品试制等。2 2、成批生产、成批生产 成批地制造相同产品，且周期性地重复生产，如机成批地制造相同产品，且周期性地重复生产，如机床制造等。根据产品特征及批量大小，又分为小批、中床制造等。根据产品特征及批量大小，又分为小批、中批和大批生产三种。批和大批生产三种。3 3、大量生产、大量生产 产品数量很大，大多数工作地一直按照一定的节拍进产品数量很大，大多数工作地一直按照一定的节拍进行同一种零件的某一道工序的加工，称为大量生产。如行同一种零件的某一道工序的加工，称为大量生产。如自行车、洗衣机、汽车等生
5、产。自行车、洗衣机、汽车等生产。12机械加工工艺规程的作用机械加工工艺规程的作用(1)生产的计划、调度，工人的操作、质量检查等都 是以机械加工工艺规程为依据。(2)生产准备工作(包括技术准备工作)离不开机械加工工艺规程。(3)除单件小批生产以外，在中批或大批大量生产中要新建或扩建车间(或工段)，其原始依据也是机械加工工艺规程。根据机械加工工艺规程确定机床的种类和数量，确定机床的布置和动力配置，确定生产面积和工人的数量等。机械加工工艺规程的修改与补充是一项严肃的工作，它必须经过认真讨论和严格的审批手续。13（工艺过程卡、工序卡、工艺卡）141516 1）以保证零件加工质量，达到设计图纸规定的各项
6、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，尽可能作到平衡生产。4）尽量减轻工人劳动强度，保证安全生产，创造良好、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。17 186.2.1 机械加工工艺规程设计的内容及步骤机械加工工艺规程设计的内容及步骤6.2.2 制订机械加工工艺规程时要解决的主要问题制订机械加工工艺规程时要解决的主要问题 6.2.2.1 定位基准的选择定位基准的选择 6.2.2.2 加工方法的选择加工方法的选择 6.2.2.3 加工阶段的划分加工阶段的划分 6.2.2.4 工序的集中与分散工序的集
7、中与分散 6.2.2.5 加工顺序的安排加工顺序的安排 6.2.2.6 机床的选择机床的选择19 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工艺审查 审查图上的尺寸、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熟悉或确定毛坯 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，其特点及应用见表3-1。20表6-1 各类毛坯的特点及适用范围 毛坯种类制造精度（IT）加工余量原 材 料
8、工件尺寸工件形状机械性能适用生产类型型 材型材焊接件砂型铸造自由锻造普通模锻钢模铸造精密锻造压力铸造熔模铸造冲压件粉末冶金件 工程塑料件 13级以下13级以下1115101281181171081079 911大一般大大一般较小较小小很小小很小 较小各种材料钢 材铸铁,铸钢,青铜钢材为主钢,锻铝,铜等铸铝为主钢材,锻铝等铸铁,铸钢,青铜铸铁,铸钢,青铜钢铁,铜,铝基材料工程塑料小 型大、中型各种尺寸各种尺寸中、小型中、小型小 型中、小型小型为主各种尺寸中、小尺寸 中、小尺寸简 单较复杂复 杂较简单一 般较复杂较复杂复 杂复 杂复 杂较复杂复杂较好有内应力差好好较好较好较好较好好一般 一般各种类
9、型单 件单件小批单件小批中、大批量中、大批量大 批 量中、大批量中、大批量大 批 量中、大批量 中、大批量214.选择定位基准5.拟定加工路线6.确定满足各工序要求的工艺装备22 7.确定各工序加工余量，计算工序尺寸和公差8.确定切削用量9.确定时间定额10.编制数控加工程序（对数控加工）11.评价工艺路线 对所制定的工艺方案应进行技术经济分析，并应对多种工艺方案进行比较，或采用优化方法，以确定出最优工艺方案。12.填写或打印工艺文件23图6-5 六点定位原理XZY要确定其空间位置，就需要限制其 6 个自由度将 6 个支承抽象为6个“点”，6个点限制了工件的6 个自由度，这就是六点定位原理。任
10、何一个物体在空间直角坐标系中都有 6 个自由度24夹具的定位元件平面支撑钉定位情况1个支撑钉2个支撑钉3个支撑钉图示限制的自由度平面支撑板定位情况1块条形支撑板2块条形支撑板1块矩形支撑板图示限制的自由度25l 定位元件为定位元件为支撑钉支撑钉和和支撑板支撑板l 粗基准粗基准定位用支撑钉，定位用支撑钉，精基准精基准定位用支撑板定位用支撑板l 固定支撑、可调支撑、自位支撑、辅助支撑固定支撑、可调支撑、自位支撑、辅助支撑26固固定定支支撑撑27可调支撑可调支撑28自位支撑自位支撑29辅助支撑辅助支撑30 定位元件为定位元件为心轴心轴和和定位销定位销31定位心轴定位心轴锥度心轴锥度心轴刚性心轴刚性心
11、轴32定位销定位销圆柱定位销圆柱定位销菱形销和圆锥销菱形销和圆锥销33 定位元件为定位元件为卡盘、套筒、锥套卡盘、套筒、锥套和和V V形块形块34定心定位定心定位35一面两销定位一面两销定位36一面两销定位一面两销定位解决“一面两孔”的定位干涉问题的途径：l 减小一个销的直径l 将一个销做成削边销37基准分类基准分类 1）设计基准）设计基准382 2）工艺基准）工艺基准 工序基准工序基准 工序图上用来确定本工序所加工工序图上用来确定本工序所加工 表面加工后的尺寸、形状、位置的基准表面加工后的尺寸、形状、位置的基准 定位基准定位基准 a.粗基准和精基准粗基准和精基准 b.附加基准附加基准 测量基
12、准测量基准 装配基准装配基准39在加工时用于工件定位的基准称为定位基准。可分为：使用未经机械加工表面作为定位基准，称为粗基准。零件上根据机械加工工艺需要而专门设计的定位基准。如用作轴类零件定位的顶尖孔，用作壳体类零件定位的工艺孔或工艺凸台（图3-1）等。使用经过机械加工表面作为定位基准，称为精基准。40 工艺凸台A向A图6-1 小刀架上的工艺凸台41基准分类归纳如下：基准分类归纳如下：基基 准准设计基准设计基准工艺基准工艺基准工序基准工序基准定位基准定位基准测量基准测量基准装配基准装配基准粗基准粗基准精基准精基准辅加基准辅加基准421.一般原则一般原则 (1)选最大尺寸的表面为安装面(限制3个
13、自由度)，选最长距离的表面为导向面(限制2个自由度)，选最小尺寸的表面为支承面(限制1个自由度)。(2)首先考虑保证空间位置精度，再考虑保证尺寸精首先考虑保证空间位置精度，再考虑保证尺寸精度度。(3)应尽量选择零件的主要表面为定位基准。应尽量选择零件的主要表面为定位基准。(4)定位基准应有利于夹紧，在加工过程中稳定可靠。43a a）b b）c c）保证相互位置要求原则如果首先要求保证工件上加工面与不加工面的相互位置要求，则应以不加工面作为粗基准。余量均匀分配原则如果首先要求保证工件某重要表面加工余量均匀时，应选择该表面的毛坯面作为粗基准。图6-10 粗基准选择比较44 （a）（b）为保证零件的
14、壁厚均匀，应以不加工的外圆表面A为粗基准，镗内孔。为保证皮带的轮缘厚度均匀，以不加工表面1为基准车外圆表面。图6-1 以不加工表面为粗基准45图6-11 床身粗基准选择比较工序1工序1工序2工序2 便于工件装夹原则要求选用的粗基准面尽可能平整、光洁，且有足够大的尺寸，不允许有锻造飞边、铸造浇、冒口或其它缺陷。也不宜选用铸造分型面作粗基准。粗基准一般不得重复使用原则 46图6-13 主轴箱零件精基准选择 基准重合原则选用被加工面设计基准作为精基准统一基准原则当工件以某一表面作精基准定位，可以方便地加工大多数（或全部）其余表面时，应尽早将这个基准面加工出来，并达到一定精度，以后大多数（或全部）工序
15、均以它为精基准进行加工 47 图6-13-2 以顶面和两销孔定位 镗孔支架图6-13-1 置于箱体中部的吊架支承 吊架48 在实际生产中，经常使用的统一基准形式有：1）轴类零件常使用两顶尖孔作统一基准；2）箱体类零件常使用一面两孔（一个较大的平面和两个距离较远的销孔）作统一基准；3）盘套类零件常使用止口面（一端面和一短圆孔）作统一基准；4）套类零件用一长孔和一止推面作统一基准。采用统一基准原则好处：1）有利于保证各加工表面之间的位置精度；2）可以简化夹具设计，减少工件搬动和翻转次数。注意：采用统一基准原则常常会带来基准不重合问题。此时，需针对具体问题进行具体分析，根据实际情况选择精基准。49
16、互为基准原则 轴径轴径锥孔图6-15 主轴零件精基准选择【例】主轴零件精基准选择（图6-15）自为基准原则【例】床身导轨面磨削加工（图6-16）图6-16 导轨磨削基准选择50 图6-18 浮动镗刀块1工件 2镗刀块 3镗杆便于装夹原则所选择的精基准，应能保证工件定位准确、可靠，并尽可能使夹具结构简单、操作方便。图6-17 外圆研磨示意图【例】铰孔、拉孔、研磨（图6-17）【例】浮动镗刀块镗孔（图6-18）51 图6-19 摇杆零件图4012H7铸造圆角R3其余倒角145600.059.520H71.63.23.23.21.64018M83.2R127100.1ABDC1545【例 6-1】选
17、择图3-19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。52图6-17 加工误差与成本关系C0ABv 经济精度随年代增长和技术进步而不断提高（图3-18）v 在正常加工条件下（采用符合质量标准的设备和工艺装备，使用标准技术等级工人，不延长加工时间），一种加工方法所能保证的加工精度和表面粗糙度（图3-17AB段）加工误差（m）196010-110-210-319202000102101100年代图6-18 加工精度与年代的关系 一般加工精密加工超精密加工53 1）零件加工表面的精度和表面粗糙度要求2）零件材料的加工性3）生产批量和生产节拍要求4）企业现有加工设
18、备和加工能力5）经济性54 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6-19-0 外圆表面的典型加工工艺路线 55 图6-19-1 孔的典型加工工艺路线 珩 磨IT56Ra0.041.25研 磨I
19、T56Ra0.0080.63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IT5Ra0.081.2556图6-19-2 平面典型加工工艺路线 抛 光Ra0.0081.25研 磨IT56Ra0.0080.63精 密 磨IT56
20、Ra 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IT56Ra0.010.32金 刚 石 车IT6Ra0.021.25刮 研Ra 0.041.25精 车IT68Ra 1.255粗 车IT1213Ra
21、 1080精 拉IT69Ra 0.322.5粗 拉IT1011Ra 52057例题 6.1 表格应用的举例：要求孔的加工精度为 IT7级，粗糙度Ra163.2m，确定孔的加工方案 查表3-11可有下面四种加工方案：方案用得最多，在大批、大量生产中常用在自动机床或组合机床上，在成批生产中常用在立钻、摇臂钻、六角车床等连续进行各个工步加工的机床上。该方案一般用于加工小于 80mm的孔径，工件材料为未淬火钢或铸铁，不适于加工大孔径，否则刀具过于笨重。钻一扩一粗铰一精铰；方案用于加工毛坯本身有铸出或锻出的孔，但其直径不宜太小，否则因镗杆太细容易发生变形而影响加工精度，箱体零件的孔加工常用这种方案。粗镗
22、一半精镗一精镗；方案适用于淬火的工件。粗镗一半精镗一粗磨一精磨；方案适用于成批或大量生产的中小型零件，其材料为未淬火钢、铸铁及有色金属。钻（扩）一拉。58讨论题：1.铜合金 7 级精度外圆表面加工通常采用（）的加工路线。粗车 粗车-半精车 粗车-半精车-精车 粗车-半精车-精磨 2.淬火钢7级精度外圆表面常采用的加工路线是（）。粗车半精车精车 粗车半精车精车金刚石车 粗车半精车粗磨 粗车半精车粗磨精磨 3.铸铁箱体上120H7孔常采用的加工路线是（）。粗镗半精镗精镗 粗镗半精镗铰 粗镗半精镗粗磨 粗镗半精镗粗磨精磨59 v 粗加工阶段主要任务是去除加工面多余的材料v 半精加工阶段使加工面达到一
23、定的加工精度，为精加工作好准备v 精加工阶段使加工面精度和表面粗糙度达到要求v 光整加工阶段对于特别精密的零件，安排此阶段，以确保零件的精度要求v 有利于保证零件的加工精度；v 有利于设备的合理使用和精密机床的精度保持；v 有利于人员的合理安排；v 可及早发现毛坯缺陷，以减少损失。60 v 使每个工序中包括尽可能多的工步内容，从而使总的工序数目减少v 优点：1）有利于保证工件各加工面之间的位置精度；2）有利于采用高效机床，可节省工件装夹时间，减少工件搬运次数；3）可减小生产面积，并有利于管理。v 使每个工序的工步内容相对较少，从而使总的工序数目较多v 工序分散优点：每个工序使用的设备和工艺装备
24、相对简单，调整、对刀比较容易，对操作工人技术水平要求不高61 62 先基准后其他先加工基准面，再加工其他表面先面后孔有两层含义：先主后次也有两层含义：先粗后精63 v 为改善工件材料切削性能而进行的热处理工序（退火、正火等），应安排在切削加工之前进行v 为消除内应力而进行的热处理工序（如退火、人工时效等），最好安排在粗加工之后，也可安排在切削加工之前v 为了改善工件材料的力学物理性质而进行的热处理工序（调质、淬火等）通常安排在粗加工后、精加工前进行。其中渗碳淬火一般安排在切削加工后，磨削加工前。而表面淬火和渗氮等变形小的热处理工序，允许安排在精加工后进行v 为了提高零件表面耐磨性或耐蚀性而进行
25、的热处理工序及以装饰为目的的热处理工序或表面处理工序（如镀铬、镀锌、氧化、煮黑等）一般放在工艺过程的最后。64除操作工人自检外，下列情况应安排检验工序：零件加工完毕后；从一个车间转到另一个车间前后；重要工序前后。v 去毛刺工序 通常安排在切削加工之后。v 清洗工序 在零件加工后装配之前，研磨、珩磨等光整加工工序之后，以及采用磁力夹紧加工去磁后，应对工件进行认真地清洗。656.3.1 加工余量加工余量6.3.2 影响加工余量的因素影响加工余量的因素6.3.3 工序尺寸及其公差工序尺寸及其公差66 v 加工余量加工过程中从加工表面切去材料层厚度v 工序（工步）余量某一表面在某一工序（工步）中所切去
26、的材料层厚度 对于被包容表面bZab 对于包容表面bZbaa）b）c）d）Zbab图6-19 工序加工余量ZbbabaZb2Zb2Zb2Zb2ab式中 Zb本工序余量；a 前工序尺寸；b 本工序尺寸。67 v 总加工余量零件从毛坯变为成品切除材料层总厚度1nSiiZZ式中 ZS 总加工余量；Zi 第i道工序加工余量；n 该表面加工工序数。v 最大余量v 最小余量maxmaxminmaxmaxminZabZba（被包容尺寸）（包容尺寸）minminmaxminminmaxZabZba（被包容尺寸）（包容尺寸）68 式中 Zmax，Zmin，Zm 最大、最小、平均余量；TZ 余量公差；amax，a
27、min，am 上工序最大、最小、平均尺寸；bmax，bmin，bm 本工序最大、最小、平均尺寸；Ta 上工序尺寸公差；Tb 本工序尺寸公差。v 平均余量mmmmmmZabZba（被包容尺寸）（包容尺寸）v 余量公差maxminZabTZZTT（被包容尺寸与包容尺寸）69（图6-22）式中 Ry上一工序表面粗糙度；Ha上一工序表面缺陷层；ea 上一工序形位误差；b本工序装夹误差。minmin22yaabyaabZRHeZRHe平面加工轴、孔加工min2yaZRHmin2yaaZRHeminyZRRyHaeab图6-22 最小加工余量构成70v 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
28、统计资料和具备一定的测量手段。v 经验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定加工余量。此法多用于单件小批生产。v 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。q 需要指出的是，目前国内各种手册所给的余量多数为基本余量，基本余量等于最小余量与上一工序尺寸公差之和，即基本余量中包含了上一工序尺寸公差，此点在应用时需加以注意。711）确定各工序加工余量；2）从最终加工工序开始，即从设计尺寸开始，逐次加上（对于被包容面）或减去（对于包容面）每道工序的加工余量，可分别得到各工序的基本尺寸；3）除最终加工工序取设
29、计尺寸公差外，其余各工序按各自采用的加工方法所对应的加工经济精度确定工序尺寸公差；4）除最终工序外，其余各工序按“入体原则”标注工序尺寸公差；5）毛坯余量通常由毛坯图给出，故第1工序余量由计算确定。72表3-6 主轴孔工序尺寸及公差的确定浮动镗 0.1 100 7 Ra 0.8 精镗 0.5 100-0.1=99.9 8 Ra 1.6半精镗 2.4 99.9-0.5=99.4 10 Ra 3.2 粗镗 5 99.4-2.4=97 12 Ra 6.3 毛坯孔 100-8=92120.03501000.054099.90.14099.40.350971292工序名称加工余量工序基本尺寸加工经济精度
30、(IT)工序尺寸及公差表面 粗糙度 主轴孔工序尺寸及公差的确定，加工过程：粗镗半精镗精镗浮动镗【例 3-2】736.4.1 工艺尺寸链的定义和特征工艺尺寸链的定义和特征6.4.2 尺寸链的组成和尺寸链图的作法尺寸链的组成和尺寸链图的作法6.4.3 尺寸链的基本计算公式尺寸链的基本计算公式6.4.4 工艺尺寸链分析与计算实例工艺尺寸链分析与计算实例74 装配尺寸链装配尺寸链在机器设计和装配过程中，由有关零件尺寸形成的尺寸链工艺尺寸链工艺尺寸链在加工过程中，由同一零件有关工序尺寸所形成的尺寸链 75 v 增环增环该环变动（增大或减小）引起封闭环同向变动（增大或减小）的环v 减环减环该环变动（增大或
31、减小）引起封闭环反向变动（减小或增大）的环76图示尺寸链中，尺寸A0是加工过程间接保证的，因而是尺寸链的封闭环；尺寸A1和A2是在加工中直接获得的，因而是尺寸链的组成环。其中，A1为增环，A2为减环。图6-23 工艺尺寸链a1a2a0A1A2A0b)c)A1A2A0a)ABC0.05 A0.1 C 工艺尺寸链示例（图6-23）：工件A、C面已加工好，现以A面定位用调整法加工B面，要求保证B、C面距离A0【例 6-3】012AAA尺寸链方程为：77【例 6-4】组成环：组成环：加工过程中直接获得的尺寸如加工过程中直接获得的尺寸如A1、A2是组成环；是组成环；封闭环：封闭环：间接获得的尺寸间接获得
32、的尺寸A0称为封闭环；称为封闭环；增环：增环：它增大将使封闭环随之增大的组成环如它增大将使封闭环随之增大的组成环如A2叫增环；叫增环；减环：减环：它增大反使封闭环随之减小的组成环如它增大反使封闭环随之减小的组成环如A1叫减环叫减环78尺寸链计算的关键：尺寸链计算的关键：正确画出尺寸链图，找出封闭环，确定增环和减环正确画出尺寸链图，找出封闭环，确定增环和减环作尺寸链图作尺寸链图 按照加工顺序依次画出各工序尺寸及零件按照加工顺序依次画出各工序尺寸及零件 图中要求的尺寸，形成一个封闭的图形。图中要求的尺寸，形成一个封闭的图形。找封闭环找封闭环 根据工艺过程，找出间接保证的尺寸根据工艺过程，找出间接保
33、证的尺寸A0 为为 封闭环。封闭环。确定增环和减环确定增环和减环 可用以下简便的方法得到：可用以下简便的方法得到：从封闭环开始，给每一个环画出箭头，从封闭环开始，给每一个环画出箭头，最后再回到封最后再回到封 闭环，像电流一样形成回路。凡箭头方向与封闭环方闭环，像电流一样形成回路。凡箭头方向与封闭环方 向向相反者为增环（如相反者为增环（如A2），箭头方向与封闭环方向，箭头方向与封闭环方向相相 同者为减环（如同者为减环（如A1）。79增、减环判别方法增、减环判别方法在尺寸链图中用首尾相接的单向箭头顺序表示各尺寸环，其中与封闭环箭头方向相反者为增环,与封闭环箭头方向相同者为减环。A1A0A2A3封闭
34、环封闭环减环减环增环增环举例：举例：80 用极值法解尺寸链的基本计算公式如下：用极值法解尺寸链的基本计算公式如下：a)a)封闭环的基本尺寸封闭环的基本尺寸等于增环的基本尺寸之和减去减环等于增环的基本尺寸之和减去减环 的基本尺寸之和，即的基本尺寸之和，即 b)封闭环的最大极限尺寸等于增环最大极限尺寸之和减封闭环的最大极限尺寸等于增环最大极限尺寸之和减 去减环最小极限尺寸之和，即去减环最小极限尺寸之和，即 c)封闭环的最小极限尺寸等于增环最小极限尺寸之和减封闭环的最小极限尺寸等于增环最小极限尺寸之和减 去减环最大极限尺寸之和，即去减环最大极限尺寸之和，即 81d)封闭环的封闭环的上偏差等于增环上偏
35、差之和减去减环下偏差之上偏差等于增环上偏差之和减去减环下偏差之 和和，即，即 e)封闭环的封闭环的下偏差等于增环下偏差之和减去减环上偏差之下偏差等于增环下偏差之和减去减环上偏差之 和和，即，即 f)封闭环的封闭环的公差等于组成环公差之和，公差等于组成环公差之和，即即 82封闭环的公差比任何一个组成环的公差都大封闭环的公差比任何一个组成环的公差都大，应，应尽量选择最不重要的尺寸作封闭环；尽量选择最不重要的尺寸作封闭环；为减小封闭环公差，应尽量减少组成环数及其公差。为减小封闭环公差，应尽量减少组成环数及其公差。计算尺寸链时，常遇到两种类型的问题：计算尺寸链时，常遇到两种类型的问题：1）已知全部组成
36、环的极限尺寸，求封闭环基本尺寸及）已知全部组成环的极限尺寸，求封闭环基本尺寸及 公差，称为公差，称为“正计算正计算”，结果唯一。，结果唯一。2）已知封闭环的极限尺寸，求一个或几个组成环的极限）已知封闭环的极限尺寸，求一个或几个组成环的极限 尺寸，称为尺寸，称为“反计算反计算”。通常在制定工艺规程时，由于基准不重合而需要进行的通常在制定工艺规程时，由于基准不重合而需要进行的 尺寸换算属于这类计算，尺寸换算属于这类计算，结果不唯一，需优化计算结果不唯一，需优化计算。83 进行尺寸链计算进行尺寸链计算 A1的基本尺寸的基本尺寸 A0=A2-A1 99=155-A1 得得A1=56 mm 验算封闭环公
37、差验算封闭环公差 T0=T1+T2 T0 T2 修正修正T2=0.063 A1上偏差上偏差 EIA0=EIA2 ESA1 ESA1=(-0.063)-(-0.087)=0.024 A1下偏差下偏差 ESA0=ESA2 EIA1 EIA1=0 0=0 故工序尺寸故工序尺寸A1为：为：A1=56 0+0.024 mm 841)按“入体”原则标注 公差带的分布按“入体”原则标注时，对于被包容面尺寸可标注成上偏差为零、下偏差为负的形式（即 ）；对于包容面的尺寸可标注成下偏差为零、上偏差为正的形式（即 ）。2）按双向对称分布标注 对于诸如孔系中心距、相对中心的两平面之间的距离等尺寸，一般按对称分布标注，
38、即可标注成上、下偏差绝对值相等、符号相反形式（即T/2）。当组成环是标准件时，其公差大小和分布位置按相应标准确定。当组成环是公共环时，其公差大小和分布位置应根据对其有严格要求的那个尺寸链来确定。工序尺寸的标注工序尺寸的标注85 v 公差概率算法2201nQiiiTT2201nSiiiiTkT2201nEiiiTkT6kT86 图示工件 ，以底面A定位，加工台阶面B，保证尺寸 ，试确定工序尺寸A2及平行度公差Ta2。010.160A0.250025A【例 6-6】尺寸链b）中，A0为封闭环，A1和A2是组成环；角度尺寸链（图6-23c）中，a0为封闭环，a1 和a2是组成环。【解】图6-23 工
39、艺尺寸链示例b)c)a)A1A2A0a1a2a0A1A2A0ABC0.05 A0.1 C求解图6-23 b和图6-23c的尺寸链，可得到：0.1020.250.153534.9A20.05aT工序尺寸：平行度公差：87888990例例 某零件如图示，设计尺寸 不好测量，而改为测量A2，试确定工序尺寸A2。A2A0封闭环封闭环A0A2A1解解:1)确定封闭环、建立尺寸链、判别增减环。2）尺寸及偏差计算：A2=400+0.193)假废品情况：当A2=400+0.36(按上述计算应为超差),此时A1=50,(合格)这种废品为假废品测量基准与设计基准不重合的尺寸换算测量基准与设计基准不重合的尺寸换算9
40、1 只要测量尺寸的超差量小于或等于其余组成环只要测量尺寸的超差量小于或等于其余组成环尺寸公差之和，就有可能出现假废品，为此应对该尺寸公差之和，就有可能出现假废品，为此应对该零件各有关尺寸进行复检和验算，以免将实际合格零件各有关尺寸进行复检和验算，以免将实际合格的零件报废而导致浪费。的零件报废而导致浪费。假废品的出现，给生产质量管理带来诸多麻烦，假废品的出现，给生产质量管理带来诸多麻烦，因此，不到非不得已，不要使工艺基准与设计基准因此，不到非不得已，不要使工艺基准与设计基准不重合。不重合。假废品的出现假废品的出现920170150.A 0360010.A 图6-30 测量尺寸链示例A2 。图6-
41、30所示零件，尺寸 A0不好测量，改测尺寸A2，试确定A2的大小和公差。0.0240.3660Av 由新建立的尺寸链可解出：0020350.A 4A0.192040A A2是测量直接得到的尺寸，是组成环；A0是间接保证的，是封闭环。计算尺寸链可得到：【解】【例 6-7】假废品问题：93D1 D2xHR1R2xH1)拉内孔至 ；0.031057.75D2)插键槽，保证尺寸x；试确定尺寸 x 的大小及公差。3)热处理建立尺寸链如图b 所示，H是间接保证的尺寸，因而是 封闭环。计算该尺寸链，可得到：4)磨内孔至 ，同时保证尺寸 。0.25062H0.032058D a）b）图6-31 键槽加工尺寸链
42、0.2350.0150.22061.87561.89x【解】图6-31所示键槽孔加工过程如下：【例 6-8】94D1xD2H1v 讨论：在前例中，认为镗孔与磨孔同轴，实际上存在偏心。若两孔同轴度允差为0.05，即两孔轴心偏心为 e=0.025。将偏心 e 作为组成环加入尺寸链（图6-32b）a）b）图6-32 键槽加工尺寸链H20.0250.025R1xHR2e0.210.170.04061.87561.905x重新进行计算，可得到：95969798 图 6-33 所示偏心零件，表面 A 要求渗碳处理，渗碳层深度规定为 0.50.8mm。与此有关的加工过程如下：【例 6-9】【解】0.2510
43、.0080.7HR2R1H1H0b)图6-33 渗碳层深度尺寸换算a)A1）精车A面，保证直径 ；010.138.4D3）精磨A面保证直径尺寸 ，同时保证规定的渗碳层深度。020.01638DD2H0H12）渗碳处理，控制渗碳层深度H1；试确定H1的数值。建立尺寸链，如图 b,在该尺寸链中，H0 是最终的渗碳层深度，是间接保证的，因而是封闭环。计算该尺寸链，可得到：D199 例例 如图所示轴套，其加工工序如图所示，试校验工序尺寸标注是否合理。多尺寸保证时的尺寸换算多尺寸保证时的尺寸换算50-.34150.210-0.3零件图零件图51-0.410 车孔及端面车孔及端面50-0.3410.4-0
44、.220 车外圆及端面车外圆及端面14.60.230 钻孔钻孔10-0.340 磨外圆及台阶磨外圆及台阶100解解:1)分析分析 从零件图上看,设计尺寸有10-0.3mm、150.2mm 以及50-0.34。根据工艺过程分析是否全部达到图纸要求.其中10-0.3、50-0.34直接保证，150.2间接保证，为封闭环，必须校核。2）查找组成环，建立尺寸链）查找组成环，建立尺寸链10.4-0.214.60.210-0.3A0封闭环封闭环3）计算尺寸及偏差）计算尺寸及偏差 求得求得 A0=(超差超差)4)解决办法解决办法:改变工艺过程，如将钻孔改在工序40之后；提高加工精度，缩小组成环公差。5）重新
45、标注尺寸，校核计算）重新标注尺寸，校核计算现将尺寸改为：可求得:A0=150.2 符合图纸要求.101校核工序间余量校核工序间余量例例 一轴其轴向工艺过程如图所示，现要校核工序30精车B面的余量。ABCA1A2A3ABCA5A410 粗车端面A、B，直接得到A1=28-0.52 A2=35-0.3420 调头，粗、精车C面，直接得到尺寸 A3=26-0.2830 调头，精车A、B，直接得到A4=25-0.14 A5=35-0.17102解解:根据工艺过程作轴向尺寸形成过程及余量分布图，寻找根据工艺过程作轴向尺寸形成过程及余量分布图，寻找封闭环，建立尺寸链求解。封闭环，建立尺寸链求解。ABCA1
46、A2A3A4A5Z为封闭环为封闭环A0A3A2A4A5ZA0Z为封闭环为封闭环,求得，求得，31.162.01ZZmin=0.380,合适。合适。1036.5.1 时间定额时间定额6.5.2 提高生产率的工艺途径提高生产率的工艺途径6.5.3 工艺方案的比较与技术经济分析工艺方案的比较与技术经济分析6.5.4 工艺过程优化工艺过程优化104基本时间：直接改变生产对象的性质，使其成为合格产品或达到工序要求所需时间（包括切入、切出时间）q 定义:在一定生产条件下，生产一件产品或完成一道工序所需消耗的时间q 组成辅助时间：为实现工艺过程必须进行的各种辅助动作时间，如装卸工件、启停机床、改变切削用量及
47、进退刀等布置工作地时间：包括更换刀具、润滑机床、清理切屑、收拾工具等。休息和生理需要时间：工人在工作班内，为恢复体力和满足生理需要所需时间准备终结时间：如熟悉工艺文件、领取毛坯、安装夹具、调整机床、发送成品等105q 单件时间与单件工时定额计算 单件时间：SBACRTtttt单件工时定额：PQBACRtTttttB式中 tB基本时间 tA辅助时间 tC布置工作地时间 tR休息和生理需要时间 tP准备终结时间 B批量基本时间是 直接改变生产对象的尺寸、形状、相对位置、表面状态或材料性质等工艺过程所消耗的时间。辅助时间是指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。如装卸工件。操作机床、改
48、变切削用量、试切和测量工件、引进及退回刀具等动作所需时间休息和生理需要时间是指工人在工作班内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估算。布置工作地时间是为使加工正常进行，工人照管工作地（如换刀、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27估算。106q 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）。q 缩短辅助时间：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）；使辅助时间与基本时间重叠（如采用多
49、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）107q 缩短布置工作地时间：q 缩短准备终结时间：主要是减少换刀时间和调刀时间采用自动换刀装置或快速换刀装置使用不重磨刀具采用样板或对刀块对刀采用新型刀具材料以提高刀具耐用度在中小批量生产中采用成组工艺和成组夹具在数控加工中，采用离线编程及加工过程仿真技术 108生产成本生产一件产品或一个零件所需费用总和工艺成本生产成本中与工艺过程直接有关的部分工艺成本可分为两部分：q 可变费用：与年产量有关且与之成比例的费用，记为CV包括材料费CVM，机床工人工资及工资附加费CVP，机床使用费CVE，普通机床折旧费
50、CVD，刀具费CVC，通用夹具折旧费CVF等CV=CVM+CVP+CVE+CVD+CVC+CVFq 不变费用：与年产量的变化没有直接关系的费用，记为CN。包括调整工人工资及工资附加费CSP，专用机床折旧费CSD，专用夹具折旧费CSF等CN=CSP+CSD+CSF109 零件全年工艺成本（式中 N 为零件年产量）：CY=CV N+CN 零件单件工艺成本：CP=CV+CN/Nq 比较工艺成本：需评价工艺方案均采用现有设备，或其基本投资相近，直接比较其工艺成本。各方案的临界年产量NC（图6-37）计算如下：2112NNCVVCCNCC图6-37 全年工艺成本比较与临界年产量0方案1CN1CN2NCN
